KR100555206B1 - 나노 복합 초경 용사분말 제조공정 - Google Patents

나노 복합 초경 용사분말 제조공정 Download PDF

Info

Publication number
KR100555206B1
KR100555206B1 KR1020040020028A KR20040020028A KR100555206B1 KR 100555206 B1 KR100555206 B1 KR 100555206B1 KR 1020040020028 A KR1020040020028 A KR 1020040020028A KR 20040020028 A KR20040020028 A KR 20040020028A KR 100555206 B1 KR100555206 B1 KR 100555206B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
powder
nano
spray
sintering
cemented carbide
Prior art date
Application number
KR1020040020028A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050095030A (ko
Inventor
하국현
김병기
김진천
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020040020028A priority Critical patent/KR100555206B1/ko
Publication of KR20050095030A publication Critical patent/KR20050095030A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100555206B1 publication Critical patent/KR100555206B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66FHOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F3/00Devices, e.g. jacks, adapted for uninterrupted lifting of loads
    • B66F3/08Devices, e.g. jacks, adapted for uninterrupted lifting of loads screw operated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66FHOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F2700/00Lifting apparatus
    • B66F2700/04Jacks with screw and nut
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D22/00Methods or apparatus for repairing or strengthening existing bridges ; Methods or apparatus for dismantling bridges
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04GSCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00Working measures on existing buildings
    • E04G23/02Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

본 발명은 나노 텅스텐 카바이드/코발트(WC/Co) 복합분말 또는 나노 텅스텐 카바이드(WC)분말과 코발트(Co)분말을 기계적으로 분쇄 혹은 혼합한 후 과립화시킨 다음 소결하는 나노 복합 초경 용사분말 제조공정에 관한 것이다. 본 발명에 의한 나노 복합 초경 용사분말 제조공정은, 나노 텅스텐 카바이드/코발트(WC/Co) 복합분말(100)을 기계적으로 분쇄하는 제 1 공정(400)과, 상기 제 1 공정(400)을 거친 초경분말(420)을 분무건조기로 과립화하는 제 2 공정(600)과, 상기 제 2 공정(600)을 거친 과립분말(660)을 소결하는 제 3 공정(700)을 포함하여 구성되고, 또한 나노 텅스텐 카바이드(WC)분말(100)과 코발트(Co)분말(200)을 기계적으로 혼합하고 분쇄하는 제 1' 공정(500)과, 상기 제 1' 공정(500)을 거친 초경분말(520)을 분무건조기로 과립화하는 제 2 공정(600)과, 상기 제 2 공정(600)을 거친 과립분말(660)을 소결하는 제 3 공정(700)을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 용사분말입자의 미세화와 기공의 감소로 코팅층의 기계적 특성이 향상되는 이점이 있다.
나노, 초경분말, 과립분말, 분무건조, 소결, 용사, 코팅

Description

나노 복합 초경 용사분말 제조공정{A process of Nano powder materials for Thermal spray coating}
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 나노 복합 초경 용사분말의 제조를 위한 개략적인 공정도.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 나노 복합 초경분말을 기계적으로 밀링한 상태를 보인 상태도.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 나노 복합 초경분말에 바인더를 사용하여 분무 건조된 상태를 보인 상태도.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 나노 복합 초경 용사분말이 고밀도로 소결된 상태를 보인 단면도.
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 나노 복합 초경 용사분말의 밀도 및 유동도 변화를 나타낸 도표.
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 나노 복합 초경 용사분말이 모재에 코팅된 상태를 보인 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100. ..... 나노 텅스텐 카바이드(WC)분말
120. ..... 나노 텅스텐 카바이드/코발트(WC/Co) 복합분말 200. ..... 코발트(Co)분말 300. ..... 탄소(C) 400. ..... 제 1 공정 420,520. ..... 초경분말 500. ..... 제 1' 공정 600. ..... 제 2 공정 620. ..... 수용성바인더 640. ..... 비수용성바인더 660. ..... 과립분말 662. ..... 할로우(Hollow) 700. ..... 제 3 공정 720'. ..... 나노용사코팅층 800. ..... 모재
본 발명은 용사분말 제조공정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노 텅스텐 카바이드/코발트(WC/Co) 복합분말 또는 나노 텅스텐 카바이드(WC)분말과 코발트(Co)분말을 기계적으로 분쇄 혹은 혼합한 후 과립화시킨 다음 소결하는 나노 복합 초경 용사분말 제조공정에 관한 것이다.
기술혁신의 역사는 기술에 사용되는 재료개발의 역사이다. 최근 고도의 복잡한 기술은 여러가지의 기능을 가지는 재료를 필요로 하고 있다. 단일소재로 다양한 기능을 발휘하는 재료를 제작하는 것은 어려운 일이다. 하지만, 소재가 가지고 있는 특성을 살리면서 재료표면에 피복이 가능하다면 단일소재의 결함을 보완할 수 있으며, 새로운 기능을 부여할 수 있다. 상기의 대응책으로 현재 많은 표면처리법이 개발되고 있으며, 이러한 표면처리법 중 하나인 용사법은 산업전반에 걸쳐 이용 되어 오고 있다.
용사(Thermal Spray, 溶射)란, 분말 혹은 선형재료를 높은 열원으로부터 용융 액상으로 만들어 고속으로 모재 표면에 부착시킴으로써 피막을 형성하는 기술로, 재료의 가열, 용융을 위해 에너지 밀도가 높은 연소화염, 아크(Arc) 및 플라즈마(Plasma) 등의 열원을 필요로 한다.
이러한 용사는 성질이 다른 재료로 모재 표면에 피막을 형성하므로 모재가 보유하고 있는 특성을 살리고, 결함을 보완할 수 있으며, 재료기능의 다양화 및 고도화를 가능하게 하는 표면처리법의 하나이다.
용사법을 이용하면 고속으로 두꺼운 피막형성이 가능하며, 금속, 세라믹, 유리 및 플라스틱 등의 재료를 사용할 수 있다. 그리고, 재료의 종류 및 용사공정의 독자적 특징을 잘 이용하는 것으로부터 다른 방법을 이용해서 얻을 수 없는 표면층을 만들어 낼 수 있다.
또한, 소재나 공정의 제한성이 크고, 공정비용이 높거나 환경오염을 야기하는 화학적 증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition), 물리적 증착법(PVD, Physical Vapor Deposion), 스퍼터링(Sputtering), 이온주입 및 도금 등의 표면처리방법과 달리 용사재료의 선택 폭이 넓으며, 낮은 온도에서의 피막형성이 가능하므로 모재의 조직변화 및 열변형, 열분해가 적다.
뿐만 아니라, 피용사재료의 종류, 형상 및 치수의 다양성과 현장시공이 간단하고, 용사화염의 에너지와 기체 에너지의 조절이 용이하여 작업환경이 간단하며, 피막의 형성속도가 빠르고, 잔류응력을 고려한 피막두께를 임의로 조절할 수 있다. 그리고, 복합피막의 형성이 가능하므로 새로운 성질을 가지는 재료의 개발이 용이하고, 비평형상태의 조직을 얻을 수 있으며, 윤활재의 수용이 가능한 다공질 피막형성을 만들 수 있다.
상기와 같은 특징을 가지는 용사법에 의한 재료는 기존의 소재가 가지고 있는 특성(내마모성, 내열성, 단열성, 내식성, 전기절연성 등)을 살리면서 새로운 성질을 부여하여 재료기능의 다양화, 고도화 및 수명연장을 가능하게 하기 때문에 항공기, 자동차, 화학플랜트, 우주항공재료, 원자력기기, 교량, 전기, 전자, 섬유, 생체 등의 각종 고부가가치 제품 등에 도입되고 적용분야가 점차적으로 확대되어 가고 있다.
그러나, 종래에는 나노입자의 개발이 되지 않았으므로 기존 용사기술에서는 분말의 크기가 조대하여, 용사공정 중 분말 내부까지 완전히 용융이 되지 못하므로 용사코팅층 내부에 비용융입자 및 기공을 형성하게 되어 코팅층의 접착강도가 저하된다. 그리고, 코팅된 미세조직의 조대화로 기계적 물성(강도, 내마모성 등)이 감소하게 되며, 표면이 거칠어서 용사코팅 후 가공처리가 어렵게 되는 문제점이 있다.
또한, 기존의 용사코팅공정으로는 고품질 코팅제품에 적용하는데 어려움이 있으며, 특히 소재의 표면이 제품에 직접적인 영향을 미치는 부위에는 사용이 극히 제한적이었으므로, 이를 극복하기 위하여 입자를 미세화하는 나노 용사기술의 개발이 필요하였다.
그런데, 이러한 나노분말은 넓은 표면적과 낮은 밀도로 인하여 분말의 과립 화 및 고밀도화가 어려우므로, 기존의 과립화 방법으로는 나노분말을 이용한 용사용 과립분말 제조가 불가능하다.
따라서, 나노 원료분말 입자를 제어하기 위하여 먼저, 분말입자의 응집도를 제어하고, 그런 다음 분말 내부의 탄소농도를 제어하는 것이 필요하며, 나노분말 입자를 유동성이 좋은 구형의 과립으로 제조하여, 이를 다시 고밀도 처리함으로써 고밀도 구형의 분말로 제조하는 것이 중요하다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 나노 텅스텐 카바이드/코발트(WC/Co) 복합분말 또는 나노 텅스텐 카바이드(WC)분말과 코발트(Co)분말을 기계적으로 분쇄 혹은 혼합한 후 과립화시킨 다음 고밀도 소결하는 나노 복합 초경 용사분말 제조공정을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 나노 복합 초경 용사분말 제조공정은 나노 텅스텐 카바이드/코발트(WC/Co) 복합분말을 기계적으로 분쇄하는 제 1 공정과, 상기 제 1 공정을 거친 초경분말을 분무건조기로 과립화하는 제 2 공정과, 상기 제 2 공정을 거친 과립분말을 소결하는 제 3 공정을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
나노 텅스텐 카바이드(WC)분말과 코발트(Co)분말을 기계적으로 혼합하고 분쇄하는 제 1' 공정과, 상기 제 1' 공정을 거친 초경분말을 분무건조기로 과립화하는 제 2 공정과, 상기 제 2 공정을 거친 과립분말을 소결하는 제 3 공정을 포함하 여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 제 1 공정 또는 제 1' 공정에는 탄소(C)가 첨가됨을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 2 공정의 분무건조기에는 수용성 또는 비수용성바인더가 사용됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3 공정의 소결은 고온의 진공 또는 비산화성 분위기에서 이루어짐을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 용사분말입자의 미세화와 기공의 감소로 코팅층의 경도가 향상되는 이점이 있다.
이하 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 1 에는 나노 복합 초경 용사분말의 제조를 위한 개략적인 공정도가 도시되어 있으며, 도 2 에는 나노 복합 초경분말을 기계적으로 밀링한 상태를 보인 상태도가 도시되어 있다. 그리고, 도 3 에는 나노 복합 초경분말에 바인더를 사용하여 분무 건조된 상태를 보인 상태도가 도시되어 있으며, 도 4 에는 나노 복합 초경 용사분말이 고밀도로 소결된 상태를 보인 단면도가 도시되어 있다.
또한, 도 5 에는 나노 복합 초경 용사분말의 밀도 및 유동도 변화를 나타낸 도표가 도시되어 있으며, 도 6 에는 나노 복합 초경 용사분말이 모재에 코팅된 상태를 보인 단면도가 도시되어 있다.
용사(Thermal Spray, 溶射) 공정은 환경 친화적 표면코팅기술로, 내열, 내식, 내마모 부품 등에 널리 사용되고 있으며, 특히 초경 용사코팅은 대표적인 내마 모 코팅재료로써 제강용을 비롯한 각종 롤(Roll) 및 항공기 부품, 자동차 부품 등에 널리 이용되고 있다.
이러한 용사공정에 사용되는 나노 원료분말은 나노 텅스텐 카바이드/코발트(WC/Co) 복합분말(120) 또는 나노 텅스텐 카바이드(WC)분말(100)에 코발트(Co)분말(200)을 혼합한 분말이다. 상기 나노 텅스텐 카바이드/코발트(WC/Co) 복합분말(120)은 상호 응집성이 강하여 나노 분말의 특성을 얻기 어려우므로 기계적 공정으로 혼합하고 분쇄하게 되는 제 1 공정(400)을 거치게 된다.
상기 제 1 공정(400)은 볼밀(Ball mill)공정을 통하여 1시간에서부터 100시간까지 밀링(Milling)하거나, 아트리트(Attritor)를 통하여 1시간에서부터 50시간 동안 밀링을 하게 되며, 기타 기계적 충격을 줄 수 있는 여러 가지 방법을 동원하여 밀링함으로써 분말의 응집도를 낮추게 된다.
그리고, 상기 제 1공정(400)을 거친 초경분말(420,520)은, 용사용 과립 분말 제조 단계 및 용사 공정 단계에서 일반 분말에 비하여 표면적이 넓으므로 탈탄이 많이 발생하게 된다. 이를 예측하여 최종 용사 코팅층의 탄소량이 적정 탄소량이 되기 위해서는 원료분말에 미리 일정량의 탄소(C,300)를 혼합하여야 한다. 즉, 상기 제 1 공정(400)에 탄소(C,300)를 첨가해야 한다.
이러한 탄소(C,300)의 첨가량은 침탄공정중에 탈탄되는 양과 용사중에 탈탄되는 양을 고려하여, 잉여의 탄소(C,300)를 첨가하여야 한다. 통상 탄소(C,300)의 첨가량은 잉여 탄소량의 0 ~ 2 wt.%를 맞추기 위햐여 원료분말 단계에서 0.5 ~ 5 wt.%까지 첨가하게 되며, 탄소(C,300) 첨가량의 변화로 최종 분말의 탄소 농도를 제어하게 된다.
상기 탄소(C,300)의 혼합은 카본 블랙, 활성탄 등의 탄소원을 볼밀(Ball mill), 아트리트(Attritor)와 같은 기계적인 밀링 공정을 통하여 분말을 혼합하게 되며, 혼합 후 비산화성 분위기(질소, 아르곤, 수소, 진공)의 500℃ ~ 1200℃의 범위에서 열처리하거나, 혹은 열처리하지 않은 상태로 원료분말을 만들 수 있다.
이러한 공정을 위하여 상기 제 1 공정(400) 또는 아래에서 설명할 제 1' 공정(500)에 탄소(C,300)를 첨가하게 되며, 상기 제 1 공정(400) 또는 제 1' 공정(500)은 기계적 분쇄와 탄소(C,300)의 혼합이 동시에 이루어지게 된다.
그리고, 상기 나노 텅스텐 카바이드/코발트(WC/Co) 복합분말(120)이 아닌 경우, 즉 상기 나노 텅스텐 카바이드(WC)분말(100)에 코발트(Co)분말(200)이 같이 존재하지 않고 따로 존재하는 경우에는 상기 나노 텅스텐 카바이드(WC)분말(100)에 코발트(Co)분말(200)을 첨가하여 상기 제 1 공정(400)과 같이 기계적으로 혼합하고 분쇄하는 제 1' 공정(500)을 거치게 된다.
이는, 나노 분말의 경우 분말 사이의 상호 응집 및 분말 입자 크기 차이, 비중 차이 등으로 분말의 균일 혼합이 어렵기 때문이며, 이를 위하여 분말을 상기한 바와 같이 볼밀(Ball mill)공정 혹은 아트리트(Attritor) 기타 기계적인 공정을 이용하여 분말을 혼합하게 되는 것이다.
이렇게 상기 제 1 공정(400) 또는 제 1' 공정(500)을 거친 초경분말(420,520)을 용사공정에 적용하기 위해서는 유동성이 좋은 구형의 과립형 태로 제조하는 제 2 공정(600)을 거치게 된다. 상기 제 2 공정(600)에는 분말을 용사공정에 적합한 과립형태로 제조하기 위하여 분무건조기(도시되지 않음)가 사용된다.
상기 분무건조기에는 분말을 상호 결합하는 바인더(Binder)와 용제를 혼합한 슬러리(Slurry)를 사용하여 분말을 건조시키며, 바인더로서 수용성을 사용하는 경우와 비수용성을 사용하는 경우로 나누어서 진행할 수 있다.
수용성바인더(620)를 사용하는 경우에는 바인더로써 PVA(Polyvinyl alcohol)와 같은 점도가 있는 유기용제를 사용하고, 비수용성바인더(640)로는 파라핀(Paraffin)을 사용하게 된다. 그리고, 분말을 슬러리로 만들기 위한 용제로는 물을 사용하고, 비수용성 용제로는 알콜(Alcohol)이나 핵산(Nucleic acid), 솔벤트(Solvent) 등의 용제를 사용하게 된다.
또한, 수용성바인더(620)을 사용하는 경우에는 개방형 분무건조기(도시되지 않음)를 사용하게 되는데, 회전형 분무건조기(도시되지 않음)를 사용하는 경우에는 디스크의 회전속도를 7000rpm ~ 25000rpm으로 변화시키고, 흡기온도를 130℃ ~ 200℃로 정하고 사용하게 된다.
한편, 방폭형 유기용제를 사용하는 경우에는 습식 밀링을 하게 된다. 이러한 분말의 습식 밀링은 아트리트(Attritor)를 사용하여 1회 분말 장입량을 장입하여 20시간 동안 밀링하게 되며, 분말의 입도 조절, 응집 제거 및 성분 조절은 탄소(C)를 가탄하여 조절하게 된다. 그리고, 습식 밀링에 사용되는 바인더로는 유기용제와 솔벤트(Solvent)를 혼합하여 사용하게 되고, 상기 솔벤트로는 알콜(Alcohol)을 사 용한다.
이렇게 아트리트(Attritor)로 성분 제어 및 입도 제어를 한 초경분말(420,520)은 방폭형 분무건조기(도시되지 않음)를 사용하여 분무 건조한다. 또한, 유기용제를 사용하는 경우에는 분말 제조 공정 중 흡기온도는 90℃ ~ 200℃, 배기온도는 60℃ ~ 140℃로 하고, 분말의 과립화를 위한 바인더로는 파라핀(Paraffin) 계열의 용제를 사용하며, 슬러리(Slurry) 제조를 위한 용액은 알콜(Alcohol) 혹은 핵산(Nucleic acid)을 사용한다.
상기와 같은 분무건조기를 사용하여 과립분말(660)을 제조한 경우 분말의 최고 겉보기 밀도(App.Density)는 용사공정에 직접 적용하기에는 여전히 낮으므로 고온에서 분말을 소결(Sintering) 열처리하는 제 3 공정(700)을 거치게 되는데, 상기 소결(Sintering)은 상기 나노 텅스텐 카바이드(WC)/코발트(Co) 과립분말(660)의 상(狀)이 변하지 않는 분위기를 선택하여 진공 혹은 비산화성 분위기에서 실시하게 된다.
상기 제 3 공정(700)에서의 과립분말(660) 소결(Sintering)은 분말의 소결과 분말과 분말의 접합을 방지하는 두가지 목표를 달성하기 위하여, 900℃ 이상의 온도로부터 소결이 많이 일어나지 않는 고상(固狀) 소결 구간인 1300℃의 구간에서 실시하게 되고, 이러한 분말의 소결 후에는 분말의 입도(粒度)가 소결 전에 비하여 수축하게 된다.
도 4 에 도시된 바와 같이 소결(Sintering)에 따른 분말의 형상은 소결을 함에 따라 분말의 입자크기가 감소하게 되며, 소결(Sintering) 전 분말 내부에 존재 하는 큰 기공형태의 할로우(Hollow,662)는 상기와 같은 고온(900℃ ~ 1300℃)에서 소결하는 경우에 완전히 제거된 모습을 보여 주고 있다.
그리고, 도 5 에 도시된 바와 같이 과립분말(660)의 소결 후 밀도 및 유동도를 살펴보면, 소결 온도가 증가함에 따라 분말의 겉보기 밀도(App.Density)는 급격히 증가하게 되는데, 특히 소결이 왕성하게 일어나는 1200℃ 이상의 온도에서 급격한 밀도의 증가가 발생하게 되며, 이와 함께 유동도(Flowbility)도 급격하게 증가함을 알 수 있다.
도 5 를 보다 상세히 살펴보면, 1200℃에서 진행되는 소결의 경우 과립분말(660)의 겉보기 밀도(App.Density)는 소결하기 전의 2.76g/cc에서 소결 후에는 3.75g/cc로 급격하게 증가하게 되고, 1250℃로 온도를 올리는 경우에는 과립분말(660)의 겉보기 밀도(App.Density)가 5.92g/cc까지 증가하게 된다.
이와 같은 공정으로 진행되어 만들어진 나노 과립 초경분말은 고속화염용사(HVOF, High-Velocity Oxygen Fuel spraying)공정을 실시하여 상기한 여러 가지 제품의 표면에 코팅처리를 하게 된다.
도 6 에 도시된 바와 같이 나노 과립 초경분말을 용사기(TAFA사의 JP5000, 도시되지 않음)를 사용하여 기존의 상용분말(T사, WC-12Co)과 용사를 동시에 실시하여 그 특성을 비교해 보면, 나노 과립 초경분말의 경우 상기 용사기 내에서 분말의 유동이 아주 우수하여 용사코팅층이 기존의 용사코팅층에 비하여 대단히 조밀하고 미세한 구조를 보이고 있다.
특히, 모재(800)와의 접촉 특성이 우수하여 기존용사코팅층(720)의 접착강도 가 8,000psi 정도인데 반해 나노용사코팅층(720')의 접착강도는 12,000psi 정도로 아주 우수하다. 그리고, 코팅층의 표면조도는 기존용사코팅층(720)의 경우 Ra=4.69였으나 나노용사코팅층(720')은 Ra=3.20으로써, 나노 용사 코팅분말의 적용으로 용사코팅 후 후처리 공정이 대폭 줄어들게 되고, 또한 나노용사코팅층(720')의 경도는 Hv=1400 이상으로 아주 우수하다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 나노 복합 초경 용사분말의 제조공정에서는, 기존 공정에서 고려하지 않던 초경 원료 입자의 입도(粒度) 및 탄소량 제어부터 과립화와 과립 입자의 고밀도화를 위하여 기계적 분쇄/혼합 공정과 분무 건조 공정, 그리고 분말의 소결 공정을 결합한 복합 공정으로 진행되었다.
즉, 최종 용사 코팅층의 탄소량을 제어하기 위한 원료분말 단계의 형상 및 조성을 제어하게 되며, 분말의 응집을 없애고, 용사 공정 중 탈탄을 고려한 탄소 첨가와 침탄 기술을 적용하였다.
그리고, 분말의 과립화 공정에 분무 건조 방법을 사용하였으며, 분무 건조 기술은 수계 및 유기용제를 사용한 분무 건조 분말의 입도, 형상 제어 기술을 시도하였다. 또한, 분말 건조 방법으로는 개방형과 방폭형 모두 가능하고, 개방형의 경우 수용성바인더를 사용하고 방폭형의 경우에는 유기용제를 사용하였으며, 분무 건 조 형태에서도 회전식 및 분사식 모두 가능하였다.
뿐만 아니라, 분말의 고밀도화 공정에서는 분무 건조된 과립분말을 사용하여 진공 혹은 비산화성 분위기에서 소결하였다.
따라서, 나노 용사 분말의 입자가 미세해져 분말 입자가 전체적으로 용융되어, 액적이 모재에 충돌하는 순간 퍼짐성과 함께 접착성이 향상됨으로써 용사 코팅층의 밀도와 접착강도 및 경도가 현저히 증가되는 효과가 기대된다.
그리고, 분말 입자의 나노화로 용융시 입자의 완전 용융이 가능하게 되어, 코팅층 내부의 기공 감소 및 표면조도의 향상으로 후처리 가공이 용이하게 됨과 동시에 후처리 공정이 대폭 줄어들게 됨으로써 재료비가 절감되는 효과도 기대된다.
결국, 나노 초경 분말을 이용하여 고특성의 내마모 용사 코팅 제품의 개발이 가능하게 되는 효과가 기대된다.

Claims (5)

  1. 텅스텐 카바이드(WC)분말을 기계적 밀링에 의하여 분쇄하는 제 1 공정과,
    상기 제 1 공정을 거친 초경분말을 분무건조기로 과립화하는 제 2 공정과,
    상기 제 2 공정을 거친 과립분말을 900℃~1300℃에서 소결하는 제 3 공정을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 나노 복합 초경 용사분말 제조공정.
  2. 텅스텐 카바이드(WC)분말과 코발트(Co)분말을 기계적 밀링에 의하여 혼합하고 분쇄하는 제 1' 공정과,
    상기 제 1' 공정을 거친 초경분말을 분무건조기로 과립화하는 제 2 공정과,
    상기 제 2 공정을 거친 과립분말을 900℃~1300℃에서 소결하는 제 3 공정을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 나노 복합 초경 용사분말 제조공정.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 공정 또는 제 1' 공정에는 탄소(C)가 첨가됨을 특징으로 하는 나노 복합 초경 용사분말 제조공정.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 공정의 분무건조기에는,
    수용성 또는 비수용성바인더가 사용됨을 특징으로 하는 나노 복합 초경 용사분말 제조공정.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 3 공정의 소결은,
    진공 또는 비산화성 분위기에서 이루어짐을 특징으로 하는 나노 복합 초경 용사분발 제조공정.
KR1020040020028A 2004-03-24 2004-03-24 나노 복합 초경 용사분말 제조공정 KR100555206B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040020028A KR100555206B1 (ko) 2004-03-24 2004-03-24 나노 복합 초경 용사분말 제조공정

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040020028A KR100555206B1 (ko) 2004-03-24 2004-03-24 나노 복합 초경 용사분말 제조공정

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050095030A KR20050095030A (ko) 2005-09-29
KR100555206B1 true KR100555206B1 (ko) 2006-03-03

Family

ID=37275599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040020028A KR100555206B1 (ko) 2004-03-24 2004-03-24 나노 복합 초경 용사분말 제조공정

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100555206B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101057070B1 (ko) 2009-01-16 2011-08-16 부경대학교 산학협력단 선박엔진의 부품 코팅용 고속화염용사 복합분말 및 그 제조방법
KR101242198B1 (ko) 2008-05-19 2013-03-11 유로꼽떼르 전기적으로 비도전성인 페인트된 기재를 제조하는 방법
KR101280285B1 (ko) * 2010-12-30 2013-07-01 국방과학연구소 구형 텅스텐 복합 분말, 및 그 제조방법
KR102057014B1 (ko) 2019-11-07 2019-12-17 가부시키가이샤 오카와라 세이사쿠쇼 텅스텐 카바이드 용사 코팅층을 포함하는 원추형 리본 혼합건조기

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100048504A (ko) * 2008-10-31 2010-05-11 전북대학교산학협력단 나노구조 금속탄화물-금속 복합재료 제조방법
KR102200153B1 (ko) * 2018-06-28 2021-01-08 주식회사 티에이 초경합금 재생분말을 이용한 코어 와이어 전극용 합금분말의 제조방법
KR102165405B1 (ko) 2018-10-26 2020-10-14 (주)하이엠시 텅스텐 카바이드를 포함하는 초경 분말 및 이의 제조방법
KR102648224B1 (ko) * 2023-10-30 2024-03-19 (주)베사 진공분위기에서 과립분말을 이용한 텅스텐 탄화물의 제조방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101242198B1 (ko) 2008-05-19 2013-03-11 유로꼽떼르 전기적으로 비도전성인 페인트된 기재를 제조하는 방법
KR101242199B1 (ko) * 2008-05-19 2013-03-18 유로꼽떼르 전기 비전도성 페인트된 기판 제조 방법
KR101057070B1 (ko) 2009-01-16 2011-08-16 부경대학교 산학협력단 선박엔진의 부품 코팅용 고속화염용사 복합분말 및 그 제조방법
KR101280285B1 (ko) * 2010-12-30 2013-07-01 국방과학연구소 구형 텅스텐 복합 분말, 및 그 제조방법
KR102057014B1 (ko) 2019-11-07 2019-12-17 가부시키가이샤 오카와라 세이사쿠쇼 텅스텐 카바이드 용사 코팅층을 포함하는 원추형 리본 혼합건조기

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050095030A (ko) 2005-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Schwetzke et al. Microstructure and properties of tungsten carbide coatings sprayed with various high-velocity oxygen fuel spray systems
CN101037566B (zh) 耐磨低摩擦涂料组合物,涂布元件,以及制备所述涂料组合物的方法
CN101884892B (zh) 一种超细及纳米WC-Co复合粉的团聚造粒方法
CN108356260B (zh) 一种硬质合金异形制品的3d打印制造方法
KR102326418B1 (ko) 적층 합성용 합성 알갱이들을 구비한 복합재료 파우더
CA2237588A1 (en) Nanostructured feeds for thermal spray
WO1997018341A9 (en) Nanostructured feeds for thermal spray
CN101517109A (zh) 金属粉末
KR100555206B1 (ko) 나노 복합 초경 용사분말 제조공정
US7234507B2 (en) Die coatings for gravity and low pressure die casting
CN112247142B (zh) 一种具有核壳结构的双硬质相双粘结相金属碳化物陶瓷粉末及其制备方法
US20190185972A1 (en) Sintered cemented carbide granulate and its use
CN103526135A (zh) WC-Co增强的铁基金属玻璃复合涂层及其制备方法
CN106270490A (zh) 一种表层为金属陶瓷层的硬质合金及其制备方法
CN115351290A (zh) 一种基于球形喂料打印制备复杂形状金属陶瓷零件的方法
CN100429176C (zh) 一种利用原位反应制备纳米复相陶瓷材料的方法
CN107914005A (zh) 一种高b耐磨熔焊材料的制备方法
CN107199346B (zh) 一种纳米w/wc复合粉末的工业化制备方法
JP2018188629A (ja) 熱可塑性成形材料粉体の製造方法
JP2010500477A (ja) 固溶体粉末を含む混合粉末とそれを用いた焼結体、固溶体粉末を含む混合サ−メット粉末とそれを用いたサ−メット、及びそれらの製造方法
KR100711833B1 (ko) 나노 구조 코팅용 타겟 제조공정 및 그 제품
KR20080076431A (ko) 혼성 분사 공정을 이용한 다이아몬드 공구 제조방법
KR101336755B1 (ko) 초경합금의 박막 코팅방법
CN1413774A (zh) 粉末热喷涂纳米材料涂层的制备方法
KR100601096B1 (ko) 용사코팅용 나노구조 텅스텐 카바이드-코발트계 분말의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130221

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140217

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141230

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151209

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161207

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171218

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181211

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191210

Year of fee payment: 15