KR100575139B1 - Cold spray apparatus with gas cooling apparatus - Google Patents

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김주호
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(주)태광테크
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Abstract

본 발명은 고압가스에 의해 분말입자를 가속시켜 코팅을 하는 저온 스프레이 코팅법에서 가스 분배기에 공급되는 가스의 온도를 순간적으로 낮춤으로서 체적당 가스의 밀도를 증대시켜 동일한 조건의 저온 스프레이 공정에 비해 가스의 유속을 현저히 향상시킴에 따라 높은 적층율과 우수한 코팅층을 얻을 수 있게한 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치에 관한 것으로,The present invention increases the density of the gas per volume by temporarily lowering the temperature of the gas supplied to the gas distributor in the low temperature spray coating method in which the powder particles are accelerated and coated by the high pressure gas. The present invention relates to a low-temperature spray coating apparatus equipped with a gas cooling device that can achieve a high lamination rate and an excellent coating layer by significantly improving the flow rate of

즉, 가스저장부로부터 공급되는 가스의 온도를 냉각시켜주는 가스 냉각장치와, 냉각된 가스를 두 개의 라인으로 분배되게 컨트롤 하는 가스 컨트롤부와, 주 가스라인을 통하여 공급된 가스를 히팅하는 가스 히터와, 분말송급라인을 통하여 공급되는 가스에 코팅에 사용하는 금속입자를 혼합되게 공급하는 분말 송급장치와 그 가스에 혼합된 코팅 분말을 예열하는 분말 예열장치와, 예열된 코팅 분말과 가열된 주 가스를 혼합하는 혼합챔버와, 가스의 분배와 분말의 송급을 조절하면서 분말 예열온도와 가스 히팅온도를 컨트롤하는 메인컨트롤부와, 고온의 가스를 포함한 분말을 인접된 거리에 있는 모재에 분사하는 분사노즐을 포함한 구성을 특징으로 한다.That is, a gas cooler that cools the temperature of the gas supplied from the gas storage unit, a gas control unit that controls the cooled gas to be distributed in two lines, and a gas heater that heats the gas supplied through the main gas line. A powder feeding device for supplying the metal particles used for coating to the gas supplied through the powder supply line, and a powder preheating device for preheating the coating powder mixed in the gas, the preheated coating powder and the heated main gas. Mixing chamber for mixing gas, main control unit for controlling powder preheating temperature and gas heating temperature while controlling gas distribution and powder feeding, and injection nozzle for injecting powder containing hot gas into base material at adjacent distance Characterized by a configuration including.

저온 스프레이, 코팅, 냉각장치Low Temperature Spray, Coating, Chiller

Description

가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치{COLD SPRAY APPARATUS WITH GAS COOLING APPARATUS}Cold Spray Coating System with Gas Cooling System {COLD SPRAY APPARATUS WITH GAS COOLING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치를 개략적으로 나타낸 블럭도,1 is a block diagram schematically showing a low temperature spray coating apparatus equipped with a gas cooling device according to an embodiment of the present invention;

도 2는 상기 도 1의 저온 스프레이 코팅장치에 구비된 가스냉각장치를 발췌하여 개략적으로 나타낸 도면,Figure 2 is a schematic view showing an extract of the gas cooling device provided in the low temperature spray coating apparatus of FIG.

도 3은 본 발명의 다른 실시예의 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.Figure 3 is a block diagram schematically showing a low temperature spray coating apparatus equipped with a gas cooling apparatus of another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 냉각장치 20 : 가스 컨트롤부10: cooling device 20: gas control unit

30 : 가스 히터 40 : 분말 송급장치30: gas heater 40: powder feeder

50 : 분말 예열장치 60 : 혼합 챔버50: powder preheater 60: mixing chamber

70 : 메인컨트롤부 80 : 분사 노즐70: main control unit 80: injection nozzle

본 발명은 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치, 보다 상세하게는 고압가스에 의해 분말입자를 가속시켜 코팅을 하는 저온 스프레이 코팅법에서 가스 분배기에 공급되는 가스의 온도를 순간적으로 낮춤으로서 체적당 가스의 밀도를 증대시켜 동일한 조건의 저온 스프레이 공정에 비해 가스의 유속을 현저히 향상시킴에 따라 높은 적층율과 우수한 코팅층을 얻을 수 있게한 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치에 관한 것이다.The present invention is a low-temperature spray coating device equipped with a gas cooling device, more specifically, by lowering the temperature of the gas supplied to the gas distributor in a low-temperature spray coating method of coating by accelerating the powder particles by high pressure gas per volume The present invention relates to a low-temperature spray coating apparatus equipped with a gas cooling device that increases the density of a gas and significantly improves the flow rate of gas as compared to a low-temperature spray process under the same conditions, thereby obtaining a high lamination rate and an excellent coating layer.

일반적으로, 저온 스프레이(Cold spray) 장치는 1∼50㎛ 크기 정도의 금속분말 입자를 질소, 헬륨, 공기 및 혼합가스 등의 고압가스를 이용하여 입자속도를 300 내지 1200 m/sec로 가속시켜 모재에 충돌시킴에 따라, 모재와 코팅소재에 따른 임계속도에 다다르면 코팅이 실시되는 장치이다.In general, a cold spray apparatus accelerates the particle velocity to 300 to 1200 m / sec using high pressure gas such as nitrogen, helium, air, and mixed gas of metal powder particles having a size of 1 to 50 μm. As the impact on, the coating is performed when the critical speed is reached according to the base material and the coating material.

즉, 저온 스프레이 장치는 코팅소재를 용융시키지 않고 순수한 고상상태의 공정을 통하여 실시되며, 이러한 저온 스프레이 장치는 금속분말 입자를 가속시키기 위해 사용하는 가스를 200 내지 600℃ 범위로 예열하여 같은 압력에서 높은 가스 속도를 얻게된다.That is, the low temperature spray device is carried out through a pure solid state process without melting the coating material, and the low temperature spray device preheats the gas used to accelerate the metal powder particles in the range of 200 to 600 ° C. Gas velocity is obtained.

한편, 상기 저온 스프레이에 의한 코팅방법은 고상 상태에서 공정이 진행되므로 코팅소재의 조건으로서 인성이 좋은 순수 구리, 니켈, 알루미늄 등은 코팅이 양호하며, 인성이 감소하는 분말의 경우에는 코팅이 이루어지는 임계속도가 증가하게 되므로 분말을 가속시키는 가스 속도를 증대시키기 위해 가스 압력을 증대시키면 이에 비례하는 만큼 가스 소비가 증대하게 되는 문제점이 있었다.On the other hand, the coating method by the low-temperature spraying process is carried out in a solid state, so the pure copper, nickel, aluminum, etc., which have good toughness as a coating material condition, have a good coating, and in the case of powder with reduced toughness, the coating is performed. Since the velocity is increased, increasing the gas pressure in order to increase the gas velocity for accelerating the powder has a problem in that the gas consumption is increased in proportion to this.

또한 가스 속도를 증대시키기 위해 가속가스가 통과하는 주 가스 공급라인을 예열하는 방법은 전기 소비가 증대할 뿐만 아니라, 온도가 상승할수록 가스 예열 장치에 구비된 튜브의 수명이 감소하는 문제점이 있었으며, 질소보다 가벼운 헬륨을 사용하게 될 경우에는 가스 속도 증대를 가져오지만, 헬륨가스의 가격이 높아 경제성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, the method of preheating the main gas supply line through which the accelerated gas passes to increase the gas velocity not only increases the electricity consumption but also decreases the life of the tube provided in the gas preheater as the temperature increases. When lighter helium is used, the gas velocity is increased, but the price of helium gas is high.

본 발명은 위와 같은 종래의 저온 스프레이 장치의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 금속분말 입자의 유속을 가속하기 위해 가스 공급라인에 구비되는 주 가스 예열장치의 전단에 가스를 극저온으로 냉각시켜 공급하는 냉각장치를 설치하여 단위 면적당 가스 밀도를 높여주고 그 밀도가 높아진 가스가 예열히터에 의해 팽창됨으로써 보다 높은 가스 속도를 발휘되도록 함에 따라, 저온 스프레이 공정조건에서 높은 적층율과 우수한 코팅층을 얻을 수 있는 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the problems of the conventional low-temperature spray device, to cool the gas to the front end of the main gas preheater provided in the gas supply line to accelerate the flow rate of the metal powder particles to supply the cryogenic cooling By installing a cooling device to increase the gas density per unit area and expand the gas of higher density by the preheating heater to achieve a higher gas velocity, a gas that can obtain a high lamination rate and excellent coating layer at low temperature spray process conditions It is an object of the present invention to provide a low temperature spray coating apparatus equipped with a cooling device.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치는, 가스저장부로부터 공급라인을 통해 공급되는 가스를 극저온으로 냉각시키는 냉각장치; 상기 냉각장치에 의해 냉각된 가스를 주 가스라인과 분말송급라인으로 적절히 분배되게 공급량을 컨트롤하는 가스 컨트롤부; 상기 가스 컨트롤부로부터 공급되는 냉각된 가스를 히팅하는 가스 히터; 상기 가스 콘트롤부에 의해 분배된 가스를 공급받아 코팅에 사용하는 금속입자를 혼합되게 공급하는 분말 송급장치; 상기 분말 송급장치로부터 송급되는 코팅 분말이 상기 가스 히터에서 가열된 주 가스와 혼합되는 혼합챔버; 상기 가스의 분배와 분말의 송급을 조절하면서 가스 히터를 컨트롤하여 온도를 조절하는 메인컨트롤부; 및 상기 혼합챔버에서 혼합된 고온의 가스를 포함한 분말을 코팅 대상이되는 모재에 분사하는 분사노즐을 구비하는 것을 특징으로 한다.Low temperature spray coating apparatus equipped with a gas cooling device of the present invention for achieving the above object, the cooling device for cooling the gas supplied from the gas storage through the supply line to a cryogenic temperature; A gas control unit controlling a supply amount so that the gas cooled by the cooling device is properly distributed to the main gas line and the powder supply line; A gas heater that heats the cooled gas supplied from the gas control unit; A powder supply device which receives the gas distributed by the gas control unit and supplies the metal particles used in the coating to be mixed; A mixing chamber in which the coating powder fed from the powder feeding device is mixed with the main gas heated in the gas heater; A main control unit controlling a temperature of the gas heater while controlling the distribution of the gas and the supply of powder; And an injection nozzle for injecting the powder including the hot gas mixed in the mixing chamber to the base material to be coated.

또한 본 발명에 있어서, 상기 냉각장치는, 가스저장부로부터 공급라인을 통해 가스 컨트롤부에 연결되는 관로상에 설치되는 하우징; 상기 하우징에 장착되어 가스공급라인을 통과하는 가스를 냉각되게 열교환이 이루어지는 열교환실; 및 상기 하우징의 열교환실을 경유하는 가스공급라인이 스크류 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the cooling device, the housing is installed on the conduit connected to the gas control unit through the supply line from the gas storage; A heat exchange chamber mounted on the housing and performing heat exchange to cool the gas passing through the gas supply line; And a gas supply line passing through the heat exchange chamber of the housing in a screw shape.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치를 개략적으로 나타낸 블럭도이고, 도 2는 상기 도 1의 저온 스프레이 코팅장치에 구비된 가스냉각장치를 발췌하여 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a block diagram schematically showing a low temperature spray coating apparatus equipped with a gas cooling apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic view of the gas cooling apparatus provided in the low temperature spray coating apparatus of FIG. The figure shown.

상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치는, 가스저장부(T)로부터 공급되는 가스의 온도를 냉각시켜주는 가스 냉각장치(10)와, 냉각된 가스를 두 개의 라인으로 분배되게 컨트롤 하는 가스 컨트롤부(20)와, 주 가스라인(L1)을 통하여 공급된 가스를 히팅하는 가스 히터(30)와, 분말송급라인(L2)을 통하여 공급되는 가스에 코팅에 사용하는 금속입자를 혼합되게 공급하는 분말 송급장치(40)와, 송급되는 코팅 분말과 가열된 주 가스를 혼합하는 혼합챔버(60)와, 가스의 분배와 분말의 송급을 조절하면서 가스 히팅온도를 컨트롤하는 메인컨트롤부(70)와, 고온의 가스를 포함한 분말을 인접된 거리에 있는 모재에 분사하는 분사노즐(80)을 구비하고 있다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the low temperature spray coating apparatus equipped with the gas cooling apparatus according to the present invention includes a gas cooling apparatus 10 for cooling a temperature of a gas supplied from a gas storage part T. And a gas control unit 20 for controlling the cooled gas to be distributed in two lines, a gas heater 30 for heating the gas supplied through the main gas line L1, and a powder supply line L2. Powder supply device 40 for supplying the metal particles used in the coating to the gas supplied through the mixture, the mixing chamber 60 for mixing the supplied coating powder and the heated main gas, the gas distribution and powder supply Main control unit 70 for controlling the gas heating temperature while adjusting the, and the injection nozzle 80 for injecting a powder containing a high-temperature gas to the base material at an adjacent distance.

또한 본 발명에 따른 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치는 도 3에서와 같이 분말송급라인(L2)을 통하여 코팅에 사용하는 금속입자를 송급하는 분말 송급장치(40)에 연계하여 그 가스에 혼합된 코팅 분말을 예열하는 분말 예열장치(50)를 거쳐 코팅 분말과 가열된 주 가스를 혼합하는 혼합챔버(60)로 공급하게 된 것도 바람직하다.In addition, the low-temperature spray coating device equipped with a gas cooling device according to the present invention is connected to the powder supply device 40 for supplying the metal particles used for coating through the powder supply line (L2) as shown in FIG. It is also preferable to feed the mixed coating powder to the mixing chamber 60 through the powder preheater 50 for preheating the mixed coating powder.

가스 냉각장치(10)는, 도 2에서와 같이, 가스저장부(T)로부터 공급되는 가스를 두 개의 라인으로 분배되게 컨트롤 하는 가스 컨트롤부(20) 사이의 관로상에 설치되는 하우징(11)과, 상기 하우징(11)에 장착되어 가스냉각라인(12)을 통과하는 가스를 냉각시키는 냉매공급관(14)을 갖춘 열교환실(13)을 구비하고 있다.As shown in FIG. 2, the gas cooling device 10 includes a housing 11 installed on a conduit between the gas control units 20 that controls the gas supplied from the gas storage unit T to be distributed in two lines. And a heat exchange chamber 13 mounted on the housing 11 and having a refrigerant supply pipe 14 for cooling the gas passing through the gas cooling line 12.

상기 가스 냉각장치는 하우징(11) 내부를 냉각하기 위한 것으로 냉매공급관을 통해 공급되는 냉매의 종류로는 드라이 아이스 및 액체질소를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 가스냉각라인(12)은 주어진 공간에서 냉기와의 접촉면을 확대되도록 스크류 형태로 적어도 5회전 이상 감겨지도록 형성한다.The gas cooling device is for cooling the inside of the housing 11, and preferably, dry ice and liquid nitrogen are used as the type of the coolant supplied through the coolant supply pipe, and the gas cooling line 12 has cold air in a given space. It is formed to be wound at least five turns in the form of a screw so as to enlarge the contact surface with.

또한 가스냉각라인(12)을 스크류 형상으로 형성함으로 인하여 하우징(11) 내에서의 가스 체류 시간이 길어지게 된다. 이에 따라 하우징(11) 내에서 냉매의 기화에 의한 열교환이 이루어져 가스냉각라인(12)을 경유하는 가스가 냉각되고 냉각된 가스는 가스 컨트롤부(20)로 전송된다.In addition, since the gas cooling line 12 is formed in a screw shape, the gas residence time in the housing 11 becomes long. Accordingly, heat exchange is carried out by evaporation of the refrigerant in the housing 11, and the gas passing through the gas cooling line 12 is cooled, and the cooled gas is transmitted to the gas control unit 20.

상기 가스 컨트롤부(20)는 냉각 상태로 보내져온 가스를 분배되게 컨트롤하여 주 가스라인(L1)을 통하여 주 가스를 가스 히터(30)로 보내고 그 나머지의 가스는 분말송급라인(L2)을 통하여 분말 송급장치(40)로 보낸다.The gas control unit 20 controls to distribute the gas sent to the cooling state to send the main gas to the gas heater 30 through the main gas line (L1) through the powder supply line (L2) It is sent to the powder feeder (40).

상기 가스 히터(30)는 가스 컨트롤부(20)로부터 주 가스라인(L1)을 경유하여 공급되는 주 가스를 히팅하여 혼합챔버(60)로 전송한다.The gas heater 30 heats the main gas supplied from the gas control unit 20 via the main gas line L1 and transmits the main gas to the mixing chamber 60.

분말 송급장치(40)는 코팅에 사용되는 금속 분말을 공급하는 장치로서, 상기 가스 컨트롤부(20)로부터 공급된 가스를 이용하여 이에 코팅 분말을 혼합되게 하여 분말 예열장치(50)로 전송한다.Powder supply device 40 is a device for supplying the metal powder used for coating, by using the gas supplied from the gas control unit 20 to mix the coating powder thereon and transmits to the powder preheater (50).

상기 분말 예열장치(50)는, 분말 송급장치(40)로부터 공급받은 분말을 예열하우징의 저항선을 통한 간접가열을 통하여 분말 예열장치(50)의 출측 분말송급라인(L2)을 따라 이송되는 과정에 코팅 분말의 예열이 실시된다. 상기 분말송급라인(L2)의 재질은 고온 부식방지를 위하여 스테인레스 스틸 재질로 구비됨이 바람직하다. The powder preheating device 50 is in the process of transporting the powder supplied from the powder feeding device 40 along the exit powder supply line (L2) of the powder preheating device 50 through indirect heating through the resistance line of the preheating housing. Preheating of the coating powder is carried out. The material of the powder supply line (L2) is preferably provided with a stainless steel material to prevent high temperature corrosion.

분말송급라인(L2)을 통과하는 과정에 예열된 코팅 분말은 혼합챔버(60)로 전송되며, 동시에 혼합챔버(60)에 가스 히터(30)로부터 주 가스라인(L1)을 통하여 전송된 고온의 주 가스가 혼합된다. 상기 분말 예열장치(50)와 가스히터(30)는 메인컨트롤부(70)에 의해 온도조절이 실시되며, 상기 메인컨트롤부(70)는 컴퓨터로 구비될 수 있다.The coating powder preheated in the course of passing through the powder supply line L2 is transferred to the mixing chamber 60, and at the same time, the hot powder is transferred from the gas heater 30 to the mixing chamber 60 through the main gas line L1. The main gas is mixed. The powder preheater 50 and the gas heater 30 is temperature controlled by the main control unit 70, the main control unit 70 may be provided by a computer.

상기 혼합챔버(60)를 통하여 혼합된 코팅 분말과 주 가스는 분사노즐(80)을 통하여 그 출구측에 인접되게 위치한 코팅 대상체인 모재(S)에 분사되어 코팅이 실시된다.The coating powder and the main gas mixed through the mixing chamber 60 are sprayed onto the base material S, which is a coating object located adjacent to the outlet side, through the injection nozzle 80 to perform coating.

상기의 구성을 갖는 본 발명에 따른 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치의 작용을 설명한다.The operation of the low temperature spray coating apparatus with a gas cooling device according to the present invention having the above configuration will be described.

가스 공급원이 되는 가스저장부(T)와 가스 컨트롤부(20) 사이에 가스 냉각장치(10)가 설치되며, 이러한 가스 냉각장치(10)의 하우징(11)에는 가스가 전송되는 스크류 형상의 가스냉각라인(12)이 구비되어 있다. 그러므로 스크류 형상의 가스냉각라인(12)을 통하여 가스의 체류시간이 보다 길어지게 되고, 온도 측정장치(15)를 통하여 가스의 온도가 측정되며, 가스냉각라인(12)이 경유하는 하우징(11)의 열교환실(13)을 통하여 가스가 냉각된다.A gas cooler 10 is installed between the gas storage unit T, which serves as a gas supply source, and the gas control unit 20, and a screw-shaped gas in which gas is transmitted to the housing 11 of the gas cooler 10 is provided. Cooling line 12 is provided. Therefore, the residence time of the gas becomes longer through the screw-shaped gas cooling line 12, the temperature of the gas is measured by the temperature measuring device 15, and the housing 11 through which the gas cooling line 12 passes. The gas is cooled through the heat exchange chamber 13.

냉각된 가스는 가스 컨트롤부(20)를 통하여 두 개의 라인으로 분배되어 가스 히터(30)와 분말 예열장치(50)에서 각각 히팅 또는 예열된다.The cooled gas is distributed into two lines through the gas control unit 20 and heated or preheated in the gas heater 30 and the powder preheater 50, respectively.

즉, 냉각작용에 의해 높은 밀도의 가스가 히터(30)에서 가열됨으로써 냉각되지 않은 가스를 가열할 때 보다 빠른 유체속도를 구현되고, 빠른 속도의 가스가 혼합챔버(60)를 통해 예열된 코팅 분말과 혼합되어 분사노즐(80)을 통하여 기판 등의 모재(S)에 분사되어 코팅이 실시된다.That is, a high density gas is heated in the heater 30 by the cooling action to realize a higher fluid velocity when heating the uncooled gas, and the high speed gas is preheated through the mixing chamber 60. Mixed with and sprayed to the base material (S) such as a substrate through the injection nozzle 80 is the coating is performed.

이러한 가스 냉각을 통하여 높은 적층율과 우수한 코팅층을 얻게 된다. 즉 저온 스프레이 공정은 근본적으로 소재의 소성 변형에 의한 적층으로 이루어지는 공정이므로 코팅 소재의 인성이 증가할수록, 가스의 속도가 높을수록 적층율과 코팅특성이 향상된다. 또한 금속은 온도가 상승되면 인성은 증가한다. 이에 따라 코팅분말을 코팅전에 예열하여 코팅에 사용함으로 같은 저온 스프레이 공정조건에서 높은 적층율과 우수한 코팅층을 얻게 된다.This gas cooling provides a high lamination rate and an excellent coating layer. That is, the low-temperature spray process is a process consisting essentially of lamination by plastic deformation of the material, so that the toughness of the coating material increases and the higher the gas velocity, the higher the lamination rate and the coating property. In addition, the toughness of metals increases with increasing temperature. Accordingly, the coating powder is preheated prior to coating to be used for coating to obtain a high lamination rate and an excellent coating layer under the same low temperature spray process conditions.

본 발명에 따른 가스 냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치의 일 실시예를 설명한다.An embodiment of a low temperature spray coating apparatus equipped with a gas cooling apparatus according to the present invention will be described.

사용조건Conditions of use 변수variable 비고Remarks 사용분말Powder used 니켈nickel 99%, 10∼45㎛99%, 10 to 45 µm 기판Board SUS 304SUS 304 두께 6㎜6mm thick 건과 기판의 거리Distance between gun and board 15㎜15 mm 사용가스Gas used 질소nitrogen 가스압력Gas pressure 30㎏/㎠30㎏ / ㎠ 가스온도Gas temperature 600℃600 ℃ 분말 송급속도Powder feeding speed 30rpm (3㎏/hr)30 rpm (3㎏ / hr) 건 이송속도Gun feed rate 10㎜/sec10 mm / sec 코팅 패스수Number of coating passes 22

가스냉각Gas cooling 코팅두께(㎜)Coating thickness (mm) 종래예 1Conventional Example 1 상온Room temperature 0.510.51 실시예 1Example 1 - 70℃70 ℃ 0.600.60 실시예 2Example 2 -190℃-190 ℃ 0.710.71

상기 표 1은 본 발명의 가스 냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치의 공정변수이며, 표 2는 저온 스프레이 장치의 종래예와 본 발명의 가스 냉각장치가 구비된 저온 스프레이 장치의 가스 냉각 조건에 따른 Ni 코팅 특성의 실시예를 나타낸 비교표이다.Table 1 shows the process parameters of the low temperature spray coating apparatus equipped with the gas cooling apparatus of the present invention, and Table 2 shows the gas cooling conditions according to the conventional example of the low temperature spray apparatus and the low temperature spray apparatus equipped with the gas cooling apparatus of the present invention. It is a comparative table which showed the Example of Ni coating characteristic.

상기 표 1에서 모재가 되는 기판은 코팅전에 브레스팅 처리하여 표면 조도를 부여하여 코팅이 용이하도록 함이 바람직하다.In Table 1, the substrate to be the base material is preferably brested before coating to provide surface roughness to facilitate coating.

상기 표 2는 가스 냉각 조건만을 변화시킨 조건과 코팅 특성에 관한 것으로서, 실시예 1에서 가스냉각온도가 -70℃일 때 코팅두께가 0.60mm이고 실시예 2에서 가스냉각온도가 -190℃일 때 코팅두께가 0.71mm로서, 결론적으로 가스를 냉각할수록 코팅 두께가 상승하여 가스를 냉각할수록 코팅두께가 상승함을 알 수 있다.Table 2 relates to the conditions and coating properties of changing only the gas cooling conditions, the coating thickness is 0.60mm when the gas cooling temperature is -70 ℃ in Example 1 and the gas cooling temperature is -190 ℃ in Example 2 As the coating thickness is 0.71 mm, it can be seen that the coating thickness increases as the gas is cooled, and the coating thickness increases as the gas is cooled.

한편, 가스의 냉각온도가 낮을 수록 코팅 분말의 분사속도가 증가되어 높은 적층율과 코팅층을 얻을 수 있는 결론으로부터, 저온 스프레이 코팅에 사용되는 가스의 종류로 질소를 사용할 때 그 분사속도를 높일 수 있다면 종래에 질소 가스로부터 구현할 수 없었던 한 단계 위 영역의 코팅도 가능함을 확인할 수 있었으며, 이에 따라 질소에 비해 작업성은 우수하였으나 가격이 고가이던 헬륨가스의 사용을 대체할 수 있는 것이다.On the other hand, the lower the cooling temperature of the gas, the higher the spraying rate of the coating powder is increased, the conclusion that can be obtained a higher layering rate and coating layer. It was confirmed that the coating of the upper one step that could not be realized from the nitrogen gas in the related art is possible, and thus it is possible to replace the use of helium gas, which has excellent workability compared to nitrogen, but which is expensive.

상기와 같은 본 발명에 따른 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치는 동일조건에서 동일 압력으로 가스를 공급할 경우 냉각을 거친 가스는 냉각하지 않은 가스에 비해 분사노즐에서의 압력이 증가하는 특성에 의해 단위 면적당 밀도가 높아진 가스를 히팅함으로써, 보다 빠른 가스 속도를 가져오게 되어 저온 스프레이 공정조건에서 높은 적층율과 우수한 코팅층을 얻게 됨과 아울러 기공도 및 경도 등의 코팅특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The low-temperature spray coating apparatus equipped with the gas cooling apparatus according to the present invention as described above is characterized in that when the gas is supplied at the same pressure under the same conditions, the cooled gas is increased by the pressure in the injection nozzle compared with the uncooled gas. By heating the gas with a higher density per unit area, a faster gas velocity is obtained, thereby obtaining a high lamination rate and an excellent coating layer under low temperature spray process conditions, and improving coating properties such as porosity and hardness.

Claims (3)

가스저장부(T)로부터 공급라인을 통해 공급되는 가스를 저온으로 냉각시켜 주는 가스 냉각장치(10)와, A gas cooling device 10 for cooling the gas supplied from the gas storage unit T through the supply line to a low temperature; 상기 냉각장치(10)에 의해 냉각된 가스를 주 가스라인(L1)과 분말송급라인(L2)으로 분배되게 컨트롤 하는 가스 컨트롤부(20)와, A gas control unit 20 for controlling the gas cooled by the cooling device 10 to be distributed to the main gas line L1 and the powder supply line L2; 상기 가스 컨트롤부(20)로부터 주 가스라인(L1)을 통하여 공급된 가스를 히팅하는 가스 히터(30)와,A gas heater 30 for heating the gas supplied from the gas control unit 20 through the main gas line L1; 상기 가스 컨트롤부(20)로부터 분말송급라인(L2)을 통하여 공급되는 가스에 코팅에 사용하는 금속입자를 혼합되게 공급하는 분말 송급장치(40)와,A powder supply device 40 for supplying a mixture of metal particles used for coating to a gas supplied from the gas control unit 20 through a powder supply line L2; 상기 분말 송급장치(40)로부터 송급되는 분말을 가스 히터(30)를 경유하여 가열된 주 가스가 혼합되는 혼합챔버(60)와,A mixing chamber 60 in which the main gas heated through the gas heater 30 is mixed with the powder fed from the powder supply device 40; 상기 가스의 분배와 분말의 송급을 조절하면서 가스 히팅온도를 컨트롤하는 메인컨트롤부(70)와,Main control unit 70 for controlling the gas heating temperature while adjusting the distribution of the gas and the supply of powder, 상기 혼합챔버(60)에서 혼합된 고온의 가스를 포함한 분말을 인접된 거리에 있는 모재에 분사하는 분사노즐(80)을 포함한 구성을 특징으로 하는 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치.Low temperature spray coating apparatus equipped with a gas cooling device comprising a spray nozzle (80) for injecting the powder containing the hot gas mixed in the mixing chamber 60 to the base material at an adjacent distance. 제 1항에 있어서, 상기 가스 냉각장치(10)는 가스저장부(T)로부터 공급되는 가스를 두 개의 라인으로 분배되게 컨트롤 하는 가스 컨트롤부(20) 사이의 관로상 에 설치되는 하우징(11)과, 상기 하우징(11)에 장착되어 가스냉각라인(12)을 통과하는 가스를 냉각시키는 냉매공급관(14)을 갖춘 열교환실(13)로 구성된 것을 특징으로 하는 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치.The housing 11 of claim 1, wherein the gas cooler 10 is installed on a conduit between the gas control units 20 to control the gas supplied from the gas storage unit T to be distributed in two lines. And a heat exchange chamber 13 having a refrigerant supply pipe 14 mounted on the housing 11 to cool the gas passing through the gas cooling line 12. Device. 제 1항에 있어서, 상기 분말송급라인(L2)을 통하여 코팅에 사용하는 금속입자를 송급하는 분말 송급장치(40)에 연계하여 그 가스에 혼합된 코팅 분말을 예열하는 분말 예열장치(50)가 설치되고, 이 분말 예열장치(50)를 거쳐 코팅 분말과 가열된 주 가스를 혼합하는 혼합챔버(60)로 공급하게 된 것을 특징으로 하는 가스냉각장치가 구비된 저온 스프레이 코팅장치. The powder preheating device (50) according to claim 1, wherein the powder preheating device (50) for preheating the coating powder mixed with the gas is connected to the powder supply device (40) for supplying metal particles used for coating through the powder supply line (L2). The low-temperature spray coating apparatus provided with a gas cooling device, characterized in that it is supplied to the mixing chamber 60 for mixing the coating powder and the heated main gas via the powder preheater (50).
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