KR100666293B1 - 트랙 콤포넌트 및 그 트랙 콤포넌트의 표면을 코팅하는 방법 - Google Patents

트랙 콤포넌트 및 그 트랙 콤포넌트의 표면을 코팅하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아크 스프레잉 프로세스에 의해 알루미늄 함유 코팅으로 트랙 콤포넌트의 표면을 코팅하는 방법에 관한 것이다. 미끄럼 및 마찰성 마모에 대해 높은 내성을 갖는 코팅을 형성하기 위해, 알루미늄과 실리콘은 아크 스프레잉 프로세스에 의해 3:2≤Al:Si≤4:1의 비율로 표면에 적용된다.
아크 스프레잉 프로세스, 알루미늄 함유 코팅, 트랙 콤포넌트, 알루미늄, 실리콘, 슬라이드 플레이트

Description

트랙 콤포넌트 및 그 트랙 콤포넌트의 표면을 코팅하는 방법{Method for coating a surface of a track component, in addition to a track component}
본 발명은 아크 스프레잉 프로세스(arc spraying process)에 의한 알루미늄-함유 코팅부를 갖는 트랙 콤포넌트의 표면을 코팅하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 아크 스프레잉 프로세스에 의해 적용된 알루미늄-함유 코팅부를 갖는 스위치 콤포넌트 같은 트랙 콤포넌트에 관한 것이다.
플라즈마(plasma) 또는 플레임(flame) 스프레잉 프로세스에 의해, 선택적으로 Mo, Cr 및/또는 Si를 갖는 Co 또는 Ni에 기초한 몰리브덴이나 3원 또는 4원 합금을 포함하는 윤활제가 적용되는 슬라이드 플레이트(slide plate)가 DE 38 05 963 A2로부터 알려져 있다.
DE 38 41 044 C2에서, 단면이 수평이면서, 플레임 스프레잉 또는 아크(arc) 스프레잉 프로세스에 의해 금속이 적용되는 지지면을 갖는 모노레일(monorail)을 위한 조립식 레일(sectional rail)을 발견할 수 있다. 이 경우, 금속 표면은 10% 내지 25%의 크롬을 함유하는 마모층 및 부착층을 포함한다. 부착층 자체는 60%-90% 니켈과 10%-40% 알루미늄으로 구성되는 것이 바람직하다. 금속 코팅의 두께는 0.3mm과 5mm 사이일 수 있다.
아크 스프레잉 프로세스에 의해 적용된 대응 금속 코팅이 갖는 단점은, 그것이 겹층이면서도, 단층인 플레임 스프레잉에 의해 적용되는 몰리브덴으로 구성되는 코팅에 비해, 미끄럼 및 마찰성 마모에 대한 저항이 현저히 증가되지 않는다는 점에 있다.
본 발명은 코팅이 기술적으로 단순한 방식으로 수행될 수 있고, 미끄럼 및 마찰성 마모에 대해 높은 내성을 가지며, 특히, 예로서, 염수 또는 제빙제(de-icing agent)와 같은 대기성 전해질에 대한 높은 내부식성을 갖는 방식으로 트랙 콤포넌트의 표면을 코팅하는 방법 및 트랙 콤포넌트 자체를 보다 더 개선시키는 것에 기초한다.
본 발명에 따르면, 그와 같은 문제점은, 상술한 유형의 방법에 의해, 알루미늄 및 실리콘이 아크 스프레잉에 의해 3:2≤Al:Si≤4:1의 비율, 특히 3:1의 비율로 표면에 적용됨으로써 실질적으로 해결된다.
알루미늄 및 실리콘을 포함 또는 함유하는 코팅부의 두께는 0.2mm과 2mm 사이, 특히, 0.8mm과 1.5mm 사이의 범위이어야 한다. 코팅이 DIN St52 같은 고강도 강철에 적용되었을 때, 양호한 부착성이 나타났다.
특히, 본 발명에 따르면, 예를 들어, EP 0739804에 공개된 바와 같이 슬라이드 플레이트 또는 스위치 로크(lock)와 같은 스위치 부품에 알루미늄 및 실리콘이 적용되며, 극도로 작은 두께로도 미끄럼 및 마찰성 마모에 대한 원하는 높은 내성 및 내부식성이 얻어질 수 있다. 그에 따르면, 특히, 몰리브덴 및 청동 같은 기존의 공지된 코팅 물질에 비해, 현저히 개선된 장점이 제공된다. 그러나, 코팅 두께가 단지 0.8mm과 1.5mm 사이일 때, 역시 모든 요구 조건을 충족하는 단 하나의 코팅으로도 DE 38 41 044 C2에 따른 다중 코팅 구조에 비해서도 장점을 갖는다.
또한, 현 기술 상태에 따라 사용되는, 예를 들어 니켈 및 알루미늄이나 몰리브덴 물질에 비해 비용과 관련된 장점을 갖는다.
아크 스프레잉 프로세스에 의해 적용된 알루미늄 함유 코팅부를 갖는 스위치 콤포넌트 또는 스위치 로킹부와 같은 트랙 콤포넌트는 상기 코팅부는 3:2≤Al:Si≤4:1의 비율로 알루미늄과 실리콘을 함유 또는 포함하며, 특히, 상기 알루미늄과 실리콘의 비율이 3:1이라는 점에서 구별된다.
이 경우, 분말형 실리콘 및 알루미늄이 포함되어 있는 외피를 갖는 외피형 와이어가 아크 스프레잉 프로세스를 위한 스프레이 와이어로서 적합하게 사용된다. 또한, 원하는 접착성을 얻기 위해 대기압보다 2 내지 4bar 높은 공급 압력으로 용융된 알루미늄 및 실리콘이 표면에 적용된다. 그에 따라, 코팅은 0.2mm≤d≤2mm, 바람직하게는 0.8mm≤d≤1.5mm의 두께(d)를 갖는 표면에 적용된다.
스프레이 와이어로서 기능하는 외피형 와이어는 1m/sec≤V≤15m/sec, 바람직하게는 6m/sec≤V≤8m/sec인 와이어 공급 속도(V)로 아크로 이송되며, 여기서, 30V≤U≤50V, 특히 U=40V인 전압차(U)가 스프레이 와이어 사이에 설정된다. 알루미늄 및 실리콘을 용융시키기 위해, 200A≤I≤600A, 특히, 250A≤I≤500A인 전류(I)가 스프레이 와이어 사이로 흐른다.
본 발명의 보다 세부적인 사항, 장점 및 특징은 청구범위에 기재된 특징들 각각 또는 조합으로부터 발견될 뿐만 아니라, 도면을 참조로 하는 양호한 실시예에 대한 하기의 설명에서도 발견될 수 있다.
도 1은 슬라이드 플레이트 형태의 트랙부에 스프레이 코팅을 적용하기 위한 장치의 기본도.
슬라이드 플레이트(10) 형태의 트랙부에 스프레이 코팅을 적용하기 위한 장치의 기본도가 도 1에 도시되어 있다. 스프레이 와이어(18, 20)가 와이어 공급 장치(14, 16)를 경유하여 슬라이드 플레이트(10)에 대해 함께 이동될 수 있는 장치(12)가 슬라이드 플레이트(10)를 향해 안내된다. 30V와 50V 사이, 특히 약 40V의 전압(V)이 아크 재료를 용융시키기 위해 스프레이 와이어(18, 20) 사이에 형성된다. 이는 그 전위차로 인해 팁(22)의 영역에 아노드와 캐소드의 기능을 갖는 스프레이 와이어(18, 20) 사이에 아크가 형성될 때 형성되는 전압차의 결과로서 발생한다. 따라서, 200A와 600A 사이의 전류가 흐르며, 결과적으로, 약 4000℃의 온도가 형성되고, 이는 스프레이 와이어의 원하는 용융을 초래한다. 동시에, 슬라이드 플레이트(10)상의 코팅부(28)로서 증착되는 스프레이 제트(26)가 형성되도록 바람직하게는 3 내지 5bar의 압력으로 채널(24)을 경유하여 스프레이 와이어(18, 20) 사이의 아크(22)로 가스가 전달된다.
코팅부(28)가 균일하게 그리고 원하는 범위로 형성되도록 하기 위해, 장치(12)는 화살표 30 방향으로 및/또는 슬라이드 플레이트(10)는 화살표 32 방향으로 서로에 대해 600mm/sec≤VG≤1300mm/sec의 원하는 속도(VG)로 이동된다.
스프레이 와이어(18, 20)는, 분말 실리콘을 갖는 알루미늄으로 구성된 외피를 갖는, 외피형 와이어이다. 알루미늄과 실리콘의 비율은 스프레이 제트(26)가 3:2와 4:1 사이, 특히 3:1의 비율로 알루미늄과 실리콘의 합성 성분을 갖는 방식으로 설정된다.
결과적으로, 코팅부(28)는 염수 또는 제빙제 같은 대기성 전해질에 대한 높은 내부식성 및 미끄럼 및 마찰성 마모에 대한 높은 내성을 얻는다. 또한, 슬라이드 플레이트의 표면에 높은 부착력이 초래된다.
외피형 와이어 또는 스프레이 와이어(18, 20)는 특히 30mm/sec≤V≤100mm/sec의 속도로 공급 장치(14, 16)를 경유하여 아크(22)에 공급된다.

Claims (19)

  1. 아크 스프레잉 프로세스에 의해 알루미늄 함유 코팅으로 트랙 콤포넌트의 표면을 코팅하는 방법에 있어서,
    알루미늄과 실리콘이 아크 스프레잉 프로세스에 의해, 3:2≤Al:Si≤4:1의 비율로 상기 표면에 적용되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 알루미늄과 실리콘은 Al:Si = 3:1의 비율로 적용되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 아크 스프레잉 프로세스를 위한 스프레이 와이어로서, 알루미늄의 외피 및 분말 실리콘을 갖는 외피형 와이어가 사용되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 용융된 알루미늄 및 실리콘은 대기압보다 2 내지 4bar 높은 공급 압력으로 상기 표면에 적용되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅은 0.2mm≤d≤2mm의 두께(d)로 상기 표면에 적용되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 외피형 와이어는 스프레이 와이어로서, 1m/sec≤V≤15m/sec의 와이어 공급 속도로 아크에 공급되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 스프레이 와이어들 사이에는 30V≤U≤50V인 전압차(U)가 설정되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 스프레이 와이어들 사이에는 상기 스프레이 와이어를 용융시키기 위해 200A≤I≤600A인 전류(I)가 흐르는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  9. 아크 스프레잉 프로세스에 의해 적용된 알루미늄 함유 코팅부(28)를 갖는 스위치 콤포넌트와 같은 트랙 콤포넌트(10)에 있어서,
    상기 코팅부(28)는 3:2≤Al:Si≤4:1의 비율로 알루미늄과 실리콘을 포함 또는 함유하는 것을 특징으로 하는 트랙 콤포넌트.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 트랙 콤포넌트(10)는 슬라이드 플레이트 또는 스위치 로크인 것을 특징으로 하는 트랙 콤포넌트.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 알루미늄과 실리콘의 코팅은 3:1의 비율로 상기 트랙 콤포넌트(10)에 적용되는 것을 특징으로 하는 트랙 콤포넌트.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 코팅부(28)는 0.2mm≤d≤2mm의 두께(d)를 갖는 것을 특징으로 하는 트랙 콤포넌트.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 코팅부(28)는 고강도 강철 DIN St52에 적용되는 것을 특징으로 하는 트랙 콤포넌트.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 코팅부(28)는 단일 코팅인 것을 특징으로 하는 트랙 콤포넌트.
  15. 제 5 항에 있어서, 상기 두께는 0.8mm≤d≤1.5mm인 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  16. 제 6 항에 있어서, 상기 와이어 공급 속도는 6m/sec≤V≤8m/sec인 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  17. 제 7 항에 있어서, 상기 전압차(U)는 U=40V인 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  18. 제 8 항에 있어서, 상기 전류(I)는 250A≤I≤500A인 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 두께(d)는 0.8mm≤d≤1.5mm인 것을 특징으로 하는 트랙 콤포넌트.
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