KR100751742B1 - 용사 분말재, 그것을 사용한 용사 방법, 및 용사 피막 - Google Patents

용사 분말재, 그것을 사용한 용사 방법, 및 용사 피막 Download PDF

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Abstract

용사 분말재는, 6 내지 63 ㎛ 의 입자 크기를 가지며, Cr3C2, Cr7C3 및 Cr23C6 으로 구성된 군에서 선택된 1 이상의 크롬 카바이드 분말 및 WC 분말로 이루어진 세라믹상 75 내지 95 중량%, Ni 또는 Ni-기 합금 분말로 이루어진 금속상 5 내지 25 중량% 를 포함하며, 상기 세라믹상을 구성하는 WC 분말의 일차 입자의 평균 입자 크기는 5 내지 20 ㎛ 이며, 크롬 카바이드 분말의 일차 입자의 평균 입자 크기는 1 내지 10 ㎛ 이다.

Description

용사 분말재, 그것을 사용한 용사 방법, 및 용사 피막 {SPRAY POWDER, THERMAL SPRAYING PROCESS USING IT, AND SPRAYED COATING}
도 1 은 본 발명의 실시예 1 에서 준비된 용사 분말재의 현미경 사진의 복사본이다 (배율:×2,500).
도 2 는 종래의 용사 분말재 (비교실시예 1) 의 현미경 사진의 복사본이다 (배율:×2,500).
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
1 : WC 의 일차 입자 2 : 크롬 카바이드의 일차 입자
3 : 용사 분말재 10 : WC 의 일차 입자
20 : 크롬 카바이드의 일차 입자 30 : 용사 분말재
본 발명은 용사 분말재, 그것을 사용한 용사 방법, 및 용사 피막에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 높은 증착 효율을 나타낼 수 있으며, 종래의 제품과 비교하여 매우 높은 인성 및 내충격성을 가지며, 또한 습식 환경 (wet environment) 에서, 우수한 내식성(耐蝕性) 및 내마모성을 갖는 용사 피막을 형성할 수 있는 용사 분말재와, 그것을 사용하는 용사 방법, 및 용사 피막에 관한 것이다.
각종 산업 기계 또는 일반용 기계의 금속 부품은 각각의 목적에 따라 내식성, 내마모성, 및 내열성과 같은 다양한 특성을 필요로 한다. 그러나, 많은 경우에서, 금속 자체만으로는 그러한 요구 특성들을 적절하게 만족시킬 수 없어 종종 표면 개질에 의해 그러한 문제를 해결하려한다. 용사 방법은, 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법과 함께, 실용화되어 있는 표면 개질 기술의 하나이다. 용사는 기재의 크기에 제한이 없고, 넓은 표면적을 갖는 기재상에 균일한 용사 피막을 형성할 수 있으며, 피막의 형성 속도가 빠르고, 그 현장 시공이 쉽고, 두꺼운 피막을 비교적 쉽게 형성할 수 있는 특징이 있다. 최근, 용사의 적용은 다양한 산업으로 확대되었으며, 극히 중요한 표면 개질 기술이 되었다.
용사 방법과 관련하여, 다양한 기술이 개발되었다. 이들 중에서, 고속 화염 용사는 입자 속도 (particle velocity) 가 높아, 입자가 고속으로 기재에 충돌하기 때문에 기재에 대한 밀착성이 높은 고밀도 피막이 얻어질 수 있으며, 화염 내부로의 대기의 혼입이 비교적 적고, 또한 입자 속도가 커서 화염 안에서의 체류 시간이 짧으며, 입자의 과열이 적고, 용사재의 변질이 적다는 특징을 가진다.
용사재로서, WC 는 매우 높은 경도를 가지며 내마모성이 우수하다. 그러나, WC 단독의 용사는 어렵다. 일반적으로, WC 는, 바인더로서, Co 또는 Ni 와 같은 금속, 또는 그러한 금속을 함유하는 합금과 혼합되거나 복합되어 사용된다. 바인더로서 Ni 또는 Ni-기 합금을 사용한, WC/크롬 카바이드/Ni 로부터 또는 Ni-기 합금 용사 분말재로부터 형성된 용사 피막은 습식 환경에서 우수한 내식성 및 내 마모성을 보이므로 널리 사용된다.
그러나, 상기 용사 분말재를 사용하여 형성된 용사 피막은 인성 및 내충격성이 열악하다는 문제를 갖는다. 구체적으로는, 이와 같은 용사 분말재는 습식 환경에서 사용되는 부품에 종종 용사되며, 용사 피막이 그 부품의 사용중 상당한 충격을 받게 되면, 피막은 크랙 (crack) 을 가질 것이며, 이 크랙은 기재로부터의 피막의 박리를 야기할 것이다. 박리가 일어난다면, 제품의 사용수명이 짧아지며, 용사 피막의 적용이 제한될 것이다.
본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 광범위한 연구를 행한 결과, 적절한 범위내로 입자 크기가 조정된 원료 분말 (WC, 크롬 카바이드, 및 Ni 또는 Ni-기 합금) 을 응집 및 소결함으로써 높은 증착 효율을 나타낼 수 있으며, 매우 높은 인성 및 내충격성을 가지며, 또한 습식 환경에서 우수한 내식성 및 내마모성을 갖는 용사 피막을 형성할 수 있는 용사 분말재를 얻을 수 있음을 알아내었다. 본 발명은 이와 같은 발견을 바탕으로 하여 이루어졌다.
즉, 상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은, 6 내지 63 ㎛ 의 입자 크기를 가지며, Cr3C2, Cr7C3 및 Cr23C6 으로 구성된 군에서 선택된 1 이상의 크롬 카바이드 분말 및 WC 분말 75 내지 95 중량%와 Ni 또는 Ni-기 합금 분말로 이루어진 금속상 5 내지 25 중량% 를 포함하고, 그 세라믹상을 구성하는 WC 분말의 일차 입자의 평균 입자 크기는 5 내지 20 ㎛ 이며, 그 크롬 카바이드 분말의 일차 입자의 평균 크기는 1 내지 10 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 용사 분말재를 제공한다.
또한, 본 발명은, 이와 같은 용사 분말재를 사용하여 고속 화염 용사를 수행하는 방법, 및 이와 같은 용사 분말재를 사용하여 고속 화염 용사를 수행함으로써 형성되며, WC 분말 및 크롬 카바이드 분말로 이루어진 세라믹상 75 내지 95 중량%와 Ni 또는 Ni-기 합금 분말로 이루어진 금속상 5 내지 25 중량% 를 포함하고, 그 세라믹상을 구성하는 WC 분말의 일차 입자의 평균 입자 크기는 5 내지 20 ㎛ 이며, 그 크롬 카바이드 분말의 일차 입자의 평균 크기는 1 내지 10 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 용사 피막층을 제공한다.
이하, 본 발명을 그 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 사용된 WC 분말의 평균 입자 크기는 5 내지 20 ㎛, 바람직하게는 10 내지 15 ㎛ 이다. 본 발명에 사용된 크롬 카바이드 분말의 평균 입자 크기는 1 내지 10 ㎛, 바람직하게는 3 내지 6 ㎛ 이다. 또한, 본 발명에 사용된 Ni 또는 Ni-기 합금 분말의 평균 입자 크기는 통상적으로는 1 내지 15 ㎛, 바람직하게는 1 내지 10 ㎛ 의 범위내에 있다. WC 분말 및 크롬 카바이드 분말의 평균 입자 크기가 각각 5 ㎛ 와 1 ㎛ 미만인 경우, 용사 피막은 충격에 의해 크랙을 가지기 쉽고, 인성 및 내충격성이 저하되는 경향이 있다. 또한, WC 분말 및 크롬 카바이드 분말의 평균 입자 크기가 각각 20 ㎛ 와 10 ㎛ 를 초과하는 경우, 응집화에 의해 일차 입자가 균일하게 분산된 입자 크기 63 ㎛ 이하의 응집된 분말 입자를 얻기가 곤란하고, 증착 효율이 저하된다.
본 발명에 사용된 Ni 또는 Ni-기 합금 분말은 용사 화염에 의해서 가열되는 경우 용융되거나 반-용융된다. 입자의 크기가 작을수록, 용융시키거나 반-용융시키는 것이 용이하다. 그러나, 1 ㎛ 미만의 평균 입자 크기를 갖는 Ni 또는 Ni-기 합금 분말을 얻는 데는 그 제조비가 매우 높아져서 바람직하지 않다. Ni 또는 Ni-기 합금 분말의 평균 입자 크기가 15 ㎛ 를 초과하는 경우, 응집에 의해 일차 입자가 균일하게 분산된 평균 입자 크기 63 ㎛ 이하의 응집된 분말 입자를 얻기가 곤란하고, 또한 용사 중에 Ni 또는 Ni-기 합금 분말을 용융시키거나 반-용융시키기가 곤란하다.
본 발명에서는 5 내지 20 ㎛ 의 평균 입자 크기를 갖는 WC 분말 60 내지 80 중량%, 1 내지 10 ㎛ 의 평균 입자 크기를 갖는 크롬 카바이드 분말 10 내지 20 중량%, 그리고 1 내지 15 ㎛ 의 평균 입자 크기를 갖는 Ni 또는 Ni-기 합금 분말 5 내지 25 중량% 를 응집시켜 복합체를 얻고 소결하였다. WC 및 크롬 카바이드로 이루어진 세라믹 분말이 총 75 중량% 미만이고, Ni 또는 Ni-기 합금 분말이 25 중량% 를 초과하는 경우, 용사에 의해 형성된 피막의 경도 및 내마모성은 현저히 낮아지고, 이러한 것은 실질적으로 유용하지 않다.
WC 및 크롬 카바이드로 이루어진 세라믹 분말이 총 95 중량% 를 초과하고, Ni 또는 Ni-기 합금 분말이 5 중량% 미만인 경우, 세라믹 입자의 바인더 역할을 하는 Ni 또는 Ni-기 합금 분말의 양이 불충분하여, 용사에 의해서 형성되는 피막의 인성이 낮아지고, 기재에 대한 밀착성이 저하됨으로써 박리를 일으킨다.
본 발명의 용사 분말재는 바람직하게는 구형으로 응집되고 소결된다. 본 발명의 용사 분말을 구형으로 응집시키고, 이를 소결하기 위한 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 원료 분말을 혼합하고, 유기 바인더 (예컨대, PVA:폴리비닐 알코올) 및 물 (또는 알코올과 같은 용제) 을 첨가하여 슬러리를 얻고, 그 슬러리를 스프레이 건조기에 의해서 응집시킴으로써 구형으로 응집된 분말 입자를 얻을 수 있다. 또한, 상기 응집된 분말 입자를 소결하고, 분쇄하고 분급하여 WC/크롬 카바이드/Ni 또는 Ni-기 합금 복합체를 얻을 수 있다.
스프레이 건조기에 의해서 형성된 응집 분말 입자의 입자 크기 분포는 바람직하게는 5 내지 75 ㎛ 이다. 5 내지 75 ㎛ 의 입자 크기 분포를 갖는 응집된 분말 입자를 소결하고, 이어서 분쇄 및 분급함으로써, 고속 화염 용사에 적합한 6 내지 63 ㎛ 의 입자 크기를 갖는 용사 분말재를 얻을 수 있다. 스프레이 건조기에 의해서 구형으로 응집된 분말을 300 내지 500 ℃ 에서 탈왁스 처리하고, 진공 또는 아르곤 가스 분위기에서 1,200 내지 1,400 ℃ 의 온도로 소결한다. 진공, 또는 아르곤 가스 분위기에서 소결을 수행함으로써, 산화의 문제를 제거할 수 있다. 소결 후, 고화된 WC/크롬 카바이드/Ni 또는 Ni-기 합금 복합체를 분쇄한다. 분쇄 방법은 특별히 한정되지 않고, 통상적인 분쇄기를 그 분쇄에 사용할 수 있다.
분쇄에 의해서, 낱알로 분리된 구형의 응집 분말 입자가 얻어진다. 필요한 경우, 분쇄된 WC/크롬 카바이드/Ni 또는 Ni-기 합금 복합체의 용사 분말재를 분급할 수 있다. 예컨대, 용사 분말은 6 내지 38 ㎛, 10 내지 45 ㎛, 15 내지 45 ㎛, 15 내지 53 ㎛, 및 20 내지 63 ㎛ 의 입자 크기 분포로 분급될 수 있어서, 고속 화염 용사 장치의 종류 또는 출력에 따른 사용을 위해 선택될 수 있다. 예컨대, "Sulzer Mecto" 에 의해서 제조된 고속 화염 용사 장치인 다이아몬드 제트 (표준 타입) 의 경우에, 6 내지 38 ㎛, 또는 10 내지 45 ㎛ 의 입자 크기 분포를 갖는 WC/크롬 카바이드/Ni 또는 Ni-기 합금 복합체의 용사 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
하이브리드 (hybrid) 타입 다이아몬드 제트의 경우에, 15 내지 45 ㎛, 또는 15 내지 53 ㎛ 의 입자 크기 분포가 바람직하다. 또한, "TAPA Company" 에 의해서 제조된 고속 화염 용사 장치인 JP-5000 의 경우에, WC 분말 70 중량%, 크롬 카바이드 분말 15 중량% 및 Ni 또는 Ni-기 합금 분말 15 중량% 로 이루어진 조성을 갖고 15 내지 45 ㎛ 의 입자 크기 분포를 갖는 용사 분말을 사용하는 것이 바람직하며, 이에 의해서 용사 피막의 비커스 경도는 1,100 내지 1,300 kg/mm2 로 높아지고, 피막은 양호한 내마모성 및 내충격성을 보일 것이다. WC/크롬 카바이드/Ni 또는 Ni-기 합금 복합체를 사용하는 고속 화염 용사를 수행함으로써, 용사 피막에서의 기공(pore)이 3% 미만인 치밀한 용사 피막을 얻을 수 있다.
이하, 예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 그러한 특정 예에 의해서 한정되는 것은 결코 아니다. 실시예 및 비교예에서, 용사 분말 및 용사 피막의 특성은 다음의 방법에 의해서 측정하였다.
(1) 증착 효율
용사에 의한 기재의 중량 증가를 측정하였고, 증착 효율은 사용된 용사 분말의 중량에 대한 상기 중량 증가의 비율로서 얻었다. 세정되고 표면이 거친 7.5 cm ×25 cm 의 탄소강판을 기재로서 사용하였고, 용사 장비로서는, TAFA Company 에 의해서 제조된 JP-5000 을 사용하였다. 용사 조건은 다음과 같았다.
산소 유량 : 1,900 scfh
케로신 유량 : 5.5 gph
분말 유량 : 100 g/분
용사 거리 : 380 mm
(2) 비커스 경도
상술한 용사 시험에 의해서 형성된 용사 피막 (용사 피막의 두께: 300 ㎛) 을 절단하고, 그 단면을 경면 가공(mirror-polishing) 하였고, 그곳에서 용사 피막의 단면부의 비커스 경도를 측정하였다. 시험 기기로는 Shimadzu Corporation 제조의 비커스 경도 시험기 HMV-1 을 사용하였다. 압자 (indentater) 는 대향면 사이의 각도가 136°인 다이아몬드 피라미드 압자였다. 압자의 시험 하중은 0.2 kgf 였고, 하중을 가한 후의 유지 시간은 15 초 였다.
(3) 인성의 평가
Shimadzu Corporation 제조의 비커스 경도 시험기 HMV-1 을 사용하여, 압자의 하중을 1kgf 로 조정하고, 하중을 가한 후의 유지 시간은 30 초로 하여, 함몰부 둘레에 크랙이 형성되는지 또는 형성되지 않는지에 기초하여 용사 피막의 인성을 평가하였다. 측정에 사용한 용사 피막은 (2) 에서 사용된 것과 동일하였다. 압자는 대향면 사이의 각도가 136°인 다이아몬드 피라미드 압자였다. 크랙은 인성이 낮은 용사 피막에 형성될 것이지만, 인성이 높은 용사 피막에는 실질적인 크랙이 형성되지 않을 것이다. 측정은 10 개소 (position) 에서 수행하였고, 크랙이 관찰되는 회수에 의해서 다음과 같이 평가하였다.
◎ : 크랙이 관찰되지 않음
Ｏ : 1 내지 3 회 크랙 관찰
△ : 4 내지 7 회 크랙 관찰
× : 8 회 이상 크랙 관찰
(4) 내습식마모성의 평가
평가는 JP-A-10-360766 에 개시된 습식 연마기를 사용하여 수행하였다. 연마재로는, A#8 (JIS R6111) 을 사용하였고, 연마재에 물을 첨가하여 슬러리 농도를 80 중량% 로 조절하였다. 기준 시료로는 기계구조용 탄소강 강관 STMK12C 을 사용하였다. 용사 피막의 두께는 300 ㎛ 였다. 평가 방법으로서, 기준 시료의 체적 마모율 (mm3) 에 대한 시료의 체적 마모율 (mm3) 의 비율을 마모율로서 계산하였다. 테스트 시간은 200 시간이었다 (슬라이딩 거리:5.67×105 m). 그러나, 테스트 시간 동안에 관찰된 크랙 또는 박리를 갖는 것에서는, 마모율이 매우 컸다. 따라서, 마모율은 크랙 또는 박리가 관찰되기 이전의 마모율로 평가하였다. 크랙 또는 박리를 갖는 시료는 인성 및 내충격성이 열악한 것으로 간주된다.
실시예 1
평균 입자 크기가 11 ㎛ 인 WC 분말 70 중량%, 평균 입자 크기가 5 ㎛ 인 크롬 카바이드 분말 15 중량%, 그리고 평균 입자 크기가 5 ㎛ 인 Ni·Cr 합금 분말 15 중량% 로 이루어진 혼합물에 PVA 및 물을 첨가하고, 교반하여 슬러리를 얻었다. 그 슬러리를 스프레이 건조하여 구형의 응집된 분말 입자를 형성하였고, 이것을 1,330 ℃ 아르곤가스 분위기에서 소결하였다. 이후, 이들을 분쇄하고 분급하여 15 내지 45 ㎛ 의 평균 입자 크기 분포를 갖는 WC/크롬 카바이드/Ni·Cr 합금 복합체를 얻었다. 도 1 은 이의 전자 현미경 사진을 도시한다 (배율:×2,500). 참조부호 1 은 크롬 카바이드 분말의 일차 입자를 지시하고, 참조부호 2 는 WC 분말의 일차 입자를 지시하는데, 이들이 결합하여 15 내지 45 ㎛ 의 입자크기 분포를 갖는 용사 분말을 형성하고 있다.
고속 화염 용사 장비로서, TAFA Company 제조의 JP-5000 을 사용하고, 기재로서 탈왁스 처리되고 표면이 거친 7.5 cm ×25 cm 크기의 탄소강판을 사용하여 상기 용사 분말을 용사하여 용사 피막을 형성하였다. 증착 효율은 42% 였고, 용사 피막의 비커스 경도는 1,200 이었다. 인성 테스트에서, 크랙은 관찰되지 않았고, 평가는 ◎ 였다. 내습식마모 테스트에서는 크랙 또는 박리가 관찰되지 않았고, 마모율은 0.066 이었다.
비교실시예 1
평균 입자 크기가 2 ㎛ 인 WC 분말 70 중량%, 평균 입자 크기가 0.8 ㎛ 인 크롬 카바이드 분말 15 중량%, 그리고 평균 입자 크기가 5 ㎛ 인 Ni·Cr 합금 분말 15 중량% 로 이루어진 혼합물에 PVA 및 물을 첨가하고, 교반하여 슬러리를 얻었다. 이 슬러리를 스프레이 건조하여 구형의 응집된 분말 입자를 형성하였고, 이것을 1,330 ℃ 아르곤가스 분위기에서 소결하였다. 이후, 이들을 분쇄하고 분급하여 15 내지 45 ㎛ 의 평균 입자 크기 분포를 갖는 WC/크롬 카바이드/Ni·Cr 합금 복합체를 얻었다. 도 2 는 이의 전자 현미경 사진을 도시한다 (배율:×2,500). 참조부호 10 은 크롬 카바이드 분말의 일차 입자를 지시하며, 참조부호 20 는 WC 분말의 일차 입자를 지시하는데, 이들이 결합하여 15 내지 45 ㎛ 의 입자크기 분포를 갖는 용사 분말을 형성하고 있다.
고속 화염 용사 장비로서, TAFA Company 제조의 JP-5000 을 사용하고, 기재로서 탈왁스 처리되고 표면이 거친 7.5 cm ×25 cm 크기의 탄소강판을 사용하여 상기 용사 분말을 용사하여 용사 피막을 형성하였다. 증착 효율은 46% 였고, 용사 피막의 비커스 경도는 1,250 이었다. 그러나, 인성 테스트에서 크랙이 9회 관찰되었고, 평가는 × 였고, 그리하여 인성은 매우 낮은 것을 나타낸다. 내습식마모 테스트에서는 90 시간 경과 후 박리가 관찰되었고, 박리 이전의 마모율은 0.098 이었다.
비교실시예 2
평균 입자 크기가 22 ㎛ 인 WC 분말 70 중량%, 평균 입자 크기가 10 ㎛ 인 크롬 카바이드 분말 15 중량%, 그리고 평균 입자 크기가 5 ㎛ 인 Ni·Cr 합금 분말 15 중량% 로 이루어진 혼합물에 PVA 및 물을 첨가하고, 교반하여 슬러리를 얻었다. 이 슬러리를 스프레이 건조하여 구형의 응집된 분말 입자를 형성하였고, 이것을 1,330 ℃ 아르곤가스 분위기에서 소결하였다. 이후, 이들을 분쇄하고 분급하여 15 내지 45 ㎛ 의 평균 입자 크기 분포를 갖는 WC/크롬 카바이드/Ni·Cr 합금 복합체를 얻었다. 고속 화염 용사 장비로서, TAFA Company 제조의 JP-5000 을 사용하고, 기재로서 탈왁스 처리되고 표면이 거친 7.5 cm ×25 cm 크기의 탄소강판을 사용하여 상기 용사 분말을 용사하여 용사 피막을 형성하였다. 증착 효율은 30% 였고, 용사 피막의 비커스 경도는 900 이었다. 인성 테스트에서, 크랙은 3 지점에서 관찰되었고, 평가는 Ｏ 였다. 마모율은 0.152 였다. 실시예 1, 비교실시예 1, 그리고 비교실시예 2 의 결과를 표 1 에 나타내었다.
실시예 1 비교실시예 1 비교실시예 2
WC 분말의 평균 입자 크기(㎛) 11 2 22
크롬 카바이드 분말의 평균 입자 크기(㎛) 5 0.8 10
Ni·Cr 합금 분말의 평균 입자 크기(㎛) 5 5 5
증착 효율 (중량%) 42 46 30
비커스 경도 1,200 1,250 900
인성 ◎ × Ｏ
마모율 0.066 0.098 0.152
내습식마모 테스트에 의한 크랙 또는 박리 Nil 박리관찰(90hr) Nil
실시예 1 의 본 발명의 용사 분말은 높은 증착 효율을 가지며, 1,100 이상의 높은 비커스 경도 및 높은 인성 및 내습식마모성을 갖는 용사 피막을 제공한다. 반면, 평균 입자 크기가 작은 세라믹 분말을 사용한 비교실시예 1 의 용사 분말에서는, 증착 효율이 비교적 높고, 비커스 경도가 높지만, 인성 및 내충격성이 현저히 낮다. 또한, 내습식마모 테스트에서, 인성이 매우 낮아서, 용사 피막에 크랙이 형성되고, 기재로부터 용사 피막의 박리가 생긴다. 또한, 평균 입자 크기가 큰 세라믹 분말을 사용한 비교실시예 2 의 용사 분말에서는, 실시예 1 과 비교하여 인성이 나쁘고, 증착 효율이 매우 낮으며, 비커스 경도 또한 낮다. 또한, 마모율이 크고, 용사 피막의 내습식마모성이 매우 낮다.
2000년 2월 17일에 출원된 일본특허출원 제 2000-038969 호의 명세서, 청구범위, 도면 및 요약서를 포함한 전체 개시 내용의 전체가 참고자료로 여기에 합체된다.
1) 6 내지 63 ㎛ 의 입자 크기를 갖고, WC 분말 및 크롬 카바이드 분말로 이루어진 세라믹상 75 내지 95 중량% 및 Ni 또는 Ni-기 합금 분말로 이루어진 금속상 5 내지 25 중량% 로 구성되는, WC/크롬 카바이드/Ni 또는 Ni-기 합금 복합체의 용사 분말재를 제공하며, 여기서, 세라믹상을 구성하는 WC 분말의 일차 입자의 평균 입자 크기는 5 내지 20 ㎛ 이며, 크롬 카바이드 분말의 일차 입자의 평균 입자 크기는 1 내지 10 ㎛ 이고, 그러한 용사 분말은 용사시 높은 증착 효율을 제공하고, 따라서 매우 높은 인성 및 내충격성을 갖는 용사 피막을 형성시킬 수 있다.
또한, 2) 상술한 용사 분말재를 사용하는 고속 화염 용사에 의해서, 일정하며 높은 증착 효율이 보장될 수 있다.
또한, 3) 상술한 용사 피막을 사용하는 고속 화염 용사에 의해서 형성된 용사 피막에서는, 매우 높은 인성 및 내충격성, 1,100 이상의 높은 비커스 경도 및 우수한 내습식마모성이 보장될 수 있다.

Claims (7)

  1. 용사 분말재로서, 6 내지 63 ㎛ 의 입자 크기를 가지며, Cr3C2, Cr7C3 및 Cr23C6 으로 구성된 군에서 선택된 1 이상의 크롬 카바이드 분말 및 WC 분말로 이루어진 세라믹상 75 내지 95 중량%, Ni 또는 Ni-기 합금 분말로 이루어진 금속상 5 내지 25 중량% 를 포함하며, 상기 세라믹상을 구성하는 상기 WC 분말의 일차 입자의 평균 입자 크기는 5 내지 20 ㎛ 이며, 상기 크롬 카바이드 분말의 일차 입자의 평균 입자 크기는 1 내지 10 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 용사 분말재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 Ni 또는 Ni-기 합금 분말의 평균 입자 크기는 1 내지 15 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 용사 분말재
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 WC 분말의 평균 입자 크기는 10 내지 15 ㎛ 이며, 크롬 카바이드 분말의 평균 입자 크기는 3 내지 6 ㎛ 이고, Ni 또는 Ni-기 합금 분말의 평균 입자 크기는 1 내지 10 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 용사 분말재.
  4. 제 1 항에 있어서, 1 내지 15 ㎛ 의 평균 입자 크기를 갖는 Ni 또는 Ni-기 합금 5 내지 25 중량%, 크롬 카바이드 분말 10 내지 20 중량%, 및 WC 분말 60 내지 80 중량% 를 포함하는 것을 특징으로 하는 용사 분말재.
  5. 제 1 항에 따른 용사 분말재를 사용하여 고속 화염 용사를 수행하는 것을 포함하는 용사 방법.
  6. 제 1 항에 따른 용사 분말재를 사용하여 고속 화염 용사를 수행함으로써 형성되는 용사 피막으로서,
    WC 분말 및 크롬 카바이드 분말로 이루어진 세라믹상 75 내지 95 중량%, Ni 또는 Ni-기 합금 분말로 이루어진 금속상 5 내지 25 중량% 를 포함하며, 상기 세라믹상을 구성하는 상기 WC 분말의 일차 입자의 평균 입자 크기는 5 내지 20 ㎛ 이며, 상기 크롬 카바이드 분말의 일차 입자의 평균 입자 크기는 1 내지 10 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 용사 피막.
  7. 평균 입자 크기가 5 ∼ 20㎛ 인 WC 분말, 평균 입자 크기가 1 ∼ 10㎛ 인 크롬 카바이드 분말, 평균 입자 크기가 1 ∼ 15㎛ 인 Ni 또는 Ni-기 합금 분말을 혼합하는 단계,
    유기 바인더 및 물을 첨가하여 슬러리를 얻는 단계,
    상기 슬러리를 건조하여 응집된 분말 입자를 얻는 단계, 및
    상기 응집된 분말 입자를 소결하고, 분쇄하고 분급하는 단계를 포함하여,
    제 1 항에 기재된 용사 분말재를 제조하는 것을 특징으로 하는 용사 분말재 제조 방법.
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