KR100859672B1 - Splay coating method - Google Patents

Splay coating method Download PDF

Info

Publication number
KR100859672B1
KR100859672B1 KR1020070141392A KR20070141392A KR100859672B1 KR 100859672 B1 KR100859672 B1 KR 100859672B1 KR 1020070141392 A KR1020070141392 A KR 1020070141392A KR 20070141392 A KR20070141392 A KR 20070141392A KR 100859672 B1 KR100859672 B1 KR 100859672B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
base material
plasma
coating film
gas
source gas
Prior art date
Application number
KR1020070141392A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
황철호
박창남
정채종
박원순
Original Assignee
주식회사 코미코
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 주식회사 코미코 filed Critical 주식회사 코미코
Priority to KR1020070141392A priority Critical patent/KR100859672B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100859672B1 publication Critical patent/KR100859672B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134Plasma spraying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

A thermal spray coating method is provided to form a coating film with a low porosity on a matrix by melting a ceramic powder using a plasmarized heat source gas, and to suppress the generation of voids that may remain in the coating film by performing the thermal spray coating process. A thermal spray coating method comprises: a step(S110) of preparing a matrix; a step(S120) of plasmarizing a heat source gas comprising argon as a principal gas and helium and hydrogen gases as supporting gases in the atmospheric state to apply a thermal spray coating onto the matrix; a step(S130) of melting ceramic material using the plasmarized heat source gas; and a step(S140) of spraying the melted ceramic material toward the matrix to form a coating film on the matrix, wherein the heat source gas comprises 20 to 40% by volume of argon, 5 to 20% by volume of hydrogen gas, and the balance of helium gas, the ceramic material comprises carbon as an additive, and the step of preparing the matrix comprises pre-treating the face to be coated so as to improve adhesion force of the coating film with a face to be coated of the matrix.

Description

용사 코팅 방법{SPLAY COATING METHOD}Spray coating method {SPLAY COATING METHOD}

본 발명은 용사 코팅 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 열원 가스를 이용하여 세라믹 물질을 용융시켜 대상체에 코팅막을 형성하는 용사 코팅 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a thermal spray coating method. More particularly, the present invention relates to a spray coating method of forming a coating film on an object by melting a ceramic material using a heat source gas.

일반적으로, 용사 코팅은 미세한 분말들을 가열하여 용융시키고, 용융된 분말들을 모재의 피코팅면을 향해 분사시킴으로서 수행된다. 상기 분사된 용융 분말이 급냉되어 용융 분말이 응고되어 주로 기계적 결합력으로 상기 코팅 대상면에 적층된다. Generally, thermal spray coating is performed by heating and melting fine powders and spraying the molten powders toward the coated surface of the base material. The sprayed molten powder is quenched to solidify the molten powder and is laminated on the surface to be coated mainly by mechanical bonding force.

상기 용사 코팅 중 고온의 플라즈마 불꽃을 이용하여 상기 분말들을 용융하는 플라즈마 용사 코팅은 고용융점의 텅스텐이나 몰리브덴과 같은 금속과 세라믹의 코팅에는 필수적으로 사용된다. 상기 용사 코팅은 모재의 재질적 특성을 살려 내마모, 내부식, 내열 및 열장벽, 초경, 내산화, 절연, 마찰특성, 방열, 생체기능 내방사성의 특성을 나타내는 고기능성 소재를 생산하는데 유리할 뿐 만 아니라, 화학기상증착이나 물리기상증착 등의 다른 코팅 방법에 비해 넓은 면적의 대상물을 빠른 시간 내에 코팅할 수 있다.Plasma spray coating for melting the powders using a hot plasma flame of the thermal spray coating is essentially used for the coating of metals and ceramics such as tungsten or molybdenum at high melting point. The thermal spray coating is advantageous in producing high functional materials exhibiting characteristics of wear resistance, corrosion resistance, heat and heat barrier, cemented carbide, oxidation resistance, insulation, friction properties, heat dissipation, and bio functional radiation resistance by utilizing the material properties of the base material. In addition, compared to other coating methods such as chemical vapor deposition or physical vapor deposition, a large area of the object can be coated in a short time.

한편, 상기 분말들을 용융시키기 위한 플라즈마 소스로 아르곤을 1차 가스로 이용하고 헬륨이나 수소 가스를 2차 가스로 이용한다. 아르곤 가스는 플라즈마 상태의 온도가 약 5,000℃로 상대적으로 낮은 온도를 가지므로 상기 분말이 세라믹 분말일 경우 세라믹 분말을 용융시키기 위한 온도에 해당되지 않는다. 따라서 헬륨 또는 수소 가스가 2차 가스로 사용되어 분말을 용융시키기 위한 열원의 촉매로서 사용된다. 하지만, 이트리아(yttria)와 같은 세라믹 분말을 이용하여 용사 코팅할 때 아르곤과 수소 가스만을 열원 가스로 이용할 경우 플라즈마 온도는 높으나 플라즈마 건의 수명을 단축시키고 코팅막이 적색을 띠거나 급냉(quenching)시 격자 내에 보이드가 생기는 문제가 발생한다. 한편, 아르곤과 헬륨 가스만을 열원 가스로 이용할 경우 플라즈마 온도가 낮아 세라믹 분말이 충분히 용융되지 않는 문제가 발생할 수 있다.Meanwhile, argon is used as a primary gas and helium or hydrogen gas is used as a secondary gas as a plasma source for melting the powders. Since the argon gas has a relatively low temperature of about 5,000 ° C. in the plasma state, the argon gas does not correspond to a temperature for melting the ceramic powder when the powder is a ceramic powder. Thus helium or hydrogen gas is used as secondary gas and as a catalyst of heat source for melting the powder. However, when argon-coated with ceramic powders such as yttria, if only argon and hydrogen gas are used as the heat source gas, the plasma temperature is high but the life of the plasma gun is shortened and the coating becomes red or quenched. The problem arises that voids arise. On the other hand, when only argon and helium gas is used as the heat source gas, a low plasma temperature may cause the ceramic powder not to be sufficiently melted.

도 1은 종래 기술에 따른 용사 코팅 방법을 이용하여 형성한 코팅막의 전자현미경 사진이다.1 is an electron micrograph of a coating film formed using a spray coating method according to the prior art.

도 1을 참조하면, 아르곤과 헬륨 가스만을 열원 가스로 이용하여 세라믹 분말을 용융시킨 후 용융된 세라믹 물질을 모재에 코팅막을 형성하였다. 상기 코팅막의 내부에는 용융되지 않은 분말(P)이 존재하였다. 따라서 코팅막과 상기 모재 사이의 결합력이 상대적으로 낮다. 결과적으로 코팅막이 모재로부터 박리되는 현상이 발생할 수 있다.Referring to FIG. 1, the ceramic powder was melted using only argon and helium gas as the heat source gas, and then a coating film was formed on the base material of the molten ceramic material. Powder P that was not melted was present in the coating film. Therefore, the bonding force between the coating film and the base material is relatively low. As a result, a phenomenon that the coating film peels from the base material may occur.

또한 코팅막 내에 보이드(V)가 잔류하여 코팅막의 기공율이 상대적으로 높았다. 상기 코팅막의 기공들을 통해 누설 전류가 발생하거나 코팅막이 상기 모재로부 터 박리되는 현상이 발생할 수 있다.In addition, voids (V) remained in the coating film, and the porosity of the coating film was relatively high. Leakage current may occur through the pores of the coating film or the coating film may be peeled from the base material.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 기공율을 낮추고 보이드를 감소시킬 수 있는 용사 코팅 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a spray coating method capable of lowering porosity and reducing voids.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 용사 코팅 방법에 있어서, 모재를 마련한 후, 상기 모재에 대하여 용사를 코팅하기 위하여, 아르곤을 주 가스로 헬륨 및 수소 가스를 보조 가스로 하는 열원 가스를 플라즈마화한다. 이후, 상기 플라즈마화된 열원 가스를 이용하여 세라믹 물질을 용융시킨 후, 상기 용융된 세라믹 물질을 상기 모재를 향하여 분사하여 상기 모재에 코팅막을 형성한다. 여기서, 상기 열원 가스는, 20 내지 40의 부피 혼합비를 갖는 아르곤, 5 내지 20의 부피 혼합비를 갖는 수소 및 여분의 헬륨 가스를 포함한다. 또한, 상기 플라즈마화 하는 단계는 400 내지 700 A의 전류를 이용하여 형성될 수 있다. 한편, 상기 플라즈마화 하는 단계는 50 내지 600hPa의 감압 분위기에서 수행될 수 있다. In order to achieve the object of the present invention described above, in the spray coating method according to the present invention, after arranging the base material, in order to coat the sprayed material on the base material, argon as the main gas, helium and hydrogen gas as the auxiliary gas Plasma heat source gas. Thereafter, the ceramic material is melted using the plasmaized heat source gas, and then the molten ceramic material is sprayed toward the base material to form a coating film on the base material. Here, the heat source gas includes argon having a volume mixing ratio of 20 to 40, hydrogen having a volume mixing ratio of 5 to 20, and excess helium gas. In addition, the plasma step may be formed using a current of 400 to 700 A. On the other hand, the plasma step may be performed in a reduced pressure atmosphere of 50 to 600hPa.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 세라믹 물질은 백색 이트리아 및 탄소를 포함하고, 상기 플라즈마화 하는 단계는 대기압 상태에서 수행될 수 있다. 여기서, 상기 백색 이트리아에 대한 상기 탄소의 질량비는 3 내지 5%의 범위일 수 있다. 또한, 상기 세라믹 물질은 Al2O3, Y2O3, Al2O3/Y2O3, ZrO2, AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO2, TiO2,BxCy, BN, SiO2, SiC, YAG, Mullite, AlF3 등을 포함할 수 있다. 아울러 이들은 단독으로 사용하거나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the ceramic material includes white yttria and carbon, and the step of plasmaming may be performed at atmospheric pressure. Here, the mass ratio of the carbon to the white yttria may be in the range of 3 to 5%. In addition, the ceramic material may include Al 2 O 3, Y 2 O 3, Al 2 O 3 / Y 2 O 3, ZrO 2, AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO 2, TiO 2, BxCy, BN, SiO 2, SiC, YAG, Mullite, AlF 3, and the like. have. In addition, these may be used alone or in combination of two or more.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 모재는 상기 모재의 피코팅면과 상기 용사막의 부착력을 향상시키기 위하여 상기 피코팅면을 전처리하는 고정으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 모재의 피코팅면의 전처리는 상기 모재가 80 내지 150℃의 온도로 되도록 플라즈마 처리할 수 있다. 또한, 상기 모재의 피코팅면의 전처리는 레이저 처리할 수 있다. 한편, 상기 모재의 피코팅면의 전처리는 워터 블라스트(water blast) 처리하여 상기 피코팅면의 평균 거칠기를 향상시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the base material may be formed of a fixed to pre-treat the coated surface in order to improve the adhesion of the coated surface and the thermal sprayed coating of the base material. Here, the pretreatment of the surface to be coated of the base material may be plasma treated so that the base material is at a temperature of 80 to 150 ℃. In addition, pretreatment of the surface to be coated of the base material may be laser processed. On the other hand, pre-treatment of the coated surface of the base material can be improved by the water blast (water blast) treatment to improve the average roughness of the surface to be coated.

이러한 본 발명의 용사 코팅 방법에 따르면, 아르곤, 헬륨 및 수소를 포함하는 열원 가스를 플라즈마화 하여 플라즈마화된 열원 가스를 이용하여 세라믹 분말을 용융시켜서 기공율이 낮은 코팅막을 모재에 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 용사 코팅 방법으로 코팅막 내에 잔류할 수 있는 보이드 발생을 억제할 수 있다. According to the thermal spray coating method of the present invention, a heat source gas containing argon, helium, and hydrogen may be plasma formed to melt the ceramic powder using the plasmaized heat source gas to form a coating film having a low porosity on the base material. In addition, the generation of voids that may remain in the coating film by the thermal spray coating method of the present invention can be suppressed.

한편, 카본을 함유하는 세라믹 분말을 용융시켜 모재에 흑색 코팅막을 형성함으로써 열적 특성이 향상된 코팅막을 구현할 수 있다.On the other hand, by melting the ceramic powder containing carbon to form a black coating film on the base material can implement a coating film with improved thermal properties.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 용사 코팅 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으 로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다. With reference to the accompanying drawings will be described in detail a spray coating method according to an embodiment of the present invention. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific form disclosed, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structure is shown to be larger than the actual size for clarity of the invention, or to reduce the actual size to understand the schematic configuration.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. In addition, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 방법을 구현하기 위한 플라즈마 건을 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a plasma gun for implementing a spray coating method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 방법을 구현하기 위하여 먼저, 도 2를 참조로 플라즈마 건에 관하여 먼저 설명하기로 한다.In order to implement the spray coating method according to an embodiment of the present invention, a plasma gun will be described first with reference to FIG. 2.

도 2를 참조하면, 플라즈마 건(10)은 음극(12), 양극(14), 외주부(15), 지지 대(16) 및 분말 주입구(17)를 포함한다. 그리고 플라즈마 건(10)의 내부에 형성되는 가스 주입구(11)를 통해서 열원 가스가 주입된다.Referring to FIG. 2, the plasma gun 10 includes a cathode 12, an anode 14, an outer circumferential portion 15, a support base 16, and a powder injection hole 17. Then, the heat source gas is injected through the gas injection port 11 formed in the plasma gun 10.

구체적으로 가스 주입구는 외주부(15)와 음극(12)사이에 형성되며 최종적으로 양극(14) 사이의 좁은 공간까지 연장된다. 가스 주입구로 주입된 열원 가스는 음극(12)과 양극(14) 사이에 걸리는 고전압 직류 고전력에 의해서 플라즈마 불꽃으로 변화되어 플라즈마 건(10)으로부터 분사된다.Specifically, the gas injection hole is formed between the outer circumferential portion 15 and the cathode 12 and finally extends to a narrow space between the anodes 14. The heat source gas injected into the gas inlet is changed into a plasma flame by the high voltage DC high power applied between the cathode 12 and the anode 14 and is injected from the plasma gun 10.

이 때 상기 고전압 직류 고전력은 열원 가스를 플라즈마 불꽃으로 변화시킬 수 있을 만큼 충분한 수치를 가져야 하며 일반적으로 약 30kV 내지 약 100kv의 전압 조건과 약 400A 내지 약 1000A의 전류 조건으로 인가되게 된다.At this time, the high voltage DC high power should have a sufficient value to change the heat source gas into a plasma flame and is generally applied under a voltage condition of about 30 kV to about 100 kv and a current condition of about 400 A to about 1000 A.

도 2에 도시된 바와 같이, 음극(12)의 끝부분은 플라즈마 불꽃을 용이하게 발생시키기 위하여 날카로운 형상을 갖는다. 또한 음극(12)의 끝부분은 플라즈마 불꽃의 발생으로 인한 침식과 같은 손상을 방지하기 위하여 통상적으로 물리적으로 높은 강도 및 경도를 갖는 물질을 포함한다. 예를 들면, 음극(12)의 끝부분은 텅스텐 또는 텅스텐 강화 금속 등을 포함한다.As shown in FIG. 2, the end portion of the cathode 12 has a sharp shape in order to easily generate a plasma flame. In addition, the ends of the cathode 12 typically include materials having physically high strength and hardness to prevent damage such as erosion due to the generation of plasma flame. For example, the end portion of the cathode 12 includes tungsten or a tungsten reinforced metal or the like.

양극(14)은 일반적으로 구리 또는 구리 합금과 같은 도전성 물질을 포함한다. 또한 양극(14)의 내부에는 냉각 통로(13)가 형성된다. 냉각 통로(13)를 통해서 양극(14)에 가해지는 열이 외부로 방출될 수 있다. 따라서, 냉각 통로(13)가 그 내부에 형성된 양극(14)은 인가되는 열적 손상을 최소화시킬 수 있으며 결과적으로 양극(14)의 수명을 연장시킬 수 있다.The anode 14 generally comprises a conductive material such as copper or a copper alloy. In addition, a cooling passage 13 is formed inside the anode 14. Heat applied to the anode 14 may be discharged to the outside through the cooling passage 13. Thus, the anode 14 having the cooling passage 13 formed therein can minimize the thermal damage applied and consequently extend the life of the anode 14.

외주부(15)는 플라즈마 건(10)의 외각에 위치하는 부분으로서 그 내부에는 음극(12)이 위치하며 양극(14)을 지지하는 기능을 한다. 외주부(15) 역시 플라즈마 불꽃의 발생으로 인한 열적 손상을 최소화 할 수 있는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.The outer circumferential portion 15 is a portion located at the outer shell of the plasma gun 10, and a cathode 12 is positioned inside the plasma gun 10 to support the anode 14. The outer circumferential portion 15 is also preferably made of a material that can minimize thermal damage due to the generation of plasma flame.

지지대(16)는 외주부(15)의 일측에 체결된다. 지지대(16)에는 분말 주입구(17)가 체결된다. 분말 주입구(17)를 통해서 플라즈마 불꽃에 세라믹 분말이 제공될 수 있다. 분말 주입구(17)를 통해서 플라즈마 불꽃에 제공된 세라믹 분말은 용융되어 플라즈마 건(10)과 마주보는 기판(1)을 향해 분사된다. Support 16 is fastened to one side of the outer peripheral portion (15). The powder inlet 17 is fastened to the support 16. Ceramic powder may be provided to the plasma flame through the powder inlet 17. The ceramic powder provided to the plasma flame through the powder inlet 17 is melted and sprayed toward the substrate 1 facing the plasma gun 10.

상기 분사된 세라믹 분말(18)은 모재(1)에 접착되어 코팅막(19)을 형성하게 된다. 일반적으로 세라믹 분말은 분말로서 코팅막을 형성할 수 있는 모든 비금속 무기질 고체들이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니고 세라믹 분말뿐만 아니라 금속 분말의 코팅에도 사용될 수 있음은 물론이다.The sprayed ceramic powder 18 is bonded to the base material 1 to form a coating film 19. In general, the ceramic powder may be used as powder, all non-metal inorganic solids that can form a coating film. However, the present invention is not limited thereto and may be used for coating not only ceramic powder but also metal powder.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다. 3 is a process flow chart for explaining the spray coating method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 먼저 모재를 마련한다(S110). 상기 모재는 알루미나, 퀄츠, 탄화 규소 또는 실리콘으로 이루어 질 수 있다. 상기 모재는 화학 기상 증착 장치의 챔버 또는 정전척의 일부로 적용될 수 있다.Referring to Figure 3, first to prepare a base material (S110). The base material may be made of alumina, quartz, silicon carbide, or silicon. The base material may be applied as part of a chamber or an electrostatic chuck of a chemical vapor deposition apparatus.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 모재와 후속하는 코팅막 간의 부착력을 향상시키기 위하여, 상기 모재를 전처리(pre-treat)할 수 있다. 상기 모재를 전처리하는 전처리 공정의 예로는 상기 모재를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 공정, 상기 모재를 레이저 처리하는 레이저 처리 공정 또는 모재를 수압을 이용하여 모재 표면을 거칠게 하게 워터 블라스트(water blast) 공정을 들 수 있다.In one embodiment of the present invention, in order to improve the adhesion between the base material and the subsequent coating film, the base material may be pre-treat. Examples of the pretreatment process for pretreatment of the base material include a plasma treatment process of plasma treatment of the base material, a laser treatment process of laser treatment of the base material, or a water blast process of roughening the surface of the base material using water pressure. Can be.

상기 플라즈마 처리 공정에 따르면, 플라즈마 상태의 소스 가스를 이용하여 모재의 온도가 조절된다. 이때, 플라즈마 처리 공정에서 용사용 분말을 모재 상에 공급하지 않은 상태에서 플라즈마 소스가스가 분사되어 모재의 온도를 조절한다. 상기 모재의 온도는 플라즈마 상태의 소스 가스를 분사하는 플라즈마 건 및 모재 간의 이격 거리를 변경시켜 조절될 수 있다.예를 들면, 상기 모재는 약 80 내지 150℃ 범위의 온도를 가지도록 조절된다. 만약 모재의 온도가 80℃미만일 경우, 후속하는 코팅 공정에서 용사재가 모재에 부착시에 냉각되어 코팅막과 상기 모재 간의 응집력이 약화된다. 결과적으로 코팅막과 상기 모재 간의 접착력이 저하될 수 있다. 이와 다르게 상기 모재의 온도가 150℃ 초과할 경우 상기 모재에 열적 손상이 발생할 수 있다. According to the plasma treatment process, the temperature of the base material is controlled using the source gas in the plasma state. At this time, the plasma source gas is injected in a state in which the thermal spraying powder is not supplied onto the base material in the plasma processing step to adjust the temperature of the base material. The temperature of the base material can be adjusted by changing the separation distance between the plasma gun and the base material injecting the source gas in the plasma state. For example, the base material is adjusted to have a temperature in the range of about 80 to 150 ℃. If the temperature of the base material is less than 80 ° C., the thermal spraying material is cooled when the thermal spraying material is attached to the base material in a subsequent coating process, thereby weakening the cohesion between the coating film and the base material. As a result, the adhesion between the coating film and the base material may be lowered. Alternatively, if the temperature of the base material exceeds 150 ℃ thermal damage to the base material may occur.

상기 레이저 처리 공정에 따르면, 레이저 빔을 모재에 조사하여 모재의 온도를 증가시킨다. 예를 들면, 레이저 빔은 고체 매질인 Nd:YAG에 외부에서 섬광 등의 광에너지를 주입하여 네오디뮴(neodymium;Nd) 원자를 높은 에너지 상태(여기 상태)로 만들고 여기 상태의 네오디뮴 원자가 낮은 에너지 상태 (안정 상태)로 변하면서 레이저를 발생시키는 Nd:YAG 레이저 빔을 포함할 수 있다. 특히, 레이저 처리 공정은 상기 모재의 두께가 상대적으로 얇은 경우 또는 경소재일 경우 특히 적용될 수 있다. 또한, 상기 레이저 처리 공정에 있어서 사용되는 레이저는 0.9 내지 1.1 밀리미터의 파장을 가질 수 있다.According to the laser treatment process, the laser beam is irradiated to the base material to increase the temperature of the base material. For example, a laser beam injects light energy such as flashing light into a solid medium, Nd: YAG, to make a neodymium (Nd) atom in a high energy state (excitation state). And a Nd: YAG laser beam that generates a laser while changing to a stable state). In particular, the laser treatment process may be particularly applied when the thickness of the base material is relatively thin or when it is a hard material. In addition, the laser used in the laser treatment process may have a wavelength of 0.9 to 1.1 millimeters.

상기 워터 블라스트 공정에 따르면, 높은 수압을 갖는 물을 이용하여 모재의 피코팅면의 평균 거칠기를 증가시킨다. 이 경우, 피코팅면이 세정되는 효과를 갖는다. 상기 모재의 피코팅면의 표면 거칠기 Ra는 1 내지 15㎛ 인 것이 바람직하다. 표면 거칠기가 1㎛ 미만일 경우 모재로부터 코팅막이 쉽게 박리될 수 있다. 한편, 표면 거칠기가 15㎛ 초과할 경우 코팅막의 표면을 평탄하게 하는 것이 어렵고, 플라즈마나 부식성 가스에 의한 에칭을 억제하기 어려운 경우가 있다. According to the water blasting process, water having a high water pressure is used to increase the average roughness of the coated surface of the base material. In this case, the surface to be coated has an effect of being cleaned. It is preferable that surface roughness Ra of the to-be-coated surface of the said base material is 1-15 micrometers. When the surface roughness is less than 1 μm, the coating film may be easily peeled off from the base material. On the other hand, when surface roughness exceeds 15 micrometers, it is difficult to flatten the surface of a coating film, and it may be difficult to suppress the etching by a plasma or a corrosive gas.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 워터 블라스트 공정에서 있어서 모재에 가해지는 워터는 600 내지 1500 bar의 수압을 가질 수 있다. 또한 분사되는 워터는 분당 100 리터로 모재에 공급될 수 있다. 한편, 모재에 가해지는 워터는 모재의 피코팅면에 대하여 수직으로 분사되는 전면 분사 방식으로 노즐로부터 모재를 향하여 분사될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the water applied to the base material in the water blasting process may have a water pressure of 600 to 1500 bar. The sprayed water can also be supplied to the substrate at 100 liters per minute. On the other hand, the water applied to the base material may be sprayed from the nozzle toward the base material in a front spray method that is vertically sprayed with respect to the coated surface of the base material.

이하, 표1은 알루미나 모재에 이트리아 코팅막을 형성할 때 모재를 전처리한 후 모재에 코팅막을 형성하는 경우 코팅막의 두께에 따른 코팅막의 부착성을 측정한 값을 나타낸다.Hereinafter, Table 1 shows the values of the adhesion of the coating film according to the thickness of the coating film when the coating film is formed on the base material after pretreatment of the base material when the yttria coating film is formed on the alumina base material.

1) 모재의 마련1) Preparation of the base metal

플라즈마 처리 공정, 레이저 처리 공정 또는 워터 블라스트 공정 등을 이용하여 모재를 전처리하는 공정을 수행하여 모재를 마련하였다. 비교예로서 알루미나 파우더를 이용하여 블라스팅하는 것을 예시하였다.A base material was prepared by performing a step of pretreating the base material using a plasma processing step, a laser processing step, or a water blasting step. As a comparative example, blasting using alumina powder was illustrated.

2) 용사용 원료 분말의 조제2) Preparation of thermal spray raw material

이트리아 분말에 바인더를 혼합한 후 스프레이 드라이어에 의하여 조립 분말을 얻었다. 상기 조립 분말을 탈지한 후 소결하여 소결 분말을 얻었다.After the binder was mixed with the yttria powder, a granulated powder was obtained by a spray dryer. The granulated powder was degreased and then sintered to obtain a sintered powder.

3) 코팅막의 형성3) Formation of coating film

2)에서 마련한 원료 분말 및 도3에 도시된 플라즈마 건을 이용하여 열원 가스로 아르곤과 수소 가스를 흘려 용사건을 이동시키면서 400kW의 파워에서 플라즈마를 생성하여 생성된 플라즈마를 이용하여 원료 분말을 용융시켜 모재에 코팅막을 형성했다. 상기 코팅막의 두께는 100㎛, 200㎛, 300㎛ 및 400㎛로 각각 가지도록 형성하였다.By using the raw material powder prepared in 2) and the plasma gun shown in Fig. 3, argon and hydrogen gas were flowed into the heat source gas to move the thermal spray to generate a plasma at a power of 400 kW to melt the raw material powder using the generated plasma. The coating film was formed in the base material. The coating film was formed to have a thickness of 100㎛, 200㎛, 300㎛ and 400㎛, respectively.

4) 성능 평가4) Performance Evaluation

모재에 형성된 코팅막에 대하여 인장력을 인가하여 코팅막이 모재로부터 분리되는 때 그 때의 인장력을 측정하였다. 표1에 기술된 바와 같이 블라스팅 처리보다 플라즈마 처리, 레이저 처리 또는 워터 블라스트 처리를 통하여 부착성이 37 MPa 이상의 값을 가짐으로써 부착성이 향상됨을 확인할 수 있다.Tensile force was applied to the coating film formed on the base material to measure the tensile force at the time when the coating film was separated from the base material. As described in Table 1, it can be confirmed that adhesion is improved by having a value of 37 MPa or more through plasma treatment, laser treatment, or water blast treatment than blasting treatment.

〈표1〉<Table 1>

Figure 112007094976253-pat00001
Figure 112007094976253-pat00001

이어서, 아르곤을 주 가스로 헬륨 및 수소를 보조 가스로 포함하는 플라즈마 소스 가스를 플라즈마화 한다(S120). 상기 플라즈마 소스 가스를 이루는 아르곤의 부피비는 10 내지 40이고, 수소의 부피비는 5 내지 20 이며 및 헬륨은 여분의 부피 비를 갖는다. Subsequently, a plasma source gas including argon as a main gas and helium and hydrogen as an auxiliary gas is converted into plasma (S120). The volume ratio of argon constituting the plasma source gas is 10 to 40, the volume ratio of hydrogen is 5 to 20, and helium has an extra volume ratio.

만약 아르곤의 부피비가 40 초과일 경우 플라즈마 상태의 온도가 세라믹 분말을 용융시키기 위한 충분한 온도를 가질 수 없다. 따라서 세라믹 분말 중 비용융된 분말이 코팅막에 잔류할 수 있다. 이와 반대로 아르곤의 부피비가 10% 미만일 경우 충분하게 소스 가스가 충분하게 플라즈마화 되지 않을 수 있다.If the volume ratio of argon is greater than 40, the temperature of the plasma state may not have sufficient temperature to melt the ceramic powder. Therefore, unmelted powder in the ceramic powder may remain in the coating film. On the contrary, if the volume ratio of argon is less than 10%, the source gas may not be sufficiently plasmaded.

또한, 헬륨이 부피비가 지나치게 낮은 경우 소스 가스의 플라즈마 온도가 세라믹 분말을 용융시키기 위한 플라즈마 온도에 이르지 못한다. 이와 반대로 헬륨의 부피비가 지나치게 높은 경우 플라즈마 건의 수명을 단축시키고 분말과 열원 가스가 상호 화학적 반응을 일으킬 수 있다.In addition, when helium is too low in volume ratio, the plasma temperature of the source gas does not reach the plasma temperature for melting the ceramic powder. On the contrary, if the volume ratio of helium is too high, the life of the plasma gun may be shortened and the powder and the heat source gas may cause a mutual chemical reaction.

한편, 상기 소스 가스를 플라즈마화 하기 위하여 양극과 음극 사이에 걸리는 고전압 직류 고전력이 인가된다. 이 경우, 400 내지 700 A의 전류가 흐르도록 한다. On the other hand, a high voltage DC high power applied between the anode and the cathode is applied to plasma the source gas. In this case, a current of 400 to 700 A is allowed to flow.

본 발명의 일 실시예에 있어서 상기 소스 가스를 플라즈마화 하는 공정은 대기압에서 수행되는 대기압 플라즈마 방식을 포함할 수 있다. 상기 대기압 플라즈마 방식의 경우 후속하는 형성된 코팅막은 흰색을 갖는다. In an embodiment of the present invention, the process of plasmalizing the source gas may include an atmospheric pressure plasma method performed at atmospheric pressure. In the case of the atmospheric pressure plasma method, the subsequent formed coating film has a white color.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 소스 가스를 플라즈마화 하는 공정은 감압 상태에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 50 내지 600hPa의 감압 분위기에서 플라즈마화 공정이 수행될 수 있다. In another embodiment of the present invention, the process of plasmalizing the source gas may be performed under a reduced pressure. For example, the plasmaation process may be performed in a reduced pressure atmosphere of 50 to 600 hPa.

이어서, 플라즈마화된 소스 가스를 이용하여 세라믹 물질을 용융시킨다(S130). 용융된 세라믹 물질은 플라즈마화된 소스 가스의 이동 경로를 따라 모재 로 향한다.Subsequently, the ceramic material is melted using the plasmalized source gas (S130). The molten ceramic material is directed to the substrate along the path of travel of the plasmalized source gas.

상기 세라믹 물질은 백색 이트리아 및 탄소를 포함하고, 상기 플라즈마화 하는 단계는 대기압 플라즈마 방식으로 수행될 수 있다. 이 경우, 모재에 코팅되는 코팅막은 흑색의 색상을 가질 수 있다. 흑색을 갖는 코팅막은 -75 내지 -65 범위의 색차계(L)를 가질 수 있다. 여기서, 상기 백색 이트리아에 대한 상기 탄소는 3 내지 5%의 질량비를 가질 수 있다. 만약 탄소가 3% 미만의 질량비를 가질 경우 코팅막의 색차계(L)가 약 -20에 해당되어 상대적으로 양호한 흑색 색상을 가지지 못한다. 한편, 탄소가 5% 초과하는 질량비를 가질 경우, 세라믹 분말의 오염원으로 작용할 수 있다.The ceramic material may include white yttria and carbon, and the plasma may be performed by an atmospheric pressure plasma method. In this case, the coating film coated on the base material may have a black color. The coating film having black color may have a color difference meter L in a range of -75 to -65. Here, the carbon to the white yttria may have a mass ratio of 3 to 5%. If the carbon has a mass ratio of less than 3%, the color difference meter (L) of the coating film corresponds to about -20 and thus does not have a relatively good black color. On the other hand, when the carbon has a mass ratio of more than 5%, it can act as a source of contamination of the ceramic powder.

상기 세라믹 물질은 Al2O3, Y2O3, Al2O3/Y2O3, ZrO2, AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO2, TiO2,BxCy, BN, SiO2, SiC, YAG, Mullite, AlF3 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 혼합되어 사용될 수 있다.The ceramic material may include Al 2 O 3, Y 2 O 3, Al 2 O 3 / Y 2 O 3, ZrO 2, AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO 2, TiO 2, BxCy, BN, SiO 2, SiC, YAG, Mullite, AlF 3, and the like. These may be used alone or in combination.

용융된 세라믹 물질을 분사하여 모재에 코팅막을 형성한다(S140). 결과적으로 용사 코팅 공정이 완료된다.By spraying the molten ceramic material to form a coating film on the base material (S140). As a result, the spray coating process is completed.

이하, 소스 가스의 부피비 및 인가 전류에 따른 이트리아 코팅막의 기공율, 부착성 및 색차계를 측정하였다.Hereinafter, the porosity, adhesion, and color difference meter of the yttria coating layer according to the volume ratio of the source gas and the applied current were measured.

(1) 소스 가스의 부피비(1) volume ratio of source gas

소스 가스의 종류 및 아르곤, 헬륨 및 수소 가스의 부피비는 하기의 표2 내지 표4과 같다. 비교예1 내지 비교예4 및 비교예10 내지 비교예13에서는 아르곤과 수소 가스 만을 플라즈마 소스 가스로 이용하였다. 비교예 5 내지 비교예 8 및 비 교예 14 내지 비교예 17에서는 아르곤과 헬륨 가스 만을 플라즈마 소스 가스로 이용하였다. 또한, 비교예 9 및 비교예 18에서는 아르곤 대 헬륨 대 수소 가스의 부피비를 15:60:25로 하였다. 한편, 실시예 1 내지 실시예7에서는 아르곤, 헬륨 및 수소 가스를 포함하는 플라즈마 소스 가스가 이용되었다. 특히, 플라즈마 소스 가스는 20 내지 40의 부피 혼합비를 갖는 아르곤, 5 내지 20의 부피 혼합비를 갖는 수소 및 여분의 헬륨 가스를 포함하는 것으로 조절되었다.Types of source gas and volume ratios of argon, helium and hydrogen gas are shown in Tables 2 to 4 below. In Comparative Examples 1 to 4 and Comparative Examples 10 to 13, only argon and hydrogen gas were used as the plasma source gas. In Comparative Examples 5 to 8 and Comparative Examples 14 to 17, only argon and helium gas were used as the plasma source gas. In addition, in Comparative Example 9 and Comparative Example 18, the volume ratio of argon to helium to hydrogen gas was set to 15:60:25. On the other hand, in Examples 1 to 7, a plasma source gas containing argon, helium and hydrogen gas was used. In particular, the plasma source gas was adjusted to include argon having a volume mixing ratio of 20 to 40, hydrogen having a volume mixing ratio of 5 to 20, and excess helium gas.

(2) 모재의 시편(2) Psalms of the Base Material

모재는 이트리아를 사용하였으며, 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 18은 카본을 함유하지 않은 이트리아를 사용하였으며, 실시예 15 내지 21 및 비교예 19 내지 27은 3 내지 5% 이트리아에 대한 질량비를 갖는 카본을 함유하는 이트리아를 사용하였다.As the base material, yttria was used, and Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 18 used yttria containing no carbon. Examples 15 to 21 and Comparative Examples 19 to 27 were used at 3 to 5% yttria. Yttria containing carbon having a mass ratio to was used.

(3) 양극 및 음극에 흐르는 전류(3) current flowing to the anode and cathode

400 내지 685A의 범위를 갖도록 하였다.It was to have a range of 400 to 685A.

(4)플라즈마 압력(4) plasma pressure

대기압일 경우와 300hPa의 감압 분위기 상태로 조절하였다.At atmospheric pressure and in a reduced pressure atmosphere of 300 hPa.

(5)기공율, 부착성 및 색차계 평가(5) Porosity, adhesion and colorimeter evaluation

각각의 비교예들 및 실시예들에 대하여 코팅막의 기공율, 밀착 강도 및 색차계(a, L)를 측정하였다. 밀착 강도는 JIS H8666 세라믹 용사 피막 시험 방법 규정에 따른 밀착 강도 시험법에 의하였다.For each of the comparative examples and examples, porosity, adhesion strength, and color difference meters (a, L) of the coating film were measured. The adhesion strength was based on the adhesion strength test method according to JIS H8666 ceramic spray coating test method regulation.

코팅막의 모재에 대한 밀착 강도를 살펴보면, 실시예 1내지 7에서 비교예 1 내지 9에서 보다 높은 50 MPa 이상의 밀착 강도가 나타난다. 또한, 실시예 8 내지 14에서 비교예 10 내지 18보다 상대적으로 높은 60 MPa 이상의 밀착 강도가 나타난다. 또한, 실시예 15 내지 21에서 비교예 23 내지 26보다 높고 비교예 19 내지 22보다 다소 낮은 55 MPa 이상의 밀착 강도를 갖는다.Looking at the adhesion strength to the base material of the coating film, the adhesion strength of 50 MPa or more higher than in Comparative Examples 1 to 9 in Examples 1 to 7. In addition, in Examples 8 to 14, adhesive strength of 60 MPa or more, which is relatively higher than Comparative Examples 10 to 18, is shown. In addition, in Examples 15 to 21, the adhesive strength of 55 MPa or more is higher than that of Comparative Examples 23 to 26 and somewhat lower than Comparative Examples 19 to 22.

코팅막의 기공율에 관하여 실시예 1내지 7에서 5 내지 7%의 기공율을 나타내며, 실시예 8 내지 14 및 실시예 15 내지 21에서 2 내지 4%의 기공율을 나타낸다.Regarding the porosity of the coating film, the porosity of 5 to 7% is shown in Examples 1 to 7, and the porosity of 2 to 4% is shown in Examples 8 to 14 and Examples 15 to 21.

색차계에 관하여 실시예 1 내지 7에서 1.8 내지 2.5 색차계(a)를 나타냄으로써 양호한 흰색의 색상을 갖는 코팅막이 구현된다.Regarding the color difference meter, the coating film having a good white color is realized by showing the 1.8 to 2.5 color difference meter (a) in Examples 1 to 7.

실시예 8 내지 14 및 실시예 15 내지 21에서 -70 이하의 색차계(L)을 나타냄으로써 양호한 흑색의 색상을 갖는 코팅막이 구현된다. 양호한 흑색의 색상을 갖는 코팅막은 열적 특성이 우수하다. 예를 들면, 흑색의 코팅막은 높은 열흡수율을 가짐으로써 다른 열발산 유닛으로 열을 효율적으로 방출할 수 있다.By showing the color difference meter L of -70 or less in Examples 8 to 14 and Examples 15 to 21, a coating film having a good black color is realized. Coating film having a good black color is excellent in thermal properties. For example, the black coating film has a high heat absorption so that heat can be efficiently released to other heat dissipation units.

〈표2〉<Table 2>

Figure 112007094976253-pat00002
Figure 112007094976253-pat00002

〈표3〉<Table 3>

Figure 112007094976253-pat00003
Figure 112007094976253-pat00003

〈표4〉<Table 4>

Figure 112007094976253-pat00004
Figure 112007094976253-pat00004

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 방법에 따라 형성된 코팅막의 전자 현미경 사진이다.Figure 4 is an electron micrograph of the coating film formed according to the spray coating method according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 아르곤 대 헬륨 대 수소 가스의 부피 혼합비를 30:60:10으로 한 열원 가스를 플라즈마화 하여 이트리아로 이루어진 모재에 코팅막을 형성하였다. 도시된 바와 같이 코팅막의 내부에는 기공이 발견되지 않았다. 따라서 현저 히 감소된 기공율을 갖는 코팅막이 모재 상에 형성됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, a heat source gas having a volume mixing ratio of argon to helium to hydrogen gas of 30:60:10 was plasma-formed to form a coating film on a substrate made of yttria. As shown, no pores were found inside the coating film. Therefore, it can be seen that a coating film having a significantly reduced porosity is formed on the base material.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the detailed description of the present invention has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art will have the idea of the present invention described in the claims to be described later. It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.

이와 같은 본 발명에 따른 용사 코팅 방법에 따르면, 아르곤, 헬륨 및 수소를 포함하는 열원 가스를 플라즈마화 하여 플라즈마화된 열원 가스를 이용하여 세라믹 분말을 용융시켜서 기공율이 낮은 코팅막을 모재에 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 용사 코팅 방법으로 코팅막 내에 잔류할 수 있는 보이드 발생을 억제할 수 있다. According to the thermal spray coating method according to the present invention, by coating a plasma source heat source gas containing argon, helium and hydrogen to melt the ceramic powder using a plasma source heat source can be formed on the base material coating film having a low porosity . In addition, the generation of voids that may remain in the coating film by the thermal spray coating method of the present invention can be suppressed.

한편, 카본을 함유하는 세라믹 분말을 용융시켜 모재에 흑색 코팅막을 형성함으로써 열적 특성이 향상된 코팅막을 구현할 수 있다.On the other hand, by melting the ceramic powder containing carbon to form a black coating film on the base material can implement a coating film with improved thermal properties.

도 1은 종래의 용사 코팅 방법에 따라 형성된 코팅막의 전자 현미경 사진이다.1 is an electron micrograph of a coating film formed according to a conventional spray coating method.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 방법을 구현하기 위한 플라즈마 건을 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a plasma gun for implementing a spray coating method according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.3 is a process flow chart for explaining the spray coating method according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 방법에 따라 형성된 코팅막의 전자 현미경 사진이다.Figure 4 is an electron micrograph of the coating film formed according to the spray coating method according to an embodiment of the present invention.

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

10 : 플라즈마 건 12 : 음극10 plasma gun 12 cathode

14 : 양극 15 : 외주부14: anode 15: outer peripheral portion

16 : 지지대 17 : 분말 주입구16: support 17: powder inlet

Claims (11)

모재를 마련하는 단계;Preparing a base material; 상기 모재에 대하여 용사를 코팅하기 위하여, 아르곤을 주 가스로 헬륨 및 수소 가스를 보조 가스로 하는 열원 가스를 대기압 상태에서 플라즈마화 하는 단계;Plasma coating a heat source gas including argon as a main gas and helium and hydrogen gas as an auxiliary gas in an atmospheric pressure state to coat the thermal spray on the base material; 상기 플라즈마화된 열원 가스를 이용하여 세라믹 물질을 용융시키는 단계; 및Melting a ceramic material using the plasmaized heat source gas; And 상기 용융된 세라믹 물질을 상기 모재를 향하여 분사하여 상기 모재에 코팅막을 형성하는 단계를 포함하되,Injecting the molten ceramic material toward the base material to form a coating film on the base material, 상기 열원 가스는 20 내지 40의 부피 혼합비를 갖는 아르곤, 5 내지 20의 부피 혼합비를 갖는 수소 및 여분의 헬륨 가스를 포함하고,The heat source gas includes argon having a volume mixing ratio of 20 to 40, hydrogen having a volume mixing ratio of 5 to 20, and excess helium gas, 상기 세라믹 물질은 탄소를 첨가물로 포함하고,The ceramic material comprises carbon as additive; 상기 모재를 마련하는 단계는 상기 모재의 피코팅면과 상기 코팅막의 부착력을 향상시키기 위하여 상기 피코팅면을 전처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.The preparing of the base material may include spraying the surface to be coated in order to improve adhesion between the surface of the base material and the coating layer. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 플라즈마화 하는 단계는 400 내지 700 A의 전류를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.The spray coating method of claim 1, wherein the plasma forming is performed using a current of 400 to 700 A. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 세라믹 물질은 백색 이트리아를 포함하는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.The method of claim 1, wherein the ceramic material comprises white yttria. 제5에 있어서, 상기 백색 이트리아에 대한 상기 탄소의 질량비는 3 내지 5%의 범위인 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.The method of claim 5, wherein the mass ratio of carbon to white yttria is in the range of 3 to 5%. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 물질은 Al2O3, Y2O3, Al2O3/Y2O3, ZrO2, AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO2, TiO2,BxCy, BN, SiO2, SiC, YAG, Mullite 및 AlF3으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.The method of claim 1, wherein the ceramic material is Al2O3, Y2O3, Al2O3 / Y2O3, ZrO2, AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO2, TiO2, BxCy, BN, SiO2, SiC, YAG, Mullite and AlF3 Spray coating method comprising at least one selected from the group consisting of. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 모재의 피코팅면을 전처리하는 단계는 상기 모재가 80 내지 150℃의 온도로 되도록 플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.The method of claim 1, wherein the pre-treating the coated surface of the base material is a plasma coating method characterized in that the base material is a plasma treatment so that the temperature is 80 to 150 ℃. 제1항에 있어서, 상기 모재의 피코팅면을 전처리하는 단계는 레이저 처리하는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.The method of claim 1, wherein the pre-treating the coated surface of the base material is a laser treatment. 제1항에 있어서, 상기 모재의 피코팅면을 전처리하는 단계는 워터 블라스트(water blast) 처리하여 상기 피코팅면의 평균 거칠기를 향상시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.The method of claim 1, wherein the pretreating the coated surface of the base material comprises water blasting to improve the average roughness of the coated surface.
KR1020070141392A 2007-12-31 2007-12-31 Splay coating method KR100859672B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070141392A KR100859672B1 (en) 2007-12-31 2007-12-31 Splay coating method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070141392A KR100859672B1 (en) 2007-12-31 2007-12-31 Splay coating method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100859672B1 true KR100859672B1 (en) 2008-09-23

Family

ID=40023482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070141392A KR100859672B1 (en) 2007-12-31 2007-12-31 Splay coating method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100859672B1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101236351B1 (en) * 2010-11-30 2013-02-22 (주)제니스월드 Method of coating of MOCVD Quartz ceiling for LED
KR101293766B1 (en) * 2011-02-11 2013-08-05 충남대학교산학협력단 Coating material for thermal spray and fabrication method and coating method thereof
KR20150113545A (en) 2014-03-31 2015-10-08 인베스트세라믹(주) The precision gear pump that is coated with the ceramic suspension thermal spraying coating layer
KR101591050B1 (en) * 2015-08-03 2016-02-02 임광현 Method for coating ultra high temperature ceramics on the surface of carbon-containing material
KR20160021318A (en) * 2014-08-14 2016-02-25 (주)태광테크 A coating method for floating surface parts using the hybrid multi-coating apparatus
EA032010B1 (en) * 2016-09-22 2019-03-29 Белорусский Национальный Технический Университет Process for producing a high-density ceramic coating
US11008653B2 (en) 2016-07-15 2021-05-18 Applied Materials, Inc. Multi-layer coating with diffusion barrier layer and erosion resistant layer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05222507A (en) * 1992-02-07 1993-08-31 Hitachi Chem Co Ltd Manufacture of ceramic thermal-sprayed metallic foil
JPH11222662A (en) 1998-02-03 1999-08-17 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Thermal spraying device and thermal spraying method
KR100591982B1 (en) 2004-03-04 2006-06-20 고경현 Method for reforming metal surface
KR20070121561A (en) * 2006-06-21 2007-12-27 한국과학기술연구원 Ceramic coating material for thermal spray on the parts of semiconductor processing devices and fabrication method and coating method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05222507A (en) * 1992-02-07 1993-08-31 Hitachi Chem Co Ltd Manufacture of ceramic thermal-sprayed metallic foil
JPH11222662A (en) 1998-02-03 1999-08-17 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Thermal spraying device and thermal spraying method
KR100591982B1 (en) 2004-03-04 2006-06-20 고경현 Method for reforming metal surface
KR20070121561A (en) * 2006-06-21 2007-12-27 한국과학기술연구원 Ceramic coating material for thermal spray on the parts of semiconductor processing devices and fabrication method and coating method thereof

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101236351B1 (en) * 2010-11-30 2013-02-22 (주)제니스월드 Method of coating of MOCVD Quartz ceiling for LED
KR101293766B1 (en) * 2011-02-11 2013-08-05 충남대학교산학협력단 Coating material for thermal spray and fabrication method and coating method thereof
KR20150113545A (en) 2014-03-31 2015-10-08 인베스트세라믹(주) The precision gear pump that is coated with the ceramic suspension thermal spraying coating layer
KR101579774B1 (en) * 2014-03-31 2015-12-23 인베스트세라믹(주) The precision gear pump that is coated with the ceramic suspension thermal spraying coating layer
KR20160021318A (en) * 2014-08-14 2016-02-25 (주)태광테크 A coating method for floating surface parts using the hybrid multi-coating apparatus
KR101606423B1 (en) 2014-08-14 2016-03-28 (주)태광테크 A coating method for floating surface parts using the hybrid multi-coating apparatus
KR101591050B1 (en) * 2015-08-03 2016-02-02 임광현 Method for coating ultra high temperature ceramics on the surface of carbon-containing material
US11008653B2 (en) 2016-07-15 2021-05-18 Applied Materials, Inc. Multi-layer coating with diffusion barrier layer and erosion resistant layer
EA032010B1 (en) * 2016-09-22 2019-03-29 Белорусский Национальный Технический Университет Process for producing a high-density ceramic coating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100859672B1 (en) Splay coating method
US7494723B2 (en) Y2O3 spray-coated member and production method thereof
KR101157707B1 (en) Plasma-resistant member and method of producing the same
JP4603018B2 (en) Yttrium oxide spray coated member with excellent thermal radiation and damage resistance and method for producing the same
TWI385277B (en) Preparation method of black yttrium oxide sputtering film and black yttrium oxide sputtering film coating material
JP4738414B2 (en) Method for producing thin and dense ceramic layers
JPWO2015151857A1 (en) Plasma-resistant component, method for manufacturing plasma-resistant component, and film deposition apparatus used for manufacturing plasma-resistant component
JP2007247043A (en) Method for producing ceramic-coated member for semiconductor working apparatus
JP2006118053A (en) Member for semiconductor fabrication equipment
JP2009235558A (en) Member coated with aluminum nitride by thermal splaying and its manufacturing method
JP2005256098A (en) Y2o3 thermally sprayed coating coated member having excellent thermal radiation property and damage resistance
CN109468574A (en) A kind of high temperature resistant environment barrier coating and preparation method
CN113025946A (en) Preparation method of zirconia thermal barrier coating
CN105695917A (en) High-temperature and ablation resistance TiB2-MoSi2 composite coating and preparation method thereof
KR100982649B1 (en) Thermal spray coating method, method of manufacturing a electrostatic chuck using the thermal spray coating method and electrostatic chuck
CN108754390A (en) The preparation method of the small-bore graphite crucible protective coating of melting radioactive metal
CN106831001B (en) A kind of resistance to high temperature oxidation protective layer preparation method of carbon fibre composite
JP3829935B2 (en) High voltage resistance member
TWI582823B (en) A gas distribution plate for plasmas reaction chamber
JP2006307311A (en) Corrosion-resistant member and manufacturing method therefor
KR102416899B1 (en) Jig for sintering and method for preparation of jig for sintering
KR100801910B1 (en) Y2o3 spray-coated member and production method thereof
WO2018222036A1 (en) Self-healing particles for high temperature ceramics
JP2022533406A (en) Method for applying a coating to the surface of a mullite material, mullite material having a coating and gas turbine module
JP6125860B2 (en) Ceramic spray coating coated member with excellent coating adhesion

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated 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: 20130607

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140605

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150604

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160613

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170621

Year of fee payment: 10