KR100863456B1

KR100863456B1 - 용사 코팅용 분말 및 용사 코팅용 분말 제조 방법

Info

Publication number: KR100863456B1
Application number: KR1020080003825A
Authority: KR
Inventors: 정채종; 예경환; 장경익; 유충렬; 김삼웅
Original assignee: 주식회사 코미코
Priority date: 2008-01-14
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2008-11-18
Also published as: CN101487109B; CN101487109A

Abstract

용사 코팅용 분말은 0.01 ㎛ 내지 2 ㎛의 지름을 갖는 산화이트륨 입자들, 상기 산화이트륨 입자들을 균일하게 분산하는 제1 분산제, 상기 산화이트륨 입자들 사이에 결합력을 제공하는 제1 결합제 및 여분의 제1 용매를 포함하는 제1 슬러리 조성물 및 0.5㎛ 내지 2㎛의 지름을 갖는 산화알루미늄 입자들, 상기 산화알루미늄 입자들을 균일하게 분산하는 제2 분산제, 상기 산화알루미늄 입자들 사이에 결합력을 제공하는 제2 결합제 및 여분의 제2 용매를 포함하는 제2 슬러리 조성물의 혼합 조성물로부터 수득하고, 20 ㎛ 내지 60㎛의 평균 입자 지름을 갖는다.

Description

용사 코팅용 분말 및 용사 코팅용 분말 제조 방법{Spray coating powder and method of manufacturing the spray coating powder}

본 발명은 용사 코팅용 분말 및 용사 코팅용 분말 제조 방법에 관한 것으로, 용사 코팅층 형성에 사용되는 용사 코팅용 분말 및 용사 코팅용 분말 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 장치인 플라즈마 처리 장치는 공정 가스를 플라즈마 상태로 변환하여 반도체 기판을 가공한다. 상기 플라즈마 처리 장치는 내부에 용사 코팅층을 형성하여 상기 플라즈마 처리 장치의 내부가 상기 반도체 기판의 가공 공정 중 상기 플라즈마 상태의 공정 가스에 의해 식각되는 것을 방지한다. 상기 용사 코팅층은 산화이트륨(Y2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 탄화붕소(B4C) 등의 용사 코팅용 분말을 용사하여 형성된다.

도 1a는 종래 기술에 따른 용사 코팅층의 단면 사진이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 용사 코팅층을 확대한 사진이다.

도 1a 및 도 1b에서와 같이 상기 용사 코팅층은 결정질이므로 기공이 상대적으로 많이 존재한다. 상기 공정 가스가 상기 기공을 통해 상기 용사 코팅층으로 침 투할 수 있다. 따라서, 상기 공정 가스는 상기 용사 코팅층을 식각하여 상기 용사 코팅층을 상기 플라즈마 처리 장치로부터 분리시킬 수 있다. 또한, 상기 공정 가스는 상기 기공을 통해 침투하여 상기 플라즈마 처리 장치를 식각할 수도 있다.

본 발명은 낮은 기공율을 갖는 비정질의 용사 코팅층을 형성하기 위한 용사 코팅용 분말을 제공한다.

본 발명은 상기 용사 코팅용 분말을 제조하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 용사 코팅용 분말은 산화이트륨 및 산화알루미늄을 포함하는 조립 입자들을 가지며, 상기 입자들의 평균 지름이 20 내지 60㎛이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 조립 입자들은 상기 산화 이트륨과 상기 산화알루미늄이 1 : 0.4 내지 1의 중량비로 혼합될 수 있다.

본 발명에 따른 용사 코팅용 분말은 0.01 ㎛ 내지 2 ㎛의 지름을 갖는 산화이트륨 입자들, 상기 산화이트륨 입자들을 균일하게 분산하는 제1 분산제, 상기 산화이트륨 입자들 사이에 결합력을 제공하는 제1 결합제 및 여분의 제1 용매를 포함하는 제1 슬러리 조성물 및 0.5㎛ 내지 2㎛의 지름을 갖는 산화알루미늄 입자들, 상기 산화알루미늄 입자들을 균일하게 분산하는 제2 분산제, 상기 산화알루미늄 입자들 사이에 결합력을 제공하는 제2 결합제 및 여분의 제2 용매를 포함하는 제2 슬러리 조성물의 혼합 조성물로부터 수득하고, 20 ㎛ 내지 60㎛의 평균 입자 지름을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 분산제는 염기성을 가지며, 상기 제2 분산제는 산성을 가질 수 있다. 상기 제1 슬러리 조성물에서 상기 제1 분산제 의 함량은 0.3% 내지 0.5% 이고, 상기 제2 슬러리 조성물에서 상기 제2 분산제의 함량은 0.3% 내지 2% 일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 슬러리 조성물에서 상기 제1 결합제의 함량은 2% 내지 3%이고, 상기 제2 슬러리 조성물에서 상기 제2 결합제의 함량은 2% 내지 3%일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 슬러리 조성물 및 상기 제2 슬러리 조성물은 각각 고형분 함량이 20% 내지 30%일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 슬러리 조성물의 산화 이트륨과 상기 제2 슬러리 조성물의 산화알루미늄이 1 : 0.4 내지 1의 중량비를 이룰 수 있다.

본 발명에 따른 용사 코팅용 분말 제조 방법은 산화이트륨 입자들, 상기 산화이트륨 입자들을 균일하게 분산하는 제1 분산제 및 여분의 제1 용매를 포함하는 제1 슬러리 조성물을 형성하는 단계, 산화알루미늄 입자들, 상기 산화알루미늄 입자들을 균일하게 분산하는 제2 분산제 및 여분의 제2 용매를 포함하는 제2 슬러리 조성물을 형성하는 단계, 상기 제1 슬러리 조성물과 상기 제2 슬러리 조성물을 혼합하여 혼합 슬러리 조성물을 형성하는 단계 및 상기 혼합 슬러리 조성물을 분무 건조하여 상기 산화이트륨 및 상기 산화알루미늄으로 이루어지는 조립 입자들을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 산화이트륨은 0.01 ㎛ 내지 2 ㎛의 평균 지름을 갖고, 상기 산화알루미늄은 0.5㎛ 내지 2㎛의 평균 지름을 가질 수 있 다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 분산제는 염기성일 수 있다. 상기 제1 분산제는 카르복실계 물질, 에스테르계 물질, 아마이드계 물질 중 적어도 하나를 포함하며, 그 함량은 0.3% 내지 0.5%일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 분산제는 산성일 수 있다. 상기 제2 분산제는 카르복실계 물질, 에스테르계 물질, 아마이드계 물질 중 적어도 하나를 포함하며, 그 함량은 0.3% 내지 2%일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 슬러리 조성물은 염기성이며, 상기 제2 슬러리 조성물은 산성일 수 있다. 상기 제1 슬러리 조성물의 상기 산화이트륨 입자들은 음전하를 가지며, 상기 제2 슬러리 조성물의 상기 산화알루미늄 입자들은 양전하를 가질 수 있다. 상기 혼합 슬러리 조성물을 형성하는 단계에서, 상기 산화이트륨 입자들과 상기 산화알루미늄 입자들은 정전기적 인력에 의해 결합될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매는 각각 유기물 및 수계 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 슬러리 조성물을 형성하는 단계 및 상기 제2 슬러리 조성물을 형성하는 단계는 각각 상기 산화이트륨 입자들 사이 및 상기 산화알루미늄 입자들 사이의 결합력을 제공하는 결합제를 공급하는 단 계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 결합제는 비닐계 물질 및 아크릴계 물질 중 어느 하나를 포함하며, 그 함량은 2% 내지 3%일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 슬러리 조성물과 상기 제2 슬러리 조성물을 혼합하는 단계에서, 상기 제1 슬러리 조성물의 산화 이트륨과 상기 제2 슬러리 조성물의 산화알루미늄이 1 : 0.4 내지 1의 중량비를 이룰 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 혼합된 슬러리 조성물을 분무 건조는 800 ℃ 내지 1400 ℃ 의 온도에서 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 슬러리 조성물을 형성하는 단계, 상기 제2 슬러리 조성물을 형성하는 단계, 상기 제1 슬러리 조성물과 상기 제2 슬러리 조성물을 혼합하는 단계 및 상기 혼합된 슬러리 조성물을 분무 건조하는 단계는 공기, 수소, 산소, 질소 중 어느 하나의 분위기에서 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 용사 코팅용 분말은 산화이트륨을 포함하는 제1 슬러리 조성물과 산화알루미늄을 포함하는 제2 슬러리 조성물을 혼합하여 산화이트륨과 산화알루미늄으로 이루어지는 조립 입자를 구성한다. 상기 용사 코팅용 분말을 이용하여 형성된 용사 코팅층은 비정질상을 가지며 기공율이 낮다. 따라서, 상기 용사 코팅층은 플라즈마 처리 장치 내부에 형성되는 경우, 상기 플라즈마 처리 장치의 공정 가스가 상기 용사 코팅층을 통해 침투하는 것을 차단할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 용사 코팅용 분말 및 용사 코팅용 분말 제조 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 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 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.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또 는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅용 분말을 설명하기 위한 사진이다.

도 2를 참조하면, 상기 용사 코팅용 분말은 제1 슬러리 조성물과 제2 슬러리 조성물의 혼합 슬러리 조성물로부터 수득한다.

상기 제1 슬러리 조성물은 산화이트륨 입자들, 제1 분산제, 제1 결합제 및 여분의 제1 용매를 포함한다.

예를 들면, 상기 산화이트륨 입자들은 약 0.01 ㎛ 내지 2 ㎛의 지름을 갖는다. 상기 산화이트륨 입자들의 지름이 약 0.01㎛ 미만일 경우에는 상기 산화이트륨 입자들을 포함하는 조립 구조를 갖는 용사 코팅용 분말의 평균 지름이 작아질 수 있다. 상기 산화이트륨 입자들의 제어가 어려워 구형의 조립 입자를 형성하기 어렵다. 상기 산화이트륨 입자들의 지름이 약 2㎛를 초과할 경우, 상기 산화이트륨 입자들이 뭉쳐 상기 산화이트륨을 포함하는 조립 입자들의 평균 지름이 너무 커질 수 있다.

상기 제1 분산제는 상기 제1 슬러리 조성물에서 상기 산화이트륨 입자들을 서로 고르게 분산시키는 역할을 한다. 상기 제1 분산제는 염기성을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 제1 분산제 자체가 염기성을 가질 수 있다. 다른 예로, 액체 상태 또는 고체 상태의 분산제와 염기성을 갖는 용매를 혼합하여 상기 제1 분산제가 염기성을 가질 수 있다. 상기 제1 분산제의 예로는 카르복실계 물질, 에스테르계 물질, 아마이드계 물질 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 제1 분산제는 pH가 약 10 내지 12일 수 있고, 보다 바람직하게는 pH가 약 10일 수 있다. 상기 염기성을 갖는 제1 분산제에서 상기 산화이트륨은 (-) 표면 전하를 갖는다.

상기 제1 슬러리 조성물에서 제1 분산제의 함량이 약 0.5%를 초과할 경우에는 분사 건조 공정을 통해 상기 산화이트륨 입자들에 포함하는 조립 구조의 용사 코팅용 분말을 구형으로 형성할 수 없다. 예를 들면, 상기분사 건조 공정시 건조공기의 온도가 너무 높아 구형을 갖는 상기 용사 코팅용 분말 내외부가 경화되는 정도의 다르므로, 상기 용사 코팅용 분말 내부에 존재하는 용매가 경화된 외부를 뚫고 나오며 분화구 형상을 이루거나, 상기 용사 코팅용 분말 내 존재하는 분산제의 함량이 지나치게 높아 국부적으로 증발되는 정도의 차이가 발생하여 순간적으로 용매가 터져 나와 증발된다. 따라서, 상기 용사 코팅용 분말이 비구형으로 형성된다.

비구형의 용사 코팅용 분말을 플라즈마 용사에 적용할 경우, 상기 용사 코팅용 분말의 흐름성 저하로 인해 플라즈마 건(gun)으로 상기 용사 코팅용 분말이 균일하게 공급되지 않아 용사 코팅층 물성이 일정하지 않을 우려가 있고, 상기 용사 코팅용 분말이 상기 플라즈마 건으로 공급되는 도중 공급관을 막을 우려가 있다. 또한, 상기 용사 코팅용 분말 내에 기공이 존재하는 경우, 상기 용사코팅용 분말의 기공이 용사 코팅층에 그대로 전달되어 상기 용사 코팅층의 기공율이 높아질 수 있다.

상기 제1 슬러리 조성물에서 제1 분산제의 함량이 약 0.3% 미만인 경우에는 상기 제1 분산제의 함량이 너무 적어 상기 제1 슬러리 조성물의 점도가 높다. 따라서, 상기 산화이트륨 입자들간 응집에 의해 제1 결합제가 상기 산화이트륨과 충분한 반응을 하지 않아 상기 산화이트륨 입자들을 포함하는 조립 구조를 갖는 용사 코팅용 분말이 깨지는 현상이 나타날 수 있으며, 또한 상기 제1 슬러리 조성물과 상기 제2 슬러리 조성물이 혼합된 혼합 슬러리 조성물의 흐름이 원활하지 않아 상기 분사 건조 공정을 수행하는 스프레이 드라이어(Spray dryer)가 막히는 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 상기 제1 슬러리 조성물에서 제1 분산제의 함량은 약 0.3% 내지 0.5%인 것이 보다 바람직하다.

상기 제1 결합제는 상기 제1 슬러리 조성물에서 산화이트륨 입자들 사이에 결합력을 제공한다. 상기 제1 슬러리 조성물에서 상기 제1 결합제의 함량이 약 2% 미만인 경우 상기 산화이트륨 입자들이 충분히 결합되지 않아 상기 산화이트륨 입자들에 포함하는 조립 구조의 용사 코팅용 분말을 구형으로 형성할 수 없다. 상기 제1 슬러리 조성물에서 상기 제1 결합제의 함량이 약 3%를 초과하는 경우, 상기 용사 코팅용 분말을 구형으로 형성할 수는 있다. 하지만 상기 제1 슬러리 조성물의 점도가 급격히 증가하므로, 상기 제1 슬러리 조성물과 상기 제2 슬러리 조성물이 혼합된 혼합 슬러리 조성물의 흐름이 원활하지 않아 상기 분사 건조 공정을 수행하는 스프레이 드라이어(Spray dryer)가 막히는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제1 결합제의 함량은 약 2% 내지 3% 인 것이 바람직하다. 상기 제1 결합제의 예로서는 비닐계 물질, 아크릴계 물질 등을 들 수 있다. 상기 제1 결합제가 비닐계 물질인 경우, 제1 용매가 에탄올 등과 같은 유기물인 것이 바람직하고, 상기 제1 결합제가 아크릴계 물질인 경우 상기 제1 용매가 수계인 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 비닐계 물질의 예로서는 에틸렌 비닐 아세테이드 수지, 폴리염화 비닐 수지, 폴리비닐 파이로우라이다인, 폴리비닐 알콜 수지, 폴리비닐 부티날, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 에테르 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 아크릴계 물질의 예로서는 메타 아크릴 수지, 폴리메틸 메타 아크릴 수지, 폴리아크릴 로니트릴 수지, 노말브틸 아크릴 수지, 폴리스티렌 폴리메틸 메타 아크릴 수지 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 제1 슬러리 조성물은 여분의 제1 용매를 포함한다. 상기 제1 용매는 상기 유기물 또는 수계일 수 있다.

상기 제1 슬러리 조성물은 볼밀(ball mill)을 사용하여 형성할 수 있다. 상기 제1 슬러리 조성물의 고형분 비율은 제1 분산제의 함량에 비례한다. 상기 제1 슬러리 조성물의 고형분 비율이 약 20% 미만일 경우, 제1 용매내에 상기 산화이트륨 분말 함량이 낮아 조립 입자의 크기가 작을 수 있다. 상기 제1 슬러리 조성물의 고형분 비율이 약 30%를 초과하는 경우, 상기 제1 슬러리 조성물의 점도가 높아져 상기 용사 코팅용 분말을 제조하는 공정 제어가 용이하지 않고, 상기 제1 분산제의 함량이 높으므로 비구형 분말이 생성될 수 있다. 따라서, 상기 제1 슬러리 조성물의 고형분의 비율은 약 20% 내지 30%인 것이 바람직하다.

상기 제2 슬러리 조성물은 산화알루미늄 입자들, 제2 분산제, 제2 결합제 및 여분의 제2 용매를 포함한다.

예를 들면, 상기 산화알루미늄 입자들은 약 0.5 ㎛ 내지 2 ㎛의 지름을 갖는다. 상기 산화알루미늄 입자들의 지름이 약 0.5㎛ 미만일 경우에는 상기 산화알루미늄 입자들을 포함하는 조립 구조를 갖는 용사 코팅용 분말의 평균 지름이 작아질 수 있다. 상기 산화알루미늄 입자들의 제어가 어려워 구형의 조립 입자를 형성하기 어렵다. 상기 산화알루미늄 입자들의 지름이 약 2㎛를 초과할 경우, 상기 산화알루미늄 입자들이 뭉쳐 상기 산화알루미늄을 포함하는 조립 입자들의 평균 지름이 너무 커질 수 있다.

상기 제2 분산제는 상기 제2 슬러리 조성물에서 상기 산화알루미늄 입자들을 서로 고르게 분산시키는 역할을 한다. 상기 제2 분산제는 산성을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 제2 분산제 자체가 산성을 가질 수 있다. 다른 예로, 액체 상태 또는 고체 상태의 분산제와 산성을 갖는 용매를 혼합하여 상기 제2 분산제가 산성을 가질 수 있다. 상기 제2 분산제의 예로는 카르복실계 물질, 에스테르계 물질, 아마이드계 물질 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 제2 분산제는 물질은 pH가 약 2 내지 4일 수 있고, 보다 바람직 하게는 pH가 약 2일 수 있다. 상기 염기성을 갖는 제2 분산제에서 상기 산화알루미늄은 (+) 표면 전하를 갖는다.

상기 제2 슬러리 조성물에서 제2 분산제의 함량이 약 2%를 초과할 경우에는 상기 제1 슬러리 조성물에서 제1 분산제의 함량이 약 0.5%를 초과할 경우와 동일한 이유로 상기 산화알루미늄 입자들에 포함하는 조립 구조의 용사 코팅용 분말을 구형으로 형성할 수 없다.

상기 제2 슬러리 조성물에서 제2 분산제의 함량이 약 0.3% 미만인 경우에는 상기 제1 슬러리 조성물에서 제1 분산제의 함량이 약 0.3% 미만인 경우와 마찬가지로 상기 산화알루미늄 입자들을 포함하는 조립 구조를 갖는 용사 코팅용 분말이 깨지는 현상이 나타날 수 있으며, 상기 혼합 슬러리 조성물의 흐름이 원활하지 않아 상기 분사 건조 공정을 수행하는 스프레이 드라이어(Spray dryer)가 막히는 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 상기 제2 슬러리 조성물에서 제2 분산제의 함량은 약 0.3% 내지 2%인 것이 바람직하다.

상기 제2 결합제는 상기 제2 슬러리 조성물에서 산화알루미늄 입자들 사이에 결합력을 제공한다. 상기 제2 슬러리 조성물에서 상기 제2 결합제의 함량이 약 2% 미만인 경우 상기 산화알루미늄 입자들이 충분히 결합되지 않아 상기 산화알루미늄 입자들에 포함하는 조립 구조의 용사 코팅용 분말을 구형으로 형성할 수 없다. 상기 제2 슬러리 조성물에서 상기 제2 결합제의 함량이 약 3%를 초과하는 경우, 상기 용사 코팅용 분말을 구형으로 형성할 수는 있지만 상기 제2 슬러리 조성물의 점도 가 급격히 증가하므로, 상기 제1 슬러리 조성물과 상기 제2 슬러리 조성물이 혼합된 혼합 슬러리 조성물의 흐름이 원활하지 않아 상기 분사 건조 공정을 수행하는 스프레이 드라이어(Spray dryer)가 막히는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제2 결합제의 함량은 약 2% 내지 3%인 것이 바람직하다. 상기 제2 결합제의 예에 대한 설명은 상기 제1 결합제의 예에 대한 설명과 실질적으로 동일하다.

상기 제2 슬러리 조성물은 여분의 제2 용매를 포함한다. 상기 제2 용매는 상기 유기물 또는 수계일 수 있다.

상기 제2 슬러리 조성물은 볼밀(ball mill)을 사용하여 형성할 수 있다. 상기 제2 슬러리 조성물의 고형분 비율은 제2 분산제의 함량에 비례한다. 상기 제2 슬러리 조성물의 고형분 비율이 약 20% 미만일 경우, 제2 용매 내에 상기 산화알루미늄 분말 함량이 낮아 조립 입자의 크기가 작을 수 있다. 상기 제2 슬러리 조성물의 고형분 비율이 약 30%를 초과하는 경우, 상기 제2 슬러리 조성물의 점도가 높아져 상기 용사 코팅용 분말을 제조하는 공정 제어가 용이하지 않고, 상기 제2 분산제의 함량이 높으므로 비구형 분말이 생성될 수 있다. 따라서, 상기 제2 슬러리 조성물의 고형분의 비율은 약 20% 내지 30%인 것이 바람직하다.

상기 혼합 슬러리 조성물에서 상기 산화이트륨과 상기 산화알루미늄의 중량비가 1 : 9 내지 4 : 6 인 경우, 상기 혼합 슬러리 조성물로부터 수득한 용사 코팅용 분말을 사용하여 형성한 코팅층은 주로 산화알루미늄의 특성을 가지며, 강도는 높지만 접착력이 약한 단점이 있다. 상기 혼합 슬러리 조성물에서 상기 산화이트륨과 상기 산화알루미늄의 중량비가 8 : 2 내지 9 : 1 인 경우, 상기 혼합 슬러리 조 성물로부터 수득한 용사 코팅용 분말을 사용하여 형성한 코팅층은 주로 산화이트륨의 특성을 가지며, 강도 및 접착력이 약한 단점이 있다. 따라서, 상기 혼합 슬러리 조성물에서 상기 산화이트륨과 상기 산화알루미늄은 약 5 : 5 내지 약 7 : 3의 중량비를 갖는 것이 바람직하며, 약 5 : 5의 중량비를 갖는 것이 보다 바람직하다. 그리고, 상기 혼합 슬러리 조성물로부터 수득한 용사 코팅용 분말을 사용하여 형성한 코팅층은 상기 산화이트륨의 특성과 산화알루미늄의 특성을 모두 가지며, 강도 및 접착력이 우수하다.

상기 용사 코팅용 분말은 상기 혼합된 슬러리 조성물로부터 제조된다. 즉, 조립 입자들로 이루어지는 용사 코팅용 분말은 산화이트륨 입자들, 제1 분산제, 제1 결합제 및 여분의 제1 용매를 포함하는 제1 슬러리 조성물과 산화알루미늄 입자들, 제2 분산제, 제2 결합제 및 여분의 제2 용매를 포함하는 제2 슬러리 조성물이 혼합된 슬러리 조성물을 사용하여 수득할 수 있다.

여기서, 상기 용사 코팅용 분말을 형성하는 조립 입자는 상기 산화이트륨 및 상기 산화알루미늄을 포함한다. 상기 조립 입자의 평균 지름이 약 20㎛ 미만인 경우에는 상기 용사 코팅용 분말의 크기가 너무 작아서 용사 코팅을 수행할 때 용사 코팅용 분말 자체가 대상물까지 충분하게 전달되지 못할 수 있다. 상기 조립 입자의 평균 지름이 약 60㎛를 초과할 경우에는 상기 용사 코팅용 분말이 너무 커서 용사 코팅을 수행할 때 대상물에 코팅되는 용사 코팅용 분말의 떡짐 현상이 발생하여 균일한 코팅이 이루어지지 않을 수 있다.

따라서, 상기 용사 코팅용 분말을 형성하는 조립 입자는 약 20 내지 60㎛의 평균 지름을 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 조립 입자가 약 30 내지 40㎛의 평균 지름을 갖는 것이 보다 바람직하다.

상기 조립 입자로 이루어지는 상기 용사 코팅용 분말을 이용하여 형성된 용사 코팅층은 낮은 접착력과 강도 및 높은 기공율을 가질 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅용 분말 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

도 3을 참조하면, 제1 슬러리 조성물을 형성한다.(S110)

상기 제1 슬러리 조성물은 0.01 ㎛ 내지 2 ㎛의 지름을 갖는 산화이트륨 입자들, 상기 산화이트륨 입자들을 균일하게 분산하는 제1 분산제, 상기 산화이트륨 입자들 사이에 결합력을 제공하는 제1 결합제 및 여분의 제1 용매를 포함한다. 상기 제1 슬러리 조성물에서 상기 산화이트륨 입자들 사이의 결합력이 충분할 경우 상기 제1 슬러리 조성물은 상기 제1 결합제를 포함하지 않을 수 있다.

상기 제1 슬러리 조성물에 포함되는 산화이트륨 입자들, 제1 분산제, 제1 결합제, 여분의 제1 용매에 대한 설명은 도 2를 참조한 용사 코팅용 분말에 대한 설명과 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

이하에서는 상기 제1 슬러리 조성물의 형성 방법을 설명한다.

도 4는 도 3에 도시된 제1 슬러리 조성물 형성 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

도 4를 참조하면, 제1 용매를 준비한다.(S111) 상기 제1 용매는 유기물인 에탄올일 수 있다. 상기 제1 용매에 산화이트륨 입자들을 투입한다.(S112) 상기 제 1 용매에 제1 분산제를 투입한다.(S113) 상기 제1 분산제는 염기성 카르복시계 물질을 포함한다. 상기 제1 분산제에 의해 상기 산화이트륨 입자들은 (-) 표면전하를 갖는다. 상기 제1 분산제는 약 0.3 내지 0.5%의 함량을 갖는다. 상기 제1 용매에 제1 결합제를 투입한다.(S114) 상기 제1 결합제는 비닐계인 폴리비닐 부티날일 수 있다. 상기 제1 결합제는 약 2% 내지 3%의 함량을 갖는다.

상기 실시예에서는 상기 산화이트륨 입자들, 상기 제1 분산제, 상기 제1 결합제를 순차적으로 상기 제1 용매에 투입하는 것으로 설명하고 있지만, 상기 산화이트륨 입자들, 상기 제1 분산제, 상기 제1 결합제를 상기 제1 용매에 투입하는 순서를 달리하여도 무방하다.

이후, 볼밀을 사용하여 상기 산화이트륨 입자들, 상기 제1 분산제, 상기 제1 결합제 및 용매를 서로 혼합시킨다. 따라서, 상기 제1 슬러리 조성물을 형성한다.

다시 도 3을 참조하면, 제2 슬러리 조성물을 형성한다.(S120)

상기 제2 슬러리 조성물은 0.5 ㎛ 내지 2 ㎛의 지름을 갖는 산화알루미늄 입자들, 상기 산화알루미늄 입자들을 균일하게 분산하는 제2 분산제, 상기 산화알루미늄 입자들 사이에 결합력을 제공하는 제2 결합제 및 여분의 제2 용매를 포함한다. 상기 제2 슬러리 조성물에서 상기 산화알루미늄 입자들 사이의 결합력이 충분할 경우 상기 제2 슬러리 조성물은 상기 제2 결합제를 포함하지 않을 수 있다.

상기 제2 슬러리 조성물에 포함되는 산화알루미늄 입자들, 제2 분산제, 제2 결합제, 여분의 제2 용매에 대한 설명은 상기 용사 코팅용 분말에 대한 설명과 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

이하에서는 상기 제2 슬러리 조성물의 형성 방법을 설명한다.

도 5는 도 3에 도시된 제2 슬러리 조성물 형성 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

도 5를 참조하면, 제2 용매를 준비한다.(S121) 상기 제2 용매는 유기물인 에탄올일 수 있다. 상기 제2 용매에 산화알루미늄 입자들을 투입한다.(S122) 상기 제2 용매에 제2 분산제를 투입한다.(S123) 상기 제2 분산제는 산성 카르복시계 물질을 포함한다. 상기 제2 분산제에 의해 상기 산화알루미늄 입자들은 (+) 표면전하를 갖는다. 상기 제2 분산제는 약 0.3% 내지 2% 이하의 함량을 갖는다. 상기 제2 용매에 제2 결합제를 투입한다.(S124) 상기 제2 결합제는 비닐계인 폴리비닐 부티날일 수 있다. 상기 제2 결합제는 약 2% 내지 3%의 함량을 갖는다.

상기 실시예에서는 상기 산화알루미늄 입자들, 상기 제2 분산제, 상기 제2 결합제를 순차적으로 상기 제2 용매에 투입하는 것으로 설명하고 있지만, 상기 산화알루미늄 입자들, 상기 제2 분산제, 상기 제2 결합제를 상기 제2 용매에 투입하는 순서를 달리하여도 무방하다.

이후, 볼밀을 사용하여 상기 산화알루미늄 입자들, 상기 제2 분산제, 상기 제2 결합제 및 용매를 서로 혼합시킨다. 따라서, 상기 제2 슬러리 조성물을 형성한다.

다시 도 3을 참조하면, 상기 제1 슬러리 조성물과 상기 제2 슬러리 조성물을 혼합하여 혼합 슬러리 조성물을 형성한다.(S130) 이때, 상기 제1 슬러리 조성물의 산화 이트륨과 상기 제2 슬러리 조성물의 산화알루미늄이 5 : 5 내지 7 : 3의 중량 비, 즉, 1 : 0.4 내지 1의 중량비를 갖는다.

도 6은 도 3에 도시된 혼합 슬러리 조성물 형성 방법에서 산화이트륨과 산화알루미늄의 결합을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 상기 산화이트륨이 (-) 표면전하를 가지고, 상기 산화알루미늄이 (+) 표면전하를 가지므로, 정전기적 인력에 의해 상기 산화이트륨와 상기 산화알루미늄이 용이하게 결합할 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 상기 혼합 슬러리 조성물을 분무 건조(spray drying) 공정을 수행하여 산화이트륨과 산화알루미늄을 포함하는 조립 입자를 형성한다.(S140) 상기 분무 건조 공정은 분무 건조기에서 상기 혼합 슬러리 조성물을 분사하면서 고온으로 가열하여 수행된다. 상기 분무 건조 공정시 온도가 약 800 ℃ 미만인 경우, 상기 조립 입자 내의 유기물이 충분하게 휘발되지 않아 상기 조립 입자의 경도가 낮다. 따라서, 용사 코팅 공정 중 상기 조립 입자가 플라즈마 건으로 투입되는 통로를 막을 수 있다. 상기 분무 건조 공정시 온도가 약 1500 ℃를 초과할 경우, 입자간 반응에 의해 상기 산화이트륨 입자들이 성장하거나 상기 산화알루미늄 입자들이 성장할 수 있다.

따라서, 상기 분무 건조 공정은 약 800 ℃ 내지 1500℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 온도에서 상기 분무 건조 공정을 높은 경도를 갖는 조립 입자를 형성할 수 있다.

상기 분무 건조 공정을 수행하여 상기 혼합 슬러리 조성물은 약 20 내지 60㎛의 평균 지름을 가지며 산화이트륨 및 산화알루미늄을 포함하는 조립 입자로 형 성된다.

상기와 같이 산화이트륨을 포함하는 제1 슬러리 조성물과 산화알루미늄을 포함하는 제2 슬러리 조성물의 혼합 슬러리 조성물로부터 평균 지름이 약 20 내지 60㎛의 조립 입자로 용사 코팅용 분말을 형성할 수 있다.

상기 용사 코팅용 분말의 제조 공정, 즉, 상기 제1 슬러리 조성물을 형성하는 단계(S110), 상기 제2 슬러리 조성물을 형성하는 단계(S120), 상기 혼합 슬러리 조성물을 형성하는 단계(S130) 및 상기 혼합 슬러리 조성물을 분무 건조하는 단계(S140)는 공기, 수소, 산소 및 질소 분위기 또는 이들이 혼합된 분위기에서 이루어질 수 있다.

상기 용사 코팅용 분말은 산화이트륨 및 산화알루미늄을 포함하는 조립 입자로 이루어지므로, 상기 용사 코팅용 분말을 이용하여 형성된 용사 코팅층은 비정질상을 가지며 기공율이 낮다. 따라서, 플라즈마 처리 장치의 내부에 상기 용사 코팅층을 형성하는 경우, 상기 플라즈마 처리 장치의 공정 가스가 상기 용사 코팅층을 통해 침투하는 것을 방지하므로, 상기 용사 코팅층의 상기 처리 장치로부터 분리되는 것을 방지할 수 있고, 또한 상기플라즈마 처리 장치의 식각도 방지할 수 있다.

이하, 상기 용사 코팅용 분말을 사용한 용사 코팅층 형성 방법 및 상기 제조 방법에 의해 형성된 용사 코팅층에 대하여 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅층 형성 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

도 7을 참조하면, 용사 코팅용 분말을 준비한다.(210) 상기 용사 코팅용 분 말은 산화이트륨 및 산화알루미늄을 포함하는 조립 입자들로 이루어지며, 상기 조립 입자들은 20㎛ 내지 60㎛의 지름을 갖는다. 상기 용사 코팅용 분말은 0.01 ㎛ 내지 2 ㎛의 지름을 갖는 산화이트륨 입자들, 상기 산화이트륨 입자들을 균일하게 분산하는 제1 분산제, 상기 산화이트륨 입자들 사이에 결합력을 제공하는 제1 결합제 및 여분의 제1 용매를 포함하는 제1 슬러리 조성물 및 0.5㎛ 내지 2㎛의 지름을 갖는 산화알루미늄 입자들, 상기 산화알루미늄 입자들을 균일하게 분산하는 제2 분산제, 상기 산화알루미늄 입자들 사이에 결합력을 제공하는 제2 결합제 및 여분의 제2 용매를 포함하는 제2 슬러리 조성물의 혼합 슬러리 조성물로부터 수득한다. 상기 혼합 슬러리 조성물에서 상기 제1 슬러리 조성물의 산화 이트륨과 상기 제2 슬러리 조성물의 산화알루미늄이 5 : 5 내지 7 : 3의 중량비, 즉, 1 : 0.4 내지 1의 중량비를 이룬다.

그리고, 상기 용사 코팅용 분말을 준비한 후, 용사 코팅용 분말을 대상물을 향해 용융 분사한다.(S220) 여기서, 용사 코팅용 분말의 융융 분사는 대기 플라즈마 용사 공정, 고속 산소-연료 용사 공정, 진공 플라즈마 용사 공정, 카이네틱 분사 공정 등에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 대상물 표면에 용사 코팅층이 형성된다.

도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅층의 단면 사진이고, 도 8b는 도 8a에 도시된 용사 코팅층을 확대한 사진이다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 코팅층은 산화이트륨 및 산화알루미늄으로 이루어진 조립 입자를 용융 분사하여 형성되므로 비정질상을 갖는다. 따라서, 상기 코팅층은 내부의 공간을 최소화할 수 있으므로 낮은 기공율을 갖는다. 상기 코팅층은 약 0.5% 내지 2%의 기공율을 가지며, 보다 바람직하게는 약 0.5% 내지 1%의 기공율을 갖는다. 상기 코팅층은 13 Mpa 이상의 접착 강도는 갖는다. 또한, 상기 코팅층은 약 650 Hv 이상의 경도를 가지며, 보다 바람직하게는 700 Hv 이상의 경도를 갖는다.

산화이트륨 및 산화알루미늄의 입자 크기 변화에 따른 평가

[표 1]

상기 표 1에서와 같이 산화이트륨의 평균 입자 크기 및 산화알루미늄의 평균 입자 크기를 변화시키는 것을 제외하고는 본 발명에 따른 용사 코팅용 분말의 제조 방법과 동일한 공정을 수행하여 용사 코팅용 분말을 제조하고, 제조된 상기 용사 코팅용 분말로 상기 용사 코팅층 형성 방법과 동일한 공정을 수행하여 용사 코팅층을 형성하였다. 이에 평가예 1 내지 평가예 11 각각의 용사 코팅용 분말 및 용사 코팅층을 수득하였다. 그리고, 평가예 1 내지 평가예 11 각각의 용사 코팅용 분말을 이루는 조립 입자의 크기 및 용사 코팅층의 접착력, 강도 및 기공율을 측정하였다.

상기 측정 결과, 산화이트륨 평균 입자 크기가 0.01㎛ 내지 2㎛이고, 산화알루미늄 평균 입자 크기가 0.5㎛ 내지 2㎛인 평가예 7, 8, 10 및 11에서의 코팅층의 접착력, 강도 및 기공율이 산화이트륨 평균 입자 크기가 2㎛를 초과하고, 산화알루미늄 평균 입자 크기가 2㎛를 초과하는 평가예 1 내지 6 및 9에서의 코팅층의 접착력, 강도 및 기공율보다 양호하였다.

따라서, 본 발명에서 용사 코팅용 분말을 제조할 때 사용하는 산화이트륨은 0.01㎛ 내지 2㎛의 평균 입자 크기를 가지고, 산화알루미늄은 0.5㎛ 내지 2㎛의 평균 입자크기를 갖는 것이 바람직함을 알 수 있다.

조립 입자를 구성하는 산화이트륨과 산화알루미늄의 비율 변화에 따른 평가

[표 2]

상기 표 2에서와 같이 산화이트륨과 산화알루미늄의 중량비를 변화시키는 것 을 제외하고는 본 발명에 따른 용사 코팅용 분말의 제조 방법과 동일한 공정을 수행하여 용사 코팅용 분말을 제조하고, 제조된 상기 용사 코팅용 분말로 상기 용사 코팅층 형성 방법과 동일한 공정을 수행하여 용사 코팅층을 형성하였다. 이에 평가예 1 내지 평가예 9 각각의 용사 코팅용 분말 및 용사 코팅층을 수득하였다. 그리고, 평가예 1 내지 평가예 9 각각의 용사 코팅용 분말을 이루는 조립 입자의 크기 및 용사 코팅층의 접착력 및 강도를 측정하였다.

상기 측정 결과, 산화이트륨과 산화알루미늄의 중량비가 5 : 5 내지 7 : 3 인 평가예 5 내지 7에서의 코팅층의 접착력이 산화이트륨과 산화알루미늄의 중량비가 1 : 9 내지 4 : 6인 평가예 1 내지 4에서의 코팅층 접착력 보다 양호하였다. 또한, 상기 측정 결과, 산화이트륨과 산화알루미늄의 중량비가 5 : 5 내지 7 : 3 인 평가예 5 내지 7에서의 코팅층의 접착력 및 강도가 산화이트륨과 산화알루미늄의 중량비가 8 : 2 및 9 : 1 인 평가예 8 및 9에서의 코팅층 접착력 및 강도보다 양호하였다.

따라서, 코팅층의 접착력과 강도를 모두 고려할 때 본 발명에서 용사 코팅용 분말을 제조할 때 사용하는 산화이트륨과 산화알루미늄의 중량비가 5 : 5 내지 7 : 3, 즉 1 : 0.4 내지 1인 것이 바람직함을 알 수 있다.

제1 분산제 , 제2 분산제 및 고형분의 함량 변화에 따른 평가

[표 3]

상기 표 3에서와 같이 제1 슬러리 조성물의 제1 분산제 함량, 제2 설러리 조성물의 제2 분산제 함량 및 제1 슬러리 조성물과 제2 슬러리 조성물 각각의 고형분 함량을 변화시키는 것을 제외하고는 본 발명에 따른 용사 코팅용 분말의 제조 방법과 동일한 공정을 수행하여 용사 코팅용 분말을 제조하였다. 이에 평가예 1 내지 평가예 14 각각의 용사 코팅용 분말을 수득하였다. 그리고, 평가예 1 내지 평가예 14 각각의 용사 코팅용 분말을 이루는 조립 입자의 구형 유무를 측정하였다.

상기 측정 결과, 제1 분산제 함량이 0.3% 내지 0.5 %이고, 제2 분산제 함량이 0.3% 내지 2 %이며, 고형분 함량이 20% 내지 30 %인 평가예 5 내지 9, 12 및 13에서 조립 입자가 구형 형상을 가졌고, 제1 분산제 함량이 0.5 % 초과하거나 제2 분산제 함량이 2 % 초과하거나 또는 고형분 함량이 30 % 초과인 평가예 1 내지 4, 9 내지 11 및 14에서 조립 입자가 비구형 형상을 가졌다.

따라서, 본 발명에서 용사 코팅용 분말을 제조할 때 사용하는 제1 슬러리 조성물의 제1 분산제 함량은 0.3% 내지 0.5 %, 제2 설러리 조성물의 제2 분산제 함량은 0.3 내지 2 % 및 제1 슬러리 조성물과 제2 슬러리 조성물 각각의 고형분 함량은 20% 내지 30 %인 것이 바람직함을 알 수 있다.

결합제의 함량 및 건조 온도 변화에 따른 평가

[표 4]

상기 표 4에서와 같이 제1 슬러리 조성물의 제1 결합제 함량, 제2 설러리 조 성물의 제2 결합제 함량 및 제1 슬러리 조성물과 제2 슬러리 조성물이 혼합된 혼합 슬러리 조성물의 분사 건조 공정시 온도를 변화시키는 것을 제외하고는 본 발명에 따른 용사 코팅용 분말의 제조 방법과 동일한 공정을 수행하여 용사 코팅용 분말을 제조하였다. 이에 평가예 1 내지 평가예 20 각각의 용사 코팅용 분말을 수득하였다. 그리고, 평가예 1 내지 평가예 20 각각의 용사 코팅용 분말을 이루는 조립 입자의 구형 유무를 측정하였다.

상기 측정 결과, 제1 결합제 함량 및 제2 결합제 함량이 각각 2 % 이상이고, 분사 건조 공정 온도가 800℃ 내지 1500℃인 평가예 14 내지 16 및 18 내지 20에서 조립 입자가 구형 형상을 가졌고, 제1 결합제 함량 및 제2 결합제 함량이 각각 2 % 미만이거나, 분사 건조 공정 온도가 800℃ 미만 또는 1500℃를 초과하는 평가예 1 내지 13 및 17에서 조립 입자가 비구형 형상을 가졌다. 제1 결합제 함량 및 제2 결합제 함량이 각각 3 %를 초과하면서 분사 건조 공정 온도가 800℃ 내지 1500℃인 경우, 조립 입자가 구형 형상을 가지지만 제1 슬러리 조성물과 제2 슬러리 조성물이 혼합된 혼합 슬러리 조성물의 흐름이 원활하지 않아 분사 건조 공정을 수행하는 스프레이 드라이어(Spray dryer)가 막히는 현상이 발생하였다.

따라서, 본 발명에서 용사 코팅용 분말을 제조할 때 사용하는 제1 슬러리 조성물의 제1 결합제 함량 및 제2 슬러리 조성물의 제2 결합제 함량은 각각 2 % 내지 3%이고, 제1 슬러리 조성물과 제2 슬러리 조성물이 혼합된 혼합 슬러리 조성물의 분사 건조 공정시 온도는 800℃ 내지 1500℃인 것이 바람직함을 알 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅층의 X선 회절 그래프이다.

도 9를 참조하면, 상기 그래프에서 X축은 2θ값을 나타내고, Y축은 인텐시티를 나타낸다. 상기 그래프에서 높은 인텐시티를 나타내는 특정 2θ값이 존재하지 않았다. 상기 용사 코팅층은 비정질상을 가짐을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 용사 코팅용 분말은 산화이트륨을 포함하는 제1 슬러리 조성물과 산화알루미늄을 포함하는 제2 슬러리 조성물을 혼합하여 산화이트륨과 산화알루미늄으로 이루어지는 조립 입자를 구성한다. 상기 용사 코팅용 분말을 이용하여 형성된 용사 코팅층은 비정질상을 가지며 기공율이 낮다. 상기 용사 코팅층이 플라즈마 처리 장치 내부에 형성되는 경우, 상기 플라즈마 처리 장치의 공정 가스가 상기 용사 코팅층을 통해 침투하는 것을 차단할 수 있다. 상기 공정 가스에 의해 상기 용사 코팅층이 상기 플라즈마 처리 장치로부터 분리되는 것을 방지하여 상기 용사 코팅층이 오염 물질로 작용하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 공정 가스에 의한 플라즈마 처리 장치의 식각을 방지할 수 있다. 그러므로, 상기 플라즈마 처리 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 용사 코팅층을 설명하기 위한 사진들이다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅층을 설명하기 위한 사진들이다.

Claims

산화이트륨 및 산화알루미늄을 포함하는 조립 입자들로 이루어지며, 상기 조립 입자들의 평균 지름이 20 내지 60㎛이고,

상기 조립 입자들은 상기 산화 이트륨과 상기 산화알루미늄이 1 : 0.4 내지 1의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말.
삭제
0.01 ㎛ 내지 2 ㎛의 지름을 갖는 산화이트륨 입자들, 상기 산화이트륨 입자들을 균일하게 분산하는 제1 분산제, 상기 산화이트륨 입자들 사이에 결합력을 제공하는 제1 결합제 및 여분의 제1 용매를 포함하는 제1 슬러리 조성물 및 0.5㎛ 내지 2㎛의 지름을 갖는 산화알루미늄 입자들, 상기 산화알루미늄 입자들을 균일하게 분산하는 제2 분산제, 상기 산화알루미늄 입자들 사이에 결합력을 제공하는 제2 결합제 및 여분의 제2 용매를 포함하는 제2 슬러리 조성물의 혼합 조성물로부터 수득하고,

20 ㎛ 내지 60㎛의 평균 입자 지름을 갖는 용사 코팅용 분말.
제3항에 있어서, 상기 제1 분산제는 염기성을 가지며, 상기 제2 분산제는 산성을 갖는 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말.
제4항에 있어서, 상기 제1 슬러리 조성물에서 상기 제1 분산제의 함량은 0.3% 내지 0.5%이고, 상기 제2 슬러리 조성물에서 상기 제2 분산제의 함량은 0.3% 내지 2%인 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말.
제3항에 있어서, 상기 제1 슬러리 조성물에서 상기 제1 결합제의 함량은 2% 내지 3%이고, 상기 제2 슬러리 조성물에서 상기 제2 결합제의 함량은 2% 내지 3%인 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말.
제3항에 있어서, 상기 제1 슬러리 조성물 및 상기 제2 슬러리 조성물은 각각 고형분 함량이 20% 내지 30%인 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말.
제3항에 있어서, 상기 제1 슬러리 조성물의 산화 이트륨과 상기 제2 슬러리 조성물의 산화알루미늄이 1 : 0.4 내지 1의 중량비를 이루는 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말.
산화이트륨 입자들, 상기 산화이트륨 입자들을 균일하게 분산하는 제1 분산제 및 여분의 제1 용매를 포함하는 제1 슬러리 조성물을 형성하는 단계;

산화알루미늄 입자들, 상기 산화알루미늄 입자들을 균일하게 분산하는 제2 분산제 및 여분의 제2 용매를 포함하는 제2 슬러리 조성물을 형성하는 단계;

상기 제1 슬러리 조성물과 상기 제2 슬러리 조성물을 혼합하여 혼합 슬러리 조성물을 형성하는 단계; 및

상기 혼합 슬러리 조성물을 분무 건조하여 상기 산화이트륨 및 상기 산화알루미늄으로 이루어지는 조립 입자들을 형성하는 단계를 포함하되,

상기 산화이트륨은 0.01 ㎛ 내지 2 ㎛의 평균 지름을 갖고, 상기 산화알루미늄은 0.5㎛ 내지 2㎛의 평균 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
삭제
제9항에 있어서, 상기 제1 분산제는 염기성인 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1 분산제는 카르복실계 물질, 에스테르계 물질, 아마이드계 물질 중 적어도 하나를 포함하며, 그 함량은 0.3% 내지 0.5%인 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 제2 분산제는 산성인 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 제2 분산제는 카르복실계 물질, 에스테르계 물질, 아 마이드계 물질 중 적어도 하나를 포함하며, 그 함량은 0.3% 내지 2%인 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 제1 슬러리 조성물은 염기성이며, 상기 제2 슬러리 조성물은 산성인 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 제1 슬러리 조성물의 상기 산화이트륨 입자들은 음전하를 가지며, 상기 제2 슬러리 조성물의 상기 산화알루미늄 입자들은 양전하를 가지는 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 혼합 슬러리 조성물을 형성하는 단계에서, 상기 산화이트륨 입자들과 상기 산화알루미늄 입자들은 정전기적 인력에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 제1 슬러리 조성물 및 상기 제2 슬러리 조성물은 각각 고형분 함량이 20% 내지 30%인 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매는 각각 유기물 및 수계 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 제1 슬러리 조성물을 형성하는 단계 및 상기 제2 슬러리 조성물을 형성하는 단계는 각각 상기 산화이트륨 입자들 사이 및 상기 산화알루미늄 입자들 사이의 결합력을 제공하는 결합제를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
제20항에 있어서, 상기 결합제는 비닐계 물질 및 아크릴계 물질 중 어느 하나를 포함하며, 그 함량은 2% 내지 3%인 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 제1 슬러리 조성물과 상기 제2 슬러리 조성물을 혼합하는 단계에서, 상기 제1 슬러리 조성물의 산화 이트륨과 상기 제2 슬러리 조성물의 산화알루미늄이 1 : 0.4 내지 1의 중량비를 이루는 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 혼합된 슬러리 조성물을 분무 건조는 800 ℃ 내지 1400 ℃ 의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 제1 슬러리 조성물을 형성하는 단계, 상기 제2 슬러리 조성물을 형성하는 단계, 상기 제1 슬러리 조성물과 상기 제2 슬러리 조성물을 혼합하는 단계 및 상기 혼합된 슬러리 조성물을 분무 건조하는 단계는 공기, 수소, 산소, 질소 중 어느 하나의 분위기에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 용사 코팅용 분말 제조 방법.