KR100955717B1 - 티타늄 코팅 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 티타늄 수소화합물 분말을 준비하는 단계와, 상기 티타늄 수소화합물 분말을 플라즈마 내부로 분사시켜서, 상기 플라즈마에 의하여 상기 티타늄 수소화합물로부터 수소를 제거하면서 용융된 티타늄을 생성하는 단계와, 상기 용융된 티타늄을 모재 상에 코팅시키는 단계를 포함하는 플라즈마 용사를 이용한 티타늄 코팅 방법을 제공한다.
열역학적으로 안정적인 티타늄 수소화합물 분말을 이용하여 모재 상에 플라즈마 용사하므로, 상기 모재에 코팅된 티타늄층 내에 불순물이 크게 감소한다. 따라서, 상기 티타늄층의 코팅 품질이 향상된다.

Description

티타늄 코팅 방법{Method for coating titanium layer}
본 발명은 티타늄 코팅 방에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코팅 품질이 향상되는 티타늄 코팅 방에 관한 것이다.
티타늄은 고내식성과 같은 우수한 기계적 특성과, 인체에의 무해성 등과 같은 장점으로 인해 각종 공구나 기계 부품의 재료로서 이용되고 있다. 하지만, 티타늄은 녹는점이 매우 높기 때문에, 티타늄을 이용하여 특정 제품을 제조하는데 어려움이 있다. 특히, 티타늄 분말을 이용하여 성형할 경우, 입자 표면이 대기 중의 산소와 반응하여 산화층을 형성한다. 상기 산화층으로 인하여 순수 티타늄 분말 간의 결합이 곤란해짐에 따라, 생산되는 티타늄 제품의 품질이 악화되는 문제가 있으며, 티타늄을 이용하여 부품을 제조하였을 경우 제품의 단가가 매우 고가인 문제점이 있다.
본 발명은 코팅 품질이 향상되는 티타늄 코팅 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 티타늄 수소화합물 분말을 준비하는 단계와, 상기 티타늄 수소화합물 분말을 플라즈마 내부로 분사시켜서, 상기 플라즈마에 의하여 상기 티타늄 수소화합물로부터 수소를 제거하면서 용융된 티타늄을 생성하는 단계와, 상기 용융된 티타늄을 모재 상에 코팅시키는 단계를 포함하는 플라즈마 용사를 이용한 티타늄 코팅 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 모재를 준비하는 단계와, 티타늄의 열팽창률과 상기 모재의 열팽창률 사이의 열팽창률을 가지는 첨가 분말을, 티타늄 분말 또는 티타늄 수소화합물과 혼합하여 혼합 분말을 준비하는 단계와, 상기 혼합 분말을 플라즈마 내부로 분사시키고, 상기 플라즈마에 의하여 상기 혼합 분말로부터 용융 혼합 물질을 생성하는 단계와, 상기 용융 혼합 물질을 상기 모재 상에 코팅시켜서 중간 코팅층을 형성하는 단계와, 티타늄 수소화합물 분말을 준비하는 단계와, 상기 티타늄 수소화합물 분말을 플라즈마 용사 내부로 분사시켜서, 상기 플라즈마에 의하여 상기 티타늄 수소화합물로부터 수소를 제거하면서 용융된 티타늄을 생성하는 단계와, 상기 용융된 티타늄을 중간 코팅층 상에 코팅시키는 단계를 포함하는 플라즈마 용사를 이용한 티타늄 코팅 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 모재 상에 복수 개의 코팅층들을 형성하는 티타늄 코팅 방법에 있어서, 상기 모재를 준비하는 단계와, 티타늄 의 열팽창률과 상기 모재의 열팽창률 사이의 열팽창률을 가지는 복수 종류의 첨가 분말들을 준비하는 단계와, 상기 복수 종류의 첨가 분말 중에서 상기 모재의 열팽창률과 가장 가까운 열팽창률을 가지는 순서대로 첨가 분말을 선택하고, 상기 선택된 첨가 분말을 티타늄 분말 또는 티타늄 수소화합물과 혼합하여 혼합 분말을 제조한 후, 상기 혼합 분말을 플라즈마 내부로 분사시키고, 상기 플라즈마에 의하여 상기 혼합 분말로부터 용융 혼합 물질을 생성하고, 상기 용융 혼합 물질을 상기 모재 상에 코팅시키는 과정을 반복하여, 복수의 중간 코팅층들을 형성하는 단계와, 티타늄 수소화합물 분말을 준비하는 단계와, 상기 티타늄 수소화합물 분말을 플라즈마 내부로 분사시켜서, 상기 플라즈마에 의하여 상기 티타늄 수소화합물로부터 수소를 제거하면서 용융된 티타늄을 생성하는 단계와, 상기 용융된 티타늄을 상기 복수의 중간 코팅층들 상에 코팅시키는 단계를 포함하는 플라즈마 용사를 이용한 티타늄 코팅 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 모재 상에 복수 개의 코팅층들을 형성하는 티타늄 코팅 방법에 있어서, 상기 모재를 준비하는 단계와, 티타늄의 열팽창률과 상기 모재의 열팽창률 사이의 열팽창률을 가지는 첨가 분말을 준비하는 단계와, 티타늄 분말 또는 티타늄 수소화합물과, 상기 첨가 분말의 혼합 비율을 조절하여 복수의 혼합 분말들을 제조하는 단계와, 상기 복수의 혼합 분말들 중에서 상기 모재의 열팽창률과 가장 가까운 열팽창률을 가지는 순서대로 혼합 분말을 선택하고, 상기 선택된 혼합 분말을 플라즈마 내부로 분사시키고, 상기 플라즈마에 의하여 상기 혼합 분말로부터 용융 혼합 물질을 생성하고, 상기 용융 혼합 물질을 상기 모재 상에 코팅시키는 과정을 반복하여, 복수의 중간 코팅층들을 형성하는 단계와, 티타늄 수소화합물 분말을 준비하는 단계와, 상기 티타늄 수소화합물 분말을 플라즈마 용사 내부로 분사시켜서, 상기 플라즈마에 의하여 상기 티타늄 수소화합물로부터 수소를 제거하면서 용융된 티타늄을 생성하는 단계와, 상기 용융된 티타늄을 상기 복수의 중간 코팅층들 상에 코팅시키는 단계를 포함하는 플라즈마 용사를 이용한 티타늄 코팅 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 모재 상에 복수 개의 코팅층 들을 형성하는 티타늄 코팅 방법에 있어서, 상기 모재를 준비하는 단계와, 상기 모재에 대응되는 소재로 형성되는 모재 분말을 준비하는 단계와, 티타늄 분말 또는 티타늄 수소화합물과, 상기 모재 분말의 혼합 비율을 조절하여 복수의 혼합 분말들을 제조하는 단계와, 상기 복수의 혼합 분말들 중에서 상기 모재 분말의 혼합 비율이 높은 순서대로 혼합 분말을 선택하고, 상기 선택된 혼합 분말을 플라즈마 내부로 분사시키고, 상기 플라즈마에 의하여 상기 혼합 분말로부터 용융 혼합 물질을 생성하고, 상기 용융 혼합 물질을 상기 모재 상에 코팅시키는 과정을 반복하여, 복수의 중간 코팅층들을 형성하는 단계와, 티타늄 수소화합물 분말을 준비하는 단계와, 상기 티타늄 수소화합물 분말을 플라즈마 용사 내부로 분사시켜서, 상기 플라즈마에 의하여 상기 티타늄 수소화합물로부터 수소를 제거하면서 용융된 티타늄을 생성하는 단계와, 상기 용융된 티타늄을 상기 복수의 중간 코팅층들 상에 코팅시키는 단계를 포함하는 플라즈마 용사를 이용한 티타늄 코팅 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 티타늄 수소화합물 분말을 준비하는 단계와, 상기 티타늄 수소화합물 분말을 플라즈마 용사하여 모재 상에 티타늄 코팅시키는 단계를 포함하는 플라즈마 용사를 이용한 티타늄 코팅 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 모듈와, 티타늄 수소화합물 분말을 상기 플라즈마 내부를 통하여 모재 상으로 분사시켜서, 상기 플라즈마에 의하여 상기 티타늄 수소화합물로부터 수소를 제거하면서 용융된 티타늄을 생성하고, 상기 용융된 티타늄을 상기 모재 상에 코팅 하는 분말 분사 모듈을 포함하는 티타늄 코팅 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 티타늄 코팅방법 및 티타늄 코팅장치에서는, 열역학적으로 안정적인 티타늄 수소화합물 분말을 이용하여 모재 상에 플라즈마 용사함으로써, 상기 모재에 코팅된 티타늄층 내에 불순물이 크게 감소한다. 따라서, 상기 티타늄층의 코팅 품질이 향상된다.
도 1에 본 발명의 일 실시예에 따른 티타늄 코팅 방법의 순서도가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 티타늄 수소화합물(TiHx) 분말을 준비한다(S110 단계). 상기 티타늄 수소화합물에서, 티타늄(Ti)에 대한 수소(H)의 비율(x)은 다양하게 선택될 수 있으며, 다양한 비율(X)을 갖는 티타늄 수소화합물이 혼합되어 사용될 수 있다. 즉, 상기 티타늄 수소화합물이 TiH2일 수 있다. 상기 티타늄 수소화합물 분말의 입자크기는 주로 225메쉬(mesh) 내지 625메쉬의 범위를 가진다. 이 때, 티타늄 코팅층의 품질 및 경제성을 고려하여, 225메쉬의 분말, 325메쉬의 분말, 625메쉬의 분말 중 적어도 2가지가 서로 혼합되어, 사용될 수도 있다.
도 2에 상기 티타늄 코팅 방법을 구현하기 위한 티타늄 코팅 장치(100)의 모식도가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 상기 티타늄 코팅 장치(100)는 플라즈마 생성 모듈(120) 및 분말 분사 모듈(110)을 포함한다. 상기 플라즈마 생성 모듈(120)은 플라즈마를 생성하는 장치이다. 상기 플라즈마 생성 모듈(120)은 다양한 구조가 채택될 수 있으며, DC 아크를 이용하는 DC 토치, RF 방전을 이용하는 RF 토치 등이 있다. 상기 플라즈마 생성 모듈(120)은, 대기압 하에서 약 8000 K가 넘는 고온을 형성한다. 하지만, 본 발명의 플라즈마 생성 모듈(120)의 구조 및 작용은 이에 한정되지 않는다.
상기 분말 분사 모듈(110)은 상기 티타늄 수소화합물 분말(170)을 분사하는 장치로서, 토출구(115)가 노즐 구조를 가진다. 상기 분말 분사 모듈(110)은 공기압 등의 다양한 방법에 의하여, 상기 티타늄 수소화합물 분말(170)을 상기 토출구(115)를 통하여 외부로 분사시킨다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 모재(130)를 준비하고(S120 단계), 상기 플라즈마 생성 모듈(120)을 작동시켜서, 플라즈마(125)를 생성시킨다(S130 단계). 그 후, 상기 티타늄 수소화합물 분말(170)을 상기 플라즈마(125) 내부를 가로질러, 상기 모재(130)로 분사한다. 상기 티타늄 수소화합물 분말(170)은 상기 고온의 플라즈마(125)에 의하여 수소가 제거되면서, 용용된 티타늄으로 변화한다(S140 단계). 상기 용용된 티타늄이 상기 모재(130) 상에 코팅되어 티타늄 코팅층(140)을 형성한다(S150 단계).
만일, 상기 티타늄 수소화합물 분말(170) 대신에 티타늄 분말이 분사되면, 상기 플라즈마(125)에 의한 고온 조건에서 상기 티타늄 분말이 탄소, 산소, 또는 질소와 반응하여, TiC, TiO2, TiN 등의 불순물을 생성한다. 여기에서, TiO, TiO2, TiN는 분해되지 않은 상태로 상기 모재(130) 상에 코팅되기 때문에, 상기 모재(130)의 코팅 품질이 크게 저하되는 문제점이 있다. 하지만, 상기 티타늄 수소화합물은 열역학적으로 안정적이기 때문에, 상기 분순물의 생성가능성이 매우 낮아 진다. 더욱이, 티타늄 수소 화합물은 상기 플라즈마(125)에 의하여 Ti와 H2로 분해되고, H2가 Ti 대신에 수소가 탄소, 산소, 및 질소와 반응하기 때문에, 상기 불순물의 생성률이 더욱 감소된다.
도 2를 참조하면, 상기 티타늄 코팅 장치(100)에서는, 상기 분사된 티타늄 수소화합물 분말(170)이 상기 모재(130)를 향하여 직진 분사한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 3을 참조하면, 다른 실시예에 따른 티타늄 코팅 장치(200)의 단면도가 도시되어 있다. 상기 티타늄 코팅 장치(200)에서는 플라즈마 생성 모듈(220)이 플라즈마 제트(225)를 형성하고, 티타늄 분사 모듈(210)은 상기 티타늄 수소화합물 분말을 상기 플라즈마 제트(225)의 측방향에서 유입시킨다. 상기 티타늄 수소화합물 분말은 상기 플라즈마 제트(225) 내에서 용융 티타늄으로 변화한 후, 모재 상에 용사된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 티타늄 코팅 방법의 순서도가 도시되어 있다. 이하에서는 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
먼저, 모재를 준비한다(S210 단계). 그리고, 티타늄의 열팽창률과 모재의 열팽창률 사이의 열팽창률을 가지는 첨가 분말을 준비한다. 만일, 상기 모재의 열팽창률과 티타늄의 열팽창률의 차이가 크면, 용융된 티타늄이 상기 모재에 분사된 후 냉각되는 동안, 상기 모재와 코팅된 티타늄층 사이가 벌어지는 문제점이 있다. 따라서, 티타늄 코팅층과 모재 사이에 열팽창 완충용 코팅층을 추가하여 열팽창률 차이에 의한 코팅 불량을 제거시킨다. 이하 상세하게 설명한다.
상기 첨가 분말을 티타늄 수소화합물 분말과 혼합하여, 혼합 분말을 제조한다(S220 단계). 만일, 모재가 금속 소재로 형성될 경우, 상기 첨가 분말은 상기 모재의 소재에 대응되는 소재로 형성될 수 있다. 만일, 상기 모재가 스테인리스 스틸로 형성된 경우, 상기 첨가 분말은 상기 모재와의 접촉성을 향상시키기 위하여, 철 분말이 이용될 수 있다.
그리고, 상기 혼합 분말에서 상기 티타늄 수소화합물 분말과 상기 첨가 분말의 비율은 다양하게 선택될 수 있다. 다만, 상기 첨가 분말이 상기 모재 물질에 대응되는 분말로 형성되면, 티타늄층과 상기 모재 사이의 균등한 열팽창률 차이를 유지하기 위하여, 상기 티타늄 수소화합물과 상기 첨가 분말은 실질적으로 각각 50wt%의 비율을 갖는 것이 바람직하다.
상기 티타늄 코팅 장치(100, 200)를 이용하여, 플라즈마를 생성하고(S230 단계), 상기 혼합 분말을 분사한다. 플라즈마에 의하여 상기 혼합 분말로부터 용융 혼합 물질을 생성한다(S240 단계). 상기 용융 혼합 물질은 상기 모재 상에 코팅되어 중간 코팅층을 형성한다(S250 단계).
그 후, 티타늄 수소화합물 분말을 준비한다(S260 단계). 상기 티타늄 코팅 장치(100, 200)를 이용하여, 상기 티타늄 수소화합물 분말을 분사하여(S270 단계), 상기 중간 코팅층 상에 티타늄 코팅층을 형성한다(S280 단계). 도 5를 참조하면, 상기 모재(230) 상에 상기 중간 코팅층(250) 및 티타늄 코팅층(240)이 형성된 상태를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 상기 티타늄 코팅층(240)을 형성하는 상세 한 사항은, 전술한 실시예를 참조하면 된다.
전술한 바와 같이, 상기 모재(230)와 상기 중간 코팅층(250) 사이의 열팽창율이 상기 모재(230)와 상기 티타늄 코팅층(240) 보다 작을 뿐만 아니라, 상기 중간 코팅층(250)과 상기 티타늄 코팅층(240) 사이의 열팽창율이 상기 모재(230)와 상기 티타늄 코팅층(240) 보다 작다. 따라서, 상기 모재(230)와 상기 코팅층들(240, 250)의 안정적인 결합이 가능해진다. 특히, 열팽창률 차이에 의하여, 상기 코팅층들(250, 240)과 상기 모재(230) 사이가 벌어지는 현상이 크게 감소되어, 상기 모재(230)의 코팅 품질이 현저하게 향상된다.
이상에서는, 상기 중간 코팅층(250)의 소재로서 티타늄 수소화합물 분말을 이용한다. 하지만, 상기 중간 코팅층(250)은 외부로 노출되지 않는 코팅층인 바, 상기 티타늄 수소화합물 분말 대신에 티타늄 분말을 이용할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 티타늄 코팅 방법이 도시되어 있다. 이하에서는 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
먼저, 모재를 준비한다(S310 단계). 그리고, 티타늄의 열팽창률과 모재의 열팽창률 사이의 열팽창률을 가지며 종류가 서로 상이한 제1첨가 분말 및 제2첨가 분말을 준비한다(S315 단계). 본 실시예에서는, 2개의 첨가 분말들을 준비하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 3개 이상의 첨가 분말들을 준비할 수도 있다.
여기에서 상기 제1첨가 분말이 상기 제2첨가 분말보다 상기 모재의 열팽창률과 가까운 열팽창률을 갖는다고 가정한다.
상기 제1첨가 분말을 티타늄 수소화합물 분말과 혼합하여, 제1혼합 분말을 제조한다(S320 단계). 상기 티타늄 코팅 장치(100, 200)로 상기 제1혼합 분말을 분사하고, 플라즈마를 이용하여 상기 제1혼합 분말로부터 제1용융 혼합 물질을 생성한다. 상기 제1용융 혼합 물질은 상기 모재 상에 코팅되어 제1중간 코팅층을 형성한다(S330 단계).
상기 제2첨가 분말을 티타늄 수소화합물 분말과 혼합하여, 제2혼합 분말을 제조한다(S340 단계). 상기 티타늄 코팅 장치(100, 200)로 상기 제2혼합 분말을 분사하고, 플라즈마를 이용하여 상기 제2혼합 분말로부터 제2용융 혼합 물질을 생성한다. 상기 제2용융 혼합 물질은 상기 제1중간 코팅층 상에 코팅되어 제2중간 코팅층을 형성한다(S350 단계).
그 후, 티타늄 수소화합물 분말을 준비한다(S360 단계). 상기 티타늄 코팅 장치(100, 200)를 이용하여, 상기 티타늄 수소화합물 분말을 분사하여(S370 단계), 상기 제2중간 코팅층 상에 티타늄 코팅층을 형성한다(S380 단계). 도 7을 참조하면, 모재(330) 상에 제1중간 코팅층(351), 제2중간 코팅층(352) 및 티타늄 코팅층(340)이 형성된 상태를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 상기 티타늄 코팅층(340)을 형성하는 상세한 사항 및 상기 제1,2첨가 분말들의 소재에 관한 사항은, 전술한 실시예를 참조하면 된다.
상기 모재(330)와 상기 티타늄 코팅층(340) 사이에 열팽창 차이를 완화시키는 제1,2중간 코팅층들(351, 352)을 형성시키기 때문에, 상기 모재(230)와 상제1,2중간 코팅층들(351, 352) 및 상기 티타늄 코팅층(340) 사이의 안정적인 결합이 가 능해진다. 특히, 열팽창률 차이에 의하여, 상기 코팅층들(351, 352, 340)과 상기 모재(330) 사이가 벌어지는 현상이 크게 감소된다. 따라서, 상기 모재(330)의 코팅 품질이 현저하게 향상된다.
상기 제1,2중간 코팅층들(351, 352)의 소재로서 티타늄 수소화합물 분말을 이용한다. 하지만, 상기 티타늄 수소화합물 분말 대신에 티타늄 분말을 이용할 수도 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 티타늄 코팅 방법이 도시되어 있다. 이하에서는 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
먼저, 모재를 준비한다(S410 단계). 그리고, 티타늄 수소화합물 분말과, 티타늄의 열팽창률과 모재의 열팽창률 사이의 열팽창률을 가지는 첨가 분말을 준비한다(S420 단계). 티타늄 수소화합물과 상기 첨가 분말의 혼합 비율을 조절하여, 제1혼합 분말 및 제2혼합 분말을 제조한다(S430 단계). 상기 제1혼합 분말의 첨가 물질의 비율이, 상기 제2혼합 분말의 첨가 물질의 비율보다 높다. 따라서, 상기 제1혼합 분말의 열팽창률이 상기 제2혼합 분말의 열팽창률보다 상기 모재의 열팽창률에 가깝다.
상기 티타늄 코팅 장치(100, 200)로 상기 제1혼합 분말을 분사하고, 플라즈마를 이용하여 상기 제1혼합 분말로부터 제1용융 혼합 물질을 생성한다. 상기 제1용융 혼합 물질은 상기 모재 상에 코팅되어 제1중간 코팅층을 형성한다(S440 단계).
그 후, 상기 티타늄 코팅 장치(100, 200)로 상기 제2혼합 분말을 분사하고, 플라즈마를 이용하여 상기 제2혼합 분말로부터 제2용융 혼합 물질을 생성한다. 상기 제2용융 혼합 물질은 상기 제1중간 코팅층 상에 코팅되어 제2중간 코팅층을 형성한다(S450 단계).
그 후, 티타늄 수소화합물 분말을 준비한다(S460 단계). 상기 티타늄 수소화합물 분말을 상기 티타늄 코팅 장치(100, 200)를 이용하여, 상기 제2중간 코팅층 상에 티타늄 코팅층을 형성한다(S480 단계). 상기 티타늄 코팅층을 형성하는 상세한 사항 및 상기 첨가 분말의 소재에 관한 사항은, 전술한 실시예를 참조하면 된다.
상기 모재와 상기 티타늄 코팅층 사이에 열팽창 차이를 완화시키는 제1,2중간 코팅층들을 형성시키기 때문에, 상기 모재와 상제1,2중간 코팅층들 및 상기 티타늄 코팅층 사이의 안정적인 결합이 가능해진다. 특히, 열팽창률 차이에 의하여, 상기 코팅층들과 상기 모재 사이가 벌어지는 현상이 크게 감소된다. 따라서, 상기 모재의 코팅 품질이 현저하게 향상된다.
상기 제1,2중간 코팅층들의 소재로서 티타늄 수소화합물 분말을 이용한다. 하지만, 상기 티타늄 수소화합물 분말 대신에 티타늄 분말을 이용할 수도 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 티타늄 코팅 방법이 도시되어 있다. 이하에서는 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
먼저, 모재를 준비한다(S510 단계). 그리고, 상기 모재에 대응되는 소재로 형성되는 모재 분말과, 티타늄 수소화합물 분말을 준비한다(S5205 단계). 상기 모재 분말은 상기 모재와 동일한 소재로 형성될 수 있지만, 상기 모재와 유사한 소재로 형성될 수도 있다. 즉, 상기 모재가 스테이리스이면, 상기 모재 분말은 스테인리스 분말뿐만 아니라 일반적인 철 분말일 수도 있다.
티타늄 수소화합물과 상기 모재 분말의 혼합 비율을 조절하여, 제1혼합 분말 및 제2혼합 분말을 제조한다(S530 단계). 상기 제1혼합 분말의 모재 분말의 비율이, 상기 제2혼합 분말의 모재 분말의 비율보다 높다. 따라서, 상기 제1혼합 분말의 열팽창률이 상기 제2혼합 분말의 열팽창률보다 상기 모재의 열팽창률에 가깝다.
상기 티타늄 코팅 장치(100, 200)로 상기 제1혼합 분말을 분사하고, 플라즈마를 이용하여 상기 제1혼합 분말로부터 제1용융 혼합 물질을 생성한다. 상기 제1용융 혼합 물질은 상기 모재 상에 코팅되어 제1중간 코팅층을 형성한다(S540 단계).
그 후, 상기 티타늄 코팅 장치(100, 200)로 상기 제2혼합 분말을 분사하고, 플라즈마를 이용하여 상기 제2혼합 분말로부터 제2용융 혼합 물질을 생성한다. 상기 제2용융 혼합 물질은 상기 제1중간 코팅층 상에 코팅되어 제2중간 코팅층을 형성한다(S550 단계).
그 후, 티타늄 수소화합물 분말을 준비한다(S560 단계). 상기 티타늄 코팅 장치(100, 200)를 이용하여, 상기 티타늄 수소화합물 분말을 분사하여, 상기 제2중간 코팅층 상에 티타늄 코팅층을 형성한다(S570 단계). 상기 티타늄 코팅층을 형성하는 상세한 사항은, 전술한 실시예를 참조하면 된다. 또한, 상기에서는 제1,2 중간 코팅층들만이 형성되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 3개 이상의 중간 코팅층들이 형성될 수도 있다.
상기 모재와 상기 티타늄 코팅층 사이에 열팽창 차이를 완화시키는 제1,2중간 코팅층들을 형성시키기 때문에, 상기 모재와 상기 제1,2중간 코팅층들 및 상기 티타늄 코팅층 사이의 안정적인 결합이 가능해진다. 특히, 열팽창률 차이에 의하여, 상기 코팅층들과 상기 모재 사이가 벌어지는 현상이 크게 감소된다. 따라서, 상기 모재의 코팅 품질이 현저하게 향상된다.
상기 제1,2중간 코팅층들의 소재로서 티타늄 수소화합물 분말을 이용한다. 하지만, 상기 티타늄 수소화합물 분말 대신에 티타늄 분말을 이용할 수도 있다. 또한, 상기 모재, 상기 제1,2중간 코팅층들 및 상기 티타늄 코팅층 사이에 열팽창률의 차이를 완화시킬 수 있는 별도의 중간 코팅층이 삽입될 수도 있다. 이 때, 상기 중간 코팅층의 소재는 상기 모재 및 상기 티타늄 코팅층과는 상이할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 티타늄 코팅방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 티타늄 코팅 방법을 구현하기 위한 티타늄 코팅 장치의 모식도이다.
도 3은 도 2에 도시된 티타늄 코팅 장치와는 상이한 구조를 가지는 티타늄 코팅 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 티타늄 코팅방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 도 4의 티타늄 코팅방법에 의하여 코팅된 모재의 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 티타늄 코팅방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 5의 티타늄 코팅방법에 의하여 코팅된 모재의 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 티타늄 코팅방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 티타늄 코팅방법을 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
100, 200: 티타늄 코팅 장치 110, 210: 분말 분사 노즐
120, 220: 플라즈마 생성 모듈 130, 230, 330: 모재
140, 240, 340: 티타늄 코팅층 250, 351, 352: 중간 코팅층

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 모재를 준비하는 단계;
    티타늄의 열팽창률과 상기 모재의 열팽창률 사이의 열팽창률을 가지는 첨가 분말을, 티타늄 분말 또는 티타늄 수소화합물과 혼합하여 혼합 분말을 준비하는 단계;
    상기 혼합 분말을 플라즈마 내부로 분사시키고, 상기 플라즈마에 의하여 상기 혼합 분말로부터 용융 혼합 물질을 생성하는 단계;
    상기 용융 혼합 물질을 상기 모재 상에 코팅시켜서 중간 코팅층을 형성하는 단계;
    티타늄 수소화합물 분말을 준비하는 단계;
    상기 티타늄 수소화합물 분말을 플라즈마 용사 내부로 분사시켜서, 상기 플라즈마에 의하여 상기 티타늄 수소화합물로부터 수소를 제거하면서 용융된 티타늄 을 생성하는 단계: 및
    상기 용융된 티타늄을 중간 코팅층 상에 코팅시키는 단계를 포함하는 플라즈마 용사를 이용한 티타늄 코팅 방법.
  3. 모재 상에 복수 개의 코팅층들을 형성하는 티타늄 코팅 방법에 있어서,
    상기 모재를 준비하는 단계;
    티타늄의 열팽창률과 상기 모재의 열팽창률 사이의 열팽창률을 가지는 복수 종류의 첨가 분말들을 준비하는 단계;
    상기 복수 종류의 첨가 분말 중에서 상기 모재의 열팽창률과 가장 가까운 열팽창률을 가지는 순서대로 첨가 분말을 선택하고, 상기 선택된 첨가 분말을 티타늄 분말 또는 티타늄 수소화합물과 혼합하여 혼합 분말을 제조한 후, 상기 혼합 분말을 플라즈마 내부로 분사시키고, 상기 플라즈마에 의하여 상기 혼합 분말로부터 용융 혼합 물질을 생성하고, 상기 용융 혼합 물질을 상기 모재 상에 코팅시키는 과정을 반복하여, 복수의 중간 코팅층들을 형성하는 단계;
    티타늄 수소화합물 분말을 준비하는 단계;
    상기 티타늄 수소화합물 분말을 플라즈마 내부로 분사시켜서, 상기 플라즈마에 의하여 상기 티타늄 수소화합물로부터 수소를 제거하면서 용융된 티타늄을 생성하는 단계: 및
    상기 용융된 티타늄을 상기 복수의 중간 코팅층들 상에 코팅시키는 단계를 포함하는 플라즈마 용사를 이용한 티타늄 코팅 방법.
  4. 삭제
  5. 모재 상에 복수 개의 코팅층들을 형성하는 티타늄 코팅 방법에 있어서,
    상기 모재를 준비하는 단계;
    티타늄의 열팽창률과 상기 모재의 열팽창률 사이의 열팽창률을 가지는 첨가 분말을 준비하는 단계;
    티타늄 분말 또는 티타늄 수소화합물과, 상기 첨가 분말의 혼합 비율을 조절하여 복수의 혼합 분말들을 제조하는 단계;
    상기 복수의 혼합 분말들 중에서 상기 모재의 열팽창률과 가장 가까운 열팽창률을 가지는 순서대로 혼합 분말을 선택하고, 상기 선택된 혼합 분말을 플라즈마 내부로 분사시키고, 상기 플라즈마에 의하여 상기 혼합 분말로부터 용융 혼합 물질을 생성하고, 상기 용융 혼합 물질을 상기 모재 상에 코팅시키는 과정을 반복하여, 복수의 중간 코팅층들을 형성하는 단계;
    티타늄 수소화합물 분말을 준비하는 단계;
    상기 티타늄 수소화합물 분말을 플라즈마 용사 내부로 분사시켜서, 상기 플라즈마에 의하여 상기 티타늄 수소화합물로부터 수소를 제거하면서 용융된 티타늄을 생성하는 단계: 및
    상기 용융된 티타늄을 상기 복수의 중간 코팅층들 상에 코팅시키는 단계를 포함하는 플라즈마 용사를 이용한 티타늄 코팅 방법.
  6. 모재 상에 복수 개의 코팅층들을 형성하는 티타늄 코팅 방법에 있어서,
    상기 모재를 준비하는 단계;
    상기 모재에 대응되는 소재로 형성되는 모재 분말을 준비하는 단계;
    티타늄 분말 또는 티타늄 수소화합물과, 상기 모재 분말의 혼합 비율을 조절 하여 복수의 혼합 분말들을 제조하는 단계;
    상기 복수의 혼합 분말들 중에서 상기 모재 분말의 혼합 비율이 높은 순서대로 혼합 분말을 선택하고, 상기 선택된 혼합 분말을 플라즈마 내부로 분사시키고, 상기 플라즈마에 의하여 상기 혼합 분말로부터 용융 혼합 물질을 생성하고, 상기 용융 혼합 물질을 상기 모재 상에 코팅시키는 과정을 반복하여, 복수의 중간 코팅층들을 형성하는 단계;
    티타늄 수소화합물 분말을 준비하는 단계;
    상기 티타늄 수소화합물 분말을 플라즈마 용사 내부로 분사시켜서, 상기 플라즈마에 의하여 상기 티타늄 수소화합물로부터 수소를 제거하면서 용융된 티타늄을 생성하는 단계: 및
    상기 용융된 티타늄을 상기 복수의 중간 코팅층들 상에 코팅시키는 단계를 포함하는 플라즈마 용사를 이용한 티타늄 코팅 방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 2, 청구항 3, 청구항 5, 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모재는 강(Steel) 또는 스테인리스 소재로 형성되는 티타늄 코팅 방법.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 모재는 강(Steel) 또는 스테인리스 소재로 형성되고,
    상기 첨가 분말은 철 분말인 티타늄 코팅 방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818559A (en) 1985-08-08 1989-04-04 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing endosseous implants
JPH08315740A (ja) * 1994-06-03 1996-11-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像表示装置及びその製造方法
KR100749395B1 (ko) * 2006-01-04 2007-08-14 박영석 티타늄을 소재로 한 분말사출 성형제품, 티타늄 코팅제품,티타늄 코팅용 분무기 및 티타늄 코팅용 페이스트

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818559A (en) 1985-08-08 1989-04-04 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing endosseous implants
JPH08315740A (ja) * 1994-06-03 1996-11-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像表示装置及びその製造方法
KR100749395B1 (ko) * 2006-01-04 2007-08-14 박영석 티타늄을 소재로 한 분말사출 성형제품, 티타늄 코팅제품,티타늄 코팅용 분무기 및 티타늄 코팅용 페이스트

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