KR101115994B1 - 강철 기재상의 복합 표면 - Google Patents

Abstract

화학식 Mn_xCr_{3 - x}O₄(여기서 x는 0.5 내지 2이다)의 스피넬, 및 MnO, MnSiO₃, Mn₂SiO₄ 및 그들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 Mn 및 Si의 산화물을 함유하고, 10 내지 5,000미크론의 두께를 가진 복합 표면으로서, 쉽게 코크스화하지 않고, 분해 반응을 위한 노관과 같은 탄화수소 반응에 적합한 복합 표면.

강철 기재, 복합 표면, 조성물, 스피넬, 스테인리스강, 코크스

Description

강철 기재상의 복합 표면{COMPOSITE SURFACE ON A STEEL SUBSTRATE}

본 발명은 강철 기재, 구체적으로 스테인리스강 상에 유용한 복합 표면에 관한 것이다. 본 발명은 증진된 물질 보호성(예컨대, 강철 기재 또는 매트릭스를 보호한다)을 제공하는, 강철 기재상의 복합 표면을 제공한다. 이 복합 표면은 강철이 승온에서 탄화수소 환경에 노출되는 응용예에 있어서 코크스화를 감소시킨다. 그러한 스테인리스강은 다양한 용도, 특히 탄화수소의 처리 및 구체적으로 알케인(alkane)을 올레핀으로(예, 에테인(ethane)에서 에틸렌으로) 탈수소반응하는 것과 같은 열분해 공정에서; 탄화수소 분해를 위한 반응관; 또는 증기 분해 또는 증기 개질 반응을 위한 반응관에 사용될 수 있다.

꽤 오랫동안 금속 합금의 표면 조성물이 금속 합금의 유용성에 상당한 영향을 줄 수 있다는 것이 알려져 왔다. 쉽게 제거되는 산화철 층을 생산하기 위해 강철을 처리하는 방법이 알려져 있다. 또한, 내마모성을 증진시키기 위해 강철을 처리하는 방법도 알려져 있다. 지금까지 스테인리스강의 용도는 크로미아 표면에 의해 산출되는 보호성(예, 부식 및 물질 분해의 다른 형태에 대항하여)에 좌우되어 왔다. 본 출원인이 알고 있는 한, 탄화수소 제조공정에 있어서 코크스화를 현저히 감소시키기 위해 강철을 처리하는 기술은 그다지 많지 않았다. 탄화수소 제조공정 에 있어서 코크스화를 현저히 줄이는 표면의 형태에 대한 기술은 거의 없었다.

본 발명과 유사한 스피넬(spinel)이 스테인리스강의 외부 표면으로서 산출될 수 있다는, 핵 산업에 관한 실험적 성과가 있었다. 그러나 이러한 스피넬은 열-기계적으로 불안정하고 얇은 층으로 갈라지는 경향이 있다. 이는 그러한 표면을 상업적으로 사용하는데 대항하여 교시하기 용이한 제한이다. 이러한 표면은 핵 산업에서 사용하기 위해 평가되었으나, 본 출원인이 알고 있는 한, 상업적으로 이용된 적이 없다.

석유화학 산업에 있어서, 그것의 열-기계적 제한 때문에 본 발명에서 사용되는 것과 유사한 스피넬은 크로미아보다 전반적으로 보호성이 적다고 생각된다. 또한 코크스(coke) 형성이라는 견지에서, 본 발명에서 사용되는 것들과 유사한 스피넬들은 크로미아보다 촉매적 비활성이 아니라고 여겨진다고 생각된다. 이러한 교시때문에, 본 출원인이 알고 있는 한, 그러한 스피넬은 생산되지도 않으며 석유화학 산업에 사용할 것이 권장되지도 않는다.

배그놀리 외 다수에게 1978년 3월 28일에 허여되고, 엑손 리서치 앤드 엔지니어링 컴패니(Exxon Research and Engineering Company)에 양도된 캐나다 특허 제1,028,601호는 1.25 내지 2중량%의 망간 및 잔여량의 실질적 철을 함유하는 고급 니켈(예, 36-38중량%)-고급 크롬(예, 23-27 중량%)강을 개시한다. 이 강의 표면은 500℉(160℃) 내지 약 2000℉(1093.3℃) 범위의 온도의 증기에서 산화될 수 있다. 이 특허는 파이프의 내부상에 형성된 망간 및 산화크롬(산화제이크롬 또는 크로미 아 Cr₂O₃)의 보호피막이 존재한다는 것을 교시한다. 이 참고문헌은 크롬-망간 스피넬(MnCr₂O₄)의 형성과는 차이가 있는 것을 교시한다. 더욱이, 이 참고문헌은 MnO, MnSiO₃, Mn₂SiO₄ 및 그들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된, 망간 및/또는 실리카의 산화물의 형성이나 복합 표면의 외부 피막으로서 그들의 용도를 교시하지는 못했다.

일본 특허 제57019179B호의 요약서는 Cr 16-19중량%, Mo 0.75-1.25중량%, 선택적으로 구리 및 탄소 0.12중량% 이하, Ni 0.013중량% 이하, Si 및 Mn 0.1중량%이하, S 0.01중량% 이하를 함유하는 페라이트계 스테인리스강을 교시하는데; 이는 MnSiO₃와 함께 MnCr₂O₄, 또는 MnCr₂O₄만을 함유하는 50nm 이상의 두께를 가진 Cr₂O₃ 박막으로 코팅된 것이다. 이 요약서는 MnO, MnSiO₃, Mn₂SiO₄ 및 그들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된, Mn 및/또는 Si의 산화물의 외부 피막을 보유한 본 발명의 복합 박막을 교시하지는 못했다. 결과물인 표면은 향상된 내식성을 갖는다. 참고문헌은 표면의 내점결성에 대하여는 침묵하고 있다.

1997년 5월 20일 베눔 외 다수에게 허여된 미국 특허 제5,630,887호(노바코 케미컬즈 리미티드(현재는 노바 케미컬즈 코포레이션)에 양도 됨)는 망간 15 내지 25중량% 및 크롬 약 60 내지 75 중량%를 함유하는, 총 두께 약 20 내지 45미크론을 가진 표면층을 생산하기 위한 스테인리스강의 처리방법을 교시하고 있다. 이 특허는 명백하게 표면층에 망간 및 크롬, 모두의 존재를 요구하지만 스피넬이나 Mn의 산화물(예, MnO) 및/또는, 망간 및 실리콘의 산화물(예, MnSiO₃ 및 Mn₂SiO₄)을 교시하지는 않는다.

2002년 8월 20일 베눔 외 다수에게 허여된 미국특허 제6,436,202 B1호(노바 케미컬즈 (인터내셔널) 소시에테 아노님에 양도됨) 및 WO 02/22910; WO 02/22908 및 WO 02/22905는 화학식 Mn_xCr_{3 - x}O₄(여기서 x는 0.5 내지 2이다)의 스피넬이 우세한 표면을 생산하기 위해 산화 대기에서 처리된 고급 크롬강을 교시한다. 이 참고문헌은 MnO, MnSiO₃, Mn₂SiO₄ 및 그들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 Mn, Si, 산화물을 추가적으로 함유하는 표면을 교시하지는 못했다.

본 발명은 훌륭한 내점결성을 가진 신규한 표면 구조를 제공하는 것을 추구한다.

발명의 개시

본 발명은 강철 기재상에, 화학식 Mn_xCr_{3 - x}O₄(여기서 x는 0.5 내지 2이다)의 화합물 90 내지 10중량%, 바람직하게는 40 내지 60중량%, 및 MnO, MnSiO₃, Mn₂SiO₄ 및 그들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 Mn 및 Si의 산화물 10 내지 90중량%, 바람직하게는 60 내지 40중량%를 함유하는, 10 내지 5,000미크론의 두께를 가진 표면을 제공한다. Cr₂O₃는 부재하는 것이 바람직하나, 만일 존재한다면 표면의 5중량% 미만, 바람직하게는 2중량% 미만, 가장 바람직하게는 0.5중량% 미만의 함량으로 존재한다.

본 발명은 추가적으로, 화학식 Mn_xCr_3-xO₄(여기서 x는 0.5 내지 2이다)의 화합물 90 내지 10중량%, 및 MnO, MnSiO₃, Mn₂SiO₄ 및 그들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 Mn 및 Si의 산화물 10 내지 90중량%를 함유하는 조성물(조성물은 5중량% 미만의 Cr₂O₃를 함유한다고 전제한다)을 강철 기재의 적어도 일부분에 도포하는 방법을 제공하는데, 이 방법은 선택된 강철 기재 표면의 적어도 70%에 폭발 용사, 시멘트 패킹, 경화 육성(hard facing), 레이저 클래딩, 플라즈마 용사, 물리적 증착 기법, 화염 용사 및 전자빔 가열증착으로 이루어진 그룹에서 선택된 방법에 의해 상기 조성물을 도포하여 0.1 내지 5,000미크론 두께를 제공하는 단계를 포함한다.

추가적인 구체예에 있어서, 본 발명은 상기 복합 표면을 함유하는 적어도 일부분의 내부 표면을 갖는 파이프 또는 관, 반응기 또는 열교환기와 같은 스테인리스강제 물품을 제공한다.

추가적인 구체예에 있어서, 본 발명은 특히 탄화수소의 분해 또는 수증기 개질 반응과 같이 코크스화가 일어날 가능성이 큰 환경에서 그러한 장치의 용도를 제공한다.

도 1은 실시예 2의 SEM 현미경 사진이다.

도 2는 실시예 3의 X-선 회절 스펙트럼이다.

도 3은 실시예 4로부터의 결과에 대한 플롯팅이다.

본 발명을 수행하기 위한 최상의 양태

많은 산업 및 특히 화학 산업에 있어서, 스테인리스 기재는 스테인리스강 표면의 코크스화를 초래할 수 있는 가혹한 환경에서 사용되는 장치(예, 노관, 수증기 개질 반응기, 열교환기 및 반응기)를 제조하기 위해 사용된다. 에틸렌로(ethylene furnace) 산업에 있어서, 이 노관은 단일관 또는 함께 용접되어 코크스를 형성(코크스화)하기 쉬울 수 있는, 코일을 형성하는 장치 및 복수의 관일 수 있다.

기재는 복합 피막이 결합할 임의의 물질일 수 있다. 이 기재는 단조 스테인리스, 오스테나이트계 스테인리스강 및, HP, HT, HU, HW 및 HX 스테인리스강(내열강 및 니켈 기반 합금)으로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있는 스테인리스강 또는 탄소강일 수 있다. 이 기재는 고강도저합금강(HSLA)일 수 있으며, 고강도구조강 또는 초고강도강일 수 있다. 그러한 강의 분류 및 조성물은 당업자에게 잘 알려져 있다.

일 구체예에 있어서 스테인리스강, 바람직하게는 내열스테인리스강은 전형적으로 13 내지 50중량%, 바람직하게는 20 내지 50중량%, 가장 바람직하게는 20 내지 38중량%의 크롬을 함유한다. 스테인리스강은 추가적으로 20 내지 50중량%, 바람직하게는 25 내지 50중량%, 가장 바람직하게는 25 내지 48중량%, 가능한 한 30 내지 45중량%의 Ni을 함유할 수 있다. 스테인리스강의 잔여성분은 실질적으로 철이다.

본 발명은 또한 니켈 및/또는 코발트 기반 극단적 오스테나이트계 고온 합금(HTAs)과 함께 사용될 수 있다. 전형적으로 이 합금은 니켈 또는 코발트를 주된 함량으로 함유한다. 전형적으로 니켈 기반 고온합금은 Ni 약 50 내지 70중량%, 바람 직하게는 약 55 내지 65중량%; Cr 약 20 내지 10중량%; Co 약 20 내지 10중량%; 및 Fe 약 5 내지 9중량%, 및 조성물을 100중량%로 만들기 위해, 하기에 기술된 미량원소 중 1종 이상을 잔여량으로 함유한다. 전형적으로 코발트 기반 고온합금은 Co 40 내지 65중량%; Cr 15 내지 20중량%; Ni 20 내지 13중량%; Fe 4중량% 미만 및 잔여량으로 하기에 제시된 1종 이상의 미량 원소 및 20중량% 이하의 W를 함유한다. 성분의 총량은 100중량%이 된다.

본 발명의 몇몇 구체예에 있어서, 기재는 추가적으로 적어도 0.2중량% 내지 3중량% 이하, 전형적으로 1.0중량% 내지 2.5중량% 이하, 바람직하게는 2중량% 이하의 망간; 0.3 내지 2중량%, 바람직하게는 0.8 내지 1.6중량%, 전형적으로 1.9중량%미만의 Si; 3중량% 미만, 전형적으로 2중량% 미만의 티타늄, 니오브(전형적으로 2.0중량%, 바람직하게는 1.5중량% 미만의 니오브) 및 모든 다른 미량 금속; 및 2.0중량% 미만의 함량으로 탄소를 포함한다.

표면은 약 10 내지 5,000미크론, 전형적으로 10 내지 2,000미크론, 바람직하게는 10 내지 1,000미크론, 가능한 한 10 내지 500미크론의 두께를 갖는다. 전형적으로 기재 표면은 적어도 약 70%, 바람직하게는 85%, 가장 바람직하게는 95%이상, 가능한 한 98.5%이상의 스테인리스강 기재의 표면을 커버한다.

표면 및 표면 제조에 사용되는 조성물은 90 내지 10중량%, 바람직하게는 60 내지 40중량%, 가장 바람직하게는 45 내지 55중량%의 스피넬(예, Mn_xCr_{3 - x}O₄, 여기서 x는 0.5 내지 2이다), 및 MnO, MnSiO₃, Mn₂SiO₄ 및 그들의 혼합물로 이루어진 그룹 에서 선택된 Mn, Si의 산화물 10 내지 90중량%, 바람직하게는 40 내지 60중량%, 가장 바람직하게는 55 내지 45중량%을 함유한다.

만약 산화물이 MnO의 공칭 화학량을 갖는다면, Mn은 1 내지 50원자량%의 함량으로 표면에 존재할 수 있다. 산화물이 MnSiO₃일 경우에, Si는 표면에 1 내지 50원자량%의 함량으로 존재할 수 있다. 만약 산화물이 Mn₂SiO₄라면, Si는 표면에 1 내지 50원자량%로 존재할 수 있다.

표면 및 표면 제조에 사용되는 조성물은 5중량% 미만, 바람직하게는 2중량% 미만, 가장 바람직하게는 0.5중량% 미만의 Cr₂O₃를 함유한다. 가장 바람직하게는 Cr₂O₃는 표면 또는 표면 제조에 사용되는 조성물에 부재한다.

표면 제조에 사용되는 조성물은 종래의 침착 공정을 사용하여 금속 기재의 표면 또는 선택된 기재 표면의 선택된 부분(예컨대, 내부가 노관과 같이 코크스화 조건이 되기 쉬운 경향이 있는 내부이거나 외부가 열교환기와 같이 코크스화 조건이 되기 쉬운 경향이 있는 외부)에 도포될 수 있다. 이러한 기재는 상기 조성물이 부착될, 바람직하게는 결합(화학적으로)될 임의의 금속이 될 수 있다. 기재는 단조 스테인리스, 오스테나이트계 스테인리스강 및, HP, HT, HW 및 HX 스테인리스강, 내열강 및, HTA 니켈 및 코발트 기반 합금으로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있는 스테인리스강 또는 탄소강일 수 있다. 기재는 고강도저합금강(HSLA); 고강도구조강 또는 초고강도강이 될 수 있다. 기재는 또한 초합금 및 금속간화합물계 합금을 포함하나 이에 한정되지는 않는 고온 물질이 될 수 있다. 그러한 강의 분류 및 조성 은 당업자에게 알려져 있다.

분말의 형태로 존재할 수 있는 표면 복합물의 구성 성분은 폭발 용사, 시멘트 패킹, 경화 육성, 레이져 클래딩, 플라즈마 용사(예컨대, 저압 플라즈마 용사), 물리적 증착 기법(음극 아크 스퍼터링, DC, RF, 전자관을 포함하는 PVD), 화염 용사(예, 고압/고속 산소 연료(HP/HVOF)) 및 전자빔 가열증착을 포함하는 종래의 코팅 공정에 있어서 피막 조성물로서 그 자체로 사용될 수 있다. 이러한 방법의 조합도 또한 이용될 수 있다. 전형적으로 목표하는 조성을 가진 분말이 기재에 도포된다.

복합 표면은 또한 목표 표면 조성물의 층 또는 합금의 형성을 초래할 온도에서의 가열 공정(침착 공정과 동시에 또는 순차적일 수 있는)에 놓일 수 있다. 몇몇의 경우에 있어서, 기재로부터 복합 표면 피막으로의 원소 확산이 있을 수 있다. 선택된 잔여물질의 특성을 현실화시키는 순차적인 마감/가공 단계가 있을 수 있다. 예를 들어, 만약 기계적 견고성이 목표하는 특성이라면, 침착 단계(예, 조성물)에서 매트릭스로 상호확산(interdiffuse)할 수 있고 열 팽창 계수(CTE)와 일치하는 물질을 포함할 수 있다. 강철에서 스피넬로의 외향 확산에 의지하는 것은 제한적이며 표면 조성물을 적실 수 있는 물질을 제공하지 못할 수 있다. 이러한 형태의 처리 방법을 제한하는 한 가지 요소는 기재가 물리적 무결성에 견디고 그 특성을 유지할 수 있는 온도이다.

강철 기재는 단조, 압연 또는 주조될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 있어서, 강철은 파이프 또는 관 형태로 존재한다. 관은 본 발명에 따른 내부 복합 표면 을 갖는다. 이러한 관들은 탄화수소의 분해 및 구체적으로 에테인, 프로페인(propane), 뷰테인(butane), 나프타 및 가스 오일 또는 이들의 혼합물의 분해 반응과 같은 석유화학 공정 또는 전형적으로 촉매 존재 하에서 아이소뷰테인(isobutane)에서 아이소뷰틸렌과 같이 전형적으로 C_{3 -6}, 바람직하게는 C_{4 -6} 탄화수소의 수증기 개질 반응에 사용될 수 있다. 스테인리스강은 본 발명에 따른 내부 복합 표면을 갖는 반응기 또는 용기의 형태로 존재할 수 있다. 스테인리스강은 내부 표면 및 외부 표면 중 하나 또는 모두가 본 발명에 따른 복합 표면인 열교환기의 형태로 존재할 수 있다. 그러한 열교환기는 열교환기 상을 또는 내부를 통과하는 유체의 엔탈피를 제어하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 복합 표면에 대한 특히 유용한 용도는 알케인(예, 에테인, 프로페인, 뷰테인, 나프타 및 가스 오일, 또는 그들의 혼합물)을 올레핀(예, 에틸렌, 프로필렌, 뷰텐 등)으로 분해하는데 사용되는 노관 또는 노파이프이다. 일반적으로 그러한 공정에서, 공급물(예, 에탄)은 전형적으로 1.5 내지 8인치 범위의 외경(예, 전형적인 외경은 2인치(약 5cm); 3인치(약 7.6cm); 3.5인치(약 8.9cm); 6인치(약 15.2cm) 및 7인치(약 17.8cm)이다)을 보유하는 관, 파이프 또는 코일에 기체상의 형태로 공급된다. 관 또는 파이프는 일반적으로 약 900℃ 내지 1100℃의 온도에서 유지되는 노를 통하여 지나가고, 배출 기체는 일반적으로 약 800℃ 내지 900℃이다. 공급물이 노를 통과할 때, 공급물은 수소(및 다른 부산물)를 내보내며 불포화된다(예, 에틸렌). 온도, 압력 및 유속과 같이 그러한 공정에 전형적인 작동 조건 은 당업자에게 잘 알려져 있다.

본 발명은 이제, 하기의 비제한적 실시예로서 예증될 것이다.

실시예 1: 피막의 SEM/EDS 분석 결과

스테인리스강의 기재상에 다수의 피막을 준비하였다. 조성물의 주사전자현미경/에너지 분산 분광(SEM/EDS) 분석을 옥스포드(Oxford) EDS 시스템이 부착된 히타치(Hitachi) S-2500 SEM을 사용하여 수행하였다. 전형적 피막의 EDS 분석 결과는 표 1에 나타냈다.

EDS 분석에 의한 피막 조성물(중량%)

	피막 시스템
원소	MnCr2O4	MnO-Mn	MnO-Mn-Si
Mn	24.1%	77.0%	15.8%
Cr	45.9%	-	-
O	29.0%	22.7%	46.4%
Si	0.2%	0.2%	33.6%
Al	0.5%	0.1%	3.7%
Zr	0.5%	-	-
Ni	-	-	-
Fe	-	-	-
기타	-	-	0.6%
	100%	100%	100%

실시예 2: 스피넬 MnCr ₂ O ₄ 기반 피막의 금속현미경 분석 횡단면(100X 및 300X 배율의 SEM 현미경 사진)

본 발명의 복합 표면을 보유하는 오스테나이트계 스테인리스강의 샘플을 금속현미경에 고정시키고, 표준 기법을 사용하여 광택을 내고 탄소 코팅하였으며, 도 1에 보이는 바와 같이 이차 전자현미경을 사용하여 이미지화하였다.

도면은 기재와는 다른 표면 조성물이 존재한다는 것과 조성물이 결합-층을 통해 기재에 잘 결합되어 있다는 것을 명백히 보여주고 있다.

실시예 3: 스피넬 MnCr ₂ O ₄ 기반 피막의 X-선 회절 분석

X-선 급원이 Cu이고 괴벨 거울이 장착되어 있으며 광택 투사 능력을 가진 브루커(Bruker) D8 X-선 회절분석기를 사용하여 스테인리스강 상의 본 발명의 조성물 피막의 X-선 회절 분석을 수행하였다. 도 2는 피막의 1차 스피넬 구조 Mn₂Cr₂O₄의 잘 결합된 구조를 나타내는, 40KeV, 40ma에서 수득된 X-선 회절 스펙트럼이다.

실시예 4: 코크스화 성능 시험 결과

실험실 규모의 석영반응기를 사용하여 피막 시스템 및 비교 물질의 코크스화 속도 성능 시험에 착수했다. 이 시험은 올레핀, 1차 에틸렌을 제조하는 것이 목적인 탄화수소 증기 분해 조건에서 물질의 코크스화 경향의 상대적 순위를 제공한다. 탄화수소 공급원으로 에테인을 사용하였을 경우, 이용된 시험 조건으로 기본적으로 촉매화된 코크스(섬사상 코크스라고도 알려져 있음)의 형태에 대한 피막 또는 표면의 내성을 검증하였다. Fe 및 Ni과 같이 표면 물질이 그러한 촉매화된 코크스-형성의 강한 경향을 가지는 반면, 알루미나와 같은 세라믹 물질들은 비활성이라는 것이 문헌적으로 잘 알려져 있다. 결과는 도 3에 나타냈다. 시험 조건은 800℃의 반응온도, 지체 시간 2초 및 총 시험 지속시간 1 시간에서, 스팀:에테인 비율 1:3(중량%)이었다. 표 2에 나타난 결과는, 매우 비활성인 세라믹 물질(알루미나) 및 매우 촉매적-활성인 Fe 및 Ni 과 비교하여, 표 1에 제시된 3 개의 피막 시스템의 촉매적 코크스-형성 에 대한 탁월한 내성을 나타낸다.

샘플	표면적	수득 중량		코크스화 속도
	(cm2)	(mg)		(mg/cm2/hr)
Al2O3 - 대조구	4.25	0.1		0.02
MnCr2O4-기반 피막	3.75	0.1		0.03
MnO-기반 피막	2.69	0.2		0.07
Mn 실리케이트-기반 피막	3.00	0.1		0.03
Ni- 대조구	3.69	4.7		1.27
Fe - 대조구	3.55	75.9		21.37

본 발명은 반응성 조건 하에서 탄화수소에 노출된 표면에서 코크스 형성에 대한 시간을 연장시키고 특히 에틸렌 노에서 탈코크스화 사이의 시간을 연장시킨다.

Claims (48)

1. 강철 기재상에 도포된, 화학식 Mn_xCr_3-xO₄(여기서 x는 0.5 내지 2이다)의 화합물 40 내지 60중량%, 및 MnO, MnSiO₃, Mn₂SiO₄ 및 그들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 Mn 및 Si의 산화물 60 내지 40중량%를 함유하고, 10 내지 5,000미크론의 두께를 가지며, Cr₂O₃를 0 내지 5중량% 미만으로 함유하는 표면을 갖는 강철 기재.
2. 제1항에 있어서, 기재 표면의 85% 이상을 도포하는 것이 특징인, 표면을 갖는 강철 기재.
3. 제2항에 있어서, 두께가 10 내지 1,000미크론인 것이 특징인, 표면을 갖는 강철 기재.
4. 제3항에 있어서, 상기 Cr₂O₃가 0 내지 2중량% 미만의 양으로 존재하는 것이 특징인, 표면을 갖는 강철 기재.
5. 제4항에 있어서, 상기 기재가 탄소강, 스테인리스강, 내열강, HP, HT, HU, HW 및 HX 스테인리스강, 및 니켈 또는 코발트 기반 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 것이 특징인, 표면을 갖는 강철 기재.
6. 제5항에 있어서, 상기 기재가 13 내지 50중량%의 Cr 및 20 내지 50 중량%의 Ni을 함유하는 것이 특징인, 표면을 갖는 강철 기재.
7. 제5항에 있어서, 상기 기재가 50 내지 70중량%의 Ni; 20 내지 10 중량%의 Cr; 20 내지 10 중량%의 Co; 및 5 내지 9중량%의 Fe를 함유하는 것이 특징인, 표면을 갖는 강철 기재.
8. 제5항에 있어서, 상기 기재가 40 내지 65중량%의 Co; 15 내지 20 중량%의 Cr; 20 내지 13 중량%의 Ni; 0 내지 4중량% 미만의 Fe; 및 0 내지 20중량% 이하의 W를 함유하는 것이 특징인, 표면을 갖는 강철 기재.
9. 화학식 Mn_xCr_3-xO₄(여기서 x는 0.5 내지 2이다)의 화합물 40 내지 60중량%, 및 MnO, MnSiO₃, Mn₂SiO₄ 및 그들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 Mn 및 Si의 산화물 40 내지 60중량%를 함유하고, 단 Cr₂O₃이 0 내지 5중량% 미만인 조성물을 강철 기재의 적어도 일부분에 도포하는 방법으로서, 상기 조성물을 선택된 강철 기재 표면의 적어도 70%에 폭발 용사, 시멘트 패킹, 경화 육성(hard facing), 레이저 클래딩, 플라즈마 용사, 물리적 증착 기법, 화염 용사 및 전자빔 가열증착으로 이루어진 그룹에서 선택된 방법에 의해 도포하여 0.1 내지 5,000미크론 두께를 제공하는 단계를 포함하는 것인, 조성물 도포 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 조성물이 선택된 기재 표면의 85%이상을 뒤덮는 것이 특징인, 조성물 도포 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 표면이 10 내지 1,000미크론의 두께를 가지는 것이 특징인, 조성물 도포 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 Cr₂O₃는 0 내지 2중량% 미만의 양으로 존재하는 것이 특징인, 조성물 도포 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 기재는 탄소강, 스테인리스강, 내열강, HP, HT, HU, HW 및 HX 스테인리스강, 및 니켈 또는 코발트 기반 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 것이 특징인, 조성물 도포 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 기재가 13 내지 50중량%의 Cr 및 20 내지 50 중량%의 Ni을 함유하는 것이 특징인, 조성물 도포 방법.
15. 제13항에 있어서, 상기 기재가 50 내지 70중량%의 Ni; 20 내지 10 중량%의 Cr; 20 내지 10 중량%의 Co; 및 5 내지 9중량%의 Fe를 함유하는 것이 특징인, 조성물 도포 방법.
16. 제13항에 있어서, 상기 기재가 40 내지 65중량%의 Co; 15 내지 20 중량%의 Cr; 20 내지 13 중량%의 Ni; 0 내지 4중량% 미만의 Fe; 및 0 이상 20중량% 이하의 W를 함유하는 것이 특징인, 조성물 도포 방법.
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