KR101231666B1 - Method for coating adiabatic layer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 (a) 0.7 ㎜ 내지 1.3 ㎜의 폭과 깊이로 0.7 ㎜ 내지 1.3 ㎜의 간격으로 평행하게 직교하는 직선형 그루브들을 모재의 표면에 형성하는 단계; (b) 상기 모재의 표면 상에 합금 재료를 분사하여 접착 코팅부를 형성하는 단계; 및 (c) 상기 접착 코팅부 상에 세라믹 재료를 분사하여 상부 코팅부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 코팅 방법을 개시한다. 상기와 같은 단열 코팅 방법은 금속 재료에 코팅된 세라믹 재료의 향상된 고온에 대한 내열충격성을 제공한다.The present invention comprises the steps of: (a) forming straight grooves on the surface of the base material in parallel orthogonal parallels at intervals of 0.7 mm to 1.3 mm with a width and depth of 0.7 mm to 1.3 mm; (b) spraying an alloy material on the surface of the base material to form an adhesive coating; And (c) forming a top coating by spraying a ceramic material on the adhesive coating. Such adiabatic coating methods provide improved thermal shock resistance to elevated temperatures of ceramic materials coated on metallic materials.
Description
본 발명은 단열 코팅 방법에 관한 것으로서, 특히, 금속 재료로 이루어진 모재에 세라믹 재료를 코팅하여 향상된 내열충격성을 제공할 수 있는 단열 코팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat insulating coating method, and more particularly, to a heat insulating coating method capable of providing improved thermal shock resistance by coating a ceramic material on a base material made of a metal material.
최근 들어, 재료 자체의 특성을 향상시키고자 하는 시도가 지속적으로 이루어지고 있다. 예를 들어, 설비 및 설비 부재가 고온, 부식 및 극심한 마모 환경에 노출된 철강 산업과 같은 산업에서, 표면 개질을 통한 재료의 특성, 구체적으로 물성향상을 위한 연구가 시도되고 있다. 이러한 표면 개질은 설비 및 설비 부재의 내구성을 향상시키고, 설비 및 조업을 안정화시키며, 제품의 생산성과 품질을 향상시킨다.In recent years, attempts have been made to improve the properties of the materials themselves. For example, in industries such as the steel industry, where equipment and equipment members are exposed to high temperature, corrosion and extreme wear environments, studies have been attempted to improve the properties of materials, specifically physical properties, through surface modification. This surface modification improves the durability of the plant and its members, stabilizes the plant and operations, and improves the productivity and quality of the product.
또한, 용사 공법이 표면 개질을 위하여 사용되고 있다. 용사 공법은 모재의 교체없이 내마모성, 내열성 및 내식성이 요구되는 모재의 표면을 얇게 코팅하는 방법이다. 이러한 용사 공법은 모재의 형상에 관계없이 간단하게 표면 개질을 구현하여 물성을 향상시킨다. 특히, 플라즈마 용사 공법은 고온, 고속의 플라즈마 제트(plasma jet)를 이용하여 코팅하고자 하는 재료를 용융시키거나 연화된 상태로 만들어 모재의 표면에 부착시키는 방법이다. 플라즈마 용사 공법은 세라믹 재료와 같은 고융점의 물질을 용사할 수 있다. In addition, a thermal spraying method is used for surface modification. Thermal spraying is a method of thinly coating the surface of a base material which requires wear resistance, heat resistance and corrosion resistance without changing the base material. This thermal spraying method improves physical properties by simply implementing surface modification regardless of the shape of the base metal. In particular, the plasma spraying method is a method of melting or softening a material to be coated using a high-temperature, high-speed plasma jet and attaching it to the surface of the base material. The plasma spraying method can spray a high melting point material such as a ceramic material.
한편, 일반적으로 금속 재료는 극심한 환경에서 제한적인 반면에, 내열성이 우수한 세라믹 재료는 가공성 및 기계적인 성질 측면에서 금속 재료에 비해 떨어진다. 이로 인해, 플라즈마 용사 공법을 이용하여 금속 재료에 세라믹 재료를 코팅하는 방법이 제안되고 있고, 실제로 외부로부터 열 차단이 요구되는 가스 터빈 엔진 등에 적용되고 있다. 이때, 모재의 온도 저하로 열화가 방지되고 부품의 수명도 증가하게 된다. On the other hand, metal materials are generally limited in severe environments, while ceramic materials having excellent heat resistance are inferior to metal materials in terms of workability and mechanical properties. For this reason, the method of coating a ceramic material on a metal material using the plasma spray method is proposed, and it is actually applied to the gas turbine engine etc. which require heat isolation from the exterior. At this time, deterioration is prevented by the temperature decrease of the base material and the life of the component is also increased.
하지만 플라즈마 용사 공법을 이용하여 금속 재료에 세라믹 재료를 코팅하는 경우, 세라믹 재료에는 기공이 항상 10 내지 15% 정도 존재한다. 기공도의 증가는 단열성을 향상시키지만, 금속 재료에 대한 세라믹 재료의 접착력을 감소시킨다. 이로 인해 코팅의 수명을 감소시킨다는 문제점이 있다. 또한, 열 사이클이 반복될 때, 세라믹 재료와 금속 재료 사이의 열팽창계수 차이로 인해 열응력이 발생하여, 코팅은 균열되어 파손된다는 문제점을 갖는다.However, when the ceramic material is coated on the metal material by using a plasma spray method, pores are always present in the ceramic material by about 10 to 15%. Increasing porosity improves thermal insulation, but reduces the adhesion of ceramic materials to metal materials. This causes a problem of reducing the lifetime of the coating. In addition, when the thermal cycle is repeated, thermal stresses occur due to the difference in coefficient of thermal expansion between the ceramic material and the metal material, so that the coating cracks and breaks.
본 발명은 고온으로 인한 금속 재료에 코팅된 세라믹 재료의 균열을 방지할 수 있는 단열 코팅 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a thermal insulation coating method that can prevent the crack of the ceramic material coated on the metal material due to the high temperature.
또한, 본 발명은 금속 재료를 고온으로부터 보호할 수 있도록 향상된 내열충격성을 구현할 수 있는 단열 코팅 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a thermal insulation coating method that can implement an improved thermal shock resistance to protect the metal material from high temperature.
본 발명은 (a) 0.7 ㎜ 내지 1.3 ㎜의 폭과 깊이로 0.7 ㎜ 내지 1.3 ㎜의 간격으로 평행하게 직교하는 직선형 그루브들을 모재의 표면에 형성하는 단계; (b) 상기 모재의 표면 상에 합금 재료를 분사하여 접착 코팅부를 형성하는 단계; 및 (c) 상기 접착 코팅부 상에 세라믹 재료를 분사하여 상부 코팅부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 코팅 방법을 개시한다.The present invention comprises the steps of: (a) forming straight grooves on the surface of the base material in parallel orthogonal parallels at intervals of 0.7 mm to 1.3 mm with a width and depth of 0.7 mm to 1.3 mm; (b) spraying an alloy material on the surface of the base material to form an adhesive coating; And (c) forming a top coating by spraying a ceramic material on the adhesive coating.
또한, 상기 상부 코팅부는 1200 ㎛ 내지 3000 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 단열 코팅 방법을 개시한다.In addition, the top coating portion discloses a heat insulating coating method characterized in that it has a thickness of 1200 ㎛ to 3000 ㎛.
또한, 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계는 플라즈마 용사 공법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단열 코팅 방법를 개시한다.In addition, the step (b) and the step (c) discloses a thermal insulation coating method characterized in that the plasma spraying method.
또한, 상기 세라믹 재료는 이트리아 안정화 지르코니아인 것을 특징으로 하는 단열 코팅 방법을 개시한다.Further, the ceramic material discloses a method for thermally insulating coatings characterized in that it is yttria stabilized zirconia.
본 발명에 따른 단열 코팅 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.The thermal insulation coating method according to the present invention has the following effects.
본 발명에 따른 단열 코팅 방법은 모재의 표면에 그루브들을 형성하고, 모재 표면 상에 접착 코팅부를 형성하며 접착 코팅부 상에 상부 코팅부를 형성한다. 이때, 그루브들은 0.7 ㎜ 내지 1.3 ㎜의 폭과 깊이로 0.7 ㎜ 내지 1.3 ㎜의 간격으로 평행하게 직교하는 직선형으로 이루어지고, 접착 코팅부는 1200㎛ 내지 3000㎛의 두께를 갖는다. 이때, 모재의 표면은 1500℃의 열충격에 대하여 박리되지 않고 표면에 크랙이 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 단열 코팅 방법은 금속 재료에 코팅된 세라믹 재료에 향상된 내열충격성을 제공하여, 고온에 설치되는 설비에 사용되는 부재에 적용할 수 있다는 효과를 갖는다.The thermal insulation coating method according to the invention forms grooves on the surface of the base material, forms an adhesive coating on the surface of the base material and forms an upper coating on the adhesive coating. At this time, the grooves are formed in a straight line orthogonally parallel at intervals of 0.7 mm to 1.3 mm in width and depth of 0.7 mm to 1.3 mm, the adhesive coating has a thickness of 1200 ㎛ to 3000 ㎛. At this time, the surface of the base material does not peel against the thermal shock of 1500 ° C. and no crack occurs on the surface. Therefore, the thermal insulation coating method according to the present invention provides an improved thermal shock resistance to a ceramic material coated on a metal material, and has an effect that it can be applied to a member used in a facility installed at a high temperature.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단열 코팅 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2는 내열충격성 시험에 사용된 시편들을 도시하는 사진이다.
도 3은 도 2에 도시된 시편들에 코팅부가 형성된 상태 및 내열충격성 시험의 적용에 따른 코팅부의 변화 상태를 도시하는 사진들이다.
도 4는 도 1에 도시된 단열 코팅 방법에 따른 표면 형상을 갖는 시편에 형성된 코팅부의 두께에 따른 내열충격성 시험이 적용된 코팅부의 변화 상태를 도시하는 사진이다.1 is a flow chart illustrating a thermal coating method according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a photograph showing the specimens used in the thermal shock resistance test.
3 is a photograph showing a state in which a coating part is formed on the specimens shown in FIG. 2 and a change state of the coating part according to the application of a thermal shock test.
FIG. 4 is a photograph showing a changed state of a coating part to which a thermal shock resistance test according to a thickness of the coating part formed on a specimen having a surface shape according to the insulating coating method shown in FIG. 1 is applied.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단열 코팅 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단열 코팅 방법은 모재의 표면에 접착 코팅부 및 상부 코팅부를 형성함으로써 이루어진다.1 is a flow chart illustrating a thermal coating method according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in Figure 1, the thermal insulation coating method according to a preferred embodiment of the present invention is made by forming an adhesive coating and an upper coating on the surface of the base material.
우선, 모재의 표면에 그루브(groove)들을 형성하는 단계가 이루어진다(S101). S101 단계에서, 그루브들은 각각 0.7 ㎜ 내지 1.3 ㎜의 폭과 깊이를 갖는 직선형태로 이루어지고, 0.7 ㎜ 내지 1.3 ㎜의 간격으로 평행하게 교차한다. 여기서, 모재는 금속 재료이다.First, forming grooves on the surface of the base material is made (S101). In step S101, the grooves each have a straight shape having a width and a depth of 0.7 mm to 1.3 mm, and cross in parallel at intervals of 0.7 mm to 1.3 mm. Here, the base material is a metal material.
이어서, 그루브들이 형성된 모재의 표면 상에 합금 재료를 분사하여 접착 코팅부를 형성하는 단계가 이루어진다(S102). S102 단계는 플라즈마 용사 공법으로 이루어진다. 이때 사용되는 합금 재료는 니켈, 크롬, 코발트, 알루미늄으로 이루어진 합금이다. Subsequently, the step of forming an adhesive coating by spraying the alloy material on the surface of the base material grooves are formed (S102). Step S102 is made by a plasma spray method. The alloy material used at this time is an alloy consisting of nickel, chromium, cobalt, aluminum.
이어서, 접착 코팅부 상에 세라믹 재료를 분사하여 상부 코팅부를 형성하는 단계가 이루어진다(S103). 이때 세라믹 재료는 다양한 종류의 세라믹 재료가 이용될 수 있으나, 우수한 단열성 및 내열성을 갖는 이트리아 안정화 지르코니아(yttria stabilized zirconia)인 것이 바람직하다. S103 단계도 S102 단계와 마찬가지로 플라즈마 용사 공법으로 이루어진다. 이때, 상부 코팅부는 1200㎛ 내지 3000㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다.Subsequently, the step of forming a top coating by spraying a ceramic material on the adhesive coating (S103). In this case, various kinds of ceramic materials may be used, but it is preferable that the ceramic material is yttria stabilized zirconia having excellent heat insulation and heat resistance. Similarly to the step S102, the step S103 is performed by a plasma spraying method. At this time, the upper coating portion preferably has a thickness of 1200㎛ 3000㎛.
한편, S103 단계에서 상부 코팅부의 두께가 1200㎛보다 작으면, 상부 코팅부에 의한 단열 성능이 저하되어, 모재의 표면이 가열되고, 이로 인해 상부 코팅부가 박리되거나 상부 코팅부의 표면에 크랙이 발생하게 된다. 반면에, 상부 코팅부의 두께가 3000㎛보다 크면, 상부 코팅부에 의한 단열 성능은 향상되나, 상부 코팅부의 응력완화가 이루어져, 상부 코팅부가 박리되거나 상부 코팅부의 표면에 크랙이 발생하게 된다.On the other hand, if the thickness of the top coating is less than 1200㎛ in step S103, the heat insulating performance by the top coating is lowered, the surface of the base material is heated, thereby causing the top coating to peel off or cracks on the surface of the top coating do. On the other hand, if the thickness of the top coating is greater than 3000㎛, the thermal insulation performance by the top coating is improved, but the stress relief of the top coating is made, the top coating is peeled off or cracks are generated on the surface of the top coating.
또한, 모재의 표면에 형성되는 그루브들의 폭, 깊이 및 상호 간의 간격이 0.7 ㎜보다 작거나, 1.3 ㎜보다 큰 경우에도, 응력완화로 인해 상부 코팅부가 모재의 표면으로부터 떨어져 나간다. 하지만, 본 발명에 따라, 모재의 표면 상에 0.7 ㎜ 내지 1.3 ㎜의 폭, 깊이 및 상호 간의 간격을 갖는 그루브들이 형성됨으로써, 응력 완화로 인해 모재의 표면으로부터 상부 코팅부가 떨어져 나가는 것이 방지된다. 또한 접착 코팅부도 금속 재료인 모재의 표면과 세라믹 재료인 상부 코팅부의 열팽창 계수 차이에 의한 응력 완화를 방지하여, 상부 코팅부가 모재의 표면으로부터 떨어져 나가는 것을 방지한다.In addition, even when the width, depth and the distance between the grooves formed on the surface of the base material are smaller than 0.7 mm or larger than 1.3 mm, the upper coating part is separated from the surface of the base material due to the stress relaxation. However, according to the present invention, grooves having widths, depths and mutual gaps of 0.7 mm to 1.3 mm are formed on the surface of the base material, thereby preventing the upper coating from falling off from the surface of the base material due to stress relaxation. In addition, the adhesive coating also prevents stress relaxation caused by the difference in the coefficient of thermal expansion of the surface of the base material, which is a metallic material, and the upper coating, which is a ceramic material, thereby preventing the top coating from falling off from the surface of the base material.
도 2는 내열충격성 시험에 사용된 시편들을 도시하는 사진이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 내열충격성 시험은 표면 형상을 달리하는 4개의 시편을 이용하였다. 여기서, 본 발명의 방법에 따른 표면 형상을 갖는 시편이 포함되고, 다른 시편들과 비교된다. 이로 인해, 본 발명의 방법이 향상된 내열충격성을 제공하는지를 확인될 수 있다.Figure 2 is a photograph showing the specimens used in the thermal shock resistance test. As shown in FIG. 2, the thermal shock resistance test used four specimens having different surface shapes. Here, a specimen having a surface shape according to the method of the present invention is included and compared with other specimens. Due to this, it can be confirmed whether the method of the present invention provides improved thermal shock resistance.
내열충격성 시험에 사용된 시편은 SS41(연강)으로 제작되고 지름 30㎜ 및 길이 50㎜의 크기로 절단되었다. 이러한 시편은 다음과 같은 표면 형상을 갖는다.Specimens used in the thermal shock resistance test were made of SS41 (mild steel) and cut into sizes of 30 mm diameter and 50 mm length. These specimens have the following surface shapes.
시편 1은 1.5㎜의 간격으로 형성된 육각형 그루브들을 갖는다. 여기서, 육각형 그루브들의 마주보는 모서리의 최소 간격은 2㎜이고, 마주보는 꼭지점의 최대 간격은 3.5㎜이다(도 2(a)에 도시됨). 또한, 시편 2는 1㎜의 간격으로 형성된 사각형 그루브들을 갖는다. 여기서, 사각형 그루브들의 가로와 세로의 길이는 각각 2㎜이다(도 2(b)에 도시됨). 또한, 시편 3은 그루브들을 갖지 않고, 12의 표면 거칠기를 가졌다(도 2(c)에 도시됨). 또한, 시편 4는 본 발명의 방법에 따른 시편으로서, 1㎜의 폭과 깊이를 갖는 직선형 그루브들을 갖고 1㎜의 간격으로 평행하게 교차한다(도 2(d)에 도시됨).Specimen 1 has hexagonal grooves formed at intervals of 1.5 mm. Here, the minimum spacing of the opposite edges of the hexagon grooves is 2 mm, and the maximum spacing of the opposite vertices is 3.5 mm (shown in FIG. 2 (a)). Specimen 2 also has rectangular grooves formed at intervals of 1 mm. Here, the horizontal and vertical lengths of the rectangular grooves are 2 mm each (shown in Fig. 2 (b)). In addition, specimen 3 had no grooves and had a surface roughness of 12 (shown in FIG. 2 (c)). In addition, specimen 4 is a specimen according to the method of the present invention, having straight grooves having a width and depth of 1 mm and intersecting in parallel at intervals of 1 mm (shown in FIG. 2 (d)).
또한, 시편의 표면에 코팅부가 형성될 때, 시편의 날카로운 부분에는 코팅부의 응력 집중이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 시편 표면의 모서리는 연삭기에 의해 연마되었다. 또한, 시편들에는 표 1의 조건을 갖는 그릿 블라스팅(grit blasting) 방법이 적용되어, 동일한 표면 거칠기가 부여되었다.
In addition, when the coating portion is formed on the surface of the specimen, stress concentration may occur at the sharp portion of the specimen. To prevent this, the edges of the specimen surface were polished by a grinding machine. In addition, the specimens were subjected to the grit blasting method having the conditions shown in Table 1, and were given the same surface roughness.
(kgf/㎠)Blasting pressure
(kgf / cm2)
이어서, 시편들은 각각 이소프로릴 알콜(isopropyl alchol)에 담기고, 약 10분간 초음파 세척되었다.The specimens were then each immersed in isopropyl alchol and sonicated for about 10 minutes.
도 3은 도 2에 도시된 시편들에 코팅부가 형성된 상태 및 내열충격성 시험의 적용에 따른 코팅부의 변화 상태를 도시하는 사진들이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 도 2에 개시된 시편들에는 코팅부가 형성되었고, 코팅부가 형성된 상태로 열 충격성 시험이 적용되었다.3 is a photograph showing a state in which a coating part is formed on the specimens shown in FIG. 2 and a change state of the coating part according to the application of a thermal shock test. As shown in FIG. 3, the specimens disclosed in FIG. 2 had a coating formed thereon, and a thermal shock test was applied with the coating formed.
시편들의 표면에 코팅부를 형성하기 위하여, 플라즈마 용사 공법이 사용되었다. 여기서, Sulzer-Metco 9MB 건이 사용되었고, 이는 Ar/H2를 플라즈마화하여 합금 재료 및 세라믹 재료를 시편의 표면에 분사하여 각각 접착 코팅부 및 상부 코팅부를 형성하였다. 이때, 접착 코팅부는 100㎛의 두께를 갖고, 이에 사용된 합금 재료는 니켈, 크롬, 코발트, 알루미늄 등을 포함하였다. 또한 상부 코팅부는 1200㎛의 두께를 갖고, 이에 사용된 세라믹 재료는 이트리아 안정화 지르코니아이다. 두께는 버니어 캘리퍼스에 의해 측정되었다.In order to form a coating on the surface of the specimens, a plasma spray technique was used. Here, a Sulzer-Metco 9MB gun was used, which plasma-arbed Ar / H 2 to spray alloy and ceramic materials onto the surface of the specimen to form an adhesive coating and a top coating, respectively. In this case, the adhesive coating has a thickness of 100 μm, and the alloy material used therein includes nickel, chromium, cobalt, aluminum, and the like. The top coating also has a thickness of 1200 μm, and the ceramic material used is yttria stabilized zirconia. The thickness was measured by vernier calipers.
또한, 적외선 온도계(Raytek, Model RAYRPM 40L 30U)를 이용하여 온라인 상태에서 시편의 온도가 측정되었다. 만약 용사 작업시 시편의 온도가 150℃ 이상에 이르게 되면, 용사 작업은 중단되었다가 시편의 온도가 150℃ 정도로 떨어진 후에 다시 이루어졌다. 따라서, 내열충격성 시험 이전에 시편이 과열되는 것이 방지될 수 있었다.In addition, the temperature of the specimen was measured online using an infrared thermometer (Raytek, Model RAYRPM 40L 30U). If the temperature of the specimen reached 150 ° C. or higher during the thermal spraying operation, the thermal spraying operation was interrupted and then resumed after the specimen temperature dropped to about 150 ° C. Thus, overheating of the specimens before the thermal shock resistance test could be prevented.
한편, 상기의 시편들에 적용된 내열충격성 시험은 다음과 같다. 각각의 시편에는 1500℃의 온도로 1분 동안 가열된 후 약 550℃로 30초 동안 강냉하는 열충격이 반복적으로 적용되었다. 또한, 시편의 코팅부에 크랙이 발생하거나 코팅부가 박리되었을 때까지 적용된 열충격 횟수가 측정되었고, 열충격 횟수로 각 시편의 내열충격성이 비교되었다.Meanwhile, the thermal shock resistance test applied to the specimens is as follows. Each specimen was repeatedly subjected to a thermal shock that was heated to a temperature of 1500 ° C. for 1 minute and then cooled to about 550 ° C. for 30 seconds. In addition, the number of thermal shocks applied until cracks occurred or the coating was peeled off was measured on the coating of the specimen, and the thermal shock resistance of each specimen was compared with the number of thermal shocks.
도 3에 도시된 바와 같이, 시편 1, 시편 2 및 시편 3은 박리되거나 표면에 크랙이 발생하였다.(도 3(a) 내지 도 3(c)에 도시됨) 이때, 시편 1에는 8회의 열충격이 적용되었고, 시편 2에는 4회의 열충격이 적용되었으며, 시편 3에는 3회의 열충격이 적용되었다.(도 3(d)에 도시됨)As shown in FIG. 3, Specimens 1, 2 and 3 were peeled off or cracked on the surface (shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c)). Was applied, four thermal shocks were applied to Psalm 2, and three thermal shocks were applied to Psalm 3 (shown in FIG. 3 (d)).
한편, 시편 4에는 20회의 열충격이 적용되었지만, 박리되지 않았고 표면에 크랙이 발생하지도 않았다. 따라서, 본 발명의 방법에 따른 표면 형상을 갖는 모재는 1500℃정도의 고온에 대한 양호한 내열충격성을 갖는다는 것이 확인되었다.On the other hand, 20 thermal shocks were applied to the specimen 4, but did not peel off and cracks did not occur on the surface. Thus, it was confirmed that the base material having the surface shape according to the method of the present invention had good thermal shock resistance against high temperature of about 1500 ° C.
도 4는 도 1에 도시된 단열 코팅 방법에 따른 표면 형상을 갖는 시편에 형성된 코팅부의 두께에 따른 내열충격성 시험이 적용된 코팅부의 변화 상태를 도시하는 사진이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 시편이 본 발명의 방법에 따른 표면 형상을 갖더라도, 코팅부, 특히 상부 코팅부의 두께에 따라 상이한 내열충격성을 갖는 것이 확인되었다.FIG. 4 is a photograph showing a changed state of a coating part to which a thermal shock resistance test according to a thickness of the coating part formed on a specimen having a surface shape according to the insulating coating method shown in FIG. 1 is applied. As shown in Figure 4, although the specimen has a surface shape according to the method of the present invention, it was confirmed that it has different thermal shock resistance depending on the thickness of the coating, in particular the top coating.
시편 11 내지 시편 13에는 본 발명에 따른 표면 형상, 즉 1 ㎜의 폭과 깊이로 1 ㎜의 간격으로 평행하게 직교하는 직선형 그루브들이 형성되었고, 상부 코팅부의 두께를 달리하였다. 시편 11에는 500㎛의 두께를 상부 코팅부가 형성되었고, 시편 12에는 800㎛의 두께를 갖는 상부 코팅부가 형성되었으며, 시편 13에는 1200㎛의 두께를 갖는 상부 코팅부가 형성되었다. 여기서, 시편 13은 도 2에 도시된 시편 4와 동일하다.Specimens 11 to 13 were formed with straight grooves orthogonally parallel to the surface shape according to the present invention, that is, 1 mm in width and depth of 1 mm, with different thicknesses of the top coating. The upper coating part was formed on the specimen 11 with a thickness of 500 µm, the upper coating part was formed on the
시편 11 및 시편 12에는 1500℃의 온도로 1분 동안 가열된 후 약 550℃로 30초 동안 강냉하는 열 충격이 반복적으로 적용되었다. 시편 11과 시편 12는 박리되거나 표면에 크랙이 발생하였다(도 4(a) 및 도 4(b)에 도시됨). 이때, 시편 11에는 2회의 열충격이 적용되었고, 시편 12에는 4회의 열충격이 적용되었다.
한편, 1200㎛의 두께를 갖는 코팅부가 형성된 시편 13에는 1500℃의 온도로 10분 동안 가열된 후 약 550℃로 30초 동안 강냉하는 열 충격이 반복적으로 적용되었고, 10분씩 3회에 걸쳐 적용되었다. 시편 13은 10분간 열충격이 적용되어, 10분, 20분, 30분이 지나도 박리되지 않았고 표면에 크랙이 발생하지도 않았다(도 4(c) 내지 도 4(e)에 도시됨). 따라서, 본 발명에 따른 단열 코팅 방법은 1500℃ 정도의 고온에 대한 현저하게 우수한 내열충격성을 갖는 것으로 확인되었다.On the other hand, the specimen 13 formed with a coating having a thickness of 1200 μm was repeatedly subjected to a thermal shock that was heated at a temperature of 1500 ° C. for 10 minutes and then cooled rapidly at about 550 ° C. for 30 seconds, and applied three times each for 10 minutes. . Specimen 13 was subjected to thermal shock for 10 minutes, so that after 10, 20, and 30 minutes, the specimen 13 did not peel off and cracks did not appear on the surface (as shown in FIGS. 4 (c) to 4 (e)). Therefore, the thermal insulation coating method according to the present invention was found to have a remarkably excellent thermal shock resistance against high temperature of about 1500 ℃.
이상, 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made without departing from the scope of the present invention.
Claims (4)
(b) 상기 모재의 표면 상에 합금 재료를 분사하여 접착 코팅부를 형성하는 단계; 및
(c) 상기 접착 코팅부 상에 세라믹 재료를 분사하여 상부 코팅부를 형성하는 단계를 포함하되,
상기 상부 코팅부는 1200 ㎛ 내지 3000 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 단열 코팅 방법.
(a) forming straight grooves on the surface of the base material in parallel orthogonal parallels at intervals of 0.7 mm to 1.3 mm with a width and depth of 0.7 mm to 1.3 mm;
(b) spraying an alloy material on the surface of the base material to form an adhesive coating; And
(c) spraying a ceramic material on the adhesive coating to form an upper coating,
The top coating is a heat insulating coating method, characterized in that having a thickness of 1200 ㎛ to 3000 ㎛.
상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계는 플라즈마 용사 공법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단열 코팅 방법.The method of claim 1,
The (b) step and the (c) step is a thermal spray coating method characterized in that the plasma spraying method.
상기 세라믹 재료는 이트리아 안정화 지르코니아인 것을 특징으로 하는 단열 코팅 방법.The method of claim 1,
And the ceramic material is yttria stabilized zirconia.
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| JPS6247469A (en) * | 1985-08-26 | 1987-03-02 | Toyota Motor Corp | Heat insulating member |
| JPH06183890A (en) * | 1992-12-15 | 1994-07-05 | Nippon Seiko Kk | Artificial diamond-coated material |
| KR20030011690A (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-11 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | Thermal barrier coating |
| KR20030068054A (en) * | 2002-02-11 | 2003-08-19 | 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션 | Hybrid thermal barrier coating and method of making the same |
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2010
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6247469A (en) * | 1985-08-26 | 1987-03-02 | Toyota Motor Corp | Heat insulating member |
| JPH06183890A (en) * | 1992-12-15 | 1994-07-05 | Nippon Seiko Kk | Artificial diamond-coated material |
| KR20030011690A (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-11 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | Thermal barrier coating |
| KR20030068054A (en) * | 2002-02-11 | 2003-08-19 | 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션 | Hybrid thermal barrier coating and method of making the same |
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