KR101241244B1 - 용사용 분말, 용사방법 및 용사피막의 형성방법 - Google Patents

용사용 분말, 용사방법 및 용사피막의 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 용사용 분말은, 해당 용사용 분말의 90% 입자크기 D90이 15㎛ 이하인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 용사용 분말은, 해당 용사용 분말 중의 전체 입자의 합계 체적에 대한 입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 2% 이하인 것을 특징으로 한다. 또, 상기 용사용 분말을 구성하는 재료의 이론 밀도로 상기 용사용 분말의 부피밀도를 나눔으로써 얻어진 값은 0.15 이상인 것이 바람직하다. 상기 용사용 분말의 입자 크기 분산지수는 0.7 이하이다. 상기 용사용 분말을 이용함으로써 치밀하고 표면조도가 작은 용사피막이 형성된다.

Description

용사용 분말, 용사방법 및 용사피막의 형성방법{THERMAL SPRAYING POWDER, THERMAL SPRAYING METHOD, AND METHOD FOR FORMING THERMAL SPRAY COATING}
본 발명은 용사용 분말, 용사방법 및 용사피막의 형성방법에 관한 것이다.
각종 산업기기나 일반의 기계의 금속부품에 내식성, 내마모성 및 내열성 등의 유용한 성질을 부여하기 위하여, 해당 부품의 표면에 용사피막을 형성하는 기술이 제안되어 있다. 용사피막은, 가열에 의해 연화 또는 용융된 용사 재료를 기재에 분무함으로써 형성된다. 따라서, 용사 피막의 표면은 본질적으로 평활하지 않고 거칠다. 그러므로, 표면이 평활할 것이 요구되는 경우에는, 목적의 표면조도가 얻어질 때까지 용사피막이 연마된다. 그러나, 상기와 같은 유용한 성질을 지닌 용사피막은 경도가 일반적으로 높기 때문에, 많은 경우, 용사피막의 연마는 용이하지 않다. 특히, 탄화 텅스텐 및 금속을 함유하는 서멧(cermet)을 용사함으로써 형성된 용사피막의 경우에는, 다이아몬드 지립(砥粒: abrasive grain)을 사용해서 연마할 필요가 있어, 제조비가 증가된다. 따라서, 용사 후의 연마를 생략 또는 간략화하는, 표면조도가 작은 용사피막을 형성하는 기술이 요구되고 있다.
또, 용사피막은 본질적으로 다공성이며, 용사피막을 관통해서 기재로부터 용사피막의 표면에까지 도달하는 관통기공을 포함하는 일이 있다. 그러나, 기재의 부식을 방지할 목적으로 용사피막이 형성되는 경우 등, 용도에 따라서는 관통기공을 포함하지 않는 것이 용사피막에는 요구된다. 관통기공을 포함하지 않는 것이 요구될 경우에는, 종래, 용사피막을 두껍게 형성하고 있다. 그러나, 두께가 증가할수록 용사피막의 비용이 상승하므로, 용사피막의 두께는 필요최소한일 것이 요망된다. 따라서, 관통기공을 포함하지 않는 얇은 용사피막을 형성하는 기술이 요구되고 있다. 또, 관통기공을 방지하기 위해서 밀봉처리에 의해 관통기공을 막는 방법이 있다. 그러나, 이 경우에도, 제조공정이 증가하므로 비용이 상승한다.
이러한 용사피막에 대한 요구에 대응한 기술의 하나로서, 미세한 용사용 분말로부터 용사피막을 형성할 수 있다. 미세한 용사용 분말을 용사한 경우에는, 표면조도가 작고 관통기공을 포함하지 않는 치밀한 용사피막을 얻는 것이 가능하다. 그러나, 이 경우, 용사용 분말을 공급장치로부터 용사기로 공급하는 것이 불안정하게 될 수 있는 위험이 높다. 이것은 용사용 분말이 미세하게 됨에 따라서, 용사용 분말의 유동성이 저하하기 때문이다. 예를 들면, 용사용 분말을 공급하면서 맥동이 생긴 경우에는, 용사피막의 품질은 상당히 저하한다. 또, 용사용 분말에 브리지(분체 가교)가 생긴 경우에는, 용사용 분말이 용사기에 원활하게 공급되지 않고, 경우에 따라서는 용사용 분말의 공급의 정지가 일어난다.
예를 들면, 일본국 공개특허 제 2003-129212호 공보에는, 90% 입자크기 D90이 20㎛ 이하인 용사용 분말로부터 용사피막을 형성하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 상기 공보의 용사용 분말은, 용사용 분말 중의 입자크기가 1㎛ 이하인 미립자의 비율이 하등 규정되어 있지 않으므로, 입자크기 1㎛ 이하인 미립자를 다량 함유할 염려가 있다. 용사용 분말에 입자 크기 1㎛ 이하의 미립자가 많이 함유되면, 용사용 분말의 유동성이 저하하는데 더해서, 용사용 분말의 응집이 일어나기 쉬워진다. 응집을 일으킨 용사용 분말이 용사피막에 혼입되면, 용사피막의 균일성이나 치밀성이 저하하거나, 용사피막에 관통기공이 생기거나, 혹은 용사피막의 표면 조도가 증대하거나 하는 일이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 치밀하고 표면조도가 낮은 용사피막을 확실하게 형성하는 용사용 분말을 제공하는 데 있다. 또, 본 발명의 목적은, 상기 용사용 분말을 이용한 용사방법, 그리고, 상기 용사용 분말을 이용해서 용사피막을 형성하는 방법도 제공하는 데 있다.
본 발명의 상기 및 기타 목적을 달성하기 위하여, 용사용 분말의 90% 입자크기 D90이 15㎛ 이하이고, 또한, 용사용 분말 중의 전체 입자의 합계 체적에 대한 입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 2% 이하인 것을 특징으로 하는 용 사용 분말이 제공된다.
본 발명은, 또한, 상기 용사용 분말을 용사하는 공정을 포함하는 용사방법도 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 용사용 분말을 용사하는 공정을 포함하는 용사피막의 형성방법을 제공한다.
본 발명의 기타 목적과 이점은 본 발명의 원리의 일례로서 예시된 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
바람직한 실시형태의 상세한 설명
이하, 본 발명의 일실시형태에 대해서 설명한다.
바람직한 실시형태의 용사용 분말은, 서멧의 조립·소결(granulated and sintered) 분말이다. 상기 용사용 분말의 입자는, 코발트, 크롬 및 니켈 중의 적어도 1종과, 탄화 텅스텐으로 이루어져 있다.
용사용 분말 중의 세라믹성분인 탄화 텅스텐의 함유량이 92 질량%보다 큰 경우, 즉, 용사용 분말의 금속 성분인 코발트, 크롬 및 니켈의 합계 함유량이 8 질량%보다 낮은 경우, 용사용 분말로 이루어진 용사피막의 취성이 증가하여, 용사피막이 높은 내마모성을 지니지 않을 염려가 있다. 따라서, 용사용 분말 중의 세라믹 성분의 함유량은 92 질량% 이하인 것이 바람직하고, 용사용 분말 중의 금속성분의 함유량은 8 질량% 이상인 것이 바람직하다.
용사용 분말의 90% 입자크기 D90이 15㎛보다 큰 경우(즉, 용사용 분말 중의 전체 입자의 합계 체적에 대한 입자크기가 15㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 90% 미만인 경우)에는, 입자크기가 15㎛보다 큰 입자가 용사용 분말에 다량으로 함유되므로, 치밀하고 표면조도가 작은 용사피막을 용사용 분말로부터 형성하는 것은 곤란하다. 따라서, 용사용 분말의 90% 입자크기 D90은 15㎛ 이하일 필요가 있다(즉, 입자 크기가 15㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율은 90% 이상일 필요가 있다). 하지만, 용사용 분말의 90% 입자크기 D90이 예를 들면, 15㎛ 이하이어도 13㎛보다 큰 경우(즉, 입자크기가 13㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 90%보다 작은 경우)에는, 용사용 분말로부터 형성되는 용사피막의 표면조도 및 치밀도는 그다지 개선되지 않는다. 따라서, 용사용 분말의 90% 입자크기 D90은 바람직하게는 13㎛ 이하이다(입자크기가 13㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율은 바람직하게는 90% 이상이다).
용사용 분말의 90% 입자크기 D90이 5㎛ 미만인 경우(즉, 용사용 분말 중의 전체 입자의 합계 체적에 대한 입자크기가 5㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 90%보다 큰 경우), 보다 구체적으로는 7㎛보다 작은 경우(즉, 용사용 분말 중의 전 체 입자의 합계 체적에 대한 입자크기가 7㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 90%보다 큰 경우)에는, 입자 크기가 5㎛(또는 7㎛) 이하인 입자가 용사용 분말에 다량 함유되어 있으므로 용사용 분말의 유동성이 약간 저하한다. 따라서, 용사용 분말의 90% 입자크기 D90은 바람직하게는 5㎛ 이상(바람직하게는 입자크기가 5㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 90% 이하)이고, 용사용 분말의 90% 입자크기 D90은 보다 바람직하게는 7㎛ 이상(더욱 바람직하게는 입자크기가 7㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 90% 이하)이다.
용사용 분말 중의 전체 입자의 합계 체적에 대한 입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 2%보다 큰 경우(즉, 용사용 분말의 2%입자크기 D2가 1㎛보다 작은 경우)에는, 입자크기가 1㎛ 이하인 입자가 용사용 분말에 다량 함유되므로, 용사용 분말의 유동성이 상당히 저하한다. 그 결과, 용사 동안 분말 공급장치로부터 용사기에의 용사용 분말의 공급이 불안정하게 된다. 또, 용사용 분말의 응집이 일어날 수도 있고, 따라서, 용사피막의 균일성 및 치밀성이 저하하거나, 용사피막에 관통기공이 생기거나, 또는 용사피막의 표면 조도가 증대하게 된다. 따라서, 입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율은 2% 이하일 필요가 있다(즉, 용사용 분말의 2%입자크기 D2가 1㎛ 이상일 필요가 있다). 그러나, 입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 합계 체적(즉, 적산 체적)의 비율이 예를 들면, 2% 이하이어도 1.5%보다 큰 경우(즉, 용사용 분말의 1.5% 입자크기 D1 .5가 1㎛보다 작은 경우) 에는, 용사 동안의 용사용 분말의 공급안정성은 그다지 개선되지 않는다. 따라서, 입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율은 바람직하게는 1.5% 이하(즉, 용사용 분말의 1.5% 입자크기 D1 .5는 1㎛ 이하)이다.
용사용 분말의 입자크기 분산지수가 0.7보다 큰 경우, 보다 바람직하게는 0.67보다 큰 경우에는, 용사용 분말 중에 있어서 입자 크기가 작은 입자의 비율이 높아지므로 용사용 분말의 유동성이 약간 저하한다. 혹은 용사용 분말 중에서 입자크기가 큰 입자의 비율이 높아지므로, 용사용 분말로부터 형성되는 용사피막의 치밀도가 약간 저하하거나 표면 조도가 약간 증대하거나 할 염려가 있다. 따라서, 용사용 분말의 입자크기 분산지수는, 바람직하게는 0.7 이하, 보다 바람직하게는 0.67 이하이다.
용사용 분말을 구성하는 재료의 이론밀도로 용사용 분말의 부피밀도를 나눈 값이 0.15보다 작은 경우, 더욱 구체적으로는, 0.17보다 작은 경우에는, 용사 동안 용사용 분말의 공급안정성이 약간 저하할 염려나, 용사용 분말로부터 형성되는 용사피막의 치밀도가 약간 저하할 염려가 있다. 따라서, 용사용 분말을 구성하는 재료의 이론밀도로 용사용 분말의 부피밀도를 나눈 값은 바람직하게는 0.15 이상, 보다 바람직하게는 0.17 이상이다.
다음에, 본 실시형태에 의한 용사용 분말의 제조방법, 즉, 코발트, 크롬 및 니켈의 적어도 1종과 탄화 텅스텐으로 구성되는 조립·소결 서멧분말의 제조방법에 대해서 설명한다. 먼저, 코발트, 크롬 및 니켈의 적어도 1종으로 이루어진 금속분말과 탄화 텅스텐을 분산매로 혼합함으로써 슬러리가 조제된다. 이 슬러리에는, 적당한 바인더를 첨가해도 된다. 다음에, 롤형 조립기, 분무형 조립기 또는 압축조립기를 이용해서 슬러리로부터 조립분말을 제조한다. 이와 같이 해서 얻어진 조립분말을 소결하고, 더욱 해쇄 및 분급함으로써, 코발트, 크롬 및 니켈의 적어도 1종과 탄화 텅스텐으로 구성되는 조립·소결 서멧 분말은 제조된다. 또, 조립분말의 소결은, 진공 중 또는 불활성 가스분위기 중의 어느 하나에서 행해도 되고, 전기로 및 가스로의 어느 것을 이용해도 된다.
본 실시형태의 용사용 분말은, 예를 들면, 고속화염용사에 의해 용사피막을 형성하는 데 사용된다. 본 실시형태의 용사용 분말을 고속 화염용사해서 형성되는 용사피막은 충분한 내마모성을 지닌다. 본 실시형태에 의한 용사용 분말을 적합하게 용사하는 것이 가능한 고속화염용사기로서는, 예를 들면, 프락스에어/타파사(Praxair/TAFA) 제품인 "JP-5000", 술저메트코(Sulzer Metco)사 제품인 "다이아몬드 제트(하이브리드 형)", 위트코 재팬사(WHITCO JAPAN Corporation) 제품인 "θ-건" 등의 고출력타입의 고속화염용사기를 들 수 있다.
바람직한 실시형태는 이하의 이점을 지닌다
용사용 분말의 90% 입자크기 D90이 15㎛ 이하로 설정되어 있으므로, 본 실시 형태의 용사용 분말을 이용하면, 치밀하고 표면조도가 낮은 용사피막이 형성된다.
또, 용사용 분말 중의 전체 입자의 합계 체적에 대한 입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 2% 이하로 설정되어 있으므로, 본 실시형태의 용사용 분말을 이용하면, 용사피막이 확실하게 형성된다.
용사용 분말을 구성하는 재료의 이론 밀도로 상기 용사용 분말의 부피밀도를 나눔으로써 얻어진 값이 0.15 이상으로 설정되어 있으므로, 본 실시형태의 용사용 분말에 의하면, 용사 동안 용사용 분말의 공급안정성의 저하 및 용사용 분말로부터 형성되는 용사피막의 치밀도의 저하가 보다 확실하게 방지된다.
용사용 분말의 입자 크기 분산지수가 0.7 이하로 설정되어 있으므로, 본 실시형태의 용사용 분말에 의하면, 용사용 분말 중의 입자의 크기가 불규칙한 것에 기인하는 문제가 억제된다.
조립·소결 입자는 일반적으로 용융·분쇄 분말 및 소결·분쇄 분말에 비해서, 유동성이 충분하고, 제조과정에서의 불순물에 의한 오염의 염려도 적다. 따라서, 조립·소결 입자로 이루어진 본 실시형태의 용사용 분말도 이들 이점을 지닌다.
본 실시형태의 용사용 분말의 각 입자는 서멧으로 이루어진다. 그 때문에, 본 실시형태의 용사용 분말을 이용하면, 충분한 내마모성을 지닌 용사피막이 형성된다.
상기 실시형태는 이하와 같이 변경되어도 된다.
용사용 분말 중의 각 입자는, 탄화 크롬 등의 탄화 텅스텐 이외의 세라믹스 를 탄화 텅스텐 대신 혹은 탄화 텅스텐에 가해서 더욱 함유해도 된다.
용사용 분말 중의 각 입자는, 코발트, 크롬 및 니켈 이외의 금속을 코발트, 크롬 및 니켈 대신 혹은 코발트, 크롬 및 니켈에 가해서 더욱 함유해도 된다.
용사용 분말은, 코발트, 크롬 및 니켈의 적어도 어느 하나와 탄화 텅스텐으로 구성되는 서멧의 조립·소결 분말 이외의 성분을 함유해도 된다. 그러나, 용사용 분말 중의 해당 조립·소결 분말의 함유량은, 바람직하게는 50질량% 이상, 보다 바람직하게는 80 질량% 이상이다.
용사용 분말은, 조립·소결 서멧 분말 대신에 용융·분쇄 서멧 분말 또는 소결·분쇄 서멧 분말이어도 된다. 이들 경우, 용사용 분말 중의 각 입자는, 코발트, 크롬 및 니켈의 적어도 하나와 탄화 텅스텐으로 구성되어도 되고, 그것 이외이어도 된다. 또, 용융·분쇄분말은, 원료분말을 용융해서 냉각 고형화한 후에 분쇄 및 분급해서 제조된다. 또한, 소결·분쇄 분말은, 원료 분말을 소결한 후에 분쇄 및 분급해서 제조된다.
본 바람직한 실시형태의 용사용 분말은, 고속 화염용사 이외의 용사방법에 의해 용사피막을 형성하는 데 사용되어도 된다.
다음에, 본 발명의 실시예 및 비교예를 설명한다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 4에 있어서는, 탄화 텅스텐을 주성분으로 해서, 코발트가 12중량% 함유되는 조립·소결 서멧 분말을 용사용 분말로서 준비하였다. 실시예 8에 있어서는, 탄화 텅스텐과 코발트로 구성되는 용융·분쇄 서멧 분말을 용사용 분말로서 준비하였다. 실시예 9 및 비교예 5에 있어서는, 탄화 텅스텐을 주성분으로 해서, 코발트 10중량%와 크롬 4중량% 함유되는 조립·소결 서멧 분말을 용사용 분말로서 준비하였다. 또, 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 5에 의한 각 용사용 분말의 상세는 표 1에 표시한 바와 같다.
표 1의 "입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 비율"란에는, 각 용사용 분말 중의 전체 입자의 합계 체적에 대한 입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율을 나타낸다. 이 비율은, 호리바사(HORIBA Ltd.)에서 제조한 레이저회절/산란식 입자분포도 측정기 "LA-300"을 이용해서 측정하였다.
표 1의 "10% 입자크기 D10", "50% 입자크기 D50" 및 "90% 입자크기 D90"란에는, 호리바사(HORIBA Ltd.)에서 제조한 레이저회절/산란식 입자분포도 측정기 "LA-300"을 이용해서 측정한 각 용사용 분말의 10% 입자크기 D10, 50% 입자크기 D50 및 90% 입자크기 D90을 각각 나타내었다. 또, 용사용 분말의 10% 입자크기 D10은, 적산 체적이 용사용 분말 중의 전체 입자의 체적의 합계 체적의 10%에 도달할 때까지 입자크기가 작은 입자로부터 차례로 용사용 분말 중의 입자의 체적을 적산한 때에 최후에 총합되는 입자의 크기이다. 용사용 분말의 50% 입자크기 D50은, 적산 체적이 용사용 분말 중의 전체 입자의 체적의 합계 체적의 50%에 도달할 때까지 입자크기가 작은 입자로부터 차례로 용사용 분말 중의 입자의 체적을 적산한 때에 최후에 총합되는 입자의 크기이다. 용사용 분말의 90% 입자크기 D90은, 적산 체적이 용사용 분말 중의 전체 입자의 체적의 합계 체적의 90%에 도달할 때까지 입자크기가 작은 입자로부터 차례로 용사용 분말 중의 입자의 체적을 적산한 때에 최후에 총합되는 입자의 크기이다.
표 1의 "분산지수"란에는, 식: D = (D90 - D10)/(D90 + D10)에 따라서 산출되는 각 용사용 분말의 입자크기의 분산지수 D를 나타낸다. 식 중, D90은 용사용 분말의 90% 입자크기를 나타내고, D10은 용사용 분말의 10% 입자크기를 나타낸다.
표 1의 "부피밀도/이론밀도"란에는, 부피비중측정기(JIS Z 2504 참조)를 이용해서 측정한 각 용사용 분말의 부피밀도를, 용사용 분말을 구성하는 재료의 이론밀도로 나눈 값을 나타낸다.
실시예 1 내지 4, 6 내지 9 및 비교예 1 내지 5에 의한 각 용사용 분말을 표 2에 표시하는 제 1용사조건으로 고속화염용사하고, 실시예 5에 의한 용사용 분말을 표 2에 표시한 제 2용사조건으로 고속화염용사함으로써 두께 200㎛인 용사피막을 형성하였다. 그리고, 용사피막이 형성되었는지의 여부에 의거해서, 양호 (1) 및 불량 (2)의 2등급으로 각 용사용 분말을 평가하였다. 즉, 용사피막이 형성된 경우에는 용사용 분말을 양호 등급으로 평가하고, 분말 공급장치로부터 용사기로의 용사용 분말의 공급을 정지해서 용사피막이 형성되지 않은 경우에는, 용사용 분말을 불량 등급으로 평가하였다. 이 평가의 결과를 하기 표 1의 "피막형성"란에 나타낸다.
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 5에 의한 각 용사용 분말을 고속화염용사해서 형성한 각 용사피막 상의 임의의 15개소의 표면조도 Ra를 표 3에 표시한 조건하에서 측정하였다. 이 때 측정된 15개소의 표면조도 Ra의 평균치에 의거해서 우수 (1), 양호 (2) 및 불량 (3)의 3등급으로 각 용사용 분말을 평가하였다. 즉, 표면조도 Ra의 평균치가 1.3㎛ 미만인 경우에는, 용사용 분말을 우수 등급으로 평가하고, 1.3㎛ 이상 1.6㎛ 미만인 경우에는, 용사용 분말을 양호 등급으로 평가하고, 1.6㎛ 이상인 경우에는, 용사용 분말을 불량 등급으로 평가하였다. 이 평가의 결과를 표 1의 "연마 전의 용사피막의 표면조도"란에 표시한다. 또, 측정된 15개소의 표면조도 Ra의 표준편차에 의거해서, 우수 (1), 양호 (2) 및 불량(3)의 3등급으로 각 용사용 분말을 평가하였다. 즉, 표면조도 Ra의 표준편차가 0.3 미만인 경우에는 용사용 분말을 우수 등급으로 평가하고, 0.3 이상 0.45 미만인 경우에는 용사용 분말을 양호 등급으로 평가하고, 0.45 이상인 경우에는, 용사용 분말을 불량 등급으로 평가하였다. 이 평가의 결과를 표 1의 "표면조도의 편차"란에 나타내었다.
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 5에 의한 각 용사용 분말을 고속화염용사해서 형성한 각 용사피막 상의 임의의 15개소의 표면조도 Ra를, 용사피막을 경면연마한 후에 표 3에 표시한 조건에서 재차 측정하였다. 이 때 측정된 15개소의 표면조도 Ra의 평균치에 의거해서, 우수 (1), 양호 (2) 및 불량 (3)의 3등급으로 각 용사용 분말을 평가하였다. 즉, 표면조도 Ra의 평균치가 0.006㎛ 미만인 경우에는, 용사용 분말을 우수 등급으로 평가하고, 0.006㎛ 이상 0.010㎛ 미만인 경우에 는 용사용 분말을 양호등급으로 평가하고, 0.010㎛ 이상인 경우에는 용사용 분말을 불량등급으로 평가하였다. 이 평가의 결과를 표 1의 "연마 후의 용사피막의 표면조도"란에 나타낸다.
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 5에 의한 각 용사용 분말을 고속화염용사해서 기재상에 형성한 두께 50㎛의 용사피막을 염수분무시험(JIS Z 2371 참조)에 제공하였다. 그 후, 기재에 붉은 녹(red rust)이 발생하고 있는지의 여부를 육안으로 확인하였다. 염수분무시험 후의 붉은 녹의 발생상황에 의거해서, 우수 (1), 양호 (2) 및 불량 (3)의 3등급으로 각 용사용 분말을 평가하였다. 즉, 24시간의 염수분무 후에 붉은 녹이 확인되는 경우에는 용사용 분말을 불량등급으로 평가하고, 24시간의 염수분무 후에는 붉은 녹이 확인되지 않지만 48시간의 염수분무 후에 붉은 녹이 확인된 경우에는 용사용 분말을 양호 등급으로 평가하고, 48시간의 염수분무 후에도 붉은 녹이 확인되지 않은 경우에는 용사용 분말을 우수 등급으로 평가하였다. 이 평가의 결과를 표 1의 "치밀도"란에 나타낸다.
용사용 분말의 조성 용사용 분말의 제법 입자
크기가
1㎛
이하인 입자의 비율		 10%
입자
크기
D10
[㎛]		 50%
입자
크기
D50
[㎛]		 90%
입자크기
D90
[㎛]		 분
산
지
수		 부피
밀도/
이론
밀도
[%]		 피
막
형
성		 연마
전의
용사
피막의 표면
조도		 연마
후의
용사
피막의 표면
조도		 표면
조도
의
편차		 치
밀
도
실시예1 WC/12Co 조립-
소결		 0.24% 2.7 5.6 8.5 0.52 27.1 1 1 1 1 1
실시예2 WC/12Co 조립-
소결		 0.30% 2.9 5.9 10.4 0.56 27.2 1 1 2 1 1
실시예3 WC/12Co 조립-
소결		 0.67% 3.2 6.3 13.5 0.62 25.1 1 2 2 2 2
실시예4 WC/12Co 조립-
소결		 1.30% 2.4 5.4 9.8 0.61 23.8 1 1 1 2 2
실시예5 WC/12Co 조립-
소결		 0.24% 2.7 5.6 8.5 0.52 26.6 1 1 1 1 1
실시예6 WC/12Co 조립-
소결		 0.62% 2.9 6.1 12.8 0.63 17.7 1 1 2 1 2
실시예7 WC/12Co 조립-
소결		 0.84% 2.1 6.8 13.7 0.73 23.0 1 2 2 2 1
실시예8 WC/12Co 용융-
분쇄		 0.46% 2.9 6.2 11.3 0.59 25.1 1 1 2 2 2
실시예9 WC/10Co/4Cr 조립-
소결		 0.54% 2.6 5.9 10.6 0.61 27.1 1 1 1 1 1
비교예1 WC/12Co 조립-
소결		 0.46% 3.1 6.4 16.5 0.68 24.9 1 3 2 2 3
비교예2 WC/12Co 조립-
소결		 2.09% 2.4 5.8 9.2 0.59 25.9 1 2 2 3 2
비교예3 WC/12Co 조립-
소결		 2.15% 2.4 7.1 15.5 0.73 26.6 1 2 2 3 3
비교예4 WC/12Co 조립-
소결		 0.00% 18.6 27.5 42.8 0.39 35.6 1 3 3 3 3
비교예5 WC/10Co/4Cr 조립-
소결		 0.24% 3.1 4.5 15.8 0.67 27.3 1 3 2 2 3
제1용사조건 제2용사조건
기재: SS400 강판(7㎝×5㎝×2.3㎜, 탈지 및
알루미나 그릿 #40에 의한 조면화처리됨)

용사기: 위트코재팬사 제품 "θ건"

분말공급장치: 테크노서브사 제품 "AM-30"

산소유량: 1900scfh

등유유량: 5.1gph

용사거리: 250㎜
 기재: SS400 강판(7㎝×5㎝×2.3㎜, 탈지 및
알루미나 그릿 #40에 의한 조면화처리됨)

용사기: 프락스에어/타파사 제품 "JP-5000"

분말공급장치: 테크노서브사 제품 "AM-30"

산소유량: 1900scfh

등유유량: 5.1gph

용사거리: 380㎜

배럴길이: 101.6㎜
표면조도측정기: 토쿄 세이미츠사(TOKYO SEIMITSU Co. Ltd.) 제품인 "SURFCOM 1400D-12"

측정길이: 10.0㎜

차단파장: 0.8㎜

측정속도: 0.30㎜/초

선단자: r = 5㎛
표 1에 표시한 바와 같이, 실시예 1 내지 9에서는, 연마 전의 용사피막의 표면조도 및 치밀도에 관한 평가가 모두 우수 또는 양호였다. 이 결과는, 실시예 1 내지 9에 의한 용사용 분말에 의해 치밀하고 표면조도가 작은 용사피막이 형성되는 것을 암시한다.
이상, 설명한 바와 같이, 용사용 분말의 90% 입자크기 D90이 15㎛ 이하로 설 정되어 있으므로, 본 실시형태에 의한 용사용 분말에 의하면, 치밀하고 표면조도가 낮은 용사피막을 형성가능하다.
또, 용사용 분말 중의 전체 입자의 합계 체적에 대한 입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 2% 이하로 설정되어 있으므로, 본 실시형태에 의한 용사용 분말에 의하면, 용사피막의 형성을 확실하게 행하는 것이 가능하다.
또한, 용사용 분말을 구성하는 재료의 이론 밀도로 상기 용사용 분말의 부피밀도를 나눔으로써 얻어진 값이 0.15 이상으로 설정되어 있으므로, 본 실시형태에 의한 용사용 분말에 의하면, 용사 동안의 용사용 분말의 공급안정성의 저하 및 용사용 분말로부터 형성되는 용사피막의 치밀도의 저하가 보다 확실하게 방지된다.
또, 용사용 분말의 입자 크기 분산지수가 0.7 이하로 설정되어 있으므로, 본 실시형태에 의한 용사용 분말에 의하면, 용사용 분말 중의 입자의 크기가 불규칙한 것에 기인하는 폐해의 발생이 억제된다.
조립·소결 입자는 일반적으로 용융·분쇄분말 및 소결·분쇄분말에 비해서, 유동성이 충분하고, 제조과정에서의 불순물의 혼입의 염려도 적다. 따라서, 조립·소결 입자로 이루어진 본 실시형태에 의한 용사용 분말도 이들 이점을 지닌다.
본 실시형태에 의한 용사용 분말의 각 입자는 서멧으로 이루어진다. 그 때문에, 본 실시형태에 의한 용사용 분말에 의하면, 양호한 내마모성을 지닌 용사피막을 형성가능하다.

Claims (14)

  1. 용사용 분말의 90% 입자크기 D90이 15㎛ 이하이고, 또한, 용사용 분말 중의 전체 입자의 합계 체적에 대한 입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 2% 이하이며, 용사용 분말을 구성하는 재료의 이론 밀도로 상기 용사용 분말의 부피밀도를 나눔으로써 얻어진 값이 0.15 이상인 것을 특징으로 하는 용사용 분말.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 용사용 분말의 90% 입자크기 D90이 13㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 용사용 분말.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 용사용 분말 중의 전체 입자의 합계 체적에 대한 입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 1.5% 이하인 것을 특징으로 하는 용사용 분말.
  4. 용사용 분말의 90% 입자크기 D90이 15㎛ 이하이고, 또한, 용사용 분말 중의 전체 입자의 합계 체적에 대한 입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 2% 이하이며, 용사용 분말의 입자 크기 분산지수가 0.7 이하인 것을 특징으로 하는 용사용 분말.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 용사용 분말의 90% 입자크기 D90이 13㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 용사용 분말.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 용사용 분말 중의 전체 입자의 합계 체적에 대한 입자크기가 1㎛ 이하인 입자의 합계 체적의 비율이 1.5% 이하인 것을 특징으로 하는 용사용 분말.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용사용 분말은 조립·소결 분말인 것을 특징으로 하는 용사용 분말.
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용사용 분말 중의 입자가 서멧(cermet)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 용사용 분말.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 용사용 분말은 세라믹 성분인 탄화텅스텐과 코발트, 크롬 및 니켈 중에서 선택되는 1종 이상의 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 용사용 분말.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 용사용 분말 중의 세라믹성분인 탄화텅스텐의 함유량이 92 질량% 이하이고, 금속성분의 함유량이 8 질량% 이상인 것을 특징으로 하는 용사용 분말,
  11. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용사용 분말은 고속 화염용사를 통해 용사피막을 형성하는 데 이용되는 것을 특징으로 하는 용사용 분말.
  12. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 의한 용사용 분말을 용사하는 단계를 포함하는 용사 방법.
  13. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 의한 용사용 분말을 용사하여 용사피막을 형성하는 단계를 포함하는 용사피막의 형성 방법.
  14. 삭제
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