KR101310338B1 - 세라믹 복합 재료로 된 내마모성 피막 및 이것의 제조 방법 - Google Patents

세라믹 복합 재료로 된 내마모성 피막 및 이것의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제품의 표면에 열분무하기 위한 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 산화물계 세라믹 분말과 붕화물계 및/또는 탄화물계 세라믹 분말을 포함한다. 상기 붕화물계 및/또는 탄화물계 세라믹 분말은 미크론 크기의 입자로 이루어지며, 상기 산화물계 세라믹 분말의 부피 함량은 약 1 내지 약 85%의 범위이다. 본 발명은 열분무 공정에 의하여 상기 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 및 피복된 물품을 제조하는 방법도 역시 제공한다.

Description

세라믹 복합 재료로 된 내마모성 피막 및 이것의 제조 방법 {WEAR RESISTANT CERAMIC COMPOSITE COATINGS AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 표적면 (標的面)에 적용하기 위한 용도의 세라믹 복합 재료 및 이것의 제조 방법에 관한 것이다.
표면 보호 피막은 일반적으로 매우 높은 경도 및 내마모성을 나타내는 특징이 있다. 세라믹은 이러한 피막에 있어서 매력적인 후보 소재이다. 불행하게도, 세라믹을 표면에 적용하는 경우에는 일반적으로 기계적 결합능이 불량하기 때문에 피막에 있어서의 순수한 세라믹의 광범위한 이용은 방해받아 왔다.
세라믹의 응집력 및 접착력을 향상시키려는 종전의 노력들은 이러한 입자들은 피막에 사용 전에 연화시키거나 또는 용융시켜야 한다는 사실을 밝혀내었다. 이러한 예비 처리를 하지 않는 경우에는, 세라믹이 표적면에 결합되지 못하고 그리트 블래스팅법 (grit blasting)이나 샌드 블래스팅법 (sand blasting)에 유사한 방식으로 단지 표적면에서 되튕기기 (bounce)만 할 뿐이다.
필요한 연화, 또는 경우에 따라서는 용융은 일반적으로 연화 온도에 다다를 때까지 세라믹을 고온에서 예열함으로써 달성된다. 이러한 온도에서는, 점성 유동이 소성 유동으로 된다. 유감스럽게도, 일부 탄화물, 붕화물 및 질화물을 비롯한 다수의 세라믹들은 고온에서 붕괴되며 상기 방식으로 예비 처리하는 것이 불가능하다.
일반적으로 고온에서도 안정성을 유지하는 탄화물 및 붕화물도 역시 알려져 있으나, 예열 도중의 이들 화합물이 연화되는 정도에는 한계가 있다. 이러한 탄화물 및 붕화물의 예로서는 탄화실리카, 탄화크롬, 탄화붕소, 붕화티타늄, 붕화지르코늄 및 붕화하프늄이 포함된다.
다행스럽게도, 일부 실질적으로 순수한 세라믹 산화물들은 고온에서 실질적인 분해를 일으킴이 없이 연화된다. 피막 피착용 세라믹의 용도는 일반적으로 이러한 부류에 한정되어 왔다.
세라믹 산화물들의 피착은 이 기술 분야에 알려져 있는 열분무 공정을 이용하여 일반적으로 이루어지는데, 이는 표적면에 광범위한 세라믹류, 복합 재료류, 금속류 및 고분자류의 신속한 피착을 가능하게 해준다. 이들 공정에 있어서, 대상 입자들은 우선 연화 또는 용융된 다음에, 결합되어 피막을 형성할 표적면을 향하여 투사된다. 사용 가능한 공정으로서는, 대기 플라즈마 분무법 (APS; atmospheric plasma spraying), 불꽃 연소 분무법 (FCS; flame combustion spraying), 저압 또는 진공 플라즈마 분무법 (LPPS; low pressure or vacuum plasma spraying) 및 전선 아크 분무법 등이 있다. 경우에 따라서는, 피막의 응집력 및 접착력을 증대시키기 위하여 추가의 열처리가 도입된다.
세라믹 산화물들과는 달리, 순수한 비산화물계 세라믹 피막은 일반적으로는 제한된 응용 분야에서 사용되어 왔다. 여기에는 오히려 문제들이 지속되고 있다. 열분무법을 사용하는 경우에는, 우선 금속 매트릭스를 사용 전에 세라믹에 첨가하여야 하며, 상기 세라믹은 그 복합 재료 내에서 2차상 (二次相)으로서 피착된다. 어느 정도는 실질적인 피막 피착이 이루어질 수 있지만, 고온에서의 사용은 제한적이다. 왜냐하면, 고온에 도달하면 세라믹-금속 매트릭스 복합 재료의 금속상이 분해되어 소기의 온도 저항성이 감소되기 때문이다.
열분무법이 사용되지 않는 경우에는, 순수한 비산화물계 세라믹 피막은 다른 방법으로 표적면에 피착시킬 수 있다. 그 예로서는 CVD (화학 증착법) 및 PVD (물리 증착법) 등이 있다. 이 경우에도 여전히 문제가 발생한다. 세라믹 입자는 일반적으로 분산질의 형태가 아닌 초박막의 형태로 사용된다. 또한, 이들 기법도 역시 시간이 걸릴 수 있다.
비산화물계 세라믹류도 역시 부품의 표적면을 혼합된 슬러리로 '도포 (塗布)'한 다음에, 고온으로 가열하여 피착시킬 수 있다. 그러나, 이러한 슬러리 공정도 어느 정도 유용성이 제한되는데, 그 이유는 어떤 부품들은 요구되는 고온에 견디지 못하기 때문이다. 그 밖에, 두꺼운 피막은 노동 집약적이고 고비용의 다단계 공정이 사용되지 않으면 슬러리를 사용하여 피착시킬 수 없다.
피막 성분 또는 그 피막의 밑에 있는 부품의 취화 (脆化)가 일어나는 일이 없이 산화물계 및 비산화물계 세라믹의 양자를 사용하여 표적면을 조절 가능하게 피막하는 제형 및 공정이 이용 가능한 경우, 관련 기술 분야에서 매우 유용하게 될 것이다.
발명의 요약
따라서, 본 발명은 붕화물 및/또는 탄화물을 포함하는 세라믹 피막의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 두께가 조절 가능하고 비산화물계 세라믹 입자의 농도가 비교적 높은 세라믹 피막을 제조하기 위한 제품 또는 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 가지 관점에 따르면, 붕화물계 세라믹 또는 탄화물계 세라믹을 포함하는 세라믹 피막을 사용하여 물품의 표면을 피복하는 방법이 제공되는데, 이 방법은 공급 원료가 상기 표면에 균일한 피막을 형성하기에 충분한 시간 및 온도로 상기 표면과 상기 공급 원료를 접촉시키는 것을 포함하고, 상기 공급 원료는 a) 붕화물계 세라믹 분말, 탄화물계 세라믹 분말 또는 이들 양자와, b) 산화물계 세라믹 분말을 포함하고, 상기 공급 원료의 조성은 상기 피막이 산화물 매트릭스와 이 산화물 매트릭스에 분산되는 상기 붕화물계 세라믹 또는 상기 탄화물계 세라믹 중 1종 이상을 상기 피막의 단위 부피당 15% 이상 포함하도록 선택되는 것이 특징이다.
본 발명의 또 하나의 관점에 따르면, 표면에 열분무하여 그 표면에 세라믹 피막을 형성하기 위한 공급 원료의 제조 방법이 제공되는데, 이 방법은 산화물계 세라믹 분말을 탄화물계 세라믹 분말, 붕화물계 세라믹 분말 또는 이들의 조합 중의 1종과 혼합하는 것을 포함하고, 이 혼합물의 함량과 혼합 조건은 상기 공급 원료가 상기 표면에 예정된 온도에서 예정된 시간 동안 열분무시킬 때 제조되는 피막에 산화물계 세라믹 이외의 세라믹을 15 부피% 이상 포함하는 피막을 형성하도록 선택되는 것이 특징이다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 물품의 표면에 열분무하기 위한 공급 원료 조성물이 제공되는데, 이 조성물은 i) 산화물계 세라믹 분말과, ii) 붕화물계 세라믹 분말, 탄화물계 세라믹 분말 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 붕화물계 세라믹 분말, 탄화물계 세라믹 분말 또는 이들의 조합의 함량은 물품의 표면에 상기 조성물의 열분무시 상기 붕화물계 세라믹, 탄화물계 세라믹 또는 이들 양자의 총량이 피막의 15 부피% 이상이 되도록 선택되는 것이 특징이다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 열분무 전에 세라믹 산화물 분말을 비산화물계 세라믹 분말과 혼합하는 세라믹 분말의 예비 처리 공정을 포함한다. 그 결과로 얻은 세라믹 공급 원료는 또 다른 세라믹 산화물과 함께 공분무 (co-spraying)하기 위한 예비 공급 원료 (pre-feed)로 사용될 수 있고, 또는 기재 (基材)에 직접 분무시킬 수 있다. 상기 공급 원료의 피착은 고농도 및 농도 조절 가능한 비산화물계 세라믹에 의한 적용 범위가 증대된 표면 피막을 제공한다.
세라믹 공급 원료 또는 예비 공급 원료로서는 세라믹 산화물 분말 및 탄화물 및/또는 붕화물계 세라믹 분말이 포함된다. 산화물 또는 산화물류는 알루미나, 알루미나-티타니아, 지르코니아, 이트리아로 안정화시킨 지르코니아, 마그네시아로 안정화시킨 지르코니아, 세리아로 안정화시킨 지르코니아, 칼시아로 안정화시킨 지르코니아, 스칸디아로 안정화시킨 지르코니아, 지르코니아로 강화시킨 알루미나, 알루미나-지르코니아 또는 복합 산화물을 포함하는 군 중의 1종 이상일 수 있다. 복합 산화물은 알루미늄, 크롬, 철 및 티타늄의 산화물로 된 군으로부터 선택되는 2종 이상의 화합물을 포함한다.
본 발명의 산화물의 입도는 약 45 ㎛ 이하인 것이 좋고, 세라믹 공급 원료 또는 예비 공급 원료 중의 산화물의 부피 함량은 약 1 내지 85%의 범위일 수 있다.
본 발명의 목적을 위한 탄화물은 탄화규소, 탄화크롬 및 탄화붕소를 포함하는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것이 좋다. 주기율표상의 IVB, VB, VIB 및 VIIB 족 원소의 탄화물 및 철 탄화물 등과 같은 다른 탄화물도 사용될 수 있다.
붕화물은 붕화티타늄, 붕화지르코늄 및 붕화하프늄을 포함하는 군으로부터 1종 이상이 선택되는 것이 좋다. IVB, VB, VIB, VIIB 및 VIIIB 족 원소의 붕화물 등의 기타의 붕화물도 사용될 수 있다.
탄화물 및/또는 붕화물의 입도는 최대 약 106 ㎛의 범위이다. 균일한 내마모성을 위한 입도는 약 10 내지 45 ㎛의 범위인 것이 좋다.
공급 원료 또는 예비 공급 원료 중의 세라믹 산화물 분말의 양은 생성되는 피막 중의 비산화물계 세라믹의 목적하는 함량에 크게 좌우된다. 공급 원료 (열분무 토치 내부에 공급됨) 중의 산화물계 세라믹 함량은 공급 원료의 약 1 부피％ 내지 약 85％ 부피의 범위인 것이 좋은데, 약 30 부피％ 내지 60 부피％인 것이 더 좋다.
이하에 기재되는 혼합 형식 이외에, 분무용 공급 원료를 제조하기 위한 두 가지 방법이 제시되어 있다. 이들 방법은 건식 혼합, 습식 혼합 또는 이들 양자에 사용될 수 있다. 제1의 방법에서는, 비산화물계 세라믹 (즉, 탄화물, 붕화물 또는 이들 양자)을 45 ㎛ 미만의 산화물 또는 산화물류와 미리 혼합하여 산화물 함량이 1 내지 25 부피% 범위로 되도록 제공하는 것이다. 이에 이어서, 동일 또는 다른 화학적 성질을 나타내고 필요에 따라 상이한 입도, 필요에 따라 조립도 (粗粒度)가 약 45 ㎛ 이상인 추가의 산화물과 기계적 혼합을 행하여 산화물 함량이 최대 약 85 부피% 범위로 되도록 한다. 따라서, 혼합 단계는 2개의 종속 단계로 구현된다.
제2의 방법에서는, 상기 비산화물계 세라믹 또는 세라믹류를 45 ㎛ 미만의 산화물(류)과 혼합하여 산화물 함량이 최대 85 부피% 범위로 되도록 하고, 더 이상 산화물은 첨가하지 않는 것이다. 이 제2의 방법에 있어서, 입도가 45 ㎛보다 큰 산화물은 첨가하지 않는 것이 좋다.
본 발명을 평가하기 위하여 수행된 실험에 기초하면, 전술한 공급 원료의 분무에 의하여 얻은 피막 중의 탄화물 및/또는 붕화물의 부피는 약 15 내지 85%의 범위일 수 있으며, 전형적으로는 약 15 내지 70%이다. 피막 중의 탄화물 및/또는 붕화물의 이러한 높은 부피 성분비는 상기 탄화물 및/또는 붕화물의 특정의 산화물에 의한 예비 처리 공정에 의한 피복으로 달성된다. 피막의 공극률은 당업자에게 알려져 있는 방법에 의하여 1 부피% 미만 내지 약 20 부피%의 범위로 조절할 수 있는데, 높은 마모 적용에는 공극률이 낮은 것이 좋다.
예비 처리 공정으로서는 탄화물 및/또는 붕화물계 세라믹 분말의 산화물계 세라믹 분말과의 기계적인 건식 혼합 또는 습식 혼합이 있다. 습식 혼합에 있어서, 슬러리를 형성시킨 다음 건조, 예컨대 분무 건조하여 건식 혼합물을 생성시킨다. 이하에 몇 가지 예시들을 기재한다.
예비 처리 공정의 한 가지 구체적인 실시 상태에 있어서, 건식 혼합이 사용된다. 탄화물 또는 붕화물 입자는 전술한 산화물 또는 실리카 분말 중의 어느 한 가지와 함께 기계적으로 건식 혼합되는데, 상기 산화물은 입도가 45 ㎛ 미만이다. 상기 혼합물 중의 산화물 함량은 약 1 부피% 내지 약 85 부피%의 범위일 수 있으며, 상기 산화물 함량이 약 30 부피% 내지 약 60 부피%의 범위인 것이 좋다. 산화물의 입경은 최대 약 1 ㎛ 범위이고, 건식 혼합물 중에서의 불량한 분무 가능성을 예방하기 위해서는 입경이 0.01 ㎛보다 큰 것이 좋다. 그 결과 얻은 세라믹 공급 원료 또는 예비 공급 원료 중의 예비 처리된 입자의 입도 분포는 열분무 공정을 적용하기에 적합하다.
예비 처리 공정의 또 한 가지 구체적인 실시 상태에 있어서는, 습식 혼합 방법이 사용된다. 탄화물 또는 붕화물 입자는 전술한 산화물 또는 실리카 중의 어느 하나와 함께 습식 혼합되어 수성 슬러리 또는 비수성 슬러리 중의 어느 하나를 형성한다. 수성 슬러리가 좋지만, 액체 함량은 중요하지 않고, 목적 혼합물의 점도에 좌우된다. 또한, 산화물 분말 입도는 약 45 ㎛ 미만인 것이 좋은데, 1 ㎛ 미만인 것이 더 좋다. 나노 크기의 분말 입자를 슬러리 내에 사용할 수 있지만, 산화물 분말의 입자가 미세할수록 공급 원료의 수분의 존재에 대한 민감도가 커진다. 수분은 혼합물의 열분무를 어렵게 한다. 습식 혼합 방식에 있어서, 산화물계 세라믹 분말의 함량은 건식 혼합 단계에서와 유사하게 건식 성분의 약 1 부피％ 내지 약 85 부피％이다.
습식 혼합물은 예컨대 분무 건조에 의하여 건조되어 열분무에 적합한 평균 입도 및 입도 분포, 일반적으로 약 30 내지 약 108 ㎛ 범위의 입자로 된다. 본 방법은 고온 소결이 요구되는 결합제가 필요하지 않다. 그러나, 오븐 건조 과정 또는 분무 과정 동안 다 타버릴 수 있는 (burnt out) 결합제는 사용이 가능하다. 예컨대, 소량의 결합제 0.1％ 폴리비닐 알콜 (PVA)이 사용될 수 있다. 분산제 및 기타의 슬러리 안정제가 허용되지만, 안정제가 건조 또는 열분무 도중에, 그리고 좋기로는 열분무 도중에 분말이 표적에 도달하기 전에 용이하게 증발 또는 분해되어 휘발성 물질로 되지 않는 한 좋지 않다.
산화물의 입경은 약 45 ㎛ 미만이어야 좋은데, 1 ㎛ 미만인 것이 좋다. 이 습식 혼합물은 건조되며, 그 결과 얻은 세라믹 공급 원료의 예비 공급 원료 중의 예비 처리된 입자의 입도 분포는 적용하기 용이한 약 30 내지 108 ㎛ 범위이다. 다음에, 상기 혼합물을 전술한 방식으로 상기 제1의 실시 상태에서의 건식 혼합물에 대하여 분무시킨다.
예비 처리 공정을 수행한 후에, 그 결과 얻은 건식 세라믹 분말 조성물을 열분무하거나, 또 다른 분말과 혼합하여 2차 공급 원료를 제조하거나 또는 열분무 과정 중에서 또 다른 산화물계 세라믹 분말과 함께 표적 물품에 공사출 (공피착)시켜 피막을 형성시킬 수 있다. 공급 원료는 대기 중에서 또는 차폐된 불활성 기체 중에서 대기 플라즈마 분무법 (예컨대, APS), 저압 (또는 진공) 플라즈마 분무법 (예컨대, LPPS), 불꽃 연소 분무법 (FCS) 및 이 기술 분야에 알려져 있는 기타의 열분무법에 의하여 피착된다.
전술한 방법에서 유도된 공급 원료로부터 도포된 피막 중의 비산화물계 세라믹의 농도는 종래의 분말 공급 원료로부터 도포된 피막 중의 비산화물계 세라믹의 농도보다 높다는 사실이 밝혀졌다. 비교 실시예 1에서는 종래의 접근 방식을 예시하고 있다.
도 1은 종래 기술에 의하여 제조된 피막 중의 탄화규소의 농도를 나타낸 것이다.
실시예 1 (비교용)
이 실시예에서는, 탄화물로서는 입도가 70 ㎛ 미만인 탄화규소를 선택하여 제1 호퍼에 저장하였다. 산화물로서는 입도가 75 ㎛ 미만인 알루미나를 선택하여 제2 호퍼에 저장하였다. 상기 탄화물 및 상기 산화물을 2개의 별도의 호퍼로부터 APS 토치 내로 공사출시켜 그리트 블래스팅된 스테인리스강 기재에 피착시켰다. 피막의 공칭 두께가 250 ㎛로 될 때까지 여러 번 반복하여 수행하였다. 이 실험의 목적은 탄화규소를 1차적으로 예비 처리함이 없이 피막 중에 다량의 탄화규소를 얻을 수 있는지를 측정하기 위한 것이었다.
APS 토치 불꽃 중의 탄화규소의 분획량에 변화를 일으키는 분말 공급 속도를 사용하여 수회의 시험을 수행하였다. 플라즈마 토치 중의 탄화규소 부피%를 40, 45, 50, 60, 70 및 80 부피％ 범위로 변화시키고, 각 시험에 있어서 토치에서 사용된 잔류 성분은 알루미나이었다. 이상의 결과는 도 1에 나타나 있다.
피막 중에 피착된 탄화규소의 최대 부피 분획량인 13.5%는 불꽃 중의 SiC 함 량이 70 부피%일 때 얻어졌다. 피착률은 불꽃 중의 탄화규소 함량이 70 부피%를 초과하는 경우에 신속하게 감소하였다. 탄화규소가 80 부피%로 설정된 경우에, 공칭 피막 두께가 250 ㎛가 되도록 하는 데 요하는 반복 회수는 불꽃 중의 탄화규소 부피가 40 부피%로 설정된 경우에 동일한 피막 두께를 얻는 데 요하는 반복 회수의 20배가 넘었다.
실시예 1로부터 얻은 결과는 종래의 공급 원료를 사용하면 순피착 효율이 불량하게 된다는 사실을 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 단순히 불꽃에 도입되는 분말의 탄화규소 함량을 높이는 것만으로는 탄화규소 함량이 높은 (즉, 15 부피%를 초과하는) 피막을 생산할 수 없다. 경질 (硬質)의 탄화실리카에 의한 표면의 그리트 블래스팅이 이러한 결과를 초래하는 한 가지 요인이 되는 수가 있다.
이어서 실시예 2 내지 6은 사용된 공급 원료가 피착 전에 산화물 매트릭스에 의하여 예비 처리된 탄화물 및 붕화물 입자로부터 유도되는 것인 경우 탄화물 및 붕화물의 농도가 15 부피%를 초과하는 피막을 얻을 수 있다는 사실을 나타내고 있다.
실시예 2
이 실시예에서는, 70 ㎛ (220 메시) 미만의 탄화규소 분말 100 g당 물 80 ㎖이 포함된 탄화규소 98.5 중량%를 포함하는 수성 슬러리를 제조하였다. 예비 처리 공정에 있어서, 상기 슬러리를 크기가 서브 마이크론인 코발트 및 알루미늄의 산화물과 혼합하였다. 30분 동안 습식 혼합한 후에 149℃ (300℉)에서 1.5 시간 동안 건조하고, 건조된 혼합물을 텀블링하여 덩어리를 해체하였다. 그 결과로 얻은 세라믹 공급 원료의 예비 공급 원료를 75 ㎛ 미만의 알루미나 (200 메시)를 APS 토치 내에 공사출하고 그리트 블래스팅된 스테인리스강 기재에 피착시켰다. 불꽃 중의 처리된 탄화규소의 부피 분율은 70 부피%이었다. 피막의 공칭 두께가 250 ㎛로 될 때까지 여러 번 반복 수행하였다. 피막의 평가 결과 탄화규소 농도는 38%이었고, 공극률은 5 부피% 미만임을 나타내었다.
실시예 3
이 실시예에서는, 45 ㎛ 미만의 탄화규소 분말을 텀블러 내에서 0.05 ㎛의 알루미나와 건식 혼합하였는데, 이 혼합물은 70 중량%의 탄화규소를 포함하였다. 90분간 텀블링하며 혼합한 후에, 얻은 세라믹 분말 혼합물 (예비 공급 원료)을 75 ㎛ 미만의 알루미나와 함께 APS 토치 내에 공사출하여 그리트 블래스팅된 스테인리스강 기재에 피착시켰다. 불꽃 중에서 처리된 탄화규소의 부피 분율은 40 부피%이었다. 피막의 공칭 두께가 250 ㎛로 될 때까지 여러 번 반복 수행하였다. 피막을 평가한 결과 탄화규소 농도는 67%이었고, 공극률은 5 부피% 미만임을 나타내었다.
실시예 4
이 실시예에서는, 70 ㎛ 미만의 탄화규소 분말을 0.05 ㎛의 알루미나와 건식 혼합하였는데, 이 혼합물은 70 중량%의 탄화규소를 포함하였다. 90분간 텀블링하며 혼합한 후에, 얻은 세라믹 분말 혼합물 (예비 공급 원료)을 75 ㎛ 미만의 알루미나와 함께 APS 토치 내에 공사출하여 그리트 블래스팅된 스테인리스강 기재에 피착시켰다. 불꽃 중에서 처리된 탄화규소의 부피 분율은 40 부피%이었다. 피막의 공칭 두께가 250 ㎛로 될 때까지 여러 번 반복 수행하였다. 피막의 평가 결과, 47 부피%의 높은 탄화규소 농도를 나타내었는데, 이는 전술한 실시예 3에 보고된 농도보다 낮은 양이며 공극률은 실시예 3에서와 동일하였다.
실시예 5
이 실시예에서는, 70 ㎛ 미만의 탄화규소 분말을 45 ㎛ 미만의 실리카와 건식 혼합하였는데, 이 혼합물은 90 중량%의 탄화규소를 포함하였다. 90분간 텀블링하며 혼합한 후에, 얻은 세라믹 공급 원료를 75 ㎛ 미만의 알루미나와 함께 APS 토치 내에 공사출하여 그리트 블래스팅된 스테인리스강 기재에 피착시켰다. 불꽃 중에서 처리된 탄화규소의 부피 분율은 40 부피%이었다. 피막의 공칭 두께가 250 ㎛로 될 때까지 여러 번 반복 수행하였다. 피막의 평가 결과 탄화규소 농도는 56%이었고, 공극률은 5 부피% 미만임을 나타내었다.
실시예 1 내지 5로부터 얻은 현저한 특징 일부의 매개 변수를 아래의 표 1에 요약하여 나타내었다.
실시예 1 내지 5의 요약
실
시
예		 사전
처리
공정		 예비 공급 원료
중의
SiC 함량 (중량%)		 공급 원료의
제조
공정		 공급 원료
중의
SiC 함량 (부피%)		 피막 중의
최대
SiC 함량 (부피%)
1 없음 해당 없음 APS 70 13.5
2 습식 혼합 98.5 APS 70 38
3 건식 혼합 70 APS 40 67
4 건식 혼합 70 APS 40 47
5 건식 혼합 90 APS 40 56
이들 실시예들은, 위에 정의한 바와 같이 산화물계 세라믹 분말을 비산화물계 세라믹 분말과 예비 혼합하여 공급 원료를 제조하는 경우에 피막의 비산화물계 세라믹의 농도가 명백히 개선된다는 사실을 나타내고 있다. 실험 결과들은, 본 발명의 공급 원료 제조 공정을 사용하면, 피막의 탄화물 및/또는 붕화물 함량을 약 15 내지 70 부피%의 범위 내에서 조절할 수 있다는 것을 나타내고 있다.
실시예 6
이붕화티타늄 분말 -45/+10 ㎛을 Al2O3와 텀블러 내에서 2 시간 동안 아래의 비율로 건식 혼합하였다.
1) TiB2 : Al2O3 = 1.0 : 0.3040 (중량비)
2) TiB2 : Al2O3 = 1.0 : 0.2565
3) TiB2 : Al2O3 = 1.0 : 0.3040
이어서, 이들 예비 처리 분말을 분말 호퍼에 공급하기 직전에 입자가 더 굵은 -45/+11 ㎛의 Al2O3 분말과 수동으로 15 내지 30초간 진탕시켜 혼합하였다. 최종 혼합물의 TiB2 및 Al2O3 (미세 + 조질) 함량의 분율은 아래와 같다.
1) 37 부피％ TiB2, 63％ Al2O3
2) 50 부피％ TiB2, 50％ Al2O3
3) 50 부피％ TiB2, 50％ Al2O3
상기 혼합물을 APS 토치 (Sulzer Metco 9MB 토치, 500A, 75V) 내에 사출시키고 공칭 두께가 250 ㎛로 될 때까지 (그리트 블래스팅된 스테인리스강에) 여러 번 반복 공정으로 피착시켰다. 피막을 측정한 결과는 아래와 같다.
1) 35.4 부피％ TiB2, 64.6％ Al2O3
2) 38.6 부피％ TiB2, 61.4％ Al2O3
3) 44.3 부피％ TiB2, 55.7％ Al2O3
이들 결과는 본 발명의 제조 방법을 사용하면 붕화물의 부피 분율이 높은 산화물 피막을 피착시킬 수 있음을 나타낸다. 또한, 붕화물의 양은 예비 처리된 분말 내에서 상이한 상대적 양을 사용하고/사용하거나 입자가 더 굵은 산화물의 분획량을 변화시킴으로써 조절될 수 있다.
공극률이 약 1 부피% 미만 내지 약 20 부피%의 범위인 피막은 열분무법을 사용하여 피착시킬 수 있는데, 높은 내마모성이 요구되는 적용 분야에서는 공극률이 낮은 것이 좋다. 또한, 피막의 두께는 약 0.02 mm 내지 2 mm를 초과하는 범위로 조절될 수 있다. 상기 두께는 열분무 공정에 의하지 않은 경우에 일반적으로 얻을 수 있는 약 15 ㎛ 미만의 피막 두께보다 큰 것이다. 그 밖에, 열분무법에서는, 공급 원료를 피막 형태보다는 산화물 매트릭스 내에 붕화물 및/또는 탄화물이 분산된 형태로 사용할 수 있다.
또한, 추가의 가열 공정이 필요하지 않으며 부품 표면에 공급 원료를 "도포"하는 수고로운 공정도 피할 수 있다. 따라서, 열에 민감한 부품을 비롯한 광범위한 표적면에 대하여 피막을 적용할 수 있다.
본 발명은 항공 우주 산업뿐만 아니라 증기 터빈과 수력 터빈, 브레이크와 클러치 디스크 및 스레드 가이드 (thread guide) 등의 방직용 장비를 비롯한 광범위한 다른 분야에 사용될 수 있다. 표면의 내구성이 고려되는 산업 분야라면 본 발명의 이점을 유익하게 활용할 수 있다. 산화물 매트릭스 내에서 비산화물 함량이 높은 피막을 피착하는 경우에는 다양한 제조 부문에 있어서 현재 가능한 것보다 더 높은 온도에서 이러한 마모 저항성 피막이 사용될 수 있게 된다.

Claims (36)

  1. 물품의 표면에 열분무하기 위한 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물에 있어서, 상기 조성물은
    - 산화물계 세라믹 분말과,
    - 붕화물계 세라믹 분말, 탄화물계 세라믹 분말 또는 이들의 조합
    을 포함하고, 상기 붕화물계 세라믹 분말, 탄화물계 세라믹 분말 또는 이들의 조합의 입도는 10 내지 106 ㎛이며, 상기 산화물계 세라믹 분말의 부피 함량은 1 내지 85%의 범위인 것인, 물품의 표면에 열분무하기 위한 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 붕화물계 세라믹 분말, 탄화물계 세라믹 분말 또는 이들의 조합의 입도는 10 내지 45 ㎛의 범위인 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 산화물계 세라믹 분말의 입도는 0.01 내지 45 ㎛인 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 산화물계 세라믹 분말은 실리카, 알루미나, 알루미나-티타니아, 지르코니아, 이트리아로 안정화시킨 지르코니아, 마그네시아로 안정화시킨 지르코니아, 세리아로 안정화시킨 지르코니아, 칼시아로 안정화시킨 지르코니아, 스칸디아로 안정화시킨 지르코니아, 지르코니아로 강화시킨 알루미나, 알루미나-지르코니아 및 산화물 화합물로 된 군으로부터 선택되는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물은 붕화물계 세라믹 분말 및 산화물계 세라믹 분말을 포함하는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 붕화물계 세라믹 분말은 주기율표상의 IVB, VB, VIB, VIIB 및 VIIIB 족 원소의 붕화물로부터 선택되는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 붕화물계 세라믹 분말은 붕화티타늄, 붕화지르코늄 및 붕화하프늄으로 된 군으로부터 선택되는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물은 탄화물계 세라믹 분말 및 산화물계 세라믹 분말을 포함하는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 탄화물계 세라믹 분말은 주기율표상의 IVB, VB, VIB, VIIB족 원소의 탄화물 및 탄화철로부터 선택되는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 탄화물계 세라믹은 탄화규소, 탄화크롬 및 탄화붕소로 된 군으로부터 선택되는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료 조성물.
  12. 산화물계 세라믹 분말을 붕화물계 세라믹 분말, 탄화물계 세라믹 분말 또는 이들의 조합과 혼합하는 단계를 포함하고,
    상기 붕화물계 세라믹 분말, 탄화물계 세라믹 분말 또는 이들의 조합의 입도는 10 내지 106 ㎛이며, 상기 산화물계 세라믹 분말의 부피 함량은 1 내지 85%의 범위인 것인, 표면에 열분무하여 그 표면에 세라믹 피막을 형성시키기 위한 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서, 상기 붕화물계 세라믹 분말, 탄화물계 세라믹 분말 또는 이들의 조합의 입도는 10 내지 45 ㎛의 범위인 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 산화물계 세라믹 분말의 입도는 0.01 내지 45 ㎛인 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 산화물계 세라믹 분말은 실리카, 알루미나, 알루미나-티타니아, 지르코니아, 이트리아로 안정화시킨 지르코니아, 마그네시아로 안정화시킨 지르코니아, 세리아로 안정화시킨 지르코니아, 칼시아로 안정화시킨 지르코니아, 스칸디아로 안정화시킨 지르코니아, 지르코니아로 강화시킨 알루미나, 알루미나-지르코니아 및 산화물 화합물로 된 군으로부터 선택되는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 결합제 무함유 세라믹 공급 원료는 붕화물계 세라믹 분말 및 산화물계 세라믹 분말을 포함하는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 붕화물계 세라믹 분말은 주기율표상의 IVB, VB, VIB, VIIB 및 VIIIB 족 원소의 붕화물로부터 선택되는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 붕화물계 세라믹 분말은 붕화티타늄, 붕화지르코늄 및 붕화하프늄으로 된 군으로부터 선택되는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  20. 제12항에 있어서, 상기 결합제 무함유 세라믹 공급 원료는 탄화물계 세라믹 분말 및 산화물계 세라믹 분말을 포함하는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  21. 제12항에 있어서, 상기 탄화물계 세라믹 분말은 주기율표상의 IVB, VB, VIB, VIIB족 원소의 탄화물 및 탄화철로부터 선택되는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 탄화물계 세라믹은 탄화규소, 탄화크롬 및 탄화붕소로 된 군으로부터 선택되는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  23. 산화물 함량이 1 내지 25 부피%의 범위가 되도록 산화물계 세라믹 제1 분말을 붕화물계 세라믹 분말, 탄화물계 세라믹 분말 또는 이들의 조합과 혼합하는 단계와,
    이어서 최종 산화물 함량이 최대 85 부피%가 되도록 상기 산화물계 세라믹 제1 분말과 동일하거나 상이한 산화물계 세라믹 제2 분말 1종 이상을 더 혼합하는 단계
    를 포함하며, 상기 붕화물계 세라믹 분말, 탄화물계 세라믹 분말 또는 이들의 조합의 입도는 10 내지 106 ㎛인 것인, 표면에 열분무하여 그 표면에 세라믹 피막을 형성시키기 위한 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 산화물계 세라믹 제2 분말은 산화물계 세라믹 제1 분말과 상이한 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  25. 제12항에 있어서, 상기 혼합하는 단계는 건식 혼합 단계인 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  26. 제12항에 있어서, 상기 혼합하는 단계는 습식 혼합한 다음 건조하는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  27. 제23항에 있어서, 상기 혼합하는 단계는 건식 혼합 단계인 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  28. 제23항에 있어서, 상기 혼합하는 단계는 습식 혼합한 다음 건조하는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  29. 제26항 또는 제28항에 있어서, 상기 습식 혼합은 상기 혼합물에 물을 첨가하여 슬러리를 형성시키는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  30. 제12항, 제14항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 산화물계 세라믹 분말의 최종 산화물 함량은 30 부피％ 내지 60 부피％의 범위인 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  31. 제12항, 제14항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 입도는 30 내지 108 ㎛의 범위인 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  32. 제12항, 제14항 내지 제28항 중 어느 하나의 항의 방법으로 결합제 무함유 세라믹 공급 원료를 제조하는 단계와,
    물품의 표면에 피막을 형성시키기 위하여 상기 표면에 상기 결합제 무함유 세라믹 공급 원료를 열분무하는 단계를 포함하는, 물품의 표면에 세라믹 피막을 적용하는 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  33. 제12항, 제14항 내지 제28항 중 어느 하나의 항의 방법으로 결합제 무함유 세라믹 공급 원료를 제조하는 단계와,
    2차 공급 원료를 형성시키기 위하여 상기 결합제 무함유 세라믹 공급 원료를 산화물계 세라믹의 제3 분말과 혼합하는 단계와,
    물품의 표면에 피막을 형성시키기 위하여 상기 표면에 상기 2차 공급 원료를 열분무하는 단계를 포함하는, 물품의 표면에 세라믹 피막을 적용하는 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 결합제 무함유 세라믹 공급 원료를 산화물계 세라믹의 제3 분말과 혼합하는 단계 및 상기 열분무하는 단계는 동시에 수행되는 것인 결합제 무함유 세라믹 공급 원료의 제조 방법.
  35. 기재 및 이에 적용되는 피막을 포함하는 열분무 피복된 물품에 있어서, 상기 피막은 제1항, 제3항 내지 제11항 중 어느 하나의 항의 결합제 무함유 세라믹 공급 원료를 포함하며, 붕화물계 세라믹 및 탄화물계 세라믹 중의 적어도 하나를 피막 내에 15 내지 99 부피%로 포함하는 것인, 열분무 피복된 물품.
  36. 제35항에 있어서, 상기 피막은 대기 플라즈마 분무법, 불꽃 연소 분무법 및 저압 또는 진공 플라즈마 분무법으로 된 군으로부터 선택되는 분무법이 적용되는 것인 물품.
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200450356Y1 (ko) 2008-07-18 2010-09-27 (주)엠비오라 세정용 세라믹 패드
FR2947568B1 (fr) * 2009-07-02 2011-07-22 Snecma Revetement de protection thermique pour une piece de turbomachine et son procede de realisation
CN102625504A (zh) * 2012-03-29 2012-08-01 中材高新材料股份有限公司 高温硼化锆陶瓷发热体及其制备方法
CN103540889A (zh) * 2012-07-09 2014-01-29 中国科学院微电子研究所 一种低压等离子喷涂技术制备碳化硼涂层的方法
CN103540891B (zh) * 2012-07-09 2015-09-30 中国科学院微电子研究所 一种等离子喷涂技术制备碳化硼涂层的方法
GB201219642D0 (en) * 2012-11-01 2012-12-12 Norwegian Univ Sci & Tech Ntnu Thermal spraying of ceramic materials
CN103484814B (zh) * 2013-10-09 2015-09-09 河北工业大学 硼化钛基无机复合材料涂层的制备方法
CN103936415B (zh) * 2014-03-17 2016-08-31 内蒙古科技大学 一种电子束物理气相沉积用稳定氧化锆陶瓷靶材及制备方法
CN104031439B (zh) * 2014-06-30 2016-05-18 北斗启明（北京）节能科技服务有限公司 耐高温纳米黑体涂层及其制备工艺
CN104446397B (zh) * 2014-12-18 2016-08-24 中南大学 一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层及制备方法
JP6590686B2 (ja) * 2014-12-24 2019-10-16 トーカロ株式会社 絶縁軸受、並びに軸受のコーティング方法
CN104532229B (zh) * 2014-12-31 2017-01-25 宁波喜尔美厨房用品有限公司 一种锅用陶瓷涂层及其制备方法
JP6596214B2 (ja) * 2015-03-30 2019-10-23 株式会社フジミインコーポレーテッド 溶射材料
CN105418164B (zh) * 2015-11-11 2018-07-27 安吉科灵磁性材料有限公司 表面涂覆钇稳定氧化锆涂层的碳化硅陶瓷窑具的制备方法
CN105986219B (zh) * 2016-07-04 2019-06-04 常州大学 一种在金属表面制备硼化钛涂层的工艺方法
CN106699211A (zh) * 2016-12-28 2017-05-24 马鞍山蓝科再制造技术有限公司 一种提升汽车封盖件模具强度的热喷涂涂料
KR101872868B1 (ko) * 2017-03-07 2018-07-02 (주)윈스 전기전도도가 우수한 전도성 세라믹 조성물
CN107903085A (zh) * 2017-12-01 2018-04-13 北京天宜上佳新材料股份有限公司 一种碳陶制动件的制备方法
CN108218436B (zh) * 2018-01-23 2021-05-07 中国航发北京航空材料研究院 一种降低ZrB2-SiC陶瓷材料烧结温度的方法
CN110845234B (zh) * 2019-12-04 2021-10-29 江西科技师范大学 一种球形空心ZrTiO4陶瓷粉及其制备方法和应用
CN111235511B (zh) * 2020-03-15 2022-04-12 河北工业大学 多元陶瓷复合涂层的制备方法
CN111875399B (zh) * 2020-07-31 2022-07-12 中国航发北京航空材料研究院 一种多元增韧的碳化硅陶瓷基复合材料制备方法
CN111785563B (zh) * 2020-08-21 2023-08-22 湖北大禹汉光真空电器有限公司 一种用于真空灭弧室的耐高温主屏蔽筒及其制作方法
CN112267088A (zh) * 2020-09-13 2021-01-26 泰州市航宇电器有限公司 一种连接器零件表面涂层及其涂覆方法
CN112573909B (zh) * 2020-12-10 2022-10-21 中国京冶工程技术有限公司 基于纳米硅溶胶的陶瓷耐磨料及其制备方法
CN112679200A (zh) * 2020-12-31 2021-04-20 铜陵泰富特种材料有限公司 一种滚筒复合陶瓷修复再生及延寿方法
CN113502107A (zh) * 2021-07-06 2021-10-15 上海巴洛特新材料研究有限公司 一种金属涂层配方及喷涂方法
WO2023200720A1 (en) * 2022-04-11 2023-10-19 Oerlikon Metco (Us) Inc. Environmental barrier materials and coatings containing low melting temperature phases
CN116477940B (zh) * 2023-03-17 2024-04-12 电子科技大学 一种钛酸钇掺杂氧化锆陶瓷材料及其制备方法和应用
CN116751061A (zh) * 2023-06-09 2023-09-15 绍兴文理学院 一种喷气涡流纺用高耐磨陶瓷空心锭子及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2286023A1 (en) 1997-04-07 1998-10-15 Miltex Technology Corporation Ceramic composition for coating surgical and dental instruments

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2672426A (en) * 1950-12-14 1954-03-16 Mallory & Co Inc P R Metal-ceramic bodies and method of making
US3607343A (en) * 1965-10-04 1971-09-21 Metco Inc Flame spray powders and process with alumina having titanium dioxide bonded to the surface thereof
JPS6054906B2 (ja) * 1978-01-31 1985-12-02 財団法人特殊無機材料研究所 セラミツクス焼結成形体の製造法
JPS61158839A (ja) * 1984-12-28 1986-07-18 Okuno Seiyaku Kogyo Kk ガラス組成物
JPS6314853A (ja) * 1986-07-03 1988-01-22 Tech Res Assoc Highly Reliab Marine Propul Plant 耐摩耗性被膜、その形成方法及びそのための原料
JPS6445755A (en) 1987-08-12 1989-02-20 Hitachi Ltd Ceramic dull roll for rolling, its production and rolling mill using said roll
US5206059A (en) * 1988-09-20 1993-04-27 Plasma-Technik Ag Method of forming metal-matrix composites and composite materials
US5019686A (en) * 1988-09-20 1991-05-28 Alloy Metals, Inc. High-velocity flame spray apparatus and method of forming materials
JPH02236266A (ja) * 1989-03-09 1990-09-19 Tocalo Co Ltd 溶融金属用部材およびその製造方法
JPH0819535B2 (ja) * 1989-08-17 1996-02-28 トーカロ株式会社 高温熱処理炉用ロールおよびその製造方法
US5161306A (en) * 1989-08-17 1992-11-10 Tocalo Co., Ltd. Roll for use in heat treating furnace and method of producing the same
JPH0645863B2 (ja) * 1990-01-30 1994-06-15 新日本製鐵株式会社 高温耐摩耗・耐ビルドアップ性に優れた溶射材料およびその被覆物品
JPH07187817A (ja) * 1991-06-03 1995-07-25 Agency Of Ind Science & Technol 溶射材料及びその製造方法
DE4221318B4 (de) 1991-06-27 2005-12-08 Kao Corp. Kohlenstoffgefülltes, keramisches Verbundmaterial, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
JPH0711323A (ja) * 1992-06-19 1995-01-13 Praxair Kogaku Kk 熱処理炉用ロール
JPH0711420A (ja) * 1993-06-25 1995-01-13 Nippon Steel Corp 熱処理炉用ロール
JPH07102357A (ja) * 1993-09-30 1995-04-18 Isuzu Motors Ltd 溶射複合被膜を有する摺動部材
JP2000064021A (ja) * 1998-06-12 2000-02-29 Osaka Gas Co Ltd 溶射皮膜、蒸発器、熱交換器、流体加熱器および流体冷却器
JP3853085B2 (ja) * 1998-09-10 2006-12-06 トーカロ株式会社 溶融金属用容器およびその表面処理方法
US6652801B2 (en) 2000-03-06 2003-11-25 Gerard E. Parker Method for producing agglomerated boron carbide
CA2306941A1 (en) * 2000-04-27 2001-10-27 Standard Aero Ltd. Multilayer thermal barrier coatings
AU2002356516A1 (en) * 2001-09-12 2003-03-24 F.W. Gartner Thermal Spraying Company Nanostructured titania coated titanium
US20060141237A1 (en) * 2004-12-23 2006-06-29 Katherine Leighton Metal-ceramic materials
WO2006091613A2 (en) * 2005-02-24 2006-08-31 Rutgers, The State University Of New Jersey Nanocomposite ceramics and process for making the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2286023A1 (en) 1997-04-07 1998-10-15 Miltex Technology Corporation Ceramic composition for coating surgical and dental instruments

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