KR101442834B1 - Method for insulation coating on exhaust manifold and exhaust manifold having insulation coating - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진의 배기 매니폴드에 단열 코팅을 하는 방법 및 상기 단열코팅된 배기 매니폴드에 대한 것이다. 본 발명에 의한 배기 매니폴드의 단열 코팅은 단열특성, 내구성 및 배기 매니폴드 주재인 주철재 재료와의 접착성 등을 고려하여 조성이 개량된 코팅용 조성물에 의하여 이루어진다.The present invention is directed to a method of providing an adiabatic coating to an exhaust manifold of an engine and to the adiabatically coated exhaust manifold. The heat-insulating coating of the exhaust manifold according to the present invention is formed by coating composition whose composition is improved in consideration of adiabatic characteristics, durability, adhesiveness to the main steel material as a main component of the exhaust manifold, and the like.

내연기관, 배기, 매니폴드, 단열 Internal combustion engine, Exhaust, Manifold, Insulation

Description

배기 매니폴드의 단열 코팅 방법 및 상기 단열 코팅된 배기 매니폴드{METHOD FOR INSULATION COATING ON EXHAUST MANIFOLD AND EXHAUST MANIFOLD HAVING INSULATION COATING}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adiabatic coating method for an exhaust manifold and an adiabatic coating method for an exhaust manifold,

본 발명은 엔진의 배기 매니폴드에 단열 코팅을 하는 방법 및 상기 단열코팅된 배기 매니폴드에 대한 것으로서, 배기 매니폴드 주재인 주철재 재료와의 접착성과 열 팽창성, 단열특성, 내구성 및 배기 특성 등을 고려하여 적어도 3중의 코팅을 하여, 배기 매니폴드 외부로의 열 방출을 최소화할 뿐 아니라, 표면 산화 방지, 표면 온도 최소화 등의 효과를 나타낼 수 있는 단열 코팅에 대한 것이다.The present invention relates to a method of applying an adiabatic coating to an exhaust manifold of an engine and to the adiabatically coated exhaust manifold, and relates to a method for improving the adhesion to a main steel material which is the main material of an exhaust manifold, thermal expansion property, adiabatic characteristic, durability, And at least three coatings are applied to minimize the heat emission to the outside of the exhaust manifold, and to prevent the surface oxidation and to minimize the surface temperature.

최근 엔진의 소형화, 고출력화, 지능화 요구에 따라, 보다 한정된 엔진 공간 내에 보다 많은 부품을 밀집시켜 엔진을 제작할 필요가 생기게 된다. 그런데 상기와 같은 밀집 구조의 엔진에서는 엔지의 작동 온도 및 압력이 상승하게 된다. 이러한 상황에서는 엔진 부품들의 단열이 보다 중요하다.In recent years, in accordance with the demand for miniaturization, high output, and intelligence of the engine, it is necessary to densely engineer more parts in a more limited engine space to produce an engine. However, the operation temperature and the pressure of the engine increase in the engine of the dense structure as described above. In such a situation, insulation of engine parts is more important.

일반적으로 자동차 등의 엔진 배기계는, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진의 각 기통별 연소실의 배기포트(도시안됨)와 개별적으로 연결된 배기 매니폴드(10), 상기 배기 매니폴드의 후미에 결합되는 프론트 파이프(2) 및 상기 프론트 파이프 외주에 설치되어 배기시 발생하는 충격파에 의한 진동을 흡수하는 진동 완충장치(30)를 포함한다.1, an engine exhaust system generally includes an exhaust manifold 10 individually connected to an exhaust port (not shown) of a combustion chamber of each engine cylinder, an exhaust manifold 10 connected to a rear end of the exhaust manifold, A pipe 2 and a vibration damping device 30 installed on the outer periphery of the front pipe for absorbing vibrations caused by shock waves generated during exhausting.

일반적으로 배기 매니폴드는 그 형상이 복잡하고 또한 높은 온도에서 사용되기 때문에 통상 구상화 흑연 주철에 의하여 제조된다.Generally, an exhaust manifold is usually manufactured by using spheroidal graphite cast iron because its shape is complicated and used at a high temperature.

이러한 배기 매니폴드는 엔진 룸 내 부품 중 가장 높은 표면 온도를 나타내는 부품으로 알려져 있다. 그렇기 때문에, 배기 매니폴드를 효과적으로 단열시킬 경우 배기가스의 온도를 상승시켜 엔진의 효율과 출력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 배기 매니폴드에서 방출되는 열에 의하여 엔진 룸의 온도가 상승되는 것을 억제하여, 엔진 룸에 공존하는 여러 부품들의 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있다.These exhaust manifolds are known as components that exhibit the highest surface temperature among the components in the engine room. Therefore, when the exhaust manifold is effectively insulated, the temperature of the exhaust gas can be raised to improve the efficiency and the output of the engine, and the temperature of the engine room can be prevented from rising due to heat emitted from the exhaust manifold, The stability and reliability of various components coexisting in the engine room can be improved.

현재 배기 매니폴드의 단열을 위한 다양한 방식들이 제안 되고 있다. 이러한 단열 방식은 크게, 배기 매니폴드와 독립된 별도의 단열층을 구비하는 방식(한국특허공개 2003-0082225호 또는 1998-074258 등)과 상기 배기 매니폴드에 단열층을 코팅하는 방식으로 크게 나눌 수 있다.Various methods for insulating the exhaust manifold are currently being proposed. Such a heat insulation method can be largely divided into a method of providing a separate heat insulating layer independent of the exhaust manifold (Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0082225 or 1998-074258, etc.) and a method of coating a heat insulating layer on the exhaust manifold.

그런데, 별도의 단열층을 구비하는 상기 첫번째 방식에 의한 단열의 경우, 일정 두께(수mm 이상)의 단열층을 배기 매니폴더 외부에 추가로 부가하게 되어 배기 매니폴드 부피가 커지게 되며, 또한 복잡한 형상의 매니폴드 표면을 효과적으로 감싸는 것은 공정상 매우 복잡하고 어렵다는 문제점이 있다. 또한 상기 단열층으로의 수분의 침투, 진동에 의한 단열층의 변형 및 두께 감소에 따라 단열 성능이 감소하는 문제점이 발생하게 되고 아울러 외관상으로도 초기 외관을 유지하기 어렵다는 문제점이 있다.However, in the case of adiabatic heating by the above-described first method including a separate heat insulating layer, a heat insulating layer of a certain thickness (several mm or more) is additionally provided outside the exhaust manifold to increase the volume of the exhaust manifold, There is a problem in that it is very complicated and difficult to effectively enclose the manifold surface. In addition, there is a problem that the heat insulating performance is reduced due to the infiltration of moisture into the heat insulating layer, the deformation of the heat insulating layer due to the vibration, and the decrease in thickness, and also it is difficult to maintain the initial appearance.

한편, 배기 매니폴드 자체를 단열 코팅하는 방식은 일반적으로 세라믹 재료를 포함하는 슬러리 형태의 액상 코팅제를 이용하여 코팅을 한 후 이를 소성, 경화하여 코팅층을 형성하는 방법이다. 그러나 이러한 방식의 코팅은 일반적으로 기계적 강도가 낮고, 또한 고온에서 장시간 사용시 코팅에 사용되었던 바인더가 점차 소결 혹은 분해되어 코팅 자체가 부스러지게 되는 단점이 있다. On the other hand, a method of adiabatically coating the exhaust manifold itself is generally a method of forming a coating layer by using a slurry liquid coating material containing a ceramic material, followed by baking and curing. However, such a coating generally has a low mechanical strength and has a disadvantage that the binder used for coating at a high temperature for a long time is gradually sintered or decomposed and the coating itself is broken.

배기 매니폴드의 재료로 주로 사용되는 구상화 흑연 주철은 배기 매니폴드의 사용 온도 영역인 -40~800℃의 온도 범위에서 열팽창의 변화폭이 커서 그 열팽창 계수가 약 10~20x10-6 정도의 넓은 범위의 값을 나타낸다. 즉, 배기 매니폴드에서 엔진 헤드부와 체결된 부분은 엔진 주위의 냉각수로 냉각되어 어느 정도 온도가 낮은 반면, 상기 냉각수의 영향을 받지 않는 부분은 온도가 매우 높아 배기 매니폴드 자체의 온도 구배가 매우 크다. 또한 배기 매니폴드는 엔진과 직결되어 있는 상태에서 작동하므로 엔진 구동에 따른 물리적 진동을 수반하고, 수시로 작동과 미작동을 반복하므로 열싸이클에 따른 열피로가 수반된다. The graphite cast iron, which is mainly used as the material of the exhaust manifold, has a large variation range of thermal expansion in the temperature range of -40 to 800 ° C., which is the operating temperature range of the exhaust manifold, so that its thermal expansion coefficient is about 10 to 20 × 10 -6 Value. That is, the portion of the exhaust manifold that is engaged with the engine head is cooled by the cooling water around the engine to a certain extent, while the temperature of the portion not affected by the cooling water is very high and the temperature gradient of the exhaust manifold itself is very high Big. Also, since the exhaust manifold operates in a state of being directly connected to the engine, the engine vibrates accompanied with physical vibration accompanied by thermal fatigue due to thermal cycling.

따라서, 코팅 방법에 의하여 배기 매니폴드에 단열처리를 하고자 하는 경우에는, 단열성 외에도 열충격 저항성을 고려해야 하며, 또한 코팅에 의해 형성된 단열 코팅층이 고온 작동 중에 소결되어 취성을 나타내는 일이 없어야 한다.Therefore, in the case where the exhaust manifold is to be adiabatically treated by the coating method, thermal shock resistance as well as thermal insulation must be taken into consideration, and the heat-insulating coating layer formed by the coating should not sinter during high-temperature operation to exhibit brittleness.

상기와 같은 문제점을 고려하여, 본 발명에서는 배기 매니폴드의 일반적인 사용온도 영역인 -40~800℃의 온도 영역에서 배기 매니폴드의 주 재질인 구상화 흑연 주철과 열팽창계수 차이가 적고 열충격 저항성이 큰 코팅용 조성물을 개발하여, 배기 매니폴드의 열충격 상황에서도 안정적으로 단열성을 나타낼 뿐만 아니라 내구성이 우수한 배기 매니폴드의 단열 코팅 및 그 코팅 방법을 제공한다.In view of the above problems, in the present invention, in the temperature range of -40 to 800 ° C., which is the general operating temperature range of the exhaust manifold, the difference in thermal expansion coefficient between the spheroidizing graphite cast iron, which is the main material of the exhaust manifold, The present invention provides a thermal insulation coating of an exhaust manifold having excellent durability as well as a stably insulating property even in a thermal shock state of an exhaust manifold, and a coating method therefor.

즉, 본 발명은 통상적인 배기 매니폴드 재질인 구상화 흑연 주철에 적합한 단열 코팅 방법 및 상기 단열 코팅된 배기 매니폴드를 제공한다.That is, the present invention provides an adiabatic coating method suitable for a conventional graphite cast iron, which is a typical exhaust manifold material, and the adiabatically coated exhaust manifold.

본 발명은 엔진의 배기 매니폴드 외면에 단열 코팅을 하는 방법으로서, 제 1 코팅용 조성물을 이용하여 상기 배기 매니폴드 외면에 제 1 코팅층을 형성하는 단계; 및 제 2 코팅용 조성물을 이용하여 상기 제 1 코팅층 위에 제 2 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 배기 매니폴드의 단열 코팅 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for providing an adiabatic coating on an outer surface of an exhaust manifold of an engine, the method comprising: forming a first coating layer on an outer surface of the exhaust manifold using a first coating composition; And forming a second coating layer on the first coating layer by using a composition for a second coating. The present invention also provides an adiabatic coating method for an exhaust manifold.

여기서 상기 제 1 코팅용 조성물은 Ni, Co 및 Fe 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속을 모재금속으로 하는 분말로서, 전체 중량에 대하여 7~30 중량%의 Cr, 5~13 중량%의 Al, 0.1~1.0 중량% Y 및 잔량의 상기 모재금속을 포함하는 조성물이 가능하다.The first coating composition is a powder containing one or more metals selected from the group consisting of Ni, Co and Fe as a base metal. The first coating composition contains 7 to 30% by weight of Cr, 5 to 13% by weight of Al, 0.1 to 1.0% by weight Y and a balance of the above base metal.

또한 상기 제 2 코팅용 조성물은 전체 중량에 대하여 5~7 중량%의 Y2O3, 1~10 중량%의 Nd2O3, 1~11 중량%의 Yb2O3 및 잔량의 지르코니아를 포함하는 조성물이 가능하다.The second coating composition may contain 5 to 7% by weight of Y 2 O 3 , 1 to 10% by weight of Nd 2 O 3 , 1 to 11% by weight of Yb 2 O 3 and the balance of zirconia, Is possible.

여기서, 상기 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층은 플라즈마 용사법에 의하여 형성될 수 있다.Here, the first coating layer and the second coating layer may be formed by a plasma spraying method.

즉, 본 발명은 엔진의 배기 매니폴드 외면에 단열 코팅을 하는 방법으로서, 전체 중량에 대하여 7~30 중량%의 Cr, 5~13 중량%의 Al, 0.1~1.0 중량% Y, 및 잔부는 Ni, Co 및 Fe 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속;으로 조성된 제 1 코팅용 조성물을 이용하여, 상기 배기 매니폴드 외면에 제 1 코팅층을 형성하는 단계; 및 전체 중량에 대하여 5~7 중량%의 Y2O3, 1~10 중량%의 Nd2O3, 1~11 중량%의 Yb2O3 및 잔부는 지르코니아로 구성되는 제 2 코팅용 조성물을 이용하여, 상기 제 1 코팅층 위에 제 2 코팅층을 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되며 상기 제 1 코팅층 및 2 코팅층은 플라즈마 용사법에 의하여 형성되는 것을 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 단열 코팅 방법을 제공한다.In other words, the present invention provides a method of adiabatically coating an outer surface of an exhaust manifold of an engine, comprising 7 to 30 wt% of Cr, 5 to 13 wt% of Al, 0.1 to 1.0 wt% of Y, Forming a first coating layer on an outer surface of the exhaust manifold by using a first coating composition composed of one or more metals selected from Co and Fe; And a composition for a second coating consisting of 5 to 7% by weight of Y 2 O 3 , 1 to 10% by weight of Nd 2 O 3 , 1 to 11% by weight of Yb 2 O 3 and the balance of zirconia, based on the total weight, Forming a second coating layer on the first coating layer; Wherein the first coating layer and the second coating layer are formed by a plasma spraying method. The present invention also provides an adiabatic coating method for an exhaust manifold.

한편, 본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 제 1 코팅층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 코팅층을 형성하는 단계 사이에는 상기 제 1 코팅용 조성물과 제 2 코팅용 조성물을 중량비로 25~50 : 50~75의 비율로 혼합한 제 3 코팅용 조성물을 이용하여 중간층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이하 상기 중간층을 제 3 코팅층이라고 하며, 상기 중간층 형성 단계를 제 3 코팅층 형성단계라 한다.According to another embodiment of the present invention, between the step of forming the first coating layer and the step of forming the second coating layer, the first coating composition and the second coating composition are mixed at a weight ratio of 25-50: 50 To 75% by weight of the third coating composition. Hereinafter, the intermediate layer is referred to as a third coating layer, and the intermediate layer forming step is referred to as a third coating layer forming step.

상기 중간층인 제 3 코팅층 역시 플라즈마 용사법에 의하여 형성될 수 있다. The third coating layer as the intermediate layer may also be formed by a plasma spraying method.

따라서 본 발명은 또한, 상기 제 1 코팅층을 형성하는 단계와, 제 2 코팅층을 형성하는 단계 사이에는 상기 제 1 코팅용 조성물과 제 2 코팅용 조성물을 중량비로 25~50 : 50~75의 비율로 혼합한 제 3 코팅용 조성물을 이용하여 중간층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 단열 코팅 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention is also directed to a method for preparing a coating composition, comprising the steps of: forming the first coating layer and the second coating layer in a ratio of 25 to 50:50 to 75, And forming an intermediate layer using the mixed third coating composition. The present invention also provides an adiabatic coating method for an exhaust manifold.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 제 1 코팅층의 기공도는 상기 배기 매니폴드와 접한 면과 나머지 코팅층(제 2 코팅층 또는 중간층)과 접한 면 사이에서 기공도가 공간적으로 변하여 구배(gradient)가 형성되도록 하는데, 상기 배기 매니폴드와 접한 면에서의 기공도는 25~30%이고 상기 나머지 코팅층과 접한 면에서의 기공도는 2~10%가 되도록 하는 배기 매니폴드 단열 코팅 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, the porosity of the first coating layer may be such that a degree of porosity is spatially changed between a surface in contact with the exhaust manifold and a surface in contact with the remaining coating layer (second coating layer or intermediate layer) Wherein the porosity on the surface contacting the exhaust manifold is 25 to 30% and the porosity on the surface contacting the remaining coating layer is 2 to 10%.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 제 2 코팅층의 기공도는 8~12% 정도가 되도록 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the porosity of the second coating layer may be about 8 to 12%.

한편, 본 발명의 일례에 따르면, 상기 제 1 코팅층의 두께는 50~150μm이고, 중간층인 제 3 코팅층의 두께는 50~100μm이며, 코팅층의 전체 두께는 350μm 이하가 되도록 할 수 있다. 본 발명의 일례에 따르면 상기 코팅층 전체 두께는 300~350μm 정도의 범위가 되도록 할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the thickness of the first coating layer is 50 to 150 占 퐉, the thickness of the third coating layer as an intermediate layer is 50 to 100 占 퐉, and the total thickness of the coating layer is 350 占 퐉 or less. According to an embodiment of the present invention, the entire thickness of the coating layer may be in the range of about 300 to 350 mu m.

본 발명은 또한, 단열 코팅층에 의하여 외면이 코팅된 엔진의 배기 매니폴드로서, 상기 단열 코팅층은 상기 매니폴드 외면에 접촉하는 제 1 코팅층, 상기 제 1 코팅층 위에 제 2 코팅층을 포함하며, The present invention also relates to an exhaust manifold of an engine having an outer surface coated with a heat insulating coating layer, wherein the heat insulating coating layer includes a first coating layer contacting an outer surface of the manifold, and a second coating layer on the first coating layer,

상기 제 1 코팅층은 Ni, Co 및 Fe 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속 을 모재금속으로 하는 제 1 코팅용 조성물에 의하여 형성된 것으로서, 상기 제 1 코팅용 조성물은 그 총 중량에 대하여 7~30 중량%의 Cr, 5~13 중량%의 Al, 0.1~1.0 중량% Y 및 잔량의 상기 모재금속을 포함하며,Wherein the first coating layer is formed of a first coating composition comprising one or more metals selected from the group consisting of Ni, Co, and Fe as a base metal, and the first coating composition contains 7 to 30 wt% % Cr, 5-13 wt% Al, 0.1-1.0 wt% Y, and the balance of the parent metal,

상기 제 2 코팅층은 전체 중량에 대하여 5~7 중량%의 Y2O3, 1~10 중량%의 Nd2O3, 1~11 중량%의 Yb2O3 및 잔량의 지르코니아(ZrO2)를 포함하는 제 3 코팅용 조성물에 의하여 형성된 것이며, 배기 매니폴드를 제공한다.The second coating layer may contain 5 to 7% by weight of Y 2 O 3 , 1 to 10% by weight of Nd 2 O 3 , 1 to 11% by weight of Yb 2 O 3 and the balance of zirconia (ZrO 2 ) And is provided with an exhaust manifold.

본 발명의 다른 일례의 의하면 상기 배기매니폴드의 코팅층은 중간층인 제 3 코팅층을 더 포함할 수 있는데, 상기 중간층은 상기 제 1 코팅용 조성물과 상기 제 2 코팅용 조성물을 중량비로 25~50 : 50~75의 비율로 혼합하여 이루어진 코팅층인 것이 가능하다.According to another embodiment of the present invention, the coating layer of the exhaust manifold may further include a third coating layer as an intermediate layer, wherein the intermediate coating layer comprises the first coating composition and the second coating composition in a weight ratio of 25 to 50: To < RTI ID = 0.0 > 75. ≪ / RTI >

본 발명의 일례에 따른 배기 매니폴드에 의하면, 제 1 코팅층의 기공도는 상기 배기 매니폴드와 인접한 면과 나머지 코팅층(제 2 코팅층 또는 중간층)과 인접한 면 사이에서 구배(gradient)를 형성하여, 배기 매니폴드와 인접한 면에서는 기공도가 25~30%이고 나머지 팅층과 인접한 면에서는 기공도가 2~10%가 되도록 할 수 있다. 또한 본 발명의 다른 일례에 따르면 상기 제 2 코팅층의 기공도는 8~12%가 되도록 할 수 있다.According to an exhaust manifold according to an example of the present invention, the porosity of the first coating layer forms a gradient between a surface adjacent to the exhaust manifold and a surface adjacent to the remaining coating layer (second coating layer or intermediate layer) The porosity of the surface adjacent to the manifold is 25 ~ 30% and the porosity of the surface adjacent to the tin layer is 2 ~ 10%. According to another embodiment of the present invention, the porosity of the second coating layer may be 8 to 12%.

본 발명의 일례에 의한 배기 매니폴드에서는, 상기 제 1 코팅층의 두께가 50~150μm이고, 중간층인 제 3 코팅층의 두께가 50~100μm이며, 코팅층 전체의 두께가 350μm이하, 보다 바람직하게는 300~350μm가 되도록 구성될 수 있다.In an exhaust manifold according to an embodiment of the present invention, the thickness of the first coating layer is 50 to 150 占 퐉, the thickness of the third coating layer as an intermediate layer is 50 to 100 占 퐉, the thickness of the entire coating layer is 350 占 퐉 or less, Lt; / RTI >

본 발명의 일례에 의한 배기 매니폴드에 있어서, 상기 제 1 코팅층, 제 2 코팅층 및 중간층인 제 3 코팅층은 플라즈마 용사법에 의하여 형성된 것이 바람직하다.In the exhaust manifold according to an example of the present invention, it is preferable that the first coating layer, the second coating layer, and the third coating layer as the intermediate layer are formed by the plasma spraying method.

본 발명에 의한 배기 매니폴드의 단열 코팅층은 기존의 단열 코팅층과는 달리 소정의 두께로 두께가 한정되어 코팅층의 두께가 얇아질 수 있다. 그 결과, 배기 매니폴드의 외형, 중량 등을 크게 변화시키지 않으면서도 배기 매니폴드의 통상의 사용 환경에서 박리되거나 산화되지 않고, 매니폴드 내부 온도 대비 표면 온도를 350℃ 이상 낮출 수 있다(내부온도 800℃ 기준). 또한 배기 매니폴드의 산화방지, 미려한 외관 유지 등의 부가적인 효과가 있다.The heat insulating coating layer of the exhaust manifold according to the present invention may have a predetermined thickness and a thin thickness of the coating layer unlike the conventional heat insulating coating layer. As a result, the surface temperature of the manifold can be lowered by 350 DEG C or more compared with the internal temperature without peeling or oxidation in the normal use environment of the exhaust manifold without significantly changing the external shape, weight, etc. of the exhaust manifold ℃). In addition, there are additional effects such as prevention of oxidation of the exhaust manifold and maintenance of a beautiful appearance.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

통상의 배기 매니폴드의 재질은 구상화 흑연 주철인데, 이러한 구상화 주철은 철(Fe)을 모재로 하여 약 3.24~3.63 중량%의 카본, 약 2.2~4.14 중량%의 Si, 약 0.1~0.5 중량%의 Mn, 약 0.005~0.04 중량%의 S, 약 0.005~0.45 중량%의 P 및 약 0.022~0.054 중량%의 Mg을 포함하며, 기타 Cu, Mo, Cr, Sn 및 V 중 적어도 1가지 이상을 약 0.02~1.28 중량% 정도 포함한다.The conventional exhaust manifold is made of spheroidized graphite cast iron. The spheroidized cast iron contains about 3.24 to 3.63 wt% of carbon, about 2.2 to 4.14 wt% of Si, and about 0.1 to 0.5 wt% of iron (Fe) Mo, about 0.005-0.04 wt% S, about 0.005-0.45 wt% P and about 0.022-0.054 wt% Mg, and at least one other Cu, Mo, Cr, Sn, To 1.28% by weight.

상기 배기 매니폴드는 통상적으로 주조법에 의하여 제조되므로, 제조된 배기 매니폴드의 표면에는 흑연과 실리콘 화합물 등이 잔존하게 되는데 이는 코팅 부착성을 크게 악화시킨다. 따라서, 단열 코팅 전에 상기 배기 매니폴드 표면을 통상의 grit/shot 블라스팅 방법 등으로 가공하는 것이 필요하다.Since the exhaust manifold is generally manufactured by a casting method, graphite and a silicon compound remain on the surface of the produced exhaust manifold, which greatly deteriorates the coating adhesion. Therefore, it is necessary to process the surface of the exhaust manifold by a normal grit / shot blasting method or the like before the adiabatic coating.

본 발명의 일례에 따른 배기 매니폴드 단열 코팅 방법은 적어도 2단계의 코팅 과정을 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 의하면 3단계 코팅 과정을 포함한다.An exhaust manifold adiabatic coating method according to an example of the present invention includes at least two stages of coating process. According to another embodiment of the present invention, a three-step coating process is included.

구체적으로, 제 1 코팅용 조성물을 이용하여 상기 배기 매니폴드 외면에 제 1 코팅층을 형성하는 단계와 제 2 코팅용 조성물을 이용하여 상기 제 1 코팅층 위에 제 2 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.Specifically, the first coating layer may be formed on the outer surface of the exhaust manifold using the first coating composition, and the second coating layer may be formed on the first coating layer using the second coating composition.

필요한 경우, 제 3 코팅용 조성물을 이용하여 상기 1 코팅층과 제 2 코팅층 사이에 중간층인 제 3 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.If necessary, the method may further include forming a third coating layer as an intermediate layer between the one coating layer and the second coating layer using the third coating composition.

통상, 상기 제 1 코팅층은 통상 본드 코팅이라고 하며 제 2 코팅층 탑 코팅이라고 한다. 상기 제 3 코팅층은 중간 코팅이라고도 한다.Usually, the first coating layer is generally referred to as a bond coat and is referred to as a second coating layer top coating. The third coating layer is also referred to as an intermediate coating.

구체적으로, 상기 제 1 코팅인 본드코팅은 금속 합금재료에 의한 코팅에 해당되며, 상기 제 2 코팅인 탑 코팅은 세라믹 재료에 의한 코팅에 해당되며, 상기 제 3 코팅인 중간 코팅은 금속-세라믹 혼합 코팅이라고 할 수 있다.Specifically, the first coating is a coating of a metal alloy material, the second coating is a coating of a ceramic material, and the third coating is a metal-ceramic mixture Coating.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 제 1 코팅을 위한 제 1 코팅용 조성물로서 Ni, Co 및 Fe 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속을 모재 금속으로 하여, 여기에 7~30 중량%의 Cr, 5~13 중량%의 Al이 추가로 함유된 합금분말을 사용할 수 있다. 본 발명의 다른 일례에 따르면 상기 제 1 코팅용 조성물인 합금 분말에 0.1~1.0 중량%의 Y를 더 첨가할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first coating composition for the first coating contains one or more selected from the group consisting of Ni, Co, and Fe as a base metal, and contains 7 to 30 wt% of Cr, 5 To 13% by weight of Al can be used. According to another embodiment of the present invention, 0.1 to 1.0% by weight of Y may be further added to the alloy powder as the first coating composition.

상기 제 1 코팅용 조성물에서 Cr이 7 중량% 미만이면 생성된 코팅층의 충격 저항성이 충분하지 않으며 30 중량%를 초과하면 부착력이 떨어진다.If the content of Cr in the first coating composition is less than 7% by weight, the impact resistance of the resultant coating layer is insufficient, and if it exceeds 30% by weight, the adhesion is deteriorated.

또한 Al이 5 중량% 미만이면 코팅층 형성 후 알루미나 scale 형성에 의한 산화 방지효과를 충분히 얻기 어려우며, 13 중량%를 초과하면 취성이 생겨 코팅층이 조기 박리되기 쉽다는 문제점이 있다.If Al is less than 5% by weight, it is difficult to sufficiently obtain an antioxidant effect due to the formation of alumina scale after formation of the coating layer. If Al is more than 13% by weight, brittleness may occur and the coating layer is likely to be removed early.

한편, Y이 0.1~1.0 중량% 정도 포함되지 않으면 코팅층에 잔유응력이 형성되어 수회 정도의 열 사이클만에 코팅층이 박리될 수 있다는 문제점이 있다.On the other hand, if Y is not contained in an amount of about 0.1 to 1.0 wt%, a residual stress is formed in the coating layer, so that the coating layer may peel off only in several heat cycles.

본 발명의 일례에 따르면 상기 본드 코팅을 위한 제 1 코팅용 조성물의 조성을 Ni-7Cr-13Al-0.12Y로 할 수 있다. 이러한 조성의 경우, 지르코니아 계의 코팅용 조성물을 사용하는 제 3 코팅층과의 열팽창계수 차이가 5% 이내가 되어, 코팅층들 사이의 부착성이 우수해지며, 아울러 내산화성, 열충격 및 열싸이클 저항성 등도 우수해진다.According to an embodiment of the present invention, the composition for the first coating composition for the bond coating may be Ni-7Cr-13Al-0.12Y. In such a composition, the difference in thermal expansion coefficient between the third coating layer and the third coating layer using the zirconia coating composition is less than 5%, the adhesion between the coating layers is excellent, and the oxidation resistance, thermal shock resistance and heat cycle resistance It is excellent.

상기 제 1 단계 코팅은 금속분말에 의한 코팅으로서 배기 매니폴드의 재료인 주철계 재료와 부착성을 고려한 것이다.The first stage coating is a coating with a metal powder, considering the adhesion with the cast iron-based material, which is the material of the exhaust manifold.

여기서, 상기 제 1 코팅층은 기공도에 있어서 구배(gradient)가 형성되도록 할 수 있다.Here, the first coating layer may have a gradient in porosity.

구체적으로, 본 발명의 일례에 따르면, 상기 제 1 코팅층의 기공도는 매니폴드 표면에서 25~30%로 하고, 제 2 코팅층과 접하는 쪽은 기공도가 2~10% 정도가 되도록 하되, 매니폴드 표면에서부터 제 2 코팅층쪽으로 기공도가 점차 감소하도록 코팅조건을 조절하여 코팅을 수행할 수 있다. Specifically, according to an embodiment of the present invention, the porosity of the first coating layer is 25 to 30% at the manifold surface, and the porosity at the side contacting the second coating layer is 2 to 10% The coating may be carried out by adjusting the coating conditions so that the porosity gradually decreases from the surface toward the second coating layer.

이러한 코팅은 통상적으로 알려진 플라즈마 용사법에 의하여 진행될 수 있 다. 당업자라면 기공도 등을 고려하여 플라즈마 용사법에 의한 코팅 중에, 코팅 조건 변수를 적절하게 조절하여 상기와 같이 기공도가 공간적으로 점차적으로 변하여 기공도가 구배를 갖도록 코팅할 수 있다.Such a coating can be carried out by a conventionally known plasma spraying method. Those skilled in the art can appropriately adjust the coating condition parameters during coating by the plasma spraying method in consideration of the porosity and the like so that the porosity is gradually changed spatially and the porosity can be coated so as to have a gradient.

한편, 상기 제 1 코팅층은 단일층이 다층 구조로 이루어질 수 있다. 이를 위하여, 상기 제 1 단계 코팅과정에서 코팅 조건의 변수를 조절해 가면서 반복적으로 수차례에 걸쳐 코팅을 수행함으로써 제 1 코팅층이 다층구조가 되도록 할 수 있다.Meanwhile, the first coating layer may have a single-layer structure. For this purpose, the first coating layer may have a multi-layer structure by repeating coating several times while adjusting the parameters of the coating conditions in the first coating step.

상기 반복적 코팅에 의한 다층 구조의 코팅층을 형성할 경우 배기 매니폴드와 코팅층 사이의 열팽창계수 차이를 저감하는데 효과적이다. When the coating layer having a multilayer structure is formed by the repetitive coating, it is effective to reduce a difference in thermal expansion coefficient between the exhaust manifold and the coating layer.

제 1 코팅층에 있어서, 배기 매니폴드 쪽의 기공도가 25% 미만이면 배기 매니폴드와 코팅층 사이의 열팽창 계수 차이를 효과적으로 저감시키지 못해 조기 박리가 일어날 수 있으며, 기공도가 30%를 초과하면 코팅 물성이 충분하지 않아 내구성이 떨어진다.If the porosity on the side of the exhaust manifold in the first coating layer is less than 25%, the difference in thermal expansion coefficient between the exhaust manifold and the coating layer can not be effectively reduced and premature peeling may occur. If the porosity exceeds 30% The durability is poor.

상기 제 1 코팅층에 있어서 제 2 코팅층과 접하는 쪽의 기공도는 2%~10%로 조절할 수 있다. 제 1 코팅층에서 기공도를 2% 미만으로 하는 것은 코팅 공정상 구현하기 어려운 점이 있으며, 특히, 플라즈마 용사법에 의한 코팅 공정상 구현하기 어려운 점이 있다. 또한, 기공도가 10%를 초과하면 산소 투과율이 높아져 장시간 사용시 계면이 산화되어 부착력이 떨어져 박리되는 문제가 발생한다. The degree of porosity of the first coating layer in contact with the second coating layer can be adjusted to 2% to 10%. It is difficult to realize the porosity of less than 2% in the first coating layer in the coating process, and it is difficult to realize the coating process by the plasma spraying method. If the porosity exceeds 10%, the oxygen permeability increases, and the interface is oxidized for a long period of time, resulting in detachment of adhesion force.

제 1 코팅층에 있어서, 상기와 같이 배기 매니폴드와 접한 면과 제 2 코팅층 사이에서 기공도가 점차적으로 변하도록 기공도에 구배(gradient)를 주면, 열팽창계수 차이에 의한 응력발생을 최소화시킬 수 있다. 플라즈마 용사법을 적용할 경 우, 코팅 공정에서 코팅 변수를 조정하는 것에 의하여 기공도를 쉽게 조절할 수 있으므로 본 발명의 구현에 적합하다.In the first coating layer, if a gradient is imparted to the degree of porosity such that the degree of porosity gradually changes between the surface in contact with the exhaust manifold and the second coating layer as described above, the generation of stress due to the difference in thermal expansion coefficient can be minimized . When the plasma spraying method is applied, the porosity can be easily controlled by adjusting the coating parameters in the coating process, which is suitable for implementation of the present invention.

또한, 배기 매니폴드와 외부의 코팅층은 열팽창계수가 서로 다를 수밖에 없는 바, 배기 매니폴드의 작동시 상기 제 1 코팅층은 이러한 열팽창 계수 차이에 의한 응력을 최대한 수용할 수 있도록 그 조성 및 두께가 최적화되는 것이 필요하다.In addition, since the exhaust manifold and the outer coating layer have different thermal expansion coefficients, the composition and thickness of the first coating layer are optimized so as to maximize the stress due to the difference in thermal expansion coefficient during operation of the exhaust manifold It is necessary.

이에, 본 발명의 일례에 의하면, 상기 제 1 코팅층의 두께는 50~150μm로 할 수 있다. 두께가 50μm 미만이면 내산화성이 충분하지 않고 외부 코팅층과 배기 매니폴드의 열팽창계수 차이를 수용하지 어려운 문제점이 있다. 또한 두께가 150μm 이상이면 고온 크립이 심화되어 부착력이 감소할 수 있다. 본 발명의 구체적인 일례에 의하면 상기 제 1 코팅층의 코팅 두께를 100μm정도로 할 수 있다.Thus, according to an embodiment of the present invention, the thickness of the first coating layer may be 50 to 150 탆. If the thickness is less than 50 탆, the oxidation resistance is insufficient and it is difficult to accept a difference in thermal expansion coefficient between the outer coating layer and the exhaust manifold. If the thickness is more than 150 탆, the high temperature creep becomes severe and the adhesion force may decrease. According to a specific example of the present invention, the coating thickness of the first coating layer may be about 100 탆.

제 2 코팅층은 탑 코팅으로서, 실질적으로 단열의 효과를 나타내는 코팅층이다. 본 발명의 일례에 의하면 이러한 제 2 코팅층으로서, 지르코니아(ZrO2) 계열의 코팅층을 적용할 수 있다.The second coating layer is a top coating, which is a coating layer that substantially exhibits the effect of adiabatic heating. According to an embodiment of the present invention, a zirconia (ZrO 2 ) -based coating layer can be applied as such a second coating layer.

본 발명의 구체적인 일례에 의하면 상기 제 2 코팅층으로서, 7~8 중량% 이트리아(Y2O3)를 포함하는 통상적인 안정화 지르코니아를 사용할 수 있다. 이러한 안정화 지르코니아는 "yittria stabilized zirconia"라고 하는데 통상 "YSZ"라고 불리어진다.According to a specific example of the present invention, as the second coating layer, conventional stabilized zirconia containing 7 to 8 wt% yttria (Y 2 O 3 ) may be used. This stabilized zirconia is called "yittria stabilized zirconia" and is commonly referred to as "YSZ".

상기 제 2 코팅층을 형성하기 위한 제 2 코팅용 조성물로서, 상기 지르코니아(ZrO2)를 모재로 하여, 여기에 상기 이트리아(Y2O3) 외에 희토류 산화물인 Nd2O3, Gd2O3, Sm2O3, Yb2O3, Sc2O3 중 하나 혹은 둘 이상을 더 포함하는 안정화 지르코니아 조성물을 사용하면 우수한 단열 향상 및 인성 향상을 얻을 수 있다. The second coating composition for forming the second coating layer is a composition for forming the second coating layer, wherein the above-mentioned yttria (Y 2 O 3 ) is added to the above-mentioned zirconia (ZrO 2 ) as a base material, and rare earth oxides such as Nd 2 O 3 and Gd 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Yb 2 O 3 , and Sc 2 O 3 is used, it is possible to obtain an excellent heat-insulating property and an improved toughness.

본 발명의 일례에 의하면, 상기 제 2 코팅용 조성물로서 5~7 중량%의 Y2O3, 1~10 중량%의 Nd2O3, 1~11 중량%의 Yb2O3 및 잔량의 지르코니아(ZrO2)를 포함하는 조성물을 사용할 수 있다. 지르코니아의 함량은 72 중량% 이상인 것이 바람직한데, 본 발명의 구체적인 일례에 의하면, 7 중량%의 Y2O3, 10 중량%의 Nd2O3, 11 중량%의 Yb2O3 및 72 중량%의 ZrO2를 포함하는 조성물을 사용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the second coating composition may contain 5 to 7 wt% Y 2 O 3 , 1 to 10 wt% Nd 2 O 3 , 1 to 11 wt% Yb 2 O 3, and the balance zirconia (ZrO 2 ) can be used. The content of zirconia is preferably 72% by weight or more. According to a specific example of the present invention, 7% by weight of Y 2 O 3 , 10% by weight of Nd 2 O 3 , 11% by weight of Yb 2 O 3 and 72% by weight of ZrO 2 can be used.

코팅 과정에서 상기 제 2 코팅층의 기공도는 8~12% 가 되도록 코팅 변수를 조절할 수 있다. 기공도가 12%를 초과하면 800℃이상의 고온에서 소결에 의한 과도한 부피 변화를 초래하여 크랙이 생길 수 있으며, 8% 미만인 경우 단열 성능이 저하되는 문제를 수반할 수 있다.In the coating process, the coating parameter can be controlled so that the porosity of the second coating layer is 8 to 12%. If the porosity exceeds 12%, cracking may occur due to excessive volume change caused by sintering at a high temperature of 800 ° C or higher, and if it is less than 8%, the heat insulating performance may be deteriorated.

본 발명의 일례에 따르면, 상기 제 1 코팅층(본드 코팅층)과 상기 제 2 코팅층(탑 코팅층) 사이에는 중간 코팅층으로서 제 3 코팅층이 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a third coating layer may be formed as an intermediate coating layer between the first coating layer (bond coating layer) and the second coating layer (top coating layer).

상기 제 3 코팅층은 본드 코팅층인 제 1 코팅층과 탑 코팅층인 제 2 코팅층 사이의 열팽창계수 차이를 완화하기 위한 층이라고 할 수 있다. 이를 위하여 제 3 코팅용 조성물로는 제 1 코팅용 조성물과 제 2 코팅용 조성물을 혼합한 것을 사용할 수 있다. The third coating layer may be a layer for alleviating the difference in thermal expansion coefficient between the first coating layer, which is the bond coat layer, and the second coating layer, which is the top coating layer. For the third coating composition, a mixture of the first coating composition and the second coating composition may be used.

이때, 제 1 코팅용 조성물과 제 2 코팅용 조성물은 각각 25~50 중량% 및 50~75 중량%가 되도록 혼합한다. 여기서 상기 제 1 코팅용 조성물의 비율이 50 중량%를 초과하면 단열성이 저하되며, 25 중량% 미만이면 중간코팅으로서의 역할을 적절히 수행하는데 어려움이 있다.At this time, the first coating composition and the second coating composition are mixed so as to be 25-50 wt% and 50-75 wt%, respectively. If the ratio of the first coating composition is more than 50 wt%, the heat insulating property is deteriorated. If it is less than 25 wt%, it is difficult to appropriately perform the role of the intermediate coating.

본 발명의 일례에 의하면, 상기 중간 코팅층인 제 3 코팅층의 두께는 50~100μm로 할 수 있다. 두께가 50μm 미만이면 중간 코팅층으로서의 역할을 적절히 수행하는데 어려움이 있으며, 100μm 초과하면 단열성에 문제가 생길 수 있다. 본 발명의 일례에 의하면 제 2 코팅층의 바람직한 코팅 두께는 75μm정도로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the thickness of the third coating layer as the intermediate coating layer may be 50 to 100 탆. When the thickness is less than 50 탆, it is difficult to appropriately perform its role as an intermediate coating layer, and when it is more than 100 탆, there may be a problem in heat insulation. According to an embodiment of the present invention, the preferable coating thickness of the second coating layer may be about 75 mu m.

본 발명의 일례에 의하면, 상기 제 1 코팅층, 제 2 코팅층 및 필요에 따라 제 3 코팅층을 포함하는 상기 코팅층의 전체 두께는 500μm이하가 되도록 조절한다. 전체 코팅층 두께가 500μm 이상인 경우엔 급냉시 쉽게 박리되는 문제가 있기 때문이다.According to an embodiment of the present invention, the total thickness of the coating layer including the first coating layer, the second coating layer, and optionally the third coating layer is adjusted to be 500 탆 or less. When the total coating layer thickness is 500 탆 or more, there is a problem that it easily peels off in quenching.

한편, 본 발명의 다른 일례에 의하면 상기 코팅층의 전체 두께를 350μm 이하로 할 수 있는데, 보다 구체적으로 300~ 350μm 정도로 할 수 있다. 이 때, 두께가 350μm이하인 경우 열 피로에 의한 크랙이 생길 가능성이 거의 없어지며, 전체 두께가 300μm미만인 경우에는 단열성능이 저하되고 코팅층 밀도가 낮아져 기계적 강도가 떨어지는 문제가 생길 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the total thickness of the coating layer may be 350 탆 or less, more specifically 300 to 350 탆 or so. At this time, when the thickness is 350 μm or less, there is almost no possibility of cracking due to thermal fatigue. When the total thickness is less than 300 μm, the heat insulating performance is lowered and the density of the coating layer is lowered.

도 2는 종래 일반적인 단열 코팅 재료로 널리 사용되고 있는 8YSZ(fully yttria stabilized zirconia)를 사용하여 배기 매니폴드에 단열 코팅을 한 경우(비교예)와 본 발명에 의한 방법으로 코팅을 한 경우(본 발명)에 있어서 각 코팅층에서의 열전도도를 보여주는 것이다. 상기 열전도도는 800℃에서의 시험한 것이다. 상기 두 가지 코팅층의 두께는 모두 350μm이다.FIG. 2 is a graph showing the results of the case where the exhaust manifold is coated with heat insulation (Comparative Example) using the fully yttria stabilized zirconia (8YSZ) widely used as a conventional heat insulating coating material and the coating method according to the present invention The thermal conductivity of each coating layer is shown in Fig. The thermal conductivity was measured at 800 ° C. The thicknesses of the two coating layers are all 350 mu m.

상기 실시예에 의한 본 발명에 의한 코팅층은 제 1 코팅층으로서 Ni-7Cr-13Al-0.12Y을 이용하여 100μm 두께로 코팅을 하고, 그 위에 중간층으로서 상기 제 1 코팅용 조성물과 하기 제 2 코팅용 조성물은 각각 50 중량 %씩 혼합하여 75μm의 두께로 코팅을 하고, 그 위에 제 2 코팅층으로서 7 중량% Y2O3, 10 중량% Nd2O3, 11중량 % Yb2O3, 및 72 중량% ZrO2를 포함하는 조성물을 이용하여 최종코팅하여 코팅층의 전체 두께가 350μm가 되도록 한 것이다The coating layer according to the present invention according to the present invention was coated to a thickness of 100 mu m using Ni-7Cr-13Al-0.12Y as a first coating layer, and the first coating composition and the second coating composition Were mixed in a ratio of 50% by weight to form a coating layer having a thickness of 75 탆. A 7% by weight Y 2 O 3 , 10% by weight Nd 2 O 3 , 11% by weight Yb 2 O 3 , and 72% by weight ZrO 2 , so that the total thickness of the coating layer was 350 μm

도 2에 의할 경우, 본 발명에 의한 코팅층의 경우 상기 비교예와 비교하여 열전도도가 1/2(0.5) 정도 밖에 되지 않으며, 시간 경과에 따른 열전도도 증가도 나타나지 않음을 알 수 있다.In the case of FIG. 2, the coating layer according to the present invention has a thermal conductivity of about 1/2 (0.5) as compared with the comparative example, and the increase in thermal conductivity with time does not appear.

도 3은 코팅층의 단열성능 측정 및 열 응력 특성을 평가하기 위한 장치의 모식도이다. 내부 온도(heating part)를 실제 배기 매니폴드의 사용 온도인 800℃로 유지하여 열적 평형상태에서 표면 온도를 측정하여 내부온도와 차이로부터 단열 성능을 비교할 수 있다. 3 is a schematic view of an apparatus for evaluating the heat insulating performance and thermal stress characteristics of the coating layer. It is possible to compare the insulation performance from the internal temperature and the difference by measuring the surface temperature in the thermal equilibrium state by keeping the internal temperature (heating part) at 800 ° C., which is the actual exhaust manifold operating temperature.

본 발명에 의한 코팅층에 있어서, 두께에 따른 단열 성능을 도 4에 나타냈다. 단열 성능은 두께에 따라 점진적으로 증가함을 알 수 있다.In the coating layer according to the present invention, the heat insulating performance according to the thickness is shown in Fig. It can be seen that the insulation performance gradually increases with thickness.

도 5는 상기 시험기의 내부 온도를 약 100℃로부터 800℃까지 가열 및 냉각하는 것을 반복하여 코팅 두께에 따라 표면에 박리가 일어나는 주기를 평가한 시험 결과를 나타낸 것이다. 박리 주기는 300μm~350μm에서 최대이며 400μm이상에서 감소하는 것을 알 수 있다.FIG. 5 is a graph showing a result of a test in which the internal temperature of the tester is repeatedly heated and cooled from about 100 ° C. to 800 ° C. to evaluate the period of peeling on the surface according to the coating thickness. It can be seen that the peeling period is the maximum at 300 μm to 350 μm and decreases at 400 μm or more.

도 1은 엔진 배기계의 개략적인 구조를 보여주는 도면으로서 배기 매니폴드(10), 프론트 파이프(2) 및 진동 완충장치(30)를 보여준다.1 is a view showing a schematic structure of an engine exhaust system, showing an exhaust manifold 10, a front pipe 2 and a vibration damping device 30. As shown in Fig.

도 2는 본 발명에 의한 코팅층과 8YSZ를 이용하는 비교예에 의한 코팅층에서의 열전도도를 비교한 것이다.2 compares the thermal conductivity of the coating layer according to the present invention and the coating layer according to the comparative example using 8YSZ.

도 3은 코팅층의 단열성능 측정 및 열 응력 특성을 평가하기 위한 장치의 모식도이다. 3 is a schematic view of an apparatus for evaluating the heat insulating performance and thermal stress characteristics of the coating layer.

도 4는 본 발명에 의한 코팅층에 있어서, 두께에 따른 단열 성능을 나타낸 것이다.Fig. 4 shows the heat insulating performance according to the thickness in the coating layer according to the present invention.

도 5는 100℃로부터 800℃까지 가열 및 냉각하는 것을 반복하여 코팅 두께에 따라 표면에 박리가 일어나는 주기를 평가한 시험 결과를 나타낸 것이다.FIG. 5 is a graph showing a test result of evaluating the period of peeling on the surface according to the coating thickness by repeating heating and cooling from 100 ° C to 800 ° C.

Claims (5)

엔진의 배기 매니폴드 외면에 단열 코팅을 하는 방법으로서,A method of applying an adiabatic coating to an outer surface of an exhaust manifold of an engine, 전체 중량에 대하여 7~30 중량%의 Cr; 5~13 중량%의 Al; 0.1~1.0 중량% Y; 및 잔부는 Ni, Co 및 Fe 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속;으로 조성된 합금분말을 포함하는 제 1 코팅용 조성물을 이용하여, 상기 배기 매니폴드 외면에 제 1 코팅층을 형성하는 단계;7 to 30% by weight of Cr relative to the total weight; 5 to 13% by weight of Al; 0.1 to 1.0% by weight Y; Forming a first coating layer on an outer surface of the exhaust manifold using a first coating composition comprising an alloy powder composed of one or more metals selected from the group consisting of Ni, Co, and Fe; 전체 중량에 대하여 5~7 중량%의 Y2O3, 1~10 중량%의 Nd2O3, 1~11 중량%의 Yb2O3 및 잔부는 지르코니아로 구성되는 제 2 코팅용 조성물을 이용하여, 상기 제 1 코팅층 위에 제 2 코팅층을 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되며 A composition for a second coating consisting of 5 to 7% by weight of Y 2 O 3 , 1 to 10% by weight of Nd 2 O 3 , 1 to 11% by weight of Yb 2 O 3 and the balance of zirconia is used Forming a second coating layer on the first coating layer; ≪ / RTI > 상기 제 1 코팅층 및 2 코팅층은 플라즈마 용사법에 의하여 형성되는 것을 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 단열 코팅 방법.Wherein the first coating layer and the second coating layer are formed by a plasma spraying method. 제 1 항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 제 1 코팅층을 형성하는 단계와, 제 2 코팅층을 형성하는 단계 사이에는 상기 제 1 코팅용 조성물과 제 2 코팅용 조성물을 중량비로 25~50 : 50~75의 비율로 혼합한 제 3 코팅용 조성물을 이용하여 중간층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드의 단열 코팅 방법.Between the step of forming the first coating layer and the step of forming the second coating layer, the first coating composition and the second coating composition are mixed at a weight ratio of 25 to 50:50 to 75, And forming an intermediate layer using the composition. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 3. The method according to claim 1 or 2, 상기 제 1 코팅층의 기공도는 상기 배기 매니폴드와 접한 면과 나머지 코팅층과 접한 면 사이에서 구배(gradient)를 형성하여, 상기 배기 매니폴드와 접한 면에서의 기공도는 25~30%이고 나머지 코팅층과 접한 면에서의 기공도는 2~10%가 되도록 코팅을 하는 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 단열 코팅 방법.The degree of porosity of the first coating layer forms a gradient between the surface contacting the exhaust manifold and the surface contacting the remaining coating layer and the degree of porosity on the surface contacting the exhaust manifold is 25-30% Wherein the coating has a porosity of 2 to 10% on a surface contacting with the exhaust manifold. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 2 코팅층의 기공도는 8~12%인 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 단열 코팅 방법.The method of claim 1 or 2, wherein the porosity of the second coating layer is 8 to 12%. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 코팅층의 두께는 50~150μm이고, 상기 중간층의 두께는 50~100μm이며, 코팅층의 전체 두께는 350μm 이하인 것을 특징으로 하는 배기 매니폴드 단열 코팅 방법.The method according to claim 2, wherein the thickness of the first coating layer is 50 to 150 占 퐉, the thickness of the intermediate layer is 50 to 100 占 퐉, and the total thickness of the coating layer is 350 占 퐉 or less.
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