KR101465092B1 - 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물 및 그를 사용하는 방법 - Google Patents

저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물 및 그를 사용하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 SiO2 65~75 중량%, Al2O3 2~5 중량%, B2O3 2~4 중량%, Na2O 10~18 중량%, K2O 1~3 중량%, CaO 5~10 중량%로 조성된 프리트 1,000g과, 부여장석 20~50g, Na2B4O7 20~50g, Bentonite 20~50g, Fe2O3 50~150g, Co2O3 0~15g, NiO 0~15g, MnO2 0~15g 으로 조성되어 있음을 특징으로 하는 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물 및 그 사용방법에 관한 것이다.

Description

저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물 및 그를 사용하는 방법{Low temperature thermal spray coating ceramic coating composition and how to use it}
본 발명은 용사 방법에 의해 기재(Substrate)의 표면을 코팅하기 위한 저온 코팅용 세라믹 용사 재료로 산화제2철을 다량 함유하는 것을 특징으로 하는 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물 및 그를 사용하는 방법에 관한 것이다.
다양한 가공물의 표면 코팅은 산업 기술 분야에서 헤아릴 수 없을 정도로 많은 용도가 있고 그에 따라 높은 경제적 중요성을 가진다. 코팅은 서로 다른 이유로 다양한 기재(substrate)에 적용된다.
용사법은 부품생산 및 기재의 산업적 생산에 있어서 오랫동안 발전되어 오는 가운데 여러 종류의 변형된 용사법이 발전되어 왔다. 부품 및 기재의 다량 생산에서 매우 다양한 기재 표면에 사용하는 용사방법은 분말 분무 또는 와이어 분무에 사용되는 화염 분무법(Flame spraying), 아크 분무법(Arc sprating), 고속화염 분무법(High velocity flame spraying:HVOF), 화염 폭발 분무법(Flame detonation spraying), 저온 가스 분무법(Cold gas spraying), 저온 열 방법(LPPS) 또는 플라스마 분무법 등이다. 위에 열거한 용사 방법들은 용사방법의 전부는 아니다.
저온용사 코팅기술(Cold Spray Coating Technology)은 1980년도 중반에 러시아에서 개발되었다. 코팅 할 분말을 기재에 분사하여 코팅하는 분사코팅법 중 하나의 방법이다. 일반 열 용사공정 기술은 분말을 코팅하는 데 열과 운동을 함께 사용하는 데 저온용사 코팅기술은 상온에 근접한 낮은 온도의 고속 가스에 의한 운동 에너지만 이용한다. 보통 HVPC(High velocity particle consolidation)기술, 즉 저온용사 코팅기술은 300~1500 m/s 의 초음속 가스흐름 내부에 1~50 ㎛ 분말을 주입하여 기재 표면에 충돌과 동시 높은 변형을 유도하여 코팅을 형성시키는 기술이다.
저온용사에 의한 코팅은 높은 운동에너지를 갖는 상온에 근접한 입자가 기재와 충돌하는 계면에서 폭발용접(Explosive welding)과정과 비슷한 과정을 통하여 기재와 결합하여 코팅된다. 이 방법 중 하나의 중요한 방법으로 용융 분사 코팅법(간단히 용사코팅법:Thermal spray coating)을 예로 들 수 있는데 이 방법은 코팅할 재료를 고온에서 미리 용융시킨 후 피사체, 즉 기재의 표면에 분사하여 코팅하는 방법인데 코팅할 재료를 미리 녹여 분사하기 때문에 코팅재료가 용이하게 코팅될 수 있다. 따라서 일반적으로 이 방법이 많이 사용되고 있으나 고온으로 용융시킬 경우 재료가 내부에서 반응하거나 재료 중 일부가 기화되어 날아가 버려 구성성분의 조성이 변화하여 물성에 영향을 미처 최종적으로 얻고자 하는 코팅을 할 수 없는 경우가 발생할 수도 있다. 이 대안으로 저온용사코팅법이 제안되었는데 이 저온용사코팅법은 용융용사코팅법과 달리 재료가 반응하거나 재료의 조직성분이 변화하지 않는 상온 또는 상온에 근접한 저온 영역에서 코팅재료를 분사하여 코팅하는 방법이다.
고온을 통한 열용사 코팅은 공정이 가지는 제한요소, 즉 기재의 열적 제한성, 코팅입자의 공정 과정중 산화, 상변화 및 잔류응력의 형성 같은 문제점을 갖는데 저온용사는 공정의 특성상 이러한 문제점이 거의 없어 기술의 유용성이 높다. 그러나 저온용사법은 운동에너지만을 이용하여 코팅을 하므로 코팅기재가 열 용사법에 비해 제한성이 크므로 합금 및 일부 세라믹의 경우 금속 결합제를 첨가하여 사용한다. 그러나 장점은 금속소재로 열용사를 행할 경우 산화물의 형성이 미미하고 기공의 형성이 매우 낮아 열용사코팅 방법에 비해 열전도도 및 전기전도도가 높게 나타나게 된는 장점이 있다. 저온으로 용사 코팅할 경우, 고온용사법에 의하여 코팅하였을때 재료가 고온으로 용융되어 분사되기 때문에 재료는 물론, 기재와 재료사이에 고온에 의한 확산 또는 융착이 강하게 이루어저 기재의 표면에 견고한 코팅층을 얻을 수 있는데에 반하여 코팅재의 온도가 저온이므로 코팅재료는 물론 기재와 재료간에 고도로 밀착되는 현상은 기대하기 어렵다. 이러한 문제를 극복하기 위해서 저온용사코팅법을 시행할 경우 코팅재의 속도를 극대화 하여 코팅재의 운동에너지가 기재와 코팅재 사이의 결합력을 강하게 할 수 있도록 하여야 한다.
저온용사기는 분말 공급장치, 초음속 공기 공급장치, 가열장치, 건으로 구성되는데 1~3 MPa로 가압된 가스와 분말공급장치를 통해서 입자가 각각 용사기 노즐로 공급된다. 용사기로 공급되는 가스는 보통 공기, 질소 및 헬륨을 사용하는데 건에 공급되기 전 가스 가열장치에 의해 가열되고 속도를 높이고 건에 주입 후 가스가 흐르는 분위기 속에 분산되어 움직이는 입자의 온도를 높여 연성을 높이므로 적층을 두껍게 하는 현상을 초래한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 입자를 가열 할 때에 입자재료가 산화를 일으키는 현상을 발생시키는 현상이 발생할 수 있으나 입자의 속도가 매우 빠름으로 가스가 흐르는 분위기속에 체류시간이 매우 짧아 큰 문제가 되지 않는다. 일반적으로 압축공기를 사용하는 것보다 헬륨을 사용하는 경우 가스의 흐름속도를 높일 수 있고 동시에 입자의 가속효과가 높아질 수 있다. 가속되는 입자의 속도는 가스 종류 이외에 입자의 종류에 따라서 다르고 입자의 크기에 반비례 한다. 저온용사에 의한 용사코팅 기술은 공정특성상 코팅소재의 선택폭이 열용사법에 비하여 좁고 연성을 가지는 금속소재를 중심으로 되어 있다는 점을 제외하고는 적용가능한 기재의 범위내에서 소재나 코팅의 열적변형이 적어서 유용한 공정으로 인정되고 있어 그 적용범위가 매우 빨리 확대되고 있다.
세라믹 코팅의 경우 세라믹은 일반적으로 내화학성(내산성, 내알카리성, 내용제성), 내열성, 내마모성이 탁월한 코팅재료로 주방용기기, 영업용업소의 불고기 조리 불판, 건축재료(내, 외장재료), 차량부품, 선박부품 및 선박의 선체 및 갑판의 내부식성 코팅재료, 대형송수관, 대형송유관, 배관용 강관, 전자제품과 가전제품(전자렌지, 가스렌지, 세탁기등)에 법랑코팅방법으로 널리 사용하고 있다.
그러나 용사코팅방법으로 세라믹을 코팅하는 경우 재료특성과 입도의 제한성 및 이제까지의 기술적 한계로 인하여 용이하게 접근하지 못하였다. 특히, 세라믹이 가지는 열충격, 물리적충격에 취약한 특성으로 널리 사용 및 적용되지 못하였다.
국내등록특허공보 등록번호 제1001317850000(1997.12.03.)호에는 융점조정제로 20㎛ 이하의 장석류 중에서 소다장석, 카리장석 등의 1종 또는 2종을 20~50중량%, 고온에서의 형상유지 및 수축율의 조정을 위한 내열충진제를 10~50중량%, 무기바인더를 고형분비로 0.1~5중량%, 유기바인더를 0.1~5중량%, 분산제 및 중점제를 0.1~3중량%, 소포제를 0.1~0.5중량%, 물을 10~60중량% 함유하는 세라믹화이버 제품 또는 내화제품용 내열성 무기 세라믹 코팅제의 조성물이 공개되어 있고,
동 공보 등록번호 제1011046800000(2012.01.04.)호에는 주철, 강철, 냉연강판 등과 같은 철강재 소재를 본체로 사용한 가열조리기구의 본체 양면에 법랑층을 형성시키고, 이 법랑층의 외부면에 음이온과 원적외선을 방사하고 비점착성을 갖는 인체에 무해한 난스틱 세라믹 코팅층을 형성시킨 것을 특징으로 하는 난스틱 세라믹 코팅층을 구비한 법랑재 가열조리기구가 기재되어 있으며,
동 공보 등록번호 제1009266450000 (2009.11.06.)호에는 적어도 가소성 재료, 비가소성 재료 및 매용성 재료를 포함하는 유약 조성물로서, 상기 가소성 재료는 와목 점토, 목절 점토, 고령토, 활석 중에서 선택된 1개 이상의 재료이고, 상기 비가소성 재료는 규석, 소성 고령토, 도석, 납석, 세르벤, 샤모트, 지르콘 중에서 선택된 1개 이상의 재료이고, 상기 매용성 재료는 장석, 석회석, 돌로마이트, 산화아연(아연화), 탄산리튬 중에서 선택된 1개 이상의 재료임을 특징으로 하는 유약 조성물이 공개되어 있고,
국내공개특허공보 공개번호 특1996-0014048호에는 백토, 장석, 석영, 점토 등의 괴상 또는 분상형태로 된 무기재료원석을 5m/m이하로 조분쇄 한 후,
RO(R2O)군의 염기성 산화물 군으로 1로한 유식<제겔식>에 R2O3 그룹의 중성 산화물 군과 R2O그룹(group)의 산성 산화물 군을 합성하여 조성식을 구하고 이러한 조성식에 따라 추출된 상기 무기재료 조분쇠물(祖分碎物)을 재차 진동밀을 이용하여 미분쇄한 후 봉판등으로 된 사각체함내에 2/ 3가량 요적하거나 또는 상기 무기재료 조분쇄물을 볼밀(Ball Mill)을 이용하여 미분쇄(微分碎)한뒤 슬립탱크(Sliptank)를 거쳐 휠타프레스(Filter press)기로 케이크(Cake)화시키고 케이크화된 미분쇄 물을다시 파쇄 한 다음, 파쇄된 미분쇄물을 붕판등의 사각체함내에 요적시켜 소성. 발포토록 함으로써 발포상태가 양호한, 양질의 발포성 세라믹이 제조되는 기술구성이 기재되어 있으며,
동 공보 공개번호 제1020090130668 (2009.12.24.)호에는 코팅 조성물, 및 상기 코팅 조성물이 코팅된 조리기기 또는 조리용기에 관한 것이다. 상세하게, 본 발명은 SiO2 10~30중량%, P2O5 10~30중량%, Al2O3 10~30중량%, TiO2 1~20중량%, Na2O 7~15중량%, K2O 7~15중량%, ZrO2 5~10중량%, BaO 2~5중량%, B2O3 2~5중량%, MnO2 1~2중량% 및 밀착제를 포함하는 코팅 조성물, 및 상기 코팅 조성물이 코팅된 조리기기 또는 조리용기가 공개되어 있음을 알 수 있다.
1. 국내등록특허공보 등록번호 제1001317850000호 2. 국내등록특허공보 등록번호 제1011046800000호 3. 국내등록특허공보 등록번호 제1009266450000호 4. 국내공개특허공보 공개번호 특1996-0014048호 5. 국내등록특허공보 공개번호 제1020090130668호
상기와 같이 내충격성, 열충격성 등이 낮고 분무코팅시 음속이상의 속도로 인하여 기재 표면에 미부착으로 인해 소모되는 원료의 저효율성의 문제점을 갖는 종래의 일반 세라믹 재료의 특성을 개선하여 내충격성을 높이고 특히 생산 공정 중에 발생하는 불량 제품 즉, 크렉이나 세라믹이 탈락된 부분이 발생되면 현장 보수가 불가능하고 열팽창계수가 큼으로 인하여 급격한 온도충격을 견디지 못하여 발생한 불량품은 물론 충격으로 인하여 발생한 크렉과 탈락된 부분이 재박리 없이 생산 및 작업 현장에서도 원상복구가 가능하게 하고자 하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 해결과제인 것이다.
상기와 같은 해결과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 스틸 및 알루미늄, 시멘트, 목재 표면은 물론 심지어 플라스틱 표면에도 코팅하기 위한 세라믹 복합코팅재료에 코팅할 수 있도록 SiO2 65~75 중량%, Al2O3 2~5 중량%, B2O3 2~4 중량%, Na2O 10~18 중량%, K2O 1~3 중량%, CaO 5~10 중량%로 조성된 원료 Frit 1,000g에 부여장석 20~50g, Na2B2O5 20~50g, 벤토나이트 20~50g, Fe2O3 50~150g을 첨가하고 Co2O3 0~15g, NiO 0~15g, MnO2 0~15g를 더한 후 밀링기로 밀링하여 제조된 용융점 550℃ ~ 600℃의 적갈색의 50~250㎛의 분말물질로 10.1×10-6mm/mm/C 의 열팽창 계수를 갖는 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물 및 그 사용방법을 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 과제해결 수단인 것이다.
본 발명은 SiO2, Al2O3를 주성분으로 하면서 그 함량은 일반 세라믹 재료에 비하여 낮은데 Fe2O3를 다량으로 첨가하여 공융점을 낮게 조절하면서 내화학성, 내마모성, 내열성 및 내충격성 등의 특성을 향상시켜 비교적 낮은 공정온도를 통하여 융착코팅이 가능하게 하여 경제성이 우수하고, 특별히 열팽창 계수가 아주 낮음으로 인하여 작업중에 발생한 크렉이나 탈락한 부분이 있더라도 가스토치로 원상 복구가 가능하며,
세라믹 코팅의 경제성을 향상시키고 코팅 이후 탁월한 코팅상태 및 세라믹 특성을 갖는 장점이 있는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 SiO2 65~75 중량%, Al2O3 2~5 중량%, B2O3 2~4 중량%, Na2 O 10~18 중량%, K2 O 1~3 중량%, CaO 5~10 중량%로 조성된 프리트 (Frit); (주)해광요업의 G-1500, 미국 Ferro Frits사의 Ferro Frit 3110 ) 1,000g과, 부여장석 20~50g, Na2B4O7 20~50g, 벤토나이트 20~50g, Fe2O3 50~150g, Co2O3 0~15g, NiO 0~15g, MnO2 0~15g으로 조성되어 있음을 특징으로 하는 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물 및 그 사용방법에 관한 것이다.
본 발명의 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물은 코팅되는 스틸 표면에 세라믹을 코팅하기 위한 코팅재료에 관한 것이다. 상기 코팅재료는 SiO2를 주원료로 하는 무기질 세라믹 Frit에 특별이 Fe2O3를 다량 첨가하고 부여장석, Na2B4O7, 벤토나이트(Bentonite), Co2O3, NiO, MnO2 등을 포함한다.
더욱 바람직하게 상기 복합 세라믹 소재는 SiO2 65~75 중량%, Al2O3 2~5 중량%, B2O3 2~4 중량%, Na2 O 10~18 중량%, K2 O 1~3 중량%, CaO 5~10 중량%로 조성된 프리트( (주)해광요업의 G-1500, 미국 Ferro Frits사의 Ferro Frit 3110 )을 기본으로 하는 코팅재료에 부여장석 20~50g, Na2B4O7 20~50g, 벤토나이트 20~50g, Fe2 O3 50~150g을 첨가하고 밀착제로 Co2O3 0~15g, NiO 0~15g, MnO2 0~15g를 첨가하고 볼밀에서 밀링을 행하여 골고루 분쇄 후 사용한다.
본 발명에서 사용되는 프리트의 조성성분(Molecular Formula)은 다음과 같다.
K2O; 0.064 mol, Al2O3; 0.095 mol, SiO2; 3.003 mol,
Na2O; 0.644 mol, B2O3; 0.097 mol, CaO ; 0.293 mol 의 조성으로 되어 있고
원료 Frit의 각 조성을 중량%로 환산하면
K2O; 2.31 중량%, Al2O3; 3.73 중량%, SiO2; 69.63 중량%, Na2O; 15.40 중량%,
B2O3; 2.59 중량%, CaO ; 6.34 중량% 이다.
본 발명에서 사용되는 부여장석은 융제역할을 한다.
벤토나이트는 천연을 사용하였으며 Fe2 O3는 종류가 매우 많은데 (주)삼덕 의 제품을 사용하였다.
프리트에 부여장석 20~50g, Na2 B4 O7 20~50g, 벤토나이트 20~50g, Fe2 O3 50~150g을 첨가하고 밀착제로 Co2O3 0~15g, NiO 0~15g, MnO2 0~15g를 첨가하고 밀링을 행하여 골고루 섞어 제조한다.
본 발명의 이산화 규소(SiO2 )는 세라믹 복합 조성물의 주성분으로 용사 코팅시 최종에 내열성, 내식성, 내약품성, 내마모성, 내충격성을 향상시키는 역할을 한다. 이산화 규소가 50%이상 함유되는 경우 상기한 물리적 특성이 급격히 저하되는 현상을 나타낸다.
본 발명의 알루미나(Al2O3)는 세라믹 복합 조성물의 주요성분으로 용사 코팅시 내열성, 내마모성, 내충격성을 향상시키는 역할을 한다.
특히, 다량의 Fe2O3 는 코팅소재와 혼합되어 열팽창을 조정하여 주고 급격한 열충격에도 안정하며 물리적 충격에 큰 저항성을 발휘하여 강한 인성을 발휘하는데 그 메카니즘은 Fe2O3 가 SiO2 와 결합하여 규산철(FeSiO3 혹은 FeSiOn)이 만들어 지며 이 규산철의 강인한 물리적 특성이 나타나게 되는 것이다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예1 ~ 실시예20
SiO2 65~75 중량%, Al2O3 2~5 중량%, B2O3 2~4 중량%, Na2O 10~18 중량%, K2O 1~3 중량%, CaO 5~10 중량%로 조성된 프리트 ( (주)해광요업의 G-1500, 미국 Ferro Frits사의 Ferro Frit 3110 ) 1,000g과,
부여장석 20~50g, Na2B4O7 20~50g, Bentonite 20~50g,
Fe2O3 50~150g, Co2O3 0~15g, NiO 0~15g, MnO2 0~15g을 혼합하되,
표1에 나타낸 각각의 실시예 별 조성성분으로 혼합한 다음 볼밀( Ball Mill )에 넣어 분쇄시켜, 용융점 550℃~600℃의 적갈색의 50~250㎛의 분말물질로 10.1×10-6mm/mm/C 의 열팽창 계수 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물을 제조하였다.
<표1: 실시예 1 ~ 실시예20 의 조성>
원료Frit 부여규석 NaB4O7 Bentonite Fe2O3 Milling 조건 기타
실시예1 1,000g - 5g 5g 120g 70~75rpm, 5min
실시예2 1,000g - 5g 5g 120g 70~75rpm, 1hr
실시예3 1,000g - 5g 5g 120g 70~75rpm, 5min
실시예4 1,000g 35g 5g 5g 120g 70~75rpm, 2hr
실시예5 1,000g (인도네시아)카오린 35g 5g 5g 100g 70~75rpm, 2hr
실시예6 1,000g (인도네시아)카오린 35g 5g 5g 120g 70~75rpm, 4hr 탄산암모늄 3g 첨가
실시예7 1,000g 35g 5g 5g 120g 70~75rpm, 6hr 탄산암모늄 3g 첨가
실시예8 1,000g 35g 5g 5g 120g 70~75rpm, 4hr 아질산소다 3g 첨가
실시예9 1,000g 35g 5g 5g (Fe3O4)
120g 		70~75rpm, 2hr 탄산암모늄 3g 첨가
실시예10 1,000g 35g 5g 5g (Fe3O4)
120g		 70~75rpm, 2hr 아질산소다 3g 첨가
실시예11 1,000g 부여장석
35g		 5g 5g 100g 70~75rpm, 5hr 흑색Pigment 20g 첨가
실시예12 1,000g 부여장석 35g 5g 5g 120g 70~75rpm, 5hr 흑색Pigment 10g 첨가
실시예13 1,000g 35g 5g 5g 100g 70~75rpm, 2hr
실시예14 1,000g 부여장석
35g		 5g 5g 100g 70~75rpm, 2hr
실시예15 1,000g 백운석
35g		 5g 5g 100g 70~75rpm, 2hr
실시예16 1,000g 부여장석
20g
백운석
20g		 5g 5g 100g 70~75rpm, 2hr
실시예17 1,000g 부여규석
35g		 5g 5g 100g 70~75rpm, 2hr Co2O3 10g, NiO 10g,
실시예18 1,000g 부여장석
35g		 5g 5g 100g 70~75rpm, 2hr Co2O3 10g, NiO 10g,
실시예19 1,000g 백운석
35g		 5g 5g 100g 70~75rpm, 2hr "
실시예20 1,000g 부여장석
20g
백운석
20g 		5g 5g 100g 70~75rpm, 2hr "
실시예 21
제1공정 (표면치리)
코팅하고자 하는 철판 을 규산염 알카리 (Alkali Silicate Solution)용액으로 세정하거나 450℃ 화염으로 표면의 기름성분이나 유기물을 제거한 다음, 물로 세정 및 건조시킨 후
제2공정(용사코팅공정)
상기 실시예 1 내지 20에서 제조된 용융점 550℃~600℃의 적갈색의 50~250㎛의 분말물질로 10.1×10-6mm/mm/C 의 열팽창 계수의 물리적 특성을 갖는 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물을 용사기에 투입시켜 1~15min/100℃의 승온속도의 분위기에서 용융방사한 다음,
650℃~750℃까지의 소결처리 한 후에,
500℃로 10분정도 소결 처리 한 다음,
제3공정
저온용사 코팅 작업 후 표면의 상태를 유리질화 하기 위하여 550℃~600℃의 분위기 조건에서 3 ~5분간 열처리하여 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물을 사용하여 철판에 코팅하였다.
실시예 22
제1공정 (표면치리)
코팅하고자 하는 알루미늄, 또는 알루미늄합금 을 규산염 알카리 (Alkali Silicate Solution)용액으로 세정하거나 450℃ 화염으로 표면의 기름성분이나 유기물을 제거한 다음, 물로 세정 및 건조시킨 후
제2공정(용사코팅공정)
상기 실시예 1 내지 20에서 제조된 용융점 550℃~600℃의 적갈색의 50~250㎛의 분말물질로10.1×10-6mm/mm/C 의 열팽창 계수의 물리적 특성을 갖는 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물을 용사기에 투입시켜 1~15min/100℃의 승온속도의 분위기에서 용융방사한 다음, 480℃~530℃까지의 소결처리 한 후에,
550℃로 10분정도 소결 처리 한 다음,
제3공정
저온용사 코팅 작업 후 표면의 상태를 유리질화 하기 위하여 480℃~530℃의 분위기의 조건에서 3 ~ 5분 열처리하여 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물을 사용하여 알루미늄 또는 알루미늄합금에 코팅하였다.
실험예 1(밀착강도)
실시예1에 의해 제조된 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물로 실시예22에 의해 코팅된 알루미늄합금으로 상기 저온용사코팅용 세라믹 코팅조성물의 밀착강도시험을 KS D 8332에 명시된 인장시험기로 측정한 결과 표2과 같은 결과를 얻었다.
실험결과 비고
실시예1의 저온용사코팅용 세라믹코팅조성물로
실시예 22의 코팅된 알루미늄합금		 9.7 ( MPa ) 적합

산화알루미늄의 기준은 9.5MPa 이상임.
융사물질은 M.P가 680℃내외 이므로 실험의 기준이 없어 KS D8332의 내용 중 산화알루미늄을 기준으로 하였다.
실험예 2 (피막경도)
실시예1에 의해 제조된 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물로 실시예22에 의해 코팅된 알루미늄합금으로 KS D 8332에 비커스경도계 ( Hardness test : VMT-7, Page wilson Co.제 )로 측정한 결과
실험결과 비고
실시예1의 저온용사코팅용 세라믹코팅조성물로
실시예 22의 코팅된 알루미늄합금		 경도 680 ( HV ) 융사물질은 M.P가 680℃내외 이므로 실험의 기준이 없어 KS D8332의 내용중 산화알루미늄을 기준으로 하였다.

산화알루미늄의 기준은 65 HV 이상임.
실험예 3 (열충격시험)
실시예1에 의해 제조된 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물로 실시예22에 의해 코팅된 알루미늄합금으로 KS D 8332 7.7항에 의한 열충격시험기 ( ATTS-300/All Three eng. Co. Ltd )로 시험한 결과 적합한 결과를 얻었다.
열충격 시험 또한 알루미늄을 기준으로 할 때 800℃의 로 분위기에서 시험을 행하게 되어 있으나 본 발명의 용사물질의 특성이 M.P가 680℃ 내외이므로 KS규격에 규정이 없으므로 시험온도를 600℃로 조정한 후 시험편을 시험온도로 조절한 가열로에 삽입하여 10분간 유지하고 꺼낸 후 상온의 물속에서 급냉시킴.
냉각한 후 육안 또는 20배가지 확대경을 사용, 피막의 터짐, 박리 또는 들뜸의 유무를 조사함. 단, 피막이 잘린 곳에서 1mm에 있는 결함은 판정에 포함시키지 않는다.
실험예 4 (내마모시험)
실시예1에 의해 제조된 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물로 실시예22에 의해 코팅된 알루미늄합금으로 KS D8332 7.8항의 방법으로 내마모시험한 결과 적합한 결과를 얻었다.

Claims (3)

  1. 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물에 있어서,
    SiO2 65~75 중량%, Al2O3 2~5 중량%, B2O3 2~4 중량%, Na2O 10~18 중량%, K2O 1~3 중량%, CaO 5~10 중량%로 조성된 Frit 1,000g과,
    부여장석 20~50g, Na2B4O7 20~50g, 벤토나이트 20~50g, Fe2O3 50~150g, Co2O3 0~15g, NiO 0~15g, MnO2 0~15g으로 조성되어 있음을 특징으로 하는 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물.
  2. 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물을 사용하는 방법에 있어서,

    1공정 (표면치리)
    코팅하고자 하는 철판 을 규산염 알카리용액으로 세정 하거나 450℃ 화염으로 표면의 기름성분이나 유기물을 제거한 다음, 물로 세정 및 건조시킨 후

    제2공정(용사코팅공정)
    청구항 1에 기재된 용융점 550℃~600℃의 적갈색의 50~250㎛의 분말물질로 10.1×10-6mm/mm/C 의 열팽창 계수의 물리적 특성을 갖는 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물을 용사기에 투입시켜 1~15min/100℃의 승온속도의 분위기에서 용융방사한 다음, 650℃~750℃까지의 소결처리 한 후에,
    500℃, 10분의 조건에서 소결 처리 한 다음,

    제3공정
    저온용사 코팅 작업 후 표면의 상태를 유리질화 하기 위하여 550℃~600℃의 분위기의 조건에서 3~5분 열처리하여 철판을 코팅함을 특징으로 하는 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물의 사용 방법.
  3. 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물을 사용하는 방법에 있어서,

    제1공정 (표면치리)
    코팅하고자 하는 알루미늄, 또는 알루미늄합금 을 규산염 알카리용액으로 세정 하거나 450℃의 가열로 표면의 기름성분이나 유기물을 제거한 다음, 물로 세정 및 건조시킨 후

    제2공정(용사코팅공정)
    청구항 1에 기재된 용융점 550℃~600℃의 적갈색의 50~250㎛의 분말물질로 10.1×10-6mm/mm/C 의 열팽창 계수의 물리적 특성을 갖는 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물을 용사기에 투입시켜 1~15min/100℃의 승온속도의 분위기에서 용융방사한 다음 480℃~530℃까지의 소결처리 한 후에, 다시 500℃, 10분의 조건에서 소결 처리 한 다음,

    제3공정
    저온용사 코팅 작업 후 표면의 상태를 유리질화 하기 위하여 480℃~530℃의 분위기의 조건에서 3~5분 열처리하여 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물을 사용하여 알루미늄 또는 알루미늄합금에 코팅함을 특징으로 하는 저온 용사 코팅용 세라믹 코팅 조성물의 사용 방법
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101689350B1 (ko) * 2015-09-08 2017-01-02 동일이엔지(주) 방수, 방습 기능을 갖는 용접용 세라믹 백킹재 및 그 제조방법
KR20190068364A (ko) * 2017-12-08 2019-06-18 금오공과대학교 산학협력단 내플라즈마용 치밀 세라믹 코팅막 및 그의 제조방법
KR102304273B1 (ko) * 2021-06-21 2021-09-23 정영주 세라믹코팅 주방용기의 제조시스템 및 이로 제조된 세라믹코팅 주방용기

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000010072A (ko) * 1998-07-30 2000-02-15 최수현 내식성 전열판재의 제조방법
KR100838126B1 (ko) * 2006-11-28 2008-06-13 주식회사 웰쳐화인텍 무기계 고경도 코팅제 조성물
KR20110072571A (ko) * 2009-12-23 2011-06-29 주식회사 구산구산 세라믹 코팅재료 및 스틸 세라믹 코팅방법
KR101201756B1 (ko) * 2011-08-18 2012-11-15 김춘식 금속표면 처리용 수용성 무기 하드코팅제

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000010072A (ko) * 1998-07-30 2000-02-15 최수현 내식성 전열판재의 제조방법
KR100838126B1 (ko) * 2006-11-28 2008-06-13 주식회사 웰쳐화인텍 무기계 고경도 코팅제 조성물
KR20110072571A (ko) * 2009-12-23 2011-06-29 주식회사 구산구산 세라믹 코팅재료 및 스틸 세라믹 코팅방법
KR101201756B1 (ko) * 2011-08-18 2012-11-15 김춘식 금속표면 처리용 수용성 무기 하드코팅제

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101689350B1 (ko) * 2015-09-08 2017-01-02 동일이엔지(주) 방수, 방습 기능을 갖는 용접용 세라믹 백킹재 및 그 제조방법
KR20190068364A (ko) * 2017-12-08 2019-06-18 금오공과대학교 산학협력단 내플라즈마용 치밀 세라믹 코팅막 및 그의 제조방법
KR102071944B1 (ko) 2017-12-08 2020-01-31 금오공과대학교 산학협력단 내플라즈마용 치밀 세라믹 코팅막 및 그의 제조방법
KR102304273B1 (ko) * 2021-06-21 2021-09-23 정영주 세라믹코팅 주방용기의 제조시스템 및 이로 제조된 세라믹코팅 주방용기

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