KR101475764B1 - 용사분말, 용사코팅 및 허스롤 - Google Patents

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Abstract

용사분말은 잔부가 크롬, 알루미늄, 이트륨과, 적어도 하나의 코발트 및 니켈을 함유하는 합금인 30-50 질량%의 크롬 카바이드(chromium carbide)를 포함한다. 상기 용사분말의 평균 입자크기는 20-60 ㎛이다. 상기 용사분말은 합금의 일부분을 대신하여 이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 상기 용사분말의 용사, 특히 상기 용사분말의 고속화염용사에 의해 얻어지는 용사코팅은 허스롤의 목적에 적합하다.
용사분말, 용사코팅, 허스롤

Description

용사분말, 용사코팅 및 허스롤{Thermal spraying powder, thermal spray coating, and hearth roll}
본 발명은 용사분말(thermal spraying powder), 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅(thermal spray coating), 및 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅을 포함하는 허스롤(hearth roll)에 관한 것이다.
허스롤로 불리는, 강판(steel plate)을 운반하는 롤(roll)은 강판 연속 열처리로(continuous annealing furnace)와 같은 열처리로에 배치된다. 강판은 N2/H2 등의 환원 분위기하에 유지되는 로(furnace) 내에서 열처리된다. 이때, 빌드업(buildup)이라 불리는 퇴적(deposition)이 몇몇 경우에 상기 강판을 수반하는 롤의 반응에 의해 상기 허스롤의 표면에 형성된다. 빌드업이 상기 허스롤의 표면에 형성되는 경우, 가압된 자국(pressed scar) 등이 상기 허스롤 상에 운반되는 강판 표면에 형성되고, 그 결과 품질이 저하된 강판이 생성된다. 따라서, 빌드업이 상기 허스롤의 표면에 형성되는 경우, 상기 로의 작동이 즉시 정지되어야 하고 상기 허스롤의 표면이 깨끗하게 청소되는 것이 필요하고, 그 결과 생산 효율이 현저하게 저하된다. 따라서, 빌드업 형성은 상기 허스롤의 표면에 용사코팅(thermal spray coating)을 제공함으로써 종래 방지되어 왔다.
한편, 최근 고응력강(high tension steel)에 대한 수요가 증가되고 있다. 고응력강은 통상적인 강의 함량보다 더 큰 함량으로 원소들을 강화시키는 고용체(solid solution)로서 망간(Mn) 및 실리콘(Si)과 같은 원소들을 함유한다. 이들 원소들은 용이하게 산화되기 때문에, 이들 원소들의 산화물이 농후한 층이 고응력 강판의 표면에 형성된다. 망간 농후층(enriched layer)은 특히 허스롤 표면에 제공되는 용사코팅과 반응하여 빌드업을 형성하는 경향이 있기 때문에, 이 망간 빌드업은 고응력 강판 운반용 허스롤 내에서 문제를 발생시켜 왔다. 요구되는 강판의 품질은 점점 더 엄격해지기 때문에, 상기 빌드업 문제는 더욱더 명백해지고 있다. 따라서, 이들 문제를 해결할 정도의 용사코팅을 목적으로 하는 용사분말의 개발이 수행되어 오고 있다(예를 들면, 일본 공개특허 제2005-206863호 및 제2003-27204호 참조).
특히, 높은 빌드업 저항성은 로 내의 고온 영역(예를 들면, 900 ℃ 이상)에서 사용되는 허스롤의 표면에 제공되는 용사코팅에 요구된다. 동시에, 예를 들면, 이를 통해 강판을 통과시킴으로써 수반되는 열충격(thermal shock)에 의해 분리를 유발함이 없이 저항할 수 있는 높은 열충격 저항성(thermal shock resistance)이 그러한 용사코팅에 요구된다. 그러나, 이러한 요구를 만족시키는 용사코팅은 현재의 상황에서는 아직까지 달성되지 않고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 허스롤을 사용하기에 적합한 용사코팅을 형성할 수 있는 용사분말, 상기 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅, 및 상기 용사코팅을 포함하는 허스롤을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 관점에 따라 용사분말이 제공된다. 상기 용사분말은 잔부가 크롬, 알루미늄, 이트륨과, 적어도 하나의 코발트 및 니켈을 포함하는 합금인 30-50 질량%의 크롬 카바이드(chromium carbide)를 함유한다. 상기 용사분말의 평균 입자크기는 20-60 ㎛이다.
본 발명의 제2 관점에 따라, 본 발명의 상기 제1 관점에 따른 용사분말의 고속화염용사(high-velocity flame spraying)에 의해 제조되는 용사코팅이 제공된다.
본 발명의 제3 관점에 따라, 표면에 제공되는 본 발명의 상기 제2 관점에 따 른 용사코팅을 구비하는 허스롤이 제공된다.
본 발명의 다른 관점 및 장점은 실시예를 통해 본 발명의 원리를 설명하는 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 용사분말 및 이로부터 얻어지는 용사코팅은 빌드업 저항성 및 열충격 저항성의 면에서 우수하고, 그 결과 허스롤의 목적에 적합하다. 즉, 상기 용사분말은 열처리로 내의 고온 영역에 사용되는 경우에 요구되는 빌드업 저항성 및 열충격 저항성을 만족시키고 허스롤의 용도에 적합한 용사코팅을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 용사분말은 잔부가 합금인 30-50 질량%의 크롬 카바이드를 포함한다. 즉, 상기 용사분말은 30-50 질량%의 크롬 카바이드와 50-70 질량%의 합금을 포함한다. 상기 합금은 크롬, 알루미늄, 이트륨, 및 적어도 하나의 코발트 및 니켈을 함유한다. 더욱 구체적으로, 상기 합금으로서, CoCrAlY 합금, NiCrAlY 합금, CoNiCrAlY 합금 및 NiCoCrAlY 합금 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 용사 분말로부터 얻어지는 용사코팅의 빌드업 저항성을 향상시키는 관점에서, 상기 합금 내의 크롬 함량, 알루미늄 함량 및 이트륨 함량은 각각 15-25 질량%, 6-12 질량% 및 0.3-1 질량%인 것이 바람직하다.
상기 용사분말 내의 크롬 카바이드의 함량은 30 질량% 이상이어야 함이 필수적이다(즉, 용사분말 내의 합금의 함량은 70 질량% 이하이어야 한다). 크롬 카바이드의 함량이 증가할수록 상기 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅의 빌드업 저항성은 향상된다. 용사코팅 내의 크롬 카바이드는 망간 농후층과 접촉하게 되는 경우에도 반응 층을 덜 형성하고, 그 결과 빌드업 형성이 억제되기 때문으로 판단된다. 나아가, 상기 크롬 카바이드의 함량이 증가할수록, 상기 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅의 경도(hardness)가 향상되고, 그 결과 상기 용사코팅의 마모 저항성(abrasion resistance)이 향상된다. 이러한 관점으로부터, 상기 용사분말 내의 크롬 카바이드의 함량이 30 질량% 이상이면, 허스롤의 사용에 적합한 마모 저항성 및 우수한 빌드업 저항성을 갖는 용사코팅이 상기 용사분말로부터 얻어진다. 상기 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅의 마모 저항성 및 빌드업 저항성을 더욱 향상시키기 위해, 상기 용사분말 내의 크롬 카바이드의 함량은 33 질량% 이상인 것이 바람직하고, 35 질량% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 다시 말하면, 상기 용사분말 내의 상기 합금 함량은 67 질량% 이하인 것이 바람직하고, 65 질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 용사분말 내의 크롬 카바이드의 함량은 50 질량% 이하이어야 함이 또한 필수적이다(즉, 용사분말 내의 합금의 함량은 50 질량% 이상이어야 한다). 크롬 카바이드의 함량이 감소할수록, 상기 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅의 인성(toughness)이 향상되고, 그 결과 상기 용사코팅의 열충격 저항성이 향상된다. 이러한 관점으로부터, 상기 용사분말 내의 크롬 카바이드의 함량이 50 질량% 이하이면, 허스롤의 사용에 적합한 우수한 열충격 저항성을 갖는 용사코팅이 상기 용사분말로부터 얻어진다. 상기 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅의 열충격 저항성을 더욱 향상시키기 위해, 상기 용사분말 내의 크롬 카바이드의 함량은 47 질량% 이하인 것이 바람직하고, 45 질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 다시 말하면, 상기 용사분말 내의 함금의 함량은 53 질량% 이상인 것이 바람직하고, 55 질량%인 것이 더욱 바람직하다.
상기 용사분말의 평균 입자크기는 20 ㎛ 이상인 것이 필수적이다. 상기 용사분말의 평균 입자크기가 증가할수록, 용사과정 중 과용융(over-melting)을 유발할 수 있는 용사분말 내에 포함되는 미세 입자들의 양이 감소하고, 그 결과 용사분말의 용사 과정 중 스피팅(spitting) 현상이 덜 발생한다. "스피팅(spitting)"이라는 용어는 용사 장치 노즐의 내부 벽 위에 및 벽에 과용융된 용사분말의 퇴적물과 부착에 의해 형성되는 퇴적물이 상기 내부 벽으로부터 떨어져나와, 생성되는 용사코팅에 혼합되는 현상을 말한다. 스피팅이 발생하는 경우, 산화와 같은 오염을 유발하도록 상기 퇴적물이 장기간 상기 노즐 내에서 화염에 노출되기 때문에, 빌드업 저항성을 포함하여 상기 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅의 효율이 저하될 수 있다. 이러한 관점으로부터, 용사분말의 평균 입자크기가 20 ㎛ 이상이면, 스피팅 발생에 의한 용사코팅의 빌드업 저항성의 감소가 강하게 억제된다. 스피팅 발생에 의한 용사코팅의 빌드업 저항성의 감소를 더욱 억제하기 위해서, 용사분말의 평균 입자크기는 23 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 25 ㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
상기 용사분말의 평균 입자크기는 60 ㎛ 이하인 것이 필수적이다. 용사분말의 평균 입자크기가 감소할수록, 상기 용사분말로부터 얻어지는 용사분말의 밀도가 향상되고, 그 결과, 빌드업 저항성 및 마모 저항성을 포함하여 용사코팅의 효율이 향상된다. 용사코팅의 밀도가 낮으면, 출발점으로서 상기 코팅 표면상의 개기공(opening pore)으로부터 빌드업이 형성될 수 있다. 이러한 관점으로부터, 상기 용사분말의 평균 입자크기가 60 ㎛ 이하이면, 허스롤의 사용에 적합한 마모 저항성 및 우수한 빌드업 저항성을 갖는 용사코팅이 상기 용사분말로부터 얻어질 수 있다. 상기 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅의 빌드업 저항성 및 마모 저항성을 더욱 향상시키기 위해, 상기 용사분말의 평균 입자크기는 57 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 55 ㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 용사분말을 구성하는 입자들은 조립-소결 입자(granulated and sintered particles)인 것이 바람직하다. 상기 조립-소결 입자들은 용융-분쇄 입자(melted and crushed particles) 및 소결-분쇄 입자(sintered and crushed particles)에 비하여 유동성(flowability)이 우수하고 생산 당시 혼합된 불순물이 거의 없다는 점에서 유용하다. 그러므로, 조립-소결 입자들의 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅은 단일한 조직(texture)을 가지며, 그 결과 빌드업 저항성을 포함하여 용사코팅의 성능이 향상된다. 예를 들면, 조립-소결 입자들은 크롬 카바이드 분말 및 합금 분말을 포함하는 원료 분말(raw powder)을 조립-소결 후, 더 작은 입자로 분쇄하고, 필요한 경우 얻어지는 분말을 분류하여 생산된다. 용융-분쇄 입자들은 원료 분말을 용융시키고, 상기 용융된 분말을 냉각 및 고화시킨 후, 분쇄하고, 필요한 경우 얻어지는 분말을 분류하여 생산된다. 상기 소결-분쇄 입자들은 상기 원료 분말을 소결 및 분쇄하고 필요한 경우 생성되는 분말을 분류하여 생산된다.
상기 용사분말이 조립-소결 입자들을 포함하는 경우, 상기 조립-소결 입자들의 원료 분말은 평균 입자크기가 15 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기 원료 분말의 평균 입자크기가 감소함에 따라, 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅 내의 각 합금 영역(region) 및 각 크롬 카바이드 입자의 크기가 감소하고, 그 결과 상기 용사코팅의 균일함이 향상된다. 이러한 관점으로부터, 상기 원료 분말의 평균 입자크기가 15 ㎛ 이하이면, 특히 우수한 균일성을 갖는 용사코팅이 상기 용사분말로부터 얻어진다.
상기 용사분말이 조립-소결 입자들을 포함하는 경우, 상기 조립-소결 입자들의 분쇄 강도(crushing strength)는 10 MPa 이상인 것이 바람직하다. 상기 조립-소 결 입자들의 분쇄 강도가 증가함에 따라, 상기 용사분말 내의 조립-소결 입자들의 붕괴(collapse)가 억제된다. 이러한 붕괴는 상기 용사분말이 용사분말 공급기로부터 상기 용사장치로 공급되는 동안, 또는 상기 용사장치에 공급된 용사분말이 용사화염(thermal spraying flame)에 투입되는 경우, 분말 공급기를 용사장치에 연결시키는 용도의 튜브 내에서 발생할 수 있다. 조립-소결 입자들의 붕괴가 일어나는 경우, 용사과정 중 과용융을 유발할 수 있는 미세한 입자들이 상기 용사분말 내에 형성되고, 그 결과 상기 용사분말의 용사과정 중 스피팅이 발생할 수 있다. 이러한 관점으로부터, 조립-소결 입자들의 분쇄강도가 10 MPa 이상인 경우, 조립-소결 입자들의 붕괴가 강하게 억제되고, 그 결과 스피팅 발생이 억제된다.
본 발명의 일실시형태의 용사분말은 HVOF와 같은 고속화염용사(high-velocity flame spraying)에 의해 용사코팅을 형성하기 위한 목적으로 사용된다. 고속화염용사의 경우, 생성되는 용사코팅은 다른 용사방법에 비하여 밀도, 조직 균일성 면에서 우수하고, 열적 열화(thermal deterioration)가 더 낮으며, 우수한 빌드업 저항성 및 열충격 저항성을 갖는 용사코팅이 상기 용사분말로부터 형성된다. 따라서, 본 발명의 일실시형태의 용사분말의 용사는 고속화염용사에 의해 수행된다.
상기 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅은 예를 들면, 허스롤의 표면상에 제공된다. 허스롤 표면상에 제공되는 용사코팅은 상기 용사분말의 고속화염용사에 의 해 형성된다. 이러한 용사코팅의 두께는 우수한 빌드업 저항성 및 우수한 열충격 저항성의 관점에서 40-300 ㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시형태에 의해, 다음과 같은 유용함을 얻을 수 있다.
본 발명의 일실시형태의 용사분말은 잔부가 크롬, 알루미늄, 이트륨과, 적어도 하나의 코발트 및 니켈을 포함하는 합금인 30-50 질량%의 크롬 카바이드(chromium carbide)를 함유하고, 20-60 ㎛의 평균 입자크기를 갖는다. 따라서, 상기 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅은 빌드업 저항성 및 열충격 저항성의 면에서 우수하고, 그 결과 허스롤의 목적에 적합하다. 즉, 상기 용사분말은 열처리로 내의 고온 영역에 사용되는 경우에 요구되는 빌드업 저항성 및 열충격 저항성을 만족시키고 허스롤의 용도에 적합한 용사코팅을 형성할 수 있다.
상술한 실시형태는 다음과 같이 변형될 수 있다.
본 발명의 일실시형태의 용사분말은 합금의 일부분을 대신하여 이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 이트륨 산화물은 화학적으로 안정하고 매우 비활성이기 때문에, 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅의 빌드업 저항성은 이트륨 산화물을 첨가함으로써 향상된다. 용사분말 내의 이트륨 산화물의 함량이 작을수록, 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅은 밀도 및 열충격 저항성이 향상된다. 따라서, 용사분말 내 의 이트륨 산화물의 함량은 20 질량% 이하인 것이 바람직하고, 17 질량%인 것이 더욱 바람직하며, 15 질량% 이하인 것이 더더욱 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 상세히 설명한다.
실시예 1-15 및 비교예 1-6에서, Cr3C2 및 합금, 나아가 필요하다면 Y2O3를 포함하는 조립-소결 입자들을 포함하는 각각의 용사분말을 제조하였다. 실시예 16에서는, Cr3C2 분말, Y2O3 분말 및 합금 분말의 혼합물을 포함하는 용사분말을 제조하였다. 이후, 용사코팅을 형성하기 위해 각각의 용사분말을 용사하였다. 각 실시예 및 비교예의 상세한 내용을 표 1에 나타낸 바와 같이 기재하였다.
표 1의 "Cr3C2 함량"란은 각 실시예 및 비교예의 용사분말 내의 Cr3C2 함량을 나타낸다.
표 1의 "Y2O3 함량"란은 각 실시예 및 비교예의 용사분말 내의 Y2O3 함량을 나타낸다.
표 1의 "합금 조성"란은 각 실시예 및 비교예의 용사분말 내의 합금 조성을 나타낸다.
표 1의 "용사분말의 평균 입자크기"란 및 "원료 분말의 평균 입자크기"란은 각 실시예 및 비교예의 용사분말 및 상기 용사분말의 원료 분말의 평균 입자크기의 측정 결과를 각각 나타낸다. 호리바(HORIBA)사에서 제조된 레이저 회절/산란 입자 측정장치를 평균 입자크기를 측정하기 위해 사용하였다. 여기서 "평균 입자크기"는 각 입자들의 부피가 오름차순으로 가장 작은 입자크기를 갖는 입자로부터 합계된 입자부피가 전체 입자의 합계된 부피의 50%에 도달할 때까지 합계되는 때의 최종적으로 합계된 입자의 입자크기를 나타낸다.
표 1의 "용사분말의 종류"란에서, "조립-소결"은 용사분말이 조립-소결 입자를 포함함을 나타내고, "혼합(blend)"은 용사분말이 Cr3C2 분말, Y2O3 분말 및 합금 분말의 혼합물을 포함함을 나타낸다.
표 1의 "분쇄 강도"란은 실시예 1-15 및 비교예 1-6의 용사분말 내의 조립-소결 입자들의 분쇄 강도 측정결과를 나타낸다. 구체적으로, 상기 분쇄강도는 σ=2.8×L/π/d2로 표현되는 식에 따라 계산된 각각의 용사분말 내의 조립-소결 입자들의 분쇄 강도 σ[MPa]를 나타낸다. 상기 식에서, L 및 d는 각각 임계하중[N] 및 용사분말의 평균 입자크기[mm]를 나타낸다. "임계하중(critical load)"은 일정 속도로 증가되는 압축하중(compression load)이 인덴터(indenter)에 의해 상기 조립- 소결 입자들에 적용되는 경우, 상기 인덴터의 거리를 급격하게 증가시키는 순간에 조립-소결 입자들에 적용되는 압축하중의 크기를 말한다. 이러한 임계하중을 측정하기 위해 시마쯔사(Shimadzu corporation)에서 제조된 마이크로압축 시험기 "MCTE-500"을 사용하였다.
표 1의 "용사방법"란은 용사코팅을 얻기 위해 각 실시예 및 비교예의 용사분말을 용사하는 경우에 사용되는 용사방법을 나타낸다. 동일한 란에서, "HVOF"는 표 2에 나타낸 조건하의 고속화염용사(high-velocity flame spraying)를 나타내고, "플라즈마"는 표 3에 나타낸 조건하의 플라즈마용사(plasma thermal spraying)을 나타낸다.
표 1의 "코팅 두께"란은 각 실시예 및 비교예의 용사분말로부터 얻어지는 용사코팅의 두께 측정결과를 나타낸다.
표 1의 "스피팅(spitting)"란은 용사코팅을 얻기 위해 각 실시예 및 비교예의 용사분말을 용사하는 경우 스피팅 발생의 평가결과를 나타낸다. 구체적으로는, 용사장치를 이용하여 10-20분 동안 연속적인 용사를 수행한 후, 상기 용사장치 노즐의 내부 벽에 각 용사분말의 부착상태(adhesion state)를 측정하였다. 이후, 각 용사분말을 20분 동안 연속적인 용사를 수행한 후 어떠한 부착도 관찰되지 않은 경우 "우수(good, G)", 10분 동안 연속적인 용사를 수행한 후 어떠한 부착도 관찰되 지 않았으나, 20분 동안 연속적인 용사를 수행한 후에는 부착이 관찰된 경우 "양호(Fair, F)", 및 10분 동안 연속적인 용사를 수행한 후 부착이 관찰된 경우 "불량(Poor, P)"으로 평가하였다.
표 1의 "부착효율(adhesion Efficiency)"란은 용사코팅을 얻기 위해 각 실시예 및 비교예의 용사분말을 용사하는 경우 부착효율(용사율, thermal spraying yield)의 평가결과를 나타낸다. 구체적으로, 사용되는 용사분말의 중량으로 얻어지는 용사코팅의 중량을 나누어 결정되는 부착효율 값이 35% 이상인 경우 "우수(G)", 상기 값이 30% 이상 35% 미만인 경우 "양호(F)", 및 상기 값이 30% 미만인 경우 "불량(P)"으로 각 용사분말을 평가하였다.
표 1의 "경도(hardness)"란은 각 실시예 및 비교예에서 얻어지는 용사코팅에 대하여 측정된 경도 평가결과를 나타낸다. 구체적으로, 시마쯔사(Shimadzu Corporation)에서 제조된 마이크로 경도 측정기 "HMV-1"을 이용하여 2 N의 하중에서 측정된 용사코팅 단면에서의 비커(Vickers) 경도 값이 500 이상인 경우 "우수(G)", 상기 값이 450 이상 500 미만인 경우 "양호(F)", 및 450 미만인 경우 "불량(P)"으로 각 용사코팅을 평가하였다.
표 1의 "기공율(Porosity)"란은 각 실시예 및 비교예에서 얻어지는 용사코팅에 대하여 측정된 기공율 평가결과를 나타낸다. 구체적으로, 영상분석에 의해 경면 연마(mirror polishing) 후 용사코팅의 단면을 측정하여 결정되는 기공율 값이 2.0% 미만인 경우 "우수(G)", 상기 값이 2.0% 이상 3.0% 미만인 경우 "양호(F)", 및 3.0% 이상인 경우 "불량(P)"으로 각 용사코팅을 평가하였다.
표 1의 "마모 저항성(Abrasion Resistance)"란은 각 실시예 및 비교예에서 얻어지는 용사코팅에 대한 마모 저항성 측정결과를 나타낸다. 구체적으로, 각 용사코팅을 일본 산업표준(JIS) H8682-1에 따라 건조 마모 시험을 하고, 표준시료로서 사용되는 탄소강(SS400)으로 제조된 판을 동일한 건조 마모 시험을 수행한 후, 상기 표준시료의 마모 중량에 대한 용사코팅의 마모 중량비율이 0.4 미만인 경우, "우수(G)", 상기 비율이 0.4 이상 0.5 미만인 경우 "양호(F)", 및 0.5 이상인 경우 "불량(P)"으로 각 용사코팅을 평가하였다. 상기 건조 마모시험에서 수가(Suga) 마모 측정기계를 이용하여 미리 결정한 횟수에 대해 30.9 N의 하중에서 미국 CAMI(Coated Abrasive Manufactures Institute) 규격에 대하여 CP180으로 불리는 마모지(abrasive paper)로 각 용사코팅 및 표준시료의 표면을 문질렀다.
표 1의 "열충격 저항성(Theraml Shock Resistance)"란은 각 실시예 및 비교예에서 얻어지는 용사코팅에 대한 열충격 저항성 평가결과를 나타낸다. 구체적으로, 가열 및 냉각 사이클을 반복적으로 수행하며, 상기 사이클 내에서 열저항성(heat resistance) 주조 강판(SCH11)으로 제조된 기판의 표면에 각 용사코팅을 공급하여 얻어지는 표본을 30분 동안 1000 ℃에서 공기분위기하에서 가열한 후, 물 로 냉각하였다. 이후, 20회 동안 상기 가열 및 냉각 사이클을 반복하여도 용사코팅의 분리가 발생하지 않는 경우 "우수(G)", 15회 이상 20회 미만으로 상기 사이클을 반복하여 용사코팅의 분리가 발생하는 경우 "양호(F)", 및 15회 미만으로 상기 사이클을 반복하여 상기 분리가 발생하는 경우 "불량(P)"으로 각 용사코팅을 평가하였다.
표 1의 "빌드업 저항성(Buildup Resistance)"란은 각 실시예 및 비교예에서 얻어지는 용사코팅에 대한 빌드업 저항성 평가결과를 나타낸다. 구체적으로, 스테인레스강(SUS304)으로 제조되는 기판의 표면에 각 용사코팅을 공급하여 표본을 얻었다. 2개의 표본 용사코팅 사이에 빌드업 공급자로서 역할을 하는 망간 산화물을 삽입시키고, 상기 얻어진 표본을 100 시간 동안 1000 ℃에서 질소/3 부피% 수소 분위기하에 가열하였다. 각 표본의 단면을 연마한 후, 용사코팅의 망간확산층의 두께를 호리바(HORIBA)사에서 제조한 에너지분산 X-선 분석기 "EDX"를 이용하여 측정하였다. 상기 확산층의 두께가 20 ㎛ 미만인 경우 "우수(G)", 상기 두께가 20 ㎛ 이상 50 ㎛ 미만인 경우 "양호(F)", 및 상기 두께가 50 ㎛ 이상인 경우 "불량(P)"으로 각 용사코팅을 평가하였다.
Figure 112008021974926-pat00001
(표 1 계속)
Figure 112008021974926-pat00002
용사장치: 고속화염용사장치 "JP-5000"(Praxair/TAFA사 제품)
산소유동속도: 1900 scfh(893 L/min)
케로센(Kerosene) 유동속도: 5.1 gph(0.32 L/min)
용사거리: 380 mm
용사장치의 배럴(barrel) 길이: 101.6 mm
용사분말의 공급속도: 60 g/min
용사장치: 플라즈마용사장치 "SG-100"(Praxair 제품)
아르곤가스 압력: 0.34 MPa
헬륨가스 압력: 0.34 MPa
전압: 35 V
전류: 750 A
용사거리: 120 mm
표 1에 나타낸 바와 같이, 열충격 저항성 및 빌드업 저항성 모두에 대한 평가에 있어서 각 실시예 1-16의 용사코팅은 "우수" 또는 "양호"하였고, 그 결과 실제로 만족스러운 결과를 얻었다. 대조적으로, 비교예 1-6의 용사코팅은 열충격 저항성 및 빌드업 저항성 중 어느 하나에 대한 평가에 있어서 "불량"이었고, 그 결과 실제로 만족스러운 결과를 얻지 못하였다.

Claims (6)

  1. 31-50 질량%의 크롬 카바이드(chromium carbide); 및
    CoCrAlY 합금, NiCrAlY 합금, CoNiCrAlY 합금 및 NiCoCrAlY 합금 중 어느 하나의 합금 잔부;로 이루어지되,
    평균 입자크기가 20-60 ㎛이고,
    고속화염용사(HVOF) 코팅법에 사용되는 것을 특징으로 하는 허스롤(hearth roll) 코팅용 용사분말.
  2. 제1항에 있어서, 합금의 일부분을 대신하여 20 질량% 이하의 이트륨 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 용사분말.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용사분말은 평균 입자크기가 15 ㎛ 이하인 원료 분말로부터 형성되는 조립-소결 입자를 포함하며, 상기 조립-소결 입자의 분쇄 강도는 10 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 용사분말.
  4. 제1항 또는 제2항의 용사분말의 고속화염용사에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 용사코팅.
  5. 제4항에 따른 용사코팅이 표면에 제공되는 것을 특징으로 하는 허스롤.
  6. 제5항에 있어서, 상기 용사코팅의 두께는 40-300 ㎛인 것을 특징으로 하는 허스롤.
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