KR101606423B1

KR101606423B1 - 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법

Info

Publication number: KR101606423B1
Application number: KR1020140105672A
Authority: KR
Inventors: 김주호; 박동용
Original assignee: (주)태광테크
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2016-03-28
Also published as: KR20160021318A

Abstract

본 발명은 고온의 플라즈마나 불꽃(Flame) 등을 이용하여 용융된 분말을 해양용 부품 표면에 용융상태로 용사하는 용사코팅과 재결정 온도보다 낮은 온도에서 초음속 기체 기류로 콜드 스프레이 코팅을 동시에 적용하여 내마모성과 캐비테이션을 회피할 수 있는 하이브리드 코팅방법에 관한 것으로, 하이브리드 코팅장치로 상기 분말을 고온으로 용사하여 코팅하는 용사 코팅노즐을 포함하는 용사 코팅부와 저온으로 분말을 분사하는 콜드 스프레이 노즐을 포함하는 콜드스프레이부로 이루어지고, 상기 용사코팅 노즐과 콜드 스프레이 노즐이 기판의 일정 지점과 일치하는 것에 특징이 있는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법에 특징이 있는 것이다.

Description

해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법{A COATING METHOD FOR FLOATING SURFACE PARTS USING THE HYBRID MULTI-COATING APPARATUS}

본 발명은 분말을 고온으로 용사하는 용사코팅 방법과 재결정 온도보다 낮은 온도에서 초음속 기체 기류를 타고 모재에 충돌하여 압축응력을 형성시키는 콜드 스프레이 코팅방법을 동시에 코팅 대상물 표면에 적용하여, 고속회전으로 심각한 침식을 일으키는 해양용 부품에 내마모성의 코팅층을 형성함으로써 캐비테이션 현상을 회피하고 표면을 개질할 수 있는 코팅방법에 관한 것이다.

선박용 부품인 프로펠러와 펌프에 대한 수명을 연장시키기 위하여 과거로부터 많은 연구자들이 캐비테이션 현상을 회피하거나 저감하는 기술을 지속적으로 연구하여 왔다. 수중에서 고속으로 회전하는 날개 끝에서 주위 압력이 포화 증기압보다 낮을 때, 고질적으로 발생하는 캐비테이션 현상은 부품 표면에 심각한 침식을 발생시켜 해양용 부품 구조의 안정성을 저해하고, 유동을 방해하여 성능을 저하시킨다. 지금까지 대부분의 연구자들은 대부분 부품 형상을 변경하거나 작동 조건의 변화 등 간접적인 방법에 대한 연구에 중점을 두었을 뿐, 소재를 보완하거나 직접적인 방법에 대한 연구는 매우 적었다.

최근에 들어서야 형상 변화에 대한 연구뿐만 아니라 표면 개질기술을 선박용 프로펠러나 러더(Rudder) 등의 해양부품에 적용하고자하는 연구들이 수행되고 있다. 이러한 연구의 대부분은 결정질 합금이나 폴리머 등의 도료를 이용하여 해수에 의한 표면부식에 대응하는 표면개질 기술에 대한 것으로써, 표면의 침식에 직접적으로 대응하고자 하는 것과 다소 차이가 있는 것이다. 또한 금속이나 폴리머 등의 도료를 이용한 결과들은 단기적인 효용성은 있으나, 소재 자체의 한계로 인해 내구성에 있어서는 제한적인 것임을 알 수 있다.

한편, 분말을 용융하여 용사하는 열 용사방법으로도 해양용 부품의 표면을 개질하고 있으나, 이러한 방식으로 분말을 코팅 대상물 표면에 고온으로 용사하는 경우 기공과 공극이 많이 발생하고 있으며, 치밀하지 못한 구조로 인해 내구성에 떨어지는 경향이 있다. 이와 같은 고온의 열 용사방법은 기본적으로 용융소재 또는 고온의 분말을 기재표면에 분사하여 코팅층을 형성토록 하는 것으로 일반적으로 분말 형태의 용사물이 고온의 플라즈마나 가스 화염에 분사되어 급속히 가열되고 고속으로 가속된다. 가스 화염용사나 플라즈마는 3000℃ 이상의 고온으로 분사되는 분말을 용융시키거나 반용융 상태로 기재표면에 분사하는 것으로 분말들이 용융 또는 부분적인 용융으로 코팅층을 형성하는 경우에는 코팅층이 냉각되고 수축됨에 따라 인장응력을 일으키며, 이러한 인장응력은 두꺼운 층이나 상이한 재료 층을 조합한 경우에는 균열을 일으키기도 한다.

오랜 기간 사용되어진 열 용사방법에 비하여 콜드 스프레이의 개념은 20세기 초에 형성되었지만, 최근에서야 콜드 스프레이 기술의 상업적인 응용에 대한 특허등록 및 실용화가 이루어지게 되었다. 콜드 스프레이의 주된 특징은 최종적으로 코팅에 존재하는 압축응력이고 최소의 열 입력으로 코팅하여 코팅재가 그 성질에 근접될 수 있는 콜드 스프레이 코팅층을 형성한다는 장점을 갖는다.

한편, 콜드 스프레이로 코팅하는 방법은 용사공정과 유사하나 분말을 용융하기 위한 1000℃ 이상으로 가열된 고온 분말이나 플라즈마를 사용하지 않고, 일정크기의 분말 입자를 수백도 정도의 초음속의 운동에너지를 갖는 기재에 의해 코팅하고자 하는 기재 표면에 충돌시켜 소성 변형되어 적층되는 방식으로 코팅되는 것이다. 이러한 콜드 스프레이 방법은 반대 기류에 의해 입자 흐름의 속도가 감소하여 기재표면과의 접착력과 효율이 감소되는 단점이 있다. 또한 세라믹 소재와 같은 융점이 높고 소성변형이 이루어지지 않는 분말재료에 있어서는 코팅이 되지 않고 기체의 식각이 발생하기도 한다.

이러한 고온의 용사나 다른 표면처리방법으로 해양용 부품이나 일반 부품의 표면을 처리하는 방법으로는 대한민국 특허등록 10-0691161호(선박용 프로펠러의 내침식 표면처리 방법, 삼성중공업), 대한민국 공개특허공보 1999-0066121호(선박용 프로펠러의 내침식 표면처리방법, 삼성중공업)와 대한민국 공개특허공보 2006-0136894호(내마모성이 우수한 에어포일 베어링의 제조방법, 한양대학교 산업협력단), 대한민국 공개특허공보 2009-0107996호(다층 조립체를 갖춘 피스톤 링 및 그의 제조방법)와 같이 고분자 수지의 액적에 침지하여 표면에 도포하거나 프로펠러 및 기계부품의 표면을 용사코팅이나 콜드 스프레이로 코팅하여 내마모성과 윤활성이 우수한 해양용 부품이나 기계요소를 제조하는 것에 대한 선행기술이 있다.

본 발명은 용사 코팅방법이나 콜드 스프레이 방법 중 하나의 방법만으로 코팅하여 해양용 부품을 제조할 경우에 발생되는 단점들을 해소할 수 있는 것으로써, 용사 코팅방법과 콜드 스프레이 방법으로 내마모성의 산화물 분말을 동시에 코팅하여 해양용 부품에서 나타나는 캐비테이션 현상을 회피하고 그 표면을 개질할 수 있는 코팅방법을 제공하기 위한 것이다.

위에서 설명된 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 예시의 목적을 위하여 개시된 것이고, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능한 것으로 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련되는 제조방법은 용사 코팅과 콜드 스프레이 코팅방법을 이용하여 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법에 있어서, 해양용 부품 표면에 위치하도록 용사코팅부의 노즐을 정렬시킨 후, 용사코팅부로부터 분말을 일정 지점에 용사하는 단계; 및 용사코팅부에 대해 일정 각도로 기울어지게 설치되고 용사코팅부의 노즐보다 해양용 부품 표면에 근접하게 콜드 스프레이 노즐을 정렬시킨 후, 상기 일정 지점과 일치되게 분말을 콜드 스프레이하는 단계; 상기 용사코팅부가 용사를 하면서 이동하는 단계; 및 콜드 스프레이부가 상기 용사코팅부의 용사지점과 콜드 스프레이 분사되는 지점을 일치시키면서 이동하는 단계;를 포함하는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법을 특징으로 하는 것이다.

또한 더욱 구체적으로는, 상기 용사하는 단계와 콜드 스프레이하는 단계가 동시에 이루어지는 것에 특징이 있는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법에 관한 것이다.

또한 더욱 구체적으로는, 상기 용사코팅부의 노즐은 코팅 대상물과 수직인 것에 특징이 있는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법에 관한 것이다.

또한 더욱 구체적으로는, 상기 용사코팅부의 노즐은 코팅 대상물과 90± 15°로 이루어진 것에 특징이 있는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법에 관한 것이다.

또한 더욱 구체적으로는, 상기 콜드 스프레이부의 노즐은 상기 용사코팅부의 노즐을 기준으로 10~30° 기울어진 것에 특징이 있는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법에 관한 것이다.

또한 더욱 구체적으로는, 상기 용사코팅부의 노즐과 해양용 부품과의 거리가 콜드 스프레이 노즐과 해양용 부품과의 거리보다 1.5~2.5 배인 것에 특징이 있는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법에 관한 것이다.

또한 더욱 구체적으로는, 상기 세라믹 분말은 산화물, 질화물, 탄화물 분말인 것에 특징이 있는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법에 관한 것이다.

이와 더불어 위의 코팅하는 방법들로 제조된 해양용 부품을 특징으로 하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 용사코팅 및 콜드 스프레이 코팅을 동시에 수행할 수 있어 빠른 시간 내에 해양용 부품표면에 원하는 두께로 코팅층을 형성할 수 있으므로 생산성이 매우 높은 코팅방법을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 용사 코팅방법과 콜드 스프레이 방법으로 동시에 코팅함으로써 코팅 층의 기공 및 공극을 감소시켜 캐비테이션 현상을 회피하고 표면을 내마모성을 갖는 세라믹 등의 표면으로 개질하여 표면 손상이 저감됨에 따른 시스템의 효율 증가와 같은 효과를 기대할 수 있는 코팅방법인 것이다.

본 발명의 도 1은 코팅대상물에 하이브리드 코팅층을 형성하는 것에 대하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 하이브리드 코팅장치의 주요 구성부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 하이브리드 코팅방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 하이브리드 코팅방법의 다른 일실시예로 콜드 스프레이부가 2개인 하이브리드 코팅방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 해양용 부품 표면에 용사 코팅된 단면 조직을 나타낸 사진이다.
도 6은 해양용 부품 표면에 용사코팅과 동시에 콜드 스프레이 코팅된 단면조직을 나타낸 사진이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 기준으로 하이브리드 코팅을 이용한 해양용 부품 제조방법에 대하여 자세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하였다.

해양용 부품의 표면에 코팅층(120)을 형성하는 것으로, 상기 코팅층(120)은 해양용 부품의 표면에 소정의 두께를 가지도록 코팅함으로써 형성된다. 여기서 해양용 부품에 용사코팅 및 콜드 스프레이 소재로는 내마모성을 부여하기 위한 산화물로 CrO, ZrO₂, SiO₂, SiC, TiN, TiC, WC와 같은 세라믹이거나 산화물 재료일 수 있다. 이와 더불어 세라믹과 산화물을 혼합하여 사용하거나, 세라믹은 용사방법으로 산화물은 콜드 스프레이 방법으로 코팅하고, 또는 그 반대로 코팅하여 내마모성 부품을 제조할 수도 있다. 이외에도 W, Mo. Ta 등 내마모성이 있는 고융점 금속을 비롯한 다양한 금속분말을 사용하여 합금된 타깃이나 단일 금속으로 이루어진 해양용 부품을 제조할 수도 있다.

한편, 본 발명에서의 해양용 부품은 프로펠러나 임펠러의 블레이드나 러더로써 동이나 동합금을 주조하여 제조하며, 그 표면에 일정한 크기의 분말을 용사(thermal spraying) 및 콜드 스프레이(cold spraying) 코팅함으로써 형성할 수 있다. 다시 말해, 해양용 부품은 부품(110)의 표면에 용사(thermal spraying)함과 동시에 동일한 소재나 다른 소재를 콜드 스프레이(cold spraying)함으로써 단일상의 세라믹이나 합금, 단일금속 형태의 해양용 부품을 제조할 수도 있다.

도 1은 코팅 대상물의 표면에 산화물을 코팅함으로써 부품의 두께 감소를 나타낸 것으로 해양용 부품(110)의 표면에 코팅층(120)을 형성함으로써 5% 이상으로 부품의 두께를 감소시킬 수 있다는 것을 제시하고 있다. 도 1에서 (a)는 코팅 이전의 부품으로 두께가 22mm이며 코팅을 하면 (b)와 같이 두께가 모재의 19mm로 감소되고 1mm의 코팅층을 형성하여도 전체적으로 21mm에 불과하여 전체적으로는 5% 이상의 두께가 감소한다는 것을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에서 붉은색의 화살표는 압력이 받는 방향을 나타내고 있다.

이와 같이 본 발명의 해양용 부품인 프로펠러나 블레이드, 러더에 세라믹 분말을 하이브리드 코팅하기 위한 도 2 및 도 3의 개략적으로 도시된 하이브리드 코팅장치를 이용하여 설명하기로 한다. 하이브리드 코팅을 하기 위한 코팅장치는 코팅하고자 하는 코팅 대상물인 해양용 부품(110)을 배치한 다음, 각각의 용사코팅부(11)와 콜드 스프레이부(12)를 이동시키는 이동장치(미도시)를 이용하여 용사코팅부(11)의 노즐의 끝단을 코팅하고자 하는 위치에 일치시킨 다음 콜드 스프레이부(12)의 노즐의 끝단도 용사코팅부의 노즐과 일정한 각도를 이루도록 각도 조절장치를 이용하여 각도를 조절하여 코팅될 위치가 서로 일치하도록 제어한다. 용사코팅부(11)와 콜드 스프레이부(12) 각각의 노즐이 코팅지점과 일치되면, 제어부(도시하지 않음)에서 전체 구성부를 제어하여 하이브리드 코팅이 될 수 있도록 한다. 우선, 고압의 압축가스를 포함하고 있는 가스저장부(20)와 연결된 가스제어장치(21)가 가스저장부(20)로부터 배출되는 가스 유량을 조절하여 가스 예열장치(22)로 가스를 공급하고 가스 예열장치(22)는 가스 온도제어장치(23)에 의하여 일정한 온도를 유지하도록 한다.

또한, 분말공급장치(40)는 분말공급제어장치(41)에 의해 분말공급관(42)을 통해 분말을 공급하며, 분말공급관의 중간에 설치된 밸브(43)에 의해 각각의 콜드 스프레이부(12)와 용사코팅부(11)로 분말을 분배하게 된다. 이러한 분말공급장치(40)는 별개의 분말을 저장하기 위한 다수개로 이루어진 분말 저장부들로 이루어질 수도 있으며, 이들 각각의 분말 저장부는 별개로 설치된 분말공급관에 의해 분말을 별도로 콜드 스프레이부(12)와 용사코팅부(11)로 코팅 분말을 각각 분배할 수도 있다. 이와 같은 하나의 분말공급장치(40) 이외에도 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 콜드 스프레이부(12)와 용사코팅부(11)에 별개의 분말공급장치(40)를 설치할 수 있으며, 이 분말공급장치(40)는 독립된 제어장치를 이용하여 이를 분말공급을 제어하고, 특히 용사장치부에는 별도의 분말을 가열할 수 있는 가열장치(45)를 설치할 수도 있는 것으로, 이는 통상의 기술자라면 각별한 어려움 없이 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

용사코팅부(11)는 별도로 분말을 가열하여 용사시키기 위한 가열장치를 가지고 있으며, 본 발명에는 도 2에서 보는 바와 같이 플라즈마 아크를 발생하기 위한 전력를 제공하는 전력공급장치(32)와 이를 제어하는 전력제어장치(33)로 이루어지고 이를 전력선(31)으로 용사코팅부(11)와 연결하고 있어, 용사코팅부(11)에서 아크를 발생할 수 있도록 하고 있다. 본 발명에 있어서는 용사코팅부를 전기를 공급하여 플라즈마 아크를 이용한 것이나, 이외에도 아세틸렌가스나 산소가스를 이용하여 고온으로 화염용사장치로 대체할 수도 있는 것이다.

이러한 콜드 스프레이부(12)와 용사코팅부(11)를 가지고 있는 하이브리드 장치를 이용한 코팅방법은 해양용 부품(110)의 표면에 용사코팅과 동시에 콜드 스프레이 코팅을 할 수 있으며, 경우에 따라서는 용사코팅부(11)의 노즐이 설정된 제어부의 명령에 따라 기재 표면의 일정부분에 대해 분말을 용사하면서 주행하고, 동시에 일정한 거리 후방에 설치된 콜드 스프레이부(12)의 노즐로부터 용사 코팅된 표면을 따라서 분말과 일정속도로 분말이 분사되어 용사코팅층과 콜드 스프레이 코팅 층이 혼합된 코팅층을 형성할 수 있는 것이다. 이러한 용사코팅부 및 콜드 스프레이부의 분사노즐이 이동하는 경우에는 이동장치(미도시)가 통상의 로봇장치와 같이 x, y, z 방향으로 이동할 수 있는 수단들이 연결되어 기재의 표면의 어느 방향으로도 이동할 수 있도록 설치되어 있는 것이다. 용융된 용사 코팅 층이 기재 표면으로 분사되어 코팅되어 냉각되기 전에 콜드 스프레이부의 노즐로부터 분사된 분말들이 초음속의 기재와 함께 용사된 표면에 분사되어 기공과 공극을 충진시키게 되며, 용사코팅이나 콜드 스프레이 코팅에 사용되는 파우더들은 세라믹 재료이거나 산화물, 고융점 금속 등 다양하게 적용될 수 있다.

용사코팅부(11)와 콜드 스프레이부(12)를 동시에 코팅할 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 용사코팅부(11)는 코팅 대상물인 해양용 부품(110)에 수직으로 분말들을 분사하고 이의 용사코팅부(11)에 대한 콜드 스프레이부(12)의 노즐은 일정한 각도(θ)로 기울어진 상태로 제어되어 분말을 분사하게 된다. 수직으로 설치된 용사코팅부(11)는 코팅 대상물에 90± 15°가 되도록 조절될 수도 있다. 콜드 스프레이부(12) 노즐의 기울어진 각도는 용사코팅부(11)의 노즐에 대하여 10~30°인 것이 바람직하다. 10° 이하로 콜드 스프레이가 기울어지면 용사되는 용사코팅 분말과 분사되는 콜드 스프레이 산화물 분말들이 해양용 부품(110) 표면과 부딪치고 반사되어 나오는 가스들과의 간섭이 서로 발생하고 이에 따라 코팅 효율이 매우 낮아지게 되며, 30° 이상으로 분사하게 되면 용사코팅되는 분말들을 고속의 콜드 스프레이 분말들이 간섭하게 됨으로써 원하는 지점 이외의 곳으로 코팅이 이루어지고 용사분말들을 교란하게 되어 그 이하의 각도로 콜드 스프레이를 하는 것이 바람직하다. 이와 더불어 콜드 스프레이부(12)의 노즐은 용사코팅부(11)의 노즐보다 코팅 대상물에 근접시키는 것이 바람직하다. 용사코팅부(11)는 고온으로 코팅 대상물에 근접할 경우 코팅대상물에서 반사되어 나오는 고온의 가스가 노즐에 반영되어 노즐의 온도가 상승되므로 콜드 스프레이부(12)의 노즐보다 코팅 대상물로부터 원거리에 있는 것이 바람직하다.

도 4는 콜드 스프레이부(12)를 2개 설치한 하이브리드 코팅장치로 용사코팅부(11)의 노즐 양쪽에 설치할 수 있다. 양 쪽에 설치된 콜드 스프레이부(12)가 서로 마주보는 180°로 설치되면 콜드 스프레이 시 해양용 부품(110) 표면에 분사되고 나오는 가스들과 콜드 스프레이부(12) 노즐에서 분사되는 가스가 서로 충돌하여 콜드 스프레이 코팅 효율이 급격히 감소되는 바, 양 쪽의 콜드 스프레이가 이루는 각도는 145~170°를 이루는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예에 의해 자세히 설명하기로 한다.

실시예

첨부된 도 5는 하기의 표 1의 조건 하에서 세라믹 분말이 해양용 부품 표면에 용사 코팅된 단면 조직을 나타낸 사진이다.

Ar (L/min)	H2 (L/min)	Working distance (㎜)	Powder feeding rate (g/min)	Powder
30	13	100	40	Cr Oxide

표. 1 용사코팅 ( Plasma spray ) 조건

도 5에서 확인할 수 있듯이 플라즈마 용사 코팅된 코팅층 내부에는 다수의 기공 및 공극이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

즉, 용사코팅 시 분말 상태의 세라믹 분말들이 용융된 상태로 기재의 표면에 코팅되기 때문에 기재의 표면과 용융된 세라믹 소재 간에 기공이나 공극 등이 형성되는 것으로 판단된다. 한편, 도 5의 용사코팅은 플라즈마를 열원으로 사용하였으며, 플라즈마 용사코팅은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

첨부된 도 6은 표. 1의 조건 및 표. 2의 조건 하에서 세라믹 분말들이 해양용 부품의 표면에 용사코팅과 동시에 콜드 스프레이 방법으로 코팅된 단면 조직을 나타낸 사진이다.

사용분말	코팅거리	노즐형태	가스온도	가스압력	송급량	가스종류	분사각도
Cr Oxide	50㎜	원형,ф8	600	6	5 rpm	He	60

표 2. 저온분사코팅 조건

도 6에서 확인할 수 있듯이 세라믹 분말을 기재의 표면에 용사함과 동시에 동일한 세라믹 분말을 해양용 부품의 표면에 콜드 스프레이로 형성된 코팅층 내부에는 기공 및 공극과 같은 결함이 현저히 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이는 도 6에 하이브리드 코팅된 코팅층 단면에 도시된 바와 같이 용사 코팅층의 기공 또는 공극 내부로 콜드 스프레이 코팅을 통해 분사되는 세라믹 분말이 채워지기 때문인 것으로 판단된다. 여기서 콜드 스프레이 코팅은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이와 같이 용사코팅과 콜드 스프레이 방법을 동시에 함으로써 산화물이나 세라믹 소재와 같은 융점이 높고 소성변형이 이루어지지 않는 분말재료에 있어서 나타나는 기체의 식각을 방지할 수도 있는 것이다.

이와 같이 형성된 본 발명에 따른 해양용 부품은 세라믹 분말을 해양용 부품(110)의 표면에 용사(thermal spraying) 코팅과 동시에 동일한 세라믹 분말을 표면에 콜드 스프레이(cold spraying)함으로써, 내부에 기공 및 공극이 없는 고밀도의 코팅층(120)이 형성된 해양용 부품을 얻을 수 있게 된다.

상기와 같은 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있으며, 이 또한 본원발명의 사상 범위 내에 포함된다고 할 수 있는 것이다.

11 : 용사코팅부 12 : 콜드 스프레이부
20 : 가스저장부 21 : 가스제어장치
22 : 가스예열장치 23 : 가스온도 제어장치
31 : 전력선 32 : 전력공급장치
33 : 전력제어장치
40 : 분말공급장치 41 : 분말공급제어장치
42 : 분말공급관 45 : 가열장치
110 : 해양용 부품 120 : 코팅층

Claims

용사 코팅과 콜드 스프레이 코팅방법을 이용하여 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법에 있어서,
해양용 부품 표면에 위치하도록 용사코팅부의 노즐을 정렬시킨 후, 용사코팅부로부터 분말을 일정 지점에 용사하는 단계; 및
용사코팅부에 대해 일정 각도로 기울어지게 설치되어 용사코팅부의 노즐보다 해양용 부품 표면에 근접하게 콜드 스프레이 노즐을 정렬시킨 후, 상기 일정 지점과 일치되게 콜드스프레이부의 각도를 조절하여 분말을 콜드 스프레이하는 단계;
상기 용사하는 단계와 콜드 스프레이하는 단계가 동시에 이루어지며, 상기 용사코팅부가 용사를 하면서 이동하는 단계; 및
콜드 스프레이부가 상기 용사코팅부의 용사지점과 콜드 스프레이 분사되는 지점을 일치시키면서 이동하는 단계;를 포함하는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 용사코팅부의 노즐은 코팅 대상물과 수직인 것에 특징이 있는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법.
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청구항 1에 있어서,
상기 용사코팅부의 노즐은 코팅 대상물과 90± 15°로 이루어진 것에 특징이 있는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법.
청구항 1 또는 4에 있어서,
상기 콜드 스프레이부의 노즐은 상기 용사코팅부의 노즐을 기준으로 10~30° 기울어진 것에 특징이 있는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 용사코팅부의 노즐과 해양용 부품과의 거리가 콜드 스프레이 노즐과 해양용 부품과의 거리보다 1.5~2.5 배인 것에 특징이 있는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법.
청구항 1 또는 4에 있어서,
상기 분말은 산화물, 질화물, 탄화물 분말 중 하나인 것에 특징이 있는 해양용 부품 표면에 분말을 하이브리드 코팅하는 방법.
청구항 1, 3, 4 중 어느 한 항의 하이브리드 코팅하는 방법으로 제조된 해양용 부품.