KR101652049B1 - 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법 - Google Patents

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KR101652049B1 KR1020150084799A KR20150084799A KR101652049B1 KR 101652049 B1 KR101652049 B1 KR 101652049B1 KR 1020150084799 A KR1020150084799 A KR 1020150084799A KR 20150084799 A KR20150084799 A KR 20150084799A KR 101652049 B1 KR101652049 B1 KR 101652049B1
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이영규
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이종우
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Abstract

본 발명은 텅스텐 카바이드(WC) 42∼62중량%, 니켈(Ni) 24∼42중량%, 크롬(Cr) 5∼8중량%, 규소(Si) 3∼5중량%, 붕소(B) 2.5∼3.5중량%, 철(Fe) 2∼3.5중량%, 코발트(Co) 0.01∼0.1중량%, 탄소(C) 0.01∼0.06중량%, 인(P) 0.01∼0.02중량%를 혼합하여 코팅제를 조성하는 S10단계; 상기 조성된 코팅제를 정해진 두께와 밀도로 압연하여 WC 피막재를 성형하는 S20단계; 니켈 합금재를 정해진 두께와 밀도로 균일하게 압연하여 브레이징 피막재를 성형하는 S30단계; 상기 성형된 WC 피막재와 브레이징 피막재를 상온에서 건조시키는 S40단계; 상기 건조된 WC 피막재와 브레이징 피막재를 코팅하려는 모재의 형상에 맞춰 커팅하는 S50단계; 상기 커팅된 WC 피막재를 모재 위에 접착하고, 상기 WC 피막재 위에 브레이징 피막재를 접착하여 저온에서 결합시키는 S60단계; 및 상기 WC 피막재와 브레이징 피막재가 저온 접착된 모재를 소결 브레이징하는 S70단계를 포함하는 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 내마모성, 내침식성, 내부식성 내구성이 우수한 WC 피막재와 내식성과 내열성이 우수하고 젖음성을 향상시키는 니켈-크롬의 브레이징 피막재의 결합으로 내마모성, 내침식성, 내부식성, 내구성 기능이 탁월하며 브레이징 기술의 강한 결합력으로 코팅기술력을 향상시킨다.

Description

텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법{Coating Method using Tungsten Carbide Coating Materials}
본 발명은 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 원하고자 하는 제품과의 강한 결합력으로 내구성, 내마모성, 내부식성, 내침식성을 향상시키는 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법에 관한 것이다.
일반적으로 특수 환경하에서 사용하는 설비들은 제품의 기계적 강도 및 내침식성을 향상시키기 위하여 표면을 코팅재로 코팅한다. 이때, 코팅재는 제품의 강도 및 내침식성을 향상시켜 제품의 수명을 연장시킨다.
전술한 특수 환경 중의 하나로서, 국내 석탄 화력 발전소의 탈황설비(FGD System : Flue Gas Desulfurization System)는 배연 가스의 환경 오염물질인 황산화물을 제거하기 위하여 설치되는 것으로서, 보일러 1기당 교반기 프로펠러 4개를 포함하고 있다. 여기서, 프로펠러는 슬러리를 교반하여 고형물이 분리 및 침전되는 것을 방지한다.
그러나, 날개 주위의 팁보오텍스 공동화(Tip Vortex Cavitation)현상에 의하여 기포가 발생되고, 빠른 유속과 황산화물의 부식성이 복합적으로 작용하여 마모가 빠르게 진행된다.
프로펠러의 마모는 교반 성능 및 탈황효율을 저하시키고, 프로펠러의 밸런스 불균형에 따른 이상소음 및 진동을 유발시키며, 수명을 단축시킨다.
또한, 마모된 프로펠러를 양생 및 유지보수에 따른 경제적 손실 및 효율저하에 따른 손해를 발생시킨다.
따라서, 발전소 설비의 내마모성, 내구성 및 내부식성 증진을 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다.
하지만 아직까지 내부식성과 내마모성을 동시에 효과적으로 만족하는 기술은 찾아보기가 힘들며, 또한, 내마모성 증진을 위해 접착과 용사 등으로 코팅을 하는 기술은 대부분 10,000psi 이하의 낮은 결합력을 가지고 있어 피로 파괴에 따른 박리 현상이 발생되는 문제점이 있다.
이에 코팅제 및 코팅소재의 박리현상이 발생하지 않게 하려면 제품과의 강한 결합력을 오래 유지시킬 수 있게 하는 코팅방법의 개발이 절실하다.
한국등록특허: 10 - 0655366 (공고일 2006,12,08) 한국등록특허: 10 - 1229698 (공고일 2013.02.14)
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
본 발명의 목적은 강한 결합력으로 내구성, 내마모성, 내부식성, 내침식성을 향상시켜 원하고자 하는 제품의 수명을 연장시킬 수 있는 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 플렉서블(Flexible)한 코팅소재와 브레이징 접합기술을 응용하여 다양한 구조의 제품에 적용이 가능하고 아울러 다양한 분야에 적용 시킬 수 있는 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법은 텅스텐 카바이드(WC) 42∼62중량%, 니켈(Ni) 24∼42중량%, 크롬(Cr) 5∼8중량%, 규소(Si) 3∼5중량%, 붕소(B) 2.5∼3.5중량%, 철(Fe) 2∼3.5중량%, 코발트(Co) 0.01∼0.1중량%, 탄소(C) 0.01∼0.06중량%, 인(P) 0.01∼0.02중량%를 혼합하여 코팅제를 조성하는 S10단계; 상기 조성된 코팅제를 정해진 두께와 밀도로 압연하여 WC 피막재를 성형하는 S20단계; 니켈 합금재를 정해진 두께와 밀도로 균일하게 압연하여 브레이징 피막재를 성형하는 S30단계; 상기 성형된 WC 피막재와 브레이징 피막재를 상온에서 건조시키는 S40단계; 상기 건조된 WC 피막재와 브레이징 피막재를 코팅하려는 모재의 형상에 맞춰 커팅하는 S50단계; 상기 커팅된 WC 피막재를 모재 위에 접착하고, 상기 WC 피막재 위에 브레이징 피막재를 접착하여 저온에서 결합시키는 S60단계; 및 상기 WC 피막재와 브레이징 피막재가 저온 접착된 모재를 소결 브레이징하는 S70단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 S10단계에서 상기 텅스텐 카바이드(WC)는 100중량부에 대하여 코발트 10∼47중량부가 함유된 것이 사용된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 S10단계에서 상기 코팅제에는 성형을 돕기 위한 바인더, 결합제, 용매제, 첨가제가 선택적으로 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 S40단계는 온도 10℃∼35℃, 습도 10∼40%의 상온에서 6∼48시간 건조되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 S60단계는 60℃∼150℃의 저온에서 2시간 내지 5시간 결합된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 S70단계에서 소결브레이징은 모재와 WC 피막재와 브레이징 피막재를 저온 접착 및 일부 바인더를 휘발시키는 제 1 구간과, 상기 저온 접착된 WC 피막재와 브레이징 피막재를 안정화시키는 제 2 구간과, 상기 모재가 가지고 있는 자기변태 온도 구간에서 부식생성을 억제하기 위해 온도를 빠르게 올리는 제 3 구간과, 상기 브레이징 피막의 멜팅(melting) 시작되기 전 브레이징 피막재를 안정화시키는 제 4 구간과, 상기 브레이징 피막재의 멜팅(melting)이 시작되면서 브레이징이 시작되는 구간으로서 크랙방지 및 균일한 코팅을 하게 되는 제 5, 제 6 구간과, 상기 코팅된 모재의 크롬탄화물 형성을 억제하기 위해 노랭 및 퀀칭(quenching)하여 최종적인 코팅을 완성하는 제 7 구간의 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 구간은 80℃∼500℃, 제 2 구간은 500℃∼520℃, 제 3 구간은 520℃∼950℃, 제 4구간은 950℃∼970℃, 제 5 구간은 970℃∼1100℃, 제 6 구간은 1100℃∼1200℃, 제 7구간은 900℃∼400℃의 온도 구간을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 내마모성, 내침식성, 내부식성 내구성이 우수한 WC 피막재와 내식성과 내열성이 우수하고 젖음성을 향상시키는 니켈-크롬의 브레이징 피막재의 결합으로 내마모성, 내침식성, 내부식성, 내구성 기능이 탁월하며 브레이징 기술의 강한 결합력으로 코팅기술력을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 코팅소재의 유연함은 다양한 형태로 절단이 가능하고, 곡선으로 접착할 수 있어 다양한 구조의 제품에 적용이 가능하고 아울러 다양한 분야에 적용이 가능할 뿐만 아니라 코팅 시 모재와의 강한 결합력으로 원하고자 하는 제품의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 내마모, 내부식을 요하는 사용처의 환경에 따라 WC 및 Ni-Cr의 배합비를 조절할 수 있어 코팅범위를 확대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 텅스텐 카바이드 코팅소재의 브레이징 코팅공정을 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법을 도시한 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법에서 소결 공정을 도시한 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법으로 코팅된 모재의 부식 시험 전(a)과 부식 시험 후(b)를 도시한 이미지 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법으로 코팅된 모재의 마모시험 전과 마모시험 후를 도시한 이미지 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법으로 코팅된 모재의 열충격시험 전과 열충격시험 후를 도시한 이미지 도면.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 위해서, 도면에서의 동일한 참조번호들은 달리 지시하지 않는 한 동일한 구성 부분을 나타낸다.
먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법은 텅스텐 카바이드(WC) 42∼62중량%, 니켈(Ni) 24∼42중량%, 크롬(Cr) 5∼8중량%, 규소(Si) 3∼5중량%, 붕소(B) 2.5∼3.5중량%, 철(Fe) 2∼3.5중량%, 코발트(Co) 0.01∼0.1중량%, 탄소(C) 0.01∼0.06중량%, 인(P) 0.01∼0.02중량%를 혼합하여 코팅제를 조성하는 S10단계와, 조성된 코팅제를 정해진 두께와 밀도로 압연하여 WC 피막재를 성형하는 S20단계와, 니켈 합금재를 정해진 두께와 밀도로 균일하게 압연하여 브레이징 피막재를 성형하는 S30단계와, 성형된 WC 피막재와 브레이징 피막재를 상온에서 건조시키는 S40단계와, 건조된 WC 피막재와 브레이징 피막재를 코팅하려는 모재의 형상에 맞춰 커팅하는 S50단계와, 커팅된 WC 피막재를 모재 위에 접착하고, WC 피막재 위에 브레이징 피막재를 접착하여 저온에서 결합시키는 S60단계와, WC 피막재와 브레이징 피막재가 저온 접착된 모재를 소결 브레이징하는 S70단계를 포함한다.
S10단계에서, 텅스텐 카바이드(WC)는 100중량부에 대하여 코발트 10∼47중량부가 함유된 것이 사용된다. 그리고, 코팅제에는 성형을 돕기 위한 바인더, 결합제, 용매제, 첨가제가 선택적으로 더 포함될 수 있다. 여기서, 바인더는 1∼16중량% 더 첨가될 수 있고, 결합제, 용매제 및 기타 첨가제는 바인더 함량에 각각 1% 미만이 첨가될 수 있다.
S20단계는 S10단계에서 조성된 코팅제를 케스팅(Casting)하여 WC 피막재를 성형한다.
여기서, WC 피막재는 조성된 코팅제를 롤러에 통과시켜 균일한 두께와 밀도로 압연하여 성형한다. 이때, WC 피막재의 두께와 밀도는 사용 환경에 따라 달라질 수 있다.
S30단계는 브레이징 피막재를 성형한다.
브레이징 피막재는 니켈 합금재를 롤러에 통과시켜 균일한 두께와 밀도로 압연하여 성형한다. 이때, 브레이징 피막재의 두께와 밀도도 사용 환경에 따라 달라질 수 있다.
니켈 합금재는 니켈을 주체로 하는 합금으로, 공업용의 순니켈, 니켈-철계, 니켈-구리계, 니켈-크롬계, 니켈-크롬-철계, 니켈-몰리브덴계 등이 있다.
또한, 니켈 합금재는 전반적으로 내식성과 내열성이 우수하여 가혹한 화학 환경에 견디는 내식 재료와 고온 용도로 중요성이 커지고 있다. 또한, 텅스텐 카바이드와 같이 녹기 힘든 곳에 젖음성을 향상시켜주는 역할을 하고 내부식성을 향상시킨다.
본 발명에서의 니켈 합금재는 니켈-크롬계를 사용한다.
S40단계는 S20단계와 S30단계에서 각각 성형된 WC 피막재와 브레이징 피막재를 상온에서 건조시킨다. 이때, 건조 온도 및 습도가 높으면 코팅(Coating)시 불량 확률이 높게 발생한다.
따라서, 상온의 건조 온도 10℃∼35℃, 습도 10∼40%를 유지시키고, 이러한 조건에서 6∼48시간 건조시킨다.
이와 같은 제조방법으로 제조된 WC 피막재와 브레이징 피막재는 유연한(Flexible) 시트 형태 코팅소재가 된다.
유연한 시트 형태의 코팅소재는 다양한 형태로 절단이 가능하고, 곡선으로 접착할 수도 있어 다양한 구조의 코팅 대상 모재에 적용 가능하며 이로 인하여 적용 분야를 확대시킬 수 있다.
S50단계는 코팅하려는 모재의 형상에 맞춰 WC 피막재와 브레이징 피막재를 커팅하여 준비한다.
S60단계는 S50단계에서 준비된 WC 피막재를 모재 위에 먼저 접착하고 WC 피막재 위에 브레이징 피막재를 접착하여 60℃∼150℃의 저온에서 2시간 내지 5시간 결합시킨다.
S70단계는 사용환경 및 브레이징 피막에 따라 약 80℃ ∼ 1200℃의 불활성 환경의 소결로 또는 진공로에서 브레이징 한다.
여기서, 소결 브레이징 공정은 도 3에 도시된 바와 같이 7구간으로 구분될 수 있다.
먼저, 제 1 구간은 80℃∼500℃ 온도 구간으로서, 모재와 WC 피막재 및 브레이징 피막재의 1차 저온 접착 구간인 동시에 피막재의 수축 및 미세공(pore)을 없애기 위해 WC 피막재 및 브레이징 피막재에 함유된 바인더의 성분을 휘발시키는 구간이다. 이때, 모재와 WC 피막재 및 브레이징 피막재가 떨어져서는 안되며, 모재의 형태 및 사이즈에 따라 시간을 조절한다.
제 2 구간은 500℃∼520℃ 온도 구간으로서, 휘발된 바인더가 WC 피막재 및 브레이징 피막재에 영향을 미치지 않게 하기 위해 500℃ 온도를 30분 동안 유지하여 안정화시킨다.
제 3 구간은 모재가 가지고 있는 자기변태 온도구간인 700℃∼800℃에서 온도를 천천히 올리면 부식층(Cr탄화물)이 생성되어 코팅을 방해한다. 따라서, 부식생성을 억제하기 위해 520℃부터 950℃까지 온도를 빠르게 올린다.
제 4 구간은 950℃∼970℃ 온도 구간으로서, 브레이징 피막의 멜팅(melting) 시작되기 전 브레이징 피막재를 안정화시킨다.
제 5 구간과 제 6 구간은 970℃∼1200℃ 온도 구간으로서, 브레이징 피막재의 멜팅(melting)이 시작되면서 브레이징이 시작되는 구간으로서 크랙방지 및 균일한 코팅을 하게 되는 중요한 구간이다. 이때, 모재 형태 및 사이즈에 따라 균일구간에서의 시간이 달라질 수 있다.
제 7 구간은 900℃∼400℃의 온도 구간으로서, 코팅된 모재의 크롬탄화물 형성을 억제하기 위해 노랭 및 퀀칭(quenching)하여 최종적인 코팅을 완성한다.
즉, 브레이징 피막이 WC 피막재인 코팅소재와 모재 사이에 침투해 들어가며 모재에 확산이 일어나 주재료 간의 강한 결합을 형성하여 코팅이 이루어진다.
이하에서는, 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법으로 코팅된 모재의 시편을 커팅하여 경도, 부식, 마모, 침식, 인장강도, 열충격을 시험하였다.
(시험 1) 경도
경도 테스트(test)는 200*200 사이즈의 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법으로 코팅된 시편을 커팅(cutting)하여 시험편을 준비하였으며, 신뢰성 검증을 위해 5개 시편을 기반으로 테스트하여 표 1에 나타내었다.
항목 단위 측정 결과 시험방법

WC 코팅소재
코팅 시편
 시편 1 Hv 985 KS B 0811
시편 2 Hv 968 KS B 0811
시편 3 Hv 932 KS B 0811
시편 4 Hv 969 KS B 0811
시편 5 Hv 956 KS B 0811
표 1에 나타낸 바와 같이 시편 5개의 평균 경도 값은 962Hv이고, 이를 로크웰경도 값으로 환산하면 약 69HRC이다. 여기서, 시편은 코팅층의 구조상 표면이 Ni-Cr층이고 모재 쪽으로 갈수록 WC층이 분포되어 마모되면 될수록 경도가 더 높아지는 것을 알 수 있었다.
(시험 2) 부식
도 4 및 표 2에 도시된 4가지 종류의 시편을 모두 120번 사포 이상에서 습식 연마하여 준비하였다.
<시험시편>
가로(cm) 세로(cm) 두께(cm) 표면적(㎠)
SUS304 2.50 2.37 5.00 60.6
SUS316 2.44 2.50 5.00 61.6
S45C 2.48 2.58 5.00 63.4
WC코팅소재코팅시편 2.50 2.50 4.40 56.5
<시험조건>
1.용액: 약 10% 염산
2. 온도: 100±5℃
3. 시간: 약 30분 간격 3시간(총 6회 무게 감량 측정)
부식시험을 위한 장치는 ASTM G31의 1000ml 유리 용기와 가열 맨틀을 사용하였다.
부식 속도 = (K×W)/(A×T×D) 수식(1)
K : 상수, mm/y 8.76×104 W : 무게 감량 (g) A : 표면적 (㎠)
T : 시간(h) D : 밀도(g/㎠)
부식 테스트는 총 180분 동안 10% 연산에서 30분 간격으로 무게 손실량을 측정하여 시험하였으며 그 결과를 표 3에 나타내었다.
WC코팅소재코팅시편 SUS 304 SUS 316 S45C
6.6 mm/yr
260 mil/yr		 37.7 mm/yr
1,484 mil/yr		 27.7 mm/yr
1,091 mil/yr		 263.8 mm/yr
10,386 mil/yr
mm 단위변환 > mil(인치 단위 기준임)
표 3에 나타낸 바와 같이 부식 시험 결과 WC 코팅소재 코팅 시편은 SUS 304의 5배, S45C의 40배 차이를 보였다.
또한, 도 4의 (a)부식시험 전 시편과 (b)부식시험 후 시편을 비교해 보면 WC 코팅소재 코팅 시편이 부식에 강한 것을 확인할 수 있었다.
(시험 3) 마모
네오플러스 MPW-110 마모시험기를 이용하여 도 5에 도시된 바와 같이 5개 시편의 마모 테스트를 하였다.
<시험조건>
환경조건 - 시험온도 : 23±5℃, 시험습도: 50±10% R.H.
시험시간 : 10.000 sec
회전속도 : 83 RPM
시험하중 : 1.5 kg
회전반경 : 11.5 mm
시험거리 : 1000m
마모테스트한 결과 WC코팅소재 코팅 시편은 마모량이 매우 적어 정량적 수치 표시가 불가하였으며, 이를 표 4 및 도 5에 도시하였다.
평균 마모 깊이(㎛) 총 마모량(㎣)
SUS304 39.3 81.2
SUS310S 40.9 85.5
SUS316 81.2 103.8
SUS347 59.6 112.6
WC코팅소재코팅시편 - -
표 4 및 도 5에 도시된 마모시험 전과 마모시험 후의 시편에서 확인할 수 있듯이 WC코팅소재 코팅 시편은 마모량이 정량적 수치로 표시가 불가할 정도로 마모량이 적은 것으로 볼 때 마모에 상당히 강하다는 것을 확인할 수 있었다.
(시험 4) 침식
<시험 장비> 침식시험기 RB110-ET(제조사 R&B)
<시험조건>
환경조건 - 시험온도: 24 ± 1℃ 시험습도: 36 ± 5% R.H.
고체입자: Al2O3
입자직경: 50㎛
분사속도 : 30 m/s
입자공급속도: 2.0±0.5 g/min
건조공기 Flow rate: 40 l/min
침식 테스트는 실제 보일러 내부의 Ash Cutting에 일어나는 것을 가늠할 수 있는 평가로서, 분사되는 가스 속에 입자(Particle) 충돌에 의해 시험하였다.
Figure 112015057814421-pat00001
위의 (b)그래프를 보면 시험 후 10분 동안은 침식 변화가 있는데 이는 표면에 일부 잔류하는 Ni성분이 있기 때문이라 판단되고, 이후 안정된 모습을 볼 수 있는데 이는 시험편 내부가 균일하게 코팅된 것을 의미한다.
(시험 5) 인장강도
인장강도 테스트는 모재와의 결합력이 얼마나 강한지 측정하기 위한 시험으로서, 텅스텐 카바이드 코팅제를 이용한 코팅소재가 코팅된 5개의 시편을 기반으로 테스트하여 시험결과를 표 5에 나타내었다.
항목
시료명		 내력
(N/㎟)		 인장강도
(N/㎟)		 연신율
(%)
1-1 244 365 7
1-2 248 372 6
1-3 248 363 6
1-4 244 395 8
1-5 246 402 9
표 5에 나타낸 바와 같이 시편의 평균 인장강도 값은 379.4 N/㎟ 이고, psi 단위 변환하면 55,000psi가 된다.
그리고, 모재에 용사 코팅을 한 것과, 모재에 세라믹 코팅을 한 것과, 텅스텐 카바이드 코팅제를 이용한 코팅소재를 모재에 브레이징 코팅한 것과의 결합강도를 비교한 결과, 표 6에 나타낸 바와 같이 WC 브레이징 코팅이 용사 코팅에 비해 5배, 세라믹 코팅에 비해 약 50배 정도의 차이를 보여 WC 브레이징 코팅의 결합강도가 우수함을 확인할 수 있었다.
WC코팅소재코팅시편 용사 코팅(HVOF) 세라믹 코팅 세계최고수준
379.4(N/㎟)
(55,000 psi)		 10,000 psi 1.334 psi
(9.2 MPa)		 70,000 psi
(시험 6) 열충격
열충격 테스트는 코팅층이 모재와의 터짐, 박리, 들뜸 유,무를 측정하는 시험으로서, 텅스텐 카바이드 코팅제를 이용한 코팅소재가 코팅된 1개의 시편을 아래의 시험방법으로 테스트하였으며 그 결과를 표 7 및 도 6에 나타내었다.
<시험방법>
- 500℃ 열처리로에서 10분간 가열
- 상온의 물속에서 급랭
- 상기 두 과정을 1 cycle로 하여 총 5 cycle을 실시
- 각 cycle마다 시편 피막의 외관검사
시험품명 시험결과 시험온도 비고

WC코팅소재코팅시편 열충격 Test

 1차 피막의 터짐, 박리, 들뜸없음

500℃

-
2차 피막의 터짐, 박리, 들뜸없음
3차 피막의 터짐, 박리, 들뜸없음
4차 피막의 터짐, 박리, 들뜸없음
5차 피막의 터짐, 박리, 들뜸없음
표 7 및 도 6에서 알 수 있듯이 열충격 시험 결과 모재와의 터짐, 박리, 들뜸 현상이 발생되지 않았다.
이와 같이 본 발명은 경도, 부식, 마모, 침식, 인장강도, 열충격 시험의 결과에서 알 수 있듯이 내마모성, 내침식성, 내부식성, 내구성 기능이 탁월하며 코팅 시 모재와의 강한 결합력으로 원하고자 하는 제품의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 코팅소재의 유연함은 다양한 형태로 절단이 가능하고, 곡선으로 접착할 수 있어 다양한 구조의 제품에 적용이 가능하고 아울러 다양한 분야에 적용이 가능할 뿐만 아니라 코팅기술력을 향상시키게 된다.

Claims (7)

  1. 텅스텐 카바이드(WC) 42∼62중량%, 니켈(Ni) 24∼42중량%, 크롬(Cr) 5∼8중량%, 규소(Si) 3∼5중량%, 붕소(B) 2.5∼3.5중량%, 철(Fe) 2∼3.5중량%, 코발트(Co) 0.01∼0.1중량%, 탄소(C) 0.01∼0.06중량%, 인(P) 0.01∼0.02중량%를 혼합하여 코팅제를 조성하는 S10단계; 상기 조성된 코팅제를 정해진 두께와 밀도로 압연하여 WC 피막재를 성형하는 S20단계; 니켈 합금재를 정해진 두께와 밀도로 균일하게 압연하여 브레이징 피막재를 성형하는 S30단계; 상기 성형된 WC 피막재와 브레이징 피막재를 상온에서 건조시키는 S40단계; 상기 건조된 WC 피막재와 브레이징 피막재를 코팅하려는 모재의 형상에 맞춰 커팅하는 S50단계; 상기 커팅된 WC 피막재를 모재 위에 접착하고, 상기 WC 피막재 위에 브레이징 피막재를 접착하여 저온에서 결합시키는 S60단계; 및 상기 WC 피막재와 브레이징 피막재가 저온 접착된 모재를 80℃ ∼ 1200℃의 불활성 환경에서 소결 브레이징하는 S70단계;를 포함하고
    상기 S70단계는 80℃∼500℃ 온도구간으로서 모재와 WC 피막재와 브레이징 피막재를 저온 접착시키는 제 1 구간과, 500℃∼520℃ 온도구간으로서 저온 접착된 WC 피막재와 브레이징 피막재를 안정화시키는 제 2 구간과, 520℃∼950℃ 온도구간으로서 모재가 가지고 있는 자기변태 온도 구간에서 부식생성을 억제하기 위해 온도를 빠르게 올리는 제 3 구간과, 950℃∼970℃ 온도구간으로서 브레이징 피막의 멜팅(melting) 시작되기 전 브레이징 피막재를 안정화시키는 제 4 구간과, 970℃∼1100℃ 온도구간으로서 브레이징 피막재의 멜팅(melting)이 시작되면서 브레이징이 시작되고 크랙방지 및 균일한 코팅을 하게 되는 제 5, 제 6 구간과, 900℃∼400℃의 온도 구간으로서 코팅된 모재의 크롬탄화물 형성을 억제하기 위해 노랭 및 퀀칭(quenching)하여 최종적인 코팅을 완성하는 제 7 구간의 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 S10단계에서 상기 텅스텐 카바이드(WC)는 100중량부에 대하여 코발트 10∼47중량부가 함유된 것이 사용된 것을 특징으로 하는 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 S10단계에서 상기 코팅제에는 성형을 돕기 위한 바인더, 결합제, 용매제, 첨가제가 선택적으로 더 포함되는 것을 특징으로 하는 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 S40단계는 온도 10℃∼35℃, 습도 10∼40%의 상온에서 6∼48시간 건조되는 것을 특징으로 하는 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 S60단계는 60℃∼150℃의 저온에서 2시간 내지 5시간 결합된 것을 특징으로 하는 텅스텐 카바이드 코팅소재를 이용한 코팅방법.
  6. 삭제
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