KR101697190B1 - 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법 - Google Patents

저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

캐비테이션에 의한 마모손상이 저감 되어 내구성이 향상되면서도 프로펠러의 제조성이 개선되도록, 본 발명은 중앙부에 회전동력축이 연결되는 연결부가 형성된 보스부와, 상기 보스부의 외주면에 방사상으로 분지 되어 연장된 복수개의 윙부를 포함하되, 상기 윙부의 테두리부를 따라 표면으로부터 함몰된 형태의 증착홈부가 구비된 프로펠러부를 제조하는 제1단계; 내부에 압축가스와 내식성 소재가 혼합되어 충진된 분사 장치로부터 고속으로 분사되는 상기 내식성 소재가 상기 증착홈부의 굴곡진 홈 내부 프로파일을 따라 증착시켜 내식부를 저온분사 코팅하는 제2단계; 상기 내식부 외면과 윙부 표면이 연속된 프로파일로 형성되도록 정삭하는 제3단계; 및 정삭된 상기 내식부의 표면 및 연속된 프로파일로 형성된 상기 프로펠러부의 표면에 열경화성의 도료를 도포하여 분체도장층을 형성하는 제4단계를 포함하는 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러의 제조방법을 제공한다.

Description

저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법{ship propeller with corrosion-resistant using cold spray coating and method for manufacturing thereof}
본 발명은 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캐비테이션에 의한 마모손상이 저감 되어 내구성이 향상되면서도 프로펠러의 제조성이 개선된 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 선체에서 캐비테이션에 의한 침식을 가장 많이 받는 것 중의 하나가 프로펠러이며, 이러한 프로펠러는 선박의 후미에 장착되어 추진력을 발생시킨다. 상세히, 선박의 후미 하측단에는 상기 프로펠러가 내부의 엔진과 연결된 상태로 장착되어 있으며, 이로 인하여 상기 프로펠러는 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전하게 된다. 그리고, 이러한 상기 프로펠러의 회동에 의해 유체는 후방으로 유동하게 되고, 선박은 이때 발생하는 상기 유체의 이동의 반작용으로 추진력을 얻음으로써 전방으로 나아가게 된다. 또한, 상기 프로펠러의 뒤쪽에는 러더가 근접설치되어 있는데, 상기 러더는 일정각 선회될 수 있도록 선박의 후단부에 축결합되어 있다. 따라서, 선박은 상기 프로펠러의 회전에 의해 추진력을 얻고, 이때 얻은 추진력의 작용방향을 상기 러더의 축회전에 의해 조향함으로써 선박이 원하는 방향으로 항해할 수 있게 된다.
상세히, 상기 프로펠러는 상기 각 윙부의 전후면 간의 압력차를 통해 추력을 발생시킨다. 즉, 상기 윙부가 유체 내부에서 고속으로 회전되면 상기 윙부 표면 유체의 유속을 증가시키게 되고, 유속 증가에 따른 압력의 저감을 이용하여 윙부 전면 및 후면 간의 압력차를 형성하고 이를 이용하여 추력을 발생시킬 수 있다.
여기서, 압력이 포화 증기압보다 낮아지는 영역에서는 물의 공기화(vaporization) 현상이 나타나게 되며 이러한 현상은 주어진 압력에서 온도가 상승함에 따라 끓는 현상과는 구분되어 진다. 이와 같이, 주어진 온도에서 압력이 떨어짐으로 발생되는 공기방울을 공동 또는 캐비티(cavity)라고 하며 이들이 발생하는 현상을 캐비텐이션(cavitation)이라고 한다. 또한, 상기 캐비테이션 현상은 주로 상기 윙부 표면에서의 압력에 의해서 발생된다.
이러한, 상기 캐비테이션 현상에 따라 기포의 발생단계에서 얻어진 다량의 열역학적 에너지가 기포의 소멸시 순간적으로 방출되고, 순간적으로 방출된 에너지에 의해 상기 윙부의 테두리부분 표면이 마모된다. 동시에, 소음과 진동이 발생되고, 상기 프로펠러의 출력 저하 및 수명이 감소된다.
여기서, 종래에는 이러한 상기 캐비테이션 감소를 위하여 날개 테두리부 부분의 단면 모양을 열처리로 변형을 주어 상기 캐비테이션 현상과 그에 의한 침식을 감소시키는 방법이 사용되어 왔다.
그러나, 이 방법은 특정한 모양으로 가공시켜 상기 캐비테이션 현상이 감소되는 경우도 있지만 그렇지 않을 경우 가공을 연속적으로 해야하는 문제점이 있다. 또한, 날개의 테두리 부분에 직접적인 가공을 할 경우 연마 가공의 특성상 가공 중 소실된 부분이 늘어나게 되고 과도한 가공은 원래 설계의 프로펠러 모양에 변화를 준다. 이에 따라, 상기 프로펠러의 성능과 내구성에 영향을 미치게 되고, 상기 프로펠러의 수명을 단축시키거나 다시 제작을 해야 하는 경우가 발생하는 등 이로 인해 경제적 손실과 선박의 성능저하를 초래하는 문제점이 있었다.
이에, 종래에는 프로펠러 윙부의 테두리에 금속층을 코팅하는 기술의 개발이 진행되어 왔으나, 프로펠러 몸체를 이루는 재질보다 높은 용융온도를 갖는 스테이레스 스틸 등의 금속층을 가열된 상태로 코팅하는 경우 프로펠러의 윙부가 열적 변형으로 손상되는 문제점이 있었다.
한국 공개특허 제10-2012-0121209호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 캐비테이션에 의한 마모손상이 저감 되어 내구성이 향상되면서도 프로펠러의 제조성이 개선된 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 중앙부에 회전동력축이 연결되는 연결부가 형성된 보스부와, 상기 보스부의 외주면에 방사상으로 분지 되어 연장된 복수개의 윙부를 포함하되, 상기 윙부의 테두리부를 따라 표면으로부터 함몰된 형태의 증착홈부가 구비된 프로펠러부를 제조하는 제1단계; 내부에 압축가스와 내식성 소재가 혼합되어 충진된 분사 장치로부터 고속으로 분사되는 상기 내식성 소재가 상기 증착홈부의 굴곡진 홈 내부 프로파일을 따라 증착시켜 내식부를 저온분사 코팅하는 제2단계; 상기 내식부 외면과 윙부 표면이 연속된 프로파일로 형성되도록 정삭하는 제3단계; 및 정삭된 상기 내식부의 표면 및 연속된 프로파일로 형성된 상기 프로펠러부의 표면에 열경화성의 도료를 도포하여 분체도장층을 형성하는 제4단계를 포함하되, 상기 제2단계에서, 상기 내식성 소재를 분사시, 상기 압축가스의 온도가 540~560℃이고, 상기 분사 장치의 이송속도는 45~55mm/s이며, 분사압력은 29~31 bar이고, 상기 증착홈부와 분사 장치 노즐 사이의 이격된 거리는 35~45mm의 범위로 설정되어 분사됨을 특징으로 하는 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 제2단계에서, 상기 내식성 소재는 분말형태로 구비되되, 동, 탄소 나노튜브 파우더 및 이들의 화합물로 이루어진 군에서 선택된 일종으로 이루어짐이 바람직하다.
더욱이, 상기 제3단계에서, 상기 내식부의 단폭은 5~10mm이고, 두께는 10~200㎛ 인 것이 바람직하다.
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한편, 본 발명에 따른 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러는 회전동력축이 연결되어 형성된 보스부와, 상기 보스부의 외주면에 방사상으로 분지되어 연장된 복수개의 윙부와, 상기 윙부의 테두리부을 따라 표면으로부터 함몰된 형태의 증착홈부가 구비된 프로펠러부; 내부에 압축가스와 내식성 소재가 혼합되어 충진된 분사 장치로부터 고속으로 분사되는 동, 탄소 나노튜브 파우더 및 이들의 화합물로 이루어진 군에서 선택된 일종으로 이루어진 상기 내식성 소재를 상기 증착홈부의 굴곡진 홈 내부 프로파일을 따라 증착시켜 저온분사 코팅된 외면과 상기 윙부 표면이 연속된 프로파일로 형성되도록 단폭은 5~10mm이고, 두께는 10~200㎛으로 정삭되어 형성된 내식부; 및 상기 내식부 외면과 상기 윙부의 표면이 연속된 프로파일로 형성되도록 정삭된 상기 프로펠러부의 표면에 열경화성의 도료가 도포되는 분체도장층을 포함함이 바람직하다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명에 따른 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 저온분사 코팅을 이용하여 상기 내식부를 구비함으로써 용융의 고온이 존재하지 않아 열적 변형에 대해 안정적일 수 있고, 상기 윙부에 형성된 상기 증착홈부에 저온분사 코팅됨에 따라 한정적 범위를 가지므로 시간에 대해 효율적일 수 있어 제품 생산성이 향상될 수 있다.
둘째, 동, 탄소 나노튜브 파우더 및 이들의 화합물로 이루어진 군에서 선택된 일종으로 이루어진 상기 내식성 소재와 압축가스가 저온분사 코팅되어 상기 내식부가 형성되므로, 프로펠러 회전시 발생되는 캐비테이션 현상으로 인한 침식을 최소화할 수 있어, 상기 윙부의 내구성 및 내마모성이 현저히 향상될 수 있다.
셋째, 상기 내식성 소재가 상기 윙부의 테두리부에 형성된 상기 증착홈부를 따라 도포되므로 도포량이 절감될 수 있어 경제성이 개선될 수 있으며, 연속적인 프로파일로 정삭된 외면을 구비할 수 있으므로 유체와의 마찰 저항이 현저히 감소되어 추진력을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법을 나타낸 단면도.
도 3a 내지 도 3b 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법을 나타낸 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법을 나타낸 단면도이며, 도 3a 내지 도 3b 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 2 내지 도 3a에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러 및 그의 제조방법은 다음과 같은 과정으로 진행된다.
먼저, 중앙부에 회전동력축이 연결되는 연결부가 형성된 보스부(10)와, 상기 보스부(10)의 외주면에 방사상으로 분지되어 연장된 복수개의 윙부(20)를 포함한다. 그리고, 상기 윙부(20)의 테두리부을 따라 표면으로부터 함몰된 형태의 증착홈부(31)가 구비된 프로펠러부(100)를 제조한다(s10).
여기서, 상기 프로펠러부(100)의 제조시에는 내부에 상기 보스부(10)와 상기 윙부(20)를 포함하여 프로펠러부(100) 형상을 갖춘 캐비티가 형성된다. 그리고, 용융된 알루미늄 용탕이 주입되도록 상기 캐비티와 연통되어 상측으로 관통된 주입관로가 형성된 금형을 준비한다. 또한, 상기 주입관로의 외측 단부를 통하여 상기 용탕을 주입하고, 일단부가 상기 주입관로의 내경과 대응되도록 연장된 용탕가압부를 포함하는 스퀴즈장치를 상기 주입관로의 외측 단부에 인접하도록 배치할 수 있다. 더불어, 상기 용탕가압부가 상기 주입관로로 삽입되어 상기 용탕을 상기 금형의 내측방향으로 가압한 후 냉각하여 상기 프로펠러부(100)를 제조한다.
이때, 상기 프로펠러부는 알루미늄 용탕을 주입하여 제조되므로, 가벼우면서도 녹이 잘 슬지 않으며, 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 함몰된 형태의 상기 증착홈부(31)는 프로펠러부(100) 제조시에 홈부가 형성된 금형에 상기 용탕을 주입하여 구비될 수 있다. 그러나, 경우에 따라서는 홈부 없이 제조된 프로펠러부(100)의 윙부 단부에 상기 증착홈부(31)가 형성되도록 가공될 수도 있다.
더불어, 상기 증착홈부(31)는 상기 윙부 단면의 일면이 함몰된 형태로 구비될 수도 있고, 경우에 따라서는 양면이 함몰된 형태의 상기 증착홈부가 구비될 수도 있다.
한편, 내부에 압축가스와 내식성 소재(f)가 혼합되어 충진된 분사 장치(32)로부터 고속으로 분사되는 상기 내식성 소재(f)가 상기 증착홈부(31)의 굴곡진 홈 내부 프로파일을 따라 증착시켜 내식부(30)가 저온분사 코팅된다(s20). 여기서, 상기 내식성 소재(f)는 분말형태로 구비되되, 동, 탄소 나노튜브 파우더 및 이들의 화합물로 이루어진 군에서 선택된 일종으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 내식성 소재(f)는 부식이 일어나기 어려운 소재임을 의미하고, 캐비테이션(cavitation) 현상을 방지하기 위해 구비되며, 상기 캐비테이션 현상은 유체를 통과하는 블레이드의 속도가 충분히 클 때, 상기 유체가 기체로 기화될 수 있는 현상이다. 그리고, 캐비테이션으로 인해 상기 프로펠러의 잡음이 발생되고, 부품의 부식 또는 진동이 유발되는 등의 전반적인 성능에 해로울 수 있다. 이에 따라, 상기 내식성 소재(f)가 상기 증착홈부(31)에 증착됨으로써 상기 윙부(20) 테두리부의 부식이 최소화될 수 있다.
이때, 저온분사 코팅을 이용하여 상기 내식부(30)를 구비함으로써 용융의 고온이 존재하지 않아 열적 변형에 대해 안정적일 수 있고, 상기 윙부(20)에 형성된 상기 증착홈부(31)에 저온분사 코팅됨에 따라 한정적 범위를 가지므로 시간에 대해 효율적일 수 있어 제품 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 동은 전성 및 연성이 크고 가공성이 우수할 뿐만 아니라 강도가 크며, 열 및 전기전도도가 우수하여 내식성 소재(f)로 적합한 금속일 수 있다. 더불어, 상기 탄소 나노튜브 파우더는 열 전도율이 높고, 철강의 100배에 달하는 강도를 가진다. 그리고, 15%가 변형되어도 견딜 수 있을 정도의 내구성이 구비되며, 가벼우면서도 유연성이 뛰어나므로 상기 내식성 소재로써 적합한 소재일 수 있다.
이에 따라, 동, 탄소 나노튜브 파우더 및 이들의 화합물로 이루어진 군에서 선택된 일종으로 이루어진 상기 내식성 소재(f)와 압축가스가 혼합되어 충진된 상기 분사 장치(32)로부터 저온 분사된 소재가 상기 증착홈부(31)에 증착된다. 이때, 상기 증착홈부(31)에는 상기 내식부(30)가 형성될 수 있으므로, 프로펠러 회전시 발생되는 캐비테이션 현상을 저감시킬 수 있어 상기 윙부(20)의 내구성 및 내마모성이 향상될 수 있다.
물론, 경우에 따라 프로펠러부(100)를 형성한 금속보다 내식성이 우수한 다른 공지된 소재로 분말을 만들어 사용할 수도 있다.

압축가스의 온도		 539℃이하 540~560℃ 561℃이상
불량
(불균일 혼합)		 양호 불량
(형태 변형 발생)
표 1은 상기 내식성 소재(f)를 분사시, 상기 압축가스의 온도의 범위를 나타낸 표이다. 표 1에서 보는 바와 같이 상기 압축가스의 온도가 539℃이하의 경우 상기 압축가스가 상기 내식성 소재(f)와 기설정된 비율로 혼합되지 않을 수가 있다. 여기서, 기설정된 비율로 혼합되지 않은 소재가 분사될 시에는 상기 증착홈부(31)에 균일하게 분사되지 못하므로 상기 내식부(30)의 표면에 크랙이 발생할 수도 있고, 상기 윙부(20)의 내구성이 저하될 수 있다.
그리고, 상기 압축가스의 온도가 561℃이상의 경우 높은 온도의 영향으로 상기 증착홈부(31)의 표면에 고속 분사되었을 시에 함몰된 형태로 구비된 증착홈부(31) 내부의 알루미늄 소재가 용해되어 상기 내식성 소재(f)와 혼합될 수 있다. 또한, 압축가스와, 압축가스로 인해 가열된 내식성 소재에 의해 상기 증착홈부(31)의 형태에 신축이 발생하여 변형이 일어날 수 있다.
따라서, 540~560℃의 온도 범위를 가지는 상기 압축가스가 상기 내식성 소재(f)와 혼합되어 충진된 상기 분사 장치(32)로부터 고속 분사되었을 시에 상기 프로펠러부(100)의 내구성이 향상될 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 내식성 소재(f)를 분사시, 상기 분사 장치(32)의 이송속도에 대한 범위가 한정되어 있을 수 있다. 상기 분사 장치(32)의 이송속도가 44mm/s이하일 경우 기설정된 속도보다 느린 속도로 인해 기설정된 분사량보다 많은 양의 상기 내식성 소재(f)가 상기 분사 장치(32)로부터 분사 및 증착된다. 그래서, 기설정된 범위로 이송했을 시와 같은 내구성 향상의 효과를 가질 수 있지만, 자재 낭비 현상이 발생할 수 있다.
그리고, 상기 분사 장치(32)의 이송속도가 56mm/s이상일 경우는 기설정된 속도보다 빠른 속도로 인해 상기 분사 장치(32)로부터 분사된 상기 내식성 소재(f)가 기설정된 분사량보다 적은 양으로 분사 및 증착된다. 그러므로, 부식 방지의 효과가 저하되고 그에 따라 상기 내식부(30)의 내구성 및 내마모성이 저하될 수 있다.
따라서, 상기 분사 장치(32)는 45~55mm/s의 범위 내의 속도에서 이송될 시에 적절한 양의 상기 내식성 소재(f)가 상기 분사 장치(32)로부터 분사되어 증착될 수 있고, 이에 따라, 상기 윙부(20) 테두리부에 형성된 상기 내식부(30)의 내식성 및 내마모성이 향상될 수 있다는 것을 확인할 수 있다.

분사압력
 28 bar이하 29~31 bar 32 bar이상
불량
(내식성 소재의 분포 불균일)		 양호 불량
(소재 혼합)
표 3은 상기 내식성 소재(f)를 분사시, 상기 분사압력의 범위를 나타낸 표이다. 표 3에서 보는 바와 같이 상기 분사압력이 28 bar이하일 경우 상기 분사 장치(32)로부터 상기 내식성 소재(f)가 분사되는 정도가 약해지므로 상기 증착홈부(31) 내에 증착된 상기 내식성 소재(f)의 분포도가 불균일할 수 있다.
그리고 상기 분사압력이 32 bar이상일 경우 상기 내식성 소재(f)의 너무 큰 압력에 의해, 상기 분사 장치(32)로부터 분사되어 기형성된 상기 증착홈부(31) 외의 주변부에도 증착될 수 있다. 이에 따라, 주변부에 증착된 소재가 낭비되는 현상으로 이어질 수 있고, 상기 윙부(20)의 소재와 상기 내식성 소재(f)가 혼합되는 문제점이 발생할 수 있으므로 내식성 및 품질이 저하될 수 있다. 또한, 강한 분사압력으로 인해 윙부(20) 자체에 휘어지는 등의 변형이 일어날 수도 있다.
따라서, 상기 내식성 소재(f)는 29~31 bar의 범위 내의 적절한 압력으로 분사될 시에 상기 내식성 소재(f)가 상기 증착홈부(31)를 따라 적절한 양으로 균일하게 분포될 수 있고, 상기 윙부(20)의 내구성 및 품질이 향상될 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 내식성 소재(f)를 분사시, 상기 증착홈부(31)와 상기 분사 장치(32) 노즐 사이의 이격된 거리의 범위가 한정되어 있을 수 있다. 상기 증착홈부(31)와 상기 분사 장치(32) 노즐 사이의 이격된 거리가 34mm이내일 경우 상기 증착홈부(31) 내부의 한 부분에 집중적으로 분사될 수 있다. 즉, 상기 내식성 소재(f)의 분포도가 균일하지 않으므로 상기 윙부(20)의 내식성이 저하되어 부식에 노출될 수 있다.
그리고, 상기 증착홈부(31)와 분사 장치(32) 노즐 사이의 이격된 거리가 46mm이상인 경우 기설정된 거리보다 멀어짐으로써 상기 증착홈부(31)에 상기 내식성 소재(f)가 기설정된 양 이하로 분사될 수 있다. 이에 따라, 상기 내식성 소재(f)가 상기 증착홈부(31)에 균일하게 증착되기 어려우므로 상기 내식부(30)의 부식 방지 효과 및 내마모성이 저하될 수 있다.
따라서, 상기 증착홈부(31)와 분사 장치(32) 노즐 사이의 이격된 거리가 35~45mm의 범위 내에 있을 경우에 상기 내식성 소재(f)가 상기 분사 장치(32)로부터 균일하게 분사되어 상기 윙부(20)의 내식성 및 품질이 향상될 수 있다.
한편, 상기 내식성 소재(f)가 상기 분사 장치(32)로부터 분사 및 증착되어 형성된 상기 내식부(30) 외면과 윙부 표면(20a)이 연속된 프로파일로 형성되도록 사상 및 정삭된다(s30) 여기서, 상기 내식부(30)의 외면은 상기 내식성 소재(f)의 분사 및 증착 후의 굴곡진 면을 의미하며, 상기 굴곡진 면이 사상 및 정삭될 수 있다.

단폭		 4mm이하 5~10mm 11mm이상
불량
(내식성 저하)		 양호 불량
(자재 낭비)

두께		 9㎛이하 10~200㎛ 201㎛이상
불량
(내식성 저하)		 양호 불량
(굴곡진 표면 형성)
표 5는 상기 내식성 소재(f)의 굴곡진 면이 정삭된 상기 내식부(30)의 단폭(w)과 두께(h)의 범위를 나타낸 표이다. 표 5에서 보는 바와 같이, 상기 내식부(30)의 단폭(w)과 두께(h)가 기설정된 범위를 벗어나게 되면 다양한 문제점이 발생될 수 있다.
상세히, 도 3b 내지 표 5에서 보는 바와 같이, 상기 내식부(30)의 단폭(w)이 4mm이하일 경우 상기 내식성 소재(f)가 상기 증착홈부(31)에 증착되는 폭이 충분치 않으므로 기설정된 분사량보다 적은 양으로 분사 및 증착된다. 이에 따라, 부식을 방지하기 위한 내식의 효과가 감소될 수 있으며 상기 윙부(20)의 내구성 또한 현저히 낮아질 수 있다.
그리고, 상기 내식부(30)의 단폭(w)을 11mm이상으로 하여 상기 내식성 소재(f)가 분사 및 증착되더라도 내식성 내지 내구성이 증가되는 효과가 5~10mm 사이 범위로 코팅되는 경우와 큰 차이를 보이지 않으므로 소재 낭비로 이어질 수 있다.
따라서, 상기 내식부(30)의 단폭(w)이 5~10mm의 범위 내에 분사 및 증착된 상기 내식성 소재(f)에 의해 적절한 부식 방지가 되고 내마모성이 향상되면서도 소재 낭비를 막을 수 있으므로 경제성이 개선될 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 3b에서 보는 바와 같이, 상기 내식부(30)의 두께(h)는 상기 증착홈부(31)의 표면으로부터 증착되는 상기 내식성 소재(f)의 표면까지의 두께를 의미한다. 즉, 상기 내식부(30)의 두께(h)가 9㎛이하일 경우 상기 증착홈부(31)에 상기 내식성 소재(f)가 소량으로 증착되므로 큰 내식 효과를 기대할 수 없으며 상기 윙부(20)의 내구성이 저하될 수 있다.
그리고, 상기 내식부(30)의 두께(h)가 201㎛이상일 경우 상기 증착홈부(31)에 분사 및 증착된 상기 내식성 소재(f)가 상기 윙부(20)의 표면보다 돌출되어 있을 수 있다. 이에 따라, 상기 내식부(30) 외면과 상기 윙부(20) 표면이 연속된 프로파일로 형성될 수 없으므로 평탄한 표면이 구비될 수 없다.
따라서, 상기 내식부(30)의 두께(h)가 10~200㎛의 범위로 형성될 경우 내식의 효과가 증대되고 상기 윙부(20)의 테두리부가 평탄한 표면으로 구비되어 캐비테이션(cavitation) 현상을 최소화하고 충분한 추진력을 확보할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
한편, 정삭된 상기 내식부(30)의 표면 및 연속된 프로파일로 형성된 상기 프로펠러부(100)의 표면에 열경화성의 분체 도료를 도포하여 분체도장층(40)을 형성한다(s40). 여기서, 상기 열경화성의 분체 도료는 에폭시 아크릴폴리에스테르(epoxy acrylicpolyester) 등을 포함할 수 있으며, 상기 분체 도료는 분말 상태에서 도장할 수 있다.
상세히, 상기 내식부(30)에는 상기 내식성 소재(f)가 분사 및 증착되어 상기 윙부(20)의 표면을 따라 연속된 프로파일이 형성되도록 정삭되고, 정삭된 상기 내식부(30) 및 상기 윙부(20)의 표면을 분체 도장법으로 코팅할 수 있다.
이와 같은, 상기 분체 도장법은 분말 상태의 상기 분체 도료를 도포하여 도장층을 형성하는 것이고, 이와 같은 방법은 용제를 사용하지 않으므로 대기오염, 공해 등을 방지할 수 있으며 화재의 위험성이 적어진다. 또한, 1회 도포로도 소정의 막 두께를 얻을 수 있으므로 공정이 단축될 수 있어 작업성이 좋아질 수 있다. 더불어, 아주 고운 분말을 제품에 고르게 뿌려 색을 입히므로 색이 고르게 칠해질 수 있다.
한편, 도 3a는 상기 내식성 소재(f)가 상기 분사 장치(32)로부터 분사되어 상기 윙부에 형성된 상기 증착홈부(31)에 증착되는 현상을 나타낸 개략도이다. 상세히, 도 3a에서 보는 바와 같이, 상기 분사 장치(32)로부터 분사된 상기 내식성 소재(f)가 상기 증착홈부(31)에 증착되되, 그 표면이 굴곡진 형태로 형성되어 내마모성이 저하될 수 있다. 따라서, 도 3b에서 보는 바와 같이 상기 내식부(30)의 굴곡진 부분을 정삭하여 상기 윙부 표면(20a)이 연속적인 프로파일을 형성할 수 있도록 하여 내마모성 및 내구성이 향상되고, 분체 도장법을 적용하여 균일하게 코팅될 수 있도록 한다. 즉, 상기 윙부(20) 표면의 적절한 부식 방지 효과를 볼 수 있으며, 프로펠러의 품질이 개선될 수 있다.
그리고, 도 3c는 연속적인 프로파일로 형성된 상기 내식부에 대한 코팅층이 형성되도록 구비된 상기 분체도장층(40)을 나타낸 개략도이다. 여기서, 상기 분체도장층(40)은 상기 내식부(30)에 대해 코팅되는 것에 한정되지 않고 프로펠러부(100) 전면에 형성되어 있을 수 있다.
또한, 도 2에서 보는 바와 같이 상기 내식부(30)는 상기 윙부(20)의 테두리부을 따라 형성되되, 그 범위는 한정되지 않는다. 그러나, 상기 내식부(30)의 단폭과 두께는 기설정된 범위로 한정되어 있으며, 상기 내식성 소재(f)가 상기 윙부(20)의 테두리부에 형성된 상기 증착홈부(31)를 따라 도포되므로 도포량이 절감될 수 있다. 따라서, 경제성이 개선될 수 있으며, 연속적인 프로파일로 정삭된 외면을 구비할 수 있으므로 저항성이 현저히 감소되어 추진력을 유지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
100 : 프로펠러부 10 : 보스부
20 : 윙부 20a : 윙부 표면
30 : 내식부 30a : 정삭된 내식부
31 : 증착홈부 32 : 분사 장치
40 : 분체도장층 f : 내식성 소재
h : 내식부 두께 w : 내식부 단폭

Claims (5)

  1. 중앙부에 회전동력축이 연결되는 연결부가 형성된 보스부와, 상기 보스부의 외주면에 방사상으로 분지 되어 연장된 복수개의 윙부를 포함하되, 상기 윙부의 테두리부를 따라 표면으로부터 함몰된 형태의 증착홈부가 구비된 프로펠러부를 제조하는 제1단계;
    내부에 압축가스와 내식성 소재가 혼합되어 충진된 분사 장치로부터 고속으로 분사되는 상기 내식성 소재가 상기 증착홈부의 굴곡진 홈 내부 프로파일을 따라 증착시켜 내식부를 저온분사 코팅하는 제2단계;
    상기 내식부 외면과 윙부 표면이 연속된 프로파일로 형성되도록 정삭하는 제3단계; 및
    정삭된 상기 내식부의 표면 및 연속된 프로파일로 형성된 상기 프로펠러부의 표면에 열경화성의 도료를 도포하여 분체도장층을 형성하는 제4단계를 포함하되,
    상기 제2단계에서, 상기 내식성 소재를 분사시, 상기 압축가스의 온도가 540~560℃이고, 상기 분사 장치의 이송속도는 45~55mm/s이며, 분사압력은 29~31 bar이고, 상기 증착홈부와 분사 장치 노즐 사이의 이격된 거리는 35~45mm의 범위로 설정되어 분사됨을 특징으로 하는 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 내식성 소재는 분말형태로 구비되되, 동, 탄소 나노튜브 파우더 및 이들의 화합물로 이루어진 군에서 선택된 일종으로 이루어짐을 특징으로 하는 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3단계에서, 상기 내식부의 단폭은 5~10mm이고, 두께는 10~200㎛ 인 것을 특징으로 하는 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러의 제조방법.
  5. 회전동력축이 연결되어 형성된 보스부와, 상기 보스부의 외주면에 방사상으로 분지되어 연장된 복수개의 윙부와, 상기 윙부의 테두리부을 따라 표면으로부터 함몰된 형태의 증착홈부가 구비된 프로펠러부;
    내부에 압축가스와 내식성 소재가 혼합되어 충진된 분사 장치로부터 고속으로 분사되는 동, 탄소 나노튜브 파우더 및 이들의 화합물로 이루어진 군에서 선택된 일종으로 이루어진 상기 내식성 소재를 상기 증착홈부의 굴곡진 홈 내부 프로파일을 따라 증착시켜 저온분사 코팅된 외면과 상기 윙부 표면이 연속된 프로파일로 형성되도록 단폭은 5~10mm이고, 두께는 10~200㎛으로 정삭되어 형성된 내식부; 및
    상기 내식부 외면과 상기 윙부의 표면이 연속된 프로파일로 형성되도록 정삭된 상기 프로펠러부의 표면에 열경화성의 도료가 도포되는 분체도장층을 포함하는 저온분사 코팅을 이용한 내식부가 구비된 선박 프로펠러.
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