KR102044333B1 - 용사 코팅 장치 - Google Patents

용사 코팅 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102044333B1
KR102044333B1 KR1020170180254A KR20170180254A KR102044333B1 KR 102044333 B1 KR102044333 B1 KR 102044333B1 KR 1020170180254 A KR1020170180254 A KR 1020170180254A KR 20170180254 A KR20170180254 A KR 20170180254A KR 102044333 B1 KR102044333 B1 KR 102044333B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat source
injection
spray coating
coating material
coating apparatus
Prior art date
Application number
KR1020170180254A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190078384A (ko
Inventor
윤상훈
김진홍
김형준
Original Assignee
주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코, 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020170180254A priority Critical patent/KR102044333B1/ko
Publication of KR20190078384A publication Critical patent/KR20190078384A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102044333B1 publication Critical patent/KR102044333B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/04—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in flat form, e.g. fan-like, sheet-like
    • B05B1/044—Slits, i.e. narrow openings defined by two straight and parallel lips; Elongated outlets for producing very wide discharges, e.g. fluid curtains
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/24—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas with means, e.g. a container, for supplying liquid or other fluent material to a discharge device
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

용사 코팅 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 용사 코팅 장치는, 내부에 열원을 형성하는 열원 형성체, 열원 형성체에 설치되어 열원을 분사하는 열원 분사구, 및 열원 분사구의 외주로부터 이격되게 배치되고 코팅재를 분사하는 슬릿 형태의 제1, 제2 주입 노즐을 포함한다.

Description

용사 코팅 장치{APPARATUS FOR THERMAL SPRAY COATING}
본 발명은 용사 코팅 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 용사(Thermal Spray) 코팅은 소재 표면에 분말 또는 선 형태의 용사재료를 화염이나 플라즈마 등의 고온의 열원에 의하여 용융 액적으로 변화시켜 고속으로 모재(Substrate)에 충돌시켜 적층하는 것을 말한다.
이와 같은 용사 코팅은 성질이 다른 재료를 모재 표면에 적층하여 피막을 형성하는 기술로서, 모재가 보유하고 있는 특성을 살리고 결함을 보완할 수 있다.
이러한 용사 코팅은 항공기, 자동차, 화학공업, 제철산업 등에서 기계류 부품의 내열, 내마모, 내식성을 향상시키는 등 재료 기능의 다양화 및 고도화를 가능하게 하는 표면 처리법의 하나이다.
종래의 용사 코팅 장치는, 외관을 형성하는 장치몸체의 하부에는 열원을 분사하는 열원분사구가 설치되며, 장치몸체의 일측으로는 각각 지지대가 설치된다.
그리고, 지지대에는 분말 또는 선형 재료를 열원 내로 주입하는 주입관이 외부에서 설치된다.
주입관은 통상 원형의 형태를 가지고 있으며, 주입관에서 공급되는 코팅재는 열원에 의해 가열되고 용융되어 모재의 표면에 적층된다.
그러나, 마주보고 있는 원형의 주입관을 통해 열원 내로 주입된 코팅재가 열원의 중심 부분에서 상호 충돌하여 하방으로 낙하하게 되면서 모재의 폭 방향으로 넓게 퍼지지 못하고 일부 영역에 국한되어 적층되는 한계가 있었다.
즉, 열원의 중심부에서 많이 적층되고 열원의 중심부에서 외측으로 갈수록 적게 적층되는 문제점이 있었다.
따라서, 대면적 코팅을 위해 여러 번 용사를 하게 되고 모재의 폭 방향으로 균일한 코팅층을 형성하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 한번의 코팅으로 균일하게 얇은 코팅층을 형성하기 어려우며, 얇고 광폭의 코팅층을 요구하는 분야에 적용하지 못하는 한계가 있어 이에 대한 해결 방안이 절실이 요구되는 실정이다.
본 발명은 모재 특히, 대면적 모재의 용사 코팅이 용이하고, 모재의 표면에 고르게 얇은 피막을 적층할 수 있는 용사 코팅 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 코팅재가 열원 내로 주입될 때 상호 충돌되는 현상을 최소화할 수 있는 용사 코팅 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 대면적 모재의 코팅 작업에 소요되는 시간을 단축하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 용사 코팅 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 용사 코팅 장치는, 용사 코팅에 의하여 모재에 코팅재를 적층하는 용사 코팅 장치로서, 내부에 열원을 형성하는 열원 형성체, 열원 형성체에 설치되어 열원을 분사하는 열원 분사구를 포함할 수 있다.
또한, 용사 코팅 장치는, 열원 분사구의 외주로부터 이격되게 배치되고, 코팅재를 분사하는 슬릿 형태의 제1, 제2 주입 노즐을 포함할 수 있다.
제1, 제2 주입 노즐의 외측에는 코팅재를 균일하게 분산시켜 주기 위한 제1, 제2 생크(shank)가 각각 결합되는 것일 수 있다.
제1, 제2 생크는 코팅재를 공급하는 제1, 제2 공급 라인과 연결되는 것일 수 있다.
열원 분사구의 양측에는 제1, 제2 주입 노즐을 지지하는 제1, 제2 지지대가 설치되는 것일 수 있다.
제1, 제2 생크는 상기 제1, 제2 공급 라인과 연결되는 제1, 제2 연결부, 및 상기 제1, 제2 주입 노즐과 결합되는 제1, 제2 결합부를 포함할 수 있다.
제1, 제2 연결부는 상기 제1, 제2 공급 라인의 형상과 동일한 원형상으로 형성되는 것일 수 있다.
제1, 제2 결합부는 코팅재의 균일한 분산을 위하여 사각형상으로 형성되는 것일 수 있다.
제1, 제2 생크의 내부에는 코팅재를 원활하게 통과시켜 주기 위한 제1, 제2 분산핀이 삽입 결합되는 것일 수 있다.
제1, 제2 분산핀은 상기 제1, 제2 결합부와 상기 제1, 제2 연결부의 사이에 결합되는 것일 수 있다.
제1, 제2 분산핀은 설정된 크기의 직경을 갖는 원통형으로 형성되는 것일 수 있다.
제1, 제2 분산핀의 양단부 외주면에는 제1, 제2 나선부가 형성되는 것일 수 있다.
제1 주입 노즐과 상기 제2 주입 노즐은 열원 분사구를 사이에 두고 상호 마주보게 배치되는 것일 수 있다.
제1 주입 노즐과 제2 주입 노즐은 열원 분사구의 분사 방향에 대하여 수직하게 배치되는 것일 수 있다.
제1, 제2 주입 노즐의 출구의 슬릿 폭은 열원의 직경보다 같거나 작게 형성되는 것일 수 있다.
제1, 제2 주입 노즐의 출구의 슬릿 두께는 슬릿 폭의 1% 이상 90% 이하의 값으로 설정되는 것일 수 있다.
제1, 제2 주입 노즐의 내부 형상은, 슬릿 폭의 입구 부분에서 출구 부분까지 동일하거나, 슬릿 폭의 입구 부분에 비하여 출구 부분이 작거나 크게 형성되는 것일 수 있다.
제1, 제2 주입 노즐의 내부에는 분산턱이 슬릿으로부터 적어도 하나 이상 돌출 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 모재 특히, 대면적 모재의 표면에 고르게 얇은 코팅층을 형성할 수 있다.
또한, 코팅재가 열원 내로 주입될 때 상호 충돌되는 현상을 최소화하여 코팅폭을 증대시킬 수 있다.
또한, 대면적 모재의 코팅 작업에 소요되는 시간이 단축되며, 생산성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 개략적인 저면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 생크의 사시도이다.
도 5는 도 4의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 직선형 슬릿 노즐을 나타낸 평면도와 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 수렴형 슬릿 노즐을 나타낸 평면도와 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 발산형 슬릿 노즐을 나타낸 평면도와 측면도이다.
도 9은 종래기술에 따른 용사 코팅 장치에 의해 형성되는 코팅폭 및 두께 사진이다.
도 10는 본 발명의 실시예에 따른 용사 코팅 장치에 의해 형성되는 코팅폭 및 두께 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는" 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 개략적인 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 개략적인 정면도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 생크의 사시도이고, 도 5는 도 4의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 직선형 슬릿 노즐을 나타낸 평면도와 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 수렴형 슬릿 노즐을 나타낸 평면도와 측면도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 발산형 슬릿 노즐을 나타낸 평면도와 측면도이다.
도 1 내지 도 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치는, 모재(10)에 용사 코팅에 의하여 코팅재(20)를 적층하여 코팅층(21)을 형성하기 위한 장치이다.
이러한 용사 코팅 장치는, 화염 또는 플라즈마 등을 공급받아 내부에 열원(101)을 형성하는 열원 형성체(100)와, 열원 형성체(100)에 설치되어 열원(101)을 분사하는 열원 분사구(110)를 포함할 수 있다.
또한, 용사 코팅 장치는, 열원 분사구(110)의 외주로부터 이격되게 배치되고, 코팅재(20)를 슬릿 형태로 분사하는 슬릿 형태의 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)을 포함할 수 있다.
여기서, 슬릿 형태라 함은 두께가 폭에 비하여 매우 얇고 길이가 긴 형태의 노즐을 가리킬 수 있다.
여기서, 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)에 형성되는 코팅재 주입구 출구의 폭과 두께를 통해 공급되는 코팅재가 열원 분사구에서 분사되는 화염 즉, 열원 내에 존재해야 한다.
따라서, 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)과 열원(101)과의 이격 거리의 최대값은, 열원 분사구의 내경에 영향을 받는다.
그러므로, 이격 거리의 최대값을 정할 때에는 코팅재 주입구 출구의 폭과 두께를 통해 공급되는 코팅재가 열원 내부로 공급되어야 하는 것을 고려하는 설정될 수 있다.
만약, 코팅재 주입구가 열원으로부터 너무 멀어지게 되면, 열원 중심부에 비해 상대적으로 온도가 낮은 열원의 바깥쪽으로 코팅재가 주입되게 되어 코팅재가 충분히 가열, 가속되지 못해 모재 코팅층의 밀착력이 저하될 수 있기 때문이다.
제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 단부에는 각각 코팅재 주입구가 형성되어 있으며, 이 코팅재 주입구를 통하여 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 외부로 코팅재가 배출되어 열원 내로 공급될 수 있다.
열원 분사구(110)의 직하부에는 모재(10)가 위치되며, 모재(10)에서 코팅재(20)의 적층을 원하는 일면을 열원 분사구(110)와 대면하게 배치할 수 있다.
또한, 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 외측에는 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)로 공급되는 코팅재(20)를 균일하게 분산시켜 주기 위한 제1, 제2 생크(shank)(300, 310)가 결합될 수 있다.
제1, 제2 생크(300, 310)는 코팅재 및 이송 가스를 공급하는 제1, 제2 공급 라인(400, 410)과 연결될 수 있다.
제1, 제2 공급 라인(400, 410)에는 코팅재를 저장하는 코팅재 공급 장치(미도시)와 연결되어 코팅재 공급 장치로부터 코팅재를 공급받을 수 있다.
코팅재를 저장하고 공급하는 방식은 작업 환경이나 필요에 따라 적절하게 변경되어 적용될 수 있음은 물론이다.
열원 분사구(110)의 양측에는 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)을 각각 이동 가능하게 지지하는 제1, 제2 지지대(500, 510)가 설치될 수 있다.
제1, 제2 지지대(500, 510)는 열원 분사구 주변을 지지하는 주변 지지대(600)와 볼트 등에 의하여 결합될 수 있다.
제1, 제2 주입 노즐(200, 210)은 제1, 제2 생크(300, 310)과 복수개의 볼트(20-1, 21-1) 등에 의하여 결합될 수 있다.
제1, 제2 지지대(500, 510)는 제1, 제2 생크(300, 310)와 볼트(501, 511) 등에 의하여 결합될 수 있다.
제1, 제2 생크(300, 310)는 제1, 제2 공급 라인(400, 410)과 연결되는 제1, 제2 연결부(301, 311)와, 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)과 결합되는 제1, 제2 결합부(303, 313)를 포함할 수 있다.
제1, 제2 연결부(301, 311)는 제1, 제2 공급 라인(400, 410)의 형상과 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 제1, 제2 공급 라인(400, 410)이 도 2에 도시된 바와 같이 원형관인 경우, 제1, 제2 연결부(301, 311)도 원형관으로 형성될 수 있다.
제1, 제2 결합부(303, 313)는 코팅재의 균일한 분산을 위하여 사각형상 등으로 형성될 수 있다.
제1, 제2 생크(300, 310)의 내부에는 코팅재를 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)쪽으로 원활하게 통과시켜 주기 위한 제1, 제2 분산핀(320, 330)이 삽입 결합될 수 있다.
즉, 제1, 제2 분산핀(320, 330)은 제1, 제2 결합부(303, 313)와 제1, 제2 연결부(301, 311)의 사이에 삽입 결합될 수 있다.
제1, 제2 생크(300, 310)에는 제1, 제2 분산핀(320, 330)이 삽입 결합되기 위한 제1, 제2 결합홈(307, 317)이 형성될 수 있다.
또한, 제1, 제2 연결부(301, 311)와 제1, 제2 결합홈(307, 317)의 사이에는 제1, 제2 지지대(500, 510)와 결합을 위한 제3, 제4 결합부(309, 319)가 형성될 수 있다.
또한, 제1, 제2 분산핀(320, 330)은 코팅재가 원통 표면을 타고 균일하게 분산될 수 있도록 설정된 크기의 직경을 갖는 원통형으로 형성될 수 있다.
제1, 제2 분산핀(320, 330)은 제1, 제2 연결부(301, 311)와 제1, 제2 결합부(303, 313)의 형상이 변화되는 부분에 설치되어 코팅재의 흐름을 균일하게 퍼지게 하는 역할을 한다.
또한, 제1, 제2 분산핀(320, 330)의 양단부 외주면에는 제1, 제2 생크(300, 310)와 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 긴밀한 결합 및 코팅재의 리크를 방지하기 위한 제1, 제2 나선부(321, 331)가 형성될 수 있다.
제1, 제2 생크(300, 310)의 제1, 제2 결합부(303, 313)에는 볼트(20-1, 21-1) 등이 삽입 결합되기 위한 제1, 제2 결합구멍(305, 315)이 복수개 형성될 수 있다.
제1, 제2 주입 노즐(200, 210)에는 복수개의 볼트(20-1, 21-1)가 결합되기 위한 결합구멍(209, 219)이 형성될 수 있다.
제1 주입 노즐(200)과 제2 주입 노즐(210)은 열원 분사구(110)를 사이에 두고 상호 마주보게 배치될 수 있다.
또한, 제1 주입 노즐(200)과 제2 주입 노즐(210)은 열원 분사구(110)의 분사 방향에 대하여 수직하게 배치될 수 있다.
제1 주입 노즐(200)과 제2 주입 노즐(210)은 열원 분사구(110)에서 분사되는 열원의 외측에 배치될 수 있다.
또한, 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 코팅재 주입구 출구의 슬릿 폭은 분사되는 코팅재가 열원에 노출되어 용융되기 위해 열원의 직경보다 같거나 작게 형성될 수 있다.
제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 코팅재 주입구 출구의 슬릿 두께는 코팅재가 이송 가스에 의해 균일하게 코팅재 주입구를 통해 운반, 슬릿 형태로 분사될 수 있도록 슬릿 폭의 1% 이상 90% 이하의 값으로 설정될 수 있다.
제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 내부 형상은, 코팅재를 균일하게 퍼지게 하기 위해 슬릿 폭의 입구 부분에서 출구 부분까지 동일하거나, 입구 부분에 비하여 출구 부분이 작거나 크게 형성될 수 있다.
즉, 도 6은 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)이 직선형 슬릿 노즐인 경우를 도시하고 있다.
직선형 슬릿 노즐인 경우에는, 슬릿의 폭(W1)이 입구 부분에서 출구 부분까지 일정한 직선형 슬릿(201, 211)이 형성되고, 두께(t1)는 슬릿의 폭(W1)에 비하여 2배 이하로 상당히 얇게 형성될 수 있다.
또한, 도 7은 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)이 수렴형 슬릿 노즐인 경우를 도시하고 있다.
수렴형 슬릿 노즐인 경우에는, 슬릿의 폭(W2)이 입구 부분에서 출구 부분으로 갈수록 좁아지는 수렴형 슬릿(203, 213)이 형성되고, 두께(t2)는 슬릿의 입구 부분의 폭(W2)에 비하여 상당히 얇게 형성될 수 있다.
또한, 도 8은 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)이 발산형 슬릿 노즐인 경우를 도시하고 있다.
발산형 슬릿 노즐인 경우에는, 슬릿의 폭(W3)은 입구 부분에서 출구 부분으로 갈수록 넓어지지는 발산형 슬릿(205, 215)이 형성되고, 두께(t3)은 슬릿의 입구 부분의 폭(W3)에 비하여 상당히 얇게 형성될 수 있다.
또한, 발산형 슬릿(205, 215)의 출구 부분에는 발산형 슬릿(205, 215)을 통하여 배출되는 코팅재를 균일하게 분산시켜 주기 위한 분산턱(207, 217)이 발산형 슬릿(205, 215)으로부터 적어도 하나 이상 돌출 형성될 수 있다.
그리고, 제1 주입 노즐(200)과 제2 주입 노즐(210)에 형성되는 코팅재 주입구의 입구와 출구 슬릿 형상(폭 및 두께), 및 내부 구조는 동일하거나 상이할 수 있다.
이하에서, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치의 작동에 대해서 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치는, 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)은 열원 분사구(110)를 사이에 두고 상호 마주보게 배치된다.
또한, 제1 주입 노즐(200)과 제2 주입 노즐(210)은 열원 분사구(110)의 외측으로부터 이격되어 배치되고, 열원 분사구(110)의 분사 방향에 대하여 수직하게 배치되어 있다.
그리고, 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 단부에는 각각 코팅재 주입구가 형성되어 있으며, 이 코팅재 주입구를 통하여 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 외부로 코팅재가 배출되어 열원(101) 내로 공급될 수 있다.
또한, 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 코팅재 주입구 출구의 슬릿 폭은 분사되는 코팅재(20)가 열원(101)에 노출되어 용융되기 위해 열원의 직경보다 같거나 작게 형성되어 있다.
제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 코팅재 주입구 출구의 슬릿 두께는 슬릿 폭의 1% 이상 90% 이하의 값으로 설정되어 있으므로, 코팅재(20)가 이송 가스에 의해 균일하게 코팅재 주입구를 통해 운반, 슬릿 형태로 분사될 수 있다.
그리고, 제1 주입 노즐(200)과 제2 주입 노즐(210)은 열원 분사구(110)의 양측에 설치된 제1, 제2 지지대(500, 510)에 의하여 지지되어 있다.
또한, 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 외측에는 제1, 제2 생크(shank)(300, 310)가 결합되어 있고, 제1, 제2 생크(300, 310)는 코팅재 및 이송 가스를 공급하는 제1, 제2 공급 라인(400, 410)과 연결되어 있다.
또한, 제1, 제2 생크(300, 310)는 제1, 제2 공급 라인(400, 410)과 연결되는 제1, 제2 연결부(301, 311)와, 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)과 결합되는 제1, 제2 결합부(303, 313)를 포함하고 있다.
제1, 제2 공급 라인(400, 410)은 원형관으로 형성되고, 제1, 제2 연결부(301, 311)도 원형관으로 형성되어 있다.
그러나, 제1, 제2 결합부(303, 313)는 제1, 제2 연결부(301, 311)의 형상과 다른 사각형상으로 형성되어 있다.
또한, 제1, 제2 생크(300, 310)의 내부에는 코팅재를 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)쪽으로 원활하게 통과시켜 주기 위한 제1, 제2 분산핀(320, 330)이 삽입 결합되어 있다.
즉, 제1, 제2 분산핀(320, 330)은 제1, 제2 결합부(303, 313)와 제1, 제2 연결부(301, 311)의 사이에 삽입 결합되어 있다.
또한, 제1, 제2 분산핀(320, 330)은 코팅재가 원통 표면을 타고 균일하게 분산될 수 있도록 설정된 크기의 직경을 갖는 원통형으로 형성되어 있다.
그리고, 또한, 제1, 제2 분산핀(320, 330)의 양단부 외주면에는 제1, 제2 생크(300, 310)와 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 긴밀한 결합 및 코팅재의 리크를 방지하기 위한 제1, 제2 나선부(321, 331)가 형성되어 있다.
이와 같이 구성되는 용사 코팅 장치의 열원 형성체(100)의 열원(101)이 열원 분사구(110)를 통하여 하방으로 분사된다.
이때, 제1, 제2 공급 라인(400, 410)을 통하여 이송 가스와 함께 코팅재(20)가 제1, 제2 생크(300, 310)를 통하여 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)로 공급된다.
제1, 제2 주입 노즐(200, 210)으로 공급된 코팅재(20)는 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)의 단부에 형성된 코팅재 주입구를 통하여 열원 분사구(110)의 열원 분사 방향과 수직을 이루며 분사된다.
또한, 제1 주입 노즐(200)과 제2 주입 노즐(210)은 이들 사이에 위치된 열원 분사구(110)의 열원(101) 내부로 분사된다.
이와 같이 분사되는 코팅재는 열원과 충돌하면서 열원에 의하여 가열되고 용융되어, 열원 분사구(110)의 직하부에 위치된 모재의 상면에 적층되어 코팅층(21)을 형성하게 된다.
이때, 코팅재(20)가 제1, 제2 생크(300, 310)의 제1, 제2 연결부(301, 311)로부터 제1, 제2 결합부(303, 313)로 통과하면서, 제1, 제2 생크(300, 310) 내에 삽입된 원통형의 제1, 제2 분산핀(320, 330)을 타고 넘으면서 균일하게 분산된다.
즉, 코팅재(20)가 원통관의 제1, 제2 연결부(301, 311)로부터 원통형의 제1, 제2 분산핀(320, 330)를 통과함에 따라, 제1, 제2 연결부(301, 311)의 직경보다 폭이 넓고 두께가 얇은 사각형상의 제1, 제2 결합부(303, 313)으로 골고루 퍼지면서 분산된다.
또한, 제1, 제2 생크(300, 310)의 제1, 제2 분산핀(320, 330)을 통과하면서 균일하게 분산된 코팅재(20)는, 제1, 제2 생크(300, 310)로부터 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)로 공급된다.
제1, 제2 생크(300, 310)를 통과하면서 골고루 퍼지면서 분산된 상태의 코팅재(20)는, 두께가 얇고 폭이 넓은 슬릿 형태로 형성되어 있는 제1, 제2 주입 노즐(200, 210)을 통과하면서 슬릿 형태로 골고루 퍼지면서 균일하게 분산된다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 코팅재(20)가 모재(10)의 표면에서 고르게 퍼지면서 얇게 적층될 수 있게 되어, 대면적의 모재를 빠른 시간 내에 코팅할 수 있게 되는 것이다.
이와 같은 작업을 통해 모재 표면에 용사 코팅이 완료된다.
또한, 도 9는 종래기술에 따른 용사 코팅 장치에 의해 형성되는 코팅재의 코팅폭 및 코팅 두께의 사진이다.
도 9를 참고하면, 용사 코팅 장치에 의하여 형성되는 코팅재의 코팅폭(W)은 약 22mm, 코팅 두께(T)는 약 3.12~5.52㎛ 정도로 형성되는 것을 알 수 있다.
이에 비하여, 도 10에는 본 발명의 일 실시예에 따른 용사 코팅 장치에 의하여 형성되는 코팅재의 코팅폭 및 코팅 두께의 사진이다.
도 10을 참고하면, 용사 코팅 장치에 의하여 형성되는 코팅재의 코팅폭(W)은 약 36mm, 코팅두께(T)는 약 1.45~1.85㎛ 정도로 형성되는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 용사 코팅 장치를 통해 코팅폭(W)은 61% 증가하였으며, 코팅 두께는 2㎛ 이하로 감소된 효과를 얻었다.
10: 모재
20: 코팅재
100: 열원 형성체
101: 열원
200, 210: 제1, 제2 주입 노즐
300, 310: 제1, 제2 생크
320, 330: 제1, 제2 분산핀

Claims (17)

  1. 용사 코팅에 의하여 모재에 코팅재를 적층하는 용사 코팅 장치로서,
    내부에 열원을 형성하는 열원 형성체,
    상기 열원 형성체에 설치되어 상기 열원을 분사하는 열원 분사구, 및
    상기 열원 분사구의 외주로부터 이격되게 배치되고, 상기 코팅재를 분사하는 슬릿 형태의 제1, 제2 주입 노즐
    을 포함하고,
    상기 제1, 제2 주입 노즐의 외측에는 상기 코팅재를 균일하게 분산시켜 주기 위한 제1, 제2 생크(shank)가 각각 결합되고,
    상기 제1, 제2 생크는 상기 코팅재를 공급하는 제1, 제2 공급 라인과 연결되며,
    상기 제1, 제2 생크는 상기 제1, 제2 공급 라인과 연결되는 제1, 제2 연결부, 및 상기 제1, 제2 주입 노즐과 결합되는 제1, 제2 결합부를 포함하고,
    상기 제1, 제2 결합부는 상기 코팅재의 균일한 분산을 위하여 사각형상으로 형성되고,
    상기 제1, 제2 생크의 내부에는 상기 코팅재를 원활하게 통과시켜 주기 위한 제1, 제2 분산핀이 삽입 결합되며,
    상기 제1, 제2 분산핀은 상기 코팅재의 흐름을 균일하게 퍼지게 하도록 상기 제1, 제2 연결부와 상기 제1, 제2 결합부의 형상이 변화되는 부분에 설치되며,
    상기 제1 주입 노즐과 상기 제2 주입 노즐은 상기 열원 분사구를 사이에 두고 상호 마주보게 배치되고,
    상기 제1 주입 노즐과 상기 제2 주입 노즐은 상기 열원 분사구의 분사 방향에 대하여 수직하게 배치되는 용사 코팅 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열원 분사구의 양측에는 상기 제1, 제2 주입 노즐을 지지하는 제1, 제2 지지대가 설치되는 것인, 용사 코팅 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 연결부는 상기 제1, 제2 공급 라인의 형상과 동일한 원형상으로 형성되는 것인, 용사 코팅 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 분산핀은 상기 제1, 제2 결합부와 상기 제1, 제2 연결부의 사이에 결합되는 것인, 용사 코팅 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1, 제2 분산핀은 설정된 크기의 직경을 갖는 원통형으로 형성되는 것인, 용사 코팅 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1, 제2 분산핀의 양단부 외주면에는 제1, 제2 나선부가 형성되는 것인, 용사 코팅 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 주입 노즐의 출구의 슬릿 폭은 상기 열원의 직경보다 같거나 작게 형성되는 것인, 용사 코팅 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 주입 노즐의 출구의 슬릿 두께는 슬릿 폭의 1% 이상 90% 이하의 값으로 설정되는 것인, 용사 코팅 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1, 제2 주입 노즐의 내부 형상은, 슬릿 폭의 입구 부분에서 출구 부분까지 동일하거나, 슬릿 폭의 입구 부분에 비하여 출구 부분이 작거나 크게 형성되는 것인, 용사 코팅 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1, 제2 주입 노즐의 내부에는 분산턱이 슬릿으로부터 적어도 하나 이상 돌출 형성되는 것인, 용사 코팅 장치.
KR1020170180254A 2017-12-26 2017-12-26 용사 코팅 장치 KR102044333B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170180254A KR102044333B1 (ko) 2017-12-26 2017-12-26 용사 코팅 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170180254A KR102044333B1 (ko) 2017-12-26 2017-12-26 용사 코팅 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190078384A KR20190078384A (ko) 2019-07-04
KR102044333B1 true KR102044333B1 (ko) 2019-11-13

Family

ID=67259112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170180254A KR102044333B1 (ko) 2017-12-26 2017-12-26 용사 코팅 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102044333B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100867893B1 (ko) * 2007-08-10 2008-11-10 주식회사 디엠에스 슬릿 노즐 및 이 노즐을 구비한 코팅 장치
JP2016175065A (ja) * 2015-02-18 2016-10-06 ラム・リサーチ・アーゲーＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｇ スリットノズル
JP2017515985A (ja) * 2014-05-16 2017-06-15 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 相及び応力制御を使用したプラズマ溶射コーティング設計

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100867893B1 (ko) * 2007-08-10 2008-11-10 주식회사 디엠에스 슬릿 노즐 및 이 노즐을 구비한 코팅 장치
JP2017515985A (ja) * 2014-05-16 2017-06-15 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 相及び応力制御を使用したプラズマ溶射コーティング設計
JP2016175065A (ja) * 2015-02-18 2016-10-06 ラム・リサーチ・アーゲーＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｇ スリットノズル

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190078384A (ko) 2019-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100400173C (zh) 用于喷出可控制的液体材料图案的模块和喷嘴
KR101975619B1 (ko) 압축 공기 보조식 분사 노즐 조립체
US3208868A (en) Method and apparatus for coating articles with particulate material
US9481933B2 (en) Coaxial laser assisted cold spray nozzle
TW201713413A (zh) 抗瞬變噴淋頭
KR101504978B1 (ko) 열처리한 금속 제품을 위한 스프레이 담금질 시스템
US9976441B2 (en) Article, component, and method of forming an article
US20200376507A1 (en) Internally Cooled Aerodynamically Centralizing Nozzle (ICCN)
KR20090006119A (ko) 냉가스 분무기
US3591759A (en) Method of depositing heat fusible material and apparatus therefor
KR100776194B1 (ko) 콜드 스프레이용 노즐 및 이를 이용한 콜드 스프레이 장치
JP2009517214A (ja) 多成分液体噴霧システム
KR100770315B1 (ko) 소구경 배관의 내경 코팅장치 및 방법
JPH0657397A (ja) 基材等の対象物のプラズマ表面処理方法および装置
KR102044333B1 (ko) 용사 코팅 장치
WO2015133338A1 (ja) 成膜装置
JP4331687B2 (ja) ノズル配列構造
JP2001026874A (ja) ガス供給定量チューブ
WO2016208598A1 (ja) 成膜方法及び成膜装置
WO2023062849A1 (ja) 気化器
JP5780502B2 (ja) 溶射装置
JP6264240B2 (ja) スプレー塗布装置
KR102637863B1 (ko) 노즐 열의 일단 또는 양단 영역에 증대된 노즐 간격을 가지는 다공판
KR20180103079A (ko) 노즐 열의 일단 또는 양단 영역에 감소된 노즐 직경을 가지는 다공판
JP7427139B1 (ja) マスク治具、成膜方法および成膜装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant