KR102054373B1 - The Structure coated environmental barrier coating material and the method of coating the environmental barrier coating material - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 모재 및 상기 모재의 표면에 코팅된 내환경 코팅재를 포함하고, 상기 내환경 코팅재는 뮬라이트 파우더에 12wt% 이상의 희토류계 산화물 파우더를 첨가하여 소결한 소결체인 내환경 코팅재가 코팅된 구조체를 개시한다. An embodiment of the present invention includes a base material and an environmental coating material coated on the surface of the base material, wherein the environmental coating material is coated with an environmental coating material, which is a sintered body sintered by adding 12 wt% or more of rare earth oxide powder to mullite powder Start the structure.

Description

내환경 코팅재가 코팅된 구조체 및 상기 내환경 코팅재를 코팅하는 방법.{The Structure coated environmental barrier coating material and the method of coating the environmental barrier coating material}The structure coated environmental barrier coating material and the method of coating the environmental barrier coating material}

본 발명은 내환경 코팅재가 코팅된 구조체 및 상기 내환경 코팅재를 코팅하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a structure coated with an environmentally-resistant coating material and a method for coating the environmentally-resistant coating material.

가스터빈 열차폐 재료, 원자력 관련 부품소재, 항공우주용 부품소재로 사용되기 위하여는 고온에서 적용 가능한 열적특성과 고강도 등의 기계적 특성이 요구된다. Si계 세라믹스 중 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4) 세라 믹스는 내열성, 내열충격성, 저열팽창성, 높은 열전도도 등의 고온에서 적용 가능한 열적특성과 내마모성, 고강도, 고경도 등의 우수한 기계적 특성과 우수한 내방사성을 갖고 있어서 상기 부품의 소재로 주목 받고 있다. In order to be used as a gas turbine heat shield material, nuclear power component material, and aerospace component material, mechanical properties such as high thermal properties and high strength are required. Among the Si-based ceramics, silicon carbide (SiC) and silicon nitride (Si3N4) ceramic mixes have excellent mechanical properties such as thermal properties, abrasion resistance, high strength, and high hardness, which are applicable at high temperatures such as heat resistance, thermal shock resistance, low thermal expansion, and high thermal conductivity. Since it has radiation resistance, it attracts attention as a material of the said component.

다만, Si계 세라믹스는 고온에서 산화가 일어나고, 특히 수증기(water vapour)와 Si의 반응이 일어 나 침식에 의한 부식(steam corrosion)으로 질량감소가 일어나는 단점이 있다. However, Si-based ceramics have a disadvantage in that oxidation occurs at a high temperature, and in particular, the reaction of water vapor and Si occurs to reduce mass due to corrosion by steam erosion.

본 발명의 목적은, Si계 세라믹스와 수증기가 만나 반응이 일어나는 경로를 차단하기 위해 Si계 세라믹스 위에 코팅되는 고온 및 부식에 대한 내식성이 우수한 내환경 코팅(Environmental barrier coatings)재 및 상기 내환경 코팅재를 코팅하는 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a high temperature and corrosion resistant environmental coating material (Environmental barrier coatings) and the environmental coating material coated on the Si-based ceramics in order to block the path where the Si-based ceramics and water vapor meets the reaction To provide a method of coating.

본 발명의 일 실시예는 모재 및 상기 모재의 표면에 코팅된 내환경 코팅재를 포함하고, 상기 내환경 코팅재는 뮬라이트 파우더에 12wt% 이상의 희토류계 산화물 파우더를 첨가하여 소결된 소결체인 내환경 코팅재가 코팅된 구조체를 개시한다.One embodiment of the present invention includes a base material and an environmental coating material coated on the surface of the base material, wherein the environmental coating material is coated with an environmental coating material, which is a sintered body sintered by adding 12 wt% or more of rare earth oxide powder to mullite powder Start the structure.

본 실시예에 있어서, 상기 내환경 코팅재는 상기 모재의 표면에 단층으로 코팅될 수 있다. In this embodiment, the environmentally resistant coating material may be coated in a single layer on the surface of the base material.

본 실시예에 있어서, 상기 모재는 섬유를 강화재로 이용하는 복합재료인 섬유 강화 복합재료(SiCf -SiC)로 이루어질 수 있다. In the present embodiment, the base material may be made of a fiber-reinforced composite material (SiCf-SiC) which is a composite material using the fiber as a reinforcing material.

본 실시예에 있어서, 상기 섬유 강화 복합재료는 섬유강화 플라스틱(FRP), 섬유강화 금속(FRM), 섬유강화 세라믹(FRC), 섬유강화 콘크리트(FRC) 중 어느 하나일 수 있다. In the present embodiment, the fiber reinforced composite material may be any one of fiber reinforced plastic (FRP), fiber reinforced metal (FRM), fiber reinforced ceramic (FRC), fiber reinforced concrete (FRC).

본 실시예에 있어서, 상기 모재 및 상기 내환경 코팅재 사이에 구비되는 실리콘(Si) 층을 더 포함할 수 있다. In the present embodiment, it may further comprise a silicon (Si) layer provided between the base material and the environmental coating material.

본 실시예에 있어서, 상기 모재는 엔지니어링 세라믹스, 단결정 또는 내열합금 중 어느 하나로 이루어지는 기판일 수 있다. In the present embodiment, the base material may be a substrate made of any one of engineering ceramics, single crystal or heat resistant alloy.

본 실시예에 있어서, 상기 엔지니어링 세라믹스는 알루미나, 지르코니아, 탄화규소, 질화규소 또는 이트리아 중 어느 하나일 수 있다. In the present embodiment, the engineering ceramics may be any one of alumina, zirconia, silicon carbide, silicon nitride or yttria.

본 실시예에 있어서, 상기 희토류계 산화물은 이트리아(Y2O3)일 수 있다. In the present embodiment, the rare earth oxide may be yttria (Y 2 O 3).

본 실시예에 있어서, 상기 희토류계 산화물은 이트륨 실리케이트(Y2SiO5)일 수 있다. In the present embodiment, the rare earth oxide may be yttrium silicate (Y 2 SiO 5).

본 실시예에 있어서, 상기 희토류계 산화물은 산화이터[테르]븀(Yb2O3)일 수 있다. In the present embodiment, the rare earth oxide may be ytterbium (Yb 2 O 3) oxide.

본 실시예에 있어서, 상기 희토류계 산화물은 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5)일 수 있다. In the present embodiment, the rare earth oxide may be ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5).

본 실시예에 있어서, 상기 섬유의 재질은 금속, 글래스, 탄소, 세라믹, 유기물(인공 및 천연) 중 어느 하나일 수 있다. In the present embodiment, the material of the fiber may be any one of metal, glass, carbon, ceramic, organic material (artificial and natural).

본 실시예에 있어서, 상기 내환경 코팅재는 1600℃ 이상의 온도 조건에서 희토류계 산화물 파우더가 첨가된 뮬라이트 파우더가 소결되어 형성될 수 있다. In the present embodiment, the environmentally resistant coating material may be formed by sintering mullite powder to which rare earth oxide powder is added at a temperature of 1600 ° C. or higher.

또한, 본 발명의 다른 실시예는, 이트리아(Y2O3)와 실리콘옥사이드(SiO2)를 혼합하여 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 형성하는 단계, 뮬라이트 파우더에 12wt% 이상의 상기 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 첨가하는 단계 및 12wt% 이상의 상기 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더와 상기 뮬라이트 파우더를 혼합한 후 혼합된 상기 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더 및 뮬라이트 파우더를 소결하여 모재의 일면에 내환경 코팅재를 코팅하는 단계를 포함하는 내환경 코팅재를 코팅하는 방법을 개시한다.In another embodiment of the present invention, by mixing yttria (Y 2 O 3) and silicon oxide (SiO 2) to form a yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder, 12 wt% or more of the yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder is added to the mullite powder. And mixing the yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder and the mullite powder at least 12 wt% and then sintering the mixed yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder and mullite powder to coat an environmental coating material on one surface of the base material. A method of coating an environmentally resistant coating is disclosed.

본 실시예에 있어서, 혼합된 상기 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더 및 상기 뮬라이트 파우더를 소결하는 단계는 1600℃ 이상의 온도에서 10시간 이상 가열하는 단계를 포함할 수 있다.In the present embodiment, the step of sintering the mixed yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder and the mullite powder may include heating at a temperature of 1600 ° C. or more for 10 hours or more.

본 실시예에 있어서, 혼합된 상기 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더 및 상기 뮬라이트 파우더를 소결하는 단계는 1700℃ 이상의 온도에서 3시간 이상 가열하는 단계를 포함할 수 있다. In the present embodiment, the step of sintering the mixed yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder and the mullite powder may include heating at a temperature of 1700 ° C. or more for 3 hours or more.

본 실시예에 있어서, 상기 이트리아(Y2O3)와 상기 실리콘옥사이드(SiO2)를 혼합하는 단계 및 상기 뮬라이트 파우더와 상기 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 혼합하는 단계는 볼 밀링(ball miling) 공정에 의해 수행될 수 있다. In the present embodiment, the mixing of the yttria (Y 2 O 3) and the silicon oxide (SiO 2) and the mixing of the mullite powder and the yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder are performed by a ball milling process. Can be.

또한 본 발명의 또 다른 실시예는, 산화이터[테르]븀(Yb2O3)과 실리콘옥사이드(SiO2)를 혼합하여 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더를 형성하는 단계, 뮬라이트 파우더에 12wt% 이상의 상기 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더를 첨가하는 단계 및 12wt% 이상의 상기 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더와 상기 뮬라이트 파우더를 혼합한 후 혼합된 상기 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 및 뮬라이트 파우더를 소결하여 모재의 일면에 내환경 코팅재를 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.In still another embodiment of the present invention, the step of mixing the ytterbium (Yb 2 O 3) and silicon oxide (SiO 2) to form a ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5) powder, more than 12wt% in the mullite powder Adding the ytterbium silicate (Yb2SiO5) powder and mixing the ytterbium silicate (Yb2SiO5) powder with the mullite powder at least 12 wt%, and then mixing the ytterbium silicate (Yb2SiO5) powder (Yb 2 SiO 5) and the mullite powder may include the step of coating the environmental coating on one surface of the base material.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내환경 코팅재로 코팅된 구조체가 고온에 잘 견디면서 수증기 및 플라즈마의 침투를 방지하는데 유리한 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, the structure coated with the environmentally-resistant coating material has a favorable effect in preventing the penetration of water vapor and plasma while well withstanding high temperature.

결과적으로 내환경 코팅재가 쉽게 박리되지 않으며 내환경 코팅재 및 구조체의 내구력 및 수명이 효율적으로 향상되는 유리한 효과가 있다. As a result, there is an advantageous effect that the environmental coating material is not easily peeled off and the durability and lifespan of the environmental coating material and the structure are effectively improved.

본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터도 도출될 수 있음은 물론이다.In addition to the above-described contents, the effects of the present invention can be derived from the contents described below with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 내환경 코팅재가 코팅된 가스터빈 고온용 부품을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 실험 결과에 따른 그래프로서, 도 2a는 뮬라이트(Mullite) 파우더에 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더가 포함된 내환경 코팅재(100)의 밀도 변화를 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더의 질량비에 따라 도시한 그래프이고, 도 2b는 뮬라이트(Mullite) 파우더에 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더가 포함된 내환경 코팅재(100)의 밀도 변화를 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더의 질량비에 따라 도시한 그래프이다.
도 3a 내지 도 3c는 SEM 사진으로써, 도 3a 내지 도 3c 각각은 뮬라이트 100wt%, 뮬라이트 + 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 12wt%, 뮬라이트 + 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 12wt% 소결체이다.
1 is a schematic cross-sectional view showing a gas turbine high temperature part coated with an environmentally-resistant coating material according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are graphs based on experimental results, and FIG. 2A shows a density change of the environmentally-resistant coating material 100 containing yttrium silicate (Y2SiO5) powder in a mullite powder in a mass ratio of yttrium silicate (Y2SiO5) powder. 2b is a graph showing the density change of the environmentally resistant coating material 100 including the mullite powder and the ether [ether] bium silicate (Yb2SiO5) powder, and the ytterbium silicate (Yb2SiO5) powder. It is a graph shown according to the mass ratio of.
3A to 3C are SEM photographs, and each of FIGS. 3A to 3C is 100 wt% of mullite, 12 wt% of mullite + yttrium silicate (Y 2 SiO 5), and 12 wt% of sintered mullite + ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5).

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. Effects and features of the present invention, and methods of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below but may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or corresponding components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다. In the following embodiments, the terms first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one component from other components rather than having a limiting meaning.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following examples, the singular forms “a”, “an” and “the” include plural forms unless the context clearly indicates otherwise.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In the following examples, the terms including or having have meant that there is a feature or component described in the specification and does not preclude the possibility of adding one or more other features or components.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위"에 또는 "상"에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. In the following embodiments, when a part of a film, a region, a component, etc. is said to be "on" or "on" another part, not only when it is directly above another part, but also in the middle of another film, area, composition It also includes the case where an element etc. are interposed.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, components may be exaggerated or reduced in size for convenience of description. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, and thus the present invention is not necessarily limited to the illustrated.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.In the case where an embodiment may be implemented differently, a specific process order may be performed differently from the described order. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously or in a reverse order.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 내환경 코팅재가 코팅된 가스터빈 고온용 부품을 개략적으로 도시한 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view showing a gas turbine high temperature part coated with an environmentally-resistant coating material according to an embodiment of the present invention.

또한, 도 1에는 내환경 코팅재(100)가 코팅된 모재(10)인 터빈용 부품의 일부분을 확대하여 그 단면을 개략적으로 도시하였다. In addition, FIG. 1 schematically shows a cross-sectional view of a part of a turbine component that is a base material 10 coated with an environmentally-resistant coating material 100.

가스터빈(gas turbine)은 고온, 고압의 연소가스로 터빈을 가동시키는 회전형 열기관으로서, 기본적인 요소로서 도 1에 도시된 바와 같이 공기 압축기, 연소실, 터빈 등을 포함할 수 있다. 가스터빈은 공기 압축기로 공기를 압축하고 압축된 공기를 연소실로 이끌어, 여기서 연료를 분산해서 연소시킨다. 이때 생긴 고온, 고압의 가스를 터빈에 내뿜으면서 팽창시켜 터빈을 회전시킨다. 보통 공기 압축기와 터빈은 직접 또는 간접적으로 1개의 축(출력축)으로 연결되어 있는데, 공기 압축기를 가동시키는 동력은 터빈에서 발생하는 출력의 25~30%를 사용한다. 따라서 가스 터빈으로 발전기?프로펠러 등을 회전시키는 출력은 터빈에서 발생하는 출력에서 공기 압축기를 가동시키는 데 소요되는 출력을 뺀 것이 된다.A gas turbine is a rotary heat engine that operates a turbine with high temperature, high pressure combustion gases, and may include an air compressor, a combustion chamber, a turbine, and the like as shown in FIG. 1 as a basic element. The gas turbine compresses the air with an air compressor and directs the compressed air to the combustion chamber where the fuel is dispersed and combusted. The turbine is rotated by expanding the high-temperature and high-pressure gas generated at this time while blowing out the turbine. Normally, the air compressor and turbine are connected directly or indirectly to one axis (output shaft). The power to operate the air compressor uses 25-30% of the output from the turbine. Therefore, the output of rotating the generator, propeller, etc. with the gas turbine is the output generated from the turbine minus the output required to operate the air compressor.

상술한 바와 같이 가스터빈(gas turbine)은 고온의 조건 하에서 작동되므로, 터빈용 부품은 고온에서 뛰어난 열적 특성을 갖는 질화규소(Si3N4) 또는 탄화규소(SiC)와 같은 물질으로 형성될 수 있다. As described above, since gas turbines operate under high temperature conditions, components for turbines may be formed of materials such as silicon nitride (Si 3 N 4) or silicon carbide (SiC) having excellent thermal properties at high temperatures.

다만, 가스터빈(gas turbine)은 고온의 조건뿐만 아니라 고온, 고압의 가스, 수증기 등에 노출되므로 이러한 환경 하에서 터빈용 부품의 내구성 저하 및 수명이 줄어들 염려가 있다. However, the gas turbine (gas turbine) is exposed to high temperature, high pressure gas, water vapor, as well as high temperature conditions there is a concern that the durability and life of the turbine components under such an environment is reduced.

따라서, 본 실시예에 따른 내환경 코팅재가 코팅된 구조체(1000)는 모재(10)가 되는 가스터빈 고온용 부품 및 상기 부품에 코팅되는 내환경 코팅재(100)를 포함하여, 내구성과 수명이 효율적으로 향상될 수 있는 유리한 효과가 있다. Therefore, the structure 1000 coated with the environmentally-resistant coating material according to the present embodiment includes a gas turbine high temperature part that becomes the base material 10 and an environmentally-resistant coating material 100 coated on the part, so that durability and lifespan are efficient. There is an advantageous effect that can be improved.

본 실시예에 따른 내환경 코팅재(100)를 이루는 물질들 및 물질의 질량비 등에 대하여는 이후 상세히 설명하도록 한다. Materials and mass ratios of the materials constituting the environmentally-resistant coating material 100 according to the present embodiment will be described in detail later.

도 1은 가스터빈용 부품을 일 실시예로 도시하고 있으나 본 발명이 이에 한정되지 않음은 물론이며 본 발명 내환경 코팅재가 코팅된 구조체(1000)는 모재(10)가 되는 원자력 부품, 반도체 부품 등 다양한 부품 및 상기 부품을 보호하기 위하여 부품들에 코팅되는 내환경 코팅재(100)를 포함할 수 있다. 1 illustrates a gas turbine component as an embodiment, but the present invention is not limited thereto, and the structure 1000 coated with the environmentally-resistant coating material of the present invention may be a nuclear component, a semiconductor component, etc., which becomes a base material 10. It may include a variety of parts and environmental coating material 100 is coated on the parts to protect the parts.

즉, 본 실시예에 따른 내환경 코팅재가 코팅된 구조체(1000)는 내환경 코팅재(100)가 고온, 수증기 또는 플라즈마의 환경에 노출되기 쉬운 원자력 부품, 반도체 부품 등의 모재(10)에 코팅되어 수증기나 플라즈마가 침투할 수 있는 공공(pore)의 면적을 줄여주고 공공(pore)을 고립시켜 수증기나 플라즈마의 침입을 차단시킴으로써 궁극적으로 구조체의 내구성과 수명이 효율적으로 향상될 수 있는 유리한 효과가 있다. That is, the structure 1000 coated with an environmentally-resistant coating material according to the present embodiment is coated on the base material 10 such as nuclear components, semiconductor components, etc., in which the environmental-resistant coating material 100 is easily exposed to an environment of high temperature, steam, or plasma. By reducing the area of the pores through which water vapor or plasma can penetrate and isolating the pores to block the ingress of water vapor or plasma, there is an advantageous effect that the durability and lifespan of the structure can be effectively improved ultimately. .

선택적 실시예로서, 내환경 코팅재(100)는 모재(10)의 일면에 코팅되어 내환경 코팅재가 코팅된 구조체(1000)를 형성할 수 있다. In an alternative embodiment, the environmentally-resistant coating material 100 may be coated on one surface of the base material 10 to form a structure 1000 coated with the environmentally-resistant coating material.

다른 선택적 실시예로서, 내환경 코팅재(100)는 모재(10)의 표면에 코팅되어 내환경 코팅재가 코팅된 구조체(1000)를 형성할 수 있다. As another optional embodiment, the environmentally-resistant coating material 100 may be coated on the surface of the base material 10 to form the structure 1000 coated with the environmentally-resistant coating material.

모재(10)는 섬유를 강화재로 이용하는 복합재료인 섬유 강화 복합재료(SiCf -SiC)로 이루어질 수 있다. The base material 10 may be made of a fiber-reinforced composite material (SiCf-SiC), which is a composite material using fibers as a reinforcement material.

선택적 실시예로서, 섬유의 재질은 금속, 글래스, 탄소, 세라믹, 유기물(인공 및 천연) 중 어느 하나일 수 있다.In an alternative embodiment, the material of the fiber may be any one of metal, glass, carbon, ceramic, organic matter (artificial and natural).

복합 재료(複合材料)는 종류가 다른 재료를 짝지우는 것으로서, 단독의 재료로는 얻을 수 없는 특성을 지니게 한 소재이다. 한 가지 물질로 이루어진 재료와 달리 복합재료의 미세구조는 일정하지 않고, 연속적이지도 않으며 상이 두 가지 이상인 다상(multiphase)의 상태이다.A composite material is a material in which materials of different kinds are mated together and have characteristics that cannot be obtained with a single material. Unlike materials consisting of one material, the microstructure of a composite material is not constant, not continuous, and is a multiphase state of two or more phases.

복합재료는 두 가지의 상으로 이루어질 수 있다. 두 개 중 하나를 기지(matrix)라고 일컫고, 다른 하나를 분산상(dispersed phase)이라고 부른다. 기지(matrix)는 연속적이고 분산상(dispersed phase)을 감싸고 있는데, 복합재료의 성질은 재료를 구성하는 상들과 그것들의 배율, 그리고 분산상(dispersed phase)의 기하학적 구조와 관련되어 있다. 분산상(dispersed phase)의 기하적 구조라 함은 입자의 모양과 입자의 크기, 분포, 배향 등을 포함할 수 있다. The composite material can consist of two phases. One of the two is called the matrix and the other is called the dispersed phase. The matrix is continuous and encompasses the disperse phase, the nature of the composite being related to the phases that make up the material, their magnification, and the geometry of the disperse phase. The geometric structure of the dispersed phase may include the shape of the particles and the size, distribution, orientation, etc. of the particles.

섬유 강화 복합재료(SiCf -SiC)는 분산상의 기하적 구조가 길이와 지름의 비가 큰 섬유와 같다. 섬유 강화 복합재료(SiCf -SiC)는 섬유가 연속된 것과 짧게 끊어진 것 두 가지가 있다. Fiber-reinforced composites (SiCf-SiC) are like fibers in which the geometrical structure of the dispersed phase is large in length and diameter ratio. Fiber-reinforced composites (SiCf-SiC) are divided into two groups: the fibers are continuous and the fibers are short.

섬유 강화 복합재료(SiCf -SiC)는 탄소 섬유일 수 있다. 탄소섬유는 유기섬유를 질소기류(窒素氣流) 속에서 700 ~ 1800℃로 가열해서 만들 수 있다. 섬유는 탄화되어 결정화되며, 가볍고 튼튼해질 수 있다. The fiber reinforced composite material (SiCf-SiC) may be carbon fiber. Carbon fibers can be made by heating organic fibers to 700 to 1800 ° C in a stream of nitrogen. The fibers can be carbonized to crystallize and become light and durable.

탄소섬유는 원료에 따라 품질, 성능에 차이가 있다. 크게 나누어 PAN(폴리아크릴로니트릴)계와 피치(석유, 석탄에서 방향족계 탄화수소)계의 두 가지가 있다. 또한 인장강도, 탄성률 등의 기계적 특성치에 의해서 분류된다. 저탄성률과 고탄성률, 저강도와 고강도 넷으로 나눈다. 보통 고탄성, 고강도의 것을 고성능(HP=하이 퍼포먼스)탄소섬유라 부르고 저탄성, 저강도의 것을 일반성능(GP=제너럴 퍼포먼스) 탄소섬유라 부른다.Carbon fiber varies in quality and performance depending on the raw materials. There are two broad categories: PAN (polyacrylonitrile) and pitch (petroleum and coal to aromatic hydrocarbons). Moreover, it classifies by mechanical characteristic values, such as tensile strength and an elastic modulus. It is divided into low modulus, high modulus, low strength and high strength net. Usually, high elasticity and high strength are called high performance (HP = high performance) carbon fibers, and low elasticity and low strength are called general performance (GP = general performance) carbon fibers.

즉, 탄소 섬유는 비강도, 비탄성, 내열성과 같은 물성이 다른 종류의 섬유에 비해서 월등하게 우수하고, 경량이면서 고강도, 고탄성 복합체를 만들 수 있는 유리한 효과가 있다. That is, carbon fibers are superior in physical properties such as specific strength, inelasticity, and heat resistance to other types of fibers, and have an advantageous effect of making a lightweight, high strength, high elastic composite.

섬유 강화 복합재료(SiCf -SiC)는 기지(matrix)에 따라 다양한 종류를 포함할 수 있다. Fiber-reinforced composites (SiCf-SiC) may include various types depending on the matrix.

선택적 실시예로서, 섬유 강화 복합재료(SiCf -SiC)는 섬유강화 플라스틱(FRP), 섬유강화 금속(FRM), 섬유강화 세라믹(FRC), 섬유강화 콘크리트(FRC) 중 어느 하나일 수 있다. In an alternative embodiment, the fiber reinforced composite material (SiCf-SiC) may be any one of fiber reinforced plastic (FRP), fiber reinforced metal (FRM), fiber reinforced ceramic (FRC), fiber reinforced concrete (FRC).

섬유강화 플라스틱(FRP)은 일반적인 플라스틱이 강도가 약하거나 내열성이 떨어진다는 등의 결점을 탄소섬유, 케블러, 글라스파이버(유리섬유) 등의 섬유와 복합시켜서 보충하는 것이다. Fiber-reinforced plastics (FRP) is to supplement the shortcomings, such as the general plastic is weak strength or poor heat resistance by combining with fibers such as carbon fiber, Kevlar, glass fiber (glass fiber).

섬유강화 금속(FRM)은 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 마그네슘(Mg) 등과 같은 비교적 가벼운 금속 속에 알루미나(Al2O3)나 탄화규소(SiC) 등과 같이 인장 강도가 높고 고온에서 견딜 수 있는 세라믹 섬유를 복합시킨 고온 고강도용 복합 재료일 수 있다. 일 실시예로서, 섬유 강화 금속은 고온에서 작동되는 자동차의 엔진이나 제트 엔진의 터빈 등을 만드는 데 쓰일 수 있다. Fiber-reinforced metal (FRM) is a ceramic fiber that can withstand high temperatures and high tensile strength, such as alumina (Al2O3) or silicon carbide (SiC), in relatively light metals such as aluminum (Al), titanium (Ti), magnesium (Mg), etc. It may be a high temperature high strength composite material composited with. In one embodiment, the fiber reinforced metal may be used to make engines for automobiles, turbines for jet engines, etc., operating at high temperatures.

섬유강화 세라믹(FRC)은 열적, 구조적으로 특성이 우수한 세라믹스 복합재료로 항공우주 고온 환경용 최첨단 소재로 사용될 수 있다. 세라믹 복합재료는 단일 세라믹 소재 (Monolithic ceramic)의 특성을 향상시키기 위하여, 입자, 휘스커(whisker) 또는 섬유를 내부에 분산시켜 제조한다. 이러한 복합재료는 강화 섬유배열이나 섬유/기지간 계면 및 결합특성의 제어를 통해 세라믹 기지의 낮은 파괴인성을 향상시킬 수 있다. Fiber-reinforced ceramic (FRC) is a ceramics composite with excellent thermal and structural properties and can be used as a cutting edge material for aerospace high temperature environments. Ceramic composite materials are prepared by dispersing particles, whiskers or fibers therein in order to improve the properties of a single ceramic material (Monolithic ceramic). Such composites can improve the low fracture toughness of ceramic substrates through control of reinforcing fiber arrays or fiber / base interfaces and bonding properties.

선택적 실시예로서, 모재(10)는 엔지니어링 세라믹스, 단결정 또는 내열합금 중 어느 하나로 이루어지는 기판일 수 있다. In an alternative embodiment, the base material 10 may be a substrate made of any one of engineering ceramics, single crystal, or heat resistant alloy.

엔지니어링 세라믹스는 세라믹스 가운데 전자세라믹스를 제외하고 기계적, 열적, 화학적 성질을 이용하는 세라믹스일 수 있다. 엔지니어링 세라믹스는 선택적으로 자동차 엔진 부품, 산업용 기계부품, 내열.내화학용 부품, 생체재료 등에 사용될 수 있다. 엔지니어링 세라믹스는 강도, 경도, 내열성, 내식성, 열충격 저항성이 큰 유리한 효과가 있다. Engineering ceramics may be ceramics that utilize mechanical, thermal, and chemical properties, except for electronic ceramics. Engineering ceramics can optionally be used in automotive engine parts, industrial machine parts, heat and chemical resistant parts, and biomaterials. Engineering ceramics have an advantageous effect with high strength, hardness, heat resistance, corrosion resistance and thermal shock resistance.

선택적 실시예로서, 엔지니어링 세라믹스는 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4) 또는 이트리아(Y2O3) 중 어느 하나일 수 있다. In an alternative embodiment, the engineering ceramics can be any one of alumina (Al 2 O 3), zirconia (ZrO 2), silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4) or yttria (Y 2 O 3).

알루미나 (alumina) 또는 산화 알루미늄(酸化aluminium)은 화합물로 천연에서 강옥(鋼玉)으로 산출되는 산소와 알루미늄의 이성분(二成分) 화합물이다. 알루미나(Al2O3)는 분자량이 101.96이고, 비중이 3.965이며, 용융점이 2072oC인 백색의 분말로서 육방정 (a=4.758, c=12.991 Å)의 결정구조를 갖는다. 대부분의 알루미나는 보오크사이트(bauxite) 광물을 원료로 하여 Bayer 공정을 통하여 제조될 수 있다. 높은 내열성과 내화학성, 내식성, 고강도 등에 기인하여 내마모재, 스파크 플러그, 절연애자, 연마재, 내화물, 세라믹 타일, 유리, 절삭공구, 생체재료, 촉매담체, 필터, 열교환기 부품, 내화물, 수지의 필러(resin filler), 섬유 등 광범위하게 사용되고 있다.Alumina or aluminum oxide is a compound that is a two-component compound of oxygen and aluminum that is naturally produced as corundum in nature. Alumina (Al 2 O 3) is a white powder having a molecular weight of 101.96, specific gravity of 3.965, and melting point of 2072 ° C., and having a hexagonal crystal structure (a = 4.758, c = 12.991 kPa). Most alumina can be manufactured through Bayer process using bauxite mineral as a raw material. Wear resistance, spark plugs, insulators, abrasives, refractory materials, ceramic tiles, glass, cutting tools, biomaterials, catalyst carriers, filters, heat exchanger components, refractory materials, resins, etc. It is widely used in fillers, fibers, and the like.

지르코니아(ZrO2)는 엔지니어링용 세라믹스 중 상온에서는 가장 우수한 기계적 강도를 보유하고 있으며 열전도율이 낮다. 또한, 인성이 높고 세라믹스의 약점이었던 무름을 극복한 재료이다.Zirconia (ZrO2) has the best mechanical strength at room temperature and has low thermal conductivity among engineering ceramics. In addition, it is a material that has high toughness and overcomes badness, which is a weak point of ceramics.

탄화규소(SiC)는 공유결합성이 높은 세라믹스이고 알루미나보다 경도가 강하다. 특히 고온강도 및 내식성이 뛰어나며. 경도가 높기 때문에 접동마모(Fretting corrosion 마찰 부식)에 강하다는 특성도 가지고 있다. Silicon carbide (SiC) is a covalently bonded ceramic and harder than alumina. Especially high temperature strength and corrosion resistance. Due to its high hardness, it is also resistant to sliding corrosion.

질화규소(Si3N4)는 공유 결합성의 고내열 재료(분해온도 1880℃)이기 때문에, 고온 고강도 특성을 이용한 고온 구조재로 이용될 수 있다. 또한 내열 충격성이 뛰어나고, 상온에서 고온까지 광범위하게 고강도를 유지하기 때문에, 세라믹 터빈이나 엔진 재료로 이용될 수 있으며, 이 밖에도 내열ㆍ내식성이 요구되는 용도의 베어링 등 내마모 부품, 제강 플랜트의 기계 부품, 알루미나 등 비열금속의 용탕내식(非熱金屬 溶湯耐蝕) 부품으로서 이용될 수 있다. Since silicon nitride (Si3N4) is a covalently bonded high heat resistant material (decomposition temperature of 1880 ° C), it can be used as a high temperature structural material using high temperature and high strength properties. In addition, since it has excellent thermal shock resistance and maintains high strength from room temperature to high temperature, it can be used as a ceramic turbine or an engine material, and also wear-resistant parts such as bearings for applications requiring heat resistance and corrosion resistance, and mechanical parts of steel plant. It can be used as a molten metal corrosion resistant part of non-thermal metals such as alumina and the like.

이트리아(Yttria)는 이트륨의 산화로서 백열 가스등의 등피를 만드는 데 사용될 수 있다. 이트리아(Y2O3)의 녹는점은 2,410℃ 로 전자복사용 필라멘트의 피복제 및 형광재, 레이저 재료, 자성 재료의 원료로 사용되며, 열적으로 안정된 무색의 결정이다. Yttria is an oxidation of yttria that can be used to make the shell of an incandescent gas. The melting point of yttria (Y2O3) is 2,410 ° C. It is used as a coating material for electron-fed filaments and as a raw material for fluorescent materials, laser materials, and magnetic materials. It is a thermally stable colorless crystal.

도 1에 도시된 바와 같이 터빈용 부품은 모재(10)에 내환경 코팅재(100)가 코팅된 구조체(1000)일 수 있다. 이하에서는 본 실시예에 따른 내환경 코팅재의 조성물 및 조성비에 대하여 상세히 설명하도록 한다. As shown in FIG. 1, the turbine component may be a structure 1000 in which an environment-resistant coating material 100 is coated on a base material 10. Hereinafter, the composition and composition ratio of the environmentally-resistant coating material according to the present embodiment will be described in detail.

선택적 실시예로서, 내환경 코팅재(100)는 모재(10)의 표면에 코팅될 수 있으며 단층으로 코팅될 수 있다. 즉, 하나의 층으로 이루어지는 내환경 코팅재(100)가 모재(10)를 커버하도록 코팅될 수 있다. In an alternative embodiment, the environmentally-resistant coating material 100 may be coated on the surface of the base material 10 and may be coated in a single layer. That is, the environmentally-resistant coating material 100 consisting of one layer may be coated to cover the base material 10.

다른 선택적 실시예로서, 내환경 코팅재(100)가 코팅된 구조체(1000)는 모재(10)와 내환경 코팅재(100) 사이에 구비되는 실리콘(Si) 층을 더 포함할 수 있다In another optional embodiment, the structure 1000 coated with the environmentally-resistant coating material 100 may further include a silicon (Si) layer provided between the base material 10 and the environmental-resistant coating material 100.

선택적 실시예로서, 내환경 코팅재(100)는 뮬라이트(Mullite) 파우더에 12wt% 이상의 희토류계 산화물 파우더를 첨가하여 형성된 것일 수 있다. As an optional embodiment, the environmentally-resistant coating material 100 may be formed by adding 12 wt% or more of rare earth oxide powder to mullite powder.

선택적 실시예로서, 내환경 코팅재(100)는 뮬라이트(Mullite) 파우더에 희토류계 산화물 파우더가 적어도 12wt% 첨가되어 형성된 것일 수 있다. In an alternative embodiment, the environmentally-resistant coating material 100 may be formed by adding at least 12 wt% of a rare earth oxide powder to a mullite powder.

뮬라이트(Mullite)는 실리카ㆍ알루미나계의 내화물로서, 3Al2O3ㆍ2SiO2의 조성을 지니며, 1800℃ 이상의 고온에 견딜 수 있어 고온 강도가 높다는 장점이 있다. 이에 따라, 뮬라이트(Mullite)는 본 실시예에 따른 내환경 코팅재(100)의 원료로 사용될 수 있다. Mullite is a silica and alumina-based refractory, and has a composition of 3Al 2 O 3 · 2 SiO 2, and can withstand high temperatures of 1800 ° C. or higher, and thus has high temperature strength. Accordingly, mullite may be used as a raw material of the environmentally-resistant coating material 100 according to the present embodiment.

뮬라이트(Mullite)는 상기 두 성분인 실리카 및 알루미나로 이루어진 물질 중 유일하게 상압에서 안정한 상태로 존재하며, 도자기나 점토질의 내화물을 구성하는 주요한 결정상이다. 즉, 뮬라이트(Mullite)는 산화알루미늄과 산화규소의 화합물으로서 주상결정(柱狀結晶)을 이루며 고온 ?고압 하에서도 안정하다.Mullite is the only one of the two components, silica and alumina, which is present in a stable state at atmospheric pressure, and is a major crystal phase constituting porcelain or clay refractory materials. That is, mullite is a compound of aluminum oxide and silicon oxide, which forms columnar crystals and is stable even at high temperature and high pressure.

고온 강도를 갖는 고순도의 뮬라이트는 졸-겔(Sol-Gel)법, 알콕사이드(alkoxide)법 및 공침법 등 다양한 방법으로 합성될 수 있다.High purity mullite having high temperature strength may be synthesized by various methods such as sol-gel, alkoxide, and coprecipitation.

뮬라이트(Mullite)는 본질적으로 서로 화학적으로 결합된 침상 뮬라이트 입자(즉, 침상 뮬라이트 결정)로 구성된다. 뮬라이트(Mullite)는 배기 가스로부터 미립자 물질을 여과할 뿐만 아니라 재생 사이클 동안 손상에 저항하기에 충분한 양의 입자를 함유하는 것이 바람직하다. Mullite consists essentially of acicular mullite particles (ie acicular mullite crystals) that are chemically bonded to one another. Mullite preferably contains a sufficient amount of particles not only to filter particulate matter from the exhaust gas, but also to resist damage during the regeneration cycle.

선택적 실시예로서, 뮬라이트(Mullite)는 임의의 기공률을 가질 수 있다.As an optional embodiment, mullite may have any porosity.

뮬라이트 입자는 뮬라이트(Mullite)의 약 80부피% 이상, 약 85부피% 이상, 또는 약 90부피% 이상을 구성할 수 있다. 뮬라이트 입자는 조성물의 약 99부피% 이하, 약 98부피% 이하, 또는 약 97부피% 이하를 차지할 수 있다.The mullite particles may comprise at least about 80%, at least about 85%, or at least about 90% by volume of Mullite. The mullite particles may comprise up to about 99 volume percent, up to about 98 volume percent, or up to about 97 volume percent of the composition.

뮬라이트(Mullite)는 뮬라이트 입자에 덧붙여 실리카, 알루미나 및 산화물 형태의 금속으로 구성되는 유리질 상을 함유할 수 있다. 유리질 상은 통상 뮬라이트 입자 표면 및 교차하는 입자 표면에 위치된다.Mullite may contain, in addition to mullite particles, a glassy phase consisting of metals in the form of silica, alumina and oxide. The glassy phase is usually located at the mullite particle surface and at the intersecting particle surface.

입자(예컨대, 바늘, 섬유, 결정 또는 이들의 조합)의 직경(예를 들어, 구형 단면 길이)은 침상 뮬라이트 물체 전체에 걸쳐 변할 수 있거나 또는 뮬라이트 물체와 뮬라이트 물체 사이에서 다를 수 있다. The diameter (eg, spherical cross-sectional length) of the particles (eg, needles, fibers, crystals, or a combination thereof) may vary throughout the acicular mullite object or may vary between the mullite object and the mullite object.

침상 뮬라이트 물체는 작은 입자만으로 구성될 수 있다. 침상 뮬라이트 물체는 큰 입자만으로 구성될 수 있다. 침상 뮬라이트 물체는 중간 크기의 입자만으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 침상 뮬라이트 물체는 큰 입자 및 중간 입자 둘 다를 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 침상 뮬라이트 물체는 주로 작은 입자 및 중간 입자를 포함할 수 있다. The acicular mullite object may consist of only small particles. The acicular mullite object may consist of only large particles. The acicular mullite object may consist only of particles of medium size. Preferably, the acicular mullite object may comprise both large particles and medium particles. More preferably, the acicular mullite object may comprise mainly small particles and medium particles.

뮬라이트 물체는 강도를 가질 수 있다. 뮬라이트 물체의 강도는 바람직하게는 뮬라이트 물체가 미립자를 제거하기에 충분히 높은 공극률을 갖고 진동 및 반복되는 열 사이클 동안 손상되지 않도록 하는 것이다.Mullite objects can have strength. The strength of the mullite object is preferably such that the mullite object has a porosity high enough to remove particulates and is not damaged during vibration and repeated thermal cycles.

본 실시예에 따른 내환경 코팅재(100)는 상술한 뮬라이트(Mullite)의 기공률을 낮추기 위해, 즉, 수증기나 플라즈마가 침투할 수 있는 공공(Pore)의 면적을 줄이고 공공을 고립시켜 수증기나 플라즈마의 침입을 차단시키기 위해 희토류계 산화물 파우더를 포함할 수 있다. The environmentally-resistant coating material 100 according to the present embodiment is to reduce the porosity of the mullite (Mullite) described above, that is, to reduce the area of the pores (Pore) through which water vapor or plasma can penetrate, and to isolate the pores of water vapor or plasma. Rare earth oxide powders may be included to block intrusion.

도 2a는 뮬라이트(Mullite) 파우더에 희토류계 산화물 가운데 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더가 포함된 내환경 코팅재(100)의 밀도 변화를 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더의 질량비에 따라 도시한 그래프이고, 도 2b는 뮬라이트(Mullite) 파우더에 희토류계 산화물 가운데 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더가 포함된 내환경 코팅재(100)의 밀도 변화를 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더의 질량비에 따라 도시한 그래프이다. FIG. 2A is a graph showing the density change of the environmentally-resistant coating material 100 including yttrium silicate (Y2SiO5) powder among rare earth oxides in mullite powder according to the mass ratio of yttrium silicate (Y2SiO5) powder, and FIG. The density change of the environmentally-resistant coating material 100 containing the ytterbium silicate (Yb2SiO5) powder among the rare earth oxides in the mullite powder is shown according to the mass ratio of the ytterbium silicate (Yb2SiO5) powder. One graph.

이하에서는 도1, 도 2a 및 도 2b를 참고하여, 뮬라이트(Mullite)에 희토류계 산화물 파우더가 첨가된 내환경 코팅재(100) 및 내환경 코팅재(100)의 코팅 방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, referring to FIGS. 1, 2A, and 2B, a coating method of an environmentally-resistant coating material 100 and an environmentally-resistant coating material 100 to which rare earth oxide powder is added to mullite will be described in detail.

본 실시예에 따른 내환경 코팅재(100)는 희토류계 산화물 파우더를 적어도 12wt% 포함할 수 있다. Environment-resistant coating material 100 according to the embodiment may include at least 12wt% rare earth oxide powder.

희토류(稀土類, Rare Earth Elements)는 원소기호 57번부터 71번까지의 란타넘(란탄)계 원소 15개와, 21번인 스칸듐(Sc), 그리고 39번인 이트륨(Y) 등 총 17개 원소를 총친하는 것으로 대개 은백색 또는 회색 금속이다. 희토류계 원소는 산소에 대한 친화력이 크며, 이에 따라 발화합금, 전구 및 진공관 등 가스의 흡수제(getter)로 사용될 수 있다. 또한, 희토류는 화학적으로 매우 안정하고, 건조한 공기에서도 잘 견디며, 열을 잘 전도하는 특징이 있으며, 상대적으로 탁월한 화학적?전기적?자성적?발광적 성질을 갖는다. Rare Earth Elements is a total of 17 elements including 15 lanthanum (lanthanum) -based elements from element symbols 57 to 71, scandium (Sc) at 21, and yttrium (Y) at 39. It is usually silver white or gray metal. Rare earth-based elements have a high affinity for oxygen, and thus can be used as a getter for gases such as pyroalloys, light bulbs and vacuum tubes. In addition, rare earths are chemically very stable, well tolerate dry air, conduct heat well, and have relatively good chemical, electrical, magnetic, and luminescent properties.

선택적 실시예로서, 내환경 코팅재(100)에 포함되는 희토류계 산화물은 이트리아(Y2O3)일 수 있다. 이트리아(Y2O3)는 이트륨의 수산화물, 질산염, 황산염, 탄산염, 옥살산염 등을 공기 중에서 강열하면 얻을 수 있다. In some embodiments, the rare earth oxide included in the environmentally-resistant coating material 100 may be yttria (Y 2 O 3). Yttria (Y2O3) can be obtained by heating yttrium hydroxide, nitrate, sulfate, carbonate, oxalate and the like in the air.

선택적 실시예로서, 내환경 코팅재(100)에 포함되는 희토류계 산화물은 이트륨 실리케이트(Y2SiO5)일 수 있다. In some embodiments, the rare earth oxide included in the environmentally-resistant coating material 100 may be yttrium silicate (Y 2 SiO 5).

본 실시예에 따른 내환경 코팅재의 코팅 방법은 이트리아(Y2O3)와 실리콘옥사이드(SiO2)를 혼합하여 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 형성하기 위한 출발 원료로 이트리아(Y2O3) 파우더와 실리콘옥사이드(SiO2) 파우더를 사용할 수 있다. 이하에서는 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 형성하는 방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.The coating method of the environmentally-resistant coating material according to the present embodiment may include mixing yttria (Y 2 O 3) and silicon oxide (SiO 2) to form a yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder. That is, yttria (Y 2 O 3) powder and silicon oxide (SiO 2) powder may be used as starting materials for forming yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder. Hereinafter, a method of forming a yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder will be described in detail.

먼저, 이트리아(Y2O3) 파우더와 실리콘옥사이드(SiO2) 파우더가 각각 600℃ 온도 조건의 전기 용광로(electronic furnace) 내에서 1시간 가량 가열될 수 있다. First, the yttria (Y 2 O 3) powder and the silicon oxide (SiO 2) powder may be heated in an electronic furnace at 600 ° C. for about 1 hour.

이후, 컨테이너 내에 이트리아(Y2O3) 파우더와 실리콘옥사이드(SiO2) 파우더를 1:1의 몰비에 대응되는 질량비로 포함하고, 알콜 및 지르코니아(ZrO2) 볼도 함께 포함시켜 볼 밀 기계 내에서 약 24 시간 동안 볼 밀링(ball milling)할 수 있다. Thereafter, the yttria (Y 2 O 3) powder and the silicon oxide (SiO 2) powder were included in the container in a mass ratio corresponding to a molar ratio of 1: 1, and alcohol and zirconia (ZrO 2) balls were also included together in the ball mill machine for about 24 hours. Ball milling during the process.

다음으로, 이트리아(Y2O3) 파우더와 실리콘옥사이드(SiO2) 파우더를 상온에서 약 48시간, 80℃가 유지된 오븐(oven) 내에서 약 4 시간 동안 건조할 수 있다. Next, the yttria (Y 2 O 3) powder and the silicon oxide (SiO 2) powder may be dried at room temperature for about 48 hours and in an oven maintained at 80 ° C. for about 4 hours.

마지막으로, 볼 밀링(ball milling)된 이트리아(Y2O3)* 실리콘옥사이드(SiO2) 혼합 파우더를 약 20시간 동안 약 1400℃ 온도 조건에서 가열하여 이트륨 실리케이트(Y2SiO5)로 소결할 수 있다. 결과적으로, 소결된 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 형성할 수 있다. Finally, the ball milled yttria (Y 2 O 3) * silicon oxide (SiO 2) mixed powder may be heated at about 1400 ° C. temperature conditions for about 20 hours and sintered with yttrium silicate (Y 2 SiO 5). As a result, sintered yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder can be formed.

본 실시예에 따른 내환경 코팅재의 코팅 방법은 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 형성한 후, 뮬라이트 파우더에 12wt% 이상의 상기 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 첨가할 수 있다. In the coating method of the environmentally-resistant coating material according to the present embodiment, after forming yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder, 12 wt% or more of the yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder may be added to the mullite powder.

선택적 실시예로서, 뮬라이트 파우더는 상업용 파우더(DURAMUL 325F, Washington Mills, NY, USA)일 수 있다. In an alternative embodiment, the mullite powder may be a commercial powder (DURAMUL 325F, Washington Mills, NY, USA).

본 실시예에 따른 내환경 코팅재(100)는 소결된 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더가 뮬라이트 파우더에 적어도 12wt% 첨가될 수 있다. In the environmentally-resistant coating material 100 according to the present embodiment, sintered yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder may be added to at least 12 wt% of the mullite powder.

도 2a는 뮬라이트(Mullite) 파우더에 포함되는 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더의 질량비(wt%)에 따른 내환경 코팅재(100)의 밀도(g/cm3) 변화를 도시하고 있다. FIG. 2A illustrates a change in density (g / cm 3) of the environmental coating material 100 according to the mass ratio (wt%) of the yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder included in the mullite powder.

도 2a에 도시된 바와 같이 뮬라이트에 포함되는 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더의 질량비(wt%)가 증가할수록 내환경 코팅재(100)의 밀도(g/cm3)가 증가할 수 있다. As shown in FIG. 2A, as the mass ratio (wt%) of the yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder included in the mullite increases, the density (g / cm 3) of the environmentally-resistant coating material 100 may increase.

도 2a에 따르면, 상술한 바와 같이 이트륨 실리케이트(Y2SiO5)가 첨가됨에 따라 뮬라이트의 밀도가 향상되고, 이에 따라 수증기나 플라즈마가 침투할 수 있는 공공(pore)의 면적이 줄어들어 궁극적으로 내환경 코팅재(100) 및 내환경 코팅재(100)가 코팅된 모재(10)의 내구성과 수명이 효율적으로 향상되는 유리한 효과가 있다. According to FIG. 2A, as the above-mentioned yttrium silicate (Y 2 SiO 5) is added, the density of mullite is improved, thereby reducing the area of the pores through which water vapor or plasma can penetrate and ultimately the environmentally-resistant coating material 100 ) And the environmentally-resistant coating material 100 is advantageous in that the durability and lifespan of the base material 10 coated with the coating material are efficiently improved.

또한, 뮬라이트는 1800℃ 이상의 고온에 견딜 수 있어 고온 강도가 높다는 장점이 있고, 이트륨 실리케이트(Y2SiO5)가 첨가됨에 따라 밀도가 향상되므로 1100~1200℃의 고온에서 장시간 유지하거나, 상온까지의 열충격싸이클을 가해도 내환경 코팅재(100)가 모재(10)로부터 박리되지 않고 우수한 내구성을 나타낼 수 있는 유리한 효과가 있다. In addition, mullite can withstand the high temperature of 1800 ℃ or higher has the advantage of high temperature strength, and the density is improved by the addition of yttrium silicate (Y2SiO5), so it maintains a long time at a high temperature of 1100 ~ 1200 ℃, or thermal shock cycle up to room temperature There is an advantageous effect that the environmental coating material 100 can exhibit excellent durability without being peeled from the base material 10 even when applied.

본 실시예에 따른 내환경 코팅재(100)는 도 2a에 도시된 그래프와 같이 이트륨 실리케이트(Y2SiO5)의 질량비가 대략 12wt% 포함되는 경우 내환경 코팅재(100)의 밀도(g/cm3)가 최대 값을 가질 수 있다. The environmentally-resistant coating material 100 according to the present embodiment has a maximum value of the density (g / cm3) of the environmentally-resistant coating material 100 when the mass ratio of yttrium silicate (Y2SiO5) is approximately 12 wt%, as shown in the graph shown in FIG. 2A. Can have

즉, 뮬라이트에 첨가되는 이트륨 실리케이트(Y2SiO5)의 질량비가 12wt%를 초과하는 경우 내환경 코팅재(100)의 밀도(g/cm3) 값은 saturation되어 이트륨 실리케이트(Y2SiO5)의 질량비가 12wt%인 경우와 같은 값을 가질 수 있다.That is, when the mass ratio of yttrium silicate (Y2SiO5) added to the mullite exceeds 12wt%, the density (g / cm3) value of the environmentally-resistant coating material 100 is saturated so that the mass ratio of yttrium silicate (Y2SiO5) is 12wt% It can have the same value.

따라서, 본 실시예에 따른 내환경 코팅재(100)는 뮬라이트 파우더에 이트륨 실리케이트(Y2SiO5)가 12wt% 첨가되어 형성될 수 있다. Therefore, the environmentally resistant coating material 100 according to the present embodiment may be formed by adding 12 wt% of yttrium silicate (Y 2 SiO 5) to the mullite powder.

선택적 실시예로서, 내환경 코팅재(100)는 뮬라이트 파우더에 이트륨 실리케이트(Y2SiO5)가 적어도 12wt% 이상 첨가되어 형성될 수 있다. In an alternative embodiment, the environmentally-resistant coating material 100 may be formed by adding at least 12 wt% of yttrium silicate (Y 2 SiO 5) to the mullite powder.

뮬라이트 파우더에 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 첨가한 후 혼합된 상기 12wt% 이상의 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더와 상기 뮬라이트 파우더가 소결되어 모재의 일면에 내환경 코팅재(100)가 코팅될 수 있다.The yttrium silicate (Y2SiO5) powder is added to the mullite powder, and the mixed yttrium silicate (Y2SiO5) powder and the mullite powder are sintered, and the environmentally-resistant coating material 100 may be coated on one surface of the base material.

이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더와 상기 뮬라이트 파우더를 혼합하여 소결시키는 단계는 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 형성하는 방법과 동일하게 볼 밀링(ball milling) 공정에 의해 수행될 수 있다. The step of mixing and sintering yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder and the mullite powder may be performed by a ball milling process in the same manner as a method of forming yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder.

즉, 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더와 뮬라이트 파우더는 상술한 이트리아(Y2O3)와 실리콘옥사이드(SiO2)를 혼합하기 위한 방법과 동일한 방법으로 혼합할 수 있다. That is, the yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder and the mullite powder may be mixed in the same manner as the above method for mixing the yttria (Y 2 O 3) and the silicon oxide (SiO 2).

내환경 코팅재(100)는 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더와 뮬라이트 파우더를 건조(drying), 그라인딩(grinding), 체거름(sieving) 하는 단계 거쳐 형성될 수 있다. The environmentally-resistant coating material 100 may be formed through drying, grinding, and sieving yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder and mullite powder.

상기 단계들을 수행한 후 이트륨 실리케이트(Y2SiO5)와 뮬라이트 혼합 파우더는 40MPa의 압력으로 압축되고, 분당 5℃의 가열 속도로 10 시간 동안 1600℃ 온도 하에서 소결되어 모재(10)의 표면에 형성됨에 따라 내환경 코팅재(100)가 코팅될 수 있다. After performing the above steps, the yttrium silicate (Y2SiO5) and the mullite mixed powder were compressed at a pressure of 40 MPa, sintered at 1600 ° C for 10 hours at a heating rate of 5 ° C per minute, and formed on the surface of the base material 10. Environmental coating material 100 may be coated.

물론, 이트륨 실리케이트(Y2SiO5)와 뮬라이트 혼합 파우더를 가열하는 시간과 가열하는 온도 조건이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다른 선택적 실시예로서, 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더와 뮬라이트 파우더를 혼합한 후 3시간 동안 1600℃ 온도 하에서 소결하여 내환경 코팅재(100)를 형성할 수 있다. Of course, the time for heating the yttrium silicate (Y2SiO5) and the mullite mixed powder and the temperature conditions for heating are not limited to the above embodiment, and as another optional embodiment, after mixing the yttrium silicate (Y2SiO5) powder and the mullite powder 3 By sintering at a temperature of 1600 ° C. for a time, an environmental coating material 100 may be formed.

또 다른 선택적 실시예로서, 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더와 뮬라이트 파우더를 혼합한 후 3시간 동안 1700℃ 온도 하에서 소결하여 내환경 코팅재(100)를 형성될 수 있다.As another alternative embodiment, the yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder and the mullite powder may be mixed and then sintered at 1700 ° C. for 3 hours to form the environmentally-resistant coating material 100.

도 2a는 뮬라이트에 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 첨가하여 세 가지 조건 즉, 10 시간 동안 1600℃, 3시간 동안 1600℃, 3시간 동안 1700℃ 조건 하에서 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더와 뮬라이트 파우더를 소결하여 내환경 코팅재(100)를 형성하는 경우 내환경 코팅재(100)의 밀도(g/cm3) 변화를 각각 도시하고 있다. Figure 2a is the addition of yttrium silicate (Y2SiO5) powder to the mullite sintered yttrium silicate (Y2SiO5) powder and mullite powder under three conditions: 1600 ℃ for 10 hours, 1600 ℃ for 3 hours, 1700 ℃ for 3 hours In the case of forming the environmentally-resistant coating material 100, the density (g / cm3) of the environmentally-resistant coating material 100 is shown, respectively.

도 2a에 도시된 그래프에 따르면 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더와 뮬라이트 파우더를 혼합하여 3시간 동안 1700℃ 온도 조건 하에서 소결하는 경우 형성되는 내환경 코팅재(100)의 밀도(g/cm3)가 1600℃ 온도 조건 하에서 소결하는 경우 형성되는 내환경 코팅재(100)의 밀도(g/cm3)보다 크다는 것을 알 수 있다. According to the graph shown in FIG. 2a, the density (g / cm3) of the environmentally-resistant coating material 100 formed when the yttrium silicate (Y2SiO5) powder and the mullite powder are mixed and sintered at 1700 ° C. for 3 hours is 1600 ° C. It can be seen that when the sintering under the conditions is greater than the density (g / cm 3) of the environmentally-resistant coating material 100 is formed.

또한, 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 12wt% 이상 첨가하는 경우에는 1600℃ 온도 조건에서 10시간 동안 가열하여 소결하는 경우에 3시간 동안 가열하여 소결하는 경우보다 내환경 코팅재(100)의 밀도(g/cm3)가 크다는 것을 알 수 있다. In addition, when yttrium silicate (Y2SiO5) powder is added 12 wt% or more, the density of the environmentally-resistant coating material 100 is higher than that of heating and sintering for 3 hours when heating and sintering at 1600 ° C. for 10 hours (g / It can be seen that cm3) is large.

선택적 실시예로서, 희토류계 산화물은 산화이터[테르]븀(Yb2O3) 또는 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5)일 수 있다. In an alternative embodiment, the rare earth oxide may be ytterbium oxide (Yb 2 O 3) or ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5).

선택적 실시예로서, 내환경 코팅재(100)에 포함되는 희토류계 산화물은 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5)일 수 있다. In some embodiments, the rare earth oxide included in the environmentally-resistant coating material 100 may be ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5).

본 실시예에 따른 내환경 코팅재의 코팅 방법은 산화이터[테르]븀(Yb2O3)과 실리콘옥사이드(SiO2)를 혼합하여 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The coating method of the environmentally-resistant coating material according to the present embodiment may include mixing ytterbium (Yb 2 O 3) and silicon oxide (SiO 2) to form ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5) powder. .

이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더를 형성하는 단계는 상술한 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 형성하는 단계와 초기 원료만이 상이하며 나머지 방법 및 조건은 동일할 수 있다. The forming of the ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5) powder may be different from the forming of the above yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder and the initial raw material, and the remaining methods and conditions may be the same.

즉, 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더의 초기 원료는 이트리아(Y2O3)이고, 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더의 초기 원료는 산화이터[테르]븀(Yb2O3)인 것에만 차이가 있고 나머지 방법은 동일하며 이에 따라 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더를 형성하는 방법은 중복 설명을 피하기 위하여 별도로 설명하지 않는다. That is, the initial raw material of the yttrium silicate (Y2SiO5) powder is yttria (Y2O3), and the initial raw material of the ytter [b] silicate silicate (Yb2SiO5) powder is only ytter [b] Obium (Yb2O3). The method is the same, and thus the method of forming the ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5) powder is not described separately to avoid redundant description.

형성된 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더를 뮬라이트 파우더에 첨가하여 내환경 코팅재(100)를 형성할 수 있다. The formed ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5) powder may be added to the mullite powder to form the environmental coating material 100.

선택적 실시예로서, 선택적 실시예로서, 뮬라이트 파우더는 상업용 파우더(DURAMUL 325F, Washington Mills, NY, USA)일 수 있다. As an optional embodiment, as an alternative embodiment, the mullite powder may be a commercial powder (DURAMUL 325F, Washington Mills, NY, USA).

선택적 실시예로서, 뮬라이트 파우더에 첨가되는 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5)의 질량비는 12wt%일 수 있다. In an alternative embodiment, the mass ratio of ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5) added to the mullite powder may be 12 wt%.

다른 실시예로서, 뮬라이트 파우더에 첨가되는 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5)의 질량비는 12wt% 이상일 수 있다. As another example, the mass ratio of ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5) added to the mullite powder may be 12 wt% or more.

도 2b는 뮬라이트(Mullite) 파우더에 포함되는 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더의 질량비(wt%)에 따른 내환경 코팅재(100)의 밀도(g/cm3) 변화를 도시하고 있다. FIG. 2B illustrates a change in density (g / cm 3) of the environmental coating material 100 according to the mass ratio (wt%) of the ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5) powder included in the mullite powder.

도 2b에 도시된 바와 같이 뮬라이트에 포함되는 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더의 질량비(wt%)가 증가할수록 내환경 코팅재(100)의 밀도(g/cm3)가 증가할 수 있다. As shown in FIG. 2B, as the mass ratio (wt%) of the ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5) powder included in the mullite increases, the density (g / cm 3) of the environmental coating material 100 may increase.

도 2b에 따르면, 상술한 바와 같이 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5)가 첨가됨에 따라 뮬라이트의 밀도가 향상되고, 이에 따라 수증기나 플라즈마가 침투할 수 있는 공공(pore)의 면적이 줄어들어 궁극적으로 내환경 코팅재(100) 및 내환경 코팅재(100)가 코팅된 모재(10)의 내구성과 수명이 효율적으로 향상되는 유리한 효과가 있다. According to FIG. 2B, as the above-described addition of ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5), the density of mullite is improved, thereby reducing the area of the pores through which water vapor or plasma can penetrate and ultimately. There is an advantageous effect that the durability and lifespan of the environmentally-resistant coating material 100 and the base material 10 to which the environmental-resistant coating material 100 is coated are efficiently improved.

또한, 뮬라이트는 1800℃ 이상의 고온에 견딜 수 있어 고온 강도가 높다는 장점이 있고, 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5)가 첨가됨에 따라 밀도가 향상되므로 1100~1200℃의 고온에서 장시간 유지하거나, 상온까지의 열충격싸이클을 가해도 내환경 코팅재(100)가 모재(10)로부터 박리되지 않고 우수한 내구성을 나타낼 수 있는 유리한 효과가 있다. In addition, mullite can withstand high temperatures of 1800 ℃ or higher has the advantage of high temperature strength, and since the density of the ytterbium silicate (Yb2SiO5) is added, it is maintained for a long time at a high temperature of 1100 ~ 1200 ℃, or room temperature Even if the thermal shock cycle is applied, the environmentally-resistant coating material 100 is advantageous in that it can exhibit excellent durability without being peeled from the base material 10.

본 실시예에 따른 내환경 코팅재(100)는 도 2b에 도시된 그래프와 같이 뮬라이트에 첨가되는 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5)의 질량비가 12wt%를 초과하는 경우 내환경 코팅재(100)의 밀도(g/cm3) 값은 거의 saturation될 수 있다. The environmentally resistant coating material 100 according to the present embodiment has a mass ratio of ytterbium silicate (Yb2SiO5) added to the mullite as shown in the graph shown in FIG. Density (g / cm3) values can be nearly saturated.

다만, 이에 한정되는 것은 아니며 도 2b는 뮬라이트에 첨가되는 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5)의 질량비가 12wt%를 초과하는 경우 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5)의 질량비가 12wt%인 경우보다 내환경 코팅재(100)의 밀도(g/cm3) 값이 조금씩 증가하는 것을 알 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, and FIG. 2B illustrates a case where the mass ratio of the ether [ether] bium silicate (Yb 2 SiO 5) is 12 wt% when the mass ratio of the ether [ether] bium silicate (Yb 2 SiO 5) added to the mullite exceeds 12 wt%. It can be seen that the density (g / cm 3) value of the environmentally-resistant coating material 100 increases little by little.

따라서, 본 실시예에 따른 내환경 코팅재(100)는 뮬라이트 파우더에 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5)가 적어도 12wt% 이상 첨가되어 형성될 수 있다. Therefore, the environmentally-resistant coating material 100 according to the present embodiment may be formed by adding at least 12 wt% of ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5) to the mullite powder.

도 3a 내지 도 3c는 뮬라이트 100wt%, 뮬라이트 + 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 12wt%, 뮬라이트 + 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 12wt% 소결체 각각의 SEM 사진을 도시한 것이다. 3A to 3C show SEM images of 100 wt% of mullite, 12 wt% of mullite + yttrium silicate (Y 2 SiO 5), and 12 wt% of sintered mullite + ytterbium [ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5).

도 3a 내지 도 3c에 도시된 사진을 통하여 알 수 있는 바와 같이 뮬라이트에 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 또는 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5)를 첨가하여 소결체를 형성하는 경우에는, 뮬라이트만으로 형성되는 소결체의 경우보다 밀도(g/cm3)가 높아지므로 고온에 잘 견딜 뿐만 아니라 가스 및 플라즈마 등의 침투 또한 방지할 수 있는 유리한 효과가 있다. As can be seen from the photographs shown in FIGS. 3A to 3C, when yttrium silicate (Y2SiO5) or ytterbium silicate (Yb2SiO5) is added to the mullite to form a sintered body, the sintered body formed of only mullite Since the density (g / cm 3) is higher than the case there is an advantageous effect that can withstand the high temperature well and also prevent the penetration of gas and plasma.

결과적으로, 본 실시예에 따른 내환경 코팅재가 코팅된 구조체는 터빈용 부품, 반도체용 부품, 원자력 부품 등의 부품을 모재로 하여 뮬라이트 파우더에 희토류 산화물 파우더를 적어도 12wt% 첨가하여 소결 형성한 내환경 코팅재를 코팅하여 형성되는바 고온, 고압의 환경에서 잘 견딜 뿐만 아니라 높은 밀도를 가져 가스나 플라즈마가 침투하지 못하는바 내구성 및 수명이 효율적으로 향상되는 유리한 효과가 있다. As a result, the structure coated with the environmentally-resistant coating material according to the present embodiment is an environmental environment in which sintering is formed by adding at least 12wt% of rare earth oxide powder to the mullite powder using components such as turbine components, semiconductor components, and nuclear components as a base material. It is formed by coating a coating material, which withstands high temperature and high pressure environments, has a high density, and does not penetrate gas or plasma, and thus has an advantageous effect of efficiently improving durability and lifespan.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
While the above has been illustrated and described with respect to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, it is usually in the art without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

10: 모재
100: 내환경 코팅재
1000: 내환경 코팅재가 코팅된 구조체
10: base material
100: environmentally-resistant coating material
1000: structure coated with an environmental coating material

Claims (18)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 이트리아(Y2O3)와 실리콘옥사이드(SiO2)를 혼합하여 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 형성하는 단계;
뮬라이트 파우더에 12wt% 이상의 상기 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 첨가하는 단계; 및
12wt% 이상의 상기 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더와 상기 뮬라이트 파우더를 혼합한 후 혼합된 상기 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더 및 뮬라이트 파우더를 소결하여 모재의 일면에 내환경 코팅재를 코팅하는 단계;
를 포함하는 내환경 코팅재를 코팅하는 방법.
Mixing yttria (Y 2 O 3) and silicon oxide (SiO 2) to form a yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder;
Adding at least 12 wt% of the yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder to mullite powder; And
12 wt% or more of the yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder and the mullite powder, followed by sintering the mixed yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder and mullite powder to coat an environmental coating material on one surface of a base material;
Method of coating an environmentally-resistant coating comprising a.
제14항에 있어서,
혼합된 상기 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더 및 상기 뮬라이트 파우더를 소결하는 단계는 1600℃ 이상의 온도에서 10시간 이상 가열하는 단계를 포함하는 내환경 코팅재를 코팅하는 방법.
The method of claim 14,
And sintering the mixed yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder and the mullite powder comprises heating at least 1600 ° C. for at least 10 hours.
제14항에 있어서,
혼합된 상기 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더 및 상기 뮬라이트 파우더를 소결하는 단계는 1700℃ 이상의 온도에서 3시간 이상 가열하는 단계를 포함하는 내환경 코팅재를 코팅하는 방법.
The method of claim 14,
And sintering the mixed yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder and the mullite powder comprises heating at least 1 hour at a temperature of 1700 ° C. or more.
제14항에 있어서,
상기 이트리아(Y2O3)와 상기 실리콘옥사이드(SiO2)를 혼합하는 단계 및 상기 뮬라이트 파우더와 상기 이트륨 실리케이트(Y2SiO5) 파우더를 혼합하는 단계는 볼 밀링(ball miling) 공정에 의해 수행되는 내환경 코팅재를 코팅하는 방법.
The method of claim 14,
The mixing of the yttria (Y 2 O 3) and the silicon oxide (SiO 2) and the mixing of the mullite powder and the yttrium silicate (Y 2 SiO 5) powder may be performed by coating an environmental coating material which is performed by a ball milling process. How to.
산화이터[테르]븀(Yb2O3)과 실리콘옥사이드(SiO2)를 혼합하여 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더를 형성하는 단계;
뮬라이트 파우더에 12wt% 이상의 상기 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더를 첨가하는 단계; 및
12wt% 이상의 상기 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 파우더와 상기 뮬라이트 파우더를 혼합한 후 혼합된 상기 이터[이테르]븀 실리케이트(Yb2SiO5) 및 뮬라이트 파우더를 소결하여 모재의 일면에 내환경 코팅재를 코팅하는 단계;
를 포함하는 내환경 코팅재를 코팅하는 방법.
Mixing ytterbium (Yb2O3) and silicon oxide (SiO2) to form a ytterbium silicate (Yb2SiO5) powder;
Adding at least 12 wt% of the ytterbium silicate (Yb 2 SiO 5) powder to mullite powder; And
12 wt% or more of the above ytterbium silicate (Yb2SiO5) powder and the mullite powder are mixed, and then the mixed ytterbium silicate (Yb2SiO5) and mullite powder are sintered to provide an environmental coating material on one surface of the base material. Coating;
Method of coating an environmentally-resistant coating comprising a.
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