KR102164024B1 - 용사용 분말, 용사 피막 및 용사 피막의 형성 방법 - Google Patents

용사용 분말, 용사 피막 및 용사 피막의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 용사용 분말은, 1㎛ 이상 20㎛ 이하의 평균 입자경을 갖는 세라믹 입자를 함유한다. 파우더 레오미터를 사용하여 측정되는 세라믹 입자의 유동성 지표값 FF는 3 이상이다. 유동성 지표값 FF는, 상온 상습하에서 세라믹 입자에 9㎪의 전단력을 부여한 때의 세라믹 입자의 최대 주응력 및 단축 붕괴 응력을 측정하고, 최대 주응력의 측정값을 단축 붕괴 응력의 측정값으로 제산함으로써 구해진다.

Description

용사용 분말, 용사 피막 및 용사 피막의 형성 방법 {POWDER FOR THERMAL SPRAYING, THERMAL SPRAYED COATING, AND METHOD FOR FORMING THERMAL SPRAYED COATING}
본 발명은 세라믹 입자를 포함한 용사용 분말, 그 용사용 분말을 사용하여 형성되는 용사 피막 및 그 용사 피막의 형성 방법에 관한 것이다.
세라믹 용사 피막은, 구성 세라믹스의 특성에 따라 다양한 용도로 사용되고 있다. 예를 들어, 산화알루미늄 용사 피막은, 산화알루미늄이 높은 전기 절연성, 내마모성 및 내식성을 나타내므로, 각종 부재의 보호 피막으로서 사용되고 있다. 산화이트륨 용사 피막은, 산화이트륨이 높은 내플라즈마 침식성을 나타내므로, 반도체 디바이스 제조 장치 중의 부재의 보호 피막으로서 사용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조).
그러나, 용사 피막이 본질적으로 다공질인 것이 원인으로, 세라믹 용사 피막은 세라믹 소결 벌크체와 비교하여 기계적, 전기적 또는 화학적 특성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 예를 들어, 산화알루미늄 용사 피막은 산화알루미늄 소결 벌크체와 비교하여 전기 절연성, 내마모성 또는 내식성이 뒤떨어진다. 또한, 산화이트륨 용사 피막은 산화이트륨 소결 벌크체와 비교하여 내플라즈마 침식성이 뒤떨어진다.
일본 특허 공개 제2002-80954호 공보 일본 특허 공개 제2006-144094호 공보
세라믹 소결 벌크체에 가까운 특성을 갖는 세라믹 용사 피막을 형성하기 위해서는, 입자경이 작은 세라믹 입자를 사용하는 것이 효과적이다. 예를 들어 평균 입자경이 10㎛ 이하의 세라믹 입자를 용사함으로써, 기공률이 작은 치밀한 세라믹 용사 피막이 얻어지는 경우가 있다. 단, 입자경이 작은 세라믹 입자는 유동성이 뒤떨어지는 경향이 있다. 종래, 소요의 유동성을 갖는 용사용 분말을 설계하기 위해, 예를 들어 Carr의 유동성 지수가 이용되고 있다. Carr의 유동성 지수는, 안식각, 압축도, 스패츌러각 및 응집도(또는 균일도)로부터 구해진다. 그러나, 평균 입자경이 10㎛ 이하의 세라믹 입자의 경우, Carr의 유동성 지수와 실제의 유동성 사이의 상관이 부족하여, 필요한 유동성을 갖도록 설계하는 것이 곤란한 것을 본 발명의 발명자들은 발견하였다.
따라서 본 발명의 목적은, 소요의 유동성을 갖도록 설계된 세라믹 입자를 포함한 용사용 분말을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 그 용사용 분말을 사용하여 형성되는 용사 피막 및 그 용사 피막의 형성 방법을 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에서는, 1㎛ 이상 20㎛ 이하의 평균 입자경을 갖는 세라믹 입자를 포함한 용사용 분말이며, 파우더 레오미터를 사용하여 측정되는 상기 세라믹 입자의 유동성 지표값 FF가 3 이상이며, 여기서, 상기 유동성 지표값 FF는, 상온 상습하에서 세라믹 입자에 9㎪의 전단력을 부여한 때의 세라믹 입자의 최대 주응력 및 단축 붕괴 응력을 측정하고, 최대 주응력의 측정값을 단축 붕괴 응력의 측정값으로 제산함으로써 구해지는 용사용 분말이 제공된다.
세라믹 입자의 평균 프랙탈 차원값이 1.05 이상 1.7 이하인 것이 바람직하다. 세라믹 입자는 고분자에 의해 피복되어 있어도 된다. 또는, 세라믹 입자의 표면에는 나노 입자가 부착되어 있어도 된다.
세라믹 입자는, 입자경 20㎛ 이상 50㎛ 이하의 입자를 40질량％ 이하 함유해도 된다.
본 발명의 다른 형태에서는, 상기 형태에 관한 용사용 분말을 용사하여 얻어지는 용사 피막이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에서는, 상기 형태에 관한 용사용 분말을 고속 프레임 용사 또는 플라즈마 용사하여 용사 피막을 형성하는 용사 피막의 형성 방법이 제공된다.
상기 형태의 방법에 있어서, 용사용 분말을 액시얼 피드 방식으로 용사 장치에 공급해도 된다. 또는, 용사용 분말을, 2개의 피더를 사용하여, 양 피더로부터의 용사용 분말의 공급량의 변동 주기가 서로 역위상으로 되도록 하여 용사 장치에 공급해도 된다. 또는, 용사용 분말을 피더로부터 송출하여 용사 장치의 직전에서 탱크에 일단 저류하고, 자연 낙하를 이용하여 그 탱크 내의 용사용 분말을 용사 장치에 공급해도 된다. 또는, 도전성 튜브를 통해 용사 장치에 용사용 분말을 공급해도 된다. 용사 시에 용사용 분말은, 세라믹 입자의 융점의 110％ 이상의 온도까지 가열되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
용사용 분말은, 용사 피막을 형성하는 용도로, 예를 들어 사용된다. 용사용 분말을 기재를 향해 용사한 경우에는, 기재 상에 용사 피막이 형성된다. 기재의 종류는, 금속제나 세라믹스제 등 특별히 상관없다.
용사용 분말은, 세라믹 입자를 함유하고 있다. 용사용 분말 중의 세라믹 입자는, 산화이트륨, 산화알루미늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화지르코늄, 이트리아 안정화 산화지르코늄, 산화크롬, 산화아연, 멀라이트, 이트륨알루미늄가넷(YAG), 코디어라이트, 지르콘 등의 산화물 세라믹스를 포함하는 것이어도 된다. 또는, 스피넬세라믹스나, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu) 등의 희토류 원소를 포함한 산화물 세라믹스, 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 망간(Mn), 아연(Zn) 등을 포함한 복산화물 세라믹스를 포함하는 입자이어도 된다. 또는, 탄화붕소 등의 탄화물 세라믹스를 포함하는 입자이어도 된다.
용사용 분말은, 세라믹 입자 이외의 성분을 포함해도 되지만, 세라믹 입자 이외의 성분의 함유량은 가능한 한 적은 것이 바람직하다. 바람직하게는, 용사용 분말의 100％가 세라믹 입자에 의해 구성된다.
용사용 분말 중의 세라믹 입자의 평균 입자경은 1㎛ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2㎛ 이상이다. 이 경우, 용사용 분말의 유동성이 향상된다.
용사용 분말 중의 세라믹 입자의 평균 입자경은 20㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10㎛ 이하, 가장 바람직하게는 8㎛ 이하이다. 이 경우, 치밀한 세라믹 용사 피막을 얻는 것이 용이하게 된다.
용사용 분말 중의 세라믹 입자는, 예를 들어 말번사제의 FT4와 같은 파우더 레오미터를 사용하여 측정되는 유동성 지표값 FF가 3 이상인 것이 바람직하다. 유동성 지표값 FF는, 예를 들어 50㎜의 직경을 갖는 용기 내에 소정량의 세라믹 입자를 넣고, 상온 상습하, 용기 내의 세라믹 입자에 9㎪의 전단력을 부여한 때의 세라믹 입자의 최대 주응력 및 단축 붕괴 응력을 측정하고, 최대 주응력의 측정값을 단축 붕괴 응력의 측정값으로 제산함으로써 구해진다. 유동성 지표값 FF는, 세라믹 입자를 넣는 용기의 크기나 용기에 넣어지는 세라믹 입자의 양에는 의존하지 않는다. 온습도의 영향을 작게 하기 위해, 측정 전에 세라믹 입자는, 온도 20℃, 습도 50％ RH의 상태에서 0.5시간 이상 방치하는 것이 바람직하다. 유동성 지표값 FF가 3 이상의 세라믹 입자를 포함하는 용사용 분말을 사용하여 용사 피막을 제작한 경우, 치밀한 용사 피막을 얻는 것이 용이하게 된다.
유동성 지표값 FF가 3 이상의 세라믹 입자를 얻기 위한 수단으로서는, 세라믹 입자를 고분자 또는 유기 화합물에 의해 피복하거나, 또는, 세라믹 입자의 표면에 나노 입자를 부착시키거나, 또는, 실란 커플링제 등을 사용하여 세라믹 입자의 표면에 카르보닐기 등의 관능기를 부여하는 것이 유효하다.
고분자 또는 유기 화합물에 의한 세라믹 입자의 피복은, 예를 들어 고분자 또는 유기 화합물 및 세라믹 입자를 물 또는 유기 용제와 혼합하고, 그 혼합물을 분산시키면서 건조시킴으로써 행할 수 있다. 또는, 세라믹 입자와 고분자의 미분말을 대기 중에서 혼합함으로써 세라믹 입자를 고분자로 피복해도 된다. 여기서 사용되는 고분자의 예로서는, 비이온성 폴리머, 예를 들어 폴리에틸렌글리콜 등의 폴리에테르를 들 수 있다. 또한, 유기 화합물의 예로서는 셀룰로오스를 들 수 있다.
세라믹 입자의 표면에의 나노 입자의 부착은, 예를 들어 세라믹 입자와 나노 입자를 혼합함으로써 행할 수 있다. 여기서 사용되는 나노 입자의 예로서는, 세라믹 미립자, 카본 미립자 등을 들 수 있다. 나노 입자는, 용사용 분말 중의 세라믹 입자와 동일한 조성을 갖는 것이 바람직하다. 나노 입자는, 200㎚ 이하의 평균 입자경을 갖는 것인 것이 바람직하다.
세라믹 입자의 평균 프랙탈 차원값은, 1.05 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.2 이상이다. 이 경우, 고분자나 나노 입자가 세라믹 입자의 표면에 부착되기 쉬워지기 때문에, 고분자에 의한 세라믹 입자의 피복이나 세라믹 입자의 표면에의 나노 입자의 부착을 행한 때에, 보다 높은 유동성을 실현하는 것이 용이하게 된다. 또한, 평균 프랙탈 차원값이라 함은, 세라믹 입자 표면의 요철도를 정량화한 값으로, 1 이상 2 미만의 값을 취한다. 세라믹 입자 표면의 요철도가 높을수록, 세라믹 입자의 평균 프랙탈 차원값은 커진다.
세라믹 입자의 평균 프랙탈 차원값은 또한, 1.7 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.6 이하이다. 이 경우, 세라믹 입자 표면의 요철이 세라믹 입자의 유동성에 미치는 악영향을 저감시키는 것이 용이하게 된다.
세라믹 입자의 평균 입자경이 1㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위 내이면, 세라믹 입자는 입자경 20㎛ 이상 50㎛ 이하의 입자를 포함해도 된다. 이 경우, 세라믹 입자의 유동성을 향상시키는 것이 용이하다. 세라믹 입자 중에 포함되는 입자경 20㎛ 이상 50㎛ 이상의 입자의 비율은 40질량％ 이하인 것이 바람직하다.
세라믹 입자는, 예를 들어 베르누이법 또는 용융-분쇄법에 의해 제조할 수 있다. 또는, 소결-분쇄법 및 조립-소결법 등의 고상 소결법에 의해 제조해도 된다. 베르누이법에서는, 원료 분말을 산수소염 중에 떨어뜨리면서 용융시키고, 결정 성장시킴으로써 세라믹 입자가 제조된다. 용융-분쇄법에서는, 원료 분말을 용융시켜 냉각 응고시킨 후에 분쇄하고, 필요에 따라 그 후 분급함으로써 세라믹 입자가 제조된다. 소결-분쇄법에서는, 원료 분말을 소결 및 분쇄하고, 필요에 따라 그 후 분급함으로써 세라믹 입자가 제조된다. 조립-소결법에서는, 원료 분말을 조립 및 소결한 후에 해쇄하고, 필요에 따라 그 후 분급함으로써 세라믹 입자가 제조된다. 또는, 세라믹 입자는, 기상 합성법에 의해 제조할 수도 있다. 또는, 플럭스법에 의하면 단결정 입자를 제조할 수도 있다.
용사용 분말을 용사하는 방법은, 고압의 산소(또는 공기)와 연료에 의해 발생한 고속의 연소염 제트류의 중심에 용사용 분말을 공급하여 고속으로 연속 분사하는 고속 프레임 용사, 예를 들어 고속 산소 연료 용사(HVOF)이어도 되고, 또는 플라즈마상으로 된 가스에 의해 발생하는 플라즈마 제트류의 중심에 용사용 분말을 공급하여 분사하는 플라즈마 용사, 예를 들어 대기압 플라즈마 용사(APS)이어도 된다. 고속 프레임 용사에서 사용되는 연료는, 아세틸렌, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 등의 탄화수소의 가스 연료이어도 되고, 등유나 에탄올 등의 액체 연료이어도 된다. 본 발명의 용사용 분말을 고속 프레임 용사 또는 플라즈마 용사로 용사하면, 입자경이 작은 용사용 분말을 높은 유동성으로 용사할 수 있어, 치밀한 용사 피막을 효율적으로 형성할 수 있다.
용사용 분말은 용사 시에 세라믹 입자의 융점의 110％ 이상의 온도에까지 가열되는 것이 바람직하다. 이 경우, 용사 시에 세라믹 입자가 충분히 가열됨으로써, 치밀한 용사 피막을 얻는 것이 용이하게 된다.
용사 거리, 즉 용사 장치의 노즐 선단으로부터 기재까지의 거리는 30㎜ 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 기재의 열변질이나 열변형을 억제하는 것이 용이하게 된다.
용사 거리는 또한, 200mm 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 용사 시에 세라믹 입자가 충분히 가열됨으로써, 치밀한 용사 피막을 얻는 것이 용이하게 된다.
용사 장치에의 용사용 분말의 공급은 액시얼 피드 방식으로 행해지는 것, 즉 용사 장치에서 발생하는 제트류의 축과 동일한 방향을 향해 용사용 분말의 공급이 행해지는 것이 바람직하다. 본 발명의 용사용 분말을 액시얼 피드 방식으로 용사 장치에 공급한 경우, 용사용 분말의 유동성이 좋기 때문에 용사용 분말 중의 세라믹 입자가 용사 장치 내에서 부착되기 어려워, 치밀한 용사 피막을 효율적으로 형성할 수 있다.
일반적인 피더를 사용하여 용사용 분말을 용사 장치에 공급한 경우, 주기적으로 공급량의 변동이 일어나기 때문에 안정 공급이 어렵다. 이 주기적인 공급량의 변동은 맥동이라고도 불린다. 맥동에 의해, 용사용 분말의 공급량이 증가하면, 용사 장치 내에서 세라믹 입자가 균일하게 가열되기 어려워져, 불균일한 용사 피막이 형성되는 경우가 있다. 그로 인해, 용사용 분말을 용사 장치에 안정적으로 공급하기 위해, 2 스트로크 방식, 즉 2개의 피더를 사용하여, 양 피더로부터의 용사용 분말의 공급량의 변동 주기가 서로 역위상으로 되도록 해도 된다. 즉, 한쪽의 피더로부터의 공급량이 증가할 때에, 다른 쪽의 피더로부터의 공급량이 감소하는 주기로 되도록 공급 방식을 조정해도 된다. 본 발명의 용사용 분말을 2 스트로크 방식으로 용사 장치에 공급한 경우, 용사용 분말의 유동성이 좋기 때문에, 치밀한 용사 피막을 효율적으로 형성할 수 있다.
또는, 용사용 분말을 용사 장치에 안정적으로 공급하기 위한 수단으로서는, 피더로부터 송출된 용사용 분말을 용사 장치의 직전에서 일단 저류시키는 탱크를 설치하고, 자연 낙하를 이용하여 그 탱크 내의 용사용 분말을 용사 장치에 공급하도록 해도 된다.
용사 장치에의 용사용 분말의 공급은, 예를 들어 금속제의 도전성 튜브를 통해 행해지는 것이 바람직하다. 도전성 튜브를 사용한 경우, 정전기의 발생이 억제됨으로써, 용사용 슬러리의 공급량에 변동이 일어나기 어려워진다. 도전성 튜브의 내면은, 0.2㎛ 이하의 표면 조도 Ra를 갖고 있는 것이 바람직하다.
(작용)
파우더 레오미터를 사용하여 측정되는 용사용 분말 중의 세라믹 입자의 유동성 지표값 FF가 3 이상인 경우, 용사용 분말은, 용사 장치에의 양호한 공급에 적합한 소요의 유동성을 가질 수 있다. 즉, 용사 피막의 형성에 충분한 소요의 유동성을 가질 수 있다.
(효과)
따라서, 본 실시 형태에 따르면, 세라믹 용사 피막을 양호하게 형성하는 것이 가능한 용사용 분말이 제공된다.
(변형예)
용사용 분말은, 2종류 이상의 세라믹 입자를 함유하는 것이어도 된다.
(실시예)
이어서, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
세라믹 입자를 포함하는 실시예 1∼10 및 비교예 1∼4의 용사용 분말을 조제하였다. 각 용사용 분말의 상세를 표 1에 나타낸다.
Figure 112015096699458-pct00001
표 1 중의 "세라믹 입자의 종류"란에는, 각 용사용 분말에서 사용한 세라믹 입자의 종류를 나타낸다. 동란 중, "Al2O3"은 산화알루미늄을 나타내고, "Y2O3"은 산화이트륨을 나타내고, "YSZ"은 이트리아 안정화 산화지르코늄을 나타내고, "(La-Yb-Al-Si-Zn)O"는 란탄, 이테르븀, 알루미늄, 실리콘 및 아연을 포함한 복산화물 세라믹스를 나타내고, "(La-Al-Si-Ca-Na-P-F-B)O"는, 란탄, 알루미늄, 실리콘, 칼슘, 나트륨, 인, 불소 및 붕소를 포함한 복산화물 세라믹스를 나타낸다.
표 1 중의 "세라믹 입자의 평균 입자경"란에는, 각 용사용 분말에서 사용한 세라믹 입자의 평균 입자경을 나타낸다. 평균 입자경은, 마이크로 메리틱스사제의 비표면적 측정 장치 "Flow SorbII 2300"을 사용하여 측정되는 세라믹 입자의 비표면적으로부터 산출하였다.
표 1 중의 "세라믹 입자의 평균 프랙탈 차원값"란에는, 각 용사용 분말에서 사용한 세라믹 입자의 평균 프랙탈 차원값을 측정한 결과를 나타낸다. 평균 프랙탈 차원값의 측정은, 구체적으로는, 각 용사용 분말 중의 세라믹 입자 중 평균 입자경±3㎛ 이내의 크기의 입자경을 갖는 5개의 입자에 관한 주사형 전자 현미경에 의한 2차 전자상(배율 1000∼2000배)에 기초하여, 가부시끼가이샤 니혼 로퍼의 화상 해석 소프트 Image-Pro Plus를 사용하여 디바이더법에 의해 행하였다.
표 1 중의 "특기 사항"란 중, "Al2O3 나노 입자가 부착"은, 평균 입자경이 0.1㎛의 산화알루미늄 나노 입자가 세라믹 입자의 표면에 부착되어 있고, 용사용 분말 중의 산화알루미늄 나노 입자의 함유량이 0.5질량％인 것을 나타낸다. "Y2O3 나노 입자가 부착"은, 평균 입자경이 0.1㎛의 산화이트륨 나노 입자가 세라믹 입자의 표면에 부착되어 있고, 용사용 분말 중의 산화이트륨 나노 입자의 함유량이 0.5질량％인 것을 나타낸다. "YSZ 나노 입자가 부착"은, 평균 입자경이 0.1㎛의 이트리아 안정화 산화지르코늄 나노 입자가 세라믹 입자의 표면에 부착되어 있고, 용사용 분말 중의 이트리아 안정화 산화지르코늄 나노 입자의 함유량이 0.5질량％인 것을 나타낸다. "조립-소결"은, 세라믹 입자가 조립-소결법에 의해 제조된 것인 것을 나타낸다. "PEG에 의한 피복"은, 폴리에틸렌글리콜에 의해 세라믹 입자가 피복되어 있는 것을 나타낸다. "Al2O3 조대 입자를 함유"는, 입자경이 30㎛의 산화알루미늄 조대 입자가 세라믹 입자와 혼합되어 있고, 용사용 분말 중의 산화알루미늄 조대 입자의 함유량이 20질량％인 것을 나타낸다.
표 1 중의 "유동성 지표값 FF"란에는, 각 용사용 분말에서 사용한 세라믹 입자의 유동성 지표값 FF를, 파우더 레오미터를 사용하여 측정한 결과를 나타낸다.
표 1 중의 "성막성 1"란에는, 표 2에 기재된 조건으로 각 용사용 분말을 대기압 플라즈마 용사한 때에 용사 피막을 얻을 수 있었는지의 여부를 평가한 결과를 나타낸다. 동란 중의 "○(양호)"는, 1패스당에 형성되는 용사 피막의 두께가 3㎛ 이상이었던 것을 나타내고, "×(불량)"는 그것이 3㎛ 미만이었던 것을 나타낸다. 또한, 1패스라 함은, 용사 장치(용사 건)가 용사 장치 또는 용사 대상(기재)의 운행 방향을 따라 행하는 1회의 용사 조작을 말한다.
표 1 중의 "성막성 2"란에는, 표 3에 기재된 조건으로 각 용사용 분말을 HVOF 용사한 때에 용사 피막을 얻을 수 있었는지의 여부를 평가한 결과를 나타낸다. 동란 중의 "○(양호)"는, 1패스당에 형성되는 용사 피막의 두께가 3㎛ 이상이었던 것을 나타내고, "×(불량)"는 그것이 3㎛ 미만이었던 것을 나타낸다.
표 1 중의 "피막 특성 1"란에는, 표 2에 기재된 조건으로 각 용사용 분말을 대기압 플라즈마 용사하여 얻어진 용사 피막의 기공률을 평가한 결과를 나타낸다. 기공률의 측정은 다음과 같이 행하였다. 즉, 용사 피막의 단면을 수지 매립하여 연마한 후, 오므론 가부시끼가이샤제의 디지털 마이크로스코프 VC-7700을 사용하여 그 단면 화상을 촬영하였다. 그리고, 가부시끼가이샤 니혼 로퍼제의 화상 해석 소프트 ImagePro를 사용한 화상 해석에 의해 단면 화상 중의 기공 부분을 특정하고, 그것이 단면 화상 중에 차지하는 면적의 비율을 구하였다. "피막 특성 1"란 중의 "○(양호)"는, 측정된 용사 피막의 기공률이 10％ 이하이었던 것을 나타내고, "×(불량)"는 그것이 10％ 초과이었던 것을 나타내고, "-"는 미시험을 나타낸다.
표 1 중의 "피막 특성 2"란에는, 표 3에 기재된 조건으로 각 용사용 분말을 HVOF 용사하여 얻어진 용사 피막의 기공률을 평가한 결과를 나타낸다. 동란 중의 "○(양호)"는, 상기한 바와 같은 방법으로 측정된 용사 피막의 기공률이 10％ 이하이었던 것을 나타내고, "×(불량)"는 그것이 10％ 초과이었던 것을 나타내고, "-"는 미시험을 나타낸다.
Figure 112015096699458-pct00002
Figure 112015096699458-pct00003
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1∼10의 용사용 분말의 경우, 성막성의 평가가 양호하였다. 또한, 실시예 1∼10의 용사용 분말로부터 얻어진 용사 피막은 모두, 기공률이 10％ 이하의 높은 치밀도이었다.

Claims (12)

1㎛ 이상 20㎛ 이하의 평균 입자경을 갖는 세라믹 입자를 포함한 용사용 분말이며,
파우더 레오미터를 사용하여 측정되는 상기 세라믹 입자의 유동성 지표값 FF가 3 이상이며, 여기서, 상기 유동성 지표값 FF는, 상온 상습하에서 세라믹 입자에 9㎪의 전단력을 부여한 때의 세라믹 입자의 최대 주응력 및 단축 붕괴 응력을 측정하고, 최대 주응력의 측정값을 단축 붕괴 응력의 측정값으로 제산함으로써 구해지는 것을 특징으로 하며,
상기 세라믹 입자의 평균 프랙탈 차원값이 1.2 이상 1.7 이하인, 용사용 분말.
제1항에 있어서,
상기 세라믹 입자가 고분자에 의해 피복되어 있는, 용사용 분말.
제1항에 있어서,
상기 세라믹 입자의 표면에 나노 입자가 부착되어 있는, 용사용 분말.
제1항에 있어서,
상기 세라믹 입자는, 입자경 20㎛ 이상 50㎛ 이하의 입자를 0질량% 이상 40질량％ 이하 함유하는, 용사용 분말.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 용사용 분말을 용사하여 얻어지는, 용사 피막.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 용사용 분말을 고속 프레임 용사 또는 플라즈마 용사하여 용사 피막을 형성하는, 용사 피막의 형성 방법.
제6항에 있어서,
상기 용사용 분말을 액시얼 피드 방식으로 용사 장치에 공급하는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.
제6항에 있어서,
상기 용사용 분말을, 2개의 피더를 사용하여, 양 피더로부터의 용사용 분말의 공급량의 변동 주기가 서로 역위상으로 되도록 하여 용사 장치에 공급하는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.
제6항에 있어서,
상기 용사용 분말을 피더로부터 송출하여 용사 장치의 직전에서 탱크에 일단 저류하고, 자연 낙하를 이용하여 그 탱크 내의 용사용 분말을 용사 장치에 공급하는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.
제6항에 있어서,
도전성 튜브를 통해 용사 장치에 용사용 분말을 공급하는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.
제6항에 있어서,
용사 시에 상기 용사용 분말이 세라믹 입자의 융점의 110％ 이상의 온도까지 가열되는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.
삭제
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