KR102324982B1 - 용사코팅 방법 및 그 장치 - Google Patents

용사코팅 방법 및 그 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102324982B1
KR102324982B1 KR1020200004493A KR20200004493A KR102324982B1 KR 102324982 B1 KR102324982 B1 KR 102324982B1 KR 1020200004493 A KR1020200004493 A KR 1020200004493A KR 20200004493 A KR20200004493 A KR 20200004493A KR 102324982 B1 KR102324982 B1 KR 102324982B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
base material
ferromagnetic metal
thermal spray
coating layer
spray coating
Prior art date
Application number
KR1020200004493A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210091007A (ko
Inventor
이해덕
김종훈
김상완
김성언
Original Assignee
(주)원진용사
이해덕
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 (주)원진용사, 이해덕 filed Critical (주)원진용사
Priority to KR1020200004493A priority Critical patent/KR102324982B1/ko
Publication of KR20210091007A publication Critical patent/KR20210091007A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102324982B1 publication Critical patent/KR102324982B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06Metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/131Wire arc spraying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

다양한 실시 예들은 용사코팅 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 알루미늄 모재 상에 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 용사코팅 방법에 있어서, 상기 코팅층을 형성할 상기 모재의 일면을 준비하는 단계; 상기 모재의 타면을 가열하여 상기 모재를 소정의 온도에 도달시키는 단계; 및 상기 소정의 온도로 유지되는 상기 모재의 일면에 상기 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 그 밖의 다양한 실시 예들이 가능하다.

Description

용사코팅 방법 및 그 장치{METHOD FOR THERMAL SPRAY COATING AND APPARATUS FOR THE SAME}
후술하는 다양한 실시 예들은 용사코팅 방법 및 용사코팅 장치에 관한 것이다.
용사(thermal spray)는 분말 또는 선형 재료를 고온의 열원으로부터 용융 액적으로 변화시켜 고속으로 기재에 충돌시켜 기재에 피막을 형성하는 기술이다. 특히, 발전소 터빈, 선박, 자동차 엔진 및 우주 왕복선 등의 부품의 내열 및 내구성을 향상시키기 위해 용사코팅이 활용되고 있다. 코팅 기술에는 대표적으로 플라즈마 용사, 화염 용사, HVOF(High Velocity Oxygen Fuel) 용사 및 아크 용사 등이 알려져 있다. 이러한 용사 코팅은 금속, 합금, 세라믹, 플리스틱 및 복합재료 등의 다양한 종류의 소재의 피막을 기재에 빠른 속도로 형성시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 인덕션은 전자기력을 이용하여 열을 발생시켜 음식을 조리하는 가열 기구이다. 알루미늄 합금의 조리 기구를 인덕션에 사용하기 위해서는 주로 알루미늄 합금의 조리 기구의 바닥면에 강과 같은 강자성의 금속 소재를 코팅하게 된다. 알루미늄 합금의 조리 기구의 바닥면에 형성되는 강자성의 금속 코팅층은 코팅층의 조직 내 기공률이 유사하다면 상기 금속 코팅층의 두께에 비례하여 인덕션이 가하는 전자기력의 자속 밀도가 증가하고 조리 온도를 높은 온도까지 증가시킬 수 있다. 하지만, 일반적으로 알루미늄 위에 용사 방법으로 강과 같은 금속 소재를 코팅하는 것은 매우 어려운 것으로 알려져 있으며, 실제로 알루미늄 위에 300 ㎛ 이상의 강 소재를 코팅하여 상업용으로 사용하는 사례를 찾아보기 어렵다.
도 6a는 종래에 알루미늄 모재에 강 소재의 용사 피막이 형성된 사진이다.
도 6a를 참조하면, 또한, 알루미늄 위에 형성되는 강 소재의 피막이 두꺼울수록 코팅층이 탈락하거나 크랙이 발생하는 문제가 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들은 알루미늄 모재 상에 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 용사코팅 방법 및 용사코팅 장치를 제공할 수 있다.
또한, 다양한 실시 예들은 알루미늄 조리 기구를 인덕션에 최적의 조건으로 사용할 수 있도록 알루미늄 모재 상에 1.3 mm 이상의 두께를 갖는 강자성의 금속 코팅층이 기타 다른 층의 개재 없이 직접 형성되는 용사코팅 방법 및 용사코팅 장치를 제공할 수 있다.
본 문서에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 실시 예에 따른 용사코팅 방법은, 예를 들면, 알루미늄 모재 상에 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 용사코팅 방법에 있어서, 상기 코팅층을 형성할 상기 모재의 일면을 준비하는 단계; 상기 모재의 타면을 가열하여 상기 모재를 소정의 온도에 도달시키는 단계; 및 상기 소정의 온도로 유지되는 상기 모재의 일면에 상기 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 소정의 온도로 유지되는 상기 모재의 일면에 상기 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 모재의 타면을 가열하여 상기 모재를 상기 소정의 온도로 유지할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 코팅층을 형성할 상기 모재의 일면을 준비하는 단계는, 상기 모재의 일면을 세정하는 단계, 및 상기 모재의 일면을 블라스팅(blasting)하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 코팅층이 형성된 상기 모재를 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 모재의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 소정의 온도는 180 내지 300 ℃ 범위 내에 포함될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 예열된 상기 모재의 일면에 상기 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 강자성의 금속선을 용융하는 단계, 및 상기 용융된 강자성의 금속 입자를 상기 모재의 일면에 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 코팅층은, 97 중량% 이상의 Fe(순철)을 함유할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 코팅층은, 상기 모재의 일면 상에 1.3 mm 내지 2.5 mm의 평균 두께로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 코팅층이 형성된 상기 모재를 냉각하는 단계는, 상기 모재의 일면 및 타면에 블록 바를 배치하는 단계, 및 상기 블록 바의 일면에 상기 냉각 공기를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 용사코팅 장치는, 예를 들면, 알루미늄 모재 상에 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 용사코팅 장치에 있어서, 상기 강자성의 금속선을 용융하고, 상기 용융된 강자성의 금속 입자를 상기 모재의 일면에 분사하는 용사 건; 및 상기 모재의 타면에 배치되고 상기 모재를 소정의 온도로 가열하는 히터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 코팅층이 형성된 상기 모재의 일면 및 타면에 접촉 배치되는 블록 바를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 소정의 온도는 180 내지 300 ℃ 범위 내에 포함될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 강자성의 금속선은, 97 중량% 이상의 Fe(순철)을 함유할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 상기 용사 건은, 상기 강자성의 금속선을 안내하는 안내부,
상기 강자성의 금속선에 전기를 공급하는 전원부, 및 상기 전기를 공급받은 강자성의 금속선의 접촉으로 발생된 전기 아크에 의해 용융되는 상기 강자성의 금속선에 압축 공기를 분사하는 분사부를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 용사코팅 방법 및 그 장치는 알루미늄 모재 상에 다른 중간층의 개재 없이 1.3 mm 이상의 두께를 갖는 강자성의 금속 코팅층을 형성할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 용사코팅 방법 및 그 장치는 알루미늄 모재 상에 형성된 금속 코팅층의 두께를 충분히 확보하면서도 상기 코팅층의 탈락이나 크랙을 방지할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 방법의 순서도이다.
도 2는 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 장치를 나타내는 측면도이다.
도 4는 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 장치의 단면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 용사코팅 장치의 상면도이다.
도 6a는 종래에 알루미늄 모재에 강 소재의 용사 피막이 형성된 사진이다.
도 6b는 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 방법에 의해 알루미늄 모재에 철 용사 코팅층을 형성한 사진이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나","A 또는 B 중 적어도 하나,""A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,"및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 방법의 순서도이고, 도 2는 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 방법을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 방법은, 알루미늄 모재의 전자기적 특성을 보강하기 위해 알루미늄 모재의 일면에 강자성의 금속 코팅을 두껍게 형성할 수 있다. 여기서, 강자성의 금속은 예를 들어 철(Fe)일 수 있다. 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 방법(100)은, 모재의 코팅 대상면을 준비하는 단계(110), 모재를 가열하는 단계(120) 및 금속 코팅층을 형성하는 단계(130)를 포함할 수 있다.
상기 단계 110은 알루미늄 모재(230)에서 금속 코팅층(222)을 형성할 코팅 대상면, 즉 알루미늄 모재의 일면을 준비하는 단계이다. 단계 110은 모재의 일면을 세정하는 단계 및 모재의 일면을 블라스팅(blasting)하는 단계를 포함할 수 있다. 모재의 일면을 세정하는 단계는 예를 들어 모재에 열을 가하여 오염물질을 녹이거나, 그리스(grease)를 발라 유지성 오염물질을 제거할 수 있다. 도 2의 첫번째 사진은 모재의 일면을 세정한 후 찍은 사진다. 모재의 일면을 블라스팅하는 단계는 연마재를 알루미늄 모재의 일면에 분사하여 상기 일면에 생성되어 있는 산화물을 제거하고 상기 일면의 표면적을 넓히도록 상기 일면의 표면 거칠기를 조절할 수 있다. 도 2의 두번째 사진은 모재의 일면을 블라스팅한 후 찍은 사진이다.
상기 단계 110은 알루미늄 모재의 일면 중 코팅층을 형성할 부분을 구획하기 위하여 마스킹하는 단계를 더 포함할 수 있다. 마스킹하는 단계는 상기 모재의 일면 중 용사코팅층을 형성할 부분을 마스크로 제작하여 상기 모재의 일면 상에 마스크를 접착 배치할 수 있다.
상기 단계 120은 알루미늄 모재의 타면을 가열하여 모재를 소정의 온도에 도달시키는 단계이다. 단계 120에서, 알루미늄 모재에 대한 강자성 금속 입자의 밀착도를 높이고 알루미늄 모재와 강자성 금속 코팅층 사이에 다른 중간층의 개재 없이 1.3 mm 이상의 두꺼운 강자성 금속 코팅층을 알루미늄 모재 상에 직접 형성하기 위해 알루미늄 모재가 도달해야 하는 소정의 온도는 180 내지 300 ℃ 범위 내에 포함될 수 있다. 바람직하게, 소정의 온도는 200 내지 260 ℃ 범위 내에 포함될 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 용사코팅 방법(100)은, 알루미늄 모재가 소정의 온도 범위 내인지를 확인하기 위하여 모재의 온도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 모재에 레이저를 조사하고 반사된 레이저를 수신함으로써 모재의 온도를 측정할 수 있다.
상기 단계 130은 소정의 온도로 유지되는 알루미늄 모재의 일면에 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 단계이다. 이 때, 알루미늄 모재의 타면을 가열하여 모재가 소정의 온도로 유지되도록 할 수 있다. 단계 130은 강자성의 금속선을 용융하는 단계 및 용융된 강자성의 금속 입자를 모재의 일면에 분사하는 단계를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 용사코팅 장치(200)로 단계 120 및 단계 130을 수행할 수 있다. 강자성의 금속선을 용융하는 단계는 상기 금속선에 전기를 공급하고 금속선의 접촉으로 발생된 전기 아크에 의해 상기 금속선이 용융될 수 있다. 용융된 강자성의 금속 입자를 모재의 일면에 분사하는 단계는 상기 금속 입자의 후측에서 모재 방향으로 압축 공기 또는 비활성 가스가 분사되고 압축 공기 또는 비활성 기체에 의해 용융된 금속 입자가 가속됨으로써 금속 입자가 알루미늄 모재의 일면에 분사될 수 있다. 강자성의 금속선이 용융된 금속 입자가 알루미늄 모재에 분사되고 소정의 온도에 이른 알루미늄 모재의 일면에 상기 금속 입자가 증착됨으로써 알루미늄 모재의 일면에 강자성의 금속 코팅층이 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 알루미늄 모재에 형성되는 강자성의 금속 코팅층은 강자성의 금속선을 재료로 한다. 일 실시 예에서, 강자성의 금속선은 순철(Fe)을 주성분으로 하며, 97 중량% 이상의 순철(Fe)을 함유할 수 있다. 하기 표 1은, 강자성의 금속선을 100 중량%라고 할 때 일 실시 예에서 용사 코팅층 형성에 사용되는 강자성의 금속선을 이루는 원소의 중량비를 나타낸다.
원소 C Si Mn P S Ni Cr Cu Ti Fe
중량비 (중량%) 0.09 0.91 0.93 0.023 0.014 0.01 0.01 0.15 0.19 97.773
도 6b는 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 방법에 의해 알루미늄 모재에 철 용사 코팅층을 형성한 사진이다.
도 6b를 참조하면, 다양한 실시 예에서, 알루미늄 모재를 180 내지 300 ℃ 범위 내의 소정의 온도로 유지한 상태에서 강자성의 금속 코팅층을 아크 용사코팅에 의해 형성함으로써, 강자성의 금속 코팅층이 알루미늄 모재에 대해 들뜨는 현상 없이 1.3 mm 내지 2.5 mm의 평균 두께로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 알루미늄 모재를 180 내지 300 ℃ 범위 내의 소정의 온도로 유지한 상태에서 97 중량% 이상의 순철(Fe)을 함유하는 금속선으로 아크 용사코팅에 의해 알루미늄 모재의 일면에 코팅층을 형성함으로써, 코팅층은 알루미늄 모재에 대해 들뜨는 현상 없이 97 중량% 이상의 Fe(순철)을 함유하고 1.3 mm 내지 2.5 mm의 평균 두께로 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 용사코팅 방법(200)은 모재 및 금속 코팅층을 냉각하는 단계(140)를 더 포함할 수 있다. 단계 140에서 모재에 냉각 공기를 분사시켜 모재 및 금속 코팅층을 냉각시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 모재의 일면과 타면에 열전도도가 좋은 블록 바를 접촉 배치하고 블록 바의 일면에 냉각 공기를 분사시켜 모재 및 금속 코팅층을 냉각시킬 수 있다. 블록 바를 모재에 접촉시켜 모재 및 금속 코팅층을 냉각시킴으로써 알루미늄 모재와 강자성 금속 코팅층의 소재 차이에 따른 열응력의 차이로 코팅층이 모재에서 분리되는 것을 방지하고 코팅층의 평탄도를 유지시킬 수 있다.
도 3은 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 장치를 나타내는 측면도이고, 도 4는 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 장치의 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 장치(200)는 금속 선재를 전기 아크에 의해 용융하고 압축 공기로 비산시켜 모재의 표면에 용사 코팅층을 형성하는 전기 아크 용사 코팅 장치이다. 다양한 실시 예에 따른 용사코팅 장치(200)는 알루미늄 모재(230) 상에 강자성의 금속 코팅층(222)을 형성할 수 있다. 상기 장치(200)는 용사 건(210) 및 히터(240)를 포함할 수 있다. 상기 용사 건(210)은 강자성의 금속선(220)을 용융하고 용융된 강자성의 금속 입자(221)를 알루미늄 모재의 일면에 분사할 수 있다. 용사 건(210)에서 분사된 용융된 강자성의 금속 입자(221)는 알루미늄의 모재의 일면에 증착되어 코팅층(222)이 형성될 수 있다. 히터(240)는 알루미늄 모재(230)의 타면에 배치되고, 모재(230)를 소정의 온도로 가열하거나 유지시킬 수 있다.
다양한 실시 예에서, 용사 건(210)에서 분사된 용융된 강자성의 금속 입자(221)가 알루미늄의 모재의 일면에 증착되는 동안 모재(230)가 180 내지 300 ℃ 범위 내의 소정의 온도로 유지되도록 히터(240)가 가동될 수 있다. 또는 히터(240)는 바람직하게 모재(230)가 200 내지 260 ℃ 범위 내의 소정의 온도로 유지되도록 가동될 수 있다.
일 실시 예에서, 강자성의 금속선(220)은 순철(Fe)을 주성분으로 하여 97 중량% 이상의 순철(Fe)을 함유할 수 있다. 예를 들어, 강자성의 금속선(220)은 표 1에 나타난 강재의 선재일 수 있다.
도 4에 도시된 실시 예에서, 용사 건(210)은 안내부(211), 전원부(212) 및 분사부(213)를 포함할 수 있다. 상기 안내부(211)은 강자성의 금속선(220)을 일정한 속도로 용사 건 내로 안내할 수 있다. 전원부(212)는 강자성의 금속선에 전기를 공급하여 하나의 금속선은 양극으로, 다른 하나의 금속선은 음극으로 대전시킬 수 있다. 대전된 금속선이 만나는 지점에서 전기 아크가 발생할 수 있고 발생된 전기 아크에 의해 강자성의 금속선이 용융될 수 있다. 분사부(213)는 전기적 극성을 띄는 강자성의 금속선의 접촉으로 발생된 전기 아크에 의해 용융되는 강자성의 금속선에 압축 공기(214)를 분사하여 강자성의 금속 입자(221)를 가속시킬 수 있다. 가속된 강자성의 금속 입자(221)는 알루미늄 모재(230)의 일면에 증착되어 알루미늄 모재(230)에 강자성의 금속 코팅층(222)이 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 알루미늄 모재를 180 내지 300 ℃ 범위 내의 소정의 온도로 유지한 상태에서 강자성의 금속 코팅층(222)을 용사코팅 장치(200)에 의해 형성함으로써, 강자성의 금속 코팅층(222)이 알루미늄 모재(230)에 대해 들뜨는 현상 없이 1.3 mm 내지 2.5 mm의 평균 두께로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 알루미늄 모재를 180 내지 300 ℃ 범위 내의 소정의 온도로 유지한 상태에서 97 중량% 이상의 순철(Fe)을 함유하는 금속선으로 용사코팅 장치(200)에 의해 알루미늄 모재의 일면에 코팅층을 형성함으로써, 코팅층(222)은 알루미늄 모재에 대해 들뜨는 현상 없이 97 중량% 이상의 Fe(순철)을 함유하고 1.3 mm 내지 2.5 mm의 평균 두께로 형성될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 용사코팅 장치의 상면도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 용사코팅 장치는 블록 바(251)를 더 포함할 수 있다. 블록 바(251)는 코팅층이 형성된 알루미늄 모재(230)의 일면 및 타면에 접촉 배치되어 바이스(254)에 의해 고정될 수 있다. 블록 바(251)의 일측에 냉각 공기(253)를 분사하는 분사관(252)가 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 모재(230)의 일면과 타면에 열전도도가 좋은 블록 바(251)를 접촉 배치하고 블록 바(251)의 일면에 냉각 공기를 분사시켜 모재(230) 및 금속 코팅층(222)을 냉각시킬 수 있다. 블록 바(251)를 모재의 양면에 접촉시켜 모재(230) 및 금속 코팅층(222)을 냉각시킴으로써 알루미늄 모재와 강자성 금속 코팅층의 소재 차이에 따른 열응력의 차이로 코팅층이 모재에서 분리되는 것을 방지하고 코팅층의 평탄도를 유지시킬 수 있다.

Claims (15)

  1. 알루미늄 모재 상에 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 용사코팅 방법에 있어서,
    상기 코팅층을 형성할 상기 모재의 일면을 준비하는 단계;
    상기 모재의 타면을 가열하여 상기 모재를 소정의 온도에 도달시키는 단계;
    상기 소정의 온도로 유지되는 상기 모재의 일면에 상기 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 코팅층이 형성된 상기 모재의 일면 및 타면에 블록 바를 배치한 후 바이스로 고정하고, 분사관을 통해 상기 블록 바의 일면에 냉각 공기를 분사하여 상기 코팅층이 형성된 상기 모재를 냉각하는 단계;를 포함하는, 용사코팅 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 소정의 온도로 유지되는 상기 모재의 일면에 상기 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 모재의 타면을 가열하여 상기 모재를 상기 소정의 온도로 유지하는, 용사코팅 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층을 형성할 상기 모재의 일면을 준비하는 단계는,
    상기 모재의 일면을 세정하는 단계, 및 상기 모재의 일면을 블라스팅(blasting)하는 단계를 포함하는, 용사코팅 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1 에 있어서,
    상기 모재의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 소정의 온도는 180 내지 300 ℃ 범위 내에 포함되는, 용사코팅 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열된 상기 모재의 일면에 상기 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 단계는,
    상기 강자성의 금속선을 용융하는 단계, 및 상기 용융된 강자성의 금속 입자를 상기 모재의 일면에 분사하는 단계를 포함하는, 용사코팅 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은, 97 중량% 이상의 Fe(순철)을 함유하는, 용사코팅 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 코팅층은, 상기 모재의 일면 상에 1.3 mm 내지 2.5 mm의 평균 두께로 형성되는, 용사코팅 방법.
  9. 삭제
  10. 알루미늄 모재 상에 강자성의 금속 코팅층을 형성하는 용사코팅 장치에 있어서,
    상기 강자성의 금속선을 용융하고, 상기 용융된 강자성의 금속 입자를 상기 모재의 일면에 분사하는 용사 건;
    상기 모재의 타면에 배치되고 상기 모재를 소정의 온도로 가열하는 히터;
    상기 코팅층이 형성된 상기 모재의 일면 및 타면에 접촉 배치되며, 바이스에 의해 고정되는 블록 바; 및
    상기 블록 바의 일측에 배치되어 상기 블록 바의 일면에 냉각 공기를 분사하는 분사관;을 포함하는, 용사코팅 장치.
  11. 삭제
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 소정의 온도는 180 내지 300 ℃ 범위 내에 포함되는, 용사코팅 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 강자성의 금속선은, 97 중량% 이상의 Fe(순철)을 함유하는, 용사코팅 장치.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 용사 건은,
    상기 강자성의 금속선을 안내하는 안내부,
    상기 강자성의 금속선에 전기를 공급하는 전원부, 및
    상기 전기를 공급받은 강자성의 금속선의 접촉으로 발생된 전기 아크에 의해 용융되는 상기 강자성의 금속선에 압축 공기를 분사하는 분사부를 포함하는, 용사코팅 장치.
  15. 청구항 1에 따른 제조 방법에 의해 제조된 강자성의 금속 코팅층을 갖는 알류미늄 모재에 있어서,
    상기 모재의 일면에 형성되되, 97 중량% 이상의 철을 함유하고, 1.3 mm 내지 2.5 mm의 평균 두께로 형성되는 용사 코팅층을 포함하는 알루미늄 모재.
KR1020200004493A 2020-01-13 2020-01-13 용사코팅 방법 및 그 장치 KR102324982B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200004493A KR102324982B1 (ko) 2020-01-13 2020-01-13 용사코팅 방법 및 그 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200004493A KR102324982B1 (ko) 2020-01-13 2020-01-13 용사코팅 방법 및 그 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210091007A KR20210091007A (ko) 2021-07-21
KR102324982B1 true KR102324982B1 (ko) 2021-11-12

Family

ID=77143705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200004493A KR102324982B1 (ko) 2020-01-13 2020-01-13 용사코팅 방법 및 그 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102324982B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002030411A (ja) * 2000-07-13 2002-01-31 Nissan Motor Co Ltd 溶射皮膜の形成方法および溶射皮膜形成装置
KR100722397B1 (ko) * 2005-12-26 2007-05-28 재단법인 포항산업과학연구원 유도가열용 조리용기의 제작 방법
KR200487870Y1 (ko) * 2018-04-19 2018-11-14 오정식 아크 용사건

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102041526B1 (ko) * 2018-02-23 2019-11-06 조용래 철판의 알루미늄 아크 용사 방법 및 그 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002030411A (ja) * 2000-07-13 2002-01-31 Nissan Motor Co Ltd 溶射皮膜の形成方法および溶射皮膜形成装置
KR100722397B1 (ko) * 2005-12-26 2007-05-28 재단법인 포항산업과학연구원 유도가열용 조리용기의 제작 방법
KR200487870Y1 (ko) * 2018-04-19 2018-11-14 오정식 아크 용사건

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210091007A (ko) 2021-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4555864B2 (ja) 熱放射特性等に優れる溶射皮膜被覆部材およびその製造方法
JP3983323B2 (ja) 熱溶射したセラミック断熱層のための金属付着層を金属部材に被覆する方法および金属付着層
US7494723B2 (en) Y2O3 spray-coated member and production method thereof
US7322099B2 (en) Method for producing heated components for injection moulding apparatus
US20030165385A1 (en) Repair deposit of braze materials on a substrate
US9790889B2 (en) Piston
Hamatani et al. Mechanical and thermal properties of HVOF sprayed Ni based alloys with carbide
JP4434667B2 (ja) 熱遮蔽セラミックコーティング部品の製造方法
US20080102291A1 (en) Method for coating a substrate
Talib et al. Thermal spray coating technology: A review
JP5710159B2 (ja) 溶射システムおよび溶射方法
JPH06346215A (ja) 金属表面へのシリコン含有組成物の接合方法
KR20180057556A (ko) 치밀 구조의 자기 전도성 코팅층 및 그 제조 방법
US20110229665A1 (en) Thermal spray coating for track roller frame
KR102324982B1 (ko) 용사코팅 방법 및 그 장치
US20050025896A1 (en) Thermal spray metal on low heat resistant substrates
JP2001335915A (ja) 熱遮蔽セラミック皮膜の形成方法と該皮膜を有する耐熱部品
KR102059628B1 (ko) 철판의 알루미늄 용사 방법 및 이를 이용한 철판 조리용기
JP2005254317A (ja) 自溶性合金の被覆方法及び装置並びにこれを用いた連続鋳造用鋳型及びその製造方法
KR102105314B1 (ko) 열전달 효율이 향상된 철판 조리용기
JP4027153B2 (ja) 連続鋳造鋳型の被覆方法
Bobzin et al. Electrical contacting of high-velocity-air-fuel sprayed NiCr20 coatings by brazing
CN111893418B (zh) 一种用于提高镍基合金表面抗高温氧化性能的方法
US20170001918A1 (en) Selective area coating sintering
Saoutieff et al. APS deposition of MnCo2O4 on commercial alloys K41X used as solid oxide fuel cell interconnect: the importance of post heat-treatment for densification of the protective layer

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20200113

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20210603

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20211102

PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20211105

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20211108

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240926

Start annual number: 4

End annual number: 4