KR20000022307A - 용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재 - Google Patents
용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사 피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 베스내의 롤러 등의 용융 금속 베스용 부재 표면상에, 금속 붕화물이 5∼60중량%, Co, Cr, Mo 또는 W의 1종 이상이 5∼30중량%, 나머지 금속 탄화물 및 불가피 불순물로 이루어지는 서어멧 용사 피막 하부층과, 상기 피막상에 각종 산화물을 조합한 산화물계 세라믹스 용사 피막 표면층을 형성하고, 이 복합 피막에 무기계 봉공제에 의한 봉공 처리를 행한다.
Description
용융 아연 도금 라인 혹은 용융 아연·알루미늄 도금 라인의 도금 베스중에 사용되는 롤러 등에는, 내열 강제의 롤러의 표면에 각종 서어멧(cermet)계 재료를 용사(溶射)하거나, 산화물계 세라믹스 재료를 용사한 것이 사용되어 왔다.
그러나, 강제 부재 표면에 입힌 서어멧계 용사 피막은 용융 금속에 대한 내식성이 부족하고, 또한 세라믹스계 용사 피막은 박리하기 쉽다고 하는 문제점이 있었다.
이러한 문제의 해결 수단으로서, 일본국 특허공개 평5-209259호 공보에는 5∼60%의 금속 붕화물과, Co, Cr, Mo 및 W의 1종 또는 2종 이상을 5∼30% 함유하며, 나머지 탄화물 및 불가피 불순물로 이루어지는 서어멧 재료를 강제 부재 표면에 용사한 다음 산화물계 세라믹스를 용사하는 것이 제안되어 있다. 여기서 언급하는 산화물 세라믹스의 한 예로서는, Cr2O3가 있다. 이에 따라서 종래보다도 성능이 향상되는 성과가 얻어졌으나, 더욱 성능을 좋게 하는 구체적 방책이 요망되었다.
한편, 일본국 특허공개 평4-350154호 공보에 있어서, 1종 이상의 탄화물을 함유함과 아울러 Co, Ni, Cr, Mo의 1가지 이상의 금속을 함유하는 하부층으로서의 탄화물 서어멧 용사층 위에, SiO2를 포함하며 나머지 MgO, CaO, ZrO2, Al2O3, Y2O3, TiO2중의 적어도 1종 이상을 포함하는 산화물 세라믹스 용사층을 형성한 2층 구조의 용사 피막이 제안되어 있다.
즉, 하부층이 탄화물 서어멧인 경우, 상부층의 세라믹스로서는 SiO2를 10∼40중량% 함유시킴으로써, 상부층의 세라믹스에 열응력 흡수용의 미세한 크랙을 발생시킬 수가 있으며, 용융 금속 베스내의 부재로서 효과를 거둔다는 것이 설명되어 있다.
그러나, 이 방식은 탄화물 서어멧을 하부층으로서 사용하는 것이 전제되기 때문에, 세라믹스층(상부층)에 미세한 크랙을 발생시키는 것이 필요하다. 게다가, 미세한 세로 크랙의 정도에 의하여 용융 금속에 대한 내식성, 내습윤성이 영향받기 때문에, 내열충격성은 향상되지만 용융 금속에 대하여 품질의 안정성이 부족하다는 결점이 있었다.
본 발명은 강재, 예를 들면 강 스트립의 용융 아연 도금 라인 등에서 사용되는 롤러 등의 용융 금속 베스용 부재에 관한 것이다.
본 발명은, 상기 종래 기술에 있어서의 문제점을 해결하고, 용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사 피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명자들은 열심히 연구를 거듭한 결과, 2종 이상의 산화물을 조합한 산화물계 세라믹스의 상부 용사층(톱 코트; top coat)과, 붕화물 및 탄화물을 포함하는 서어멧 하부 용사층(본드 코트; bond coat)의 조합이, 용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수하다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상기의 발견에 의거하여 이루어진 본 발명은, 기재 표면상에 형성되며, 금속 붕화물이 5∼60중량%, Co, Cr, Mo 또는 W의 1종 이상이 5∼30중량%, 나머지 금속 탄화물 및 불가피 불순물로 이루어지는 서어멧 용사 피막 하부층과, 상기 피막상에 형성되며, MgO 또는 CaO의 적어도 한 쪽(A군 성분)과, Al2O3, SiO2, ZrO2및 Ta2O5중의 적어도 1종 이상(B군 성분)을 조합한 A-B형 산화물로 이루어지는 세라믹스 용사 피막 표면층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사 피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재를 요지로 하고 있다.
또한, 본 발명은 표면층으로서 MgO, CaO, Al2O3, SiO2및 Ta2O5중의 적어도 2종 이상을 조합한 산화물계 세라믹스(C군 성분)와, ZrO2-Y2O3계 또는 ZrO2-CeO2계 산화물(D군 성분)과의 소성 복합재 또는 혼합재로 이루어지는 C-D형 산화물로 이루어지는 세라믹스 용사 피막층을 채용하는 것, 혹은 Cr2O3와, Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, Ta2O5, Y2O3및 CeO2중의 적어도 1종 이상(E군 성분)을 조합한 Cr2O3- E형 산화물로 이루어지는 세라믹스 용사 피막층을 채용하는 것, 및 MgO 또는 CaO의 적어도 한 쪽(A군 성분)과, Al2O3, SiO2, ZrO2및 Ta2O5중의 적어도 1종 이상(B군 성분)을 조합한 A-B형 산화물에, Y2O3또는 CeO2중의 적어도 한 쪽(F군 성분)을 첨가한 A-B-F형 산화물로 이루어지는 세라믹스 용사 피막층을 채용하는 것도 그 요지이다.
게다가, 본 발명은 상기한 산화물계 세라믹스 용사 피막 표면층과, 기재 표면상에 형성되며 금속 붕화물이 5∼60중량%, Co, Cr, Mo 또는 W의 1종 이상이 5∼30중량%, 나머지 금속 탄화물 및 불가피 불순물로 이루어지는 서어멧 용사 피막 하부층을 포함하는 복합 용사 피막에 대하여, 무기계 봉공제(封孔劑)에 의한 봉공 처리를 실시하여 이루어지는 용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사 피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재도 그 요지이다.
그리고, 사용되는 봉공제가, 크롬산액(H2CrO4및 H2Cr2O7용액), 콜로이달실리카액, 금속 알코올 화합물의 알코올 용액, 금속 염화물 수용액 또는 알코올 용액, 금속 인산염 수용액, 금속 수산화물 현탁액, 금속 산화물 미분말의 알코올 또는 수 현탁액 혹은 이들의 2종 이상의 혼합액인 것도 본 발명의 요지이다.
또한, 상기 하부층의 두께가 20∼500μm이며, 표면층의 두께가 5∼500μm인 것도 본 발명의 요지이다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
본 발명의 구성과 작용을 설명하겠다.
본 발명에서 사용되고 있는 금속 붕화물, 예를 들면 텅스텐 붕화물 등을 함유하는 서어멧 피막은, 용융 금속에 대한 내식성이 우수하다는 것이 확인되었다. 또한, 금속 붕화물은 용사시에 일부 B2O3를 생성하여 플럭스 작용을 하기 때문에, 세라믹스 표면층과의 융합이 좋아지는 것도 판명되었다. 따라서, 금속 붕화물을 함유한 서어멧 용사 피막 하부층의 위에 형성된 산화물계 세라믹스 용사 피막 표면층은, 하부층과의 밀착성이 높고 게다가 내식성이 우수하여 용융 금속이 부착되기 어려우며 하부층으로부터 박리되기 어렵다는 장점을 가지고 있다.
본 발명에서는, 금속 붕화물 예를 들면 텅스텐 붕화물 WB 및 금속 탄화물 예를 들면 탄화 텅스텐 WC등을 포함한 용사재를, 본드 코트 서어멧 재료로서 사용하는 것이 특징이다. 그러나, 금속 붕화물을 다량 사용하게 되면, 기재와의 밀착성이 저하되므로, 그 상한을 60중량%로 하고 있다. 또한, 5중량%미만에서는, 금속 붕화물의 첨가 효과는 거의 없다. 따라서, 금속 붕화물 함유량을 5∼60중량%로 한정하였다.
금속 탄화물은, 내식성을 향상시키는 외에도 서어멧 피막을 치밀하게 하고 경도를 높게 하는 효과도 있다. 그 중에서도 용사 입자의 고밀도화를 위하여 텅스텐 탄화물(WC) 등의 중금속 탄화물은 중금속 붕화물의 작용을 보완하고 용사 피막의 치밀화에 유효하게 기여한다.
이들 금속 붕화물 및 금속 탄화물을 포함하는 용사 피막 하부층이 본드 코트로서의 역할을 다하기 위해서는 금속상(金屬相)이 존재하는 것이 필요하다.
본 발명의 용사 피막 하부층에 있어서의 본드 코트 금속상으로서는, Co 및 Cr, Mo, W를 단독 혹은 조합하여 사용할 수가 있다. Co는 금속상의 연성(延性) 및 인성(靭性)을 확보하며, Cr, Mo, W는 금속상의 내식성 및 경도를 개선한다. 본드 코트로서 적절한 연성, 밀착성 및 경도를 확보하기 위하여, 금속상의 함유량은 5∼30중량%로 한정한다. 5중량%미만에서는 밀착성이 떨어지며, 30중량%를 넘으면 경도가 저하된다.
본드 코트로서의 용사 피막 하부층의 두께는 20∼500μm가 적합하며, 20μm미만에서는 본드 코트로서의 역할을 다하는 것이 불충분하며, 500μm를 넘더라도 그 효과는 포화된다.
본 발명의 용사 피막 표면층(톱 코트층)은 용융 금속 특히 Zn아연 베스 중이나 Zn-Al 베스 중 등에서 사용하였을 때의, 내식성, 내박리성 및 내균열성 등의 관점에서 선택된다.
청구항 1의 발명에서는, 표면층으로서 MgO, CaO의 적어도 한 쪽(A군 성분)과, Al2O3, SiO2, ZrO2및 Ta2O5중의 적어도 1종 이상(B군 성분)을 조합한 A-B형 산화물로 이루어지는 세라믹스 용사 피막이 사용된다.
전형적인 예로서 중량으로 29%MgO-Al2O3계, 60%MgO-SiO2계, 67%CaO-SiO2계, 5%CaO-ZrO2계, 57%MgO-5%Ta2O5-SiO2계, 26MgO-5%Ta2O5-Al2O3계를 사용할 수 있다. 이들 용사 피막은 특히 본드 코트로서의 용사 피막 하부층과의 밀착성이 좋고 내식성도 우수하다.
청구항 2의 발명에서는, 표면층으로서 MgO, CaO, Al2O3, SiO2, ZrO2및 Ta2O5중의 적어도 2종 이상을 조합한 산화물계 세라믹스(C군 성분)와, ZrO2-Y2O3계 또는 ZrO2-CeO2계의 이른바 안정화 지르코니아계 산화물(D군 성분)과의 소성 복합재 또는 혼합재로 이루어지는 C-D형 산화물로 이루어지는 세라믹스 용사 피막이 사용된다.
전형적인 예로서는 중량으로 30%(60%MgO-SiO2)-(ZrO2-8%Y2O3)계, 30%(57%MgO-5%Ta2O5-SiO2)-(ZrO2-8%Y2O3)계가 있다. 이 성분계의 특징은 안정화 지르코니아의 강인성을 용사 피막에 활용한 것이며, 안정화 지르코니아의 강인 입자를 MgO-SiO2, CaO-SiO2등의 비교적 저융점 산화물로 결합시키는 것이다.
청구항 3의 발명에서는, 표면층으로서 Cr2O3를 베이스 성분으로 한 것으로, 이것에 고용(固溶)하여 이루어지는 Al2O3, 저융점 산화물인 SiO2, TiO2, 단단하고 강인성이 있는 안정화 지르코니아계의 ZrO2-8Y2O3, Cr2O3를 강화하는 Y2O3또는 CeO2(E군 성분) 중의 적어도 1종 이상을 조합시킨 Cr2O3-E형 산화물로 이루어지는 세라믹스 용사 피막이 사용된다.
청구항 4의 발명에서는, 표면층으로서 청구항 1의 발명에서 사용하는 A-B형 산화물에 Y2O3, CeO2등의 적어도 한 쪽(F군 성분)을 첨가한 A-B-F형 산화물로 이루어지는 세라믹스 용사 피막이 사용된다. 이들 희토류 산화물의 첨가에 의하여 세라믹스 피막의 치밀화가 기대된다.
상기의 각 산화물계 세라믹스 용사 피막의 두께는 5∼500μm가 적합하며, 5μm미만에서는 용융 금속에 대한 내식성, 내박리성, 내열균열성 등의 효과가 불충분하며, 500μm를 넘으면 후술하는 봉공 처리 등에서 내부 응력이 증대하여 박리하기 쉬워진다.
상기 두께의 각 산화물계 세라믹스 용사 피막과, 본드 코트로서의 서어멧 용사 피막 하부층 표면에 생성되는 B2O3와의 반응은, 양 피막의 밀착성 향상에 유효하다. 이 B2O3와의 반응은 표면층 용사시에 이른바 법랑(琺瑯) 작용을 하는 것이라고 생각되며, 이것이 피막의 밀착성, 내식성, 용융 금속의 내부착성을 개선함과 아울러 봉공 효과를 가져온다고 생각된다.
본드 코트의 형성에는 고속 가스 용사법이 적합하며, 톱 코트의 형성에는 플라즈마 용사법이 적합하지만, 반드시 이들에 한정되는 것은 아니다.
청구항 6 및 7의 각 발명은, 산화물계 세라믹스 용사 피막 표면층과, 기재 표면상에 형성된 서어멧 용사 피막 하부층을 포함하는 복합 용사 피막에 대하여, 무기계 봉공제에 의한 봉공 처리를 실시하여 이루어지는 것으로, 봉공 처리를 한 용사 피막은 용융 금속에 대한 내식성, 내습윤성 및 용사 피막내의 용융 금속의 내관통성이 향상되며, 용융 금속 베스용 부재로서의 성능이 한층 높아진다.
본 발명에 적용되는 봉공제로서는, 최종적으로 금속 산화물을 생성하는 액상체의 것이 침투성의 점에서 바람직하다. 이들은 크롬산액(H2CrO4및 H2Cr2O7용액), 콜로이달실리카액, 금속알코올 화합물의 알코올 용액, 금속염화물 수용액 또는 알코올 용액, 금속 인산염 수용액, 금속수산화물 현탁액, 금속 산화물 미분말의 알코올 또는 수 현탁액 혹은 이들의 2종 이상의 혼합 용액이다.
상기 봉공제가 용사 피막에 함침되어 가열 소성됨으로써, 피막의 틈새내에 함침된 봉공제가 분해 산화되어 피막중에 금속 산화물 등 세라믹스질 성분이 형성되며, 봉공 상태로 잔존하게 된다. 가열 소성은 450℃에서 30분간 정도로 되며, 필요에 따라서 동일한 종류 또는 다른 종류의 봉공제 함침과 가열 소성을 복수회 반복하여 행하여도 된다.
본 발명을 실시예에 의하여 구체적으로 설명하겠으나, 이것에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예 및 비교예에 대하여, 피막 용사 재료와 봉공제를 표 1에 나타내고, 용융 금속에 의한 열충격 시험 결과와 용융 금속에 대한 내습윤성 시험의 결과를 표 2에 나타내었다.
각 표에 있어서 No.1∼No.19는 본 발명의 실시예이며, No.20∼No.25는 비교예이다. No.1∼3은 청구항 1의 발명의 실시예, No.4∼6은 청구항 2의 발명의 실시예, No7∼12는 청구항 3의 발명의 실시예이며, No.13∼15는 청구항 4의 발명의 실시예이다. No.16∼19는 청구항 1의 발명으로, 본드 코트 성분 중에 Cr, Mo, W를 1종 이상 포함하거나, 크롬 붕화물, 크롬 탄화물을 포함하는 경우이다.
| No. | 톱 코트 성분(중량%) | 봉 공 제 | 본드 코트 | |
| 본발명실시예 | 1 | 29MgO-Al2O3 | 봉공 처리 없음 | A |
| 2 | 크롬산 용액 | A | ||
| 3 | Zr알코올 화합물 알코올 용액 | A | ||
| 4 | 30(60MgO-SiO2)-(ZrO2-8Y2O3) | 봉공 처리 없음 | A | |
| 5 | 염화세륨 용액 | A | ||
| 6 | 크롬산 용액 봉공후, 콜로이달실리카 용액 봉공 | A | ||
| 7 | 90Cr2O3-(ZrO2-8Y2O3) | 수산화 알루미늄 용액 | A | |
| 8 | ZrO2미분말 알코올 현탁액 | A | ||
| 9 | 콜로이달 실리카 용액 | A | ||
| 10 | 95Cr2O3-2Ta2O5-Y2O3 | 수산화 알루미늄 용액 | A | |
| 11 | ZrO2미분말 알코올 현탁액 | A | ||
| 12 | 콜로이달실리카 용액 | A | ||
| 13 | 90(60MgO-SiO2)-Y2O3 | 크롬산용액＋Zr 알코올 화합물 알코올 용액 | A | |
| 14 | 보론나이트라이드 미분말 현탁액 | A | ||
| 15 | Zr알코올 화합물, ZrO2미분말 알코올액 | A | ||
| 16 | 29MgO-Al2O3 | Zr알코올 화합물 알코올 용액 | B | |
| 17 | C | |||
| 18 | D | |||
| 19 | E | |||
| 비교예 | 20 | Al2O3 | 봉공 처리 없음 | A |
| 21 | 크롬산 용액 | A | ||
| 22 | 30(60MgO-SiO2)-(ZrO2-8Y2O3) | 크롬산 용액 | F | |
| 23 | G | |||
| 24 | 29MgO-Al2O3 | 크롬산 용액 | H | |
| 25 | 크롬산 용액 | A | ||
| Cr2O3 | ||||
| 주) 1:본드 코트 성분(중량%)A=Co: 12% WB: 30% WC:나머지B=Co: 10% Cr: 2% W: 5% WB: 20% WC:나머지C=Co: 10% Cr: 2% W: 5% WB: 20% CrB2: 10% WC:나머지D=Co: 10% Cr: 2% W: 5% WB: 40% 70WC-Cr3C2:나머지E=Co: 12% Cr: 5% Mo: 10% WB: 30% 70WC-Cr3C2:나머지G=Ni : 25% Cr3C2:나머지H=없음2: 본드 코트는 고속 가스 용사법, 톱 코트는 플라즈마 용사법에 따른다3: 본드 코트 두께 50μm, 봉공 처리 450℃ 1시간 가열 |
| 본 발명실시예 | NO. | 톱 코트 용사후의 열충격 테스트(두께 μm) | 봉공 처리 | 습윤성 테스트(일) | 비고 | ||||
| 30 | 100 | 300 | 10 | 30 | 50 | ||||
| 1 | ○ | △ | △ | 없음 | ◎ | ○ | △ | ||
| 2 | ○ | ○ | ○ | 있음 | ◎ | ◎ | ○ | ||
| 3 | ○ | ○ | △ | 있음 | ◎ | ◎ | ○ | ||
| 4 | ○ | △ | △ | 없음 | ◎ | ○ | △ | ||
| 5 | ○ | ○ | △ | 있음 | ◎ | ◎ | ○ | ||
| 6 | ○ | ○ | △ | 있음 | ◎ | ◎ | ◎ | ||
| 7 | ○ | ○ | ○ | 있음 | ◎ | ◎ | ○ | ||
| 8 | ○ | ○ | △ | 있음 | ◎ | ◎ | ○ | ||
| 9 | ○ | ○ | △ | 있음 | ◎ | ◎ | ◎ | ||
| 10 | ○ | ○ | ○ | 있음 | ◎ | ◎ | ○ | ||
| 11 | ○ | ○ | △ | 있음 | ◎ | ◎ | ○ | ||
| 12 | ○ | ○ | ○ | 있음 | ◎ | ◎ | ◎ | ||
| 13 | ○ | ○ | ○ | 있음 | ◎ | ◎ | ○ | ||
| 14 | ○ | ○ | △ | 있음 | ◎ | ◎ | ○ | ||
| 15 | ○ | ○ | △ | 있음 | ◎ | ◎ | ◎ | ||
| 16 | ○ | ○ | ○ | 있음 | ◎ | ◎ | ○ | ||
| 17 | ○ | ○ | △ | 있음 | ◎ | ◎ | ○ | ||
| 18 | ○ | ○ | △ | 있음 | ◎ | ◎ | ○ | ||
| 19 | ○ | ○ | △ | 있음 | ◎ | ◎ | ○ | ||
| 비교예 | 20 | ○ | △ | × | 없음 | △ | × | - | |
| 21 | ○ | △ | △ | 있음 | ○ | △ | × | ||
| 22 | ○ | ○ | △ | 있음 | ◎ | ○ | × | ||
| 23 | ○ | ○ | △ | 있음 | ○ | × | - | ||
| 24 | △ | × | × | 있음 | × | - | - | ||
| 25 | ○ | ○ | △ | 있음 | ◎ | ○ | △ | * | |
| 주)1. 열충격 테스트 : 460℃로 가열→수냉(水冷)을 20회 반복평가 ○: 피막 박리 없음 △: 피막 부분 박리 ×: 피막 전면 박리2. 습윤성 테스트: 460℃ 용융 아연 베스 중에 침지후, 꺼내어 비교(본드 코트 두께: 50μm, 톱 코트 두께: 30μm)평가 ◎: 아연 부착 없음 ○: 아연 부분 부착 있음, 간단히 떨어짐△: 피막 일부 박리, 아연 부분 부착×: 아연 전면 부착 또는 박리 큼3. *: 선행 발명(일본국 특허공개 평5-209259호) |
비교예의 No.20, No.21은 본드 코트 성분에 붕화물, 탄화물을 포함하고 있으나, 표면층으로서 Al2O3를 용사한 것이다. 이 경우에는 본 발명과 다르며, 봉공제의 함침·소성에 의한 봉공 처리를 행하더라도, 표 2에 보여지는 바와 같이 좋은 결과는 얻어지지 않았다.
이것은 Al2O3만을 용사한 경우, 피막이 치밀하지 않으며 용융 아연이 침입하기 쉽기 때문이라고 추측된다.
또한, 본드 코트 성분에 붕화물을 포함하지 않으면, No.22, No.23과 같이 표면층의 산화물 세라믹스가 본 발명과 동일한 성분이고 또한 봉공 처리가 되어 있음에도 불구하고, 본드 코트 성분에 붕화물을 포함한 것과 비교하면 나쁜 결과가 되었다.
No.24는 본드 코트가 실시되지 않은 것으로, 이 경우에는 표면층의 산화물 세라믹스가 본 발명와 동일한 성분이고 또한 봉공 처리가 되어 있더라도 용사 피막은 전면 박리를 발생시키고 있다.
No.25는 선행 발명(일본국 특허공개 평5-209259호)의 예이며, 표면층의 산화물 세라믹스가 Cr2O3의 용사 피막 때문에 성능이 약간 저하되어 있다.
No.1∼3, No.4∼6의 결과로 알 수 있는 바와 같이, 봉공 처리를 행하면 톱 코트의 종류에 관계없이 습윤성에 현저한 차이를 생기게 함을 알 수 있다.
상기한 것 중에서 실시예 No.2를 구체적인 용융 금속 베스내의 부재에 적용한 예에 관하여 설명하겠다.
외부 직경 300mm, 길이 1800mm의 롤러 4개에 대하여, 롤러 동체 길이 전체를 기계 가공한 후, ＃70번의 알루미나 그리드에 의하여 롤러 표면에 블라스트(blast) 처리를 실시하고, 그 후 HVOF 가스 용사기에 의하여 Co:WB:WC=52:30:12(중량%)의 본드 코트용 용사재를 50μm 두께로 용사하고, 4개중의 2개(A롤러, B롤러)에 대해서는 MgO:Al2O3=29:71의 성분(중량%)의 톱 코트용 용사 재료를 플라즈마 용사기에 의하여 30μm 두께로 용사하였다. 나머지 2개 중의 1개(C롤러)에 대해서는, Cr2O3:(ZrO2-8Y2O3)=90:10(중량%), 마지막의 1개(D롤러)에 대해서는, Cr2O3:Ta2O3:Y2O3=95:2:3의 성분(중량%)의 톱 코트용 용사 재료를 플라즈마 용사기에 의하여 80μm두께로 용사하였다.
A롤러는 용사한 그대로를, B, C, D 각 롤러에는 상기의 용사후 봉공제로서 B롤러에는 크롬산 용액을, C, D 롤러에는 콜로이달 실리카 용액을 각각 롤러의 표면에 브러싱하고 나서 1시간 건조하고, 400℃에서 3시간 열처리후 냉각하여 각각 용융 아연 도금 라인에서 실제로 사용하였다.
각 롤러를 15일간 사용하여 용융 아연 베스에서 끌어올리고, 롤러 표면을 체크한 후 다시 도금 베스에 침지하여 사용하는 것을 반복하였다.
A롤러는 75일간 사용하더라도 롤러 표면에 이상은 없고, 통판(通板)한 아연 도금 강판 표면에도 흠집의 발생은 보이지 않았다. B, C, D 각 롤러는 90일간 이상이 발생하지 않았다.
비교예의 No.22 및 No.25를 적용한 롤러의 경우, 30∼60일간 사용하는 동안에, 롤러 표면이 일부 용융 아연과 반응하거나 하여 아연 도금 강판에 흠집이 들어가거나, 국부적으로 롤러 표면의 용사층이 박리하거나 하여 롤러의 교환이 필요하게 되었다.
상기의 점에서, 본 발명의 롤러는 확실히 롤러 수명(아연 도금 강판의 품질을 유지할 수 있는 기간)이 향상되고 있음이 입증되었다.
본 발명은 이상 설명한 바와 같이 구성되어 있으므로, 용융 아연 베스, 혹은 용융 아연-알루미늄 베스에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사 피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재를 제공할 수가 있으므로, 도금 라인의 장기 연속 조업이 가능해지며 산업상 매우 유용하다.
Claims (7)
- 기재 표면상에 형성되며, 금속 붕화물이 5∼60중량%, Co, Cr, Mo 또는 W의 1종 이상이 5∼30중량%, 나머지 금속 탄화물 및 불가피 불순물로 이루어지는 서어멧 용사(溶射) 피막 하부층과,상기 피막상에 형성되며, MgO 또는 CaO의 적어도 한 쪽(A군 성분)과, Al2O3, SiO2, ZrO2및 Ta2O5중의 적어도 1종 이상(B군 성분)을 조합한 A-B형 산화물로 이루어지는 세라믹스 용사 피막 표면층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사 피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재.
- 기재 표면상에 형성되며, 금속 붕화물이 5∼60중량%, Co, Cr, Mo 또는 W의 1종 이상이 5∼30중량%, 나머지 금속 탄화물 및 불가피 불순물로 이루어지는 서어멧 용사 피막 하부층과,상기 피막상에 형성되며, MgO, CaO, Al2O3, SiO2및 Ta2O5중의 적어도 2종 이상을 조합한 산화물계 세라믹스(C군 성분)와, ZrO2-Y2O3계 또는 ZrO2-CeO2계 산화물(D군 성분)의 소성 복합재 또는 혼합재로 이루어지는 C-D형 산화물로 이루어지는 세라믹스 용사 피막 표면층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사 피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재.
- 기재 표면상에 형성되며, 금속 붕화물이 5∼60중량%, Co, Cr, Mo 또는 W의 1종 이상이 5∼30중량%, 나머지 금속 탄화물 및 불가피 불순물로 이루어지는 서어멧 용사 피막 하부층과,상기 피막상에 형성되며, Cr2O3와, Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, Ta2O5, Y2O3및 CeO2중의 적어도 1종 이상(E군 성분)을 조합시킨 Cr2O3-E형 산화물로 이루어지는 세라믹스 용사 피막 표면층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사 피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재.
- 제 1항에 있어서, Y2O3또는 CeO2중의 적어도 한 쪽(F군 성분)을 첨가한 A-B-F형 산화물로 이루어지는 세라믹스 용사 피막 표면층인 것을 특징으로 하는, 용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사 피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재.
- 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 하부층의 두께가 20∼500μm, 표면층의 두께가 5∼500μm인 것을 특징으로 하는 용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사 피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재.
- 제 1항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서, 소성에 의하여 금속 산화물을 생성하는 봉공제(封孔劑)에 의하여 봉공 처리가 행해진 복합 용사 피막인 것을 특징으로 하는 용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사 피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재.
- 제 6항에 있어서, 봉공제가, 크롬산액(H2CrO4및 H2Cr2O7용액), 콜로이달실리카액, 금속 알코올 화합물의 알코올 용액, 금속 염화물 수용액 또는 알코올 용액, 금속 인산염 수용액, 금속 수산화물 현탁액, 금속 산화물 미분말의 알코올 또는 수 현탁액 혹은 이들의 2종 이상의 혼합 용액인 것을 특징으로 하는 용융 금속에 대한 내식성 및 내박리성이 우수한 복합 용사 피막을 형성한 용융 금속 베스용 부재.
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