KR20020003883A - 고온 합금의 표면 개질 - Google Patents

Abstract

표면개질된 재료 및 이와 관련된 방법이 내산화성을 증가시키기 위하여, FeCrAl 합금과 같은 고온내성 합금의 표면개질을 위하여 개발되었다. 합금의 표면은 수계 콜로이드 실리카 현탁액과 같은 유체로 처리함으로써 개질된다. 이러한 표면개질에 의해, 와이어 및 호일과 같은 얇은 부품의 유용수명이 상당히 증가되고 있다.

Description

고온 합금의 표면 개질{SURFACE MODIFICATION OF HIGH TEMPERATURE ALLOYS}

정상적인 대기 상태의 순수한 알루미늄은 표면에 주로 Al-산화물로 구성되는 보호 코팅이 형성되어, 일상적인 부식에 대하여 실제로 영구적인 고도의 내성을 갖는다. FeCrAl 합금과 같은 알루미늄 함량이 충분히 높은 합금은 또한, 고온, 예를 들어 1000℃에 노출되면 표면에 알루미늄 산화물이 형성된다. 그러나, 이러한 합금은, 특히 합금이 50 마이크로미터 두께의 호일과 같이 얇은 형태일 때 수명이 제한될 수 있다. 이는, 알루미늄 산화물이 형성되어 알루미늄이 매트릭스에서 고갈되는 경우의 철과 크롬의 산화, 및 분리(break-away) 산화 때문이다. 특히 호일에 있어서 수명을 연장하기 위하여, 일차적으로 만든, 보호 알루미늄 산화물층을 설계하는 것이 가장 효과적인 방법이다.

고온 내성 합금의 수명을 연장하기 위한 일반적이고도 통상적인 방법은 다음과 같다:

a) 희토류 금속과 합금하여 알루미늄 산화물의 성장 속도를 감소시키고;

b) 예를 들어, 산화물, 탄화물 또는 질화물 등을 소량 함유하는 분산제를 합금에 도입한다.

고온에서, FeCrAl형 아철산염 재료는 산화성이 우수하나 강도가 비교적 낮다. 합금에서 입계 미끄럼 및 전위 이동을 방해하는 재료를 첨가함으로써, 고온에서의 강도, 특히 고온 강도 및 크리프 강도가 개선되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 입계 미끄럼은, 한편으로 입계 표면의 감소(즉, 입자의 크기 증가)와 다른 한편으로 잔류하는 입자 표면의 이동성을 방해하는 안정한 입자의 도입(이와 같이 도입된 입자의 크기는 50 내지 1000nm이다.)으로 인하여 상쇄될 수 있다. 또한, 합금의 고온 강도는 전위 이동을 방해함으로써 증가될 수 있다. 이러한 목적으로는, 평균 크기가 약 10nm 이하이고, 입자간 평균 거리 100 내지 200nm로 고르게 분포되어 있는 입자가 바람직하다. 이러한 입자는, 시간 경과에 따라 용해되거나 굵어지지 않도록 금속 매트릭스에 대해 극도로 안정해야 한다. 입계 미끄럼 및 전위 이동을 상쇄하기에 적당한 입자-형성 재료로는 1차 티탄, 하프늄, 지르코늄 및 바나듐의 안정한 질화물, Al, Y, Th, Ca, …의 산화물, Ti, Zr, V, Ta, Vd,…의 탄화물 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.

그러나, 상기 물질을 사용하면, 종래의 비교적 강한 질화물인 Al이 존재하여 질소 용해성이 감소하게 되고, 재료 내 질소의 이동이 더 어렵게 되는 것으로 알려져 있다. 또한, 티탄 질화물이 충분히 미세하게 분리되지 않는다는 불편함이 발생한다. 또한, 알루미늄이 합금의 산화성에 유해한 알루미늄 질화물 형태가 될 위험이 있다. 이러한 알루미늄 질화물은 티탄 질화물이 형성되는 고온에서만 용해될수 있다. 그 결과, 티탄 질화물이 너무 굵어져 전위 이동을 만족스럽게 상쇄하지 못하게 된다. 또한, 알루미늄이 존재하면 알루미늄 티탄 질화물이 분리되는데, 이 역시 목적을 달성하기에는 너무 굵다.

질화물 형성 기술을 설명하는 종래 인용문헌은 EP-A-225 047, EP-A-256 555, EP-A-161 756, EP-A-165 732, EP-A-363 047, GB-A-2 156 863, GB-A-2 048 955, EP-A-258 969, US-A-3 847 682, US-A-3 992 161, US-A-5 073 409 및 US-A 5 114 470이 있다.

따라서, 고온 합금을 형성하는 상기 알루미늄 산화물에 질화법을 적용하는 경우, 질소는 일차적으로 알루미늄 질화물이 될 것이다. 이로 인해 두 가지 단점이 발생한다. 우선, 합금의 보호 알루미늄 산화물을 형성하는 능력이 제한된다. 두번째로는, 형성된 질화물이 너무 크고 충분히 안정하지 못하다.

질화물의 이러한 단점으로 인해, 얇은 내열성 재료의 수명을 개선하는 다른 방법이, 특히 박벽의 물품에 있어서 크게 요구된다. 이러한 방법은

c) 알루미늄 함량 또는 산소 친화성이 높은 다른 원소 함량을 매트릭스 내에 증가시키는 것을 포함한다.

다른 방법으로 이를 달성할 수 있다. 한 기술에 따르면, 아르곤과 같은 적당한 불활성 가스를 이용하여 알루미늄 금속의 가스 원자화를 실시하고, 합금 분말을 원자화된 가스에 도입한다. 원자화 공정에서 알루미늄 분말 및 합금 분말의 혼합물이 얻어진다. 도입된 합금 분말의 양은 알루미늄 흐름 상태에 적합하도록 하여, 매트릭스 내에 원하는 알루미늄 함량이 얻어지도록 한다. 이어서, 분말 혼합물을 공지된 방법에 따라 캡슐화하고 콤팩트화한다. 공지된 한 방법에 따르면, 분말 혼합물을 시이트-금속 캡슐로 충전하고 탈기 및 밀봉한다. 알루미늄 분말 > 3 부피%, 바람직하게는 8 내지 18 부피%와, 나머지는 합금 분말로 구성되는 혼합물로 충전된 캡슐을 비교적 고밀도로 이소스테틱 냉간압축할 수 있다. 이어서, 이 캡슐을 알루미늄의 융점 정도의 온도로 가열한다. 고체 또는 액체 Al 상이 함금의 아철산염 상과 함께 고체 용액을 형성한다.

상기에 따른 콤팩트 캡슐은 이어서 가열 처리되어, 압출, 단조, 또는 롤링과 같은 적당한 방법으로 바, 와이어, 튜브 및 스트립 등으로 형성될 수 있다.

합금 분말은, 원하는 최종 알루미늄 함량이 얻어지는 비율로 알루미늄 분말과 함께 기계적으로 혼합될 수도 있다. 그리고나서, 혼합된 분말은 상기된 바에 따라 캡슐화 및 콤팩트화될 수 있다.

그러나, 혼합법을 사용하는 경우, 도입된 성분이 혼합되지 않아 불균일 합금이 생성될 위험이 항상 존재한다. 또한, 예를 들어 이러한 분말 성분이 산화될 위험이 있어, 이 공정은 비용이 들고 복잡하다. 또한, 이 방법은 롤링동안 취화 등의 문제가 발생하는 경우가 많다.

고온 합금의 수명을 연장하는 다른 기술에서는

d) 재료에 알루미늄 호일을 입히는데, US-A-5 366 139를 예를 들어 참조한다.

이 기술에 따르면, 아철산염 스텐레스 FeCr 스트립을 용융시키고 몰딩하고 압연하고, 마지막 단계에서 양쪽면에 알루미늄을 냉간 압접한다. 가열 처리를 통하여, Al을 FeCr 스트립에 용해시켜 FeCrAl 조성물을 얻는다. 이 방법의 장점은, FeCrAl의 제조시 통상적으로 발생하는 난점 몇가지를 피할 수 있다는 것이다. 예를 들어, FeCrAl 용융은 오븐 및 레들에서 라이닝할 때 비용이 많이 든다. 또한, FeCrAl 합금은 압출하기 어렵고, 깨지기 쉬워, 잉곳 및 블랭크의 취급이 어렵게 되고, 냉간 압연동안 크랙 발생의 위험이 증가한다.

US 특허 제 3,907,611호에 개시된 방법으로 박벽 세부를 담글 수도 있는데, 이 특허에 따르면 철-계 합금의 고온 부식 및 산화에 대한 내성을 크게 개선할 수 있다. 이 방법은 용융된 알루미늄에 담근 후 가열 처리하여 알루미늄화한다. 1차 가열 처리는 금속간 표면층을 형성하기 위하여 실시하고, 2차 처리는 이를 잘 결합시키기 위하여 실시한다.

US 특허 제 4,907,600호는 오스테나이트 스테인레스강을 실리콘 첨가된 용융 알루미늄 조에 침지시키고, 특정 온도 범위에서 열처리하여, 강 재료 중의 실리콘이 우선적으로 확산됨에 따라 열반응기에서 사용하기에 적합해진 재료의 제조방법을 개시하고 있다. 확산된 실리콘은 알루미늄의 확산을 방지하고, 수명이 지난 후에도 도금 성분이 변형되지 않도록 도금층의 두께가 어떤 값을 갖게 한다. 그러나, 알루미늄화 또는 고온 침지 아연도금화(hot dip galvanizing) 방법은 기판 상에 종종 50 내지 100㎛의 두꺼운 코팅을 입히므로, 완전히 다른 접근법으로 여겨진다.

그러나, 이들 방법은 산화 분리에 대하여 박벽 FeCrAl 생산품을 만족스럽게 보호하지 않는다.

JP-A-50-028 446에는 FeCrAl 합금을 적당한 용매 또는 용액으로 세정하여 할로겐화물을 제거한 다음, 표면에 두께가 40-100Å인 Al₂O₃막을 형성하여, 산화를 막는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 상기 명세서는 단지 충분한 양의 알루미늄이 이의 표면에서 보호성 산화층을 형성한다는 잘 알려진 사실에 관한 것이다.

본 발명은 일반적으로 고온 내성 금속 재료 및 합금의 표면 개질에 관한 것이다. 특히, 유체, 특히 수계 실리카 분산제를 도포함으로써 개질되는 FeCrAl 합금에 관한 것이다.

도 1은 다르게 처리된 두께가 0.7mm인 와이어편에서 주기적 산화로 인한 매트릭스의 알루미늄 함량을 나타내고,

도 2는 다르게 처리된 두께가 50㎛인 호일에서 주기적 산화로 인한 매트릭스의 알루미늄 함량을 나타낸다.

따라서, 본 발명의 목적은 수명이 긴 고온 내성 합금, 및 특히 FeCrAl 합금을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 장기간의 고온 내성을 가진 FeCrAl 합금의 박벽 물품을 제조하는 것이다.

본 발명에 따르면, 놀랍게도 본 발명에 따라 상기 합금을 개질함으로써 상기 목적이 달성된다.

제 1실시형태에 따르면, 본 발명은 내열성 및 내산화성 알루미늄 함유 금속 재료를 제공하며, 상기 재료는 금속 또는 산화 조건에 놓인 표면 상에 도포된 하나 이상의 실리콘 및 실리콘-함유 화합물을 포함하므로, 하나 이상의 실리콘 및 실리콘 화합물을 다량 함유하고, 두께가 0.9 nm 내지 10 ㎛인 표면층을 얻는다.

제 2실시형태에 따르면, 본 발명은 내산화성을 증가시키기 위하여 알루미늄을 함유하는 고온 내성 금속 재료의 표면개질 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 금속 표면에 유체를 도포하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시형태는 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이며, 이는 설명을 위한 것이지 제한하려는 의도는 없다. 하기에 간단히 설명한다.

본 발명에 따르면, 재료의 표면은 특별한 방법으로 개질되는데, 그 이유는 이 표면개질이 얇은 내열 금속 재료의 수명을 측정하기 위한 가장 중요한 파라미터임이 판명되었기 때문이다. 이 표면개질은 재료의 표면에 유체를 도포하여 이루어진다. 수계 콜로이드성 실리카를 포함할 수 있는 수계 SiO₂분산을 사용하여 얻었을 때 가장 좋은 결과를 얻는다. 이 유체는 마무리된 생산품의 산화되지 않거나 약간 산화된 금속 표면에 도포된다. 이 유체는 예를 들어, 전기 히터와 같은 처리 장치에 탑재되기 전 또는 후, 또는 공정하는 동안 도포될 수 있다. 이 처리를 하면 고온에 노출되기 시작하는 동안 이미 산화알루미늄의 형성 및 핵생성에 영향을 주거나 방해하는 이점이 있으며, 이로써 합금 또는 피복(cladding)과 같은 다른 방법을 사용한 경우보다 더 효과적으로 재료의 수명을 늘려, 시간-소모적 확산-제어 공정에서 대부분 믿을 만하다.

입자 크기가 나노미터 범위인 실리콘계 콜로이드액을 도포하여 표면개질하면, 표면 상에 활성 물질을 균일하게 분포시킬 수 있다. 합금 표면상에 미세 분산되면 산화알루미늄의 매우 동질인 핵생성을 일어나므로, 거대 분자 야금에서는 불가능한 매트릭스에서의 알루미늄 고갈이 제한된다. 산화가 시작될 때 형성된 실리콘-함유 층은 합금/산화물 경계에 걸쳐 알루미늄 및 산소 확산에 대한 확산 배리어로 작용한다.

또한, 도포된 유체는 세정에 의해 내산화성을 개선할 수 있고, 예를 들어, 염계 점착 불순물은 용액 속으로 들어가거나, 및/또는 표면을 안정화시키거나, 및/또는 동질 산화알루미늄을 성장시킬 핵생성 부위를 제공할 수 있다. 실리콘 콜로이드 조성물을 도포한 후 얻어진 실리콘-계 표면층은 합금의 방출 특성을 상당히 개질하지 않을 것이다. 사실, 본 발명의 하나의 목적은 표면의 방출성에 영향을 주기보다는 산화 공정에 영향을 주어 산화 수명을 증가시키는 것이다. 상기 방법의 다른 이점은 합금의 종류 또는 부분 형상에 관계없이 도포될 수 있다는 것이다.

본 발명의 목적을 설명하기 위하여, 이제부터 본 발명의 실시형태의 일부 실시예를 더 상세히 서술할 것이다. 먼저 실험 과정을 설명할 것이다.

실험 과정

합금 시료를 전류로 가열하고, 시료의 표면 영역 당 동일한 전력값을 유지하도록 조절하였다. 문헌[ASTM B78 "Standard Test Method of Accelerated Life of Iron-Chromium-Aluminum Alloy for Electrical Heating."]에 기재된 방법대로, 전류를 2분간 통과시키고, 2분간 끊어, 열 사이클링에서 고온 성능에 대한 실험을 가속화하였다. 산화로 인해 시간에 따라 감소하는 매트릭스의 Al 함량은 와이어 시료에 대해서는 도 1에 나타내고, 호일 시료에 대해서는 도 2에 나타내었다.

본 발명에 따라 유체를 도포한 후, 시료는, 단지 시료이지만, 산화 실험을 위해 NH₃분위기 중에서 약 1분간 800 내지 1300℃의 범위의 온도로 직접 가열하거나, 약 870℃로 가열한 다음, 냉각시키고, 절삭한 후, 대기 중에서 1000 내지 1300℃에서 산화 특성을 측정하였다. 후자의 열처리에서, 기판을 절삭, 구부림 등과 같은 기계적 처리한 후에도, 점착성 코팅을 가진 기판의 건조된 표면 품질을 얻기에 충분하다는 것을 알았다.

합금의 조성

사용된 FeCrAl 합금의 조성은 표면 처리는 억제 효과가 있기 때문에 이차적으로 중요하다. 주요 필수 특성은 금속 재료가 알루미늄을 적당하게는 1.5 중량% 이상 포함한다는 것이다. 내열성 알루미나-형성 재료를 사용하였고, 2-10 중량%의 Al, 10-40 중량%의 Cr 및 나머지는 기본적으로 Fe이고, 희토류 금속의 첨가물 및/또는 다른 합금 첨가물, 및 피할 수 없는 불순물을 가지거나 가지지 않은 철-크롬-알루미늄 합금의 "표준 조성"이었다.

코팅 방법/두께

충분한 균일층을 제공하는 한, 졸-겔, PVD, CVD, 페인팅, 스프레잉 등의 다양한 방법을 사용할 수 있다. 통상적으로 침지를 시도할 수도 있고(냉 또는 온 시료와 조합한 냉 또는 온 용액), 대부분의 경우에 이를 사용한다. 이러한 처리의 성공 여부는 시료, 예를 들어, 표면의 청결도, 롤링으로부터 가능한 잔류 오일, 및 유체 자체에 달렸다. 따라서, 콜로이드액의 경우, 콜로이드 구조가 바람직하지 못하게 파괴되는 것을 피하기 위하여 조의 온도를 관찰해야 한다.

사용되는 유체에 의존하는 층의 두께는 매우 중요하지는 않지만, 바람직하게는 단일층 이하의 두께를 가진 더 얇은 층들이 사용되어야 한다. 콜로이드 Si 용액의 경우, 코팅이 두꺼워지면 유체의 결정화로 인하여 시료가 벗겨지기 쉽다.

재료를 최종 어닐링하기 전에, 제조공정 중에 표면개질단계가 포함되는 것이 바람직하다. 따라서, 단계들의 바람직한 순서는 재료를 호일 속으로 냉간압연하는 단계, 호일을 표면처리하는 단계 및 어닐링하는 단계이다. 표면개질된 재료를 어닐링할 때, 미량의 NH₃를 함유하는 다른 대기보다 수소기체가 더 바람직하다.

냉간압연호일을 워밍업하여 휘발성 표면불순물로부터 표면을 세정하기 위한 건조공정을 일으키도록 제조공정에서의 표면처리를 더 개량할 수 있다. 건조온도는, 매우 높아서 매우 얇은 알루미늄 산화물 스케일이 재료에 형성될 수도 있으나, Si-함유 콜로이드를 도포하는 경우에, 호일표면에 대한 점착성이 개량될 것이다. 따라서, 공정단계의 순서는 재료를 호일 속으로 냉간압연하는 단계, 호일을 건조시키는 단계, 표면처리하는 단계 및 어닐링하는 단계가 될 것이다.

그 결과, 도포된 층의 평균두께는 0.9nm 내지 10㎛일 수 있고, 따라서 상기와 같이 산화수명이 증가될 수 있다. 도포된 층은 5 내지 60mm의 평균두께를 가지는 것이 바람직할 것이다. 어떤 경우에, 도포된 실리콘이 풍부한 층은 수 ㎛에 이르러, 명백하게 산화하는 동안 추가 확산배리어로서 작용하였다. 상기한 바와 같이, 표면처리는 완성 또는 반완성단계 또는 완성 또는 반완성된 제품에서의 재료에 대해 행해질 수도 있다.

유체의 정의

다른 조성을 가진 여러가지 다른 유체가 사용될 수 있지만, 동일한 정도는 아니다. 먼저, 실리콘-함유 유체는 용액으로서 또는 현탁액으로서, 바람직하게는 콜로이드현탁액으로서 유용하다. Si-함유 용액은 순수용액 또는 일반적으로 수용액으로서 Na₂SiO₃와 같은 다른 성분을 조합용액의 형태일 수 있다. 바람직하게는, 예를 들면, 용액 중의 x-선 비정질 SiO₂콜로이드입자와 같은 콜로이드 구조를 가진 어떤 형태의 Si-함유 유체도 사용될 수 있다.

적합한 유체의 일부 예는(중량%) 다음과 같다:

a) 평균입자크기가 약 15nm이고, 음이온특성의 0.2% Na₂O로 안정화되고, pH가 약 9인, 이산된 구형, 비정질 실리카의 40% 콜로이드 수현탁액.

b) 평균입자크기가 약 9nm이고, 음이온특성의 0.3% Na₂O로 안정화되고, pH가 약 10인, 이산된 구형, 비정질 실리카의 40% 콜로이드 수현탁액.

c) 평균입자크기가 약 30nm이고, 음이온특성의 0.15% Na₂O로 안정화되고, pH가 약 10인, 이산된 구형, 비정질 실리카의 30% 콜로이드 수현탁액.

d) 평균입자크기가 약 15nm이고, 양이온특성의 Al 염으로 안정화되고, pH가 약 3.8인, 이산된 구형, 비정질 실리카의 40% 콜로이드 수현탁액.

또한, 상기 a) 내지 d)에서 농도를 40에서 5.7%로 낮추어도 여전히 매우 우수한 결과를 나타내었다.

다른 유용한 유체는 다음과 같다:

e) 실리카와 Al₂O₃의 30% 콜로이드 수현탁액.

f) 7% Na₂SiO₃의 수용액 (10 및 20%용액을 시험한 결과 우수한 결과를 얻었다)

g) 10% Na₂SiO₃및 5% 비누(지방산의 알칼리금속염)의 수용액

h) 실리카겔(예를 들면 비누와 함께 콜로이드 현탁액을 "불안정화")

i) 약 5% 질산알루미늄을 가진 실리카의 40% 콜로이드 수현탁액.

j) 실리콘오일.

k) 실리카의 30% 콜로이드 알콜현탁액.

상기 언급된 알콜은 에탄올 또는 이소프로판올이 바람직하다.

유체에서 주활성성분은, 매우 낮은 농도라도 실리콘이다. 상당히 놀랍게도, 유체 중의 0.6중량%의 실리콘과 같은 소량도 우수한 내산화결과를 나타내었다. 나트륨과 같은 다른 성분은 산화과정에서 Si의 효과(순수 Si 및/또는 다른 성분과 조합된 Si)를 동일한 정도로 대체할 수 없다.

호일의 두께

내산화성을 중가시키는 효과는 얇은 호일에 한정되지 않고, 예를 들면, 막대, 튜브, 섬유 또는 구형 또는 불규칙한 형상의 입자를 가진 파우더뿐 아니라 와이어시료에도 본 발명의 방법을 적용할 수 있다. 그러나, 그들은 스폴링을 나타내지 않기 때문에, 즉 코팅이 벗겨지지 않기 때문에, 얇은 시료보다 더 현저한 효과가 있다.

Al 스케일이 스폴링을 나타내는 것은 도포온도, 온도주기, 시료의 기하학, 불순물, 표면조도 및 합금조성에 주로 의존한다. 그러나, 상기에 나열된 것을 포함한 다양한 이유 때문에 스폴링을 나타내는 시료도 상기 방법때문에 산화수명이 증가될 것이다.

예를 들면, 상기 방법에 의해 표면에 도포된 층은 스폴링을 피할 수 있었다. 이 예에 따르면, FeCrAl 합금의 표면은 Si 콜로이드 유체로 부분적으로 처리된 후 1200℃에서 산화되었다. 미처리부분에만 스폴링된 산화물이 나타났다.

본 발명에 의해 달성된 놀라운 개량은 도 1 및 2에서 쉽게 알 수 있다. 상기 "합금의 조성"에 따른 와이어를, 본 발명에 따른 Si-함유 콜로이드 유체로 처리한 2개의 시료와 처리하지 않은 2개의 시료로, 시간에 따른 매트릭스 내 Al 함량에 대하여 관찰하였다. 동일한 Al함량으로 시작했지만, 약 100시간 후 처리된 시료의 Al 함량이 상당히 더 높았다.

도 2에서, 와이어대신 50㎛ 두께의 호일을 사용하여 기본적으로 동일한 시험을 하였다. 조성은 와이어에서와 동일하였다. 여러가지 표면처리를 하고 어떤 처리도 하지 않은 호일과 비교하였다. 다시, 매트릭스에서 Al 함량의 상당한 차이가 있었다.

도 1 및 2 모두에서, 시험조건은 ASTM B78에 따랐다. 결론적으로, 본 발명에 따라 개질된 표면을 가진 고온내성 재료는 산화와 스폴링에 상당히 개량된 저항성을 나타낸다. 또한, 본 발명은 균일한 표면개질을 가능하게 하는데, 이것은 이들의 화학반응성으로 인해 매트릭스 내에서 균일하게 분포되지 못하는 경향때문에 종래의 희토류금속과 합금을 형성하는 것으로는 어렵다.

본 발명의 원리, 바람직한 실시형태 및 작동모드는 상기 명세서에 설명되어 있다. 그러나, 본 명세서에서 보호받고자 하는 발명은 개시된 특정형태에 한정되지 않는데, 이는 제한적이라기보다는 예시적인 것으로 간주되어야 하기 때문이다. 당해 기술분야의 당업자는 본 발명의 정신에서 벗어나지 않고 변형 및 변화를 시킬 수 있을 것이다.

Claims (22)

1. 그 표면에 도포된 하나 이상의 실리콘 및 실리콘-함유 화합물을 포함하고, 그 표면이 금속성 또는 산화되는 조건에 있어서, 하나 이상의 실리콘 및 실리콘-함유 화합물을 상당량 함유하고 평균두께가 0.9nm 내지 10㎛인 표면층 또는 영역이 생성되는, 알루미늄을 함유하는 내열 및 내산화성 금속재료.
2. 제1항에 있어서,

   상기 표면층은 하나 이상의 주로 결정성 및 비정질 SiO₂를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 및 내산화성 금속재료.
3. 제1항에 있어서,

   상기 표면층의 평균두께가 5 내지 60nm인 것을 특징으로 하는 내열 및 내산화성 금속재료.
4. 제1항에 있어서,

   상기 재료가 2 내지 10중량%의 Al, 10 내지 40중량%의 Cr 및 나머지는 기본적으로 Fe 및 불가피한 불순물을 가진 FeCrAl 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 및 내산화성 금속재료.
5. 제4항에 있어서,

   상기 합금은 희토류금속을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 및 내산화성 금속재료.
6. 제1항에 있어서,

   상기 재료는 합성물인 것을 특징으로 하는 내열 및 내산화성 금속재료.
7. 제1항에 있어서,

   상기 재료는 호일, 와이어, 스트립, 막대, 튜브, 섬유 또는 구형 또는 불규칙한 형상의 입자를 가진 파우더 중 선택된 형태인 것을 특징으로 하는 내열 및 내산화성 금속재료.
8. 유체를 금속성 표면에 도포하는 단계를 포함하는, 내산화성을 증가시키기 위하여 알루미늄을 함유하는 고온내성 금속성 재료의 표면을 개질하는 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 표면은 드러나거나 산화된 것을 특징으로 하는 고온내성 금속성 재료의 표면개질방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 유체는 수계 또는 알콜계 Si-함유 현탁액 또는 용액인 것을 특징으로 하는 고온내성 금속성 재료의 표면개질방법.
11. 제8항에 있어서,

    상기 유체는 수계 SiO₂현탁액을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온내성 금속성 재료의 표면개질방법.
12. 제8항에 있어서,

    상기 유체는 오일계 SiO₂현탁액을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온내성 금속성 재료의 표면개질방법.
13. 제8항에 있어서,

    상기 금속성 재료는 FeCrAl 합금인 것을 특징으로 하는 고온내성 금속성 재료의 표면개질방법.
14. 제8항에 있어서,

    상기 재료는 합성물인 것을 특징으로 하는 고온내성 금속성 재료의 표면개질방법.
15. 제8항에 있어서,

    상기 유체는 수계 콜로이드 실리카 및 질산알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온내성 금속성 재료의 표면개질방법.
16. 제8항에 있어서,

    상기 유체는 Al₂O₃와 조합된 SiO₂계 용액인 것을 특징으로 하는 고온내성 금속성 재료의 표면개질방법.
17. 제8항에 있어서,

    상기 유체는 Si를 함유하는 비누인 것을 특징으로 하는 고온내성 금속성 재료의 표면개질방법.
18. 제8항에 있어서,

    상기 금속성 재료는 얇은 호일의 형태인 것을 특징으로 하는 고온내성 금속성 재료의 표면개질방법.
19. 제8항에 따른 방법으로 표면처리되는 것을 포함하는, 개선된 내산화성을 가진 고온내성 금속성 재료.
20. 제18항에 있어서,

    상기 재료는 얇은 호일, 와이어, 막대, 튜브 또는 스트립 중에서 선택된 형태인 것을 특징으로 하는 고온내성 금속성 재료.
21. 가열적용을 위하여 얇은 호일의 재료를 형성하는 단계를 포함하는, 제18항의 재료의 사용방법.
22. 제21항에 있어서,

    상기 가열적용은 접촉적용을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.