KR20040006159A

KR20040006159A - 코발트기 레이져 클래딩 분말

Info

Publication number: KR20040006159A
Application number: KR1020020040137A
Authority: KR
Inventors: 이필기
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2004-01-24

Abstract

본 발명은 코발트기 레이져 클래딩 분말에 관한 것으로서, 고온에서 내식성, 내마모성, 기계적성질등이 우수한 코발트(Co)를 주성분으로 야그 용접에 맞는 코발트기 레이져 클래딩 분말에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 코발트(Co) 60∼64중량%, 크롬(Cr) 25∼28중량%, 니켈(Ni) 1∼3중량%, 규소(Si) 1∼3중량%, 철(Fe) 1∼3중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 코발트기 레이져 클래딩 분말을 제공한다.

Description

코발트기 레이져 클래딩 분말{Co radical powder for laser cladding}

본 발명은 코발트기 레이져 클래딩 분말에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온에서 내식성, 내마모성, 기계적성질이 우수한 코발트(Co)를 주성분으로 야그용접에 맞는 코발트기 레이져 클래딩 분말에 관한 것이다.

일반적으로 야그(YAG) 레이져를 이용한 용접 방법은 산업 전반에 걸쳐 유용하게 사용되고 있다.

상기 야그(YAG:yttrium alminum garnet)는 화학원소 가운데 이트륨(Yttrium)과 알루미늄(Aluminum)의 산화물을 뜻하는 것으로서, 물리적, 화학적으로 극히 안정된 재질이므로 강한 여기광 및 발진광 아래서 착색이나 과도한 흡수를 일으키지 않고, 광학적으로 균일한 소요상태의 모재를 육성할 수 있는 고체 레이저 재료이다. 야그(YAG)결정은 화학적 안정성이 뛰어나 물에 직접 닿아도 변화가 없는 극히 안정된 재질이며 광학적 균일성이 있고, 특히 열전도성이 우수하면서도 냉각하기 쉬워 큰 출력을 연속해서 낼 수 있다.

야그(YAG)레이저는 야그(YAG)결정을 이용하여 큰 출력을 필요로 하는 금속절단기, 금속용접기, 레이저마킹기, 의료용, 학술용으로 널리 사용되고 있다.

이러한 야그 용접은 자동차 분야에도 사용되고 있는 바, 엔진의 밸브시트등에 적용되고 있으며, 용접시 사용되는 클래딩 분말은 야그 용접에 최적으로 맞는 성분을 지녀야 한다.

한편, 일본 닛산자동차 특허(출원번호:특원평08-299038 1996.11.11)에는 클래딩 분말이 다음과 같이 공개되어 있다.

1) 클래딩특성이 양호한 클래딩재료로서, 중량%로 알루미늄:5.0~10.0%, 니켈:1.0~5.0%, 철:1.0~4.0%, 잔부가 실질적으로 구리를 기본조성으로 하는 구리합금분말을 이용하는 클래딩 밸브시트.

2) 클래딩특성이 양호한 클래딩재료로서, 중량%로 알루미늄:5.0~10.0%, 니켈:1.0~4.0%, 철:1.0~4.0%, 잔부가 실질적으로 구리를 기본조성으로 하는 구리파이프를 이용하는 클래딩 밸브시트.

3) 클래딩특성이 양호한 클래딩재료로서, 중량%로 코발트:10~15%, 알루미늄:1.0~5.0%, 니켈:10~15%, 원소주기율표 Va족의 바나듐,니오븀, 탄탈륨 중의 1종 또는 2종 이상:0.1~5.0%, 실리콘:1~5%, 잔부가 실질적으로 구리를 기본조성으로하는 합금분말이 들어간 클래딩 밸브시트.

4) 클래딩특성이 양호한 클래딩재료로서, 중량%로 코발트:10~15%, 알루미늄:1.0~5.0%, 철:4~8%, 니켈:10~15%, 원소주기율표Va족의 바나듐,니오븀, 탄탈륨 중의 1종 또는 2종 이상:0.1~5.0%, 실리콘:1~5%, 잔부가 실질적으로 구리를 기본조성으로하는 합금분말이 들어간 클래딩 밸브시트.

이러한 클래딩 분말은 CO2 용접에 적합하도록 최적화 개발된 분말로서, 현재 당사에서 개발 추진중인 YAG 용접을 위해서는 YAG 용접에 맞는 분말 조성이 절실히 필요로 하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 야그(YAG)용접에 맞는 클래딩 분말을 발명한 것으로서, 고온에서 내식성, 내마모성, 기계적성질등이 우수한 코발트(Co)를 주성분으로 야그 용접에 맞는 코발트기 레이져 클래딩 분말을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 코발트(Co) 60∼64중량%, 크롬(Cr) 25∼28중량%, 니켈(Ni) 1∼3중량%, 규소(Si) 1∼3중량%, 철(Fe) 1∼3중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 코발트기 레이져 클래딩 분말을 제공한다.

바람직하기로는, 본 발명의 코발트기 레이져 클래딩 분말의 최적 성분은 코발트(Co) 63중량%, 크롬(Cr) 27중량%, 니켈(Ni) 2중량%, 규소(Si) 1중량%, 철(Fe)1중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 코발트기 레이져 클래딩 분말을 이용하여 야그(YAG)을 하는 기본 개념도.

도 2는 본 발명에 따른 코발트기 레이져 클래딩 분말을 이용하는 야그 용접 장치를 나타내는 개략도.

이하, 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 고온에서 내식성, 내마모성, 기계적성질등이 우수하고, 첨부한 도 1에 기본적인 개념을 나타낸 야그 용접에 최적으로 맞는 코발트기 레이져 클래딩 분말 조성을 제공하고자 한 것으로서, 그 성분 조성비는 코발트(Co) 60∼64중량%, 크롬(Cr) 25∼28중량%, 니켈(Ni) 1∼3중량%, 규소(Si) 1∼3중량%, 철(Fe) 1∼3중량%로 이루어지고, 스텔라이트 조직(수지상 조직 형상) 형상을 갖는다.

바람직하기로는, 본 발명의 코발트기 레이져 클래딩 분말의 최적 성분은 코발트(Co) 63중량%, 크롬(Cr) 27중량%, 니켈(Ni) 2중량%, 규소(Si) 1중량%, 철(Fe) 1중량%로 이루어진다.

상기 각 분말 성분 기능을 설명하면 다음과 같다.

제일 많은 비중을 갖는 Co(코발트)는 고온에서 내식성, 내마모성, 기계적 성질이 특별히 우수하며, 성분비가 부족할 경우 경도 저하에 따른 클래딩층의 크랙(crack )이 발생될 수 있다.

상기 크롬(Cr) 성분은 내마모성이 우수해 코팅 기능을 위해 첨가되며, 윤활제 역할을 한다.

상기 니켈(Ni) 성분은 내열성이 좋아 조직의 안정화를 도모할 수 있고, 성분이 부족할 경우, 외부의 충격이나 열적 부하에 잘 깨지는 성질을 갖는다.

상기 실리콘(Si) 성분은 불순물 개념으로 1~3중량% 이하로 첨가하는 것이 좋고, 상기 철(Fe) 성분은 내마모성 증대를 위해 1~3% 가량 첨가한다.

이러한 본 발명의 분말은 첨부한 도 2에 도시한 당사의 야그 용접 장치에 용이하게 사용될 수 있는데, 레이져 클래딩 재료로서 내마모성이 우수하고, 양호한 클래딩층을 이룰 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 코발트기 레이져 클래딩 분말에 의하면, 고온에서 내식성, 내마모성, 기계적성질등이 우수한 코발트(Co)를 주성분으로 야그 용접에 맞는 최적의 코발트기 레이져 클래딩 분말을 제공할 수 있다.

Claims

코발트(Co) 60∼64중량%, 크롬(Cr) 25∼28중량%, 니켈(Ni) 1∼3중량%, 규소(Si) 1∼3중량%, 철(Fe) 1∼3중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 코발트기 레이져 클래딩 분말.
제 1 항에 있어서, 코발트(Co) 63중량%, 크롬(Cr) 27중량%, 니켈(Ni) 2중량%, 규소(Si) 1중량%, 철(Fe) 1중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 코발트기 레이져 클래딩 분말.