KR20040007391A - 불안정 산화 지르코늄 입자를 포함하는 금속 매트릭스로된 물체와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본체(28, 30)와 본체(28, 30)에 부착된 부착물(22)로 된 물체(20)에 관한 것이다. 부착물(22)은 응고온도가 적어도 약 700℃인 금속 합금으로 된 매트릭스(40)와 이 금속합금에 혼합된 다수의 불안정 산화 지르코늄 입자(42)로 구성된다. 본 발명의 물체(20)는 금속 합금의 전구물질과 불안정 산화 지르코늄 입자를 혼합하여 혼합물(62)을 만들고, 혼합물(62)을 이질체인 부착물(22)로서 본체(28, 30)에 부착하여 제조한다. 부착 공정은 금속합금의 응고온도보다 높은 온도에서 행하여진다.

Description

불안정 산화 지르코늄 입자를 포함하는 금속 매트릭스로 된 물체와 그 제조방법 {ARTICLE INCLUDING A COMPOSITE OF UNSTABILIZED ZIRCONIUM OXIDE PARTICLES IN A METALLIC MATRIX, AND ITS PREPARATION}

어떤 금속이 상대적으로 빠른 속도로 냉각될 때, 수축이 일어나게 되며, 그리하여 균열이 발생하거나 다공질이 되는 일이 있다. 예를 들면, 단단한 표면처리를 위한 용접물이나, 용융 금속을 분사하여 본체에 바르거나 접착시킨 피복물은 접합 과정에서 급속히 냉각된다. 본체의 표면에는 금속이 부분적으로 발라지거나 전체적으로 용융된 상태로 발라진다. 그리고, 응고점을 지나 더 낮은 온도로 냉각된다.

냉각의 과정에서, 서로 다른 열수축이 일어나는 바, 이는 본체물질과 피복공정에서 그 위에 피복 접착되는 응고된 표면 물질의 수축이 서로 다르게 일어나기때문이다. 이들의 상이한 열수축은 열변형을 야기시킨다. 만일 열변형이 접착된 금속의 내파열도를 초과하거나 상이한 열변형이 접착된 금속물질의 내파열도를 초과하면, 접착된 금속에는 파열 및/또는 기공이 생기게 된다. 파열 및/또는 기공은 물체의 결함을 나타낸다.

이러한 상태에서 파열 및/또는 기공의 발생을 감소시키는 많은 기술이 알려져 있다. 보다 강하고 연성(延性)이 보다 큰 금속이 사용되며, 연성이 큰 금속은 특수한 용도에 적합하다. 본체는 금속을 접합시키기 전에 가열될 수 있다. 그리고 금속을 접착시키는 동안 가열된 온도를 유지시킬 수 있다. 접착을 위한 최초의 온도를 낮추어 접착 금속이 냉각된다. 본체와 이에 부착된 금속은 서서히 상온으로 냉각된다. 그리하여 금속은 변형시킬 수 있게 된다. 소부 열처리 및/또는 특수 냉각공정이 간혹 사용된다.

이러한 기술들이 몇몇의 환경에서 성공적이었다. 그러나, 이들은 비용이 과다하고, 제조 공정이 복잡하며, 나아가 부착된 금속과 최종 물체의 기본적 기능성을 저하시킬 수 있었다. 균열 및/또는 기공의 발생을 감소시키면서, 그러나 생산비용을 감소시키고, 제조곤란성을 감소시키고 접합금속과 최종 제품의 완성에 부의 영향을 주지 않을 수 있는 연구가 필요하다. 본 발명은 이러한 요구를 충족시키며 나아가 관련된 장점을 제공한다.

본 발명은, 본체와 그에 부착되는 부착물을 가지는 금속 물체에 관한 것으로, 그 부착물은 금속 매트릭스에 불안정 산화 지르코늄이 포함되어 형성되어 있으며, 본 발명은 이에서 나아가 이러한 물체의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1 은 결합 용접 상태도

도 2 는 덧붙여 용접한 상태도

도 3 은 가열 스프레이하여 도포한 상태도

도 4 는 관체에 밴드를 접합한 상태도

도 5 는 본 발명에 따른 부착물의 구조도

도 6 은 본 발명의 실시예의 흐름 부럭도

도 7 은 용접봉이나 와이어의 종단면도

도8A-8B는 용접 비드의 사시도로서 도 8 A의 용접 비드는 산화 지르코늄을 사용하지 않은 매트릭스 합금으로 된 것이고, 도 8 B 는 매트릭스 합금에 불안정 산화 지르코늄을 혼합한 부착물로 된 것임

도 9 A - 9 B 는 본체에 용접으로 덧붙임을 한 상태도로서, 도 9 A 는 산화 지르코늄을 사용하지 않은 상태를 도시한 것이고, 도 9 B 는 매트릭스 합금에 산화지르코늄 입자를 혼합하여서 된 부착물로 된 것을 도시한 것임.

본 발명은 본체에 매입된 금속합금조성물을 가지는 물체와 그 제조 방법을제공한다. 금속 합금 조성물은 금속 용접에 의해 그리고 스프레이 피복으로 등 임의의 형태로 부착될 수 있다. 이 금속은 통상의 금속 합금에 비해, 기본적 금속물질의 조성을 변경시키지 아니하고, 온도의 상이에서 오는 균열 및/또는 기공의 발생을 감소시킨다. 본 발명의 금속 혼합물을 접착시키는 기술은 기본적으로 통상의 금속합금을 접착시키는 기술과 동일하다.

본 발명은 물체의 제조 방법에 관한 것으로, 이는 적어도 700℃의 응고온도를 가지는 금속 합금의 전구물질(precursor)의 제조공정과, 불안정 산화 지르코늄 파우더의 매스(mass)를 제조하는 공정으로 구성된다. 금속 합금의 전구물질과 불안정 산화 지르코늄 파우더의 매스는 혼합물의 형태로 결합되어 있다. 그 혼합물은 이종의 부착물로서 본체에 접착되어 소기의 물체를 형성한다. 부착물은 금속 합금으로 된 매트릭스와 이 매트릭스를 혼합한 다수의 불안정 산화 지르코늄 입자로 구성된다. 접착 공정은 금속 합금의 응고온도 이상의 높은 온도에서 이루어진다. 접착 공정에서의 온도는 약 700℃ 이상, 아마도 950℃ 이상, 바람직하게는 1200℃ 이상에서 행하여진다.

접착공정은 용접이나, 파우더 또는 와이어의 열 산포에 의하여 수행되는 것이 바람직하다. 용접이나 열 산포에 사용되기에 적합한 막대 또는 와이어는 파우더 혼합물을 튜브에 넣고 사출, 압출 또는 스왜깅으로 소기의 크기로 형성시킨다. 용융시켜서, 최종물질을 네트 컴포지션으로 형성시킴이 바람직하다. 튜브 내의 물질이나 튜브 시스(sheath)를 형성하는 물질 모두는, 불안정 산화 지르코늄 보다, 금속 합금의 전구물질을 구성한다.

다양한 금속이 사용될 수 있으나, 금속 매트릭스는 마찰로 변형되는 비결정질 합금과 같은 비결정질 합금인 것이 바람직하다. 한 예를 들면, 본 발명은 매트릭스 합금(비결정질 또는 결정질 합금)이 실온에서 최대 수축도가 약 10% 이하일 때, 바람직하게는 5%이하일 때 유용하게 사용된다. 불안정 산화 지르코늄 파우더는 금속/불안정산화 지르코늄 부착물이 약 0.2부피비% 내지 약 8부피비%, 바람직하게는 0.2부피비%부터 약 4.5부피비%의 불안정 산화 지르코늄 입자를 가지도록 한다. 불안정 산화 지르코늄 입자는 그 평균 크기가 약 1 마이크로미터로부터 20마이크로미터인 것이 바람직하다.

본 발명의 물체는 본체와, 본체에 접착된 부착물로 구성된다. 부착물은 금속 매트릭스와 다수의 불안정 산화 지르코늄 입자로 구성되고 불안정 산화 지르코늄은 금속 매트릭스에 혼합되어 있다.

금속 합금이 응고되고 냉각되면, 수축된다. 금속의 내부와 표면의 온도차이로 인하여 금속의 수축이 발생하고, 그 수축량은 장소에 따라 상이하며, 금속 매스의 외부 표면에 가까울수록 크고 내부일수록 적다. 이와 같은 차이는 금속 매스에 있어서의 균열 및/또는 기공의 양을 결정한다. 균열 및/또는 기공의 양은 특히, 금속 매스가 본체에 부착되었을 때 크다. 이는 금속 매스와 본체의 상이한 열팽창이 공동 작용을 하기 때문이다.

불안정 산화 지르코늄(지르코니아라고 알려져 있음)은 냉각과정에서 고온 정방정계 상(tetragonal phase)으로부터 저온 모노클리닉 상(monoclinic phase)으로, 950℃로부터 700℃의 상변화 범위를 넘은 상변화를 보여준다. 이 상변화는 상변화온도 범위를 통한 냉각과정에서 산화 지르코늄의 특수한 금속 매트릭스에 매입하는 경우, 금속 매트릭스는 그것이 냉각될 때 부피가 감소하는 것을 보여 주고, 산화 지르코늄은 그것이 상변화를 하는 동안 팽창하면서 적어도 금속의 수축을 방해한다. 불안정 산화 지르코늄 입자로 된 금속 합금 매트릭스로 된 부착물은, 불안정 산화 지르코늄을 가지지 아니한 금속 합금에 비하여, 특히, 부착물이 본체에 바르거나 접착될 때에, 더욱 균열과 기공의 발전을 용납하지 아니한다.

본 발명은 또한, 내부 스트레스로 인한 물체의 뒤틀림 현상의 발생과, 부착물과 본체사이의 접합라인 불량 발생을 감소시킨다. 부착시킬 금속이 본체에 부착되면, 부착된 금속과 본체가 식으면서 부착된 금속과 본체의 상이한 열팽창계수로 인하여 말림(curl) 현상이 일어나 본체에 뒤틀림 현상이 발생한다. 이러한 뒤틀림은 부착되는 금속과 본체 사이의 접착 선상에 스트레스를 주고, 특히 그 강도를 저하시킨다. 본 발명은 말림 현상을 감소시키고 접합선 상의 강도 저하를 감소시키면서, 부착된 금속과 본체의 열팽창계수 차이에서 오는 내부 스트레스와 수축을 감소시킨다.

그러므로, 본 발명은 금속 합금 매트릭스에 산화 지르코늄 입자를 혼합한 부착물에 한정된다. 그리고 이 부착물은 본체에 바르거나 접착된다. 본체에 바르거나 접착되지 않은 물질에 있어서는 본체에 바르거나 접착된 물체 사이의 상이한 열팽창 문제는 일어나지 아니한다.

산화 지르코늄을 바르는 경우 중, 임의의 경우에 있어서, 테트라코날/모노크리닉 상 변화 효과를 억제하기 위하여 산화 이리듐과 같은 산화물을 첨가하여 세라믹을 안정시킨다. 본 발명은 상변화 작용을 통하여 유익한 결과를 달성할 수 있고, 그러므로 불안정 산화 지르코늄이 사용되어야 한다. 안정 산화 지르코늄은 본 발명에 있어서 작용되지 아니한다.

본 발명의 다른 실시예와 장점이 아래에 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 명백히 나타날 것이다. 그러나 본 발명의 범위는 이러한 바람직한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 다양한 실시가 가능하다. 도 1 내지 도 4 는 본 발명의 물체(20)를 도시한 것으로, 본 발명에 따라 제조된 부착물(22)을 사용하여 제조된 것이다. 도 1에서, 부착물(22)은 두 개의 금속부재(24) (26)를 연결 용접하는데 사용되고 있다. 도 2 에서는, 부착물(22)이 본체(28)에 덧붙임 용접된 상태를 보여준다. 도 3 에서는 부착물(22)이 부착본체(30)에 덧씌워지도록 부착물(22)을 열분사 피복시킨 상태를 보여 준다. 도 4 에서는 부착물(22)이 파이프 형상의 본체에 용접 또는 열분사 피복에 의해 밴드 모양의 외장을 형성시킨 상태를 보여 준다. 이상의 각 구성에 있어서 부착물(22)은 본체에 발라지거나 접착된 상태에 있다. 이 모든 구성은 본 발명의 일부 실시예이며, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니다.

도 5 는 부착물(22)의 상상적 확대 단면도이다. 부착물(22)은 매트릭스(40)와 다수의 불안정 산화 지르코늄 입자(42)로 구성되며, 불안정 산화 지르코늄 입자(42)가 매트릭스에 혼합되어 있다. 반드시 필요한 일은 아니지만, 불안정 산화 지르코늄(42)이 매트릭스(40)에 고르게 분포되는 것이 바람직하다.

매트릭스(40)는 응고점이 적어도 약 700℃인 금속물질로 구성된다. 매트릭스(40)의 금속의 응고 온도는 적어도 이 정도의 고온이어야 한다. 이는 불안정 산화 지르코늄의 상변화가 700℃ 내지 950℃의 범위에서 이루어지기 때문이다. 그 이하의 온도에서는 불안정 산화 지르코늄의 상변화에 있어서의 이익이 없다. 매트릭스(40)를 구성하는 금속 합금의 응고 온도는 적어도 950℃인 것이 소망스럽다. 왜냐하면, 700℃ 내지 950℃ 사이의 응고 온도를 갖는 금속 매트릭스로의 상변화 이익(benefit)은 작지만 존재하기 때문이다. 가장 바람직하기로는, 금속 매트릭스 합금의 응고 온도는, 본 발명의 최대 장점을 달성하기 위하여 적어도 1200℃인 것이 바람직하다.

일 실시예에 있어서, 매트릭스(40)로 사용되는 금속 합금은, 실온에서, 10% 이하의 수축률을 가지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 5%이하의 수축률을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 합금은 강도가 높고, 경도가 커서, 훌륭한 표면체 또는 용접 부착물을 형성할 수 있다. 만일 금속 매트릭스 합금 최대 수축이 실온에서 10% 이상 일어나게 되면, 금속 합금은 충분한 연성(延性)을 가지며, 그 자신의 내부 변형 과정에서 내부 스트레스가 이완되고, 불안정 산화 지르코늄의 혼합에 의하여 얻어진 이익들이 낮은 연성을 가진 금속 합금을 위해 그와 같이 크지 아니하게 된다. 본체에 부착되는 부착물의 매트릭스로 사용되는 경우에 있어서, 실온에서 최대 수축률이 약 5% 이하인 합금을 형성시키는 일은 특히 향상되었다.

매트릭스(40)로 사용되는 금속 합금으로 바람직한 것은 비결정질의 합금으로, 특히, 미국 특허 제5,288,344호에 의해 알려진 바와 같은 비결정질 금속합금 응고물이나, 미국 특허 제4,725,512호에 의해 알려진 바와 같은 마찰로 변화하는 비결정질의 금속 합금이다. 바람직한 조성물로는 Armacor M(상표명)과 Amacor M*(상표명)이 있으며, 전자는, 중량비로, 약 1.1 내지 약 2.1 퍼센트의 실리콘, 약 26.5 내지 약 31.5 퍼센트의 크롬, 약1.1 내지 약 2.2 퍼센트의 망간, 약 3.35 내지 약4.15퍼센트의 보론, 밸런스 아이언으로 조성되어 있으며, 후자는, 중량비로, 약 0.6 내지 약 1.5 퍼센트의 실리콘, 약 25.5 내지 약 30 퍼센트의 크롬, 약1.2 내지 약2.4 퍼센트의 망간, 약 3.2 내지 약 3.7 퍼센트의 보론, 약 5.0 내지 약 7.0 퍼센트의 니켈, 밸런스 아니언으로 조성되어 있다. 이들 금속 합금은 미국 캘리포니아 니구엘 라구나에 주소를 둔 "아모포스 테크노로지스 인터내쇼날" 사(社)로부터 구득할 수 있는 바, 이들의 응고온도는 약 1240℃이다. 본 발명은 비결정질의 금속 합금 매트릭스에 한정하지 않으며, 여기에서 요구되는 성질에 적합한 기타의 금속합금이 사용될 수 있다.

입자(42)는 불안정 산화 지르코늄(불안정 지르코니아라고도 함)이다. 이 입자(42)들은 약950℃로부터 약700℃의 범위 내에서 테트라고날-모노클리닉 상변화를 통하여 냉각되면서 3내지 5%의 부피 팽창을 보여준다. 비록 아래 크기 범위를 벗어나는 것도 사용될 수 있지만, 불안정 산화 지르코늄 입자(42)의 크기는 평균 약 1 마이크로미터 내지 약 20 마이크로미터인 것이 바람직하다. 만일 그 입자가 1 마이크로미터 이하이면, 그들을 사용하는 일은 어렵다. 그리고, 입자의 크기가 20 마이크로미터를 초과하면 그들은 이익 효과(beneficial effect)가 감소된다.

불안정 산화 지르코늄 입자(42)는 부착물(22)의 약 0.2 내지 약 8 퍼센트(부피비)를 차지하는 것이 바람직하다. 만일 불안정 산화 지르코늄 입자(42)가 부착물(22)의 0.2 부피비 퍼센트에 미달하게 존재할 경우에는 그들의 구성비가 너무 적어서 유용한 유효 효과를 얻을 수 없다. 만일, 불안정 산화 지르코늄 입자(42)가 부착물(22)의 부피비 8%를 초과할 경우에는 그 물질은 적절한 작용을할 수 없다. 더욱 바람직한 것은, 입자가 부착물의 0.2 내지 4.5 부피비 %인 것이다.

도 6 은 본 발명을 실시함에 있어서의 바람직한 실시예의 블록도이다. 번호 50으로 표시된 금속합금의 전구물질 마련공정이 도시되어 있다. 전구물질은 금속분말이나, 비분말 금속, 또는 그들의 혼합물일 수 있다. 전구물질은 또한, 산화 지르코늄이 아닌, 비금속물질 혼합물을 포함할 수 있다. 금속 분말은 그 입자크기가 약-60메쉬(250 마이크로미터) 내지 약 -325메쉬(44마이크로미터)의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 그러나 이러한 크기는 절대적인 것이 아니며, 특히, 공정 중에 금속 분말이 적어도 부분적으로 용융된다는 점에서 본다면 그러하다.

소망스러운 최종 물질 조성을 얻기 위하여 필요한 기타의 구성 성분이 금속 전구물질에 포함될 수 있다. 예를 들면, 붕화철(FeB) 분말이 보론원(boron源)으로 사용될 수 있으며, 망간 실리사이드(MnSi)분말이 망간과 실리콘원(源)으로 사용될 수 있고, 크롬(Cr) 분말이 크롬의 원(源)으로 사용될 수 있고, 니켈(Ni)분말이 니켈원(源)으로 사용될 수 있다.

번호 52로 도시한 바와 같이 불안정 산화 지르코늄 입자를 마련한다. 불안정 산화 지르코늄 입자의 형태, 크기 및 양(금속 합금 분말의 양과 관련하여)은 이미 설명한 바 있다.

금속 전구물질과 불안정 산화 지르코늄 입자는 함께 혼합되어 혼합 전구물질을 형성시킨다. 이는 번호 54로 도시되어 있다. 혼합은 분말들을 균등하게 혼합되게 한다.

혼합된 전구물질은 이질적인 부착물로서 본체에 부착되어 본 발명의 물체를 만드는 바, 이 공정은 번호 56으로 도시되어 있다. 부착물(22)은, 도 5 에 도시된 바와 같이, 금속 전구물질로부터 형성된 금속 합금으로 된 매트릭스(40)와, 매트릭스(40)에 분산시킨 다수의 불안정 산화 지르코늄 입자(42)로 구성된다. 부착공정(56)의 적어도 일부분이 약700℃이상의 온도에서, 바람직하게는 950℃이상의 온도에서 수행된다. 어떤 경우에도, 부착공정에서는 매트릭스 합금이 응고점 이상으로 가열되어 그 일부가 용융될 것이 필요하다.

혼합 분말을 부착하여 부착물을 형성시키는 것은 임의의 수단으로 수행할 수 있다. 여기에서는 두가지의 기본적 수단을 설명한다. 용접에 있어서는 용융 물질 또는 가열 산포 물질을 마련하여 부착시킨다. 어떤 용융물질이나 가열 산포물질도 이를 사용할 수 있다. 도 7 은 용접에 있어서의 용융물질 또는 가열 산포 물질로서 용접봉 또는 와이어(60)를 도시하고 있다. 용접봉이나 와이어는 혼합 분말(62)을 튜브(64)에 넣어 형성시킨다. 튜브(64)는 용기의 기능을 가진다. 그리고, 그 단부를 막는다. 튜브(64)는 연성(延性)이 좋은 금속으로 형성시킨다. 용접봉이나 와이어(60)는 U자형의 용기부재를 마련하고, U자형 부재에 분말금속을 넣고, U자 형체의 개구부를 막아 튜브(64)를 형성시킨다. 튜브는 이를 압출시킨다던지, 와이어 당기기 스왜깅 등의 방법으로 소기의 크기로 그 직경을 감소시켜 막대나 와이어로 형성시킨다.

Amacor M(상표명)인 불안정 산화 지르코늄을 넣은 막대 또는 와이어를 제조하는 예를 보면, 중량비로서, 43%의 크롬, 4%의 FeSi, 49%의 FeB, 그리고 4%의MnSi가 불안정 산화 지르코늄 입자와 함께 막대나 와이어의 총 부피의 약 2.25 부피비를 가지도록 분말 금속이 마련된다. 이 분말금속 43중량부(part by weight)가 약 57중량부인 430타잎의 스테인레스스틸 튜브에 넣어졌다. 그 튜브를 압출하여 와이어 형태로 형성시켰다.

Amacor M*(상표명임)인 불안정 산화 지르코늄을 넣은 막대 또는 와이어를 제조하는 예에 있어서는, 중량비로서, 42퍼센트의 크롬, 5%의 FeSi, 52%의 FeB, 그리고 1%의 MnSi가 불안정 산화 지르코늄 입자와 함께 막대나 와이어의 총 부피의 약 2.25부피비를 가지도록 분말금속이 마련된다. 약35중량부인 이 분말금속을 304타잎의 스테인레스스틸로된 65중량% 튜브 용기에 넣는다. 이 튜브는 압출하여 와이어로 형성되었다.

막대나 와이어(60)는, 제1도에 도시된 바와 같이, 용융된 막대나 와이어(60)로 부착물(22)을 형성시키면서 두 개의 부재(24) 및 (26)를 용접하는데 사용될 수 있다. 막대나 와이어(60)는 제2도나 제4도에 도시된 덧붙임 용접에 사용될 수 있다. 막대나 와이어(60)는 투윈-와이어 아크 스프레이(TWAS) 장치와 같은 프라스마 스프레이 장치에 사용되는 와이어로 사용될 수 있다. 어느 경우에나, 막대나 와이어(60)는 700℃이상으로, 바람직하게는 약950℃ 이상으로, 그리하여 최종 용접이나 부착을 위한 응고 온도 이상으로 가열된다. 용접을 위한 이들 막대나 와이어와 용접 기술의 예는 용접 방법의 바람직한 예를 제공하는 것이니, 기타의 다른 용접 방법이 실시될 수 있다. 막대나 와이어가 응고점 이상의 온도로 가열되어 용융되면, 불안정 산화 지르코늄을 제외한 막대나 와이어의 성분은 용기 내부의 다른 분말 및용기 자체를 포함하여 함께 금속 합금의 전구물질로 작용한다.

본 발명의 다른 실시에로, 부착공정(56)은 분말 가열 산포 기술을 제공한다. 이 기술에 있어서, 소기의 조성을 가지는 스프레이 장치에 공급되며 스프레이 장치는 혼합분말을 700℃ 이상으로, 바람직하게는 950℃ 이상으로, 즉, 조성물의 응고 온도 이상으로 가열하고, 본체(30)에 가열된 혼합물을 분사하여, 제3도나 제4도에 도시된 바와 같은 부착물(22)을 형성시킨다. 혼합분말은 분말이 스프레이장치에 들어가기 전이나 후에 혼합될 수 있다. 불안정 산화 지르코늄 분말을 제외한 혼합 분말의 조성은 금속 합금의 전구물질로서 작용한다.

본 발명은 불안정 산화 지르코늄 입자의 존재 효과를 알아보는 비교 시험에서, MIG용접과 트윈-와이어 아크 스프레이의 두 가지 실행으로 그 실행방법이 한정되었다. 제8도A는 본체(70)에 MIG 용접비드(70)를 부착시킨 실시에를 도시한 것으로, 용접비드(70)는 산화 지르코늄이 존재하지 아니하는 Amacor M*으로 형성되어 있다. 여기에서 용접 비드(70)의 길이를 따라 균열(74)이 발생한 것을 볼 수 있다. 제8B도는 MIG용접 비드가 본체(78)에 부착된 것을 보여준다. 용접비드(76)는 2.25 부피비 퍼센트의 불안정 산화 지르코늄 입자를 가진 AmacorM*을 부착물로 형성시켰다. 여기에서는 균열이 보이지 않는다.(제8B도에서,불안정 산화 지르코늄은 존재하나 너무 작아서 보일 수 있도록 도면에 도시되지는 아니함) 제9A도는 제4도에 도시된 바의 파이프 형 본체와 같은 본체(82)에, TWAS용접에 의해 씌운 표면층(80)인 미세구조를 보여주고 있다. 용접된 표면층은 산화 지르코늄이 존재하지 아니하는 AmacorM*으로 형성되어 있다. 여기에는 상당량의 기공이 존재한다. 제9B도는 제4도에 도시된 바의 파이프 형 본체와 같은 본체(88)에, TWAS용접에 의해 씌운 표면층(86)인 미세구조를 보여주고 있다. 용접된 표면층은 불안정 산화 지르코늄 입자가 2.25%(부피비) 존재한다. 여기에는 기공이 존재하지 않는다.(제9B도에서,불안정 산화 지르코늄 입자는 존재하나 너무 작아서 보일 수 있도록 도면에 도시되지는 아니함)

제9A도의 표면부(80)를 광택처리하려 하면, 기공으로 인하여 뿌옇게 된다. 그리고, 마이크로그래픽 검사에 의하면 상당량의 기공이 존재함을 알게된다. 그런데, 제9B도의 표면층(86)을 광택처리하면 그 표면이 스무스하고 윤이나게 되어 여기에는 기공이 존재하지 않음을 알게한다. 그리고, 마이크로그래픽 검사에 의하면 기공이 존재하지 않음을 알게 된다.

본 발명의 물질에 있어서, 균열이나 기공이 존재하지 않거나 거의 존재하지 아니하게하는 것은, 매트릭스 물질의 조성을 바꾸지 아니하고, 본 발명의 중요한 장점이다. 매트릭스 물질의 조성은 바꾸지 않을 수 있으며, 그렇지 않으면 소기의 성질(경도 또는 비결정질적 성질)을 잃게 된다. 균열 및/또는 기공은 강도와 내파열도를 감소시키며, 부식성 화학물질이 본체에 이르기까지 가게 하는 통로를 제공할 수 있다. 본 발명은 균열 및/또는 기공을 없애거나 적어도 크게 감소시킨다.

비록 이상에서 본 발명의 특별한 구성이 상세히 설명되어 있다 하더라도, 본 발명의 목적과 기술적 범위 내에서 본 발명에는 다양한 수정과 개량이 가해질 수 있다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 바에 의해서만 한정된다.

Claims (10)

1. 적어도 약 700℃의 응고온도를 갖는 금속 합금 전구물질 준비 공정과;

   불안정 산화 지르코늄 분말을 준비하는 공정과;

   상기 금속합금과 상기 불안정 산화 지르코늄 분말을 혼합하여 혼합물(62)을 마련하는 공정과;

   상기 혼합물(62)을 이질적인 부착물(22)로서, 본체(28, 30)에 부착하여 물체(20)를 제조하고, 부착물(22)은 금속합금으로 된 매트릭스(40)와 매트릭스(40)에 혼합된 다수의 불안정 산화 지르코늄 입자(42)로 구성되며, 부착공정은 금속합금의 응고온도보다 높은 온도에서 이루어지게 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체(20)의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 부착공정은 혼합분말(62)을 튜브(22)에 충전시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체(20)의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 부착공정은 부착물(22)의 용접(76)을 형성시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체(20)의 제조 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 부착공정은 열 분사하여 부착물(22)을 형성시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체(20)의 제조 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 전구물질을 제조하는 공정은, 비결정질 합금인 전구물질을 마련하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체(20)의 제조 방법.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 하나의 항에 있어서, 불안정 산화 지르코늄 분말을 마련하는 공정은,

   부착물(22)의 0.2 내지 8 부피 퍼센트인 불안정 산화 지르코늄 입자(42)와 같은 불안정 산화 지르코늄 분말을 마련하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체(20)의 제조 방법.
7. 본체(28, 30)와 본체(28, 30)에 부착되는 부착물(22)로 구성되고,

   부착물(22)은 응고온도가 적어도 약700℃인 금속합금으로 된 매트릭스(40)와, 금속 합금 매트릭스(40)에 혼합된 다수의 불안정 산화 지르코늄 입자(42)로 구성된 것을 특징으로 하는 물체(20).
8. 제7항에 있어서, 부착물(22)은 표면층(86)인 것을 특징으로 하는 물체(20).
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 금속합금은 비결정질의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체(20).
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 불안정 산화 지르코늄 입자(42)는 부착물(22)의 0.2 내지 8 부피 퍼센트인 것을 특징으로 하는 물체(20).