KR20050081252A - Porous metal coated member and manufacturing method thereof using cold spray - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다공성 금속 코팅층이 형성된 코팅 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 다공성 코팅층을 모재에 형성하는 방법에 있어서, 모재를 제공하는 단계, 상기 모재 상에 Al, Mg, Zn 및 Sn으로 이루어진 그룹 중에서 각각 선택되며, xA-(1-x)B(0 < x < 1, x는 A와 B의 중량비)로 표현되는 서로 상이한 2종 이상의 금속을 최소한 포함하는 금속 조성의 분말을 공급하는 단계, 상기 분말에 고압 가스를 제공하는 단계, 상기 고압 가스에 의해 상기 금속 분말을 초음속 노즐로 분사하여 상기 모재에 코팅하는 단계 및 상기 코팅된 모재를 열처리하여 다공성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 코팅층 형성 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 코팅 부재의 내부에 기공 크기 및 기공율을 자유로이 조절할 수 있다. 따라서, 다양한 열적 기계적 부재에 적용될 수 있다.The present invention relates to a coating member having a porous metal coating layer and a method of manufacturing the same. The present invention provides a method for forming a porous coating layer on a base material, the step of providing a base material, each selected from the group consisting of Al, Mg, Zn and Sn on the base material, xA- (1-x) B (0 < x <1, x is a weight ratio of A and B) supplying a powder of a metal composition containing at least two different metals different from each other, providing a high pressure gas to the powder, by the high pressure gas Spraying a metal powder with a supersonic nozzle to coat the base material and heat-treating the coated base material to provide a porous coating layer forming method comprising the step of forming a porous coating layer. According to the present invention, it is possible to freely adjust the pore size and porosity inside the coating member. Thus, it can be applied to various thermal mechanical members.

Description

다공성 금속 코팅 부재 및 저온 분사법을 이용한 그의 제조 방법{POROUS METAL COATED MEMBER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF USING COLD SPRAY}POROUS METAL COATED MEMBER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF USING COLD SPRAY}

본 발명은 다공성 금속 코팅층이 형성된 코팅 부재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모재 표면의 코팅층의 기공 분포 및 크기가 제어되는 금속 코팅 부재 및 저온 분사법을 응용하여 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coating member having a porous metal coating layer and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a metal coating member having a controlled pore distribution and size of a coating layer on a surface of a base material and a method of manufacturing the same by applying a low temperature spray method. will be.

부재의 표면에 형성된 다공성 코팅층은 부재의 열적 기계적 특성의 향상을 가져올 수 있다. The porous coating layer formed on the surface of the member can bring about an improvement in the thermal mechanical properties of the member.

예컨대, 열교환기의 표면에 상호 연결된 개기공(open pore)들로 구성된 다공성 코팅층이 형성되어 있는 경우, 열교환기는 주변 공기와 보다 넓은 접촉 면적을 가지게 되어 보다 효율적인 열교환 성능을 달성할 수 있다. 한편, 마찰 부재의 경우, 주변 콤포넌트와의 관계에 따라 부재가 낮은 강도 및 경도를 가질 것이 요구되기도 하는 데, 다공성 코팅층은 이러한 요구를 만족시킬 수 있다. 또한, 모재와 이종 물질을 접합함에 있어서는 접합 계면에 격자 부정합에 의한 응력이 발생할 수 있으며, 다공성 코팅층은 이러한 접합 응력을 해소하는 완충층으로서도 작용할 수 있다. For example, when a porous coating layer consisting of interconnected open pores is formed on the surface of the heat exchanger, the heat exchanger may have a wider contact area with the surrounding air to achieve more efficient heat exchange performance. On the other hand, in the case of the friction member, the member may be required to have a low strength and hardness depending on the relationship with the peripheral components, and the porous coating layer may satisfy this requirement. In addition, in the bonding of the base material and the dissimilar material, stress due to lattice mismatching may occur at the bonding interface, and the porous coating layer may also act as a buffer layer to solve such bonding stress.

종래에 열적 기계적 부재 표면에 금속 코팅층을 형성하는 방법으로는 다양한 코팅 방법이 사용되어 왔다. 예컨대, 전기 도금, 용융 도금 또는 용사법 등이 그 예이다. 그러나, 이러한 방법들은 응용 분야의 제약이 따르거나, 모재에 열충격 또는 열변형 등을 유발할 염려가 있다. 또한, 이들 방법으로 코팅층 내부에 인위적으로 기공율을 조절하거나 기공 분포를 제어하는 것은 현실적으로 곤란하다.Conventionally, various coating methods have been used as a method of forming the metal coating layer on the surface of the thermal mechanical member. For example, electroplating, hot dip plating, or thermal spraying is an example. However, these methods are subject to application field constraints or may cause thermal shock or thermal deformation of the base material. In addition, it is practically difficult to artificially adjust the porosity or control the pore distribution in the coating layer by these methods.

본 발명은 모재에 열적 변형 또는 열충격에 의한 손상을 유발할 염려가 없으며, 광범위한 분야에 사용될 수 있는 열적 기계적 응용 부재 및 이에 사용되는 다공성 코팅층 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a thermal mechanical application member that can be used in a wide range of fields and a method of forming a porous coating layer used therein, without fear of causing thermal deformation or damage to the base material.

또한, 본 발명은 표면 코팅층 내부의 기공율 및 기공 크기를 비롯한 기공 분포가 제어 가능한 열적 기계적 부재 및 이에 사용되는 다공성 코팅층 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a thermal mechanical member capable of controlling the pore distribution, including the porosity and pore size inside the surface coating layer and a method for forming a porous coating layer used therein.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 다공성 코팅층을 모재에 형성하는 방법에 있어서, 모재를 제공하는 단계, 상기 모재 상에 Al, Mg, Zn 및 Sn으로 이루어진 그룹 중에서 각각 선택되며, xA-(1-x)B(0 < x < 1, x는 A와 B의 중량비)로 표현되는 서로 상이한 2종 이상의 금속을 최소한 포함하는 금속 조성의 분말을 공급하는 단계, 상기 분말에 고압 가스를 제공하는 단계, 상기 고압 가스에 의해 상기 금속 분말을 초음속 노즐로 분사하여 상기 모재에 코팅하는 단계 및 상기 코팅된 모재를 열처리하여 다공성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 코팅층 형성 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention is a method of forming a porous coating layer on a base material, providing a base material, each selected from the group consisting of Al, Mg, Zn and Sn on the base material, xA- (1 supplying a powder of a metal composition comprising at least two different metals represented by B (0 <x <1, where x is a weight ratio of A and B), and providing a high pressure gas to the powder. And coating the base metal by spraying the metal powder with the supersonic nozzle by the high pressure gas, and forming the porous coating layer by heat-treating the coated base material.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방법에서 상기 A는 Al이고, 상기 B는 Mg, Zn 및 Sn으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 금속 원소일 수 있다. 또한, 상기 열처리 단계는 상기 A와 B의 공융 온도 이상 및 상기 A와 B중 높은 융점을 갖는 금속의 융점이하에서 수행되는 것이 바람직하며, 구체적으로 약 200 ~ 650 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것이 좋다.According to an embodiment of the present invention, in the method, A is Al, and B may be one metal element selected from the group consisting of Mg, Zn, and Sn. In addition, the heat treatment step is preferably carried out at the eutectic temperature of the A and B and below the melting point of the metal having a high melting point of the A and B, specifically, in the temperature range of about 200 ~ 650 ℃. .

또한 상기 방법에서 상기 분말 제공 단계는 상기 x를 변화시킴으로써 분말 조성을 변화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the powder providing step in the method may further comprise the step of changing the powder composition by changing the x.

또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 금속 모재 및 상기 금속 모재 상에 xA-(1-x)B(여기서 x는 A와 B의 중량비)로 표현되는 최소한 2종의 금속 원소를 포함하는 코팅층을 구비하고, 상기 A와 B는 각각 Al, Mg, Zn 및 Sn으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 서로 다른 1종의 금속이며, 상기 x는 0 < x < 1의 범위내에서 상기 코팅층의 두께 방향으로 변화하며, 상기 x의 변화에 따라 상기 코팅층내의 기공율이 변화하는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 부재를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a coating layer comprising at least two metal elements represented by xA- (1-x) B (where x is a weight ratio of A and B) on the metal base material and the metal base material. Wherein A and B are each one different metal selected from the group consisting of Al, Mg, Zn and Sn, wherein x is changed in the thickness direction of the coating layer within the range of 0 <x <1 It provides a metal coating member, characterized in that the porosity in the coating layer is changed in accordance with the change of x.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 부재에서 상기 x는 상기 코팅층의 두께 방향으로 증가 또는 감소하며, 상기 x의 증가 또는 감소에 따라 상기 코팅층내의 기공율이 증감할 수 있다. 또한, 상기 A는 Al이며, 상기 B는 Mg, Zn 및 Sn으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종의 금속일 경우, 상기 금속 모재와 상기 코팅층의 계면으로부터 상기 코팅층의 표면을 향해 나아감에 따라 상기 x는 감소하며 상기 코팅층의 기공율이 증가한다. According to an embodiment of the present invention, x in the member increases or decreases in the thickness direction of the coating layer, and the porosity in the coating layer may increase or decrease as the x increases or decreases. In addition, when A is Al and B is one metal selected from the group consisting of Mg, Zn and Sn, x decreases as the metal base and the coating layer move toward the surface of the coating layer. And the porosity of the coating layer increases.

또한, 본 발명은 금속 모재 및 상기 금속 모재 상에 A-B로 표현되는 최소한 2종 이상의 금속 원소를 포함하는 코팅층을 구비하고, 상기 A와 B는 각각 Al, Mg, Zn 및 Sn으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 서로 다른 1종의 금속이며, 상기 그룹내에서 선택되는 A 또는 B는 상기 코팅층의 두께 방향에 따라 변화하며, 상기 A 또는 B의 변화에 따라 상기 코팅층내의 기공율이 변화하는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 부재를 제공한다. In addition, the present invention is provided with a coating layer comprising a metal base material and at least two or more metal elements represented by AB on the metal base material, wherein A and B are each selected from the group consisting of Al, Mg, Zn and Sn, respectively. Another metal, A or B selected in the group is changed according to the thickness direction of the coating layer, the porosity in the coating layer is changed according to the change of the A or B to provide.

본 발명에서 상기 코팅층은 상기 코팅층 내부의 최소한 일부분에 상호 연결된 개기공을 포함할 수 있으며, 특정 응용 분야에서는 상기 개기공이 상기 코팅층의 상부에 존재하는 것이 바람직하다.In the present invention, the coating layer may include open pores interconnected to at least a portion of the inside of the coating layer, and in certain applications, the open pores are preferably present on top of the coating layer.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에서 분말을 가속하여 기판(S)에 코팅층을 형성하기 위한 저온 분사 장치(100)의 개략도를 도시한 도면이다. 1 is a schematic view of a low temperature spraying apparatus 100 for accelerating powder to form a coating layer on a substrate S in the present invention.

상기 분사 장치(100)는 코팅층을 형성할 분말을 아음속 또는 초음속으로 가속하여 기판(S)에 제공한다. 이를 위해 상기 분사 장치(100)는 가스 압축기(compressor, 110), 가스 히터(120), 분말 공급기(powder feeder, 130) 및 분사 노즐(140)로 구성된다. The spraying device 100 accelerates the powder to form the coating layer at a subsonic or supersonic speed and provides it to the substrate S. To this end, the injection device 100 includes a gas compressor 110, a gas heater 120, a powder feeder 130, and an injection nozzle 140.

가스 압축기(100)로부터 제공된 약 5 기압 내지 20 기압의 압축 가스는 분말 공급기(130)으로부터 제공되는 약 1 ~ 50 ㎛의 분말을 분사 노즐(140)을 통해 약 300 ~ 1200 mm/s의 속도로 분출한다. 가스와 함께 분출된 분말은 기판(S)에 충돌하는 데, 이 때 분말이 가진 운동 에너지는 기판(S)에 충돌시 분말을 소성 변형시키고, 기판에 대한 결합력을 제공하며, 결과적으로 매우 높은 밀도의 코팅층을 형성하게 한다. Compressed gas of about 5 to 20 atmospheres of compressed gas provided from the gas compressor 100 delivers about 1 to 50 μm of powder provided from the powder feeder 130 at a speed of about 300 to 1200 mm / s through the injection nozzle 140. Squirt. The powder ejected with the gas impinges on the substrate S, at which time the kinetic energy of the powder plastically deforms the powder upon impact on the substrate S and provides a bonding force to the substrate, resulting in a very high density. To form a coating layer.

상기 장치(100)에서 압축 가스 공급 경로상의 가스 히터(120)는 압축 가스의 운동 에너지를 증가시켜 분사 노즐의 분사 속도를 높이기 위해 압축 가스를 가열하기 위한 부가적인 장치이다. 또한, 도시된 바와 같이, 분사 노즐(140)로의 분말 공급을 보다 원활히 하기 위해 상기 가스 압축기(110)의 압축 가스 일부는 상기 분말 공급기(130)로 공급될 수 있다. The gas heater 120 on the compressed gas supply path in the device 100 is an additional device for heating the compressed gas to increase the kinetic energy of the compressed gas to increase the injection speed of the injection nozzle. In addition, as illustrated, a portion of the compressed gas of the gas compressor 110 may be supplied to the powder supplier 130 in order to more smoothly supply the powder to the injection nozzle 140.

상기 장치(100)에서 압축 가스로는 상용의 가스, 예컨대 헬륨, 질소, 아르곤 및 공기 등이 사용될 수 있으며, 사용 가스의 종류는 분사 노즐(140)에서의 분사 속도 및 경제성 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.As the compressed gas in the apparatus 100, commercial gases such as helium, nitrogen, argon, and air may be used, and the type of gas to be used may be appropriately selected in consideration of the injection speed and economical efficiency of the injection nozzle 140. Can be.

도시된 장치의 동작 및 구조에 대한 보다 구체적인 설명은 알키모프(Anatoly P. Alkimov) 등에 의한 미국특허 제5,305,414호에 상세히 기술되어 있으며, 여기서는 설명을 생략한다. A more detailed description of the operation and structure of the illustrated device is described in detail in US Pat. No. 5,305,414 to Anatoly P. Alkimov et al., Which is omitted herein.

도 2a는 도 1과 관련하여 설명한 분사 장치를 사용하여 모재 또는 기판에 코팅층을 형성하는 각 단계를 도시한 절차도이다.FIG. 2A is a procedure illustrating each step of forming a coating layer on a base material or a substrate using the spraying apparatus described with reference to FIG. 1.

도 2a를 참조하면, 본 발명의 방법은 먼저 상기 분사 장치(100)의 분말 공급기(130)에서 2종 이상의 금속을 조성으로 하는 금속 분말을 공급하는 단계(S210)와 가스 압축기(110)에서 고압의 압축 가스를 제공하는 단계(S220)로 시작된다. Referring to Figure 2a, the method of the present invention first supplying a metal powder having a composition of two or more metals in the powder feeder 130 of the injection device 100 (S210) and the high pressure in the gas compressor 110 Providing the compressed gas of (S220) begins.

상기 분말 공급 단계(S210)에서 2종 이상의 금속을 조성으로 하는 분말은 Al, Mg, Zn 및 Sn으로 이루어진 그룹에서 선택된 최소한 둘 이상 금속의 혼합물 또는 고용물이거나 이들 양자의 혼합물을 포함한다. 또한, 본 발명에서 선택된 각 금속은 서로 상이한 종이다. 예컨대, 상기 그룹에서 선택된 1종의 금속이 Al을 포함하는 경우, 상기 금속 분말의 조성은 Al-Mg, Al-Zn, Al-Sn과 같은 2원계 또는 Al-Mg-Zn와 같은 3원계이거나 그 이상일 수 있다. 또한, 나열된 금속 그룹 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 반하지 않는 한, Ti, Si, Mn, Cr, Fe, Co, Ni, Cu 등이 추가로 사용될 수 있다.The powder having a composition of two or more metals in the powder supply step S210 may be a mixture or solid solution of at least two metals selected from the group consisting of Al, Mg, Zn and Sn, or a mixture of both. In addition, each metal selected in the present invention is a different species from each other. For example, when the one metal selected from the group includes Al, the composition of the metal powder is binary system such as Al-Mg, Al-Zn, Al-Sn or ternary system such as Al-Mg-Zn or It may be abnormal. In addition, in addition to the metal groups listed, Ti, Si, Mn, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, and the like may be further used as long as it does not contradict the technical idea of the present invention.

본 발명에서 상기 금속 조성의 분말은 고용체의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, Al-Mg 조성의 금속 분말은 소위 마갈이라 불리우는 AlMg 고용체 형태로 제공될 수 있다. 또한, 상기 금속 조성의 분말은 상기 고용형 분말과 모놀리씩 분말의 혼합체로도 제공될 수 있는데, 예컨대, 상기 금속 분말은 Al 분말과 AlMg 분말의 혼합물일 수도 있다. Mg과 같은 금속 분말은 폭발 등의 취급 위험성이 있기 때문에 이와 같은 고용체의 형태로 제공함으로써, 취급이 용이하다는 장점을 가진다.In the present invention, the powder of the metal composition may be provided in the form of a solid solution. For example, the metal powder of the Al-Mg composition may be provided in the form of AlMg solid solution called Magal. In addition, the powder of the metal composition may also be provided as a mixture of the solid solution powder and monolithic powder, for example, the metal powder may be a mixture of Al powder and AlMg powder. Metal powders such as Mg have the advantage of being easy to handle by providing in the form of such a solid solution because of the risk of handling such as explosion.

본 발명의 코팅층이 열적 기계적 부재에 사용될 경우, 상기 금속 분말은 비중에 대해 열전도도, 강도 등 열적 기계적 특성이 상대적으로 우수하여 기계 부재로 널리 사용되는 Al 또는 Al 합금을 포함하는 것이 바람직하다. When the coating layer of the present invention is used for a thermal mechanical member, the metal powder preferably includes Al or Al alloy which is widely used as a mechanical member due to relatively excellent thermal mechanical properties such as thermal conductivity and strength with respect to specific gravity.

본 발명의 압축 가스 제공 단계(S220)에서 제공되는 가스는 전술한 바와 같은 헬륨, 질소, 아르곤 및 공기 등이 사용될 수 있다. 상기 가스는 콤프레셔와 같은 가스 압축기로 약 5 ~ 20 기압으로 압축되어 제공된다. 필요에 따라, 상기 압축 가스는 도 1의 가스 히터(120)와 같은 가열 수단에 의해 약 200 ~ 500 ℃의 온도로 가열된 상태로 제공될 수 있다. 그러나, 이와 같은 실시예에 따라 압축 가스를 가열 상태로 제공하더라도 가스의 비열이 매우 작은 점을 고려하면 금속 분말의 온도 변화는 그다지 크지 않다. 따라서, 본 발명의 분사 단계는 저온 분사라는 점에서 거의 융점 부근 또는 융점 이상으로 분말을 가열하여 코팅하는 용사법과는 다르다.As the gas provided in the compressed gas providing step S220 of the present invention, helium, nitrogen, argon, air, and the like as described above may be used. The gas is provided compressed to about 5-20 atmospheres with a gas compressor such as a compressor. If necessary, the compressed gas may be provided in a heated state at a temperature of about 200 ° C. to 500 ° C. by a heating means such as the gas heater 120 of FIG. 1. However, considering the fact that the specific heat of the gas is very small even when the compressed gas is provided in a heated state according to this embodiment, the temperature change of the metal powder is not very large. Therefore, the spraying step of the present invention is different from the thermal spraying method in which the powder is heated and coated near the melting point or above the melting point in terms of low temperature spraying.

한편, 상기 압축 가스 제공 단계(S220)에서 공급되는 압축 가스의 일부를 상기 금속 분말의 지속적이고 안정적인 공급을 위한 캐리어 가스로 사용할 수 있음은 전술한 바와 같다.On the other hand, a portion of the compressed gas supplied in the compressed gas providing step (S220) can be used as a carrier gas for the continuous and stable supply of the metal powder.

이어서, 초음속 분사 노즐로 상기 압축 가스와 상기 금속 분말의 혼합물을 분사한다(S230). 상기 노즐을 통해 분사되는 가스-분말 혼합물의 속도는 유입되는 가스의 온도, 압력 및 분말의 입자 크기 및 비중에 따라 결정된다. 전술한 유입 가스의 압력, 온도 조건 및 약 1 ~ 50 ㎛ 입자 크기에서 상기 가스-분말 혼합체는 약 300 ~ 1200 m/s의 분사 속도를 나타낸다.Subsequently, a mixture of the compressed gas and the metal powder is injected into the supersonic injection nozzle (S230). The velocity of the gas-powder mixture injected through the nozzle is determined by the temperature, pressure and particle size and specific gravity of the incoming gas. The gas-powder mixture at the aforementioned inlet gas pressure, temperature conditions and about 1-50 μm particle size exhibits an injection rate of about 300-1200 m / s.

고속으로 분사된 금속 분말은 모재에 충돌하여 고밀도의 코팅층을 형성한다. 원하는 두께의 코팅층을 얻을 때까지 상기 분사 단계(S230)를 수행한 후, 형성된 코팅층을 열처리한다(S240). 본 발명에서 상기 열처리 온도는 약 200 ~ 650 ℃인 것이 바람직하다. 650 ℃이상의 열처리 온도는 코팅된 금속의 완전 용융을 초래하며, 200 ℃ 이하의 온도는 코팅된 조성의 용융이 거의 발생하지 않으므로 열처리 효과가 거의 발생하지 않는다.The metal powder injected at high speed collides with the base metal to form a high density coating layer. After performing the spraying step (S230) until a coating layer of a desired thickness is obtained, the formed coating layer is heat treated (S240). In the present invention, the heat treatment temperature is preferably about 200 ~ 650 ℃. A heat treatment temperature of 650 ° C. or higher results in complete melting of the coated metal, and a temperature of 200 ° C. or lower hardly causes a melting of the coated composition, so that a heat treatment effect hardly occurs.

모재상에 형성된 고밀도의 코팅층은 상기 열처리 단계(S240)를 거침으로써 다공성을 갖는다. 또한, 후술하는 본 발명의 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 형성된 다공성 코팅층의 기공율 및 기공 크기는 코팅된 금속 분말의 조성의 변화에 따라 변화한다. 여기서 조성의 변화란 사용된 금속 성분의 변화 뿐만 아니라 함량의 변화를 포함하는 의미로 사용된다.The high density coating layer formed on the base material has a porosity by going through the heat treatment step (S240). In addition, as can be seen in the embodiment of the present invention to be described later, the porosity and pore size of the formed porous coating layer is changed according to the change in the composition of the coated metal powder. The change in composition is used here to mean not only the change in the metal component used but also the change in content.

도 2b는 도 2a와 관련하여 설명한 본 발명의 코팅 방법에서 코팅층 내에 기공 분포를 제어하기 위해 공급되는 금속 분말의 조성을 변화시키는 단계(S250)를 포함하는 다공성 코팅층 형성 방법의 각 단계를 도시하고 있다.FIG. 2B illustrates each step of the method of forming a porous coating layer including the step (S250) of changing the composition of the metal powder supplied to control pore distribution in the coating layer in the coating method of the present invention described with reference to FIG. 2A.

이 방법에 따르면, 노즐 분사 단계(S240)에 의해 코팅층을 형성하는 도중 공급되는 분말의 조성을 변화시킨다. 예컨대, Al:Mg의 중량비가 1:1인 0.5Al-0.5Mg 조성 분말을 공급하다가 이를 1:2의 비율로 조절하거나 Al-Mg 대신에 Al:Zn가 1:1인 Al-Zn 조성 분말을 공급하는 등에 의해 형성되는 코팅층 두께 방향으로 조성 경사를 갖거나, 코팅층 내에 상이한 성분이 함유된 코팅층을 형성할 수 있다.According to this method, the composition of the powder supplied during the formation of the coating layer by the nozzle spraying step S240 is changed. For example, a 0.5 Al-0.5Mg composition powder having a weight ratio of Al: Mg of 1: 1 is supplied and then controlled at a ratio of 1: 2 or an Al-Zn composition powder having Al: Zn of 1: 1 instead of Al-Mg is used. It is possible to form a coating layer having a composition gradient in the coating layer thickness direction formed by feeding or the like, or containing different components in the coating layer.

상기 분말의 조성을 변화시키는 구체적인 방법은 당업자가 설계할 수 있는 통상의 방법이 사용될 수 있다. 예컨대, 하나의 분말 공급기에 순차적으로 여러 조성의 분말을 투입하는 방식으로 또는 상이한 조성 분말을 저장하는 복수의 분말 공급기를 배열하고, 밸브에 의해 공급될 조성의 분말 공급기를 선택하는 방식이 사용될 수 있을 것이다.As a specific method of changing the composition of the powder, conventional methods that can be designed by those skilled in the art may be used. For example, a method of sequentially feeding powders of different compositions into one powder feeder or arranging a plurality of powder feeders storing different composition powders and selecting a powder feeder of the composition to be supplied by the valve may be used. will be.

도 3은 이러한 방식에 의해 형성된 코팅층을 포함하는 코팅 부재(200)의 일례를 개념적으로 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view conceptually illustrating an example of a coating member 200 comprising a coating layer formed in this manner.

도 3을 참조하면, Al과 같은 모재(S)상에 중량비가 2:1인 Al-Zn층(210), 중량비가 1:1인 Al-Zn층(220) 및 중량비가 1:2인 Al-Zn층(230)이 형성된 모습을 보여주고 있다. 후술하는 본 발명의 실시예에 따르면, 이와 같이 적층된 코팅층을 열처리하면, Zn 함량이 증가함에 따라 내부의 기공 크기 및 기공율이 증가한다. 따라서 도 3과 같은 조성으로 코팅된 부재를 열처리하면, 모재로부터 멀어질수록 기공율 및/또는 기공 함량이 증가하는 코팅 부재를 얻을 수 있다. 이와 같은 기공 분포는 모재와의 계면에서 안정된 코팅 접착성을 보장한다는 측면에서 바람직하다. 또한, 이와 같은 구조에서 기공율 및 기공 함량이 증가함에 따라 코팅층의 표면 부근에 형성된 기공들은 상호 연결된 개기공일 수 있다. 이러한 개기공들은 특히 모재의 열교환 특성을 향상시키는 데 중요한 역할을 한다.Referring to FIG. 3, an Al—Zn layer 210 having a weight ratio of 2: 1, an Al—Zn layer 220 having a weight ratio of 1: 1, and Al having a weight ratio of 1: 2 on a base material S such as Al Zn layer 230 is formed. According to an embodiment of the present invention to be described later, when the heat-treated coating layer thus laminated, as the Zn content increases, the pore size and porosity therein increases. Accordingly, when the member coated with the composition as shown in FIG. 3 is heat-treated, the coating member having a porosity and / or a pore content increases as it moves away from the base material. Such pore distribution is preferable in terms of ensuring stable coating adhesion at the interface with the base material. In addition, as the porosity and pore content increase in such a structure, pores formed near the surface of the coating layer may be interconnected open pores. These open pores play a particularly important role in improving the heat exchange characteristics of the base metal.

도 3을 참조하여 설명한 코팅층 내의 기공 분포의 변화는 각 성분의 함량을 변화시키는 방법 외에도 성분 자체를 변화시킴으로써 얻을 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다. 즉, 모재상에 Al-Mg층/Al-Zn층/Al-Sn층을 순차 적층함으로써 계면으로부터 기공율 및/또는 기공 크기가 증가하는 코팅 부재를 얻을 수 있다.The change in pore distribution in the coating layer described with reference to FIG. 3 can be obtained by changing the components themselves in addition to the method of changing the content of each component as described above. That is, by sequentially laminating an Al-Mg layer / Al-Zn layer / Al-Sn layer on the base material, a coating member having an increased porosity and / or pore size can be obtained from the interface.

이하에서는 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.

아래의 각 실시예에서 사용된 금속의 일반적인 물성은 표 1과 같다.General physical properties of the metal used in each of the examples below are shown in Table 1.

금속metal 융점(℃)Melting Point (℃) 밀도(g/cm2)Density (g / cm 2 ) AlAl 660.2660.2 2.6992.699 MgMg 650650 1.741.74 ZnZn 419.46419.46 7.1337.133 SnSn 231.9231.9 7.2987.298

아래의 각 실시예의 분사 조건은 다음과 같다.The injection conditions of each of the following examples are as follows.

- 노즐 : 표준 라발형(standard laval type)Nozzle: standard laval type

애퍼쳐 : 4×6 mmAperture: 4 × 6 mm

쓰로트 갭(throat gap) : 1 mmThroat gap: 1 mm

- 압축 가스 : 종류 : 공기 Compressed gas: Type: air

압력 : 7기압 Pressure: 7 atmospheres

온도 : 330 ℃Temperature: 330 ℃

- 공급 분말 사이즈 : < 44 ㎛(325 메쉬)Feed powder size: <44 μm (325 mesh)

실시예 1Example 1

중량비 50:50인 Al 분말과 AlMg(공융 온도 약 400 ℃) 분말의 혼합 분말(즉 0.5Al-0.5AlMg)과 7 기압의 공기를 분사 노즐에 공급하여 알루미늄 기판상에 코팅하였다. A mixed powder of Al powder having a weight ratio of 50:50 and AlMg (eutectic temperature of about 400 ° C.) powder (ie, 0.5 Al-0.5 AlMg) and 7 atmospheres of air were supplied to the spray nozzle and coated on the aluminum substrate.

형성된 코팅을 약 620 ℃에서 1시간 열처리하였다. 열처리는 금속의 산화를 방지하기 위해 튜브형 관로에서 질소 가스를 흘려주면서 수행하였다. 열처리된 기판을 절단 및 연마한 뒤, 그 절단면을 광학 현미경으로 관찰하였다. 도 4는 이와 같이 제조된 기판의 절단면 사진을 도시하고 있다. The formed coating was heat treated at about 620 ° C. for 1 hour. Heat treatment was performed while flowing nitrogen gas in a tubular pipe to prevent oxidation of the metal. After the heat-treated substrate was cut and polished, the cut surface was observed with an optical microscope. Figure 4 shows a photograph of the cut surface of the substrate thus produced.

도 4에서 코팅층이 Al 기판에 잘 부착되어 있음을 알 수 있으며, Al 기판과 코팅층의 계면은 코팅층 내부에 트랩된 기공(검은 부분)에 의해 확연히 구분되고 있다. 이 기공들은 코팅 상태에서는 관찰되지 않았던 것으로 열처리 후 생성된 것이다. It can be seen from FIG. 4 that the coating layer is well adhered to the Al substrate, and the interface between the Al substrate and the coating layer is clearly distinguished by pores (black portions) trapped inside the coating layer. These pores were not observed in the coating and were produced after the heat treatment.

실시예 2Example 2

혼합 분말에 AlMg의 중량을 증가시켜 0.3Al-0.7AlMg의 조성을 금속 분말의 조성으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 코팅층을 제조하였다. 실시예 1과 동일하게 제조된 코팅층을 열처리하고, 그 단면을 광학 현미경으로 관찰하였고, 이를 도 5에 도시하였다.The coating layer was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the weight of AlMg was increased to the mixed powder to make the composition of 0.3Al-0.7AlMg as the metal powder. The coating layer prepared in the same manner as in Example 1 was heat-treated, and its cross section was observed with an optical microscope, which is shown in FIG. 5.

도 4와 비교할 때, 도 5에서는 기공의 크기가 증가한 것을 알 수 있으며 육안으로도 기공율이 증가하였음을 알 수 있다. Compared with FIG. 4, it can be seen that the pore size is increased in FIG. 5 and the porosity is increased even with the naked eye.

실시예 3Example 3

Al분말/AlMg분말/Al분말/AlMg분말/Al분말의 순으로 분말 조성을 변화시키면서 코팅층을 형성하였다. 나머지 코팅 조건은 실시예 1과 동일하였다. 이어서, 형성된 코팅층을 620 ℃, 1 시간 열처리하였다.The coating layer was formed while changing the powder composition in the order of Al powder / AlMg powder / Al powder / AlMg powder / Al powder. The remaining coating conditions were the same as in Example 1. Subsequently, the formed coating layer was heat-treated at 620 ° C. for 1 hour.

도 6은 열처리된 기판의 단면을 보여주는 광학 현미경 사진이다. 도시된 바와 같이, 순수한 Al층에서는 기공이 잘 관찰되지 않았으며, AlMg층에서는 기공이 관찰됨을 알 수 있다. 6 is an optical micrograph showing a cross section of a heat treated substrate. As shown, the pores were not observed well in the pure Al layer, it can be seen that the pores are observed in the AlMg layer.

실시예 4Example 4

Al 기판상에 조성이 0.667Al-0.333Mg인 혼합 분말로 코팅한 뒤, 이어서 조성이 0.5Al-0.5Mg인 혼합 분말로 코팅하였다. 나머지 코팅 조건은 실시예 1과 동일하였다. 이어서, 형성된 코팅층을 약 620℃의 온도에서 1 시간 동안 열처리하여, 그 단면을 광학 현미경으로 관찰하였다.The Al substrate was coated with a mixed powder of 0.667 Al-0.333 Mg, followed by a mixed powder of 0.5 Al-0.5 Mg. The remaining coating conditions were the same as in Example 1. Subsequently, the formed coating layer was heat-treated at a temperature of about 620 ° C. for 1 hour, and its cross section was observed with an optical microscope.

도 7은 단면을 관찰한 광학 현미경 사진이다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 조성이 0.5Al-0.5Mg인 코팅 영역(표면 부근)의 기공율이 조성 0.667Al-0.333Mg인 코팅 영역(계면 부근)에 비해 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서, Mg 함량의 증가가 코팅층내에 기공율의 증가를 초래함을 알 수 있다. 또한, 기공 형상과 기공율로 미루어 볼 때, 표면 부근의 기공들은 상호 연결된 개기공임을 짐작할 수 있다. 이와 같이, 코팅층의 표면으로부터 내부로까지 상호 연결되어 있는 기공은 주변 공기와의 많은 접촉 면적을 제공하므로, 특히 열교환 또는 열방사 특성이 우수할 것이 요구되는 응용 분야에 적합할 것이다.7 is an optical micrograph of the cross section observed. As can be seen in FIG. 7, it can be seen that the porosity of the coating region (surface vicinity) having a composition of 0.5Al-0.5Mg increases compared to the coating region (surface vicinity) having a composition of 0.667Al-0.333Mg. Therefore, it can be seen that an increase in the Mg content results in an increase in porosity in the coating layer. In addition, considering the pore shape and porosity, it can be estimated that the pores near the surface are interconnected open pores. As such, the pores interconnected from the surface of the coating layer to the interior provide a large contact area with the ambient air, and therefore will be particularly suitable for applications requiring good heat exchange or thermal radiation properties.

실시예 5Example 5

Al 기판상에 조성이 0.5Al-0.5Sn인 Al과 Sn의 혼합 분말을 코팅하였다. 나머지 코팅 조건은 실시예 1과 동일하였다.A mixed powder of Al and Sn having a composition of 0.5Al-0.5Sn was coated on an Al substrate. The remaining coating conditions were the same as in Example 1.

형성된 코팅층을 약 650 ℃의 온도에서 1 시간 동안 열처리한 뒤, 그 단면을 연마한 뒤 광학 현미경으로 관찰하였다. 도 8은 그 단면 광학 현미경 사진이다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 코팅층 내부에서 무수히 많은 기공을 확인할 수 있으며, 이 기공들은 형상 및 기공율로 보아 상호 연결되어 있는 것으로 파악된다. The formed coating layer was heat treated at a temperature of about 650 ° C. for 1 hour, and then the cross section was polished and observed under an optical microscope. 8 is a cross-sectional optical micrograph. As can be seen from FIG. 7, a myriad of pores can be found in the coating layer, and these pores are considered to be interconnected in terms of shape and porosity.

실시예 6Example 6

조성이 0.667Al-0.333Sn인 혼합 분말로 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅한 뒤, 이어서 조성이 0.5Al-0.5Sn인 혼합 분말로 추가 코팅하였다. 형성된 코팅층을 620℃에서 1 시간 동안 열처리한 뒤, 연마된 단면을 광학 현미경으로 관찰하였다.It was coated in the same manner as in Example 1 with a mixed powder having a composition of 0.667 Al-0.333 Sn, and then further coated with a mixed powder having a composition of 0.5 Al-0.5 Sn. The formed coating layer was heat-treated at 620 ° C. for 1 hour, and the polished cross section was observed under an optical microscope.

도 9는 그 단면 사진으로서, 0.667Al-0.333Sn이 코팅된 계면 부근과 0.5Al-0.5Sn이 코팅된 표면 부근을 비교하면, 표면 부근에서 기공들의 크기가 대폭 증가하고 기공율 또한 증가하였음을 알 수 있다. 따라서, Sn의 함량 증가가 기공 생성을 촉진함을 알 수 있다.FIG. 9 is a cross-sectional photograph showing that when the vicinity of the interface coated with 0.667Al-0.333Sn and the vicinity of the surface coated with 0.5Al-0.5Sn were observed, the size of the pores significantly increased and the porosity also increased near the surface. have. Therefore, it can be seen that increasing the content of Sn promotes pore formation.

실시예 7Example 7

Al 기판에 조성이 0.667Al-0.333Zn인 혼합 분말로 코팅한 뒤, 이어서 조성이 0.5Al-0.5Zn인 혼합 분말로 코팅하였다. 코팅 조건은 실시예 1과 동일하였다. 이어서, 형성된 코팅층을 약 620℃의 온도에서 1 시간 동안 열처리하였고, 그 단면을 광학 현미경으로 촬영하여 도 10에 나타내었다. The Al substrate was coated with a mixed powder having a composition of 0.667Al-0.333Zn and then coated with a mixed powder having a composition of 0.5Al-0.5Zn. Coating conditions were the same as in Example 1. Subsequently, the formed coating layer was heat-treated at a temperature of about 620 ° C. for 1 hour, and the cross section thereof was photographed with an optical microscope and shown in FIG. 10.

도 10으로부터 Zn의 첨가에 의해 코팅층 내부에 많은 기공이 형성됨을 알 수 있다. 또한 Zn 함량이 높은 표면 부근에서 Zn 함량이 상대적으로 낮은 계면 부근에 비해 매우 큰 기공이 존재하며 기공율도 증가하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, Zn 함량의 증가가 기공의 크기 및 기공율의 증가를 가져옴을 알 수 있다.It can be seen from FIG. 10 that many pores are formed in the coating layer by the addition of Zn. In addition, in the vicinity of the surface of the high Zn content, very large pores exist and the porosity increases compared to the interface near the relatively low Zn content. Therefore, it can be seen that an increase in the Zn content leads to an increase in pore size and porosity.

이상 설명한 실시예 1 내지 실시예 7로부터 코팅층에 Al과 함께 첨가되는 Mg, Zn, Sn이 열처리 후 코팅층내에 기공의 형성에 관여함을 알 수 있었다. 또한, 첨가량이 증가할수록 생성되는 기공의 크기 및 기공율 또한 증가함을 알 수 있었다. 생성된 기공들은 Mg, Zn, Sn의 함량이 증가함에 따라 상호 연결되어 개기공화되었다.From Examples 1 to 7 described above, it can be seen that Mg, Zn, and Sn added together with Al to the coating layer are involved in the formation of pores in the coating layer after the heat treatment. In addition, it can be seen that as the addition amount increases, the pore size and porosity also increase. The resulting pores were interconnected and open-pore with increasing contents of Mg, Zn and Sn.

이와 같은 현상의 원인에 대하여 본 발명자들은 다음과 같이 추측한다. 그러나, 이하의 설명은 본 발명의 이해를 위한 참조적인 것이며, 본 발명의 기술적 범위의 해석 근거로 제시되는 것은 아니다.The present inventors speculate on the cause of such a phenomenon as follows. However, the following description is for the purpose of understanding the present invention and is not presented as a basis for interpretation of the technical scope of the present invention.

Al과 함께 첨가된 Mg, Zn, Sn은 열처리 온도에서 Al과 공융 액상을 형성하며, Al은 부분적으로 용융될 것이다. 이와 같이 액상이 존재할 때 기공의 합체가 상대적으로 용이하게 되며, 결국 육안으로 관찰되는 기공의 증가를 가져올 수 있다.Mg, Zn, Sn added with Al forms a eutectic liquid phase with Al at the heat treatment temperature, and Al will partially melt. As such, when the liquid phase is present, the pore coalescence becomes relatively easy, which may result in an increase in the pores observed with the naked eye.

한편, 용융 Al과 공기중의 수분이 반응함에 따라 생성된 수소 등의 부산물 가스를 기공 생성의 원인으로 들 수도 있을 것이다. Al 뿐만 아니라 Al 보다 융점이 낮은 Mg, Sn, Zn 등도 열처리 온도에서 이와 같은 반응을 일으킬 것으로 짐작된다.On the other hand, by-product gas such as hydrogen generated as the molten Al reacts with moisture in the air may be cited as a cause of pore formation. It is presumed that not only Al but also Mg, Sn and Zn having a lower melting point than Al cause such a reaction at the heat treatment temperature.

또 다른 이유로는 부분적인 용융에 의해 각 금속 분말이 합금화될 때의 밀도 변화에 의해서 기공이 생성되었을 것으로 짐작할 수 있다. For another reason, it can be assumed that the pores were generated by the density change when each metal powder was alloyed by partial melting.

이와 같은 추측은 전술한 실시예들과 같이 Mg의 첨가에 비해 Zn나 Sn이 첨가될 때 상대적으로 많은 기공이 형성되는 것에도 잘 부합한다. 왜냐하면, Zn의 용융 온도(419.46 ℃)나 Sn의 용융 온도(231.9 ℃)는 Mg의 용융 온도(650 ℃)에 비해 낮기 때문이다. This conjecture also corresponds to the formation of relatively many pores when Zn or Sn is added as compared to the addition of Mg as in the above-described embodiments. This is because the melting temperature of Zn (419.46 ° C) or the melting temperature of Sn (231.9 ° C) is lower than that of Mg (650 ° C).

이상의 점을 고려할 때, 본 발명에서 열처리 온도는 혼합되는 최소한 두 금속의 공융 온도(eutectic temperature) 이상이어야 할 것이다. 여기서 공융 온도는 포정 온도(peritectic temperature)를 포함하는 의미로 사용된다. 다만, 각 금속 분말이 미량의 불순물을 함유하고 있을 수 있으므로 공융 온도 이하에서도 부분적인 용융 현상이 발생할 수도 있다. 또한, 본 발명에서 열처리 온도는 융점이 가장 높은 순수 Al의 융점 이상을 넘어서는 안된다. 이 경우, 코팅 자체가 구조적 안정성을 가질 수 없기 때문이다. In view of the above, the heat treatment temperature in the present invention should be above the eutectic temperature of at least two metals to be mixed. The eutectic temperature is used herein to include the peritectic temperature. However, since each metal powder may contain a small amount of impurities, partial melting may occur even at a eutectic temperature or lower. In the present invention, the heat treatment temperature should not exceed the melting point of the pure Al having the highest melting point. This is because the coating itself cannot have structural stability.

본 발명의 방법은 저온 분사법이 갖는 다수의 장점을 그대로 보유하고 있다. 즉, 고온 처리를 행하지 않기 때문에 모재 또는 코팅층의 산화를 최대한 억제하고 모재에 열충격에 의한 손상을 가할 염려가 없다. 또한, 매우 높은 코팅 증착 속도를 달성할 수 있고, 증착층의 두께 조절이 매우 용이하다.The method of the present invention retains many of the advantages of the low temperature spraying method. That is, since the high temperature treatment is not performed, oxidation of the base material or coating layer is suppressed to the maximum and there is no fear of damaging the base material by thermal shock. In addition, very high coating deposition rates can be achieved, and the thickness control of the deposited layer is very easy.

특히, 본 발명의 코팅 방법에서 Al과 함께 사용되는 Mg, Sn, Zn 등은 Al에 비해 낮은 융점을 가진다. 따라서, Al의 융점 이하에서 열처리함으로써 모재로 Al 또는 Al 합금을 사용하는 대부분의 열적 기계적 부재에 모재 손상없이 적용 가능하다. In particular, Mg, Sn, Zn and the like used together with Al in the coating method of the present invention has a lower melting point than Al. Therefore, it can be applied to most of the thermal mechanical members using Al or Al alloy as the base material by heat treatment below the melting point of Al without damaging the base material.

또한, 본 발명의 코팅 방법은 코팅 조성을 변화시킴으로써 코팅층에 형성되는 기공율을 변화시킨다. 이러한 방법은 각 산업 분야에서 요구되는 다공성 코팅층을 매우 손쉬운 방법으로 제공할 수 있게 한다.In addition, the coating method of the present invention changes the porosity formed in the coating layer by changing the coating composition. This method makes it possible to provide a porous coating layer required in each industry in a very easy way.

또한 본 발명의 방법에 의해 제조된 코팅 부재는 내부에 기공 크기 및 기공율을 자유로이 조절할 수 있다. 따라서, 다양한 열적 기계적 부재로 사용될 수 있다.In addition, the coating member produced by the method of the present invention can freely adjust the pore size and porosity therein. Therefore, it can be used as various thermal mechanical members.

도 1은 본 발명에서 코팅층을 형성하기 위해 사용되는 저온 분사 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a low temperature spraying apparatus 100 used to form a coating layer in the present invention.

도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 실시예에 따라 다공성 코팅층 형성 방법의 각 단계를 도시한 절차도이다.2A and 2B are procedural diagrams illustrating each step of the porous coating layer forming method according to the embodiment of the present invention, respectively.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 내부 조성이 변화하는 코팅층을 갖는 코팅 부재(200)의 일례를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an example of a coating member 200 having a coating layer whose internal composition is changed according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 0.5Al-0.5AlMg 조성의 코팅층을 열처리한 후 그 단면을 촬영한 광학 현미경 사진이다.Figure 4 is an optical micrograph taken a cross-section after the heat treatment of the coating layer of 0.5Al-0.5AlMg composition according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 0.3Al-0.7AlMg 조성의 코팅층을 열처리한 후 그 단면을 촬영한 광학 현미경 사진이다.FIG. 5 is an optical microscope photograph of a cross section of the coating layer having a composition of 0.3Al-0.7AlMg according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 Al/AlMg/Al/AlMg/Al 조성이 순차 적층된 코팅층을 열처리한 후 그 단면을 촬영한 광학 현미경 사진이다.FIG. 6 is an optical microscope photograph of a cross section of a coating layer in which Al / AlMg / Al / AlMg / Al compositions are sequentially stacked according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 0.667Al-0.333Mg/0.5Al-0.5Mg 조성이 순차 적층된 코팅층을 열처리한 후 그 단면을 촬영한 광학 현미경 사진이다.FIG. 7 is an optical microscope photograph of a cross section of a coating layer in which 0.667Al-0.333Mg / 0.5Al-0.5Mg composition is sequentially laminated according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 0.5Al-0.5Sn 조성의 코팅층을 열처리한 후 그 단면을 촬영한 광학 현미경 사진이다.8 is an optical microscope photograph of a cross section of the coating layer of 0.5Al-0.5Sn composition after heat treatment according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 0.667Al-0.333Sn/0.5Al-0.5Sn 조성이 순차 적층된 코팅층을 열처리한 후 그 단면을 촬영한 광학 현미경 사진이다.FIG. 9 is an optical microscope photograph of a cross section of a coating layer in which a composition of 0.667Al-0.333Sn / 0.5Al-0.5Sn is sequentially laminated according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 0.667Al-0.333Zn/0.5Al-0.5Zn 조성이 순차 적층된 코팅층을 열처리한 후 그 단면을 촬영한 광학 현미경 사진이다.10 is an optical microscope photograph of a cross section of a coating layer in which 0.667Al-0.333Zn / 0.5Al-0.5Zn composition is sequentially laminated according to an embodiment of the present invention.

Claims (14)

다공성 코팅층을 모재에 형성하는 방법에 있어서,In the method of forming a porous coating layer on the base material, 모재를 제공하는 단계;Providing a base material; 상기 모재 상에 Al, Mg, Zn 및 Sn으로 이루어진 그룹 중에서 각각 선택되며, xA-(1-x)B(0 < x < 1, x는 A와 B의 중량비)로 표현되는 서로 상이한 2종 이상의 금속을 최소한 포함하는 금속 조성의 분말을 공급하는 단계;Two or more different types selected from the group consisting of Al, Mg, Zn, and Sn on the base material, and represented by xA- (1-x) B (0 <x <1, where x is a weight ratio of A and B); Supplying a powder of a metal composition comprising at least metal; 상기 분말에 고압 가스를 제공하는 단계;Providing a high pressure gas to the powder; 상기 고압 가스에 의해 상기 금속 분말을 초음속 노즐로 분사하여 상기 모재에 코팅하는 단계; 및Spraying the metal powder into the supersonic nozzle by the high pressure gas to coat the base material; And 상기 코팅된 모재를 열처리하여 다공성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 코팅층 형성 방법.Method of forming a porous coating layer comprising the step of heat-treating the coated base material to form a porous coating layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 조성의 분말은 상기 그룹에서 선택된 최소한 둘 이상의 금속이 합금된 합금 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 코팅층 형성 방법.Wherein the powder of the metal composition comprises an alloy powder alloyed with at least two metals selected from the group. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 A는 Al이고, 상기 B는 Mg, Zn 및 Sn으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 금속 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 코팅층 형성 방법.Wherein A is Al, B is a method of forming a porous coating layer, characterized in that it comprises one metal element selected from the group consisting of Mg, Zn and Sn. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스 제공 단계는The gas providing step 상기 가스를 압축하는 단계;Compressing the gas; 상기 압축된 가스를 예열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 코팅층 형성 방법.And preheating the compressed gas. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열처리 단계는 상기 A와 B의 공융 온도 이상 및 상기 A와 B중 높은 융점을 갖는 금속의 융점이하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다공성 코팅층 형성 방법. The heat treatment step is a porous coating layer forming method, characterized in that carried out above the eutectic temperature of the A and B and below the melting point of the metal having a high melting point of the A and B. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열처리 단계는 약 200 ~ 650 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다공성 코팅층 형성 방법.The heat treatment step is a method of forming a porous coating layer, characterized in that carried out at a temperature range of about 200 ~ 650 ℃. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 분말 제공 단계는The powder providing step 상기 x를 변화시킴으로써 분말 조성을 변화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 코팅층 형성 방법.And changing the powder composition by changing the x. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스는 헬륨, 질소, 아르곤 및 공기로 이루어진 그룹에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 코팅층 형성 방법.The gas is a porous coating layer forming method characterized in that it comprises one selected from the group consisting of helium, nitrogen, argon and air. 금속 모재; 및Metal base material; And 상기 금속 모재 상에 xA-(1-x)B(여기서 x는 A와 B의 중량비)로 표현되는 최소한 2종의 금속 원소를 포함하는 코팅층을 구비하고,A coating layer including at least two metal elements represented by xA- (1-x) B (where x is a weight ratio of A and B) on the metal base material, 상기 A와 B는 각각 Al, Mg, Zn 및 Sn으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 서로 다른 1종의 금속이며, 상기 x는 0 < x < 1의 범위내에서 상기 코팅층의 두께 방향으로 변화하며, 상기 x의 변화에 따라 상기 코팅층내의 기공율이 변화하는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 부재.A and B are each one different metal selected from the group consisting of Al, Mg, Zn, and Sn, and x is changed in the thickness direction of the coating layer within a range of 0 <x <1, and x of Metal coating member, characterized in that the porosity in the coating layer changes in accordance with the change. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 x는 상기 코팅층의 두께 방향으로 증가 또는 감소하며, 상기 x의 증가 또는 감소에 따라 상기 코팅층내의 기공율이 증감하는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 부재.Wherein x is increased or decreased in the thickness direction of the coating layer, the metal coating member, characterized in that the porosity in the coating layer increases or decreases as the increase or decrease of x. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 A는 Al이며, 상기 B는 Mg, Zn 및 Sn으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종의 금속이며, 상기 금속 모재와 상기 코팅층의 계면으로부터 상기 코팅층의 표면을 향해 나아감에 따라 상기 x는 감소하며 상기 코팅층의 기공율이 증가하는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 부재.A is Al, and B is one metal selected from the group consisting of Mg, Zn, and Sn, and x decreases as the metal base and the coating layer advance toward the surface of the coating layer. The porosity of the metal coating member, characterized in that to increase. 금속 모재; 및Metal base material; And 상기 금속 모재 상에 A-B로 표현되는 최소한 2종 이상의 금속 원소를 포함하는 코팅층을 구비하고,It is provided with a coating layer containing at least two or more metal elements represented by A-B on the metal base material, 상기 A와 B는 각각 Al, Mg, Zn 및 Sn으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 서로 다른 1종의 금속이며, 상기 그룹내에서 선택되는 A 또는 B는 상기 코팅층의 두께 방향에 따라 변화하며, 상기 A 또는 B의 변화에 따라 상기 코팅층내의 기공율이 변화하는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 부재.A and B are each one different metal selected from the group consisting of Al, Mg, Zn, and Sn, and A or B selected in the group changes depending on the thickness direction of the coating layer, and A or B Metal coating member, characterized in that the porosity in the coating layer changes in accordance with the change. 제9항 또는 제12항에 있어서,The method of claim 9 or 12, 상기 코팅층은 상기 코팅층 내부의 최소한 일부분에 상호 연결된 개기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 부재.The coating layer is a metal coating member, characterized in that it comprises openings interconnected to at least a portion of the inside of the coating layer. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 개기공은 상기 코팅층의 상부에 존재하는 것을 특징으로 하는 금속 코팅 부재.The opening is a metal coating member, characterized in that present on top of the coating layer.
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