KR20060094642A - 고온 내마모성을 향상시킨 코팅제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온 내마모성을 향상시킨 코팅제에 관한 것으로서, 보다 상세히는 산화알루미늄(Al2O3)과 산화규소(SiO2)를 주성분으로 하여 산화작용과 고온부식, 그리고 고온마모를 방지하고 내부식성, 내침식성 및 접착성을 향상시킨 고온 내마모성을 향상시킨 코팅제에 관한 것이며, 산화알루미늄(Al2O3) 30~35중량%, 산화규소(SiO2) 25~43중량%, 산화크롬(Cr2O3) 3~5중량%, 산화철(Fe2O3) 0.1~1중량%, 물유리(Waterglass) 0.1~5중량%, 수산화나트륨(NaOH) 0.1~5중량%, CMC(Carboxy Methyl Cellulose) 0.1~5중량%, 물(H2O) 22~35중량%로 구성됨을 특징으로 한다.
내마모성, 산화알루미늄, 산화규소, 산화알루미늄, 물유리.

Description

고온 내마모성을 향상시킨 코팅제{Coating having improved high temperature wear resistance}
본 발명은 고온 내마모성을 향상시킨 코팅제에 관한 것으로서, 보다 상세히는 산화알루미늄(Al2O3)과 산화규소(SiO2)를 주성분으로 하여 산화작용과 고온 부식, 그리고 고온 마모를 방지하고 내부식성, 내침식성 및 접착성을 향상시킨 고온 내마모성을 향상시킨 코팅제에 관한 것이다.
통상적으로 산업용 보일러, 석유화학 히터, 산업용 로, 열교환기 그리고 일부 집진장치 등의 내부는 고온이면서 유해한 환경상태에 노출되어 있으므로 이를 구성하는 금속부속품과 내화물은 부식, 침식 그리고 마모라는 문제점이 수반되어 설비의 효율이 향상되지 못했다. 이를 개선하기 위해 표면에 기경성 내화몰탈을 손이나 붓으로 도포하는 방법이 있다.
그러나 현재까지 사용되고 있는 기경성 내화몰탈은 금속표면에 견고하게 부 착시킬 수 없고 고온에서 쉽게 탈락하며, 마모에 의해 금속표면의 부식 및 침식이 발생되는 문제점을 안고 있어 사용이 미비한 상황이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 산화작용과 고온부식, 황화물질 그리고 고온 마모를 방지하고, 내부식성, 내침식성 및 접착성을 향상시킨 코팅제를 직접 분사하여 피막을 형성함으로써 피처리재의 산화작용과 고온 부식 및 고온 마모를 방지하면서, 불가연성으로 유해가스, 증기의 방출이 없는 고온 내마모성을 향상시킨 코팅제에 관한 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명 고온 내마모성을 향상시킨 코팅제는 산화알루미늄(Al2O3) 30~35중량%, 산화규소(SiO2) 25~43중량%, 산화크롬(Cr2O3) 3~5중량%, 산화철(Fe2O3) 0.1~1중량%, 물유리(Waterglass) 0.1~5중량%, 수산화나트륨(NaOH) 0.1~5중량%, CMC(Carboxy Methyl Cellulose) 0.1~5중량%, 물(H2O) 22~35중량%로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명 고온 내마모성을 향상시킨 코팅제의 주성분인 산화알루미늄(Al2O3) 은 내화도 및 화학적 안정성을 가져오며, 그리고 산화크롬(Cr2O3)은 내마모 역할을 수행한다.
결합재 및 기타 첨가제로 사용되는 물유리(Waterglass), 수산화나트륨(NaOH) 및 CMC(Carboxy Methyl Cellulose)에 대해 자세히 살펴보면 다음과 같다.
물유리(Waterglass)는 규산소다의 수용액으로서 규산질 모래와 탄산나트륨(Na2CO3)을 혼합하여 1400℃이상의 고온에서 용융시켜 냉각한 다음 물에 녹여 만든 것으로서 기타 첨가제와 함께 금속부속품 및 내화물과 피처리재의 결합재(binder)로 작용한다.
수산화나트륨(NaOH)은 비누의 제조, 보크사이트(beaxite)의 제련, 불순물을 제거하며, 염색 등의 가공에 적합하게 하는데 사용되며, 금속강과의 표면처리, 광석의 정련과정 및 유리제조의 원료로 사용되어 분산제 역할을 한다.
CMC(Carboxy Methyl Cellulose)는 흡수성이 큰 백색 또는 미백색의 분말로서 물에 용이하게 녹아 점성을 나타내며, 피막을 형성하고, 분산제로서의 역할을 한다.
참고로 분산제는 원료들간에 고른 분산과 함께 점도를 저하시키는 작용을 하여 저장 안정성 및 작업성을 향상시킨다.
본 발명에 따른 코팅제를 도포할 때는 피처리재의 표면의 불필요한 이물질을 완전히 제거하는 전처리를 한다.
전처리 후 본 발명에 따른 코팅제를 도포하는 방법은 스프레이나 붓 등을 이용하여 행할 수 있으나, 균일한 두께의 코팅층을 얻기 위해서는 스프레이를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 코팅제를 도포하고 난 후 자연건조법 또는 가열건조법으로 건조시킨다.
상기 고온 내마모성을 향상시킨 코팅제는 피처리재에 도포할 경우 용제부분은 증발되고 고체입자와 결합제 성분만 남아 고체피막을 형성함으로써 피처리재 표면의 내마모, 내부식, 내침식을 증대시키는 기능을 하게 된다.
<실시예 1>
전체 중량에 대비하여 산화알루미늄(Al2O3) 30중량%, 산화규소(SiO2) 35중량%, 산화크롬(Cr2O3) 5중량%, 산화철(Fe2O3) 0.5중량%, 물유리(Waterglass) 2중량%, 수산화나트륨(NaOH) 1.5중량%, CMC(Carboxy Methyl Cellulose) 1 중량%, 물(H2O) 25중량%를 혼합시켜 고온 내마모성을 향상시킨 코팅제를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 코팅제를 고압공기에 의해 금속의 피처리재에 가압 밀착시키는 방법인 직접분사방법(spray)으로 0.5~0.8㎜ 두께로 코팅하고. 내화도(KSL 3113), 접착강도(KSL 3133) 그리고 마모시험에 의하여 판정하였다. 내구성 시험은 특별한 시험규격이 없어 현장에서 나타난 결과치를 나열하였다. 비교예는 종래에 시행되고 있는 기경성 내화몰탈를 적용한 것이다.
구 분 성능평가시험 및 결과
KSL 3113 KSL3133 마모시험 내구수명 (MONTHS)
내화도(SK) 접착강도(㎏/㎠) (at 1400℃×3hrs) 마모중량 상대치 현장결과치
실시예 1 33 95〈 1.0 24
비교예 33 79〈 2.5 12
본 발명에 따른 고온 내마모성을 향상시킨 코팅제는, 종래의 기경성 내화몰탈을 손이나 붓으로 도포하는 피막층보다 마모도가 낮음은 물론, 피처리재의 내부식성, 내침식성을 향상시키고, 접착강도가 뛰어나 피막층 탈락 정도도 30~40% 낮다.
참고로 내화도는 여러 가지 열적 성질 중 열의 작용에 견디는 성능만을 기준으로 하여 내화물을 비교할때 쓰는 것으로써 내화물을 일정 조건 밑에서 가열할 때 자중에 의하여 가장 근사한 연화변형상태를 나타낸 표준 온도 콘의 번호이다. 이는 표준콘과 내화물을 동일형태로 만들어 동일 조건하에 가열하여 시험하고, 통칭 SK26번 1,580℃이상을 내화물로 정의한다.
현재 실시되고 있는 기타 관(tube)의 마모방지를 위한 여러가지 방법을 대비하면 다음 표2와 같다.
구분 Weld-Overlay 용 사 본 발명에 따른 코팅제
시공비(㎡) 50만원 350만원 30만원
수명 2~3년 1년 이내 3~5년
기타 용접후 결함발생 수압테스트, 두께측정 특정부위 시공불가, 비시공부위와 두께차, 두께측청, 일정공기확보 관에 유해성 없고, 공사기간 단축, 수명연장
상기 표에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 코팅제를 피처리재에 도포하는 것이 종래의 Weld-Overlay, 용사(溶射)방법보다도 수명과 시공이 간편하고, 그 비용면에서도 현저히 절감된다.
따라서 본 발명에 따른 내마모성을 향상시킨 코팅제로 형성된 피막은 종래의 것보다 수명에서 2~4배 연장되므로 보수비용 절감 및 안정된 조업여건에 이바지 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고온 내마모성을 향상시킨 코팅제는 산화작용과 고온부식, 그리고 고온 마모를 방지하고, 내부식성, 내침식성 및 접착성을 향상시킨 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (1)

  1. 산화알루미늄(Al2O3) 30~35중량%, 산화규소(SiO2) 25~43중량%, 산화크롬(Cr2O3) 3~5중량%, 산화철(Fe2O3) 0.1~1중량%, 물유리(Waterglass) 0.1~5중량%, 수산화나트륨(NaOH) 0.1~5중량%, CMC(Carboxy Methyl Cellulose) 0.1~5중량%, 물(H2O) 22~35중량%로 구성되어 금속 표면의 내마모성을 증가시킨 것을 특징으로 한 고온 내마모성을 향상시킨 코팅제.
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