KR20080082283A - 플라즈마 용사 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

플라즈마 용사 코팅 방법이 제공된다. 일 면이 중력의 방향과 실질적으로 평행하도록 기판을 제공한다. 그리고 기판의 일면에 음극 및 양극에 인가되는 전압차에 의해서 발생되고 용융된 세라믹 분말이 섞인 플라즈마 불꽃을 중력의 방향과 수직하게 기판의 일면에 분사한다. 여기서 플라즈마 용사 코팅을 수행하는 과정에서 기판에 의해서 반사된 산란 입자들이 기판에 재 흡착됨 없이 자유 낙하하게 된다. 결과적으로 산란 입자들이 기판에 재 흡착되지 않기 때문에 코팅층의 코팅 밀도를 증가시킬 수 있으며 누설 전류의 발생이라든지 코팅층이 기판으로부터 벗겨지는 현상 등이 발생하지 않게 되거나 그러한 현상들을 현저하게 감소시킬 수 있다

Description

플라즈마 용사 코팅 방법{Plasma Spray Coating Method}

도 1은 플라즈마 불꽃을 수평으로 기판에 분사하여 형성한 코팅층을 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 용사 코팅 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 3은 상기 제1 실시예에 따라 기판 상에 형성한 코팅층을 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 용사 코팅 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 용사 코팅 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 용사 코팅 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 용사 코팅 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 기판 10 : 플라즈마 건

11 : 가스 주입구 12 : 음극

13 : 냉각 통로 14 : 양극

15 : 외주부 16 : 지지대

17 : 분말 주입구 18 : 플라즈마 불꽃

18a : 산란 입자 19 : 코팅층

본 발명은 플라즈마 용사 코팅 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 기판에 코팅막을 형성할 때 사용되는 플라즈마 용사 코팅 방법에 관한 것이다.

플라즈마 용사에 의한 코팅 기술은 고온의 플라즈마 제트 속에 약 10㎛ 내지 약 100㎛의 직경을 갖는 분말들을 주입시킴으로서 플라즈마 제트 속에서 용융된 상기 분말들을 초고속으로 모재 위에 분사시킴으로서 수행된다.

용융되어 분사된 분말들은 급냉 응고의 방식에 의해서 주로 기계적 결합력으로 모재 표면에 적층되게 된다. 플라즈마 용사 코팅 방법을 사용하는 경우 다른 화염 용사와 같은 방법으로는 도저히 얻을 수 없는 약 1500K에 가까운 초고온을 플라즈마 토치로부터 얻을 수 있기 때문에 고용융점의 텅스텐이나 몰리브덴과 같은 금속과 세라믹의 코팅에는 필수적이며 거의 유일한 용사 기법으로 현재 널리 사용되고 있다.

따라서 피막재의 재료 특성을 살려 내마모, 내부식, 내열 및 열장벽, 초경, 내산화, 절연, 마찰특성, 방열, 생체기능 내방사성의 특성을 나타내는 고기능성 소재를 생산해내는데 유리할 뿐만 아니라 CVD 나 PVD등 다른 코팅 방법에 비해 넓은 면적의 대상물을 빠른 시간 내에 인시츄로 쉽게 코팅할 수 있다는 장점이 있다.

그리고, 부품의 결함, 파열, 마모, 훼손 부위의 재생과 수리, 공차 조정 등에 사용됨으로써 경비 절감과 수명연장 효과도 동시에 얻는데 매우 중요한 기여를 하고 있는 공정이다.

그러나 용융된 분말을 포함하는 플라즈마 불꽃이 기판에 분사되는 경우, 기판에 일부 분말들이 반사되어 튕겨나오면서 산란 입자를 형성하게 된다. 기판에 코팅되지 않고 반사된 산란 입자들이 기판에 재 부착되고 산란 입자들이 부착된 부분에 코팅이 이루어지는 경우 그 부분에서 코팅층의 균일도가 저하됨으로서 여러 가지 문제점들을 발생시킨다.

도 1은 플라즈마 불꽃을 수평으로 기판에 분사하여 형성한 코팅층을 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 플라즈마 불꽃을 수평으로 기판에 분사하는 경우 기판에 반사되어 형성된 산란 입자로 말미암아 코팅층에 발생하는 기공율이 약 9% 내지 약 15%로 상대적으로 컸다. 따라서 전체적인 코팅층의 코팅 밀도가 저하되는 한편 누설 전류가 발생하거나 코팅층이 쉽사리 기판으로부터 벗겨지는 현상들이 발생하였다.

본 발명의 목적은 기판에 의해서 반사되어 튕겨나오는 산란 입자가 기판에 재부착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 플라즈마 용사 코팅 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 일 면이 중력의 방향과 실질적으로 평행하도록 기판을 제공한다. 그리고 상기 기판의 일면에 음극 및 양극에 인가되는 전압차에 의해서 발생되고 용융된 세라믹 분말이 섞인 플라즈마 불꽃을 중력의 방향과 수직하게 상기 기판의 일면에 분사한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 음극 및 양극에 인가되는 전압차에 의해서 발생되고 용융된 세라믹 분말이 섞인 플라즈마 불꽃을 중력의 방향과 실질적으로 수직인 수평면에 대하여 0ㅀ 내지 90ㅀ의 각도를 갖는 방향으로 분사한다. 그리고 일 면이 상기 플라즈마 불꽃이 분사되는 방향에 대하여 실질적으로 수직하게 되도록 기판을 제공한다.

여기서 상기 플라즈마 불꽃은 플라즈마 건으로부터 방사될 수 있다. 그리고 상기 세라믹 분말을 상기 플라즈마 건에 포함된 분말 주입구로부터 플라즈마불꽃에 제공되어 용용될 수 있으며 상기 플라즈마 건은 상기 플라즈마 건을 둘러싸고 상기 기판으로부터 반사되어 나온 세라민 분말의 산란 입자로부터 상기 플라즈마 건을 보호하기 위한 보호판을 더 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 일 면이 중력의 방향과 실질적으로 평행하도록 기판을 제공한다. 그리고 상기 기판의 일면에 음극 및 양극에 인가되는 전압차에 의해서 발생되고 용융된 세라믹 분말이 섞인 플 라즈마 불꽃을 중력의 방향과 실질적으로 반대되게 상기 기판의 일면에 분사한다. 여기서, 상기 세라믹 분말을 상기 플라즈마 건에 포함된 분말 주입구로부터 플라즈마 불꽃에 제공되어 용용될 수 있다. 그리고 상기 플라즈마 건은 상기 플라즈마 건을 둘러싸고, 상기 기판으로부터 반사되어 나온 세라민 분말의 산란 입자로부터 상기 플라즈마 건을 보호하기 위한 보호판을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 플라즈마 용사 코팅을 수행하는 과정에서 기판에 의해서 반사된 산란 입자들이 기판에 재 흡착됨 없이 자유 낙하하게 된다. 결과적으로 산란 입자들이 기판에 재 흡착되지 않기 때문에 코팅층의 코팅 밀도를 증가시킬 수 있으며 누설 전류의 발생이라든지 코팅층이 기판으로부터 벗겨지는 현상 등이 발생하지 않게 되거나 그러한 현상들을 현저하게 감소시킬 수 있다

이하, 본 발명의 다양한 관점들에 따른 플라즈마 용사 코팅 방법의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 막(층)이 다른 막(층) 또는 기판 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 막(층) 또는 기판 상에 직접 형성되거나 그들 사이에 추가적인 막(층)이 개재될 수 있다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.

실시예 1

도 2은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 용사 코팅 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 2를 참조하면, 플라즈마 건(10)은 음극(12), 양극(14), 외주부(15), 지지대(16) 및 분말 주입구(17)를 포함한다. 그리고 플라즈마 건(10)의 내부에 형성되는 가스 주입구(11)를 통해서 플라즈마 가스가 주입된다. 상기 플라즈마 가스는 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스이거나 수소 가스 또는 산소 가스와 같은 비활성 가스일 수 있다. 이들 불활성 가스와 비활성 가스는 단독으로 사용될 수 있지만 혼합되어 사용될 수도 있다.

구체적으로 가스 주입구는 외주부(15)와 음극(11)사이에 형성되며 최종적으로 양극(14) 사이의 좁은 공간까지 연장된다. 가스 주입구로 주입된 플라즈마 가스는 음극(12)과 양극(14) 사이에 걸리는 고전압 직류 고전력에 의해서 플라즈마 불꽃(18)으로 변화되어 플라즈마 건으로터 분사된다.

이 때 상기 고전압 직류 고전력은 플라즈마 가스를 플라즈마 불꽃(18)으로 변화시킬 수 있을 만큼 충분한 수치를 가져야 하며 일반적으로 약 30kV 내지 약 100kv의 전압 조건과 약 400A 내지 약 1000A의 전류 조건으로 인가되게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이 음극(12)의 끝부분은 플라즈마 불꽃(18)을 용이하게 발생시키기 위하여 첨예한 형상을 갖는다. 또한 음극(12)의 끝부분은 플라즈마 불꽃(18)의 발생으로 인한 침식과 같은 손상을 방지하기 위하여 통상적으로 물리적으로 강한 강도 및 경도를 갖는 텅스텐 또는 텅스텐 강화 금속 등을 포함한다.

양극(14)은 일반적으로 구리 도는 구리 합금과 같은 도전성 물질을 사용하여 형성한다. 또한 양극(14)의 내부에는 냉각 통로(13)가 형성되며 냉각 통로(13)를 통해서 양극(14)에 가해지는 열이 외부로 방출하도록 구성된다. 냉각 통로(13)가 구성되므로서 양극(14)에 가해지는 열적 손상을 최소화 시킬수 있으며 결과적으로 양극(14)의 수명을 연장시킬 수 있다.

외주부(15)는 플라즈마 건(10)의 외각에 위치하는 부분으로서 그 내부에는 음극(12)이 위치하며 양극(14)을 지지하는 기능을 한다. 외주부(15) 역시 플라즈마 불꽃(18)의 발생으로 인한 열적 손상을 최소화 할 수 있는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.

외주부의 일측에는 지지대(16)가 결합되어 있으며 지지대(16)에는 분말 주입구(17)가 위치한다. 분말 주입구(17)를 통해서 플라즈마 불꽃(18)에 세라믹 분말을 제공할 수 있다. 분말 주입구(17)를 통해서 플라즈마 불꽃(18)에 제공된 세라믹 분말은 플라즈마 건(10)과 대향하는 기판(1)에 분사된다.

플라즈마 불꽃에 포함된 세라믹 분말은 기판(1)에 접착되어 코팅층(19)을 형성하게 된다. 일반적으로 세라믹 분말은 분말로서 코팅층을 형성할 수 있는 모든 비금속 무기질 고체들이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니고 세라믹 분말뿐만 아니라 금속 분말의 코팅에도 사용될 수 있음은 물론이다.

플라즈마 불꽃에 포함된 세라믹 분말은 기판(1)에 접착되면서 코팅층(19)을 형성하는데 여기서 일부 세라믹 분말은 기판(1)에 접착되지 못하고 산란 입자의 형태로서 기판(1)으로부터 반사되어 나오게 된다.

기판(1)에 코팅되지 않고 반사된 산란 입자들이 기판(1)에 재 부착되고, 산란 입자(18a)들이 부착된 부분에 코팅이 이루어지는 경우 그 부분에서 코팅층(19)의 균일도가 저하되게 된다. 따라서 전체적인 코팅층(19)의 코팅 밀도를 저하시키는 한편 누설 전류가 발생하거나 코팅층(19)이 쉽사리 기판(1)으로부터 벗겨지는 현상들이 발생하게 된다.

그러나 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에서는 플라즈마 불꽃(18)이 중력과 수직인 수평면과 실질적으로 평행하게 기판(1)에 분사된다. 그리고 기판(1) 역시 중력의 방향으로 배열된다. 따라서 기판(1)에 의해서 반사된 산란 입자(18a)들은 기판(1)에 재 흡착됨 없이 자유 낙하하게 된다. 결과적으로 산란 입자(18a)들이 기판(1)에 재 흡착되지 않기 때문에 코팅층(19)의 코팅 밀도를 증가시킬 수있으며 누설 전류의 발생이라든지 코팅층(19)이 기판(1)으로부터 벗겨지는 현상 등이 발생하지 않게 되거나 그러한 현상들을 현저하게 감소시킬 수 있다.

즉, 플라즈마 불꽃(18)은 중력 방향에 수직인 수평면과 실질적으로 평행하게 분사되고, 플라즈마 불꽃(18)의 타겟이 되는 기판(1)은 중력 방향으로 연장되도록 배열되기 때문에 코팅층(19)의 물리적 특성을 개선시킬 수 있는 것이다.

도 3은 제1 실시예의 방법에 따라 기판 상에 형성한 코팅층을 나타내는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 코팅층의 기공율이 약 5% 내지 약 10%로 상대적으로 작았 다. 따라서 전체적인 코팅층의 코팅 밀도가 증가하는 한편 누설 전류의 발생을 줄일 수 있었다. 또한, 코팅층이 기판으로부터 벗겨지는 현상이 비교적 발생하지 않았다.

실시예 2

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 용사 코팅 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 4를 참조하면, 플라즈마 건(20)은 음극(22), 양극(24), 외주부(25), 지지대(26) 및 분말 주입구(27)를 포함한다. 그리고 플라즈마 건(20)의 내부에는 가스 주입구(11)가 형성된다. 또한, 플라즈마 건(20)으로부터 플라즈마 불꽃(28)이 분사되어 기판(2)에 코팅층(28a)을 형성한다.

플라즈마 건(20)은 도 1에 도시한 플라즈마 건(10)과 실질적으로 동일하다. 구체적으로 플라즈마 건(20)에 포함되는 음극(22), 양극(24), 외주부(25), 지지대(26) 및 분말 주입구(27)는 플라즈마 건(10)에 포함되는 음극(12), 양극(14), 외주부(15), 지지대(16) 및 분말 주입구(17)와 실질적으로 동일하다. 따라서 더 이상의 설명은 생략한다.

플라즈마 불꽃에 포함된 세라믹 분말은 기판(2)에 접착되면서 코팅층(29)을 형성하는데 여기서 일부 세라믹 분말은 기판(2)에 접착되지 못하고 산란 입자(28a)의 형태로서 기판(2)으로부터 반사되어 나오게 된다.

기판(2)에 코팅되지 않고 반사된 산란 입자들이 기판(2)에 재 부착되고, 산란 입자(28a)들이 부착된 부분에 코팅이 이루어지는 경우 그 부분에서 코팅층(29)의 균일도가 저하되게 된다. 따라서 전체적인 코팅층(29)의 코팅 밀도를 저하시키는 한편 누설 전류가 발생하거나 코팅층(29)이 쉽사리 기판(2)으로부터 벗겨지는 현상들이 발생하게 된다.

그러나 도 4에 도시된 바와 같이 플라즈마 불꽃(28)이 분사되는 입사 방향은 중력 방향에 수직인 수평면에 대하여 소정의 각도(θ)를 이룬다. 여기서 소정의 각도(θ)는 0도를 초과하고 90도 미만이다. 그리고 기판(2)은 플라즈마 불꽃(28)이 분사되는 입사 방향에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 연장한다.

따라서 기판(2)에 의해서 반사된 산란 입자(28a)들은 기판(2)에 재 흡착됨 없이 자유 낙하하게 된다. 결과적으로 산란 입자(28a)들이 기판(2)에 재 흡착되지 않기 때문에 코팅층(29)의 코팅 밀도를 증가시킬 수 있으며 누설 전류의 발생이라든지 코팅층(29)이 기판(2)으로부터 벗겨지는 현상 등이 발생하지 않게 되거나 그러한 현상들을 현저하게 감소시킬 수 있다.

실시예 3

도 5은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 용사 코팅 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 5를 참조하면, 플라즈마 건(30)은 음극(32), 양극(34), 외주부(35), 지지 대(36) 및 분말 주입구(37)를 포함한다. 그리고 플라즈마 건(30)의 내부에는 가스 주입구(31)가 형성된다. 또한, 플라즈마 건(30)으로부터 플라즈마 불꽃(38)이 분사되어 기판(3)에 코팅층(38a)을 형성한다.

플라즈마 건(30)은 도 2에 도시한 플라즈마 건(20)과 실질적으로 동일하다. 구체적으로 플라즈마 건(30)에 포함되는 음극(32), 양극(34), 외주부(35), 지지대(36) 및 분말 주입구(37)는 플라즈마 건(20)에 포함되는 음극(22), 양극(24), 외주부(25), 지지대(26) 및 분말 주입구(27)와 실질적으로 동일하다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 건(30)은 보호판(35a)을 더 포함한다. 보호판(35a)은 플라즈마 건(30)의 외부를 둘러싸는 형상을 하고 있으며 플라즈마 불꽃(38)에 의해서 가해지는 열적 스트레스를 극복할 수 있는 물질로 구성된다.

플라즈마 불꽃(38a)에 포함된 세라믹 분말은 기판(3)에 접착되면서 코팅층(39)을 형성하는데 여기서 일부 세라믹 분말은 기판(3)에 접착되지 못하고 산란 입자(38a)의 형태로서 기판(3)으로부터 반사되어 나오게 된다.

기판(3)에 코팅되지 않고 반사된 산란 입자들이 기판(3)에 재 부착되고, 산란 입자(38a)들이 부착된 부분에 코팅이 이루어지는 경우 그 부분에서 코팅층(39)의 균일도가 저하되게 된다. 따라서 전체적인 코팅층(39)의 코팅 밀도를 저하시키는 한편 누설 전류가 발생하거나 코팅층(39)이 쉽사리 기판(3)으로부터 벗겨지는 현상들이 발생하게 된다.

그러나 도 5에 도시된 바와 같이 플라즈마 불꽃(38)이 분사되는 입사 방향은 중력 방향에 수직인 수평면에 대하여 소정의 각도(θ)를 이룬다. 여기서 소정의 각도(θ)는 0도를 초과하고 90도 미만이다. 그리고 기판(3)은 플라즈마 불꽃(38)이 분사되는 입사 방향에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 연장한다.

따라서 기판(3)에 의해서 반사된 산란 입자(38a)들은 기판(3)에 재 흡착됨 없이 자유 낙하하게 된다. 결과적으로 산란 입자(38a)들이 기판(3)에 재 흡착되지 않기 때문에 코팅층(39)의 코팅 밀도를 증가시킬 수 있으며 누설 전류의 발생이라든지 코팅층(39)이 기판(3)으로부터 벗겨지는 현상 등이 발생하지 않게 되거나 그러한 현상들을 현저하게 감소시킬 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 본 발명의 제3 실시에에 따른 플라즈마 건(30)에 포함된 보호판(35a)은 플라즈마 건(30)의 외부를 보호한다. 따라서 기판(3)으로부터 반사된 산란 입자(38a)들이 플라즈마 건(30)에 부착되어 플라즈마 건(30)에 결함을 발생시켜 플라즈마 건(30)의 수명이 줄어드는 것을 방지할 수 있다. 그리고 보호판(35a)은 플라즈마 건(30)으로부터 탈착가능하게 결합되기 때문에 보호판(35a)이 손상을 입거나 보호판(35a)의 상태를 개선하기 위하여 플라즈마 건(30)으로부터 보호판(35a)만을 분리시켜 처리할 수 있다.

실시예 4

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 용사 코팅 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 플라즈마 건(40)은 음극(42), 양극(44), 외주부(45), 지지대(46) 및 분말 주입구(47)를 포함한다. 그리고 플라즈마 건(40)의 내부에는 가스 주입구(41)가 형성된다. 또한, 플라즈마 건(40)으로부터 플라즈마 불꽃(48)이 분사되어 기판(4)에 코팅층(48a)을 형성한다.

플라즈마 건(40)은 도 1에 도시한 플라즈마 건(10)과 실질적으로 동일하다. 구체적으로 플라즈마 건(40)에 포함되는 음극(42), 양극(44), 외주부(45), 지지대(46) 및 분말 주입구(47)는 플라즈마 건(10)에 포함되는 음극(12), 양극(14), 외주부(15), 지지대(16) 및 분말 주입구(17)와 실질적으로 동일하다. 따라서 더 이상의 설명은 생략한다.

플라즈마 불꽃에 포함된 세라믹 분말은 기판(4)에 접착되면서 코팅층(49)을 형성하는데 여기서 일부 세라믹 분말은 기판(4)에 접착되지 못하고 산란 입자(48a)의 형태로서 기판(4)으로부터 반사되어 나오게 된다.

기판(4)에 코팅되지 않고 반사된 산란 입자들이 기판(4)에 재 부착되고, 산란 입자(48a)들이 부착된 부분에 코팅이 이루어지는 경우 그 부분에서 코팅층(49)의 균일도가 저하되게 된다. 따라서 전체적인 코팅층(49)의 코팅 밀도를 저하시키는 한편 누설 전류가 발생하거나 코팅층(49)이 쉽사리 기판(4)으로부터 벗겨지는 현상들이 발생하게 된다.

그러나 도 6에 도시된 바와 같이 플라즈마 불꽃(48)이 분사되는 입사 방향은 중력 방향과 실질적으로 반대이며 따라서 플라즈마 불꽃(48)이 분사되는 입사 방향 은 중력 방향에 대해서 실질적으로 수직하는 수평면에 대하여 실질적으로 수직을 이룬다. 기판(4)은 플라즈마 불꽃(48)이 분사되는 입사 방향에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 연장한다. 즉, 기판(4)이 연장하는 방향은 수평면의 방향과 실질적으로 평행한 방향이다.

따라서 기판(4)에 의해서 반사된 산란 입자(48a)들은 기판(4)에 재 흡착됨 없이 자유 낙하하게 된다. 결과적으로 산란 입자(48a)들이 기판(4)에 재 흡착되지 않기 때문에 코팅층(49)의 코팅 밀도를 증가시킬 수 있으며 누설 전류의 발생이라든지 코팅층(49)이 기판(4)으로부터 벗겨지는 현상 등이 발생하지 않게 되거나 그러한 현상들을 현저하게 감소시킬 수 있다.

실시예 5

도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 용사 코팅 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 7을 참조하면, 플라즈마 건(50)은 음극(52), 양극(54), 외주부(55), 지지대(56) 및 분말 주입구(57)를 포함한다. 그리고 플라즈마 건(50)의 내부에는 가스 주입구(51)가 형성된다. 또한, 플라즈마 건(50)으로부터 플라즈마 불꽃(58)이 분사되어 기판(5)에 코팅층(58a)을 형성한다.

플라즈마 건(50)은 도 4에 도시한 플라즈마 건(40)과 실질적으로 동일하다. 구체적으로 플라즈마 건(50)에 포함되는 음극(52), 양극(54), 외주부(55), 지지 대(56) 및 분말 주입구(57)는 플라즈마 건(40)에 포함되는 음극(42), 양극(44), 외주부(45), 지지대(46) 및 분말 주입구(47)와 실질적으로 동일하다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 건(50)은 보호판(55a)을 더 포함한다. 보호판(55a)은 플라즈마 건(50)의 외부를 둘러싸는 형상을 하고 있으며 플라즈마 불꽃(58)에 의해서 가해지는 열적 스트레스를 극복할 수 있는 물질로 구성된다.

플라즈마 불꽃(58a)에 포함된 세라믹 분말은 기판(5)에 접착되면서 코팅층(59)을 형성하는데 여기서 일부 세라믹 분말은 기판(5)에 접착되지 못하고 산란 입자(58a)의 형태로서 기판(5)으로부터 반사되어 나오게 된다.

기판(5)에 코팅되지 않고 반사된 산란 입자들이 기판(5)에 재 부착되고, 산란 입자(58a)들이 부착된 부분에 코팅이 이루어지는 경우 그 부분에서 코팅층(59)의 균일도가 저하되게 된다. 따라서 전체적인 코팅층(59)의 코팅 밀도를 저하시키는 한편 누설 전류가 발생하거나 코팅층(59)이 쉽사리 기판(5)으로부터 벗겨지는 현상들이 발생하게 된다.

그러나 도 7에 도시된 바와 같이 플라즈마 불꽃(58)이 분사되는 입사 방향은 중력 방향과 실질적으로 반대이며 따라서 플라즈마 불꽃(58)이 분사되는 입사 방향은 중력 방향에 대해서 실질적으로 수직하는 수평면에 대하여 실질적으로 수직을 이룬다. 기판(5)은 플라즈마 불꽃(58)이 분사되는 입사 방향에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 연장한다. 즉, 기판(5)이 연장하는 방향은 수평면의 방향과 실질 적으로 평행한 방향이다.

따라서 기판(5)에 의해서 반사된 산란 입자(58a)들은 기판(5)에 재 흡착됨 없이 자유 낙하하게 된다. 결과적으로 산란 입자(58a)들이 기판(5)에 재 흡착되지 않기 때문에 코팅층(59)의 코팅 밀도를 증가시킬 수 있으며 누설 전류의 발생이라든지 코팅층(59)이 기판(5)으로부터 벗겨지는 현상 등이 발생하지 않게 되거나 그러한 현상들을 현저하게 감소시킬 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 본 발명의 제5 실시에에 따른 플라즈마 건(50)에 포함된 보호판(55a)은 플라즈마 건(50)의 외부를 보호한다. 따라서 기판(5)으로부터 반사된 산란 입자(58a)들이 플라즈마 건(50)에 부착되어 플라즈마 건(50)에 결함을 발생시켜 플라즈마 건(50)의 수명이 줄어드는 것을 방지할 수 있다. 그리고 보호판(55a)은 플라즈마 건(50)으로부터 탈착가능하게 결합되기 때문에 보호판(55a)이 손상을 입거나 보호판(55a)의 상태를 개선하기 위하여 플라즈마 건(50)으로부터 보호판(55a)만을 분리시켜 처리할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 플라즈마 용사 코팅을 수행하는 과정에서 기판에 의해서 반사된 산란 입자들이 기판에 재 흡착됨 없이 자유 낙하하게 된다. 결과적으로 산란 입자들이 기판에 재 흡착되지 않기 때문에 코팅층의 코팅 밀도를 증가시킬 수 있으며 누설 전류의 발생이라든지 코팅층이 기판으로부터 벗겨지는 현상 등이 발생하지 않게 되거나 그러한 현상들을 현저하게 감소시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 일 면이 중력의 방향과 실질적으로 평행하도록 기판을 제공하는 단계; 및

   상기 기판의 일면에 음극 및 양극에 인가되는 전압차에 의해서 발생되고 용융된 세라믹 분말이 섞인 플라즈마 불꽃을 중력의 방향과 수직하게 상기 기판의 일면에 분사하는 단계를 포함하는 플라즈마 용사 코팅 방법.
2. 음극 및 양극에 인가되는 전압차에 의해서 발생되고 용융된 세라믹 분말이 섞인 플라즈마 불꽃을 중력의 방향과 실질적으로 수직인 수평면에 대하여 0°내지 90°의 각도를 갖는 방향으로 분사하는 단계; 및

   일 면이 상기 플라즈마 불꽃이 분사되는 방향에 대하여 실질적으로 수직하게 되도록 기판을 제공하는 단계를 포함하는 플라즈마 용사 코팅 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 플라즈마 불꽃은 플라즈마 건으로부터 방사되고,

   상기 세라믹 분말을 상기 플라즈마 건에 포함된 분말 주입구로부터 플라즈마 불꽃에 제공되어 용용되고,

   상기 플라즈마 건은 상기 플라즈마 건을 둘러싸고, 상기 기판으로부터 반사되어 나온 세라민 분말의 산란 입자로부터 상기 플라즈마 건을 보호하기 위한 보호판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 용사 코팅 방법.
4. 일 면이 중력의 방향과 실질적으로 평행하도록 기판을 제공하는 단계; 및

   상기 기판의 일면에 음극 및 양극에 인가되는 전압차에 의해서 발생되고 용융된 세라믹 분말이 섞인 플라즈마 불꽃을 중력의 방향과 실질적으로 반대되게 상기 기판의 일면에 분사하는 단계를 포함하는 플라즈마 용사 코팅 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 세라믹 분말을 상기 플라즈마 건에 포함된 분말 주입구로부터 플라즈마 불꽃에 제공되어 용용되고,

   상기 플라즈마 건은 상기 플라즈마 건을 둘러싸고, 상기 기판으로부터 반사되어 나온 세라민 분말의 산란 입자로부터 상기 플라즈마 건을 보호하기 위한 보호판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 용사 코팅 방법.

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