KR20100126662A - 저가의 세라믹 또는 폴리머로 기계적 성질이 매우 요구되는 부품 및 특히 도구의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저가의 기계적으로 매우 요구되는 부품의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 특히 딥 드로잉 다이의 용도에 매우 적합하나, 다른 타입의 도구에도 적합하다. 또한 풍차 내 회전자 및 케이지, 및 다른 큰 기계와 같은 큰 치수이고 기계적으로 높은 요구조건을 갖는 기계적 요소들에 매우 적합하다. 상기 부품 또는 도구들은 고강도 콘크리트(HPC 또는 UHPC로 특별히 언급함) 또는 캐스팅 가능한 저함수 혼화재 또는 모든 저가 고 기계적 강도 물질(저가 세라믹 또는 고강도 폴리머가 특히 적합하다)과 같은 저가 세라믹으로 캐스트된다. 캐스트 하면, 상기 다이 또는 부품의 작업 표면은 금속, 금속간 또는 고성능 세라믹으로 코팅된다. 투사 또는 증착기술은 고가치 작업 표면을 얻는데 사용된다.
Description
본 발명은 원하는 형상으로 저가의 고강도 기재(고강도 및 초고강도 콘크리트[UPC, UHPC], 캐스팅 가능한 고강도 저함수 혼화재 또는 고강도 열경화성 폴리머)를 캐스팅하고, 금속 또는 테크니컬 세라믹으로 적어도 부분적으로 표면을 코팅함으로써 기계적 성질이 매우 요구되는 부품 및 특히 도구 및 다이 용도에 적합한 부품의 제조방법에 관한 것이다. 저온 분사법(cold spraying), CVD, PVD 또는 아크, 플라즈마, 레이저, 산소연소(oxy-fuel) 등과 같은 열분사법(thermal spray)과 같은 통상의 투사법 또는 증착법이 금속층을 형성하는데 사용될 수 있다. 상기 금속층은 또한 부분적으로 또는 완전히 용융 및/또는 숏블라스트(shot blast) 처리될 수 있다. 테크니컬 세라믹은 또한 투사(project)되거나 증착될 수 있다. 금속 라이너 또는 링은 회전형태의 경우에 사용될 수 있다.
현재 콘크리트 도구의 제조에 관한 기술은, 예를 들면, 미국특허 제4588443호와 같이 존재한다. 그러나, 이러한 방법들은 기계적 강도가 부족하기 때문에 시트 드로잉(sheet drawing)에 적용될 수 없거나 다른 기계적 성질이 매우 요구되는 응용들에 적용될 수 없다. 왜냐하면 작업 영역에서 사용되는 콘크리트 또는 금속층의 강도가 매우 낮기 때문이다. 고강도 강화 폴리머 콘크리트(GB2250703A), 사출 몰드를 제조하기 위해 섬유를 함유하는 강화 콘크리트(JP2003-170410) 또는 강화 고강도 폴리머(WO 03/039779A1)를 얻기 위한 기술도 있다. 그러나, 이런 모든 경우에 있어서도 고품질 시트의 성형 및 다른 금속과 금속간의 접촉이 일어나는 응용 용도로는 이러한 기술을 사용할 가능성이 매우 낮다. 콘크리트 또는 폴리머를 강화시키는데 사용되는 성분들은 드로잉된 시트를 긁을 수 있고, 표면 미세 결함은 이후 결국에는 드로잉될 시트에 접착성(adherence)을 만들어내는 시트 입자들의 퇴적을 허용한다. 이러한 결과를 피하기 위해, 금속층의 표면을 용융하거나(DE 69908273T2) 또는 콘크리트 혼합용 몰드로서 사용될 수 있는 층을 채용함으로써 (JP2002-346663, DE202006010493U1) 몇몇 기술이 개발되었다. 두 경우에, 금속-콘크리트 결합의 품질은 아주 소수의 응용에서만 만족스럽다.
금속의 열투사(thermal projection)에 의해 제조된 부품에 있어 지지 요소로서 그렇지만, 주요 강도 요소(본 발명의 경우와 같음)가 아닌 것으로의 콘크리트의 사용은 알려져 있다. 일반적으로, 콘크리트가 지지 요소로 사용되는 이러한 기술에서, 다른 모델(JP63309332, US3631745, JP2104424, JP2251323)에 열투사에 의해 금속부품이 얻어진 이후, 콘크리트가 금속 부품에 캐스팅된다.
콘크리트가 저항 요소일 때 콘크리트 위에 열투사를 실행하는 것은 US6224943, EP0669299A2 및 US5879817에 기재된 바와 같이 콘크리트를 부식 또는 화재로부터 보호하는데 또한 알려져 있다. 저강도 수지 위에 열투사는 기계적 요구조건이 낮은 저가형 모델의 제조에서도 또한 알려져 있다(JP60108122).
열투사에 의해 금속 기재, 특히 세라믹 및 경금속(hard metal)에 필적할 만한 내마모성 또는 내부식성인 층을 삽입하는 기술은 많이 있다(JP2004-175112).
시트 공정 산업에 있어서, 도구 가격은 일반적으로 제조된 부품 가격의 중요한 부분을 차지한다. 그런 이유로, 특히 이런 몇몇 저가 도구들은 매우 긴 라이프 사이클을 가질 필요가 없기 때문에, 저가 도구의 제조는 매우 흥미롭다.
많은 다른 산업들에서 큰 구조 또는 기계 요소의 사용은 고가인데, 특히 그러한 요소들이 매우 요구되고 비싼 캐스트 금속 또는 심지어 단조 금속(forged metal)이 관련된 큰 하중에 견디도록 사용되어야 할 때 그러하다. 이것은 흔히 에너지 변환 기계 및 가공 기계에서 그러하다.
시트를 성형하는데 사용되는 대부분의 도구는 철 합금을 주조하고 이어서 원하는 형상으로 최종 기계가공을 함으로써 제조된다. 그것들은 또한 금속 블록들로부터 시작하여 금속블록들이 원하는 형상을 가질 때까지 금속 블록을 기계 가공하여 제조된다. 그러나, 이것은 통상적으로 기계가공에 의하여 많은 양의 재료를 제거함을 의미한다.
본 발명은 특히 거대한 딥 드로잉 다이(deep drawing dies)를 제조하는데 유리하다. 일반적으로, 딥 드로잉 다이는 다음의 공정에 따라 강철을 캐스팅함으로써 제조된다:
- 모델을 얻는 단계(가장 흔하게 사용되는 재료는 발포 폴리스티렌(expanded polystyrene)이나, 특히 최종 기계 가공이 최소화되는 경우, 발포 폴리스티렌의 치수 안정성이 낮기 때문에, 다른 재료들도 사용될 수 있다.)
- 상기 모델 주위에 놓여진 샌드 몰드를 얻는 단계
- 상기 샌드 몰드에 용융된 강철 혼합물을 캐스팅하는 단계(상기 용융을 그 자체는 상기 모델을 제거하고, 폴리스티렌을 사용하지 않은 경우에 상기 모델은 미리 제거될 수 있고, 용융물은 비어 있는 공간으로 캐스팅될 수 있다)
- 상기 몰드를 제거하고 상기 용융물을 세정하는 단계
- 상기 용융물의 열처리 단계- 선택적
- 최종 기계 가공
- 최종 열처리
어떤 경우, 그리고 무엇보다도, 시간이 촉박하고, 또한 도구가 작은 시리즈의 제조용으로 의도된다면, 상기 다이는 기계 가공이 쉽고 흔히 알루미늄 합금 또는 낮은 함량의 합금 강철(low alloyed steel)로 만들어지는 금속 블록으로부터 칩 제거 기계 가공을 함으로써 제조된다.
최종 딥 드로잉 다이가 가져야 되는 특성은 다음과 같다:
- 원하는 부품이 얻어지는 것을 보장하기 위한 치수 안정성. 이것은 사용되는 재료가 충분한 기계적 강도를 가질 필요가 있음을 의미한다. 그러한 목적으로 흔히 사용되는 알루미늄은 통상적으로 300MPa의 강도를 가지고, 흔히 사용되는 강철은 통상적으로 400MPa 이상의 기계적 강도를 갖는다.
- 도구가 깨지지 않는 것을 보장하기 위한 인성(toughness). 그것이 금속이 사용되는 보통의 이유이다.
- 도구의 수명 연한 동안 부품의 얻어진 형상이 크게 변하지 않을 것을 보장하기 위한 내마모성. 이것이 요구되는 도구 수명 및 성형된 시트 타입에 따라 다른 재료들이 사용되는 본질적인 이유이다.
- 제조된 부품의 좋은 표면 품질을 보장하기 위한 표면 조건. 도구는 제조된 요소를 긁지 않도록 해야 한다. 긁힘(scratch)은 마찰이 심한 경우 및 훨씬 변형가능하거나 열화 가능한 매트릭스에 의해 둘러 싸여진 도구 재료 내의 큰 입자에 의해 일어날 수 있다. 실제 접촉 영역이 심하게 줄어들기 때문에 이것은 접촉 압력을 증가시킨다. 부품 위의 긁힘 또는 자국은 부품 재료와 도구 사이에 친화력이 있다면 또한 접착성에 의해 생길 수 있다. 또는 그것들은 도구 위의 구멍 또는 표면 결함에 의해 생길 수 있는데, 이 안에는 결국 후속 공정 처리가 된 부품과 높은 친화력을 갖는 어떤 부품 재료가 퇴적될 수 있다.
다섯 번째 요건이 또한 고려될 수 있다: 즉, 높은 치수 공차(dimensional tolerance)를 갖는 부품을 얻을 필요성. 이것이 도구가 높은 치수 정밀도 및 안정성을 가질 필요가 있는 것을 말한다.
상기 요구조건 모두 또는 적어도 몇 가지 요구조건은 많은 다른 응용에서도 공유되고, 따라서 본 발명에서 제시하는 해결책이 적용될 수 있다. 이것은 기계에서 많은 구조 및 운동 부품의 경우이다. 큰 기계 부품의 경우에 본 발명의 방법을 적용하면 경제적 이점은 훨씬 크다. 케이지, 축, 회전자(rotor), 롤, 슬라이딩 접촉(sliding contact), 모터 블록(motor block), 머신 벤치(machine bench) 및 많은 다른 것들이 본 발명을 적용할 수 있는 후보들이다.
또한, 본 발명은 거의 모든 가능한 원하는 패턴으로 가열, 냉각, 센서, 액츄에이터, 도전 또는 유도와 같은 매우 다양한 표면 또는 표면 아래의 기능성을 갖는 제조된 부품을 제공할 수 있다. 이것은 수많은 범위의 응용에 있어 매우 흥미롭고, 일 예로서 인덕터(inductor), 고정자(stator), 열간 성형 냉각 프로토타입 다이(hot forming cooled prototype die) 등을 들 수 있다.
상기한 도구의 요구 조건하에서, 본 발명은 이전 단락에 기재된 필요한 특성을 제공하는 기계적 성질이 매우 요구되는 부품의 제조방법을 제공하며, 특히 저가 기재 및 더 비싼 재료로 만들어진 표면층으로 목적 부품을 구성함으로써, 상당한 저가이고 요구되는 특성을 갖는 큰 딥 드로잉 다이와 같은 도구의 제조에 유리하다. 상기층은 통상적으로 열투사 또는 증착법에 의해 부가된다. 보통, 상기 부가층은 금속 성이고, 매우 흔히 강철이다. 그러나, 높은 내마모성 또는 전기 절연 또는 단열 효과를 가질 필요가 있는 부품의 경우에, 상기 층은 테크니컬 세라믹일 수도 있고, 마지막으로 상기 표면층은 또한 금속간 화합물 또는 기재된 세가지 물질류(금속, 금속간 및 테크니컬 세라믹) 중 어느 것을 포함하는 복합재일 수도 있다. 압전형, 파이로 전기형, 강자기형 또는 다른 센서 또는 액츄에이터 효과의 경우에, 통상적으로 원하는 특성을 갖는 세라믹은 흔히 금속 지지층과 결합하여 투사된다. 제조된 부품의 표면 내에 정해진 열 또는 전기 전도 통로의 경우에, 다른 대응하는 특성(주로 열 또는 전기 전도도 또는 자기 투과성)을 갖는 재료는 적합한 마스킹을 통하여 원하는 형태로 투사된다.
따라서, 본 발명의 일 측면은 적어도 부분적으로 금속, 금속간 화합물 또는 테크니컬 세라믹으로 코팅된 60MPa 보다 큰 기계적 강도를 갖는 세라믹 또는 폴리머 기재를 포함하는 부품(piece) 또는 도구(tool)에 관한 것이다.
본 발명의 두 번째 측면은 다음과 같은 단계를 포함하는 부품 또는 도구의 제조방법에 관한 것이다:
a) 60MPa보다 큰 기계적 강도를 갖는 세라믹 또는 폴리머 기재를 원하는 형상으로 캐스팅하는 단계;
b) 상기 기재를 적어도 부분적으로 고화 또는 경화하는 단계; 및
c) 상기 b)단계로부터의 상기 부품의 표면을 적어도 부분적으로 금속, 금속간 화합물 또는 테크니컬 세라믹으로 코팅하는 단계.
본 발명의 실시형태가 단지 예시의 목적으로 이하에 설명된다.
본 발명에 있어서, 사용된 저가 기재는 일반적으로 콘크리트 또는 캐스팅 가능한 저함수 혼화재이다. 고강도 열경화성 폴리머는, 비록 약간 덜 적합하더라도, 또한 사용될 수 있다. 대안으로, 충분한 기계적 특성을 갖는 고강도의 폴리머 또는 저가의 임의의 세라믹도 사용될 수 있다. 상기 지지기재의 요구되는 강도는 성형되어야 하는 시트(기계적 강도, 두께 및 드로잉 형상), 및 무엇보다도, 사용되는 표면층의 두께에 의존한다. 자동차 산업에서 스킨 제조용 대형 다이의 경우, 약 240MPa보다 큰 기계적 강도 및 약 200MPa의 탄성 한계로 드로잉하기 위한 고성능 시트가 사용된다. 도 1에 있어서, 상당한 예각을 갖는 드로잉 형상의 경우, 200MPa 보다 큰 표면 강도를 필요로 할 수 있으나, 상기 표면으로부터 불과 0.5mm 떨어지면 요구되는 강도가 150MPa보다 작은 것을 알 수 있다. 100MPa보다 큰 압축 강도를 갖는 저가 재료, 특히 콘크리트 및 열안정성 재료들이 많다. 융제(fluxing agent) 및/또는 실리카가 첨가된 자기(porcelain)을 기초로 하는 종래 콘크리트는(포스라네이트(porcelainates)) 140MPa 강도를 얻을 수 있다. 120MPa보다 큰 강도를 갖는 폴리머 시멘트들도 있다. 저습도 시멘트 및 섬유 보강을 기본으로 하는 예비혼합(premixed) 콘크리트("캐스팅 가능한 저함수 혼화재(low water admixture castables)"라 함)는 250 MPa보다 큰 강도를 달성할 수 있다. 또한 300MPa보다 큰 강도를 갖는 열경화성 폴리머가 기재로서 사용될 수 있거나 또는 부분적으로 세라믹을 대체하여 사용될 수 있다. 이 폴리머 기재는 또한 기재의 캐스팅 동안 남아있을 수 있는 표면 공극을 충전하기 위한 매우 좋은 후보이며, 특히 표면 공극이 금속 또는 테크니컬 세라믹층의 도포에 치명적인 경우에 그러하다. 사용되는 열투사 공정이 높은 온도까지 기재를 노출시키거나 또는 최종 도포가 특정한 온도에서 특별한 저항성을 요구한다면, 알루미네이트를 기초로 하는 내화 콘크리트 또는 알루미나를 기초로 하는 저함수 혼화재 시멘트가 사용될 수 있다. 많은 이러한 콘크리트 특성은 내부 및/또는 외부 진동기가 혼합공정 동안 사용된다면 실질적으로 향상될 수 있다. 더 높은 강도를 갖는 이러한 몇몇 저가 재료들은 고에너지 투입 혼합을 필요로 한다. 이러한 몇몇 재료들은 고온에 그것들의 노출이 불가피할 수 있는 에이징 공정을 필요로 한다. 특별한 응용에 사용될 수 있는 다른 재료들은, 금속 또는 세라믹 보강, 또한 저가 세라믹의 보강을 갖는 폴리머 다이의 조합, 또는 금속 또는 폴리머 보강을 갖는 세라믹 다이의 조합이다.
본 발명의 몇몇 경우에 있어서, 저가 기재는 기계적 강도가 가능한 한 매우 높은 것이 흥미롭다. 예를 들어, 이는 많은 기계 요소들의 경우에 그러하고, 또한 매우 단단한 AHSS 시트를 성형하기 위한 도구를 제조하기 위해 본 발명을 사용는 경우에 그러하다. 이러한 경우 매우 고강도의 콘크리트가 사용될 수 있다. 다음의 예들과 같이, 고강도 콘크리트(HPC)의 이미 높은 기계적 강도를 높이기 위해 몇 가지 방법이 사용될 수 있다: 부품에 충전하는 동안 콘크리트가 유동하도록 하는데 필요하지만, 콘크리트의 경화 동안 바람직하지 않는 수분을 혼합물에서 갑자기 제거하기 위하여, 부품을 캐스팅한 직후 부품에 압력을 가하는 단계를 적용하는 것, 이러한 방법으로 400MPa 초과의 기계적 강도가 얻어질 수 있다; 건조한 부분을 대체하기 위해 금속 볼 또는 집합체(또한 코팅될 수도 있음)를 사용하는 것, 이런 방법으로 1000MPa 초과의 기계적 강도가 얻어질 수 있다; 부분적으로 시멘트를 대체하기 위해 나노메트릭 금속 분말(또한 코팅될 수도 있음)을 사용하는 것, 이런 방법으로 1300MPa 초과의 기계적 강도가 얻어질 수 있다. 이러한 방법들은 또한 함께 결합될 수 있다. 상기 기재의 인장 강도가 또한 중요할 때, 금속 섬유(다른 성질 및 길이)의 사용, 폴리머 또는 텍스타일 섬유 및 다른 보강재들이 매우 유리할 수 있다.
본 발명의 몇몇 경우, 얻어질 수 있는 요소들이 경량이다. 이러한 특성을 더욱 강화하기 위해, 의도적으로 저가 기재 내에 공극을 남기거나 또는 캐스팅하기 전에 경량의 재료를 혼합물에 혼합함으로써 기재의 무게는 낮아지게 할 수 있다. 이러한 실행의 일 예는, 원하는 크기의 볼 형태 또는 덩어리(chunck) 형태로 발포 폴리스티렌의 첨가일 수 있고, 세라믹 캐스팅 후 이러한 첨가된 재료는 콘크리트(재료는 온도, 산, 어떤 다른 수단으로 제거될 수 있음)에 공극을 남기기 위해 제거될 수 있거나 또한 단순히 제자리에 남겨질 수 있다. 다른 제거될 수 있는 재료들은 공극이 바람직하거나, 또는 기재 내에 볼 또는 입자로 저밀도 폴리머, 셀룰로오스, 왁스와 같은 경량의 재료가 남겨질 수 있다. 기재 내의 공극은 또한 몰드를 충진하는 동안 가스를 블로잉(blowing)함으로써 남겨질 수 있다.
몰드에 원하는 형상을 주기 위해 매우 고강도의 콘크리트 또는 매우 고강도의 다른 저가 재료를 포함하는 몰드를 제조하기 위해 발포 폴리스티렌이 사용된다. 기계 가공을 피하기 위해 또는 세라믹 코팅을 할 수 있도록 하기 위해 큰 정밀도가 요구되는 응용의 경우, 일반적으로 고밀도의 폴리프로필렌 또는 목재 요소와 같은 큰 치수 안정성의 재료들이 사용된다. 입수할 수 있다면 원하는 형상을 갖는 시트가 사용될 수 있다. 이러한 경우에 제거하는 것이 용이하고 이후 열투사된 층에 의해 대체될 두꺼운 세퍼레이터를 갖기 위해 퍼티(putty)가 사용된다. 많은 재료들 및 공정들이 상기 모델을 얻기 위해 사용될 수 있다.
금속과 비교하여, 세라믹 및 고강도 폴리머는 깨지기 쉬운 것이 문제이다. 타격(beat) 또는 추락에 대해 큰 내성을 갖는 다이가 얻어져야 된다면, 기재는 보강(armour)되어야 한다. 저습도 시멘트("캐스팅 가능한 저함수 혼화재")의 경우에, 기재와 비슷한 선열팽창 계수를 갖는 금속이 에이징 공정 동안 다이 크랙을 피하기 위해 사용되어야 한다. 상당한 온도 변화에 노출되는 다이의 경우 조차도 기재 자체로서 비슷한 선 열팽창계수의 금속을 사용하는 것이 편리하다: 포스라네이트를 기초로 하는 콘크리트의 경우 철 또는 니켈 (또는 베이스 합금 요소로서 이들 재료들 중 하나를 갖는 합금), 및 고함량의 알루미나 및/또는 실리카를 갖는 시멘트의 경우 폴리머 콘크리트, 인바(Invar), 콘스탄탄(Constantan), 텅스텐 또는 몰리브덴 (또는 베이스 합금 요소로서 이들 재료들 중 하나를 갖는 합금)
콘크리트는 고압축 하중에는 저항성이 있지만, 인장 스트레스 상태에 대한 저항성은 낮다. 거의 모든 세라믹 및 많은 고강도 폴리머는 낮은 인장 강도를 가지고 있다. 그것이 본 발명에서 부품이 흔히 보강되어야 주요한 이유이다. 부품이 인장 스트레스에 노출되지 않는 것을 보장하는 또다른 형태는 후프 또는 외부 금속 압축링 또는 프레임의 사용이다. 후프 또는 링은 또한 보강봉의 프리스트레스(prestress)에 사용될 수 있다. 이런 식으로, 모든 부품 영역에서 더 많은 압축 긴장 상태가 얻어질 수 있으며, 이는 복잡한 형상의 제조를 가능하게 한다. 그러나, 몇몇 응용의 경우, 저가 기재의 기계적 인장 강도면 충분하다. 일반적으로, 특히 작업층이 금속의 투사 또는 증착에 의해 도포될 때, 보강봉이 투사된 또는 증착된 코팅에 여분의 고정 수단을 제공하기 위해 투사될 표면상으로 저가 기재 밖으로 가까스로 튀어나오도록 하는 것이 또한 유리하다.
단지 이송 또는 가설(montage)/고정 수단으로서 역할을 할 수 있으나, 저가 재료를 캐스팅할 때 또는 저가 재료가 굳기 전에 금속판, 캐스트 또는 프레임에 스파이크가 제공되고 저가 재료에 결합된다면, 사고의 경우에 탄성(resilience)을 제공할 수 있는 금속 베이스, 판, 프레임 또는 캐스트를 부품에 제공하는 것은 흔히 흥미롭다.
본 발명에 있어, 흔히 강철 또는 다른 금속 합금(Fe, Ni, Co, Al, Mo, W 등을 기초로 함)의 금속 필름이 작업 영역에서 인성을 강화시키기 위해, 표면 위에 ㅎ하중을 견디기 위해, 기계 가공을 쉽게 하기 위해, 무엇보다도, 제조된 부품의 좋은 표면 마감을 얻기 위해, 표면 위에 놓여질 수 있다. 표면 작업층 용도에 사용될 수 있는 다른 재료들은, 그 필요로 하는 기능이 요구된다면, 금속간 화합물 및 테크리컬 세라믹이다(또는 경금속(hard metal)의 경우와 같이 그들을 포함하는 임의의 화합물). 투사 및 증착방법은 이러한 금속, 금속간 또는 테크니컬 세라믹 표면층을 얻기 위한 가장 좋은 후보이나, 특히 제 1 투사된/증착된 중간층이 이미 존재할 때, 용융물 또는 슬러리 또는 매우 결합력있는 입자를 포함하는 페인트(졸겔과 같음)에 딥핑하는 방법이 또한 사용될 수 있다. 열투사의 변형들(투사된 재료의 속도 및 가속/이송 수단, 투사된 재료 또는 이송 유체를 가열하는 수단, 투사된 재료[분말, 다른 입자, 봉 등]의 형상 및 크기, 및 투사된 재료가 부드러워지거나 부분적으로 용융되는지 여부 및 그것이 저온 분사 또는 고온 분사라고 생각될 수 있는지 여부에 관계없음)은 표면층을 얻기 위한매우 적합한 공정이다: 저온 분사 투사, 플라즈마 투사("플라즈마 분사(spray)"), HVOF 투사("고속 산소연소 분사(High Velocity Oxyfuel Spray)"), HFPD 투사("고주파 펄스 폭발(High Frequency Pulse Detonation)"), 옥시-아세틸렌 투사("화염 분사(flame spray)"라 함), 아크 투사("일렉트릭-아크 분사(electric-arc spray)") 등. 표면 코팅은 또한 유체 또는 증기의 증착(CVD-화학 기상 증착법, PVD-물리 기상 증착법, EB-전자 빔 충격, 이온 주입, 플라즈마 기상 증착법 등)에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 공정들 중 어떤 것은 공정들이 조절된 기압 챔버(가압/감압하에서 뿐만 아니라 대기압에서) 내에서 실행된다면 투사된/증착된 층 및 결합 품질의 몇 가지 특성을 향상시킬 수 있다. 충분히 두꺼운 층의 삽입을 허용하고 층과 기재 사이에 좋은 결합을 제공하는 어떠한 공정도 사용될 수 있으며, 예를 들면 캐소드 코팅, 또는 원하는 재료의 용융물 내에 또는 나중에 캐리어를 제거하기 위해 건조, 에칭 또는 소성되는, 원하는 재료를 포함하는 슬러리 내에 딥핑하는 공정을 들 수 있다. 모든 경우에 있어서, 선택된 방법은 베이스 저가 세라믹과 작업 표면과의 계면에서 필요로 하는 특성에 의존하고, 이는 다시 많은 공정 파라미터 및 형상 조건에 의존한다. 고려되어야 하는 매우 중요한 하나의 측면은 가능한 다른 기술들에 의해 남겨진 투사된/증착된 층의 잔류 스트레스이고, 그것은 흔히 다시 층의 두께에 의존한다.
원통형 대칭을 갖는 부품을 구성할 때, 표면층은 고형체로서 적용될 수 있다. 모든 타입의 축 및 롤과 같은 외부 원통형 대칭의 경우, 금속링 또는 슬리브가 작업 표면으로서 사용될 수 있으며, 금속링 또는 슬리브를 가열하여 이를 팽창시키고 프레스의 도움으로 이를 박아넣고 냉각시켜서 베이스 저가 재료에 대하여 수축시켜서 고정을 향상시킴으로써 금속링 또는 슬리브는 둘러싸여질(hoop) 수 있다. 모터 블록의 원통형 구멍, 또는 많은 다른 것들과 같은 내부 원통형 대칭의 경우, 금속 라이너가 작업 표면으로서 사용될 수 있다(이는 또한 압력으로 장착되고 및 급속 냉각되며 저가 재료가 가열되어 고정이 향상될 수 있다).
도구의 표면이 갖추어야 할 바람직한 면은 모든 응용에서 다르기 때문에, 표면층으로서 적용될 수 있는 재료들은 무한하다. 특히, 원하는 경도를 갖지만, 향상된 기계성을 갖는 강철, 윤활 또는 부착 방지 입자를 갖는 강철, 최적화된 윤활공학적 특성을 갖는 재료 및/또는 극도의 내마모성을 갖는 재료뿐만 아니라, 특정한, 열적, 자기의, 전기의, 압전기성(piezo-) 또는 파이로전기성(pyro-)의 또는 다른 특정한 특성을 갖는 앞에서 언급한 재료가 투사/증착될 수 있다. 원칙적으로, 모든 타입의 금속, 금속 합금, 금속간 화합물 또는 세라믹 또는 그것들의 화합물 조차도 삽입될 수 있다.
금속을 코팅할 때 접착력은 전반적 성능에 대해 매우 중요한 영향을 주고, 따라서 계면에서 접착력을 향상시키는 것이 매우 중요하다. 그렇게 하기 위해 금속 섬유가 사용될 수 있다. 일반적으로 섬유는 저가 기재와 함께 혼합되고 캐스팅 되며, 인장 스트레스 상태에 대한 저항을 증가시키기 위해 저가 기재의 내부에 섬유를 필요로 하는 것이 아니라면, 가장 큰 섬유 인발 저항력(pull-out resistance)을 가지게 하기 위해 섬유를 표면으로 끌어내어, 바람직하게는 표면에 직교하도록 배향할 수 있다. 이것은 섬유를 배향하기 위해 전기장 또는 자기장을 적용함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 영구 자석들은 성형 몰드에 접착제로 붙일 수 있어 어느 정도의 부피 퍼센트를 갖는 강자성 섬유가 혼합된 저가 재료를 충전할 때, 및 혼합 공정의 진동 동안, 섬유는 표면에 상당히 수직으로 달리는 역선(force line)으로 정렬하는 자석을 향해 흐를 수 있다. 투사된 표면 위에 금속의 양을 더 증가시키기 위해, 부품은 숏피닝(shot peening) 또는 숏블라스트(shot blast)되어 표면 위로 금속 섬유를 펼칠 수 있다. 투사된 금속은 기재의 금속에 특히 잘 접착되고, 이것이 소성 변형될 수 있을 때, 및 온도가 투사 동안 또는 후처리에서 충분히 높아서 확산 접합(diffusion bonding)이 달성될 수 있을 때 훨씬 더 잘 접착되고
세라믹 또는 폴리머 위에 금속을 투사할 때 결합은 주로 기계적 결합이고, 따라서 표면이 약간 거칠 때 더 좋고, 이는 좋은 고정 포인트를 제공한다. 기재가 금속 섬유를 갖는 경우, 그러한 섬유가 열투사 또는 증착 이전에 활성화된다면 고정은 또한 크게 향상된다(활성은 가능한 한 금속성의 섬유 표면을 갖도록 모든 표면 산화물을 제거하는 것으로 이해된다. 이런 목적으로, 금속 섬유 및 저가 기재를 활성화하기 위해 (강옥(corundum), 유리볼 또는 미세입자 등으로) 샌드 블라스팅 또는 특히 금속볼로) 숏피닝의 샤용이 특별히 제안되나, 다른 어떠한 방법(분쇄, 연마, 조면화(roughening) 등)도 사용될 수 있다.
중간층의 적용이 표면 작업층의 접착력을 강화하기 위해 고려될 수 있다. 그러한 층들은, 예를 들어, (중간 단계에 사용되는 금속층의 부식을 피하기 위해) 내습성 및 알칼리 요소들에 대해 저항성이 있는 열 안정성층일 수 있다. 그러한 방법은 JP4107251에 기재되어 있다.
기계적으로 투사된 층의 접착력을 향상시키기 위해, 표면 기공이 부식 공격 또는 다른 것에 의해, 탈가스하는 모델을 사용함으로써 기재 내에 생성될 수 있다. 금속 그리드가 모델의 표면 위에 놓여질 수 있다. 그리드가 콘크리트 도구의 표면 위에 최종적으로 있도록 콘크리트가 모델 안으로 충전될 수 있다. 또한 금속의 보강봉은 열투사/증착이 실행될 각 면 상에서 그것이 콘크리트 부품 밖으로부터 보이는 식으로 몰드 내에 고정될 수 있고, 이는 특히, 표면 작업 재료로서 사용될 재료 또는 지지 중간층이 세라믹 또는 폴리머보다 금속 기재 위에 더 잘 달라붙는 경우에 그러하다.
상기 기재된 몇몇 열투사 기술, 특히, 조절된 대기에서의 기술로, 99%초과의 밀도가 얻어질 수 있다. 더 높은 표면 밀도가 요구된다면, 표면 치밀화 처리가 국소 용융(local fusion)에 의해 실행될 수 있다. 레이저 또는 집중 적외선("고밀도 적외선(HDIR-High Density Infrared)")과 같은 충분히 응축된 에너지원은 국소 용융용으로 적용되어야 한다. 밀도 또는 단지 표면 스트레스 상태만을 증가시키기 위한 다른 방법이 사용될 수 있고, 그것들은 (용접과 같은) 용융 또는 단지 (숏피닝과 같은) 순수 기계적 작용을 포함할 수 있다.
투사/증착된 표면 재료는 예를 들어 하나 또는 몇 개의 어닐링 공정과 같은 집적된 또는 표면 열처리, 또는 침탄질화(carbo-nitriding) 또는 술폰화와 같은 표면처리, (유도, 레이저, 화염 등에 의한) 표면 템퍼링이 필요할 수 있다. 저가 기재와 표면 재료의 결합 모두가 모든 처리를 허용하는 것이 아니다. 상승된 온도가 표면 처리에 필요하다면, 선 열팽창계수의 양립성이 고려되어야 되고 또한 상기 처리에 필요한 온도를 견디는 기재의 능력도 고려되어야 한다.
이송을 위해 및, 특히, 기계 내에 도구를 고정하기 위해, 가공하기 쉬운 도구 또는 부품의 고정 측면에 하나의 영역을 가지는 것이 매우 흥미롭다. 본 발명에 있어서, 미리 언급한 바와 같이 필요하다면 철판 프레임 또는 용융물이 그러한 목적으로 설치될 수 있다. 저가 기재가 캐스트될 때 금속 프로파일은 또한 안내 영역에 놓여지는데, 구조물에 금속 프로파일은 박혀 남아있으나, 이후 기계 가공이 쉽다. 고정판 또는 안내 영역이 사용된다면, 그들은 일반적으로 기재를 캐스팅하기 전 몰드에 삽입되거나, 또는 기재가 굳기 전 세라믹/폴리머에 삽입된다. 일반적으로, 그러한 판 또는 프로파일은 상기 저가 기재에 대한 고정을 강화하기 위해 몇몇 개의 용접된 금속봉 또는 스파이크를 갖는다.
본 발명이 특히 큰 드로잉 다이의 제조에 매우 적합하지만, 상당한 잇점을 갖는 여러 도구 타입의 제조에도 사용될 수 있다. 이러한 몇몇 도구는 플라스틱 사출용 몰드, 플라스틱의 열 성형용 몰드, 경금속(light metal) 사출용 몰드, 단조(forging) 다이, 개방 단조(open forging)용 다이, 벤딩 다이(bending dies), 커팅 다이 등일 수 있다. 작업 온도가 더 높은 경우, 선 열팽창계수가 양립되어야 하므로 기재 및 열투사용 재료의 선택에 대한 제한이 있다.
본 발명은 또한 모바일 요소, 액츄에이터 요소, 센서 요소 또는 구조 요소여부에 상관없이 기계 요소들의 제조에도 매우 적합하다. 많은 경우에 있어 중량을 감소하게 하고, 본 발명을 사용할 때 가격을 낮추기 위한 큰 잠재력이 있고, 또한 몇몇 기능, 특히 특별한 기능을 갖는 복잡한 패턴을 포함하는 기능은 다른 제조방법으로는 얻는 것이 어렵다. 사실 거의 모든 매우 요구되는 부품 또는 복잡한 기능을 요구하는 부품은 본 발명으로부터 이익을 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 추가적인 실시형태는 첨부된 종속항들에 기재된다.
도 1은 정규화된 성형 시간에 따른 표면 및 표면 아래의 강도를 나타내는 그래프이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 드로잉 다이의 개략도를 나타낸다.
도 2b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 드로잉 다이의 개략적인 횡단 절단면을 보여준다.
도 2a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 드로잉 다이의 개략도를 나타낸다.
도 2b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 드로잉 다이의 개략적인 횡단 절단면을 보여준다.
실시예
:
실시예
1
도 2에서 본 발명 적용의 일 예를 볼 수 있다. 이는 드로잉 다이의 개략도를 나타낸다. 일반적으로, 그러한 다이는 블랭크 홀더(blank-holder) 및 측면 캠을 갖고 있어 상당히 복합하다. 도 2a의 개략도는 본 발명에 따라 구현된 드로잉 다이에 해당된다. 이 이미지는 용융물 지지판 및 열간 작업 공구 강철(hotwork tool steel) 및 첨가제로 열투사 HVOF(HVOF 투사된 금속의 제 1 박층 위에 저온 분사를 또한 실행하였고, 동일하게 만족스러운 결과 및 훨씬 더 두꺼운 두께를 얻을 수 있었다)에 의해 코팅되고 쉽게 기계 가공될 수 있는 테두리가 둘러쳐진(hooped) 고강도 콘크리트 부품에만 초점을 두었다. 원칙적으로, 본 발명의 다이와 종래 방법으로 제조된 다이 사이의 작업 영역 내의 차이점은 기계 가공 후 쉽게 찾을 수 없다. 프리스트레스된 봉을 갖는 압축 프레임 영역만이 콘크리트의 존재를 나타낸다. 이 몰드는 다음의 단계에 따라 얻었다:
- 발포 폴리스티렌으로 몰드 제조. 그 내부 하부측에 도구 형태와 반대 형상(negative)을 갖는 박스.
- 몰드 내에 보강봉 배치. 보강봉은 이후 금속이 열투사에 의해 투사되는 부품 영역에서 폴리스티렌 몰드 내에 0.5 mm 삽입됨. 작업 영역에 평행한 몇 개의 보강봉은 이후 압축 프레임에서 그것을 고정할 수 있도록 폴리스티렌 박스의 각 측면에서 0.5m 삽입하였다.
- 매우 높은 기계적 강도(에이징 후 250 MPa)와 주로 알루미늄 및 실리카 산화물을 기초로 하는 저습도("캐스팅 가능한 내화성 저함수 혼화재")의 콘크리트로 공간을 충전. 충전 공정 동안 진동 테이블에 의한 외부 진동 및 바늘에 의한 내부 진동이 실행되었다.
- 24시간 동안 플라스틱으로 가득한 몰드의 경화
- 상기 폴리스티렌 모델 몰드의 제거
- 수분을 제거하기 위해 콘크리트 건조 및 소성(firing), 조절된 분위기 오븐 내의 고온에서 반응
- 긴 봉을 위한 구멍을 갖는 탈착할 수 있는 강철 박스로 콘크리트 다이의 테투리 두르기(hooping)
- 상기 봉의 프리스트레싱(Prestressing)
- 상기 콘크리트 다이로부터 표면 먼지의 제거 및 강옥(corundum) 샌드 블라스팅으로 표면의 활성화
- 쉽게 기계 가공될 수 있는 뜨거운 작업 강철층의 열투사
- 최종 기계 가공
도 2b는 종래 다이와 차이점을 보여주기 위한 개략적인 횡단 절단면을 보여준다. 기초 이송판, 및 상기 콘크리트의 보강용 봉을 갖는 다이 고정구(die fixture)(22)을 상기 도면에서 볼 수 있다. 상기 보강봉(20)도 또한 볼 수 있다. 몇 개의 보강봉은 테투리(hoop)(23)의 도움으로 프리스트레스 된다(20A). 사용되는 고강도 콘크리트(25)는 조절된 분위기 오븐 내에서 소성된 알루미나를 기초로 하는 "캐스팅 가능한 저함수 혼화재"이다. 상기 보강봉은 열투사층(26)으로 들어간다. 최종적으로, 상기 도면은 국소 레이저 용융(30)에 의해 치밀화 처리를 받은 층을 보여준다.
실시예
2
본 발명에 의해 선택적 가열 프로파일링 롤(heating profiling roll)을 얻었다. 상기 롤은 그 작업 표면 위에 도전성 가열 패턴을 내장했다. 이러한 프로파일링 롤은 다음의 단계에 따라 얻었다:
- 발포 폴리스티렌으로 몰드 제조. 프로파일링 윤곽과 반대형상(negative)을 갖는 빈 원통형 케이지가 제조되었다.
- 상기 공간을 10%의 금속 섬유 보강 고 기계적 강도 콘크리트(HPC)로 충전. 충전 공정 동안 진동 테이블에 의한 외부 진동 및 바늘에 의한 내부 진동이 실행되었다.
- 24시간 동안 플라스틱으로 가득찬 몰드를 가습 경화
- 상기 폴리스티렌 모델 몰드의 제거
- 수분을 제거하고 기계적 강도를 실현하기 위한 콘크리트 건조.
- 상기 콘크리트 다이로부터 표면 먼지의 제거 및 강옥 샌드 블라스팅으로 표면 및 섬유의 활성화.
- 저 전도성 티타늄 중간층의 저온 분사.
- 분리를 더 증가시키기 위한 TiN PVD 증착.
- 도전성 가열능력을 가져야 하는 프로파일만을 드러내기 위한 마스킹.
- Cu 열투사.
- 마스킹의 제거
- 상기 투사된 층으로부터 도전성 가열 프로파일의 모서리를 기계 가공.
- 상기 Cu 프로파일 주위에 얇은 분리층(isolation layer)을 얻기 위한 마스킹
- 알루미나 열투사.
- 마스킹의 제거.
- 미리 Cu 및 Al2O3 투사된 영역의 마스킹.
- 저 열전도성, 고강도 Ni-Fe-Mn 합금의 저온 분사.
- 마스킹의 제거.
- 최종 기계 가공.
실시예
3
집적된 냉각을 갖는 열스탬핑 프로토타입(hot stamping prototype) 다이를 얻었다. 상기 다이는 제조된 요소 위에 고강도를 실현시키기 위한 고 전도성을 갖는 영역을 약간 가지고 있고, 상기 요소의 후 커팅을 용이하게 하기 위해 전도성이 낮은 영역들을 가지고 있다. 이러한 다이는 다음의 단계를 따라 얻었다:
- 발포 폴리스티렌으로 몰드 제조. 그 내부 하부층에 도구 형태와 반대형상을 갖는 박스.
- 상기 작업 표면에 대응하는 몰드 표면 위에 스파이크를 갖는 튜브의 배치, 튜브는 상기 폴리스티렌 안으로 0.5mm 움푹 들어가고, 상기 스파이크는 상기 몰드로부터 떨어져서 공동(cavity) 안을 보고 있다. 두 개의 독립적인 회로가 사용되고, 하나는 높은 열 추출율이 바람직한 영역용이고 따라서 냉각이 실행될 것이고, 하나는 낮은 열 추출율이 바람직한 영역용이고 따라서 탬퍼링이 채용될 것이다.
- 몰드 내에 보강봉 배치. 보강봉은 이후 금속이 열투사에 의해 투사되는 부품 영역에서 폴리스티렌 몰드 내에 0.5 mm 삽입됨. 작업 영역에 평행한 몇 개의 보강봉은 이후 압축 프레임에서 그것을 고정할 수 있도록 폴리스티렌 박스의 각 측면에서 0.5m 삽입하였다.
- 상기 공간을 10%의 금속 보강 섬유 고 기계적 강도 콘크리트(HPC)로 충전. 상기 충전 공정 동안 진동 테이블에 의한 외부 진동 및 바늘에 의한 내부 진동이 실행되었다.
- 24시간 동안 플라스틱으로 가득찬 몰드를 가습 경화(대안으로, 모델 제거 후 물에 담금으로써 경화)
- 상기 폴리스티렌 모델 몰드의 제거
- 수분을 제거하고 기계적 강도를 실현하기 위한 콘크리트 건조.
- 상기 콘크리트 다이로부터 표면 먼지의 제거 및 강옥 샌드 블라스팅으로 표면, 튜브 및 섬유의 활성화.
- 긴 봉을 위한 구멍을 갖는 탈착할 수 있는 강철 박스로 콘크리트 다이의 테두리 두르기(hooping)
- 상기 봉의 프리스트레싱(Prestressing)
- 0.5mm 두께의 몰리브덴 또는 알루미늄층의 HVOF 고온 분사.
- 높은 열 추출율이 바람직한 영역의 마스킹.
- 커팅된 요소 영역에 해당하는 영역, 또는 상기 요소가 높은 변형성을 가져야 하고 따라서 상기 도구 내에서 낮은 열 추출율이 바람직한 영역(템퍼링 회로 영역)의 두꺼운(20mm) Ti 저 열전도성 합금으로 저온 분사.
- 상기 마스킹의 제거.
- 미리 투사된 저 전도성 영역의 마스킹.
- 쉽게 가공될 수 있는 고전도성 몰리브덴 합금 또는 두꺼운(20mm) 알루미늄층의 저온 분사.
- 마스킹의 제거.
- 최종 기계 가공.
20: 보강봉, 20A: 프리스트레드된 보강봉, 22: 다이 고정구, 23: 테두리(hoop), 25: 고강도 콘크리트, 26: 열투사층, 30: 국소 레이저 용융
Claims (21)
- 금속, 금속간 화합물 또는 테크니컬 세라믹으로 적어도 부분적으로 코팅된 60MPa보다 큰 기계적 강도를 갖는 세라믹 또는 폴리머 기재(base material)를 포함하는 부품 또는 도구.
- 제 1 항에 있어서,
상기 기재는 코팅의 접착성을 향상시키기 위한 임의의 형상 또는 크기의 금속 입자를 더 포함하는 부품 또는 도구. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기재는 200MPa보다 큰 기계적 강도를 갖는 포스라네이트(porcelanate) 시멘트계 콘크리트; 보강 섬유를 포함하거나 또는 포함하지 않으며, 200MPa보다 큰 기계적 강도를 갖는 알루미나계 캐스팅 가능한 저함수 혼화재; 및 150MPa보다 큰 기계적 강도를 갖는 고강도 또는 초고강도 콘크리트(HPC 또는 UHPC)로 이루어진 군으로부터 선택된 부품 또는 도구. - 제 3 항에 있어서,
상기 고강도 또는 초고강도 콘크리트(HPC 또는 UHPC)의 건조 부분이 적어도 부분적으로 금속간 입자에 의해 대체된 부품 또는 도구. - 제 3 항에 있어서,
상기 고강도 또는 초고강도 콘크리트(HPC 또는 UHPC)의 시멘트 부분이 금속간 나노분말에 의해 대체된 부품 또는 도구. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재는 150MPa보다 큰 기계적 강도를 갖는 열경화성 폴리머를 포함하는 부품 또는 도구. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면 코팅은 500MPa보다 큰 기계적 강도를 갖는 내마모성 금속을 포함하는 부품 또는 도구. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 얻어진 부품의 인장 스트레스 저항성을 향상시키기 위해 내부에 금속봉이 보강되어 있고, 압축링으로 테두리가 둘러쳐진(hooped) 부품 또는 도구.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재는 상기 기재보다 더 낮은 밀도를 갖는 공극 또는 입자를 포함하고, 그에 의하여 얻어진 부품에 대해 전체적으로 감소된 중량을 제공하는 부품 또는 도구. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면 코팅은 열투사 코팅(thermal projection coating)인 부품 또는 도구. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
특정한 표면 또는 표면 아래의 패턴으로 고하중 용량, 가열, 냉각, 센서 또는 액츄에이터 기능과 같은 특정한 기능을 얻기 위해 다른 성질의 표면층을 더 포함하는 부품 또는 도구. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재의 표면 또는 표면 아래에 배치된 튜브를 포함하고, 상기 튜브는 액체가 상기 튜브를 통해 순환될 때 상기 부품 또는 도구에 가열/냉각 기능을 부여하는 부품 또는 도구. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
도구는 플라스틱 성형, 시트 성형 또는 합금 다이 캐스팅을 하기 위한 도구인 부품 또는 도구. - a) 60MPa보다 큰 기계적 강도를 갖는 세라믹 또는 폴리머 기재를 원하는 형상으로 캐스팅하는 단계;
b) 상기 기재를 적어도 부분적으로 고화 또는 경화하는 단계; 및
c) 상기 b)단계로부터의 부품의 표면을 적어도 부분적으로 금속, 금속간 화합물 또는 테크니컬 세라믹으로 코팅하는 단계; 를 포함하는 부품 또는 도구의 제조방법. - 제 14항에 있어서,
상기 기재는 상기 코팅의 접착성을 향상시키기 위해 임의의 형상 또는 크기의 금속 입자를 포함하고, 상기 금속 입자는 자기장 또는 전기장에 의해 상기 표면의 원하는 영역으로 이끌려 적절하게 배향되는 부품 또는 도구의 제조방법. - 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
금속 입자를 또한 포함하는 상기 기재의 표면이 c)단계 전에 샌드 블라스팅, 숏피닝(shot peening) 또는 에칭에 의해 활성화되는 부품 또는 도구의 제조방법. - 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
c)단계에서, b)단계로부터의 상기 부품의 표면 코팅이, 내부 원통형 대칭을 갖는 부품의 경우에 금속 라이너로 부품을 내부적으로 코팅하거나 또는 외부 원통형 대칭을 갖는 부품의 경우에 링 또는 슬리브로 상기 부품을 외부적으로 코팅하는 것에 의하여 만들어지는 부품 또는 도구의 제조방법. - 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
코팅 접착력을 향상시키기 위해 부분적으로 금속 스파이크 또는 세라믹봉을 상기 기재가 캐스트되는 몰드 표면 내에 부분적으로 담그(sinking)하거나, 또는 상기 금속 스파이크 또는 세라믹봉을 기재가 굳기 전(still fresh) 표면에 직접 담금으로써 상기 기재의 표면에 상기 금속 스파이크 또는 세라믹봉을 배치하는 단계를 더 포함하는 부품 또는 도구의 제조방법. - 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 c)단계의 표면 코팅은 열투사, 또는 유체 또는 증기의 증착법에 만들어지는 부품 또는 도구의 제조방법. - 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
특정한 표면 또는 표면 아래의 패턴으로 고하중 용량, 가열, 냉각, 센서 또는 액츄에이터 기능과 같은 특정한 기능을 얻기 위해 마스킹 및 투사, 증착 또는 직접 용접/국소 캐스팅에 의해 상기 얻어진 부품에 다른 성질의 표면층을 적용하는 단계를 더 포함하는 부품 또는 도구의 제조방법. - 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
국소 레이저 용융 또는 HDIR(고밀도 적외선 국소 용융합)과 같은 방법으로 다공성을 조절하기 위해 추가적인 표면 치밀화 처리를 하는 단계를 더 포함하는 부품 또는 도구의 제조방법.
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