KR20130043877A - A thick thermal barrier coating layer having interfacial stability and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 계면 안정성을 갖는 두꺼운 열차폐 코팅층 및 이에 대한 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스터빈 등에 적용되어 발전용 가스터빈의 온도상승과 고온부품의 내구성 향상을 통해 고출력화 및 고효율화를 이룰 수 있는, 계면 안정성을 갖는 두꺼운 열차폐 코팅층 및 이에 대한 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a thick heat-shielding coating layer having an interfacial stability and a method for manufacturing the same. More particularly, the present invention is applied to a gas turbine and the like to achieve high output and high efficiency through a temperature rise of a power generation gas turbine and improved durability of high temperature parts. The present invention relates to a thick thermal barrier coating layer having an interfacial stability and a method for manufacturing the same.
발전용 가스터빈의 고출력화 및 고효율화를 이루기 위하여 지속적으로 증가되고 있는 가스터빈의 터빈 입구온도의 상승은 연소실 내부의 연소온도의 상승으로 이어지고 있다. 국내외 가스터빈 업체의 작동 온도는 계속 상승되어 현재 1300℃급 이상의 설비가 운전되고 있으며, 외국에서는 1700℃급의 가스터빈이 연구 개발 단계에 있다. 따라서 이에 부응하는 신소재와 코팅 기술의 연구, 핵심 부품을 제작 및 개발하고 설계하는 연구가 필요한 실정이다. 가스터빈 엔진의 성능은 터빈 입구온도 상승에 따라 현저하게 향상되어 왔으며, 터빈 입구온도가 55℃ 상승으로 출력 10~12%, 효율 2~4% 정도 향상시키는 것으로 알려져 있다. 특히 가스터빈에 응용되는 열차폐 코팅층은 고온에 항상 노출되어 있으므로 열적 안정성 및 내구성에 대한 고려가 있어야 하며, 이러한 열차폐 코팅층은 재료의 특성, 용사 방법 및 코팅 공정변수에 의해 다양하게 제조가 가능하며 다양한 기능과 성능이 발휘된다. 열차폐 코팅층의 두께가 증가할수록 모재의 온도가 이에 비례하여 감소한다는 문헌에 따른 것으로, 25.4 μm 당 4～9℃의 열차폐 효과를 가져올 수 있다. Increasing the turbine inlet temperature of the gas turbine, which is continuously increasing in order to achieve high output and high efficiency of the gas turbine for power generation, has led to an increase in the combustion temperature inside the combustion chamber. The operating temperature of domestic and overseas gas turbine companies continues to rise, and more than 1300 ℃ are operating. In the foreign countries, gas turbines of 1700 ℃ are in the research and development stage. Therefore, research on new materials and coating technologies, and manufacturing, developing, and designing core components are needed. The performance of the gas turbine engine has been remarkably improved as the turbine inlet temperature increases, and the turbine inlet temperature is known to improve the output by 10 to 12% and the efficiency by 2 to 4% with a 55 ° C rise. In particular, the heat shield coating layer applied to the gas turbine is always exposed to high temperature, so there must be consideration of thermal stability and durability, and such a heat shield coating layer can be manufactured in various ways depending on the material properties, spraying method, and coating process parameters. Various functions and performances are exhibited. According to the literature that the temperature of the base material decreases in proportion to the thickness of the heat shield coating layer increases, it can bring about a heat shielding effect of 4 ~ 9 ℃ per 25.4 μm.
이러한 열차폐 코팅층 제조 기술의 종래 기술은 하기와 같다.The prior art of the heat shield coating layer manufacturing technology is as follows.
한국공개특허 제2011-0001175호에서는 가스터빈의 운전 중에 상기 가스터빈에서 연료의 연소가스와 접하는 부분의 표면에 기저층이 형성되도록 제1 조건 하에서 실리콘을 함유하는 유기화합물을 상기 연료에 첨가하는 단계; 및 상기 기저층 위에 기저층 보다 많은 기공을 가지는 다공성층이 형성되도록 제2 조건 하에서 실리콘을 함유하는 유기화합물을 상기 연료에 첨가하는 단계를 포함하는 가스터빈의 운전 중 열차폐 코팅층 형성방법에 관하여 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0001175, comprising: adding an organic compound containing silicon to the fuel under a first condition such that a base layer is formed on a surface of the gas turbine in contact with the combustion gas of the fuel during operation of the gas turbine; And adding an organic compound containing silicon to the fuel under a second condition so that a porous layer having more pores than the base layer is formed on the base layer. .
한국등록특허 제798478호에서는 S1) Gd2O3와 이트리아로 안정화된 지르코니아를 혼합하여 혼합 분말을 제조하는 단계; S2) 상기 혼합 분말을 가압 성형하여 성형체를 제조하는 단계; 및 S3) 제조된 성형체를 소결 온도를 달리하여 상당량의 기공을 포함하는 다공성 소결체 및 치밀한 소결체를 제조된 열차폐 코팅용 소결체를 이용한 열차폐 코팅층에 관하여 개시하고 있다.Korean Patent No. 798478 discloses preparing a mixed powder by mixing S1) Gd 2 O 3 and zirconia stabilized with yttria; S2) pressure-molding the mixed powder to produce a molded body; And S3) a heat shield coating layer using a porous sintered body including a considerable amount of pores and a compact sintered body manufactured by heat-treating coating sintered body manufactured by varying the sintering temperature of the manufactured molded body.
이론적으로 1,500 μm 이상으로 열차폐 코팅층의 두께가 증가될 시, 코팅 과정 혹은 적용과정에서 자연적인 열차폐 코팅층의 박리가 보고되고 있다. 이러한 코팅층이 고온 환경에서 노출되는 경우, 열화 현상이나 열피로에 의해 열차폐 코팅층과 본드 코팅층의 계면에 산화물층(thermally grown oxide; TGO)이 형성되어 성장됨에 따라 박리 현상이 발생되는 것이 아니라 코팅층간 계면 안정성이 없어 열차폐 코팅층이 박리되는 문제점이 있었다. 본 발명에서는 용사코팅에 있어서 열차폐 코팅층의 미세구조는 출발 분말의 크기, 형상, 밀도에 직접적인 영향을 받으며, 이러한 미세구조 제어는 열차폐 코팅층의 열적 안정성 및 수명을 결정하는 인자로 작용하게 되므로 열차폐 코팅층과 본드 코팅층의 계면 안정성에 대한 성질의 개선에 대한 연구와 두꺼운 열차폐 코팅층의 제조를 통하여 보다 높은 고온에서의 고온 요소 부품으로의 적용이 가능하도록 하는 연구가 이루어졌다.Theoretically, when the thickness of the thermal barrier coating layer is increased to more than 1,500 μm, a natural peeling of the thermal barrier coating layer has been reported during the coating or application process. When such a coating layer is exposed in a high temperature environment, a thermally grown oxide (TGO) is formed at the interface between the thermal barrier coating layer and the bond coating layer due to deterioration or thermal fatigue, so that a peeling phenomenon does not occur, but the interlayer coating layer does not occur. There was a problem that the thermal barrier coating layer is peeled off because there is no interfacial stability. In the present invention, the microstructure of the thermal barrier coating layer in the thermal spray coating is directly affected by the size, shape, and density of the starting powder, and such microstructure control acts as a factor for determining the thermal stability and life of the thermal barrier coating layer. In order to improve the interfacial stability of the waste coating layer and the bond coating layer, and to manufacture a thick thermal barrier coating layer, a study has been made to enable the application to high temperature components at higher temperatures.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명자들은 열차폐 코팅층과 본드 코팅층의 계면 안정성을 향상시키기 위한 방법에 대해 예의 연구를 거듭하였고, 그 결과 1,500 μm 이상으로 두꺼운 열차폐 코팅층과 본드 코팅층의 미세구조를 제어하여 계면 안정성을 향상시킬 수 있는 방법을 개발하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the inventors have intensively studied a method for improving the interfacial stability of the thermal barrier coating layer and the bond coating layer, and as a result, the fine of the thermal barrier coating layer and the bond coating layer thicker than 1,500 μm The present invention has been completed by developing a method of improving the interfacial stability by controlling the structure.
본 발명은 두꺼운 열차폐 코팅층을 고출력 발전용 가스터빈에 적용하여도 열차폐 코팅층이 박리되지 않도록 미세구조가 제어되어 계면 안정성이 우수한 열차폐 코팅층을 제공하는 데 있다.The present invention is to provide a heat shield coating layer excellent in interfacial stability by controlling the microstructure so that the heat shield coating layer is not peeled even when the thick heat shield coating layer is applied to the gas turbine for high power generation.
본 발명의 다른 목적은 모재층 상에 형성된 본드 코팅층 및 열차폐용 탑 코팅층 사이의 계면 안정성을 향상시킴으로써 고출력 발전용 가스터빈 등과 같은 고온의 환경에서도 열적 안정성 및 내구성이 우수한 열차폐 코팅층의 제조방법을 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to improve the interfacial stability between the bond coating layer formed on the base material layer and the heat shield top coating layer to provide a method of manufacturing a thermal barrier coating layer having excellent thermal stability and durability even in a high temperature environment such as a gas turbine for high power generation. There is.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 초내열합금으로 형성된 모재층, 상기 모재층의 표면에 금속 분말을 코팅하여 형성된 본드 코팅층, 및 상기 본드 코팅층의 표면에 1,500～2,000 μm 두께로 형성된 열차폐용 탑 코팅층을 포함하며, 상기 본드 코팅층 및 열차폐용 탑 코팅층은 플라즈마 열처리를 수행하여 형성된 것임을 특징으로 하는 계면 안정성을 갖는 두꺼운 열차폐 코팅층을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a base material layer formed of a super heat-resistant alloy, a bond coating layer formed by coating a metal powder on the surface of the base material layer, and 1,500 ~ 2,000 μm on the surface of the bond coating layer It includes a heat shield top coating layer formed in a thickness, the bond coating layer and the heat shield top coating layer provides a thick heat shield coating layer having an interfacial stability, characterized in that formed by performing a plasma heat treatment.
또한, 본 발명은 초내열합금으로 형성된 모재층 표면에 금속 분말을 용사 코팅하여 본드 코팅층을 형성하는 단계(단계 1); 상기 본드 코팅층이 형성된 모재층을 냉각시키는 단계(단계 2); 상기 본드 코팅층을 플라즈마 열처리하는 단계(단계 3); 상기 플라즈마 열처리된 본드 코팅층 표면에 열차폐용 탑 코팅층을 형성하는 단계(단계 4); 및 상기 열차폐용 탑 코팅층을 플라즈마 열처리하는 단계(단계 5)를 포함하는 열차폐 코팅층의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of thermally coating the metal powder on the surface of the base material layer formed of a super heat-resistant alloy to form a bond coating layer (step 1); Cooling the base material layer on which the bond coating layer is formed (step 2); Plasma heat treating the bond coating layer (step 3); Forming a thermal barrier top coating layer on the surface of the plasma heat-treated bond coating layer (step 4); And it provides a method of manufacturing a heat shield coating layer comprising the step (step 5) of plasma heat treatment the top coating layer for heat shielding.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 모재층은 코인 형태이며, 본드 코팅층이 형성된 후 대기 중에서 실온으로 냉각 처리되는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the base material layer is in the form of a coin, it is preferable that after the bond coating layer is formed, cooled to room temperature in the air.
상기 본드 코팅층은 MCrAlY (M = Co, Ni 또는 이들의 합금) 분말을 사용하여 모재층 표면에 150～300 μm의 두께로 형성된 후, 플라즈마 열처리된다. The bond coating layer is formed on the surface of the base material layer using MCrAlY (M = Co, Ni or an alloy thereof) powder to a thickness of 150 ~ 300 μm, and then subjected to plasma heat treatment.
상기 열차폐용 탑 코팅층은 이트리아 안정화 지르코니아(yttria-stabilized zirconia, YSZ)를 사용하여 본드 코팅층의 표면에 1,500～2,000 μm 두께로 용사 코팅되어 형성된 후, 플라즈마 열처리된다.The heat shield top coating layer is formed by thermal spray coating on the surface of the bond coating layer using yttria-stabilized zirconia (YSZ) to a thickness of 1,500 to 2,000 μm, and then plasma heat treatment.
본 발명에서 열차폐용 탑 코팅층을 플라즈마 열처리하는 경우 열차폐용 탑 코팅층의 내부에 균열이 형성되며, 상기 균열은 인치당 40～50 개인 것이 바람직하다.In the present invention, in the case of plasma heat treatment of the heat shield top coating layer, cracks are formed in the heat shield top coating layer, and the cracks are preferably 40 to 50 per inch.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 플라즈마 열처리는 플라즈마 건의 이동속도를 250～500 mm/s 로 하여 1초 간격으로 5 내지 6회 수행되며, 플라즈마 건과 대상물의 거리는 50～180 mm 이내인 것이 바람직하다.
In one embodiment of the present invention, the plasma heat treatment is performed 5 to 6 times at 1 second intervals with the movement speed of the plasma gun 250 ~ 500 mm / s, the distance between the plasma gun and the object is within 50 ~ 180 mm desirable.
본 발명은 1,500 μm 이상으로 두꺼우면서도 계면 안정성이 우수한 열차폐 코팅층 및 이의 제조방법을 제공함으로써, 본드 코팅층과 열차폐용 탑 코팅층의 계면에서의 안정성을 높여주어 고온에서의 박리현상 없이 열차폐용 탑 코팅층이 두껍게 형성된 열차폐 코팅층을 가스터빈, 고온요소 부품 등에 적용하여 고온의 환경에서 고출력 및 고효율을 달성할 수 있고 수명을 연장할 수 있다.
The present invention provides a heat shield coating layer having a thick and excellent interfacial stability of 1,500 μm or more and a method of manufacturing the same, thereby improving stability at the interface between the bond coating layer and the heat shield top coating layer, thereby providing a heat shield top coating layer without peeling at high temperatures. By applying a thick heat shield coating layer to gas turbines, high temperature component parts, etc., high power and high efficiency can be achieved in a high temperature environment, and life can be extended.
도 1은 본 발명의 시험예 1에서 제조한 열차폐 코팅층의 측단면을 촬영한 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 시험예 2에서 제조한 열차폐 코팅층의 측단면을 촬영한 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 시험예 3에서 제조한 열차폐 코팅층의 측단면을 촬영한 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 시험예 2에서 제조한 열차폐 코팅층의 측단면을 도 2보다 500 배 확대하여 촬영한 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 시험예 3에서 제조한 열차폐 코팅층의 측단면을 도 3보다 500 배 확대하여 촬영한 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 시험예 4에서 측정한 열차폐용 탑 코팅층에서 본드 코팅층 계면까지의 경도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 시험예 5에서 3점 굽힘강도를 측정하기 위한 시험개략도 및 사용한 장치의 사진이다.
도 8은 본 발명의 시험예 5에서 3점 굽힘강도 시험 후 열차폐 코팅층의 측단면을 촬영한 SEM 사진이다.1 is a SEM photograph of the side cross-section of the heat shield coating layer prepared in Test Example 1 of the present invention.
Figure 2 is a SEM photograph of the side cross-section of the heat shield coating layer prepared in Test Example 2 of the present invention.
Figure 3 is a SEM photograph of the side cross-section of the heat shield coating layer prepared in Test Example 3 of the present invention.
4 is a SEM photograph taken by enlarging the lateral cross-section of the heat-shielding coating layer prepared in Test Example 2 of the present invention 500 times than in FIG. 2.
FIG. 5 is a SEM photograph taken by enlarging a sectional side surface of the heat shield coating layer prepared in Test Example 3 of the present invention by 500 times.
6 is a graph showing the hardness from the top coating layer for heat shielding to the bond coating layer interface measured in Test Example 4 of the present invention.
7 is a schematic view of the test and the device used to measure the three-point bending strength in Test Example 5 of the present invention.
Figure 8 is a SEM photograph of the side cross-section of the thermal barrier coating layer after the three-point bending strength test in Test Example 5 of the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 열차폐 코팅층은 초내열합금으로 형성된 모재층, 상기 모재층의 표면에 금속 분말을 코팅하여 형성된 본드 코팅층, 및 상기 본드 코팅층의 표면에 1,500～2,000 μm 두께로 형성된 열차폐용 탑 코팅층을 포함하여 구성되며, 상기 본드 코팅층 및 열차폐용 탑 코팅층에 대해 플라즈마 열처리를 수행함으로써 본드 코팅층과 열차폐용 탑 코팅층 사이의 계면 안정성이 향상될 수 있다.The heat shield coating layer according to the present invention is a base material layer formed of a super heat-resistant alloy, a bond coating layer formed by coating a metal powder on the surface of the base material layer, and a heat shield top coating layer formed with a thickness of 1,500 ~ 2,000 μm on the surface of the bond coating layer It is configured to include, by performing a plasma heat treatment for the bond coating layer and the heat shield top coating layer can improve the interface stability between the bond coating layer and the heat shield top coating layer.
본 발명은 1,500 μm 이상의 두꺼운 열차폐용 탑 코팅층의 열적 안정성 확보를 위해 열차폐용 탑 코팅층의 미세구조를 제어하는 기술로 특히 열차폐용 탑 코팅층 내부에 수직형 균열을 도입한 열차폐 코팅층에 대한 것이다. 열차폐 코팅 시스템에서 탑 코팅층의 두께가 두꺼워짐에 따라 열차폐 효과(25 ㎛의 두께 증가 시, 약 4~9도 정도의 열차폐 효과)는 증가하지만, 통상 탑 코팅층의 두께가 1,500 μm 이상이 되면, 모재 및 본드 층과 탑 코팅층의 열팽창계수 차이에 기인하여 탑 코팅층의 형성 혹은 사용 중에 박리가 발생하게 된다. 따라서 이러한 박리 현상을 억제하기 위해 열차폐용 탑 코팅층에 수직형 균열을 도입하면, 열간 노출에 있어서 열차폐용 탑 코팅층의 열팽창 및 열수축 시 물질이 움직일 수 있는 공간을 제공할 수 있고, 또한 인위적으로 도입된 수직 균열이 결함과 같이 작용하여, 열간 노출시 열차폐용 탑 코팅층에 형성되는 응력들이 수직 균열의 성장으로 해소될 수 있다. 이러한 결과로 열차페용 탑 코팅층과 본드 코팅층의 계면 안정성을 가져와 열차폐 코팅층의 내구성, 특히 변형저항성의 향상을 가져올 수 있다. The present invention is a technique for controlling the microstructure of the heat shield top coating layer to ensure the thermal stability of the thermal barrier top coating layer of more than 1,500 μm, in particular with respect to the heat shield coating layer introduced a vertical crack inside the heat shield top coating layer. As the thickness of the top coating layer increases in the heat shield coating system, the heat shielding effect (the heat shielding effect of about 4 to 9 degrees when the thickness is increased to 25 μm) increases, but the thickness of the top coating layer is usually 1,500 μm or more. In this case, peeling may occur during formation or use of the top coating layer due to the difference in thermal expansion coefficient between the base material and the bond layer and the top coating layer. Therefore, when vertical cracks are introduced into the heat shielding top coating layer to suppress such peeling phenomenon, it is possible to provide a space for the material to move during thermal expansion and heat shrinkage of the heat shielding top coating layer in hot exposure, and artificially introduced. Vertical cracks act like defects, so that stresses formed in the thermal barrier top coating layer upon hot exposure can be resolved by the growth of vertical cracks. As a result, the interfacial stability of the top coating layer and the bond coating layer for the thermal barrier can be brought to improve the durability, particularly the deformation resistance of the thermal barrier coating layer.
본 발명에 따른 열차폐 코팅층은 하기의 방법에 따라 제조된다.The heat shield coating layer according to the present invention is prepared according to the following method.
우선, 초내열합금으로 형성된 모재층 표면에 금속 분말을 용사 코팅하여 본드 코팅층을 형성한다(단계 1).First, the metal powder is thermally coated on the surface of the base material layer formed of the super heat resistant alloy to form a bond coating layer (step 1).
상기 모재층은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 가스터빈의 제조 시 사용되는 초내열 합금으로 형성되며, 코인 형태로 제조된 것을 사용할 수 있다.The base material layer is formed of a super heat-resistant alloy used in the manufacture of gas turbines commonly known in the art to which the present invention pertains, and may be made of a coin form.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 코인 형태의 모재층으로 지름이 1인치이고 두께가 약 5~8 mm 형태로 제작된 것을 사용할 수 있다. 코인 형태의 모재층의 표면은 블라스팅 공정을 통하여 코팅이 용이할 수 있으며, 코인 형태의 모재층은 열피로 시험이 용이하도록 1인치 코인 형태로 제조되는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, a coin-like base material layer can be used that is 1 inch in diameter and manufactured in the form of about 5 ~ 8 mm thick. The surface of the coin-type base material layer may be easily coated through a blasting process, and the coin-type base material layer is preferably manufactured in 1 inch coin form to facilitate thermal fatigue test.
상기 모재층에 본드 코팅층을 형성하기 전에 블라스팅 처리를 하여 표면에 있는 유분, 먼지 등을 제거하는 것이 바람직하다.It is preferable to remove oil, dust, etc. on the surface by blasting before forming the bond coating layer on the base material layer.
상기 모재층 표면에 MCrAlY (M = Co, Ni 또는 이들의 합금) 분말을 용사 코팅하여 본드 코팅층을 형성한다.MCrAlY (M = Co, Ni or an alloy thereof) powder is thermally coated on the base material layer to form a bond coating layer.
본 발명에서 상기 본드 코팅층은 모재층과 열차폐용 탑 코팅층 간의 접합력을 향상시키는 역할을 한다.The bond coating layer in the present invention serves to improve the bonding force between the base material layer and the heat shield top coating layer.
상기 본드 코팅층은 150～300 μm의 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 본드 코팅층이 150 μm 미만의 두께로 형성되는 경우 본드 코팅층의 두께가 얇아 열전달이 용이하여 모재층이 고온에 노출되어 특성을 저하시킬 수도 있으며, 상기 본드 코팅층이 300 μm 초과의 두께로 형성되는 경우 지나치게 제조 비용이 높아질 수 있다.The bond coating layer is preferably formed to a thickness of 150 ~ 300 μm, when the bond coating layer is formed to a thickness of less than 150 μm, the thickness of the bond coating layer is thin, easy heat transfer, the base material layer is exposed to high temperature to deteriorate characteristics If the bond coating layer is formed to a thickness of more than 300 μm may be excessively high manufacturing cost.
다음으로, 상기 본드 코팅층이 형성된 모재층을 냉각시킨다(단계 2).Next, the base material layer on which the bond coating layer is formed is cooled (step 2).
상기 본드 코팅층을 모재층의 표면에 형성한 후 냉각시킨다.The bond coating layer is formed on the surface of the base material layer and then cooled.
본드 코팅층에 대한 플라즈마로 표면처리 시, 상온보다는 고온에서 물질의 이동이 쉽게 일어나며, 이를 통해 표면에서의 물질 재배열 등으로 인위적으로 본드 코팅층의 표면의 상태를 제어하기가 어려우므로, 냉각한 후 플라즈마 표면처리를 수행하는 것이 바람직하다.When surface treatment with plasma on the bond coating layer, the material is easily moved at a higher temperature than at room temperature, and it is difficult to artificially control the state of the surface of the bond coating layer by rearranging the material on the surface. It is preferable to carry out the surface treatment.
다음으로, 상기 본드 코팅층을 플라즈마 열처리한다(단계 3).Next, plasma treatment of the bond coating layer (step 3).
상기 단계 3에서는 본드 코팅층에 대해 플라즈마 열처리를 함으로써, 본드 코팅층에 대한 표면조도를 개선할 수 있으며, 임의의 이물질을 제거할 수 있는 효과로 인해 본드 코팅층과 열차폐용 탑 코팅층의 계면에서 안정성을 높여 주어 고온의 환경에서 열차폐용 탑 코팅층이 쉽게 박리되는 것을 방지할 수 있다.In the step 3, by performing a plasma heat treatment on the bond coating layer, it is possible to improve the surface roughness of the bond coating layer, and to increase the stability at the interface between the bond coating layer and the heat shield top coating layer due to the effect of removing any foreign matter It is possible to prevent the heat shield top coating layer from being easily peeled off in a high temperature environment.
상기 본드 코팅층에 대한 플라즈마 열처리는 플라즈마 건의 이동속도를 250~500 mm/s 로 하여 1초 간격으로 5 내지 6회 수행하는 것이 바람직하며, 이때 플라즈마 건과 대상물의 거리는 100～180 mm 이내인 것이 바람직하다.Plasma heat treatment of the bond coating layer is preferably performed 5 to 6 times at intervals of 1 second with the movement speed of the plasma gun being 250 to 500 mm / s, and the distance between the plasma gun and the object is preferably within 100 to 180 mm. Do.
플라즈마 열처리는 고온의 열원을 사용하여 충분히 냉각된 탑 코팅층의 표면을 열처리하여 열차폐용 탑 코팅층 내부에 수직 균열을 형성함으로써 기계적 특성 및 열적 특성을 동시에 증진시킬 수 있다. 주로 코팅층의 박리 현상은 열차폐용 탑 코팅층과 본드 코팅층의 계면에서 발생하므로 본드 코팅층의 플라즈마 열처리를 통하여 탑코팅층과의 계면 안정성을 증진함으로써 수명 향상을 증가시킬 수 있다.Plasma heat treatment may simultaneously improve the mechanical and thermal properties by forming a vertical crack in the heat shielding top coating layer by heat-treating the surface of the sufficiently cooled top coating layer using a high temperature heat source. Since the peeling phenomenon of the coating layer mainly occurs at the interface between the heat shield top coating layer and the bond coating layer, it is possible to increase the lifespan by increasing the interfacial stability with the top coating layer through plasma heat treatment of the bond coating layer.
다음으로, 상기 플라즈마 열처리된 본드 코팅층 표면에 열차폐용 탑 코팅층을 형성한 후, 상기 열차폐용 탑 코팅층을 열처리한다(단계 4 및 5).Next, after forming a heat shield top coating layer on the surface of the plasma heat-treated bond coating layer, the heat shield top coating layer is heat-treated (steps 4 and 5).
상기 단계 4에서는 상기 단계 3에서 플라즈마 열처리된 본드 코팅층 표면에 이트리아 안정화 지르코니아 분말 등과 같은 세라믹을 용사코팅함으로써 열차폐용 탑 코팅층을 형성한다.In step 4, a thermal coating top coating layer is formed by thermally coating a ceramic, such as yttria stabilized zirconia powder, on the surface of the bond coating layer subjected to plasma heat treatment in step 3.
이트리아 안정화 지르코니아로는 일반적으로 사용하는 ZrO2 분말에 8 중량% Y2O3가 첨가된 분말을 사용할 수 있다. Y2O3 의 첨가량은 보통 6~8 중량%를 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않고 본 발명에서는 이트리아 안정화 지르코니아 분말의 입자 사이즈나 입자의 모양, 순도 등을 고려하여 다양한 분말을 사용할 수 있다.As the yttria stabilized zirconia, a powder in which 8 wt% Y 2 O 3 is added to a commonly used ZrO 2 powder can be used. The amount of Y 2 O 3 may be added in an amount of 6 to 8% by weight, but the present invention is not limited thereto. In the present invention, various powders may be used in consideration of particle size, shape, purity, and the like of the yttria stabilized zirconia powder.
열차폐용 탑 코팅층의 두께 증가는 모재층의 온도 감소와 비례적인 관계에 있으므로, 즉, 열차폐용 탑 코팅층의 두께가 증가할수록 모재층의 온도는 이에 비례하여 감소되므로 열차폐용 탑 코팅층이 두껍게 형성되는 것이 바람직하나, 열차폐용 탑 코팅층의 두께가 증가되면 고온의 환경에서 박리되는 문제점이 발생될 수 있다.Since the increase in the thickness of the heat shield top coating layer is proportional to the decrease in the temperature of the base material layer, that is, as the thickness of the heat shield top coating layer increases, the temperature of the base material layer decreases in proportion to the thickness of the heat shield top coating layer. Preferably, when the thickness of the heat shield top coating layer is increased, a problem may occur in the high temperature environment.
본 발명에서는 본드 코팅층의 표면에 1,500～2,000 μm의 두꺼운 두께로 열차폐용 탑 코팅층을 형성한 경우에도 플라즈마 열처리를 통해 미세구조를 제어하여 계면 안정성을 향상시킴으로써, 열차폐용 탑 코팅층의 두께가 1,500 μm 이상으로 증가되어도 고온의 환경에서 박리되는 문제점을 해결할 수 있다.In the present invention, even when the top coating layer for heat shielding is formed on the surface of the bond coating layer with a thick thickness of 1,500 to 2,000 μm, by controlling the microstructure through plasma heat treatment to improve interfacial stability, the thickness of the top coating layer for heat shielding is 1,500 μm or more. Even if it is increased to a problem that can be removed in a high temperature environment.
본 발명에서 열차폐용 탑 코팅층을 플라즈마 열처리하는 경우 급격한 열충격에 의해 열차폐용 탑 코팅층의 외측면에서 내부 방향으로 균열이 형성된다(하기 도 2 및 도 3 참조). 상기 균열은 상기 모재층과 열차폐용 탑 코팅층의 열팽창률 및 기계적 특성, 특히 본드 코팅층과 열차폐용 탑 코팅층의 열팽창률 및 기계적 특성 등이 서로 달라 열에 대해서 다르게 반응하여 발생되는 열차폐용 탑 코팅층의 박리 및 파손을 방지하는 역할을 한다. In the present invention, when the plasma heat treatment of the top coating layer for heat shielding, cracks are formed inward from the outer surface of the top coating layer for heat shielding by rapid thermal shock (see FIGS. 2 and 3 below). The cracking is different from the thermal expansion rate and mechanical properties of the base material layer and the heat shield top coating layer, in particular, the thermal expansion rate and mechanical properties of the bond coating layer and the heat shield top coating layer are different from each other. It prevents breakage.
열차폐용 탑 코팅층이 두꺼워짐에 따라 박리현상이 외부 요인에 의한 것이 아니라 내부의 미세구조적 결함에 의해 발생되기 쉬우므로 이러한 표면 처리는 계면 안정성을 향상시켜 손상 정도를 억제함과 동시에 보다 고온의 환경에서의 구동을 용이하게 할 수 있다.As the heat shielding top coating layer becomes thicker, the peeling phenomenon is not easily caused by external factors but by internal microstructural defects. Therefore, such surface treatment improves interfacial stability to suppress damage and at a higher temperature. Can be easily driven.
열차폐용 탑 코팅층에 대한 플라즈마 열처리는 플라즈마 건의 이동속도를 250～500 mm/s 로 하여 1초 간격으로 5 내지 6회 수행하는 것이 바람직하며, 이때 플라즈마 건과 대상물의 거리는 50～180 mm 이내인 것이 바람직하다.Plasma heat treatment for the heat shield top coating layer is preferably performed 5 to 6 times at 1 second intervals with the movement speed of the plasma gun being 250 to 500 mm / s, wherein the distance between the plasma gun and the object is 50 to 180 mm. It is preferable to be within.
이와 같은 공정 조건에서 열차폐용 탑 코팅층에 대해 플라즈마 열처리를 하면, 고온의 플라즈마 열원에 의해 용융되지 아니하고 열차폐용 탑 코팅층의 내부에 균열을 형성하여 계면 안정성을 향상시킬 수 있다. When the plasma heat treatment is performed on the heat shield top coating layer under such process conditions, the interfacial stability may be improved by forming a crack in the heat shield top coating layer without melting by a high temperature plasma heat source.
상기 열차폐용 탑 코팅층의 내부에 형성된 균열은 인치당 40～50 개인 것이 계면의 접합력 및 계면 안정성에 있어서 바람직하다.The cracks formed inside the heat shield top coating layer are preferably 40 to 50 per inch in terms of bonding strength and interface stability of the interface.
본 발명에서 상기 열차폐용 탑 코팅층은 코팅재료의 양을 조절, 예를 들어, 코팅재료 중 하나의 양을 줄이고, 다른 재료의 양을 늘여가며 경사층으로 구성될 수도 있다.In the present invention, the heat shield top coating layer may be configured as an inclined layer by controlling the amount of the coating material, for example, reducing the amount of one of the coating material, increasing the amount of the other material.
상기와 같이 본 발명에서 열차폐용 탑 코팅층을 경사화 코팅층으로 형성함으로써 기계적 특성 우수하여 외부의 자극으로부터 쉽게 마모나 박리현상을 억제할 수 있다.As described above, by forming the heat shielding top coating layer as the inclined coating layer, it is excellent in mechanical properties and can easily suppress abrasion or peeling from external stimuli.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 본드 코팅층 및 열차폐용 탑 코팅층에 플라즈마 열처리를 수행하여 이들의 계면에서의 미세구조 안정성을 향상시키는 역할을 한다.
As described above, in the present invention, a plasma heat treatment is performed on the bond coating layer and the heat shield top coating layer to improve microstructure stability at their interfaces.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 시험예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments and test examples of the present invention will be described in detail. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical meanings and concepts of the present invention.
본 명세서에 기재된 실시예, 시험예 및 도면은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
The embodiments, test examples, and drawings described herein are preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, and thus, various equivalents and modifications may be substituted for them at the time of the present application. Can be.
실시예Example 1 One
직경 25 mm, 두께 5 mm를 갖는 Ni계 초내열 합금을 코인 형태로 가공하여 모재층으로 사용하였으며 플라즈마 열처리를 위하여 블라스팅 공정을 실시하였다. 블라스팅 공정 후 유분, 먼지 등이 남아 있을 경우에는 본드 코팅층이 잘 형성되지 않아 박리가 일어나거나 계면에서의 미세구조가 나빠질 수 있으므로, 부드러운 솔이나 압축공기를 이용하여 모재층의 이물질을 제거하여 전처리된 모재층을 얻었다. 상기 모재층에 본드 코팅층을 형성하기 위하여 Ni을 주원료로 하는 상용화 분말인 56~106 ㎛ 크기의 AMDRY 962(Sulzer metco 사제) 및 TriplexPro-200 용사장비를 사용하였으며, 코팅 건과 모재층 간의 거리는 본드 코팅시 180 mm 를 유지하였으며 ㄹ자 형태로 플라즈마 건을 이용 및 제어하여 APS (air plasma spray; 대기용사)법으로 코팅하였으며 형성되는 본드 코팅층의 두께는 약 200 μm 내외로 하였다. 본드 코팅층을 형성한 후 모재층을 대기 중에서 충분히 냉각한 후 상기의 용사장비를 이용하여 본드 코팅층의 표면을 플라즈마 열처리하였다. 플라즈마 처리는 상온에서 냉각된 후 본드 코팅층 표면과 건의 거리를 150mm 두고 건의 속도를 500 mm/s 로 하여 플라즈마 열처리를 수행하였다.A Ni-based super heat-resistant alloy having a diameter of 25 mm and a thickness of 5 mm was processed in the form of a coin and used as a base material layer, and a blasting process was performed for plasma heat treatment. If oil, dust, etc. remain after the blasting process, the bond coating layer may not be formed well and the microstructure at the interface may be deteriorated. Therefore, the foreign material of the base material layer may be removed by using a soft brush or compressed air. The base material layer was obtained. In order to form a bond coating layer on the base material layer, a commercially available powder of AMDRY 962 (manufactured by Sulzer metco) and TriplexPro-200 spraying equipment having a size of 56 to 106 μm was used, and the distance between the coating gun and the base material layer was bond coating. 180 mm was maintained, and the plasma gun was used and controlled in the form of L to coat by APS (air plasma spray) method. The thickness of the bond coating layer formed was about 200 μm. After forming the bond coat layer, the base material layer was sufficiently cooled in the air, and then the surface of the bond coat layer was plasma-treated using the thermal spraying equipment. The plasma treatment was performed at a room temperature, and the plasma heat treatment was performed with a distance between the surface of the bond coat layer and the gun set at 150 mm and a gun speed of 500 mm / s.
이후, 열차폐용 탑 코팅층을 본드 코팅층의 표면에 형성하기 위하여, 45~125 ㎛ 입자 크기를 가지는 이트리아 안정화 지르코니아 상용화 분말 중 METCO 204 C-NS(Sulzer metco 사제) 및 상기의 용사장비를 사용하여 열차폐용 탑 코팅층을 형성하였다. 이때, 코팅 건과 모재층 간의 거리는 코팅시 150 mm를 유지하였으며 'ㄹ' 자 형태로 플라즈마 건을 이용 및 제어하여 약 2000 μm의 두께로 열차폐용 탑 코팅층 형성하였으며, 이후, 열차폐용 탑 코팅층의 표면을 플라즈마 열처리하였다. 플라즈마 열처리는 상온에서 냉각된 열차폐용 탑 코팅층 표면과 건의 거리를 50mm 두고 건의 속도를 250 mm/s 로 하여 열충격에 의한 수직균열이 형성되도록 하였다.
Then, to form a heat shield top coating layer on the surface of the bond coating layer, having a particle size of 45 ~ 125 ㎛ Heat shielding top coating layer was formed using
시험예Test Example 1 : One : SEMSEM 사진을 통한 미세구조 측정 Microstructure measurement through photography
실시예 1에서 본드 코팅층을 형성하기 위한 AMDRY 962 및 열차폐용 탑 코팅층을 형성하기 위한 METCO 204 C-NS의 공급률 및 본드 코팅층과 열차폐용 탑 코팅층에 대한 플라즈마 열처리 유무를 달리한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건으로 수행하여 본 발명의 열차폐 코팅층을 제조하였고, 이들의 측단면에 대해 촬영한 SEM 사진을 도 1에 나타내었다. 도 1을 참조하면, 전반적으로 미세구조 설계에 따른 각 코팅층의 영향을 알 수 있다.
Example 1 except that the feed rate of the
시험예Test Example 2 : 본드 코팅층 및 2: bond coating layer and 열차폐용Heat shield 탑 코팅층의 Of top coating layer 플라즈마plasma 열처리 유무에 따른 미세구조 측정 Microstructure measurement with or without heat treatment
실시예 1에서 출발물질로 METCO사의 AMDRY 962와 204 C-NS 분말을 사용하여 각각 약 200, 2000 μm 내외의 두께로 본드 코팅층 및 열차폐용 탑 코팅층을 모재층에 형성하는 과정에서 본드 코팅층 및 열차폐용 탑 코팅층의 플라즈마 열처리 유무를 달리하여 열차폐 코팅층을 형성하였고, 이들의 측단면에 대해 촬영된 SEM 사진을 도 2 및 도 4에 나타내었다.Bond coating layer and heat shield in the process of forming a bond coating layer and a heat shield top coating layer in the base material layer using a
도 2 및 도 4를 참조하면, 본드 코팅층의 플라즈마 열처리는 쉽게 확인할 수 없으나, 열차폐용 탑 코팅층의 플라즈마 열처리에 따른 수직균열을 관찰할 수 있었다. 또한, 본드 코팅층의 플라즈마 열처리를 하였음에도 계면에서의 산화물층이나 박리현상은 발견되지 않았음을 알 수 있다.
2 and 4, the plasma heat treatment of the bond coating layer could not be easily confirmed, but vertical cracks due to the plasma heat treatment of the heat shield top coating layer could be observed. In addition, it was found that the oxide layer and the peeling phenomenon at the interface were not found even after the plasma coating of the bond coating layer.
시험예Test Example 3 : 3: 경사화하여Inclined 제조된 Manufactured 열차폐용Heat shield 탑 코팅층의 Of top coating layer 플라즈마plasma 열처리 유무에 따른 미세구조 측정 Microstructure measurement with or without heat treatment
실시예 1에서 출발물질로 METCO사의 AMDRY 962와 204 C-NS 분말을 사용하여 각각 약 200, 2000 μm 내외의 두께로 본드 코팅층 및 열차폐용 탑 코팅층을 모재층에 형성하는 과정에서 열차폐용 탑 코팅층을 경사화하고, 플라즈마 열처리 유무를 달리하여 열차폐 코팅층을 형성하였고, 이들의 측단면에 대해 촬영된 SEM 사진을 도 3 및 도 5에 나타내었다.In Example 1, using the
도 3 및 도 5를 참조하면, 약 150~200 μm의 두께로 경사화 미세구조를 설계하였음을 열차폐용 탑 코팅층의 하층부에서 확인할 수 있다.
3 and 5, it can be seen in the lower portion of the heat-shielding top coating layer that the inclined microstructure designed to a thickness of about 150 ~ 200 μm.
시험예Test Example 4 : 4 : 열차폐용Heat shield 탑 코팅층에서 본드 코팅층 계면까지의 경도 측정 시험 Hardness Test from Top Coating Layer to Bond Coating Layer Interface
실시예 1에서 출발물질로 METCO사의 AMDRY 962와 204 C-NS 분말을 사용하여 각각 약 200, 2000 μm 내외의 두께로 본드 코팅층 및 열차폐용 탑 코팅층을 모재층에 형성하는 과정에서 AMDRY 962의 공급률 및 본드 코팅층의 플라즈마 열처리 유무를 달리하여 열차폐 코팅층을 형성하였고, 이들의 열차폐용 탑 코팅층에서 본드 코팅층 계면까지의 경도를 측정하여 도 6에 타내었다. 이때 본드 코팅층의 플라즈마 열처리는 건과 표면의 거리를 150 mm로 두고, 건의 속도를 500 m/s로 하여 5회에 걸쳐 수행하였으며, 탑 코팅층의 플라즈마 열처리는 건과 표면의 거리를 50 mm 로 두고, 건의 속도를 250 m/s로 하여 5회에 걸쳐 수행하였다. Using the
도 6을 참조하면, 본드 코팅층에 대해 플라즈마 열처리 유무에 상관없이 탑 코팅층에 플라즈마 열처리를 하지 않은 경우 전반적으로 유사한 경도값을 보이나, 탑 코팅층에 대해 플라즈마 열처리를 한 경우 경사화되는 경도값을 나타냄을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, regardless of the presence or absence of plasma heat treatment for the bond coating layer, the overall hardness was similar when the plasma coating was not performed on the top coating layer, but the hardness value was inclined when the plasma coating was performed on the top coating layer. Able to know.
도 6에 나타난 바와 같이, 탑 코팅층의 플라즈마 열처리를 통해 탑 코팅층의 경도를 높임으로써 기계적 특성을 증진시킬 수 있다. 또한 본드 코팅층으로 진행됨에 따라 분말의 공급량이 적어질수록 화염에 용융이 유리하여 치밀한 코팅층을 형성하여 경도를 높일 수 있다. 코팅층의 경도값이 경사화되는 것으로부터 코팅층의 표면이 플라즈마 처리를 통해 치밀한 미세구조를 나타냄을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 6, mechanical properties may be enhanced by increasing the hardness of the top coating layer through plasma heat treatment of the top coating layer. In addition, as the supply amount of powder decreases as the coating layer progresses, melting is more favorable to the flame, thereby forming a dense coating layer, thereby increasing hardness. As the hardness value of the coating layer is inclined, it can be seen that the surface of the coating layer exhibits a dense microstructure through plasma treatment.
시험예Test Example 5 : 5: 열차폐Heat shield 코팅층의 3점 3 points of coating layer 굽힘강도Bending strength 측정 시험 Measurement test
실시예 1에서 출발물질로 METCO사의 AMDRY 962와 204 C-NS 분말을 사용하여 각각 약 200, 2000 μm 내외의 두께로 본드 코팅층 및 열차폐용 탑 코팅층을 모재층에 형성하는 과정에서 AMDRY 962의 공급률 및 본드 코팅층과 열차폐용 탑 코팅층의 플라즈마 열처리 유무를 달리하여 형성한 본 발명의 열차폐 코팅층들에 대해 도 7에 나타난 3점 굽힘강도 시험 개략도 및 측정 장치를 이용하여 3점 굽힘강도 측정 시험을 수행하였다. 이후, 이들의 측단면에 대해 촬영된 SEM 사진을 도 8에 나타내었다.Using the
도 8을 참조하면, 본드 코팅층에 대해 플라즈마 열처리를 수행하지 않고 제조된 열차폐 코팅층은 계면에서의 균열이 성장하는 거동을 보이나, 본드 코팅층에 대해 플라즈마 열처리를 수행하여 제조된 열차폐 코팅층은 계면에서의 균열 성장 거동을 억제함을 알 수 있었다. 또한 경사화된 계면에서 분말의 공급량이 적음에 따라 치밀한 미세구조가 형성되며, 이에 다라 균열의 진행이 치밀한 미세구조를 따라 성정되는 것이 관찰되었으나 상대적으로 분말의 공급량이 적어 기공이 많은 미세구조가 형성될 경우, 계면으로 성장된 균열이 일부 진행되지만 그 성장의 크기는 치밀한 미세구조에 비해 적음을 알 수 있었으며, 이를 통해 계면 안정성을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 8, the thermal barrier coating layer prepared without performing plasma heat treatment on the bond coating layer exhibits a behavior of crack growth at the interface, but the thermal barrier coating layer prepared by performing plasma heat treatment on the bond coating layer is formed at the interface. It was found that the crack growth behavior of was suppressed. In addition, as the amount of powder supplied at the inclined interface is small, a fine microstructure is formed. Accordingly, it is observed that the progress of cracking is established along the dense microstructure, but the microstructure with many pores is formed due to the relatively small amount of powder supply. In this case, some of the cracks grown at the interface were in progress, but the size of the growth was less than that of the dense microstructure, and the interfacial stability was confirmed.
Claims (13)
상기 본드 코팅층 및 열차폐용 탑 코팅층은 플라즈마 열처리를 수행하여 형성된 것임을 특징으로 하는 계면 안정성을 갖는 두꺼운 열차폐 코팅층.
It includes a base material layer formed of a super heat-resistant alloy, a bond coating layer formed by coating a metal powder on the surface of the base material layer, and a heat shield top coating layer formed on the surface of the bond coating layer to a thickness of 1,500 ~ 2,000 μm,
The bond coating layer and the heat shield top coating layer is a thick heat shield coating layer having an interfacial stability, characterized in that formed by performing a plasma heat treatment.
상기 본드 코팅층은 형성된 후 냉각 처리된 것임을 특징으로 하는 계면 안정성을 갖는 두꺼운 열차폐 코팅층.
The method according to claim 1,
The bond coating layer is a thick heat-shielding coating layer having an interfacial stability, characterized in that formed after cooling treatment.
상기 본드 코팅층을 형성하는 금속 분말은 MCrAlY (M = Co, Ni 또는 이들의 합금) 분말인 것을 특징으로 하는 계면 안정성을 갖는 두꺼운 열차폐 코팅층.
The method according to claim 1,
The metal powder forming the bond coating layer is a thick thermal barrier coating layer having an interfacial stability, characterized in that the MCrAlY (M = Co, Ni or alloys thereof) powder.
상기 본드 코팅층은 150～300 μm의 두께로 금속 분말을 용사코팅하여 형성된 것임을 특징으로 하는 계면 안정성을 갖는 두꺼운 열차폐 코팅층.
The method according to claim 1,
The bond coating layer is a thick thermal barrier coating layer having an interfacial stability, characterized in that formed by thermal spray coating of metal powder to a thickness of 150 ~ 300 μm.
상기 열차폐용 탑 코팅층은 이트리아 안정화 지르코니아 분말을 용사 코팅하여 형성된 것임을 특징으로 하는 계면 안정성을 갖는 두꺼운 열차폐 코팅층.
The method according to claim 1,
The heat shield top coating layer is a thick heat shield coating layer having an interfacial stability, characterized in that formed by spray coating the yttria stabilized zirconia powder.
상기 열차폐용 탑 코팅층은 플라즈마 열처리되어 내부에 수직 균열이 형성된 것을 특징으로 하는 계면 안정성을 갖는 두꺼운 열차폐 코팅층.
The method according to claim 1,
The heat shield top coating layer is a plasma heat treatment is a thick heat shield coating layer having an interfacial stability, characterized in that the vertical cracks are formed therein.
상기 열차폐용 탑 코팅층 내부에 형성된 수직 균열은 인치당 40～50 개인 것을 특징으로 하는 계면 안정성을 갖는 두꺼운 열차폐 코팅층.
The method of claim 6,
The vertical cracks formed in the top coating layer for heat shielding have a thick thermal barrier coating layer having an interfacial stability, characterized in that 40 to 50 per inch.
상기 본드 코팅층이 형성된 모재층을 냉각시키는 단계(단계 2);
상기 본드 코팅층을 플라즈마 열처리하는 단계(단계 3);
상기 플라즈마 열처리된 본드 코팅층 표면에 열차폐용 탑 코팅층을 형성하는 단계(단계 4); 및
상기 열차폐용 탑 코팅층을 플라즈마 열처리하는 단계(단계 5);
를 포함하는 열차폐 코팅층의 제조방법.
Forming a bond coating layer by thermally coating the metal powder on the surface of the base material layer formed of the super heat resistant alloy (step 1);
Cooling the base material layer on which the bond coating layer is formed (step 2);
Plasma heat treating the bond coating layer (step 3);
Forming a thermal barrier top coating layer on the surface of the plasma heat-treated bond coating layer (step 4); And
Plasma heat treatment of the heat shield top coating layer (step 5);
Method of manufacturing a heat shield coating layer comprising a.
상기 단계 2에서 상기 본드 코팅층이 형성된 모재층은 대기 중에서 실온으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 열차폐 코팅층의 제조방법.
The method according to claim 8,
The method of manufacturing a heat shield coating layer, characterized in that the base material layer on which the bond coating layer is formed in step 2 is cooled to room temperature in the air.
상기 단계 4에서 열차폐용 탑 코팅층의 미세구조가 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열차폐 코팅층의 제조방법.
The method according to claim 8,
The method of manufacturing a heat shield coating layer, characterized in that the fine structure of the heat shield top coating layer is formed to be inclined in step 4.
상기 플라즈마 열처리는 플라즈마 건의 이동속도를 250～500 mm/s 로 하여 1초 간격으로 5 내지 6회 수행되는 것을 특징으로 하는 열차폐 코팅층의 제조방법.
The method according to claim 8,
The plasma heat treatment is a method of manufacturing a heat shield coating layer, characterized in that performed 5 to 6 times at intervals of 1 second with a moving speed of 250 ~ 500 mm / s.
상기 플라즈마 열처리를 위한 플라즈마 건과 대상물의 거리는 50～180 mm 이내인 것을 특징으로 하는 열차폐 코팅층의 제조방법.
The method of claim 11,
The method of manufacturing a heat shield coating layer, characterized in that the distance between the plasma gun and the object for the plasma heat treatment is within 50 ~ 180 mm.
상기 열차폐용 탑 코팅층은 이트리아 안정화 지르코니아를 본드 코팅층의 표면에 1,500～2,000 μm 두께로 용사 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 열차폐 코팅층의 제조방법.The method according to claim 8,
The heat shield top coating layer is a method of manufacturing a heat shield coating layer characterized in that the yttria stabilized zirconia is formed by thermal spray coating on the surface of the bond coating layer to a thickness of 1,500 ~ 2,000 μm.
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