KR20130126734A

KR20130126734A - 적층체 및 적층체의 제조 방법

Info

Publication number: KR20130126734A
Application number: KR1020137026172A
Authority: KR
Inventors: 사토시 히라노; 유이치로 야마우치; 마사루 아카바야시; 도시히코 하나마치
Original assignee: 니혼 하츠쵸 가부시키가이샤
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2012-04-06
Publication date: 2013-11-20
Also published as: CN105195746B; EP2695972A1; CN105195746A; KR20150123976A; KR101579239B1; JP5745315B2; CN103459671B; WO2012137950A1; JP2012219304A; US9162251B2; EP2695972A4; EP2695972B1; US20140023875A1; CN103459671A

Abstract

콜드 스프레이법을 이용하여 기재에 금속 피막을 형성시킨 적층체를 제조하는 경우에, 기재와 금속 피막 사이의 밀착 강도가 높은 적층체의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 적층체(10)는, 금속 또는 합금으로 형성된 기재(1)와, 기재(1) 표면에 형성된 기재(1)보다 연한 금속 또는 합금으로 이루어지는 중간층(2)과, 금속 또는 합금의 분말 재료를 당해 분말 재료의 융점보다 낮은 온도로 가열된 가스와 함께 가속하여, 중간층(2)에 고상 상태 그대로 분사하여 퇴적시킨 금속 피막(3)을 구비한다.

Description

적층체 및 적층체의 제조 방법{LAMINATION AND METHOD FOR MANUFACTURING LAMINATION}

본 발명은, 적층체 및 적층체의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 용사(溶射)법의 일종으로서, 재료 분말을 고온, 고속으로 하여 기재에 분사함으로써, 당해 재료 분말을 기재에 퇴적·코팅하는 콜드 스프레이 방법이 주목되고 있다. 콜드 스프레이 방법에서는, 재료 분말의 융점 또는 연화점 이하로 가열한 불활성 가스와 함께 앞이 가늘고 끝이 넓어지는(라발) 노즐로부터 분사하여, 피막이 되는 재료를 고상(固相) 상태 그대로 기재(基材)에 충돌시킴으로써 기재의 표면에 피막을 형성시키기 때문에, 상 변태가 없고 산화도 억제된 금속 피막을 얻을 수 있다.

종래, 콜드 스프레이 방법으로서, 기재의 온도를 소정 온도로 온도 제어한 후, 재료 분말을 분사하는 기술이나(예를 들면, 특허문헌 1 참조), 기재 및/또는 불활성 가스의 온도를 제어하여 금속 피막을 형성하는 기술이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

일본 특허 공개 제2008-302317호 공보 일본 특허 공개 제2008-127676호 공보

그러나, 특허문헌 1은, 기재를 재료 분말의 융점(절대 온도) 이하, 바람직하게는 융점(절대 온도)의 약 절반의 온도로 가열함으로써 재료 분말의 부착 효율을 향상시킬 수 있다고 하지만, 기재 가열에 의한 재료 분말의 부착량이 어느 정도 향상시킬 수 있을지를 명시하는 것은 아니다. 또, 당해 방법 형성한 금속 피막과 기재 사이의 밀착 강도의 관계에 대해서는 어떠한 기재도 없다.

또, 특허문헌 2는, 스테인리스 기재의 온도를 373K∼673K까지 가열하여 동(銅)분말을 분사한 경우, 및 스테인리스 기재를 가열하지 않고 헬륨 가스를 673K로 가열하여 구리 분말을 분사한 경우에 피막 형성률이 향상된다고 하고 있지만, 당해 방법으로 형성한 금속 피막과 기재 사이의 밀착 강도의 관계에 대해서는 어떠한 기재가 되어 있지 않다.

본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 콜드 스프레이법을 이용하여 금속 기재에 금속 피막을 형성시킨 적층체를 제조하는 경우에, 금속 기재와 금속 피막 사이의 밀착 강도가 높은 적층체 및 당해 적층체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 서술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관련된 적층체는, 금속 또는 합금으로 형성된 기재와, 상기 기재 표면에 형성된 상기 기재보다 연한 금속 또는 합금으로 이루어지는 중간층과, 상기 중간층의 표면에, 금속 또는 합금의 분말 재료를 당해 분말 재료의 융점보다 낮은 온도로 가열된 가스와 함께 가속하여, 상기 중간층에 고상 상태 그대로 분사하여 퇴적시킨 금속 피막을 구비한 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 적층체는, 상기 발명에 있어서, 상기 기재는 스테인리스이며, 상기 중간층은, 은, 금, 알루미늄, 구리, 주석, 납 또는 아연으로부터 선택되는 어느 1종의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 적층체는, 상기 발명에 있어서, 상기 금속 피막은, 상기 중간층과 동일한 재료로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 적층체는, 상기 발명에 있어서, 상기 중간층은, 0.05∼10㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 적층체는, 상기 발명에 있어서, 상기 중간층은, 스퍼터링에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 적층체는, 상기 발명에 있어서, 상기 금속 피막은, 상기 중간층이 형성된 상기 기재를 가열하면서, 상기 중간층의 표면에 퇴적시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 적층체의 제조 방법은, 금속 또는 합금으로 형성된 기재의 표면에, 당해 기재보다 연한 금속 또는 합금으로 이루어지는 중간층을 형성하는 중간층 형성 단계와, 상기 중간층의 표면에, 금속 또는 합금의 분말 재료를 당해 분말 재료의 융점보다 낮은 온도로 가열된 가스와 함께 가속하여, 상기 중간층에 고상 상태 그대로 분사하여 퇴적시켜 금속 피막을 형성하는 금속 피막 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 적층체의 제조 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 기재는 스테인리스이며, 상기 중간층은, 은, 금, 알루미늄, 구리, 주석, 납 또는 아연으로부터 선택되는 어느 1종의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 적층체의 제조 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 중간층은, 스퍼터링에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 적층체의 제조 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 금속피막 형성 단계는, 상기 중간층이 형성된 상기 기재를 가열하면서, 상기 중간층의 표면에 퇴적시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 적층체 및 적층체의 제조 방법은, 금속 기재 상에 당해 금속기재보다 연한 재료로 이루어지는 중간층을 형성하고, 재료 분말을 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도로 가열된 가스와 함께 가속하여, 상기 중간층에 고상 상태 그대로 분사하여 퇴적시켜 금속 피막을 형성함으로써, 금속 기재와 금속 피막 사이의 밀착 강도가 높은 적층체를 얻을 수 있다는 효과를 갖는다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 적층체의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 관련된 적층체의 제조에 사용되는 콜드 스프레이 장치의 개요를 나타내는 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 적층체의 외관을 나타내는 사진이다.
도 4는, 비교예에 관련된 적층체의 외관을 나타내는 사진이다.
도 5는, 간이 인장 시험법에 의한 시험의 모식도를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면과 함께 상세하게 설명한다.

또한, 이하의 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 이하의 설명에 있어서 참조하는 각 도면은, 본 발명의 내용을 이해할 수 있는 정도로 형상, 크기, 및 위치 관계를 개략적으로 나타내고 있는 것에 지나지 않는다. 즉, 본 발명은 각 도면에 예시된 형상, 크기, 및 위치 관계에만 한정되는 것은 아니다.

먼저, 본 발명의 실시 형태에 관련된 적층체의 제조 방법에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 적층체의 구성을 나타내는 모식도이다.

적층체(10)는, 기재(1)와, 기재(1)의 표면에 형성한 중간층(2)과, 중간층(2)에 후술하는 콜드 스프레이법에 의해 적층된 금속 피막(3)으로 이루어진다.

기재(1)는, 금속 또는 합금으로 형성되고, 대략 판상체를 이룬다. 기재(1)를 형성하는 금속 또는 합금은, 후술하는 콜드 스프레이 장치에 의해 금속 피막(3)을 직접 기재(1) 표면에 적층하기 어려운, 경질(硬質)의 금속 또는 합금을 기재(1)로서 선택한 경우에 특히 효과를 갖는다. 예를 들면, 하기 표 1에 나타내는, 스테인리스(비커스 경도 200±20), 몰리브덴(비커스 경도 250±20), 텅스텐(비커스 경도 380±40), 티탄 합금 64Ti(비커스 경도 320±30), 탄소강 S45C(비커스 경도 230±30) 등이다. 그러나, 그다지 경도가 크지 않은 금속 또는 합금을 기재(1)로 한 경우라도, 당해 기재(1)보다 경도가 작은 중간층(2)을 형성하여, 당해 중간층(2) 상에 금속 피막(3)을 콜드 스프레이 장치에 의해 형성할 때, 보다 완화된 조건으로 금속 피막(3)의 적층이 가능해짐과 함께, 기재(1)와 금속 피막(3)의 계면의 밀착 강도를 향상시킬 수 있다. 또, 하기 표 1에 나타내는 금속 또는 합금 이외의 금속도 기재(1)로서 선택 가능하다.

일반적으로, 금속 또는 합금으로부터 형성된 기재(1) 상에 콜드 스프레이법에 의해 금속 피막(3)을 형성하는 경우, 기재(1)에 피막이 되는 재료 분말이 고속으로 충돌함으로써, 재료 분말과 기재(1) 사이에 소성 변형이 생기고, 앵커 효과와 금속 결합에 의해, 금속 피막(3)과 기재(1)의 결합이 얻어진다고 일컬어지고 있다. 그러나, 표 1에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 스테인리스강(SUS)은, 경도가 200±20HV(비커스 경도)로 경질이기 때문에, 분사되는 재료 분말과의 사이에 소성 변형을 발생시키기 어려워, 스테인리스 기재(1)와 금속 피막(3) 사이의 밀착 강도가 높은 적층체를 얻을 수 없다.

그래서, 본 발명의 실시 형태에서는, 기재(1)를 형성하는 금속 또는 합금보다 경도가 작은 중간층(2)을 기재(1) 상에 설치하고, 연한 중간층(2)을 개재하여 금속 피막(3)을 기재(1)에 형성함으로써, 기재(1)와 금속 피막(3) 사이의 밀착 강도가 높은 적층체를 얻는 것으로 하였다.

상기의 표 1은, 주요한 금속 및 합금과 그 비커스 경도를 나타내는 것이다. 중간층(2)은, 기재(1)를 형성하는 금속 또는 합금보다 비커스 경도가 작은 금속 또는 합금으로부터 선택하는 것으로 한다. 기재(1)로서 스테인리스를 사용하는 경우에는, 스테인리스보다 비커스 경도가 작은 금속 또는 합금, 예를 들면, 티탄이나 구리 등으로부터 중간층(2)을 형성하면 된다.

중간층(2)으로서 사용되는 금속은, 상기의 표 1에 기재하는 금속 및 합금 이외에, 기재(1)로서 선택한 금속 또는 합금보다 경도가 작은 것을 선택하면 된다. 기재(1)보다 경도가 작은 금속 또는 합금을 중간층(2)으로서 선택한 경우, 분사되는 재료 분말 사이에 소성 변형을 발생시키기 쉽게 때문에, 기재(1)와 금속 피막(3) 사이의 밀착 강도를 향상시킬 수 있다. 중간층(2)은, 비커스 경도가 작은 은, 금, 알루미늄, 구리, 주석, 납 또는 아연으로부터 선택되는 어느 1종의 금속으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 중간층(2)은, 도금, 스퍼터링 또는 CVD에 의해 기재(1)의 표면에 형성하면 된다. 또, 중간층(2)은, 금속 피막(3)을 형성하는 금속 또는 합금의 경도가 기재(1)보다 작은 경우, 금속 피막(3)으로서 선택할 수 있는 재료와 동일한 금속 또는 합금으로 형성하는 것이 바람직하다.

중간층(2)은, 0.05㎛ 이상 10㎛ 이하의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 0.05㎛보다 두께가 얇으면, 중간층(2)을 형성하여도 기재(1)와 금속 피막(3) 사이의 밀착 강도를 높일 수는 없다. 또, 두께를 10㎛보다 두껍게 해도, 기재(1)와 금속 피막(3) 사이의 우수한 밀착 강도 향상의 효과는 얻어지지 않을 뿐 아니라, 중간층(2)을 너무 두껍게 함으로써 적층체(10)의 기능면에 대한 영향이 생기기 때문이다.

중간층(2)은, 상기 서술한 바와 같이, 도금, 스퍼터링 또는 CVD 의해 형성하는 것이 가능하지만, 스퍼터링에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 스퍼터링에 의해 중간층(2)을 형성하면, 기재(1)의 산화 피막이 제거되어 신생면이 노출되기 때문에, 중간층(2)과 기재(1) 사이의 밀착 강도를 향상시킬 수 있다. 또, 중간층(2)을 매우 얇게 형성한 경우, 금속 피막(3)이 중간층(2)을 뚫고 기재(1) 표면에 직접 금속 피막(3)이 형성되는 경우가 있다. 이러한 경우, 중간층(2)과 금속 피막(3)을 형성하는 재료 분말 사이의 소성 변형에 의한 앵커 효과는 작아지지만, 스퍼터링으로 중간층(2)을 형성하면, 재료 분말은 산화 피막이 제거된 신생면과의 사이에서 금속 결합을 일으키기 쉬워지기 때문에, 밀착 강도가 높은 적층체(10)를 형성할 수 있다.

금속 피막(3)은, 원하는 금속 또는 금속의 합금으로부터 선택하면 되고, 예를 들면, 은, 금, 알루미늄, 구리, 주석, 납, 아연, 철, 니켈, 티탄, 마그네슘, 인듐, 몰리브덴 또는 텅스텐 등의 금속, 또는 상기 어느 하나의 금속을 포함하는 합금이 예시된다.

계속하여, 중간층(2)을 개재한 기재(1) 표면에 대한 금속 피막(3)의 형성에 대하여, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는, 금속 피막(3)의 형성에 사용되는 콜드 스프레이 장치(60)의 개요를 나타내는 모식도이다.

콜드 스프레이 장치(60)는, 압축 가스를 가열하는 가스 가열기(61)와, 기재(1)에 분사하는 분말 재료를 수용하고, 스프레이 건(62)에 공급하는 분말 공급 장치(63)와, 스프레이 건(62)으로 가열된 압축 가스와 혼합된 재료 분말을 기재(1)에 분사하는 가스 노즐(64)을 구비하고 있다.

압축 가스로서는, 헬륨, 질소, 공기 등이 사용된다. 공급된 압축 가스는, 밸브(65, 66)에 의해, 가스 가열기(61)와 분말 공급 장치(63)에 각각 공급된다. 가스 가열기(61)에 공급된 압축 가스는, 예를 들면 50℃ 이상이며, 금속 피막(3)의 재료 분말의 융점 이하의 온도로 가열된 후, 스프레이 건(62)에 공급된다. 압축 가스의 가열 온도는, 바람직하게는 300∼900℃이다.

분말 공급 장치(63)에 공급된 압축 가스는, 분말 공급 장치(63) 내의, 예를 들면, 입경이 10∼100㎛ 정도의 재료 분말을 스프레이 건(62)에 소정의 토출량이 되도록 공급한다. 가열된 압축 가스는 앞이 가늘고 끝이 넓은 형상을 이루는 가스 노즐(64)에 의해 초음속류(약 340m/s 이상)가 된다. 또, 압축 가스의 가스 압력은, 1∼5MPa 정도로 하는 것이 바람직하다. 압축 가스의 압력을 1∼5MPa 정도로 함으로써, 기재(1)와 금속 피막(3) 사이의 밀착 강도의 향상을 도모할 수 있다. 2∼4MPa 정도의 압력으로 처리하는 것이 바람직하다. 스프레이 건(62)에 공급된 분말재료는, 이 압축 가스의 초음속류 중으로의 투입에 의해 가속되어, 고상 상태 그대로 기재에 고속으로 충돌하여 피막을 형성한다. 또한, 재료 분말을 기재(1)에 고상 상태로 충돌시켜 피막을 형성할 수 있는 장치이면, 도 2의 콜드 스프레이 장치(60)에 한정되는 것은 아니다.

기재(1)에, 기재(1)보다 경도가 작은 재료로 이루어지는 중간층(2)을 형성하고, 중간층(2)을 개재하여 스테인리스 기재(1) 상에, 상기 서술한 콜드 스프레이 장치(60)에 의해, 재료 분말을 가스와 함께 가속하고, 중간층(2)에 고상 상태 그대로 분사하여 퇴적시켜 금속 피막(3)을 형성함으로써, 기재(1)와 금속 피막(3) 사이의 밀착 강도를 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명의 실시 형태의 변형예로서, 중간층(2)을 개재하여 기재(1)에 금속 피막(3)을 형성할 때, 기재(1)를 가열하면서 분말 재료를 가열한 가스와 함께, 중간층(2)에 고상 상태 그대로 분사하여 퇴적시킨 적층체(10A)를 예시할 수 있다. 기재(1)를 가열하면서 금속 피막(3)을 형성한 적층체(10A)는, 기재(1)와 금속 피막(3) 사이의 밀착 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 기재(1)의 가열 온도는, 100℃∼300℃ 정도로 하는 것이 바람직하다. 기재(1)의 가열은, 기재(1) 전체를 소정 온도로 균일하게 가열할 수 있는 히터를 사용하여 가열하면 된다.

실시예

(실험예 1)

기재(1)는 5cm 사방(四方)의 스테인리스 테스트 피스, 중간층(2)은 구리, 금속 피막(3)은 구리를 선택하였다. 기재(1)인 스테인리스 테스트 피스 표면에 스퍼터링에 의해 두께 2㎛의 구리의 중간층(2)을 형성하였다. 콜드 스프레이 장치(60)에 의해, 중간층(2) 상에 폭 8mm의 금속 피막(3)을 가로 줄무늬 형상으로 적층하였다. 테스트 피스 상에는, 금속 피막(3a, 3b 및 3c)을 압축 가스의 압력을 순차 변경하여 각각 적층하였다(실시예 1, 압축 가스: 질소, 압축 가스 온도: 600℃, 가스 압력: 아래에서부터 순서대로 3, 4, 5MPa).

또, 비교예 1로서, 기재(1)는 5cm 사방의 스테인리스 테스트 피스, 중간층(2)는 없고, 금속 피막(3)은 구리를 선택하였다. 콜드 스프레이 장치(60)에 의해, 기재(1)인 스테인리스 테스트 피스 표면에 폭 8mm의 금속 피막(3)을 가로 줄무늬 형상으로 적층하였다. 테스트 피스 상에는, 금속 피막(3a, 3b 및 3c)을 압축 가스의 압력을 순차 변경하여 각각 적층하였다(비교예 1, 압축 가스: 질소, 압축 가스 온도: 600℃, 가스 압력: 아래에서부터 순서대로 3, 4, 5MPa).

도 3은, 본 발명의 실시예 1에 관련된 적층체(10B)의 외관을 나타내는 사진이다. 도 4는, 비교예에 관련된 적층체(10C)의 외관을 나타내는 사진이다.

중간층(2)을 형성하지 않고, 콜드 스프레이 장치(60)에 의해, 스테인리스 기재(1) 표면에 가로 줄무늬 형상의 구리의 금속 피막(3)을 적층한 비교예 1에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 압축 가스의 압력을 5MPa로 한 금속 피막 3a’에서는, 4MPa의 금속 피막 3b’ 및 3MPa의 금속 피막 3c’보다 조금 많이 피막이 적층되었지만, 어느 압력 조건에서도, 구리의 분말 재료가 충분히 스테인리스 기재(1) 표면에 퇴적되지 않고, 금속 피막(3)[(3a’∼3c’)]이 형성되어 있지 않은 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 실시예 1에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 압축 가스의 압력을 5MPa로 한 금속 피막(3a), 4MPa의 금속 피막(3b’) 및 3MPa의 금속 피막(3c’)의 어느 조건에서도, 스테인리스 기재(1) 표면에, 구리의 중간층(2)을 개재하여 구리의 분말 재료가 퇴적되고, 가로 줄무늬 형상의 구리의 금속 피막(3)이 적층되었다.

(실험예 2)

실험예 1과 마찬가지로, 기재(1)는 스테인리스, 중간층(2)은 구리, 금속 피막(3)은 구리를 선택하였다. 스퍼터링에 의해 두께 2㎛의 구리의 중간층(2)을 형성한 기재(1)에, 콜드 스프레이 장치(60)에 의해, 구리의 금속 피막(3)을 중간층(2)의 스테인리스 기재(1)와 접하는 면과 반대 측의 면에 적층하여(실시예 2, 압축 가스: 질소, 압축 가스 온도: 600℃, 가스 압력: 4MPa), 적층체(10)를 형성하였다. 또, 스테인리스로부터 이루어지는 기재(1)를 소정 온도로 가열하면서, 구리의 금속 피막(3)을 중간층(2)의 기재(1)와 접하는 면과 반대 측의 면에 형성하여 적층체(10)를 형성하였다(실시예 3 및 4, 압축 가스: 질소, 압축 가스 온도: 600℃, 가스 압력: 4MPa).

비교예로서, 스테인리스로부터 이루어지는 기재(1) 표면에, 중간층(2)을 형성하지 않고, 콜드 스프레이 장치(60)에 의해, 구리의 금속 피막(3)을 적층한 적층체를 제조하였다(비교예 2, 압축 가스: 질소, 압축 가스 온도: 600℃, 가스 압력: 4MPa). 또, 스테인리스로부터 이루어지는 기재(1)를 소정 온도로 가열하면서, 기재(1) 표면에 구리의 금속 피막(3)을 형성한 적층체도 제조하였다(비교예 3 및 4, 압축 가스: 질소, 압축 가스 온도: 600℃, 가스 압력: 4MPa).

상기한 바와 같이 하여 작성한 적층체의 테스트 피스에 대하여, 기재(1)와 금속 피막(3) 사이의 밀착 강도를 인장 강도 시험법에 의해 평가하였다. 도 5는, 본 실시예에서 적용한 간이 인장 시험법에 의한 시험의 모식도를 나타낸다. 이 방법에서는, 기재(1) 상에 중간층(2)을 개재하여 형성한 금속 피막(3)(실시예 2∼4), 및 기재(1) 상에 직접 형성한 금속 피막(3)(비교예 2∼4)에 접착제(73)를 통해 알루미늄 핀(72)을 접착하고, 고정대(71)의 구멍부(71a)에, 접착제(73)를 통해 금속 피막(3)에 접착한 알루미늄 핀(72)을 상방으로부터 삽입 통과시킨 후, 알루미늄 핀(72)을 하방으로 잡아당김으로써, 스테인리스 기재(1)와 금속 피막(3) 사이의 밀착 강도를 평가하였다. 평가는, 접착이 박리된 시점에서의 인장 응력과 박리 상태에 의해 행하였다. 하기 표 2에, 기재(1)의 가열 조건 및 인장 시험의 평가 결과를 나타낸다.

표 2에 나타내는 인장 시험의 평가 결과에 있어서, 「인장 시험」란의 ○는, 소정의 최대 인장 응력(74MPa)에서 접착제의 파단에 의한 박리가 생긴 것을 의미한다. 「인장 시험」란의 ×는, 소정의 최대 인장 응력(74MPa) 미만에서 기재(1)와 금속 피막(3)의 계면에서 박리가 생긴 것을 의미한다. 또한, 기재(1)에 형성한 금속피막(3)의 두께는, 약 100㎛이다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 중간층(2)을 형성하지 않는 스테인리스로부터 이루어지는 기재(1)를 가열하지 않고, 구리의 금속 피막(3)을 콜드 스프레이 장치(60)에 의해 형성한 비교예 2에서는, 기재(1)과 금속 피막(3)의 계면에서 박리가 발생하였으나, 두께 2㎛의 중간층(2)을 스퍼터링에 의해 형성하고, 당해 중간층(2)을 개재하여 기재(1) 상에 구리의 금속 피막(3)을 콜드 스프레이 장치(60)에 의해 형성한 실시예 2에서는, 기재(1)와 금속 피막(3) 사이의 계면 파단은 인지되지 않고, 기재(1)와 금속 피막(3) 사이의 밀착 강도가 향상된 것을 알 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 적층체는, 금속 또는 합금을 기재(1)로 하고, 기재(1)보다 연한 금속 또는 합금으로 이루어지는 중간층(2)을 기재(1) 표면에 형성하고, 당해 중간층(2)을 개재하여, 콜드 스프레이 장치(60)에 의해 금속 피막(3)을 적층함으로써, 기재(1)와 금속 피막(3) 계면의 밀착 강도를 향상시키는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 본 발명에 관련된 적층체, 및 당해 적층체의 제조 방법은, 경도가 높은 기재에 콜드 스프레이 방법에 의해 금속 피막을 적층하는 경우에 유용하다.

1: 기재 2: 중간층
3: 금속 피막 10, 10A, 10B, 10C: 적층체
60: 콜드 스프레이 장치 61: 가스 가열기
62: 스프레이 건 63: 분말 공급 장치
64: 가스 노즐 70: 인장 시험 장치
71: 고정대 71a: 구멍부
72: 알루미늄 핀 73: 접착제

Claims

금속 또는 합금으로 형성된 기재(基材)와,
상기 기재 표면에 형성된 상기 기재보다 연한 금속 또는 합금으로 이루어지는 중간층과,
상기 중간층의 표면에, 금속 또는 합금의 분말 재료를 당해 분말 재료의 융점보다 낮은 온도로 가열된 가스와 함께 가속하여, 상기 중간층에 고상(固相) 상태 그대로 분사하여 퇴적시킨 금속 피막을 구비한 것을 특징으로 하는 적층체.
제1항에 있어서,
상기 기재는 스테인리스이며,
상기 중간층은, 은, 금, 알루미늄, 구리, 주석, 납 또는 아연으로부터 선택되는 어느 1종의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 금속 피막은, 상기 중간층과 동일한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 적층체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중간층은, 0.05∼10㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 적층체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중간층은, 스퍼터링에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 적층체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속 피막은, 상기 중간층이 형성된 상기 기재를 가열하면서, 상기 중간층의 표면에 퇴적시키는 것을 특징으로 하는 적층체.
금속 또는 합금으로 형성된 기재의 표면에, 당해 기재보다 연한 금속 또는 합금으로 이루어지는 중간층을 형성하는 중간층 형성 단계와,
상기 중간층의 표면에, 금속 또는 합금의 분말 재료를 당해 분말 재료의 융점보다 낮은 온도로 가열된 가스와 함께 가속하여, 상기 중간층에 고상 상태 그대로 분사하여 퇴적시켜 금속 피막을 형성하는 금속 피막 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조 방법.
제7항에 있어서,
상기 기재는 스테인리스이며,
상기 중간층은, 은, 금, 알루미늄, 구리, 주석, 납 또는 아연으로부터 선택되는 어느 1종의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 중간층은, 스퍼터링에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조 방법.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속 피막 형성 단계는, 상기 중간층이 형성된 상기 기재를 가열하면서, 상기 중간층의 표면에 퇴적시키는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조 방법.