KR20150123939A - 용사용 슬러리, 용사 피막 및 용사 피막의 형성 방법 - Google Patents

용사용 슬러리, 용사 피막 및 용사 피막의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 용사용 슬러리는, 10질량％ 이상 85질량％ 이하의 양으로 세라믹 입자를 함유하고, 3000mPa·s 이하의 점도를 갖는다. 세라믹 입자는, 예를 들어 1㎚ 이상 5㎛ 이하의 평균 입자경을 갖는다. 용사용 슬러리는 분산제를 더 함유해도 된다. 용사용 슬러리는 점도 조정제를 더 함유해도 된다. 용사용 슬러리는 응집제를 더 함유해도 된다.

Description

용사용 슬러리, 용사 피막 및 용사 피막의 형성 방법 {SLURRY FOR THERMAL SPRAYING, THERMAL SPRAYING FILM, AND FORMATION METHOD FOR THERMAL SPRAYING FILM}
본 발명은, 세라믹 입자를 포함한 용사용 슬러리, 그 용사용 슬러리를 사용하여 형성되는 용사 피막, 및 그 용사 피막의 형성 방법에 관한 것이다.
세라믹 용사 피막은, 구성 세라믹스의 특성에 따라서 다양한 용도로 사용되고 있다. 예를 들어, 산화알루미늄 용사 피막은, 산화알루미늄이 높은 전기 절연성, 내마모성 및 내식성을 나타내므로, 각종 부재의 보호 피막으로서 사용되고 있다. 산화이트륨 용사 피막은, 산화이트륨이 높은 내플라즈마 침식성을 나타내므로, 반도체 디바이스 제조 장치 중의 부재의 보호 피막으로서 사용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조).
세라믹 용사 피막은, 세라믹 입자를 포함한 슬러리를 용사하여 형성하는 것이 가능하다(예를 들어, 특허문헌 3 참조). 그러나, 슬러리의 용사는, 분말의 용사에 비해 용사 효율이 낮다고 하는 문제가 있다. 슬러리 용사의 용사 효율을 향상시키기 위해서는, 슬러리 중에 포함되는 세라믹 입자의 양을 증가시키는 것이 유효하다. 그러나 이 경우, 슬러리의 유동성이 저하되어, 그 결과, 용사 피막의 형성이 곤란해지는 경우가 있다.
일본 특허 공개 제2002-80954호 공보 일본 특허 공개 제2006-144094호 공보 일본 특허 공개 제2010-150617호 공보
따라서 본 발명의 목적은, 세라믹 용사 피막을 양호하게 형성하는 것이 가능한 용사용 슬러리를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 그 용사용 슬러리를 사용하여 형성되는 용사 피막 및 그 용사 피막의 형성 방법을 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태에서는, 10질량％ 이상 85질량％ 이하의 양으로 세라믹 입자를 함유하고, 3000mPa·s 이하의 점도를 갖는 용사용 슬러리가 제공된다.
세라믹 입자는, 예를 들어 1㎚ 이상 200㎚ 미만의 평균 입자경을 갖는다. 이 경우, 용사용 슬러리는 분산제를 더 함유해도 된다. 혹은 그것에 추가로, 용사용 슬러리는 점도 조정제를 더 함유해도 된다.
세라믹 입자는, 예를 들어 200㎚ 이상 5㎛ 이하의 평균 입자경을 갖는다. 이 경우, 용사용 슬러리는 응집제를 더 함유해도 된다.
본 발명의 다른 양태에서는, 상기 양태에 관한 용사용 슬러리를 용사하여 얻어지는 용사 피막이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에서는, 분산매로서 물을 포함한 상기 양태에 관한 용사용 슬러리를 고속 프레임 용사하여 용사 피막을 형성하는 용사 피막의 형성 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에서는, 분산매로서 유기 용제를 포함한 상기 양태에 관한 용사용 슬러리를 플라즈마 용사하여 용사 피막을 형성하는 용사 피막의 형성 방법이 제공된다.
상기 형태의 방법에 있어서, 용사용 슬러리를 액시얼 피드 방식으로 용사 장치에 공급해도 된다. 혹은, 용사용 슬러리를, 2개의 피더를 사용하여, 양 피더로부터의 용사용 슬러리의 공급량의 변동 주기가 서로 역위상으로 되도록 하여 용사 장치에 공급해도 된다. 혹은, 용사용 슬러리를 피더로부터 송출하여 용사 장치의 직전에서 탱크에 일단 저류하고, 자연 낙하를 이용하여 그 탱크 내의 용사용 슬러리를 용사 장치에 공급해도 된다. 혹은, 도전성 튜브를 통해 용사 장치에 용사용 슬러리를 공급해도 된다. 용사시에 용사용 슬러리는, 세라믹 입자의 융점의 110％ 이상의 온도까지 가열되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 제1 실시 형태를 설명한다.
용사용 슬러리는, 용사 피막을 형성하는 용도로 예를 들어 사용된다. 용사용 슬러리를 기재를 향해 용사한 경우에는, 기재 상에 용사 피막이 형성된다. 기재의 종류는, 금속제나 세라믹스제 등 특별히 상관없다.
용사용 슬러리는, 물이나 유기 용제 등의 분산매에 세라믹 입자를 혼합하여 조제된다. 혼합은, 날개식 교반기, 호모게나이저 또는 믹서를 사용하여 행해도 된다.
분산매로서 사용할 수 있는 유기 용제의 예로서는, 메탄올, 에탄올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올 등의 알코올류, 톨루엔, 헥산, 등유 등을 들 수 있다. 사용하는 분산매의 종류는, 용사용 슬러리의 용사 방법에 따라서 적절하게 선택하는 것이 바람직하다. 즉, 용사용 슬러리를 고속 프레임 용사하는 경우에는, 물, 유기 용제, 혹은 물과 유기 용제의 혼합물을 분산매로서 사용하는 것이 바람직하다. 용사용 슬러리를 플라즈마 용사하는 경우에는, 유기 용제를 분산매로서 사용하는 것이 바람직하지만, 물, 혹은 물과 유기 용제의 혼합물을 대신 사용하는 것도 가능하다.
용사용 슬러리 중에 포함되는 세라믹 입자는, 산화이트륨, 산화알루미늄, 산화실리콘, 산화티타늄, 산화지르코늄, 이트리아 안정화 산화지르코늄, 산화크롬, 산화아연, 멀라이트, 이트륨알루미늄가닛(YAG), 코디어라이트, 지르콘 등의 산화물 세라믹스를 포함하는 것이어도 된다. 혹은, 스피넬세라믹스나, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu) 등의 희토류 원소를 포함한 산화물 세라믹스, 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 망간(Mn), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 인(P), 불소(F), 붕소(B) 등을 포함한 복산화물 세라믹스를 포함하는 입자여도 된다. 혹은, 탄화 붕소 등의 탄화물 세라믹스를 포함하는 입자여도 된다.
사용되는 세라믹 입자의 평균 입자경은 1㎚ 이상, 바람직하게는 10㎚ 이상이고, 또한 200nm 미만, 바람직하게는 150㎚ 미만이다. 이 경우, 세라믹 입자는 용사용 슬러리 중에서 용이하게 분산 안정된다.
용사용 슬러리 중의 세라믹 입자의 함유량, 즉 고형분 농도는, 10질량％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20질량％ 이상, 더욱 바람직하게는 30질량％ 이상이다. 이 경우, 용사용 슬러리로부터 단위 시간당 제조되는 용사 피막의 두께, 즉 용사 효율을 향상시키는 것이 용이해진다.
용사용 슬러리 중의 세라믹 입자의 함유량은 또한, 85질량％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 50질량％ 이하이다. 이 경우, 용사 장치에의 양호한 공급에 적합한 소요의 유동성을 갖는 용사용 슬러리, 즉 용사 피막의 형성에 충분한 소요의 유동성을 갖는 용사용 슬러리를 얻는 것이 용이해진다.
용사용 슬러리의 pH는, 6 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7 이상, 더욱 바람직하게는 8 이상이다. 이 경우, 용사용 슬러리의 보존 안정성을 향상시키는 것이 용이해진다.
용사용 슬러리의 pH는 또한, 11 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10.5 이하, 더욱 바람직하게는 10 이하이다. 이 경우, 용사용 슬러리 중의 세라믹 입자의 분산 안정성을 향상시키는 것이 용이해진다.
용사용 슬러리 중의 세라믹 입자의 제타 전위의 절대값은, 10mV 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25mV 이상, 더욱 바람직하게는 40mV 이상이다. 이 경우, 세라믹 입자끼리가 전기적으로 강하게 서로 반발함으로써, 용사용 슬러리 중의 세라믹 입자의 분산 안정성을 향상시키는 것이 용이해진다.
용사용 슬러리 중의 세라믹 입자의 침강 속도는, 50㎛/초 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30㎛/초 이하이다. 침강 속도는, 용사용 슬러리 중의 세라믹 입자의 분산 안정성의 정도를 나타내는 지표로서 사용할 수 있다.
용사용 슬러리의 점도는 3000mPa·s 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1000mPa·s 이하, 더욱 바람직하게는 500mPa·s 이하, 가장 바람직하게는 100mPa·s 이하이다. 점도가 낮아짐에 따라, 용사 피막의 형성에 충분한 소요의 유동성을 갖는 용사용 슬러리를 얻는 것이 용이해진다.
용사용 슬러리는, 필요에 따라서 분산제를 더 함유해도 된다. 여기서 분산제라 함은, 용사용 슬러리 중의 세라믹 입자의 분산 안정성을 향상시킬 수 있는 화합물을 말한다. 분산제는, 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 중 어느 것이어도 된다. 음이온성의 분산제의 예로서는, 폴리카르복실산나트륨염, 폴리카르복실산 암모늄염, 폴리카르복실산계 고분자 등의 폴리카르복실산계 분산제, 나프탈렌술폰산나트륨염, 나프탈렌술폰산암모늄염 등의 나프탈렌술폰산계 분산제, 알킬술폰산계 분산제, 폴리인산계 분산제 등을 들 수 있다. 양이온성의 분산제의 예로서는, 폴리알킬렌 폴리아민계 분산제, 제4급 암모늄계 분산제, 알킬폴리아민계 분산제, 알킬이미다졸린 등의 이미다졸린계 분산제 등을 들 수 있다. 비이온성의 분산제의 예로서는, 알킬렌옥시드계 분산제, 다가 알코올에스테르계 분산제 등을 들 수 있다.
용사용 슬러리는, 필요에 따라서 점도 조정제를 더 함유해도 된다. 여기서 점도 조정제라 함은, 용사용 슬러리의 점도를 저하 또는 증대시킬 수 있는 화합물을 말한다. 용사용 슬러리의 점도를 적절하게 조정함으로써, 용사용 슬러리 중의 세라믹 입자의 함유량이 비교적 높은 경우라도 용사용 슬러리의 유동성의 저하를 억제할 수 있다. 점도 조정제로서 사용하는 것이 가능한 화합물의 예로서는, 비이온성 폴리머, 예를 들어 폴리에틸렌글리콜 등의 폴리에테르나, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히드록시에틸셀룰로오스(HEC) 등의 셀룰로오스 유도체 등을 들 수 있다.
용사용 슬러리는, 필요에 따라서 소포제를 더 함유해도 된다. 여기서 소포제라 함은, 용사용 슬러리의 제조시나 용사시에 있어서 용사용 슬러리 중에 기포가 발생하는 것을 방지할 수 있는 화합물, 혹은 용사용 슬러리 중에 발생한 기포를 제거할 수 있는 화합물을 말한다. 소포제의 예로서는, 실리콘 오일, 실리콘 에멀전계 소포제, 폴리에테르계 소포제, 지방산 에스테르계 소포제 등을 들 수 있다.
용사용 슬러리는, 필요에 따라서 방부제 또는 곰팡이 방지제를 더 함유해도 된다. 방부제 또는 곰팡이 방지제의 예로서는, 이소티아졸린계 화합물, 아졸계 화합물, 프로필렌글리콜 등을 들 수 있다.
분산제, 점도 조정제, 소포제, 방부제 또는 곰팡이 방지제를 사용하는 경우에는, 용사용 슬러리를 조제할 때, 분산제, 점도 조정제, 소포제, 방부제 또는 곰팡이 방지제를 세라믹 입자와 동일한 타이밍에 분산매에 첨가해도 되고, 다른 타이밍에 첨가해도 된다.
용사용 슬러리를 용사하는 방법은, 고압의 산소(또는 공기)와 연료에 의해 발생한 고속의 연소염 제트류의 중심에 용사용 슬러리를 공급하여 고속으로 연속 분사하는 고속 프레임 용사, 예를 들어 고속 산소 연료 용사(HVOF)여도 되고, 혹은 플라즈마상으로 된 가스에 의해 발생하는 플라즈마 제트류의 중심에 용사용 슬러리를 공급하여 분사하는 플라즈마 용사, 예를 들어 대기압 플라즈마 용사(APS)여도 된다. 본 발명의 용사용 슬러리를 고속 프레임 용사 또는 플라즈마 용사에 의해 용사하면, 세라믹 입자의 함유량이 높은 용사용 슬러리를 유동성 좋게 용사할 수 있어, 치밀한 용사 피막을 효율적으로 형성할 수 있다.
용사용 슬러리가 분산매로서 물을 포함하는 경우에는, 고속 프레임 용사를 사용하는 것이 바람직하다. 용사용 슬러리 중에 포함되는 분산매가 유기 용제인 경우에는 플라즈마 용사를 사용하는 것이 바람직하다. 고속 프레임 용사에서 사용되는 연료는, 아세틸렌, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 등의 탄화수소의 가스 연료여도 되고, 등유나 에탄올 등의 액체 연료여도 된다.
용사용 슬러리는 용사시에 세라믹 입자의 융점의 110％ 이상의 온도까지 가열되는 것이 바람직하다. 이 경우, 용사시에 세라믹 입자가 충분히 가열됨으로써, 치밀한 용사 피막을 얻는 것이 용이해진다.
용사 거리, 즉 용사 장치의 노즐 선단으로부터 기재까지의 거리는 30㎜ 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 기재의 열변질이나 열변형을 억제하는 것이 용이해진다.
용사 거리는 또한, 200mm 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 용사시에 세라믹 입자가 충분히 가열됨으로써, 치밀한 용사 피막을 얻는 것이 용이해진다.
용사 장치에의 용사용 슬러리의 공급은 액시얼 피드 방식으로 행해지는 것, 즉 용사 장치에서 발생하는 제트류의 축과 동일한 방향을 향해 용사용 슬러리의 공급이 행해지는 것이 바람직하다. 본 발명의 용사용 슬러리를 액시얼 피드 방식으로 용사 장치에 공급한 경우, 용사용 슬러리의 유동성이 좋기 때문에 용사용 슬러리 중의 세라믹 입자가 용사 장치 내에서 부착되기 어려워, 치밀한 용사 피막을 효율적으로 형성할 수 있다.
일반적인 피더를 사용하여 용사용 슬러리를 용사 장치에 공급한 경우, 주기적으로 공급량의 변동이 일어나므로 안정 공급이 어렵다. 이 주기적인 공급량의 변동은 맥동이라고도 불린다. 맥동에 의해, 용사용 분말의 공급량이 증가하면, 용사 장치 내에서 세라믹 입자가 균일하게 가열되기 어려워져, 불균일한 용사 피막이 형성되는 경우가 있다. 그로 인해, 용사용 슬러리를 용사 장치에 안정적으로 공급하기 위해, 2 스트로크 방식, 즉 2개의 피더를 사용하여, 양 피더로부터의 용사용 슬러리의 공급량의 변동 주기가 서로 역위상으로 되도록 해도 된다. 즉, 한쪽의 피더로부터의 공급량이 증가할 때, 다른 쪽의 피더로부터의 공급량이 감소하는 것과 같은 주기로 되도록 공급 방식을 조정해도 된다. 본 발명의 용사용 분말을 2 스트로크 방식으로 용사 장치에 공급한 경우, 용사용 분말의 유동성이 좋기 때문에, 치밀한 용사 피막을 효율적으로 형성할 수 있다.
용사용 슬러리를 용사 장치에 안정적으로 공급하기 위한 수단으로서는, 피더로부터 송출된 용사용 슬러리를 용사 장치의 직전에서 일단 저류하는 탱크를 설치하여, 자연 낙하를 이용하여 그 탱크 내의 용사용 슬러리를 용사 장치에 공급하거나, 혹은 펌프 등의 수단에 의해 탱크 내의 용사용 슬러리를 강제적으로 용사 장치에 공급하도록 해도 된다. 펌프 등의 수단에 의해 강제적으로 공급한 경우에는, 탱크와 용사 장치 사이를 튜브로 연결하였다고 해도, 용사용 슬러리 중의 세라믹 입자가 튜브 내에서 부착되기 어려워진다. 탱크 내의 용사용 슬러리 중의 성분의 분포 상태를 균일화하기 위해, 탱크 내의 용사용 슬러리를 교반하는 수단을 설치해도 된다.
용사 장치에의 용사용 슬러리의 공급은, 예를 들어 금속제의 도전성 튜브를 통해 행해지는 것이 바람직하다. 도전성 튜브를 사용한 경우, 정전기의 발생이 억제됨으로써, 용사용 슬러리의 공급량에 변동이 일어나기 어려워진다. 도전성 튜브의 내면은, 0.2㎛ 이하의 표면 조도(Ra)를 갖고 있는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태를, 제1 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명한다.
제2 실시 형태의 용사용 슬러리는, 사용되는 세라믹 입자의 평균 입자경이 200㎚ 이상, 바람직하게는 500㎚ 이상이고, 또한 5㎛ 이하, 바람직하게는 4㎛ 이하인 점에서, 제1 실시 형태의 용사용 슬러리와 다르다. 이와 같이 세라믹 입자의 입자경이 비교적 크기 때문에, 제2 실시 형태의 용사용 슬러리의 경우, 세라믹 입자가 용사용 슬러리 중에서 중력에 의해 용이하게 침강하여 침전을 발생한다. 따라서, 제2 실시 형태의 용사용 슬러리는 사용시에, 침전된 세라믹 입자를 재분산시키기 위한 교반 등의 조작이 필요하다.
제2 실시 형태의 용사용 슬러리는, 필요에 따라서 응집제를 더 함유해도 된다. 여기서 응집제라 함은, 용사용 슬러리 중의 세라믹 입자를 응집시킬 수 있는 화합물을 말한다. 용사용 슬러리 중에 응집제가 포함되는 경우, 세라믹 입자끼리의 사이에 응집제가 개재된 상태에서 세라믹 입자의 침전이 발생함으로써, 침전된 세라믹 입자의 재분산성이 향상된다. 즉, 침전된 세라믹 입자가 교반 등의 조작에 의해 용이하게 재분산되므로, 재분산을 위한 조작이 간편해진다. 응집제는, 알루미늄계, 철계, 고분자계, 유기 화합물계 중 어느 것이어도 된다. 알루미늄계 응집제의 예로서는, 황산알루미늄(황산 반토라고도 함), 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄(PAC, PACl이라고도 함) 등을 들 수 있다. 철계 응집제의 예로서는, 염화제2철, 폴리황산제2철 등을 들 수 있다. 고분자 응집제의 예로서는, 이소부틸렌-말레산 공중합체, 카르복시비닐폴리머 등을 들 수 있다. 고분자 응집제는, 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 중 어느 것이어도 된다. 유기 화합물계 응집제의 예로서는, 말산, 숙신산, 시트르산, 말레산, 무수말레산 등 유기산을 들 수 있다.
응집제를 사용하는 경우에는, 용사용 슬러리를 조제할 때, 응집제를 세라믹 입자와 동일한 타이밍에 분산매에 첨가해도 되고, 다른 타이밍에 첨가해도 된다.
(작용)
이상 설명한 제1 및 제2 실시 형태의 용사용 슬러리는, 세라믹 입자의 함유량이 85질량％ 이하이며 점도가 3000mPa·s 이하이므로, 용사용 슬러리 중의 세라믹 입자의 함유량이 비교적 높은 경우라도, 용사 장치에의 양호한 공급에 적합한 소요의 유동성을 가질 수 있다. 즉, 용사 피막의 형성에 충분한 소요의 유동성을 가질 수 있다. 게다가, 세라믹 입자의 함유량이 10질량％ 이상임으로써, 용사용 슬러리는 소요의 용사 효율을 확보할 수 있다.
(효과)
따라서, 제1 및 제2 실시 형태에 따르면, 세라믹 용사 피막을 양호하게 형성하는 것이 가능한 용사용 슬러리가 제공된다.
(변형예)
제1 및 제2 실시 형태는 다음과 같이 변경되어도 된다.
· 용사용 슬러리 중의 세라믹 입자는, 세라믹스 이외의 성분을 포함하는 것이어도 된다.
· 용사용 슬러리는, 2종류 이상의 세라믹 입자를 함유하는 것이어도 된다.
· 제1 실시 형태의 용사용 슬러리는, 2종류 이상의 분산제를 함유하는 것이어도 된다.
· 제1 실시 형태의 용사용 슬러리는, 2종류 이상의 점도 조정제를 함유하는 것이어도 된다.
· 용사용 슬러리는, 2종류 이상의 소포제를 함유하는 것이어도 된다.
· 용사용 슬러리는, 2종류 이상의 방부제를 함유하는 것이어도 된다.
· 용사용 슬러리는, 2종류 이상의 곰팡이 방지제를 함유하는 것이어도 된다.
· 제1 실시 형태의 용사용 슬러리는, 응집제를 함유해도 된다.
· 제2 실시 형태의 용사용 슬러리는, 2종류 이상의 응집제를 함유하는 것이어도 된다.
· 제2 실시 형태의 용사용 슬러리는, 분산제, 점도 조정제, 소포제, 방부제 또는 곰팡이 방지제를 함유해도 된다.
· 용사용 슬러리는, 분산제, 점도 조정제, 소포제, 방부제, 곰팡이 방지제 및 응집제 중 2개 이상을 함유하는 것이어도 된다.
· 용사용 슬러리는, 분산제, 점도 조정제, 소포제, 방부제, 곰팡이 방지제 및 응집제 이외의 성분을 더 함유해도 된다.
· 용사용 슬러리 중의 분산매 이외의 성분을 분산매와는 별도의 1개 이상의 패키지에 수용시켜 준비해 두고, 분산매 이외의 성분을 분산매와 혼합시킴으로써 용사용 슬러리를 조제하도록 해도 된다. 이 경우, 용사의 직전에서도 용사용 슬러리를 간편하게 조제할 수 있다.
(실시예)
다음으로, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
세라믹 입자를 분산매와 혼합하고, 필요에 따라서 분산제, 점도 조정제 또는 응집제를 더 혼합함으로써, 실시예 1∼42 및 비교예 1∼3의 용사용 슬러리를 조제하였다. 각 용사용 슬러리의 상세를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
표 1 중의 "분산매"란에는, 각 용사용 슬러리에서 사용한 분산매의 종류를 나타낸다.
표 1 중의 "세라믹 입자의 종류"란에는, 각 용사용 슬러리에서 사용한 세라믹 입자의 종류를 나타낸다. 동란 중, "Al2O3"은 산화알루미늄을 나타내고, "Y2O3"은 산화이트륨을 나타내고, "YSZ"는 이트리아 안정화 산화지르코늄을 나타내고, "(La-Yb-Al-Si-Zn)O"는 란탄, 이테르븀, 알루미늄, 실리콘 및 아연을 포함한 복산화물 세라믹스를 나타내고, "(La-Al-Si-Ca-Na-P-F-B)O"는, 란탄, 알루미늄, 실리콘, 칼슘, 나트륨, 인, 불소 및 붕소를 포함한 복산화물 세라믹스를 나타낸다.
표 1 중의 "세라믹 입자의 평균 입자경"란에는, 각 용사용 슬러리에서 사용한 세라믹 입자의 평균 입자경을 나타낸다. 평균 입자경은, 마이크로 메리틱스사제의 비표면적 측정 장치 "Flow SorbII 2300"을 사용하여 측정되는 세라믹 입자의 비표면적으로부터 산출하였다.
표 1 중의 "세라믹 입자의 함유량"란에는, 각 용사용 슬러리 중의 세라믹 입자의 함유량을 나타낸다.
표 1 중의 "분산제"란에는, 각 용사용 슬러리에서 사용한 분산제의 종류를 나타낸다. 동란 중의 하이픈(-)은, 분산제를 사용하고 있지 않은 것을 나타낸다. 분산제를 사용하는 경우에는, 용사용 슬러리 중의 분산제의 함유량이 2질량％로 되는 양으로 사용하였다.
표 1 중의 "점도 조정제"란에는, 각 용사용 슬러리에서 사용한 점도 조정제의 종류를 나타낸다. 동란 중의 "PEG"는 폴리에틸렌글리콜을 나타내고, 하이픈(-)은 점도 조정제를 사용하고 있지 않은 것을 나타낸다. 점도 조정제를 사용하는 경우에는, 용사용 슬러리 중의 점도 조정제의 함유량이 2질량％로 되는 양으로 사용하였다.
표 1 중의 "응집제"란에는, 각 용사용 슬러리에서 사용한 응집제의 종류를 나타낸다. 동란 중의 하이픈(-)은, 응집제를 사용하고 있지 않은 것을 나타낸다. 응집제를 사용하는 경우에는, 용사용 슬러리 중의 응집제의 함유량이 2질량％로 되는 양으로 사용하였다.
표 1 중의 "점도"란에는, 리온 가부시끼가이샤제의 비스코테스터 VT-03F를 사용하여 각 용사용 슬러리의 점도를 실온에서 측정한 결과를 나타낸다.
표 1 중의 "침강성"란에는, 1L의 용적을 갖는 높이 16.5cm의 용기 내에 각 용사용 슬러리를 700mL 넣어 실온 하에서 1주일간 정치한 때, 침전이 발생하였는지 여부를 평가한 결과를 나타낸다. 동란 중의 "침강하지 않음"은, 침전이 발생하지 않은 것을 나타내고, "침강"은 침전이 발생한 것을 나타낸다.
표 1 중의 "성막성 1"란에는, 표 2에 기재된 조건에서 각 용사용 슬러리를 대기압 플라즈마 용사한 때, 용사 피막을 얻을 수 있었는지 여부를 평가한 결과를 나타낸다. 동란 중의 "○(양호)"는, 1패스당 형성되는 용사 피막의 두께가 0.5㎛ 이상이었던 것을 나타내고, "×(불량)"는 그것이 0.5㎛ 미만이었거나, 혹은 용사용 슬러리의 공급을 할 수 없었던 것을 나타내고, "―"는 미시험을 나타낸다. 또한, 1패스라 함은, 용사 장치(용사 건)가, 용사 장치 또는 용사 대상(기재)의 운행 방향을 따라 행하는 1회의 용사 조작을 말한다.
표 1 중의 "성막성 2"란에는, 표 3에 기재된 조건에서 각 용사용 슬러리를 HVOF 용사한 때, 용사 피막을 얻을 수 있었는지 여부를 평가한 결과를 나타낸다. 동란 중의 "○(양호)"는, 1패스당 형성되는 용사 피막의 두께가 2㎛ 이상이었던 것을 나타내고, "×(불량)"는 그것이 2㎛ 미만이었거나, 혹은 용사용 슬러리의 공급을 할 수 없었던 것을 나타낸다.
Figure pct00004
Figure pct00005
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1∼42의 용사용 슬러리의 경우, 성막성의 평가가 모두 양호하였다. 또한, 표 1 중에는 나타나 있지 않지만, 실시예 1∼42의 용사용 슬러리로부터 얻어진 용사 피막은 모두, 기공률이 10％ 이하로 높은 치밀도였다.

Claims (14)

10질량％ 이상 85질량％ 이하의 양으로 세라믹 입자를 함유하고, 3000mPa·s 이하의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는, 용사용 슬러리.
제1항에 있어서,
상기 세라믹 입자가 1㎚ 이상 200㎚ 미만의 평균 입자경을 갖는, 용사용 슬러리.
제2항에 있어서,
분산제를 더 함유하는, 용사용 슬러리.
제2항 또는 제3항에 있어서,
점도 조정제를 더 함유하는, 용사용 슬러리.
제1항에 있어서,
상기 세라믹 입자가 200㎚ 이상 5㎛ 이하의 평균 입자경을 갖는, 용사용 슬러리.
제5항에 있어서,
응집제를 더 함유하는, 용사용 슬러리.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 용사용 슬러리를 용사하여 얻어지는, 용사 피막.
분산매로서 물을 포함한 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 용사용 슬러리를 고속 프레임 용사하여 용사 피막을 형성하는, 용사 피막의 형성 방법.
분산매로서 유기 용제를 포함한 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 용사용 슬러리를 플라즈마 용사하여 용사 피막을 형성하는, 용사 피막의 형성 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 용사용 슬러리를 액시얼 피드 방식으로 용사 장치에 공급하는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 용사용 슬러리를, 2개의 피더를 사용하여, 양 피더로부터의 용사용 슬러리의 공급량의 변동 주기가 서로 역위상으로 되도록 하여 용사 장치에 공급하는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 용사용 슬러리를 피더로부터 송출하여 용사 장치의 직전에서 탱크에 일단 저류하고, 자연 낙하를 이용하여 그 탱크 내의 용사용 슬러리를 용사 장치에 공급하는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,
도전성 튜브를 통해 용사 장치에 용사용 슬러리를 공급하는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.
제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
용사시에 상기 용사용 슬러리가 세라믹 입자의 융점의 110％ 이상의 온도까지 가열되는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.
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