KR20180018964A - 고체산화물 연료전지의 금속분리판 플라즈마 용사 코팅 방법 - Google Patents

고체산화물 연료전지의 금속분리판 플라즈마 용사 코팅 방법 Download PDF

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김선경
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Abstract

본 발명은 고체산화물 연료전지의 금속분리판 및 코팅층 계면 산화피막 성장 억제를 위한 금속분리판 플라즈마 용사 코팅 공정의 최적화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스피넬 소재로서 Mn2CuO4 분말을 이용하고, 용사 조건을 최적화하여 플라즈마 용사 코팅하여 코팅층을 제작하는 경우, 코팅층의 표면 및 단면이 상당히 치밀하고 코팅층의 계면 박리가 없으며, 계면에서의 Cr2O3 성장 없이 두께를 제어할 수 있으며, 고온에서 현저히 낮은 면저항 값을 나타내고, 장기간 산화 안정성을 나타냄으로써, 용융 스프레이 공정의 활용 및 공정 최적화를 통하여 고온 산화 분위기에서의 안정성을 갖는 금속분리판 코팅층을 형성할 수 있는 방법에 관한 것이다.

Description

고체산화물 연료전지의 금속분리판 플라즈마 용사 코팅 방법{THE METHOD FOR PLASMA SPRAY COATING OF METAL SEPARATOR FOR SOLID OXIDE FUEL CELL}
본 발명은 고체산화물 연료전지의 금속분리판 플라즈마 용사 코팅 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속분리판 및 코팅층 계면 산화피막 성장 억제를 위한 금속분리판 플라즈마 용사 코팅 공정의 최적화 방법에 관한 것이다.
금속분리판 코팅의 형성에 사용하고자 하는 용융 스프레이 코팅 공정은 수십-수백 마이크로 두께의 세라믹 코팅층을 형성하기 위한 경제적인 코팅공정이며, 코팅하고자 하는 소재를 분말의 형태로 고온의 플라즈마 제트에 투입하여 용융된 액적으로 변환시킨 후, 이를 적층 표면에 고속으로 분사, 밀착시켜 코팅층을 형성하는 기술이다(도 1).
용융 스프레이 코팅공정은 다른 코팅방법들에 비하여 소재와 제조 공정에 대한 제한이 적고, 대면적 코팅이 가능하며, 모재에 영향을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 특히, 플라즈마 제트를 사용하면 최고 15,000K 이상의 매우 높은 열원으로 인하여 용융점이 높은 세라믹 재료의 코팅이 가능하다. 용융 스프레이 공정은 대면적 후막 코팅이 가능하고, 코팅층 두께 조절이 용이하며, 코팅층과 기판간의 비교적 강한 접합력을 형성하며, 공정조건의 변화를 통하여 다공성 또는 비교적 치밀한 미세조직의 제어가 용이한 장점이 있다.
용융 스프레이 코팅 공정은 크게 (1) 고온/고속의 열원 형성, (2) 열원과 입자의 상호 작용을 통한 가열/용융/가속, (3) 높은 에너지를 함유한 입자와 모재의 충돌, (4) 액상 입자의 충돌 압력에 따른 유동 및 기판으로의 열전달에 따른 급속냉각 응고, (5) 개별 입자의 적층 누적을 통한 코팅형성의 단계로 이루어져 있다. 이러한 단계를 거쳐 형성되는 코팅층은 각 단계의 공정조건에 따라서 미세조직(형성되는 상, 상의 조성, 밀도, 기공도, 미세균열)과 결합력, 잔류 응력 등의 특성이 달라지며, 결과적으로 코팅층의 열적, 기계적, 물리적, 화학적 특성이 달라진다.
분리판은 고체산화물 연료전지(SOFC)의 단위셀을 전기적으로 연결하는 동시에 연료와 공기를 분리하는 SOFC의 핵심 부품이다. 금속분리판은 세라믹분리판에 비해 기계적 강도가 우수하여 세라믹으로 구성된 SOFC 셀에 대한 지지체 역할이 가능하며, 연료전지 반응에서 발생된 열을 충분히 배출시킬 수 있는 열 전도도를 지닌다. 또한, 전기 전도도가 우수하여 SOFC 스택(stack)의 저항을 감소시킬 수 있는 장점도 지니고 있다. 현재 Cr을 함유하는 페라이트 계 스테인리스 강이 SOFC의 금속분리판으로 보편적으로 사용되고 있다.
그러나 SOFC의 장기 운행 시, 산화 분위기에서의 지속적인 노출로 인하여 상기 금속분리판의 계면에서 Cr2O3가 성장하게 되며, 이는 금속분리판의 계면 저항 증가의 원인이 된다. 또한, 계면에서 성장된 Cr2O3로부터 휘발된 Cr이 다공성 공기극에 축적되어 공기극의 성능 저하를 초래한다. 따라서 상기 문제점을 보완하기 위한 대안으로 금속분리판에 보호막 코팅을 적용하는 방법이 연구되고 있다.
이에, 본 발명자들은 금속분리판에 스피넬 분말 코팅 시스템을 개발함에 있어서, 용융 스프레이 공정의 활용 및 공정 최적화를 통하여 고온 산화 분위기에서의 안정성을 갖는 코팅층을 형성하고자 예의노력하였으며, 그 결과 플라스마 용사 코팅(plasma spray coating)을 이용하여 스피넬 소재들을 금속분리판인 Crofer 22 APU 상에 코팅층으로 제작하였고, 형성된 코팅층의 미세구조 및 코팅층 특성을 연구하고, 코팅된 금속분리판의 고온 산화에 관한 기초특성 연구를 진행하였으며, 또한, 스피넬 소재에 다른 원소들을 첨가하고 종래의 습식 코팅(dip-coating) 방식을 이용하여 코팅층을 제작한 후, 첨가 원소들이 고온 산화에 미치는 영향을 분석함으로써, 최적의 스피넬 분말 소재 선정 및 스피넬 분말의 용사에 적합한 최적 조건을 도출함으로써, 본 발명을 완성하였다.
W.Z. Zhu et al., Materials Science and Engineering A348 (2003) 227-243 Junwei Wu et al., J. Mater. Sci. Technol., 2010, 26(4), 293-305
본 발명의 목적은 금속분리판에 스피넬 분말 코팅 시스템에 있어서, 용융 스프레이 공정의 최적화를 통하여 고온 산화 분위기에서의 안정성을 갖는 코팅층을 형성시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 용융 스프레이 공정의 최적화를 통하여 고온 산화 분위기에서의 안정성을 갖는 코팅층이 형성된 금속분리판을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
금속분리판을 준비하는 단계; 및
Mn2CuO4의 스피넬 분말을 이용하여 플라즈마 용사 코팅(Plasma Spray Coating)을 하는 단계;를 포함하는 고체산화물 연료전지용 금속분리판의 코팅 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 있어서, 상기 플라즈마 용사 코팅은 용사 조건으로서 아크전류가 620 내지 640 AMPS[A]이고, 수소 가스 유량이 11 내지 15 NLPM인 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 있어서, 상기 플라즈마 용사 코팅은 용사 조건으로서 아크전류가 620 내지 640 AMPS[A], 전압이 73 내지 77 VOLT[V]이며, 수소 가스 유량이 11 내지 15 NLPM이고, 아르곤 가스 유량이 35 내지 40 NLPM인 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 있어서, 상기 플라즈마 용사 코팅은 용사 조건으로서 상기 금속분리판을 상대로 80 내지 170 mm의 거리에 배치되어 1000 mm/s의 속도로 이동하는 스프레이 건에 의해 수행되는 방법을 제공한다.
아울러, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 방법으로 제조된, Mn2CuO4의 스피넬 소재로 플라즈마 용사 코팅된, 고체산화물 연료전지용 금속분리판을 제공한다.
본 발명은 금속분리판에 스피넬 분말 코팅 시스템을 개발함에 있어서, 용융 스프레이 공정의 활용 및 공정 최적화를 통하여 고온 산화 분위기에서의 안정성을 갖는 코팅층을 형성할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서는 플라스마 용사 코팅(plasma spray coating)을 이용하여 Mn2CuO4 스피넬 소재 재료를 선정하고, 용사 조건을 최적화하여 금속분리판인 Crofer 22 APU 상에 코팅층으로 제작하였다.
또한, 본 발명에서는 형성된 코팅층의 미세구조 및 코팅층 특성을 분석한 결과, 코팅층의 표면 및 단면은 상당히 치밀한 양상을 보였고 코팅층의 계면 박리가 없었으며, 계면에서의 Cr2O3 성장 없이 두께를 제어한 Mn2CuO4 코팅층을 구현할 수 있었다.
또한, 본 발명에서는 금속분리판 고온 산화 분석 및 기초특성을 분석한 결과, Mn2CuO4 스피넬 소재의 우수한 전기 전도도로 인하여 750℃에서 9.8 mΩcm2의 현저히 낮은 면저항 값들을 보였고, 1000시간 경과 후, 2 mΩcm2/kh의 증가 속도를 보였으며, 7회의 열 사이클(thermal cycle) 시험에서도 특별한 면저항의 증가가 관찰되지 않았으므로, 고온 산화 방지에 효과적인 보호막 코팅층을 형성할 수 있었다.
도 1은 플라즈마 용사 코팅 공정을 보여주는 그림이다.
도 2는 Mn2CuO4 스피넬 분말의 입도 및 밀도를 보여주는 사진이다.
도 3은 플라즈마 용사 코팅(Plasma Spray Coating)의 공정 순서도를 보여주는 그림이다.
도 4는 Mn2CuO4 스피넬 분말 용사 코팅의 용사 전(좌측), 용사 후(우측) 시험편을 보여주는 사진이다.
도 5는 Mn2CuO4 스피넬 분말 용사 코팅의 용사조건 변화에 따른 기공률 측정결과를 보여주는 그래프이다.
도 6은 Mn2CuO4 스피넬 분말 용사 코팅에 의한 Mn2CuO4 코팅층(두께 약 80 ㎛)의 표면(좌측) 및 단면(우측)의 SEM 사진이다.
도 7은 Mn2CuO4 스피넬 분말 용사 코팅에 의한 Mn2CuO4 코팅층(두께 약 40 ㎛)의 표면(좌측) 및 단면(우측)의 SEM(Scanning Electron Microscopy) 사진이다.
도 8은 두께 약 80 ㎛(좌측)와 약 40 ㎛(우측)를 갖는 Mn2CuO4 코팅층 단면에 대한 EDS(Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석 결과를 보여주는 그림이다.
도 9는 Mn2CuO4 스피넬 소재가 코팅된 Crofer 22 APU의 온도별 면저항 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10은 Mn2CuO4 스피넬 소재가 코팅된 Crofer 22 APU의 장기간 ASR 측정 결과(상) 및 열 사이클 동안 면저항 측정 결과(하)를 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은
금속분리판을 준비하는 단계; 및
Mn2CuO4의 스피넬 분말을 이용하여 플라즈마 용사 코팅(Plasma Spray Coating)을 하는 단계;를 포함하는 고체산화물 연료전지용 금속분리판의 코팅 방법을 제공한다.
상기 방법에 있어서, 상기 Mn2CuO4는 입도가 13 내지 70 ㎛이고 밀도가 3 내지 4 g/ml인 것이 바람직하고, 입도가 13.42 내지 69.37 ㎛이고 밀도가 3.13 g/ml인 것이 가장 바람직하다.
상기 방법에 있어서, 상기 플라즈마 용사 코팅은 용사 공정변수(Parameter)로서 아크전류가 620 내지 640 AMPS[A]이고, 수소 가스 유량이 11 내지 15 NLPM인 것이 바람직하고, 여기에 더하여 전압이 73 내지 77 VOLT[V]이며, 아르곤 가스 유량이 35 내지 40 NLPM인 것이 더욱 바람직하며, 아크전류가 630 AMPS[A], 전압이 75 VOLT[V]이며, 수소 가스 유량이 13 NLPM이고, 아르곤 가스 유량이 38 NLPM인 조건이 가장 바람직하다.
상기 방법에 있어서, 상기 플라즈마 용사 코팅은 금속분리판을 상대로 80 내지 170 mm의 거리에 배치되어 1000 mm/s의 속도로 이동하는 스프레이 건에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 방법에 있어서, 상기 코팅층은 두께 30 내지 100 ㎛의 두께를 형성하는 것이 바람직하고, 두께 40 내지 80 ㎛의 두께를 형성하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 방법에 있어서, 상기 플라즈마 용사 코팅 이전에 금속분리판은 크기, 표면변형, 직진도 및 크랙(Crack)이 없는지 이상유무를 검사하는 공정, 세척 및 이물질을 제거하는 공정, 용사층을 제외한 부분에 내열테이프를 이용한 마스킹(Masking)을 실시하는 공정, 및 코팅부에 블라스트(Blast)를 실시하여 표면요철을 형성시키는 공정 중 적어도 하나 이상을 순차적 또는 동시에 수행하는 것이 바람직하다.
상기 방법에 있어서, 상기 플라즈마 용사 코팅 이후에 후처리하는 공정 및 코팅층의 치밀막 여부를 검사하는 공정 중 적어도 하나 이상을 순차적 또는 동시에 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 Mn2CuO4의 스피넬 막이 플라즈마 용사 코팅(Plasma Spray Coating)된 고체산화물 연료전지용 금속분리판을 제공한다.
상기 Mn2CuO4는 입도가 13 내지 70 ㎛이고 밀도가 3 내지 4 g/ml인 것이 바람직하고, 입도가 13.42 내지 69.37 ㎛이고 밀도가 3.13 g/ml인 것이 가장 바람직하다.
상기 금속분리판은 상기 본 발명에 따른 방법으로 제작되는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 금속분리판을 포함하는 고체산화물 연료전지를 제공한다.
상기 고체산화물 연료전지는 연료극; 상기 연료극 상에 구비되는 전해질; 상기 전해질 상에 구비되는 공기극; 상기 공기극 상에 구비되는 공기극 집전체; 상기 공기극 집전체 상에 구비되는 본 발명에 따른 Mn2CuO4의 스피넬 막이 코팅된 금속 분리판을 포함할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
< 실시예 1> 금속분리판의 용사재료 선정
금속분리판의 용사재료는 스피넬 분말을 선정하였으며, Mn2CuO4의 스피넬 분말을 이용하여 용사층을 형성하고 그 특성을 분석하였다. 용사층 형성을 위한 분말의 입도 및 밀도를 확인하였다(표 1 및 도 2).
스피넬 분말의 입도 및 밀도
조성 입도 및 밀도
Mn2CuO4 입도: 13.42~69.37㎛
밀도: 3.13g/ml
< 실시예 2> 용사 공정변수의 최적화
플라즈마 용사 코팅(Plasma Spray Coating)의 기본공정을 도 3과 같이 표시하였다(도 3).
각 공정별로 살펴보면 다음과 같다. 1) 모재의 크기(Size), 표면 변형, 직진도, 크랙(Crack)은 없는지 이상유무를 검사하였다. 2) 표면에 유분 및 이물질을 제거하고 충분히 건조시켰다. 3) 용사층을 제외한 부분에 코팅 분말이 묻지 않도록 내열테이프를 이용하여 마스킹(Masking)을 실시하였다. 4) 코팅부의 밀착력을 높여 주기 위해 코팅부에 블라스트(Blast)를 실시하여 표면요철을 형성시켰다. 5) 블라스트 작업으로 인해 표면요철 형성과 모재 손상 여부를 검사하였다. 6) 적절한 코팅 시스템(Coating System)의 공정변수(Parameter)를 설정하고 코팅을 실시하였다. 7) 후처리를 통하여 코팅층의 미세결함을 제어하였다. 8) 최종검사를 통해 코팅층의 치밀막 여부를 검사하였다.
Crofer 22 APU 모재에 스피넬 용사 코팅의 최적화를 위해서 공정변수(Parameter) 변화에 따른 실험을 진행하였고, 모든 플라즈마 용사 시스템(Plasma spray system)은 Metco-F4 System(Unicoat System)을 사용하였다. 주요공정변수인 아크전류와 수소가스 유량, 스프레이 거리, Gun 이송속도를 각각 변화를 주었고, 그에 따른 특성 평가를 통해 스피넬 분말의 Spraying에 적합한 용사 조건을 도출하였다.
스피넬 분말 용사 조건
용사 공정변수(Spray Parameters) 조건1 조건2
AMPS[A] 630 650
VOLT[V] 75 70
플라즈마 가스
(Plasma Gas)		 Ar[NLPM] 38 50
H2[NLPM] 13 9
분말 주입기(Powder Injector) 　 　
직경(Diameter).Φ (mm) 1.5 1.5
거리(Distance) (mm) 6 6
각도(Angle) (°) 90 90
분말 공급(Powder Feed) 　 　
분말 가스(Powder Gas) (NLPM) 1.5 1.5
공급 속도(Feed Rate) (%RPM) 25 25
교반 속도(Agitate Rate) (%RPM) 60 60
흡인기(Suction Unit) NL NL
스프래더(Spreader)
로봇 공정변수(Robot Parameters) 　 　
용사 거리(Spray Distance) (mm) 80~170 80~170
단계 프로그램
(Ladder Program)		 속도(Speed) (mm/s) 1000 1000
피치(Pitch) (mm) 4 4
비고 　 　
상기 표 2의 용사 조건을 바탕으로 용사 거리 조건에 따른 기공률을 측정하기 위해 Crofer 22 APU 모재(20x20)에 용사 거리별 샘플을 제작하였다(도 4). Mn2CuO4의 스피넬 분말 용사 코팅 완료 후 치밀한 코팅층을 확인하였으며, 코팅층의 CRACK 및 계면박리, 기타 손상은 확인할 수 없었다.
용사 코팅이 완료된 시험편은 기공률 분석을 위해 SEM 이미지로부터 "TDI Plus Material" 이미지 프로세싱 소프트웨어(software)를 이용하여 기공률을 측정하였다. 기공률은 각 조건별로 7 ~ 10회 가량 측정하여 그 평균값을 기록하였으며, 그 결과를 도 4, 도 5 및 표 3에 도시하였다. AMPS를 낮춘 용사 조건 1이 용사 조건 2에 비해 기공률을 최대 3배 가량 줄일 수 있었다(도 4, 도 5 및 표 3).
조성별 치밀도
조성 치밀도(%)
Mn2CuO4 94.77
< 실시예 3> 금속분리판 코팅층 미세조직 제어 연구
플라스마 용사 코팅법을 이용하여 Mn2CuO4 분말을 Crofer 22 APU 상에 코팅하였고, 코팅층의 표면 및 단면을 SEM(Scanning Electron Microscopy)을 통하여 관찰하였다.
그 결과, 도 6에 도시된 바와 같이, 약 80 ㎛의 두께를 갖는 Mn2CuO4 코팅층이 형성되었으며, 코팅층의 표면 및 단면은 상당히 치밀한 양상을 보였고 코팅층의 계면 박리는 특별히 관찰되지 않았다(도 6).
그 후, 플라스마 용사 코팅의 조건들을 제어하여 코팅층의 두께를 조절하였고, 두께를 제어한 Mn2CuO4 코팅층의 표면 및 단면을 SEM(Scanning Electron Microscopy)을 통하여 관찰하였다.
그 결과, 도 7에 도시된 바와 같이, Mn2CuO4 코팅층은 약 40 ㎛ 수준의 두께를 갖도록 제어되었으며, 두께가 감소하였음에도 불구하고 여전히 Mn2CuO4 코팅층은 치밀막의 모습을 유지하였다(도 7).
그 후, 약 80 ㎛와 40 ㎛의 두께를 갖는 각각의 Mn2CuO4 코팅층에 대하여 EDS(Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석을 수행하였다.
그 결과, 도 8에 도시된 바와 같이, Mn2CuO4 코팅층과 Crofer 22 APU 사이에서는 특별한 화학적 반응 또는 상호 확산이 관찰되지 않았으며, 계면에서 Cr2O3의 형성 없이 분리판 위에 Mn2CuO4 코팅층이 형성되었음을 확인하였다(도 8).
따라서 본 발명자들은 플라스마 용사 코팅법을 통하여 계면에서의 Cr2O3 성장 없이 두께를 제어한 Mn2CuO4 코팅층을 구현할 수 있었다.
< 실시예 4> 금속분리판 고온 산화 분석 및 기초특성 분석
일반적으로 SOFC의 작동온도 구간은 약 700 ~ 800℃이며 금속분리판이 고온에서 산화시 계면산화물의 성장으로 인하여 면저항이 증가될 수 있다. 따라서 고온 산화가 스피넬 소재로 보호 코팅된 Crofer 22 APU에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 코팅된 Crofer 22 APU의 온도에 따른 면저항(ASR: Area-Specific Resistance) 변화를 분석하였다.
백금망과 시편 사이의 접촉 저항을 최소화하기 위하여 시편의 위 아래에 백금 페이스트를 도포한 후, 백금선이 연결된 1 ㎠ 크기의 백금망을 위 아래로 붙여서 집전하였다. 집전된 시편은 건조기에서 건조되었으며, 그 후 측정 노(furnace)에 시편들을 설치 후 700 ~ 800℃까지 승온 후 유지시켰다. 전류(I)는 집전된 위아래의 백금선 사이에서 흐르며, 전압(V) 역시 집전된 위아래의 백금선 사이에서 측정되어 전압계를 사용해서 저항을 측정하였다. 도 9는 산화 분위기 속에서 4단자법을 이용하여 측정한 시편들의 온도별 면저항 값들을 도시한 것이다.
그 결과, 도 9에 도시된 바와 같이, Crofer 22 APU는 Mn2CuO4 코팅에 의해 현저히 낮은 면저항 값을 보였다. Mn2CuO4의 우수한 전기 전도도로 인하여 750℃에서 9.8 mΩcm2의 현저히 낮은 면저항 값을 보였다(도 9).
보호막 코팅층이 적용된 금속분리판의 장기간 산화 안정성을 살펴보기 위하여, 낮은 면저항 값과 우수한 소결력을 보인 Mn2CuO4가 코팅된 Crofer 22 APU 시편에 대하여 750℃에서 장기간 ASR 변화를 측정하고, 또한 400℃에서 800℃까지의 열 사이클(thermal cycle) 시험을 반복 수행하여 면저항 값을 측정하였다.
그 결과, 도 10에 도시된 바와 같이, Mn2CuO4가 코팅된 Crofer 22 APU 시편의 1000시간 경과 후 면저항 값은 11.3 mΩcm2이었으며, 1000시간 경과 후, 2 mΩcm2/kh의 증가 속도를 보였다. 또한, 7회의 열 사이클(thermal cycle) 시험에서도 특별한 면저항의 증가가 관찰되지 않았다(도 10).
상기 결과들은 Mn2CuO4 코팅층이 금속분리판의 고온 산화 방지에 효과적인 보호막 코팅층인 것을 뒷받침하고 있다.

Claims (13)

  1. 금속분리판을 준비하는 단계; 및
    Mn2CuO4의 스피넬 분말을 이용하여 플라즈마 용사 코팅(Plasma Spray Coating)을 하는 단계;를 포함하는 고체산화물 연료전지용 금속분리판의 코팅 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 Mn2CuO4는 입도가 13 내지 70 ㎛이고 밀도가 3 내지 4 g/ml인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 금속분리판의 코팅 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 플라즈마 용사 코팅은 용사 공정변수(Parameter)로서 아크전류가 620 내지 640 AMPS[A]이고, 수소 가스 유량이 11 내지 15 NLPM인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 금속분리판의 코팅 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 용사 공정변수로서 아크전류가 620 내지 640 AMPS[A], 전압이 73 내지 77 VOLT[V]이며, 수소 가스 유량이 11 내지 15 NLPM이고, 아르곤 가스 유량이 35 내지 40 NLPM인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 금속분리판의 코팅 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 용사 공정변수로서 아크전류가 630 AMPS[A], 전압이 75 VOLT[V]이며, 수소 가스 유량이 13 NLPM이고, 아르곤 가스 유량이 38 NLPM인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 금속분리판의 코팅 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 플라즈마 용사 코팅은 상기 금속분리판을 상대로 80 내지 170 mm의 거리에 배치되어 1000 mm/s의 속도로 이동하는 스프레이 건에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 금속분리판의 코팅 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    코팅층은 두께 30 내지 100 ㎛의 두께를 형성하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 금속분리판의 코팅 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    코팅층은 두께 40 내지 80 ㎛의 두께를 형성하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 금속분리판의 코팅 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 플라즈마 용사 코팅 이전에 금속분리판은 크기, 표면변형, 직진도 및 크랙(Crack)이 없는지 이상유무를 검사하는 공정, 세척 및 이물질을 제거하는 공정, 용사층을 제외한 부분에 내열테이프를 이용한 마스킹(Masking)을 실시하는 공정, 및 코팅부에 블라스트(Blast)를 실시하여 표면요철을 형성시키는 공정, 및 상기 플라즈마 용사 코팅 이후에 후처리하는 공정 및 코팅층의 치밀막 여부를 검사하는 공정 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 금속분리판의 코팅 방법.
  10. Mn2CuO4의 스피넬 막이 플라즈마 용사 코팅(Plasma Spray Coating)된 고체산화물 연료전지용 금속분리판.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 Mn2CuO4는 입도가 13 내지 70 ㎛이고 밀도가 3 내지 4 g/ml인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 금속분리판.
  12. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된, 고체산화물 연료전지용 금속분리판.
  13. 제 10항의 금속분리판을 포함하는 고체산화물 연료전지.


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KR20210106216A (ko) 2020-02-20 2021-08-30 주식회사 싸이노스 금속분말을 이용한 반도체 장비용 코팅방법 및 이에 의한 코팅층을 갖는 반도체 증착공정용 반도체 장비
KR20210149422A (ko) * 2020-06-02 2021-12-09 탑코팅(주) 내마모성을 향상시킨 슬라이딩 접동부품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 슬라이딩 접동부품

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