KR20180050951A - 비정질 합금 분말 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비정질 합금 분말에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 의한 비정질 합금 분말의 일 양태는, 비정질 합금 분말에 있어서: 붕소(B), 탄소(C), 실리콘(Si), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 및 철(Fe)을 포함하고, (BaCbSicModCre)Fef의 화학식으로 표시되며, a, b, c, d, e, f는 각각의 원소의 중량비로서 a+b+c+d+e+f=100, 4.50≤a+b+c≤8.25, 40.00≤d+e≤48, f≥50이다.
Description
본 발명은 비정질 합금 분말에 관한 것이다.
최근에는, 샤시와 같은 차량용 부재 등에 합금 분말을 코팅하여 강성을 확보하고 있다. 이와 같이 차량용 샤시에 코팅되는 합금 분말은, 일반적으로 탄소(C), 크롬(Cr) 및 철(Fe) 등을 주요한 원소로 하고, 소정의 경도, 내마모성, 내식성을 만족하도록 그 조성이 결정된다. 그리고 이와 같은 합금 분말은, 불활성기체 분위기인 아토마이저 내에서 용융된 상태로 분사되면서 냉각되어 분말로 제조된다.
이와 관련하여 대한민국등록특허공보 제1450988호(명칭: 철-크롬-몰리브덴 기반 열 분사 분말 및 그의 제조 방법)에는 종래 기술에 의한 합금 분말이 개시되어 있다. 대한민국등록특허공보 제1450988호를 참조하면, 종래 기술에 의한 합금 분말은, Cr, Mo, C, B 및 Fe을 포함하고, 각각의 중량비가 22~28, 14~20, 2~3, 1.5~2 및 잔량으로 한정되어 있다. 이와 같은 종래 기술에 의한 합금 분말은 소정의 내식성 및 내마모성과 같은 물리, 화학적 특성을 만족함으로써, 코팅재로 사용되고 있다. 그러나 종래 기술에 의한 합금 분말은, 최근의 높아지는 성능 기준을 만족하기에는 부족한 문제점이 발생된다.
본 발명의 목적은, 요구되는 물리적, 화학적 특성을 만족할 수 있도록 구성되는 비정질 합금 분말을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 비정질 합금 분말의 일 양태는, 비정질 합금 분말에 있어서: 붕소(B), 탄소(C), 실리콘(Si), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 및 철(Fe)을 포함하고, (BaCbSicModCre)Fef의 화학식으로 표시되며, a, b, c, d, e, f는 각각의 원소의 중량비로서 a+b+c+d+e+f=100, 4.50≤a+b+c≤8.25, 40.00≤d+e≤48, f≥50이다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 1.00≤a≤1.75, 2.50≤b≤4.50, 1.00≤c≤2.00이다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, a는 1.20이고, b는 3.70이며, c는 1.50이다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 26.00≤d≤31.00, 15.00≤e≤17.00이다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, d는 26.60이고, e는 15.50이다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, a는 1.20이고, b는 3.70이며, c는 1.50이고, d는 26.60이며, e는 15.50이고, f는 51.50이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 비정질 합금 분말에서는, 최적의 물리, 화학적 특성, 즉 내마모성 및 내식성을 만족할 수 있도록 붕소(B), 탄소(C), 실리콘(Si), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 및 철(Fe)의 중량비가 설정될 뿐만 아니라, Si에 의하여 충분한 유동성을 확보할 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 보다 고성능을 요구하는 부재에 사용이 가능할 뿐만 아니라, 성능을 만족하면서도 작업성을 확보할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예의 X선 회절그래프.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예의 DSC 측정그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예의 현미경 사진.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예와 비교예의 마모 실험 결과 사진.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예와 비교예의 부식 실험 결과 사진.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예의 DSC 측정그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예의 현미경 사진.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예와 비교예의 마모 실험 결과 사진.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예와 비교예의 부식 실험 결과 사진.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상게하게 설명한다.
본 발명의 실시예에 의한 비정질 합금 분말은, 붕소(B), 탄소(C), 실리콘(Si), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 및 철(Fe)을 포함하고, (BaCbSicModCre)Fef의 화학식으로 표시된다. 여기서 '비정질'이란, 균일한 조성은 가지고 있으나, 원자 배열이 액체와 같이 흐트러져 있어 규칙 바른 격자 상으로 되어 있지 않은 비정형 상태의 물질로 정의되고, '비정질 합금 분말'은, 이와 같은 비정질의 함량이 기설정된 중량비 이상을 포함하는 합금 분말을 의미할 수 있다.
본 실시예에서, 본 실시예에서, 붕소()와 탄소()는 합금의 원소로서 추가되고, 몰리브덴()과 크롬()은 각각 물리, 화학적 특성의 향상, 즉 내마모성과 내식성의 향상을 위하여 추가된다. 특히, 본 실시예에서는, 실리콘()이 구형화 및 유동성의 확보를 위하여 추가된다. 다시 말하면, 본 실시예에서는, 실리콘()에 의하여 조성물의 구형화가 이루어짐으로써, 부재의 표면에 코팅되는 과정에서의 작업성의 향상뿐만 아니라 부재 표면에 형성되는 코팅층의 균질성을 확보할 수 있게 될 것이다.
한편 본 실시예에서, a, b, c, d, e, f는 붕소(), 탄소(), 실리콘(), 몰리브덴(), 크롬() 및 철()의 중량비로서 a+b+c+d+e+f=100, 4.50≤a+b+c≤8.25, 40.00≤d+e≤48, f≥50이다. 바람직하게는, 1.00≤a≤1.75, 2.50≤b≤4.50, 1.00≤c≤2.00, 26.00≤d≤31.00, 15.00≤e≤17.00이다. 보다 바람직하게는, a는 1.20이고, b는 3.70이며, c는 1.50이고, d는 26.60이며, e는 15.50이고, f는 51.50이다.
<
제조예
>
붕소(B), 탄소(C), 실리콘(Si), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 및 철(Fe)을, 1.20, 3.70, 1.50, 26.60, 15.50, 51.50의 중량비로 혼합하여 비정질 합금 분말을 제조하였다.
<
비교예
>
제조예와 비교하여, 실리콘()을 제외한 붕소(), 탄소(), 몰리브덴(), 크롬() 및 철()을, 1.5, 3, 20, 24, 51.5의 중량비로 혼합하여 비정질 합금 분말을 제조하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예의 X선 회절그래프이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예의 DSC 측정그래프이다.
먼저 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제조예의 경우에는, XRD결과 결정화에 따른 피크(peak)가 확인되지 않고, 유리 전이 온도(glass transition temperature)와 결정질 온도(crystalline temperature)가 각각 약 590℃와 약 670℃에서 나타난다. 따라서 제조예가 비정질 합금 분말임을 확인할 수 있다.
한편 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예의 현미경 사진이다.
도 3을 참조하면, 제조예의 경우에는, 분말이 전체적으로 구형을 나타냄을 확인할 수 있다. 이는 상술한 바와 같이, 조성물 중 실리콘()의 추가에 따른 것으로, 제조예의 경우에는, 이와 같은 분말의 구형화에 의하여 분말을 부재 표면에 코팅하는 공정, 예를 들면, 용사(thermal spraying, 溶射) 작업에서의 작업성이 비구형의 분말에 비하여 향상될 것이다. 나아가 분말이 구형화됨으로써, 부재 표면에 형성되는 코팅층의 균질성을 확보할 수 있게 될 것이다.
다음으로, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예와 비교예의 마모 실험 결과 사진이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 의한 합금 분말의 제조예와 비교예의 부식 실험 결과 사진이다.
한편 제조예 및 비교예에 대한 마모 실험은, 마찰저항 오일 하에서 고속으로 회전하는 링을 사용하여 제조예 및 비교예에 200N, 500N, 1000N의 힘을 각각 5분의 시간 동안 순차적으로 가한 후 최종적으로 1200N의 힘을 65분의 시간 동안 가하여 이루어졌다. 도 4a는 제조예에 따른 분말이 코팅된 부재 표면의 마모 실험 후의 사진이고, 도 4b는 비교예에 따른 분말이 코팅된 부재 표면의 마모 실험 후의 사진이다. 도 4a 및 도 4b를 비교하면, 제조예에 따른 분말을 코팅한 경우에는, 비교예에 따른 분말을 코팅한 경우에 비하여, 상대적으로 마모이 덜 이루어짐을 확인할 수 있다. 보다 상세하게는, 제조예의 경우에는 마모 실험 후 대략 0.012%의 부피 감소가 이루어졌고, 비교예의 경우에는 마모 실험 후 대략 0.068%의 부피 감소가 이루어졌다.
제조예 및 비교예에 대한 부식 실험에서는, 95~98%의 H2 SO4을 코팅된 표면에 분사하였다. 그리도 도 5a는 제조예에 따른 분말을 부재의 표면에 코팅한 표면과, 부식 실험 후 표면을 비교한 사진이고, 도 5b는 비교예에 따른 분말을 부재의 표면에 코팅한 표면과, 부식 실험 후 표면을 비교한 사진이다. 도 5a 및 도 5b를 비교하면, 제조예에 따른 분말을 코팅한 경우에는, 비교예에 따른 분말을 코팅한 경우에 비하여, 상대적으로 부식이 덜 이루어짐을 확인할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
Claims (6)
- 비정질 합금 분말에 있어서:
붕소(B), 탄소(C), 실리콘(Si), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 및 철(Fe)을 포함하고, (BaCbSicModCre)Fef의 화학식으로 표시되며, a, b, c, d, e, f는 각각의 원소의 중량비로서 a+b+c+d+e+f=100, 4.50≤a+b+c≤8.25, 40.00≤d+e≤48, f≥50인 비정질 합금 분말.
- 제 1 항에 있어서,
1.00≤a≤1.75, 2.50≤b≤4.50, 1.00≤c≤2.00인 비정질 합금 분말.
- 제 2 항에 있어서,
a는 1.20이고, b는 3.70이며, c는 1.50인 비정질 합금 분말.
- 제 1 항에 있어서,
26.00≤d≤31.00, 15.00≤e≤17.00인 비정질 합금 분말
- 제 4 항에 있어서,
d는 26.60이고, e는 15.50인 비정질 합금 분말.
- 제 1 항에 있어서,
a는 1.20이고, b는 3.70이며, c는 1.50이고, d는 26.60이며, e는 15.50이고, f는 51.50인 비정질 합금 분말.
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