KR20180103563A - Metal Thermal Sprayed Aluminum Products And Metal Thermal Spraying Method Thereon - Google Patents

Metal Thermal Sprayed Aluminum Products And Metal Thermal Spraying Method Thereon Download PDF

Info

Publication number
KR20180103563A
KR20180103563A KR1020170030676A KR20170030676A KR20180103563A KR 20180103563 A KR20180103563 A KR 20180103563A KR 1020170030676 A KR1020170030676 A KR 1020170030676A KR 20170030676 A KR20170030676 A KR 20170030676A KR 20180103563 A KR20180103563 A KR 20180103563A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal
coating
intermediate layer
spray
aluminum
Prior art date
Application number
KR1020170030676A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101967422B1 (en
Inventor
이동헌
최기영
Original Assignee
우주용사공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 우주용사공업 주식회사 filed Critical 우주용사공업 주식회사
Priority to KR1020170030676A priority Critical patent/KR101967422B1/en
Publication of KR20180103563A publication Critical patent/KR20180103563A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101967422B1 publication Critical patent/KR101967422B1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas

Abstract

The present invention relates to a metal thermal sprayed aluminum material and a metal thermal spraying method thereon. The metal thermal sprayed aluminum material (1) includes: an aluminum base material (3); an intermediate layer (5) formed through thermal spraying of a high fusion point metal (5′) on a target surface (11) of the aluminum base material (3); and a covering layer (7) formed through thermal spraying of coating metal on the intermediate layer (5). An aluminum oxide coating existing on the target surface (11) is removed by the high fusion point metal (5′) thermally sprayed. The metal thermal spraying method comprises: an intermediate layer forming step (S10); and a covering layer forming step (S20). Since the aluminum oxide coating existing on the target surface (11) is removed by the high fusion point metal (5′) thermally sprayed, the covering layer of the coating metal thermally sprayed on the target surface of the aluminum base material can be formed thick.

Description

금속 용사코팅된 알루미늄 소재 및 그 용사코팅방법{Metal Thermal Sprayed Aluminum Products And Metal Thermal Spraying Method Thereon} FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a metal spray coated aluminum material,

본 발명은 금속 용사코팅된 알루미늄 소재 및 그 용사코팅방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화피막이 존재함에도 불구하고 알루미늄 모재의 코팅 대상면 상에 상대적으로 두꺼운 금속 피복층을 형성할 수 있도록 한 금속 용사코팅된 알루미늄 소재 및 이러한 알루미늄 소재를 만들기 위해 알루미늄 모재에 두꺼운 금속 피복층을 형성하는 용사코팅방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal spray coated aluminum material and a spray coating method thereof, and more particularly, to a metal spray coating method capable of forming a relatively thick metal coating layer on a surface to be coated of an aluminum base material, And a spray coating method for forming a thick metal coating layer on an aluminum base material to make such an aluminum material.

알루미늄 합금은 여러 가지 물리적 장점으로 인해, 공업분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 표면 경도가 낮아, 내마모(wear resistance) 및 내표면충격성(surface impact resistance)이 부족하고, 따라서 사용 상의 한계를 갖는다. 실제로 가장 강도가 높은 알루미늄 합금인 7075-T6 합금의 경도가 170HB(브리넬경도)에 불과하지만, 강도가 낮은 강계(ferrous) 금속인 열처리된 연강(mild steel) 조차도 700HB에 이른다. 일반적으로 알루미늄 합금의 표면경도를 확보하기 위해서는, 화성처리, 전기도금, 양극산화피막처리, 그리고 플라즈마전해 산화피막처리(Plasma Electrolytic Oxidation, PEO) 등 습식의 화학 및 전기화학적 방법을 적용하거나, 또는 스퍼터링과 화학증착(PVD 및 CVD)과 같은 건식의 물리 또는 화학적 방법을 채택하여 내마모성을 위한 표면층의 경도를 확보한다.Aluminum alloys are widely used in the industrial field due to their various physical advantages. However, the surface hardness is low, the wear resistance and the surface impact resistance are insufficient, and therefore, the use is limited. Although the hardness of the 7075-T6 alloy, which is the strongest aluminum alloy, is only 170HB (brinell hardness), even mild steel, which is a ferrous metal with low strength, reaches 700HB. In general, in order to secure the surface hardness of the aluminum alloy, wet chemical or electrochemical methods such as chemical conversion treatment, electroplating, anodic oxidation treatment, and plasma electrolytic oxidation (PEO) are applied, or sputtering And dry chemical or physical methods such as chemical vapor deposition (PVD and CVD) to ensure the hardness of the surface layer for abrasion resistance.

비록 산화물, 질화물, 탄화물 등에 대한 물리증착(PVD) 경우의 예에서, 약 3000HV(비커스경도)에 이르는 매우 높은 경도를 얻을 수 있어, 우수한 내마모성과 내부식성을 확보할 수 있으나, 이들 대부분의 코팅 층의 두께가 10㎛를 넘지 못하며, 가장 두꺼운 코팅을 얻을 수 있는 PEO처리에 의해서도 산화세라믹 피막의 두께는 300㎛를 넘지 못한다. 이와 같은 기존 코팅방법으로 얻어진 피복층은 높은 취성(brittleness)을 갖거나 두께 한계로 인해서, 외부 충격에 의해 표면층이 박리되거나 또는 얇은 피복층으로 인해서 외부 충격을 가할 시에 알루미늄 기지금속이 함몰될 수 있는 문제점이 있었다.In the case of physical vapor deposition (PVD) for oxides, nitrides, carbides, etc., an extremely high hardness of about 3000 HV (Vickers hardness) can be obtained and excellent wear resistance and corrosion resistance can be secured. The thickness of the oxide ceramic coating can not exceed 300 占 퐉 even by the PEO treatment which can obtain the thickest coating. The coating layer obtained by the conventional coating method has a high brittleness or a thickness limit, and therefore the aluminum base metal may sink when an external impact is applied due to peeling of the surface layer due to external impact or a thin coating layer .

또, 알루미늄 표면의 내마모성과 내표면 충격성을 얻기 위해서 경도가 높은 강계(ferrous) 금속과 같은 금속을 두껍게 코팅하는 것을 고려할 수 있는데, 상업적으로, 이에 적합한 코팅 방법으로 용사코팅(Thermal Spray coating)을 들 수 있다. 더욱이, 금속 와이어를 사용하고, 생산성이 높아 경제적인 금속 용사코팅의 방법으로는 화염용사(Flame Thermal Spray)와 아크용사(Arc Thermal Spray) 그리고 두 가지 용사 원리를 결합한 복합용사를 들 수 있는데, 이 복합용사를 채택함으로써 공업적인 목적에 맞는 강과 같은 금속 피복층을 얻을 수 있다. 물론, 플라즈마 용사(Plasma Thermal Spray)나 HVOF 용사(High-Velocity Oxy-Fuel Spray) 등은 고속의 분사 용융입자를 생성하여, 알루미늄 표면의 산화피막을 충분히 파괴시키면서 코팅입자를 결합시킬 수 있는 장점이 있지만, 용사 원료가 분말이어야 하며, 생산성이 낮고, 기지금속에 대한 열 공급량이 과다하여, 경제적이지 못할 뿐만 아니라, 두꺼운 피복층을 얻기 어렵다는 문제점이 있었다.In order to obtain the abrasion resistance and the surface impact resistance of the aluminum surface, it is possible to consider thick coating of a metal such as a ferrous metal having high hardness. In commercial application, a thermal spray coating . In addition, a metal spray coating method which is economical due to high productivity using metal wire is a combination spray of Flame Thermal Spray, Arc Thermal Spray and two spraying principles. By adopting composite spraying, it is possible to obtain a metal coating layer such as a steel suitable for industrial purposes. Of course, Plasma Thermal Spray or HVOF spray (High-Velocity Oxy-Fuel Spray) is an advantage in that it can form high-speed sprayed molten particles, However, there is a problem in that the thermal spraying material must be a powder, the productivity is low, the heat supply amount to the base metal is excessive, it is not economical, and it is difficult to obtain a thick coating layer.

일반적으로 알루미늄 위에 용사방법으로 강과 같은 금속 소재를 코팅하기 매우 어려운 것으로 알려져 있으며, 실제로 알루미늄 위에 300㎛ 이상의 강 소재를 코팅하여 상업용으로 사용하는 사례는 찾아보기 어렵다. 대표적인 이유는, 알루미늄 표면은 대기 중에 노출된 상태에서 자연적으로 형성된 산화피막이 존재하며, 강도 등의 물성확보를 위해 열처리(균질화처리, 용체화처리, 시효처리 등)를 진행할 경우에는 더 치밀하고 두꺼운 산화피막을 갖게 되고, 이들 산화막이 용사코팅 소재가 알루미늄의 기지금속과 결합하는 것을 적극적으로 방해하게 되기 때문이다.In general, it is known that it is very difficult to coat a metal material such as a steel with a spraying method on aluminum, and it is difficult to find a case where the material is coated with a steel material having a thickness of 300 μm or more on aluminum and used for commercial purposes. A typical reason is that the aluminum surface has an naturally formed oxide film in a state exposed to the atmosphere and when the heat treatment (homogenization treatment, solution treatment treatment, aging treatment, etc.) is carried out in order to secure properties such as strength and the like, And these oxide films positively interfere with bonding of the spray coating material to the base metal of aluminum.

알루미늄 합금 상에 강과 같은 금속의 용사코팅을 두껍게 할 수 없는 또 다른 이유는, 산화피막으로 인해 알루미늄과 강 계면의 결합강도가 완전하지 못한 상태에서 기지금속인 알루미늄과 코팅금속인 강 소재의 열전도도, 열팽창계수 그리고 비열 등의 중요 물성이 크게 차이가 나기 때문이며, 피복층이 약 300㎜ 두께 이상이 되면, 피복층에 균열이 발생하거나, 피복층 전부가 박리가 되어, 실질적으로 두꺼운 피복층을 얻기가 불가능하게 된다.Another reason why it is not possible to thicken the spray coating of a metal such as a steel on an aluminum alloy is that the bond strength between the aluminum and the steel interface is not perfect due to the oxide film and the thermal conductivity , Thermal expansion coefficient, and specific heat. When the thickness of the coating layer is about 300 mm or more, cracks are generated in the coating layer, or all of the coating layer is peeled, making it impossible to obtain a substantially thick coating layer .

따라서, 알루미늄 위에 강계 금속과 같은 금속을 용사코팅하기 위해서는, 표면의 산화막을 전부 또는 부분적으로 제거하거나, 또는 산화피막이 존재한다 하더라고, 용사코팅 중의 고속의 고온 금속분사 용융입자가 기지조직과 충돌하여 결합되기에 충분히 얇은 상태가 되어야 한다.Therefore, in order to spray-coat a metal such as a steel-based metal on aluminum, all or part of the oxide film on the surface is removed, or even if there is an oxide film, the high-temperature hot metal- It should be thin enough.

일반적으로 알루미늄 산화피막을 제거하는 방법으로, 무기 수용액(inorganic aqueous solutions)인 질산 등의 강산 또는 가성소다 등의 강알칼리 수용액을 표면에 분사하거나, 또는 그 수용액 욕조에 수 초에서 수 분간 담가 산화피막을 용해시킴으로써 제거하는 방법을 사용하거나, 또는 샌드블래스팅 과정 중에 샌드입자(세라믹 또는 주철분말 등)와 PFPE(perfluoropolyether)계 유기산(organic acid)을 혼합하여 표면 연마를 진행함으로써 연마로 산화피막이 제거되는 동시에 유기산이, 들어난 알루미늄 금속 표면에 얇게 도포되어 추가 산화를 억제하도록 하는 방법을 취한다. Generally, as a method of removing the aluminum oxide film, a strong alkaline aqueous solution such as nitric acid or strong acid such as nitric acid which is inorganic aqueous solutions is sprayed on the surface, or an oxide film is immersed in the aqueous solution bath for several seconds to several minutes (Ceramic or cast iron powder) and PFPE (perfluoropolyether) organic acid are mixed in the sandblasting process, and the surface is polished to remove the oxide film by polishing Organic acid is applied thinly on the surface of the aluminum metal so that further oxidation is suppressed.

그러나, 이와 같이 무기 수용액을 이용한 습식방법은 용액의 온도설정, 욕조설비 그리고 해당 용액을 표면에서 완전히 제거하기 번거로울 뿐만 아니라, 코팅 대상인 알루미늄 부품이 거대하거나 복잡한 형상의 경우에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 유기산을 도포하는 방법은 상대적으로 고가이며, 표면층의 도포를 균일하게 제어하기 어렵고, 고온의 용사코팅 중에 연소되어 탄화물을 발생시킬 수 있고, 그로 인해 환경오염 등을 야기하는 문제점이 있었다.However, the wet method using the inorganic aqueous solution has a problem in that it is difficult to completely set the temperature of the solution, to remove the bath solution and the solution from the surface, and to apply it to a large or complicated shape of the aluminum component to be coated. Further, the method of applying the organic acid is relatively expensive, and it is difficult to uniformly control the application of the surface layer, and it is possible to generate carbide by burning during high-temperature spray coating, thereby causing environmental pollution.

또한, 상온 중의 알루미늄 표면에 존재하는 산화피막의 주요 성분은 산화알루미늄(감마 알루미나(γ-Al2O3), 알파 알루미나(α-Al2O3) 등) 또는 수산화알루미늄(베이어라이트(Bayerite, α-Al(OH)3) 또는 보헤마이트(Boehmite, γ-AlOOH) 등)이다. 이들 중에서 용사코팅 시의 고온 용사 입자의 융착을 방해할 수 있는 성분은 산화알루미늄 계통의 세라믹 성분이다. 알루미나(Al2O3)의 융융온도(melting point, Tm)는 약 2100℃이다. 화염용사나 아크용사 방법의 용사코팅 시에, 용사 종류에 따라 다르지만, 용사 토치 바로 앞에서 용사 원료가 용융되는 시점의 온도는 2,000 내지 6,000 ℃ 범위에 존재한다. 그러나 토치에서 분출되어 피 코팅 소재의 표면에 도달하면, 표면과 충돌하기 직전에 해당 용사 금속입자는 용융상태이므로 피 코팅 소재의 융점(Tm)보다 다소 높은 상태가 될 것이지만, 강계 용사 재료의 경우에는 약 1,500℃ 이하로서, 결코 2,000℃를 넘지 못하고, 알루미늄 피 코팅 소재 표면과 만나는 즉시 고체 상태로 응고되므로, 알루미늄 산화피막을 융융시키거나 태울 수 있는 조건이 될 수 없다. 뿐만 아니라, 일반적인 화염 또는 아크용사의 입자는 비교적 질량이 크지만, 속도가 상대적으로 낮아, 충돌에너지가 크지 않기 때문에, 알루미늄 산화피막을 파괴하여, 알루미늄의 금속조직을 노출시키기에는 운동에너지가 부족한 조건이다. 결과적으로 알루미늄 위에 강과 같은 금속 소재를 코팅할 시에는 알루미늄 표면에 고융점 알루미나가 그대로 상존하게 되며, 이 물질이 코팅금속 분사 용융입자와 알루미늄 간의 결합 즉 코팅을 방해하는 역할을 하게 되는 문제점이 있었다.In addition, the main component of the oxide film present on the aluminum surface of the room temperature is aluminum oxide (gamma alumina (γ-Al 2 O 3) , alpha-alumina (α -Al 2 O 3), etc.) or aluminum hydroxide (bayerite (Bayerite, ? -Al (OH) 3 ) or Boehmite (? -AlOOH)). Of these, the component capable of preventing the fusion of the high-temperature thermal sprayed particles during spray coating is a ceramic component of aluminum oxide system. The melting point (T m ) of alumina (Al 2 O 3 ) is about 2100 ° C. The temperature at which the spray raw material is melted in the spray head before the spray torch is in the range of 2,000 to 6,000 ° C, depending on the type of spray in spray coating of the flame spraying or arc spraying method. However, when it is sprayed from the torch and reaches the surface of the coating material, the sprayed metal particles are in a molten state immediately before colliding with the surface, so that they will be somewhat higher than the melting point (T m ) of the coating material. Is not more than 1,500 占 폚, never exceeds 2,000 占 폚, and solidifies immediately after meeting with the surface of the aluminum coated material, so that it can not be a condition for melting or burning the aluminum oxide film. In addition, since particles of a general flame or arc sprayed are relatively large in mass, but the velocity is relatively low and the impact energy is not large, the aluminum oxide film is destroyed to expose the metal structure of aluminum, to be. As a result, when a metal material such as a steel is coated on aluminum, refractory alumina remains on the aluminum surface, and this material has a problem that it interferes with the bonding or coating between the molten particles of coating metal and aluminum.

만약, 분사되어 알루미늄 표면과 충돌하는 금속입자가 알루미늄 산화피막의 용융온도 보다 높다면, 알루미늄 상에 코팅을 방해하는 산화피막을 용융(또는 소각) 등으로 제거하거나, 또는 분사 용융입자가 충분한 운동에너지를 갖게 하여, 해당 금속입자가 산화피막을 물리적으로 파괴하여 알루미늄 금속조직을 노출시키도록 하는 방법을 고려할 할 수 있다. 여기서 후자의 충돌에너지에 의한 산화피막의 기계적 파괴를 유도하고자 할 시에는, 분사 용융입자를 크기를 더 크게 하여 질량을 증가시키고, 분사속도 또한 증가시켜 입자충돌 속도를 높임으로써 큰 충돌에너지를 얻어야 할 것이다. 그러나 용사코팅 시에 분사 용융입자가 큰 경우, 내부 기공이 증가하여 치밀한 피복층을 얻기 어렵고, 용사 소재의 손실이 커질 뿐만 아니라, 분사속도가 지나치게 높아지면 충돌에너지가 크게 증가하며, 기지조직에 손상을 가할 수 있는 문제점이 있었다.If the metal particles that are sprayed and collide with the aluminum surface are higher than the melting temperature of the aluminum oxide film, the oxide film that interferes with the coating on the aluminum is removed by melting (or burning) or the like, So that the metal particles physically break down the oxide film to expose the aluminum metal structure. In order to induce mechanical destruction of the oxide film due to the latter collision energy, it is necessary to increase the mass of the injection molten particles to increase the mass, increase the injection speed, and increase the collision speed to obtain a large collision energy will be. However, when the sprayed molten particles are large in the spray coating, the inner pores are increased to make it difficult to obtain a dense coating layer and the loss of the sprayed material becomes large. In addition, if the spraying speed is too high, the collision energy is greatly increased, There is a problem that can be added.

본 발명은 위와 같이 알루미늄 위에 코팅금속을 용사코팅하는 종래의 코팅 방법이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 알루미늄 표면에 존재하는 산화피막이 용사코팅하는 금속입자의 부착을 방해하지 않도록 하고, 이로써 강과 같은 금속 피복층과 알루미늄 기지금속 간의 결합력이 증대되도록 하여, 건전한 금속코팅 층의 두께를 충분히 두껍게 만들 수 있는 간편하고 경제적인 초기 알루미늄 표면제어 기술을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problems of the conventional coating method of spray coating a coating metal on aluminum as described above so that the oxide film existing on the aluminum surface does not interfere with the adhesion of the metal particles spraying coating, It is an object of the present invention to provide a simple and economical initial aluminum surface control technique capable of increasing the bonding force between a metal coating layer such as steel and an aluminum base metal to make the thickness of a sound metal coating layer sufficiently thick.

또한, 본 발명은 알루미늄의 자연 또는 인공적으로 형성된 표면 산화피막을, 용사와는 다른 별도의 공정에 의해 제거하지 않고, 용사 공정 시에 용융되어 분사되는 금속의 종류를 달리하여 연속 공정으로 진행함으로써, 피복층의 신뢰성은 물론, 경제성과 생산성을 동시에 제고할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.The present invention also provides a method of manufacturing a metal oxide film, which does not remove a surface oxide film of aluminum, which is formed naturally or artificially, by a process different from that of spraying, Another object is to improve the reliability of the coating layer as well as the economic efficiency and the productivity.

또한, 비록 고융점 금속의 분사 용융입자 크기가 충분히 작아 충돌에너지가 작다 하더라도, 해당 금속 입자의 융점이 산화알루미늄 보다 높다면 이들의 용융 금속입자가 산화물 표면과 접촉되는 과정에서 충분한 열에너지로 인해 효과적으로 산화물을 제거할 수 있을 것이므로, 이를 유도하는 고융점 금속의 열에너지를 얻을 수 있도록 용사코팅된 고융점 금속을 중간층(intermediate layer)으로 활용할 수 있도록 하는 데 또 다른 목적이 있다.Further, even if the size of the fused particles of the high-melting-point metal is sufficiently small and the impact energy is small, if the melting point of the metal particles is higher than that of the aluminum oxide, So that it is possible to utilize a high-melting-point metal coated with a sprayed coating as an intermediate layer so as to obtain thermal energy of the high-melting-point metal.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 알루미늄 모재; 상기 알루미늄 모재의 코팅 대상면 상에 고융점 금속을 용사코팅하여 형성하는 중간층; 및 상기 중간층 위에 코팅금속을 용사코팅하여 형성하는 피복층;을 포함하여 이루어지되, 용사코팅되는 상기 고융점 금속에 의해 상기 코팅 대상면 상에 존재하는 알루미늄 산화피막을 제거하도록 되어 있는 금속 용사코팅된 알루미늄 소재를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an aluminum base material; An intermediate layer formed by spray coating a refractory metal on the surface to be coated of the aluminum base material; And a coating layer formed by spray coating a coating metal on the intermediate layer, wherein the coating layer is formed by coating a metal spray coated aluminum We provide material.

또한, 상기 고융점 금속은 운반금속과 함께 용융되어 물리적으로 혼합된 가합금(假合金, Pseudo Alloy)의 상태로 상기 코팅 대상면 상에 용사코팅되어 상기 혼합 중간층을 형성하되, 상기 운반금속은 상기 고융점 금속을 제외한 일군의 저융점 금속 중에서 선택된 금속인 것이 바람직하다.Also, the refractory metal is melted together with the carrier metal to be spray-coated on the coated surface in the state of physically mixed pseudoalloy to form the mixed intermediate layer, It is preferably a metal selected from a group of low-melting-point metals excluding the high-melting-point metal.

또한, 상기 운반금속이 상기 코팅금속과 동일 금속인 때, 상기 혼합 가합금은 상기 고융점 금속과 상기 코팅금속의 용융 및 물리적 혼합에 의해 형성됨으로써, 용사코팅된 상기 코팅 대상면 상에 상기 고융점 금속과 상기 코팅금속으로 이루어진 혼합 중간층을 형성하는 것이 바람직하다.Further, when the carrier metal is the same metal as the coating metal, the mixed alloy metal is formed by melting and physical mixing of the high melting point metal and the coating metal, whereby the high melting point metal It is preferable to form a mixed intermediate layer composed of a metal and the above-mentioned coating metal.

또한, 상기 고융점 금속과 상기 코팅금속을 함께 용융하여 물리적으로 혼합함으로써 형성한 상기 혼합 가합금은 용사코팅된 상기 코팅 대상면 상에 상기 중간층을 생략하고, 혼합피복층을 형성하는 것이 바람직하다.It is also preferable that the mixed alloy metal formed by melting and mixing the refractory metal and the coating metal together is omitting the intermediate layer on the surface to be coated by spray coating to form a mixed coating layer.

또한, 상기 고융점 금속은 상기 코팅 대상면 상의 적어도 일부분에 용사코팅되어 상기 중간층을 형성하는 것이 바람직하다.Preferably, the refractory metal is spray coated on at least a part of the surface to be coated to form the intermediate layer.

또한, 상기 고융점 금속은 니오븀, 하프늄, 탄탈륨, 몰리브데늄, 텅스텐, 테크네튬, 레늄, 루테늄, 오스뮴, 및 이리듐으로 이루어진 일군의 금속 중 선택된 어느 하나의 금속인 것이 바람직하다.The refractory metal may be any one selected from the group consisting of niobium, hafnium, tantalum, molybdenum, tungsten, technetium, rhenium, ruthenium, osmium and iridium.

본 발명은 또한, 알루미늄 모재의 상기 코팅 대상면 상에 고융점 금속을 용사코팅하는 중간층 형성단계; 및 상기 중간층 형성단계에서 형성된 상기 중간층 상에 코팅금속을 용사코팅하는 피복층 형성단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 중간층 형성단계에서 상기 코팅 대상면 상에 상기 고융점 금속을 용사코팅할 때, 상기 고융점 금속에 의해 상기 코팅 대상면 상에 존재하는 알루미늄 산화피막을 제거하도록 되어 있는 알루미늄 소재의 금속 용사코팅방법을 제공한다.The present invention also relates to a method of manufacturing an aluminum base material, comprising the steps of: forming an intermediate layer by spray coating a high melting point metal on the surface to be coated of an aluminum base material; And a coating layer forming step of spray coating a coating metal on the intermediate layer formed in the intermediate layer forming step, wherein when the high melting point metal is spray coated on the coating surface in the intermediate layer forming step, The present invention provides a method for coating a metal on aluminum by removing an aluminum oxide film existing on a surface to be coated with a melting point metal.

또한, 상기 중간층 형성단계에서 상기 고융점 금속은 운반금속과 함께 용융되어 물리적으로 혼합된 혼합 가합금의 상태로 상기 코팅 대상면 상에 용사코팅되어 혼합 중간층을 형성하되, 상기 운반금속은 상기 고융점 금속을 제외한 일군의 저융점 금속 중에서 선택된 금속인 것이 바람직하다.Also, in the intermediate layer forming step, the refractory metal may be melted together with the carrier metal to be spray-coated on the surface to be coated in a state of physically mixed mixed alloy to form a mixed intermediate layer, It is preferably a metal selected from a group of low melting point metals except for the metal.

또한, 상기 중간층 형성단계에서 상기 운반금속으로 상기 코팅금속을 선택하면, 상기 혼합 가합금은 상기 고융점 금속과 상기 코팅금속의 용융 및 물리적 혼합에 의해 형성되며, 상기 혼합 가합금이 상기 코팅 대상면 상에 용사코팅된 때, 상기 혼합 중간층은 상기 중간층과 마찬가지로 상기 고융점 금속과 상기 코팅금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.When the coating metal is selected as the carrier metal in the intermediate layer forming step, the mixed gold is formed by melting and physical mixing of the high melting point metal and the coating metal, It is preferable that the mixed intermediate layer is composed of the high melting point metal and the coating metal similarly to the intermediate layer.

또한, 상기 중간층 형성단계에서 상기 중간층은 상기 코팅 대상면 상의 적어도 일부분에 상기 고융점 금속을 용사코팅하여 형성되는 것이 바람직하다.In the intermediate layer forming step, the intermediate layer is preferably formed by spray coating at least a part of the surface to be coated with the refractory metal.

또한, 상기 중간층은 평균 두께가 3 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다.The intermediate layer preferably has an average thickness of 3 to 100 mu m.

또한, 상기 고융점 금속은 니오븀, 하프늄, 탄탈륨, 몰리브데늄, 텅스텐, 테크네튬, 레늄, 루테늄, 오스뮴, 및 이리듐으로 이루어진 일군의 금속 중 선택된 어느 하나의 금속인 것이 바람직하다.The refractory metal may be any one selected from the group consisting of niobium, hafnium, tantalum, molybdenum, tungsten, technetium, rhenium, ruthenium, osmium and iridium.

또한, 상기 중간층 형성단계를 수행하기 전에 상기 코팅 대상면에 요철을 형성하여, 상기 피복층의 결합력을 증가시키도록 되어 있는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that unevenness is formed on the surface to be coated before the intermediate layer forming step is performed to increase the bonding force of the coating layer.

본 발명은 또한, 고융점 금속과 코팅금속을 함께 용융하는 동시에 물리적으로 혼합하여 형성한 혼합 가합금을 알루미늄 모재의 코팅 대상면 상에 용사코팅하는 혼합피복층 형성단계를 포함하여 이루어지되, 상기 혼합피복층 형성단계에서 상기 코팅 대상면 상에 상기 혼합 가합금을 용사코팅할 때, 상기 고융점 금속에 의해 상기 코팅 대상면 상에 존재하는 알루미늄 산화피막을 제거하도록 되어 있는 알루미늄 소재의 금속 용사코팅방법을 제공한다. The present invention further includes a mixed coating layer forming step of spray-coating a mixed alloy gold formed by melting and melting the refractory metal and the coating metal on the surface to be coated of the aluminum base material, The aluminum oxide coating existing on the surface to be coated is removed by the refractory metal when the mixed alloy gold is spray coated on the surface to be coated in the forming step do.

본 발명의 금속 용사코팅된 알루미늄 소재 및 그 용사코팅방법에 따르면, 알루미늄 모재의 코팅 대상면에 존재하는 산화피막을 중간층 형성을 위한 고융점 금속의 용사코팅 시 제거할 수 있으므로, 강계 금속을 포함하는 각종 금속을 용사코팅하여 피복층을 형성할 때 피복층과 알루미늄 모재 간의 결합력을 극대화시켜 알루미늄 모재 상에 1.0㎜ 이상의 두껍고 건전한 강계 금속을 포함하는 다양한 금속의 피복층을 간단하고도 경제적으로 형성할 수 있게 된다.According to the metal spray coated aluminum material and spray coating method of the present invention, since the oxide film existing on the surface to be coated of the aluminum base material can be removed by the spray coating of the refractory metal for forming the intermediate layer, It is possible to maximize the bonding force between the coating layer and the aluminum base material to form a coating layer of various metals including a thick and sound steel metal layer of 1.0 mm or more on the base metal material simply and economically when the coating layer is formed by spray coating various metals.

또한, 이와 같이 산화피막을 제거하기 위해 고융점 금속을 용사코팅하는 공정과, 코팅금속을 용사코팅하는 공정 또는 혼합 가합금을 용사코팅하는 공정을 용사코팅용 토치에 의해 연속해서 진행할 수 있으므로, 코팅금속 피복층의 신뢰성 및 건전성을 향상시킬 수 있고, 또 공정시간과 공수를 줄여 생산 효율성을 배가시킬 수 있게 된다.Further, in order to remove the oxide film in this manner, the step of spray coating the refractory metal, the step of spray coating the coating metal or the step of spray coating the mixed alloy can be continuously carried out by the spray coating torch, The reliability and soundness of the metal coating layer can be improved, and the process time and airflow can be reduced, thereby doubling the production efficiency.

또한, 용사코팅되는 고융점 금속에 의해 부분적으로 산화피막을 제거하더라도, 제거된 주변의 알루미늄 조직도 코팅금속의 피복층 형성에 적합한 조건이 되므로, 코팅금속 피복층의 건전성을 해치지 않는 범위 내에서 고융점 금속의 용사코팅 양을 줄일 수 있고, 또 그에 따라 공정시간을 줄일 수 있어 생산 효율성을 배가시킬 수 있게 된다.In addition, even if the oxide film is partially removed by the high-melting-point metal to be spray-coated, the aluminum structure around the removed aluminum structure also becomes a condition suitable for forming the coating layer of the coating metal. Therefore, within the range that does not impair the soundness of the coating metal coating layer The amount of spray coating can be reduced, and the processing time can be reduced accordingly, thereby doubling the production efficiency.

아울러, 용사코팅을 개시하기 전에 알루미늄 모재의 코팅 대상면에 요철을 형성하므로, 요철에 의해 코팅 대상면과 코팅금속 피복층의 결합력을 더욱 높일 수 있게 된다.In addition, since unevenness is formed on the coating target surface of the aluminum base material before spray coating is started, the unevenness can further increase the bonding force between the coating target surface and the coating metal coating layer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 소재의 단면을 도시한 개념도.
도 2a는 고융점 금속의 분사 용융입자가 산화피막을 갖는 알루미늄 모재의 코팅 대상면과 맞닿은 순간을 도식적으로 나타낸 도면.
도 2b는 도 2a의 분사 용융입자에 의한 온도 분포를 나타낸 도면.
도 3은 도 2a의 분사 용융입자의 크기에 따른 열량의 변화를 나타낸 도면으로, A는 산화피막의 용융에 필요한 열량, N은 니오븀의 열량, M은 몰리브데늄의 열량, W는 텅스텐의 열량을 각각 나타낸다.
도 4a는 샌드블래스팅용 알루미나 분말입자(grit)를, 도 4b는 샌드블래스팅에 의해 알루미늄 모재의 코팅 대상면에 형성된 요철을 각각 나타낸 사진.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 알루미늄 소재의 단면을 도시한 개념도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 알루미늄 소재의 단면을 도시한 개념도.
도 7은 용사코팅용 토치의 단면과 용사코팅의 개념을 도식적으로 나타낸 도면.
도 8a 및 도 8b는 스테인리스 스틸이 용사코팅된 알루미늄 소재를 나타낸 사진.
도 9a는 도 8a에 나타난 소재 1-1의 단면으로, 알루미늄 6061 합금에 고융점 텅스텐 금속을 용사코팅하여 중간층을 형성한 후 스테인리스 스틸(STS 440C)을 용사코팅하여 피복층을 형성한 결과를 나타낸 사진, 이때 두께는 평균 1.5㎜.
도 9b는 도 9a의 (b) 부분 확대 사진.
도 10a 및 도 10b는 도 8a에 나타난 소재 2-1 및 3-1 각각의 단면으로, 알루미늄 6061 합금에 고융점 텅스텐 금속을 용사코팅하여 중간층을 형성한 후 소재 2-1에는 스테인리스 스틸(STS 440C)을, 소재 3-1에는 스테인리스 스틸(STS 420)을 각각 용사코팅하여 피복층을 형성한 결과를 나타낸 사진, 이때 소재 2-1의 두께는 평균 1.5㎜, 소재 3-1의 두께는 평균 3.1㎜.
도 11a 및 도 11b는 고융점 금속과 코팅금속을 혼합하여 알루미늄 모재에 용사코팅한 혼합 중간층을 나타낸 도면으로, 도 11a는 알루미늄 모재로 A384합금을, 코팅금속으로는 STS440C를 채용한 것이고, 도 11b는 알루미늄 모재로 6061합금을, 코팅금속으로는 STS420 스테인리스 스틸을 채용한 것이다.1 is a conceptual view showing a cross section of an aluminum material according to an embodiment of the present invention;
2A is a diagram schematically showing a moment when fused molten particles of a refractory metal are brought into contact with a coating target surface of an aluminum base material having an oxide coating;
FIG. 2B is a diagram showing the temperature distribution by the sprayed molten particles of FIG. 2A. FIG.
FIG. 3 is a graph showing a change in the amount of heat according to the size of the fused particles of FIG. 2A, where A is the heat amount required for melting the oxide film, N is the heat amount of niobium, M is the molybdenum heat amount, W is the heat amount of tungsten Respectively.
Fig. 4A is a photograph showing alumina powder particles (grit) for sandblasting, and Fig. 4B is a photograph showing unevenness formed on a surface to be coated of an aluminum base material by sandblasting.
5 is a conceptual view showing a cross section of an aluminum material according to another embodiment of the present invention.
6 is a conceptual view showing a cross section of an aluminum material according to another embodiment of the present invention.
7 is a diagrammatic representation of the cross-section of a spray coating torch and the concept of spray coating.
8A and 8B are photographs showing an aluminum material spray-coated with stainless steel.
9A is a cross-sectional view of the work 1-1 shown in Fig. 8A. Fig. 9A is a photograph showing a result of forming a coating layer by spray coating stainless steel (STS 440C) after forming an intermediate layer by spray coating a high melting point tungsten metal on an aluminum 6061 alloy , The average thickness is 1.5 mm.
9B is an enlarged view of a portion (b) of Fig. 9A.
10A and 10B are sectional views of the materials 2-1 and 3-1 respectively shown in FIG. 8A. After an intermediate layer is formed by spray coating a high melting point tungsten metal on an aluminum 6061 alloy, stainless steel (STS 440C ), And stainless steel (STS 420) was spray-coated on the material 3-1 to form a coating layer. In this case, the thickness of the material 2-1 and the thickness of the material 3-1 were 1.5 mm and 3.1 mm .
11A and 11B are views showing a mixed intermediate layer obtained by mixing a high melting point metal and a coating metal and spray coating the aluminum base material. FIG. 11A shows an A384 alloy as an aluminum base material, STS440C as a coating metal, 6061 alloy as an aluminum base material and STS420 stainless steel as a coating metal.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 소재 및 코팅방법을 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면, 다음과 같다.Hereinafter, an aluminum material and a coating method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 용사코팅된 알루미늄 소재는 도 1 및 도 7에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 알루미늄 모재(3), 중간층(5) 및 피복층(7)을 포함하여 이루어진다.The aluminum spray coated aluminum material according to an embodiment of the present invention includes aluminum base material 3, intermediate layer 5, and coating layer 7 as shown by reference numeral 1 in Figs. 1 and 7.

여기에서, 상기 알루미늄 모재(3)는 다양한 형태의 외관을 갖는 알루미늄 소재의 몸체로서, 도 1 및 도 7에 개략적으로 도시된 것처럼 공기 중에 노출되는 외면을 가지며, 전체 외면 중 용사코팅의 대상이 되는 면이 코팅 대상면(11)이 된다.Here, the aluminum base material 3 is an aluminum body having various types of external appearance, and has an outer surface exposed to the air as schematically shown in FIGS. 1 and 7, The surface to be coated 11 becomes the surface to be coated 11.

상기 중간층(5)은 도 1 및 도 7에 도시된 것처럼, 위와 같은 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11) 상에 용사코팅되는 고융점 금속에 의해 형성되는 코팅층으로서, 도 2a에 도시된 바와 같이 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11) 상에 용사코팅되는 고융점 금속(5`)에 의해 형성되며, 고융점 금속(5`)은 코팅 대상면(11) 상에 용사코팅되는 과정에서 코팅 대상면(11) 상에 존재하는 알루미늄 산화피막(13)을 제거한다. 단, 여기에서 산화피막(13)의 구성 성분은 모두 알파 알루미나(α-Al2O3)인 것으로 가정한다.As shown in FIGS. 1 and 7, the intermediate layer 5 is a coating layer formed by a refractory metal spray-coated on the coated surface 11 of the aluminum base material 3 as described above, Is formed by the high melting point metal 5 'sprayed on the coating target surface 11 of the aluminum base material 3 and the high melting point metal 5' is spray coated on the coating surface 11 The aluminum oxide film 13 existing on the coating target surface 11 is removed. However, the constituents of the oxide film 13 here are all assumed to be alpha-alumina (α-Al 2 O 3) .

여기에서, 고융점 금속은 융점이 산화피막(13)보다 높아, 용사코팅되어 분사 용융입자(5`)의 형태로 산화피막(13)과 접촉하는 과정에서 충분한 열에너지에 의해 산화피막(13)을 제거할 수 있는 금속으로서, 주기율표 상의 금속 중에서 융점이 산화피막(13) 즉, 알루미늄 산화물의 융점(Tm=2345 K) 보다 높은 금속은, 니오븀(Nb, Niobium, Tm=2750K), 하프늄(Hf, Hafnium, Tm=2506K), 탄탈륨(Ta, Tantalum, Tm=3290K), 몰리브데늄(Mo, Molybdenum, Tm=2896K), 텅스텐(W, Tungsten, Tm=3695K), 테크네튬(Tc, Technetium, Tm=2430K), 레늄(Re, Rhenium, Tm=3459K), 루테늄(Re, Ruthenium, Tm=2607K), 오스뮴(Os, Osmium, Tm=3306K), 이리듐(Ir, Iridium, Tm=2739K) 등이며, 이들은 주로 내화금속(Refractory metal)으로 분류되는 금속들이다. 다시 말해, 용사코팅 시에 분사되어 알루미늄 산화피막(13)에 도달한 해당 금속의 분사 용융입자(5`)는 이어서 진행하는 코팅금속 용사입자들을 알루미늄 금속과 우수한 융착 결합을 할 수 있도록 알루미늄 산화피막(13)을 효과적으로 제거한다.The melting point of the refractory metal is higher than that of the oxide film 13 so that the oxide film 13 is formed by sufficient thermal energy in the process of spray coating and contacting with the oxide film 13 in the form of the sprayed molten particles 5 ' The metal having a melting point higher than the melting point (T m = 2345 K) of the oxide film 13, that is, aluminum oxide, in the metal in the periodic table is niobium (Nb, Niobium, T m = 2750 K), hafnium Hf, Hafnium, T m = 2506K ), tantalum (Ta, tantalum, T m = 3290K), molybdenum (Mo, molybdenum, T m = 2896K), tungsten (W, tungsten, T m = 3695K), technetium ( Tc, Technetium, T m = 2430K ), rhenium (Re, rhenium, T m = 3459K), ruthenium (Re, ruthenium, T m = 2607K), osmium (Os, osmium, T m = 3306K), iridium (Ir, Iridium, T m = 2739K), and these are metals classified as refractory metals. In other words, the sprayed molten particles 5 'of the metal sprayed at the time of spray coating and reaching the aluminum oxide coating 13 are successively sprayed onto the aluminum oxide coating (13).

본 발명에서는 상기의 고융점 금속을 용사할 경우에, 분사되어 알루미늄 산화피막(13)에 도달한 분사 용융입자(5`) 하나가 기지조직(알루미늄) 표면에 도달하여 형성하는 온도 분포와 해당 분사 용융입자(5`)의 직경에 따른 열량의 변화를 다음과 같이 이론적으로 유추하였다.In the present invention, when the above-mentioned refractory metal is sprayed, a temperature distribution formed by one sprayed molten particle (5 ') reaching the aluminum oxide coating (13) reaching the surface of the matrix (aluminum) The change of the heat quantity according to the diameter of the molten particles (5 ') is theoretically deduced as follows.

분사 용융입자(5`)는 준 무한(semi-infinite) 크기의 모재(3)에 맞닿은 원형의 열원이고, 열은 접촉점(O)으로부터 모재(3)의 평면 및 하부로 전달되며, 열원 주변의 경계선은 변형되지 않고, 원형 또는 타원을 유지한다고 가정하면, 분사 용융입자(5`)에 의한 열량(q)과 온도(T)의 관계는 다음 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.The sprayed molten particles 5 'are circular heat sources abutting the semi-infinite size base material 3 and the heat is transferred from the contact point O to the plane and the bottom of the base material 3, Assuming that the boundary line is not deformed and the circle or ellipse is maintained, the relationship between the heat quantity q and the temperature T by the fused molten particles 5 'can be expressed by the following equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기에서, R은 접촉점(O)에서 모재(3) 표면까지의 거리, t는 시간, a는 열확산 계수, c는 비열, ρ는 모재(3)의 비중를 나타낸다. 시간(t) 동안 생성된 열량(q)과 거리(R)에서의 온도(T)에 대한 수학식 1에서, 만약 모재(3) 내부의 온도는 일정하고, 대기 중으로 전달되는 열량을 무시한다면, 수학식 1은 다음 수학식 2와 같이 변형될 수 있다. Where R is the distance from the contact point O to the surface of the base material 3, t is the time, a is the thermal diffusion coefficient, c is the specific heat, and rho is the specific gravity of the base material 3. In Equation 1 for the heat quantity q generated during the time t and the temperature T at the distance R , if the temperature inside the base material 3 is constant and the amount of heat transferred to the atmosphere is ignored, Equation (1) can be modified as shown in Equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, R은 분사 용융입자가 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 모재(3)와 접촉하여 납작해진 타원 형태에서의 원점(O)으로부터의 거리를 의미하며, τ는 분사 용융입자가 모재(3)와 접촉한 순간부터의 시간, 그리고 τ0 는 열이 모재(3) 내부방향(OZ)으로 이동되기 시작할 때의 시간을 의미한다. 수학식 2는 다시 다음 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.Here, R means the distance from the origin O in the elliptical shape in which the sprayed molten particles come into contact with the base material 3 as shown in FIGS. 2A and 2B, and τ denotes the distance between the sprayed molten particles and the base material 3), and τ 0 is the time at which heat begins to move in the inner direction (OZ) of the parent material (3). Equation (2) can be expressed as Equation (3) below.

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 수학식 3을 이용하여, 분사 용융입자의 초기 크기(D)에 따른 열량 변화를 계산할 수 있다. 도 3은 니오븀(Nb)과 몰리브데늄(Mo) 그리고 텅스텐(W)에 대한 열량 변화를 나타낸다. 이 그래프에서, 분사 용융입자(5`)의 열량과 비교하기 위해서 두께 0.2㎛ 피막인 산화알루미늄(Al2O3)을 용융시킬 수 있는 열량을 함께 나타내었다.Using the above equation (3), it is possible to calculate a change in the amount of heat according to the initial size (D) of the ejected molten particles. Fig. 3 shows the change in caloric value for niobium (Nb), molybdenum (Mo) and tungsten (W). In this graph, the amount of heat that can melt aluminum oxide (Al 2 O 3 ), which is a coating of 0.2 μm thickness, is also shown for comparison with the heat amount of the fused molten particles (5 ').

도 3에서, 고융점 금속의 열량변화 곡선과 산화알루미늄의 융용 기준선과의 교차점은 해당 분사 용융입자(5`)가 산화피막을 용융시킬 수 있는 열량의 임계점을 표시한다. 만약 교차점에서의 분사 용융입자(5`)의 크기, 즉 임계크기 보다 입자가 큰 경우에, 해당 입자가 산화피막(13)을 용융시켜 알루미늄 모재(3)를 외부로 노출시킬 수 있다는 의미를 갖는다. 니오븀과 몰리브데늄의 경우 분사 용융입자(5`)의 임계크기는 35㎛이며, 텅스텐은 25㎛가 된다. 이들 크기는 일반적인 용사코팅 시 분사되는 분사 용융입자(5`)의 크기 범위 내에 있는 것이기 때문에, 현실 상황에서 기대할 수 있는 의미 있는 수치로 해석할 수 있다. 본 발명에서 이론적으로 얻은 도 3의 결과로부터, 임계 분사 용융입자(5`)는 텅스텐이 다른 금속에 비해서 작으므로, 용사 시에, 작은 입자로 효과적인 산화피막(13) 제거가 가능하다는 것을 의미한다.In FIG. 3, the intersection point of the heat change curve of the high-melting-point metal and the melting reference line of aluminum oxide indicates the critical point of the amount of heat that the sprayed molten particles 5 'can melt the oxide film. It means that the particles can melt the oxide film 13 and expose the aluminum base material 3 to the outside when the size of the fused particles 5 'at the intersection, that is, the particle size is larger than the critical size . In the case of niobium and molybdenum, the critical size of the fused molten particles 5 'is 35 μm and the tungsten is 25 μm. These sizes are within the range of the size of the sprayed molten particles 5 'sprayed during general spray coating, so that they can be interpreted as meaningful values that can be expected in a real situation. From the results of FIG. 3 obtained theoretically in the present invention, it means that the critical-injection molten particles 5 'are smaller in tungsten than other metals, so that it is possible to effectively remove the oxide film 13 with small particles at the time of spraying .

또한, 후술하는 중간층(5)에 적합한 고융점 금속, 예를 들면, 텅스텐이 용사된, 분사 용융입자(5`) 하나가 산화피막(13)의 알루미늄 표면 즉, 코팅 대상면(11)에 도달하여 산화피막(13)을 제거한 상태는, 이어지는 코팅금속 용사코팅 시에 모재(3)의 알루미늄 금속과 코팅금속의 바람직한 결합을 유도할 수 있는 환경을 만들 수 있다. 이 경우를 실질 환경에 적용하여 상세히 설명하면, 텅스텐 입자가 알루미늄의 산화물 즉, 산화피막(13)을 용융시킨다는 의미는 산화물의 용탕을 만든다는 의미보다는 연소시켜 제거한다는 의미로 해석해야 할 것이다. 이렇게 산화물의 연소에 의해 알루미늄 금속 즉, 코팅 대상면(11)을 노출시키게 되면, 희박하지만, 주변 공기에 의해 해당 알루미늄 코팅 대상면(11)은 다시 산화물 또는 수산화물들이 형성될 것이다. 그러나, 이 피막층은 기 존재하던 알루미늄 산화피막(13) 보다는 훨씬 얇고 치밀하지 못할 것이며, 이어 진행되는 금속 코팅의 금속소재와 알루미늄과의 결합을 방해하지 못할 것이다.In addition, one sprayed molten particle 5 'sprayed with a refractory metal suitable for the intermediate layer 5 to be described later, for example, tungsten reaches the aluminum surface of the oxide film 13, that is, A state in which the oxidation film 13 is removed can create an environment capable of inducing a desirable bonding between the aluminum metal and the coating metal of the base material 3 in the subsequent coating metal spray coating. In this case, the tungsten particle melts the oxide of the aluminum oxide, that is, the oxide film 13, should be understood as meaning that it is burned and removed rather than forming the molten oxide. If the aluminum metal, that is, the coating surface 11 is exposed by the combustion of the oxide, the aluminum coated surface 11 will be oxidized or hydroxide again by the ambient air. However, this coating layer will be much thinner and less dense than the existing aluminum oxide coating 13, and will not interfere with the subsequent bonding of the metallic material of the metal coating to aluminum.

또한, 산화피막(13) 제거를 위한 텅스텐 금속 입자가 중간층(5)을 형성하여 도포된 영역에서는, 이어지는 코팅금속 용사 시에, 분사된 코팅금속 분사 용융입자가 텅스텐 표면에 도포되는 것을 고려할 수 있다. 몰리브데늄, 니오븀, 텅스텐 등의 고융점 금속은 일반적으로 내산화성이 우수하기 때문에, 용사 환경 중에, 코팅금속의 용사 피복층(7) 결합을 방해할 산화물은 존재하기 어렵다. 따라서, 코팅금속 강 분사 용융입자들은 중간층(5)인 고융점 금속 즉, 텅스텐 등의 중간층(5) 위에 우수한 결합력으로 결합된다.Further, in the region where the tungsten metal particles for removing the oxide film 13 are formed by forming the intermediate layer 5, it can be considered that the sprayed coated metal spray molten particles are applied to the tungsten surface at the time of subsequent coating metal thermal spraying . Since a high melting point metal such as molybdenum, niobium, and tungsten is generally excellent in oxidation resistance, it is difficult for oxides to interfere with the spraying coating layer 7 of the coating metal in the spraying environment. Thus, the coated metal-steel sprayed molten particles are bonded to the intermediate layer 5 of high melting point metal, that is, tungsten or the like, with excellent bonding force.

뿐만 아니라, 알루미늄 금속의 코팅 대상면(11)을 노출시키기 위한 텅스텐 중간층(5)을 알루미늄 모재(3) 전체의 코팅 대상면(11)에 도포할 필요가 없다. 중간층(5)은 부분적으로 산화피막(13)을 연소시켜 제거하면, 그 주변은 금속코팅에 적합한 조건이 된다. 따라서, 중간층(5)의 역할은 직접 코팅금속과 접합되는 것은 물론, 주변에 알루미늄 금속조직이 코팅금속과 맞닿을 수 있도록 환경을 제공하는 것에 있다. 이와 같이, 고융점 금속의 중간층(5)을 코팅 대상면(11) 전체에 용사코팅하여 도포하지 않고 일부분에만 도포하더라도 건전한 금속 피복층을 확보할 수 있다면, 고융점 금속의 소모량도 감소시킬 수 있으며, 작업 공정 시간도 단축되어, 경제성과 생산성을 동시에 확보할 수 있다.In addition, it is not necessary to apply the tungsten intermediate layer 5 for exposing the coating target surface 11 of aluminum metal to the coating target surface 11 of the entire aluminum base material 3. When the intermediate layer 5 is partially removed by burning the oxide film 13, the periphery thereof becomes a condition suitable for metal coating. Thus, the role of the intermediate layer 5 lies not only in being bonded directly to the coating metal, but also in providing an environment in which the aluminum metal tissue can come into contact with the coating metal. As described above, if the intermediate layer 5 of the refractory metal can be applied to only a part of the entire surface 11 to be coated without spray coating, it is possible to reduce the consumption amount of the refractory metal, The work process time is shortened, and economical efficiency and productivity can be secured at the same time.

상기 피복층(7)은 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 위 중간층(5) 상에 용사코팅되는 강계 금속과 같은 코팅금속에 의해 형성되는 코팅층으로서, 내마모성과 내충격성을 확보할 수 있도록 충분히 두꺼운 두께로 도포된다. 예컨대, 알루미늄 모재(3)로서 알루미늄 합금 6061 판재를, 코팅금속으로서 스테인리스 스틸을 선택하는 경우 피복층(7)은 아래 표 4에서 확인할 수 있듯이 건전하고 두꺼운 두께를 갖는다.As shown in Figs. 1 and 7, the coating layer 7 is a coating layer formed of a coating metal such as a steel-based metal that is spray-coated on the upper intermediate layer 5, and has a sufficient thickness It is applied in thick thickness. For example, when an aluminum alloy 6061 plate is used as the aluminum base material 3 and stainless steel is selected as the coating metal, the coating layer 7 has a sound and thick thickness as shown in Table 4 below.

이와 같이, 코팅 대상면(11) 상에 건전하고 두꺼운 피복층(7)을 형성하기 위해서 사용되는 용사코팅용 강계 금속소재로는 예컨대, 경도와 강도가 상대적으로 높은 마르텐사이트(Martensite) 계통의 스테인리스 스틸인 STS440C와 STS420 합금이 사용될 수 있으며, 이 합금은 후술하는 용사코팅용 토치(30)에 사용할 수 있도록 와이어(직경 2.0㎜) 형태를 취한다. 아울러, 고융점 금속으로는 마찬가지로 와이어(직경 1.6㎜) 형태를 취하는 순수 텅스텐(W)이 사용되는 바, 본 실시예에서 사용된 소재의 성분을 정리하면 다음 표 1 및 표 2와 같다.Examples of the steel-based metal material for thermal spray coating used for forming the thick coating layer 7 on the coating target surface 11 include martensite-based stainless steel having relatively high hardness and high strength STS440C and STS420 alloys can be used, which take the form of wires (2.0 mm diameter) for use in the spray coating torch 30 described below. As a high melting point metal, pure tungsten (W) in the form of wire (diameter 1.6 mm) is used. The materials used in this embodiment are summarized in the following Tables 1 and 2.

알루미늄 합금Aluminum alloy 화학성분 wt%, 나머지는 알루미늄 AlChemical composition wt%, balance aluminum aluminum SiSi FeFe CuCu MnMn MgMg CrCr ZnZn TiTi 60616061 0.40-0.80.40-0.8 0.70.7 0.15-0.40.15-0.4 0.150.15 0.8-1.20.8-1.2 0.04-0.350.04-0.35 0.250.25 0.150.15 A384 (ADC12)A384 (ADC12) 9.6-12.09.6-12.0 1.31.3 1.5-3.51.5-3.5 0.50.5 0.30.3 -- 1.01.0 --

스테인리스Stainless steel 화학성분 wt%, 나머지는 철 FeChemical composition wt%, the balance iron Fe CC CrCr NiNi TiTi MnMn SiSi FF SS CuCu STS 440CSTS 440C 0.9-1.00.9-1.0 17.0-19.017.0-19.0 0.600.60 0.200.20 0.800.80 0.800.80 0.0300.030 0.0250.025 0.300.30 STS 420STS 420 0.36-0.450.36-0.45 12.0-14.012.0-14.0 0.600.60 0.200.20 0.800.80 0.800.80 0.0250.025 0.0300.030 0.300.30

주석 1) STS 440C 동등규격: AISI 440C (미국), 95Х18 (러시아); SUS440C (일본); Z100CD17 (프랑스)Note 1) STS 440C equivalent specification: AISI 440C (United States), 95Х18 (Russia); SUS440C (Japan); Z100CD17 (France)

2) STS 420 동등규격: AISI 420(미국), 40Х13 (러시아); SUS420 (일본); Z40C13 (프랑스)     2) STS 420 equivalent specification: AISI 420 (USA), 40Х13 (Russia); SUS420 (Japan); Z40C13 (France)

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 용사코팅된 알루미늄 소재가 도 5에 도면부호 1로 도시된다.Meanwhile, a metal spray coated aluminum material according to another embodiment of the present invention is indicated by reference numeral 1 in FIG.

이 알루미늄 소재(1)는 고융점 금속(5`)이 토치(30)를 통해 운반금속과 함께 용융되어 물리적으로 혼합된 혼합 가합금(假合金, Pseudo Alloy)의 상태로 코팅 대상면(11) 상에 용사코팅되어 혼합 중간층(6)을 형성한다.In this aluminum material 1, the refractory metal 5 'is melted together with the transporting metal through the torch 30 to be physically mixed with the coating surface 11 in the form of a mixed alloy, And the mixed intermediate layer 6 is formed.

여기에서, 혼합 중간층(6)은 도 5에 도시된 바와 같이, 위에서 언급한 고융점 금속 중 선택된 어느 하나의 금속을 운반금속과 함께 토치(30) 내에서 용융하여 물리적으로 혼합함으로써 얻은 혼합 가합금을 코팅 대상면(11) 상에 용사코팅하여 형성하는 바, 운반금속이란 금속 중에서 위에서 언급한 고융점 금속을 제외한 나머지 금속을 저융점 금속이라고 할 때, 이 저융점 금속 중에서 선택된 어느 하나의 금속을 이르는 것으로, 고융점 금속과 함께 혼합 가합금을 형성하는 역할을 한다.As shown in FIG. 5, the mixed intermediate layer 6 is formed by mixing one selected metal among the above-mentioned refractory metals together with the carrier metal in the torch 30 and physically mixing them, Is formed by spray coating on the surface to be coated 11. The transporting metal is a metal in which a metal other than the above-mentioned high melting point metal is referred to as a low melting point metal. And serves to form a mixed alloy gold together with the high melting point metal.

또, 혼합 가합금(假合金, pseudo ally)이란 도 7에 도시된 용사코팅용 토치(30)와 같은 장치로 공급되는 융점(Tm)이 현저히 서로 다른 두 이종금속을 극성을 달리하여 만나게 함으로써 발생하는 아크에 의해 두 금속을 용융시킨 때 순간적으로 형성되는 상태를 이르는 것으로, 가합금 상태에서 두 금속은 겉보기에는 합금이지만, 두 금속 각자의 물성을 잃지 않고 물리적으로 섞인 것에 다름 아니며, 화학적 혼합 형태인 통상의 '합금'과는 구별된다. 따라서, 위와 같이 토치(30)에 형성된 가합금이 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11)에 분사되면, 예컨대 텅스텐과 같은 고융점 금속은 코팅 대상면(11) 위의 산화피막(17)을 제거하며, 이와 동시에 예컨대 강계 금속과 같은 코팅금속의 용융입자는 더욱 효과적으로 코팅 대상면(11) 위에 피복된다.The mixed alloy pseudoalloy is obtained by bringing two dissimilar metals having different melting points (Tm) supplied to the same apparatus as the spray coating torch 30 shown in FIG. 7 with different polarities The two metals are apparently alloyed in the bonded state, but they are not physically mixed with each other without losing the physical properties of the two metals. In the case of the chemical mixture type It is distinguished from ordinary 'alloy'. The high melting point metal such as tungsten is formed on the surface of the oxide film 17 on the coating target surface 11. The high melting point metal such as tungsten, At the same time, the molten particles of the coating metal, for example, a steel-based metal, are coated more effectively on the coating surface 11.

또한, 본 발명에 따른 금속 용사코팅된 알루미늄 소재는 또 다른 실시형태로서, 운반금속으로 코팅금속과 동일한 금속을 선택함으로써, 고융점 금속과 코팅금속을 함께 용융하여 물리적으로 혼합함으로써 혼합 가합금을 형성한다. 따라서, 코팅 대상면(11)에 용사코팅된 혼합 중간층은 도 1에 도시된 중간층(5)과 마찬가지로 고융점 금속(5`)과 코팅금속에 의해 형성된다.In addition, the metal spray coated aluminum material according to the present invention is another embodiment of the present invention, in which a high melting point metal and a coating metal are melted together by selecting the same metal as the coating metal as a carrying metal, do. Accordingly, the mixed intermediate layer sprayed on the surface to be coated 11 is formed of the high melting point metal 5 'and the coating metal in the same manner as the intermediate layer 5 shown in FIG.

또한, 본 발명에 따른 금속 용사코팅된 알루미늄 소재는 또 다른 실시형태로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 알루미늄 모재(3)와 그 위에 코팅되는 혼합피복층(9)으로 이루어지는 바, 이 혼합피복층(9)은 위와 같이 토치(30) 내에서 고융점 금속(5`)과 코팅금속을 함께 용융하여 물리적으로 혼합함으로써 형성한 혼합 가합금을 코팅 대상면(11)에 용사코팅하여 형성된다. 따라서, 혼합 가합금 중의 고융점 금속(5`)에 의해 코팅 대상면(11)에 형성되어 있던 산화피막(13)이 제거되므로, 중간층이 생략된 상태로 혼합 가합금에 의해 직접 혼합피복층(9)이 형성된다.6, the aluminum-coated aluminum material according to the present invention is composed of an aluminum base material 3 and a mixed coating layer 9 coated thereon. As shown in FIG. 6, the mixed coating layer 9 is formed by spray-coating the mixed alloy powder formed by melting and melting the refractory metal 5 'and the coating metal together in the torch 30 as described above. Therefore, since the oxide film 13 formed on the coating target surface 11 is removed by the refractory metal 5 'in the mixed alloy gold, the mixed coating layer 9 Is formed.

한편, 도 7은 본 실시예에서 용사코팅을 위해 사용한 용사코팅용 토치(30)의 개념도이다. 이 용사코팅용 토치 즉, 용사토치(30)는 아크용사와 화염용사의 특징을 모두 갖춘 복합용사 토치로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 외부케이스(31), 외부케이스(31)의 중심에 관통, 삽입된 용사노즐(33), 와이어(W1,W2) 형태의 동종 또는 이종의 금속 재료가 용사되기 위해 공급되었을 때 두 와이어(W1,W2)가 용사노즐(33) 중앙에 위치하도록 잡아 주고 공급장치(feeder)와 연결되어 있는 용접봉 홀더(35), 위 용접봉 홀더(35)를 둘러싸며 외부케이스(31)와 사이에 공기유입공(41)과 연소가스유입공(43)을 각각 형성하는 내부케이스(37), 및 위 유입공(41,43)과 용사노즐(33) 사이에 연소실(45)을 형성하도록 내외부케이스(37,31) 사이에 개재되어, 공기와 연소가스의 혼합가스가 연소실(45) 내부 전체로 균일하게 주입되도록 하는 다수의 미세 채널들을 구비한 일정 두께의 세라믹 격막(39)을 포함하여 구성된다.7 is a conceptual view of the spray coating torch 30 used for thermal spray coating in this embodiment. This spraying torch, that is, the spraying torch 30 is a combined spraying torch having both arc spraying and flame spraying. As shown in Fig. 7, the spraying torch 30 has an outer case 31, (W1, W2) are positioned at the center of the spraying nozzle (33) when the same or different types of metal material in the form of the spraying nozzle (33) and the wires (W1, W2) An air inflow hole 41 and a combustion gas inflow hole 43 are formed between the outer case 31 and the electrode holder 35 surrounding the upper electrode holder 35 and the electrode holder 35 connected to the feeder The inner case 37 is interposed between the inner and outer cases 37 and 31 so as to form the combustion chamber 45 between the upper inflow holes 41 and 43 and the thermal spray nozzle 33, A plurality of microchannels for uniformly injecting the gas into the combustion chamber 45, It is configured to include a 39.

이때, 연소가스로는 예컨대 부탄이나 프로판가스(P)가 사용될 수 있으며, 따라서 연료로는 프로판가스(P)과 공기(A)의 혼합가스가 사용된다. 따라서, 용사토치(30)는 공급되는 극성(polarity)이 다른 두 개의 금속 와이어(W1,W2)가 용사노즐(33)의 입구에서 만나 아크(F)를 발생시킨다. 이로 인해 금속 용융이 발생되는 동시에 그 주변인 연소실(45)에서 프로판가스(P)와 공기(A)의 혼합가스가 연소되며, 이때 발생하는 열 에너지를 분사 용융입자(5`)에 추가 공급함으로써, 용사토치(30)는 분사 용융입자(5`)의 크기와 분사 속도를 넓은 범위에서 제어할 수 있다. 또한 프로판가스(P)가 분사 용융입자(5`)의 산소 접촉을 차단함으로써, 상대적으로 일반 아크 및 일반 화염용사의 분사 용융입자에 비해 산화가 억제되는 효과를 발휘하여, 금속 피복층(7) 내의 산화물 유입을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 본 실시예에서 사용한 용사토치(30)의 용사 조건은 다음 표 3과 같다. At this time, for example, butane or propane gas (P) may be used as the combustion gas, and therefore, a mixed gas of propane gas (P) and air (A) is used as the fuel. Therefore, the spraying torch 30 generates the arc F by the two metal wires W1 and W2 having different polarities to be supplied, at the entrance of the spraying nozzle 33. [ As a result, metal melting occurs and a mixed gas of propane gas (P) and air (A) is burned in the combustion chamber 45, which is the periphery of the combustion chamber 45. The thermal energy generated at this time is further supplied to the fused particles 5 ' The spraying torch 30 can control the size and injection speed of the fused molten particles 5 'in a wide range. In addition, the propane gas (P) blocks the oxygen contact of the sprayed molten particles (5 ') to exert an effect of suppressing the oxidation compared to the sprayed molten particles of the general arc and general flame spraying, There is an advantage that the introduction of oxides can be minimized. The spraying conditions of the spraying torch 30 used in this embodiment are shown in Table 3 below.

항 목Item 사용 조건Terms of Use 공급된 와이어의 직경(텅스텐, STS440C, STS420)The diameter of the supplied wire (tungsten, STS440C, STS420) W 1.6㎜, STS 440C/420 2.0㎜W 1.6 mm, STS 440C / 420 2.0 mm 와이어 공급속도 m/minWire feed rate m / min 3.0 내지 4.8 m/min3.0 to 4.8 m / min 아크 작동전류Arc operating current 200 내지 350A200 to 350 A 공급 소재 사용수율Feed material utilization yield 85%85% 샌드블래스팅 공기 소모량(압력조건 0.6 Mpa) Sand blasting air consumption (pressure condition 0.6 Mpa) 60 m3/h60 m 3 / h 연소가스의 유입속도(프로판 또는 부탄 등)The rate of inflow of the combustion gas (such as propane or butane) 0.011 kg/min0.011 kg / min

이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 소재의 금속 용사코팅방법을 설명하면 다음과 같다.Now, a method of coating a metal thermal spray of aluminum material according to an embodiment of the present invention will be described as follows.

본 발명의 용사코팅방법은 크게 중간층 형성단계(S10) 및 피복층 형성단계(S20)를 포함하여 이루어지며, 중간층 형성단계(S10)를 수행하기 전에 용사코팅을 준비하는 과정을 거칠 수 있다. 이 과정에서, 알루미늄 모재(3) 즉, 기지소재로 예컨대, 알루미늄 합금 6061-T6 판재를 알루미늄 모재(3)를 준비하고, 준비된 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11)을 아세톤 등의 유기용제로 세정하여 코팅 대상면(11)에 존재하는 오일 등의 성분을 제거한다. 또한, 거시적인 관점에서의 피복층 결합력을 증가시키기 위해, 코팅 대상면(11)을 예컨대, 도 4a에 도시된 100 내지 200 ㎛ 크기의 알루미나 분말입자(grit)로 샌드블래스팅(Abrasive Sand Blasting)하여, 도 4b에 도시된 것처럼, 코팅 대상면(11) 상에 인위적으로 표면 요철을 형성한다.The spray coating method of the present invention comprises a middle layer forming step (S10) and a coating layer forming step (S20), and may be subjected to a process of preparing a spray coating before performing the intermediate layer forming step (S10). In this process, the aluminum base material 3 is prepared by preparing an aluminum base material 3, for example, an aluminum alloy 6061-T6 plate as a base material, and the coated surface 11 of the prepared aluminum base material 3 is coated with an organic And is cleaned with a solvent to remove components such as oil present on the surface to be coated 11. Further, in order to increase the coating layer bonding force from a macroscopic point of view, the coated surface 11 is subjected to Abrasive Sand Blasting, for example, with alumina powder particles (grit) having a size of 100 to 200 탆 shown in FIG. 4A , The surface irregularities are artificially formed on the coated surface 11, as shown in Fig. 4B.

상기 중간층 형성단계(S10)는 알루미늄 모재(3) 상에 고융점 금속으로 된 중간층(5)을 형성하는 단계로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11) 상에 고융점 금속을 용사코팅하는 것으로 이루어진다.The intermediate layer forming step S10 is a step of forming an intermediate layer 5 made of a refractory metal on the aluminum base material 3 and forming the intermediate layer 5 on the coated surface 11 of the aluminum base material 3, By spray coating a high melting point metal.

이를 위해, 먼저 도 4b와 같이 코팅 대상면(11) 상에 미세 요철을 형성시킨 알루미늄 모재(3)를 특정 장치에 고정하고, 로봇을 이용한 자동 또는 수동으로 용사코팅을 실시한다. 이에 따라, 도 2a에 도시된 것처럼, 위에서 언급된 고융점 금속(5`) 중에서 선택된 예컨대 텅스텐이 코팅 대상면(11)으로 용사하여 코팅 대상면(11)에 형성된 산화피막(13)을 먼저 제거한다.To this end, first, as shown in FIG. 4B, the aluminum base material 3 having fine unevenness formed on the coating target surface 11 is fixed to a specific apparatus, and spray coating is automatically or manually performed using a robot. 2A, the oxide film 13 formed on the coating target surface 11 by spraying, for example, tungsten selected from the above-mentioned refractory metals 5 'onto the coating target surface 11 is first removed do.

그리고 나서, 코팅 대상면(11)에 코팅되는 고융점 금속은 중간층(5)을 형성하며, 이때 중간층의 두께는 3㎛ 내지 100㎛ 범위에 있도록 조절하는 것이 바람직하다. 중간층이 3㎛ 미만이면, 산화막 제거를 위한 고융점 금속(후술하는 가금속 포함)의 양이 충분하지 않을 수 있다. 예컨대, 산화피막 제거를 위해 표면에 공급되어야 할 열량은 고융점 금속인 텅스텐의 경우 용융입자의 크기가 25㎛ 이상이어야 한다. 일반적으로 용사코팅 시의 분사된 용융입자는 코팅 대상면(11)에 도달할 때 직경의 1/10로 납작해지고 상대적으로 넓은 팬 케이크 형태가 된다. 따라서, 중간층(5)의 역할이 가능한 최소 직경 25㎛의 용융입자가 형성할 수 있는 중간층(5)의 두께는 3㎛ 미만이 될 것이고 이는 충분히 산화피막을 제거할 수 없다는 것을 의미한다. 따라서 중간층(5)은 추가되는 용사 공정으로 최소 3㎛ 이상이 되어야 충분한 열량을 표면 산화층에 전달하여 산화피막(13)을 제거시킬 수 있게 된다. 반대로, 중간층(5) 형성을 위해 용사코팅을 반복하여 100㎛ 초과의 두께를 형성할 경우에는 너무 많은 열량이 알루미늄 기지조직에 전달되므로, 모재(3)의 손상을 유발할 수 있고, 중간층(5) 형성을 위한 시간 및 비용을 증가시킨다.Then, the refractory metal coated on the coating target surface 11 forms the intermediate layer 5, and the thickness of the intermediate layer is preferably controlled to be in the range of 3 to 100 mu m. If the intermediate layer is less than 3 mu m, the amount of the refractory metal (including a metal to be described later) for removing the oxide film may not be sufficient. For example, in the case of tungsten, which is a refractory metal, the amount of heat to be supplied to the surface for removal of the oxide film should be at least 25 mu m. Generally, the molten particles sprayed at the spray coating are flattened to 1/10 of the diameter when reaching the coating surface 11 and become a relatively wide fan cake shape. Therefore, the thickness of the intermediate layer 5 that can be formed by the molten particles having the minimum diameter of 25 mu m capable of serving as the intermediate layer 5 will be less than 3 mu m, which means that the oxide film can not be sufficiently removed. Therefore, the intermediate layer 5 must be at least 3 mu m in the additional spraying process, so that a sufficient amount of heat is transferred to the surface oxide layer to remove the oxide coating 13. On the contrary, when the spray coating is repeated to form the intermediate layer 5 to have a thickness exceeding 100 탆, too much heat is transferred to the aluminum matrix structure, so that the base material 3 may be damaged, Thereby increasing the time and cost for formation.

또한, 고융점 금속으로서 텅스텐 소재를 토치(30)에 의해 코팅 대상면(11)에 용사코팅할 경우에는 분사 용융입자의 크기를 25㎛ 이상이 되도록 텅스텐 와이어의 공급속도와 아크전류 그리고 연소가스 유입량을 조절하는 것이 바람직하다. 다만, 토치(30)에서 분사되어 코팅 대상면(11)에 도달하기 직전의 용융입자는 도포 즉시 팬 케이크 형태로 납작하게 되므로 중간층(5)을 형성하는 코팅의 두께는 도포 양에 의존한다. 또한, 코팅 대상면(11)에 용사코팅되는 고융점 금속은 위에서 언급한 바 있듯이, 코팅 대상면(11) 전체에 도포될 수도 또는 코팅 대상면(11) 일부분에만 도포될 수도 있다.When the tungsten material as the refractory metal is spray coated on the coating target surface 11 with the torch 30, the supply rate of the tungsten wire and the arc current and the flow rate of the combustion gas . However, since the molten particles just sprayed from the torch 30 and reaching the coating target surface 11 are flattened in the form of a pan cake immediately after the application, the thickness of the coating forming the intermediate layer 5 depends on the application amount. As described above, the high melting point metal sprayed on the coating target surface 11 may be applied to the entire surface to be coated 11 or may be applied to only a part of the surface to be coated 11.

상기 피복층 형성단계(S20)는 중간층(5)이 형성된 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11)에 피복층(7)을 형성하는 단계로서, 위 중간층 형성단계(S10)에서 코팅 대상면(11)에 형성된 중간층(5) 상에 도 7에 도시된 용사코팅용 토치(30)에 의해 강과 같은 코팅금속을 용사코팅한다. 즉, 텅스텐 중간층(5)의 용사코팅이 완료된 후, 곧 이어, 예컨대 내마모용 강계 소재인 STS440C와 STS420의 용사가 실시된다. The coating layer forming step S20 is a step of forming a covering layer 7 on the coating target surface 11 of the aluminum base material 3 on which the intermediate layer 5 is formed and in the upper intermediate layer forming step S10, Coated with a coating metal such as a steel by the spray coating torch 30 shown in Fig. That is, after the spray coating of the tungsten intermediate layer 5 is completed, the STS440C and STS420, which are steel materials for abrasion resistance, are successively sprayed.

따라서, 예컨대, 알루미늄 모재(3)로서 선택된 알루미늄 합금 6061 판재에 코팅금속으로서 스테인리스 스틸을 용사코팅한 결과는 도 8a 및 도 8b와 같으며, 코팅 소재별 조건 및 측정 결과는 다음 표 4와 같다. 측정을 위해 도 8a 및 도 8b에 도시된 것처럼, 각 소재에서 일부를 절취하여, 절단면을 연마하고, 주사전자현미경(FE-SEM)으로 계면에서의 코팅 건전성을 확인하였다.Therefore, for example, the result of spray-coating stainless steel as a coating metal on an aluminum alloy 6061 plate selected as the aluminum base material 3 is as shown in FIGS. 8A and 8B, and conditions and measurement results for the coating materials are shown in Table 4 below. For measurement, as shown in Figs. 8A and 8B, a part of each material was cut, the cut surface was polished, and the coating integrity at the interface was confirmed with a scanning electron microscope (FE-SEM).

시료번호Sample number 알루미늄모재Aluminum base material 중간층 소재Middle layer material 중간층 평균 두께Middle layer average thickness 스틸 소재Steel material 스테인리스 스틸의 코팅 평균두께Stainless steel coating average thickness 1-11-1 A6061A6061 텅스텐tungsten 60 ㎛60 탆 STS 440CSTS 440C 1.5 mm1.5 mm 2-12-1 A6061A6061 텅스텐tungsten 40 ㎛40 탆 STS 420STS 420 2.7 mm2.7 mm 2-22-2 A6061A6061 텅스텐tungsten 40 ㎛40 탆 STS 440CSTS 440C 2.3 mm2.3 mm 3-13-1 A6061A6061 텅스텐tungsten 70 ㎛70 탆 STS 420STS 420 3.1 mm3.1 mm 3-23-2 A6061A6061 텅스텐tungsten 70 ㎛70 탆 STS 440CSTS 440C 2.8 mm2.8 mm 4-14-1 A384 (ADC12)A384 (ADC12) 텅스텐+STS440CTungsten + STS440C 50 ㎛50 탆 STS 440CSTS 440C 3.2 mm3.2 mm 4-24-2 A384 (ADC12)A384 (ADC12) 텅스텐+STS440CTungsten + STS440C 50 ㎛50 탆 STS 440CSTS 440C 4.1 mm4.1 mm 5-15-1 A6061A6061 텅스텐+STS420Tungsten + STS420 30 ㎛30 탆 STS 420STS 420 2.3 mm2.3 mm 5-25-2 A6061A6061 텅스텐+STS420Tungsten + STS420 40 ㎛40 탆 STS 420STS 420 2.2 mm2.2 mm

도 9a 및 7b는 소재 1-1에 대한 코팅 단면층을 관찰한 결과로서, 도시된 것처럼, 텅스텐과 알루미늄의 계면, 스테인리스 스틸 STS440C와 텅스텐의 계면 그리고 알루미늄과 스테인리스 스틸 STS440C의 계면에서 기공이나, 이격이 발생하지 않은 것이 확인되어, 매우 건전하게 금속 간의 결합이 이루어진 것을 알 수 있다. 특히 도 9b의 확대 촬영에서, 텅스텐 중간층(5) 주변 지역의 코팅 대상면(11)에서 코팅금속과 양호하게 밀착된 접합면이 확인됨으로써, 고융점 금속의 중간층(5)은 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11) 전체에 도포되지 않더라고 용사에 의한 코팅금속 소재가 코팅 대상면(11) 상에 바람직한 접합을 이룰 수 있는 환경을 제공한다는 사실을 알 수 있다.Figures 9a and 7b show the results of observing the coated cross-section layer for work piece 1-1, showing the interface between tungsten and aluminum, the interface between stainless steel STS440C and tungsten, and the pores at the interface of aluminum and stainless steel STS440C, And it was confirmed that the bonds between the metals were very soundly formed. 9B, the intermediate layer 5 of the refractory metal is bonded to the aluminum base material 3 by confirming a bonding surface which is in good close contact with the coating metal on the coating target surface 11 in the area around the tungsten intermediate layer 5. [ It is possible to find that the coating metal material by spraying provides an environment in which a desired bonding can be achieved on the coated surface 11,

또한, 중간층의 도포 상태를 거시적 관점에서 관찰한 도 10a 및 도 10b에서도 위와 같은 사실이 타당함을 다시 확인할 수 있다. 도 10a 및 도 10b는 스테인리스 스틸 STS440C가 코팅된 소재 2-1과 스테인리스 스틸 STS420가 코팅된 소재 3-1의 단면을 관찰한 결과이다. 사진에서, 텅스텐 중간층(5)은 알루미늄 전체 면에 도포되지 않은 상태이며, 단속적으로 이어진 중간층(5)의 존재에도 불구하고, 이들 중간층(5)로 인해, 뒤이어 진행된 코팅금속의 용사코팅에 의해 형성된 피복층(7)이 건전하게 이루어진 것을 확인할 수 있다.10A and 10B in which the coating state of the intermediate layer is observed from the macroscopic point of view, it is again confirmed that the above facts are valid. 10A and 10B are cross-sectional views of a material 2-1 coated with stainless steel STS440C and a material 3-1 coated with stainless steel STS420. In the photograph, the tungsten intermediate layer 5 is not coated on the entire aluminum surface and, despite the intermittent existence of the intermediate layer 5, due to these intermediate layers 5, It can be confirmed that the coating layer 7 is sound.

본 발명에서와 같이 예컨대 강계 금속을 코팅금속으로서 코팅하기 전에, 알루미늄 계면 조정을 위한 고융점 금속의 중간층(5)을 도입하지 않고, 일반적인 아크용사와 복합용사 등의 상업용 용사공법(Thermal Spray Process)으로, 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11) 위에, 스테인리스 스틸 피복층(7)을 1.0㎜(1000㎛) 이상 도포하는 것은 현실적으로 불가능하다. 또한, 이와 같이 중간층(5)을 형성하고자 하더라도, 용사 시에 용사 온도가 금속을 용융시키기에 충분하게 높아야 하므로, 용사토치(30)에서의 최대 온도가 3000℃ 이하인 일반 화염용사(Flame Spray)로는 고융점 금속의 중간층(5)을 만들 수 없고, 따라서 본 발명에서와 같이 1.0㎜ 이상의 두꺼운 피복층(7)을 얻을 수 없다. 본 발명의 실시예에서와 같이, 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11) 상에 1.0㎜ 이상의 두꺼운 강계 피복층을 확보할 수 있는 것은, 강계 금속과 알루미늄의 열 팽창계수 등의 물성차이로 피복층(7)이 분리될 수 있는 잔류응력이 존재함에도, 금속 사이의 결합을 방해할 수 있는 알루미늄 산화물 즉, 산화피막(13)이 효과적으로 제거됨으로써, 계면에서 기포(porosity) 등의 발생이 없고, 부분 박리 등이 발생하지 않아, 피복층(7)과 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11) 사이의 계면이 충분한 결합력으로 부착되기 때문이고, 이와 같이 지속적으로 강계 소재를 용사코팅할 수 있어, 두꺼운 피복층(7)을 확보할 수 있는 것이다. 이와 같이 두꺼워진 강계 금속의 피복층(7)은 알루미늄 모재(3)의 내마모와 내표면 충격성을 혁신적으로 향상시킬 수 있다.As in the present invention, before coating the steel-base metal as a coating metal, a thermal spray process such as general arc spraying and multi-spray spraying can be performed without introducing the intermediate layer 5 of high melting point metal for adjusting the aluminum interface, It is practically impossible to apply the stainless steel coating layer 7 on the coating target surface 11 of the aluminum base material 3 by 1.0 mm or more. Even in the case of forming the intermediate layer 5 as described above, since the spray temperature at the time of spraying must be high enough to melt the metal, a general flame spray having a maximum temperature of 3,000 占 폚 or less in the spraying torch 30 An intermediate layer 5 of a refractory metal can not be formed, and therefore a thick coating layer 7 of 1.0 mm or more can not be obtained as in the present invention. As in the embodiment of the present invention, it is possible to secure a thick steel coating layer of 1.0 mm or more on the coated surface 11 of the aluminum base material 3 because of the difference in physical properties such as the thermal expansion coefficient of the steel- The oxide film 13, which may interfere with the bonding between the metals, can be effectively removed, even though the residual stress that can be separated from the metal layer 7 is present. As a result, porosity or the like does not occur at the interface, The interface between the coating layer 7 and the coating target surface 11 of the aluminum base material 3 is adhered with a sufficient bonding force so that the steel base material can be continuously spray-coated, The coating layer 7 can be secured. The thick layer 7 of the steel-based metal in this way can innovatively improve the wear resistance and the inner surface impact resistance of the aluminum base material 3.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 알루미늄 소재의 금속 용사코팅방법은 위 실시예의 중간층 형성단계(S10)에서 고융점 금속(5`)을 단독으로 용사하지 않고, 운반금속과 함께 용융하여 물리적으로 혼합한 뒤 용사하도록 되어 있다. 이를 위해, 운반금속은 토치(30) 내에서 고융점 금속(5`)과 함께 용융되어 물리적으로 혼합됨으로써 혼합 가합금의 상태로 코팅 대상면(11) 상에 용사코팅되어 혼합 중간층(6)을 형성한다. 여기에서, 운반금속이나 혼합 가합금은 위에서 이미 정의된 바 있다.In the meantime, the method for coating a metal with aluminum according to another embodiment of the present invention is characterized in that, in the intermediate layer formation step (S10) of the above embodiment, the refractory metal (5 ') is not sprayed alone, It is mixed and sprayed. For this, the carrier metal is melted together with the refractory metal 5 'in the torch 30 and is physically mixed to spray-coat the coated intermediate layer 6 on the coated surface 11 in the mixed- . Here, the carrier metal or mixed alloy is already defined above.

다만, 위 중간층 형성단계(S10)에서 운반금속으로서 코팅금속을 선택하게 되면, 혼합 가합금은 고융점 금속과 코팅금속의 용융 및 물리적 혼합에 의해 형성되며, 따라서, 코팅 대상면(11) 상에 용사코팅된 혼합 가합금은 도 1에 도시된 중간층(5)과 마찬가지로 고융점 금속(5`)과 코팅금속에 의해 형성된다. 이 경우, 용사코팅 작업은 최초 중간층(5)을 용사코팅하는 동안 토치(30)에 고융점 금속과 함께 운반금속으로서 코팅금속을 각각 와이어 형태로 동시에 공급하여, 혼합 가합금 상태로 용사하면 되고, 중간층(5) 코팅이 완료된 뒤에는 고융점 금속 와이어를 제거하고 코팅금속만을 용사하면 피복층(7)을 코팅할 수 있게 된다.However, when the coating metal is selected as the carrying metal in the upper intermediate layer forming step (S10), the mixed charging alloy is formed by melting and physical mixing of the high melting point metal and the coating metal, The spray-coated mixed alloy gold is formed by the high melting point metal 5 'and the coating metal as in the case of the intermediate layer 5 shown in FIG. In this case, the spray coating operation may be performed by simultaneously supplying the coating metal as the carrying metal together with the high-melting-point metal to the torch 30 simultaneously in the form of wire while spraying the initial intermediate layer 5 by spray coating, After the coating of the intermediate layer 5 is completed, the coating layer 7 can be coated by removing the high melting point metal wire and spraying only the coating metal.

이때, 알루미늄 모재(3)로는 예컨대, 주조합금인 A384(ADC12종)과 6061판재를 사용할 수 있으며, 코팅금속의 소재로는 전술한 바와 같이 마르텐사이트계 스테인레스 스틸인 STS440C와 STS420을 사용할 수 있다. 이 경우 알루미늄 모재(3) 위에 형성된 혼합 중간층(6)은 알루미늄과 박리없이 매우 두껍게 코팅된다.As the aluminum base material 3, for example, A384 (12 kinds of ADC) and 6061 plate may be used as the casting alloy. As the material of the coating metal, STS440C and STS420 which are martensitic stainless steel can be used. In this case, the mixed intermediate layer 6 formed on the aluminum base material 3 is coated very thickly without peeling off the aluminum.

다만, 혼합 가합금을 용사코팅용 토치(30)에 의해 분사할 때, 토치(30)에 공급되는 운반금속과 고융점 금속 와이어(W1,W2)의 공급속도를 늦추거나, 토치(30)의 이동속도를 빠르게 함으로써, 분사되는 용융입자의 양을 줄일 수 있는 등 다양한 방식으로 코팅 대상면(11) 상에 도포되는 용융입자의 분포패턴을 변경할 수 있다.However, when the mixed alloy powder is sprayed by the spray coating torch 30, the supply speed of the carrier metal and the high melting point metal wires W1 and W2 supplied to the torch 30 is slowed, It is possible to change the distribution pattern of the molten particles to be coated on the coating target surface 11 in various ways such as reducing the amount of molten particles to be injected by increasing the moving speed.

한편, 코팅금속으로 된 운반금속과 고융점 금속을 함께 용융하여 물리적으로 혼합한 혼합 가합금에 의해 혼합 중간층(5)을 형성한 결과는 도 11a와 도 11b와 같다. 여기에서, 도 11a에 도시된 시료번호 4-1과 4-2는 다이케스팅용 알루미늄합금인 A384합금을 모재로 하여, STS440C를 용사코팅하였으며, 도 11b에 도시된 시료번호 5-1과 5-2는 단련합금 6061합금을 모재로, STS420 스테인리스 스틸을 코팅하였다. 이들 시료의 평균 코팅두께는 2.2 내지 4.1mm 범위로 매우 두꺼운 코팅층 즉, 혼합 중간층(5)이 얻어짐을 알 수 있다.On the other hand, the result of forming the mixed intermediate layer 5 by mixing the carrier metal made of the coating metal and the high melting point metal by physically mixing them is shown in FIGS. 11A and 11B. Here, Sample Nos. 4-1 and 4-2 shown in Fig. 11A were spray coated with STS440C using an A384 alloy, which is an aluminum alloy for die casting, as the base material, and Sample Nos. 5-1 and 5-2 shown in Fig. Was coated with STS420 stainless steel as the base alloy of 6061 alloy. It can be seen that a very thick coating layer, that is, the mixed intermediate layer 5, is obtained in the range of 2.2 to 4.1 mm in average coating thickness of these samples.

끝으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 알루미늄 소재의 금속 용사코팅방법에 따르면, 도 6에 도시된 것처럼, 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11)에 혼합피복층(9)을 형성하는 바(S110), 토치(30) 내에서 함께 용융되어 물리적으로 혼합된 고융점 금속(5`)과 코팅금속에 의해 형성되는 혼합 가합금을 코팅 대상면(11) 상에 용사코팅함으로써, 혼합 가합금에 의해 직접 혼합피복층(9)을 형성하게 된다. 이때, 혼합 가합금 중의 고융점 금속(5`)이 용사된 코팅 대상면(11) 상에 형성되어 있던 알루미늄 산화피막(13)을 제거하므로, 위에서 언급한 바 있듯이 혼합 가합금 중 코팅금속은 코팅 대상면(11)에 효과적으로 융착 결합된다.Finally, according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, a mixed coating layer 9 is formed on a coating target surface 11 of an aluminum base material 3 Melting point metal 5 'melted together in the bar S110 and the torch 30 and the mixed metal alloy formed by the coating metal are spray-coated on the surface to be coated 11, And the mixed coating layer 9 is formed directly by gold. At this time, since the aluminum oxide film 13 formed on the coated surface 11 on which the high melting point metal 5 'in the mixed alloy metal is sprayed is removed, as described above, Is effectively fused and bonded to the object surface (11).

1 : 알루미늄 소재 3 : 알루미늄 모재
5 : 중간층 5` : 고융점 금속(분사 용융입자)
6 : 혼합 중간층 7 : 피복층
9 : 혼합 피복층 11 : 코팅 대상면
13 : 산화피막 30 : 용사(코팅용)토치1: Aluminum material 3: Aluminum base material
5: Intermediate layer 5 ': High melting point metal (injection molten particle)
6: mixed intermediate layer 7: coating layer
9: mixed coating layer 11: coated object side
13: oxidation film 30: spray (for coating) torch

Claims (14)

알루미늄 모재(3);
상기 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11) 상에 고융점 금속(5`)을 용사코팅하여 형성하는 중간층(5); 및
상기 중간층(5) 위에 코팅금속을 용사코팅하여 형성하는 피복층(7);을 포함하여 이루어지되,
용사코팅되는 상기 고융점 금속(5`)에 의해 상기 코팅 대상면(11) 상에 존재하는 알루미늄 산화피막(13)을 제거하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 용사코팅된 알루미늄 소재.Aluminum base material 3;
An intermediate layer 5 formed by spray coating a refractory metal 5 'on the coating target surface 11 of the aluminum base material 3; And
And a coating layer (7) formed by spray coating a coating metal on the intermediate layer (5)
Wherein the aluminum oxide coating (13) existing on the coating target surface (11) is removed by the high melting point metal (5 ') sprayed on the coating target surface (11). 청구항 1에 있어서,
상기 고융점 금속(5`)은 운반금속과 함께 용융되어 물리적으로 혼합된 혼합 가합금의 상태로 상기 코팅 대상면(11) 상에 용사코팅되어 혼합 중간층(6)을 형성하되, 상기 운반금속은 상기 고융점 금속(5`)을 제외한 일군의 저융점 금속 중에서 선택된 금속인 것을 특징으로 하는 금속 용사코팅된 알루미늄 소재.The method according to claim 1,
The high melting point metal (5 ') is melted together with the carrier metal to be spray-coated on the coating surface (11) in the form of a mixed alloy which is physically mixed to form a mixed intermediate layer (6) Is a metal selected from a group of low melting point metals excluding the high melting point metal (5 '). 청구항 2에 있어서,
상기 운반금속이 상기 코팅금속과 동일 금속인 때, 상기 혼합 가합금은 상기 고융점 금속과 상기 코팅금속의 용융 및 물리적 혼합에 의해 형성됨으로써, 용사코팅된 상기 코팅 대상면(11) 상에 상기 고융점 금속(5`)과 상기 코팅금속으로 이루어진 혼합 중간층(6)을 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 용사코팅된 알루미늄 소재.The method of claim 2,
Wherein the mixed alloy metal is formed by melting and physical mixing of the refractory metal and the coating metal when the transportation metal is the same metal as the coating metal, And a mixed intermediate layer (6) composed of the melting metal (5 ') and the coating metal is formed. 청구항 3에 있어서,
상기 고융점 금속과 상기 코팅금속을 함께 용융하여 물리적으로 혼합함으로써 형성한 상기 혼합 가합금은 용사코팅된 상기 코팅 대상면(11) 상에 상기 중간층(5)을 생략하고, 혼합피복층(9)을 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 용사코팅된 알루미늄 소재.The method of claim 3,
The mixed alloy gold formed by melting the high melting point metal and the coating metal together and physically mixing them may be obtained by omitting the intermediate layer 5 on the coated surface 11 to be spray coated and forming the mixed coating layer 9 ≪ RTI ID = 0.0 & 청구항 1에 있어서,
상기 고융점 금속(5`)은 상기 코팅 대상면(11) 상의 적어도 일부분에 용사코팅되어 상기 중간층(5)을 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 용사코팅된 알루미늄 소재.The method according to claim 1,
Wherein the refractory metal (5 ') is spray coated on at least a portion of the surface to be coated (11) to form the intermediate layer (5). 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고융점 금속은 니오븀, 하프늄, 탄탈륨, 몰리브데늄, 텅스텐, 테크네튬, 레늄, 루테늄, 오스뮴, 및 이리듐으로 이루어진 일군의 금속 중 선택된 어느 하나의 금속인 것을 특징으로 하는 금속 용사코팅된 알루미늄 소재.The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the refractory metal is any one selected from the group consisting of niobium, hafnium, tantalum, molybdenum, tungsten, technetium, rhenium, ruthenium, osmium and iridium. 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11) 상에 고융점 금속(5`)을 용사코팅 하는 중간층 형성단계(S10); 및
상기 중간층 형성단계(S10)에서 형성된 상기 중간층(5) 상에 코팅금속을 용사코팅하는 피복층 형성단계(S20);를 포함하여 이루어지되,
상기 중간층 형성단계(S10)에서 상기 코팅 대상면(11) 상에 상기 고융점 금속(5`)을 용사코팅할 때, 상기 고융점 금속(5`)에 의해 상기 코팅 대상면(11) 상에 존재하는 알루미늄 산화피막(13)을 제거하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 소재의 금속 용사코팅방법.An intermediate layer forming step (S10) for spray coating the high melting point metal (5 ') on the coating target surface (11) of the aluminum base material (3); And
Forming a coating layer (S20) for spray coating a coating metal on the intermediate layer (5) formed in the intermediate layer forming step (S10)
In the intermediate layer forming step S10, when the high melting point metal 5 'is spray coated on the coating target surface 11, the high melting point metal 5' And the aluminum oxide film (13) existing thereon is removed. 청구항 7에 있어서,
상기 중간층 형성단계(S10)에서 상기 고융점 금속(5`)은 운반금속과 함께 용융되어 물리적으로 혼합된 혼합 가합금의 상태로 상기 코팅 대상면(11) 상에 용사코팅되어 혼합 중간층(6)을 형성하되, 상기 운반금속은 상기 고융점 금속(5`)을 제외한 일군의 저융점 금속 중에서 선택된 금속인 것을 특징으로 하는 알루미늄 소재의 금속 용사코팅방법.The method of claim 7,
In the intermediate layer forming step S10, the refractory metal 5 'is melted together with the carrier metal to be spray-coated on the coating surface 11 in the form of mixed alloy gold which is physically mixed to form a mixed intermediate layer 6, Wherein the carrier metal is a metal selected from a group of low melting point metals excluding the high melting point metal (5 '). 청구항 8에 있어서,
상기 중간층 형성단계(S10)에서 상기 운반금속으로 상기 코팅금속을 선택하면, 상기 혼합 가합금은 상기 고융점 금속과 상기 코팅금속의 용융 및 물리적 혼합에 의해 형성되며, 상기 혼합 가합금이 상기 코팅 대상면(11) 상에 용사코팅된 때, 상기 혼합 중간층(6)은 상기 중간층(5)과 마찬가지로 상기 고융점 금속(5`)과 상기 코팅금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루니늄 소재의 금속 용사코팅방법.The method of claim 8,
When the coating metal is selected as the carrier metal in the intermediate layer forming step (S10), the mixed alloy gold is formed by melting and physical mixing of the high melting point metal and the coating metal, Wherein the mixed intermediate layer 6 is made of the high melting point metal 5 'and the coating metal in the same manner as the intermediate layer 5 when sprayed on the surface 11, Coating method. 청구항 6에 있어서,
상기 중간층 형성단계(S10)에서 상기 중간층(5)은 상기 코팅 대상면(11) 상의 적어도 일부분에 상기 고융점 금속(5`)을 용사코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 소재의 금속 용사코팅방법.The method of claim 6,
In the intermediate layer forming step (S10), the intermediate layer (5) is formed by spray coating the high melting point metal (5 ') on at least a part of the coating target surface (11) . 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중간층(5)은 평균 두께가 3 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 알루미늄 소재의 금속 용사코팅방법.The method according to any one of claims 7 to 10,
Wherein the intermediate layer (5) has an average thickness of 3 to 100 占 퐉. 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고융점 금속은 니오븀, 하프늄, 탄탈륨, 몰리브데늄, 텅스텐, 테크네튬, 레늄, 루테늄, 오스뮴, 및 이리듐으로 이루어진 일군의 금속 중 선택된 어느 하나의 금속인 것을 특징으로 하는 알루미늄 소재의 금속 용사코팅방법.The method according to any one of claims 7 to 10,
Wherein the refractory metal is any one metal selected from the group consisting of niobium, hafnium, tantalum, molybdenum, tungsten, technetium, rhenium, ruthenium, osmium and iridium . 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중간층 형성단계(S10)를 수행하기 전에 상기 코팅 대상면(11)에 요철을 형성하여, 상기 피복층(7)의 결합력을 증가시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 소재의 금속 용사코팅방법.The method according to any one of claims 7 to 10,
Wherein an unevenness is formed on the coating target surface (11) before the intermediate layer forming step (S10), thereby increasing the bonding force of the coating layer (7). 고융점 금속(5`)과 코팅금속을 함께 용융하는 동시에 물리적으로 혼합하여 형성한 혼합 가합금을 알루미늄 모재(3)의 코팅 대상면(11) 상에 용사코팅하는 혼합피복층 형성단계(S110)를 포함하여 이루어지되,
상기 혼합피복층 형성단계(S110)에서 상기 코팅 대상면(11) 상에 상기 혼합 가합금을 용사코팅할 때, 상기 고융점 금속에 의해 상기 코팅 대상면(11) 상에 존재하는 알루미늄 산화피막(13)을 제거하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 소재의 금속 용사코팅방법.
A mixed coating layer forming step S110 of spraying a mixed alloy powder formed by melting and melting the refractory metal 5 'and the coating metal on the coating target surface 11 of the aluminum base material 3 , ≪ / RTI >
The aluminum oxide film 13 (13) existing on the coating target surface 11 by the refractory metal is formed on the surface 11 to be coated in the mixed coating layer forming step S110 ) Of the metal material is removed.
KR1020170030676A 2017-03-10 2017-03-10 Metal Thermal Sprayed Aluminum Products And Metal Thermal Spraying Method Thereon KR101967422B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170030676A KR101967422B1 (en) 2017-03-10 2017-03-10 Metal Thermal Sprayed Aluminum Products And Metal Thermal Spraying Method Thereon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170030676A KR101967422B1 (en) 2017-03-10 2017-03-10 Metal Thermal Sprayed Aluminum Products And Metal Thermal Spraying Method Thereon

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180103563A true KR20180103563A (en) 2018-09-19
KR101967422B1 KR101967422B1 (en) 2019-08-13

Family

ID=63718941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170030676A KR101967422B1 (en) 2017-03-10 2017-03-10 Metal Thermal Sprayed Aluminum Products And Metal Thermal Spraying Method Thereon

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101967422B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100993310B1 (en) * 2010-01-19 2010-11-09 박영석 Method for coating titanium layer using spray and apparatus for coating titanium layer
KR20140112085A (en) * 2012-03-22 2014-09-22 도카로 가부시키가이샤 Method for forming fluoride spray coating, and member coated with fluoride spray coating
KR20150123976A (en) * 2011-04-06 2015-11-04 니혼 하츠쵸 가부시키가이샤 Lamination and method for manufacturing lamination

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100993310B1 (en) * 2010-01-19 2010-11-09 박영석 Method for coating titanium layer using spray and apparatus for coating titanium layer
KR20150123976A (en) * 2011-04-06 2015-11-04 니혼 하츠쵸 가부시키가이샤 Lamination and method for manufacturing lamination
KR20140112085A (en) * 2012-03-22 2014-09-22 도카로 가부시키가이샤 Method for forming fluoride spray coating, and member coated with fluoride spray coating

Also Published As

Publication number Publication date
KR101967422B1 (en) 2019-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105431624B (en) Method for producing an oxidation protection layer for a piston used in an internal combustion engine and piston having an oxidation protection layer
US8628860B2 (en) Thermal spraying material, a thermally sprayed coating, a thermal spraying method and also a thermally coated workpiece
US20060093736A1 (en) Aluminum articles with wear-resistant coatings and methods for applying the coatings onto the articles
US9790889B2 (en) Piston
CN1966770B (en) Method for coating metals
TW201323197A (en) Laminate and method for manufacturing the same
JP4677050B1 (en) Film forming method and composite material formed by the method
KR20130126734A (en) Lamination and method for manufacturing lamination
JP5175449B2 (en) Sliding member with film
JP4628578B2 (en) Low temperature sprayed coating coated member and method for producing the same
JP5605901B2 (en) Method for repairing metal material by cold spray method, method for producing powder material for cold spray, and cold spray film
JP2583580B2 (en) Method of manufacturing molten metal bath member
JPH11217664A (en) Production of self-fluxing alloy sprayed coating member
US9481922B2 (en) Process for forming porous metal coating on surfaces
JP2010144224A (en) Modification treatment method for metal film, and aluminum base alloy laminated body
KR101967422B1 (en) Metal Thermal Sprayed Aluminum Products And Metal Thermal Spraying Method Thereon
CN112226723B (en) Preparation method of aluminum-containing alloy coating in atmospheric atmosphere
JP6447859B2 (en) Thermal spray coating member and method for producing thermal spray coating
JP4523142B2 (en) Molten salt bath roller
JP5647608B2 (en) Melt-resistant metal member and method for producing molten metal member
CN109913787A (en) A kind of preparation method of the wear resistant corrosion resistant composite coating of metallurgical bonding
JP4303447B2 (en) Manufacturing method of biaxial cylinder
KR100856662B1 (en) method for forming metallic coating on plastic substrate
JPH03172681A (en) Piston ring and manufacture thereof
JPS6315343B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right