KR20190116719A

KR20190116719A - 금속 피복용 내열코팅 조성물 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20190116719A
Application number: KR1020180039682A
Authority: KR
Inventors: 권우택; 김영희; 신동근; 민닷 응우옌; 방정원; 김정현
Original assignee: 한국세라믹기술원
Priority date: 2018-04-05
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2019-10-15
Also published as: KR102295705B1

Abstract

금속 표면에 코팅되어 열물성(thermal property)을 향상시키고 내식성을 제공하는 코팅 조성물이 개시된다. 본 발명은 실란 화합물을 포함하는 세라믹 전구체 바인더 30~60 중량 %; 내열성 금속 산화물 분말 30~60 중량%; 및 금속 활성 충전 분말 5~20 중량%를 포함하는 탄소강 피복 조성물을 제공한다. 본 발명에 따르면, 탄소강 표면에 양호한 부착력을 갖고 내열성 및 내식성을 부여하고 도포막의 균열을 억제할 수 있는 코팅 조성물을 제공할 수 있게 된다.

Description

금속 피복용 내열코팅 조성물 및 그 제조 방법{Heat resistant Coating Composition For Protection of Metal And Manufacturing Methods For The Same}

본 발명은 금속 표면에 코팅되어 열물성(thermal property)을 향상시키고 내식성을 제공하는 코팅 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 금속 표면 보호용 세라믹계 내열 및 내식성 코팅 조성물에 관한 것이다.

산업용 보일러의 열교환기는 효율적인 열회수를 위하여 고온에서 가동하는 것이 필요하다. 그러나, 고온에서 보일러 수관의 고온부식문제 때문에 증기의 온도, 압력에 따른 제한(300℃, 30atm정도)이 존재하며, 이로 인해 에너지회수율 증가에 한계가 있다. 이러한 제한으로 인해, 소각로의 경우 현재 발전 효율이 10~15%에 머물고 있다. 그러나, 보다 고온 고압에서 동작되면 열교환 효율은 비례적으로 증가하는데, 400 ℃, 40 기압의 증기를 발생하는 경우 발전 효율은 20~25%까지 증가할 수 있게 된다.

고온, 고압의 증기 생산을 위하여 보일러 관 소재와 보일러 관을 보호하는 코팅소재에 대한 기술개발이 진행되어 왔다. 그 중 세라믹 소재는 내열 및 내식성을 가져 극한조건을 극복할 수 있는 데 유력하지만 금속과 세라믹간의 열팽창 계수의 차이에 의해서 고온보일러의 코팅소재로 적용하는 데에 한계가 있었다. 또한, 종래와 같이 세라믹 소재를 코팅 소재로 활용하는 경우 부착을 위해 사용되는 바인더의 산화 분해로 인해 크랙이 발생한다는 문제점을 갖는다.

예컨대, 등록특허 제728468호는 450도 정도의 표면 온도에서 변색이나 육안이 관찰되지 않는 고내열 및 내식성을 갖는 도금 강판을 제공하고 있다. 이 특허의 조성물은 고온에서 바인더의 분해로 인한 크랙의 발생이 필연적이다.

(1) 등록특허 KR 728468

상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 탄소강과 같은 금속 표면에 양호한 부착력을 갖는 표면 보호용 코팅 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 내열성 및 내식성을 갖는 탄소강과 같은 금속 표면 보호용 코팅 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 바인더의 분해로 인한 도포막의 균열의 생성을 방지할 수 있는 탄소강과 같은 금속 표면 보호용 코팅 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 전술한 코팅 조성물의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 실란 화합물을 포함하는 세라믹 전구체 바인더 30~60 중량 %; 내열성 금속 산화물 분말 30~60 중량%; 및 금속 활성 충전 분말 5~20 중량%를 포함하는 금속 피복 조성물을 제공한다.

본 발명에서 상기 바인더는 유기 용제를 포함하고, 상기 바인더 내의 고형물은 바인더 100 중량부에 대하여 15~30 중량부 포함되도록 조절된다.

본 발명에서 상기 바인더는 폴리실록산을 포함하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 폴리실록산은 최소한 둘 이상의 실란 화합물로부터 제조되며, 상기 실란 화합물은 MTMS, TEOS 및 GPTMS로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 2종을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 상기 바인더는 가수분해된 실란 가수분해물과 실란가수분해물을 부분중합시킨 폴리실록산 올리고머 레진이 혼합된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 상기 금속 활성 충전 분말은 Al, Si, Ti, Zr, Cr 및 B로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 금속을 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 조성물은 2~5 중량%의 무기 점도조절제를 더 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 조성물은 글라스 프릿을 더 포함할 수 있다

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 실란 화합물을 포함하는 세라믹 전구체 바인더를 준비하는 단계; 상기 세라믹 전구체 바인더 30~60 중량 %에 상기 내열성 금속 산화물 분말 30~60 중량% 및 활성 충전 금속 분말 5~20 중량%를 혼합하여 도포 용액을 제조하는 단계; 상기 도포 용액을 탄소강 표면에 도포하는 단계; 및 상기 도포 용액을 건조하는 단계를 포함하는 탄소강 피복 방법을 제공한다.

본 발명에서 상기 도포 단계는 딥 코팅에 의해 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 탄소강 표면에 양호한 부착력을 갖고 내열성 및 내식성을 부여하고 도포막의 균열을 억제할 수 있는 코팅 조성물을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 제조예에 따른 코팅 조성물의 중량 손실 특성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 제2 제조예에 따른 코팅 조성물의 중량 손실 특성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제3 제조예에 따른 코팅 조성물의 중량 손실 특성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제4 제조예에 따른 코팅 조성물의 중량 손실 특성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제5 제조예에 따른 코팅 조성물의 중량 손실 특성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다.

본 발명의 탄소강 피복 조성물은 내열성 세라믹 분말, 실란 화합물을 포함하는 세라믹 전구체 바인더 및 활성충전 금속분말이 혼합된 조성물이다.

본 발명의 탄소강 피복 조성물은 내열성 세라믹 분말을 포함한다. 상기 세라믹 분말은 금속 피복을 보호한다. 본 발명에서 상기 세라믹 분말로는 산화실리콘, 알루미나 등의 금속 산화물 분말이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 분말은 결정질 또는 비정질 분말을 불문한다. 본 발명에서 상기 세라믹 분말은 상기 탄소강 피복 조성물 중 30~60 중량% 포함될 수 있다.

본 발명에서 상기 탄소가 피복 조성물은 세라믹 전구체 바인더(pre-ceramic binder)를 포함한다. 세라믹 전구체 바인더는 유기 실란 화합물, 계면활성제 및 유기 용제를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 세라믹 전구체 바인더는 상기 코팅 조성물이 탄소강과 같은 금속 표면과의 부착을 용이하게 하도록 한다. 또한, 상기 세라믹 전구체 바인더는 금속 표면에 코팅 후 고온 대기 환경에서 산화되어 세라믹스로 변환한다.

본 발명에서 상기 유기 실란 화합물로는 폴리카보실란 또는 폴리실록산이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 세라믹 전구체 바인더는 코팅 조성물 전체 중량에 대하여 30~60 중량% 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명의 예시적인 실시예에서 상기 실란 화합물로는 폴리실록산이 사용된다. 상기 폴리실록산 바인더는 가수분해된 실란 가수분해물과 실란가수분해물을 부분중합시킨 폴리실록산 올리고머 레진이 혼합되어 있는 형태다. 이러한 형태의 소재는 도포 시 용제가 휘발된 후 올리고머레진, 실란가수분해물들이 서로 축중합하여 경화 수축을 일으키면서 기계적 강도가 높은 코팅막이 형성될 수 있다.

본 발명에서 폴리실록산의 제조에는 가수분해가 가능하고 알킬기 그룹이 3개 이상인 실란이 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 폴리실록산은 둘 이상의 실란 화합물로부터 얻어질 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 유기 실란 화합물은 메틸트리메톡시실란(MTMS), 테트라에톡시실란(TEOS) 및 3-글리시돌옥시프로필-트리메톡시실란(GPTMS)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 2종이 병용된 것일 수 있다.

경화수축이 클수록 용력이 크게 걸려서 표면경도는 높아지겠지만 코팅막의 크랙의 우려가 있다. 본 실시에에서 사용된 실란의 종류는 표 1과 같다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 실란으로 바인더 내의 유/무기 함량을 조절할 수 있다. 본 실시예에서 실란 가수분해물과 폴리실록산 올리고머 레진으로 코팅막에 크랙이 발생하지 않는 수준에서 바인더 조성을 결정할 수 있다.

실란	분자량	고형분 (%)	유기 (%)	무기 (%)
GPTMS	236.34	70.76	69	31
MTMS	136.22	49.27	22	78
TEOS	208.33	28.84	0	100

본 발명에서 상기 MTMS는 물과 반응해 실란트리올 및 메탄올을 구성하는 화학물질 단량체로 무기표면이 물에 쉽게 흡수되지 않도록 하는데 사용되면 다른 실란과의 분산성이 뛰어나다.

본 발명에서 상기 MTMS는 바인더 조성물 중 실란 화합물 총량을 100 중량부라 할 때 50 내지 70 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 50 중량부 미만이면 코팅막을 구성하는 바인더 성분에서 MTMS가 지닌 유기비율이 저하되어 접착력이 저하되거나 다른 실란과의 분산성도 떨어질 수 있다.

상기 TEOS는 가수분해, 축중합 반응에 의해 실리카 결합 및 실라놀이 형성되고, 코팅막의 경화시에 잔존 실라놀이 모두 실리카 결합으로 전환되면서 경화밀도가 상승하여 최종 형성된 코팅막의 강도를 현저히 향상시키며 내열성, 내구성이 탁월하여 코팅막의 크랙 방지에 도움을 준다.

상기 TEOS는 실란 화합물 총량 100 중량부를 기준으로 30 내지 50 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 30 중량부 미만이면 코팅막을 구성하는 바인더 성분에서 무기물의 함량이 저하되고, 경화밀도 상승효과가 적어 경도가 저하될 수 있다. 50 중량부를 초과하면 경화시에 축합반응이 미진행된 잔류 실라놀에 의해 경화수축에 의한 스트레스로 부착력이 저하되거나 크랙이 발생하는 문제가 있다.

상기 GPTMS는 글리시독시 반응성 유기기 및 트리메톡시시릴 무기기가 함유되어 유리 혹은 무기필러와의 커플링제로 사용되고 접착력을 개선하며, 강도향상, 외관 및 가공성을 개선해 준다. 상기 GPTMS는 실란 화합물 총량 100 중량부를 기준으로 0 내지 30중량부 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 유기 실란 화합물을 가수분해 축중합하기 위해 증류수가 포함될 수 있다. 상기 증류수는 실란 화합물 100 중량부에 대하여 20 내지 40 중량부 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 세라믹 전구체 바인더(pre-ceramic binder)는 유기 실란 화합물을 분산하거나 점도를 적절하게 조절하기 위하여 상기 유기용제가 포함된다. 본 발명에서 상기 유기 용제로는 알코올계, 에테르계, 케톤계 등 유기용제가 사용될 수 있고, 둘 이상을 혼합된 것을 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명에서는 세라믹 전구체 바인더 외에 무기 바인더가 추가로 사용될 수 있다. 글라스 프릿(glass frit)은 500~800℃ 조건에서 용융하기 때문에 코팅소재의 적용분야에 따라서 다양한 glass frit을 선택하여 사용할 경우에 고온에서 치밀한 내열 세라믹 코팅막을 형성할 수 있다. 또한 글라스 프릿을 사용할 경우에 균일한 표면특성을 갖는 세라믹 코팅막 제조가 가능하기 때문에 보일러 내부의 회 침적 등을 최소화 할 수 있다.

본 발명에서 상기 유기용제는 바인더 내의 고형분의 총량이 15~30 중량%가 되도록 첨가된다. 유기용제가 15 중량% 미만일 경우에는 점도가 높아져 코팅막을 형성하기 어렵고, 30 중량%를 초과하는 경우에는 코팅막을 형성한 후 건조하는 과정에서 코팅막의 수축이 크게 발생하는 문제가 있다.

본 발명에서 상기 세라믹 전구체 바인더는 상기 기타첨가제로 계면활성제를 포함할 수 있다. 상기 계면 활성제는 코팅표면의 레벨링성 향상, 코팅 후 도막에서 나타날 수 있는 결함 예를 들면, 핀홀, 분화구 현상 등을 방지하는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 계면활성제는 상기 바인더 내의 실란 화합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부 포함되는 것이 바람직하다.

부가적으로, 본 발명에서 상기 바인더는 액상 나노 콜로이드 졸을 포함할 수 있다. 상기 액상 나노 콜로이드 졸은 소수성으로 표면 처리된 것이 바람직하다. 기 액상 나노 콜로이드 졸은 실란 화합물 100 중량부에 대하여 150 내지 200 중량부 포함될 수 있다. 상기 액상 나노 콜로이드 졸은 고온에서의 내열성과 내부식성 및 부착성 등을 향상하고 유기 실란 화합물과의 혼용성 및 반응성을 고려하여 선택된다. 본 발명에서 상기 나노 콜로이드 졸로는 알루미나 졸, 실리카 졸 등이 사용될 수 있다.

본 발명에서 상기 코팅 조성물은 금속 활성 충전제를 포함한다. 상기 금속 활성 충전제는 고온에서 코팅 조성물에 발생하는 기공 및 균열 등을 보완한다.

본 발명에서 상기 활성 충전제는 Al, Si, Ti, Zr, Cr 및 B로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종 이상의 금속 분말을 포함할 수 있다. 상기 활성 충전제는 코팅 조성물 총량 기준으로 10 내지 15 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어날 경우 고온에서 소재 부풀림이 발생하는 문제가 있다.

또한 부가적으로 본 발명의 코팅 조성물은 점도조절제를 더 포함할 수 있다. 코팅 조성물의 점도제어를 위해 점도조절제를 더 포함하는 경우 상기 점도조절제는 무기 점도조절제인 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 무기 점도 조절제로는 벤토나이트 등이 사용될 수 있다.

전술한 본 발명의 코팅 조성물은 적절한 방식으로 금속 표면에 코팅될 수 있다. 예컨대, 흐름 코팅, 스핀 코팅, 바 코팅, 딥 코팅 및 스프레이 코팅 등 통상의 습식코팅 방법이 사용될 수 있다. 코팅하고자 하는 소재의 종류나 형태 원하는 코팅 막 두께에 따라 적절한 코팅방법을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

적절한 코팅 방법에 의해 형성된 코팅막은 상온에서 10분 이상 건조한 후, 150℃ 내지 200℃ 범위에서 1시간 이상 열처리한다. 열처리에 의해 코팅막에 충분한 경도를 부여한다.

<세라믹 전구체 바인더의 제조>

A. PCS 바인더의 제조

분자량 2000~5500인 폴리카보실란을 벤젠 또는 톨루엔과 같은 유기 용매에 용해하여 폴리카보실란을 제조하였다. 이 때, 용액 중의 폴리카보실란의 농도는 20 중량%가 되도록 하였다.

B. 폴리실록산 바인더의 제조

한편, 이와 별도로 폴리실록산 바인더를 제조하였다. 본 실시예에서 2종의 폴리실록산 바인더(#1, #2)를 제조하였다. 본 실시예에서 폴리실록산 바인더의 제조 방법은 다음과 같다.

폴리실록산 바인더 # 1

MTMS 및 TEOS를 사용하여 2종의 실란 화합물로 바인더를 제조하였다. 바인더는 2단계 공정을 거쳐 제조하였다. 먼저, 메틸트리메톡시실란 100 중량부에 대하여 유기용제인 IPA 66.7 중량부 혼합하고 65℃에서 4시간 이상 반응시킨 후 상온에서 12시간 이상 숙성하였다.

이어서, 제조된 코팅액에 테트라에톡시실란 30중량부를 혼합한 뒤 촉매로 증류수 19중량부를 넣고 4시간 이상 혼합한 후 계면활성제 1중량부 넣고 완전히 혼합될 때까지 2시간 이상 혼합하였다. 제조된 바인더에 IPA를 첨가하여 고형분의 함량이 20 중량%가 되도록 희석하였다.

폴리실록산 바인더 # 2

소수성으로 표면처리된 알루미나졸 450 중량부, 유기용제인 IPA 50 중량부를 혼합한 뒤 메틸트리메톡시실란 100 중량부를 혼합하여 65℃에서 4시간 이상 반응시킨 후 상온에서 12시간 이상 숙성하였다.

제조된 코팅액에 테트라에톡시실란 150 중량부를 혼합한 뒤 촉매로 증류수 190 중량부 첨가하여 4시간 이상 혼합한 후 계면활성제 10 중량부를 넣고 완전히 혼합될 때까지 2시간 이상 혼합하였다. 제조된 바인더에 IPA를 첨가하여 고형분의 함량이 20 중량%가 되도록 희석하였다.

<코팅 조성물 제조예 1>

앞서 제조된 PCS 바인더(PCS) 및 폴리실록산 바인더 #1(PSX)를 세라믹 전구체 바인더로 사용하고, 여기에 세라믹 분말 및 충전분말을 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다. 사용된 바인더, 세라믹 분말 및 충전분말 및 그 함량은 아래 표와 같다. 샘플 A4에서 세라믹 분말로는 Al2O3(32 중량%) 및 TiO2(15 중량%)를 혼합하여 사용하였다.

구분		바인더	세라믹 분말	충전분말
A1	조성	PCS	Al2O3	ZrO2
A1	함량(중량%)	50	38.5	11.5
A2	조성	PSX	Al2O3	TiO2
A2	함량(중량%)	50	38.5	11.5
A3	조성	PSX	Al2O3	Si
A3	함량(중량%)	50	38.5	11.5
A4	조성	PSX	Al2O3/TiO2	Zr
A4	함량(중량%)	50	32/15	3

제조된 코팅 조성물 용액에 탄소강 기판을 딥 코팅하여 도포막을 형성하고, 도포막을 상온에서 10분 이상 건조한 후, 150℃ 내지 200℃ 범위에서 1시간 이상 열처리하였다. 열처리에 의해 도포막에 충분한 경도를 부여하였다. 얻어진 도포막의 중량 손실(weight loss)을 KSD ISO 8407 금속 및 합금의 부식시험편에서 부식 생성물의 제거 방법에 따라 측정하였다.

도 1은 제조예 1에 따른 중량손실 측정 결과를 나타낸 그래프이다.

도 1을 참조하면, 800도의 온도에서 중량 손실을 살펴 보면, Si이나 Zr을 충전 분말로 사용한 샘플(A3, A4)에 세라믹스 분말을 충전 분말로 사용한 샘플(A1, A2)보다 중량 손실이 감소한 것을 알 수 있다. 또한, 900도로 온도가 상승하면 샘플 A9에서 가장 양호한 특성을 나타내며, 1000도로 온도가 더욱 상승하는 경우 전반적으로 모든 샘플에서 상당한 중량 손실이 발생함을 알 수 있다.

<코팅 조성물 제조예 2>

PCS 바인더(PCS) 및 폴리실록산 바인더 #2(New PSX)를 바인더로 하여 동일한 방법으로 도포막을 형성하였다. 비교를 위하여 물유리(Water Glass; W/G)와 TEOS를 바인더로 하여 도포막을 형성하였다. 배합비를 제외한 제조 조건은 제조예1과 동일하게 하였다.

얻어진 도포막의 중량 손실(weight loss)를 측정하였다. 본 실시예의 코팅 조성물의 배합은 다음 표와 같다.

구분		바인더	세라믹 분말	충전분말
B1	조성	New PSX	Al2O3	Si
B1	함량(중량%)	50	40	10
B2	조성	PCS	Al2O3	Si
B2	함량(중량%)	50	40	10
B3	조성	W/G	Al2O3	-
B3	함량(중량%)	50	50	-
B4	조성	TEOS	Al2O3	Si
B4	함량(중량%)	50	40	10

도 2는 제조예 2에 따른 중량손실 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 2를 참조하면, 전체 온도 구간에서 샘플 B1 및 B2는 1 중량% 미만의 손실을 나타내고 있다. 또, 본 발명에 따른 2종의 실란 화합물로 구성된 바인더가 TEOS와 같은 1종의 실란화합물로 구성된 것보다 우수한 코팅 특성을 나타냄을 보여준다.

또한, 제조예 1의 PSX 바인더에 비해 New PSX 바인더의 경우 전체 온도 구간에서 양호한 중량 손실 특성을 나타낸다. 이것은 New PSX 바인더에 포함된 알루미나 나노 졸에 의해 코팅막이 보다 양호한 부착성과 내열성을 갖게 된 것에 기인하는 것으로 판단된다.

<코팅 조성물 제조예3>

코팅 조성물에 점도 조절제를 첨가하고 점도 조절제의 종류에 따른 중량 손실에의 영향을 살펴보았다. 점도 조절제로는 유기 점도조절제로 hydroxypropyl cellulose (제품명 : Klucel M Ind)를 사용하였고, 무기 점도조절제로는 Benton 54를 사용하였다. 유기증점제 (hydroxypropyl cellulose (제품명 : Klucel M Ind))와 무기증점제(Benton 54)는 코팅의 두께를 증가시킬 수 있다.

배합비를 제외한 제조 조건은 제조예1과 동일하게 하였다. 본 실시예의 코팅 조성물의 배합은 다음 표와 같다.

구분		바인더	세라믹 분말	충전분말	점도조절제
C1	조성	New PSX	Al2O3	Si	OVA
C1	함량(중량%)	50	39.75	10	0.25
C2	조성	New PSX	Al2O3	Si	OVA
C2	함량(중량%)	50	39.5	10	0.5
C3	조성	PCS	Al2O3	Si	InVA
C3	함량(중량%)	50	37	10	3.0
C4	조성	PCS	Al2O3	Si	InVA
C4	함량(중량%)	50	35	10	5.0

도 3은 제조예 3에 따른 중량손실 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 3을 참조하면, 무기증점제를 사용한 경우 유기 증점제를 사용한 경우에 비해 전체적으로 낮은 값의 중량 손실을 나타냄을 알 수 있다.

<코팅 조성물 제조예4>

폴리실록산 바인더 #2(New PSX)를 바인더로 하여 충전 분말 함량에 따른 중량 손실을 측정하였다. 배합비를 제외한 제조 조건은 제조예1과 동일하게 하였다. 본 실시예의 코팅 조성물의 배합은 다음 표와 같다.

구분		바인더	세라믹 분말	충전분말
D1	조성	New PSX	Al2O3	Si
D1	함량(중량%)	50	45	5
D2	조성	New PSX	Al2O3	Si
D2	함량(중량%)	50	40	10
D3	조성	New PSX	Al2O3	Si
D3	함량(중량%)	50	35	15
D4	조성	New PSX	Al2O3	Si
D4	함량(중량%)	50	30	20

도 4는 제조예 4에 따른 중량손실 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 4를 참조하면, Si 함량 범위에서 양호한 중량 손실 특성을 나타내고 있으며, 다만 Si 함량에 따라 중량 손실 특성이 다소 변화함을 알 수 있는데, Si 함량은 10 중량% 내외 바람직하게는 8~12 중량% 범위로 첨가되는 경우 양호한 중량 손실 특성을 나타내었다.

<코팅 조성물 제조예5>

폴리실록산 바인더 #2(New PSX)를 바인더로 하여 충전분말의 종류에 따른 중량 손실을 측정하였다. 배합비를 제외한 제조 조건은 제조예1과 동일하게 하였다. 본 실시예의 코팅 조성물의 배합은 다음 표와 같다. 샘플 E6에서는 충전 분말로 Si(10 중량%)과 glass frit(3 중량%)의 혼합물을 사용하였다.

구분		바인더	세라믹 분말	충전분말
E1	조성	New PSX	Al2O3	Si
E1	함량(중량%)	50	40	10
E2	조성	New PSX	Al2O3	Cr
E2	함량(중량%)	50	40	10
E3	조성	New PSX	Al2O3	Zr
E3	함량(중량%)	50	40	10
E4	조성	New PSX	Al2O3	Al
E4	함량(중량%)	50	40	10
E5	조성	New PSX	Al2O3	SiC
E5	함량(중량%)	50	40	10
E6	조성	New PSX	Al2O3	Si/Glass frit
E6	함량(중량%)	50	37	10/3

도 5는 제조예 5에 따른 중량손실 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 5를 참조하면, 충전 분말로는 Si 또는 Al이 사용되는 경우 더욱 양호한 결과를 나타냄을 알 수 있다. 나아가. 충전 분말로 글라스 프릿(glass frit)이 추가되는 경우 900도의 온도에서 양호한 중량 손실 특성을 나타냄을 알 수 있다.

Claims

실란 화합물을 포함하는 세라믹 전구체 바인더 30~60 중량 %;
내열성 금속 산화물 분말 30~60 중량%; 및
금속 활성 충전 분말 5~20 중량%를 포함하는 금속 피복 조성물.
제1항에 있어서,
상기 바인더는 유기 용제를 포함하고,
상기 바인더 내의 고형물은 바인더 100 중량부에 대하여 15~30 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 금속 피복 조성물.
제1항에 있어서,
상기 바인더는 폴리실록산을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 피복 조성물.
제3항에 있어서,
상기 폴리실록산은 최소한 둘 이상의 실란 화합물로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 금속 피복 조성물.
제4항에 있어서,
상기 실란 화합물은 MTMS, TEOS 및 GPTMS로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 2종을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 피복 조성물.
제3항에 있어서,
상기 바인더는 가수분해된 실란 가수분해물과 실란가수분해물을 부분중합시킨 폴리실록산 올리고머 레진이 혼합된 것을 특징으로 하는 금속 피복 조성물.
제1항에 있어서,
상기 금속 활성 충전 분말은 Al, Si, Ti, Zr, Cr 및 B로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 피복 조성물.
제1항에 있어서,
2~5 중량%의 무기 점도조절제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 피복 조성물.
제1항에 있어서,
글라스 프릿을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 피복 조성물.
실란 화합물을 포함하는 세라믹 전구체 바인더를 준비하는 단계;
상기 세라믹 전구체 바인더 30~60 중량 %에 상기 내열성 금속 산화물 분말 30~60 중량% 및 활성 충전 금속 분말 5~20 중량%를 혼합하여 도포 용액을 제조하는 단계;
상기 도포 용액을 탄소강 표면에 도포하는 단계; 및
상기 도포 용액을 건조하는 단계를 포함하는 금속 피복 방법.
제10항에 있어서,
상기 도포 단계는 딥 코팅에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 금속 피복 방법.