KR20200036213A - Method of fabricating crystalline coating using suspension plasma spray and crystalline coating fabricated thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing crystalline coating using a suspension plasma spray method, and the crystalline coating manufactured thereby. Such coating is used as environmental shielding coating by having chemical resistance and phase stability at a high temperature as crystallinity increases. In the present invention, a coating layer having high crystallinity is provided by controlling the content of H2 and the content of distilled water in a solvent when using the suspension plasma spray method. By using the coating layer having high crystallinity, high temperature chemical stability, which is a conventional problem, is improved in the environmental shielding coating.

Description

서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 결정성 코팅 {METHOD OF FABRICATING CRYSTALLINE COATING USING SUSPENSION PLASMA SPRAY AND CRYSTALLINE COATING FABRICATED THEREOF}Method for producing crystalline coating using suspension plasma spray method and crystalline coating produced thereby {METHOD OF FABRICATING CRYSTALLINE COATING USING SUSPENSION PLASMA SPRAY AND CRYSTALLINE COATING FABRICATED THEREOF}

본 발명은 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 결정성 코팅에 관한 것이다. 이러한 코팅은 결정성이 높아짐에 따라 내화학성을 가짐으로써 고온 환경 차폐 코팅으로 이용된다.The present invention relates to a method for producing a crystalline coating using a suspension plasma spray method and a crystalline coating produced thereby. Such a coating is used as a high temperature environmental shielding coating by having chemical resistance as crystallinity increases.

방위산업, 우주항공 및 첨단 산업에 적용되는 소재들은 극한 사용 환경인 초고온, 고압, 화학적 열화 등의 에 노출되는 대표적 소재들이다. 따라서 터빈 엔진 및 주변기기 등과 같은 핵심부품 소재에 대한 내열성, 경량화 그리고 내부식성을 갖춘 복합소재 개발과 그 소재를 유지하고 보호할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 이러한 복합소재 중 내구성이 높고 고온안정성이 높은 탄화규소(SiC, silicon carbide) 기반의 세라믹 복합체 (CMC, ceramic matrix composites) 소재가 초고온 사용환경용 소재로서 가스터빈엔진 및 주변 부품 등 여러 분야에 사용할 수 있는 소재로 주목받고 있다. 하지만 SiC의 경우 1300 ℃ 이상의 고온 환경에서 CMAS (calcium-magnesium aluminosilicate)나 수분 등에 반복적으로 노출되는 환경에서는 침식 및 산화 등의 화학적 열화가 가속화될 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 고온에서 화학적 열화 현상을 억제하고, Si계 CMC기재를 고온, 수분, 고압의 연료, 등 산화, 침식 환경에서 보호하고자 환경 차폐 코팅 기술(EBC)의 연구가 이루어지고 있다.Materials applied to the defense industry, aerospace and high-tech industries are representative materials exposed to extreme use environments such as ultra-high temperature, high pressure, and chemical degradation. Therefore, the development of composite materials with heat resistance, light weight, and corrosion resistance for core component materials such as turbine engines and peripheral devices, and the technology to maintain and protect the materials are required. Among these composite materials, ceramic matrix composites (CMC) based on silicon carbide (SiC), which is durable and has high temperature stability, is an extremely high-temperature environment and can be used in various fields such as gas turbine engines and peripheral parts. It is attracting attention as a material. However, in the case of SiC, it is known that chemical deterioration such as erosion and oxidation may be accelerated in an environment repeatedly exposed to CMAS (calcium-magnesium aluminosilicate) or moisture in a high temperature environment of 1300 ° C or higher. Therefore, research on environmental shielding coating technology (EBC) is being conducted to suppress chemical deterioration at high temperatures and to protect Si-based CMC substrates from high temperature, moisture, high pressure fuel, and other oxidation and erosion environments.

환경 차폐 코팅의 조건은 기재를 고온, 고압의 수분이나 CMAS 등의 산화 분위기 환경에서 기재를 충분히 보호해야 한다. 따라서 소재 중에서 고온 내부식성과 내열성이 우수하며, 기판재인 SiC 소재와 열팽창계수가 유사하여야 한다. The condition of the environmental shielding coating should sufficiently protect the substrate in an oxidizing atmosphere such as high temperature, high pressure moisture or CMAS. Therefore, it has excellent high-temperature corrosion resistance and heat resistance among the materials, and the coefficient of thermal expansion should be similar to that of the substrate material SiC.

항공기 터빈 엔진, 발전기 터빈의 재료는 SiC, Si3N4와 같은 재료가 이용되고, 이러한 재료들은 수분이나 산소에 매우 취약한 문제점이 있고, 고온에서 내화학성이 필요하다. 사용온도가 1200 내지 1800℃이므로 고온에서 내화학성(화학적 열화를 막음)이 필요하다.Materials such as SiC and Si 3 N 4 are used as materials for aircraft turbine engines and generator turbines, and these materials are very vulnerable to moisture or oxygen and require chemical resistance at high temperatures. Since the use temperature is 1200 to 1800 ℃, chemical resistance (preventing chemical deterioration) at high temperature is necessary.

본 발명에서는 종래 기술에서 언급한 문제점들을 해결하고, 결정성을 높인 코팅층을 제공하고자 한다.In the present invention, to solve the problems mentioned in the prior art, and to provide a coating layer with improved crystallinity.

코팅층의 결정성을 높이기 위해 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법의 이용시 H2의 함량 및 증류수의 함량을 제어하고자 한다.In order to increase the crystallinity of the coating layer, it is intended to control the content of H 2 and the content of distilled water when using the suspension plasma spray method.

본 발명의 일 실시예에 따른 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법은, 하소된 이트륨 실리케이트 또는 하소된 란타넘족 희토류 실리케이트 원료 분말이 분산된 현탁액을 준비하는 단계; 서스펜션 플라즈마 스프레이(SPS: Suspension Plasma Spray) 방법을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 코팅막을 열처리하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a crystalline coating using a suspension plasma spray method according to an embodiment of the present invention includes: preparing a suspension in which calcined yttrium silicate or calcined lanthanum rare earth silicate raw material powder is dispersed; Coating the suspension by spraying the suspension onto a base material using a Suspension Plasma Spray (SPS) method; And heat-treating the coated coating film.

상기 란타넘족 희토류 원소는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 인 것이 바람직하다.The lanthanide rare earth elements are preferably La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu.

상기 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법 을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅하는 단계에서, 플라즈마 형성 가스로 Ar, N2 , H2를 이용하고, 이 경우 H2가 10 wt% 이하로 제어되는 것이 바람직하다.In the step of coating the suspension by spraying the suspension onto the base material using the suspension plasma spray method, Ar, N 2 , H 2 is used as the plasma forming gas, and in this case, H 2 is preferably controlled to 10 wt% or less.

상기 H2가 5 wt% 이하로 제어 되는 것이 바람직하다.It is preferable that the H 2 is controlled to 5 wt% or less.

상기 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅하는 단계에서, 플라즈마 형성 가스로 Ar 및 N2 를 이용하는 것으로 제어되는 것이 바람직하다.In the step of coating the suspension by spraying the suspension onto the base material using the suspension plasma spray method, it is preferable to be controlled by using Ar and N 2 as a plasma forming gas.

상기 현탁액을 준비하는 단계에서, 용매로 에탄올 및 증류수가 이용되는 것이 바람직하다. 상기 증류수는 0 초과 20 이하 wt%로 제어되는 것이 바람직하다.In the step of preparing the suspension, it is preferred that ethanol and distilled water are used as the solvent. The distilled water is preferably controlled to more than 0 and less than 20 wt%.

상기 증류수는 10 내지 20 wt%로 제어되는 것이 바람직하다.The distilled water is preferably controlled to 10 to 20 wt%.

본 발명의 일 실시예에 따른 결정성 코팅막은 결정질로 이루어지고, 상기 코팅막은 수분 또는 산소가 모재로 침투하는 것을 억제한다. 상기 모재는 SiC 또는 Si3N4인 것이다.The crystalline coating film according to an embodiment of the present invention is made of crystalline, and the coating film inhibits moisture or oxygen from penetrating into the base material. The base material is SiC or Si 3 N 4 .

본 발명에서는 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법의 이용시 H2의 함량 및 증류수의 함량을 제어함으로써 결정성이 높은 코팅층을 제공한다.The present invention provides a coating layer with high crystallinity by controlling the content of H 2 and the content of distilled water when using the suspension plasma spray method.

이러한 결정성이 높은 코팅층을 이용하여 기존의 문제점인 고온 화학적 안정성이 향상된 환경 차폐 코팅을 제공한다.By using the coating layer having high crystallinity, an environmental shielding coating having improved high temperature and chemical stability, which is an existing problem, is provided.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법의 순서도를 도시한다.
도 2는 표 1의 조건 1의 용사 조건으로 제조된 코팅층의 XRD분석 결과이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 코팅층의 XRD 분석 결과를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 코팅층의코팅층의 XRD 회절 분석결과를 도시한다.
도 5는 공정 조건 1의 코팅층의 TEM 분석 결과이다.
도 6은 공정 조건 4의 코팅층의 TEM 분석 결과이다.
도 7은 공정 조건 7의 코팅층의 TEM 분석 결과이다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
Figure 1 shows a flow chart of a method for producing a crystalline coating using a suspension plasma spray method according to an embodiment of the present invention.
2 is a result of XRD analysis of the coating layer prepared under the spray condition of Condition 1 in Table 1.
Figure 3 shows the XRD analysis results of the coating layer produced according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the XRD diffraction analysis results of the coating layer of the coating layer prepared according to an embodiment of the present invention.
5 is a result of TEM analysis of the coating layer of process condition 1.
6 is a result of TEM analysis of the coating layer of process condition 4.
7 is a result of TEM analysis of the coating layer of process condition 7.
Various embodiments are now described with reference to the drawings, and like reference numbers throughout the drawings are used to indicate similar elements. For purposes of illustration, various descriptions are presented to provide an understanding of the invention. However, it is clear that these embodiments can be practiced without these specific details. In other instances, well-known structures and devices are presented in block diagram form in order to facilitate describing the embodiments.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention can be applied to various changes and may have various forms, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosure form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, steps, actions, components, parts or combinations thereof described in the specification, one or more other features or steps. It should be understood that it does not preclude the existence or addition possibility of the operation, components, parts or combinations thereof.

본 발명은 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 결정성 코팅에 관한 것이다. 이러한 코팅은 결정성이 높아짐에 따라 고온에서 내화학성 및 상안정성을 가짐으로써 환경 차폐 코팅으로 이용된다. 본 발명에서는 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법의 이용시 H2의 함량 및 증류수의 함량을 제어함으로써 결정성이 높은 코팅층을 제공한다. 이러한 결정성이 높은 코팅층을 이용하여 기존의 문제점인 고온 화학적 안정성이 향상된 환경 차폐 코팅을 제공한다.The present invention relates to a method for producing a crystalline coating using a suspension plasma spray method and a crystalline coating produced thereby. Such a coating is used as an environmental shielding coating by having chemical resistance and phase stability at high temperatures as crystallinity increases. The present invention provides a coating layer having high crystallinity by controlling the content of H 2 and the content of distilled water when using the suspension plasma spray method. By using the coating layer having high crystallinity, an environmental shielding coating having improved high temperature and chemical stability, which is an existing problem, is provided.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법의 순서도를 도시한다.Figure 1 shows a flow chart of a method for producing a crystalline coating using a suspension plasma spray method according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법은, 하소된 이트륨 실리케이트 또는 하소된 란타넘족 희토류 실리케이트 원료 분말이 분산된 현탁액을 준비하는 단계(S 110); 서스펜션 플라즈마 스프레이(SPS: Suspension Plasma Spray) 방법을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅하는 단계(S 120); 및 상기 코팅된 코팅막을 열처리하는 단계(S 130)를 포함한다.As shown in Figure 1, the method of manufacturing a crystalline coating using a suspension plasma spray method according to an embodiment of the present invention, preparing a suspension in which calcined yttrium silicate or calcined lanthanum rare earth silicate raw material powder is dispersed (S 110); A step of coating the suspension by spraying the suspension onto a base material using a suspension plasma spray (SPS) method (S 120); And heat-treating the coated coating film (S 130).

S 110 단계에서는 하소된 이트륨 실리케이트 또는 하소된 란타넘족 희토류 실리케이트 원료 분말이 분산된 현탁액을 준비한다. 원료 분말들을 일정 비율로 혼합하고 볼 밀 등을 통해 혼합한 후 고온에서 하소하여 분말을 준비하고 이를 이용해 서스펜션을 준비한다. In step S 110, a suspension in which raw material powder of calcined yttrium silicate or calcined lanthanum rare earth silicate is dispersed is prepared. The raw powders are mixed in a certain ratio, mixed through a ball mill, etc., and calcined at a high temperature to prepare the powder and use it to prepare a suspension.

란타넘족 희토류 원소는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 중에서 이용된다.Lanthanum rare earth elements are used from La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu.

현탁액을 준비하는 단계에서 용매로는 에탄올 및 증류수가 이용되는 것이 특징이다. 본 발명에서는 증류수를 용매 조건으로 제어하고 있고, 그 함량 역시 중요한 포인트이다. 증류수의 함량은 0 초과 20 이하 wt%로, 바람직하게는 10 내지 20 wt%로 제어되는 것이 바람직하다. 바람직하게는 10 내지 15wt%, 5 내지 15wt%로 제어될 수도 있다.Ethanol and distilled water are used as solvents in preparing the suspension. In the present invention, distilled water is controlled as a solvent condition, and its content is also an important point. The content of distilled water is more than 0 and less than or equal to 20 wt%, preferably controlled to 10 to 20 wt%. Preferably it may be controlled to 10 to 15wt%, 5 to 15wt%.

S 120 단계에서는 서스펜션 플라즈마 스프레이(SPS: Suspension Plasma Spray) 방법을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅한다. In step S 120, the suspension is sprayed onto the base material and coated using a suspension plasma spray (SPS) method.

서스펜션 플라즈마 스프레이(SPS, Suspension plasma spray)법은 액적 상태의 미소 크기 입자 원료를 사용하여 분말 형태의 원료를 사용하는 대기 플라즈마 용사에 비하여, 용사 되는 액적의 입자 사이즈가 약 수마이크론 정도로 작아 대기 플라즈마 용사에 비해 치밀하고 높은 밀도의 코팅층을 얻을 수 있다. Suspension plasma spray (SPS) method uses a small-sized particle material in the form of droplets, compared to atmospheric plasma sprays using powdered raw materials, and the particle size of the sprayed droplets is as small as a few microns, resulting in atmospheric plasma spraying. Compared to this, a denser and higher density coating layer can be obtained.

S 120 단계에서는 플라즈마 형성 가스로 Ar, N2, H2를 이용한다.In step S 120, Ar, N 2 and H 2 are used as the plasma forming gas.

이 경우 H2의 함량의 제어가 본 발명에서 중요한 포인트이다. 본 발명에서는 H2가 10wt% 이하로, 바람직하게는 5wt% 이하로 제어되는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 H2가 포함되지 아니하는 것이 바람직하다. 즉, S 120 단계에서 플라즈마 형성 가스로 Ar 및 N2를 이용하는 것이 바람직하다. 이 부분은 후술하는 실시예에서 더욱 자세히 설명하도록 하겠다.In this case, control of the content of H 2 is an important point in the present invention. In the present invention, H 2 is preferably controlled to 10 wt% or less, preferably 5 wt% or less, and most preferably, H 2 is not included. That is, it is preferable to use Ar and N 2 as plasma forming gases in step S 120. This part will be described in more detail in the embodiments described below.

한편, Ar은 70 내지 90wt% 사이로 제어되는 것이 바람직하고, N2는 5 내지 30wt%, 10 내지 20wt%로 제어되는 것이 바람직하다.On the other hand, Ar is preferably controlled between 70 to 90 wt%, N 2 is preferably controlled to 5 to 30 wt%, 10 to 20 wt%.

S 130 단계에서는 코팅된 코팅막을 열처리한다. 열처리는 용도 및 상태에 따라 다양한 방식으로 이루어질 수 있으며, 대표적으로는 플레임(flame)에 의한 융착 방식 또는 코팅층을 형성한 이후 램프에 의한 가열 방식을 이용할 수 있으며, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. In step S 130, the coated coating film is heat treated. The heat treatment may be performed in various ways depending on the use and condition, and representatively, a fusion method by flame or a heating method by a lamp after forming a coating layer may be used, but is not limited thereto.

코팅이 이루어지는 모재는 SiC 또는 Si3N4인 것이 특징이며, 이러한 모재는 방위산업, 우주항공 및 첨단 산업에 적용되는 소재들은 극한 사용 환경인 초고온, 고압, 화학적 열화 등의 에 노출되는 대표적 소재들이다. 터빈 엔진 및 주변기기 등과 같은 핵심부품으로 이용된다.The base material on which the coating is made is characterized by being SiC or Si 3 N 4 , and these base materials are representative materials exposed to extreme environments such as ultra-high temperature, high pressure, and chemical deterioration. . It is used as core parts such as turbine engine and peripheral equipment.

지금까지 설명한 방법에 의해 본 발명에서는 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅막의 제조가 가능하다. 이러한 결정성 코팅막은 다음과 같은 특성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 결정성 코팅막을 결정질로 이루어져 있다.In the present invention by the method described so far, it is possible to manufacture a crystalline coating film using a suspension plasma spray method. It is preferable that such a crystalline coating film has the following characteristics. This crystalline coating film is made of crystalline.

코팅막의 모재는 위에서 설명한 것처럼 터빈, 발전기 등의 모재에 코팅된다. 모재는 SiC 또는 Si3N4로 이루어져 있다. 코팅막은 수분 또는 산소가 모재로 침투하는 것을 억제함으로써 궁극적으로 모재의 신뢰성을 향상시킨다.The base material of the coating film is coated on a base material such as a turbine or a generator as described above. The base material is made of SiC or Si 3 N 4 . The coating film ultimately improves the reliability of the base material by inhibiting moisture or oxygen from penetrating the base material.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅막의 제조 방법 및 이러한 방법에 의해 제작된 결정성 코팅막에 대해 설명하였다. 이하에서는 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 내용을 추가적으로 설명하도록 하겠다.So far, a method of manufacturing a crystalline coating film using a suspension plasma spray method according to an embodiment of the present invention and a crystalline coating film produced by such a method have been described. Hereinafter, the contents of the present invention will be further described together with specific examples.

코팅 기재는 두께 3㎜, 직경 1inch의 코인 형태의 소결체 탄화규소(Silicon carbide, SiC, 99.9%, MAX-TECH, Korea) 기판을 이용하였다. 기판재와 코팅층의 부착력 증대를 위해 코팅 전에 기판 표면을 샌드 블라스팅으로 처리한 후 표면조도측정기(Surface profiler, SJ-410, Mitutoyo, Japan)를 이용하여 표면조도 Ra 값을 측정하였으며, 조도는 약 2㎛ (Ra) 수준을 나타내었다. 이후 아세톤으로 30분간 초음파 세척 후 건조한 뒤 용사하였다.As the coating substrate, a coin-shaped sintered silicon carbide (Silicon carbide, SiC, 99.9%, MAX-TECH, Korea) substrate having a thickness of 3 mm and a diameter of 1 inch was used. To increase the adhesion between the substrate material and the coating layer, the surface of the substrate was treated with sand blasting before coating, and then the surface roughness Ra value was measured using a surface profiler (Surface profiler, SJ-410, Mitutoyo, Japan). Μm (Ra) levels are shown. Then, after 30 minutes of ultrasonic cleaning with acetone, dried and sprayed.

코팅층 제조는 본드 코트 및 탑 코트로 이루어진 이중 층 구조로 제조하였다. 본드 코트 소재로는 Si(99.9%, Vesta, Sweden) 분말을 사용하였고, 탑 코트로는 Ytterbium disilicate(Yb2Si2O7)분말을 이용하였다. Yb2Si2O7 탑 코트를 제조하기 위한 원료 분말로는 Yb2O3 (99.9%, Materion, USA, 4μm) 와 SiO2 (99.9%, kojundo chemical, Japan, 4μm)분말을 1:2(mol. ratio)로 볼 밀을 통해 6시간 혼합하여 1500℃에서 12시간 하소한 Yb2Si2O7 분말을 준비하였다. 하소 조건은 각각 1400℃, 1450℃, 1500℃이며, 승온 속도 5℃/min으로 12시간 동안 열처리한 후 1500℃ 조건을 선택하여 서스펜션 제조에 적용하였다. 10 wt%의 Yb2Si2O7과 에탄올 용매 900 ml에 분산제로 dibuthyl phosphate를 0.5wt% 첨가하여 24시간 동안 지르코니아볼을 이용하여 볼 밀법으로 입자사이즈 약 4μm 사이즈의 서스펜션을 제조하였다. 본드 코트 제조를 위한 서스펜션은 Si 분말을 10 wt% 준비하여 에탄올 용매 900ml에 투입하여 제조하였으며, 이때 분산제로 dibuthyl phosphate 0.5 wt%를 첨가하였다. 본드 코트 용 서스펜션은 4시간 동안 볼밀링을 통해 제조하였다. 이때 입자 사이즈는 약 3μm수준으로 관찰되었다. The coating layer was prepared in a double layer structure consisting of a bond coat and a top coat. Si (99.9%, Vesta, Sweden) powder was used as the bond coat material, and Ytterbium disilicate (Yb 2 Si 2 O 7 ) powder was used as the top coat. Yb 2 Si 2 O 7 As raw material powder for producing top coat, Yb 2 O 3 (99.9%, Materion, USA, 4μm) and SiO 2 (99.9%, kojundo chemical, Japan, 4μm) powder 1: 2 ( mol. ratio), mixed for 6 hours through a ball mill, calcined at 1500 ° C for 12 hours, Yb 2 Si 2 O 7 The powder was prepared. The calcination conditions were 1400 ° C, 1450 ° C, and 1500 ° C, respectively, and heat treatment was performed at a heating rate of 5 ° C / min for 12 hours, and then 1500 ° C conditions were selected and applied to the suspension preparation. A suspension having a particle size of about 4 μm was prepared by a ball mill method using zirconia balls for 24 hours by adding 0.5 wt% of dibuthyl phosphate as a dispersant to 10 wt% of Yb 2 Si 2 O 7 and ethanol solvent 900 ml. The suspension for manufacturing the bond coat was prepared by preparing 10 wt% of Si powder in 900 ml of ethanol solvent, and at this time, 0.5 wt% of dibuthyl phosphate was added as a dispersant. The suspension for the bond coat was prepared through ball milling for 4 hours. At this time, the particle size was observed at a level of about 3 μm.

플라즈마 스프레이 코팅 공정은 회전 테이블에 기판을 고정하고, 250 RPM로 회전하여 서스펜션을 용사하여 코팅층을 제조하였다. 본드 코트와 탑 코트를 제조 하기 이전에 Ar과 N2 가스의 혼합 조건 (Ar : N2 = 80 : 20)으로 70회 동안 플라즈마 조사를 통하여 예열을 하였다. 이때 기판재의 표면온도는 270℃ 였다. 기판재 표면에 본드 코트를 증착하고자 예열과 같은 조건으로 플라즈마 용사하여 Si 본드 코트 층을 제조하였다. 탑 코트는 1500℃ 하소한 분말로 제조한 서스펜션을 이용하여 Yb2Si2O7 조성으로 이루어진 코팅층을 제조하고자 하였다. 이때 가스 조건을 Ar 60-80 %, N2 10-20 %, H2 10-20 %을 분당 45 ml으로 흘려 투입하였고, 230A의 전류량 조건으로 코팅을 진행하였다. 또 다른 조건으로는 플라즈마 엔탈피를 낮추기 위해 수소 농도를 변화시켜 용사 하였으며, 이때 수소를 0%부터 10%까지 농도를 변화하여 용사를 진행하였다. 또한 용매의 에탄올에 증류수를 각각 10%, 20% 첨가하여 서스펜션을 제조하였다. 세부 공정조건들을 표 1에 나타내었다. In the plasma spray coating process, a substrate was fixed on a rotating table, and rotated at 250 RPM to spray the suspension to prepare a coating layer. Before the bond coat and the top coat were prepared, the mixture was preheated through plasma irradiation for 70 times under a mixed condition of Ar and N 2 gas (Ar: N 2 = 80: 20). At this time, the surface temperature of the substrate material was 270 ° C. In order to deposit the bond coat on the surface of the substrate material, a Si bond coat layer was prepared by plasma spraying under conditions such as preheating. The top coat was intended to produce a coating layer composed of a composition of Yb 2 Si 2 O 7 using a suspension made of calcined powder at 1500 ° C. At this time, Ar 60-80% of gas conditions, 10-20% of N 2, and 10-20% of H 2 were flowed at 45 ml per minute, and coating was performed under the current condition of 230A. In another condition, to lower the plasma enthalpy, the hydrogen concentration was changed and sprayed. At this time, the hydrogen was sprayed by changing the concentration from 0% to 10%. In addition, suspension was prepared by adding 10% and 20% of distilled water to the ethanol of the solvent, respectively. Table 1 shows detailed process conditions.

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제조 된 코팅 층을 X-Ray diffraction (RINT-2500HF, Rigaku, JAPAN)을 사용하여 40 kV, 200 mA, Cu-Kα radiation, 스캔 속도 5 °/min의 조건으로 코팅 층의 상 형성 거동 분석을 실시하였다. 또한 각 조건별 코팅 시료에 대한 미세 구조 형성을 관찰하기 위해 코팅 시편을 다이아몬드 커터를 이용하여 컷팅한 후 단면을 1 μm까지 다이아몬드 서스펜션을 사용하여 경면 연마하였다. 연마 후 에탄올에서 30분간 초음파 세척 후 12시간 건조기에서 건조하였다. 이 후 주사 전자 현미경 (JSM-6701F, ZEOL Co.,Ltd., Korea)과 EDS (JSM-6390, JELO, Japan)를 사용하여 미세구조 및 조성을 분석하였다. 또한 코팅층의 미소영역의 미세구조 및 상형성 거동을 파악하기 위하여 focused ion beam system (FIB, NOVA 200, Fei company Co., Ltd., Korea)를 이용하여 시편을 제작하여, 투과 전자 현미경(Tecnai G2 F30 S-twin, AP tech Co., Ltd, USA)으로 미세 구조 및 회절 패턴 분석을 하였다.The prepared coating layer was analyzed for phase formation behavior of the coating layer under the conditions of 40 kV, 200 mA, Cu-Kα radiation, and scan rate of 5 ° / min using X-Ray diffraction (RINT-2500HF, Rigaku, JAPAN). Did. In addition, in order to observe the formation of a fine structure for the coating sample for each condition, the coated specimen was cut using a diamond cutter, and the cross section was polished to a surface of 1 μm using a diamond suspension. After polishing, ultrasonic washing was performed for 30 minutes in ethanol, followed by drying in a dryer for 12 hours. Then, microstructure and composition were analyzed using a scanning electron microscope (JSM-6701F, ZEOL Co., Ltd., Korea) and EDS (JSM-6390, JELO, Japan). In addition, a specimen was prepared using a focused ion beam system (FIB, NOVA 200, Fei company Co., Ltd., Korea) to determine the microstructure and image formation behavior of the microregion of the coating layer, and a transmission electron microscope (Tecnai G2) F30 S-twin, AP tech Co., Ltd, USA) for microstructure and diffraction pattern analysis.

도 2는 표 1의 조건 1의 용사 조건으로 제조된 코팅층의 XRD분석 결과이다. 이 때의 코팅 용사 조건에서 가스혼합비는 Ar2: N2: H2 = 80: 10: 10% 이였으며, 1500℃의 하소 된 분말을 사용한 경우이다. 분석 결과 Yb2Si2O7를 나타내는 피크가 관찰되었지만, 브로드한 피크가 함께 관찰됨으로써, 미세입자 또는 비정질의 입자가 혼재된 것으로 추정된다. 이는 높은 플라즈마 에너지로 인해 원료분말이 상변화 및 미세화를 이루어 생성된 피크로 판단된다.2 is a result of XRD analysis of the coating layer prepared under the spray condition of Condition 1 in Table 1. The gas mixing ratio in the coating spraying conditions at this time was Ar 2 : N 2 : H 2 = 80: 10: 10%, and this is the case of using calcined powder at 1500 ° C. As a result of the analysis, a peak indicating Yb 2 Si 2 O 7 was observed, but it is presumed that the fine particles or the amorphous particles are mixed because the broad peak is observed together. This is considered to be a peak generated by phase change and refinement of the raw material powder due to the high plasma energy.

높은 결정성의 Yb2Si2O7의 코팅층을 제조하고자 플라즈마 엔탈피를 낮추어 용사하였다. 플라즈마 엔탈피를 낮추는 방법으로 수소의 함량을 줄이는 조건을 적용하였다. 이때 가스의 함량을 Ar2: N2: H2 = 80: 15: 5의 공정 조건으로 용사하였다. 세부 공정 조건은 표 1의 조건 2에 나타내었다. 또한, 보다 높은 결정성을 위해 수소를 5%로 유지한 채 서스펜션 용매 내의 증류수를 첨가하여 용사하였다. 공정 조건은 조건 3, 4와 같으며, 각각 에탄올 용매에 증류수를 10%, 20% 첨가하여 서스펜션을 제조하였다. 위의 공정 후 코팅층의 XRD 분석 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3의 XRD 분석 결과는 수소 농도 5%의 용사 조건에서 각각의 증류수 함량에 따라 표시하였다. 도 3의 증류수 함량 0%의 분석 결과에서 일반적 용사 조건인 조건 1과 비교하여 수소의 농도가 줄었을 때, 상대적으로 브로드한 피크가 감소하였다. 또한 증류수를 첨가한 서스펜션에서, 증류수의 함량이 높아질수록 브로드한 피크 함량은 줄고 결정상의 Yb2Si2O7 피크가 관찰되었다. 또한, 증류수를 첨가한 서스펜션에서 결정형의 Yb2Si2O7가 증가한 것이 관찰되었다. 보다 높은 결정형의 Yb2Si2O7을 제조하기 위해서 추가적으로 수소를 배제한 용사를 하였다. 이때 공정 조건을 표 1의 조건 5에 나타내었다. 또한, 수소를 배제하고, 서스펜션에 증류수를 각각 10%, 20% 첨가하여 용사 조건을 표 1의 조건 6과 7에 나타내었다. 각각의 공정 조건에서 제조된 코팅층의 XRD 회절 분석결과를 도 4에 나타내었다. 증류수 함량이 0%이고 수소를 배제한 용사 조건에서는 수소가 5%와 증류수 20%의 조건에서보다도 높은 결정성의 Yb2Si2O7의 피크가 상대적으로 많이 관찰되었다. 또한, 증류수를 첨가한 용사 조건에서는 결정상의 Yb2Si2O7가 주를 이루었으며, 증류수 20%의 용사 조건에서는 원료 분말과 유사한 결정성의 Yb2Si2O7 피크를 보였다. 가장 높은 결정성의 Yb2Si2O7를 서스펜션 플라즈마 스프레이로 제조하기 위해서는 수소를 배제하거나, 서스펜션 내에 증류수를 첨가하여 낮은 플라즈마 열량으로 용사를 하는 것이 효과가 있음을 확인할 수 있었다.In order to prepare a coating layer of high crystallinity Yb 2 Si 2 O 7 , plasma enthalpy was lowered and sprayed. Conditions to reduce the content of hydrogen were applied by lowering the plasma enthalpy. At this time, the gas content was sprayed under the process conditions of Ar 2 : N 2 : H 2 = 80: 15: 5. The detailed process conditions are shown in Condition 2 of Table 1. In addition, it was sprayed by adding distilled water in a suspension solvent while maintaining hydrogen at 5% for higher crystallinity. The process conditions were the same as those of conditions 3 and 4, and 10% and 20% of distilled water was added to the ethanol solvent, respectively, to prepare a suspension. The result of XRD analysis of the coating layer after the above process is shown in FIG. 3. The XRD analysis results of FIG. 3 are displayed according to each distilled water content under a spray condition of 5% hydrogen concentration. In the analysis result of 0% of the distilled water content of FIG. 3, when the concentration of hydrogen was reduced compared to condition 1, which is a general thermal spray condition, a relatively broad peak was decreased. In addition, in the suspension to which distilled water was added, as the content of distilled water increased, the broad peak content decreased and a crystalline Yb 2 Si 2 O 7 peak was observed. In addition, it was observed that the crystalline Yb 2 Si 2 O 7 increased in the suspension with distilled water. In order to prepare a higher crystal form of Yb 2 Si 2 O 7 , spraying in which hydrogen was excluded was additionally performed. At this time, the process conditions are shown in Condition 5 of Table 1. Further, hydrogen was excluded, and 10% and 20% of distilled water was added to the suspension, respectively, and thermal spray conditions were shown in conditions 6 and 7 of Table 1. The XRD diffraction analysis results of the coating layer prepared under each process condition are shown in FIG. 4. In the thermal spray conditions where the content of distilled water was 0% and hydrogen was excluded, relatively high peaks of crystallinity of Yb 2 Si 2 O 7 were observed than those of 5% of hydrogen and 20% of distilled water. In addition, under the spraying conditions to which distilled water was added, Yb 2 Si 2 O 7 in the crystal phase was predominant, and under the spraying conditions of 20% distilled water, the crystallinity of Yb 2 Si 2 O 7 peak similar to that of the raw material powder was shown. In order to manufacture Yb 2 Si 2 O 7 with the highest crystallinity as a suspension plasma spray, it was confirmed that hydrogen is excluded, or distilled water is added to the suspension to spray the product with low plasma heat.

각각의 공정 조건 중XRD 분석에서 결정성의 Yb2Si2O7 피크와 브로드한 피크를 보다 미소영역에서 세부적인 상형성 및 미세구조 분석을 위해 공정 조건1인 수소 10%의 용사 코팅층과 조건 4인 서스펜션 용매 내의 증류수 함량이 20%이며, 수소의 함량이 5%일 때의 코팅층 및 조건 7의 용매 내의 증류수 함량이 20%이고, 수소를 배제하였을 때의 코팅층을 각각 TEM 및 EDS 분석을 실시하였다. 도 5는 공정 조건1의 코팅층의 TEM 분석 결과이다. 코팅층의 구조가 다양한 형상으로 관찰되며, 그림 6(a) 의 미세구조와 같이 입자들이 액적이 되어 적층 되는 형태의 전형적인 플라즈마 스프레이 코팅의 형태를 보였다. 도 5의 사진에서 A와 D영역은 다른 부분의 코팅층보다 어두운 색의 액적층이 관찰되었다. A 부분의 전자빔 회절 패턴(Diffraction pattern)분석 결과를 (b)에 나타내었다. 회절 패턴을 보았을 때 수 나노미터의 매우 미세한 입자들과 다결정의 입자들이 모여 회절링을 생성하였음을 알 수 있었다. 이때 회절 패턴을 분석한 결과 (021), (201)의 회절면을 보이는 다결정의 미세한 Yb2Si2O7로 볼 수 있었다. 각각 이를 고해상(High Resolution) 이미지로 분석한 경우, 약 7nm정도의 미세한 입자들이 포함된 상태임을 알 수 있었다. 도 5의 B의 위치의 회절패턴 결과를 (d)에 나타내었다. 이와 같은 경우 결정형이 뚜렷하게 보이지 않고 달무리의 형태를 띄는 비정질 형태로 관찰되었고, 뚜렷하지 않은 회절 링은 수 나노 미터의 미세 입자로 추정된다. 도 5는 C의 위치에서 주변의 코팅층보다 밝게 관찰되는 입자형태의 부분 C를 (e)에 회절 패턴으로 나타내었다. 이때 C영역의 밝은 입자 부분은 Yb2SiO5의 결정상임을 확인할 수 있었다. 도 5의 D위치에서 A와 마찬가지로 결정상의 미세 입자들이 분포하고 있는 비정질상을 관찰 할 수 있다. 이를 바탕으로 보았을 때 주로 결정형의 미세한 입자들이 비정질에 포함되어있다고 보여지며, 코팅층의 일부에 도 5의 C영역과 같은 결정형의 입자가 분포되어 있다고 보여진다. Crystalline Yb 2 Si 2 O 7 in XRD analysis of each process condition For detailed image formation and microstructure analysis of the peaks and broad peaks in a more microscopic region, the thermal spray coating layer of 10% hydrogen under process condition 1 and the distilled water content in the suspension solvent under condition 4 are 20%, and the content of hydrogen is 5%. When the coating layer and the distilled water content in the solvent of condition 7 was 20%, and the hydrogen was excluded, the coating layer was subjected to TEM and EDS analysis, respectively. 5 is a result of TEM analysis of the coating layer of process condition 1. The structure of the coating layer was observed in various shapes, and as shown in the microstructure of Figure 6 (a), it showed a typical plasma spray coating type in which particles are deposited as droplets and stacked. In the photo of FIG. 5, a darker colored droplet layer was observed in areas A and D than the coating layer of other parts. The results of the electron beam diffraction pattern analysis of Part A are shown in (b). When looking at the diffraction pattern, it was found that a few nanometers of very fine particles and polycrystalline particles gathered to generate a diffraction ring. At this time, as a result of analyzing the diffraction pattern, it could be seen as fine Yb 2 Si 2 O 7 of polycrystalline showing the diffraction surfaces of (021) and (201). When each of them was analyzed with a high resolution image, it was found that fine particles of about 7 nm were included. The results of the diffraction pattern at the position B in FIG. 5 are shown in (d). In this case, the crystalline form was not clearly visible and was observed as an amorphous form with a halo morphology, and the insignificant diffraction ring was estimated to be several nanometer fine particles. FIG. 5 shows a partial diffraction pattern (e) in the form of particles observed brighter than the surrounding coating layer at the position C. At this time, it was confirmed that the bright particle portion of the C region is a crystal phase of Yb 2 SiO 5 . At D position in FIG. 5, an amorphous phase in which fine particles of a crystalline phase are distributed can be observed. Based on this, it is shown that the fine particles of the crystalline form are mainly included in the amorphous, and it is shown that the crystalline particles such as the C region of FIG. 5 are distributed in a part of the coating layer.

공정 조건 4는 보다 높은 결정성의 Yb2Si2O7 코팅층을 제조하기 위해 수소의 함량을 낮추고 용매에 증류수를 첨가하여, 상대적으로 낮은 플라즈마 엔탈피로 용사 한경우이다. Ar2: N2: H2 = 80: 15: 5의 가스 농도와 서스펜션의 용매에 증류수를 20% 첨가하여 코팅 시료를 제조하였다. 수소의 함량이 낮아지고, 증류수의 함량이 높아질수록 XRD분석 결과 Yb2Si2O7 피크가 증가하는 것을 볼 수 있었으며, 상대적으로 브로드한 피크가 줄어드는 것을 볼 수 있었다. 증류수의 첨가에 의한 영향을 자세히 알아보고자 TEM 분석을 실시하여 관찰된 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6 (a) 미세구조를 보았을 때 증류수를 첨가하기 이전보다 액적 형태의 코팅층이 아닌 둥근 입자 형태의 코팅이 많은 것으로 보여진다. 다양한 위치에서 전자빔 회절상을 분석한 결과를 도 6에 나타내었다. (b)에서 나타낸 A위치를 보았을 때 결정상의 입자를 볼 수 있었다. (c)는 A위치의 코팅층 내부에서 입자 형태가 관찰되었는데 이 입자는 Yb2SiO5의 결정형의 회절 상 모습을 보였다. 이는 zone axis [010] 조건에서 (011)과 (110)의 결정면을 나타내는 단사정계 Yb2Si2O7의 입자로 보여진다. 도 6의 B의 위치를 보았을 때 회절링이 보이지만 근처로 달무리와 같은 형태의 모습을 보임으로 비정질 및 미세 입자들이 형성되었음을 알 수 있었다. 또한 각각 다른 부위를 분석해 보았을 때 대부분 결정형의 입자들이 보여지며 상대적으로 조건 1의 코팅층보다, 결정상의 비율이 더 높은 것을 볼 수 있었다. 수소 농도 10%로 용사하였을 때보다 수소 농도를 5%로 낮추고 증류수를 20% 첨가하여 용사한 코팅 층에서 높은 결정상의 Yb2Si2O7가 관찰 되었음을 알 수 있었다. Process condition 4 is a case of spraying with a relatively low plasma enthalpy by lowering the content of hydrogen and adding distilled water to a solvent to produce a higher crystallinity Yb 2 Si 2 O 7 coating layer. A coating sample was prepared by adding 20% of distilled water to a gas concentration of Ar 2 : N 2 : H 2 = 80: 15: 5 and a suspension solvent. As the content of hydrogen decreases and the content of distilled water increases, XRD analysis results show that Yb 2 Si 2 O 7 It was observed that the peak was increased, and the relatively broad peak was decreased. In order to examine the effect of the addition of distilled water in detail, the results observed by performing TEM analysis are shown in FIG. 6. When the microstructure of FIG. 6 (a) is seen, it is seen that the coating in the form of a round particle rather than the coating layer in the form of a droplet is more than before the addition of distilled water. The results of analyzing the electron beam diffraction images at various positions are shown in FIG. 6. When the position A shown in (b) was viewed, particles of the crystalline phase were observed. (c) Particle morphology was observed inside the coating layer at position A. These particles showed a diffraction image of the crystal form of Yb 2 SiO 5 . This is seen as particles of the monoclinic system Yb 2 Si 2 O 7 showing the crystal planes of (011) and (110) under the zone axis [010] condition. When the position of B in FIG. 6 was seen, a diffraction ring was seen, but it was found that amorphous and fine particles were formed by showing a shape like a halo nearby. In addition, when analyzing different parts, most of the crystalline particles are seen, and the proportion of the crystalline phase is higher than that of the coating layer under condition 1. It was found that a higher crystalline Yb 2 Si 2 O 7 was observed in the sprayed coating layer by lowering the hydrogen concentration to 5% and adding 20% distilled water than when spraying with a hydrogen concentration of 10%.

도 7의 TEM 분석결과는 높은 결정성의 Yb2Si2O7 코팅층을 제조하기 위하여 수소를 배제하고 플라즈마 용사를 하였다. 수소를 배제하고 증류수 20%의 매우 낮은 엔탈피의 용사 조건의 코팅층을 TEM분석 하였다. 코팅층의 회절 패턴 분석 결과를 도 7에 나타내었다. 대부분의 위치에서 매우 작은 결정형 입자 형태의 코팅층이 형성 되었음을 알 수 있었다. (a)는 A의 위치에서 회절상 분석 관찰 결과를 나타내었다. 이때 도 7(b)에서 zone axis [010] 조건에서 (201), (001)의 회절면을 갖는 결정성 Yb2Si2O7이 관찰되었다. 또한 대부분의 위치에서 A와 같은 형태가 관찰되었다.The result of TEM analysis in FIG. 7 shows high crystallinity of Yb 2 Si 2 O 7 In order to prepare the coating layer, hydrogen was removed and plasma spraying was performed. Excluding hydrogen and TEM analysis of a coating layer with a very low enthalpy spray condition of 20% distilled water. The diffraction pattern analysis results of the coating layer are shown in FIG. 7. It was found that a coating layer in the form of very small crystalline particles was formed at most locations. (a) shows the observation result of the diffraction image analysis at the position of A. At this time, in FIG. 7 (b), crystalline Yb 2 Si 2 O 7 having diffraction surfaces of (201) and (001) was observed under the zone axis [010] condition. In addition, the A-like form was observed in most positions.

위의 실시예를 통해서 알 수 있듯이, 본 발명에서는 수소 함량의 조절 및 용매로서 증류수의 첨가를 통해서 결정성을 향상시킨 코팅층이 생성됨을 알 수 있었다. 최적의 조건으로는 H2를 이용하지 않고 증류수를 첨가하고, 바람직하게는 증류수를 20wt% 첨가하는 조건이 최적의 조건임을 확인하였다.As can be seen from the above examples, it was found that in the present invention, a coating layer with improved crystallinity was produced through the control of hydrogen content and the addition of distilled water as a solvent. As the optimal condition, it was confirmed that the condition of adding distilled water without using H 2 and preferably adding 20 wt% of distilled water was the optimal condition.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the presented embodiments is provided to enable any person of ordinary skill in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art of the present invention, and the general principles defined herein can be applied to other embodiments without departing from the scope of the present invention. Thus, the present invention should not be limited to the embodiments presented herein, but should be interpreted in the broadest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (12)

하소된 이트륨 실리케이트 또는 하소된 란타넘족 희토류 실리케이트 원료 분말이 분산된 현탁액을 준비하는 단계;
서스펜션 플라즈마 스프레이(SPS: Suspension Plasma Spray) 방법을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅하는 단계; 및
상기 코팅된 코팅막을 열처리하는 단계를 포함하는,
서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법.
Preparing a suspension in which calcined yttrium silicate or calcined lanthanide rare earth silicate raw powder is dispersed;
Coating the suspension by spraying the suspension onto a base material using a Suspension Plasma Spray (SPS) method; And
Comprising the step of heat-treating the coated coating film,
Method for producing a crystalline coating using a suspension plasma spray method.
제 1 항에 있어서,
상기 란타넘족 희토류 원소는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 인 것을 특징으로 하는,
서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법.
According to claim 1,
The lanthanide rare earth element is characterized in that La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu,
Method for producing a crystalline coating using a suspension plasma spray method.
제 1 항에 있어서,
상기 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅하는 단계에서,
플라즈마 형성 가스로 Ar, N2, H2를 이용하고, 이 경우 H2가 10 wt% 이하로 제어되는 것을 특징으로 하는,
서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법.
According to claim 1,
In the step of coating by spraying the suspension to the base material using the suspension plasma spray method,
Ar, N 2 , H 2 is used as the plasma forming gas, and in this case, H 2 is controlled to 10 wt% or less.
Method for producing a crystalline coating using a suspension plasma spray method.
제 3 항에 있어서,
상기 H2가 5 wt% 이하로 제어되는 것을 특징으로 하는,
서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법.
The method of claim 3,
Characterized in that the H 2 is controlled to 5 wt% or less,
Method for producing a crystalline coating using a suspension plasma spray method.
제 1 항에 있어서,
상기 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅하는 단계에서,
플라즈마 형성 가스로 Ar 및 N2를 이용하는 것으로 제어되는 것을 특징으로 하는,
서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법.
According to claim 1,
In the step of coating by spraying the suspension to the base material using the suspension plasma spray method,
Characterized in that it is controlled by using Ar and N 2 as a plasma forming gas,
Method for producing a crystalline coating using a suspension plasma spray method.
제 1 항에 있어서,
상기 현탁액을 준비하는 단계에서,
용매로 에탄올 및 증류수가 이용되는 것을 특징으로 하는,
서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법.
According to claim 1,
In the step of preparing the suspension,
Characterized in that ethanol and distilled water are used as a solvent,
Method for producing a crystalline coating using a suspension plasma spray method.
제 6 항에 있어서,
상기 증류수는 0 초과 20 이하 wt%로 제어되는 것을 특징으로 하는,
서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법.
The method of claim 6,
The distilled water is characterized in that it is controlled to more than 0 and less than 20 wt%,
Method for producing a crystalline coating using a suspension plasma spray method.
제 6 항에 있어서,
상기 증류수는 10 내지 20 wt%로 제어되는 것을 특징으로 하는,
서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법.
The method of claim 6,
The distilled water is characterized in that controlled to 10 to 20 wt%,
Method for producing a crystalline coating using a suspension plasma spray method.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조되며,
결정질로 이루어진 것을 특징으로 하는,
결정성 코팅막.
It is prepared according to the method of any one of claims 1 to 8,
Characterized by consisting of crystalline,
Crystalline coating film.
제 9 항에 있어서,
상기 코팅막은 수분 또는 산소가 모재로 침투하는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는,
결정성 코팅막.
The method of claim 9,
The coating film is characterized in that to inhibit the penetration of moisture or oxygen to the base material,
Crystalline coating film.
제 10 항에 있어서,
상기 모재는 SiC 또는 Si3N4인 것을 특징으로 하는,
결정성 코팅막.
The method of claim 10,
The base material is characterized in that the SiC or Si 3 N 4 ,
Crystalline coating film.
하소된 이트륨 실리케이트 또는 하소된 란타넘족 희토류 실리케이트 원료 분말이 분산된 현탁액을 준비하는 단계;
서스펜션 플라즈마 스프레이(SPS: Suspension Plasma Spray) 방법을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅하는 단계; 및
상기 코팅된 코팅막을 열처리하는 단계를 포함하고,
상기 서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅하는 단계에서 플라즈마 형성 가스로 Ar, N2를 이용하고,
상기 현탁액을 준비하는 단계에서 용매로 에탄올 및 증류수를 이용하며,
상기 증류수는 10 내지 20 wt%로 제어되는 것을 특징으로 하는,
서스펜션 플라즈마 스프레이 방법을 이용한 결정성 코팅의 제조 방법.
Preparing a suspension in which calcined yttrium silicate or calcined lanthanide rare earth silicate raw powder is dispersed;
Coating the suspension by spraying the suspension onto a base material using a Suspension Plasma Spray (SPS) method; And
And heat-treating the coated coating film,
Ar, N 2 is used as a plasma forming gas in the step of spraying and coating the suspension on the base material using the suspension plasma spray method,
In the step of preparing the suspension, using ethanol and distilled water as a solvent,
The distilled water is characterized in that controlled to 10 to 20 wt%,
Method for producing a crystalline coating using a suspension plasma spray method.
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EP3088559A1 (en) * 2015-04-28 2016-11-02 United Technologies Corporation Reflective coating for components

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