KR20220170095A - 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법 - Google Patents

플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내식성 및 내마모도가 개선되도록, 본 발명은 중앙부에 동력축이 연결되는 회전몸체부 및 상기 회전몸체부의 외주면에 원주방향을 따라 방사상으로 연장되는 복수개의 날개부를 포함하는 프로펠러본체가 챔버 내부에 구비된 지그에 안착되고, 상기 챔버 내부에 질소 이온이 생성되도록 상기 챔버 내부로 질소 가스가 주입되며 상기 프로펠러본체가 기설정된 제1온도에 도달시까지 가열되는 제1단계; 상기 프로펠러본체가 기설정된 시간동안 상기 제1온도로 지속 가열되되 상기 챔버에 구비된 전극에 전압을 인가하여 발생된 플라즈마에 의해 질소 이온이 생성되고 상기 프로펠러본체의 표면에 나노질화층이 적층 형성되는 제2단계; 및 상기 프로펠러본체가 상기 제1온도에서 상기 제1온도보다 낮은 제2온도로 냉각됨에 따라 상기 프로펠러본체 표면에 상기 나노질화층이 최종 형성되는 제3단계를 포함하는 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법을 제공한다.

Description

플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법{manufacturing method for propeller having plasma nano nitride layer}
본 발명은 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내식성 및 내마모도가 개선되는 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박용 프로펠러는 염수에 의한 전기화학적 부식뿐만 아니라 추진력 확보 과정에서 자연적으로 생기는 압력차에 의한 캐비티(Cavity)가 발생하고 캐비티의 성장과 활성화에 의해 캐비테이션(Cavitation) 현상이 발생한다.
여기서, 캐비테이션은 국부적으로 1만 켈빈(K) 온도 이상의 에너지와 충격파를 가지고 있어 프로펠러 금속 표면이 순간적으로 고온 및 이온화와 같은 활성상태가 되고 부식과 노화에 의해 쉽게 떨어져 나가게되는 현상이 발생한다.
이에 따라, 캐비테이션과 침식에 의한 표면 거칠기 가속화와, 부식된 금속이 표면으로부터 떨어져 나간 프로펠러는 물과의 마찰력 및 토크 증가에 의하여 출력 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 에너지 비용이 증가되는 심각한 문제점이 있었다.
더욱이, 프로펠러 유동 및 캐비테이션에 의한 소음으로 인해 수중 소음이 발생하여 해양생태계에 악영향을 미치는 문제점이 있었다.
따라서, 프로펠러 금속표면을 보호하여 에너지 효율을 향상시키고 프로펠러에 의한 수중 소음을 감소시키기 위한 반영구적인 프로펠러 표면처리 기술 확보가 시급한 실정이다.
한국 공개특허 제10-2012-0072584호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 내식성 및 내마모도가 개선되는 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 중앙부에 동력축이 연결되는 회전몸체부 및 상기 회전몸체부의 외주면에 원주방향을 따라 방사상으로 연장되는 복수개의 날개부를 포함하는 프로펠러본체가 챔버 내부에 구비된 지그에 안착되고, 상기 챔버 내부에 질소 이온이 생성되도록 상기 챔버 내부로 질소 가스가 주입되며 상기 프로펠러본체가 기설정된 제1온도에 도달시까지 가열되는 제1단계; 상기 프로펠러본체가 기설정된 시간동안 상기 제1온도로 지속 가열되되 상기 챔버에 구비된 전극에 전압을 인가하여 발생된 플라즈마에 의해 질소 이온이 생성되고 상기 프로펠러본체의 표면에 나노질화층이 적층 형성되는 제2단계; 및 상기 프로펠러본체가 상기 제1온도에서 상기 제1온도보다 낮은 제2온도로 냉각됨에 따라 상기 프로펠러본체 표면에 상기 나노질화층이 최종 형성되는 제3단계를 포함하는 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 제1단계에서, 상기 프로펠러본체는 스테인레스스틸 재질로 구비되며, 상기 제1온도는 1,000~1,100℃로 설정되되, 상기 제2단계에서, 상기 기설정된 시간은 28~32시간으로 설정되며, 상기 챔버 내부의 압력이 10~30bar로 설정되고, 상기 제3단계에서, 상기 제2온도는 300℃ 이하로 설정됨이 바람직하다.
이때, 상기 제1단계는, 상기 챔버 내부가 진공화되는 진공화 단계와, 상기 챔버 내부에 아르곤을 포함하는 불활성기체가 충진되는 퍼징 단계와, 상기 불활성기체가 충진된 상태의 상기 챔버 내부에 질소 가스가 주입되는 단계를 포함함이 바람직하다.
그리고, 상기 제2단계는, 상기 챔버 내부에 크롬 분말을 포함하는 혼합제가 투입되어 상기 프로펠러본체의 표면이 크롬카바이드 코팅 처리되는 코팅 단계를 더 포함함이 바람직하다.
또한, 상기 제1단계는, 상기 챔버 내부가 상기 제1온도보다 높은 제3온도로 예열되는 예열 단계를 더 포함하되, 상기 제3온도는 530~550℃로 설정됨이 바람직하다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 진공에서 프로펠러본체가 기설정된 시간동안 제1온도로 가열되고 플라즈마화된 질소 이온이 표면에 침투됨에 따라 나노질화층이 적층 형성되어 운항시 유체 속도 및 압력 변화에 의한 캐비테이션 발생시에도 프로펠러본체의 표면에 형성된 나노질화층에 의해 보호되므로 내식성 및 내마모성이 현저히 개선될 수 있다.
둘째, 제1온도가 1,000~1,100℃로 설정되며 기설정된 시간이 28~32시간으로 설정됨에 따라 최적의 생산성 및 경제성을 가지면서도 프로펠러본체 표면에 형성된 나노질화층의 표면경도 및 두께가 증가되므로 제조정밀성이 개선될 수 있다.
셋째, 챔버 내부에 질소 가스가 주입되기 전에, 챔버 내부가 진공화되는 진공화 단계와, 챔버 내부에 아르곤을 포함하는 불활성기체가 충진되는 퍼징 단계가 수행되므로 챔버 내부의 불순물이 제거되어 프로펠러본체 표면에 적층 형성되는 나노질화층의 순도 및 품질이 현저히 개선될 수 있다.
넷째, 프로펠러본체가 제1온도로 지속 가열시, 플라즈마에 의해 생성된 질소 이온과, 투입된 크롬 입자가 프로펠러본체의 표면의 메탈 입자 사이로 혼합 침투된 확산층이 형성되어 프로펠러본체와 나노질화층 간의 밀착력이 증가되므로 기공 및 크랙이 최소화된 치밀한 나노질화층을 형성하여 제조정밀성이 개선될 수 있다.
다섯째, 프로펠러본체의 표면이 예열된 챔버 내에서 가열되므로 스크린 타입으로 구비되는 전극 표면에 탄화물의 발생이 최소화되며 프로펠러본체의 표면에 나노질화층의 형성이 더욱 치밀하게 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법에 따라 제조된 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법에서 공정단계에 따른 가열온도를 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법에 따라 제조된 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러를 나타낸 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법에서 공정단계에 따른 가열온도를 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법은 프로펠러본체가 챔버 내부에 구비된 지그에 안착되고 챔버 내부로 질소 가스가 주입되며 프로펠러본체가 기설정된 제1온도에 도달시까지 가열(s10), 프로펠러본체가 기설정된 시간동안 제1온도로 지속 가열되되 챔버에 구비된 전극에 전압을 인가하여 발생된 플라즈마에 의해 질소 이온이 생성되고 프로펠러본체의 표면에 나노질화층이 적층 형성(s20) 및 프로펠러본체가 제1온도에서 제1온도보다 낮은 제2온도로 냉각(s30)의 일련의 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러(100)는 중앙부에 동력축이 연결되는 회전몸체부(10) 및 상기 회전몸체부(10)의 외주면에 원주방향을 따라 방사상으로 일체로 연장되는 복수개의 날개부(20)를 포함하는 프로펠러본체(10,20)와, 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 적층 형성되는 나노질화층(30)을 포함한다. 즉, 상기 회전몸체부(10) 및 상기 날개부(20)의 각 표면에 상기 나노질화층(30)이 연속적으로 코팅된다. 이때, 본 발명의 일실시예에서 상기 회전몸체부(10) 및 상기 날개부(20)를 포함하는 상기 프로펠러본체(10,20)가 스테인레스스틸(SUS) 재질로서 구비되는 경우를 예로써 도시 및 설명한다. 물론, 경우에 따라 프로펠러본체가 스테인레스 스틸 재질 이외의 금속 재질로 구비될 수도 있으며, 가장 바람직하게는 플라즈마화된 상태에서 질소 이온의 침투성이 우수한 금속 재질로 구비될 수 있다.
한편, 중앙부에 동력축이 연결되는 상기 회전몸체부(10)와, 상기 회전몸체부(10)의 외주면에 원주방향을 따라 방사상으로 연장되는 복수개의 상기 날개부(20)를 포함하는 상기 프로펠러본체(10,20)가 챔버 내부에 구비된 지그에 안착되고, 상기 챔버 내부에 질소 이온이 생성되도록 상기 챔버 내부로 질소 가스가 주입되며 상기 프로펠러본체(10,20)가 기설정된 제1온도에 도달시까지 가열된다(s10).
여기서, 상기 챔버에 고밀도 플라즈마 발생을 위한 전극이 구비되되, 상기 전극은 상기 챔버 내벽면을 따라 배치될 수 있으며, 상기 챔버의 상단에는 커버가 놓여져 방전되는 플라즈마 입자들을 가두고 하방으로 향하게 하여 고밀도 플라즈마와 질소 원자 이온을 형성하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 커버는 세라믹, 유리, 석영과 같은 절연체이거나, 그러한 절연체를 전극과 접하게 하고 그 위에 고온 내열성 금속을 더 배치하여 구성될 수도 있다. 더욱이, 전극과 접하는 커버가 전극과 같은 금속재일 경우, 인가전압을 교류로 하여 플로팅 방식의 방전을 일으킬 수도 있다.
그리고, 별도의 전압인가장치를 통해 전압을 전극에 인가하면 상기 전극으로 에워싸인 부분에 고밀도 플라즈마가 형성되고 상기 챔버 내부로 주입되는 질소가 질소 이온으로 형성되며 피처리물인 상기 프로펠러본체(10,20)는 상기 지그에 안착되어 질화처리가 수행될 수 있다. 이때, 별도의 히터를 사용하지 않고 전극에 전력을 가하여 발생되는 온도만으로 질화 처리에 필요한 온도에 도달될 수 있으며, 전극은 스크린 타입으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 챔버 내부로 질소 가스가 주입되기 이전 단계로써, 상기 챔버 내부가 진공화되는 진공화 단계가 수행될 수 있다. 이때, 펌프 등으로 구비될 수 있는 별도의 진공형성수단을 통해 상기 챔버 내부에 잔존하는 기체가 제거됨에 따라 상기 챔버 내부가 진공화될 수 있다.
이어서, 상기 챔버 내부가 진공화되는 진공화 단계가 수행된 후, 상기 챔버 내부에 아르곤을 포함하는 불활성기체가 충진되는 퍼징 단계가 수행될 수 있다. 여기서, 상기 챔버 내부에 아르곤을 포함하는 불활성기체가 충진되는 퍼징 단계는 상기 진공화 단계 이후부터, 상기 챔버 내부로 질소 가스가 주입되며 상기 프로펠러본체(10,20)가 기설정된 제1온도에 도달시까지 가열(s10), 상기 프로펠러본체(10,20)가 기설정된 시간동안 제1온도로 지속 가열되되 상기 챔버에 구비된 전극에 전압을 인가하여 발생된 플라즈마에 의해 질소 이온이 생성되고 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 나노질화층이 적층 형성(s20) 및 상기 프로펠러본체(10,20)가 제1온도에서 제1온도보다 낮은 제2온도로 냉각(s30)되는 단계 동안 동시에 수행될 수 있다.
즉, 상기 챔버 내부에 아르곤을 포함하는 불활성기체가 충진되는 퍼징 단계는 상기 진공화 단계 이후부터 상기 프로펠러본체(10,20)가 가열된 후 상기 제1온도에서 상기 제2온도로 냉각되는 시점까지 지속적으로 수행될 수 있다.
이에 따라, 상기 챔버 내부에 질소 가스가 주입되기 전에, 상기 챔버 내부가 진공화되는 진공화 단계와, 상기 챔버 내부에 아르곤을 포함하는 불활성기체가 충진되는 퍼징 단계가 수행되므로 상기 챔버 내부의 불순물이 제거되어 상기 프로펠러본체(10,20) 표면에 형성되는 나노질화층(30)의 순도 및 품질이 현저히 개선될 수 있다.
그리고, 상기 챔버 내부에 아르곤을 포함하는 불활성기체가 충진되는 퍼징 단계 이후에 상기 불활성기체가 충진된 상태의 상기 챔버 내부에 질소 가스가 주입되는 단계가 수행될 수 있다.
여기서, 상기 불활성기체가 충진된 상기 챔버 내부에 질소 이온이 생성되도록 상기 챔버 내부로 질소 가스가 주입되며 상기 프로펠러본체(10,20)가 기설정된 제1온도에 도달시까지 가열된다.
이때, 상기 제1온도는 1,000~1,100℃로 설정됨이 바람직하다.
상세히, 상기 제1온도가 1,000℃ 미만인 경우 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 형성되는 나노질화층(30)의 표면경도가 저하될 우려가 있으며, 상기 제1온도가 1,100℃ 초과인 경우 표면경도 증가정도에 비해 가열을 위해 소요되는 전력량이 급격히 증가되므로 생산성 및 경제성이 저하될 우려가 있다. 따라서, 상기 제1온도가 1,000~1,100℃로 설정됨에 따라 최적의 생산성 및 경제성을 가지면서도 높은 표면경도를 갖는 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 형성된 나노질화층(30)이 형성될 수 있다.
한편, 상기 프로펠러본체(10,20)가 기설정된 시간동안 상기 제1온도로 지속 가열되되 상기 챔버에 구비된 전극에 전압을 인가하여 발생된 플라즈마에 의해 질소 이온이 생성되고 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 나노질화층(30)이 적층 형성된다(s20).
이때, 상기 기설정된 시간은 28~32시간으로 설정되며, 상기 챔버 내부의 압력이 10~30bar로 설정되되, 상기 전압의 크기는 1~5kV로 설정될 수 있다.
상세히, 상기 기설정된 시간이 28시간 미만인 경우 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 형성되는 나노질화층(30)의 경화층이 얇게 형성될 우려가 있으며, 상기 기설정된 시간이 32시간 초과인 경우 경화층 증가정도에 비해 가열을 위해 소요되는 전력량이 급격히 증가되므로 생산성 및 경제성이 저하될 우려가 있다. 따라서, 상기 기설정된 시간이 28~32시간으로 설정됨에 따라 최적의 생산성 및 경제성을 가지면서도 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 형성되는 나노질화층(30) 두께가 증가될 수 있다.
한편, 상기 프로펠러본체(10,20)가 기설정된 시간동안 상기 제1온도로 지속 가열되는 단계에서, 상기 챔버 내부에 크롬 분말을 포함하는 코팅원료, 활성제 및 충진제를 혼합한 혼합제가 투입되어 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면이 크롬카바이드 코팅 처리되는 코팅 단계가 더 수행될 수 있다.
즉, 상기 챔버에 구비된 전극에 전압을 인가하여 발생된 플라즈마에 의해 질소 이온이 생성되고 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 나노질화층(30)이 적층 형성되는 공정과, 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면이 크롬카바이드 코팅 처리되는 공정이 동시에 수행될 수 있다. 이에 따라, 상술한 두 가지의 표면처리 공정을 동시에 시행함으로서 표면처리 공정 중 발생하는 문제점을 상호 보완할 수 있는 새로운 개념의 표면처리 방법을 제공할 수 있다.
상세히, 도 2를 참조하면, 스테인레스스틸 재질로서 구비된 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 상기 나노질화층(30)이 적층 형성되되, 상기 나노질화층(30)에 질소 이온(N) 뿐만 아니라 크롬 입자(C)가 동시에 적층 형성될 수 있다. 이때, 상기 나노질화층(30)은 상기 프로펠러본체(10,20) 표면에 배치된 메탈 입자(M) 사이로 상기 질소 이온(N) 크롬 입자(C)가 혼합 침투된 확산층과, 상기 혼합층의 표면에 상기 질소 이온(N) 및 상기 크롬 입자(C)가 혼합된 표면층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 질소 이온(N) 및 상기 크롬 입자(C)는 스테인레스스틸 재질의 상기 메탈 입자(M)의 크기보다 작게 형성됨으로 이해함이 바람직하다.
따라서, 스테인레스스틸 재질의 상기 프로펠러본체(10,20)가 기설정된 시간동안 상기 제1온도로 지속 가열되며 상기 챔버에 구비된 전극에 전압을 인가하여 발생된 플라즈마에 의해 생성된 질소 이온이 상기 프로펠러본체(10,20) 표면에 침투됨과 동시에 상기 챔버 내부에 크롬 분말을 포함하는 혼합제가 투입되어 상기 프로펠러본체의 표면이 크롬카바이드 코팅 처리됨에 따라 크롬 입자가 혼합 침투되어 상기 프로펠러본체(10,20)와 상기 나노질화층(30) 간의 밀착력이 증가됨에 따라 기공 및 크랙이 최소화된 치밀한 나노질화층(30)을 형성할 수 있다. 이를 통해, 상기 프로펠러본체(10,20)의 수중 동작시 물과의 마찰이 저감되어 에너지 효율이 개선될 수 있다.
즉, 플라즈마에 의해 생성된 상기 질소 이온(N)과, 상기 크롬 입자(C)가 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면의 메탈 입자 사이로 혼합 침투된 확산층이 형성되어 상기 프로펠러본체(10,20)와 상기 나노질화층(30) 간의 밀착력이 증가되므로 기공 및 크랙이 최소화된 치밀한 나노질화층을 형성하여 제조정밀성이 개선될 수 있다.
그리고, 상기 전극에 1~5kV의 전압을 인가하여 플라즈마를 방전시키고, 플라즈마 방전으로 인해 고밀도의 질도 이온이 생성되어 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 흡착 및 확산되어 질화처리된다. 이러한 플라즈마 질화처리 과정에서 질소 이온은 나노사이즈의 질화물을 형성하기 때문에 우수한 표면조도를 얻을 수 있다. 즉, 나노사이즈의 질화물층 형성은 종래의 질화처리와 같이 공음극효과(Hollow cathode effect)에 의한 국부적인 열 발생이 없어 표면조도를 향상시킨다. 또한, 플라즈마 나노질화 처리는 기존 질화공정 온도에 비해 상대적으로 저온에서 실시되지만 고밀도 질소이온이 생성되기 때문에 질화처리 속도가 더 빠르다. 즉, 본 발명은 공음극효과를 이용한 높은 에너지의 활성질소를 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 침투 확산시키는 질화 처리 방법으로, 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 질소화합물을 만들어 강도와 내마모성을 증가시키는 표면처리 방법을 제공할 수 있다.
그리고, 상기 프로펠러본체(10,20)가 상기 제1온도에서 상기 제1온도보다 낮은 제2온도로 냉각됨에 따라 상기 프로펠러본체(10,20) 표면에 상기 나노질화층(30)이 최종 형성된다(s30). 여기서, 상기 제2온도는 300℃ 이하로 설정됨이 바람직하다. 또한, 적층 형성된다 함은 경화층의 깊이가 증가된다는 의미로 이해함이 바람직하다.
한편, 경우에 따라 상기 챔버 내부로 질소 가스가 주입되며 상기 프로펠러본체(10,20)가 기설정된 제1온도에 도달시까지 가열되는 단계 이전에, 상기 챔버 내부가 상기 제1온도보다 높은 제3온도로 예열되는 예열 단계를 더 포함할 수도 있다. 이때, 상기 제3온도는 530~550℃로 설정됨이 바람직하다.
이를 통해, 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면이 예열된 상기 챔버 내에서 가열되므로 스크린 타입으로 구비되는 전극 표면에 탄화물의 발생이 최소화되며 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 상기 나노질화층(30)의 형성이 더욱 치밀하게 형성될 수 있다.
이처럼, 진공환경에서 상기 프로펠러본체(10,20)가 제1온도로 가열되고 플라즈마화된 질소 이온이 표면에 침투됨에 따라 상기 나노질화층(30)이 적층 형성된 후 냉각되어 최종 제조되어 운항시 유체 속도 및 압력 변화에 의한 캐비테이션 발생시에도 상기 프로펠러본체(10,20)의 표면에 형성된 상기 나노질화층(30)에 의해 보호되므로 내식성 및 내마모성이 현저히 개선될 수 있다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
100: 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러
10: 회전몸체부 20: 날개부
30: 나노질화층

Claims (5)

  1. 중앙부에 동력축이 연결되는 회전몸체부 및 상기 회전몸체부의 외주면에 원주방향을 따라 방사상으로 연장되는 복수개의 날개부를 포함하는 프로펠러본체가 챔버 내부에 구비된 지그에 안착되고, 상기 챔버 내부에 질소 이온이 생성되도록 상기 챔버 내부로 질소 가스가 주입되며 상기 프로펠러본체가 기설정된 제1온도에 도달시까지 가열되는 제1단계;
    상기 프로펠러본체가 기설정된 시간동안 상기 제1온도로 지속 가열되되 상기 챔버에 구비된 전극에 전압을 인가하여 발생된 플라즈마에 의해 질소 이온이 생성되고 상기 프로펠러본체의 표면에 나노질화층이 적층 형성되는 제2단계; 및
    상기 프로펠러본체가 상기 제1온도에서 상기 제1온도보다 낮은 제2온도로 냉각됨에 따라 상기 프로펠러본체 표면에 상기 나노질화층이 최종 형성되는 제3단계를 포함하는 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1단계에서, 상기 프로펠러본체는 스테인레스스틸 재질로 구비되며, 상기 제1온도는 1,000~1,100℃로 설정되되,
    상기 제2단계에서, 상기 기설정된 시간은 28~32시간으로 설정되며, 상기 챔버 내부의 압력이 10~30bar로 설정되고,
    상기 제3단계에서, 상기 제2온도는 300℃ 이하로 설정됨을 특징으로 하는 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1단계는,
    상기 챔버 내부가 진공화되는 진공화 단계와,
    상기 챔버 내부에 아르곤을 포함하는 불활성기체가 충진되는 퍼징 단계와,
    상기 불활성기체가 충진된 상태의 상기 챔버 내부에 질소 가스가 주입되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2단계는, 상기 챔버 내부에 크롬 분말을 포함하는 혼합제가 투입되어 상기 프로펠러본체의 표면이 크롬카바이드 코팅 처리되는 코팅 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1단계는, 상기 챔버 내부가 상기 제1온도보다 높은 제3온도로 예열되는 예열 단계를 더 포함하되, 상기 제3온도는 530~550℃로 설정됨을 특징으로 하는 플라즈마 나노질화층이 형성된 프로펠러의 제조방법.
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