KR20230109479A - Spray coating composition and method of spray coating for improving corrosion resistance and acid resistance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용사 코팅 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 용사 코팅 조성물에 있어서 상기 규소(Si) 및 붕소(B)를 5 내지 20 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 붕소(B) 및 규소(Si)가 산성 물질과 접촉 시 용사 코팅층 표면에 고용 유리질막이 형성되므로 실링 처리 없이도 산성 물질이 용사 코팅층 내부로 침투되는 것을 방지하여 내식성이 향상된다. 또한, 용사 코팅 시 흄(fume)의 발생을 현저하게 감소시켜 모재와 용사 코팅층 사이 및 용사 코팅층들 사이의 밀착강도가 증대된다.The present invention relates to a thermal spray coating composition, and more particularly, includes nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), vanadium (V), titanium (Ti), silicon (Si) and boron (B) It relates to a thermal spray coating composition characterized in that it contains 5 to 20% by weight of the silicon (Si) and boron (B) in the thermal spray coating composition.
According to the present invention, since a solid solution glass film is formed on the surface of the thermal sprayed coating layer when boron (B) and silicon (Si) come into contact with acidic materials, corrosion resistance is improved by preventing acidic materials from penetrating into the thermal sprayed coating layer without sealing treatment. In addition, by significantly reducing the generation of fumes during the thermal spray coating, the adhesion strength between the base material and the thermal spray coating layer and between the thermal spray coating layers is increased.
Description
본 발명은 용사 코팅 조성물 및 용사 코팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배연 탈황설비, 탈질설비 및 탈염설비의 부식저항성을 향상시키는 용사 코팅 조성물 및 용사 코팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal spray coating composition and a thermal spray coating method, and more particularly, to a thermal spray coating composition and a thermal spray coating method for improving corrosion resistance of a flue gas desulfurization facility, a denitrification facility, and a demineralization facility.
일반적으로 화석연료를 사용하는 화력발전소, 제철소 제련공장, 쓰레기 소각장, 비료공장 및 기타 화학공장에서는 주로 석탄, 석유, LNG와 같은 화석연료 및 그 외 기타 유사 등 화석연료를 사용한다. 이러한 화석연료에는 황(S) 및 질소(N) 성분이 소량 함유되어 있다. 화석연료의 연소과정에서 황(S) 및 질소(N) 성분도 함께 연소되어 이산화황(SO2), 삼산화황(SO3) 및 질산(NO3) 형태의 황산화물 및 질소산화물이 발생된다. 황산화물 및 질소산화물은 자극성 있는 환경오염물질로 인체에 해로운 영향을 주고, 식물의 성장을 저해하며, 금속 및 각종 구조물을 부식시킨다. 이러한 환경오염물질의 배출을 방지하기 위해 정부에서는 화력발전소, 제철소 제련공자, 쓰레기 소각장, 비료공장 및 기타 화학공장의 배기가스에서 황산화물을 제거하는 배연 탈황시설, 탈질시설 및 탈염시설의 설치를 의무화하고 있다. In general, fossil fuels such as coal, oil, LNG, and other similar fossil fuels are mainly used in thermal power plants, steel mills, smelting plants, waste incinerators, fertilizer factories, and other chemical plants that use fossil fuels. These fossil fuels contain small amounts of sulfur (S) and nitrogen (N) components. In the combustion process of fossil fuel, sulfur (S) and nitrogen (N) components are also burned together to generate sulfur dioxide (SO 2 ), sulfur trioxide (SO 3 ), and nitric acid (NO 3 ) in the form of sulfur oxides and nitrogen oxides. Sulfur oxides and nitrogen oxides are irritating environmental pollutants that have a harmful effect on the human body, inhibit the growth of plants, and corrode metals and various structures. To prevent the emission of these environmental pollutants, the government mandated the installation of flue gas desulfurization facilities, denitrification facilities, and desalination facilities that remove sulfur oxides from the exhaust gases of thermal power plants, steel mills, smelters, waste incinerators, fertilizer factories, and other chemical factories. are doing
그러나 황산화물 및 질소산화물이 공기 중의 수분과 결합하여 황산(H2SO4), 질산(HNO3) 및 염산(HCl)으로 변환되어 탈황설비, 탈질설비 및 탈염설비를 구성하는 금속재 강판을 부식시켜 배연가스가 누설되는 문제점이 있었다.However, sulfur oxides and nitrogen oxides combine with moisture in the air and are converted into sulfuric acid (H 2 SO 4 ), nitric acid (HNO 3 ), and hydrochloric acid (HCl), corroding the metal steel plates constituting the desulfurization and denitrification facilities and desalination facilities. There was a problem of leakage of flue gas.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-1175321호에서는 산화규소 혼합물 및 실리카솔(silicasol) 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배연 탈황 설비의 열소자 코팅 조성물을 분사하는 탈황설비의 보호피막 처리방법을 제안하였다. In order to solve this problem, Korean Patent Registration No. 10-1175321 discloses a protective film treatment method for a desulfurization facility for spraying a thermal element coating composition of a flue gas desulfurization facility, characterized in that it consists of a silicon oxide mixture and a silicasol mixture. suggested.
하지만, 종래의 탈황설비 코팅층에는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the conventional coating layer of desulfurization equipment had the following problems.
먼저, 탈황설비, 탈질설비 및 탈염설비 내에서 코팅층이 장기간 고온에 노출되는 경우 코팅층 내의 기공으로 산화물질이 침투하여 내식성이 급격하게 저하되었다.First, when the coating layer is exposed to a high temperature for a long period of time in a desulfurization facility, a denitrification facility, and a demineralization facility, oxidants penetrate into pores in the coating layer and the corrosion resistance is rapidly deteriorated.
이에 더해, 코팅층이 설비 내의 금속재 강판과 기계적 결합을 하므로 열 충격 및 외력에 의해 코팅층이 쉽게 박리된다는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that the coating layer is easily peeled off by thermal shock and external force because the coating layer is mechanically bonded with the metal steel sheet in the facility.
또한, 코팅층 위에 내식성이 우수한 용액을 바르는 실링(sealing) 처리를 추가적으로 수행하여야 하는 번거로움이 있었다. In addition, there was a hassle of additionally performing a sealing treatment of applying a solution having excellent corrosion resistance on the coating layer.
본 발명의 목적은 니켈(Ni)-크롬(Cr)계 합금을 통해 용사 코팅층이 탈황설비의 금속 강재와 야금학적 결합을 이루도록 하여 고온에 의한 균열에 대해 저항성을 가지는 용사 코팅 조성물 및 용사 코팅 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a thermal spray coating composition and a thermal spray coating method that are resistant to cracking due to high temperature by allowing the thermal spray coating layer to form a metallurgical bond with the metal steel of a desulfurization facility through a nickel (Ni)-chromium (Cr)-based alloy. is to provide
본 발명의 다른 목적은 붕소(B) 및 규소(Si)의 첨가를 통해 산성 물질과 접촉 시 용사 코팅층 표면에 매끄러운 산화막 형태의 고용 유리질막이 형성됨으로써 산성 물질이 용사 코팅층 내부로 침투되지 않도록 하는 용사 코팅 조성물 및 용사 코팅 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a thermal spray coating that prevents acidic materials from penetrating into the thermal spray coating layer by forming a solid oxide film-like solid solution film on the surface of the thermal spray coating layer upon contact with an acidic material through the addition of boron (B) and silicon (Si). It is to provide a composition and a thermal spray coating method.
본 발명의 또 다른 목적은 흄 발생이 적어 흄으로 인한 용사 코팅층의 밀착강도 저하 및 기공 발생이 방지되는 용사 코팅 조성물 및 용사 코팅 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a thermal spray coating composition and a thermal spray coating method in which the decrease in adhesion strength of the thermal sprayed coating layer and the occurrence of pores due to the fumes are reduced due to the small amount of fume generation.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 용사 코팅 조성물은, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 용사 코팅 조성물에 있어서 상기 규소(Si) 및 붕소(B)를 5 내지 20 중량% 포함하고, 분말 또는 와이어 형태로 제조되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the thermal spray coating composition according to the present invention includes nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), vanadium (V), titanium (Ti), silicon (Si) and boron (B) In the thermal spray coating composition comprising 5 to 20% by weight of the silicon (Si) and boron (B), it is characterized in that it is prepared in the form of powder or wire.
또한, 본 발명에 의한 용사 코팅 방법은, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 용사 코팅 조성물을 제조하는 용사 코팅 조성물 제조 단계, 모재의 표면에 상기 용사 코팅 조성물을 용사 하는 용사 단계 및 상기 용사 코팅 조성물을 반복 용사 함에 따라 상기 모재의 표면에 상기 용사 코팅 조성물이 누적되어 용사 코팅층이 형성되는 용사 코팅층 형성 단계를 포함하되, 상기 용사 코팅 조성물은 규소(Si) 및 붕소(B)를 5 내지 20 중량% 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the thermal spray coating method according to the present invention is a thermal spray coating containing nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), vanadium (V), titanium (Ti), silicon (Si) and boron (B) The thermal spray coating composition preparation step of preparing the composition, the thermal spray coating composition on the surface of the base material, and the thermal spray coating composition is accumulated on the surface of the base material as the thermal spray coating composition is repeatedly sprayed to form a thermal spray coating layer Including the step of forming a thermal spray coating layer, the thermal spray coating composition is characterized in that it contains 5 to 20% by weight of silicon (Si) and boron (B).
여기서, 상기 용사 코팅 방법은 탈황설비, 탈질설비 또는 탈염설비 내부 금속재의 SOx, NOx 또는 HCl에 의한 부식을 방지하는 것을 목적으로 한다.Here, the thermal spray coating method aims to prevent corrosion by SOx, NOx, or HCl of metal materials inside a desulfurization facility, a denitrification facility, or a desalination facility.
나아가, 상기 용사 코팅층은 황산, 질산 또는 염산과 접촉 시 상기 규소(Si) 및 붕소(B)의 산화물인 이산화규소(SiO2) 및 산화붕소(B2O3)가 생성되며, 상기 이산화규소(SiO2) 및 산화붕소(B2O3)가 상기 용사 코팅층 표면으로 부상하여 용사 코팅층 표면에 산화막 형태의 고용 유리질막이 형성되는 것을 특징으로 한다.Furthermore, when the thermal spray coating layer comes into contact with sulfuric acid, nitric acid, or hydrochloric acid, silicon dioxide (SiO 2 ) and boron oxide (B 2 O 3 ), which are oxides of silicon (Si) and boron (B), are generated, and the silicon dioxide ( It is characterized in that SiO 2 ) and boron oxide (B 2 O 3 ) float to the surface of the thermal sprayed coating layer to form a solid-solution glassy film in the form of an oxide film on the surface of the thermal sprayed coating layer.
그리고 상기 용사 단계는, 초고속용사, 플라즈마 용사, 파우더 플레임 용사, 와이어 플레임 용사 또는 전기 아크 와이어 용사법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.And the thermal spraying step is characterized in that it is performed using ultra-high speed spraying, plasma spraying, powder flame spraying, wire flame spraying or electric arc wire spraying.
그뿐만 아니라, 상기 용사 단계는 모재의 표면에 대해 용사 각도가 80 내지 100 °인 조건에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the spraying step is characterized in that the spraying angle is performed under the condition that the spraying angle is 80 to 100 ° with respect to the surface of the base material.
그리고 상기 용사 단계는 모재의 표면으로부터 용사 거리 200 내지 225 mm, 이송속도 125 내지 200 mm/s인 조건에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.And the spraying step is characterized in that the spraying distance from the surface of the base material is 200 to 225 mm, and the conveying speed is 125 to 200 mm / s.
또한, 상기 용사 코팅층의 두께는 70 내지 900 ㎛인 것을 특징으로 한다.In addition, the thickness of the thermal spray coating layer is characterized in that 70 to 900 ㎛.
본 발명에 의한 용사 코팅 조성물 및 용사 코팅 방법은, 니켈(Ni) 및 크롬(Cr)을 포함하는 용사 코팅층을 형성하므로 탈황설비의 금속 강재와 야금학적 결합을 이룬다.The thermal spray coating composition and the thermal spray coating method according to the present invention form a thermal spray coating layer containing nickel (Ni) and chromium (Cr), thereby forming a metallurgical bond with the metal steel of the desulfurization facility.
따라서, 열 충격 및 외력에 의한 균열에 대한 저항성이 향상된다.Accordingly, resistance to cracking due to thermal shock and external force is improved.
나아가, 본 발명에 의한 용사 코팅 조성물 및 용사 코팅 방법은, 붕소(B) 및 규소(Si)를 포함하는 용사 코팅층을 형성하므로 산성 물질과 접촉 시 용사 코팅층 표면에 산화막 형태의 고용 유리질막이 형성된다.Furthermore, since the thermal spray coating composition and the thermal spray coating method according to the present invention form a thermal spray coating layer containing boron (B) and silicon (Si), a solid solution glassy film in the form of an oxide film is formed on the surface of the thermal spray coating layer upon contact with an acidic material.
따라서, 별도의 실링 처리 없이도 산성 물질이 용사 코팅층 내부로 침투되는 것을 방지하여 내식성이 향상된다.Accordingly, corrosion resistance is improved by preventing acidic substances from penetrating into the thermal spray coating layer without a separate sealing treatment.
그리고 본 발명에 의한 용사 코팅 조성물 및 용사 코팅 방법은, 용사 코팅 시 흄(fume)의 발생을 현저하게 감소시킨다.In addition, the thermal spray coating composition and the thermal spray coating method according to the present invention significantly reduce the generation of fumes during thermal spray coating.
따라서, 반복적으로 용사하여도 흄이 거의 쌓이지 않아 모재와 용사 코팅층 사이 및 용사 코팅층들 사이의 밀착강도가 현저하게 증대된다.Therefore, even if it is repeatedly sprayed, almost no fumes are accumulated, so the adhesion strength between the base material and the thermal sprayed coating layer and between the thermal sprayed coating layers is remarkably increased.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 용사 코팅층 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 용사 코팅 방법의 개략적인 흐름도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 용사 코팅 조성물을 이용한 용사 코팅 방법 및 종래의 용사 코팅 조성물을 이용한 용사 코팅 방법을 통해 코팅시 흄의 발생 수준을 비교한 사진.1 is a cross-sectional view of a thermal spray coating layer according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic flow chart of a thermal spray coating method according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a photograph comparing the generation level of fumes during coating through a thermal spray coating method using a thermal spray coating composition according to an embodiment of the present invention and a thermal spray coating method using a conventional thermal spray coating composition.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하도록 한다,Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying FIGS. 1 to 3,
첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용사 코팅 조성물을 이용한 용사 코팅층의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 용사 코팅 방법의 개략적인 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 용사 코팅 조성물을 이용한 용사 코팅 방법 및 종래의 용사 코팅 조성물을 이용한 용사 코팅 방법을 통해 코팅 시 흄의 발생 수준을 비교한 사진이다.1 is a cross-sectional view of a thermal spray coating layer using a thermal spray coating composition according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic flow chart of a thermal spray coating method according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a photograph comparing the generation level of fumes during coating through the thermal spray coating method using the thermal spray coating composition according to one embodiment and the thermal spray coating method using the conventional thermal spray coating composition.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 용사 코팅 조성물은 모재(20)의 표면에 산화막 형태의 고용 유리질막(12)을 포함하는 용사 코팅층(10)을 형성하여 모재(20)의 부식을 방지한다.As shown in FIG. 1, the thermal spray coating composition according to an embodiment of the present invention forms a thermal
본 발명의 실시예에 따른 용사 코팅 조성물은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The thermal spray coating composition according to an embodiment of the present invention is characterized in that it includes nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), vanadium (V), titanium (Ti), silicon (Si) and boron (B) to be
상기 용사 코팅 조성물은 몰리브덴(Mo), 바나듐(V) 및 티타늄(Ti)이 포함 되고, 내열성이 뛰어나 고온에서 강도 및 내식성이 우수한 니켈(Ni)-크롬(Cr)계 합금에 규소(Si) 및 붕소(B)를 첨가하여 제조한다.The thermal spray coating composition includes molybdenum (Mo), vanadium (V) and titanium (Ti), and has excellent heat resistance and excellent strength and corrosion resistance at high temperatures. Silicon (Si) and It is prepared by adding boron (B).
상기 용사 코팅 조성물을 구성하는 상기 몰리브덴(Mo)은 높은 융점과 낮은 열팽창률을 가지므로 상기 용사 코팅 조성물에 의한 용사 코팅층(10)은 고온에서도 높은 강도를 가지게 된다. 또한, 상기 몰리브덴(Mo)은 어떠한 산과 접촉하여도 물리적 변화는 없으며 화학적으로 삼산화몰리브데넘(MoO3)으로 물성변화 되어 상기 용사 코팅층(10) 내부를 세라믹화 시킨다.Since the molybdenum (Mo) constituting the thermal spray coating composition has a high melting point and a low coefficient of thermal expansion, the thermal
이에 더해, 상기 바나듐(V) 및 티타늄(Ti)은 상기 용사 코팅층(10)의 입자 사이를 단단하게 결합시켜 주어 상기 용사 코팅층(10)의 강도를 높이는 역할을 한다.In addition, the vanadium (V) and titanium (Ti) serve to increase the strength of the thermal sprayed
한편, 상기 규소(Si) 및 붕소(B)는 상기 용사 코팅 조성물 조직 내에 일정하게 분포된다. 상기 규소(Si) 및 붕소(B)는 산성 물질과 접촉하여 상기 규소(Si)는 이산화규소(SiO2), 상기 붕소(B)는 산화붕소(B2O3)로 산화된다. 상기 이산화규소(SiO2) 및 산화붕소(B2O3)가 상기 용사 코팅층의 표면으로 부상하여 상기 용사 코팅층(10) 표면에 산화막 형태의 고용 유리질막(12)이 형성된다. Meanwhile, the silicon (Si) and boron (B) are uniformly distributed in the thermal spray coating composition structure. When the silicon (Si) and boron (B) come into contact with an acidic material, the silicon (Si) is oxidized to silicon dioxide (SiO 2 ) and the boron (B) is oxidized to boron oxide (B 2 O 3 ). The silicon dioxide (SiO 2 ) and boron oxide (B 2 O 3 ) rise to the surface of the thermal sprayed coating layer to form a solid solution
이때, 상기 규소(Si) 및 붕소(B)는 상기 용사 코팅 조성물에 5 내지 20 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 규소(Si) 및 붕소(B)가 5 중량% 보다 적게 포함되는 경우 상기 용사 코팅층(10) 표면에 충분한 양의 고용 유리질막(12)이 형성되지 않아 상기 용사 코팅 조성물의 품질이 저하될 수 있다. 상기 규소(Si) 및 붕소(B)가 20 중량%보다 많이 포함되는 경우 상기 용사 코팅 조성물의 녹는점이 지나치게 낮아져 상기 용사 코팅층(10)이 고온의 환경에서 쉽게 변형될 수 있다.At this time, it is preferable that the silicon (Si) and boron (B) are included in the thermal spray coating composition in an amount of 5 to 20% by weight. When the silicon (Si) and boron (B) are contained in less than 5% by weight, a sufficient amount of the solid solution
상기 용사 코팅 조성물은 와이어(wire) 또는 파우더(powder) 형태로 제조될 수 있다.The thermal spray coating composition may be prepared in a wire or powder form.
한편, 상기 용사 코팅 조성물에는 흄이 많이 발생되는 철(Fe), 인(P), 아연(Zn), 탄소(C), 코발트(Co), 구리(Cu) 등이 포함되지 않는다.On the other hand, the thermal spray coating composition does not contain iron (Fe), phosphorus (P), zinc (Zn), carbon (C), cobalt (Co), copper (Cu), etc., which generate a lot of fumes.
하기에서는 상기 용사 코팅 조성물을 이용한 용사 코팅 방법에 대하여 첨부된 도 2의 흐름도를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다. 상기 용사 코팅 조성물을 구성하는 재료들은 상기에서 설명한 바와 동일하므로 이하에서는 그에 대한 설명은 생략한다.In the following, the thermal spray coating method using the thermal spray coating composition will be described in more detail with reference to the flowchart of FIG. 2 attached thereto. Since the materials constituting the thermal spray coating composition are the same as those described above, a description thereof will be omitted below.
먼저, 상기에서 설명한 재료들이 혼합되어 용사 코팅 조성물을 제조(S1)된다. 상기 용사코팅 조성물은 분말 또는 와이어 형태로 제조될 수 있다.First, the materials described above are mixed to prepare a thermal spray coating composition (S1). The thermal spray coating composition may be prepared in a powder or wire form.
다음으로, 모재(20)의 표면에 상기 용사 코팅 조성물이 용사(S2) 된다.Next, the thermal spray coating composition is thermally sprayed (S2) on the surface of the
이때, 사용되는 용사법은 금속용사코팅 공법으로, 구체적으로는 초고속용사(HVOF, High Velocity Oxygen Fuel), 플라즈마(Plasma) 용사, 파우더 플레임(Powder flame) 용사, 와이어 플레임(Wire flame) 용사 또는 전기 아크 와이어(Electric arc wire) 용사 장비를 사용하는 용사 공법일 수 있다.At this time, the thermal spraying method used is a metal thermal spray coating method, specifically HVOF (High Velocity Oxygen Fuel), plasma thermal spray, powder flame thermal spray, wire flame thermal spray, or electric arc It may be a thermal spraying method using wire (Electric arc wire) thermal spraying equipment.
한편, 상기 용사 코팅 조성물을 용사 하는 단계(S2)는 모재(20)의 표면에 대하여 80 내지 100 °의 용사 각도로 용사 되는 것이 바람직하다. 상기 용사 각도가 80 °보다 작거나 100 °보다 큰 경우 상기 용사 코팅 조성물의 모재(20)에 대한 밀착강도가 떨어질 수 있다.On the other hand, in the step (S2) of thermal spraying the thermal spray coating composition, it is preferable to spray at a thermal spray angle of 80 to 100 ° with respect to the surface of the
나아가, 상기 용사 코팅 조성물을 용사 하는 단계(S2)는 모재(20)로부터 200 내지 225 mm 용사 거리에서 용사 되는 것이 바람직하다. 상기 용사 거리가 200 mm보다 가깝거나 225 mm보다 먼 경우 상기 용사 코팅 조성물의 모재(20)에 대한 밀착강도가 떨어질 수 있다.Furthermore, in the step (S2) of thermal spraying the thermal spray coating composition, it is preferable to spray at a distance of 200 to 225 mm from the
또한, 상기 용사 코팅 조성물을 용사 하는 단계(S2)는 125 내지 200 mm/s의 이송속도로 용사 되는 것이 바람직하다. 상기 이송속도가 125 mm/s보다 느리거나 200 mm/s보다 빠른 경우 상기 용사 코팅 조성물의 모재(20)에 대한 밀착강도 및 내식성이 떨어질 수 있다.In addition, the step (S2) of thermal spraying the thermal spray coating composition is preferably thermal spraying at a conveying speed of 125 to 200 mm/s. If the conveying speed is slower than 125 mm/s or faster than 200 mm/s, adhesion strength and corrosion resistance of the thermal sprayed coating composition to the
이후, 상기 용사 코팅 조성물을 계속해서 용사 함에 따라 상기 모재(20)의 표면에 상기 용사 코팅 조성물이 누적되어 상기 용사 코팅층(10)을 형성(S3)한다.Thereafter, as the thermal spray coating composition is continuously sprayed, the thermal spray coating composition is accumulated on the surface of the
이때, 1회당 35 내지 45 ㎛ 정도의 코팅층이 형성되므로 70 내지 900 ㎛의 용사 코팅층(10)을 형성하기 위하여 상기 용사 코팅 조성물이 2 내지 20회 정도 반복해서 용사 코팅된다. At this time, since a coating layer of about 35 to 45 μm is formed per one time, the thermal spray coating composition is repeatedly sprayed about 2 to 20 times to form the thermal
한편, 탈황설비,탈질설비 및 탈염설비는 규모가 크고, 구조가 복잡하며, 사업장마다 다양한 구조를 가지므로 상기 용사코팅층(10)의 두께는 설비의 구조에 따라 다르게 형성될 수 있다.On the other hand, since the desulfurization facility, the denitrification facility, and the desalination facility are large in size, complex in structure, and have various structures for each business site, the thickness of the thermal
따라서, 상기 용사코팅층(10)의 두께는 70 내지 900 ㎛ 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 용사 코팅층(10)의 두께가 70 ㎛보다 얇을 경우 내식성이 떨어질 수 있고, 상기 용사 코팅층(10)의 두께가 900 ㎛보다 두꺼울 경우 용사 코팅 공정 비용이 증가되어 경제성이 떨어질 수 있다.Therefore, the thickness of the thermal
용사 코팅을 완료한 후, 상기 용사 코팅층(10)이 강산과 접촉하는 경우 용사 코팅층(10) 내에 고르게 분포하고 있는 상기 규소(Si) 및 붕소(B)의 셀프 플럭스(self flux)에 의해 이산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3)와 같은 산화물이 형성된다. 상기 이산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3)는 상기 용사 코팅층(10)의 표면으로 부상하여 상기 용사 코팅층(10)의 표면에는 산화막 형태의 고용 유리질막(12)이 형성된다.After completing the thermal spray coating, when the thermal
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 용사 코팅 조성물의 작용을 설명한다.Hereinafter, the action of the thermal spray coating composition according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
먼저, 몰리브덴(Mo), 바나듐(V) 및 티타늄(Ti)이 포함된 니켈(Ni)-크롬(Cr)계 합금에 규소(Si) 및 붕소(B)를 5 내지 20 중량% 첨가한 상기 용사 코팅 조성물이 금속 용사 장비를 통해 배연 탈황시설, 탈질시설 및 탈염시설 내 금속 재질의 모재(20)의 표면에 용사 된다. 이때, 상기 용사 코팅 조성물의 용사는 모재(20)의 표면에 대해 용사 각도가 90 °, 모재의 표면으로부터 용사 거리가 225 mm, 이송속도가 160 mm/s인 조건에서 이루어진다.First, the thermal spray containing 5 to 20% by weight of silicon (Si) and boron (B) added to a nickel (Ni)-chromium (Cr)-based alloy containing molybdenum (Mo), vanadium (V), and titanium (Ti) The coating composition is thermally sprayed on the surface of the
상기 모재(20)의 표면에 상기 용사 코팅 조성물이 상기의 조건에서 용사 되고, 상기 용사 코팅 조성물이 계속해서 누적되어 900 ㎛ 두께의 용사 코팅층(10)이 형성된다.The thermal sprayed coating composition is thermally sprayed on the surface of the
이때, 상기 용사 코팅 조성물에는 철(Fe), 아연(Zn), 탄소(C), 코발트(Co), 구리(Cu), 인(P) 등이 포함되지 않으므로 도 3에 나타낸 바와 같이, 종래의 용사 코팅 방법으로 용사한 때(좌)와 비교하여 본 발명에 의한 용사 코팅 방법으로 용사 시(우) 흄이 거의 발생되지 않는다.At this time, since the thermal spray coating composition does not contain iron (Fe), zinc (Zn), carbon (C), cobalt (Co), copper (Cu), phosphorus (P), etc., as shown in FIG. 3, the conventional Compared to thermal spraying by the thermal spray coating method (left), fume is hardly generated during thermal spraying by the thermal spray coating method according to the present invention (right).
따라서, 흄으로 인한 밀착강도 저하 및 기공 발생이 방지되어 내식성이 향상된다.Therefore, the decrease in adhesion strength and the generation of pores due to fume are prevented, and corrosion resistance is improved.
이후, 용사 코팅을 완료한 상기 배연 탈황시설, 탈질시설 및 탈염시설이 가동되고, 상기 용사 코팅층(10)이 황산, 질산 또는 염산과 접촉되면 상기 용사 코팅층(10) 내에 고르게 분포하던 규소(Si) 및 붕소(B)가 산화되어 이산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3)와 같은 산화물이 생성된다. 상기 이산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3)는 상기 용사 코팅층(10)의 표면으로 부상하여 상기 용사 코팅층(10) 표면에는 산화막 형태의 고용 유리질막(12)이 형성된다. 따라서, 용사 코팅 이후 추가적인 실링 처리를 수행하지 않아도 산성 물질이 침투되지 않는다.Then, when the flue gas desulfurization facility, denitrification facility, and desalination facility that have completed the thermal spray coating are operated, and the thermal
이하, 본 발명을 제조예, 실험예 및 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by production examples, experimental examples and examples.
단, 하기 제조예, 실험예 및 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 제조예, 실험예 및 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following Preparation Examples, Experimental Examples and Examples are merely illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following Preparation Examples, Experimental Examples and Examples.
<제조예 1> <Production Example 1>
용사 각도를 달리하여 시험편을 제조하였다. 구체적으로 모재의 표면에 대하여 용사각도가 각각 30 °, 45 ° 및 90 °인 조건에서 상기 용사 코팅 조성물을 용사 하여 비교예 1 내지 2 및 실시예 1을 제조하였다.Test pieces were prepared by varying the spraying angle. Specifically, Comparative Examples 1 to 2 and Example 1 were prepared by spraying the thermal spray coating composition under the condition that the thermal spray angles were 30 °, 45 ° and 90 ° with respect to the surface of the base material, respectively.
<제조예 2> <Production Example 2>
용사 거리를 달리하여 시험편을 제조하였다. 구체적으로 모재의 표면으로부터 용사 거리가 각각 125 mm, 175 mm 및 225 mm인 조건에서 상기 용사 코팅 조성물을 용사 하여 비교예 3 내지 4 및 실시예 2를 제조하였다.Test pieces were prepared by varying the spraying distance. Specifically, Comparative Examples 3 to 4 and Example 2 were prepared by thermal spraying the thermal spray coating composition under the condition that the spray distance from the surface of the base material was 125 mm, 175 mm, and 225 mm, respectively.
<제조예 3> <Production Example 3>
이송속도를 달리하여 시험편을 제조하였다. 구체적으로 이송속도가 각각 40 mm/s, 125 mm/s, 200 mm/s 및 300 mm/s인 조건에서 상기 용사 코팅 조성물을 용사 하여 비교예 5 내지 6 및 실시예 3 내지 4를 제조하였다.Test pieces were prepared by varying the feed rate. Specifically, Comparative Examples 5 to 6 and Examples 3 to 4 were prepared by spraying the thermal sprayed coating composition under conditions of conveying speeds of 40 mm/s, 125 mm/s, 200 mm/s, and 300 mm/s, respectively.
<실험예 1> 용사 조건에 따른 용사 코팅층 밀착강도 측정<Experimental Example 1> Measurement of adhesion strength of the thermal spray coating layer according to the thermal spray conditions
상기 <제조예 1> 내지 <제조예 3>에서 제조된 비교예 및 실시예로 용사 각도, 용사 거리 및 이송속도에 따른 용사 코팅층 밀착강도를 측정하였다.In the comparative examples and examples prepared in <Preparation Example 1> to <Preparation Example 3>, the adhesive strength of the sprayed coating layer according to the spraying angle, spraying distance, and feed rate was measured.
그 결과, 표 1 내지 3에 나타낸 바와 같이, 모재의 표면으로부터 용사 각도가 90°, 용사 거리가 225 mm, 이송속도가 125 내지 200 mm/s일 때 밀착강도가 10,000psi 이상으로 가장 높음을 확인하였다.As a result, as shown in Tables 1 to 3, it was confirmed that the adhesion strength was the highest at 10,000 psi or more when the spraying angle from the surface of the base material was 90°, the spraying distance was 225 mm, and the feed rate was 125 to 200 mm/s. did
(비교예 5)40 mm/s
(Comparative Example 5)
(실시예 3)125 mm/s
(Example 3)
(실시예 4)200 mm/s
(Example 4)
(비교예 6)300 mm/s
(Comparative Example 6)
<실험예 2> 이송속도에 따른 부식감량 측정<Experimental Example 2> Measurement of corrosion loss according to conveying speed
상기 <제조예 3>에서 제조된 시험편으로 이송속도에 따른 부식감량을 측정하였다. 구체적으로, 10 % 황산 용액 500 g에 <제조예 3>에서 제조된 시험편을 넣고 168시간 이후 부식감량을 측정하였다.The corrosion loss according to the conveying speed was measured with the test piece prepared in <Preparation Example 3>. Specifically, the test piece prepared in <Preparation Example 3> was put into 500 g of a 10% sulfuric acid solution and the corrosion loss was measured after 168 hours.
그 결과, 표 4에 나타낸 바와 같이, 이송속도가 125 내지 200 mm/s일 때 부식감량이 0.01 g으로 가장 부식이 적음을 확인하였다.As a result, as shown in Table 4, it was confirmed that the corrosion loss was 0.01 g when the conveying speed was 125 to 200 mm/s, the least corrosion.
(비교예 5)40 mm/s
(Comparative Example 5)
(실시예 3)125 mm/s
(Example 3)
(실시예 4)200 mm/s
(Example 4)
(비교예 6)300 mm/s
(Comparative Example 6)
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
10 : 용사 코팅층
12 : 고용 유리질막
20 : 모재10: thermal spray coating layer 12: solid solution glassy film
20: base material
Claims (8)
상기 규소(Si) 및 붕소(B)를 5 내지 20 중량% 포함하고, 분말 또는 와이어 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 조성물.In the thermal spray coating composition containing nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), vanadium (V), titanium (Ti), silicon (Si) and boron (B),
A thermal spray coating composition comprising 5 to 20% by weight of silicon (Si) and boron (B), characterized in that it is prepared in the form of a powder or wire.
모재의 표면에 상기 용사 코팅 조성물을 용사 하는 용사 단계; 및
상기 용사 코팅 조성물을 반복 용사 함에 따라 상기 모재의 표면에 상기 용사 코팅 조성물이 누적되어 용사 코팅층이 형성되는 용사 코팅층 형성 단계;를 포함하되,
상기 용사 코팅 조성물은 규소(Si) 및 붕소(B)를 5 내지 20 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.Preparing a thermal spray coating composition comprising nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), vanadium (V), titanium (Ti), silicon (Si) and boron (B);
A thermal spraying step of spraying the thermal spray coating composition on the surface of a base material; and
A thermal spray coating layer forming step in which the thermal spray coating composition is accumulated on the surface of the base material as the thermal spray coating composition is repeatedly sprayed to form a thermal spray coating layer; including,
The thermal spray coating composition is a thermal spray coating method, characterized in that it contains 5 to 20% by weight of silicon (Si) and boron (B).
상기 용사 코팅 방법은 탈황설비, 탈질설비 또는 탈염설비 내부 금속재의 SOx, NOx 또는 HCl에 의한 부식을 방지하는 것을 목적으로 하는 용사 코팅 방법.According to claim 2,
The thermal spray coating method is a thermal spray coating method for the purpose of preventing corrosion by SOx, NOx or HCl of metal materials inside a desulfurization facility, a denitrification facility or a desalination facility.
상기 용사 코팅층은 황산, 질산 또는 염산과 접촉 시 상기 규소(Si) 및 붕소(B)의 산화물인 이산화규소(SiO2) 및 산화붕소(B2O3)가 생성되며, 상기 이산화규소(SiO2) 및 산화붕소(B2O3)가 상기 용사 코팅층 표면으로 부상하여 용사 코팅층 표면에 산화막 형태의 고용 유리질막이 형성되는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.According to claim 2,
When the thermal spray coating layer comes into contact with sulfuric acid, nitric acid, or hydrochloric acid, silicon dioxide (SiO 2 ) and boron oxide (B 2 O 3 ), which are oxides of silicon (Si) and boron (B), are generated, and the silicon dioxide (SiO 2 ) ) and boron oxide (B 2 O 3 ) float to the surface of the thermal spray coating layer to form a solid solution glass film in the form of an oxide film on the surface of the thermal spray coating layer.
상기 용사 단계는,
초고속용사, 플라즈마 용사, 파우더 플레임 용사, 와이어 플레임 용사 또는 전기 아크 와이어 용사법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.According to claim 2,
The spraying step,
A thermal spray coating method characterized in that it is performed using ultra-high speed spraying, plasma spraying, powder flame spraying, wire flame spraying or electric arc wire spraying.
상기 용사 단계는 모재의 표면에 대해 용사 각도가 80 내지 100 °인 조건에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.According to claim 2,
The thermal spraying step is a thermal spray coating method, characterized in that the thermal spraying angle is made under the condition of 80 to 100 ° with respect to the surface of the base material.
상기 용사 단계는 모재의 표면으로부터 용사 거리 200 내지 225 mm, 이송속도 125 내지 200 mm/s인 조건에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.According to claim 2,
The thermal spraying step is a thermal spray coating method, characterized in that carried out under the conditions of a spraying distance of 200 to 225 mm from the surface of the base material and a feed rate of 125 to 200 mm / s.
상기 용사 코팅층의 두께는 70 내지 900 ㎛인 것을 특징으로 하는 용사 코팅 방법.According to claim 2,
The thermal spray coating method, characterized in that the thickness of the thermal spray coating layer is 70 to 900 ㎛.
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