KR890005128B1 - 내마모 및 내식성 피복조성물과 그 피복방법 및 피복제품 - Google Patents

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Description

내마모 및 내식성 피복조성물과 그 피복방법 및 피복제품

본 발명은 내마모 및 내식성 피복조성물과 그 피복방법 및 피복제품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우수한 강도와 내마모 성을 갖는 새로운 계통의 W-Co-Cr-C피복에 관한 것이다.

W-Co-Cr-C계 피복은 우수한 내마모 및 내식성이 요구되는 분야에 사용되는데, 이러한 피복물의 전형적인 조성은 약8-10wt%의 Co, 약 3-4wt%의 Cr, 약 4.5 - 5.5wt%의 C 및 나머지 W으로 되어 있다. 이러한 피복은 종래의 용사법을 사용하여 철기합금기지와 같은 여러가지 기지에 가할 수 있다. 상기 기술로서는, 미합중국 특허제 2,714,563호와 제 2,950,867홍에서 공개된 폭발건(D-Gun) 침착법(deposition), 미합중국특허제 2,858,411호와 제 3,016,447호로 공개된 플라즈마 아아크용사법 및 소위"고속"플라즈마 또는 "극초음속"연소용사법 등이있다.

W-Co-Cr-C계 피복이 지난 십수년간 여러산업 분야에서 성공적으로 사용되어 왔지만, 보다 우수한 강도와 내마모성을 갖는 피복이 계속요구되고 있다.

또한, 지금까지 가능했던것보다 더 빠른 속도로 상기 피복을 침착시킴으로서 보다 경제적으로 기지를 피복시키는 것이 바람직하다. 빠른 침착속도에 따른 문제점으로서 높은 잔류응력이 피복내부에 형성되려는 경향이있다. 따라서 피복이 이러한 응력에 견딜만큼 충분한 강도를 가지지 못하면 피복이 균열 되거나 부서져 떨어질수도 있다.

본 출원과 동일자로 출원된 미합중국, 동시계속출원 제 546,480호에서는 Co를 많이함유하고 우수한 강도를 갖는 W-Co-Cr-C계 피복이 기술되어 있다. 이들 피복은 높은 유압하에서 부식성이 높은 유체를 다루는 석유화학산업에서의 게이트밸브에 사용하기에 아주 이상적이다. 상기 피복은 빠른 침착속도로서 야기되는 잔류응력을 견디기에는 충분한 인성과 강도를 갖고 있지만, 피복의 내마모성은 통상의 것보다 우수하지 못하다.

일반적으로 알려진바와같이, W-Co-Cr-C계 피복은 W,Co 및 Cr의 복합탄화물의 존재에 의해 그것의 내마모성이 나타나고, Cr의 존재로인해 내식성이 유도된다. 사실상 Cr의 함량은 내식성에 요구되는 양과 피복의 기계적성질을 방해 하거나 감소시키지 않는 양간에 절충한다.

예상외로, 본 발명에서는 마모율이 낮고 균열이나 부서져 떨어지는 현상없이 보다 빠른 속도로 침착시킬 수 있는 피복을 만들기위해 C 및 Co함량과 적절히 균형만 이룬다면 높은 Cr함량을 사용할 수 있는 것으로 나타났다.

본 발명에의한 피복조성물은 약 4.0-10.5wt%의 Co, 약 5.0-11.5wt%의 Cr, 약 3.0-5.0wt%의 C및 나머지 W으로 이루어진다.

본 발명의 피복물을 기지에 가하는데는 통상의 용사법도 사용할 수 있다. 피복을 가하기위한 바람직한 방법으로는 폭발건(D-Gun)침착법이 있는데, 이 폭발건은 내부직경이 약 1인치에 그 길이가 몇피트 정도인 수냉 배럴(barrel)로 구성된다. 작업시에는, 규정된 비율(보통 약 1 : 1)의 산소와 연료가스(예를들면, 아세틸렌)의 혼합물이 피복되어질 분말장입물과 함께 배럴에 공급된다. 가스가 점화되면 폭발파가 분말을 약 2,400 ft/sec(730m/sec)로 가속시키면서 분말을 융점근방 또는 융점이상으로 가열시키게 된다. 분말이 배럴에서 방출된후, 질소 파동으로 배럴을 세척하고 다음 폭발에 대한 준비를 하게된다. 이러한 사이클이 초당 여러번 반복된다.

폭발건은 각각의 폭발시 기지상에 원형의 피복을 침착시킨다. 원형의 피복은 그 직경이 약 1인치(25mm)이고 두께는 만분의 몇인치(미크론 단위)정도이다. 각 원형의 피복은 개개의 분말입자에 상당하는 수 없이 중첩된 미세스플랫(splat)으로 구성된다. 중첩된 스플랫은 서로 맞물려있으며, 서로에 대해 그리고 기지표면과의 합금을 형성하지 않고 기지에 기계적으로 접합된다. 피복 침착시 원형피복의 위치가 면밀히 조절되어 균일한 두께의 매끄러운 피복이 형성되고, 피복을 가할때의 기지가열 및 잔류응력이 최소화된다.

본 발명의 피복을 만드는데 사용되는 분말은 주어진 침착 매개변수를 이용하여 원하는 특정 피복조성물을 얻을 수 있도록 선택한다. 바람직하게는, 폭발건 공정에 사용되는 산소-연료가스 혼합비는 약 1.0으로 유지시키는 것이 좋다. 또한, 폭발건 공정에 다른 조압조건을 사용할 수 있으며, 그에따라 분말 조성을 조절하면 원하는 피복조성물을 얻을 수 있다. 게다가, 침착중 조성의 변화를 보정하기 위해 다른 용사피복장치로서 다른 조성의 분말을 사용하여 본 발명의 원하는 피복조성물을 얻을 수 있다.

본 발명에의한 피복을 가하기위해 폭발건에 사용되는 분말은 주조하여 분쇄한 분말이 바람직하나, 소결된 분말과 같은 다른 형태의 분말도 사용할 수 있다. 일반적으로 분말입도는 325메시이하이어야 한다. 다른 방법으로 제조된 다른입도분포의 분말도 특정용사장치 및 크기에 더욱 접합하면 다른 용사침착법으로 본 발명에의해 사용될 수 있다.

본 발명에 의해 피복을 침착시키기위한 전형적인 분말조성은 약 8.0-11.0wt%의Co, 약 8.0 - 11.0Wt%의 Cr, 약 4.0-5.5wt%의 C및 나머지 W으로 이루어진다. C중의 일부, 예를들어 약 1.0wt% 까지는 침착 과정중 손실될 수 있는 비결합 탄소일수 있다. 산소 및 연료가스(예 아세틸렌)양자의 공급 속도를 상기 분말과 함께 조절하여 산소-연료 가스비가 약 1.0이 되도록 한다. 이 비율은 종래의 피복침착에 이용된것과 동일한 비율이다.

대안으로, 본 발명의 피복은 플라즈마 아아크용사 또는 다른 용사법을 사용하여 기지에 가할수 있다. 플라즈마 아아크 용사법에서는 일정간격 떨어진 제1 비소모전극과 제 2 비소모전극 사이에 전기아아크가 형성된다. 가스는 아아크를 함유할수 있는 정도로 비소모전극과 접축하여 통과한다. 아아크함유 가스는 노즐에 의해 압축되어 고열함유 유출물이 된다. 불말형 피복제는 고열함유 유출물 노즐로 주입되어 피복되어질 표면에 침착된다. 미합중국 특허제 2,858,411호에 기술된 상기 방법으로 견고하고 조밀하며 기지에 점착성 있는 침착피복을 만들수 있다. 또한 기지에 가해진 피복은 서로 맞물려 있으며 기계적으로 결합되고 기지에도 또한 결합된 불규칙한 형상의 미세 스플랫이나 리프(leaf)를 형성한다.

본 발명에서 피복을 가하기 위해 플라즈마 아아크 용상법이 사용되는 경우에는, 아아크 토치에 공급되는 분말을 가해지는 피복 자체와 동일한 조성일수도 있다. 그러나 플라즈마 아아크 또는 다른 용사장치로서는 조성에 어떠한 변화가 예측되므로, 이러한 경우에는 본 발명의 피복조성물이 되도록 분말조성을 조절 할 수 있다.

본 발명의 피복은 철이나 강과같은 금속성 기지나 또는 탄소, 흑연이나 중합체와같은 비금속성 기지등 거의 어떠한 기지에도 가할 수 있다. 여러가지 분위기에서 사용되고 본 발명의 피복을 가하기에 아주 적합한 기지 재료들의 예로는 강, 스테인레스강, 철기합금, Ni,Ni기합금, Co,Co기합금, Cr,Cr기합금, Ti,Ti기합금 Al,Al기합굼, Cu,Cu기합금, 내화금속 및 내화금속기 합금등이 포함된다.

본 발명에의한 피복의 조성은 상기한 범위 내에서 변할수 있지만, 바람작한 피복조성은 약 5.5-7.5wt%의 Co,약 5.5-7.5%의 Cr, 약 3.0-5.0wt%의 C및 나머지 W이다. 본 발명의 실시에 있어서 Co와 Cr의 함량비는 약 1:1이 바람직하다.

본 발명 피복의 미세조직은 아주 복잡하여 완전하게 이해할수는 없지만, 분말 및 피복조성물의 주요상과 미량의 몇몇 상들은(1) X-선 회절법(2) 금속 조직시험 및 (3) 주사전자 현미경(SEM)을 사용하여 확인되었다. X-선 회절법으로 그 상을 결정하고 또한 체적분율도 산정할 수 있다. 그러나 소량으로 존재하는 상들은 X-선 회절법으로 관측되지 않았다. X-선 회절법으로 확인된 상들은 다음과 같다.

분말

대부분 : W₂C

소량 : 육방 WC, CoW₃C

피복

대부분 : 입방 WC

소량 : W₂C

본 발명의 피복은 종래의 것에비하여 우수한 강도와 내마모성을 나타낸다. 이렇게 개선된 강도에의해 본 발명의 피복은 약 10,000psi의 어느 정도 높은 유압과 200℉(약93℃)이상의 온도하에서 부식성이 높은 유체(예를들어, 염화물, 일산화탄소, 이산화탄소, 황화수소, 바나듐염등을 함유하는 용액)를 취급하는 설비의 게이트 밸브에 이상적이다. 종래의 통상적인 피복이 상기 조건에서 실패하였던 것은 주로 피복의 비교적 낮은 인장강도에 기인한 것이다.

상기 실패의 메키니즘은 다음과 같은 것으로 추축된다. 고압 및 고온에서 압축유체가 피복의 두께를 통해 서서히 확산하여 피복의 기공내에 축적된다. 이러한 현상동안 피복은 압축을 받게되어 주위압력에 잘견디게 된다. 일정시간이 경과한후, 기공내의 압력은 주위압력과 동일하게 되고 내부로의 유체확산이 멈추게 된다. 그 압력이 유지되는한, 피복은 어떤 특정의 응력도 받지 않는다.

그러나 일단 주위압력이 해소되면, 기공내의 압력은 더이상 주위압력에 의해 균형을 이루지 못한다. 기공내의 압축유체가 피복 밖으로 확산되기전에 피복은 그 자체내부로부터 응력이나 하중을 받게된다. 피복내의 내부하중이 피복의 파단응력을 넘어서게되면, 피복물은 피복내부로 부터 외측으로 파괴될 것이다.

고압 및 고온을 받는 게이트 밸브에 대한 엄격한 요구조건을 충족시키기 위해서는, 보다 강력한 피복을 필수요건으로 하면서 내마모 및 내식성과같은 정규의 요구조건들도 모두 충족시켜야 한다.

전형적으로 탄화텅스텐, Co 또는 Ni 및 Cr을 함유하는 피복물은 상기한 유형의 파괴에 대한 저항력이 낮고, 접촉면으로 부터 외측으로 유압을 받으면 낮은 강도를 나타낸다. 그러나 이러한 피복은 내마모 및 내식성이 양호하다. 반면에 어떠한 Cr도 제외하고 탄화텅스텐 및 Co를 함유하는 피복물은 높은 내압을 받을때도 높은 강도와 파괴에 대한 양호한 저항력을 나타낸다. 하지만 이들 피복물은 Cr이 함유되어 있지 않으므로 내식성이 미미하거나 전혀없게된다. 피복물에 Cr을 첨가하면 내식성은 증가되지만 높은 내압을 받을때 피복이 파괴되는 점까지 피복물의 강도가 저하되게 된다.

본 발명의 피복은 종래의 것보다 상당하고 예기치못했던 개선효과를 나타낸다. 즉, 본 발명의 피복물은 내식성을 부여하기에 충분한 양의 Cr은 물론 종래의 것에비해 50%이상의 인성과 강도를 나타내며 동시에 내마모성도 상당히 증가시키는 적절한 상대비로서 충분한 양의 Co,W및 C를 함유하고 있다. 이와같이 강도와 내마모성이 개선되는 정확한 원인이 밝혀지지는 않았지만, 피복물내의 화학적 변화와 그에따르는 상변화에의한것으로 추정된다.

강도 및 내마모성이 개선됨과 동시에 본 발명에서는 균열 및 부서져 떨어지는 현상없이 지금까지 가능했던것보다 빠른 침착속도로 피복을 기지에 가할수 있다는 또다른 장점이 있다. 물론, 이것은 본 발명의 피복이 고속으로 침착될때 형성되는 높은 잔류응력을 견디기에 충분한 강도를 갖고 있음으로서 가능한것이다. 또한 빠른 속도로 피복을 침착 시킴으로서 보다 적은 설비와 작업시간이 요구되기때문에 피복공정에 따른 비용이 상당히 감소된다.

본 발명의 또다른 장점은 침착된 피복의 표면이 매끄러워서 종래의 것에 비하여 보다적은 연마로서 피복을 마무리 처리할수 있다는 점이다. 따라서 내마모 및 내식성에는 영향이 없이 종래의 피복과 동일한 마무리 표면과 동일한 두께의 피복을 기지에 침착시키는데에 보다 적은 양의 피복재료를 필요로 한다. 더우기 보다 적은양의 피복재료를 필요로하기 때문에 종래의 것에 비하여 피복과정이 훨씬 효율적이고 비용도 절감된다.

이하의 실시예는 본 발명의 실시예를 설명하기위한 것이다.

[실시예 1]

AISI 1018강으로된 시편을 다음과같이 피복하기위하여 세척하여 준비한다. 각 시편의 한쪽면을 반대쪽면과 평행하도록 미끄럽게 연마한다. 다음에 그 표면을 표면조도가 약 120마이크로 인치 RMS가 되도록 60메시 Al₂O₂와 함께 모래분사시킨다.

새개의 시편을 다음과같이 유압시험을 위해 준비한다. 피복되어질쪽의 표면에 직경 0.020인치(0.51mm), 깊이 수십분의 1인치(몇 mm)정도인 8개의 작은 구멍을 기지표면에 수직이되게 만든다. 다음에 구멍을 누설방지 커플링(coupling)을 수용하도록 확장시킨후, 직경 0.020인치(0.51mm)의 피아노선을 커플링을 통해 작은구멍으로 삽입시켜 그 양끝을 평평하게하여 피복을 표면과 부드럽게 연속되도록 견고하게 고정한다. 다음에 모든 시편을 10wt%Co,4 wt% Cr,5.2wt% C및 나머지 W으로 이루어지는 소결분말로서 폭발건(D-Gun)을 사용하여 종래기술에 의해 피복한다. 분말의 입도는 약325메시 이하였다. 연료가스로는 아세틸렌을 사용하였고, 산소-연료가스비는 0.98이었으며, 공급속도는 95그람/분이었다.

피복의 화학분석결과 그 조성은 8wt%Co,3.2 wt% Cr,4.7wt% C및 나머지 으로 나타났다. 화학분석은 주로 두가지 방법을 행하였다. C는 레코탄소분석기(Leco Carbon Analyzer)를 이용한 연소분석법으로서 가스출력의 용적결정에 의해 분석하였다. Co와 Cr은 먼저 Na₂O₂에서 시편을 용융하며Co와 Cr을 분리시킨다음 전위차 법으로 각각의 양을 정해 분석하였다.

피복의 기계적 강도는 다음과같은 유압시험으로 결정하였다. 본 시험을 위해 상기한 바와같이 준비한 시편을 피복한후, 피아노선을 조심스럽게 제거하여 피복바로 아래의 기공을 만든다. 다음에, 컬플링에 의해 기공을 유압시스템에 연결하여 기공에 유압유를 채운다. 유압유를 압축시켜 피복이 파괴될때까지 계면으로부터 바깥쪽으로 하중을 가한다. 각 시편에 대하여 8회 측정하여 파괴압력으로 그 평균값을 정한다. 파괴압력을 특정 피복 두께에대한 피복의 기계적 강도에 대한 척도로 택한다. 그다음 파괴압력은 동일두께의 다른 피복을 등급을 정하는데 사용할수 있다. 이들 세개의 피복 시편에 대한 파괴압력은 0.0044인치의 두께에서 5,400psi, 0.0083인치의 두께에서 10,300psi이었고 0.0105인치의 두께에서는 13,200psi이었다. 선형회귀법으로 볼때 0.0067인치 두께의 피복에 대하여는 파괴압력이 8,300psi임을 예측할 수 있다.

또한, ASTM Standard G65-80, Procedure A에 기술된 표준 건사/고무 휠 마모시험을 하여 가해진피복의 내마모성을 결정하였다. 이 시험에서, 휠주위에 클로로부틸 고무테가있는 회전 휠에 대한 레버아암에 의해 피복된 시편은 하중을 받는다. 연마제(50-70메시 오타와 규사(Ottawa Silica Sand)를 복사과고무휠 사이에 삽입한다. 휠은 연마제 흐름방향으로 회전한다. 시편을 시험전후에 중량측정하여 그 중량손실을 기록한다. 시험하는 재료마다 밀도가 다르기 때문에, 질량손실을 체적손실로 변환시켜 재료의 상대적 등급을 정한다. 피복된 시편(통상의 W-Co-Cr-C피복)에 대한 평균 체적손실은 1.7mm³/1,000회전이었다.

또한 피복의 경도를 표준법으로 측정한결과, 평균 경도가 1100 DPH₃₀₀으로 나타났다.

[실시예 2]

유압시험용 시편한개를 포함하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 AISI 1018강의 시편을 준비한다. 그 다음 조성이 14.1wt% Co, 4.8wt% Cr, 4.2wt% C및 나머지 W인 주조하여 분쇄한 분말로서 D-Gun을 사용하여 시편표면을 피복한다. 분말입도는 325메시이하었다. 연료가스로는 역시 아세틸렌을 사용하였으며, D-Gun내의 산소-연료가스비는 0. 98이었다. 공급속도는 100그람/분으로 하였다.

실시예 1에서와 동일한 방법으로 피복을 화학분석한 결과, 그 조성이 16.5wt% Co, 4.9wt% Cr, 3.7wt% C 및 나머지 W으로 나타났다.

동일한 유압시험을 피복의 기계적 강도를 측정한 결과, 이 특정피복의 파괴압력은 0.0068인치의 두께에서 27,900psi이었다.

또한 ASTM Standard G65-80, Procedure A에 따라 내마모시험을 한 결과, 시편에 대한 평균 체적손실을 1.8mm³/1,000회전이었다.

또한 피복의 경도를 측정한 결과 1000 DPH₃₀₀이었다.

본 실시예는 본 출원과 동시계속 출원인 제 546,480호에 의한 고함량의 Co, 즉, 11.0-18.0wt%를 함유하고, 개선된 인성 및 강도를 갖는 피복을 설명한 것이다. 본 실시예에서의 피복의 내마모성은 실시예 1의 종래의 것과 거의 동일하였다.

[실시예 3]

유압시험용 시편 한개를 포함하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 AISI 1018강의 시편을 준비한다. 그다음 조성이 12.0wt%Co,2.1 wt% Cr,4.9wt% C 및 나머지 W인 주조하여 분쇄한 분말로서 D-Gun을 사용하여 시편 표면을 피복한다. 분말 입도는 325메시 이하이었다. 연료가스로는 역시 아세틸렌을 사용했으며, D-Gun내의 산소-연료가스비는 0.98이었고, 그 공급 속도는 150그람/분으로 하였다.

실시예 1에서와 동일한 방법으로 피복을 화학분석한 결과, 그 조성이 17.9wt%Co,2.8 wt% Cr,4.1wt% C및 나머지 W으로 나타났다.

동일한 유압시험으로 피복의 기계적 강도를 측정한 결과, 이 특정피복의 파괴압력은 0.0067인치의 두께에서 26,500psi이었따

또한 ASTM Standard G65-80, Procedure A에따라 내마모 시험을 한 결과, 시편에대한 평균체적 손실은 3.6mm³/1,000회전이었다.

피복의 경도를 측정한 결과 1000DPH₃₀₀₀이었다.

본 실시예는 본출원과 동시계속출원인 제 546,542호에 의해 준비된, 강도는 높지만 실시예 1의 것보다 그 내마모성이 떨어지는 피복을 설명한것이다.

[실시예 4]

유압시험용 시편 한개를 포함하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 AISI 1018강의 시편을 준비한다. 그 다음 조성이 9.6wt% Co,9.5 wt% Cr, 4.9wt% C및 나머지 W인 주조하여 분쇄한 분말로서 D-Gun을 사용하여 시편 표면을 피복한다. 분말입도는 325메시 이하이었다. 연료가스로는 역시 아세틸렌을 사용하였으며, D-Gun내의 산소-연료가스비는 0.98이었고, 공급속도는 150그람/분으로 하였다.

실시예 1에서와 동일한 방법으로 피복을 화학분석한 결과, 그 조성이 6.9wt%Co, 6.9 wt% Cr, 4.2wt% C및 나머지 W으로 나타났다.

동일한 유압시험으로 피복의 기계적 강도를 측정한 결과, 이 특정피복의 파괴압력은 0.0068인치의 두께에서 13,000 psi이었다. 이것은 실시예 1에서 시험한 피복에 비해 강도가 50% 개선되었음을 나타낸다.

또한 ASTM Standard G 65-80, Procedure A에 따라 내마모 시험을 한 결과, 시편에 대한 편균체적 손실은 단지 1.0mm³/^/1,000회전이었다.

또한 피복의 경도를 측정한 결과 1209 DPH₃₀₀이었다.

본 실시예는 본 발명에의한 피복을 설명한것으로서 적당히 높은 강도와 우수한 내마모성을 갖는다. 150마그람/분의 빠른 침착속도로 피복을 가하였으나, 균열이나 부서져 떨어지는 현상은 일어나지 않았다.

[실시예 5]

유압시험용 시편 한개를 포함하여실시예 1에서와 동일한 방법으로 AISI 1081강의 시편을 준비한다. 그다음 조성이 10wt% Co, 4 wt% Cr, 5.2wt% C 및 나머지 W인 통상의 소결분말로서 플라즈마 용사토치를 사용하여 시편표면을 피복한다. 분말입도는 325 메시 이하이었다.

실시예 1에서와 동일한 방법으로 피복을 화학분석한결과, 그 조성이 9.2wt% Co, 3.5wt% Cr, 5.0wt% C 및 나머지 W으로 나타났다.

동일한 유압시험으로 피복의 기계적 강도를 측정한결과, 이 특정피복의 파괴압력은 0.0069인치의 두께에서 9,600psi이었다. 이 피복에 대하여는 7번 측정했다.

또한 ASTM Standard G 65-80, Procedure A에따라 내마모시험을 한 결과, 시편에 대한 평균 체적 손실을 9.3mm³/1,000회전이었다. 따라서 내마모성은 실시예 1의 통상의 D-Gun피복의 내마모성에 비해서도 불량한것으로 나타났다. 이것은 플라즈마 용사피복뿐 아니라 D-Gun피복에서도 예측할 수 있다.

또한 피복물의 경도를 측정한 결과 687 DPH₃₀₀이었다.

[실시예 6]

유압시험용 시편한개를 포함하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 AISI 1018강의 시편을 준비한다. 그 다음 조성이 9.6wt% Co, 9.5wt% Cr, 4.95wt% C및 나머지 W인 주조하여 분쇄한 분말로서 플라즈마 용사토치를 사용하여 시편 표면을 피복한다. 이것은 실시예 4에서와 동일한 분말 혼합물이다. 분말입도역시 325메시 이하이었다.

실시예 1에서와 동일한 방법으로 피복을 화학분석한결과, 그 조성이 8.7wt% Co, 8.1wt% Cr, 3.8wt% C및 나머지 W으로 나타났다.

동일한 유압시험으로 피복의 기계적 강도를 측정한결과, 이 특정피복의 파괴압력은 0.0064인치의 두께에서 9.300psi이었다.

또한 ASTM Standard G 65-80, Procedure A에 따라 내마모시험을 한 결과, 시편에 대한 평균 체적 손실은 6.7mm³/1,000회전 이었다. 본 실시예에서 피복의 마모율은 종래의 분말혼합물을 사용한 실시예 5에서의 플라즈마 용사 피복에 대한 마모율의 1/3이었다.

또한 피복의 경도를 측정한 결과 775 DPH₃₀₀이었다.

상기한 내용으로부터 본 발명에의한 새로운 계통의 W-Co-Cr-C계 피복은 개선된 강도와 우수한 내마모성을 갖고 있음을 알수있다. 본 발명의 폭발건 피복은 약 0.006인치두께에서 약 13,000psi 이상의 유압을 견딜수있으며, 그 마모율은 단지 1.0mm³/1000회전 정도이다. 본 발명의 플라즈마 피복도 종래의 플라즈마 피복보다 낮은 마모율을 나타낸다. 더구나 균열이나 부서져 떨어지는 현상없이 빠른 침적속도로 피복을 가할수 있다.

분말 및 피복조성물이 여기서는 각각 특정범위로 한정되어 있으나, 여러가지 불순물이 소량으로 존재할수도 있다. 철분이 연마 작업으로 인한 피복의 주요불순물이며, 조성의 약 1.5wt%, 어떤 경우에는 약 2.0wt%가지 존재할 수도 있다.

상기한 실시예에서는 폭발건(D-Gun)및 플라즈마 용사 피복만을 포함하고 있지만, "고속" 플라즈마, "극초음속"용사법과 같은 다른 용사법이나 또는 다른 폭발장치가 본 발명의 피복을만드는데 사용될 수 있다.

Claims (18)

1. 피복조성물에 있어서, 약 4.0-10.5wt%의 Co, 약 5.0-11.5wt%의 Cr, 약 3.0-5.0wt%의 C 및 나머지 W으로 이루어지며 용사법에 의해 기지에 가해짐을 특징으로 하는 피복조성물.
2. 제1항에 있어서, 그 조성이 약 5.5-7.5wt%의 Co, 약 5.5-5.7wt%의 Cr, 약 3.0-5.0wt%의 C및 나머지 W으로 이루짐을 특징을 하는 피복조성물.
3. 제1항에 있어서, 피복조성물이 약 0.0060인치의 피복두께에서 약 13,000psi이상의 유압을 견디기에 충분한 기계적 강도를 갖고 있음을 특징으로 하는 피복조성물.
4. 제1항에 있어서, 경도가 1000DPH₃₀₀이상임을 특징으로 하는 피복조성물.
5. 제1항에 있어서, 기지가 강, 스테인레스강, 철기합금, Ni,Ni기합금, Co,Co기합금, Cr,Cr기합금, Ti,Ti기합금, Al, Al기합금, Cu,Cu기합금 내화금속 및 내화금속기 합금 중에서 선택된 금속성 재료임을 특징으로 하는 피복 조성물.
6. 제1항에 있어서, 기지가 탄소, 흑연 및 중합체중에서 선택된 비금속성 재료임을 특징으로 하는 피복조성물.
7. 기지를 피복하기 위한 방법에 있어서, 산소와 연료가스의 혼합물을 분말형 피복재료와 함께 폭발건의 배럴에 공급하고, 산소와 연료가스 혼합물을 점화하여 상기 배럴을 따라 폭발파를 발생시켜 상기 분말형 피복재료를 고온고속 가스스트림(stream)에서 가속시키고, 상기 가스스트림을 기지의 표면으로 향하게하여 상기 분말형 피복재료를 침착시켜 기지에 피복을 형성시키는 것을 포함하며, 상기 분말형. 피복재료는 기지에 침착된 피복물의 조성이 약 4.0-10.5wt%의 Co, 약 5.0-11.5wt%의 Cr, 약 3.0-5.0wt%의 C및 나머지 W으로 이루어지도록 하는 조성의 것임을 특징으로 하는 기지피복방법.
8. 제7항에 있어서, 분말형 피복재료는 상기 기지에 침착된 피복물의 조성이 약 5.5-7.5wt%의 Co, 약 5.5-7.5wt%의 Cr, 약 3.0-5.0wt%의 C및 나머지W으로이루어지도록 하는 조성의 것임을 특징으로 하는 기지피복방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 혼합물내의 산소 대연료 가스의 비가 거의 1.0임을 특징으로 하는 기지피복방법.
10. 제9항에 있어서, 분말형 피복재료의 조성이 약 8.0-11.0wt%의 Co, 약 8.0-11.0wt%의 Cr, 약 4.0-5.5wt%의 C및 나머지 W으로 이루어진 것임을 특징으로 하는 기지피복방법.
11. 용사법으로 고강도, 내마모 및 내식성 피복을 기지에 가하기위한 것으로서, 약 8.0-11.0wt%의 Co, 약 8.0-11.0wt%의 Cr, 약 4.0-5.5wt%의 C및 나머지 W으로 이루어짐을 특징으로 하는 분말형 피복조성물.
12. 제11항에 있어서, 분말형 피복조성물이 주조하여 분쇄한 분말임을 특징으로 하는 분말형 피복조성물.
13. 용사법에 의해 기지에 가해진 피복물과 기지를 포함하고, 상기 피복물은 약 4.0-10.5wt%의 Co, 약 5.0-11.0wt%의 Cr, 약 3.0-5.0wt%의 C및 나머지 W으로 이루어짐을 특징으로 하는 피복제품.
14. 제13항에 있어서, 상기 피복물이 약 5.5-7.5wt%의 Co, 약 5.7-7.5wt%의 Cr, 약 3.0-5.0wt%의 C및 나머지 W으로 이루어진 것임을 특징으로 하는 피복제품.
15. 폭발건 침착법으로 기지에 가해진 피복과 기지를 포함하는 피복제품에 있어서, 상기 피복은 약 4.0-10.5wt%의 Co, 약 5.0-11.5wt%의 Cr, 약 3.0-5.0wt%의 C및 나머지 W으로 이루어져 있고, 또 약 1000DPH₃₀₀이상의 경도를 가지며, 표준건사/고무휠 마모시험을 했을때 약 1.0mm³/1000회전의 평균체적손실을 나타내고, 약 0.006인치의 피복 두께에서 약 13,000psi이상의 유압을 견디기에 충분한기계적 강도를 갖고 있음을 특징으로 하는 피복제품.
16. 제15항에 있어서, 상기 피복의 주요상은 W₂C로 되어있고, 소량의 상은 입방 WC로 되어있음을 특징으로 하는 피복제품
17. 플라즈마 용사법에 의해 기지에 가해진 피복과 기지를 포함하는 피복제품에 있어서, 상기 피복은 약 4.0-10.5wt%의 Co, 약 5.0-11.5wt%의 Cr, 약 3.0-5.0wt%의 C및 W으로 이루어져있고, 또 약 775DPH₃₀₀이상의 경도를 가지며, 표준건사/고무 휠 마모 시험을 했을때 6.7mm³/1000회전의 평균체적 손실을 나타내고, 약 0.006인치의 피복두께에서 약 9,300psi이상의 유압을 견디기에 충분한 기계적 강도를 갖고 있음을 특징으로 하는 피복제품.
18. 제17항에 있어서, 상기 피복의 주요상은 W₂C로 되어있고 소량의 상은 입방 WC로 되어있음을 특징으로 하는 피복제품.