KR910001547B1 - 플라즈마 코팅재의 산화방지장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

플라즈마 코팅재의 산화방지장치

제1도는 본 발명의 산화방지장치의 측면도.

제2도는 본 발명의 산화방지장치의 정면도.

제3도는 제1도의 가-가선 단면도.

제4도는 본 발명에 관련하는 굴곡관을 나타내는 도면.

제5도는 본 발명의 작용상태를 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 분리부 2 : 분할판

4 : 가스 주입구 5 : 분지구멍

6 : 산화 방지부 7 : 굴곡관

8 : 가스 분사구멍 10 : 가스 확산구멍

C : 냉각막

본 발명은 플라즈마 코팅재의 산화방지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기 아크로 가스를 이온화시켜 이때 발생하는 고에너지의 플라즈마로 금속 또는 비금속의 가루를 용융 분사하여 피콩팅물에 코팅을 행하면서 주위를 분위기 가스로 차단시켜 대기의 산소와 반응함에 의해 발생되는 산화를 적극적으로 방지할 수 있도록 한 플라즈마 코팅재의 산화방지장치에 관한 것이다.

금속 또는 비금속의 분말을 고온에서 용융분사하여 피코팅물에 코팅을 행하는 방식을 열 분사코팅이라 일컫는다.

이러한 열 분사코팅에는 코팅재료를 용융시켜주는 열원에 따라 다음과 같이 2가지로 크게 분리하고 있다.

즉 용융의 열원을 산소와 함께 아세틸렌이나 프로판가스의 화염을 사용하는 화염 분사코팅 방식이 있고, 전기 아크로 아르곤, 질소, 헬륨, 수소들의 가스를 이온화시켜 이때 발생하는 고에너지의 플라즈마를 사용하는 플라즈마 분사 코팅방식이 있다.

상기한 열 분사코팅방식은 금속과 비금속물의 코팅재료를 모두 사용할 수 있기 때문에 내열, 내마모, 내식성등을 요구되는 산업 및 항공기 부품의 코팅에 이용되고 있다.

그런데 종래의 열 분사코팅방식은 대기중에서 피코팅물에 직접 용융분사하는 방식을 취하고 있기 때문에 대기중의 산소 및 기타 이물질이 화염에 흡수되어져 화염속의 코팅재료와 반응을 일으킴에 의해 코팅층 내부에 산화층을 형성하는 요인의 하나가 되고 있다.

이러한 산화층은 코팅층을 파손시키는 한 요인이 되기 때문에 고밀도의 코팅층을 요구하는 정밀부품에는 사용할 수 없는 문제점이 있다.

그리고 상기한 바와 같은 열 분사코팅방식은 분사건과 피코팅물간의 거리를 2-7인치 범위내로 해야 양호한 코팅면을 얻게 되는데, 코팅재료를 용융시키는 화염이 고온 고열이기 때문에 피코팅물이 열적변형을 일으키는 문제점이 있으며, 또 코팅재료와 피코팅물간의 열전도도의 차이에 의해 코팅층이 박리됨에 기인하여 적당한 코팅층의 두께를 얻는데 어려움이 있다.

근자에 이르러 상기한 바와 같은 문제점을 개선하고자 진공로를 사용하는 진공 분사시스템이 제안되고 있다.

그러나 진공 분사시스템은 분사장비를 진공로 안에 설치해야 하므로 작업성이 떨어지는 문제점과 함께 코팅시 발생하는 분진의 처리가 문제점으로 지적되고 있다.

또한 진공 분사시스템은 규모가 큰 진공로가 요구되고, 이 진공로의 크기가 피코팅물의 크기를 제한하게 되므로 범용화되지 못하고 있는 실정에 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 피코팅물의 열적변형을 방지함과 아울러 코팅재료와 대기의 산소접촉을 막아 양호한 코팅면을 얻을 수 있도록 한 플라즈마 코팅재의 산화방지장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 코팅재가 통과하는 통로를 형성하며 가스 주입구를 통하여 들어오는 불활성 가스를 분할하는 분할판을 갖는 분지부와, 상기한 분할판에 가스 확산구멍이 뚫려진 굴곡관이 다수개 연결되어 나선형으로 꼬여져 코팅재 통로를 형성하는 산화 방지부와로 구성되는 플라즈마 코팅재의 산화방지장치를 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 산화방지장치의 측면도이고, 제2도는 정면도로서, 부호(1)은 불활성 가스를 다수개의 통로를 통하여 분할하는 분지부를 지칭한다.

상기한 분지부(1)는 원판형의 분할판(2)을 갖는다.

이 분할판(2)은 원주방향으로 통로(3)가 뚫려져 있으며 이 통로(3)는 불활성 가스 주입구(4)와 연결되어 서로 통하게 되어 있다.

상기한 통로(3)에는 일정한 간격으로 다수개의 분지구멍(5)이 뚫려져 통하게 되어 있으며, 이 분지구멍(5)은 산화 방지부(6)를 구성하는 굴곡관(7)과 서로 통하게 되어 있다.

상기한 굴곡관(7)은 나선형으로 굴곡된 상태를 이루고 있으며, 그 중심부에는 가스 분사구멍(8)이 뚫려져 있다.

상기한 굴곡관(7)은 다수개가 서로 꼬이는 상태로 되면서 자유단측으로 갈수록 점차 좁아져 선단부가 맞닿는 상태로 되어 소정의 직경을 갖는 코팅재 통로(9)를 이루고 있다.

이 굴곡관(7)에는 길이방향으로 가면서 다수개의 가스확산구멍(10)이 뚫려져 있는데, 이 가스 확산구멍(10)은 축과 10도 내지 70도의 각도범위내에서 뚫려지는 것이 가스의 확산효율을 높이게 된다.

상기한 각도의 한정은 가스확산에 중요한 요인이 되는 것으로서, 축과 10도 내지 70도의 각을 이루게 되면 가스 확산구멍(10)에서 나오는 가스가 하나의 원을 그리는 상태가 되어 코팅재 통로(9)를 감싸는 상태가 된다.

실험에 의하면 특히 가스확산구멍(10)이 축과 60도를 이룰 때 코팅재 통로(9)내로 유입되는 산소를 막는 효과가 제일 양호한 것으로 나타났다.

제3도는 상기한 분할판(2)의 단면도로서, 이곳에 원주방향으로 뚫려진 통로(3)는 다수개의 분지구멍(5)과 통하게 되어 있음을 나타내고 있다.

제4도는 상기한 다수개의 굴곡관(7)중에서 어느 1개만을 발췌하여 도시한 것으로서, 나선형을 이루며 끝으로 갈수록 직경이 점차 작아지는 구조를 갖고 있으며, 가스 확산구멍(10)이 다수개 뚫려져 있음을 알 수 있다.

도면중 미설명 부호 11은 분할판(2)을 분사건에 설치하기 위한 고정판을 나타낸다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 산화방지장치는 제5도에 도시한 바와 같이, 플라즈마 분사건(G)에 분지부(1)의 고정판(11)을 적당한 수단으로 고정시켜 사용하는 것으로서, 이하 본 구성에 따른 작용을 설명한다.

상기한 플라즈마 분사건(G)은 전극봉(R)과, 코팅재 분말 이송장치(도시생략)와 연결되는 코팅재 주입구(P)를 보유하는 양극관(A)으로 이루어지는 구조를 갖는다.

먼저 플라즈마 분사건(G)에 전기가 흐르게 되면 전극봉(R)과 양극관(A)사이에서 방전이 일어나 이곳에 주입되는 가스는 이온화되면서 고에너지의 플라즈마가 생성된다.

이때 주입되는 가스는 아르곤, 질소, 헬륨, 수소등이 사용된다.

이 고에너지의 플라즈마는 코팅재 주입구(P)를 통하여 들어오는 분말상태의 코팅재를 용융시키면서 초고속으로 이동하게 된다.

이러한 작용으로 코팅재는 용융상태로 화염속에 포함되어 이송되면서 피코팅물(S)의 표면에 부딪쳐 코팅이 이루어진다.

플라즈마 분사건(G)과 피코팅물(S)과의 거리는 2 내지 7인치 정도의 거리가 되는데, 이 구간에 본 발명의 굴곡관(7)이 위치하여 다음과 같은 작용으로 대기중의 산소와 코팅재의 접촉을 막게 된다.

즉 상기한 코팅이 행하여질 때 가스 주입구(4)를 통하여 불활성 가스가 분할판(2)의 통로(3)로 유입되어 이 통로(3)와 연결되어 있는 굴곡관(7)의 가스 분사구멍(8)으로 들어간다.

가스 분사구멍(8)으로 들어간 불활성 가스는 가스 확산구멍(10)을 통하여 외부로 나오게 되는데, 이 가스 확산구멍(10)이 축과 10도 내지 70도의 각도를 이루고 있고, 또 다수개의 굴곡관(7)이 서로 꼬여 있는 상태로 있기 때문에 외부로 나오는 가스는 원을 그리는 상태로 나오게 된다.

이와 같이 원을 그리는 상태로 불활성 가스가 나옴에 따라 코팅재 통로(9)는 대기와 차단되는 상태가 되어 산소의 유입이 방지된다.

따라서 코팅재 통로(9)를 통과하는 용융된 코팅재와 화염은 산소와 차단된 상태로 진행이 된다.

또한 상기한 가스 확산구멍(10)을 통하여 나오는 가스는 화염주위에 위치하여 완전히 용융되지 않고 있는 분말상태의 코팅재를 안쪽으로 밀어 넣는 작용을 하게 되기 때문에 코팅재의 용융효율을 높일 수 있게 된다.

그리고 굴곡관(7)의 가스확산구멍(10)을 통하여 외부로 나오지 않는 일부 잔여 가스는 가스 분사구멍(8)을 통하여 대기로 나가면서 냉각막(C)을 형성한다.

이 냉각막(C)의 생성은 불활성 가스를 초저온 상태로 주입하는 것으로 가능하게 된다.

이러한 냉각막(C)은 굴곡관(7)의 끝단과 피코팅물(S)과의 사이에 형성되기 때문에 코팅이 이루어지기 직전에 고온의 코팅재를 냉각시키게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 산화방지장치는 코팅재를 용융하여 피코팅물에 코팅을 행하는 과정에서 용융된 코팅재 및 화염을 산소와 차단시키기 때문에 산화반응을 방지할 수 있으며, 코팅직전에 화염의 열기를 식혀 코팅재와 피코팅물간의 열전도도의 차를 극소화시킴으로서 열전도도의 차에 의한 피코팅물의 열변형을 방지할 수 있어 양호한 코팅면을 얻을 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 전기적인 아크에 의해 발생하는 플라즈마로 코팅재를 용융분사시켜 코팅을 행하는 플라즈마 분사코팅장치에 있어서, 가스 주입구(4)를 통하여 들어오는 불활성 가스를 분할하는 통로(3) 및 분지구멍(5)이 뚫려진 분할판(2)을 보유하는 분지부(1)와, 상기한 분지구멍(5)과 연결되며 길이방향으로 가스 분사구멍(8)이 뚫려져 피코팅물과의 사이에 냉각막(C)을 형성함과 아울러 다수개의 가스 확산구멍(10)이 뚫려진 굴곡관(7)이 서로 나선형으로 꼬여져 코팅재 통로(9)를 형성함으로서 가스 확산구멍(10)을 통하여 나오는 불활성 가스에 의해 코팅재 통로(9)가 대기와 차단되도록 함을 특징으로 하는 플라즈마 코팅재의 산화방지장치.
2. 제1항에 있어서, 가스확산구멍(10)은 굴곡관(7)의 중심축과 10도 내지 70도의 방향으로 뚫려짐을 특징으로 하는 플라즈마 코팅재의 산화방지장치.

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