KR940005405B1 - Method of preventing an oxidation of carbon materials by double coating - Google Patents

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    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation

Abstract

The oxidation method of carbon material comprises (a) putting carbon material or carbon composite to the mixed coating powder composed of 20-50 wt.% chromium halide powder and 50-70 wt.% inert sintering resisting powder, (b) heating them at oxidation atmosphere in the conventional condition for forming the first antioxidation film, (c) putting the first coated carbon material to the second mixed coating powder composed of aluminum or aluminum halide or mixed powder of them and inert sintering resisting powder, (d) reheating them at 600-1,000 deg.C for 1-5 hrs. in oxidation atmosphere for the second antioxidation film.

Description

이중피복에 의한 탄소재료의 산화방지방법Method of preventing oxidation of carbon material by double coating

제1도는 본 발명에 따라 탄소재료의 산화방지를 위해 이중피막을 형성하기 위한 피막형성 장치의 개략도.1 is a schematic diagram of a film forming apparatus for forming a double film for the oxidation prevention of a carbon material according to the present invention.

제2도는 산화시간에 따른 산화소실량의 변화를 나타내는 그래프.2 is a graph showing the change in the amount of lost oxide with oxidation time.

제3도 및 제4도는 이중피복후 탄소재료의 산화에 의한 중량변화를 나타내는 그래프.3 and 4 are graphs showing weight change by oxidation of carbon material after double coating.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 발열체 2 : 반응관1: heating element 2: reaction tube

3 : 탄소재료시편 4 : 도가니3: carbon material specimen 4: crucible

5 : 지지대 6 : 불활성가스원5: support base 6: inert gas source

7 : 피복용혼합분말7: mixed powder for coating

본 발명은 고속항공기, 경주용차등의 브레이크재료 및 복잡한 전극과 발열체등에 사용되는 탄소재료 또는 탄소복합재료의 산화방지방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 탄소재료 또는 탄소복합재료의 표면에 1차로 크롬계 피막을 형성하고, 이 크롬계 피막위에 2차로 알루미늄계 피막을 형성하므로서 산화를 방지하는 이중피복에 의한 탄소재료의 산화방지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preventing oxidation of carbon materials or carbon composite materials used in brake materials such as high-speed aircraft, racing cars, and complicated electrodes and heating elements. More specifically, the present invention relates primarily to the surface of carbon materials or carbon composite materials. A method of preventing oxidation of a carbon material by double coating which forms a chromium-based film and prevents oxidation by forming an aluminum-based film on the chromium-based film secondly.

탄소재료는 경량이며 비강도가 높고, 열충격과 부식에 대단히 강하며 열과 전기의 양도체이다. 따라서 형상이 복잡한 전극과 발열체로 사용되고 있으며, 또한 고속항공기, 경주용차 등의 브레이크 재료 및 우주항공용의 고온재료 등으로 사용되고 있으나 공기중에서는 500℃ 이상에서 산화가 급속하게 진행되는 치명적인 결함이 있다.Carbon materials are lightweight, have high specific strength, are extremely resistant to thermal shock and corrosion, and are good conductors of heat and electricity. Therefore, it is used as a complex electrode and a heating element, and also used as a brake material such as a high-speed aircraft, a racing car, and a high-temperature material for aerospace, but there is a fatal defect in which oxidation proceeds rapidly at 500 ° C or higher in the air.

이 결점을 보완하기 위해서 산화방지 피막의 피복방법이 여러 가지로 검토되고 있다.In order to compensate for this drawback, various coating methods for the antioxidant coating have been studied.

탄소재료 또는 탄소복합재료의 산화방지를 위한 피복방법으로는 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4)등의 화학증착법(CVD)에 의한 코팅과 마그네시아(MgO), 알루미나(Al2O3) 및 산화크롬(Cr2O3)등의 플라즈마 용사가 행해지고 있다(Journal of Material Science, Vol 24(1989), p 3511-3520).Coating methods to prevent oxidation of carbon materials or carbon composite materials include coating by chemical vapor deposition (CVD) such as silicon carbide (SiC) and silicon nitride (Si 3 N 4 ), and magnesia (MgO) and alumina (Al 2 O 3). ) And chromium oxide (Cr 2 O 3 ) are sprayed (Journal of Material Science, Vol 24 (1989), p 3511-3520).

그러나, 상기 화학증착법(CVD)에 의한 피복방법에는 처리온도가 1300℃ 이상의 고온을 요하고 피코팅체의 전표면을 피착하기 위해서는 여러번 반복코팅해야하는 단점이 있다.However, the coating method by Chemical Vapor Deposition (CVD) has a disadvantage in that a treatment temperature requires a high temperature of 1300 ° C. or more and repeated coating several times in order to deposit the entire surface of the coated object.

따라서, 탄화규소 또는 알루미나 등의 피복층은 두껍게 되지 않으면 안정한 산화방지막을 형성하기가 어려우며, 또한, 재료의 크기 및 형상에 제한을 받는등의 문제점이 있게된다.Therefore, if the coating layer of silicon carbide or alumina or the like is not thick, it is difficult to form a stable antioxidant film, and there is a problem such as being limited in the size and shape of the material.

한편, 플라즈마 용사에 의한 산화방지 피복법에서도 재료와의 접착이 불량하여 박리가 일어나기 쉬우므로 피복층을 두껍게 하지 않으면 안되는 문제점이 있게 된다.On the other hand, in the anti-oxidation coating method by plasma spraying, since the adhesion to the material is poor and peeling easily occurs, there is a problem that the coating layer must be thickened.

본 발명자는 상기한 문제점을 개선하기 위하여 할로겐화크롬분말과 불활성 소결방지제분말의 혼합분말 또는 산화크롬분말과, 할로겐화크롬 화합물 분말의 혼합분말중에서 열처리하여 탄소재료의 산화를 방지하는 방법을 제안하여 특허출원한 바 있다(대한민국 특허출원 제91-25123호).The present invention proposes a method for preventing oxidation of carbon material by heat treatment in a mixed powder or a chromium oxide powder and a mixed powder of chromium halide compound powder in order to improve the above problems. (Korean Patent Application No. 91-25123).

기출원된 방법에 따라 금속크롬층만을 피복시킬 경우에는 공기중에서 산화되는 경우 코팅층의 표면은 산화크롬이 생성되게 되고 이 산화크롬층은 공기를 통과시키지 않고 산화방지피막으로서 기능을 하게 된다. 그러나, 산화크롬은 고온(1000℃ 이상)에서 장시간 사용하면 삼산화크롬(CrO3)의 기체로 되어서 극미량이지만 증방하게 되므로, 장시간 산화방지에는 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.In the case of coating only the metal chromium layer according to the previously applied method, when the oxide is oxidized in air, the surface of the coating layer is formed with chromium oxide, and the chromium oxide layer functions as an anti-oxidation coating without passing air. However, chromium oxide becomes a gas of chromium trioxide (CrO 3 ) when it is used for a long time at a high temperature (1000 ° C. or more), so it is extremely small but increases, and thus there is a problem in that stability for oxidation prevention is long.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 탄소재료 표면에 탄소와 결합성이 강한 탄화크롬층을 형성하고, 이 금속크롬층 위에 금속알루미늄층을 형성시키므로서, 고온에서도 내산화성이 우수하고 안정한 이중의 내산화피막을 형성하여 탄소재료의 고온산화를 효과적으로 방지하고자 하는데, 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a chromium carbide layer having a strong bond with carbon on the surface of a carbon material, and forms a metal aluminum layer on the metal chromium layer. The purpose of the present invention is to effectively prevent high temperature oxidation of a carbon material by forming an oxidation resistant film.

본 발명은 탄소재료 또는 탄소복합재료의 산화방지를 위해 이중피복하는 방법에 있어서, 중량%로, 할로겐화 크롬분말 : 30-50% 및 불활성 소결방지제분말 : 50-70%로 조성되는 1차 피복혼합분말중에 탄소재료 또는 탄소재료를 묻고 비산화성 분위기하에서 통상의 방법으로 열처리하여 1차 내산화성 피막을 형성한 후, 알루미늄분말 및/또는 할로겐화 알루미늄과 불활성 소결방지제 분말로 조성되는 2차 피복혼합분말 또는 여기에 할로겐화합물 분말을 첨가한 2차 피복혼합물중에 상기와 같이 1차 피복된 탄소재료를 묻고 비산화성분위기에서 600-1000℃의 온도로 1-5시간동안 열처리하여 2차 내산화성 피막을 형성시키는 이중피복에 의한 탄소재료의 산화방지 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 탄소재료 또는 탄소복합재료의 산화를 방지하는데 있어서, 중량%로, 산화크롬분말 : 85-95%, 및 할로겐화합물분말 : 5-15%로 조성되는 1차 피복혼합분말중에 탄소재료 또는 탄소복합재료를 묻고 비산화성 분위기하에서 통상의 방법으로 열처리하여 1차 내산화성 피막을 형성한 후, 알루미늄 분말 및/또는 할로겐화 알루미늄분말과 불활성소결 방지제 분말로 조성되는 2차 피복혼합분말 또는 여기에 할로겐화합물 분말을 첨가한 2차 피복 혼합준말 중에 묻고 비산화성 분위기하에서 600-1000℃의 온도 및 1-5시간의 열처리 조건으로 열처리하여 2차 내산화성 피막을 형성하는 이중피복에 의한 탄소재료의 산화방지 방법에 관한 것이다.The present invention is a method for double coating to prevent oxidation of a carbon material or a carbon composite material, the weight ratio of the first coating mixture is composed of chromium halide powder: 30-50% and inert sintering agent powder: 50-70% A secondary coating mixture powder composed of aluminum powder and / or aluminum halide and inert sintering inhibitor powder after buried a carbon material or carbon material in the powder and heat-treated in a non-oxidizing atmosphere in a conventional manner to form a primary oxidation resistant film. Buried carbonaceous material coated as above in the secondary coating mixture to which the halogen compound powder was added, and heat-treated for 1-5 hours at a temperature of 600-1000 ° C. in a non-oxidizing atmosphere to form a secondary oxidation resistant film. The present invention relates to a method for preventing oxidation of a carbon material by double coating. In addition, in the present invention, in preventing the oxidation of a carbon material or a carbon composite material, the carbon material in the primary coating mixture powder, which is composed of weight%, chromium oxide powder: 85-95%, and halogen compound powder: 5-15% Or buried in a carbon composite material and heat-treated in a non-oxidizing atmosphere in a conventional manner to form a primary oxidation resistant film, followed by a secondary coating mixture powder composed of aluminum powder and / or aluminum halide powder and inert sintering inhibitor powder. Oxidation of carbonaceous material by double coating which is buried in secondary coating mixture added with halogenated powder and heat treated at 600-1000 ℃ and heat treatment condition of 1-5 hours under non-oxidizing atmosphere. It is about a prevention method.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

1차 코팅피막을 형성하는 상기 할로겐화 크롬 분말로는 CrCl2또는 CrCl3등의 염화크롬 분말 또는 CrF2또는 CrF3등의 불화크롬 분말등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 분말이 바람직하고, 상기 불활성 소결방지용 분말로는 Al2O3, SiO2또는 MgO 등을 들 수 있다.As the chromium halide powder forming the primary coating film, one or two or more powders selected from the group consisting of chromium chloride powder such as CrCl 2 or CrCl 3 or chromium fluoride powder such as CrF 2 or CrF 3 are preferable. As the inert sintering prevention powder, Al 2 O 3 , SiO 2 or MgO may be mentioned.

1차 코팅은 상기한 할로겐화 크롬 분말과 불활성 소결방지용 분말의 혼합분말중에 피복하고자 하는 탄소재료 또는 탄소복합재료를 묻고 아르곤 가스 등의 비산화성 가스분위기하에서 800-1100℃의 온도로 열처리 하는 것으로서 염화크롬 또는 불화크롬이 액화 또는 기화되어 탄소재료의 표면에 석출하게되어 코팅된다.The primary coating is a chromium chloride which is coated with a carbon material or a carbon composite material to be coated in the mixed powder of the chromium halide powder and the inert sintering prevention powder and heat treated at a temperature of 800-1100 ° C. under a non-oxidizing gas atmosphere such as argon gas. Alternatively, chromium fluoride is liquefied or vaporized to precipitate on the surface of the carbon material and coated.

또한, 본 발명의 다른 1차 코팅에 있어서, 1차 코팅피막을 형성하는 상기 산화크롬 분말로는 Cr2O3분말 등을 들 수 있고, 할로겐화합물분말로는 NaCl, NH4Cl, MH4F분말등을 들 수 있다.In addition, in another primary coating of the present invention, the chromium oxide powder forming the primary coating film may include Cr 2 O 3 powder, and the like, and the halogen compound powder may be NaCl, NH 4 Cl, MH 4 F. Powder, and the like.

상기 산화크롬분말과 할로겐화합물분말의 혼합분말중에 탄소재료 또는 탄소복합재료를 묻고 상기한 방법과 동일한 방법으로 가열처리하므로서 재료 표면에 크롬이 석출되어 코팅되게 된다.In the mixed powder of the chromium oxide powder and the halogen compound powder, chromium is deposited on the surface of the material by coating the carbon material or the carbon composite material and heat-treating the same method as described above.

상기와 같이 1차 코팅된 재료는 균일하고 치밀한 중간층인 탄화크롬층과 피막층인 금속크롬으로 형성된다.The primary coated material as described above is formed of a chromium carbide layer which is a uniform and dense intermediate layer and a metal chromium which is a coating layer.

2차 코팅시 사용되는 할로겐화 알루미늄으로는 AlCl3, AlF3등을 들 수 있으며, 소결방지용 분말로는 Al2O3, SiO2또는 MgO 등을 들 수 있고, 할로겐화합물로는 NaCl, NH4Cl, MH4F분말을 들 수 있다. 2차 코팅은 금속알루미늄분말과 할로겐화알루미늄의 단독 또는 혼합분말과 불활성 소결방지제 분말의 혼합분말 또는 여기에 할로겐 화합물을 첨가한 혼합분말중에 묻도 아르곤가스등의 비산화성 가스분위기하에서 600-1000℃의 온도로 열처리하는 것이다.The aluminum halide used in the secondary coating may include AlCl 3 , AlF 3 , and the like. Al 2 O 3 , SiO 2, or MgO may be used as the anti-sintering powder. NaCl, NH 4 Cl may be used as the halogenated compound. And MH 4 F powders. The secondary coating is applied at a temperature of 600-1000 ° C. under a non-oxidizing gas atmosphere such as argon gas even when the powder is mixed with metal aluminum powder and aluminum halide alone or mixed powder with inert sintering inhibitor powder or mixed powder with halogen compound added thereto. Heat treatment.

2차 코팅시 열처리온도가 600℃ 이하인 경우에는 반응속도도 늦어지고 투입한 알루미늄이 그대로 크롬층에 부착하여 피막이 균일하게 형성되지 않고, 1000℃ 이상인 경우에는 1차 코팅시에 생성된 금속크롬층의 막이 코팅용 반응기내에 할로겐원소와 재반응하므로 표면결함의 발생원인이 되므로 알루미늄 코팅처리인 2차 코팅시의 열처리온도는 600-1000℃로 선정하는 것이 바람직하다.In case of the second coating, if the heat treatment temperature is 600 ℃ or less, the reaction rate is slow and the injected aluminum adheres to the chromium layer as it is, so that the film is not formed uniformly. Since the film re-reacts with the halogen element in the coating reactor, it may cause surface defects. Therefore, the heat treatment temperature for the second coating, which is an aluminum coating, is preferably selected to be 600-1000 ° C.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예 1]Example 1

제1도에 나타난 바와같이, 발열체(1)로서 가열되는 반응관(2)의 내부에 하기표 1과 같은 물성치를 갖는 탄소복합재료시편(3) 및 하기 표2와 같은 피복용 혼합분말(7)을 넣은 도가니(4)을 지지대(5)에 고정하고, 반응관(2) 하단에서 불활성 가스원(6)으로 아르곤 가스를 20ml/min으로 공급하고, 반응관(2) 내부를 충분히 비산화 분위기 상태로하고 반응관(2) 상부에서 가스를 방출하는 것에 의해서 반응관(2)의 내부압력을 일정하게 유지하였다.As shown in FIG. 1, the carbon composite material specimen 3 having physical properties as shown in Table 1 in the inside of the reaction tube 2 heated as the heating element 1 and the mixed powder for coating as shown in Table 2 ) And the crucible (4), which is placed therein, is fixed to the support (5), and argon gas is supplied at 20 ml / min from the lower end of the reaction tube (2) to the inert gas source (6), and the inside of the reaction tube (2) is sufficiently deoxidized. The internal pressure of the reaction tube 2 was kept constant by setting the atmosphere and releasing gas from the upper portion of the reaction tube 2.

상기 탄소복합재료시편(3)은 PAN(폴리 아크릴로니트릴)계 탄소섬유와 피치계 탄소메트릭스로 구성된 복합재료로서, 그 크기는 5×5×10mm이고, 800번 연마지 위에서 표면을 연마하고, 아세톤욕중에서 초음파세정 후 건조한 것이다.The carbon composite material specimen 3 is a composite material composed of PAN (polyacrylonitrile) -based carbon fibers and pitch-based carbon matrices, the size of which is 5 × 5 × 10 mm, and the surface is polished on abrasive paper No. 800. Dry after ultrasonic cleaning in acetone bath.

상기 도가니(4)는 내경 : 15mm, 외경 : 25mm, 높이 : 25mm인 흑연질 도가니이다.The crucible 4 is a graphite crucible having an inner diameter of 15 mm, an outer diameter of 25 mm, and a height of 25 mm.

아르곤 공급개시 30분후에 10℃/min 속도로 승온하여 하기 표2의 열처리 조건으로 열처리한 후, 피복량을 측정하고, 그 측정결과를 하기 표3에 나타내었으며, 또한, 열천평을 사용하여 내산화성 시험을 행하고 그 결과를 미피복 탄소재료 시편의 결과와 함께 제2도에 나타내었는데, 이 내산화성 시험은 미리 900℃로 가열된 열천평내에 시편을 넣고 건조공기를 600cc/min으로 공급하고 산화시간(분)에 따른 중량감소를 측정하여 나타낸 것이다.After 30 minutes from the start of argon supply, the temperature was raised at a rate of 10 ° C./min, and heat-treated under the heat treatment conditions shown in Table 2 below. Then, the coating amount was measured, and the measurement results are shown in Table 3 below. The oxidative test was carried out and the result is shown in FIG. 2 together with the result of the uncoated carbon material specimen. This oxidative resistance test was carried out by placing the specimen in a thermosquan previously heated to 900 ° C, supplying dry air at 600cc / min, and oxidizing it. It is shown by measuring the weight loss over time (minutes).

하기 표2의 염화크롬은 99% 순도 및 325메쉬이하의 입도를 갖는 분말이고, 알루미나는 1000℃에서 하소한 99.9% 순도 및 325메쉬이하의 입도를 갖는 분말이다.The chromium chloride of Table 2 below is a powder having 99% purity and a particle size of 325 mesh or less, and alumina is a powder having 99.9% purity and particle size of 325 mesh or less calcined at 1000 ° C.

[표 1]TABLE 1

[표 2]TABLE 2

[표 3]TABLE 3

상기와 같이 1차 코팅된 시편중 본 발명예(1)에 따라 1차 피복된 피복시편 및 하기 표4와 같이 조성되는 피복혼합분말을 제1도에 제시된 피복처리장치의 흑연도가니에 넣는다.Among the first coated specimens as described above, the coated specimen coated according to the Invention Example (1) and the coated mixture powder as shown in Table 4 are placed in the graphite crucible of the coating apparatus shown in FIG.

하기 표4의 코팅혼합분말로 사용한 염화알루미늄(AlCl3), 및 화알루미늄(AlF3)은 각각 순도99%, 325메쉬 이하의 분말이고, 알루미나 분말은 1000℃에서 하소한 순도 99.9%, 325메쉬 통과분이다. 또한, 금속 알루미늄의 분말도 순도 99%로서 325메쉬 통과분이고, 염화 암모늄과 염화나트륨 분말은 순도 98%, 100메쉬 통과분을 사용하였다.Aluminum chloride (AlCl 3 ) and aluminum sulfide (AlF 3 ) used as the coating mixture powder of Table 4 are powders of 99% purity and 325 mesh or less, respectively. The alumina powder is 99.9% pure and calcined at 1000 ° C., 325 mesh. Passing minutes. In addition, the powder of metallic aluminum was also 325 mesh through powder with 99% purity, and the ammonium chloride and sodium chloride powder were 98% pure and 100 mesh passed powder.

1차 코팅에서와 같이, 반응관 내부에 도가니를 넣고 아르곤 분위기로 한 후에 하기 표4의 조건으로 피복처리한 후 실온까지 자연냉각한 다음 시편을 끄집어 내어 산화실험을 행하고, 그 결과를 제3도에 나타내었다. 상기 산화실험은 먼저 백금선으로 시편을 현추시킬 수 있는 망을 만들고 이 망속에 2차 코팅된 시편을 넣은 후 전기로속에서 현추시키고 이 상태에서 소정의 온도인 1300℃까지 승온시켜 산화시켜 중량변화를 측정한 것이다.As in the primary coating, the crucible was placed inside the reaction tube, placed in an argon atmosphere, coated with the conditions shown in Table 4 below, then cooled to room temperature, and the specimen was taken out and subjected to oxidation experiments. Shown in The oxidation experiment is first made of a mesh that can suspend the specimen with platinum wire, put the secondary coated specimen in the mesh and then suspended in the electric furnace, and in this state by raising the temperature to a predetermined temperature 1300 ℃ to measure the weight change It is.

[표 4]TABLE 4

제3도에 나타난 바와같이, 본 발명에 따라 2중 피복한 발명재(1-4)의 경우에는 1300℃에서 9시간 산화시켜도 코팅층의 산화에 의한 0.08% 이하의 증가량만이 있을뿐 산화에 의한 손실이 없음에 반하여, 1차 코팅 처리만 행한 발명예(1)의 경우에는 산화에 의한 중량감소가 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, in the case of the double-coated invention material (1-4) according to the present invention, there is only an increase of 0.08% or less due to oxidation of the coating layer even after oxidizing at 1300 ° C for 9 hours. On the other hand, in the case of Inventive Example (1) in which only the primary coating treatment was performed, there was no loss, and it was found that the weight was reduced by oxidation.

[실시예 2]Example 2

제1도에 나타낸 피복처리장치를 사용하여 하기 표5와 같은 물성을 갖는 탄소재료를 하기 표6과 같은 혼합비로 혼합되는 1차 피복혼합분말에 묻고 하기 표6의 피복처리조건으로 피복처리한 다음, 피복량을 측정하고, 그 측정결과를 하기 표7에 나타내었다.Using the coating treatment device shown in FIG. 1, the carbonaceous material having the properties shown in Table 5 was buried in the primary coating mixture powder mixed at the mixing ratio as shown in Table 6, and then coated under the coating treatment conditions shown in Table 6 below. , The coating amount was measured, and the measurement results are shown in Table 7 below.

상기 탄소재료는 동방성인 흑연재료이며, 그 크기는 5×5×10mm로 절단연마한 후에 아세톤세정을 행하였고, 하기 표6의 피복혼합분말중의 산화크롬(Cr2O3) 분말 및 염화나트륨 분말은 순도 99%, 325메쉬 이하의 입도를 갖는다.The carbon material is an isotropic graphite material, the size of which is acetone washing after cutting and grinding to 5 × 5 × 10 mm, chromium oxide (Cr 2 O 3 ) powder and sodium chloride powder in the coating mixture powder of Table 6 below Silver has a purity of 99% and a particle size of 325 mesh or less.

또한, 상기와 같은 1차 피복처리된 시편에 대하여 열천평을 사용하여 내산화성 실험을 행하고, 그 결과를 제2도에 나타내었는데, 이 실험은 메쉬 900℃로 가열된 열천평내에 이들 시편을 넣고 건조공기를 600cc/min으로 공급하고 산화시간(분)에 따른 중량감소를 측정한 것이다.In addition, an oxidation resistance test was performed on the primary coated specimens using ten thousand square meters, and the results are shown in FIG. 2. In this experiment, the specimens were placed in a ten thousand square sheets heated to a mesh of 900 ° C. Supplying dry air at 600cc / min and measuring the weight loss according to the oxidation time (minutes).

[표 5]TABLE 5

[표 6]TABLE 6

[표 7]TABLE 7

상기와 같이 1차 코팅된 시편중 발명예(4)에 따라 1차 피복된 피복시편 및 하기 표8과 같이 조성되는 피복혼합분말을 제1도에 제시된 피복처리장치의 흑연도가니에 넣는다.As described above, the primary coated coating specimen according to the invention example (4) and the coating mixture powder prepared as shown in Table 8 are placed in the graphite crucible of the coating apparatus shown in FIG.

하기 표8의 코팅혼합분말로 사용한 AlCl3), 및 AlF3분말은 각각의 순도 99%, 325메쉬 이하의 분말이고, Al2O3분말은 100℃에서 하소한 순도 99.9%, 325메쉬 통과분이다.AlCl 3 ), and AlF 3 powder used as the coating mixture powder of Table 8 are 99% purity and 325 mesh or less, respectively.Al 2 O 3 powder is 99.9% pure and calcined at 325 mesh at 100 ° C. to be.

또한, 금속 Al분말은 순도 99.9%로서, 325메쉬 통과분이고, NH4Cl 및 NaCl 분말은 순도 98%, 100메쉬 통과분을 사용한 것이다.In addition, the metal Al powder was 99.9% pure, 325 mesh through powder, and NH 4 Cl and NaCl powders were 98% pure and 100 mesh passed powder.

1차 코팅에서와 같이, 반응관 내부에 도가니를 넣고 아르곤 분위기로 한 후에 하기 표4의 조건으로 피복처리한 후 실온에까지 자연냉각한 다음 시편을 끄집어 내어 산화실험을 행하고, 그 결과를 제4도에 나타내었다. 산화실험은 상기 실시예 1에서와 동일하게 실시하여 중량변화를 측정한 것이다.As in the primary coating, the crucible was placed inside the reaction tube, placed in an argon atmosphere, coated with the conditions shown in Table 4 below, and then cooled naturally to room temperature, and then the specimen was taken out and subjected to oxidation experiments. Shown in Oxidation experiment was carried out in the same manner as in Example 1 to measure the weight change.

[표 8]TABLE 8

제4도에 나타난 바와같이, 본 발명에 따라 이중피복처리된 본 발명예(5-8)의 경우에는 1300℃에서 9시간 산화시켜도 코팅층의 산화에 의한 0.08% 이하의 증가량만이 있을뿐 산화에 의한 소실이 없음에 반하여, 1차 코팅처리만 행한 발명예(4)의 경우에도 산화에 의한 중량감소가 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, in the case of the present invention (5-8) double-coated according to the present invention, even if it was oxidized at 1300 ° C for 9 hours, there was only an increase of 0.08% or less due to oxidation of the coating layer. On the other hand, in the case of Inventive Example (4) in which only the primary coating treatment was performed, there was no weight loss due to oxidation.

제3도 및 제4도에 나타난 바와같이, 본 발명에 따라 이중피복처리된 탄소재료가 고온의 산화분위기에 놓이는 경우, 탄소재료 표면의 알루미늄이 산화되어 산화피막인 알루미나(Al2O3)형성되므로 이 알루미나 피막이 산소투과를 방지하는 효과가 있으며, 또한, 탄소재료와의 사이에서 극히 엷은 탄화크롬이 형성되고, 그 위에 크롬이 석출한다고 하여도 탄소재료와 크롬의 접착성이 대단히 좋고 또한 산화에 의해서 크롬 표면층이 변하게 된다.As shown in FIGS. 3 and 4, when the double coated carbon material is placed in a high temperature oxidation atmosphere according to the present invention, aluminum on the surface of the carbon material is oxidized to form an alumina (Al 2 O 3 ) as an oxide film. Therefore, this alumina film has an effect of preventing oxygen permeation, and extremely thin chromium carbide is formed between the carbon material, and even if chromium precipitates thereon, the adhesion between the carbon material and chromium is very good and oxidation is prevented. The chromium surface layer is changed.

본 발명에 따라 이중피막층으로 코팅한다하더라도 실제로는 알루미나-알루미늄-금속크롬-탄화크롬층의 4층으로 형성되고 고온에서 알루미나층의 결함이 발생하여도 금속크롬층이 산화되어 산화크롬층을 형성하여 산화를 방지하게 되는 이중의 효과를 갖게된다.In the case of coating with a double coating layer according to the present invention, it is actually formed of four layers of an alumina-aluminum-metal chromium-chromium carbide layer and the metal chromium layer is oxidized to form a chromium oxide layer even when a defect of the alumina layer occurs at a high temperature. It has a dual effect of preventing oxidation.

상술한 바와같이, 본 발명은 탄소재료 또는 탄소복합재료의 피복시 CVD나 플라즈마 용사법에 비해서 저온작업이 가능하고 재료의 크기 및 형상은 제한을 받지 않으므로서 에너지 절감 및 저렴한 비용으로 피복을 처리할 수 있으며, 이중으로 피복처리함에 의해서 고온의 내산화성 피막을 형성하는데 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention is capable of low temperature operation when coating carbon materials or carbon composite materials, compared to CVD or plasma spraying, and is capable of treating coatings at low cost and energy savings without limiting the size and shape of materials. It is effective in forming a high temperature oxidation resistant film by double coating.

Claims (4)

탄소재료 또는 탄소복합재료의 산화를 방지하는데 있어서, 중량%로, 할로겐화 크롬분말 : 30-50% 및 불활성 소결방지제분말 : 50-70%로 조성되는 1차 피복혼합분말중에 탄소재료 또는 탄소복합재료를 묻고 비산화성 분위기하에서 통상의 방법으로 열처리하여 1차 내산화성 피막을 형성한 후, 알루미늄분말 및 할로겐화 알루미늄분말의 단독 또는 복합분말가 불활성소결 방지제 분말로 조성되는 2차 피복혼합분말에 묻고 비산화성 분위기에서 600-1000℃의 온도로 1-5시간동안 열처리하여 2차 내산화성피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 이중피복에 의한 탄소재료의 산화방지방법.In preventing the oxidation of the carbon material or the carbon composite material, the carbon material or the carbon composite material in the primary coating mixture powder, which is composed of weight%, chromium halide powder: 30-50%, and inert sintering inhibitor powder: 50-70%. And then heat-treated in a non-oxidizing atmosphere in a conventional manner to form a primary oxidation resistant film, and then a single or mixed powder of aluminum powder and aluminum halide powder is buried in a secondary coating mixture powder composed of inert sintering inhibitor powder and is in a non-oxidizing atmosphere. Heat treatment for 1-5 hours at a temperature of 600-1000 ℃ at to form a secondary oxidation resistant coating, characterized in that the oxidation of the carbon material by a double coating. 제1항에 있어서, 상기 2차 피복혼합분말에 할로겐화 화합물 분말이 추가로 첨가되는 것을 특징으로 하는 이중피복에 의한 탄소재료의 산화방지방법.The method for preventing oxidation of carbon material by double coating according to claim 1, wherein a halogenated compound powder is further added to said secondary coating mixture powder. 탄소재료 또는 탄소복합재료의 산화를 방지하는데 있어서, 중량%로, 산화크롬분말 : 85-95%, 및 할로겐화합물분말 : 5-15%로 조성되는 1차 피복혼합분말중에서 탄소재료 또는 탄소복합재료를 비산화성 분위기하에서 통상의 방법으로 열처리하여 1차 내산화성피막을 형성한 후, 알루미늄분말 및 할로겐화 알루미늄 분말의 단독 또는 복합분말과 불활성소결 방지제 분말로 조성되는 2차 피복혼합분말에 묻고 비산화성 분위기하에서 600-1000℃의 온도로 1-5시간동안 열처리하여 2차 내산화성 피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 이중피복에 의한 탄소재료의 산화방지방법.In preventing the oxidation of the carbon material or the carbon composite material, the carbon material or the carbon composite material in the primary coating mixture powder, which is composed of weight%, chromium oxide powder: 85-95%, and halogen compound powder: 5-15%. Heat-treated in a conventional manner in a non-oxidizing atmosphere to form a primary oxidation resistant film, and then buried in a secondary coating mixture powder composed of an aluminum powder and an aluminum halide powder alone or a composite powder and an inert sintering inhibitor powder. Method of preventing oxidation of carbon material by double coating by heat treatment at 600-1000 ° C. for 1-5 hours to form secondary oxidation resistant film. 제3항에 있어서, 상기 2차 피복혼합분말에 할로겐화합물 분말이 추가로 첨가되는 것을 특징으로 하는 이중피복에 의한 탄소재료의 산화방지방법.4. The method for preventing oxidation of carbon material by double coating according to claim 3, wherein a halogen compound powder is further added to said secondary coating mixture powder.
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