KR102305040B1 - Mixed powder containing enamel powder and Fe-based amorphous alloy powder and coating method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말을 혼합하여 조성물을 제조하고 이를 이용하여 제품에 코팅하는 것으로, 보다 상세하게는 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말의 혼합비율, 분말의 입도크기, 비중을 달리하여 혼합함으로써 내부식성, 내마모성, 내열성, 내충격성 및 경도를 인위적으로 조절 가능한 합금분말이며 이를 이용한 코팅방법에 관한 것이다.The present invention is to prepare a composition by mixing enamel powder and Fe-based amorphous alloy powder, and coating the product using the same. It is an alloy powder that can artificially control corrosion resistance, abrasion resistance, heat resistance, impact resistance and hardness by mixing differently, and it relates to a coating method using the same.
법랑은 주성분이 유리질로 주원료는 유리 성분으로 구성되며, 점토성분 함유와, 실리콘 함유 및 모재와의 결합과 부착성에 따라 다양한 종류의 분말이 있으며 공통적인 특성은 더 이상 부식발생이 일어나지 않는 완전부식체이다.enamel The main ingredient is glass, and the main raw material is made of glass, and there are various types of powder depending on the content of clay, silicon, and bonding and adhesion to the base material.
비정질합금은 원자구조가 결정이 아니라 무질서한 혼돈된 구조의 합금으로, 일반적인 결정 구조 합금에서 나타나는 이방성, 입계, 면결함 편석 등이 없는 균질한 등방성 성질을 나타내며 결정학적으로 이방성이 없어 기계적, 화학적 및 전기적 특성이 우수하다. Amorphous alloys are not crystalline, but an alloy with a disordered and chaotic structure. It exhibits homogeneous isotropic properties without anisotropy, grain boundaries, and surface defect segregation that are found in general crystalline alloys. The characteristics are excellent.
법랑분말과 비정질합금분말의 각각의 장점을 살려 시너지효과를 높이는 방법이 사용된다면 다양한 분야에서 사용가능하다. 법랑은 충격에 약하지만 내열성,내부식성,내마모성이 우수하고 비전도체인 특징이 있으며 비정질합금은 내충격성,내부식성, 자화(磁化)등 전기적 특성이 우수하다. It can be used in various fields if a method is used to increase the synergistic effect by taking advantage of the respective advantages of the enamel powder and the amorphous alloy powder. Although enamel is weak against impact, it has excellent heat resistance, corrosion resistance, and abrasion resistance and is characterized as a non-conductor. Amorphous alloy has excellent electrical properties such as impact resistance, corrosion resistance and magnetization.
일례로, 법랑분말에 금속분말을 첨가하면 충격에 강하며 530℃이상의 고온에서 사용 가능하며 내마모성과 내부식성을 동시에 갖게 된다. For example, if metal powder is added to enamel powder, it is strong against impact, can be used at a high temperature of 530°C or higher, and has both abrasion resistance and corrosion resistance.
그러나 두 분말의 결합력을 높이는 것이 어렵고 코팅하고자 하는 모재와의 열팽창의 차이 때문에 특수한 분야에 사용하는 것은 불가능하였다.However, it was difficult to increase the bonding strength of the two powders and it was impossible to use them in special fields because of the difference in thermal expansion with the base material to be coated.
가령, 발전소의 보일러에서부터 연돌에 이르는 부위는 매우 높은 온도와 부식을 유발시키는 황산과 질산 등을 포함하고 있어 법랑이 가지고 있는 부식방지의 완전체 특성과 비정질 합금이 갖는 기계적 안정성이 포괄적으로 필요한 곳이지만 지금까지 두 가지 소재의 장점을 함께 취할 수 있는 제품의 개발에는 여러 가지의 기술적인 문제가 있었다.For example, the area from the boiler to the stack of a power plant contains sulfuric acid and nitric acid that cause very high temperatures and corrosion, so it is a place that comprehensively needs the anti-corrosion properties of enamel and the mechanical stability of amorphous alloys. Until now, there were a number of technical problems in the development of products that can take advantage of the two materials together.
법랑분말과 비정질합금분말을 혼합하여 하나의 조성물로 만들고 이를 모재에 코팅하는 것은 2가지 조건이 충족되어야 하는데, 이것은 각각의 비중 차이와 입자크기를 고려한 혼합비율, 두 분말의 용융방법이 충족되어야 한다. 즉, 요구되는 특성에 맞는 분말제조가 가능하고 일정품질 등을 유지할 수 있기 위해서는 상기의 조건이 충족되어야 한다. 혼합비율과 혼합방법이 최적화 되지 않으면 시간이 경과 후 뭉치는 현상이 발생하고 코팅 층이 모재에서 탈락하거나 코팅 층에서 균열이 발생 경우, 코팅 층 두께가 일정하지 않는 등의 문제점이 발생할 수 있다. To make one composition by mixing enamel powder and amorphous alloy powder and coating it on the base material, two conditions must be satisfied. . That is, in order to be able to manufacture a powder suitable for the required characteristics and to maintain a certain quality, the above conditions must be satisfied. If the mixing ratio and mixing method are not optimized, agglomeration occurs after time passes, and if the coating layer falls off the base material or cracks occur in the coating layer, problems such as non-uniform coating layer thickness may occur.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 부식/마모 환경에 대해 내구성이 우수한 법랑/합금 분말의 혼합에 따른 새로운 최적의 조성물을 일정량의 배합비로 배합하여 제조하고 이를 코팅공정에 따라 일정한 품질이 유지되도록 입자크기를 제어하는 코팅공법 및 공정 기술을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and it is prepared by mixing a new optimal composition according to the mixing of enamel/alloy powder having excellent durability against corrosion/wear environments at a certain amount of mixing ratio, and it is prepared according to the coating process. It is to provide a coating method and process technology to control the particle size so that a constant quality is maintained.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 In order to achieve the above object, in the present invention
내마모성/내부식성을 동시에 충족하면서 높은 경도, 내열성 및 연성이 요구되는 사용처(철(Fe) 함량 > 산소(O) 함량) 인 경우, 알루미늄, 규소, 크롬, 칼륨, 나트륨, 티타늄, 몰리브덴, 산소, 철을 포함하는 합금용 조성물로서, 철 30~60 중량부, 산소 4.0~25 중량부, 알루미늄 0.5~0.9 중량부, 규소 2~10 중량부, 크롬 8~20 중량부, 칼륨 0.1~ 0.6 중량부, 나트륨 0.5~4 중량부, 티타늄 0.1~0.7 중량부, 몰리브덴 7~20 중량부를 포함하는 조성물을 제공하며,For applications that require high hardness, heat resistance, and ductility while simultaneously meeting abrasion resistance and corrosion resistance (iron (Fe) content > oxygen (O) content), aluminum, silicon, chromium, potassium, sodium, titanium, molybdenum, oxygen, A composition for an alloy containing iron, comprising: steel 30-60 parts by weight, oxygen 4.0-25 parts by weight, aluminum 0.5-0.9 parts by weight, silicon 2-10 parts by weight, chromium 8-20 parts by weight, potassium 0.1-0.6 parts by weight, sodium 0.5-4 parts by weight, titanium 0.1 -0.7 parts by weight, to provide a composition comprising 7-20 parts by weight of molybdenum,
내마모성/내부식성을 동시에 충족하면서 낮은 경도, 비자성 및 저온(530도 이하)의 사용 환경이 요구되는 사용처(철(Fe) 함량 < 산소(O) 함량) 인 경우, 알루미늄, 규소, 크롬, 칼륨, 나트륨, 티타늄, 몰리브덴, 산소, 철을 포함하는 합금용 조성물로서, 철 5~25 중량부, 산소 25~40 중량부, 알루미늄 1~2 중량부, 규소 10~20 중량부, 크롬 2~7 중량부, 칼륨 0.7~ 2 중량부, 나트륨 4~10 중량부, 티타늄 0.8~ 2 중량부, 몰리브덴 1~6 중량부를 포함하는 조성물을 제공한다.In the case of use (iron (Fe) content < oxygen (O) content) where a low hardness, non-magnetic and low temperature (530 degrees or less) operating environment is required while simultaneously satisfying abrasion resistance/corrosion resistance, aluminum, silicon, chromium, potassium , sodium, titanium, molybdenum, oxygen, as a composition for an alloy containing iron, iron 5-25 parts by weight, oxygen 25-40 parts by weight, aluminum 1-2 parts by weight, silicon 10-20 parts by weight, chromium 2-7 It provides a composition comprising parts by weight, 0.7 to 2 parts by weight of potassium, 4 to 10 parts by weight of sodium, 0.8 to 2 parts by weight of titanium, and 1 to 6 parts by weight of molybdenum.
또한, 상기 합금분말의 최적의 조성비로 배합하여 모재인 금속 제품에 부착시키는 코팅방법과 공정을 제공하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that it provides a coating method and process for adhering to a metal product as a base material by mixing the alloy powder in an optimal composition ratio.
본 발명은 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말을 각각 제조하여 최적의 배합비로 혼합하고 이것을 용사공정을 이용하여 고온에서 작동하는 신재생발전소, 화력발전소 내의 보일러에서 연돌에 이르는 모든 금속에 피막을 형성시키면 내부식성/내마모성으로 인해 설비의 내구성을 향상시킬 수 있다.The present invention prepares enamel powder and Fe-based amorphous alloy powder, respectively, mixes them in an optimal mixing ratio, and forms a film on all metals from boilers to stacks in renewable power plants and thermal power plants that operate at high temperatures using a thermal spraying process. The durability of the equipment can be improved due to its corrosion/wear resistance.
본 발명의 사용 용도에 따라, 즉 내마모성/내부식성을 동시에 충족하면서, 코팅층의 경도의 수준, 코팅층의 열전달 가능 여부, 코팅층의 접촉 유체의 페아(PH)정도, 코팅층 소재의 취성 및 연성의 정도 등 다양한 용도에 혼합비 조정을 통해 사용가능하다.Depending on the intended use of the present invention, that is, while simultaneously satisfying abrasion resistance/corrosion resistance, the level of hardness of the coating layer, the possibility of heat transfer of the coating layer, the degree of PH of the contact fluid of the coating layer, the degree of brittleness and ductility of the coating layer material, etc. It can be used for various purposes by adjusting the mixing ratio.
내구성이 증가할 뿐만 아니라 법랑소재가 갖는 고온산화분위기 및 수용액에 대한 내부식성이 향상되고 비정질 합금이 갖는 기계적 특성을 향상시켜 가혹한 마모 환경과 부식 환경에서도 모재를 최적으로 보호하는 등의 현저한 효과가 있다.Not only does the durability increase, but the corrosion resistance to high-temperature oxidizing atmosphere and aqueous solution of the enamel material is improved, and the mechanical properties of the amorphous alloy are improved to optimally protect the base material even in severe abrasive environments and corrosive environments. .
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.On the other hand, even if it is an effect not explicitly mentioned herein, it is added that the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and their potential effects are treated as described in the specification of the present invention.
도 1. 발전소 연소계통 계통도
도 2. 본 발명 혼합분말(법랑분말 + Fe계 비정질 합금분말)의 전자주사현미경 사진
도 3. 본 발명 혼합분말(법랑분말 + Fe계 비정질 합금분말)의 법랑분말 함량을 증가시켰을 때의 기공도 및 경도 변화 사진
도 4. 본 발병의 법랑분말의 입자크기와 Fe계 비정질 합금분말의 입자크기를 모두 16~43μm로 같지만 혼합비율을 달리 한 경우의 코팅 층 조직 사진
도 5. 본 발명의 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말의 혼합비율(3:7)이 같고 Fe계 비정질 합금분말의 입자크기는 16~43μm로 같지만 법랑분말의 입자크기를 서로 달리 한 경우의 코팅 층 조직 사진
도 6. 본 발명의 법랑분말 입자크기는 45~100μm와 Fe계 비정질 합금분말의 입자크기는 16~43μm로 같지만 혼합비율을 달리 한 경우의 코팅 층 조직 사진
도 7. 본 발명의 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말의 입자크기를 달리하고 혼합비율(5:5)을 동일하게 한 경우의 코팅 층 조직 사진
도 8. 본 발명에 따른 코팅공정도
도 9. 본 발명의 입자크기 차이에 따른 혼합분말의 용사 화염 및 코팅 품질 비교사진
도 10. 80㎛이상의 법랑분말 입자크기에 공정에 달리한 경우의 실패 사례 사진 Figure 1. Power plant combustion system schematic diagram
Figure 2. Scanning electron micrograph of the present invention mixed powder (enamel powder + Fe-based amorphous alloy powder)
Figure 3. A photograph of porosity and hardness change when the enamel powder content of the mixed powder of the present invention (enamel powder + Fe-based amorphous alloy powder) is increased
Figure 4. A photograph of the coating layer structure when the particle size of the enamel powder and the particle size of the Fe-based amorphous alloy powder were 16-43 μm, but the mixing ratio was different.
5. Coating when the mixing ratio (3:7) of the enamel powder of the present invention and the Fe-based amorphous alloy powder is the same and the particle size of the Fe-based amorphous alloy powder is 16 to 43 μm, but the particle size of the enamel powder is different from each other. layer organization photo
Figure 6. The particle size of the enamel powder of the present invention is 45-100 μm and the particle size of the Fe-based amorphous alloy powder is 16-43 μm, but a photograph of the coating layer structure when the mixing ratio is changed
Figure 7. A photograph of the coating layer structure when the particle size of the enamel powder of the present invention and the Fe-based amorphous alloy powder are different and the mixing ratio (5:5) is the same;
Figure 8. Coating process diagram according to the present invention
Figure 9. Comparative photo of thermal spraying flame and coating quality of mixed powder according to the difference in particle size of the present invention
Figure 10. A photograph of a failure case when the process is different for the enamel powder particle size of 80 μm or more
이하 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 아래에 소개되는 실시 예 및 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명의 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The embodiments and drawings introduced below are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In addition, unless there is another definition in the technical and scientific terms used in the present invention, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and in the following description and accompanying drawings, the present invention Description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of will be omitted.
본 발명에 사용되는 Fe계 비정질 합금분말의 경우 내열성, 내충격성과 내부식 특성에 특징을 가지고 있으며 법랑분말의 경우 내마모성 및 내부식성에 매우 높은 특징을 가지고 있다.The Fe-based amorphous alloy powder used in the present invention has characteristics in heat resistance, impact resistance and corrosion resistance, and the enamel powder has very high wear resistance and corrosion resistance.
본 발명의 일 양태로, 용사 코팅 전 법랑분말의 조성은 아래의 표 1과 같이 주성분인 규소(Si), 나트륨(Na), 니켈(Ni), 철(Fe), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 칼륨(K), 크롬(Cr), 아연(Zn), 망간(Mn), 불소(F) 등으로 구성시키고, 용사 코팅 전 Fe계 비정질 합금분말은 표 2와 같이 주성분이 철(Fe), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 규소(Si) 등으로 구성시켜 최적의 비율로 각각의 법랑분말과 합금분말을 원하는 입자크기로 분쇄하여 혼합함으로서 혼합 코팅재를 만든다.
하기의 모든 표에 사용된 원소의 함량은 중량비를 기준으로 한다.In one aspect of the present invention, the composition of the enamel powder before thermal spray coating is as shown in Table 1 below, as shown in Table 1 below, which are silicon (Si), sodium (Na), nickel (Ni), iron (Fe), copper (Cu), zirconium ( Zr), titanium (Ti), potassium (K), chromium (Cr), zinc (Zn), manganese (Mn), fluorine (F), etc. The main component is composed of iron (Fe), chromium (Cr), molybdenum (Mo), silicon (Si), etc., and each enamel powder and alloy powder are pulverized to the desired particle size in an optimal ratio and mixed to make a mixed coating material.
The content of elements used in all tables below is based on weight ratio.
표 1.법랑분말의 구성 예Table 1. Example of composition of enamel powder
표 2. Fe계 비정질 합금분말의 구성 예Table 2. Example of composition of Fe-based amorphous alloy powder
용사 코팅 전 법랑분말의 선정은 각별한 주의를 요한다. 즉, 혼합하고자 하는 법랑분말 재료가 Fe계 비정질 합금분말과 열팽창계수가 같거나 유사한 소재를 사용하여야 한다. 열팽창계수가 다른 알루미늄, 동 ,스텐인레스계열의 법랑분말을 사용하면 코팅층 표면에서 균열이 발생할 수 있고, 코팅층 표면에 온도변화가 심할수록 코팅 층 탈락 및 균열발생 현상이 나타난다.The selection of enamel powder before thermal spray coating requires special attention. That is, the material of the enamel powder to be mixed should use a material having the same or similar thermal expansion coefficient as that of the Fe-based amorphous alloy powder. If aluminum, copper, or stainless-based enamel powder with different coefficients of thermal expansion is used, cracks may occur on the surface of the coating layer, and the more severe the temperature change on the surface of the coating layer, the more the coating layer falls off and cracks occur.
또한, Fe계 법랑분말이라고 하더라도 법랑분말 선정 시 법랑분말의 성분 중 특히 점토성분 포함 유무와 실리콘 성분 함유 여부를 반드시 확인하고 재료를 선택하여야 한다. 두 성분이 용사 후 코팅 층 생성과 품질유지에 중요한 인자이기 때문이다.In addition, even if it is an Fe-based enamel powder, when selecting the enamel powder, it is necessary to select the material after checking whether it contains a clay component and a silicon component among the components of the enamel powder. This is because the two components are important factors in the formation of a coating layer and maintenance of quality after thermal spraying.
또한, 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말을 혼합한 분말을 녹여서 모재에 코팅하기 위해서는 공정선택이 중요하다. 혼합분말을 일반적인 법랑공정과 같이 사용하면 공정 온도가 낮아 혼합이 되더라도 시간 경과에 따라 뭉치는 현상이 발생하거나 표면조도가 거칠어지는 현상이 발생하기 때문이다. 따라서 반드시 합금분말의 용사방식을 선택하여야 한다.In addition, process selection is important in order to melt a mixture of enamel powder and Fe-based amorphous alloy powder to coat the base material. This is because, when the mixed powder is used in the same way as the general enamel process, the process temperature is low, and even if mixed, agglomeration occurs over time or the surface roughness occurs. Therefore, the thermal spraying method of alloy powder must be selected.
표 3.은 상기 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말의 다양한 비율로 혼합하여 합금분말의 용사코팅 후 시편의 주요 성분조성을 나타낸 것이다.Table 3. shows the main component composition of the specimen after thermal spray coating of the alloy powder by mixing the enamel powder and the Fe-based amorphous alloy powder in various ratios.
표 3. 배합비율에 따른 혼합분말의 주요 구성물질 예 (배합률= 비정질 합금분말:법랑분말)Table 3. Examples of main constituents of mixed powder according to mixing ratio (mixing ratio = amorphous alloy powder: enamel powder)
하기의 도면을 이용하여 상세히 설명하면 도1은 화력발전소 연소가스 계통을 나타내는 그림으로 연소가스에 포함된 황산화물과 질산화물 등의 부식을 유발시키는 물질 때문에 매우 열악한 환경에서 사용되는 금속에 본 발명에서 개발된 합금분말을 코팅함으로서 내구수명을 연장할 수 있다.1 is a diagram showing the combustion gas system of a thermal power plant, and is developed in the present invention for metals used in very harsh environments because of substances that cause corrosion such as sulfur oxides and nitrogen oxides contained in combustion gas. It is possible to extend the durability life by coating the alloy powder.
도 2는 본 발명에 따른 법랑분말 + Fe계 비정질 합금분말의 전자현미경 사진이며 도 3은 상기 도 2의 혼합분말에 대한 EDS분석 사진을 나타내는 것으로 법랑분말의 양이 증가함에 따라 금속 특유의 광택이 점차 사라지며 코팅층의 색상변화는 검은색 상의 분률이 증가하고, 이종 분말간 낮은 접촉각에 기인하여 기공도가 증가하며 경도는 일반적으로 법랑함량이 증가함에 따라 반비례하여 감소함을 확인할 수 있다.2 is an electron micrograph of the enamel powder + Fe-based amorphous alloy powder according to the present invention, and FIG. 3 is an EDS analysis photograph of the mixed powder of FIG. As it gradually disappears, it can be seen that the color change of the coating layer increases, the proportion of black phase increases, the porosity increases due to the low contact angle between different types of powder, and the hardness generally decreases in inverse proportion as the enamel content increases.
도 4는 본 발명의 법랑분말의 입자크기와 Fe계 비정질 합금분말의 입자크기를 모두 16~43μm로 같지만 혼합비율을 달리 한 경우의 코팅 층 조직 사진이다.4 is a photograph of the coating layer structure in the case where the particle size of the enamel powder of the present invention and the particle size of the Fe-based amorphous alloy powder are all 16 to 43 μm, but with different mixing ratios.
조직별 특성은 설명을 생략한다. Description of the characteristics of each organization is omitted.
도 5는 본 발명 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말의 혼합비율(3:7)이 같고 Fe계 비정질 합금분말의 입자크기는 16~43μm로 같지만 법랑분말의 입자크기를 서로 달리 한 경우의 코팅 층 조직사진이다5 is a coating layer when the mixing ratio (3:7) of the enamel powder of the present invention and the Fe-based amorphous alloy powder is the same and the particle size of the Fe-based amorphous alloy powder is 16 to 43 μm, but the particle size of the enamel powder is different from each other. an organization picture
도 6은 본 발명의 법랑분말 입자크기는 45~100μm와 Fe계 비정질 합금분말의 입자크기는 16~43μm로 같지만 혼합비율을 달리 한 경우의 코팅 층 조직 사진이다6 is a photograph of the coating layer structure when the particle size of the enamel powder of the present invention is 45-100 μm and the particle size of the Fe-based amorphous alloy powder is 16-43 μm, but the mixing ratio is different.
도 7은 본 발명의 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말의 입자크기를 달리하고 혼합비율(5:5)을 동일하게 한 경우의 코팅 층 조직 사진이다7 is a photograph of the coating layer structure when the particle size of the enamel powder and the Fe-based amorphous alloy powder of the present invention are different and the mixing ratio (5:5) is the same;
도 8은 본 발명을 통하여 개발된 법랑분말 + Fe계 비정질 합금분말이 혼합된 혼합분말을 이용한 코팅 공정을 나타내는 공정도이다.8 is a process diagram showing a coating process using a mixed powder of enamel powder + Fe-based amorphous alloy powder developed through the present invention.
본 발명에서는 상기 제조된 혼합분말을 이용한 코팅공정도에 따라 모재 전처리단계를 통하여 표면에 부착된 모든 이물질을 제거하고 상기 혼합분말의 부착율과 품질을 높이기 위하여 50℃내외로 모재 가열단계를 진행하며 이후 용사코팅을 통하여 모재표면에 혼합분말을 코팅하며 코팅 후 코팅 표면을 연마한 후 연마된 잔여물을 제거하기 위한 세정 및 건조를 진행하며 코팅제품의 기계적 특성과 화학적 안정성을 높이고 자정작용 및 항균 특성 등을 부가하고 코팅면 보호 및 코팅층 표면 강화를 위하여 알칼리 금속 실리케이트를 포함한 무기 나노소재((x1Na2O+x2K2O+x3Li2O)·ySiO2·nH2O)를 이용한 표면처리를 더 실시할 수 있으며 이후 무기 나노소재의 소성을 위한 가열 및 냉각시킴으로서 모든 코팅공정을 마무리 할 수 있다. 상기의 나노소재의 기능성과 내구성을 높이기 위하여 나노소재의 두께를 2~5μm정도로 제어하기 위하여 상기의 세정 및 건조단계; 나노소재를 이용한 표면처리단계; 모재가열단계 및 모재냉각단계를 3회 이상 반복 진행할 수 있다.In the present invention, according to the coating process diagram using the prepared mixed powder, the base material heating step is performed at around 50° C. to remove all foreign substances attached to the surface through the base material pretreatment step and to increase the adhesion rate and quality of the mixed powder, and then Mixed powder is coated on the surface of the base material through thermal spray coating, and after coating, the coating surface is polished, followed by washing and drying to remove the polished residue. and inorganic nanomaterials ((x 1 Na 2 O+x 2 K 2 O+x 3 Li 2 O) ySiO 2 nH 2 O) including alkali metal silicate to protect the coating surface and strengthen the surface of the coating layer. Surface treatment can be further carried out, and then all coating processes can be finished by heating and cooling for firing of inorganic nanomaterials. In order to increase the functionality and durability of the nanomaterial, the cleaning and drying step of controlling the thickness of the nanomaterial to about 2-5 μm; A surface treatment step using a nanomaterial; The base material heating step and the base material cooling step may be repeated three or more times.
도 9는 법랑분말 + Fe계 비정질 합금분말을 혼합한 혼합분말을 이용한 용사코팅시 각각 두가지 분말의 입자크기 부조화에 따라 용사화염 상태가 달라지며 이에 따라 코팅상태가 달라짐을 확인할 수 있는 그림이다. 9 is a diagram confirming that the thermal spraying flame state changes depending on the particle size mismatch of the two powders, respectively, during thermal spray coating using a mixed powder mixed with enamel powder + Fe-based amorphous alloy powder, and the coating state changes accordingly.
또한, 도 10을 통하여 법랑공정의 문제점을 보여준다. 즉, 법랑분말 + Fe계 비정질 합금분말을 혼합하지 않고 모재금속 위에 Fe계 비정질 합금분말을 부착시키고 부착된 Fe계 비정질 합금분말 위에 법랑분말을 코팅하거나 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말의 입자크기를 고려하지 않고 법랑분말의 입자크기가 80μm이상의 분말이 포함되어 있는 분말을 혼합하여 코팅할 경우 일정시간이 지나면 서로 분리되어 코팅을 통한 조성물이 완벽하게 부착되지 않음을 알 수 있다. In addition, the problem of the enamel process is shown through FIG. 10 . That is, without mixing the enamel powder + Fe-based amorphous alloy powder, the Fe-based amorphous alloy powder is attached to the base metal, and the enamel powder is coated on the attached Fe-based amorphous alloy powder, or the particle size of the enamel powder and the Fe-based amorphous alloy powder is adjusted. It can be seen that if a powder containing a powder with a particle size of 80 μm or more is mixed and coated without consideration, the enamel powder will separate from each other after a certain period of time and the composition through the coating is not completely adhered.
상기에서 설명된 본 발명의 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말의 혼합사용은 법랑분말과 비정질 합금분말이 모두 다른 재료와 비교할 때 내부식 및 내마모 특성이 우수하지만 비정질 금속의 경우 법랑분말과 비교 시 내열성을 가지면서도 열전도도가 높고 용융특성이 높아 530℃ 이상에서 사용할 수 있는 특징을 가지고 있으며 법랑분말의 경우 비자성체로서 전기적 절연 특성이 우수하고 내열성은 높아지지만 열전도도가 낮고 취성이 높으며 내부식특성이 우수하기 때문에 상기와 같은 두 가지 재료의 특성에 따라 최적의 비율로 배합하여 조절할 필요가 있다.The mixed use of the enamel powder and Fe-based amorphous alloy powder of the present invention described above shows that both the enamel powder and the amorphous alloy powder have excellent corrosion resistance and wear resistance compared to other materials, but in the case of an amorphous metal, when compared with the enamel powder Although it has heat resistance, it has high thermal conductivity and high melting properties, so it can be used above 530℃. In the case of enamel powder, as a non-magnetic material, it has excellent electrical insulation properties and high heat resistance, but low thermal conductivity, high brittleness, and corrosion resistance. Since this is excellent, it is necessary to mix and adjust the optimum ratio according to the characteristics of the two materials as described above.
예를 들면 화력 발전소 탈황설비에 사용되어 내부식 특성이 특별히 요구되는 곳과 비교적 저온에서 운전이 되는 곳에는 비정질 합금분말(10%)과 법랑분말(90%)을 무게단위로 혼합하여 사용하고 화력발전소 보일러 튜브와 같이 1000℃ 이상의 매우 높은 온도에서 운전되며 탄화 석탄덩어리 등에 의해 부딪칠 수 있는 환경과 온도차에 의해 열팽창 계수의 차이에 의한 박리가 문제가 될 수 있는 곳에서는 비정질 합금분말(90%)와 법랑분말(10%)등과 같이 다양한 환경과 요구되는 특성에 따라 다르게 적용이 가능하다. 상기의 사용 예는 매우 극단적인 경우의 예를 든 것으로 대부분은 두 가지 재료의 장점에 맞추어 30% : 70% (또는 70% : 30%)를 사용하거나 일반적으로 50% : 50%를 사용하는 것이 바람직하다. For example, in places where corrosion resistance is particularly required because it is used in desulfurization facilities of thermal power plants and where it is operated at a relatively low temperature, amorphous alloy powder (10%) and enamel powder (90%) are mixed by weight and used. Amorphous alloy powder (90%) in the environment where it is operated at a very high temperature of 1000℃ or more, such as a boiler tube in a power plant, and can be hit by a lump of carbonized coal, etc. It can be applied differently depending on various environments and required characteristics such as enamel powder (10%), etc. The above usage examples are examples of very extreme cases, and in most cases, it is better to use 30%: 70% (or 70%: 30%) or use 50%: 50% according to the advantages of the two materials. desirable.
상기의 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말의 용사 코팅 전 배합비에 따른 혼합분말의 주요구성 물질은 9:1, 7:3, 5:5, 3:7, 1:9에 따라 주요 구성 물질을 나타낸 것이다.The main constituent materials of the mixed powder according to the mixing ratio before thermal spray coating of the enamel powder and the Fe-based amorphous alloy powder are 9:1, 7:3, 5:5, 3:7, 1:9. will be.
표 4. 배합비 9:1에 따른 혼합분말의 주요구성 물질의 범위Table 4. Range of main constituent materials of mixed powder according to mixing ratio 9:1
표 5. 배합비 7:3에 따른 혼합분말의 주요구성 물질의 범위 Table 5. Range of main constituent materials of mixed powder according to mixing ratio 7:3
표 6. 배합비 5:5에 따른 혼합분말의 주요구성 물질의 범위 Table 6. Range of main constituent materials of mixed powder according to mixing ratio 5:5
표 7. 배합비 3:7에 따른 혼합분말의 주요구성 물질의 범위 Table 7. Range of main constituent materials of mixed powder according to mixing ratio 3:7
표 8. 배합비 1:9에 따른 혼합분말의 주요구성 물질의 범위 Table 8. Range of main constituent materials of mixed powder according to mixing ratio 1:9
상세하게 두 가지 재료에 대하여 기술하면, 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말을 요구되는 기능성에 따라 혼합비율을 다르게 하여 제조할 수 있다.When describing the two materials in detail, the enamel powder and the Fe-based amorphous alloy powder can be manufactured by varying the mixing ratio according to the required functionality.
내마모성/내부식성을 동시에 충족하면서 높은 경도, 내열성 및 연성이 요구되는 사용처(철(Fe) 함량 > 산소(O) 함량) 인 경우, 알루미늄, 규소, 크롬, 칼륨, 나트륨, 티타늄, 몰리브덴, 산소, 철을 포함하는 합금용 조성물로서, 철 30~60 중량부, 산소 4.0~25 중량부, 알루미늄 0.5~0.9 중량부, 규소 2~10 중량부, 크롬 8~20 중량부, 칼륨 0.1~ 0.6 중량부, 나트륨 0.5~4 중량부, 티타늄 0.1~0.7 중량부, 몰리브덴 7~20 중량부를 포함하는 조성물을 제조한다.For applications that require high hardness, heat resistance, and ductility while simultaneously meeting abrasion resistance and corrosion resistance (iron (Fe) content > oxygen (O) content), aluminum, silicon, chromium, potassium, sodium, titanium, molybdenum, oxygen, A composition for an alloy containing iron, comprising: steel 30-60 parts by weight, oxygen 4.0-25 parts by weight, aluminum 0.5-0.9 parts by weight, silicon 2-10 parts by weight, chromium 8-20 parts by weight, potassium 0.1-0.6 parts by weight, sodium 0.5-4 parts by weight, titanium 0.1 -0.7 parts by weight, to prepare a composition comprising 7-20 parts by weight of molybdenum.
내마모성/내부식성을 동시에 충족하면서 낮은 경도, 비자성 및 저온(530도 이하)의 사용 환경이 요구되는 사용처(Fe 함량 < O 함량) 인 경우, 알루미늄, 규소, 크롬, 칼륨, 나트륨, 티타늄, 몰리브덴, 산소, 철을 포함하는 합금용 조성물로서, 철 5~25 중량부, 산소 25~40 중량부, 알루미늄 1~2 중량부, 규소 10~20 중량부, 크롬 2~7 중량부, 칼륨 0.7~ 2 중량부, 나트륨 4~10 중량부, 티타늄 0.8~ 2 중량부, 몰리브덴 1~6 중량부를 포함하는 조성물을 제조한다.In the case of use (Fe content < O content) where low hardness, non-magnetic and low temperature (530 degrees or less) environment are required while simultaneously satisfying wear and corrosion resistance, aluminum, silicon, chromium, potassium, sodium, titanium, molybdenum , oxygen, as a composition for an alloy containing iron, iron 5-25 parts by weight, oxygen 25-40 parts by weight, aluminum 1-2 parts by weight, silicon 10-20 parts by weight, chromium 2-7 parts by weight, potassium 0.7- To prepare a composition comprising 2 parts by weight, 4 to 10 parts by weight of sodium, 0.8 to 2 parts by weight of titanium, and 1 to 6 parts by weight of molybdenum.
또한, 필요에 따라 니켈(Ni), 칼슘(Ca), 코발트(Co), 구리(Cu), 망간(MN), 아연(Zn), 지르코늄(Zr) 중 선택된 1종 이상에 대해 0.1~2중량부를 더 포함하는 법랑분말을 포함한 Fe계 비정질 합금분말을 제조할 수 있다.In addition, 0.1 to 2 weight of at least one selected from among nickel (Ni), calcium (Ca), cobalt (Co), copper (Cu), manganese (MN), zinc (Zn), and zirconium (Zr) as needed It is possible to prepare an Fe-based amorphous alloy powder including an enamel powder further comprising a part.
상기 제조된 Fe계 비정질 합금분말과 법랑분말 혼합재료를 이용한 코팅방법은 고속화염용사, 화염용사, 아크용사 및 플라즈마용사법 등을 사용할 수 있다. The coating method using the prepared Fe-based amorphous alloy powder and enamel powder mixed material may use high-speed flame spraying, flame spraying, arc spraying, plasma spraying, and the like.
본 발명에 사용되는 혼합재료는 분말의 크기(Size)에 따라 품질이 크게 달라지기 때문에 최적의 분말크기를 확보하여 코팅하여야 한다.Since the quality of the mixed material used in the present invention varies greatly depending on the size of the powder, it should be coated by securing an optimal powder size.
본 발명에서 사용되는 Fe계 비정질 합금분말과 법랑분말은 각각 Fe계 비정질 합금분말 : 약7.5, 법랑분말 : 약4.5로 비중이 서로 다르기 때문에 Fe계 비정질 합금분말의 경우 15~50μm의 분말의 크기로 사용하고 비중이 가벼운 법랑분말의 경우 20~80μm이하로 하는 것이 좋다. 법랑분말의 크기를 80μm이상으로 할 경우 도 9에 나타난 바와 같이 용사코팅 시 불꽃이 요동치게 되어 코팅완료 후 코팅표면이 도 9와 같이 물결현상이 나타나기 때문에 분말 크기의 제어는 품질관리상 매우 중요한 기술이다.Fe-based amorphous alloy powder and enamel powder used in the present invention are Fe-based amorphous alloy powder: about 7.5, enamel powder: about 4.5, respectively. In the case of enamel powder with light specific gravity, it is recommended to use 20~80μm or less. When the size of the enamel powder is 80 μm or more, as shown in FIG. 9 , the flame fluctuates during thermal spray coating, and after the coating is completed, a wave phenomenon appears on the coating surface as shown in FIG. am.
또한, 상기의 혼합재료에 대해 금속모재에 부착 후 소성로를 이용한 일반적인 열처리를 할 경우 도 6과 같이 모재에 전체적으로 부착이 이루어지지 않고 일부분만 재료가 뭉쳐 부착되는 문제가 발생하기 때문에 상기의 용사방법을 이용한 코팅방법을 활용하여야 한다.In addition, in the case of general heat treatment using a kiln after attaching the mixed material to the metal base material, as shown in FIG. 6 , there is a problem in that the material is not attached to the base material as a whole but only a part of it is agglomerated. The coating method used should be used.
또한, 저속용사방식을 통한 코팅은 적합하지 않은 것으로 확인되고 상기의 고속화염용사는 산소와 연료가스 혼합물의 폭발에 의하여 코팅 소재를 용융하고 고속으로 가속하는 코팅공정이다. 용사속도는 약 500~800m/sec의 높은 속도로 입자가 모재 표면에 충돌하며, 상대적으로 낮은 화염 온도로 인하여 용사시 코팅 분말이 비행하는 동안 산화 현상을 상당히 완화할 수 있는 특징이 있으며 코팅 건(gun)은 Jet-Kote, D-Gun, JP 5000, Diamond-Jet 등을 사용한다. In addition, it is confirmed that coating through the low-speed spraying method is not suitable, and the high-speed flame spraying is a coating process in which the coating material is melted and accelerated at a high speed by the explosion of the oxygen and fuel gas mixture. The spraying speed is about 500~800m/sec, and the particles collide with the surface of the base material at a high speed, and due to the relatively low flame temperature, the oxidation phenomenon can be significantly alleviated while the coating powder is flying during thermal spraying, and the coating gun ( gun) uses Jet-Kote, D-Gun, JP 5000, Diamond-Jet, etc.
또한, 화염용사는 산소-아세틸렌 가스 연료로 화염을 발생시켜 코팅 소재를 용융하여 고압의 압축 공기로 분사시켜 코팅하는 공정이다. 코팅 소재는 분말(powder)과 선재(wire)가 모두 가능하지만, 선재 사용 시에는 선재 가공이 가능한 무른 재질을 이용하는 것이 유리며 다른 용사코팅에 비하여 기공도가 높고 접착력이 낮으나, 용사 건 등의 비용이 저렴하여 Al, Zn 등의 내부식용이나 보수를 위한 용도로 사용할 수 있다. In addition, flame spraying is a process of coating by generating a flame with oxygen-acetylene gas fuel, melting the coating material, and spraying it with high-pressure compressed air. Coating material can be both powder and wire, but when using wire rod, it is advantageous to use a soft material that can be processed into wire rod. Because it is inexpensive, it can be used for corrosion resistance of Al, Zn, etc. or for maintenance.
또한, 아크용사는 두 개의 선재 끝 부위에 전기 아크를 발생시켜 재료를 용융시키고 이것을 압축공기 Jet를 이용하여 모재 표면에 적층 피막을 형성하는 방법이다. 화염 용사 코팅에 비하여 상대적으로 높은 온도와 입자 속도를 지니므로 낮은 기공도와 높은 접착력을 보인다. 또한, 용사 코팅 공정 중 생산성이 가장 높은 용사공정으로 이동성이 용이하여 현장 용사코팅 공정에 가장 적합한 용사 공정이다. In addition, arc spraying is a method of generating an electric arc at the ends of two wire rods to melt the material and forming a laminated film on the surface of the base material using a compressed air jet. Compared to the flame spray coating, it has a relatively high temperature and particle velocity, so it shows low porosity and high adhesion. In addition, it is a thermal spraying process with the highest productivity among the thermal spray coating processes, and it is the most suitable thermal spraying process for on-site thermal spraying because it is easy to move.
또한, 플라즈마 용사법은 아르곤, 헬륨, 질소 등의 불활성 가스를 텅스텐 전극(음극)과 구리 노즐(양극)에서 고압을 걸어주어 발생하는 아크(Arc)에 의해 플라즈마를 형성시킨다. 이것을 노즐로부터 분출시켜 형성 된 초고온, 고속 가스흐름을 열원과 가속원으로 하여 코팅하는 공정이다. 플라즈마 열원의 온도는 다른 용사 공정 중 가장 높아서 세라믹 소재를 코팅하기에 가장 적합한 용사코팅 공정이다. 하지만, 너무 온도가 높아 금속이나 탄화물 코팅 시에는 상변화 또는 산화가 문제 되어 진공 챔버나 챔버 내의 공기를 제어한 코팅공정을 별도로 이용할 수 있다.In addition, in the plasma spraying method, plasma is formed by an arc generated by applying high pressure to an inert gas such as argon, helium, or nitrogen from a tungsten electrode (cathode) and a copper nozzle (anode). This is a coating process using the ultra-high-temperature, high-speed gas flow formed by ejecting it from the nozzle as a heat source and an acceleration source. The temperature of the plasma heat source is the highest among other thermal spraying processes, so it is the most suitable thermal spray coating process for coating ceramic materials. However, since the temperature is too high, a phase change or oxidation becomes a problem during metal or carbide coating, so a vacuum chamber or a coating process in which the air in the chamber is controlled can be used separately.
상기와 같은 코팅방법을 활용하여 본 발명의 혼합재료가 부착되면 코팅 층의 탈락과 갈라짐 등을 방지하기 위하여 코팅두께는 100㎛ 이상으로 유지하여야 하며 이를 위해서 코팅이 완료되면 코팅 적용 부위의 코팅 층 탈락 및 갈라짐 등을 육안으로 확인하고, 두께 측정은 각 시험편별 중심부를 기점으로 상/하 5~10cm로 구분하여 각 5회씩 측정하고 평균값을 적용한다. 추가적으로 냉간 성형법(Cold Mounting)으로 준비한 단면을 디지털 현미경(KEYENCE VH-ZST)의 계측스케일 평면계측 분석법으로 미시적인 두께를 30회 이상 측정하고, 최대값과 최소값을 제외한 평균값을 산출함으로서 100㎛ 이상이 될 수 있도록 하며 내구력을 높이기 위해서는 두께를 200㎛, 또는 300㎛이상으로 하여 내구수명을 연장할 수 있다.When the mixed material of the present invention is attached using the coating method as described above, the coating thickness must be maintained at 100 μm or more to prevent the coating layer from falling off and cracking. and cracks, etc. are visually checked, and the thickness is measured 5 times each by dividing the center of each specimen into 5 to 10 cm above and below the starting point, and the average value is applied. In addition, the microscopic thickness of the cross section prepared by cold mounting is measured more than 30 times with the measurement scale plane measurement analysis method of a digital microscope (KEYENCE VH-ZST). In order to increase the durability, the durability can be extended by making the
또한, 접착강도는 50MPa 이상이 될 수 있도록 하여야 하며 표면에 수직하는 방향으로 용사 코팅의 접착강도를 인장시험기를 이용하고 코팅 접착강도는 층이 얇아 직접적으로 측정이 곤란하기 때문에 미리 강도를 알고 있는 접착제(Adhesive)를 코팅과 모재 표면에 발라 인장시험을 위한 금속 고정 지그(Jig) 사이 고정시킨 후 코팅 층의 접착강도는 최소한 접착제의 강도를 초과할 수 있어야 하며 시험을 위하여 접착제 자체 시험편과 코팅시험편의 2가지 시험편을 제작하고, 변위제어를 이용하여 0.8mm/min의 속도로 시험하여 파단-하중 데이터를 획득함으로서 동일한 조건의 시험편 당 3회 이상 시험하고 최대하중을 시편의 단면적으로 나누어 평균 접착강도를 구하며, 파단이 발생한 위치(Location of Failure)를 확인하여야 한다. In addition, the adhesive strength should be 50 MPa or more, and the adhesive strength of the thermal spray coating in the direction perpendicular to the surface is measured using a tensile tester. After applying (Adhesive) to the surface of the coating and the base material and fixing it between the metal fixing jig for the tensile test, the adhesive strength of the coating layer should at least exceed the strength of the adhesive. Prepare two specimens, test at a speed of 0.8 mm/min using displacement control, and test at least 3 times per specimen under the same conditions by acquiring fracture-load data, and divide the maximum load by the cross-sectional area of the specimen to determine the average adhesive strength and check the location of failure.
또한, 표면 거칠기는 가공된 금속 표면에 생기는 주기가 짧고 진폭이 비교적 작은 불규칙한 요철의 크기를 말하며, 측정기의 촉침기(Accelerator)로 측정면의 수직인 단면에 나타나지는 윤곽을 세로 및 가로방향으로 확대 기록한 단면 곡선으로부터 표면 거칠기를 구할 수 있다. 표면 거칠기를 나타내는 방법은 산술 평균 거칠기(Ra), 최대높이(Ry), 10점 평균 거칠기(Rz) 등으로 구분할 수 있으며 표면거칠기를 Ra 10㎛±10% 미만으로 유지하기 위하여 냉간성형법으로 시료를 준비하고, 레이저현미경(KEYENCE VK-X200 serises)의 Line roughness방식으로 측정면의 산술 평균 거칠기(Ra)를 분석한다. 시험면의 각 위치에서의 표면 거칠기는 같지 않으며 상당히 많이 분산되어 있으므로 측정면의 모평균을 효과적으로 추정할 수 있도록 코팅 표면의 상/하, 좌/우, 중심 등의 측정 위치 및 개수를 정하여 측정 후 평균값을 산출한다. In addition, surface roughness refers to the size of irregularities with a short cycle and relatively small amplitude on the processed metal surface. The surface roughness can be determined from the recorded cross-sectional curve. Methods for indicating surface roughness can be divided into arithmetic mean roughness (Ra), maximum height (Ry), and 10-point average roughness (Rz). Prepare, and analyze the arithmetic mean roughness (Ra) of the measurement surface by the line roughness method of a laser microscope (KEYENCE VK-X200 series). Since the surface roughness at each position of the test surface is not the same and is dispersed considerably, the average value after measurement by determining the measurement positions and number of top/bottom, left/right, and center of the coating surface so that the population average of the measurement surface can be estimated effectively to calculate
또한, 코팅 표면의 미세조직분석과 기공도를 측정하기 위해서는 냉간성형법으로 시료를 준비하고, 디지털 현미경의 계측스케일 자동면적계측 분석법을 이용하여 코팅 층의 기공 인자를 정량화하고 주사전자현미경을 이용하여 코팅 층의 용융입자, 산화물 등의 코팅 구조를 관찰하고 EDS로 코팅 성분을 분석하며, 코팅의 상(phase)구조를 확인하기 위해 X-선 회전분석기(XRD)를 이용하여 분석함으로서 기공도를 5% 미만이 되어야 하는데 여기에서 기공도는 다공질 재료에서 비어있는 부분(기공)이 그 전체 부피에서 차지하는 비율을 말하는 것으로 기공의 전 적량을 Vp, 재료 전체의 용적을 V로 나타낼 때, (Vp/V)*100%로 표시할 수 있다.In addition, in order to analyze the microstructure and measure the porosity of the coating surface, prepare a sample by cold forming method, quantify the pore factor of the coating layer using the automatic area measurement analysis method on the digital microscope measurement scale, and coat it using a scanning electron microscope The porosity was reduced to 5% by observing the coating structure such as molten particles and oxides of the layer, analyzing the coating components with EDS, and analyzing using X-ray rotation analyzer (XRD) to confirm the phase structure of the coating. Here, porosity refers to the ratio of empty parts (pores) to the total volume of the porous material. *Can be expressed as 100%.
또한, 경도는 대면각 136°정사각 추의 다이아몬드 압자를 1~50kg의 하중으로 시험 면에 압착하여 피라미드형의 압입 자국을 내고 그 대각선의 길이를 측정하여 하중과 압입자국의 면적 비를 비커스 경도라고 한다. 박판, 표면층, 도금피막 등에는 1~25g까지의 소 하중을 사용하기도 하며 Hv로 표기한다. 본 발명에서는 자동 경도계를 활용하여 코팅 층과 모재에서 200g의 하중으로 각 20회씩 측정하여 평균값을 산출하여 500 Hv 이상이 될 수 있도록 한다.In addition, hardness is measured by measuring the length of the diagonal line by pressing a diamond indenter with a 136° facing angle square weight on the test surface with a load of 1 to 50 kg to make a pyramidal indentation mark. do. A small load of 1~25g is sometimes used for thin plates, surface layers, plating films, etc., and it is expressed as Hv. In the present invention, an average value is calculated by measuring 20 times each with a load of 200 g on the coating layer and the base material by using an automatic hardness tester so that it can be 500 Hv or more.
침식으로 인한 코팅층의 마모정도는 시험 전 시편을 Air blast로 세척한 후, 중량을 0.001 mg 단위로 측정하고, 시험이 끝나면 시편을 세척 후 중량을 측정하여 Weight Loss(△W)를 계산한다. Weight loss는 시험 전 시편의 중량에서 시험 후 시편의 중량을 제거한 값으로 Weight Loss를 입자의 분사 시간으로 나누어 침식율(Erosion rate)를 도출하고 5mg/min±20% 미만으로 유지할 수 있도록 한다. For the degree of wear of the coating layer due to erosion, after washing the specimen with air blast before the test, measure the weight in units of 0.001 mg. After the test, wash the specimen and measure the weight to calculate the weight loss (ΔW). The weight loss is the value obtained by subtracting the weight of the specimen after the test from the weight of the specimen before the test, and the weight loss is divided by the injection time of the particles to derive the erosion rate and keep it below 5 mg/min±20%.
도면에 표기된 단위는 μm임The unit indicated in the drawing is μm
Claims (9)
철(Fe) 함량 > 산소(O) 함량인 경우, 철 30~60 중량부, 산소 4.0~25 중량부, 알루미늄 0.5~0.9 중량부, 규소 2~10 중량부, 크롬 8~20 중량부, 칼륨 0.1~ 0.6 중량부, 나트륨 0.5~4 중량부, 티타늄 0.1~0.7 중량부, 몰리브덴 7~20 중량부로 구성된 것을 특징으로 하는 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말을 포함하는 혼합분말.
In the mixed powder according to the mixing ratio of the enamel powder containing oxygen, silicon, sodium, iron, nickel, copper and the Fe-based amorphous alloy powder containing iron, chromium, molybdenum, oxygen, and silicon,
When iron (Fe) content > oxygen (O) content, iron 30-60 parts by weight, oxygen 4.0-25 parts by weight, aluminum 0.5-0.9 parts by weight, silicon 2-10 parts by weight, chromium 8-20 parts by weight, potassium 0.1-0.6 parts by weight, sodium 0.5-4 parts by weight, titanium 0.1 Mixed powder comprising enamel powder and Fe-based amorphous alloy powder, characterized in that it is composed of ~0.7 parts by weight and 7-20 parts by weight of molybdenum.
철(Fe) 함량 < 산소(O) 함량인 경우, 철 5~25 중량부, 산소 25~40 중량부, 알루미늄 1~2 중량부, 규소 10~20 중량부, 크롬 2~7 중량부, 칼륨 0.7~ 2 중량부, 나트륨 4~10 중량부, 티타늄 0.8~ 2 중량부, 몰리브덴 1~6 중량부로 구성된 것을 특징으로 하는 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말을 포함하는 혼합분말.
The mixed powder according to the mixing ratio of the enamel powder containing oxygen, silicon, sodium, iron, nickel and copper and the Fe-based amorphous alloy powder containing iron, chromium, molybdenum, oxygen and silicon is
When iron (Fe) content < oxygen (O) content, iron 5-25 parts by weight, oxygen 25-40 parts by weight, aluminum 1-2 parts by weight, silicon 10-20 parts by weight, chromium 2-7 parts by weight, potassium 0.7 to 2 parts by weight, sodium 4 to 10 parts by weight, titanium 0.8 to 2 parts by weight, and molybdenum 1 to 6 parts by weight Mixed powder comprising enamel powder and Fe-based amorphous alloy powder.
상기 혼합분말은 니켈(Ni), 칼슘(Ca), 코발트(Co), 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn), 지르코늄(Zr) 중 선택된 1종 이상에 대해 0.1~2중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말을 포함하는 혼합분말.
3. The method of claim 1 or 2,
The mixed powder is 0.1 to 2 parts by weight based on at least one selected from nickel (Ni), calcium (Ca), cobalt (Co), copper (Cu), manganese (Mn), zinc (Zn), and zirconium (Zr). Mixed powder comprising enamel powder and Fe-based amorphous alloy powder, characterized in that it further comprises.
상기 Fe계 비정질 합금분말의 입자크기는 15~50μm의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말을 포함하는 혼합분말.
3. The method of claim 1 or 2,
A mixed powder comprising an enamel powder and an Fe-based amorphous alloy powder, characterized in that the particle size of the Fe-based amorphous alloy powder is in the range of 15-50 μm.
상기 법랑분말의 입자크기는 20~80μm의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말을 포함하는 혼합분말.
3. The method of claim 1 or 2,
A mixed powder comprising enamel powder and Fe-based amorphous alloy powder, characterized in that the particle size of the enamel powder is in the range of 20 to 80 μm.
상기 법랑분말 50중량% Fe계 비정질 합금분말 50중량%로 혼합하여 제조하는 단계;
모재에 Ra 10㎛±10% 미만의 표면 거칠기를 부여하는 단계;
거칠기 부여 후 이물질을 세척하는 단계;
상기 세척 후 제조된 조성물을 모재에 100~200㎛로 용사코팅하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말을 포함하는 혼합분말의 코팅방법.
In the coating method using the mixed powder according to claim 1 or 2,
Preparing by mixing 50% by weight of the enamel powder 50% by weight Fe-based amorphous alloy powder;
Giving a surface roughness of less than 10㎛ ± 10% Ra to the base material;
washing foreign substances after imparting roughness;
After the washing, the step of thermal spray coating the prepared composition to a base material of 100 ~ 200㎛; Coating method of mixed powder comprising enamel powder and Fe-based amorphous alloy powder, characterized in that consisting of.
상기 법랑분말 30중량%와 Fe계 합금분말 70중량%로 혼합하여 제조하는 단계;
모재에 Ra 10㎛±10% 미만의 표면 거칠기를 부여하는 단계;
거칠기 부여 후 이물질을 세척하는 단계; 및
상기 세척 후 제조된 조성물을 모재에 100~200㎛로 용사코팅하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말을 포함하는 혼합분말의 코팅방법.
In the coating method using the mixed powder according to claim 1 or 2,
Preparing by mixing 30% by weight of the enamel powder and 70% by weight of the Fe-based alloy powder;
Giving a surface roughness of less than 10㎛ ± 10% Ra to the base material;
washing foreign substances after imparting roughness; and
After the washing, the step of thermal spray coating the prepared composition to a base material of 100 ~ 200㎛; Coating method of mixed powder comprising enamel powder and Fe-based amorphous alloy powder, characterized in that consisting of.
상기 법랑분말 70%와 Fe계 합금분말 30%를 혼합한 조성물을 제조하는 단계;
모재에 Ra 10㎛±10% 미만의 표면 거칠기를 부여하는 단계;
거칠기 부여 후 이물질을 세척하는 단계; 및
상기 세척 후 제조된 조성물을 모재에 100~200㎛로 용사코팅하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말을 포함하는 혼합분말의 코팅방법.
In the coating method using the mixed powder according to claim 1 or 2,
preparing a composition in which 70% of the enamel powder and 30% of the Fe-based alloy powder are mixed;
Giving a surface roughness of less than 10㎛ ± 10% Ra to the base material;
washing foreign substances after imparting roughness; and
Thermal spray coating of the composition prepared after the washing to 100 ~ 200㎛ on the base material; Coating method of mixed powder comprising enamel powder and Fe-based amorphous alloy powder, characterized in that it consists of.
상기 세척 후 코팅단계를 3~5회 반복 진행하는 것을 특징으로 하는 법랑분말과 Fe계 비정질 합금분말을 포함하는 혼합분말의 코팅방법.7. The method of claim 6,
Coating method of mixed powder comprising enamel powder and Fe-based amorphous alloy powder, characterized in that the coating step is repeated 3 to 5 times after washing.
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