KR20150000716A - Powder spray coating apparatus - Google Patents

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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a powder spray coating apparatus includes a vacuum body, which forms vacuum inside and supplies a coated member, and a spraying unit, which cools powder to be sprayed into the coated member so as for the powder to be laminated to the coated member by the fraction of the powder. The present invention improves coating effect by the fraction of the powder.

Description

분말분사 코팅장치{Powder spray coating apparatus}[0001] Powder spray coating apparatus [0002]

본 발명은 분말분사 코팅장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피코팅부재로 분사되는 분말을 냉각하여 취성을 향상시켜 제공함으로써, 분말의 파단에 의한 코팅 효과를 향상시킨 발명에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a powder spray coating apparatus, and more particularly, to a powder spray coating apparatus for cooling a powder sprayed by a coating member to improve brittleness so as to improve the coating effect by fracture of powder.

상온진공분사코팅법은 주로 세라믹 박막 코팅 형성에 사용되는 공정으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 분말공급부(210')에서 제공되는 크기 0.5~5 ㎛의 세라믹 분말을 가스공급부(250')에서 제공하는 이송가스에 혼합하여, 이송가스 내에 세라믹 분말이 부유한 상태로 형성하여 저진공의 코팅 챔버로 이송하여 코팅하는 방법이다.As shown in FIG. 1, ceramic powder having a size of 0.5 to 5 μm, which is provided in the powder supplying part 210 ', is supplied to the gas supplying part 250' from a room temperature vacuum spray coating method And the ceramic powder is formed in a floating state in the transfer gas and transferred to a coating chamber of a low vacuum for coating.

즉, 이송가스와 저진공 챔버 간의 압력 차에 의해 세라믹 분말이 가속되면서, 기판 등의 피코팅부재에 충돌하여 세라믹 분말의 취성에 의해 분말이 파단하여 적층되는 것이다.That is, while the ceramic powder is accelerated by the pressure difference between the transfer gas and the low vacuum chamber, the powder collides with the coating member such as a substrate and is broken by the brittleness of the ceramic powder.

피코팅부재에 충돌하는 세라믹 분말 중 일부가 파단하여 적층되며, 파단되지 않는 분말은 적층되지 않고 튕겨져 나가고(bounce-off), 파단된 분말도 일부만 적층되고, 적층되지 않은 나머지 분말 또한 떨어져 나가게 된다.Part of the ceramic powder colliding with the member to be coated collapses and is laminated. The powder that does not break is bounced off without being laminated, and only a part of the broken powder is laminated, and the remaining powder that is not laminated is also separated.

분말이 충돌하면서 일부는 적층되지만, 동시에 침식을 발생시켜, 코팅 상부에 치밀하지 못하게 적층된 코팅은 박리(peeling-off)하게 되며, 지속적인 충돌로 인한 코팅이 다져지는 숏피닝(shot peening) 효과가 발생하여 상당히 치밀한 세라믹 코팅을 형성하게 된다.Partial deposition occurs at the same time as the powder collides, but at the same time, erosion is caused, and the coating that is not densely stacked on the coating is peeled off, and shot peening effect Resulting in a fairly dense ceramic coating.

그러나, 기존의 상온진공분사코팅공정은 상기 기술된 바와 같이 분말 입자가 이송가스와 저압 챔버 간 압력 차에 의해 가속되어 충돌하면서 파단이 발생하여 코팅을 형성하는 적층 기구를 기반으로 하는 공정이기 때문에, 적층 효율이 1% 미만으로 매우 낮으며, 공정 적용 소재의 높은 취성을 요구하는 제한 사항을 가진다.However, the conventional vacuum spray coating process is a process based on a lamination mechanism in which powder particles are accelerated by collision due to a pressure difference between the transfer gas and the low-pressure chamber, Lamination efficiency is very low, less than 1%, and has limitations that require high brittleness of process application materials.

상온진공분사코팅법에 적용되는 소재는 Pb(Zr,Ti)O3, TiO2, Sm-Fe-N, NiZnCu ferrite 등의 산화물, 질화물, 금속간화합물 등의 공유결합을 형성하는 세라믹 소재로 제한되어 있으며, 금속 소재 등 연성(ductility)과 소성(plasticity)을 가지기 때문에 충돌에 의한 파단이 발생하기 어려운 소재의 적층은 불가능할 우려가 있는 단점이 있다.The material to be applied to the room-temperature vacuum spray coating method is limited to ceramic materials forming covalent bonds such as oxides, nitrides and intermetallic compounds such as Pb (Zr, Ti) O 3 , TiO 2 , Sm-Fe-N and NiZnCu ferrite. Since it has ductility and plasticity such as a metal material, it is disadvantageous that it is impossible to laminate a material which is hard to be broken due to collision.

한편, 금속 분말의 코팅은 금속 분말을 고압의 초음속 이송가스에 장입하여 초음속으로 가속하여 충돌시켜 분말을 극도로 높은 변형속도(strain rate)로 소성 변형을 가하여 충돌 계면에 단열 상태로 승온하여 금속 결합을 형성하는 공정으로, 입자의 가속 속도가 500 ~ 1,200 m/s로 상온진공분사코팅공정(200 ~ 600 m/s)보다 훨씬 높으며, 적층 효율은 최적화된 공정에서 80%이상이다. Meanwhile, the coating of the metal powder is carried out by charging the metal powder into the high-pressure supersonic transfer gas, accelerating and colliding with supersonic velocity to cause the powder to undergo plastic deformation at an extremely high strain rate, (200 ~ 600 m / s) at an accelerating speed of 500 ~ 1,200 m / s, and the lamination efficiency is more than 80% in the optimized process.

하지만, 크기 3 ㎛ 이하 분말은 가속이 불가능하여 적층이 어렵기 때문에 20 ㎛ 정도의 큰 분말을 사용하여야 하며, 성막 속도가 매우 빠르기 때문에 1 ~ 30 ㎛의 박막 형성이 어렵다. 그리고 초음속 가속을 위해 직경 1 cm의 노즐 사용하기 때문에 대면적 코팅을 단시간에 형성하는 것이 불가능한 문제점이 있다.However, powder with a size of 3 ㎛ or less is difficult to be stacked because it can not be accelerated. Therefore, it is necessary to use a powder having a size of about 20 ㎛ and it is difficult to form a thin film having a thickness of 1 to 30 ㎛. In addition, since a nozzle having a diameter of 1 cm is used for supersonic acceleration, it is impossible to form a large-area coating in a short time.

따라서, 전술한 문제점을 해결하기 위한 분말분사 코팅장치에 대한 연구가 필요하게 되었다.Therefore, there is a need for research into a powder spray coating apparatus for solving the above-mentioned problems.

본 발명의 목적은 피코팅부재에 분말을 분사하여 코팅시에 적층 효율을 높이는 것과 동시에, 치밀한 코팅층을 다양한 두께로 형성할 수 있는 분말분사 코팅장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a powder spray coating apparatus capable of forming a dense coating layer with various thicknesses while spraying powder to a coating member to increase the efficiency of the coating.

본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치는 내부에 진공이 형성며, 피코팅부재를 제공하는 진공바디 및 분말이 파단되면서 상기 피코팅부재에 적층되도록, 이송가스의 흐름에 편승하여 상기 피코팅부재로 분사되는 분말을 냉각하여 제공하는 분사유닛을 포함할 수 있다.A powder spray coating apparatus according to an embodiment of the present invention is a powder spray coating apparatus in which a vacuum is formed therein and a vacuum body for providing a coating member and a powder body are stacked on the coated member while breaking the powder, And a spraying unit for cooling and providing the powder sprayed by the coating member.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치의 상기 분사유닛은 분말을 공급하는 분말공급부, 상기 분말공급부의 외측에 제공되는 1차냉각부, 상기 분말공급부와 상기 진공바디에 연결된 분말이송파이프부 및 상기 분말이송파이프부의 외측에 제공되는 2차냉각부를 제공할 수 있다.The spray unit of the powder spray coating apparatus according to an embodiment of the present invention may further include a powder supply unit for supplying powder, a primary cooling unit provided outside the powder supply unit, a powder feed unit connected to the powder supply unit and the vacuum body, It is possible to provide a pipe portion and a secondary cooling portion provided on the outside of the powder transfer pipe portion.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치의 상기 2차냉각부는 분말의 온도를 -100 ~ -30℃로 냉각하는 것을 특징으로 할 수 있다.Further, the secondary cooling part of the powder spray coating apparatus according to an embodiment of the present invention may be characterized in that the temperature of the powder is cooled to -100 to -30 ° C.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치의 상기 분말은 온도가 감소하면 취성이 증가하는 소재로 제공될 수 있다.In addition, the powder of the powder spray coating apparatus according to an embodiment of the present invention may be provided as a material whose brittleness increases when the temperature decreases.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치의 상기 분말은 Al, Cu, Ti, W, Ta, Zn, Mg, Ni, Cr, 폴리스틸렌, 폴리프로릴렌, 폴리에틸렌, 에폭시, 나일론, 테프론 및 주금속 기지 내 세라믹(TiN, AlN, CrN, Al4C3, B4C, WC, Al2O3, Zr2O3, Ti2O3), 탄소 소재(탄소나노튜브, 그래핀, 탄소섬유)와 부금속(Al, Cu, Ti, W, Ta)을 주입한 복합소재 중 하나의 소재로 제공될 수 있다.In addition, the powder of the powder spray coating apparatus according to an embodiment of the present invention may be made of any one of Al, Cu, Ti, W, Ta, Zn, Mg, Ni, Cr, polystyrene, polypropylene, polyethylene, epoxy, nylon, Note the metal matrix within the ceramic (TiN, AlN, CrN, Al 4 C 3, B 4 C, WC, Al 2 O 3, Zr 2 O 3, Ti 2 O 3), carbon materials (carbon nanotubes, graphene, carbon (Al, Cu, Ti, W, Ta) and a composite material in which a metal (Al, Cu, Ti, W, Ta) is injected.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치의 상기 2차냉각부에 의해 냉각된 상기 분말은 저온 충격인성이 10 ~ 100 J일 수 있다.In addition, the powder cooled by the secondary cooling unit of the powder spray coating apparatus according to an embodiment of the present invention may have a low-temperature impact toughness of 10 to 100 J.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치의 상기 분사유닛은 이송가스를 공급하는 가스공급부, 상기 가스공급부와 상기 진공바디에 연결된 가스이송파이프부 및 상기 가스이송파이프부의 외측에 제공되는 가스가열부를 더 포함할 수 있다.The spray unit of the powder spray coating apparatus according to an embodiment of the present invention may further include a gas supply unit for supplying a transfer gas, a gas transfer pipe unit connected to the gas supply unit and the vacuum body, And a gas heating unit.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치의 상기 분사유닛은 냉각된 상기 분말이 가열된 상기 이송가스에 편승하여 분사되도록, 상기 분말이송파이프부와 상기 가스이송파이프부에 연결되며, 상기 진공바디에 제공되는 노즐부를 더 포함할 수 있다.Further, the spray unit of the powder spray coating apparatus according to an embodiment of the present invention is connected to the powder transfer pipe unit and the gas transfer pipe unit so that the cooled powder is sprayed on the heated conveyance gas, And a nozzle unit provided in the vacuum body.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치의 상기 가스공급부에서 공급되는 상기 이송가스의 압력은 0.5 ~ 2.5 MPa이고, 상기 가스가열부에 의해 가열된 상기 이송가스의 온도는 25 ~ 500℃일 수 있다.The pressure of the transfer gas supplied from the gas supply unit of the powder spray coating apparatus according to an embodiment of the present invention is 0.5 to 2.5 MPa and the temperature of the transfer gas heated by the gas heating unit is 25 to 500 Lt; 0 > C.

본 발명의 분말분사 코팅장치는 분사되는 분말을 냉각하여 취성을 높여 피코팅부재에 분사할 수 있다.The powder spray coating apparatus of the present invention can cool the sprayed powder to increase the embrittlement and spray it on the coated member.

이에 의해서, 분말의 파단에 의한 코팅시에 분말의 적층율을 높일 수 있어, 코팅 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 발생하게 된다.As a result, it is possible to increase the laminating ratio of the powder at the time of coating by fracture of the powder, and there is an advantage that the coating efficiency can be improved.

또한, 냉각에 의해 취성이 높아지는 소재를 코팅을 위한 분말의 소재로 사용할 수 있어, 코팅재료의 범위를 다양화시킬 수 있는 효과가 있다.Further, a material having high brittleness due to cooling can be used as a material for a powder for coating, which has the effect of diversifying the range of the coating material.

한편, 파단에 의한 적층에 의해, 코팅 구조를 치밀화할 수 있으며, 상온에서 연성을 가지는 금속 또는 고분자 유기물의 취성을 높여 파단에 의해 코팅하기 때문에, 코팅층의 두께를 다양하게 설정할 수 있는 이점도 발생하게 된다.On the other hand, since the coating structure can be densified by laminating by fracture and the metal or polymer organic material having ductility at room temperature is increased in brittleness by fracture, there is an advantage that the thickness of the coating layer can be variously set .

도 1은 종래의 상온진공분사법에 의한 코팅장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 온도에 따른 금속 충격인성 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 분말의 파단에 의해 코팅층이 형성되는 것을 나타낸 도면이다.1 shows a conventional coating apparatus by a room-temperature vacuum spraying method.
FIG. 2 is a view illustrating a powder spray coating apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the change in toughness of the metal impact according to the temperature.
4 is a view showing that a coating layer is formed by fracture of a powder.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventive concept. Other embodiments falling within the scope of the inventive concept may readily be suggested, but are also considered to be within the scope of the present invention.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
The same reference numerals are used to designate the same components in the same reference numerals in the drawings of the embodiments.

본 발명의 분말분사 코팅장치(1)는 피코팅부재(3)로 분사되는 분말(2)을 냉각하여 취성을 향상시켜 제공함으로써, 분말(2)의 파단에 의한 코팅 효과를 향상시킨 발명에 관한 것이다.The powder spray coating apparatus (1) of the present invention is an apparatus for improving the coating effect by fracture of the powder (2) by cooling the powder (2) injected by the coated member (3) will be.

이에 의해서, 분말(2)의 파단에 의한 코팅시에 분말(2)의 노즐부(280)율을 높일 수 있어, 코팅 효율을 향상시킬 수 있으며, 냉각에 의해 취성이 높아지는 소재를 코팅을 위한 분말(2)의 소재로 사용할 수 있어, 코팅재료의 범위를 다양화시킬 수 있는 효과가 있다.As a result, it is possible to increase the rate of the nozzle portion 280 of the powder 2 during the coating by breaking the powder 2, thereby improving the coating efficiency, Can be used as the material of the substrate (2), and the range of the coating material can be diversified.

또한, 파단에 의한 노즐부(280)에 의해, 코팅 구조를 치밀화할 수 있으며, 상온에서 연성을 가지는 금속 또는 고분자 유기물의 취성을 높여 파단에 의해 상기 피코팅부재(3)에 코팅시킬 수 있기 때문에, 코팅층의 두께를 다양하게 설정할 수 있게 된다.
In addition, since the nozzle unit 280 by fracture can densify the coating structure and increase the brittleness of the metal or polymer organic material having ductility at room temperature, it can be coated on the coated member 3 by breaking , The thickness of the coating layer can be set variously.

구체적으로 설명하면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치(1)를 도시한 구성도이고, 도 3은 온도에 따른 금속 충격인성 변화를 나타낸 그래프이며, 도 4는 분말(2)의 파단에 의해 코팅층이 형성되는 것을 나타낸 도면인데, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치(1)는 내부에 진공이 형성며, 피코팅부재(3)를 제공하는 진공바디(100) 및 분말(2)이 파단되면서 상기 피코팅부재(3)에 노즐부(280)되도록, 이송가스의 흐름에 편승하여 상기 피코팅부재(3)로 분사되는 분말(2)을 냉각하여 제공하는 분사유닛(200)을 포함할 수 있다.FIG. 3 is a graph showing changes in toughness of a metal impact according to temperature, and FIG. 4 is a graph showing the change in the toughness of a metal powder according to the present invention. FIG. 2, a powder coating apparatus 1 according to an embodiment of the present invention has a vacuum formed therein, and a coating member 3 is provided. The powder body 2 sprayed onto the coating member 3 by the flow of the transfer gas so that the vacuum body 100 and the powder 2 are broken and the nozzle unit 280 is attached to the coated member 3, And an injection unit 200 for cooling and supplying the cooling water.

즉, 본 발명은 종래에 상온진공분사코팅법에 의해 피코팅부재(3)에 분말(2)을 분사하여 코팅시에 노즐부(280) 효율이 낮은 문제점 및 금속 분말(2)의 코팅의 경우에 치밀한 코팅층을 다양한 두께로 형성할 수 없었던 문제점을 해결하기 위해 연구하던 중에, 분말(2)을 냉각시켜 취성을 높여 충돌에 의해 피코팅부재(3)에 적층시키면, 분말(2)의 파단이 발생하면서 상기 피코팅부재(3) 표면에 높은 적층 효율로 치밀한 코팅층을 다양한 두께로 형성할 수 있다는 점을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.That is, the present invention has a problem that the efficiency of the nozzle unit 280 is low during coating by spraying the powder 2 onto the coated member 3 by the conventional room-temperature vacuum spray coating method, and in the case of coating the metal powder 2 When the powder 2 is cooled and the brittleness is increased and the powder 2 is laminated on the coated member 3 by collision, the fracture of the powder 2 can be prevented It is possible to form a dense coating layer having various thicknesses on the surface of the coated member 3 with high laminating efficiency while reaching the present invention.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치(1)의 상기 분사유닛(200)은 분말(2)을 공급하는 분말공급부(210), 상기 분말공급부(210)의 외측에 제공되는 1차냉각부(220), 상기 분말공급부(210)와 상기 진공바디(100)에 연결된 분말이송파이프부(230) 및 상기 분말이송파이프부(230)의 외측에 제공되는 2차냉각부(240)를 제공할 수 있다.The spray unit 200 of the powder spray coating apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a powder supply unit 210 for supplying the powder 2, A powder conveying pipe unit 230 connected to the powder supply unit 210 and the vacuum body 100 and a secondary cooling unit 240 provided outside the powder conveying pipe unit 230. The primary cooling unit 220, ). ≪ / RTI >

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치(1)의 상기 분사유닛(200)은 이송가스를 공급하는 가스공급부(250), 상기 가스공급부(250)와 상기 진공바디(100)에 연결된 가스이송파이프부(260) 및 상기 가스이송파이프부(260)의 외측에 제공되는 가스가열부(270)를 더 포함할 수 있다.The spray unit 200 of the powder spray coating apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may further include a gas supply unit 250 for supplying a transfer gas to the gas supply unit 250 and the vacuum body 100, The gas transfer pipe unit 260 and the gas transfer pipe unit 260 may further include a gas heating unit 270 provided outside the gas transfer pipe unit 260.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치(1)의 상기 분사유닛(200)은 냉각된 상기 분말(2)이 가열된 상기 이송가스에 편승하여 분사되도록, 상기 분말이송파이프부(230)와 상기 가스이송파이프부(260)에 연결되며, 상기 진공바디(100)에 제공되는 노즐부(280)를 더 포함할 수 있다.
The spray unit 200 of the powder spray coating apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may be configured such that the cooled powder 2 is sprayed onto the heated conveyance gas, And a nozzle unit 280 connected to the gas transfer pipe unit 260 and provided to the vacuum body 100.

상기 1차냉각부(220) 및 2차냉각부(240)를 포함하는 개념인 냉각부가 장착된 본 발명의 분말분사 코팅장치(1)는, 분말(2)을 분말공급부(210)에 장입하게 되면 일정량의 분말(2)이 노즐부(280)를 통하여 진공바디(100)에 공급된다. The powder spray coating apparatus 1 of the present invention equipped with the cooling unit, which is a concept including the primary cooling unit 220 and the secondary cooling unit 240, is configured to load the powder 2 into the powder supply unit 210 A predetermined amount of powder 2 is supplied to the vacuum body 100 through the nozzle unit 280.

상기 분말공급부(210)는 5mm 가량의 구멍이 있는 디스크가 회전하여, 회전 중 디스크 구멍이 분말이송파이프부(230)의 일단부와 교차할 때 분말(2)이 구멍을 통하여 공급되며, 디스크의 회전수로 분말(2) 송급량을 제어할 수 있다.The powder feeder 210 feeds powder 2 through a hole when a disc having a hole of about 5 mm rotates and the disc hole intersects the one end of the powder feed pipe 230 during rotation, (2) It is possible to control the feeding amount of the powder (2) by the rotation speed.

이송가스의 일부가 분말공급부(210)로 공급되어 분말(2)의 초기 이송을 위한 구동력으로 작용할 수도 있다. 또한, 상기 노즐부(280)에서 상기 이송가스의 분출에 편승하여 상기 분말(2)이 가속되어 분사될 수 있어, 상기 이송가스의 분사속도는 상기 분말(2)의 충돌속도를 결정하는 기능을 수행하게 된다.A part of the transfer gas may be supplied to the powder supply part 210 and act as a driving force for the initial transfer of the powder 2. [ In addition, since the powder 2 can be accelerated and injected on the ejection of the transfer gas from the nozzle unit 280, the injection speed of the transfer gas functions to determine the collision speed of the powder 2 .

한편, 이송가스의 압력과 온도는 이송가스의 가스가열부(270)를 이용하여 제어될 수 있으며, 이에 따라 상기 분말(2)의 속도도 제어할 수 있다. 또한, 송급되는 분말(2)과 이송가스는 노즐부(280)에서 만나게 되어, 상기 노즐부(280)를 통하여 분사하게 된다. On the other hand, the pressure and the temperature of the transfer gas can be controlled by using the heat part 270 of the gas of the transfer gas, and thus the speed of the powder 2 can also be controlled. In addition, the powder 2 to be fed and the transfer gas meet at the nozzle unit 280, and are sprayed through the nozzle unit 280.

한편, 상기 분말(2)의 분사 전에 상기 진공바디(100)는 부스터(130)와 펌프(120)를 이용하여 저압으로 형성되며, 상기 노즐부(280)를 통하여 이송가스가 상기 진공바디(100)로 공급되면, 상기 이송가스의 압력과 상기 진공바디(100) 사이의 압력 차이로 인하여 상기 분말(2)은 상기 진공바디(100) 내에서 분사속도가 상승하게 된다.The vacuum body 100 is formed at a low pressure using a booster 130 and a pump 120 before the powder 2 is injected and the transfer gas is supplied through the nozzle unit 280 to the vacuum body 100 The injection speed of the powder 2 in the vacuum body 100 is increased due to the difference between the pressure of the transfer gas and the pressure difference between the vacuum body 100.

또한, 상기 피코팅부재(3)는 상기 진공바디(100) 내부에 제공되는 부재이송기(3a)를 통하여 좌우로 일정 속도로 일정 거리를 일정 시간 동안 이동하여 코팅의 두께와 면적을 제어하게 된다.
The coated member 3 moves through the member 3a provided inside the vacuum body 100 for a predetermined distance at a predetermined speed to control the thickness and area of the coating.

상기 1차냉각부(220)는 1차냉매공급부(221)와 1차냉각코일을 포함할 수 있으며, 상기 2차냉각부(240)는 2차냉매공급부(241)와 2차냉매실(242)을 포함할 수 있다. The primary cooling unit 220 may include a primary cooling medium supply unit 221 and a primary cooling coil 240. The secondary cooling unit 240 may include a secondary cooling medium supply unit 241 and a secondary cooling medium chamber 242 ).

여기서, 상기 1차냉매공급부(221)는 액체질소 또는 프레온 등의 냉매를 공급할 수 있으며, 상기 2차냉매실(242)에 냉매를 공급하게 구성될 수도 있다. 또한, 상기 2차냉매공급부(241)는 액체 에탄올 등을 상기 2차냉매실(242)에 공급할 수 있다. 이와 같이, 1차냉매공급부(221)와 2차냉매공급부(241)의 냉매의 종류를 다르게 제공하는 것은 각각의 냉매마다 냉각가능한 온도의 범위가 다르기 때문이다.Here, the primary refrigerant supply unit 221 may supply a refrigerant such as liquid nitrogen or Freon, and may be configured to supply the refrigerant to the secondary refrigerant chamber 242. In addition, the secondary refrigerant supply unit 241 can supply liquid ethanol or the like to the secondary refrigerant chamber 242. The reason why different types of refrigerant are supplied to the primary refrigerant supply unit 221 and the secondary refrigerant supply unit 241 is that the range of temperatures that can be cooled is different for each refrigerant.

이와 같이, 다단으로 냉각을 하는 것은 갑작스런 분말(2)의 냉각에 의한 분말(2)의 응집 또는 유동성 감소를 방지하기 위한 것이다. 1차 냉각시에는 -10 ~ -30℃로 냉각하고, 2차 냉각시에는 -30 ~ -100℃로 냉각하는 것이 바람직하다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.Thus, the multi-stage cooling is intended to prevent the coagulation or fluidity reduction of the powder 2 due to the sudden cooling of the powder 2. It is preferable to cool to -10 to -30 占 폚 for the first cooling and to -30 to -100 占 폚 for the second cooling. A detailed description thereof will be described later.

상기 1차냉각부(220)는 상기 분말공급부(210)의 외벽에 장착되어 1차냉매공급부(221)로부터 공급되는 냉매를 통하여 분말(2)이 1차로 냉각되며, 1차 냉각된 분말(2)을 분말(2) 송급 중 2차냉각부(240)를 통하여 2차 냉각한다. The primary cooling part 220 is mounted on the outer wall of the powder supply part 210 and is cooled primarily through the refrigerant supplied from the primary cooling medium supply part 221 and the primary cooled powder 2 Is secondarily cooled through the secondary cooling section 240 during feeding of the powder (2).

즉, 상기 1차냉각부(220)의 1차냉매코일(222)은 상기 분말공급부(210)의 외벽을 감싸게 제공되어 최대한 넓은 면적이 접촉하도록 제공하여, 냉각속도를 향상시켜, 상기 분말공급부(210) 내부의 온도를 빠르게 제어할 수 있다. 온도는 상기 분말공급부(210)에 제공되는 센서(S)에 의해서 측정될 수 있다.That is, the primary coolant coil 222 of the primary cooling unit 220 is provided to surround the outer wall of the powder supply unit 210 to provide a contact with the widest area so as to improve the cooling rate, 210) can be controlled quickly. The temperature can be measured by a sensor (S) provided in the powder supply part (210).

상기 2차냉각부(240)는 열전달율이 좋은 스테인레스 관 등으로 제공될 수 있는 분말이송파이프부(230)가 내부에 제공되는 2차냉매실(242)에 액체 에탄올을 주입하여, 상기 분말이송파이프부(230)를 통하여 이동되는 상기 분말(2)을 2차적으로 냉각할 수 있다.The secondary cooling unit 240 injects liquid ethanol into the secondary refrigerant chamber 242 provided therein with a powder transfer pipe unit 230 that can be provided with a stainless steel pipe or the like having a good heat transfer rate, The powder 2 moved through the first and second portions 230 can be secondarily cooled.

한편, 상기 2차냉매실(242)은 상기 1차냉매공급부(221)와 연결되어 액체 질소 또는 냉매 질소가스를 공급하여 냉각할 수도 있다. 즉, 상기 1차냉매공급부(221)와 2차냉매공급부(241)를 구별하였으나, 상기 2차냉매공급부(241)를 1차냉매공급부(221)로 대체하여 구성할 수도 있다.Meanwhile, the secondary refrigerant chamber 242 may be connected to the primary refrigerant supply unit 221 and may be cooled by supplying liquid nitrogen or refrigerant nitrogen gas. That is, the primary refrigerant supply unit 221 and the secondary refrigerant supply unit 241 are distinguished from each other, but the secondary refrigerant supply unit 241 may be replaced with the primary refrigerant supply unit 221.

냉각된 상기 분말(2)은 상기 노즐부(280)에서 초음속의 이송가스에 의해 약 300 ~ 1,000 m/s의 초음속으로 가속되어 상기 피코팅부재(3)에 충돌되면서 적층을 형성하게 된다.The cooled powder 2 is accelerated at a supersonic speed of about 300 to 1,000 m / s by the supersonic transfer gas in the nozzle unit 280 and collides with the coated member 3 to form a laminate.

특히, 상기 분말(2)이 금속인 경우에는 상온(약 25℃) 또는 그 이상의 온도에서 상기 피코팅부재(3)에 초음속으로 충돌할 때, 분말(2)의 운동에너지가 소성변형 에너지로 변환되기 때문에 상기 분말(2)은 소성변형하면서 적층하게 된다. Particularly, when the powder 2 is a metal, when the powder 2 collides with the coated member 3 at supersonic speed at a room temperature (about 25 ° C) or higher, kinetic energy of the powder 2 is converted into plastic strain energy The powder 2 is laminated while being plastic-deformed.

그러나, 상기 분말(2)이 상기 냉각부에 의해 냉각되는 경우에는, 분말(2)의 운동에너지는 소성변형 에너지보다는 파단 에너지로 변환되어 도 4에서 도시한 바와 같이 분말(2)이 작은 크기의 입자로 파단되며 파괴되어, 피코팅부재(3)에 적층되어 코팅층을 형성하게 되는 것이다. 즉, 분말(2)은 파괴되어 파단 분말(2b)가 되면서 적층 분말(2a)이 되는 것이다.
However, when the powder 2 is cooled by the cooling section, the kinetic energy of the powder 2 is converted into the breaking energy rather than the plastic strain energy, so that the powder 2 has a small size Fractured by the particles and broken, and laminated on the coated member 3 to form a coating layer. That is, the powder 2 is broken and becomes the fractured powder 2b to be the laminated powder 2a.

종래에는 분말(2)의 소재와 관련하여 상온에서 취성이 높은 분말(2)인 산화물, 질화물, 탄화물 등의 세라믹 소재 또는 세라믹 기지 복합소재를 이용하여 코팅층 형성에 활용되었다.A ceramic material such as an oxide, a nitride, or a carbide, or a ceramic matrix composite material, which is powder 2 having high brittleness at room temperature, has been conventionally used for forming a coating layer in relation to the material of the powder 2.

또한, 이송가스는 상압과 상온으로 설정되어 있어, 이송가스 자체로 분말(2)을 초음속으로 가속하기 어려웠기 때문에, 낮은 충돌속도에서 파단에 적층이 가능한 세라믹이 분말(2)의 소재로 제한되었다.Further, since the conveying gas is set at the normal pressure and the room temperature, it is difficult to accelerate the powder 2 at supersonic speed by the conveying gas itself, so that a ceramic capable of being laminated at a low collision speed is limited to the material of the powder 2 .

한편, 분말(2)이 금속인 경우에는, 소성에 의하여 적층되기 위해 530 ~ 800 m/s의 속도를 필요로 하다. 이는 금속이 적층되기 위해 충돌 계면 온도가 융점에 가깝게 상승해야 하는데, 소성 변형을 통해 열에너지를 단열상태로 발생시켜 온도를 상승하기 위해서는 변형속도(strain rate)가 10000 이상으로 높아야 하기 때문에, 상기 속도로 금속 분말(2)을 제공하여 높은 변형속도에서 소성변형을 통해 발생한 열에너지를 외부로 전달되지 못하고 단열 상태로 내부에 갇혀 금속의 온도를 상승하게 된다.On the other hand, when the powder 2 is a metal, a speed of 530 to 800 m / s is required to be laminated by firing. This is because the interface temperature of the impingement must rise close to the melting point in order for the metal to be laminated. In order to raise the temperature by generating the heat energy in an adiabatic state through the plastic deformation, the strain rate must be as high as 10000 or more. The metal powder 2 is provided so that the heat energy generated through the plastic deformation at a high strain rate can not be transmitted to the outside, but is trapped in an insulated state to raise the temperature of the metal.

이와 같이, 금속 분말(2)의 소성 변형을 통한 적층을 위해서는 높은 충돌속도를 요구하기 때문에, 기존의 상온진공분사 코팅법을 통해서 상기 충돌속도를 구현하기 어렵다. 즉, 금속 분말(2)을 기존의 상온진공분사 코팅법을 이용하여 적층할 경우, 가속이 충분히 될 수 있는 1 마이크로미터 이하의 일부 극미세화된 분말(2)만이 소성을 통하여 적층되기 때문에 적층효율이 1% 미만으로 극도로 낮게 나타나, 일반적인 코팅 공정으로 활용하기 어렵다.As described above, since a high impact velocity is required for the lamination through the plastic deformation of the metal powder 2, it is difficult to realize the collision speed through the conventional room temperature vacuum spray coating method. That is, when the metal powder 2 is laminated by using the conventional room temperature vacuum spray coating method, only a part of the finely pulverized powder 2 of 1 micrometer or less which can be accelerated is laminated through firing, Is extremely low as less than 1%, and it is difficult to utilize it as a general coating process.

이에 따라, 본 발명에서는 금속 분말(2)을 상온진공분사 코팅법으로 코팅할 수 있는 장치를 제시하기 위해, 연성이 있는 분말(2)에 냉각을 통한 취성을 부여하여 낮은 분사속도(약 200 ~ 400 m/s)에서도 세라믹 소재와 유사하게 충돌시 파단에 의하여 적층이 되는 방식으로 코팅을 형성할 수 있도록 하였다. Accordingly, in order to propose a device capable of coating the metal powder 2 by the room-temperature vacuum spray coating method, it is preferable that the soft powder 2 is given a brittleness through cooling, 400 m / s), it is possible to form a coating in a manner of being laminated by breaking at the time of collision similar to a ceramic material.

낮은 충돌속도에서도 연성이 있는 소재의 코팅을 형성할 수 있기 때문에 코팅 소재를 다양화할 수 있으면, 분말(2)의 취성을 통하여 형성된 파면들이 코팅을 형성하기 때문에 기공도 약 5% 미만의 치밀한 코팅을 형성할 수 있으며, 적층효율을 약 40% 이상으로 향상시킬 수 있다.
If the coating material can be diversified because it can form a coating of a soft material at a low impact velocity, the wave surface formed through the brittleness of the powder (2) forms a coating, so that a dense coating with a porosity of less than about 5% And the stacking efficiency can be improved to about 40% or more.

한편, 상기 분말공급부(210) 내 분말(2)은 질소가스에 의하여 냉각되는데, 과도하게 냉각되는 경우에는 분말공급부(210) 내부의 수증기 응결로 인하여 분말(2)이 응집될 수 있기 때문에, 냉각부 내부에 온도계측기를 설치하여 일정 온도를 유지하도록 하며, 일정 온도 이하로 떨어질 경우, 질소 유량을 감소하여 온도를 조절하도록 한다. The powder 2 in the powder supply part 210 is cooled by nitrogen gas. If the powder 2 is excessively cooled, the powder 2 can be agglomerated due to condensation of steam inside the powder supply part 210, A temperature meter is installed inside the unit to maintain a constant temperature. When the temperature falls below a certain temperature, the nitrogen flow rate is decreased to adjust the temperature.

그리고, 분말공급부(210) 내부에도 온도계측기를 설치하여 -30 ~ -10℃의 온도를 유지하록 한다. 2차냉각부(240)는 분말이송파이프부(230)를 냉매로 둘러싸게 하여 냉각할 수 있다. 냉각방식은 분말이송파이프부(230) 주변을 2차냉매공급부(241)에서 제공하는 에탈올로 채우고, 에탄올에 1차냉매공급부(221)에서 제공하는 냉매 질소가스를 공급하여 냉각하는 구성, 분말이송파이프부(230) 주변에 1차냉매공급부(221)에서 제공하는 액체 질소를 주입하여 냉각하는 구성 또는 2차냉매공급부(241)에서 제공하는 에탈올로 냉각하는 구성이 있을 수 있다.Also, a temperature meter is installed in the powder supply part 210 to maintain a temperature of -30 to -10 ° C. The secondary cooling part 240 can cool the powder conveying pipe part 230 by surrounding the powder conveying pipe part 230 with the refrigerant. The cooling system includes a structure for filling the periphery of the powder transfer pipe unit 230 with the ethanol provided by the secondary coolant supply unit 241 and cooling the coolant nitrogen gas supplied from the primary coolant supply unit 221 to ethanol, There may be a configuration in which liquid nitrogen provided by the primary refrigerant supply unit 221 is injected to cool the periphery of the transfer pipe unit 230 or that the secondary cooling liquid is supplied to the secondary refrigerant supply unit 241.

이때, 분말이송파이프부(230)의 길이, 직경 및 재질은 분말(2)의 냉각률을 결정하는 요소로써, 길이는 5 ~ 30 m, 직경은 0.2 ~ 1 cm, 재질은 스테인레스 스틸 또는 기타 냉각 시 파손이 발생하지 않는 소재로 할 수 있다. The length, diameter and material of the powder transfer pipe unit 230 determine the cooling rate of the powder 2, and the length is 5 to 30 m and the diameter is 0.2 to 1 cm. The material is stainless steel or other cooling It can be made of material which does not cause breakage.

2차냉각부(240)에 온도계측기를 설치하여 일정 온도를 유지하도록 하며, 일정 온도 범위를 벗어날 경우, 냉매 공급량을 조절할 수 있다. 2차 냉각에 의한 분말(2) 온도 범위는 소재 종류에 따라 최적 온도 조건이 상이하며, 일반적으로 -100 ~ -30℃온도 범위로 제어한다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
A temperature measuring device is installed in the secondary cooling part 240 to maintain a constant temperature and the refrigerant supply amount can be adjusted when the temperature is outside the predetermined temperature range. Powder by secondary cooling (2) The optimum temperature condition differs depending on the material type, and it is generally controlled within the temperature range of -100 ~ -30 ℃. A detailed description thereof will be described later.

한편, 피코팅부재(3) 및 코팅의 사용목적에 따른 구조설계에 따라 소재, 공정조건, 및 코팅 구조에 대한 최적화된 설계를 하는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable to perform an optimized design for the material, process conditions, and coating structure according to the structure design according to the purpose of use of the coated member 3 and the coating.

이에 따라, 냉각부를 이용한 초음속 분말 진공유동 적층공정을 적용하여 코팅을 형성하기 위한 여러 가지 소재 및 공정변수들에 대하여 설명하였다.Accordingly, various materials and process parameters for forming a coating by applying a supersonic powder vacuum fluidized-bed process using a cooling part have been described.

이하에서 열거하지 않는 나머지 공정변수는 기존의 초음속 분말 진공유동 공정조건에 준하여 실시하는 것이 가능하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 하기하는 본 발명의 특별한 조건과 본 발명의 기술분야에서 공지된 통상의 공정조건을 이용하여 적용할 수 있다. 이하, 각 소재 및 공정 변수에 대하여 자세히 설명한다.
The remaining process parameters which are not listed below can be performed in accordance with the conventional supersonic powder vacuum flow process conditions. As long as those skilled in the art are aware of the special conditions of the present invention, And can be applied using conventional process conditions known in the art. Hereinafter, each material and process parameters will be described in detail.

분말의 Of powder 직경diameter 및 형상 And shape

분말(2)은 이송가스와의 접촉으로 인해 발생하는 끄는힘(drag force)에 편승하여 가속되며, 이때 끄는힘의 크기는 입자의 밀도, 크기, 면적 및 형상에 큰 영향을 받는다. 냉각부를 이용한 코팅에 있어서, 사용 분말(2)의 크기는 직경 0.2 ~ 300 ㎛으로 하고, 모양은 구형 또는 불규칙한 형상의 분말(2)이 공정 중 가속 및 충돌 시 적층에 유리하다. 판상형 분말(2) 또한 적층효율이 구형 및 불규칙 형상 분말(2)과 비교하여 적층효율이 떨어지기는 하지만, 적층이 가능하기 때문에 판상형태의 분말(2)도 포함한다.
The powder 2 is accelerated by drag force generated by contact with the transfer gas, and the magnitude of the drag force is greatly influenced by the density, size, area and shape of the particles. In the coating using the cooling part, the size of the used powder (2) is 0.2 to 300 탆 in diameter, and the powder (2) having a spherical or irregular shape is advantageous for the lamination upon acceleration and collision during the process. Although the lamination efficiency is lowered compared to the spherical and irregular shaped powder 2, the plate-like powder 2 also includes the plate-like powder 2 because lamination is possible.

분말의 종류Type of Powder

냉각부를 통하여 저온 및 극저온 상태에서 분말(2)이 적층되기 위해서는 분말(2)이 저온 취성을 가지는 것이 유리하다. 저온 취성은 Al, Cu, Ti, W, Ta, Zn, Mg, Ni, Cr 등의 금속의 경우에 두드러지게 나타나며, 금속 중 Ta, Fe 페라이트 등 결정구조가 체심입방형(body centered cubic)인 금속이 가장 두드러진다. 폴리스틸렌, 폴리프로릴렌, 폴리에틸렌, 에폭시, 나일론, 테프론 등의 고분자의 경우 저온에서 취성이 높아지므로 사용이 가능하다. 복합소재의 경우도 적층이 가능하며, 금속 기지 내 세라믹(TiN, AlN, CrN, Al4C3, B4C, WC, Al2O3, Zr2O3, Ti2O3, 등), 탄소소재(탄소나노튜브, 그래핀, 탄소섬유 등) 및 금속(Al, Cu, Ti, W, Ta 등)을 첨가제로 주입한 복합소재 또한 적용이 가능하다.It is advantageous for the powder 2 to have low-temperature embrittlement in order for the powder 2 to be laminated at a low temperature and a very low temperature through the cooling part. The low temperature brittleness is prominent in the case of metals such as Al, Cu, Ti, W, Ta, Zn, Mg, Ni and Cr and the crystal structure such as Ta and Fe ferrite in the metal is body centered cubic Is most prominent. Polymers such as polystyrene, polypropylene, polyethylene, epoxy, nylon, and Teflon can be used because they become brittle at low temperatures. For the composite material is also possible are laminated, the metal matrix within the ceramic (TiN, AlN, CrN, Al 4 C 3, B 4 C, WC, Al 2 O 3, Zr 2 O 3, Ti 2 O 3, etc.), Composite materials in which carbon materials (carbon nanotubes, graphene, carbon fiber, etc.) and metals (Al, Cu, Ti, W, Ta, etc.) are injected with additives are also applicable.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치(1)의 상기 분말(2)은 Al, Cu, Ti, W, Ta, Zn, Mg, Ni, Cr, 폴리스틸렌, 폴리프로릴렌, 폴리에틸렌, 에폭시, 나일론, 테프론 및 주금속 기지 내 세라믹(TiN, AlN, CrN, Al4C3, B4C, WC, Al2O3, Zr2O3, Ti2O3), 탄소 소재(탄소나노튜브, 그래핀, 탄소섬유)와 부금속(Al, Cu, Ti, W, Ta)을 주입한 복합소재 중 하나의 소재로 제공될 수 있다.That is, the powder 2 of the powder spray coating apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may be made of a material selected from the group consisting of Al, Cu, Ti, W, Ta, Zn, Mg, Ni, Cr, polystyrene, epoxy, nylon, Teflon and the main metal matrix within the ceramic (TiN, AlN, CrN, Al 4 C 3, B 4 C, WC, Al 2 O 3, Zr 2 O 3, Ti 2 O 3), carbon material (carbon nano (Al, Cu, Ti, W, and Ta) are injected into the composite material.

다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치(1)의 상기 분말(2)은 온도가 감소하면 취성이 증가하는 소재로 제공될 수 있다.
In other words, the powder 2 of the powder spray coating apparatus 1 according to an embodiment of the present invention can be provided as a material whose brittleness increases when the temperature decreases.

분말의 기계적 특성Mechanical properties of powders

분말(2)의 적층을 위해서는 저온 상태에서 충돌시 파단이 발생하여야 하므로 분말(2)은 적정한 범위의 저온 충격인성(impact toughness)를 가져야 한다. 여기서 충격인성이란 파단시까지 분말(2)이 흡수하는 에너지의 양을 의미한다.The powder 2 must have an impact toughness in a proper range because the powder 2 should be broken at the time of collision at low temperature for the lamination of the powder 2. Here, impact toughness means the amount of energy absorbed by the powder 2 until fracture.

상온에서 분말(2)의 항복 강도는 50 ~ 1,000 MPa로 하며, 인장 강도는 100 ~ 1,500 MPa로 하여, 넓은 범위의 강도를 가져도 무관하나 저온 충격인성은 10 ~ 100 J로 제한된 범위를 가지는 것이 바람직하다. The yield strength of the powder (2) at room temperature is 50 to 1,000 MPa and the tensile strength is 100 to 1,500 MPa, which may have a wide range of strength. However, the impact strength at low temperature is limited to 10 to 100 J desirable.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치(1)의 상기 2차냉각부(240)에 의해 냉각된 상기 분말(2)은 저온 충격인성이 10 ~ 100 J일 수 있다.That is, the powder 2 cooled by the secondary cooling unit 240 of the powder spray coating apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may have a low-temperature impact toughness of 10 to 100 J.

다시 말해, 분말(2)이 피코팅부재(3)에 충돌하여 제공할 수 있는 에너지가 100 J 이하이어야만 피코팅부재(3)의 형상을 변화시키지 않으면서 코팅할 수 있고, 10 J 이상이어야만 분말(2)이 충돌시에 파단이 발생하여 적층에 의해 코팅층을 형성할 수 있는 것이다.
In other words, the coating can be performed without changing the shape of the coated member 3 only if the energy that the powder 2 can impinge upon the coated member 3 to provide is not more than 100 J, (2), fracture occurs at the time of collision, and a coating layer can be formed by lamination.

분말의 냉각 온도Cooling temperature of powder

초음속 분말 진공유동 적층공정에서 입자의 접합부분은 분말(2) 충돌시 파단에 의해 생성되는 새로운 표면의 높은 표면에너지(surface energy)로 인한 불안정 표면 간 결합이 발생하게 된다. 즉, 분말(2) 파단시 파편에 생성된 새로운 표면은 원자 결합을 형성하지 못하여 표면에너지가 상승하고, 이러한 새로운 표면 간 접촉이 발생하면, 에너지적으로 안정된 상태로 전이하기 위하여 결합이 형성된다.In the supersonic powder vacuum flow laminating process, unstable interfacial bonding occurs due to the high surface energy of the new surface created by fracture of the powder (2) during the collision of the particles (2). That is, when the powder (2) breaks, the new surface generated in the fracture does not form an atomic bond, so surface energy is increased. When such new surface-to-surface contact occurs, a bond is formed to transition to an energy stable state.

분말(2)은 같은 속도로 충돌할 경우 분말(2)의 온도가 낮을수록 파단이 용이하게 발생하므로 더 낮은 속도에서 적층이 가능하기 위해서는 분말(2)을 냉각하는 것이 바람직하다. 이를 위해서 분말(2)은 냉각부에 의해서 -100 ~ -30℃의 온도 범위로 냉각되는 것이 바람직하다. When the powder 2 collides at the same speed, the lower the temperature of the powder 2, the more easily it breaks. Therefore, it is preferable to cool the powder 2 in order to be able to laminate at a lower speed. For this purpose, the powder 2 is preferably cooled to a temperature range of -100 to -30 占 폚 by the cooling part.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치(1)의 상기 2차냉각부(240)는 분말(2)의 온도를 -100 ~ -30℃로 냉각하는 것을 특징으로 할 수 있다.That is, the secondary cooling unit 240 of the powder spray coating apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may be characterized in that the temperature of the powder 2 is cooled to -100 to -30 ° C.

분말(2)을 -100 ~ -30℃로 냉각하여 저온 상태에서 분말(2)을 충돌시켜 분말(2)이 열에너지에 의해 파단이 활성화되는 것을 이용하여 적층을 형성할 수 있다. 이는 초음속 분말 진공유동 적층의 고상 접합을 통하여 이루어지는 것으로서, 파단에 의해 생성된 표면의 넓이가 넓을수록 접합의 가능성과 접합력은 높아진다.The powder 2 is cooled to -100 to -30 占 폚 and the powder 2 is collided with the powder 2 at a low temperature so that the powder 2 is activated by the thermal energy and the lamination can be formed. This is accomplished through the solid phase bonding of supersonic powder vacuum flow lamination, and the greater the surface area generated by the fracture, the higher the bonding potential and the bonding force.

분말(2)이 냉각되어 분말(2) 파단면의 표면적이 넓을 경우 피코팅부재(3) 표면과 충돌시 상대적으로 적층이 쉬워진다. 다만, 분말(2)의 냉각 온도를 -100℃ 이상으로 설정한 것은 분말(2)의 냉각 온도를 -100℃ 이하가 되면 분말(2)이 냉각되어 상기 분말이송파이프부(230)을 통과하는 동안 응결에 의하여 분말이송파이프부(230)에 접착하여 관이 막히는 현상이 발생하여 공정의 진행이 불가능해지기 때문이다. When the powder 2 is cooled and the surface area of the fracture surface of the powder 2 is wide, the lamination becomes easier when the powder 2 collides with the surface of the coated member 3. The reason why the cooling temperature of the powder 2 is set to -100 ° C. or more is that when the cooling temperature of the powder 2 is lower than -100 ° C., the powder 2 is cooled and passes through the powder transfer pipe unit 230 The powder is transferred to the powder transfer pipe section 230 by the condensation during the process of the process.

또한, 분말(2)의 냉각 온도가 -30℃이상이 되면, 도 3에 도시한 바와 같이 필요로 하는 충격인성을 확보할 수 없어 바람직하지 않다.When the cooling temperature of the powder 2 is -30 占 폚 or more, the required impact toughness can not be ensured as shown in Fig. 3, which is not preferable.

따라서 분말(2)의 최종 냉각 온도는 -30 ~ -100℃ 범위인 것이 바람직하다.
Therefore, the final cooling temperature of the powder 2 is preferably in the range of -30 to -100 ° C.

진공바디의Of a vacuum body 압력 pressure

진공바디(100)는 이송가스 및 분말(2) 분사 전 부스터(130)와 펌프(120)를 가동하여 챔버부(110)의 압력을 저진공 상태로 만들어 노즐부(280)로부터 나오는 이송가스와의 압력 차이가 발생하도록 해야 한다. 발생된 압력 차로 인하여 이송가스는 분사 후에도 일정 시간 동안 감속되지 않고, 분말(2)을 피코팅부재(3)까지 가속하여 충돌시킬 수 있다. 이는 상기 진공바디(100)가 저진공으로 설정되지 않으면 분사된 이송가스는 대기와의 마찰에 의하여 감속률이 높아지며, 감속으로 인하여 기류 중 일부가 와류로 변형되어 적층 효율을 저하시키기 때문이다. 따라서, 분사 전 진공바디(100)의 압력은 약 0.05 ~ 2 kPa로 설정하는 것이 바람직하며, 공정 중 이송가스의 공급으로 인한 압력 상승시의 압력은 약 10 ~ 150 kPa로 하는 것이 바람직하다.
The vacuum body 100 operates the transfer gas and the booster 130 before the powder 2 and the pump 120 to bring the pressure of the chamber part 110 into a low vacuum state to transfer the transfer gas from the nozzle part 280 So that the pressure difference between the two is generated. Due to the generated pressure difference, the conveyed gas does not decelerate for a certain period of time even after the injection, and the powder 2 can accelerate to the coated member 3 and collide. This is because, if the vacuum body 100 is not set to a low vacuum, the injected transport gas has a deceleration rate due to friction with the atmosphere, and a part of the airflow is reduced to vortex due to the deceleration, Therefore, the pressure of the vacuum body 100 before spraying is preferably set to about 0.05 to 2 kPa, and the pressure at the time of pressure rise due to feeding of the transfer gas during the process is preferably about 10 to 150 kPa.

이송가스(Transfer gas ( carriercarrier gasgas )의 온도와 압력) Temperature and pressure

가스가열부(270)에서 가열되는 이송가스의 가열 온도는 25 ~ 500℃인 것이 바람직하다. 냉각된 분말(2)이 피코팅부재(3)에 충돌할 때 파단을 발생하도록 하기 위해서는 분말(2)이 높은 속도로 이송가스 유동장 내에서 가속되어야 하기 때문이다. The heating temperature of the transfer gas heated by the gas heating unit 270 is preferably 25 to 500 ° C. This is because the powder 2 must be accelerated in the conveying gas flow field at a high speed in order to cause the fracture to occur when the cooled powder 2 collides with the coated member 3.

즉, 이송가스의 유동장 내에서 가속을 위해서는 이송가스의 온도를 높여 단열팽창에 의한 이송가스의 비행 속도를 높이는 것이 바람직한 것이다. That is, in order to accelerate in the flow field of the transfer gas, it is desirable to increase the temperature of the transfer gas to increase the flying speed of the transfer gas by the thermal expansion.

여기서, 하한 온도인 25℃는 상온을 의미하며, 상한 온도인 500℃는 이송가스 온도가 높을수록 입자 속도가 높아지지만, 일정 이상의 분말(2) 충돌속도에서 코팅의 침식이 발생할 수 있으며, 이송가스의 온도가 과다하게 높으면 저온 분사 장비에 지속적인 무리를 가해 장비에 내구성 문제를 야기하므로 500℃ 이하인 것으로 설정한 것이다.Here, the lower limit temperature of 25 ° C means room temperature, and the upper limit temperature of 500 ° C increases the particle velocity as the transport gas temperature is higher, but erosion of the coating may occur at a certain collision speed of the powder (2) The temperature is set to be lower than 500 ° C. because the low-temperature spraying equipment is subjected to a continuous runaway to cause durability problems in the equipment.

한편, 이송가스 가스가열부(270)에서 가압되는 이송가스의 압력은 0.5 ~ 2.5 MPa인 것이 바람직하다. 이송가스의 압력은 이송가스와 분말(2)의 분사 속도를 결정하는 변수이다. 이송가스의 압력이 0.5 MPa 보다 낮을 경우에는 분말(2)의 비행속도가 낮아 피코팅부재(3)에 충돌한 후 파단을 발생시켜 코팅을 형성하기 어려우며, 반대로 이송가스의 압력이 2.5 MPa 보다 높으면, 분말(2) 충돌로 인한 분말(2) 침식을 발생시켜 코팅을 손상시킬 수 있으며, 장비의 고장을 유발할 수 있다. 뿐만 아니라 이송가스의 압력을 높게 설정하면 이송가스의 유량은 높아짐에 따라 생산 비용이 증가하여 바람직하지 않다.On the other hand, it is preferable that the pressure of the conveying gas to which the conveying gas is pressurized by the heating part 270 is 0.5 to 2.5 MPa. The pressure of the transfer gas is a parameter that determines the transfer gas and the injection speed of the powder (2). When the pressure of the transfer gas is lower than 0.5 MPa, the flying speed of the powder 2 is low and it is difficult to form a coating by colliding with the coating member 3 after colliding with the coating member 3. Conversely, when the pressure of the transfer gas is higher than 2.5 MPa , Powder (2) powder due to collision (2) erosion can occur, which can damage the coating and cause equipment failure. In addition, if the pressure of the transfer gas is set high, the flow rate of the transfer gas becomes high, which increases the production cost.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말분사 코팅장치(1)의 상기 가스공급부(250)에서 공급되는 상기 이송가스의 압력은 0.5 ~ 2.5 MPa이고, 상기 가스가열부(270)에 의해 가열된 상기 이송가스의 온도는 25 ~ 500℃일 수 있다.
That is, the pressure of the transfer gas supplied from the gas supply unit 250 of the powder spray coating apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is 0.5 to 2.5 MPa, and the gas is heated by the heating unit 270 The temperature of the transfer gas may be 25 to 500 ° C.

상술한 조건 이외에도 코팅성을 보다 향상시키고 코팅층의 두께를 제어하기 위해서는 다음과 같은 공정변수를 추가적으로 제어하는 것이 바람직하다.
In addition to the above-mentioned conditions, it is preferable to further control the following process parameters in order to further improve the coating property and to control the thickness of the coating layer.

분사 거리 : 5 ~ 40 Spray distance: 5 ~ 40 mmmm

분사 거리(노즐부(280)의 출구와 피코팅부재(3) 표면과의 거리)는 5 ~ 40 mm인 것이 바람직하다. 분사 거리가 5 mm보다 가까울 경우는 분말(2)이 가속되는 시간이 짧아져 분말(2)의 속도를 극대화할 수 없으며, 분사 거리가 40 mm보다 멀 경우는 이송가스의 유동장이 마찰에 의해 감소되는바, 분말(2)의 속도 또한 감속되어 분말(2)의 속도를 극대화하지 못하여 코팅 공정의 효율을 저하시킨다.
The spraying distance (distance between the outlet of the nozzle unit 280 and the surface of the coated member 3) is preferably 5 to 40 mm. If the jetting distance is shorter than 5 mm, the speed of the powder (2) is shortened and the speed of the powder (2) can not be maximized. If the jetting distance is longer than 40 mm, And the speed of the powder 2 is also reduced, thereby failing to maximize the speed of the powder 2, thereby decreasing the efficiency of the coating process.

노즐의 이동속도 : 1 ~ 1,00 Moving speed of nozzle: 1 ~ 1,00 mmmm /s/ s

노즐의 이동속도는 단위 표면당 그리고 단위 시간당 피코팅부재(3) 표면에 충돌하는 분말(2)의 수를 계산하여 결정할 수 있는데, 이는 코팅층의 두께를 결정하는 변수로써, 노즐의 이동 속도는 1 ~ 1,000 mm/s로 설정하는 것이 바람직하다. 그러나 노즐의 이동 속도는 요구되는 다양한 코팅 두께에 따라 달라질 수 있고, 초음속 분말 진공유동 적층공정에 대한 지식이 있는 자라면 누구라도 조건을 변경하여 용이하게 사용할 수 있으므로 이 사항은 본 발명에 특별히 한정하지 않는다.
The moving speed of the nozzle can be determined by calculating the number of the powder 2 colliding with the surface of the coated member 3 per unit surface and per unit time. This is a parameter for determining the thickness of the coating layer. To 1,000 mm / s. However, the speed of movement of the nozzle can vary depending on the various coating thicknesses required, and anyone with knowledge of the supersonic powder vacuum flow laminating process can modify the conditions and use them readily, so this is not specifically limited to the present invention Do not.

상술한 조건을 이용하여 냉각부를 이용한 초음속 분말 진공유동 코팅할 때 사용하는 이송가스의 종류는 질소, 헬륨, 공기 또는 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있으며, 이송가스의 종류가 코팅성에 큰 영향을 미치지 않으므로, 이송가스의 종류는 특별히 제한하지 않는다. 다만, 이송가스의 가격에 따른 생산 단가를 고려하여 공기 또는 질소를 이송가스로 사용하는 것이 보다 바람직하다.
The transport gas used for the supersonic powder vacuum flow coating using the above-described conditions may be nitrogen, helium, air or a mixed gas thereof. Since the type of the transport gas does not greatly affect the coating property , And the kind of the transfer gas is not particularly limited. However, it is more preferable to use air or nitrogen as the transfer gas in consideration of the production unit price according to the price of the transfer gas.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It should be noted, however, that the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

실시예Example

초음속 분말 진공유동 적층코팅 형성을 위해 피코팅부재(3) 소재로 산업적으로 널리 쓰이는 저탄소강(AISI1010) 합금박판이 피코팅부재(3)로 사용되었으며, 강재의 두께는 0.5 mm로 설정하였다. 저탄소강 합금박판의 화학조성은 아래 표1과 같다. A low carbon steel (AISI1010) alloy thin plate, which is widely used in the industry for the coating member 3, was used as the coating member 3 and the thickness of the steel material was set to 0.5 mm to form a supersonic powder vacuum flow laminate coating. The chemical composition of the low carbon steel alloy thin plate is shown in Table 1 below.

저탄소강 강재는 조질압연을 통하여 표면 조도를 일정하게 하였으며, 탈지처리를 통하여 표면에 존재하는 오염물질 및 불순물을 제거하여 전처리를 완료하였다.The surface roughness of the low carbon steels was controlled by temper rolling and the pretreatment was completed by removing the contaminants and impurities present on the surface through the degreasing treatment.

저탄소강(AISI1010) 합금피코팅부재(3) 화학조성(wt%)Low carbon steel (AISI1010) Alloy coated member (3) Chemical composition (wt%) CC MnMn PP SS FeFe 0.08-0.130.08-0.13 0.03-00.03-0 0.040.04 0.050.05 Bal.Honey.

사용 분말(2)은 수중무화법(water atomization)을 통하여 제작된 페라이트계 저탄소강 철합금 분말(2)을 사용하였다. 사용분말(2)의 입도범위는 1 ~ 15 ㎛이며, 평균입도는 약 5㎛이고, 형상은 구형이다.
The powder (2) used was ferritic low carbon steel iron alloy powder (2) prepared through water atomization. The particle size of the used powder (2) is 1 to 15 占 퐉, the average particle size is about 5 占 퐉, and the shape is spherical.

분말분사 코팅장치(1)는 자체 제작된 장비로 도 2에 나타난 바와 같은 구성을 가진다. 분말분사 코팅장치(1)를 통하여 냉각부를 가동하지 않은 상태에서 사용 분말(2)의 적층이 발생할 수 있는 공정조건을 실시예에 앞에 실행된 실험을 통하여 도출되었다. 비교예로써, 공정 조건이 동일한 상태에서 분말(2) 냉각 없이 코팅을 실시하였다. 냉각부 가동 없이 분말(2)의 적층이 가능한 조건에서 다른 공정변수를 고정하고, 냉각온도만을 변화하여 코팅을 실시하고, 적층거동 및 코팅특성을 평가하였다. The powder spray coating apparatus 1 is a self-manufactured apparatus and has a configuration as shown in Fig. The process conditions under which the use powders 2 can be laminated in a state in which the cooling section is not operated through the powder spray coating apparatus 1 are derived through experiments performed in the examples. As a comparative example, the coating was carried out without cooling the powder (2) under the same process conditions. Other process parameters were fixed under the condition that the powders (2) could be laminated without operating the cooling section, coating was performed only by changing the cooling temperature, and the lamination behavior and coating properties were evaluated.

2차냉각부(240)에서 분말(2) 냉각 온도를 -90℃ ~ -30℃까지 15℃ 단위로 6가지 공정변수를 설계하여 코팅을 실시하였으며, 자세한 공정변수는 표 2에 나타난 바와 같다. In the secondary cooling part 240, six process parameters were designed by cooling the powder (2) at a temperature ranging from -90 ° C to -30 ° C by 15 ° C. The detailed process parameters are shown in Table 2.

본 실험에서 사용한 노즐은 출구가 직사각형의 슬릿(slit) 형태이며, 폭은 100 mm이다. 노즐은 텅스턴카바이드(WC)재질로 제작되었으며, 가스 및 분말(2)의 가속을 최대화하기 위하여 수렴-발산(converge-diverge)형의 내부를 가지고 있다. 분말(2) 송급률은 노즐 출구 면적을 고려하여 코팅 형성에 필요한 충분한 양을 경험을 근거로 도출하여 30 g/min으로 고정하였다. 피코팅부재(3) 이송속도는 20 mm/s로 설정하여 300 mm 이동하였다. 스프레이 건이 반복하여 이동하는 스캔횟수는 모든 공정조건에서 5회로 고정하였다.
The nozzle used in this experiment had a rectangular slit shape with a width of 100 mm. The nozzle is made of tungsten carbide (WC) material and has a converge-divergent interior to maximize the acceleration of gas and powder (2). Powder (2) Feed rate was fixed at 30 g / min based on experience based on the nozzle exit area and sufficient amount for coating formation. The conveying speed of the coated member 3 was set at 20 mm / s and moved 300 mm. The number of scans in which the spray gun moved repeatedly was fixed at 5 cycles under all process conditions.

초음속유동적층 코팅 공정변수Supersonic fluidized bed coating process variables 구분division 이송가스
종류Transfer gas
Kinds 이송가스
온도Transfer gas
Temperature 이송가스
압력Transfer gas
pressure 1차
냉각 온도Primary
Cooling temperature 2차
냉각 온도Secondary
Cooling temperature 비교예1Comparative Example 1 공기air 300℃300 ° C 2 MPa2 MPa 없음none 없음none 발명예1Inventory 1 공기air 300℃300 ° C 2 MPa2 MPa -20℃-20 ° C -30℃-30 ° C 발명예2Inventory 2 공기air 300℃300 ° C 2 MPa2 MPa -20℃-20 ° C -45℃-45 ° C 발명예3Inventory 3 공기air 300℃300 ° C 2 MPa2 MPa -20℃-20 ° C -60℃-60 ° C 발명예4Honorable 4 공기air 300℃300 ° C 2 MPa2 MPa -20℃-20 ° C -75℃-75 ° C 발명예5Inventory 5 공기air 300℃300 ° C 2 MPa2 MPa -20℃-20 ° C -90℃-90 ° C

코팅실험을 실시하는 데에 있어, 분말공급부(210)에 분말(2)을 장입하기 전에 분말(2)을 진공 건조기에 100℃온도에서 24 시간 건조하여 분말(2) 표면에 존재하는 수분을 증발하여 수분에 의한 분말(2) 응집을 해소하여 분말(2) 유동성을 향상시켰다. 분말(2)을 분말공급부(210)에 장입하여 분말공급부(210)에 1차냉각부(220)를 가동하여 분말(2)을 냉각하였다. 분말(2) 냉각 중 분말(2)이 냉각에 의하여 응집되지 않도록 외부로부터의 공기 및 수증기 공급을 차단하였으며, 디스크를 회전하여 분말(2) 해쇄하도록 하였다. In carrying out the coating experiment, the powder 2 is dried in a vacuum drier at a temperature of 100 ° C for 24 hours before the powder 2 is charged into the powder supply part 210, thereby evaporating moisture present on the surface of the powder 2 Thereby improving the fluidity of the powder (2) by eliminating the aggregation of the powder (2) by moisture. The powder 2 is charged into the powder supply part 210 and the primary cooling part 220 is operated to the powder supply part 210 to cool the powder 2. Powder (2) During the cooling, air and steam supply from the outside were cut off so that the powder (2) would not be aggregated by cooling, and the disk was rotated to break the powder (2).

분말(2)의 1차 냉각을 설정한 온도인 -20℃에 도달하게 되면, 분말(2) 송급 전에 2차냉각부(240)를 가동하여 냉각부 온도를 설정온도까지 냉각한다. 2차냉각부(240) 가동 후, 이송가스를 낮은 유량으로 공급하면서 이송가스를 300℃ 가열하면서 이송가스 온도 상승에 따라 유량을 높여서 압력을 높인다. 이송가스가 설정 조건인 300℃, 2 MPa에 도달하게 되면, 분말(2)을 송급하고, 노즐 출구에서 분말(2)이 제대로 송급되는 것이 확인되면, 피코팅부재(3)를 이동하여 코팅층을 피코팅부재(3) 상에 형성하게 된다. When the primary cooling of the powder 2 reaches -20 캜, which is the set temperature, the secondary cooling part 240 is operated before feeding the powder 2 to cool the cooling part temperature to the set temperature. After the secondary cooling unit 240 is operated, the transfer gas is supplied at a low flow rate while the transfer gas is heated at 300 ° C, and the flow rate is increased according to the temperature of the transfer gas to raise the pressure. When it is confirmed that the powder 2 is properly fed at the outlet of the nozzle, the coated member 3 is moved to move the coated layer 3 And is formed on the coated member 3.

코팅면적은 모든 공정조건의 코팅실험에서 10 × 300 ㎟로 제작되었다. 코팅의 적층효율은 코팅공정 중 분사한 분말(2)의 무게와 코팅 후 피코팅부재(3)의 무게 증가량 간의 비율로 산출하였다. 코팅구조 분석으로 코팅을 절단하여 단면을 연마처리하여 주사전자현미경을 이용하여 코팅두께와 기공률을 측정하였다. 코팅 특성평가는 코팅 표면을 비커스 미소경도계를 이용하여 0.1 Hv의 하중으로 10 초간 압입하여 코팅의 미소경도를 측정하였으며, 코팅표면에 테이프를 부착한 후 제거하여 테이프에 붙어 떨어지는 코팅의 흔적 또는 양을 관찰하여 내파우더링성을 평가하였다. The coating area was 10 × 300 ㎟ in all coating conditions. The laminating efficiency of the coating was calculated as a ratio between the weight of the powder 2 injected during the coating process and the weight increase of the coated member 3 after coating. The coating was cut by the coating structure analysis and the cross section was polished to measure the coating thickness and the porosity using a scanning electron microscope. The coating properties were evaluated by measuring the microhardness of the coating by pressing the coating surface with a Vickers microhardness tester at a load of 0.1 Hv for 10 seconds and then measuring the microhardness of the coating by attaching a tape to the coating surface and removing the traces or amount of the coating And the powdering resistance was evaluated by observation.

상세한 코팅구조 및 특성 평가 내용은 표 3에 나타내었다. 비교예1과 비교하여 모든 발명예에서 코팅구조 치밀성 및 적층효율 측면에서 향상되었음을 알 수 있다.Details of the coating structure and properties are shown in Table 3. It can be seen that the coating structure is improved in terms of denseness and laminating efficiency in all embodiments as compared with Comparative Example 1. [

2차 분말냉각온도가 감소에 따라 코팅두께가 증가하고 구조가 치밀해지면서 적층효율이 향상되었다. 분말냉각온도는 사용분말 및 이송가스조건에 대하여 -60 ~ -45℃에서 적층효율 향상도가 가장 효율적인 것으로 나타났으며, 분말(2)의 종류 및 이송가스 조건에 따라 효율적인 냉각온도는 변동되면, 일반적으로 -100~-30℃ 범위의 냉각온도에서 분포할 수 있다. -100℃ 이하의 온도에서도 코팅의 적층 특성이 우수할 수 있지만, -100℃ 이하에서는 공정 비용이 상승하고 장치유지관리에 어려움이 발생하여 적정한 냉각 온도범위를 -100℃ 이상으로 제한한다. 코팅 특성 평가 냉각온도 -35℃ 이하의 조건에서 형성된 코팅에서 내파우더링성이 양호하며, 미소경도는 모든 코팅에 대하여 유사하게 나타났다.As the secondary powder cooling temperature decreased, the coating thickness increased and the structure became denser and the laminating efficiency improved. The cooling efficiency of the powder was found to be the most efficient at -60 ~ -45 ℃ for the used powder and the feed gas. When the effective cooling temperature was varied according to the type of powder (2) It is generally possible to distribute at a cooling temperature ranging from -100 to -30 占 폚. The coating properties can be excellent even at a temperature of -100 DEG C or lower. However, at -100 DEG C or lower, the process cost is increased and the apparatus maintenance is difficult to control, so that the proper cooling temperature range is limited to -100 DEG C or higher. Evaluation of coating properties The coatings formed under the conditions of a cooling temperature of -35 占 폚 or less showed good resistance to powdering, and microhardness was similar for all coatings.

초음속 분말 진공유동 코팅결과Results of supersonic powder vacuum flow coating 구분division 코팅두께Coating thickness 기공률Porosity 적층효율Stacking efficiency 미소경도Micro hardness 테이핑
테스트Taping
Test 비교예1Comparative Example 1 7.2±0.5 ㎛7.2 ± 0.5 μm 2.7%2.7% 1.71.7 102±7.1 Hv102 ± 7.1 Hv 파우더링Powder ring 발명예1Inventory 1 24±1.4 ㎛24 ± 1.4 μm 1.3%1.3% 10%10% 124±4.3 Hv124 ± 4.3 Hv 양호Good 발명예2Inventory 2 52±2.5 ㎛52 ± 2.5 μm 1.2%1.2% 18%18% 126±5.2 Hv126 ± 5.2 Hv 양호Good 발명예3Inventory 3 72±4.1 ㎛72 ± 4.1 μm 0.4%0.4% 23%23% 133±6.1 Hv133 ± 6.1 Hv 양호Good 발명예4Honorable 4 83±6.7 ㎛83 ± 6.7 μm 0.3%0.3% 27%27% 134±4.7 Hv134 ± 4.7 Hv 양호Good 발명예5Inventory 5 84±5.9 ㎛84 ± 5.9 μm 0.3%0.3% 29%29% 131±2.4 Hv131 ± 2.4 Hv 양호Good

1 : 분말분사 코팅장치 2 : 분말
3 : 피코팅부재 100: 진공바디
110: 챔버부 120: 진공펌프
130: 부스터 200: 분사유닛
210: 분말공급부 220: 1차냉각부
221: 1차냉매공급부 222: 1차냉매코일
230: 분말이송파이프부 240: 2차냉각부
241: 2차냉매공급부 242: 2차냉매실
250: 가스공급부 260: 가스이송파이프부
270: 가스가열부 280: 노즐부1: powder spray coating device 2: powder
3: Coated member 100: Vacuum body
110: chamber part 120: vacuum pump
130: booster 200: injection unit
210: Powder supply part 220: Primary cooling part
221: primary coolant supply part 222: primary coolant coil
230: powder transfer pipe section 240: secondary cooling section
241: Secondary refrigerant supply unit 242: Secondary refrigerant chamber
250: gas supply unit 260: gas transfer pipe unit
270: gas heating part 280: nozzle part

Claims (9)

내부에 진공이 형성하며, 피코팅부재를 제공하는 진공바디; 및
분말이 파단되면서 상기 피코팅부재에 적층되도록, 이송가스의 흐름에 편승하여 상기 피코팅부재로 분사되는 분말을 냉각하여 제공하는 분사유닛;
을 포함하는 분말분사 코팅장치.A vacuum body in which a vacuum is formed and which provides a coated member; And
A spraying unit for cooling and supplying the powder sprayed on the coated member to flow on the flow of the transfer gas so that the powder is laminated on the coated member while being broken;
≪ / RTI > 제1항에 있어서,
상기 분사유닛은,
분말을 공급하는 분말공급부;
상기 분말공급부의 외측에 제공되는 1차냉각부;
상기 분말공급부와 상기 진공바디에 연결된 분말이송파이프부; 및
상기 분말이송파이프부의 외측에 제공되는 2차냉각부;
를 제공하는 분말분사 코팅장치.The method according to claim 1,
Wherein the injection unit comprises:
A powder supply part for supplying powder;
A primary cooling unit provided outside the powder supply unit;
A powder feed pipe connected to the powder feeder and the vacuum body; And
A secondary cooling part provided on the outside of the powder conveyance pipe part;
The powder spray coating apparatus comprising: 제2항에 있어서,
상기 2차냉각부는 분말의 온도를 -100 ~ -30℃로 냉각하는 것을 특징으로 하는 분말분사 코팅장치.3. The method of claim 2,
Wherein the secondary cooling part cools the temperature of the powder to -100 to -30 占 폚. 제1항에 있어서,
상기 분말은 온도가 감소하면 취성이 증가하는 소재로 제공되는 분말분사 코팅장치.The method according to claim 1,
Wherein the powder is provided as a material whose brittleness is increased when the temperature is reduced. 제4항에 있어서,
상기 분말은,
Al, Cu, Ti, W, Ta, Zn, Mg, Ni, Cr;
폴리스틸렌, 폴리프로릴렌, 폴리에틸렌, 에폭시, 나일론, 테프론; 및
주금속 기지 내 세라믹(TiN, AlN, CrN, Al4C3, B4C, WC, Al2O3, Zr2O3, Ti2O3), 탄소 소재(탄소나노튜브, 그래핀, 탄소섬유)와 부금속(Al, Cu, Ti, W, Ta)을 주입한 복합소재;
중 하나의 소재로 제공되는 분말분사 코팅장치.5. The method of claim 4,
The powder,
Al, Cu, Ti, W, Ta, Zn, Mg, Ni, Cr;
Polystyrene, polypropylene, polyethylene, epoxy, nylon, teflon; And
Note the metal matrix within the ceramic (TiN, AlN, CrN, Al 4 C 3, B 4 C, WC, Al 2 O 3, Zr 2 O 3, Ti 2 O 3), carbon materials (carbon nanotubes, graphene, carbon Fiber) and sub metal (Al, Cu, Ti, W, Ta);
A powder spray coating device provided as one of the materials. 제4항에 있어서,
상기 2차냉각부에 의해 냉각된 상기 분말은 저온 충격인성이 10 ~ 100 J인 분말분사 코팅장치.5. The method of claim 4,
Wherein the powder cooled by the secondary cooling section has a low-temperature impact toughness of 10 to 100 J. 제2항에 있어서,
상기 분사유닛은,
이송가스를 공급하는 가스공급부;
상기 가스공급부와 상기 진공바디에 연결된 가스이송파이프부; 및
상기 가스이송파이프부의 외측에 제공되는 가스가열부;
를 더 포함하는 분말분사 코팅장치.3. The method of claim 2,
Wherein the injection unit comprises:
A gas supply unit for supplying the transfer gas;
A gas transfer pipe connected to the gas supply unit and the vacuum body; And
A gas heating unit provided outside the gas transfer pipe unit;
Further comprising a powder spray coating apparatus. 제7항에 있어서,
상기 분사유닛은,
냉각된 상기 분말이 가열된 상기 이송가스에 편승하여 분사되도록, 상기 분말이송파이프부와 상기 가스이송파이프부에 연결되며, 상기 진공바디에 제공되는 노즐부;
를 더 포함하는 분말분사 코팅장치.8. The method of claim 7,
Wherein the injection unit comprises:
A nozzle unit connected to the powder transfer pipe unit and the gas transfer pipe unit, the nozzle unit being provided in the vacuum body so that the cooled powder is injected into the heated conveyance gas;
Further comprising a powder spray coating apparatus. 제7항에 있어서,
상기 가스공급부에서 공급되는 상기 이송가스의 압력은 0.5 ~ 2.5 MPa이고,
상기 가스가열부에 의해 가열된 상기 이송가스의 온도는 25 ~ 500℃인 분말분사 코팅장치.8. The method of claim 7,
The pressure of the transfer gas supplied from the gas supply unit is 0.5 to 2.5 MPa,
Wherein the temperature of the transfer gas heated by the gas heating portion is 25 to 500 ° C.
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