KR20220021777A - Thermal spray method with composite binder including hook material - Google Patents

Thermal spray method with composite binder including hook material Download PDF

Info

Publication number
KR20220021777A
KR20220021777A KR1020200102754A KR20200102754A KR20220021777A KR 20220021777 A KR20220021777 A KR 20220021777A KR 1020200102754 A KR1020200102754 A KR 1020200102754A KR 20200102754 A KR20200102754 A KR 20200102754A KR 20220021777 A KR20220021777 A KR 20220021777A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composite
base material
melting point
joint
thermal spraying
Prior art date
Application number
KR1020200102754A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
정성욱
김대경
Original Assignee
대우조선해양 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대우조선해양 주식회사 filed Critical 대우조선해양 주식회사
Priority to KR1020200102754A priority Critical patent/KR20220021777A/en
Publication of KR20220021777A publication Critical patent/KR20220021777A/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/067—Metallic material containing free particles of non-metal elements, e.g. carbon, silicon, boron, phosphorus or arsenic

Abstract

According to the present invention, a composite binder (30) composed of a base material (31) of a low melting point and a joint (32) of a how melting point is formed between a parent material (10) and a film member (40), wherein the joint (32) is configured of any one or two or more kinds of a steel wire cut (32), an irregular steel wire net (34), a regular steel wire net (35), and a carbon nanotube (36). Therefore, the parent material and the film member is physically adhered by the composite binder to increase bonding strength so as to allow thermal spraying of the film member, which is generally hard to be bonded, to be used as a coating material of heterogeneous materials.

Description

물리적 접합구를 지닌 복합 접합체를 이용한 용사 방법 {Thermal spray method with composite binder including hook material}Thermal spray method with composite binder including hook material

본 발명은 용사방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 용융된 피막용 금속을 압축공기로 분사하여 대상체 표면에 금속 피막을 형성하는 물리적 접합구를 지닌 복합 접합체를 이용한 용사방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal spraying method, and more particularly, to a thermal spraying method using a composite bonded body having a physical bonding tool for forming a metal film on the surface of an object by spraying a molten coating metal with compressed air.

용사(Thermal spray)는 용융된 피막용 금속을 압축공기 분사에 의해 대상체의 표면에 보내서 표면에 금속 피막을 형성시키는 기술이다. 모재의 표면에 내식성, 내화성, 내후성, 내마모성 등을 향상시킬 목적으로 용사를 적용하는데, 자동차, 발전, 철강, 항공, 중공업, 플랜트, 제지, 화학, 의료 등 여러 산업계에 폭넓게 적용되고 있다. Thermal spraying is a technology for forming a metal film on the surface of an object by sending a molten metal for a film to the surface of an object by spraying compressed air. Thermal spraying is applied to the surface of the base material for the purpose of improving corrosion resistance, fire resistance, weather resistance, and abrasion resistance.

열원의 종류에 따라 화염을 이용한 가스식 용사 (Gas Flame Thermal Spray), 아크 열원을 이용한 전기식 용사 (Arc Thermal Spray), 플라즈마 제트를 이용한 용사 (Plasma Thermal Spray), 폭발 용사 (Detonation thermal Spray), 진공 플라즈마 용사 (Vacuum Plasma Spray), 고속화염용사 (High Velocity Oxy-Fuel Spray) 및 비교적 최근 시도되는 저온분사 (Cold spray) 등이 있다.Depending on the type of heat source, Gas Flame Thermal Spray using a flame, Arc Thermal Spray using an arc heat source, Plasma Thermal Spray using a plasma jet, Detonation thermal Spray, vacuum plasma There are Vacuum Plasma Spray, High Velocity Oxy-Fuel Spray, and Cold spray, which have been tried relatively recently.

어느 경우에나 모재가 견디기 곤란한 환경에서도 기대 수명과 기능을 유지하도록 하는 표면 피막의 형성이 요구된다.In any case, the formation of a surface film is required to maintain the expected lifespan and function even in an environment where the base material is difficult to withstand.

이와 관련되어 한국 등록특허공보 제1927280호, 한국 공개특허공보 제2015-0127719호 등의 선행기술문헌을 참조할 수 있다.In this regard, reference may be made to prior art documents such as Korean Patent Publication No. 1927280 and Korean Patent Application Laid-Open No. 2015-0127719.

전자는 기재의 표면에 금속 용사를 행하고, 용사에 의해 형성된 용사 피막에, 알콕시기, 글리시드기 및 탄소수가 6~10인 고분자 알킬기를 함유하는 실리콘 화합물 혼합체와 헥사메틸계 폴리이소시아네이트를 배합하여 이루어지는 1액형 도료를 함침하고 경화시킨다. 이에, 용사 피막의 강도를 증강하고, 표면에 대한 부착 강도의 증강을 도모한다.In the former case, metal is sprayed on the surface of the substrate, and a silicone compound mixture containing an alkoxy group, a glycid group, and a high molecular alkyl group having 6 to 10 carbon atoms and hexamethyl-based polyisocyanate are blended into a thermal sprayed coating formed by thermal spraying. Impregnate and harden the one-component paint. Accordingly, the strength of the thermal spray coating is enhanced, and the strength of the adhesion to the surface is increased.

그러나, 적용 가능한 피막 소재에 한계가 있어서 용사에 전반적으로 적용할 수 없는 한계성을 지니고 있다. However, there is a limit to the applicable coating material, so it has a limit that cannot be applied to thermal spraying as a whole.

후자는 적어도 3원 세라믹, 2원 몰리브덴 붕화물, Cr, Fe, Ni, W 및 Co의 2원 붕화물 중 적어도 하나, 및 나노 및 준마이크로 크기의 질화 붕소를 함유하되, 분말로부터 제조된 용사 코팅의 주 결정 상이 3원 세라믹이며, 보조 상은 2원 세라믹스이다. 이에, 저온 및 고온에서 용융 금속의 내식성, 내열 충격성 및 우수한 마찰 특성을 기대한다.The latter contains at least a ternary ceramic, binary molybdenum boride, at least one of binary borides of Cr, Fe, Ni, W and Co, and nano- and sub-micro-sized boron nitride, wherein the thermal spray coating prepared from a powder The main crystalline phase is ternary ceramics, and the secondary phase is binary ceramics. Accordingly, corrosion resistance, thermal shock resistance and excellent friction properties of molten metal at low and high temperatures are expected.

다만, 고온용 세라믹 복합재는 모재와 용사 재료간 결합 에너지 차이가 너무 커서 융합하기 어려운 단점이 있다.However, the high-temperature ceramic composite material has a disadvantage in that it is difficult to fuse because the difference in bonding energy between the base material and the thermal spray material is too large.

한국 등록특허공보 제1927280호 "금속 용사 방법" (공개일자 : 2017.11.13.)Korean Patent Publication No. 1927280 "Metal spraying method" (Published date: 2017.11.13.) 한국 공개특허공보 제2015-0127719호 "3원 세라믹 용사 분말 및 코팅 방법" (공개일자 : 2015.11.17.)Korean Patent Application Laid-Open No. 2015-0127719 "Three-way ceramic thermal spraying powder and coating method" (published on: November 17, 2015)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 모재가 견디기 곤란한 환경에서도 기대 수명과 기능을 유지하는 표면 피막을 형성할 뿐 아니라 피막 재료와의 물리적 결합력이 증가되어 표면 접합만으로는 코팅을 유지하기 어려웠던 다른 소재들도 코팅재로써 활용 가능한 물리적 접합구를 지닌 복합 접합체를 이용한 용사방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to improve the conventional problems as described above, not only to form a surface film that maintains life expectancy and function even in an environment where the base material is difficult to withstand, but also increases the physical bonding force with the film material, so that the coating can be performed only by surface bonding. Another object that was difficult to maintain is to provide a thermal spraying method using a composite joint having a physical joint that can be used as a coating material.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 저융점의 기지재와 고융점의 접합구로 이루어진 복합 접합체를 모재와 피막부재 사이에 형성하고, 상기 접합구는 강사절, 불규칙 강사망, 규칙 강사망 및 탄소나노튜브 중에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention forms a composite bonded body composed of a low-melting-point base material and a high-melting-point junction between a base material and a film member, and the junction is formed with a splice section, an irregular splice network, a regular stator network, and a carbon nanocrystal. It is characterized in that it is composed of any one or two or more types selected from the tube.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 모재의 표면에 복합 접합체를 도포한 다음 복합 접합체의 표면에 피막부재를 도포하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, it is characterized in that after the composite assembly is applied to the surface of the base material, the coating member is applied to the surface of the composite assembly.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 피막부재가 강절보다 낮은 저융점의 재료인 경우 강사절, 불규칙 강사망 및 규칙 강사망 중에서 선택된 접합구를 사용하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, when the film member is a material having a low melting point lower than that of the steel rod, it is characterized in that a joint selected from among the steel wire, irregular wire mesh, and regular wire wire is used.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 피막부재가 고융점의 재료인 경우 길이가 복합 접합체의 두께의 1.0 ~ 2.0 배인 탄소나노튜브를 사용하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, when the coating member is a material having a high melting point, it is characterized in that carbon nanotubes having a length of 1.0 to 2.0 times the thickness of the composite assembly are used.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 복합 접합체의 기지재는 모재의 주요 성분을 10% 이상 함유하고 모재의 융점의 90%보다 낮은 융점을 갖는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the base material of the composite bonded body is characterized in that it contains 10% or more of the main components of the base material and has a melting point lower than 90% of the melting point of the base material.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 피막부재의 융점은 복합 접합체의 융점의 10% 이내를 유지하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the melting point of the coating member is characterized in that it is maintained within 10% of the melting point of the composite bonded body.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 복합 접합체로 모재와 피막부재를 물리적으로 부착시켜서 접합강도를 높일 수 있어서 일반적으로 접합이 곤란했던 피막부재의 용사가 가능하고 이종 재질의 코팅재로써 사용할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, since the bonding strength can be increased by physically attaching the base material and the coating member with a composite bonding body, thermal spraying of the coating member, which is generally difficult to bond, is possible, and there is an effect that can be used as a coating material of different materials. .

도 1은 본 발명에 따른 주요단계를 개략적으로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따라 적용된 복합 접합체를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 적용 가능한 후보 접합체를 나타내는 도표1 is a schematic diagram schematically showing the main steps according to the present invention;
2 is a schematic view showing a composite conjugate applied according to the present invention;
3 is a diagram showing a candidate conjugate applicable to the present invention.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.

본 발명은 모재에 피막용 재료를 녹여서 부착하는 용사방식의 코팅 방법을 제안한다. 용사의 특성 상 모재 표면에 융합(fusion)하기 어려운 이종 피막재료는 충분한 접합강도를 확보하기 어려워 쉽게 탈착하게 된다.The present invention proposes a thermal spray coating method in which a coating material is melted and attached to a base material. Due to the nature of thermal spraying, it is difficult to secure sufficient bonding strength for heterogeneous coating materials that are difficult to fuse to the surface of the base material, and thus are easily detached.

모재는 단일상으로 이루어진 합금이 일반적인데, 주요 성분은 최소 70% 이상이 되어야 한다. 모재의 추가 성분들은 다상 합금으로 되지 않도록 주요 성분의 용해도 한계를 초과하지 않는 것이 바람직하다.The base material is generally an alloy consisting of a single phase, and the main component must be at least 70%. It is desirable that the additional components of the base material do not exceed the solubility limit of the main component so as not to become a multiphase alloy.

예를 들어서, 일반적으로 상업용 선박의 프로펠러는 대부분 Ni-Al-Bronze (NAB)의 단일상으로 이루어져 있는데, 강도를 높이기 위한 추가 성분들 중 Ni 1.0~4.0%, Al 6.5~10.0%, Fe 0.5~3.0%를 이루고 있으며, 나머지 대부분을 이루는 주요 성분인 Cu는 최소한 85% 이상을 형성한다. 모재의 기지(matrix) 내에 일부 강화를 위한 석출상이 분포할 수 있으나, 내부와 표면은 동일한 단일상을 이루고 있어야 한다.For example, in general, propellers of commercial ships mostly consist of a single phase of Ni-Al-Bronze (NAB). Among the additional components to increase strength, Ni 1.0~4.0%, Al 6.5~10.0%, Fe 0.5~ It constitutes 3.0%, and Cu, the main component that makes up most of the rest, forms at least 85% or more. A precipitation phase for partial reinforcement may be distributed in the matrix of the base material, but the interior and surface must form the same single phase.

용사용 피막재료는 저융점 금속에서 Ti(C, N), SiC, Metal alloys, 크롬(Cr), 강(steel), 아연(zinc), Ni-Cr-B-Si alloy, 세라믹스, 서멧(cermet), 폴리머(polymer) 등 다양하다. 일반적으로 고융점 피막의 경우 고온 용융지에 의한 모재 열변형, 접합부 또는 모재 균열, 용융 희석에 따른 물성 저하 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 고융점의 고경도 피막(세라믹스 등)은 금속 모재와 융합되기 어려우므로 모재에 직접 용사 피막을 형성하기 쉽도록 두 층 사이에 접합층(binder)을 형성하는 공정을 추가하는 것이 좋다. Coating materials for thermal spraying are low-melting metals such as Ti(C, N), SiC, metal alloys, chromium (Cr), steel, zinc, Ni-Cr-B-Si alloy, ceramics, and cermet. ), polymers, etc. In general, in the case of a high melting point film, problems such as thermal deformation of the base material due to high-temperature molten paper, cracks in the joint or base material, and deterioration of physical properties due to melt dilution may occur. In addition, since it is difficult to fuse the high-melting-point high hardness coating (ceramics, etc.) with the metal base material, it is recommended to add a process of forming a binder between the two layers to easily form the thermal spray coating directly on the base material.

본 발명에 따르면 저융점의 기지재(31)와 고융점의 접합구(32)로 이루어진 복합 접합체(30)를 모재(10)와 피막부재(40) 사이에 형성하고, 상기 접합구(32)는 강사절(33), 불규칙 강사망(34), 규칙 강사망(35) 및 탄소나노튜브(36) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, a composite bonded body 30 consisting of a base material 31 having a low melting point and a bonding port 32 having a high melting point is formed between the base material 10 and the coating member 40, and the bonding port 32 is formed. is characterized in that it is composed of any one or two or more selected from the instructor clause 33, the irregular instructor network 34, the regular instructor network 35, and the carbon nanotube 36.

도 1을 참조하면, 복합 접합체(30)를 구성하는 기지재(31)와 접합구(32)가 나타난다. 기지재(31)는 모재(10)와 화학성분을 일부 공유하는 저융점의 금속 또는 폴리머 소재를 사용한다. 접합구(32)는 기지재(31)보다 상대적으로 고융점의 물질을 사용한다. 접합구(32)를 구성하는 강사절(33), 불규칙 강사망(34), 규칙 강사망(35), 탄소나노튜브(36)는 후술한다. 이와 같이 구성된 복합 접합체(composite binder)(30)는 모재(10)와 피막부재(40)의 사이에 위치한다. 복합 접합체(30) 모재(10)와 피막부재(40)를 물리적으로 부착시켜서 접합강도를 높일 수 있어서 통상적으로 접합이 곤란했던 피막재료의 용사가 가능하게 된다.Referring to FIG. 1 , the base material 31 and the bonding tool 32 constituting the composite bonding body 30 are shown. The base material 31 uses a low-melting-point metal or polymer material that partially shares a chemical composition with the base material 10 . The joint 32 uses a material having a relatively higher melting point than the base material 31 . The instructor section 33, the irregular instructor network 34, the regular instructor network 35, and the carbon nanotube 36 constituting the junction port 32 will be described later. The composite binder 30 configured as described above is positioned between the base material 10 and the coating member 40 . Since the bonding strength can be increased by physically attaching the base material 10 and the coating member 40 to the composite assembly 30, thermal spraying of the coating material, which is usually difficult to bond, is possible.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 모재(10)의 표면에 복합 접합체(30)를 도포한 다음 복합 접합체(30)의 표면에 피막부재(40)를 도포하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, it is characterized in that after the composite assembly 30 is applied to the surface of the base material 10 , the coating member 40 is applied to the surface of the composite assembly 30 .

도 1에서, 전처리기(20)와 용사기(25)를 기반으로 하는 용사 코팅의 공정 순서를 대략 3단계로 나타낸다. 전처리기(20)는 모재의 표면 클리닝 및 복합 접합체 형성을 위한 수단이다. 전처리기(20)를 가동하여 모재 표면에 복합 접합체(30)를 형성하고, 모재와 복합 접합체 간의 접합효율을 검사하여 기준 미달 시 수정 후 재검사하며, 마지막으로 용사기(25)를 가동하여 복합 접합체(30)의 표면에 피막부재(40)를 코팅한다. 부호 25A는 복합 접합체(30)를 공급하는 경로이고 부호 25B는 압축공기를 분사하는 경로이다.In FIG. 1 , the process sequence of the thermal spray coating based on the pre-processor 20 and the thermal sprayer 25 is shown in approximately three steps. The preprocessor 20 is a means for cleaning the surface of the base material and forming a composite bonding body. The pre-processor 20 is operated to form the composite assembly 30 on the surface of the base material, the bonding efficiency between the base material and the composite assembly is inspected, and if the standard is not met, it is corrected and re-inspected. Finally, the thermal sprayer 25 is operated to operate the composite assembly. The coating member 40 is coated on the surface of (30). Reference numeral 25A denotes a path for supplying the composite assembly 30, and reference numeral 25B denotes a path for spraying compressed air.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 피막부재(40)가 강절보다 낮은 저융점의 재료인 경우 강사절(33), 불규칙 강사망(34) 및 규칙 강사망(35) 중에서 선택된 접합구(32)를 사용하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, when the film member 40 is a material having a low melting point lower than that of the steel rod, the joint 32 selected from among the interstitial segments 33 , the irregular interstitial nets 34 and the regular tectonics 35 . It is characterized by using

도 2(a)(b)(c)에서 복합 접합체(30)는 물리적 접합구로서 후크(hook)나 갈고리 형태의 접합구(32)를 포함할 수 있다. 피막부재(40)의 물리적 성질에 따라 복합 접합체(30)의 기지재(31) 및 접합구(32)의 재질과 형상이 달라질 수 있다. 강철보다 낮은 저융점 금속ㆍ함금이나 폴리머의 피막부재(40)인 경우, 접합구(32)로써 강사절(33), 불규칙 강사망(34), 규칙 강사망(35)이 가능하다. 강사절(33)은 강선을 필라멘트 형태로 세절한 구조이다. 불규칙 강사망(34)은 부직포처럼 비정형으로 엮은 강사(steel wire) 구조이고, 규칙 강사망(35)은 일정한 망목의 그물처럼 엮은 강사 그물(steel wire mesh) 구조이다. 어느 것이나 기지재(31)와 더불어 모재의 표면에 펼치고 그 위에 용융 상태의 피막부재(40)를 도포할 수 있다.2(a)(b)(c), the composite junction body 30 may include a junction part 32 in the form of a hook or hook as a physical junction part. The material and shape of the base material 31 and the joint 32 of the composite assembly 30 may vary according to the physical properties of the coating member 40 . In the case of the low-melting-point metal, alloy or polymer film member 40 lower than that of steel, as the joint 32 , the wire section 33 , the irregular wire mesh 34 , and the regular wire mesh 35 are possible. Instructor section 33 is a structure in which the steel wire is cut into filaments. The irregular wire mesh 34 has a steel wire structure woven irregularly like a nonwoven fabric, and the regular wire mesh 35 has a steel wire mesh structure woven like a regular mesh net. Any one may be spread on the surface of the base material together with the base material 31 and the coating member 40 in a molten state may be applied thereon.

피막부재(40)는 모재가 견디기 어려운 외부 환경에서 수명을 늘리기 위한 표면 성질 개선에 적합한 물리적 화학적 성질을 갖고 있으며, 본 발명에서는 복합 접합체(30)와 기존의 화학적 결합 뿐 아니라 갈고리 등을 통한 물리적 결합도 포함하고 있어 결합 강도가 매우 증가한다.The coating member 40 has physical and chemical properties suitable for improving the surface properties to increase the lifespan in an external environment that the base material cannot withstand, and in the present invention, physical bonding through a hook, etc. also contains a significant increase in bonding strength.

한편, 피막부재(40)는 용도 및 복합접합체와의 접합능에 따라 선정될 수 있다. 먼저 용도에 따라 요구되는 성능에는 내식성, 내마모성, 방오성, 고온크리프저항성, 저온충격인성, 구조강도 등이 있는데, 수용 환경에 따라 하나 또는 둘 이상의 필수 성능에 대응해야만 한다.On the other hand, the coating member 40 may be selected according to the use and bonding ability with the composite assembly. First, the performance required according to the application includes corrosion resistance, abrasion resistance, antifouling property, high temperature creep resistance, low temperature impact toughness, structural strength, etc., and it must respond to one or more essential performances depending on the receiving environment.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 피막부재(40)가 고융점의 재료인 경우 길이가 복합 접합체(30)의 두께의 1.0 ~ 2.0 배인 탄소나노튜브(36)를 사용하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, when the film member 40 is a material having a high melting point, it is characterized in that the carbon nanotubes 36 having a length of 1.0 to 2.0 times the thickness of the composite assembly 30 are used.

도 2(d)에서 복합 접합체(30)는 물리적 접합구로서 탄소나노튜브(36)와 같은 접합구(32)를 포함할 수 있다. 세라믹 류, 산화물 복합소재류 또는 고엔프로피 합금와 같은 고융점의 피막부재(40)인 경우, 접합구(32)는 보다 고온에서도 형상 및 물성을 유지할 수 있는 탄소나노튜브(CNT)가 적합하다. 접합구(32) 재질로써 CNT를 적용할 경우, 모재와의 경계층에서 피막부재(40)와의 경계층까지의 길이보다는 길어야 하지만, 길이가 과도할 경우 피막부재(40)를 복합 접합체(30) 위에 용사하는 공정에서 파손이 발생할 수 있으므로, CNT의 길이는 복합 접합체(30)의 두께의 1.0 ~ 2.0 배가 적당하다. 그리고, CNT가 피막부재(40)를 물리적으로 잡기위한 유효 거리는, CNT가 균일하게 분포되었다고 가정할 경우 CNT간 거리가 복합 접합체(30)의 표면으로 튀어나온 CNT 길이보다 작아야 과도한 CNT 분포로 피막부재(40)가 CNT 위에 떠버리는, 즉, 접합 불량을 최소화 할 수 있다. In FIG. 2(d) , the composite junction 30 may include a junction 32 such as a carbon nanotube 36 as a physical junction. In the case of the high-melting-point coating member 40 such as ceramics, oxide composite materials, or high-entropy alloys, carbon nanotubes (CNTs) that can maintain shape and properties even at higher temperatures are suitable for the joint 32 . When CNT is applied as the material of the joint 32, it should be longer than the length from the boundary layer with the base material to the boundary layer with the coating member 40, but if the length is excessive, the coating member 40 is thermally sprayed on the composite assembly 30 Since breakage may occur in the process, the length of the CNT is suitable for 1.0 to 2.0 times the thickness of the composite junction body 30 . In addition, the effective distance for CNTs to physically hold the coating member 40, assuming that the CNTs are uniformly distributed, the distance between CNTs should be smaller than the length of the CNTs protruding from the surface of the composite assembly 30. The coating member due to excessive CNT distribution (40) floating on the CNT, that is, it is possible to minimize the bonding defect.

이때, 본 발명에서 CNT의 적정 사용량은 표면 밀도 측면에서 복합 접합체(30)의 두께의 제곱에 해당하는 면적에 1개의 CNT를 위치시키는 것이 적정치가 되고, 복합 접합체(30)의 교반 정도에 따라 발생하는 불균일도를 감안하여 적정치의 60 ~ 140% 내에서 설정되어야 한다. 예를 들어 어떤 모재의 단면적이 10,000㎟ 이고 복합 접합체(30) 두께가 0.1mm로 가정하면, 해당 면적에 사용되는 CNT의 길이는 0.1~0.2mm가 적절하고, 수량은 0.6x106 ~ 14x106 의 범위에서 결정된다.At this time, in the present invention, the appropriate amount of CNT used is an appropriate value to place one CNT in an area corresponding to the square of the thickness of the composite conjugate 30 in terms of surface density, and depending on the degree of stirring of the composite conjugate 30 . It should be set within 60 ~ 140% of the appropriate value in consideration of the non-uniformity that occurs. For example, assuming that the cross-sectional area of a certain base material is 10,000 mm2 and the thickness of the composite assembly 30 is 0.1 mm, the appropriate length of CNT used for the area is 0.1 to 0.2 mm, and the quantity is 0.6x10 6 to 14x10 6 determined in the range.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 복합 접합체(30)의 기지재(31)는 모재(10)의 주요 성분을 10% 이상 함유하고 모재(10)의 융점의 90%보다 낮은 융점을 갖는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the base material 31 of the composite bonded body 30 contains 10% or more of the main components of the base material 10 and has a melting point lower than 90% of the melting point of the base material 10 do it with

복합 접합체(30)는 모재의 주요 성분이 10% 이상 함유되어 있되, 융점은 모재의 90%보다 낮아야 한다. 예를 들어 Cu-Ag-P 합금(BCuP-X시리즈)에서 Cu 함량이 80~90%이고 융점이 720~810℃ 로써 본 발명의 접합체로 적용 가능하다. 또는 Cu-Ag-Zn 합금(BAgXCuZn-시리즈)에서 Cu 함량이 30~55% 이면서 융점이 621~850℃ 로써 본 발명의 접합체로 사용 가능하다. 이때 접합 강도는 복합 접합체(30)의 강도에 비례하되 모재와의 접합효율이 낮은 부위는 국소적으로 감소할 수 있다. 접합 면적은 접합 효율에 직결되므로, 도 1의 제2단계 공정후 NDE (UT or RT)를 통해 미접합부 면적을 측정하여 품질 기준에 미달할 경우, 반드시 수정 작업을 거치는 것이 좋다. 모재가 NAB일 경우 적용 가능한 상용 복합 접합체(30)의 후보 재료에 대한 화학성분 및 융점 정보를 도 3에 정리하여 나타낸다.The composite assembly 30 contains 10% or more of the main component of the base material, but the melting point should be lower than 90% of the base material. For example, Cu-Ag-P alloy (BCuP-X series) has a Cu content of 80 to 90% and a melting point of 720 to 810° C. Alternatively, in a Cu-Ag-Zn alloy (BAgXCuZn-series), the Cu content is 30-55% and the melting point is 621-850°C, so it can be used as the conjugate of the present invention. In this case, the bonding strength is proportional to the strength of the composite bonding body 30 , but a region having a low bonding efficiency with the base material may be locally reduced. Since the bonding area is directly related to bonding efficiency, if the non-bonding area is measured through NDE (UT or RT) after the second step of FIG. When the base material is NAB, the chemical composition and melting point information of the candidate material of the commercially available composite conjugate 30 that can be applied is summarized in FIG. 3 .

일반적으로 피막부재(40)는 단일의 재료 또는 둘 이상의 복합적인 재료로 이루어진다. 피막부재(40)로써의 세라믹 재료는 높은 경도 및 낮은 반응성으로 인해 내식성, 내마모성에서 유리하고, 금속 재료는 고온크리프저항성, 저온층격인성, 구조강도, 방오성(Cu 계열의 경우), 내식성(부식저항성이 높은 금속의 경우)에서 유리하며, 폴리머 재료는 내식성, 저온충격인성 에서 우위를 가진다. 피막부재(40) 중 폴리머와 세라믹 섬유와의 복합재료는 Handy lay-up, Spray-up, flament winding, lining, bulk moulding compound, cold press, pultrusion 등의 저온 공정을 통한 세라믹과 폴리머의 조합으로써 FRP(Fiber reinforced plastics)가 대표적이다. 피막부재(40) 중 금속과 세라믹 복합재료는 진공증착, 용사, cladding 등의 고온 공정을 통한 세라믹과 금속의 조합으로써 MMC(metal matrix ceramics)이 대표적이다. 그 외에 용사 공정 적용이 가능한 아모퍼스(Amorphous material)도 피막부재(40)로 적용 가능하다.In general, the coating member 40 is made of a single material or two or more composite materials. The ceramic material as the film member 40 is advantageous in corrosion resistance and wear resistance due to its high hardness and low reactivity, and the metal material has high temperature creep resistance, low temperature layer toughness, structural strength, antifouling (Cu series), corrosion resistance (corrosion resistance) In the case of high metals), polymer materials have advantages in corrosion resistance and low-temperature impact toughness. The composite material of the polymer and the ceramic fiber among the coating members 40 is FRP as a combination of ceramic and polymer through a low-temperature process such as Handy lay-up, Spray-up, flament winding, lining, bulk moulding compound, cold press, pultrusion, etc. (Fiber reinforced plastics) is a typical example. Metal matrix ceramics (MMC) are representative of the metal and ceramic composite material among the coating members 40 as a combination of ceramic and metal through a high-temperature process such as vacuum deposition, thermal spraying, and cladding. In addition, an amorphous material to which a thermal spraying process can be applied is also applicable as the coating member 40 .

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 피막부재(40)의 융점은 복합 접합체(30)의 융점의 10% 이내를 유지하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the melting point of the coating member 40 is characterized in that it is maintained within 10% of the melting point of the composite assembly (30).

도 1의 제3단계 공정에서 피막부재(40)를 복합 접합체(30)의 위에 코팅하게 된다. 모든 피막부재(40)는 -전술한 복합재료의 피막부재(40)인 경우 기지재료는- 용융 상태에서 복합 접합체(30)의 표면에 도포되어야 하므로, 피막부재(40) 또는 그 기지재료의 융점은 복합 접합체(30)의 융점의 10% 이내가 바람직하다. 피막부재(40)의 융점이 너무 낮으면 복합 접합체(30)와의 접합율이나 접합 강도가 저하되고, 피막부재(40)의 융점이 너무 높으면 복합 접합체(30)의 심한 용융 또는 기화 상태가 발생하게 되어 접합 불량이 유발된다.In the third step process of FIG. 1 , the coating member 40 is coated on the composite assembly 30 . Since all the coating members 40 -in the case of the coating member 40 of the composite material described above, the base material- must be applied to the surface of the composite assembly 30 in a molten state, the melting point of the coating member 40 or its base material It is preferably within 10% of the melting point of the silver composite junction body 30 . If the melting point of the coating member 40 is too low, the bonding rate or bonding strength with the composite bonded body 30 is lowered, and if the melting point of the coating member 40 is too high, severe melting or vaporization of the composite bonded body 30 occurs. resulting in poor bonding.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.The present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such variations or modifications fall within the scope of the claims of the present invention.

10: 모재 20: 전처리기
25: 용사기 30: 복합 접합체
31: 기지재 32: 접합구
33: 강사절 34: 불규칙 강사망
35: 규칙 강사망 36: 탄소나노튜브
40: 피막부재10: base material 20: preprocessor
25: Sprayer 30: Composite Conjugate
31: base material 32: joint
33: instructor clause 34: irregular instructor network
35: rule lecturer network 36: carbon nanotube
40: film member

Claims (6)

저융점의 기지재(31)와 고융점의 접합구(32)로 이루어진 복합 접합체(30)를 모재(10)와 피막부재(40) 사이에 형성하고,
상기 접합구(32)는 강사절(33), 불규칙 강사망(34), 규칙 강사망(35) 및 탄소나노튜브(36) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 물리적 접합구를 지닌 복합 접합체를 이용한 용사방법.A composite bonded body 30 comprising a base material 31 having a low melting point and a joint 32 having a high melting point is formed between the base material 10 and the coating member 40,
The joint 32 is physically characterized in that it is composed of any one or two or more types selected from the instructor section 33, the irregular instructor network 34, the regular instructor network 35, and the carbon nanotube 36. A thermal spraying method using a composite joint with a joint. 청구항 1에 있어서,
상기 모재(10)의 표면에 복합 접합체(30)를 도포한 다음 복합 접합체(30)의 표면에 피막부재(40)를 도포하는 것을 특징으로 하는 물리적 접합구를 지닌 복합 접합체를 이용한 용사방법.The method according to claim 1,
A thermal spraying method using a composite bonded body having a physical bonding tool, characterized in that after applying the composite bonding body (30) to the surface of the base material (10), the coating member (40) is applied to the surface of the composite bonding body (30). 청구항 1에 있어서,
상기 피막부재(40)가 강절보다 낮은 저융점의 재료인 경우 강사절(33), 불규칙 강사망(34) 및 규칙 강사망(35) 중에서 선택된 접합구(32)를 사용하는 것을 특징으로 하는 물리적 접합구를 지닌 복합 접합체를 이용한 용사방법.The method according to claim 1,
When the film member 40 is a material with a low melting point lower than that of the steel rod, a bonding tool 32 selected from among the instructor wire 33, the irregular wire mesh 34 and the regular wire mesh 35 is used. A thermal spraying method using a composite joint with a joint. 청구항 1에 있어서,
상기 피막부재(40)가 고융점의 재료인 경우 길이가 복합 접합체(30)의 두께의 1.0 ~ 2.0 배인 탄소나노튜브(36)를 사용하는 것을 특징으로 하는 물리적 접합구를 지닌 복합 접합체를 이용한 용사방법.The method according to claim 1,
When the coating member 40 is a material with a high melting point, thermal spraying using a composite assembly having a physical joint, characterized in that carbon nanotubes 36 having a length of 1.0 to 2.0 times the thickness of the composite assembly 30 are used. method. 청구항 1에 있어서,
상기 복합 접합체(30)의 기지재(31)는 모재(10)의 주요 성분을 10% 이상 함유하고 모재(10)의 융점의 90%보다 낮은 융점을 갖는 것을 특징으로 하는 물리적 접합구를 지닌 복합 접합체를 이용한 용사방법.The method according to claim 1,
The base material 31 of the composite assembly 30 contains 10% or more of the main components of the base material 10 and has a melting point lower than 90% of the melting point of the base material 10. Thermal spraying method using a composite. 청구항 1에 있어서,
상기 피막부재(40)의 융점은 복합 접합체(30)의 융점의 10% 이내를 유지하는 것을 특징으로 하는 물리적 접합구를 지닌 복합 접합체를 이용한 용사방법.The method according to claim 1,
A thermal spraying method using a composite assembly having a physical joint, characterized in that the melting point of the coating member (40) is maintained within 10% of the melting point of the composite assembly (30).
KR1020200102754A 2020-08-14 2020-08-14 Thermal spray method with composite binder including hook material KR20220021777A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200102754A KR20220021777A (en) 2020-08-14 2020-08-14 Thermal spray method with composite binder including hook material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200102754A KR20220021777A (en) 2020-08-14 2020-08-14 Thermal spray method with composite binder including hook material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220021777A true KR20220021777A (en) 2022-02-22

Family

ID=80494266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200102754A KR20220021777A (en) 2020-08-14 2020-08-14 Thermal spray method with composite binder including hook material

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220021777A (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150127719A (en) 2013-03-15 2015-11-17 메소코트, 인코포레이티드 Ternary ceramic thermal spraying powder and coating method
KR101927280B1 (en) 2015-03-31 2018-12-10 가부시키가이샤 비루도란도 Metal spraying method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150127719A (en) 2013-03-15 2015-11-17 메소코트, 인코포레이티드 Ternary ceramic thermal spraying powder and coating method
KR101927280B1 (en) 2015-03-31 2018-12-10 가부시키가이샤 비루도란도 Metal spraying method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7892652B2 (en) Low stress metallic based coating
US8017240B2 (en) Ternary carbide and nitride thermal spray abradable seal material
US5164247A (en) Wear resistance in a hardfaced substrate
Rezzoug et al. Thermal spray metallisation of carbon fibre reinforced polymer composites: Effect of top surface modification on coating adhesion and mechanical properties
US4713275A (en) Ceramic/ceramic shell tile thermal protection system and method thereof
US4594106A (en) Spraying materials containing ceramic needle fiber and composite materials spray-coated with such spraying materials
US7763356B2 (en) Bond coating and thermal barrier compositions, processes for applying both, and their coated articles
US20130224392A1 (en) Method for providing a coating layer with protection and thermal conductivity
US20150284833A1 (en) Coating layer with protection and thermal conductivity
US6749942B1 (en) Durable refractory ceramic coating
US6855401B2 (en) Composite thermal protective system and method
US5674585A (en) Composite thermal insulation structure
JP2008144272A (en) Environmentally friendly wear resistant carbide coating
US5260125A (en) Ceramic composite of aluminoborosilicate fibers coated with several layers
US20030021901A1 (en) Method for coating parts made of material based on sic, coating compositions, and resulting coated parts
US20130129976A1 (en) Coating plastic components by means of kinetic cold gas spraying
KR20220021777A (en) Thermal spray method with composite binder including hook material
US5312653A (en) Niobium carbide alloy coating process for improving the erosion resistance of a metal surface
JP6497759B2 (en) Fiber reinforced resin structure and method for producing fiber reinforced resin structure
CN102992797B (en) The method of amendment compound material object
JPS58501944A (en) Plasma coating with sprayed fibers
CN107790677A (en) A kind of ceramic-metal composite
US9376573B2 (en) Coatings, composition and method related to non-spalling low density hardface coatings
US5350447A (en) Coating for ceramic composites
US7090893B1 (en) Rhenium composite

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination