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마모공학 분야에서의 용사기술 이용

전문가 제언: ○ 표면개질(surface modification)은 기계부품이나 금형 등에 많이 사용되고 있으며, 불과 수십 마이크로미터의 막이나 개질층을 구성하는 것만으로도 내마모성과 내식성이 향상되고 제품의 수명을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 그러나 주의해야 할 점은 표면개질 공정에서 대상물에 열 변형을 일으키면 불량품이 되기 쉽다는 것이다. 그래서 요점은 대상물 자체에 상변화가 일어나지 않는 온도로 표면개질 공정을 수행해야 한다.

○ 용사법(thermal spraying technology)은 화학증착법(CVD), 물리증착법(PVD) 등의 수법과 같이 표면개질의 한 수법이다. 이 용사법은 기판 표면에 충돌, 추적시키는 피복기술로서 금속(분말이나 와이어 상태), 세라믹스, 폴리머 등의 고체를 원료로 사용한다.

○ 용사법에는 열원(熱源)에 따라 가스식, 전기식, 레이저식 등의 용사법이 있다. 용사법은 CVD나 PVD 등의 피복절차에 비해 성막속도(成膜速度)가 대단히 빠르며, 야금학적으로 융합할 수 없는 이종재료의 복합화가 가능하다. 또한, 피막의 접합은 표면의 앵커(anchor) 효과에 의하기 때문에 거의 모든 재료에 용사가 가능하다는 특징을 가지고 있다.

○ 일본에서는 자동차 엔진의 피스톤 링에 CrN 등의 PVD 막을 형성시키는 용사법이 주류를 이루고 있으나 미국이나 유럽에서는 용사 링(thermal spraying ring)의 개발이 추진되고 있다.

저자: Shinya Sasaki
자료유형: 학술정보