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내마모 표면개질 시공법

전문가 제언: ○ 기계류 부품의 내마모ㆍ내식ㆍ내열성을 높이기 위해 실시하는 하드페이싱법은 모재로부터 화학성분의 희석이 발생하고 모재의 표면에 높은 에너지를 공급하기 때문에 제품의 뒤틀림이 발생한다. 또한 하드페이싱 용착금속에 균열과 같은 품질상의 결함이 발생하며 크기가 작고 형상이 복잡한 제품에는 적용하기가 어려운 단점이 있으므로 대상 품목에 맞추어 표면개질 시공법을 올바르게 선정하는 것이 필요하다.

○ 1980년대 러시아에서 연구된 저온용사 기술은 1～50 ㎛ 크기의 입도를 가진 용사분말을 수소, 질소, 또는 공기 압축가스의 초음속 제트로 가속시켜 금속과 복합재료 등의 용사재료를 임계속도(300～1,300㎧)에 이르게 하여 소정의 코팅층을 형성하는 용사기술의 일종으로서 ① 용사 가능한 대부분의 금속재료/고융점 세라믹재료를 용사할 수 있음, ② 코팅 재료 조성을 임의로 조정할 수 있음, ③ 열에너지를 집중시킬 수 있고 아크의 안전성이 양호하여 코팅층의 형성 속도가 큼, ④ 모재를 비교적 저온으로 유지하는 것이 가능하므로 모재의 크기나 형상에 제약이 없음, ⑤ 피복의 두께제어가 용이하고 작업이 신속하며 분위기 제한이 비교적 적음 등의 특성을 지니고 있다.

○ 내고온 산화성, 내열성, 내마모성 등을 목적으로 항공기, 자동차, 화학공업, 제철산업 등에 많이 적용되고 있는 cold spray, detonation-gun spray, 고속화염 용사기술은 항공우주산업, 산업기계, 석유산업, 제철산업 등에서 많이 활용되고 있으며, 향후 관련 제품의 품질을 높이고 사용 수명을 길게 하기 위해 고성능 기술에 대한 개발노력이 한층 강화될 것으로 전망된다.

○ 플라즈마 아크 하드페이싱은 비철금속의 표면경화 오버레이 용접(overlaying)이 용이하고 입열량이 적어서 용융온도가 낮은 금속의 보수용접에 적합하며, 용착속도가 피복아크용접의 5배까지 높아지고 희석률이 10% 이하로 되어 우수한 용착부를 얻을 수 있다. 그러나 분말을 많이 공급하면 분말이 표면에 퇴적하고 특히 용접전류가 높게 되면 모재 뒷면까지 과다 용입이 일어나므로 예비실험을 통하여 최적 시공조건을 찾는 것이 중요하다.

저자: TANI Kazumi
자료유형: 학술정보