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내열 및 내마모성이 우수한 플라즈마 아크 분체오 버레이용 분말재료

전문가 제언: ○ 플라즈마 아크 분체 오버레이 용접은 플라즈마 아크에 의해 모재 표면을 일정 속도로 용융함과 동시에 토치 내부에서 금속 또는 세라믹 분말을 플라즈마 아크에 통과시켜서 모재의 표면에 합금화층을 형성시키는 표면개질기술로서, 내열성과 내마모성이 우수한 엔진밸브, 소각로용 슈퍼 히터튜브, 내마모 FCC 노즐 등의 표면경화에 폭넓게 활용되고 있다.

○ 플라즈마 아크 분체 오버레이에서는 Ar 가스에 의해 아크 기둥의 단면이 작게 수축하는 열적 핀치효과(thermal pinch effect)를 통해 고밀도 열원의 에너지가 국부적으로 발생하므로 열집중도가 높고 용입이 깊으며 용착금속과 용접열영향부의 폭이 좁고 모재의 변형이 적게 되는 등의 장점을 갖는다.

○ 플라즈마 아크 분체 오버레이 용접층의 품질을 확보하기 위해서는 모재와의 접합성이 우수한 금속/세라믹 분말재료와 후막합금화층을 형성하기 위한 용접 조건의 선정이 필요하며, 특히 탄화물을 포함한 복합분말의 특성, 모재와의 접합 관계, 형성하는 대상이 되는 모재의 크기, 형상의 허용 조건 등을 충분히 검토해야 한다.

○ 플라즈마 아크 분체 오버레이 용접 시 분말을 많이 공급하면 분말이 표면에 퇴적하고 용접전류가 높으면 모재 뒷면까지 과다한 용입이 일어나므로 최적 시공 조건을 선정하는 것이 중요하다.

○ 알루미늄 합금 모재(AC8A)를 사용한 분석자의 연구 결과에 따르면, Cu 분말은 비교적 넓은 조성 범위(Cu 52wt%)까지 Al과 저융점의 공정반응(공정온도 548℃)을 할 수 있어 분말 공급량이 증가하면 용입이 깊어지고 전체적으로 균일한 조직이 형성된다. 이와 달리 Ni 분말은 Al과 공정반응을 하는 영역(Ni 52wt%)이 Cu에 비해 적어서 Ni양이 많아지면 표면이 고융점화합물로 덮여지므로 분말 공급량이 증가하면 용입 깊이가 오히려 감소하고 불균일한 조직을 형성한다.

저자: Kisoku Gibi
자료유형: 학술정보