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용사의 피막특성과 기술동향

전문가 제언: 재료를 가열하여 용용하거나 입자를 기판 표면에 분무하여 피막을 형성하는 용사기술은 1910년대 초기, M. U. Schoop가 발명한 용탕식의 용접기법에서 시작된다. 이후, 초기의 와이어 아크용사와 화염(flame)용사가 개발되었다. 60년대에 플라스마 용사법이 등장함에 따라서, 가열온도가 고온으로 되었다.

금속은 물론, 세라믹스와 같은 고융점 재료의 피막형성이 가능하게 되어 산업에 널리 이용되었다. 열원종류와 물리현상, 장치특징에 따라 용사기법을 분류하면 ①연소가스열원에 의한 화염용사, ②전기적 열원에 의한 아크플라스마선폭발식 용사, ③기타 레이저 용사, ④비용융의 적층공정에 의한 용사로 나눌 수 있다.

용사기법은 성막속도가 크고, 탈지, 금속, 서멧, 세라믹스까지 다종다양한 피막형성이 가능하다. 하지만 수 ㎛에서부터 수 ㎜상태의 두꺼운 막을 제조하기 위해서는 까다로운 공정이다. 산업적용분야는 내식성, 내마모성, 내열성이 주된 목적으로서, 구조부재를 가혹한 환경으로부터 보호할 목적으로 많이 이용된다. 건축구조물이나 인쇄, 제철, 자동차, 보일러, 발전용 가스터빈, 항공기용 엔진, 생체재료 등, 다양한 분야에 적용범위를 확대하여 왔다.

최근에는 금(Au)분사를 시작으로 비용융의 적층공정 기술이 눈부시게 발전하여, 고온의 기능성 피막성막도 가능하게 되었다. 증착을 자랑하던 광학과 전기 전자분야의 시장 확대가 전망되며, 본고에서는 관련 용사기술의 개발동향과 연차추이를 기술하였다.

저자: WADA Kunihiko
자료유형: 연구단신