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니켈계 초합금의 크롬확산 코팅법

전문가 제언: ○ 본 발명은 혼합물을 이용하여 니켈계 초합금에 확산코팅하는 방법에 관한 것인데, 혼합물은 기본적으로 크롬분말, 알루미나분말, 크롬(Ⅲ) 염화물의 확산 활성제(activator) 및 유기 운반물질의 활성적인 코팅금속으로 구성되어 있다.

○ 확산코팅법의 공업적 이용방법은 크게 액상의 슬러리법, 분말의 팩 시멘테이션법, 기상의 코팅가스를 이용한 기상증착법으로 분류할 수 있다. 또한 확산코팅이란 알루미늄, 크롬, 보론 등과 같은 코팅원소를 철, 니켈, 코발트 등의 모재금속 내부로 열적으로 확산시켜 모재금속과 야금학적 합금으로 반응하여 코팅층을 형성한다. 고온 내산화성, 내부식성, 내마모성을 위하여 알루미나이징, 크로마이징, 보로나이징 등이 있는데 국내외적으로 이러한 확산코팅기술에 의한 생산이 많이 이루어지고 있다.

○ 크롬확산코팅 기술은 니켈계 초합금을 기지금속으로 하는 가스터빈엔진의 터빈 블레이드의 제조에 응용할 수 있다. 장점으로는 기공이나 균열이 없는 치밀한 코팅층을 형성하고, 모재와의 확산층에 의해 밀착력이 우수하고 복잡한 형상 및 작은 홀(1mmφ) 내부에도 코팅이 가능하고, 소형제품의 경우 대량생산이 가능하므로 적극적인 관심이 요구된다.

○ 제트엔진에서 터빈블레이드는 가장 뜨거운 열을 받는 부품이며 극도의 거친 조건에 노출되어 있다. 또한 냉각채널 속에서 조차도 니켈계 초합금계 블레이드는 고온부식을 나타내는 경우가 있어 이에 대한 연구가 국내외에 활발히 진행되고 있다. 일례로 블레이드의 수명을 연장시키기 위하여 크롬확산 코팅기술을 비롯하여 자가보수(self-healing) 특징이 있는 알루미늄계 확산코팅을 최신 기술로 소개하고 있다. 특히 최근 크롬확산코팅과 알루미늄 확산코팅에 대하여 사용목적에 맞는 최적화된 금속원소첨가 및 활성제 배합기술이 경쟁적으로 연구되고 있다.

○ 크롬확산 등의 코팅기술을 이용하여 제품을 공업적으로 생산하는 경우, 독성의 부산물, 특히 6가 크롬이나 비소 등이 배출되지 않는 친환경적인 코팅기술이 국내 기술진에 의해 정착되어야 할 것이다.

저자: UNITED TECHNOLOGIES CORPORATION
자료유형: 특허정보