용사의 원리 및 이해
(용사 / 熔射; metallizing, metal spraying)
gas 화염 및 전기 arc 및 plasma arc를 열원으로 하는 용사 gun을 사용하여 Zn 및 Al과 같은 금속의 용액(熔液)을 금속 및 비금속의 표면에 100m/sec 정도의 압축공기로 분사시켜 0.25mm 정도의 층을 기계적으로 결합시키는 것이다. 용사는 내식성, 내마모성, 열전도도, 전기전도도, 단열, 절연 및 표면의 미려 등을 향상시키기 위한 목적에 이용된다. 용사장치에는 용선식(熔線式), 용봉식(熔棒式), 분말식(粉末式) 등이 있다. 용사전에 모재를 ☞ shot peening 및 grit blasting 등에 의하여 표면을 청정하고 거칠게 하거나 기계가공으로 홈을 냄으로써 밀착도(密着度)를 높이고 피막의 두께를 크게 할 수 있다. 다음 표는 모재와 용사재료의 관계를 나타낸다.
플라스+마(馬). 스퍼레이 코팅 spray 를 = 스(3)+퍼 + 레이(ray) 코팅막으로 보시기 바랍니다.
저온분사코팅 압축·팽창으로 생기는 초음속 기체 기류를 이용하여 분말이 코팅 대상물에 충돌할 때 발생하는 에너지에 의해 점착되면서 코팅되는 기술. 저온 분사 코팅은 코팅용 분말을 가열해 코팅하는 기존 방식과 달리 상온에서 코팅이 가능해져 소재의 변형·변질을 막을 수 있고, 내마모성·내피로성·내열성·내식성 등을 크게 향상시켜 자동차·항공·선박·반도체 부품의 수명과 성능을 획기적으로 개선할 수 있다. 특히 플라스틱처럼 열에 약한 소재나 산화하기 쉬운 알루미늄·구리 복합재 등 기존 고온 방식의 코팅을 적용하기 어려운 소재에도 사용할 수 있는 기술이다. Cold spray를 통한 코팅은 높은 운동에너지를 가지는 상온에 가까운 입자가 모재와 충돌하는 계면에서 일종의 폭발용접 과정과 유사한 개념을 통하여 높은 열을 이용하는 열 용사코팅공정이 가지는 제한요소인 모재의 열적 제한성 코팅입자의 공정 중 산화 상변화 및 잔류응력의 형성과 같은 문제점을 가지는 반면에 공정 특성상의 Cold spray는 이러한 문제점이 거의 없어 기술의 유용성이 높다. 반면에 Cold spray는 운동에너지만을 이용하여 코팅하게 되므로 코팅소재가 열용사에 비해 제한성이 커 금속 합금 및 일부 세라믹의 경우 금속 결합재를 첨가하여 코팅한다. 그러나 금속소재의 열용사시 형성되는 산화물 형성이 없고 기공의 함량이 매우 낮아서 열용사에 의한 코팅에 비해 열전도도 및 전기전도도가 높게 나타난다. Cold spray 용사코팅기술은 공정의 특성상 코팅소재 선택의 폭이 열용사법에 비해 좁고 연성을 가지는 금속소재 중심으로 이루어지고 있는 단점을 제외하고는 적용가능한 소재범위내에서 모재나 코팅의 열적 변형이 적어서 유용한 공정으로 인식되고 있어 그 적용이 매우 확대될 것으로 예상된다.
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