[논문]STS316 용사코팅의 마모거동에 미치는 작용하중 및 미끄럼속도의 영향

이재홍; 김영식

doi:10.9726/kspse.2014.18.5.074

[국내논문] STS316 용사코팅의 마모거동에 미치는 작용하중 및 미끄럼속도의 영향
Effect of Applied Load and Sliding Speed on Wear Behavior of Thermally Sprayed STS316 Coating 원문보기

한국동력기계공학회지 = Journal of the korean society for power system engineering, v.18 no.5, 2014년, pp.74 - 79

Abstract ▼ AI-Helper

This article aims at investigating the effect of applied load and sliding speed on wear behavior of thermally spraryed STS316 coating. STS316 coatings were fabricated by flame spray process according to optimal parameters on steel substrates. Dry sliding wear tests were performed on STS316 coating using four different applied load as 10, 15, 20 and 25 N and four different sliding speed as 15, 30, 45 and 60 rpm. Wear behavior on worn surface was investigated using scanning electron microscope(SEM) and energy disperive X-ray spectroscopy(EDS). The dominant wear mechanism of STS316 coating under low applied load and sliding speed was oxidation on worn surface. However, under high applied load and sliding speed the principal wear mechanism was abrasion on oxidation film and damage of oxidation film.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 화염용사법에 의해 STS316 코팅을 제조하고, 마모시험을 통해 STS316 코팅의 마모거동에 미치는 작용하중 및 미끄럼 속도의 영향을 분석하고자 한다.

가설 설정

2) 작용하중과 미끄럼 속도가 높을수록 산화막 층이 넓어지고 이 산화막층 위에서의 연삭마모가 진행된다.

제안 방법

전처리된 시험편에 대해 ball-on-disk 타입의 마모시험기를 이용하여 마모거리와 회전반경은 각각 1000 cycle 및 15 mm로 일정하게 하고 작용하 중과 미끄럼 속도를 각각 10, 15, 20, 25 N 및 15, 30, 45, 60 rpm의 네 가지로 변화시키면서 모두 16조건 하에서의 건식 미끄럼 마모시험을 실시하였다. 상대마모재는 직경 8 mm의 고탄소크롬강인 AISI 52100 ball을 사용하였다.
Table 3에 마모 시험 조건을 정리하여 나타내었다. 마모시험 후 SEM과 EDS를 사용하여 마모거동을 분석하였다.
본 연구에서는 화염용사법을 이용해 STS316 코팅을 제조하고, 제작된 코팅시험편에 대해 작용하중 및 미끄럼 속도를 달리하여 마모시험을 실시하여 각 조건에 따른 마모거동을 SEM과 EDS를 이용하여 분석하였다. 주요한 결과를 요약하면 다음과 같다.

대상 데이터

의 STS316 분말인 Metco 41C로서 그 조성은 Table 1과 같다. 기지재는 40⨯40⨯5 mm의 SS400 평판을 사용하였으며, 용사 전 기지재의 표면을 #23 알루미나 그릿트로 블라스트 처리를 하고 아세톤으로 초음파 세척을 하였다. 이와 같이 전처리된 기지재의 표면에 Sulzer Metco Co.
전처리된 시험편에 대해 ball-on-disk 타입의 마모시험기를 이용하여 마모거리와 회전반경은 각각 1000 cycle 및 15 mm로 일정하게 하고 작용하 중과 미끄럼 속도를 각각 10, 15, 20, 25 N 및 15, 30, 45, 60 rpm의 네 가지로 변화시키면서 모두 16조건 하에서의 건식 미끄럼 마모시험을 실시하였다. 상대마모재는 직경 8 mm의 고탄소크롬강인 AISI 52100 ball을 사용하였다. Table 3에 마모 시험 조건을 정리하여 나타내었다.

이론/모형

의 flame spray system(6P-Ⅱ)을 이용하여 Table 2의 조건에 따라 코팅 시험편을 제작하였다. 이 코팅 조건은 K. T. Kim 등⁶⁾의 연구보고에서 제시된 것으로, 본 연구에서는 이 코팅조건을 그대로 사용 하였다. 제조된 코팅층을 표면조도를 일정하게 하기 위해 #2000 연마지와 연마포를 이용하여 정밀 연마하였다.

성능/효과

작용하중과 미끄럼 속도가 증가할수록 마모율이 증가하는 경향을 나타내고 있다. 또한 낮은 10, 15 N의 작용하중에 비해 높은 20, 25 N의 작용하중에서 마모율에 미치는 미끄럼 속도의 영향이 상대적으로 크게 나타났다. 이러한 경향을 분석 하기 위해 작용하중 15 N의 조건하에서 미끄럼 속도를 달리하여 마모시험을 실시한 시험편의 마모흔을 관찰한 결과를 Fig.
4b(2))이 동시에 관찰된다. 본 실험의 결과 작용하중이 10 N에서 15, 20, 25 N으로 커질수록 산화막층의 손상도 증가되었는데, 이러한 결과로 인해 작용하중이 증가할수록 마모율이 증가하는 것으로 판단된다. Fig.
이상에서 살펴본 바와 같이 용사법에 의해 제작된 STS316 코팅에 대해 마모시험을 실시할 경우 마찰열로 인해 산화막층이 발생하게 되고, 작용하중과 미끄럼 속도가 증가할수록 산화막층의 면적이 증가하게 되며 산화막층에서의 연삭마모가 이루어진다. 또한 높은 작용하중과 미끄럼 속도에서의 마모과정에서는 산화막층 위에서의 연삭마모와 함께 산화막층의 손상이 발생하여 마모율이 크게 증가한다.
1) STS316 용사코팅의 주마모거동은 산화막층의 형성에 의한 산화마모와 연삭마모이다.
3) 작용하중과 미끄럼속도가 모두 높은 경우에는 산화막층의 손상으로 인해 마모율이 크게 증가한다.
일반적으로 마찰계수가 증가할수록 마모율이 증가한다. 그러나 본 실험의 경우 작용하중과 미끄럼 속도가 클수록 산화막층의 형성으로 인해 평균마찰계수는 감소하지만, 이 산화막층의 손상으로 인해 마모율이 증가하는 것으로 판단된다. 본 연구와 마찬가지로 작용하중과 미끄럼 속도가 증가함에 따라 마찰계수가 감소하는 것은 J.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	용사법은 공업기술에서 어떤 목적으로 사용되는가?	최근 우주·항공, 원자력, 조선, 자동차 등의 공업기술의 발달로 인해 가혹해진 사용 환경을 해결하기 위한 방안 중의 하나로 용사법이 다양하게 이용되고 있다. 특히 내식성 및 내마모성을 향상시키기 위한 용도로 많이 이용되고 있으며,1-3)그 외에도 여러 산업현장에서 손상된 기계 및 장치류의 육성가공을 위해 이용된다.4)
	STS316 코팅이란 무엇인가?	STS316 코팅은 해양산업에서 침식이나 캐비테이션에 의한 손상을 보수하는 목적으로 사용되는 대표적인 코팅으로서, 연구에 의하면 손상된 선박의 Rudder 외부에 STS316 판을 용접하여 부착하는 것보다 용사법에 의해 STS316 코팅을 실시하는 것이 보수유지가 용이하며 또한 경제적이라는 결과가 발표된 바 있다.5) 이와 같이 STS316 코팅이 해양산업 등에서 널리 적용되고 있지만 STS316 코팅의 기계적 특성에 대한 연구보고는 그다지 많지 않다.
	STS316 용사코팅의 주마모거동은 무엇인가?	1) STS316 용사코팅의 주마모거동은 산화막층의 형성에 의한 산화마모와 연삭마모이다.

참고문헌 (9)

K. T. Kim and Y. S. Kim, 2010, "Effects of process parameters on the wear behavior of thermally sprayed Ni-based hard coatings", Journal of the KSTLE, Vol. 26, No. 3, pp. 157-161.
J. H. Lee, and Y. S. Kim, 2013, "Process optimization for Co-based self-flux alloy coating by Taguchi method", Journal of the KSPSE, Vol. 15, No. 6, pp. 109-115.

원문보기 상세보기
T. Y. Kim, J. D. Kim and Y. S. Kim, 2013, "Effect of fusing treatment on anti-corrosion characteristics of Ni-based self-flux alloy coating", Journal of the KSPSE, Vol. 17, No. 4, pp. 79-85.

원문보기 상세보기
J. R. Davis et al., 2004, "Handbook of Thermal Spray Technology", ASM International.
H. I. Lee, M. S. Han, K. K. Baek, C. H. Lee, C. H. Shin and M. K. Chung, 2008, "Study on new candidate coating materials to challenge rudder cavitation damage", Corrosion Science and Technology, Vol. 7 No. 5, pp. 274-282.

원문보기 상세보기
K. T. Kim and Y. S. Kim, 2010, "Process optimization of thermal-sprayed STS316 coatings", Journal of the KSOE, Vol. 24, No. 1, pp. 161-165.
B. Bhushan, "Principles and Applications of Tribology", Wiley-Interscience.
B. Xu, Z. Zhu, S. Ma, W. Zhang and W. Liu, 2004, "Sliding wear behavior of Fe-Al and Fe-Al/WC coatings prepared by high velocity arc spraying", Journal of Wear, No. 257, pp. 1089-1095.
J. M. Chen, C. Guo and J. S. Zhou, 2012, "Microsturcture and tribological properties of laser cladding Fe-based coating on pure Ti substrate", Transactions of Nonferrous Metals Society of China, No. 22, pp. 2171-2178.

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증