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제안 방법
- 본드코팅의 접착강도에 미치는 열처리의 영향을 평가하기 위하여 HVOF와 LVPS에 대해서 본드코팅 후 열처리를 실시하였다. 1000℃ 이상의 온도에서 2시간을 유지하였고 모재 및 본드코팅 층의 산화를 최소화하기 위해 진공분위기하에서 열처리를 실시하였다.
- APS 방식은 실제 현장에서 적용 시 본드코팅 후 열처리를 실시하지 않으므로 HVOF와 LVPS 방식에 대해서만 열처리의 영향을 비교하였다. HVOF와 LVPS 두 경우 모두 열처리 후에 접착강도가 증가하였으며 특히 HVOF의 경우 열처리 전 모두 모재와 본드코팅과의 계면에서 파괴되었으나 열처리 한 후에는 접착제에서 파손됨으로써 강도가 큰 폭으로 향상되었다.
- 가공된 모재에 대하여 MCrAlY 분말을 사용하여 APS, HVOF 및 LVPS방식으로 본드 코팅을 실시하였다.
- 8mm/min의 속도로 시험하였다. 각각의 시험편 종류에 대해서 3회씩 실험하여 파단 하중 데이터를 획득하였다. 파단된 시험편을 Fig.
- 접착강도 테스트는 용착금속과 모재 또는 용착금속간의 접착강도 특성을 평가하기 위해 수행되는 일종의 인장시험으로서 접착강도는 코팅의 질을 판정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 현재 널리 적용되고 있는 APS(Air Plasma Spraying), HVOF(High Velocity Oxy-Fuel) 및 LVPS(Low Vacuum Plasma Spray)의 세 가지 본드 코팅 방식과 DVC(Dense Vertically Cracked)방식의 탑코팅 방식을 이용하여 코팅시험편을 제작하였고 접착강도 특성을 평가하였다.
- 본드코팅의 접착강도에 미치는 열처리의 영향을 평가하기 위하여 HVOF와 LVPS에 대해서 본드코팅 후 열처리를 실시하였다.
- 실제 가스터빈 블레이드와 같이 LVPS로 본드 코팅한 후 DVC 탑코팅을 적용하였고, 탑코팅 하기 전에 열처리를 실시하였다. DVC 코팅용 분말은 7~8% Y2O3-ZrO2를 사용하였고 Sulzer Metco의 9M 로봇을 이용하여 코팅을 실시하였다.
- 각각의 시험편 종류에 대해서 3회씩 실험하여 파단 하중 데이터를 획득하였다. 파단된 시험편을 Fig. 3에 나타낸 것과 같이 절단하고 파면간 거리를 1mm 이내로 둔 채로 마운팅하였고, 전자현미경을 이용하여 파단위치를 확인하였다.
- 표면 거칠기를 조성하여 본드코팅과 모재와의 기계적 결합력을 증가시키고자 모재 표면에 #24 메쉬(Mesh) 크기의 Al2O3 입자를 60psi의 압력으로 분사하여 그릿브라스팅(Grit Blasting) 처리하였다.
대상 데이터
- 실제 가스터빈 블레이드와 같이 LVPS로 본드 코팅한 후 DVC 탑코팅을 적용하였고, 탑코팅 하기 전에 열처리를 실시하였다. DVC 코팅용 분말은 7~8% Y2O3-ZrO2를 사용하였고 Sulzer Metco의 9M 로봇을 이용하여 코팅을 실시하였다.
- 가스터빈 1단 블레이드 소재인 GTD-111DS 재질로 정밀 주조한 환봉형태의 모재를 직경 25.4mm, 두께 3mm의 코인(Coin)형태로 가공하였다. Table 1은 GTD-111DS의 화학적 성분(3)을 나타낸 것이다.
- 1(d)에 나타낸 지점에 대 해서 브라스팅 처리하였다. 사용된 접착제는 3M사의 2214 Epoxy이며, 접착제를 바른 시험편을 가열로에 넣어 170℃에서 약 2시간 동안 유지시켜 접착제를 경화시켰다. Table 2에 본드코팅 후 열처리 유무에 따른 시험편의 종류와 수량을 정리하여 나타내었다.
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