초록 ▼

전통적인 경질 크롬도금은 금속 표면에 증착시켜 내마모, 내열, 내식성을 등을 필요로 하는 곳에 널리 사용되어 왔다 (1-8). 그러나 크롬도금은 400℃ 이상에서 사용하기 어려운 특성을 가지고 있을 뿐 아니라 도금 과정에서 독성이 강한 발암물질인 Cr6+을 배출 시키고 세라믹 코팅의 취성문제를 가지고 있다 (1-2). 최근에는 고속화염 용사법(2) (HVOF: High Velocity Oxy-Fuel)으로 재료의 표면을 코팅하여 마모나 부식 환경 등의 가혹한 분위기하에서, 부품들의 수명 향상을 필요로 하는 자동차, 항공기 등의 산업

전통적인 경질 크롬도금은 금속 표면에 증착시켜 내마모, 내열, 내식성을 등을 필요로 하는 곳에 널리 사용되어 왔다 (1-8). 그러나 크롬도금은 400℃ 이상에서 사용하기 어려운 특성을 가지고 있을 뿐 아니라 도금 과정에서 독성이 강한 발암물질인 Cr6+을 배출 시키고 세라믹 코팅의 취성문제를 가지고 있다 (1-2). 최근에는 고속화염 용사법(2) (HVOF: High Velocity Oxy-Fuel)으로 재료의 표면을 코팅하여 마모나 부식 환경 등의 가혹한 분위기하에서, 부품들의 수명 향상을 필요로 하는 자동차, 항공기 등의 산업 분야에 이 기술이 응용되고 있다(1-12). 세계 Air Bearing 장치의 주된 생산업체인 Westwind Air Bearing 와 JEVCO International은 경질 크롬도금을 활용한 Spindle을 도입함으로써 100,000rpm이상의 Air Bearing 장치를 생산하고 있다. 고속 회전체의 축 부는 rpm이 증가할수록 고열이 발생하고 침식
마모가 심하여 점점 고가의 재질을 사용하게 되었다. 그러나 금속 재질은 고온에서 열 적 변형이 심하고 물리적 특성이 감소함으로써 원자재의 원가 상승에 비해서 그 수명 향상에 한계를 가지게 되었고 고온에서 축 부가 고착되는 현상이 나타났다. 이를 개선하고자 경질 크롬도금을 수행하였지만 도금에서도 역시 고착현상 및 코팅 탈락 등의 문제가 나타났다 (1, 2). 알루미늄 계열의 옥사이드의 경우에 Bushing과의 접촉이 발생하지 않을 경우에 축 부에 대한 내마모성 및 내열성이 우수하지만 Air Bearing Spindle이 Start와 Shut off시에 Bushing과의 마찰이 잦아짐에 따라 그 충격을 견디지 못하고 코팅이 탈락하기 때문에 코팅 고유의 특성을 발휘하지 못하고 있다. 국내의 일부 업체에서 적용하고 있는 알루미늄 계의 용사 코팅은 Cr 경질에 비해 약간의 내 소착 성은 우수하지만 내충격성이 약하기 때문에 부품의 수명 향상에 별다른 기여를 하지 못하고 있다.
이로 인해 국내의 전자 및 반도체 업체들은 세계 일류의 제품을 생산하기 위해 고가의 수입 제품을 선호하고 있다. 본 연구에서는 항공기 엔진 부품에 대한 용사 코팅 경험을 바탕으로 Air Bearing Spindle과 유사한 특성을 필요로 하는 가스터빈 엔진부품에 적용하고 있던 WC계열 합금의 최적용사공정 기술(OCP: Optimal Coating Process)을 얻기 위해 3 수준의 4 공정인자(수소유속, 산소유속, 용사거리, 분말공급량)에 대하여 Taguchi 실험계획법을 이용하여 수명연장을 위한 코팅층의 최적 용사조건을 제시하는 것을 목적으로 하였다 (3-12)

목차 Contents

• 목차 ...1
• 1. 메카트로닉스 부품에 사용되는 구동부의 기어에 대한 나노 PVD 코팅의 적용 ...3
• 1.1 연구 배경 ...3
• 1.2 연구 내용 ...4
• 1.3 연구 결과 ...10
• 1.4 결론 ...27
• 2. 기계류부품의 내구성 향상을 위한 Arc Ion Plating ...30
• 2.1 연구 배경 ...30
• 2.2 연구 내용 ...30
• 2.3 연구 결과 ...39
• 2.4 결론 ...53
• 3. 초고온·고내식성 및 내식성 내마모성 spray 코팅공정기술 연구 ...55
• 3.1 연구 배경 ...55
• 3.2 연구 내용 ...56
• 3.3 연구 결과 ...58
• 3.4 결론 ...74
• 4.내식성 내마모성 나노박막 코팅층의 특성평가 ...76
• 4.1 연구 배경 ...76
• 4.2 연구 내용 ...77
• 4.3 연구 결과 ...78
• 4.4 결론 ...88
• 5.발전기계 요소부품용 고온, 고내식성 코팅의 내구성 향상을 위한 재료 설계 ...89
• 5.1 연구 배경 ...89
• 5.2 연구 내용 ...91
• 5.3 연구 결과 ...97
• 5.4 결론 ...109
• 6. 총 연구결론 ...110
• 7. 연구 성과 ...112
• 7.1 학술지 논문게재 ...112
• 7.2 학술대회 발표 ...136
• 7.3 지적재산권 ...147
• 8. 연구비 집행내역 ...149
• 9. 참고문헌 ...152