A Study on Durability Characteristics for Plungers of Conventional Ceramic and Surface Modification by Powder Coating Using High Velocity Oxygen Fuel Thermal Spray

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1)

*Corresponding author, E-mail: [email protected]

기존 세라믹 및 초고속 용사 분말피막 표면개질 플런저의 내구성 특성에 관한 연구

배 명 환^*1)․박 병 호²⁾․정 화³⁾

경상대학교 기계설계학과, 공학연구원¹⁾․경상대학교 대학원 기계설계학과²⁾․한국폴리텍대학 진주캠퍼스

컴퓨터응용기계과³⁾

A Study on Durability Characteristics for Plungers of Conventional Ceramic and Surface Modification by Powder Coating

Using High Velocity Oxygen Fuel Thermal Spray

Myung-whan Bae^*1)․Byoung-ho Park²⁾․Hwa Jung³⁾

1)Engineering Research Institute, Department of Mechanical Engineering for Production, Gyeongsang National University, Gyeongnam 52828, Korea

2)Department of Mechanical Engineering for Production, Graduate School, Gyeongsang National University, Gyeongnam 52828, Korea

3)Department of Computer Applied Mechanical, Jinju Campus of Korea Polytechnic, Gyeongnam 52828, Korea (Received 28 August 2015 / Revised 2 February 2016 / Accepted 21 February 2016)

Abstract : The high velocity oxygen fuel(HVOF) thermal spray is a kind of surface modification techniques to produce the sprayed coating layer. This process is to form the coating layer after spraying the powder to molten or semi-molten state by the ultra-high speed at the high-temperature heat source and conflicting with a substrate. The efficiency of thermal spraying is dropped, however, because the semi-molten powder in a spray process become a factor that degrades the mechanical property by the formed pore within the coating layer. Therefore, it is necessary to melt completely the thermal spray powder in order to produce the coating layer with an optimal adhesive force. In this study, to improve the wear resistance, corrosion resistance and heat resistance, the plungers of high-speed and ultra-high pressure reciprocating hydraulic pumps used in ironworks are manufactured with STS 420J

2

and are coated by the powders of WC-Co-Cr and WC-Cr-Ni including the WC of high hardness using a HVOF thermal sprayer developed in this laboratory. These are called by the surface-modified plungers. The surface roughness, hardness, and surface and cross-sectional microstructure of these two surface-modified and conventional ceramic plungers are measured and compared before operation with after operation for 100 days. It is found that the values of centerline average surface roughness and maximum height for conventional ceramic plunger are 9.5 to 10.8 and 5.2 to 5.7 times higher than those of surface-modified ones coated by WC-Co-Cr and WC-Cr-Ni because the fine tops and bottoms on surface roughness curve of conventional ceramic plunger are approximately 100 times higher than those of surface-modified ones. In addition, the pores and scratches in the surface microstructure are considerably formed in the order of conventional ceramic, WC-Cr-Ni and WC-Co-Cr surface-modified plungers. The greater the WC content of high hardness powder is less the change in the plunger surface.

Key words : High velocity oxygen fuel(HVOF) thermal spray(초고속 용사), Surface reforming(표면개질), Plunger

(플런저), WC-Co-Cr and WC-Cr-Ni powders(WC-Co-Cr 및 WC-Cr-Ni 분말), Powder coating(분말피막), Surface

roughness and hardness(표면 거칠기 및 경도), Surface and cross-sectional microstructure(표면 및 단면 미세조직)

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배명환․박병호․정 화

1. 서 론

마모, 고온부식 등의 열악한 환경 하에서 부품의 수명을 향상시키기 위해 철강, 자동차, 항공기, 선 박, 섬유, 화학, 제지, 전자 등의 산업분야에서 용사 는 다양하게 적용되고 있다. 최근, 고강도와 고경도 의 피막층을 생성하여 피로특성 및 열충격 저항성 을 향상시킬 수 있는 초고속 용사법에 의해 기존 경 질 크롬도금, 세라믹 등을 대체할 수 있는 표면개질 에 관한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다.^1-8)

초고속 용사법은 고온의 열원에서 용사분말을 용 융 또는 반용융 상태로 초고속 분사하여 모재와 충 돌시켜 피막층을 생성시키는 공정으로, 일종의 용 사 피막층을 생성시키는 표면개질 기술이다.^4-8) 용 사공정에서 반용융된 용사분말은 피막층내 기공이 형성되어 기계적 특성을 저하시키는 요인이 되기 때문에 용사효율이 낮아진다. 따라서 최적의 밀착 력을 갖는 피막층을 얻기 위해서는 분말을 완전하 게 용융시키는 것이 필요하다.

용사분말로서 많이 사용되고 있는 탄화물 분말 텅스텐카바이드(Tungsten Carbide ; WC)는 완전하 게 용융되지 않기 때문에 가열하여 건조시켜야 하 는데, 현재 기술로서는 가열하여 최적의 상태로 건 조시키는 것은 불가능하다. 따라서 분해가 진행되 어 부분적으로 반용융이 일어나는 것은 피할 수가 없다.

고속 고압 왕복동 펌프에서는 V형 및 비금속 패 킹이 플런저와 접촉할 때, 마찰로 인한 고온마모로 플런저 표면에 흠(scratch)이 발생되어 패킹을 손상 시킨다. 또한, 왕복운동하면서 축수부가 과열되어 내구성이 저하되고, 손상된 패킹과 마모된 플런저 로 인한 누수 혹은 누유 현상 때문에 토출압력이 낮 아지는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점들을 해결하기 위해 고속 고압 왕복동 펌프에는 플런저 의 표면개질이 필요하다.

플런저의 표면개질에는 경질크롬 도금, 산화알 루미늄(Al2O3) 등 세라믹계열의 용사가 많이 사용되 고 있지만, 경질크롬 도금은 비소나 카드늄보다도 독성이 강한 발암물질인 6가 크롬이 배출되고, 세라 믹계열의 용사 피막은 고가이며 취성에 약한 문제 점이 있다.

본 연구에서는 제철소에서 사용되고 있는 고속 초고압 왕복동 수압펌프의 플런저의 내마모성, 내 식성 및 내열성을 향상시키기 위하여 STS 420J2로 제작하고, 본 연구실에서 개발한 초고속 용사기를 사용하여 고경도 WC를 포함시킨 WC-Co-Cr 및 WC-Cr-Ni의 분말로 피복한 두 개의 표면개질 플런 저를 만들었다. 제작한 이들 2개의 표면개질 플런저와 기존의 세라믹 플런저를 사용해 가동전과 100일 동 안 가동한 후의 표면 거칠기, 경도, 표면 및 단면 미 세조직을 측정하고 비교하여 고찰하는 것이 목적이다.

2. 실험 장치 및 방법 2.1 실험장치

본 연구의 실험에 사용된 시험편은 제철소의 사 상압연 설비에서 사용되고 있는 직경 50 mm, 길이 530 mm인 고속 초고압 왕복동 수압펌프 플런저의 모재 STS 420J2에 WC-Co-Cr과 WC-Cr-Ni의 분말로 초고속 용사하여 제작하였다.

Table 1에는 STS 420J2의 화학적 조성을, Table 2 에는 세라믹의 화학적 조성을, Table 3에는 세라믹 의 기계적 특성을 각각 보여주고 있다.

Photo 1은 본 연구에 적용한 사상압연 설비 중에 들어있는 고속 초고압 왕복동 수압펌프의 플런저가 가동되는 모습을 보여주고 있고, Photo 2에서는 실 험에 적용된 WC-Co-Cr과 WC-Cr-Ni의 분말로 초고 속 용사하여 제작한 플런저와 기존의 세라믹플런저 를 보여주고 있다.

Table 1 Chemical compositions of STS 420J2 (wt%)

C Si Mn P Si Cr

0.26 ~ 0.40 1.00 1.00 0.04 0.03 12 ~ 14

Table 2 Chemical compositions of ceramic (wt%)

Al2O3 SiO2 MgO Others

54 43 0.06 2.94

Table 3 Mechanical properties of ceramic Bulk density (g/cm²) 2.35

Apparent porosity (%) 18

Modulus of rupture (N/cm²) 1176 Thermal expansion at 1000 °C (%) 0.2

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Photo 1 Installation scene of high-speed and ultra high- pressure reciprocating hydraulic pump (water) for hot finishing rolling and descaling (Maximum pressure 380 bar)

(a) Plunger coated by powder of WC-Co-Cr

(b) Plunger coated by powder of WC-Cr-Ni

(c) Ceramic plunger

Photo 2 Plungers coated by powders of WC-Co-Cr and WC-Cr-Ni, and conventional ceramic plunger

Fig. 1에는 수압펌프의 조립 단면도를 보여주고 있다. 본 연구에서 적용한 수압펌프는 제철소의 열

Fig. 1 Cross-sectional view of high-speed and ultra high- pressure reciprocating hydraulic pump (water) for hot finishing rolling and descaling (maximum pressure 380 bar)

간 사상압연 설비에서 압연 전 열연코일 표면의 이 물질 및 산화철을 제거하기 위해서 초고압의 물을 분사시키는데 사용한다.

2.2 실험방법

본 연구에서는 WC-Co-Cr과 WC-Cr-Ni의 분말로 초고속 용사에 의해 피복한 플런저를 고속 초고압 왕복동 수압펌프에 설치하고 100일 동안 가동시킨 후, 플런저의 표면 거칠기, 경도, 표면 및 단면 미세 조직을 측정하여 가동전의 초기 값과 비교하였다.

Table 4에는 용사에 적용된 WC-Co-Cr과 WC-Cr-Ni 의 분말에 대한 화학적 조성을 나타내고 있다. 플런 저 모재인 STS 420J2의 표면에 대한 이물질을 제거하 여 모재와 피막층 간의 밀착력을 증대시키기 위해 24 No./mm²의 Al2O3로 블라스팅 처리한 후, 입도 20 ~ 45 μm의 분말로 초고속 용사법에 의해 피복시켰다.

Table 5에는 초고속 용사에 사용된 장비의 주요제 원을 보여주고 있다. 본 연구에서 사용한 용사기는 JP-5000인데, 용사속도를 초고속으로 일정하게 유 지시키기 위하여 1000 ~ 1200 m/sec로 하였고, 용사 분말의 캐리어 가스는 고순도 아르곤가스를 사용하 였다. 용사 후 시편은 외부의 강제냉각장치를 사용 하지 않고, 공기로 냉각하였다.

Table 6에는 용사의 분사조건을 나타내고 있는데, 본 연구에서 사용한 WC-Co-Cr과 WC-Cr-Ni의 피막 플런저 시험편에 대해 동일하게 적용하였다. 플런

Table 4 Chemical compositions of thermal spray powder (wt%)

WC Co Cr Ni

WC-Co-Cr 86 10 4 -

WC-Cr-Ni 73 - 20 7

Table 5 Specifications of thermal spray system JP-5000 Coating density (%) 98.0 ~ 99.8 High-pressure combustion (MPa) 0.6 ~ 1.0

Gas flow rate (m/sec) 2000 ~ 2200 Particle velocity (m/sec) 650 ~ 1150 Capability of thermal spray (kg/h) WC/Co : 10 CrC/NiCr : 7

Hardness (Hv) 1100 ~ 1450

Adhesive strength (MPa) Over 70

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Myung-whan Bae․Byoung-ho Park․Hwa Jung

Table 6 Injection conditions of thermal spray system JP-5000 Spray gun barrel (mm) 152.4

Spray distance (mm) 381.0

Spray rate (g/min) 75.8

Feeder speed (rpm) 300.0

Coating thickness (μm) 350 ~ 450 Oxygen pressure (MPa) 1.022

Fuel pressure (MPa) 0.875

저의 피막두께는 350 μm로 피복하고, 이전 연구⁹⁾ 에 서 개발한 초경면 연마기로 유효 피막층을 120 μm 로 연마하였다.

Table 7에는 표면 거칠기 측정기의 주요제원을 나 타내고 있고, 표면 거칠기 측정시스템은 이전 연구 에서 적용한 것을 사용했다.^9,10) 정확한 측정을 하기 위해 플런저 표면을 알코올로 세척한 후, 측정테이 블 위에 올려놓고 수준기로 수평을 맞춰 컷오프 값 은 0.8 mm로, 기준길이는 컷오프 값의 5배인 4 mm 로, 범위 값은 25 μm로 설정하여 이송장치를 작동시 켜 측정하였다.

산술 평균 거칠기(Ra) 및 최대높이(Ry)를 이송장 치로 측정하여 증폭기 및 기록기를 통과하는데, 본 연구에서는 5회 측정한 평균값을 최대높이 및 산술 평균 거칠기 값의 데이터로 사용하였다.

Table 8에는 경도측정기의 주요제원을 나타내고 있다. 경도값을 정확하게 측정하기 위하여 측정기 테이블의 V블록 상에 시험편을 올려놓고 시험하중 441.3 N에서 측정시간을 15초로 설정한 다음, 피막 중심의 표면 및 단면 경도를 측정하였다.

측정기로부터 표면 로크웰, 로크웰 및 브리넬 경 도를 10회 반복하여 측정한 후, 그 중에서 표면 로크 웰 경도 값에 대해 가장 큰 경도 값과 가장 작은 경

Table 7 Specifications of surface roughness measuring instrument

Item Specifications

Model Mitutoyo SURF-TEST SV-414 Limit indication (μm, Ry) 600

Cut-off value (mm) 0.08 ~ 8

Basic range (mm) 0.25 ~ 8

Stylus force (N) 0.00392

Driving speed (mm/s) 0.02 ~ 1.2

Tip radius (μm) 5

Table 8 Specifications of hardness measuring instrument

Item Specifications

Model Mitutoyo HR-521

Preliminary test load (N) 29.42, 98.07

Test load

Superficial rockwell (N) 147.1, 294.2, 441.3 Rockwell (N) 588.4, 980.7, 1471

Brinell (N) 1839

Test force setting By control unit

Test time (sec) 0 ~ 120

Diamond indenter radius (mm) 0.2 Control unit Touch screen type

도 값을 제외한 나머지 8회 측정한 평균값을 미세경 도의 데이터로 사용하였다.

Table 9에는 광학현미경의 주요제원을 나타내고 있다. 시험편의 단면 및 표면 형상을 관찰하기 위해 광학현미경에 부착된 CCD 카메라로 형상을 컴퓨터 의 측정프로그램(XT-measure)에 의해 이미지로 저 장하였다. 이 때, 각 시험편의 단면 및 표면 형상을 대물렌즈 20배율과 대안렌즈 10배율의 총 200배율 로 측정하여 관찰하였다.

3. 실험 결과 및 고찰 3.1 표면 거칠기 특성

Figs. 2, 3 및 4에서는 고속 초고압 왕복동 수압펌

Table 9 Specifications of optical microscope

Item Specifications

Model Mitutoyo TF-510F

Travel of X and Y table (mm) 50, 50 Digital X, Y counter resolution

(mm) 0.001, 0.005

Measuring accuracy (μm, @20 °C)

3 + 0.02L (L = measuring length: mm)

Focusing distance (mm) 150

Surface illuminator lamp (No.) 2 Eyepiece magnification × 10, × 15, × 20 Objective lens magnification × 1, × 3, × 5, × 10,

× 20, × 50, × 100 Resolution of magnification

(μm)

9.2( × 1), 3.9( × 3), 2.5( × 5), 1.5( × 10), 0.7( × 20), 0.5( × 50), 0.7( × 100)

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A Study on Durability Characteristics for Plungers of Conventional Ceramic and Surface Modification by Powder Coating Using High Velocity Oxygen Fuel Thermal Spray

(a) Before operation

(b) After operation for 100 days

Fig. 2 Comparisons of surface roughness profiles for the plunger coated by WC-Co-Cr powder between before operation and after operation for 100 days

Fig. 3 Comparisons of surface roughness profiles for the plunger coated by WC-Cr-Ni powder between before operation and after operation for 100 days

Fig. 4 Comparisons of surface roughness profiles for the conventional ceramic plunger between before operation and after operation for 100 days

프의 플런저를 STS 420J2로 제작하여 초고속 용사 에 의해 WC-Co-Cr과 WC-Cr-Ni의 분말로 피복한 것

과 기존 세라믹 플런저를 고속 초고압 왕복동 수압 펌프에 설치한 다음, 가동전과 100일 동안 가동한 후의 플런저 길이 방향의 중심부분 표면 거칠기를 측정하여 나타낸 곡선이다.

그림에서 2개의 분말피막 플런저와 세라믹 플런 저의 표면 거칠기 곡선은 가동 전보다 100일 동안 가동한 후의 산과 골에 대한 높이가 크게 나타나고 있다. 특히, 세라믹 플런저는 100일 동안 가동한 후 의 표면 거칠기 곡선변화가 너무 크기 때문에 가동 전보다도 표면 거칠기 선도를 100배 축소해서 Fig. 4 에 나타내었는데, 산과 골 높이가 대체로 유사하게 나타난 것은 100배 정도 증가함을 의미한다. 이것은 100일 동안 가동한 경우, V형 및 비철금속 패킹이 플런저와 접촉했을 때, 마찰 및 열충격으로 인하여 생긴 마모가 곡선의 산과 골 부분으로 형성되었고, 특히 세라믹은 금속재질 표면과 비교하여 취성에 약해 2개의 분말피막 플런저보다 약 100배 정도 높 게 나타타고 있다.

Fig. 5에는 가동전과 100일 동안 가동한 후의 WC-Co-Cr 및 WC-Cr-Ni 피막 플런저와 세라믹 플런 저의 산술 평균 거칠기와 최대높이를 나타내고 있 다. 그림에서 2개의 분말피막 플런저는 100일 동안 가동한 후 산술 평균 거칠기가 약 2.2 ~ 2.5배, 최대 높이는 약 1.6 ~ 1.7배로 증가한 반면에, 세라믹플런 저는 산술 평균 거칠기는 약 23.8배, 최대높이는 약 8.9배로 증가하여 2개의 분말피막 플런저에 비교하 여 산술 평균 거칠기는 약 9.5 ~ 10.8배, 최대높이는 5.2 ~ 5.7배 높게 나타났다.

3.2 경도 특성

Fig. 6에는 WC-Co-Cr 및 WC-Cr-Ni 피막 플런저 와 세라믹 플런저에 대하여 가동전과 100일 동안 가 동한 후의 피막 중심에 대한 단면 및 표면 경도값을 나타내고 있다. 그림에서 2개의 분말피막 플런저는 고경도 분말인 WC가 함유되어 있기 때문에 세라믹 플런저에 비해 근본적으로 경도값이 더 크다.

또한, 2개의 분말피막 플런저와 세라믹 플런저는 각각 단면 및 표면 경도값이 거의 동일하고, 가동전 과 100일 동안 가동한 후의 2개의 분말피막 플런저 에 대한 표면 및 단면 경도값도 거의 변화가 없다.

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배명환․박병호․정 화

(a) Before operation (a) Before operation

(b) After operation for 100 days (b) After operation for 100 days Fig. 5 Comparisons of surface roughnesses for plungers coated

by WC-Co-Cr and WC-Cr-Ni powder, and conventional ceramic plunger between before operation and after operation for 100 days

Fig. 6 Comparisons of hardness values on the measuring plane for plungers coated by WC-Co-Cr and WC-Cr-Ni powder, and conventional ceramic plunger between before operation and after operation for 100 days

그러나 세라믹 플런저의 경우에는 100일 동안 가동 한 후에 단면 경도값은 거의 변화가 없지만, 표면 경 도값은 약 0.97배 정도 감소하였다. 이것은 2개의 분 말피막 플런저 경우에 피막층이 마찰 및 열충격에 의한 마모로 두께가 감소되었을지라도, 피막이 유 지되어 경도값은 거의 변화가 없는 반면에, 기존의 세라믹 플런저는 표면의 산과 골이 과도하게 크고 많이 생성되어 표면의 경도가 떨어진 것으로 판단 된다.

3.3 단면 미세조직 특성

Figs. 7, 8 및 9에는 가동전과 100일 동안 가동한 후 에 대한 WC-Co-Cr 및 WC-Cr-Ni 피막 플런저와 기존 세라믹 플런저의 단면 미세조직을 나타내고 있다.

Figs. 7 및 8의 (a)에서 모재표면에 고속으로 적층 되는 2개의 용사피막은 서메트화 특성을 가지 고 있 는데, WC-Co-Cr의 용사피막은 바인더 역할을 하는 Co와 Cr기지 내에, WC-Cr-Ni의 경우에는 바인더 역 할을 하는 Cr기지 내에 고경도의 WC가 각각 분산 혼합된 형태로 존재하기 때문에 강도, 경도 및 내마 모 특성이 향상되었다. 이 때, 2개의 분말피막 플런 저에 대한 유효 피막두께는 120 μm인데, 플런저의 모재와 피복층 계면이 매우 치밀하여 결합력과 밀 착력이 양호하였다.

Figs. 7 및 8에서 2개 플런저에 대한 가동전의 유 효 피막두께는 120 μm이었지만, 100일 동안 가동한 후에는 마찰 및 열충격에 의해 WC-Co-Cr의 용사피 막의 두께는 평균 109 μm 정도로, WC-Cr-Ni의 경우

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Fig. 7 Cross-sectional microstructure of plunger coated by WC-Co-Cr powder

Fig. 8 Cross-sectional microstructure of plunger coated by WC-Cr-Ni powder

Fig. 9 Cross-sectional microstructure of conventional ceramic plunger

에는 평균 105 μm 정도로 감소되었다. 그러나 기존 세라믹 플런저는 하나의 재질로 제작되었기 때문 에, 마찰 및 열충격에 의한 단면조직 변화는 전혀 관 찰되지 않았다.

3.4 표면 미세조직 특성

Figs. 10, 11 및 12에는 가동전과 100일 동안 가동 한 후에 대한 WC-Co-Cr 및 WC-Cr-Ni 피막 플런저 와 기존 세라믹 플런저의 표면 미세조직을 나타내 고 있다.

Figs. 10 및 11에서 가동전의 표면은 이전 연구⁷⁾에 서 개발한 초고속 연마기에 의해 연마를 하였기 때 문에 2개의 분말피막 플런저 표면은 거의 동일하였 지만, 100일 동안 가동한 후에는 V형 및 비철금속 패킹이 플런저와 접촉하였을 때 마찰과 열충격에 의해 표면에 기공이 발생되었고, 작은 흠집도 일부 생성된 것을 알 수 있다.

Fig. 12의 기존 세라믹 플런저에서 가동 전에는 다수의 기공을 볼 수 있지만, 100일 동안 가동한 후 에는 열충격에 의해 가동전의 기공이 파괴되어 큰

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Myung-whan Bae․Byoung-ho Park․Hwa Jung

Fig. 10 Surface microstructure of plunger coated by WC-Co-Cr powder

Fig. 11 Surface microstructure of plunger coated by WC-Cr-Ni powder

Fig. 12 Surface microstructure of conventional ceramic plunger

흠집이 생성되었음을 알 수 있다.

Figs. 10, 11 및 12의 (b)에서는 세라믹, WC-Cr-Ni 피막 및 WC-Co-Cr 피막 플런저의 순서로 기공 및 흠집이 많이 발생되었음을 알 수 있다. 이것은 고경 도 분말인 WC의 역할 때문이다. 그림에서 WC 함유 량이 86 wt%로 가장 많이 함유된 WC-Co-Cr 피막 플 런저의 표면 변화가 가장 적어 앞에서 고찰한 경도 도 가장 높게 나타났음을 알 수 있다.

4. 결 론

본 연구에서는 고압 플런저의 내구성을 향상시키 기 위해 본 연구실에서 개발한 초고속 용사법으로 용사조건을 최적화하여 고속 초고압 왕복동 수압펌 프의 특성에 적합한 WC-Co-Cr 및 WC-Cr-Ni의 용사 분말을 적용한 피막 플런저와 기존 세라믹 플런저 에 대하여 가동전과 100일 동안 가동한 후의 표면 거칠기, 경도, 표면 및 단면 미세조직 특성을 조사하 여 다음과 같은 결론을 얻었다.

1) WC-Co-Cr와 WC-Cr-Ni 피막 플런저 및 기존 세 라믹 플런저의 표면 거칠기는 가동 전보다 100일

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A Study on Durability Characteristics for Plungers of Conventional Ceramic and Surface Modification by Powder Coating Using High Velocity Oxygen Fuel Thermal Spray

동안 가동한 후에 곡선의 산과 골 형성이 많이 나 타났는데, 기존 세라믹은 2개의 분말피막 플런 저보다 표면 거칠기가 약 100배 높게 나타났다.

2) WC-Co-Cr 및 WC-Cr-Ni 피막 플런저와 비교하여 기존 세라믹 플런저의 산술 평균 거칠기는 약 9.5

~ 10.8배, 최대높이는 5.2 ~ 5.7배 높게 나타났다.

3) WC-Co-Cr 및 WC-Cr-Ni 피막 플런저는 고경도 분말인 WC가 함유되어 있기 때문에 기존 세라 믹 플런저에 비해 경도값이 더 높게 나타났다.

4) 유효 피막두께 120 μm인 2개 플런저는 100일 동 안 가동한 후에는 마찰 및 열충격에 의해 WC-Co -Cr의 용사피막 두께는 평균 109 μm 정도로, WC- Cr-Ni의 경우에는 평균 105 μm 정도로 감소되었 고, 기존 세라믹 플런저는 하나의 재질로 제작되 어 마찰 및 열충격에 의한 단면조직 변화는 관찰 되지 않았다.

5) 표면 미세조직은 기존 세라믹, WC-Cr-Ni 피막, WC-Co-Cr 피막 플런저의 순서로 기공 및 흠집이 많이 발생되었는데, 고경도 분말인 WC 함유량 이 많을수록 플런저의 표면 변화가 적었다.

후 기

본 연구는 2단계 BK21사업 첨단기계항공고급인 력양성사업단의 지원을 받아 수행되었다.

References

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