고성능 세라믹 코팅의 성능에 대한 간략한 논의
고성능 세라믹 코팅은 유기 수지, 금속, 합금 이후 등장한 비금속 무기 코팅 계열을 통칭하는 용어입니다. 지난 반세기 동안 항공우주 공학 및 전자 군수 산업과 같은 최첨단 기술의 발전과 함께 고성능 세라믹 코팅 또한 지속적이고 빠른 성장을 이루었습니다. 이 새로운 유형의 고온 재료와 금속 매트릭스를 결합하여 제작된 코팅 부품은 고온 내성 및 내화학성 등의 장점을 지닌 일체형 세라믹 재료의 특성을 통합할 뿐만 아니라, 세라믹 코팅과 모재 금속의 높은 인성, 높은 가소성, 높은 전기 전도성을 상호 보완하여 원래 기판의 구조적 강도를 유지합니다.
성형 방법
① 고체상 증착 방법 : 자체 전파 고온 합성 등
② 기체상 증착법 : 물리기상증착법(PVD), 화학기상증착법(CVD) 등이 있다.
③ 습식화학 도금법 : 졸겔법, 무전해 도금법, 화학복합 도금법 등이 있다.
④ 용사 방식: 플라즈마 용사, 화염 용사 등이 있으며, 이 방식은 세라믹 코팅 시장 점유율의 50% 이상을 차지합니다.
장점과 단점
이점:
① 세라믹 재료의 고온 저항성, 내마모성, 내부식성 등의 특성과 금속 재료의 높은 강도와 인성, 가공성, 전기 및 열 전도성을 유연하게 결합하여 서로의 장점을 보완하여 종합적 장점을 극대화하고 기계 제품의 구조적, 환경적 성능에 대한 요구를 충족시킵니다.
② 세라믹 코팅 제조에 사용 가능한 재료는 매우 다양하며, 세라믹-세라믹, 세라믹-금속, 세라믹-플라스틱 등 다양한 재료를 필요에 따라 조합하여 사용할 수 있습니다. 또한, 기존 금속 가공 장비 및 조건과 쉽게 통합하여 기업의 기술 혁신을 달성할 수 있습니다.
③ 세라믹 코팅은 형성이 용이하고, 증착 속도가 빠르며 코팅 두께 조절이 가능합니다. 다양한 소결 공정을 통해 박육 부품, 중공 부품, 특수 형상 부품 표면에 분사할 수 있으며, 제품의 국부 분사 강화도 가능합니다.
④ 세라믹 코팅은 가공 성능이 우수한 다양한 기판에 제조할 수 있습니다. 예를 들어, 금속, 시멘트, 내화재, 석재, 석고 등 다양한 무기 재료; 플라스틱 및 유기 재료; 목재, 판지 등 세라믹 코팅을 분사하여 특성을 향상시킬 수 있습니다. 세라믹 코팅이 손상된 경우, 금속 기판은 재사용할 수 있으며, 세라믹 코팅은 다시 분사할 수 있습니다(2차 사용에 영향을 미치는 손상이 없는 다른 기판에도 동일하게 적용).
⑤ 재료 소비량이 적습니다. 세라믹 코팅의 두께는 일반적으로 수십 미크론에서 수 밀리미터 사이입니다. 또한, 세라믹 소재는 밀도가 낮아 재료 소비량은 적지만 부가가치는 높습니다.
⑥ 작업물의 크기나 시공 현장에 제한이 없습니다. 용사 제품은 크고 작을 수 있으며, 형상에도 제한이 없어 용사 공장이나 현장에서 시공이 가능합니다.
단점:
① 소성변형 능력이 부족하고, 응력집중 및 균열에 민감하며, 열충격 및 피로저항성이 부족합니다.
② 세라믹 코팅 소재와 금속 소재는 팽창계수와 열전도도에 상당한 차이가 있으며, 사용 중 발생하는 응력 상태의 차이는 수명에 영향을 미칩니다.
③ 코팅과 기판은 기계적 결합이나 분자력에 의해 결합되어 있으며, 두 면의 결합 강도가 다르다는 문제가 있다.