• 한국세라믹학회지
• /
• 제34권1호
• /
• pp.88-94
• /
• 1997

플라즈마 용사법(plasma spray method)으로 제작된 상용 가스 터빈 연소기의 finned segment의 열차폐용 코팅계, ZrO2-8wt%Y2O3 top coat/Ni-26Cr-5Al-0.5Y bond coat/Hastelloy X superalloy 기판에서 NiCrAlY bond coat의 산화 거동과 열피로 파괴에 대하여 조사하였다. 생성된 bond coat의 주산화물은 NiO, CrO2, Al2O3였다. ZrO2/bond coat계면에서 생성된 산화물의 분포는 고온에서의 사용 전에 이 계면 아래에 얇은 층의 Al2O3가없는 곳에서는 NiO 산화층 및에 Cr2O3와 Al2O3가 혼합된 형태를 나타내었다. 열피로에 의해 박리된 시편의 파면을 관찰한 결과, 파괴는 주로 ZrO2/산화층 계면보다 세라믹층내로 약간 치우쳐서 일어나지만, 산화층 내에서도 약간 일어남을 알 수 있었다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제48권6호
• /
• pp.315-321
• /
• 2015

Rare-earth zirconates, such as $La_2Zr_2O_7$ and $Gd_2Zr_2O_7$, have been investigated as one of the candidates for replacing conventional yttria-stabilized zirconia (YSZ) for thermal barrier coating (TBC) applications at higher turbine inlet temperatures. In this study, double-ceramic-layer (DCL) TBCs of YSZ 1st layer and $La_2Zr_2O_7$ top coat layer are fabricated by suspension plasma spray with serial liquid feeders. Microstructures, hardness profiles, and thermal durability of DCL-TBCs are also characterized. Fabricated DCL-TBCs of YSZ/$La_2Zr_2O_7$ exhibit excellent properties, such as adhesion strength (>25 MPa) and electrical thermal fatigue (~1429 cycles), which are comparable with TBCs fabricated by atmospheric plasma spray.

• 한국표면공학회지
• /
• 제49권6호
• /
• pp.604-611
• /
• 2016

In order to comply with demand for high efficient gas turbines operating at higher temperatures, considerable amounts of research efforts have been performed with searching for the next-generation thermal barrier coatings (TBCs) with respect to coating materials as well as processing methods. In this study, thermal barrier coatings in the $(La_{1-x}Gd_x)_2Zr_2O_7$ system, which is one of the most versatile materials replacing yttria-stabilized zirconia (YSZ), are fabricated by suspension plasma spray with suspension made of synthesized powders via solidstate reaction. Dense, $100{\sim}400{\mu}m$ thick coatings of fluorite-phase zirconate with moderate amount of segmented microstructures are obtained by using suspension plasma spray. Phase formation and thermal diffusivity are characterized with coating compositions. The feasibility of $(La_{1-x}Gd_x)_2Zr_2O_7$ coatings for TBC applications is also discussed.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제51권6호
• /
• pp.598-604
• /
• 2014

Considerable research efforts have been explored attempting to enhance the thermal durability of thermal barrier coatings (TBCs) at the high operating temperatures of gas turbines. In this study, the suspension plasma spray (SPS) process was applied to produce TBCs with a segmented structure by using an yttria-stabilized zirconia (YSZ) suspension. Four different experiment sets were carried out by controlling the ratio between surface roughness of the bond coat and feed stock size ($R_a/D_{50}$) in order to examine the effect of $R_a/D_{50}$ ratio on the microstructure of SPS-prepared coatings. When the $R_a/D_{50}$ had a high value of 11.8, a deposited thick coating turned out to have a cone-type columnar microstructure. In contrast, at the low $R_a/D_{50}$ values of 2.9 and 0.18, a deposited thick coating appeared to have a dense, vertically-cracked microstructure. However, with the very low $R_a/D_{50}$ value of 0.05 the coating was delaminated.

• 한국분말재료학회지
• /
• 제30권5호
• /
• pp.415-423
• /
• 2023

With the increasing attention to environmental pollution caused by particulate matter globally, the automotive industry has also become increasingly interested in particulate matter, especially particulate matter generated by automobile brake systems. Here, we designed a coating composition and analyzed its mechanical properties to reduce particulate matter generated by brake systems during braking of vehicles. We designed a composition to check the mechanical properties change by adding Cr₃C₂ and YSZ to the WC-Ni-Cr composite composition. Based on the designed composition, coating samples were manufactured, and the coating properties were analyzed by Vickers hardness and ball-on-disk tests. As a result of the experiments, we found that the hardness and friction coefficient of the coating increased as the amount of Cr₃C₂ added decreased. Furthermore, we found that the hardness of the coating layer decreased when YSZ was added at 20vol%, but the friction coefficient was higher than the composition with Cr₃C₂ addition.

• 한국재료학회지
• /
• 제25권5호
• /
• pp.226-232
• /
• 2015

본 연구에서는 손상된 알루미늄 금형의 복원을 위해 고온플라즈마 용사법을 이용하여 금형의 표면에 $Al/Al_2O_3$ 혼합분말을 용사한 후 코팅층과 모재의 증착강도에 대한 평가를 수행하였다. 증착강도의 평가는 분사노즐의 이동속도, 순수한 알루미늄 bond coat 층의 유무에 따라 평가되었으며, bond coat 층을 생성시키지 않았을 때, 코팅층의 두께는 열팽창에 의한 잔류인장응력의 감소를 위해 두껍지 않아야 하지만 일정두께 이상이 되어야 최대의 증착강도를 얻을 수 있음이 나타났다. 또한 순수한 알루미늄 bond coat 층은 내부 결함이 없는 응고된 금속이기 때문에 두께에 따른 증착강도의 영향을 그대로 받아 두께가 두꺼울수록 bond coat 층을 생성시키지 않은 시험편보다 증착강도가 매우 낮게 측정되었다. 반면, 가장 얇게 bond coating 된 시험편 Bc3(3회의 bond coating층과 분사건의 이동속도가 20 cm/sec인 시험편) 는 bond coating을 하지 않은 시험편 중 가장 높은 증착강도를 가지는 시험편 Wbc20(bond coating층이 없고 분사건의 이동속도가 20 cm/sec인 시험편)보다 약 2배 이상증착강도가 향상되었다. 따라서 금형의 복원시에 중간층의 형성이 반드시 필요하며, 이는 코팅층의 잔류 인장응력을 보완시키며 고인성의 순수한 알루미늄과 같은 코팅층과 유사한 층을 코팅하는 것이 필요한 것으로 사료된다.

• 한국재료학회지
• /
• 제8권6호
• /
• pp.538-544
• /
• 1998

열차폐코팅층의 박리는 세라믹/금속접합층 계면에서 취성이 큰 스피텔의 생성, 금속과 세라믹의 열팽창계수의 차이, 세라믹층의 상변태, 코팅층의 잔류응력에 기인한다. 본 연구에서는 인코넬 713C에 전자빔 코팅 및 플라즈마 용사법으로 코팅된 안정화지르코니아/CoNiCrAIY 계면의 산화거동을 조사하기 위하여 $900^{\circ}C$에서 등온산화시험동안 생성되는 산화막층과 스피넬 생성 거동을 관찰, 분석하였다. 코팅 직후 코팅층에 고르게 분포하고 있는 Co,Ni,Cr,AI,Zr의 원소들이 산화시간에 따라 확산하여 산화반응을 하였다. 초기 20시간의 산화기시간에 안정화지르코니아/CoNiCrAIY 계면에 주요 성분이 $\alpha$-$AI_2O_3$인 산화막층이 생성되었고, CoNiCrAIY층에는 AI의 외부확산으로 인한 AI 결핍지역이 생성되었다. 산화시험동안 $\alpha$-AI2O층이 임계두께까지 성장한 후에 산화막층의 성장속도는 감소하였고, 안정화지르코니아/산화막층 계면에 스피넬, $Cr_2O_3$, $CO_2CrO_4$의 형성으로 인한 크랙이 관찰되었다.

• 한국재료학회지
• /
• 제10권4호
• /
• pp.312-316
• /
• 2000

HIP처리가 가스터빈 고정익 등 고온부품에 적용되는 열차폐 코팅층의 접착강도 및 고온특성에 미치는 영향을 조사하였다. 시편은 IN738LC 초합금 표면에 8wt%Y$_2$O$_3$-$ZrO_2$분말을 플라즈마 용사법으로 코팅한 후 $1200^{\circ}C$, 100MPa의 고온, 고압에서 4시간 동안 HIP 처리하여 준비하였다. 실험결과 HIP 처리된 코팅의 경우 미세균열과 기공이 상당량 감소하였으며 EDX분석을 통해 계면에서 원자간 상호확산이 발생한 것을 확인하였다. 이러한 코팅층의 치밀화 및 상호확산으로 인해 HIP처리된 코팅층의 접착강도는 48% 이상 크게 증가하였으며 조직 또한 균질화 되었다. 반면 가열과 냉각이 반복되는 환경에서 코팅층의 내구력은 HIP 처리된 경우가 다소 저하되었다. 이는 코팅과 모재와의 열팽창 차이로 인한 변형을 완화시켜주는 기공과 미세균열이 감소되었기 때문으로 판단된다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제39권6호
• /
• pp.582-588
• /
• 2002

Ti 기판에 TiO$_2$ 중간층을 플라즈마 용사법으로 증착 후 IrO$_2$-RuO$_2$ 박막을 졸-겔과 dip coating법으로 제조하였다. 코팅 층의 접착력을 향상시키기 위하여 유기화합물과 glass brit을 첨가하였다. Taguchi법의 망대특성과 Lls(2$^1$$\times$3$^{7}$ )의 직교배열표를 이용하여 IrO$_2$-RuO$_2$ 박막의 최적조건인 인자와 수준 조합의 최적화를 전류밀도를 측정 분산분석하였다. 최적의 코팅조건은 각각 ethyl cellulose의 점도는 100cp, 건조온도 및 시간은 17$0^{\circ}C$ 20분, 열처리온도 및 시간은 75$0^{\circ}C$ 10분, 전도성 분말과 glass frit의 무게비는 99:5, 최종열처리시간은 120분, 주입산소량은 5sccm이었다. 분산분석결과, 유의수준이 $\alpha$=0.1인 통계적으로 90%신뢰공정이었다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제29권6호
• /
• pp.283-293
• /
• 2019

우주공간, 고에너지 플라즈마, 방사선 조사 환경과 같은 극한환경에서의 응용 분야가 증가함에 따라 더 높은 용융점 및 기계적 강도, 열전도도의 향상을 필요로 하는 재료에 대한 수요가 계속적으로 증가하고 있다. 이에 따라 대표적인 내열 소재인 탄소-탄소 복합체의 내산화/내삭마 특성을 개선하기 위하여 초고온 세라믹스를 이용하는 방법에 대하여 리뷰하였다. 초고온 세라믹스를 합성하는 가장 간단한 방법인 CVD 코팅법과 다른 코팅법인 pack cementation, 용사법의 장단점을 서로 비교하였다. 복잡한 형상의 C/C 복합체에 CVD 코팅법을 적용하기 위한 방법으로 열역학 계산 및 CFD 시뮬레이션의 활용 가능성을 제안하였다. 또한 이런 방법을 통하여 제작한 TaC/SiC 이중 층 코팅과 TaC/SiC 다중 층 코팅의 내산화 특성을 비교한 결과, 다중 층 코팅을 적용하였을 때 더 뛰어난 내산화성을 보이는 것을 확인하였다.