현대 산업 응용 분야에서 재료는 고온, 압력, 부식 및 마모와 같은 극한 조건이 전례 없는 문제를 야기하는 점점 더 가혹한 작업 환경에 직면해 있습니다. 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 과학자와 엔지니어는 뛰어난 내열성, 부식 방지 및 마모 내구성을 입증하는 고급 세라믹 소재를 계속해서 연구하고 있습니다. 열분무 코팅 중에서 코디어라이트, 멀라이트, 포스테라이트 세라믹은 고유한 성능 이점으로 인해 특히 유망한 솔루션으로 부상했습니다.
열 분사는 기능성 코팅을 생성하기 위해 용융 또는 반 용융 재료를 기판에 증착하는 표면 엔지니어링 기술을 나타냅니다. 기존 코팅 방법에 비해 열 분사는 더 넓은 적용 가능성, 다양한 재료 선택 및 유연한 처리를 제공하여 내마모성, 부식 방지 및 열 안정성을 포함한 기판 특성을 크게 향상시킵니다.
세라믹 재료는 열 분사 응용 분야에서 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다.
이러한 특성으로 인해 열분무 세라믹은 항공우주, 자동차, 에너지, 화학 처리 및 전자 산업 전반에 걸쳐 없어서는 안 될 요소입니다.
근청석(Mg2알4시5영형18)는 용사 세라믹 중에서 열팽창계수가 매우 낮고 열충격에 대한 저항력이 뛰어납니다. 의사육각형 사방정계 결정 구조에는 상당한 공극 공간이 포함되어 있어 밀도가 2.53g/cm2로 낮습니다.3융점은 1470°C입니다.
재료의 평균 열팽창 계수(CTE) 범위는 1.5-4.0 × 10-6℃-125-700°C, 플라즈마 분사 근청석 크기 2.94 × 10-6℃-1. 이러한 초저팽창은 급격한 온도 변동 시 열 응력을 최소화하여 균열 및 구조적 결함을 방지합니다.
Cordierite의 열충격 저항성은 다양한 응용을 가능하게 합니다:
유럽 특허에는 열 분사를 통해 다공성 근청석 코팅을 생성하는 방법이 기술되어 있습니다. 연구에 따르면 플라즈마 분사된 근청석은 초기에 830°C 이상에서 μ-근청석으로 결정화되는 무정형 구조를 형성하고 1000°C 근처에서 고근청석으로 비가역적으로 변형되는 것으로 나타났습니다.
멀라이트(3Al2영형3·2SiO2)은 체적 변화를 일으키는 다형성 변형 없이 전체 결정 온도 범위에서 탁월한 열적, 화학적 안정성을 유지합니다. 사방정계 격자 구조는 3.0g/cm의 밀도를 나타냅니다.3, 융점 1810°C, CTE 5.3 × 10-6℃-1.
강력한 Al-O 및 Si-O 결합은 높은 경도와 기계적 강도를 제공하는 동시에 뛰어난 크리프 저항성은 고온에서 하중 지지력을 제공합니다.
Mullite의 안정성은 중요한 응용 분야를 지원합니다.
NASA 연구에서는 멀라이트 TBC가 SiO2에도 불구하고 1100°C 미만에서 우수한 열충격 저항성을 입증한다는 사실을 확인했습니다.2상 변형은 1200°C 이상에서 성능 저하를 유발합니다. 디젤 엔진 테스트에서는 동일한 열 순환 하에서 멀라이트 코팅이 지르코니아 기반 코팅보다 균열이 덜 발생하는 것으로 나타났습니다.
포스테라이트(Mg2SiO4)는 높은 기계적 강도와 낮은 손실 탄젠트를 나타내므로 고주파 전기 응용 분야에 이상적입니다. 산업용 포스테라이트는 일반적으로 사방정계 구조, 밀도 3.21g/cm2의 엔스타타이트 상으로 존재합니다.3, 융점은 1557°C입니다.
강력한 Mg-O 및 Si-O 결합은 주목할 만한 경도에 기여하며, 매우 낮은 유전 손실은 효율적인 고주파 신호 전송을 보장합니다.
Forsterite는 다음과 같은 분야에서 중요한 역할을 합니다.
플라즈마 분사된 포스테라이트 침전물은 알루미나 또는 지르코니아 세라믹보다 덜 뚜렷한 층상 구조를 갖는 비정질 상을 포함합니다. 어닐링 처리는 상 조성과 열팽창 특성을 변경하지만 결정화 동역학에 대해서는 추가 조사가 필요합니다.
열 분사 기술의 지속적인 발전으로 이러한 특수 세라믹의 응용 분야가 확장될 것입니다.
지속적인 혁신을 통해 근청석, 멀라이트 및 포스테라이트 열분사 세라믹은 극한의 운영 문제에 직면한 중요한 산업 구성 요소에 대한 안정적인 보호를 계속해서 제공할 것입니다.
