초경 코팅

Mar 20, 2024

Yuri Zhuk 박사는 경질 크롬 및 열 분사 코팅을 대체할 CVD 텅스텐/텅스텐 카바이드를 탐구합니다.

영국에서 개발된 텅스텐/텅스텐 카바이드 금속 매트릭스 코팅은 경질 크롬 도금(HCP) 및 열 분사 코팅인 HVOF를 대체하기 위해 Airbus 및 중요한 항공우주, 에너지 및 흐름 제어 부품을 사용하는 기타 전 세계 사용자에 의해 채택되고 있습니다.

EU 및 영국의 REACH(화학물질 등록, 평가, 승인 및 제한) 규정은 건강 및 환경 위험을 이유로 2024년 4월까지 HCP 생산에 사용되는 발암성 6가 크롬염의 사용을 금지합니다. 적합한 대체 제품을 찾는 것은 수년 동안 항공기 제조업체와 기타 HCP 사용자의 주요 공급망 우선순위였습니다.

HVOF는 가장 널리 사용되는 열분무 코팅 중 하나이며 종종 HCP의 대안으로 간주됩니다. 그러나 여기에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 열 분사 코팅은 외부 표면에 두꺼운(최대 수 mm) 층을 형성할 수 있지만 눈에 띄지 않는 표면이나 복잡한 형상에는 적용할 수 없습니다. 이는 코팅된 부품에 강한 화학적 또는 야금학적 결합을 형성하지 않으며 기판의 거칠기에 따라 기계적 접착의 핵심을 형성합니다. 결과적으로, 증착된 코팅은 매우 거칠며, HCP와 마찬가지로 허용 가능한 마감을 달성하려면 연삭이 필요합니다.

영국에 본사를 둔 고급 표면 코팅 개발업체인 Hardide Coatings는 HCP 및 HVOF의 대안으로 설계된 나노 구조의 저온 화학 기상 증착(CVD) 텅스텐/텅스텐 카바이드 금속 매트릭스 코팅 제품군을 개발했으며 두 가지 모두 중요한 특성을 능가합니다.

CVD 공정은 Hardide CVD 코팅이 내부 표면뿐만 아니라 외부 표면에도 도달할 수 있고 HCP 및 HVOF와 달리 복잡한 형상을 코팅할 수 있음을 의미합니다. HCP와 HVOF는 공차와 균일한 표면 마감을 달성하기 위해 코팅 후 연삭해야 합니다. 이는 비용과 생산 시간을 추가하고 코팅할 부품의 모양을 단순한 평면이나 원통형 면으로 제한합니다. 적용된 하드화물 CVD 코팅은 일반적으로 표면 마감이 ~0.5~0.6미크론 Ra이며, 연삭할 필요 없이 0.2~0.3미크론 Ra로 연마할 수 있습니다.

Hardide-A는 항공우주 산업의 요구 사항을 충족하도록 특별히 개발되었으며 HCP의 두께(50~100미크론) 및 경도(800~1200Hv)와 일치하므로 사전 코팅 도면 및 치수를 변경할 필요가 없어 전환이 단순화됩니다. .

Hardide-A의 낮은 열팽창으로 인해 증착된 코팅은 일반적으로 압축 잔류 응력을 받으며 HCP의 전형적인 미세 균열이 없습니다. 결과적으로 CVD 텅스텐 카바이드 코팅은 부식에 대한 탁월한 장벽이 되며 이 중요한 특성에서 HCP보다 성능이 뛰어납니다. 코팅은 강화된 연성 및 인성, 최소 피로 차감(HCP 또는 HVOF보다 훨씬 우수한 고주기 피로 성능)을 가지며 마모에 대한 향상된 보호 기능을 제공합니다.

길고 광범위한 테스트 프로그램을 거친 후 Airbus는 Hardide-A 코팅을 HCP 대체품으로 제공하기 위해 Hardide Coatings를 선택했으며 현재 Airbus A320, A330, A380 및 A400M 항공기의 날개 부품을 코팅하고 있습니다. 얇은 강판으로 만든 부품 중 하나에는 HVOF 코팅이 지정되어 있었지만 생산 과정에서 HVOF 코팅 후 용사층이 냉각되면 대부분의 부품이 휘어졌습니다. Hardide CVD 코팅은 부품 변형이 없는 더 나은 대안임이 입증되었습니다. 유럽의 헬리콥터 제조업체는 HVOF 코팅을 대체하는 기어박스 샤프트의 Hardide CVD 코팅을 승인했습니다. 매끄러운 Hardide 코팅이 씰 마모를 훨씬 줄여 오일 누출 및 절단 유지보수 위험을 줄이는 것으로 나타났기 때문입니다. 미국에 본사를 둔 용적형 펌프의 주요 생산업체는 피스톤과 실린더 모두에서 HCP를 대체하기 위해 CVD 코팅을 점점 더 많이 사용하고 있으며 연마성 유체를 처리할 때 펌프 수명이 3배 증가했다고 보고했습니다.

경질 크롬 및 HVOF에 대한 모든 대안은 서로 다른 특성을 가지며 정확한 대체품은 없으므로 최상의 솔루션을 결정하려면 응용 분야 및 성능 요구 사항을 평가하는 것이 필수적입니다. 성능 기준이 충족되는지 확인하기 위한 광범위한 테스트와 증거 기반 평가가 뒤따르는 이러한 접근 방식은 구성 요소별로 경질 크롬 및 HVOF 교체에 가장 적합한 대안을 식별할 것입니다.