| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2009년 가을 (11/05 ~ 11/06, 포항공과대학교) |
| 권호 | 15권 2호 |
| 발표분야 | H. Advanced Coating Techniques(첨단 코팅 기술) |
| 제목 | NiCrAlY/ZrO2-Y2O3 내열복합코팅의 고온산화 |
| 초록 | 산업발전용 가스터빈엔진 재료는 주로 Ni계 초합금으로 되고 있으나, 고온의 가혹한 부식환경에 노출되기 때문에 재료의 내구성과 신뢰성은 재료수명과 엔진가동온도에 큰 영향을 미친다. 따라서, 엔진금속표면에 치밀한 산화막을 형성하여 부식환경에서도 고온내식성을 확보하기 위해 상업적으로는 일반적으로 YSZ(yittria stabilized zirconia) 같은 내산화성의 세라믹 top coating 층과 MCrAlY (M=Ni, Co) 같은 금속기지의 bond coating 층으로 구성되어 있는데 이를 열장벽 코팅(TBC, Thermal Barrier Coatings)라고 부른다. 열장벽 코팅은 가스터빈 내 내열부품의 표면 온도를 낮춤으로써 고온 분위기에서 발생할 수 있는 산화, 부식, 마모등 유해한 작용으로부터 부품을 보호하는 기능과 더불어 부품의 사용온도를 높여 엔진 효율을 높이고 궁극적으로 제품의 수명과 성능을 향상시키는 역할을 한다. 고온에서 top coating은 열적, 화학적 장벽으로 작용하게 되며, bond coating 층은 열팽창계수 차이에 의한 열응력을 완화시킴으로써, 기지 금속에 top coating 층을 잘 붙어있게 하는 역할을 하게 된다. 본 연구에서는 Ni계 초합금기판에 대기 플라즈마 용사법을 이용하여 NiCrAlY/ZrO2-Y2O3 내열복합코팅재를 제조한 후, 고온산화에 따른 미세조직 변화를 조사하였다. 코팅재는 (Ni,Cr)-잉여지역, (ZrO2-Y2O3)-잉여지역 및 이들 지역 사이의α-Al2O3층으로 구성되어 있었다. NiCrAlY내열코팅의 고온산화시 ɑ-Al2O3, NiO, NiCr2O4, Cr2O3 등의 산화물이 생성되며, 산화초기에는 산소친화력이 강한 Al이 산화되어 Al2O3보호피막이 생성되었다. 고온 산화시, 분위기중의 산소가 (ZrO2-Y2O3)-잉여지역을 통과하여 내부로 침투하여 Al2O3층 주변에서 Cr과 반응하였기 때문에, 산화후의 코팅재는 Ni-잉여지역, (ZrO2-Y2O3)-잉여지역 및 (Al2O3, Cr2O3)층으로 구성되었다. 본 연구는 2008년도 전력기반(전력선행)기술개발사업의 결과입니다. |
| 저자 | 이재호, 이동복 |
| 소속 | 성균관대 |
| 키워드 | YSZ; TBC; Oxidation |
