• 본 특허는 코팅 공정을 통해 다양한 금속산화물 코팅층을 형성시켜 고온 내산화성 및 기계적 특성을 개선 시킬 수 있는 초내열합금 복합체의 제조방법에 관한 기술임

• 본 특허틑 코팅 공정을 통해 고온 내산화성 및 기계적 특성을 개선할 수 있는 기술로 초내열합금 분야에 적용이 가능함

∨제트엔진의 터빈 블레이드∨선박 엔진의 흡∙배기 밸브, 플랜트용 부품

∨발전용 가스 터빈, 원자력 발전소 반응기∨자동차용 엔진의 흡∙배기 밸브

• 초내열합금으로 사용되기 위해서는 고온강도, 내산화, 내부식 등의 특성 향상이 필수적으로 요구되어 냉각 유로의 설계, 열차폐 코팅의 설계 등의 연구가 필요함

• 플라즈마 스프레이공정, 전자 범 물리적 증착법 공정 등을 적용하여 다양한 내산화와 열차폐 코팅층을 형성시킴으로써 복합체의 고온 내산화성 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있음

• 본 특허는 Mo 및 Nb계 초내열합금에 다양한 코팅 공정에 따른 다양한 코팅층을 형성하여, 고온 내산화 및 기계적 특성이 향상된 초내열합금 복합체의 제조방법에 관한 것임

• 본 특허에 따른 초내열합금 코팅층형성하는 방법은 초내열합금 기재를 준비하는 단계와 초내열합금 기재 상에 코팅층을 형성하는 단계로 나뉘며 다음과 같은 공정으로 진행됨

• 먼저, 코팅층을 형성하기전 초내열합금 기재를 세척, 플라즈마 표면 처리, 열처리 등으로 불순물을 제거하거나 코팅층 결합 향상을 위해 표면 특성을 변화시키며, 다음으로 초내열합금 기재 상에 금속 실리사이드, 금속-알루미나이드, 금속산화물로 이루어진 군에서 1종이상을 포함하는 코팅층을 형성함

• 코팅층을 형성하기 위해서 아래의 3가지 공정 중 하나 이상의 공정을 통해 초내열합금을 제조함으로써 기존에 보고되지 않는 우수한 열차폐성을 갖는 코팅층을 포함하는 초내열성합금 복합체를 제공함

• 고온내열소재 적용 기술은 금속 및 세라믹스가 사용되고 있으며, 그 중 내열합금은 일반 제강에서 여러 내열원소를 합금하여 잉곳을 만들고 이를 단조하여 내열 재료를 만들고 있지만 이러한 제조방법은 합금의 편석으로 단조작업이 어렵고 합금에 한계가 있음

• 합금의 편석과 이물질 혼입을 방지하기 위한 방법으로 분말 야금법을 고안하게 되었고 제강에서 삼중 용해법을 고안 하게 되었으나 결정입계 제어(DS, SC화)와 탄화물 석출 강화형, γ'(gamma prime) 석출 강화형 등이 개발하게 되었음

• 최근 기술의 발전에 의해 나노 사이즈의 원료 분말 제조가 용이해 짐에 따라, 방전 플라즈마 소결법과 같은 새로운 소결법이 개발되고 있으며, 산화물 분산강화분야인 ODS, Oxide Dispersion Strengthened 등 다양한 초내열 합금이 지속적으로 개발되고 있음

• 본 기술에 따른 초내열합금 코팅층형성 기술은 고온 내산화성 및 기계적 특성을 활용하여 발전용 가스 터빈 이나 엔진터빈 등의 분야에 활용 가능함

• 발전용 가스터빈의 시계 시장 규모는 연 17조원, 민간 항공기용 가스터빈 시장 규모는 연간 45조원으로 군용 가스터빈 시장까지 고려할 경우 총 시장규모는 연간 100조원 이상의 거대시장이며 이중 고온 소재부가 차지하는 비율은 최소 10% 이상으로 년 10조원 이상의 시장임

• 청정 전력 및 에너지 산업 분야에서 중요성이 강조되어 세계의 가스 터빈 설비 생산량과 시장 규모는 2025년까지 4.5% 연평균 성장률을 보여서 2025년 약 1150개 정도의 새로운 설비와 236억 달러의 시장규모를 형성할 것으로 보임

• 국내 가스터빈 산업분야의 선두업체인 두산중공업은 중형 가스터빈 4개 모델의 기술을 확보하였으며 대형 가스터빈 국산화 모델 독자개발을 추진중에 있음 

• 대형 가스터빈 국산화 모델 개발은 국가연구개발사업으로 정부가 5년간 896억원을 민간투자 2,28억원 등 총 3,100억원이 투입하여 진행되고 있으며 세계 최정상급 복합 화력발전 가스터빈을 개발하는 것을 목표로 함