내마모성 코팅에서 블랙 실리콘 카바이드의 응용 분야는 무엇입니까?
블랙 실리콘 카바이드 (SiC)는 높은 경도, 뛰어난 내마모성, 화학적 안정성 및 고온 성능으로 인해 내마모성 코팅 분야에서 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다. SiC의 구체적인 응용 분야와 특성은 다음과 같습니다.
1. 적용 분야
(1) 산업기계 부품 마모 방지: 펌프 본체, 밸브, 스크류 컨베이어, 베어링 등 마모되기 쉬운 부품의 표면 코팅에 사용되어 수명을 크게 연장합니다. 예: 광산 기계의 파쇄기 블레이드와 드릴 비트 코팅은 광석의 높은 마모를 방지할 수 있습니다.
(2) 자동차 및 항공우주 엔진 부품: 터빈 블레이드, 피스톤 링 등 고온 마찰 부품의 코팅을 통해 고온 산화 및 마모를 감소시킵니다. 브레이크 시스템: 탄소 섬유와 복합 소재를 사용하여 브레이크 디스크의 내마모성을 향상시킵니다.
(3) 에너지 및 화학 산업 파이프라인 및 원자로: 산 및 알칼리와 같은 부식성 매체에서 SiC 코팅은 금속 기판을 화학적 부식 및 입자 침식으로부터 보호합니다. 원자력 설비: 보호 코팅으로서 방사선 환경에서 마모를 방지합니다.
(4) 전자 및 반도체
내마모성 절연층 : 반도체 장비(로봇팔 등)의 이동부에 사용되며 내마모성과 전기적 절연성을 모두 갖추고 있습니다.
(5) 공구 및 금형
절삭공구 : 코팅은 초경공구의 내마모성을 향상시키고 고경도 재료(티타늄 합금 등) 가공에 적합합니다.
사출 금형: 플라스틱 충전 중 마모를 줄이고 금형 수명을 연장합니다.
2. 성능적 장점
높은 경도(모스 경도 9.2, 다이아몬드에 이어 두 번째)로 마찰 계수를 크게 줄입니다.
고온 내구성(최대 1600°C까지 안정적)으로 고온 작업 조건에 적합합니다.
화학적 불활성: 산, 알칼리, 소금에 의한 부식에 강하며, 혹독한 화학 환경에 적합합니다.
낮은 열팽창 계수: 코팅은 금속 기질과 좋은 결합 안정성을 가지고 있으며 벗겨지기 쉽지 않습니다.
3. 코팅 제조 기술
열분사(플라즈마 용사, 초음파 화염 용사): 대면적 부품에 적합하지만 기공률이 높습니다.
화학 기상 증착(CVD): 정밀 부품을 위한 고밀도, 고순도 SiC 코팅을 제조합니다.
물리 기상 증착(PVD): 절삭 공구 및 전자 장치에 적합한 박막 코팅.
졸-겔 방식: 비용은 낮지만, 얇은 코팅을 위해서는 여러 겹의 코팅이 필요합니다.
4. 과제 및 개선 사항
접착 강도: 중간층(예: NiCr 합금)을 통해 코팅과 기질 사이의 접착력을 향상시킵니다.
균열 제어: 내부 응력을 줄이기 위해 공정 매개변수(예: 분무 온도 및 냉각 속도)를 최적화합니다.
비용 문제: 성능과 비용의 균형을 맞추기 위해 복합 코팅(예: SiC-Al₂O₃)을 개발합니다.
5. 연구 최전선
나노-SiC 코팅: 나노입자 미세화를 통해 인성과 밀도 향상.
복합 코팅: 그래핀, 탄소나노튜브 및 기타 소재를 결합하여 자체 윤활성을 향상시킵니다.
3D 프린팅 기술: 복잡한 SiC 내마모성 부품을 직접 성형합니다.
요약:
블랙 실리콘 카바이드 내마모성 코팅은 중공업, 에너지 및 첨단 제조 분야에서 대체 불가능한 소재입니다. 제조 기술의 발전으로 더욱 정교하고 까다로운 환경으로 그 적용 범위가 확대될 것입니다.