SUOYI 용사(Thermal Spraying)용 구형 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 분말

SUOYI 용사(Thermal Spraying)용 구형 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 분말
구형 YSZ 분말
높은 구형도: 입자가 완벽한 구형을 이루고 있어 유동성이 매우 우수합니다. 이를 통해 노즐 막힘이나 브리징(분말 엉킴) 현상 없이 균일하고 연속적인 분말 공급이 가능합니다.
높은 증착 효율: 구형 입자는 겉보기 밀도가 높고 비행 중 속도가 안정적이어서, 파쇄형(각진 형태) 분말보다 훨씬 높은 증착 효율을 나타냅니다.
치밀하고 균일한 코팅층: 분말이 완전히 용융되어 고르게 퍼지므로, 기공률이 낮고 표면이 매끄러우며 미세구조가 일정한 코팅층을 형성합니다.
상변화 강화(Phase-Transformation Toughening): 이트리아 안정화 시스템(예: 3Y, 5Y, 8Y 등)을 적용하여 정방정계(tetragonal) 또는 입방정계(cubic) 상을 안정적으로 유지합니다. 이를 통해 상변화로 인한 균열 발생을 억제하고, 뛰어난 인성과 내열충격성을 제공합니다.
우수한 단열 성능: 낮은 열전도율과 고온 부식에 대한 저항성을 갖추고 있어, 가스 터빈이나 항공 엔진의 열차폐 코팅(TBC)에 사용되는 대표적인 소재입니다.
엄격히 제어된 고순도 조성: 주성분(Y₂O₃ 및 ZrO₂)은 물론 불순물(SiO₂, Fe₂O₃, Na₂O 등) 함량을 엄격하게 관리하여, 제조 배치(batch) 간 일관된 품질을 보장합니다.
입자 크기 맞춤 설정: 대기 플라즈마 용사(APS), 고속 산소-연료 용사(HVOF), 진공 플라즈마 용사(VPS) 등 다양한 용사 공정에 맞춰 D50 값과 입도 분포를 최적화할 수 있습니다.
1. 용사용 구형 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 분말은 고순도 초미세 지르코니아에 이트리아 안정제를 혼합한 뒤, 고온 용융 및 구형화 공정을 거쳐 제조된 고성능 세라믹 분말입니다. 이 제품은 지르코니아 고유의 장점인 높은 융점, 높은 경도, 낮은 열전도율, 그리고 우수한 화학적 불활성(안정성)을 그대로 유지하고 있습니다. 이트리아(Y₂O₃)를 첨가하여 안정화하면 결정 구조가 정방정계(t-ZrO₂) 또는 입방정계(c-ZrO₂) 상으로 고정됩니다. 이는 순수 지르코니아를 냉각할 때 단사정계에서 정방정계로 상변화가 일어나면서 발생하는 부피 팽창 및 코팅 균열 문제를 근본적으로 해결해 줍니다. 또한, 분말의 형태가 구형에 가깝기 때문에 플라즈마 제트 내에서 더욱 균일하게 가열되고 완전히 용융될 수 있으며, 그 결과 높은 결합 강도와 긴 열 사이클 수명을 갖는 코팅층을 형성할 수 있습니다.

2. 주요 응용 분야:
항공우주 엔진 부품(터빈 블레이드, 연소실 열차폐막 등) 및 가스 터빈 블레이드용 열차폐 코팅(TBC); 발전 설비(가스 및 증기 터빈 블레이드)용 고온 단열 코팅; 산업용 로(furnace) 롤러 및 소각로 부품; 자동차 부품(배기 계통 부품, 점화 플러그); 석유화학 설비(내식성 및 내마모성 밸브, 펌프 하우징); 금속 공정 부품(압연 롤, 로 롤러); 내마모성 및 내식성 구조용 코팅; 생체 의학용 부품(인공 관절 코팅 등).

3. 제조 공정
핵심 공정 흐름: 화학적 공침/도핑 → 하소 및 합성 → 분쇄 및 조립(과립화) → 플라즈마(또는 화염) 구형화 → 정밀 분급 → 검사 및 포장.
도핑 및 혼합: 고순도 ZrO₂와 Y₂O₃를 정밀한 비율로 계량하고 습식 혼합하여 이트륨이 균일하게 분포되도록 합니다.
하소 및 합성: 고온 하소를 통해 안정적인 정방정계 또는 입방정계 상의 전구체를 형성하며, 이 과정에서 휘발성 성분과 탄소 잔류물을 제거합니다.
분쇄 및 조립: 제트 밀(jet mill)을 사용하여 목표 입자 크기 범위로 분쇄한 뒤, 구형화 공정의 원료로 적합한 형태의 과립(granule)으로 가공합니다. 플라즈마 구형화(핵심 공정): 분말을 고온 플라즈마 제트(약 6,000~10,000°C) 내부로 투입합니다. 입자 표면이 즉각적으로 용융되며, 표면 장력에 의해 입자가 구형으로 수축합니다. 이후 급속 냉각을 거쳐 구형 입자 형태로 굳어지게 됩니다. 이 단계에서는 구형도, 중공 입자(내부가 비어 있는 입자) 비율, 밀도와 같은 핵심 특성이 결정됩니다.
분급 및 체질(Sieving): 기류 분급 및 기계적 체질 공정을 통해 입도 분포를 특정 공정 요구사항(예: 15–45 μm 또는 –45+15 μm 범위)에 맞게 조정합니다. 이는 APS(대기 플라즈마 용사)나 HVOF(고속 산소-연료 용사)와 같은 공정에 사용됩니다.
검사 및 포장: 샘플에 대해 입도 분포(레이저 회절법), 구형도(SEM 분석), 겉보기 밀도, 유동성, 화학 조성, 결정상(XRD 분석) 등을 검사합니다. 품질 기준을 충족하는지 확인된 후, 분말을 밀봉하여 포장합니다.
공정상의 장점: 기존의 파쇄 및 조립(granulation) 방식으로 제조된 분말과 비교할 때, 플라즈마 구형화 공정을 거친 분말은 구형도가 더 높고 중공 입자 비율이 낮으며, 입자 간 응집 현상이 없습니다. 그 결과 유동성과 증착 효율이 크게 향상됩니다.

4. 포장 시스템
내부 포장: 수분 유입을 방지하기 위해 식품 등급의 열접착 PE(폴리에틸렌) 백을 사용하며, 필요에 따라 진공 포장하거나 질소 충진 처리를 합니다.
외부 포장: 사각형 PVC 드럼 또는 파이버 드럼을 사용하여 용기당 25kg씩 포장합니다. 외부에는 브랜드, 제품 등급, 배치 번호, 순중량, 제조 일자 및 방습 관련 기호가 인쇄되어 있습니다.
팔레트 적재 및 출하: 표준 목재 팔레트 또는 (수출용 ISPM-15 규격을 준수하는) 훈증 처리된 팔레트를 사용합니다. 팔레트는 스트레치 필름으로 감싸고 모서리 보호대를 사용하여 보강하며, 필요에 따라 결속 밴드(스트래핑 밴드)를 적용합니다.
문서 및 라벨링: 각 드럼에는 라벨이 부착되며, 성적서(COA, Certificate of Analysis)가 함께 제공됩니다. 외부 포장의 배송 표기(Shipping marks)는 고객의 요구사항에 맞춰 조정할 수 있습니다.
보관 조건: 서늘하고 건조하며 환기가 잘 되는 곳에 보관하십시오. 수분 흡수나 뭉침 현상을 방지하기 위해 용기를 단단히 밀봉하여 보관해야 합니다. 일반적인 유통기한은 12개월(미개봉 상태 기준)입니다.