Cold Spray 법으로 제조된 Al-Ni, Al-Ti 계면에서 Compound의 형성 거동

Abstract

본 연구에서는 Al, Ni, 그리고 Ti을 Cold Spray법으로 다층(Multi-layer) 코팅한 후, 열처리 시의 확산 거동을 관찰하였다. 코팅에 사용된 분말 입자는 standard De Laval type nozzle에 의해 가속되었으며, main carrier gas로는 일반적으로 사용되는 Argon 이나 Nitrogen 대신 Air가 사용되었다. 또한 코팅에 사용된 Al, Ni, 그리고 Ti 분말의 입도는 각각 77um, 3um, 그리고 44um 였다. Multi-layer 코팅막은 Argon과 Air 분위기 하에서 450~630℃의 온도범위로 후 열처리 되었다. Al 기판위에 올린 Al과 Ni의 Multi-layer 코팅의 경우, 열처리 분위기에 관계없이 Al₃Ni, Al₃Ni₂ 금속간 화합물 layer가 계면에 형성되었으며, Al의 확산계수가 Ni보다 빠름으로 인해 대부분의 금속간 화합물 layer는 Ni 측으로 치우쳐 있었다. 반면 Ni 기판위에 올린 Al layer 코팅의 경우, Ar 분위기 하에서 열처리 했을 때에는 Al₃Ni, Al₃Ni2 뿐만 아니라 NiAl, Ni₃Al layer도 형성되었다. Al 기판위에 올린 Al과 Ti의 Multi-layer 코팅의 경우에는, Ti particle 계면에 Al3Ti 만이 나타났으며, Ti 기판위에 올린 Al layer의 경우에도 Al₃Ti layer 만이 발견되었다. 특히 Al 기판위에 올린 Al과 Ti의 Multi-layer 코팅에 있어서는, 코팅 시 particle의 소성변형에 의한 excess defect 형성이 거의 없고, 용융 온도가 Ni보다 높아 재료 내에서 Al의 확산이 느리게 일어나는 Ti 코팅 층에 Al을 확산시킴으로써 금속간 화합물의 형성 반응이 inter-particle 타입으로 일어남을 확인할 수 있었다.