HIP (hot isostatic pressing) 기술은 고압용기에 불활성 Ar 가스를 놓고 컴프레셔를 이용하여 일정 압력을 가한 후 온도를 고온 (max. 2000°C)으로 올릴 경우 가스가 팽창하여 고압 (1,000kg/cm²~2,000kg/cm²)이 형성되고 모든 방향으로 압력이 가해지는 원리를 활용한 장비로써 그림 1에 개략도를 나타내었다. HIP 기술을 적용할 경우, 내부 기공이 제거되고, 방향성이 사라지며, 난 성형재의 소결이나 접합이 가능하고, 접합강도가 우수하며, 기계적 성질이 향상되는 등 많은 장점을 가지고 있다.

그림 1. Schematic illustration of HIP equipment.

HIP을 이용하여 MMC가 클래딩된 소재를 제조하는 연구는 일부 진행된 바 있다. 그림 2~4는 분쇄용 롤러에 적용하기 위하여 HIP을 이용하여 MMC를 롤러에 클래딩함으로써 내마모 특성을 크게 향상시킨 선행 연구 결과이다[Wear, 250 (2001) p.54]. 이 외에도 최근에는 HVOF (high velocity oxy-fuel) 스프레이를 이용하여 MMC를 코팅한 후 HIP을 이용하여 표면을 고착함으로써 표면의 내마모성을 향상시티는 연구가 진행 된 바 있다[Surface & Coatings Technology, 204 (2010) p.3858].

그림 2. Structure of the roller surface and microstructure of component A showing the carbides in a martensitic metal matrix.

그림 3. Wear rate vs. operating time for a HEXADUR roller (HIP cladded roller) and 7 weld deposited counter roller.

그림 4. Surface of a HEXADUR roller (HIP cladded roller) and 7 weld deposited counter roller after 2500h of operation.

나노입자 강화형 합금 분말 이용 HIP 이종복합 튜브 클래딩

위에서 살펴보았듯이 지금까지 분말야금을 이용하여 MMC를 제조한 후 모재의 표면에 코팅함으로써 내마모성을 증가시키고자 하는 HIP 클래딩 선행 연구가 최근 진행되고 있으나, 아직까지 나노입자 강화형 합금분말을 이용한 연구는 진행된 바가 없다. 나노입자 강화형 합금분말일 이용한 HIP 이종복합 튜브 클래딩 예비실험은 기존의 MMC를 이용하여 제조하는 방법과 매우 유사하다. 즉 나노입자 강화형 분말을 튜브의 내부 혹은 외부에 canning하여 고정한 후 HIP 기술을 이용하여 이종복합 튜브 클래딩 소재 제조가 가능할 것이며, 이를 그림 5에 나타내었다.

그림 5. Scheme of HIP tube cladded with metal matrix nano composite.

Document ID: d20150004