• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.105-105
• /
• 2010

자동차 차체부품에 적용되는 플라스틱 소재는 강도와 내마모성, 내충격성의 충분한 물성확보가 필요하며, 이에 플라스틱 소재의 기계적 특성 향상을 위해 유리 섬유가 다량 함유된 복합소재적용이 증가하고 있다. 반면 플라스틱이 고강도화함에 따라 제품 성형을 위한 사출 금형을 손상시키는 사례가 빈번하게 발생하고, 소재의 유동성 저하에 따른 사출 불량이 증가하고 있어 고강성 플라스틱 복합소재에 대응하는 고경도, 고내마모 특성이 부여된 사출 금형의 개발이 시급한 실정이다. 특히 사출 금형에 사용되는 소재는 기존 소재에 비해 우수한 내마모성과 함께 고광택을 유지하는 것이 더욱 중요해졌으며, 이에 따라 유럽, 일본과 국내 연구진에 의해 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 일본에서 개발되어 국내에도 소개된 래디칼 질화는 기존 질화법에 표면의 화합물 층만을 제어하는 것으로 다소의 표면 광택 효과는 있으나, 플라스틱 사출에 그대로 적용하기에는 무리가 따르므로 그 용도가 극히 제한적이다. 본 연구에서 적용한 나노 질화기술은 0.1torr 이하의 고진공에서 고밀도의 플라즈마 에너지를 발생시키는 방법으로 화합물층이 없는 나노 크기의 질화층을 소재 표면에 형성시키는 기술로서, 처리 후에도 표면의 색상 및 광택의 변화가 없는 것을 특징으로 한다. 또한 표면 경도 및 피로 특성을 향상시킴으로써 금형의 내구 수명을 향상시킬 것으로 기대된다. 본 연구에서는 KP4 금형 소재를 사용하여 플라즈마 이온 질화 시험 조건에 따른 소재의 경도 및 내마모 특성을 파악하고, 미세 조직 분석 및 XRD 분석 등을 통해 내마모 특성 향상에 대한 기본 특성을 평가하였다. 또한 인장시험을 통해 인장강도, 항복강도 및 연신율을 파악하고, 이를 토대로 고주기 피로시험을 실시함으로써 S-N curve를 얻고, 이를 통해 피로 강도 및 피로 수명에 미치는 나노 질화 처리의 영향을 파악하고자 하였다. 플라즈마 이온 질화 시험은 질소와 수소 비율($N_2:H_2$), 진공도, Screen bias voltage, Bias voltage를 변화시켰으며, 챔버 온도는 $400^{\circ}C$로 고정하였으며, 처리시간도 3시간으로 고정하였다. 질소와 수소의 비율은 3:1일 때 최고의 내마모 특성을 보였으며, 진공도는 내마모 특성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. KP4의 초기 경도값은 약 302 Hv인 반면 최적의 나노 질화처리를 거친 시편에서는 800Hv 이상의 Vickers 경도값을 보였다. SEM 미세조직 분석과 EPMA를 통한 성분 분석을 시행한 결과 표층으로부터 약 $1.5{\mu}m$의 나노질화층을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.40 no.9
• /
• pp.881-885
• /
• 2003

Wear and friction properties of the alumina-glass dental ceramics were evaluated in exact in vitro environment (artificial saliva at 37$^{\circ}C$), using a ball-on-disc apparatus, at contact loads from 49 N to 196 N and with the disc rotating at 120 rpm up to 10$^{6}$ cycles to investigate the wear behavior. As the load increased from 49 N to 196 N, the friction coefficient of 0.025 was maintained, however, the volumetric wear rate rose from 2.18 ${\times}$10$^{-9}$TEX>$mm^{3}$/Nㆍm to 2.35 ${\times}$10$^{-6}$TEX>$mm^{3}$/Nㆍm. Experimental results indicated that the wear behavior of the alumina-glass composites with a sliding distance of 4.4 km was a typical adhesive wear, which was applicable for orthodontia ceramic brackets.

• Journal of the Korean Society for Railway
• /
• v.18 no.5
• /
• pp.410-418
• /
• 2015

A slider of the pantograph undergoes uneven and abnormal wear due to sliding contact with the catenary. In the case of rain, the loss of lubricant increases the frictional resistance for the reciprocating motion between the catenary and the slider, accelerating local wear. The slider in the winter should have good wear resistance, which can be achieved through alloy design. Uneven and abnormal wear were not observed in the results of a driving test using a wear resistant slider. It was found that the increased density of the slider enhanced the corrosive effects of Fe-Ti, preventing the occurrence of abnormal wear by maintaining the wear and arc resistance in the rainy season. Also, mechanical and electrical wear did not affect the composition of the slider, and this improved the wear resistance. Inaddition, the slider was applied to an entire train and was tested during driving; ananalysis of the correlation of the catenary was performed, including during the rainy season and the winter season.

• Polymer(Korea)
• /
• v.35 no.1
• /
• pp.30-34
• /
• 2011

In this study, the effects of the electron beam irradiation on the thermal behavior and the abrasion properties of the glass fiber reinforced nylon 12 was investigated. The electron beam irradiation was carried out over a range of irradiation dose from 100 to 600 kGy with additive crosslinking agents such as triallyl cyanurate (TAC), triallyl isocyanurate (TAIC) and trimethylolpropane trimethacrylate (TMPTMA) for enhancing the crosslinking effects. The gel contents were increased dramatically above 200 kGy. It was verified that the degree of crosslinking depends on the radiation dose. The decreases of the melting temperature and the area of endothermic peak were observed as increasing the absorbed dose in the results of DSC analysis. The enhanced thermal stability was confirmed by the increases of decomposition temperature by electron beam irradiation. Furthermore, the negative deviations of the abrasion loss and the abrasion coefficients confirmed the improvement of the abrasion properties of irradiated nylon 12, as evidenced by SEM observation on the abrasion surfaces. The addition of the crosslinking agents to nylon 12 during effectively improved the thermal behavior and the abrasion properties of nylon 12 by the electron beam irradiation.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.08a
• /
• pp.62-62
• /
• 2010

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등에 의한 관절의 손상 부위를 대체하기 위해 고안된 관절의 인공대용물로써 최근 인구의 고령화와 질병, 사고의 증가에 따라 그 수요가 급격히 증가하는 추세를 보이고 있다. 인공관절의 소재로는 현재 metal-on-polymer(MOP) 소재가 가장 많이 사용되고 있는데, metal 소재로서는 Co-Cr계 합금이, polymer 소재로서는 초고분자량 폴리에틸렌 (ultra high molecular weight polyethylene) 이 주로 사용되고 있다. MOP 소재의 경우 충격흡수의 장점이 있는 반면 wear debris에 의한 골용해로 인해 관절이 느슨해지는 문제점이 발생하여 재시술의 주요 원인이 되고 있다. 또한 metal 소재로 주로 사용되고 있는 Co-Cr계 합금의 경우 인공관절의 마모, 부식 현상에 의해 Co, Cr등이 체내에 용출되어 세포독성의 문제를 일으킬 수 있다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 고체원소 이온주입 기술을 이용하여 316L stainless steel 기판에 niobium을 이온 주입 한 후 niobium nitride (NbN) 박막을 증착하여 counterpart 소재인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 의 마모를 줄이는 실험을 진행하였다. Pin-on-disk tribometer를 통해 마모 테스트를 진행하여 NbN 박막의 내마모특성을 평가하였으며, 박막의 결정구조 및 화학적 특성을 평가하기 위해 XRD, AES 분석을 수행하였다. 또한 박막의 경도와 표면조도를 측정하기 위해 micro hardness tester, AFM을 이용하였다.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.3 no.5
• /
• pp.451-458
• /
• 1993

Wear resistant titanium nirridc(TiN) coatings Were depositecd onto bearing stcel(AISI 52100) by plasma assisted chemical vapor deposition using the gaseous mixtyre of $TiCI_4, N_2, H_2$ and Ar. The In- fluences of the choorine on the crystallinity, microhardness, adhesion. Wear. property of coatings were studied. It was found that the TiN coatings had an outstanding resistance to wear but the mechanical properties of the coatings deteriorated with the increase in the chlorine content. From wear test, many cracks in the trailing edge which was under tensile stress was investigated.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2016.11a
• /
• pp.130-130
• /
• 2016

본 연구는 다양한 전산도와 유리산도 간의 산비에 따른 인산-망간 화성처리를 바탕으로 각 산비 조건에 따른 피막특성을 SEM과 EDAX로 확인 하였다. 더불어 내마모특성을 확인하고자 내마모시험을 통해 산비 조건에 따른 피막의 마찰계수를 확인하여 분석결과를 토대로 인산-망간 화성처리의 최적 산비를 도출하였다. 그 결과 산비 7.3 부근에서 최적의 표면 및 기계적 특성을 확보하였으며, 산비가 8.4로 지나치게 높거나, 산비가 6.0으로 떨어지게 되면 유리산도가 지나치게 높으면 피막 생성속도 및 결정성이 저하되어 위의 특성이 저하됨을 알 수 있었다.

• Composites Research
• /
• v.33 no.5
• /
• pp.241-246
• /
• 2020

In this study, aluminum (Al) alloy matrix composites in which B₄C particles were uniformly dispersed was manufactured through stir casting followed by hot rolling process. The microstructure, mechanical properties, and wear resistance properties of the prepared composites were analyzed. The composite in which the 40 ㎛ sized B₄C particles were uniformly dispersed increased the tensile strength and improved wear performance as the volume ratio of the reinforcement increased. In the case of the 20 vol.% composite, the tensile strength was 292 MPa, which was 155% higher than that of the Al6061. As a result of the wear resistance test, the wear width and depth of the 20 vol.% B₄C/Al6061 composites were 856 ㎛, and 36 ㎛, and the friction coefficient was 0.382, which were considerably superior to Al6061.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
• /
• 1992.11a
• /
• pp.63-76
• /
• 1992

금속재료에 경도가 큰 TiN을 코팅하면 우수한 내마모성능을 얻을 수 있기 때문에, 이 TiN 코팅은 절삭공구나 금형등의 수명을 향상시킬 수 있는 방법이라고 기대를 모으고 있다. 특히 최근에는 물리증착법이 개발되어, 비교적 낮은 온도에서 연화되는 재료에도 코팅할 수 있게 됨에 따라, 엔드밀, 드릴등의 고속도강계의 절삭공구나 금형등의 수명을 크게 향상시킬 수 있는 방법으로 이 TiN코팅이 커다란 주목을 받게 되었다. 그러나 이 TiN 코팅이 미끄럼중에 어떻게 마모되는지는 아직도 잘 알려지지 않고 있다. 본 연구의 목적은 고속도강에 코팅된 TiN의 마모기구를 실험적으로 관찰하여 규명하는 것이다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.7 no.1
• /
• pp.59-65
• /
• 1998

Multi-layer diamond-like carbon (DLC) films were deposited by 13.56 MHz r.f. PACVD method. Multi-layer DLC film was composed of 2.5 $mu extrm{m}$ thick pure DLC filml and 0.2$\mu\textrm{m}$ thick Si incorporated DLC (Si-DLC) film as a surface layer. Tribological behaviors of the multi-layer DLC film were investigated with a ball-on-disk type tribometer in ambient atmosphere using AISI 52100 steel ball. Low friction coefficient (<0.1) period increased with increasing the Si content in the surface Si-DLC film. The wear rate after 44,000 cycles and 158,400 cycles were the $2.5\times10^{-8}\sim1.8\times10^{-7}\textrm{mm}^3$/rev. and $7.1\times10^{-9}\sim1.8\times10^{-8}\textrm{mm}^3$/rev.,respectively. The wear rate of the multi-layer DLC film after 158,400 cycles was about 2 times smaller than that of pure DLC films of 2.7 $\mu\textrm{m}$ thickness. This high wear resistance and low friction coefficient was caused by the formation of Si oxide layer on the wear scar surface, as confirmed by the debris composition analysis. It was further shown that this si oxide debris layer on the wear scar surface is formed again even after removing the debris of the steel ball, which maintain the low friction coefficient between multi-layer DLC films and steel ball.