• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.41.1-41.1
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• 2009

최근 금형은 자동차뿐만 아니라 여러 산업에서 필수적이며 제품의 품질은 물론 제조원가에 막대한 영향을 미친다. 이러한 금형은 침탄, 질화, 고주파담금질등에 의해 표면처리 되어져 왔으나, 이와 같이 기존의 처리 방법은 모두 처리물 전체를 가열하거나 균일한 가열을 하지 못하기 때문에 변형의 문제와 처리후의 후가공의 경비 문제, 그리고 극히 일부분만 경화가 필요한 부품에는 적용하기 어려운 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 표면처리로서 레이저 표면처리 방법이 대두되고 있으며, 레이저 표면처리는 레이저 빔을 피처리물의 표면에 조사하고 적당한 속도로 이동을 하게 되면 레이저조사부위가 급속하게 가열되고 레이저빔이 통과한 후에는 표면의 열이 내부로 열전도 되어 급속히 자기냉각(Self-quenching)됨으로서 표면에 새로운 기계적 성질을 갖게 하는 표면처리법이다. 이와 같이 레이저를 이용한 표면처리로 기존의 CW Nd:YAG 레이저 열원보다 효율이 좋은 HPDL(High Power Diode Laser)를 이용한 고효율, 고기능 금형 표면처리 후 재료적 물성을 평가하고자 한다. 평가방법은 레이저빔의 조사속도 및 온도변화에 따른 표면처리부, 열영향부 그리고 모재 부분에 대한 경도특성 및 미세조직 변화를 관찰하였다. 또한 조사속도 및 온도변화에 대해 경화깊이를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.24-24
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• 2015

최근 생체재료의 개발이 눈부시게 발전되고 생체적합성이 우수한 표면을 요구함에 따라 생체재료의 표면처리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Laser Deposition법은 항공기 부품제조 분야에 주로 사용되고 있으며 최근에 오하이오 주립대 타이타늄합금연구센터를 중심으로 표면처리에 관한 연구가 주로 이루어졌다. 특히 이를 이용하여 치과재료의 표면처리에 응용을 시도하였다. 치과에서 응용될 수 있는 경우는 주로 임플란트는 부분 또는 완전 무치악 환자의 보철수복에 사용되는 보철물의 제작등에 사용될 수 있으며 이중에서도 특히 생체용 임플란트의 표면처리응용으로 임플란트와 조직간의 접합성을 개선하는 표면처리법으로 연구되었다. 임플란트의 성공과 실패는 물성적인 측면에서 임플란트의 형태, 표면거칠기 및 표면처리방법, 초기하중 등에 의하여 좌우되며 임플란트 재료에 작용하는 응력차폐는 생체적합성을 좌우하는 큰 요인이 되고 있다. 이를 위하여 저 탄성계수합금을 설계하지만 하중을 버티는 강도가 낮아지는 단점이 있어 레이저증착법을 이용하여 임플란트재료인 Ti6Al4V합금에 탄성계수가 낮은 Ta, Nb등을 코팅하는 방법을 통하여 이를 해결하고자하는 시도가 이루어지고 있다. 이 방법은 최근의 3D 프린팅의 원리가 되고 있다. 따라서 발표에서는 Laser Deposition방법을 이용하여 치의학분야에서 응용되고 있는 예를 강연하고 응용 가능 분야에 대하여 토론 하고자한다. 또한 펨토레이저를 이용하여 생체합금의 표면처리는 생체활성화를 더욱 증진시키며 이를 위하여 많은 연구 수행되고 있다. 본 발표에서는 매식용 합금 표면에 펨토레이저를 이용하여 텍스춰링하여 세포가 잘 성장 할 수 있는 크기의 조절함으로써 기존의 표면처리와는 다른 효과를 얻을 수 있는 장점을 알아본다. 펨토레이저를 이용하면 여러 가지 형태의 텍스춰링이 가능하며 원형, 사각형등등 자유자제로 형태의 묘사가 가능하고 깊이 또한 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다. 지금까지는 표면 개질에 사용되는 레이저는 주로 Nd:YAG 레이저의 파장을 반으로 줄인 녹색레이저 (${\lambda}=532nm$)를 사용하거나, 자외선파장영역의 레이저를 사용하는 경우가 일반적으로 가장 보편화되었다. 이를 이용하여 제조된 Ti합금에 펨토 초(10-15 second) 펄스폭 대역을 갖는 레이저를 이용하여 나노크기의 미세 요철을 표면에 형성한 후, 나노튜브를 형성하여 그 표면특성의 변화를 알아보고 펨토레이저가 의료분야에 적용되고 있는 예를 살펴보고자 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.36 no.1
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• pp.78-84
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• 2012

Mold may experience deterioration of molding quality as the abrasion of mold occurring due to friction between mold and molded product works as allowance in the course of press process. Therefore, to improve the wear-resistance of mold, methods like nitriding, carburizing, flame and induction surface hardening treatment etc have been applied. However, as such methods are accompanied by problems like shape limitation or product deformation etc, laser surface treatment technology is under review as surface treatment method that can solve such problems. Therefore, in this study, mold material cast iron was surface-treated by using high power diode laser. In previous report 1 and report 2, the heat treatment characteristics were compared by the differences of die materials and shapes, then this paper observed microstructure by using optical microscope and scanning electronic microscope to analyze the structural difference of hardened zone, interface area and base metal after heat treatment. And the structural condition was grasped through EDS. As a result of microstructure, hardened zone showed formation of acicular martensite.

• Journal of Welding and Joining
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• v.15 no.5
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• pp.25-35
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• 1997

현재, 표면개질에 주로 많이 사용되는 레이저는 세 종류로서, C $O_{2}$$laser(파장길이:10.6.\mum),$ Nd:YAG(neodymium-doped yettrium aluminum garnet) $laser(파장길이:1.06.\mum)$ 및 excimer laser(157~350nm) 등이다. 이 외에도 초기에는 ruby레이저빔이 사용되기도 하였으나, 현재는 많이 사용되고 있지 않다. 레이저 빔에 의한 표면개질에는 몇가지 장점이 있는데, 이러한 장점은 주로 급속가열과 급속냉각 효과에 기인하는 것이다. 즉, 1) 급냉효과에 의한 미세한 결정입자 형성, 2) 불안정상 (metastable phase) 또는 비정질 상 생성, 3) 열역학적 용해도 보다 높은 용해도. 4) 편석이 없는 균질한 미세조직, 5) 극히 낮은 기공도, 6) 좁은 열영향 부위, 7) 표면층과 모재 사이의 높은 결합력 등이다. 이 외에도 공정상의 장.단점들이 Ref.5, 6에 잘 요약 정리되어 있다. 지금까지 국내에서 레이저 표면개질에 대한 조사가 몇몇 있었으나, 본 조사에서는 보통 많이 다루어지지 않은 부분, 즉 충격경화 및 표면제어에 비중을 두었으며, 비용융 부분(I)과 용융부분(II)을 분리하여 정리하였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.05b
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• pp.98-103
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• 1997

원전 증기 발생기 재료로 사용되는 Alloy 600의 내부식성 향상을 위하여 레이저 범을 이용한 레이저 표면합금화(Laser Surface Alloying, LSA) 방법을 이용, 표면에 약 200$\mu\textrm{m}$ 두께의 합금층을 형성시켰다. 첨가한 원소는 크롬 또는 크롬과 니켈의 혼합체를 사용하였으며 첨가법으로는 도금과 용사를 이용하였다. 용사법으로 만든 LSA 시편의 특성과 문제점에 대해 고찰하고 이러한 문제점을 해결하는 방법으로 크롬 도금법을 택하였다. 이들 결과를 레이저 처리를 하지 않은 시편들과 비교하여 부식 거동을 분석하였다. 분석 결과 LSA 시편의 경우 As-received 시편, 레이저 표면 용융(LSM) 들과 비교해 아주 우수한 내부식성을 가졌으며 입계 내부식성도 크게 증가하였다. 이는 크롬 첨가로 인해 크롬의 농도가 많아져 부동태 피막의 형성이 쉬워졌기 때문으로 해석되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.35 no.5
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• pp.600-607
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• 2011

Recently, high carbon steel has become essential not only for shipbuilding parts, but also mass production. Its surface has been treated by carburizing, nitriding and induction hardening, but these existing treatments cause considerable deformation and increase the expense of postprocessing after treatment; furthermore, these treatments cannot be easily applied to parts that requiring the hardening of only a certain section. This is because the treatment cannot heat the material homogeneously, nor can it heat all of it. Laser surface treatment was developed to overcome these disadvantages, and when the laser beam is irradiated on the surface and laser speed is appropriate, the laser focal position is rapidly heated and the thermal energy of surface penetrates the material after irradiation, finally imbuing it with a new mechanical characteristic by the process of self-quenching. This research estimates the material characteristic after efficient and functional surface treatment using HPDL, which is more efficient than the existing CW Nd:YAG laser heat source. To estimate, microstructural changes and hardness characteristics of two parts (the surface treatment part, and parental material) are observed with the change of laser beam speed and surface temperature.

• Journal of the korean academy of Pediatric Dentistry
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• v.30 no.2
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• pp.189-195
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• 2003

The objective of this study is to improve the optical sensitivity of laser fluorescence for detection of incipient enamel caries. An incipient carious lesion was formed in various stages by placing an enamel specimen of a bovine tooth in STPP demineralization solution. After measuring the optical density of the lesion surface by laser fluorescence induced by argon laser and various alter of yellow(500-520nm), amber(520-540nm), orange(540-560nm), and red(560-580nm), the specimen was cut vertically to measure the depth of the lesion using a polarizing microscope. SAS statistical program was used to analyze the relationship between the optical density of the lesion suface and the depth of the lesion. The results were as follows: 1. The optical density of early carious lesion, measured by laser fluorescence with amber and orange filter, and lesion depth observed by polarizing microscope, were increased as demineralization time increased. 2. The correlation coefficient between optical density of the lesion surface and the histological depth of the lesion was the highest in orange filter(r=0.49), followed by amber(r=0.32), yellow(r=0.13) and red(0.01). 3. Regression analysis showed that the most linear relationship between the optical density and the lesion depth was existed in orange filter group. In regard above results, laser fluorescence could be considered to be reliable for optical diagnosis of dental caries.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.10
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• pp.1861-1868
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• 1992

Laser beam hardening of 12%-Cr steel has been evaluated by using a continuous wave 3kW co$_{2}$ laser with a hardening mirror set. Experiment was performed on the hardening condition with a laser power of 2.85kW and travel speed of 1.0 and 1.5m/min. Multi passes have been also tried to find the hardening characteristics of partly overlapped zone. The black paint to use at high temperature was adopted to increase the absorptivity of laser beam energy with the wavelength of 10.6.mu.m at the surface of base metal. The microstructure of the hardened layers was observed by using a light microscopy, SEM and TEM. A fine Lamellar martensite formed in the hardened zones exhibits very high Vickers microhardness of 600Hv, whereas the tempered martensite distributes in the base metal with Vickers microhardness of 240Hv.It has been found that laser hardening with multi passes showed no significant drop of the hardness between adjacent passes.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.2 no.6
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• pp.436-442
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• 1992

When $N_2$was used as shielding gas during the formation of Ti surface-alloyed layer by irradiation of $CO_2$laser beam on steel, TiN and F$e_2$Ti were formed regardness of carbon-content in steel. When Ti content was increased in low carbon-content steel, formation of martensitic structure was suppressed due to increase of critical cooling rate for martensitic transformation. In case of high-carbon steel, even though Ti content was about 1.5% in alloyed layer, hardness was increased by formation of martensitic structure instead of ferrite. In addition to that structure, hardness was incrreased further by precipitation of TiC in Ti alloyed-layer of high carbon-steel.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.3
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• pp.1620-1625
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• 2015

In this study, a variety of industrial gears, shafts, chains, rollers, mold, etc. are widely used inautomotive steel carbon steel for machine structural SM45C typical material used for the experiments. In order to cure the surface of the test piece after the rough grinding and fine grinding was performed in order polishing. Perform the surface hardening of SM45C lacal area by using a diode laser. The output of the laser diode and the feed rate to the process variable. Micro-hardness testing, microstructure testing, scanning electron microscope testing(SEM), the heat input to the analysis. After analyzing the experiment to compare the mechanical properties of the material. When using a diode laser to assess the soundness of the surface hardening. Accordingly, the process for deriving the optimum demonstrate the feasibility.