• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 1998년도 추계학술발표회 초록집
• /
• pp.19-20
• /
• 1998

오버레이용접에 의한 표면개질기술(Weld Surfacing or Hardfacing Technology)은 내식성, 내 마모성, 또는 내열성을 갖는 합금의 용접재료를 모재 표면에 균일하게 용착(오버레이:Ovedayer)시킴으로써 목적하는 재료의 표면성질을 향상시키는 표면처리의 한 방법이으로써 1922년 Stoody가 Steel Tube에 Cr합금 분말을 충진한 용접봉을 제조하여 석유시추용 회전드릴의 선단 표면을 오버 레이 용접시켜 내마모성을 획기적으로 개선시킴으로써 이루어 졌다. 초기 오버레이 용접기술은 발전설비I 제철설비I 시벤트설비, 그리고 제지설비 등 주로 설비 부품들의 표면부 내마모성을 개선시키는 방향으로 주로 연구 개발이 이루어졌으나, 기술개발의 진전으로 탈황설비 둥의 표면부 내식성 향상, 연속주조롤 표면부의 내산화성, 내열피로성, 내마모 성 향상 둥을 위해 점차 산업전반에 널리 이용되고 있으며, 설비의 고도화 및 장수명화가 요구되 면서 본 기술의 중요성 또한 점차 부각되고 있다. 그림 1은 연강의 모재 위에 셀프쉴드플럭스코어드와이어(Self-Shield Flux Cored Wire:SS-FCW, 이하 55-FCW라 기술함)를 사용하여 오버레이 용접올 하는 장면을 도식적으로 나 타낸 것이다. 모재와 전극재인 용접봉(S5-FCW) 사이에서 아크가 발생되고, 아크열에 의해서 용접 봉 및 모재 일부가 용융되면서 모재 표면에 새로운 오버레이 표면층이 형성된다. 통상 오버레이 층의 1층 두께는 2-6mm 내외이며, 단층 혹은 다충 오버레이를 자유롭게 실시한다. 오버레이층의 물성은 아크열에 의한 모재로의 용입정도에 따라 1층부에서는 모재의 영향을 크게 받지만 오버레 이충 수가 증가된 3층부에서 부터는 전적으로 용접봉의 성분에 좌우된다. 사진 1은 연강(55-41)의 모재위에 크롬탄화물이 다량 함유된 고크롬 탄화물형 내마모재가 오버 레이된 내마모 복합강판 (wear plate)의 단면 미세조직 사진으로써 모재부와 오버레이충을 함께 보여주고 있다. 모재와 오버레이 충간의 경계면은 모재 일부가 용융된 후 웅고하면서 형성됨으로 인해서 도금이나 용사층과는 달리 매우 견고하게 결합되어 있다. 따라서 계면부의 탈락이라는 문 제점은 거의 없어 심한 응력을 받는 기계구조물 및 부품에도 본 기술은 널리 적용되고 있다. 그리고 사진 1에서 알 수 있는 바와 같이 모재와는 전혀 상이한 재료를 자유로이 선택하여 표면 유효층 일부만 오버레이시키며I 주조 및 단조가 불가능한 재료까지도 표면부에 오버레이 시킴으로 서 부품 및 설비의 제조에 있어 재료비의 절감과 제품의 수명이 획기적으로 개선될 수 있다. 그리고 최근에는 도금 빛 용사 둥과 같은 표면처리를 할 경우임의 소재 표면에 도금 및 용 사에 용이한 재료를 오버레이용접시킨 후 표면처리를 함으로써 보다 고품질의 표면층을 얻기위한 시도가 이루어지고 있다. 따라서 국내, 외의 오버레이 용접기술의 적용현황 및 대표적인 적용사례, 오버레이 용접기술 및 용접재료의 개발현황 둥을 중심으로 살펴봄으로서 아직 국내에서는 널리 알려지지 않은 본 기 술의 활용을 넓이고자 한다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제37권4호
• /
• pp.245-250
• /
• 2004

강원도 고령지 밭작물 재배지역에서는 2-4년 주기로 대량의 모재성토를 시용하고 있으나 모재성토의 질과 이들이 토양환경과 수질에 미치는 악영향에 관한 연구는 매우 부족한 상황이다. 따라서 모재성토의 물리 화학적질 및 생물학적 질을 평가하고. 모재성토의 시용현황을 조사하고 이들이 토양환경에 미치는 영향을 알아보고자 본 연구를 수행하였다 모재성토 자체의 화학성은 매우 낮았으며, 특히 유효인산과 유기물 함량은 작물이 생육하기에 매우 부족한 값을 나타냈다. 토양의 생물학적 질 지표의 하나인 토양효소 활성 값에 있어서도 모재성토는 매우 낮은 값을 보였는데, phosphatase 활성의 경우 우리나라 밭토양 평균치의 1/3 정도의 값을 나타냈다. 자운리 지역의 토양 미생물 조사 결과 세균 사상균, 방선균의 개체수는 모재성토의 경우 밭토양에 비해 각각세균은 6-10배. 사상균은 3-4배, 방선균은 11-13배 정도 적은 미생물상을 나타냈다. 홍천군 자운리 지역의 영농활동 및 토양조사를 실시한 결과, 이 지역의 43%에 해당하는 농경지에 모재성토가 행해졌으며, 토양침식한계허용치인 $11.2MT\;ha^{-1}\;yr^{-1}$을 초과하는 농경지는 40%에 달하는 것으로 조사되었다. 침사지를 설치하여 침사지의 토양 유실 방지 효과 및 토양 유실량을 측정한 결과 모재성토를 시용한 농경지에 설치한 침사지에서의 토양유실은 모재성토를 시용하지 않은 농경지에 비해 6배 이상의 토양유실이 발생한 것으로 나타났다. 침사지 유역에서의 토양 유실발생량을 조사한 바에 의하면 동일한 밭일지라도 경사도, 경운방법, 토성 및 강우강도 등의 영향인자에 따라 변화가 매우 큰 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
• /
• pp.249-249
• /
• 2010

핵융합로에서는 디버터의 열부하에 대한 안전성을 고려하기 위해 열전도도 및 열 저항성이 높은 텅스텐이 대면 물질로 고려되고 있으며, 경제적인 측면과 실용성 측면에서 텅스텐블록을 직접 제작하여 사용하는 것보다 텅스텐코팅이 효과적이라는 의견이 지배적이다. 또한 ASDEX Upgrade 에서는 탄소블럭에 텅스텐을 코팅하여 챔버 외벽 및 디버터 영역까지 구성하여 캠페인을 진행하였고, 재료적인 측면에서 안정성을 확인 하였다. 따라서 본 연구에서는 디버터 및 챔버외벽 등에 대한 대면물질을 구성하기 위해 상압 열플라즈마 제트를 이용하여 고온에서의 용융 및 냉각을 통해 모재에 텅스텐 피막을 적층하는 과정을 수행하고 있다. 기존의 연구를 통해 일부 공정 변수에 대해서는 이미 적정한 범위의 공정조건을 확보하였고, 기공도와 산화도 및 부착력 등의 물성치에 대한 추가적인 향상을 위해 주요 공정 변수에 집중하여 최적의 조건을 탐색하는 과정이 진행 중이다. 이를 위해 출력증가실험의 일환으로서 기존 36kW급 플라즈마 토치 전력을 한 단계 끌어 올려 48kW급 전력까지 단계적으로 상승시킴으로써 이에 따른 물성치 변화를 검증하고 있다. 현재 44kW 급까지 실험이 수행되었으며, 이를 통해 공극률 감소 및 미세구조 변화에 대한 결과를 얻었다. 실제로 토치의 출력을 증가시킴으로서 텅스텐 피막의 물성치가 변화하는 메커니즘은 플라즈마 제트의 중심부 온도 및 축방향 속도에 의해 결정된다. 중심부 온도가 상승하게 될수록 코팅을 위해 분사되는 분말의 용융률은 증가하지만 분말 외벽에 산화텅스텐이 형성될 가능성은 증가하게 되며, 플라즈마 제트의 모재를 향상 축방향 속도가 증가할수록 용융 된 분말이 모재에 증착 시 형성하는 형태가 원형에 가깝게 되므로 기공이 감소하는 효과가 발생한다. 특히 용융된 분말의 증착 형태는 모재의 온도 및 분말의 입사속도에 결정적이 영향을 받게 되며, 결국 모재와 분말사이의 습윤성에 의한 분말 분산속도가 분말의 입사속도에 버금갈 경우 분말은 모재 위에서 효과적으로 원형으로 전이하며 적층하게 된다. 이러한 전이 현상은 앞에서 언급한 모재의 온도 등에 의해 결정적으로 영향을 받게 되며, 모재의 온도가 전이온도 이하일 경우 폭파형태에서 원형으로 분말의 증착 형태가 전이하게 된다. 이외에 추가적으로 진행하고 있는 연구는 코팅 전처리에 해당하는 분말 효과이며, 특히 탄화텅스텐 분말을 통한 재료적 auto-shroud 효과와 미세분말을 이용한 분말 표면열속의 증가에 따른 용융률 증가효과를 연구에 포함할 계획이다. 이러한 연구는 열적, 그리고 재료적 해석을 바탕으로 해석적 접근을 통해 이루어진다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제12권3호
• /
• pp.309-317
• /
• 1999

이 논문에서는, 섬유가 보강된 직교 이방성 복합재료의 제작 과정에서 발생하는 잔류 응력을 조사하였다. 직교 이방성 복합 재료의 제작 과정은 경화 과정과 냉각 과정으로 나누어 지며 이 과정에서 발생하는 잔류 응력을 3차원 경계요소법을 이용하여 해석하였다. 모재는 선형 점탄성 거동을 한다고 가정하고, 종속 영역법을 도입하여 해석 모델을 섬유 영역과 모재 영역으로 나누었다. PATRAN을 사용하여 모재에서의 잔류 응력 분포를 도시하였으며 해석 결과를 검토하여 잔류 응력이 국부적으로 모재의 항복을 야기시킬 수 있음을 제시하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
• /
• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
• /
• pp.324-329
• /
• 1998

본 연구는 주증기배관으로 사용되고 있는 SA106. Gr.C의 모재와 용접계에 대해서 파괴인성에 미치는 온도와 하중속도의 영향을 살펴보기 위해서 다양한 온도와 하중속도에서 J-R 시험 및 인장시험을 수행하였다. 두 재료 모두 동적변형시효의 영향을 받고 있는 온도영역에서 약 40% 정도의 파괴인성 감소가 관찰되었으며, 하중속도에 따른 파괴인성 감소영역은 serration과 인장강도 증가 영역의 하중속도 의존성과 일치하였다. 원자력발전소 운전온도에서 모재와 용접재 모두 하중선변위속도가 4.0mm/min 일 때 파괴인성치의 최저를 보였으며, 하중속도가 증가함에 따라 증가하여 동적하중속도(800, 40mm/min)일 때 최대를 보였다. 모재와 용접재를 비교하면 용접재에서 serration이 뚜렸했고, 보다 넓은 온도영역에서 관찰되었다. 또한 인장강도의 증가가 보다 고온에서 형성되었다. 이러한 특성은 용접재가 모재에 비해 냉각률이 크고 미세한 결정입으로 이루어져있으며, 망간의 함량이 높기 때문으로 판단된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
• /
• pp.44-48
• /
• 2001

API 5L X65 배관의 모재 기리 및 원주방향, 심용착금속, 원주용착금속에 대한 고주기피로시험 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 모재 길이방향이 원주방향보다 항복강도 및 항복비가 높게 나타난 압연 방향에 따라 피로특성이 다르게 나타났고, 항복비가 작아질수록 피로강도가 작아졌다. (2) 모재의 피로강도는 항복강도보다 높게 나타났지만 용착금속의 피로강도는 낮게 나타났다. (3) 용착금속은 모재보다 항복강도 및 인장강도가 상당히 높았지만 피로강도는 오히려 작게 나타났다.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제10권2호
• /
• pp.1-10
• /
• 1992

저탄소강은 일반적으로 용접성이 우수하지만 완전한 접합 강도와 용접부에서의 결함을 방지하기 위해서는 많은 주위가 필요하다. 용접부의 기계적 성질은 그 미세구조에 따라 좌우되는데, 이 구조는 모재의 화학조성, 용접 조건 그리고 후열처리에 의하여 결정이 된다. 이와 같이 용융용 접에 의한 저탄소강의 접합부는 저탄소함량으로 응고 균열에 대한 저항이 높다. 그러나 탄소의 함량이 증가하므로서 용접성은 저하하여, 0.3% 이상에서 용접부는 과열, 과냉, 저온 균열과 porosity에 취약하게 된다. 구조용강애 있어서는 용접성에 대한 일반적인 기준이 없으므로 이 러한 재료는 모재와 용접부의 기계적 성질, 고온 및 저온 균열성, 열간 및 냉각가공성등을 고려 하게 된다. 그러나 가장 중요한 것은 용접부의 신뢰도이다. 탄소강과 저합금강에 있어서 용접은 높은 강도를 얻을 수 있어야 하며 접합부에서 모재의 원래의 특성을 유지하여야 하고 결함이 없어야 할 것이다. 이와 같은 결함은 모재의 융접 이하에서 접합을 실시하는 고상접합으로 충 분히 억제할 수가 있다. 고상접합에서는 근본적인 미세조직의 결정화도 피할 수 있으며 고온균 일과 같은 결함의 위험도 배제할 수 있다. 고상접합은 용융용접과는 달리 모재를 용융시키지 않고 고체상태에서 접합을 하는데, 신금속 및 신소재의 개발과 첨단산업의 발달로 고상접합 기 술이 크게 각광을 받고 발전하게 되었다. 이와 같은 접합기술의 발전으로 기존의 용접으로는 접합이 불가한 소재, 용접기술의 적용이 곤란한 복잡한 형상, 복합기능 소재, 고품질 및 고정밀 성이 요구되는 소재등이 접합이 가능하게 되었다. 이러한 접합기술로는 brazing, 확산접합, 마찰 용접 등이 주로 많이 이용되고 있다. Brazing은 융점이 낮은 filler metal이 모재의 사이에서 용 융상태로 유입되어 냉각되면서 접합되는 방식이고 확산접합은 모재의 접합계면에서 원자의 상호 확산으로 접합을 하게 된다. 한편 마찰용접은 계면에서 회전에 의한 마찰열고 접합하는 방식 이다. 본 기술해설에서는 이러한 고상접합 기술을 이용한 철강재료의 접합에 대하여 고찰하도록 하겠다.

• 기계저널
• /
• 제25권6호
• /
• pp.491-496
• /
• 1985

브레이징(brazing) 이란 접합하고저 하는 모재간의 좁은 간격사이에 모재와는 재질이 다르고 용융점이 낮은 금속 또는 그들의 합금을 용융시켜서 복합재료를 만들어내는 일종의 수단이라고 볼 수 있다. 요즈음 전자분야 등의 여러 곳에서 구조용 재료로 쓰여지고 있는 특수재료나 이종 재료의 접합의 필요성이 증가하고 거기에 접합 수단으로 브레이징법이 응용되고 있다. 브레 이징은 모재, 땜납, 용제(flux)등의 3자로 구성이 되는데 브레이징에서 나타나는 현상은 매우 복 잡하다. 특히 브레이징 접하부의 작업환경은 접합결함과 직결되어 부식이라는 문제를 일으키게 된다. 본고에서는 브레이징 방법, 브레이징용 용제의 종류와 성분, 용제의 작용, 브레이징용 땜납의 현상 그리고 작업환경에 의한 브레이징부의 부식 등을 알아보기로 한다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제14권4호
• /
• pp.307-320
• /
• 1989

본 논문은 모재 제작을 위한 Modified Chemical Vapor Deposition(MCVD) 장치의 새로운 설계를 제안하였다. MCVD 공정의 기본 장치로는 선반장치와 원료가스공급 장치가 포함되고, 언덕형 광섬유 설계, 공정의 특성 및 MCVD 모재의 굴정율 형태를 측정하는 실험장치를 각기 실현하였다. 연구결과, 중심부 딥(dip)이나 범프(bump) 가 보이지 않는 이상적 언덕형 굴절율 광섬유 모재를 얻었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.41-41
• /
• 2007

타겟-모재간 거리를 변수로 하여 마그네트론 스퍼터링법에 의해 CrN 박막을 합성하고 미세구조 및 물성을 평가하였다. 타겟-모재간 거리 85mm 및 180mm에서 CrN 박막을 합성하였으며, 합성된 코팅막의 내식 특성을 평가하기 위해 양극분극시험을 수행하였다. 타겟-모재간 거리 변화에 따른 미세구조 변화를 관찰하기 위해 주사전자현미경을 이용하여 박막의 파단면 조직을 관찰하였으며, XRD 분석을 통해 상천이 거동을 관찰하고 이를 물성 결과와 비교 분석하였다.