• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제24권3호
• /
• pp.285-293
• /
• 2016

The high velocity oxygen fuel(HVOF) thermal spray is a kind of surface modification techniques to produce the sprayed coating layer. This process is to form the coating layer after spraying the powder to molten or semi-molten state by the ultra-high speed at the high-temperature heat source and conflicting with a substrate. The efficiency of thermal spraying is dropped, however, because the semi-molten powder in a spray process become a factor that degrades the mechanical property by the formed pore within the coating layer. Therefore, it is necessary to melt completely the thermal spray powder in order to produce the coating layer with an optimal adhesive force. In this study, to improve the wear resistance, corrosion resistance and heat resistance, the plungers of high-speed and ultra-high pressure reciprocating hydraulic pumps used in ironworks are manufactured with STS $420J_2$ and are coated by the powders of WC-Co-Cr and WC-Cr-Ni including the WC of high hardness using a HVOF thermal sprayer developed in this laboratory. These are called by the surface-modified plungers. The surface roughness, hardness, and surface and cross-sectional microstructure of these two surface-modified and conventional ceramic plungers are measured and compared before operation with after operation for 100 days. It is found that the values of centerline average surface roughness and maximum height for conventional ceramic plunger are 9.5 to 10.8 and 5.2 to 5.7 times higher than those of surface-modified ones coated by WC-Co-Cr and WC-Cr-Ni because the fine tops and bottoms on surface roughness curve of conventional ceramic plunger are approximately 100 times higher than those of surface-modified ones. In addition, the pores and scratches in the surface microstructure are considerably formed in the order of conventional ceramic, WC-Cr-Ni and WC-Co-Cr surface-modified plungers. The greater the WC content of high hardness powder is less the change in the plunger surface.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.263-263
• /
• 2010

투명도전막(indium tin oxide; ITO)은 투명하면서도 전기 전도도가 높기 때문에, 액정표시소자(LCD; Liquid Crystal Display), 전자발광소자(ELD; Electroluminescent Display) 및 전자 크로믹 소자(Electrochromic Display)를 포함하는 평판형 표시 소자(FPD; Flat Panel Display)와 태양전지 등에 이용되고 있다. 낮은 비저항과 높은 투과율의 ITO 박막은 $300^{\circ}C$ 이상의 고온에서 코팅해야 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 최근 플라스틱과 같은 연성 소자가 전자부품에 널리 이용되면서 ITO를 저온에서 증착해야할 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 ITO를 플라스틱에 적용하기 위한 저온 코팅 공정 및 시편의 전 후처리공정을 개발하여 박막의 특성을 알아보고자 한다. 실험에 사용된 기판은 고투과율의 고분자(polyethylene terephthalate; PET) 필름이며 $5\;{\times}\;10\;cm^2$의 크기로 절단하여 알코올로 초음파 세척을 실시하였고, 진공 용기에 장입한 후 펄스전원을 이용하여 3분간 in-situ 청정을 실시하였다. ITO 코팅은 마그네트론 스퍼터링을 이용하였으며, 코팅시간, 전처리, 후처리, 기판온도, 산소유량 등 코팅 조건에 따른 박막의 특성을 조사하였다. ITO 박막의 코팅 조건에 따른 박막의 결정구조 분석은 x-선 회절(x-ray diffraction; XRD)을 이용하였고, 박막의 표면형상과 두께 보정 및 단면의 미세조직과 결정 성장 여부 등은 투과전자 현미경(transmission electron microscope; TEM)을 이용하여 분석하였다. 또한 ITO 박막의 면저항과 분광특성은 four-point Probe (CMP-100MP, Advanced Instrument Technology), spectrophotometer (UV-1601, SHIMADZU)를 이용하여 측정하였다. ITO 박막의 광학특성 분석 결과 전광선 투과율은 두께에 따라 변화 하였지만, 색차와 Haze 값은 증착 조건에 따라 큰 차이는 보이지 않았다. 그리고 박막의 결정화에 영향을 주는 가장 중요한 인자는 기판온도이지만, 기판온도를 높이지 못할 경우 비평형 마그네트론(unbalanced-magnetron; UBM)에 의해서 플라즈마 밀도를 높이는 방법으로 유사한 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제31권2호
• /
• pp.36-44
• /
• 2024

구리 전해 도금 기술은 반도체 패키징 및 반도체, 이차 전지 등 다양한 마이크로 전자 산업 분야에서 구리 박막 또는 배선의 제조를 위해 사용되고 있으며, 각 응용처에서 요구하는 특성을 획득하기 위해 이들 구리 박막 또는 배선의 미세조직을 제어하고자 광범위한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기계적 물성이 우수한 이차 전지용 구리 박막을 제조하기 위해, 이차 전지 제조 공정 중 기계적 또는 열적 하중에 의한 박막의 소성 변형 시 박막을 구성하는 결정립들의 결정학적 이방성의 영향성을 조사하였다. 이를 위해, 상이한 집합조직이 발달한 2 종류의 10 ㎛ 두께 전해 도금 구리 박막에 대해 전자 후방 산란 (electron backscattering diffraction or EBSD) 기술을 이용하여 표면 또는 단면의 결정 방위 지도를 측정하였고, 이들을 초기 입력 정보로 한 결정소성 유한요소해석을 통해 1축 인장 변형에 따른 박막 내부의 국부적 변형 거동을 분석하였다. 이를 통해, 인장 변형률의 증가에 따른 박막 내 소성 변형 불균질성과 집합조직의 변화를 추적하였고, 불균질한 소성 변형을 일으키는 결정립의 결정 방위를 확인하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
• /
• 제53권4호
• /
• pp.100-117
• /
• 2020

국보 제101호로 지정된 원주 법천사지 지광국사탑은 조성 후 수차례 이전 및 이건되었는데, 특히 한국전쟁 시 폭격으로 인한 심각한 훼손으로 1957년 전면적인 해체·보수가 이루어졌다. 당시 재료 및 수리 내용이 남아있지 않지만 보존 처리를 진행하면서 지광국사탑에 사용된 다양한 형태의 금속재료를 확인하였다. 각 부재를 연결하는데 꺽쇠 및 앵커볼트 외에 두께 9mm의 원형철근이 주로 사용되었으며, 부재와 모르타르 복원재를 연결하기 위해 다양한 두께의 원형철근과 철사 등이 사용되었다. 건축물로 분류되는 석탑에 통상적으로 사용되는 이형철근이 아닌 매끈한 표면의 원형철근이 사용되었다. 이는 모르타르 복원 시 재료가 가진 부착 강도와 결합력 강화를 위해 재료의 형태를 변형시키고, 서로 교차시켜 결속하고 불규칙적으로 꼬아 단면적을 늘리는 등 재료의 단점을 보완한 것으로 확인되었다. 또한 금속학적 분석법을 적용하여 알아본 결과 전체적으로 탄소 함량이 낮은 아공석강 소재로 사용하여 제작하였다. 미세조직 내에는 불규칙한 크기로 분포하는 방울 형태의 비금속개재물이 다수 포함되어 있으나 전체 성분에는 영향을 미치지 않을 정도의 미량으로 포함되어 있다. SEM-EDS의 면 분석으로 검출되지 않는 망간(Mn)과 황(S)이 정량 분석 및 EPMA 분석법으로 확인한 결과 망간황화물(MnS)로 시료의 형태와 관계없이 미세조직 결정립 내에 고르게 분포하고 있다. 철물의 형태 제작 후 작업의 용이성을 위해 2차로 균질화 등 열처리를 실시한 것으로 보여지며, 철물의 두께가 얇아질수록 포함된 탄소 함량이 감소하고 탄성과 신장률이 증가하는 특성에 따라 복원 작업 순서를 정하고 다양한 형태의 철물을 사용한 것으로 보인다.

• 터널과지하공간
• /
• 제22권1호
• /
• pp.69-76
• /
• 2012

본 논문은 폭약의 폭발현상을 이용한 폭발용접, 폭발성형과 충격분말고화기술의 기본적 원리와 실험방법, 실험결과에 대하여 기술한다. 타이타늄(Ti)과 스테인레스 강(Stainless steel, SUS 304) 판재의 폭발용접 실험결과, 두 재료 접촉면의 단면에서는 연속적인 젯(jet)모양의 파형이 관찰되었고, 두 금속판재의 설치 경사각도가 $15{\sim}20^{\circ}$ 이고 접착속도가 2,100~2,800 m/s인 경우에 최적의 접합조건을 보였다. 알루미늄(Al) 판재를 이용한 폭발성형 실험과 전형적인 가압성형 실험 결과를 비교분석하여, 폭발성형의 경우가 큰 곡률변형을 보여 가공성이 우수한 것으로 확인되었다. 끝으로 금속과 세라믹의 혼합분말($Fe_{11.2}La_2O_3Co_{0.7}Si_{1.1}$)에 대한 충격고화 실험법을 제안하고 실험을 수행한 결과, 고화체의 표면과 내부에 균열이 확인되지 않았으며 세라믹입자와 금속입자들의 강한 미세조직 결합이 형성되었다. 또한 충격분말고화실험에서 발생되는 폭약의 폭발에 의한 폭굉파와 수중 충격파의 전파 및 간섭현상을 분석하기 위하여 LS-Dyna 3D를 이용한 동적해석을 수행하였다. 그 결과, 물용기 내 벽면에서 반사된 수중충격파가 중앙부에서 중첩되어 폭약의 폭발압력보다 높은 20 GPa의 수중 충격압을 보여, 물용기 내부형상의 중요성을 입증하였다.

• 한국광물학회지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.27-35
• /
• 2008

천연 광물소재를 양이온 치환하여 환경개선재로 응용되고 있는 $Lumilite^{(R)}$의 원료 중 원광의 광물학적 특징을 분석하고 구성광물의 나노결정의 발달특징을 관찰하였다. 이를 위하여 편광현미경에 의한 조직관찰, XRD, SEM, FTIR, XRF 분석을 실시하였다. 구성 광물상은 클리높틸로라이트, 일라이트, 석영, 알바이트 사장석이며, 본 시료는 미립질의 치밀한 조직을 가지는 것이 특징이다. 나노결정의 크기는 $70{\sim}100\;nm$ 범위가 흔하면, 비교적 등립질 내지 반등립질로 구성된다. 나노결정들의 단면은 아원형 내지 완만한 각형이며, 나노결정의 표면에는 수 nm 크기의 원형돌기가 거의 균질하게 분포한다. 전시료의 화학조성은 $SiO_2$ $74.22{\sim}75.65\;wt.%$, $Al_2O_3$ $13.25{\sim}13.72\;wt.$, CaO $4.23{\sim}5.15\;wt.%$이며, 그 외 주성분과 수분은 미량으로 함유된다. 원료물질은 결정학적으로 $500^{\circ}C$까지는 안정한 상을 유지하나, $700^{\circ}C$에서는 구조가 거의 파괴된다. $Lumilite^{(R)}$가 흡착능력이 뛰어나고 높은 양이온치환능력을 가지는 것은 나노결정들이 잘 발달하고, 이들 사이에는 다양한 미세공극이 잘 발달하기 때문인 것으로 보인다.

• 헤리티지:역사와 과학
• /
• 제46권4호
• /
• pp.108-125
• /
• 2013

경주 동천동 출토 토제범(土製范)에 대한 실측복원도, 조성광물 분석, 입도 및 물성시험, 미세조직관찰, 색도차 및 주성분 분석결과를 알아보았다. 연구대상 내범과 외범의 단면은 내측(제1층위)과 외측(제2층위)으로 구분되고 외측에는 유기물이 혼합되어 있다. 단면에는 열적 경험과 탈형제로 인한 변화 양상이 확인되며, X-선 촬영에서는 내측인 제1층위가 투과율이 높은 광물로 구성되었고 편광현미경에서 석영만이 관찰되었다. SEM 관찰에서 단면의 내측은 공극이 확대된 양상을 나타내고 중앙은 균열이 발달하였으며 외측에서는 변화를 관찰할 수 없었다. 구성입자의 입도는 내범과 외범이 거의 유사하며 미사질식양토로 구분되고, 미사질과 점토의 구성비는 약 2.7 : 1과 약 2.9 : 1이었다. 물성시험에서 내범과 외범의 밀도와 흡수율은 유사하고 공극률만이 내범이 27.36%와 외범은 31.09%로 다소 차이가 있었다. 단면의 색도차는 제1층위의 표면에 탈형을 위해 그을음을 입히거나 제1층위를 먹물로 수비하였을 가능성이 있다. 조성광물 분석에서는 내범과 외범의 조성광물이 동일하나 내범에서만 자철석이 동정되었다. 주성분 분석에서는 $SiO_2$의 평균함량이 71.64%, $Al_2O_3$는 14.59%이고, 부성분 중 $Fe_2O_3$는 4.51%, $K_2O$는 3.06%이며, $Na_2O$, MgO, CaO, $TiO_2$, $P_2O_5$, MnO는 2% 이하를 나타내었다.

• 자원환경지질
• /
• 제54권6호
• /
• pp.671-687
• /
• 2021

이 연구에서는 서울 석촌동 고분군 연접적석총에서 출토된 기와의 물리적 및 광물학적 특성을 바탕으로 소성온도를 추정하고, 열변형 과정을 해석하였다. 석촌동 고분군에서는 다량의 기와가 출토되었는데, 일부 기와는 열에 의해 형태가 변하고 불균일한 소성상태를 나타냈다. 원형기와의 표면과 속심의 색조는 비교적 균일한 황갈색 계열로서 약 12% 이상의 높은 흡수율을 나타내며, 미정질 기질에 세립질 석영, 장석류, 운모, 각섬석 등을 포함한다. 또한 미세조직 관찰 결과, 느슨한 기질과 운모의 층상구조가 확인되어 900℃ 이하의 산화환경에서 제작되었을 것으로 추정된다. 반면 열에 변형된 기와는 주로 적갈색과 청회색의 불균일한 표면 색조를 보이며, 단면은 치밀한 적갈색 표면과 다공성의 자회색 내부기질이 함께 나타나는 샌드위치 구조를 나타낸다. 흡수율은 0.8~11%이며, 멀라이트, 헤르시나이트가 동정되어 소성온도가 1,000℃ 이상으로 추정된다. 일부 시료에서는 과소성에 의한 블로우팅 포어(bloating pore)가 관찰되었고, 1,200℃ 이상의 고온을 경험한 것으로 판단된다. 한편, 원형기와를 800~1,200℃ 사이에서 온도별로 재소성하여 물리적 및 광물학적 특성을 확인한 결과, 1,000℃ 부근에서 흡수율이 급격히 낮아지고 고온 광물이 생성되기 시작했다. 또한 점차 온도가 올라갈수록 기질이 부분 용융되고 재결정화되어 변형기와의 열변형 특성과 유사한 결과를 나타냈다. 따라서 석촌동 고분군 기와는 불균일한 소성상태와 1,000~1,200℃에 달하는 2차 고온을 경험하여 형태 변형, 광물 상전이 등의 열변형 특성이 발생하였고, 이는 백제시대 화장의례와 관계가 있는 것으로 생각된다.