• Clean Technology
• /
• v.9 no.2
• /
• pp.57-61
• /
• 2003

A novel nitric acid-free desmut solution has been developed to remove smut, which is produced from a NaOH etching, on the surface of aluminum alloy metal in metal surface treatment processes. Comparing with the performance of 5% $HNO_3$ desmut solution, the mixed acid solution containing 2% $H_2O_2$, 0.5% HF, and 10% $H_2SO_4$ shows the same effect of smut removal for aluminum alloy samples of A16061 and A15052. To examine the surface alterations of the aluminum samples, in addition, the surface analysis is carried out with scanning electron microscopy (SEM) and electron probe microanalysis (EPMA).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.298.2-298.2
• /
• 2016

가공이 까다로운 소재를 가공하기 위한 공구에 적용하기 위해서 Al의 함량이 높은 AlTiN 소재가 개발되어 적용되고 있으며, 이 소재는 공구의 수명향상을 위한 표면처리 소재로 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 음극 아크 증착 시 거대입자가 박막에 증착되어 결함을 만들기 때문에 그 밀도를 낮추기 위해서 음극 아크 증착을 이용하여 공정 변화에 따른 AlTiN 박막의 표면형상을 관찰하고 특성을 평가하였다. 또한 빗각 증착을 적용하여 제작한 AlTiN 박막의 특성을 평가하였다. Al-25 at.%Ti 합금타겟을 음극 아크 소스에 장착하여 AlTiN 박막을 코팅하였다. 시편은 스테인리스 강판(SUS304)과 초경(tungsten carbide; WC)을 사용하였다. 음극 아크 소스에 인가되는 전류가 낮을수록 AlTiN 박막 표면에 거대입자의 밀도가 낮아졌으며, 기판 전압과 공정압력이 높을수록 AlTiN 박막의 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아지는 경향을 보였다. 이를 통하여 거대입자밀도를 낮추는 기초공정을 도출하였다. AlTiN 박막 제작 시 빗각을 적용한 결과 $60^{\circ}$의 빗각을 적용한 다층 박막에서 약 33 GPa의 경도를 보였다. 본 연구를 통해 음극 아크 증착을 이용하여 거대입자의 밀도가 낮은 박막을 제작할 수 있는 공정을 도출하였고, 빗각증착을 적용하면 경도가 향상되는 결과를 확인하였다. 이를 통해 절삭공구 등과 같이 고경도의 코팅물성 유지를 위한 코팅분야에 응용이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.40.1-40.1
• /
• 2009

최근 세계적으로 환경 규제가 강화되면서 수송기계 산업 등의 경량화 소재 개발이 관심을 모으고 있다. 특히 금속재료 중 밀도가 낮고, 비강도 기계적 가공성이 우수한 마그네슘은 경량소재로써 많은 각광을 받고 있다. 그러나 상업적으로 널리 사용되는 Mg-Al계 합금은 $Mg_{17}Al_{12}$상이 형성되어 고온 기계적 특성이 저하된다. 따라서 본 연구에서는 마그네슘의 강도 개선을 위한 원소로써 고용강화 원소로 많이 쓰이는 Zn와 고온에서 안정한 $Mg_2Sn$이 형성되는 Sn을 첨가한 Mg-Zn-Sn합금을 선택하여 시효온도에 따른 기계적 특성과 석출물을 관찰하였다. 실험 이전에 열역학적 분석을 바탕으로 Mg-Zn-Sn합금의 Zn함량 변화에 따른 상태도 계산 및 석출량 변화와 석출온도를 도출하였다. 도출된 석출온도를 바탕으로 Mg-Zn-Sn합금을 용체화 처리하고 시효시간에 따른 경도 변화와 미세구조를 관찰하였다. 또한 기계적 특성을 평가하기 위해 인장시험을 실시하였고 XRD, 주사전자현미경을 이용하여 석출상을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
• /
• 1996.11a
• /
• pp.1093-1097
• /
• 1996

The Substitution development of 7075-T6 Al alloy to 7050-T74 Al alloy in small arms to improve anti-stress corrosion cracking was processed along with mass productivity consideration. To meet 7050 Al alloy material characteristics Indirect extrusion type was adopted and local heating above recrystalization temperature in forging process had to be avoided. The T74 aging treatment was 12$0^{\circ}C$ -6hrs and 175$^{\circ}C$ -12hrs and was appropriate for both machanical and anti-cohesion properties. In accessment of field application test 7050Al alloy made parts of small arms showed equivalent or better performance than 7075 Al alloy.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.502-502
• /
• 2011

기존 연구에서는 단일 타겟으로부터 증착된 코팅층 내에 다상으로 이루어진 나노 복합구조를 형성하기 위하여, 나노 합금분말을 방전플라즈마 소결법 등으로 급속 소결하여 타겟을 제조하는 방법이 고려되어 왔다. 반면, 비정질 재료가 우수한 비정질 형성능을 가지는 경우 주조 방법에 의해서도 타겟 제조가 가능하며, 특히 최근 들어 금속 비정질 합금에서 합금의 주요 구성 원소들이 양의 혼합열을 가지는 경우, 액상 또는 과냉각 액상에서 상분리 현상이 발생한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 사실에 기초하면, 우수한 비정질 형성능을 가지는 합금 시스템에 합금 구성 원소와 양의 혼합열 관계를 갖는 원소를 첨가함으로써, 비정질 기지 내에 화학적 불균일성을 유도하여 다상으로 이루어진 복합 구조를 형성시키는 것이 가능하다. 본 연구에서는 이러한 합금 설계법을 이용하여, 비정질 기지 내에 존재할 수 있는 불균일성 정도를 합금 조성과 주조 조건의 변화를 통하여 나노 크기에서 원자 크기까지 조절하고, 이에 따른 재료 특성과의 상관관계를 밝히고자 하였다. 이를 위하여 우수한 비정질 형성능을 가지는 Cu-(Zr, Hf)-Al 벌크 비정질 합금계에서 (Zr, Hf)과 (Y, Gd)간의 양의 혼합열 관계에 주목하여 Cu-(Zr, Hf)-(Y, Gd)-Al 벌크 비정질 형성 합금계를 설계하였으며, 이 합금계 내에서 조성과 냉각속도의 조절에 따라 나타나는 불균일성의 정도와 특성변화의 영향을 체계적으로 고찰하였다. 결과로서, Cu-(Zr, Hf)-Al 합금계에서 (Zr, Hf)을 (Y, Gd)으로 15 at.% 이상 치환한 경우, Cu-(Zr, Hf)-rich 와 Cu-(Y, Gd)-rich 비정질상으로 이상분리가 일어났으며, 이렇게 생성된 비정질-비정질 복합재는 응력 하에서 소성 변형을 거의 보이지 않았다. 반면, 5 at.% 이하로 (Zr, Hf)을 (Y, Gd)으로 치환한 경우에는 비정질 기지에 SAXS 혹은 WAXS로 확인 가능한 원자 크기의 불균일성이 나타났으며, 이 경우 비정질 합금의 점성 유동의 변화를 통해 합금의 연신 특성이 향상되었다. 특히, 본 연구에서는 비정질 기지내 불균일 제어를 통한 기계적 특성 향상을 위해서 조성 제어뿐 아니라 동역학적인 요소를 고려한 냉각속도 조절을 통한 원자단위 불균일성의 최적화가 필요함을 규명하였다. 이러한 연구 결과는 분말화 및 소결 과정을 배제하고 제조된 단일 타겟을 통해 코팅층에 다수의 합금원소를 혼합하고 나노/원자 스케일의 복합구조 형성 및 고집적화가 가능한, 타겟 모물질 설계의 새로운 방향을 제시함으로써 다기능성 복합소재 코팅층의 연구에 크게 기여할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.10.2-10.2
• /
• 2008

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2008.11a
• /
• pp.53-53
• /
• 2008

기존의 Al 합금 소재의 단점을 보완한 Al-Mg 합금 소재를 이용해 다이캐스팅으로 만들어진 핸드폰 케이스에 적용하고자 titanium 타겟을 사용한 반응성 스퍼터링 공정을 연구하였다. 코팅특성은 스펙트로포토 미터를 이용하여 색상분석을 하였고, 미세표면이미지는 FE-SEM을 이용하였다. DC 마그네트론 스퍼터링에 의한 착색코팅은 산소유량이 많은 경우 밝기 L*값이 더 커졌다. 색상의 편차와 재현성을 나타내주는 ${\Delta}E^*ab$ 값을 비교해보면, 모든 경우 ${\Delta}E^*ab^*$<1로 매우 우수한 색상균일성을 보여준다. FE-SEM에 의한 표면이미지는 전반적으로 산소유량이 많은 0.8SCCM에서 코팅한 경우보다 산소유량이 적은 0.375SCCM에서 코팅한 경우가 결정립계의 구별이 확실하고 결정립 모양이 선명하고 결정립크기도 증가함을 확인할 수 있다.

• Journal of Powder Materials
• /
• v.26 no.2
• /
• pp.138-145
• /
• 2019

In this study, Al-Si-Mg alloys are additively manufactured using a selective laser melting (SLM) process from AlSi10Mg powders prepared from a gas-atomization process. The processing parameters such as laser scan speed and laser power are investigated for 3D printing of Al-Si-Mg alloys. The laser scan speeds vary from 100 to 2000 mm/s at the laser power of 180 and 270 W, respectively, to achieve optimized densification of the Al-Si-Mg alloy. It is observed that the relative density of the Al-Si-Mg alloy reaches a peak value of 99% at 1600 mm/s for 180 W and at 2000 mm/s for 270W. The surface morphologies of the both Al-Si-Mg alloy samples at these conditions show significantly reduced porosities compared to those of other samples. The increase in hardness of as-built Al-Si-Mg alloy with increasing scan speed and laser power is analyzed due to high relative density. Furthermore, it was found that cooling conditions after the heat-treatment for homogenization results in the change of dispersion status of Si phases in the Al-Si matrix but also affects tensile behaviors of Al-Si-Mg alloys. These results indicate that combination between SLM processing parameters and post-heat treatment should be considered a key factor to achieve optimized Al-Si alloy performance.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
• /
• v.22 no.5
• /
• pp.227-232
• /
• 2012

Inconel 617 and Hastelloy X are the most promising candidate materials for the heat exchanger of next generation nuclear reactor. Surface coating and its effects on high temperature properties for the Inconel 617 and Hastelloy X under molten FLiNaK (LiF-NaF-KF) salt environment have been investigated. For TiAlN and $Al_2O_3$ overlay coatings, the two different PVD (physical vapor deposition) methods of an arc discharge and a sputtering were applied, respectively. A study for the thermal stability of the surface modified Ni-Cr alloy substrates has been conducted. To evaluate the corrosion mechanism of Ni-Cr alloys in the molten salt, a ruptured Inconel pipe used for the molten salt transportation has been analyzed. The thermal properties of morphological and structural properties each sample were characterized before and after heat-treatment at $600^{\circ}C$ in molten FLiNaK salt. The results showed that the TiAlN and $Al_2O_3$ overlay coated specimens had the enhanced high temperature stability.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2012.11a
• /
• pp.35-50
• /
• 2012

$900^{\circ}C$이상 초고온 He-gas 분위기 또는 용융불화염 (molten salts, FLINAK) 환경에서 사용될 VHTR(Very High Temperature Reactor)의 IHX(Intermediate heat exchanger)용 열수송 구조재료로 가장 가능성이 높은 합금인 Inconel 617 및 Hastelloy X 상에 습식화학적, 물리적기상합성법(Vacuum arc-plasma과 RF magnetron sputtering) 및 pack cementation에 의한 표면개질 및 마이크로 초내열(refractory ceramics) 코팅층(TiN, TiCN, TiAlN, $Al_2O_3$, $TiO_2$)을 형성시켰다. 고온 장기사용 시 문제가 될 수 있는 고온에서의 조직변화, 미세구조와 상(phase)형성, 고온 부식 및 그에 따른 마모(wear resistance) 손상 등 이들 소재의 내열, 내식 및 내마모 물성을 개선하는 연구를 수행하였다. TiAlN 박막의 경우 공기분위기에서 N이 분해되나 치밀한 산화물($TiO_2/Al_2O_3$ layer)을 형성하여 내식성 있는 보호피막을 형성함으로 기판과의 열팽창 계수로 인한 박리가 발생하지 않아 보호피막으로 적합하였다. Pack cementation법에 의한 aluminiding(Al-Ni합금)도 He 및 공기분위기에서 고온물성의 저하를 가져오는 $Cr_2O_3$의 생성을 충분히 억제하고 있었으며 He 및 air 분위기에서 사용이 가능한 박막으로 여겨진다. 내열 및 내식성에 대한 실험을 종합한 결과, 공기분위기에서 사용할 수 없는 박막은 He-gas 및 FLINAK(LiF-NaF-KF) 용융염 분위기에서도 사용할 수 없었으며, He-gas, FLINAK 및 air 분위기에서 모두 사용이 가능한 박막으로는 Inconel 617에서는 $(TiO_2-)Al_2O_3$, TiAlN 및 Al-Ni이었고 Hastelloy에서는 Al-Ni 및 $Al_2O_3$가 가장 적당하였다.