• 제목/요약/키워드: Plasma corrosion

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공정변수에 따라 Al 합금 상에 형성된 PEO 코팅층의 내식성 평가 (Effects of Process Parameters on Corrosion Properties of PEO Coatings Formed on Al Alloy)

  • 이정형;김성종
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.139-139
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    • 2018
  • 최근 자동차 산업을 중심으로 한 수송용 기기의 경량화 추세에 따라 대표적인 경량금속 소재인 알루미늄 합금에 대한 수요가 증가하고 있으며 이에 따라 알루미늄 합금 표면에 다양한 특성을 부여할 수 있는 표면개질 기술에 대한 필요성이 부각되고 있다. 알루미늄 합금의 대표적인 표면처리기술인 아노다이징과 유사한 원리로 표면에 세라믹 코팅층을 형성할 수 있는 기술인 플라즈마 전해 산화(Plasma electrolytic oxidation, PEO)가 주목을 받고 있다. PEO 코팅법은 전해액 내에 소재를 침지시키고 400 ~ 600V에 이르는 고전압을 인가시켜 마이크로 방전을 유도하여 표면에 치밀한 세라믹 층을 형성시키는 기술이다. 본 연구에서는 PEO법으로 표면 개질된 Al 합금 표면의 표면 조직 특성과 전기화학 특성을 평가하고, 코팅층 특성에 미치는 공정 변수의 영향을 분석하고자 하였다. PEO 처리를 위해 사용된 소재는 상용 Al 합금 판재(Al 5083-O)로서 $2cm{\times}2cm$로 절단하여, 에머리페이퍼로 1000번까지 연마하여 사용하였다. 시험을 위한 PEO 처리 시스템은 전해액 수조, 일정 온도 유지를 위한 열교환기와 칠러, 전원 발생을 위한 전원공급기(power supply)로 구성되었다. 전해액은 약 알칼리 수용액을 이용하였으며, 전원 공급기를 통해 시험편에 펄스 전류를 인가하였다. PEO 처리 후 시편에 대하여 SEM, EDS, XRD 등을 이용한 표면 특성 평가를 실시하였다. 또한 코팅층의 전기화학적 부식 특성 평가를 위해 해수용액에서 동전위분극실험을 실시하였다. 시험 결과, Al 합금의 PEO 처리 시 내식성은 개선되는 것으로 확인되었으며, 공정변수는 표면의 미세조직 및 전기화학적 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

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Linear Ion Source에 의해 증착된 Diamond-Like Carbon(DLC) 박막의 질화층 형성에 따른 밀착력 특성 연구 (Study on the Adhesion of Diamond Like Carbon Films Using the Linear Ion Source with Nitriding Layers)

  • 신창석;박민석;권아람;김승진;정원섭
    • 한국표면공학회지
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    • 제44권5호
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    • pp.190-195
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    • 2011
  • Diamond-like carbon (DLC) has many outstanding properties such as low friction, high wear resistance and corrosion resistance. However, it is difficult to achieve enough adhesion on the metal substrates because of weak bonding between DLC film and the metal substrate. The purpose of this study is to enhance an adhesion of DLC film. For improving adhesion, the substrate was treated by active screen plasma nitriding before DLC film deposing. Nitrided substrates were investigated by Glow Discharge Spectrometer (GDS), Micro-Vickers Hardness. DLC films were deposited on several metals by linear ion source, and characteristics of the films were investigated using nano-indentation, Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM). The adhesion was measured by scratch tester. The adhesion of DLC films was increased when nitriding layer was formed before DLC deposition. Therefore, the adhesion of DLC film can be enhanced as increasing the hardness of materials.

플라즈마 질화 기술의 현황 및 주요응용분야 (Technical trend of Plasma Nitriding Process and Its main applications)

  • 박현준;문경일
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.29-29
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    • 2014
  • 최근 화석에너지 고갈 및 에너지 수요의 폭발적 팽창을 해결하기 위하여 경량화와 내마모 측면에서 고효율 시스템을 적용한 자동차 및 각종 성형 기기들이 개발되고 있다. 특히 장치의 고성능화라는 요구조건을 충족시키기 위해서는 금속가공산업에서 표면개질의 중요성이 부각되고 있다. 이러한 표면개질에는 일반적으로 표면의 성질을 개선하여 마모(abrasion) 및 국부 압력(local stress) 또는 피로(fatigue), 마식(wear and corrosion)에 견디게 하여 부품의 수명증대와 제품의 소형화에 기여하고 있다. 이러한 표면개질법에는 경질의 물질을 표면에 코팅시켜 재료표면의 특성을 향상시키는 방법과 금속의 표면에 다른 원소를 침투 및 확산시키는 방법으로 나눌 수 있다. 확산방법으로 침탄, 질화, 보로나이징, 크마이징 처리 방법 등이 있다. 상업적으로 가장 많이 사용되는 표면 개질법은 침탄기술로서, 고온에서 짧은 시간내에 물성 향상이 가능하지만, 강의 변태점 이상의 온도에서 진행됨으로서, 변형에 따른 문제가 발생되어 후처리를 필요로 하는 문제점을 가지고 있다. 반면, 질화법은 변태점 이하의 저온에서 철강 표면에 N을 침투시켜 강을 경화시키는 특징을 가진다. 변형이 적고 질소원자가 강내에 침투함으로 인해 내마모성, 내피로성, 내식성 등의 물리적 성질을 향상시키는 점에서 유리하여 각종 정밀 부품 및 자동차 부품, 금형 등에 많이 사용된다. 또한, 경도 향상 및 결정구조의 영향으로 코팅처리시 모재와 코팅 층의 밀착력 향상을 가져오면 이러한 이유로 코팅 층의 하지 층으로써 각광 받고 있다. 본 발표에서는 플라즈마 질화의 이해를 높이기 위해 관련 기술에 대한 전반적인 소개와 향후 플라즈마 질화 기술의 적용이 기대되는 침탄대체 적용 가능 부품, 침류질화 기술, PECVD 공정과의 접목 등 산업적은 응용 측면에서 응용 분야에 대한 소개를 진행하고자 한다.

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Changing PEO coating formation on Mg alloys by particle additions to the treatment electrolyte

  • Blawert, Carsten;Srinivasan, Bala;Liang, Jun;Huang, Yuanding;Hoche, Daniel;Scharnagl, Nico;Heitmann, Volker;Burmester, Ulrich
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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    • pp.7-11
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    • 2012
  • Plasma electrolytic oxidation of magnesium alloys is a well known technique to produce corrosion and wear resistant coatings. The addition of particles to the electrolyte provides a possibility to produce coatings with an increasing range of composition by in-situ incorporation of those particles into the coating. An extensive literature review has revealed that the mode of incorporation depends mainly on the melting point of the used particles and the energy provided by the discharges of the PEO process. The spectrum ranges from inert to partly reactive incorporation, but a complete reactive incorporation and a formation of a new single phase coating was not observed so far. Thus a new approach in PEO processing is introduced using specific particles as a kind of sintering additive, changing not only the composition but lowering the melting temperature and increase the liquid phase fraction during the discharges, resulting in a new amorphous coating.

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에어로졸 데포지션에 의한 이트리아 필름의 미세구조와 특성 (Microstructure and Properties of Yttria Film Prepared by Aerosol Deposition)

  • 이병국;박동수;윤운하;류정호;한병동;최종진
    • 한국세라믹학회지
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    • 제46권5호
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    • pp.441-446
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    • 2009
  • Dense crack-free yttria film with 10 $\mu m$ thickness was prepared on aluminum by aerosol deposition. X-ray diffraction pattern on the film showed that it contained the same crystalline phase as the raw powder. Transmission electron microscopy revealed a nanostructured yttria film with grains smaller than 100 nm. Tensile adhesion strength between the film and aluminum substrate was 57.8 $\pm$ 6.3MPa. According to the etching test with $CF_4-O_2$ plasma, the etching rate of the yttria film was 1/100 that of quartz, 1/10 that of sintered alumina and comparable to that of sintered yttria.

대량 생산용 SiC CVD 리엑터에의 전산유체역학 시뮬레이션의 적용 (Application of Computational Fluid Dynamic Simulation to SiC CVD Reactor for Mass Production)

  • 서진원;최균
    • 한국세라믹학회지
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    • 제50권6호
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    • pp.533-538
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    • 2013
  • Silicon carbide (SiC) materials are typical ceramic materials with a wide range of uses due to their high hardness and strength and oxidation resistance. In particular, due to the corrosion resistance of the material against acids and bases including the chemical resistance against ionic gases such as plasma, the application of SiC has been expanded to extreme environments. In the SiC deposition process, where chemical vapor deposition (CVD) technology is used, the reactions between the raw gases containing Si and C sources occur from gas phase to solid phases; thus, the merit of the CVD technology is that it can provide high purity SiC in relatively low temperatures in comparison with other fabrication methods. However, the product yield rarely reaches 50% due to the difficulty in performing uniform and dense deposition. In this study, using a computational fluid dynamics (CFD) simulation, the gas velocity inside the reactor and the concentration change in the gas phase during the SiC CVD manufacturing process are calculated with respect to the gas velocity and rotational speed of the stage where the deposition articles are located.

LPPS용사법과 HVOF 용사법으로 제조된 CoNiCrAlY 코팅의 고온물성에 관한 연구 (A study on the high temperature properties of CoNiCrAlY coating fabricated by HVOF and LPPS process)

  • 강현욱;권현옥;송요승
    • 한국표면공학회지
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    • 제34권2호
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    • pp.161-168
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    • 2001
  • A Thermal Barrier Coating (TBC) can play an important role in protecting parts from harmful environments at high temperatures such as oxidation, corrosion, and wear in order to improve the efficiency of aircraft engines by lowering the surface temperature of the turbine blade. The TBC can increase the life span of the product and improve the operating properties. Therefore, in this study the mechanical and thermal properties of the TBC such as oxidation, fatigue and shock at high temperatures were evaluated. A samples of a bond coat (CoNiCrAlY) produced by the High Velocity Oxygen Fuel (HVOF) and Low Pressure Plasma Spray (LPPS) method were used. The thickness of the HVOF coating layer was approximately $450\mu\textrm{m}$ to 500$\mu\textrm{m}$ and the hardness number of the coating layer was between 350Hv and 400Hv. The thickness of the LPPS coating was about 350$\mu\textrm{m}$ to 400$\mu\textrm{m}$ and the hardness number of the coating was about 370Hv to 420Hv. The X-ray diffraction analysis showed that CoNiCrAlY coating layer of the HVOF and LPPS was composed of the $\beta$and ${\gamma}$phase. After the high temperature oxidation test, the oxide scale with about l0$\mu\textrm{m}$ to 20$\mu\textrm{m}$ thickness appeared at the coating surface on the Al-depleted zone was observed under the oxide scale layer.

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알루미늄-스테인레스스틸-구리 경사기능재료의 제조 및 특성평가 (Fabrication and Evaluation of the Al-STS-Cu Functionally Graded Materials)

  • 박광재;김다솜;권한상
    • Composites Research
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    • 제36권4호
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    • pp.241-245
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    • 2023
  • 비철계 합금인 알루미늄과 구리 합금은 전기 및 열전도성이 우수하지만 철계 합금대비 상대적으로 기계적 특성은 낮다. 철계 합금인 스테인레스 스틸은 비철계인 알루미늄과 구리 대비 가공성은 나쁘지만 기계적 특성과 내부식성이 우수하여 고강도 공업용 소재로 사용되고 있다. 본 연구에서는 알루미늄과 구리 그리고 스테인레스 스틸을 융복합화 하여 기능 맞춤형 경사기능재료를 분말프로세스를 이용하여 제조하였다. 제조된 경사기능재료는 구리와 철계 합금 대비 경량의 우수한 표면 경도를 나타내었으며 열전도도 역시 단일 알루미늄과 스테인레스 스틸 소재 보다 높은 값을 나타내었다.

아말감과 이종(異種)금속의 거리에 따른 부식에 대한 고찰 (A Study on Corrosion according to Distance between Amalgam and Dissimilar Metals)

  • 김주원;정은경
    • 치위생과학회지
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    • 제4권3호
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    • pp.103-109
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    • 2004
  • 본 실험은 제조회사 매뉴얼과 통법에 의해서 Amalgam 합금, Ni-Cr alloy의 Crown용 Verabond, Denture용 Talladium $^{TM}alloy$로 각각 24개의 총 72의 시편을 하악 제1대구치근 원심 치관 폭경과 임상에서의 MOD cavity를 고려하여 제작하였고 인공 타액 80ml를 담은 200ml 용 비이커에 시편을 넣어 0mm, 7mm, 40mm 거리에서 7일 후 갈바닉 부식을 측정하였다. 유리금속은 유도 플라즈마 방출 분광기(Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometer(ICP-AES, JY-50P, VG Elemental Co. France)로 전해액내의 Cu, Ag, Ni, Cr, Sn, Zn, Hg를 정량 분석했으며 그 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, Cu, Sn, Ag, Hg, Zn은 아말감이 금 합금과 접촉했을 때가 크라운용 Ni-Cr alloy와 덴쳐용 Talladium alloy 보다 아주 많이 유리 했으며 금 합금이 구강조직과 생체 적합성이 가장 좋다지만 아말감과 함께 있을 때 가장 불리 했슴을 알 수 있었다. 둘째, 아말감이 금 합금과 접촉했을 때, 금 합금의 조성에서 Ni, Cr 같은 중금속이 함유되지 않았기 때문인지 전혀 유리되지 않았으나 Sn은 조성에는 없었지만 $227.1{\pm}18.0035{\mu}g/cm^2$나 유리 되었고 Hg도 유리되었는데 이는 아말감 자체의 유리 물질임을 추측할 수 있었다. 셋째, 아말감 합금과 금 합금 사이에서의 0mm, 7mm, 40mm 거리에서는 Cu, Ag는 유의성이 있었으며 Hg는 유의성이 없었다. 이는 금합금은 절대 아말감과 같이 사용해서 안되며 이종 보철물 사이의 거리에 관계없이 사용을 금해야 하는 것으로 사료된다. 넷째, 아말감합금이 Crown용 Ni-Cr 합금과 접촉했을 때 아말감의 Ag이 유리 되지 않았으며 Zn, Ni, Sn, Hg, Cu의 순으로 유리되었다. 0mm, 7mm, 40mm 거리에 따라서 유의성이 있었다. Hg는 유리 되지 않았지만 중금속인 Ni, Cr은 유리되었고 반대 악궁이나 거리가 떨어져 있으면 접촉보다 Hg의 유리가 적었다. 다섯째, 아말감합금이 Denture용 Talladium alloy 합금과 접촉했을 때 0mm, 7mm, 40mm 거리에서도 유의성이 있었다. 0mm, 7mm, 40mm 거리에 따라서 유의성이 있었다. Hg는 유리 되지 않았지만 중금속인 Ni, Cr은 유리되었고 반대 악궁이나 거리가 떨어져 있으면 접촉보다 Hg의 유리가 적었다. 여섯째, 인공 타액에서 접촉 시 Amalgam alloy와 Gold, Verabond, Talladium alloy의 Cu, Sn, Ag, Hg, Zn, Ni, Cr의 ICPES 검사 결과 Cu, Hg가 유의성을 있었다. 일곱째, 인공타액에서 아말감합금과 두 비귀금속인 Ni-Cr alloy(crown용), Denture용 Talladium alloy가 접촉한 경우 거리에 따른 Hg, Ni, Cr의 유리 부산물에서 유의성을 확인했다.

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텅스텐 화학적-기계적 연마 공정에서 부식방지막이 증착된 금속 컨디셔너 표면의 전기화학적 특성평가 (Electrochemical Characterization of Anti-Corrosion Film Coated Metal Conditioner Surfaces for Tungsten CMP Applications)

  • 조병준;권태영;김혁민;;박문석;박진구
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.61-66
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    • 2012
  • 반도체 산업에서 회로의 고집적화와 다층구조를 형성하기 위해 화학적-기계적 연마(CMP: Chemical-Mechanical Planarization) 공정이 도입되었으며 반도체 패턴의 미세화와 다층화에 따라 화학적-기계적 연마 공정의 중요성은 더욱 강조되고 있다. 화학적-기계적 연마공정이란 화학적 반응과 기계적 힘을 동시에 이용하여 표면을 평탄화하는 공정으로, 화학적-기계적 연마 공정은 압력, 속도 등의 공정조건과, 화학적 반응을 유도하는 슬러리(Slurry), 기계적 힘을 위한 패드 등에 의해 복합적으로 영향을 받는다. 패드 컨디셔닝이란 컨디셔너가 화학적-기계적 연마 공정 중에 지속적으로 패드 표면을 연마하여 패드의 손상된 부분을 제거하고 새로운 표면을 노출시켜 패드의 상태를 일정하게 유지시키는 것을 말한다. 한편, 금속박막의 화학적-기계적 연마 공정에 사용되는 슬러리는 금속박막과 산화반응을 하기 위하여 산화제를 포함하는데, 산화제는 금속 컨디셔너 표면을 산화시켜 부식을 야기한다. 컨디셔너의 표면부식은 반도체 수율에 직접적인 영향을 줄 수 있는 스크래치(Scratch) 등을 발생시킬 뿐만 아니라, 컨디셔너의 수명도 저하시키게 되므로 이를 방지하기 위한 노력이 매우 중요하다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 슬러리와 컨디셔너 표면 간에 일어나는 표면부식을 방지하기 위하여 유기박막을 표면에 증착하여 부식을 방지하고자 하였다. 컨디셔너 제작에 사용되는 금속인 니켈과 니켈 합금을 기판으로 하고, 증착된 유기박막으로는 자기조립단분자막(SAM: Self-Assembled Monolayer)과 불화탄소(FC: FluoroCarbon) 박막을 증착하였다. 자기조립단분자막은 2가지 전구체(Perfluoroctyltrichloro silane(FOTS), Dodecanethiol(DT))를 사용하여 기상 자기조립 단분자막 증착(Vapor SAM) 방법으로 증착하였고, 불화탄소막은 10 nm, 50 nm, 100 nm 두께로 PE-CVD(Plasma Enhanced-Chemical Vapor Deposition, SRN-504, Sorona, Korea) 방법으로 증착하여 표면의 부식특성을 평가하였다. 표면 부식 특성은 동전위분극법(Potentiodynamic Polarization)과 전기화학적 임피던스 측정법(Electrochemical Impedance Spectroscopy(EIS)) 등의 전기화학 분석법을 사용하여 평가되었다. 또한 측정된 임피던스 데이터를 전기적 등가회로(Electrical Equivalent Circuit) 모델에 적용하여 부식 방지 효율을 계산하였다. 동전위분극법과 EIS의 결과 분석으로부터 유기박막이 증착된 표면의 부식전류밀도가 감소하고, 임피던스가 증가하는 것을 확인하였다.