• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권3호
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• pp.223-229
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• 2015

표면개질이란 재료 본연의 특성만으로 원하는 성능과 기능을 발휘할 수 없는 때 기재 표면에 열에너지, 응력 등을 부가하여 새로운 표면층을 형성하는 방법으로, 소지금속의 방청, 외관미화, 내마모성, 전기절연, 전기전도성 부여 등의 폭넓은 목적을 달성시키고자 하는 일련의 조작을 말한다. 이러한 표면개질에는 도금, 화성처리, 도장, 라이닝, 코팅, 표면 경화 등이 있다. 그 중 전해액을 이용한 표면개질은 오래전부터 공업적으로 활용하기 위한 연구가 많이 이루어져 왔으며, 원가절감과 높은 생산성, 그리고 복잡한 형상에 대한 적용이 가능해 여러 분야에서 각광받고 있다. 따라서 본 연구에서는 5083-O 알루미늄 합금을 이용해 해양환경에서 우수한 내식성을 보유할 수 있는 최적의 표면개질 전해액 온도를 선정하고자 전기화학 실험을 실시하였다. 실험 결과, 표면개질을 실시한 경우가 현저히 낮은 부식전류밀도를 나타냈으며, 특히 불완전 기공이 생성된 $5^{\circ}C$를 제외하고 전해액 온도가 증가함에 따라 감소하는 결과를 나타냈다.

• 한국재료학회지
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• 제22권3호
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• pp.155-158
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• 2012

In this work, AlON-$Al_2O_3$ coatings were prepared on Al2021 alloy by the electrolytic plasma processing (EPP) method. The experimental electrolytes include: 2 g/l NaOH as the electrolytic conductive agent, 10 g/l $Na_2AlO_2$ as the alumina formative agent, and 0.5 g/l $NaNO_2$, $NaNO_3$, and $NH_4NO_3$ as the nitride inducing agents. The effects of different nitrogen inducing agents were studied by a combined compositional and structural analyses of the ceramic coatings carried out by Xray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) for the specimens EPP-treated at room temperature for 15 min under a hybrid voltage of 260 DC along with an AC 50 Hz power supply (200 V). Microhardness tests and wear tests were carried out to correlate the evolution of the microstructure and the resulting mechanical properties. Potentiodynamic polarizations and immersion corrosion tests were carried out in 3.5wt% NaCl water solutions under static conditions in order to evaluate the corrosion behavior of the coated samples. The results demonstrate that $NaNO_2$ is proven to be a good nitrogen inducing agent to produce high quality AlON-$Al_2O_3$ ceramic coatings.

• 한국분말재료학회지
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• 제11권1호
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• pp.8-15
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• 2004

FGM은 원하는 물성의 점진적인 변화를 통해 재료에 다양한 특성을 확보할 수 있는 방법이다. 여러FGM의 제조 방법 중 분말야금법과 열용사법이 많이 사용되며, FGM적용은 열ㆍ기계적 물성이 요구되는 응용분야에서 가장 전망이 있고 현재 가장 많은 연구가 진행되어 왔다. 경사기능의 도입은 2층 구조의 재료에 비하여 열팽창 계수의 차이에 의한 층간 잔류응력 집중을 완화 시켜 접합 강도와 열 충격 특성 및 열피로 특성 등의 향상을 가져왔다. 그러나 120$0^{\circ}C$ 이상의 고온에서 사용되어지는 경우, 표면에서 가까이 위치한 금속부의 산화에 의해서 2층 구조보다 저하된 열피로 특성을 보였다. 이러한 점들은 FGM이 가지고 있는 근본적인 문제이므로 응용처의 환경에 대한 고려가 필요하다. 내열 재료뿐만 아니라, 구조용 재료에서도 기계적 물성의 향상을 위해 FGM이 시도되고 있는 등, 현재까지 응용분야의 확대 가능성은 무한하다. 경사 기능 재료를 실제 적용하는데 있어서 문제점으로 지적되고 있는 점들은 1)경사 기능 재료의 신뢰성, 2)경사 기능 재료의 설계, 3)경사 기능 재료의 제조 공정 등의 세 가지 문제점으로 요약할 수 있다. FGM에서의 물성의 변화는 미세구조의 변화 등으로 단순히 rule of mixture로 해석되지 않는다. 이를 위하여 최근 전산 모사를 통해 조성 경사도 및 재료 선정 등에 대한 연구가 이루어지고 있는 추세이며, 새로운 제조 방법 개발 및 개량이 꾸준히 진행되고 있어 향후 FGM의 적용에 대한 전망은 밝다.

• 한국정밀공학회지
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• 제26권1호
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• pp.71-81
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• 2009

Die steel for plastic molding were used as mold material of automobile parts and electronic component industry. The material of this paper has superior to mechanical properties, such as repair weldability, corrosion resistance and high temperature strength, required mold parts for semitransparent. Laser-induced surface hardening technology is widely adopted to improver fatigue life and wear resistance via localized hardening at the surface of mold parts. The objective of this research work is to investigate on the characteristics of surface hardening of the laser process parameters, such as beam travel speed, laser power and defocsued spot position, for the case of die steel for plastic molding. Lens for surface hardening of large area is plano-convex type with elliptical profile to maintain uniform laser irradiation. According to the experimental results, large size of hardened layer at the surface of die steel for plastic molding was achieved, and microstructure of this layer was lath martensite. Optimal surface status and mechanical property of hardened layer could be obtained at 1095Watt, $0.25{\sim}0.3m/min$, 0mm (focal length: 232mm) for laser power, beam travel speed, and focal position. Where, heat input was $0.793{\times}10^{3}J/cm^2$, and width of hardened layer was 27.58mm.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.80-80
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• 2017

Titanium and its alloys that have a good biocompatibility, corrosion resistance, and mechanical properties such as hardness and wear resistance are widely used in dental and orthopedic implant applications. However, they do not form a chemical bond with bone tissue. Plasma electrolytic oxidation (PEO) that combines the high voltage spark and electro-chemical oxidation is a novel method to form ceramic coatings on light metals such as tita-nium and its alloys. This is an excellent re-producibility and economical, because the size and shape control of the nano-structure is relatively easy. Silicon (Si), manganese (Mn), and magne-sium (Mg) have a useful to bone. Particularly, Si has been found to be essential for normal bone, cartilage growth, and development. Mn influences regulation of bone remodeling be-cause its low content in body is connected with the rise of the concentration of calcium, phosphates and phosphatase out of cells. Pre-studies have shown that Mg plays very im-portant roles in essential for normal growth and metabolism of skeletal tissue in verte-brates and can be detected as minor constitu-ents in teeth and bone. In this study, Electrochemical behavior of plasma electrolytic oxidized films formed in solution containing Mn, Mg and Si ions were researched using various experimental in-struments. A series of Si-Mn-Mg coatings are produced on Ti dental implant using PEO, with the substitution degree, respectively, at 5 and 10%. The potentiodynamic polarization and AC impedance tests for corrosion behav-iors were carried out in 0.9% NaCl solution at similar body temperature using a potentiostat with a scan rate of 1.67mV/s and potential range from -1500mV to + 2000mV. Also, AC impedance was performed at frequencies anging from 10MHz to 100kHz for corrosion resistance.

• 한국분말재료학회지
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• 제18권3호
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• pp.290-296
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• 2011

Titanium carbonitride is more perspective materials compared to titanium carbide. It can be used in tool industry and special products because of its higher strength, abrasive wear-resistance and especially its strong chemical stability at high temperatures. We produced STS+TiCxNy composite by the spark plasma sintering for higher strength and studied the characteristics. The planar and cross-sectional microstructures of the specimens were observed by scanning electron microscopy. Characterizations of the carbon and nitride phases on the surface of composite were carried out using an X-ray diffractometer. During annealing TiCxNy particles diffusion into STS 430 was observed. After annealing, sintering isolations between particles were formed. It causes decreasing of mechanical strength. In addition when annealing temperature was increased hardness increased. Heterogeneous distribution of alloying elements particles was observed. After annealing composites, highest value of hardness was 738.1 MHV.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.35-50
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• 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.

• 한국재료학회지
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• 제20권8호
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• pp.444-449
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• 2010

Transparent ceramics are used in new technology because of their excellent mechanical properties over glasses. Transparent ceramics are nowadays widely used in armor, laser windows, and in high temperature applications. Silicon nitride ceramics have excellent mechanical properties and if transparent silicon nitride is fabricated, it can be widely used. h-BN has a lubricating property and is ductile. Therefore, adding h-BN to silicon nitride ceramics gives a lubricating property and is also machinable. Translucent silicon nitride was fabricated by hot-press sintering (HPS) and 57% transmittance was observed in the near infrared region. A higher wt. % of h-BN in silicon nitride ceramics does not favor transparency. The optical, mechanical, and tribological properties of BN dispersed polycrystalline $Si_3N_4$ ceramics were affected by the density, ${\alpha}:{\beta}$-phase ratio, and content of h-BN in sintered ceramics. The hot pressed samples were prepared from the mixture of $\alpha-Si_3N_4$, AlN, MgO, and h-BN at $1850^{\circ}C$. The composite contained from 0.25 to 2 wt. % BN powder with sintering aids (9% AlN + 3% MgO). A maximum transmittance of 57% was achieved for the 0.25 wt. % BN doped $Si_3N_4$ ceramics. Fracture toughness increased and wear volume and the friction coefficient decreased with an increase in BN content. The properties such as transmittance, density, hardness, and flexural strength decreased with an increase in content of h-BN in silicon nitride ceramics.

• 한국주조공학회지
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• 제24권6호
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• pp.340-346
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• 2004

초정 $Mg_2Si$와 미세한 $MgZn_2$ 석출상을 갖는 고강도 내마모 Al합금을 개발하기 이하여 Al-l2wt%Mg-5.5wt%Zn합금에 0-5wt%까지 Si을 첨가 시켰으며, 미세조직 및 기계적 성질에 미치는 영향을 조사하였다. Si의 함량이 증가함에 따라 형성되는 $Mg_2Si$상의 양이 증가하였으며, 동시에 고강선 온도가 점차적으로 증가함에 따라 효과적인 열처리가 가능해지는 것을 관찰할 수 있었다. 5wt%Si이 첨가된 합금의 경우 적절한 열처리를 통해 미세한 $MgZn_2$ 석출상이 기지에 균일하게 분포한 미세조직을 얻을 수 있었고 이를 통해 인장강도를 현저하게 증가시킬 수 있었다. 또한 Si이 첨가된 Al-Mg-Zn합금은 유동도 및 열간 균열저항성과 같은 주조성면에서도 다른 고강도 Al합금에 비하여 월등히 우수한 것으로 나타났다.

• 한국세라믹학회지
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• 제36권1호
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• pp.89-96
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• 1999

석고몰드의 단점을 극복할 수 있는 다공질 알루미나 몰드의 제조저건을 확립하였다. 다공질 알루미나 몰드의 제조를 위해 활성탄의 질량비에 따라 조성비를 달리하여 첨가한 후, ESA와 유동특성 등을 조하삼으로써 안정된 이상 슬러리를 제조하였으며, 이를 석고몰드에 캐스팅하여 얻은 원통형 알루미나 몰드를 사용하여 활성탄의 양과 소결온도에 따른 수축율 변화와 마모에 대한 저항성을 측정하였다. 다공질 알루미나 몰드의 소결에서는 비수축 소결구인 표면확산에 의해 입자간 넥 강도의 증진을 통한 몰드의 강도 증진을 도모하는 것이 바람직하며, 이를 위해 1,00$0^{\circ}C$이하에서 유지시간의 변화에 따른 열역학적 방법, 1,00$0^{\circ}C$이상의 온도에서 알루미나의 수축을 억제하면서 빠른 승온속도를 열처리온도에 따른 동역학적 방법과 이 두가지 방법을 혼합하는 방법 등으로 구분하여 다동질 알루미나 몰드의 소결조건을 분석하였다. 위 방법들에 대한 다공질 알루미나 몰드의 캐스팅 특성을 분석한 결과, 복합 소결법이 최적임을 알수 있었다. 제조된 다공질 알루미나 몰드의 비교적 높은 강도를 보였으며, 석고몰드레 비해 빠른 건조시간, 산, 염기에 대한 내식성 및 캐스팅 특성이 우수하였다.