• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.161-161
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• 2014

열플라즈마는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자(원자 및 분자)로 구성된 부분 이온화된 기체로, 국소열평형상태를 유지하여 구성입자가 모두 수천에서 수만도에 이르는 같은 온도를 갖는 고속의 제트 화염 형태를 이루고 있다. 이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열플라즈마의 특성을 이용하여, 종래 기술에서는 얻을 수 없는 다양하고 효율적인 산업적 이용이 활발히 진행되고 있다. 용사코팅은 노즐 출구를 통해서 외부로 방출되는 열 플라즈마 화염을 이용하는 것으로 이 화염의 와류 특성으로 인하여 외기의 가스가 화염내부로 침투하는 특성을 가진다. 이러한 현상은 열원의 냉각효과 외에도 외기를 구성하는 기체 분자의 내부 유입을 의미하는 것으로 대기 상태에서 공정이 이루어진다면 열원 내로 유입되는 대기 내의 산소가 모재 표면과 반응하여 산화가 진행된다. 이러한 산화과정은 용사 코팅의 품질을 저하시키는 요인이 되므로, W, Ti 등과 같은 반응성이 높은 재료의 코팅은 산화과정을 방지하기 위하여 진공에서 코팅을 하여야만 한다. 진공 플라즈마용사코팅은 진공 또는 저압의 불활성 분위기 중에서 열플라즈마 화염에 용사재료를 투입하여 플라즈마 화염 내부에서 순간적으로 이를 용융시킨 후 고속으로 분출, 모재에 적층시키는 코팅공정이다. 이때 분말상의 용사재료를 고속으로 화염 중심에 투입하여 최대 에너지 전달이 이루어지도록 하는 것이 적층효율 및 코팅품질을 향상에 필수적이다. 하지만 플라즈마 화염 내부를 고속으로 이동하는 입자의 온도와 속도 및 궤적을 측정하여 제어하는 것은 매우 어렵기 때문에, 통상 형성된 코팅의 구조와 두께로부터 경험적으로 파라미터를 결정하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 초고속 레이저 카메라와 이미지 분석용 소프트웨어를 이용하여 플라즈마 화염내의 비행입자 궤적을 추적하고, 이를 통해 분말 이송가스의 유량이 코팅 효율 및 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 플라즈마 화염은 중심부가 가장 높은 온도와 속도를 가지고 있기 때문에, 분말 이송가스의 유량이 적을 경우 투입된 분말은 단지 플라즈마 화염의 상부 경계면을 지나는 궤적을 갖게된다. 이로 인해 분말의 용융이 충분히 이루어지지 않아 적층 효율이 낮고 미용융 입자 및 기공이 많은 미세구조를 보였다. 이송가스 유량을 증가시키게 되면, 분말의 궤적은 플라즈마 화염의 중심부를 지나게 되어 적층 효율이 증가하고 미세구조 또한 개선되었다. 하지만 이송가스 유량이 지나치게 클 경우, 투입된 분말 입자는 플라즈마 화염을 조기에 관통하게 되어 비행궤적은 온도와 속도가 낮은 영역에 형성되었다.

• 전기의세계
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• v.42 no.1
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• pp.5-11
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• 1993

금속이나 세라믹 입자를 용사하여 보호피막을 형성하는 기술은 화염을 사용하는 방법에서 시작했으며 용사재료는 분말, 선, 봉의 형태로 공급되었다. 1960년대에 상업적인 plasma 용사장비가 개발되었으며 여기서 사용된 D.C.plasma jet를 이용하여 분말형태의 용사재료를 용융하고 고속으로 피용사테에 용융입자를 분사하여 피용사체면에 충돌시켜 다층의 얇은 피막을 형성한다. 최근(1985년)에는 R.F.(Radio Frequency) Plasma를 이용하여 열전도도가 작은 재료나 산소와 반응성이 큰 재료를 용사하는 방법도 개발되고 있다. 용사피복법은 현재 여러가지 방법이 실용되고 있으며 재료를 용융하는 열원에 따라 분류하면 표1과 같다. 즉 산소와 연료 가스의 혼합에 의한 연소나 폭발에너지를 이용하는 가스식 용사법과 Arc, Plasma등의 전기 에너지를 이용하는 전기식 용사법으로 크게 나눌 수 있다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.4
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• pp.448-453
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• 2016

Erosion and abrasion caused by cavitation damage occur in fluid equipment, such as ships or impellers. Similarly, the equipment damage from noise and vibration can shorten its life. This study analyzed the importance of the parameter characteristics of the process optimization of HVOF (High Velocity Oxygen Fuel spraying), which is generally used in a variety of industries for enhancing the resistibility from the cavitation phenomenon. The surface of the ALBC3 substrate was coated with an amorphous powder as a filler metal according to the experimental design using the Taguchi method, and then the characteristics with each parameter were analyzed using a porosity measurement test. The optimal process conditions was a combustion pressure of 80psi, coating distance of 270mm, gun speed of 200mm/s, and powder feed rate of 25g/min as a result of the HVOF coating by applying the experimental design. The combustion pressure, coating distance and powder feed rate were more than 25% and indicated a similar contribution rate, but the contribution rate of the gun speed was 19%, which was slightly less than the others. The contribution rate with each parameter was only slightly significant. On the other hand, all four parameters were found to be important in the contribution rate aspects of the HVOF coating process.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2005.05a
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• pp.87-87
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• 2005

• New & Renewable Energy
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• v.4 no.1
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• pp.31-36
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• 2008

Stainless steels have been widely considered as metallic bipolar plates, due to their passive surface film, which is good for corrosion resistance. However, the high resistivity of the passive film increases interfacial contact resistance between the bipolar plates and the electrodes. Stainless steels thermal spray coated with a mixture of tungsten carbide and stainless steel powders showed that the coated layer safely combined with the matrix but they suffered many internal defects including voids and cracks. Many cracks were formed in the coated layer and the interface of the matrix and the coated layer during the rolling process. The coated and rolled stainless steels showed lower interfacial contact resistance and corrosion resistance than bare stainless steel because of low resistivity of tungsten carbide and numerous defects, which caused crevice corrosion, in the coated layer.

• Journal of Welding and Joining
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• v.14 no.2
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• pp.19-27
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• 1996

재료의 표면개질은 표면층의 조직변화에 대한 개질법과 표면피복에 의한 개질 법으로 나눌 수 있다. 조직변화에 의한 개질법으로는 침탄, 질화, 이온주입 및 금속 확산 등이 있고, 표면피복에 의한 개질법으로는 도장, 도금, 육성용접, 물리증착(PVD) 및 화학증착(CVD) 등이 있는데, 용사법은 표면피복에 의한 개질법에 속한다. 용사기술 은 비교적 최근에 발달된 표면피복 기술로서 그림1과 같이 플라즈마, 가스화염 또는 아크열원을 이용하여 금속 또는 비금속 재료를 용융 혹은 반용융 상태로 모재에 고속 도로 분사하여 충돌 적층시켜 피복하는 공정으로 다른 표면개질기술에 비해서 여러 가지 잇점을 가지고 있다. 이것은 거의 모든 재질의 모재(금속, 세라믹, 유기재료 등) 에 대해 피막의 형성이 가능하고, 용사재료의 종류도 다양하다(금속, 합금, 각종 세라 믹, 플라스틱, 각종 복합재료 등). 또한 노재크기의 제한이 없고, 대형의 재료에 대해 서 한정된 부위의 피복이 가능하며, 모재의 열영향이 적고, 피막의 형성속도가 다른 피막법에 비해 빠른 장점을 가지고 있다. 그 예로 알루미나(Al$_{2}$O$_{3}$)를 피복할 경우 화학증착(CVD)법에 의해서는 피막형성 속도가 약 2 * $10^{-4}$mm/min 인데 비해 용사법에 의해서는 약 7.5 * $10^{-1}$mm/min로 매우크다. 이와같은 많은 장점을 갖고있는 용사법을 이용한 표면개질에 대해 본 기술보고에서 서술하고자 한다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2007.05a
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• pp.195-199
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• 2007

In this study, bond strength tests were performed for the thermal barrier coating applied to the 1st stage turbine blade. After the tests, the specimens were cut and the locations of failure were observed by using optical microscope. The influence of heat treatment on bond strength of a bond coating and the difference among the three types of bond coatings are treated.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.1-5
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• 2008

Stainless steels have been widely considered as metallic separators, due to their passive surface film, which is good for corrosion resistance. However, the high resistivity of the passive film increases interfacial contact resistance between the separators and electrodes. Stainless steels thermal spray coated with a mixture of tungsten carbide and stainless steel powders showed that the coated layer safely combined with the matrix but they suffered many internal defects including voids and cracks. Many cracks were formed in the coated layer and the interface of the matrix and the coated layer during the rolling process. The coated and rolled stainless steels showed lower interfacial contact resistance and corrosion resistance than bare stainless steel because of low resistivity of tungsten carbide and numerous defects, which caused crevice corrosion, in the coated layer.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.6
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• pp.204-211
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• 2020

The high-velocity oxy-fuel (HVOF) thermal spraying coating technique has been considered a promising replacement for traditional electrolytic hard chrome plating (EHC), which caused environmental pollution and lung cancer due to toxic Cr⁶⁺. In this paper, two types of cermet coatings were prepared by HVOF spraying: WC-CoCr and WC-CrC-Ni coatings. The produced coatings were analyzed extensively in terms of the micro-hardness, porosity, crystalline phase and microstructure using a hardness tester, optical microscopy, X-ray diffraction, and scanning electron microscopy (including energy dispersed spectroscopy (EDS)), respectively. The wear and friction behaviors of the coatings were evaluated comparatively by reciprocating sliding wear tests at 25 ℃, 250 ℃, and 450 ℃. The results revealed correlations among the microstructures, metallic binder matrixes, porosities, and wear performance of the coatings. For example, WC-CoCr coatings showed better sliding wear resistance than WC-CrC-Ni coatings, regardless of the test temperature due to the more homogeneous microstructure, Co-rich, Cr-rich metallic binder matrix, and lower porosity.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.6
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• pp.629-636
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• 2014

For surface modification, bulk metallic glass coatings were fabricated using metallic glass powder and a mixture of a self-fluxing alloy or/and hard metal alloys with a heat-resisting property using a high velocity oxy-fuel coating thermal spraying process. Microstructural analyses and mechanical tests were carried out using X-ray diffraction, a scanning electron microscope, an atomic force microscope, a three-dimensional optical profiler, and nanoindenation. As a result, the monolithic metallic glass coating was found to consist of solid particle and lamellae regions that included many pores. Second phase-reinforced composite coatings with a self-fluxing alloy or/and hard metal alloy additives were employed with in-situ $Cr_2Ni_3$ precipitate or/and ex-situ WC particles in an amorphous matrix. The mechanical behaviors of the solid particles and lamella regions showed large hardness and elastic modulus differences. The mechanical properties of the particle regions in the metallic glass composite coatings were superior to those of the lamellae regions in the monolithic metallic glass coatings, but indicated similar trends in matrix region of all the coating layers.