• 기계저널
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• 제32권4호
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• pp.351-357
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• 1992

고온 사용 설비의 잔여수명을 진단하는 비파괴적인 여러 가지 방법 중에서 현장에서 간단히 측 정을 함으로써 경년열화 정도를 비교적 쉽게 알아낼 수 있는 경도법에 대하여 살펴보았다. 이 방법은 크립손상 평가뿐만 아니라 피로 손상 평가에도 사용되고 있으며 외국의 경우 현장에서 많이 사용되고 있는, 가장 보편화된 방법 중의 하나이다. 국내의 경우에도 노후화된 고온 사용 설비가 상당수되기 때문에 설비의 안전성이나 경제적인 운용을 위해서 이들의 손상 정도를 정 기적으로 진단할 필요성이 매우 크나 이에 대한 연구 성과는 외국에 비하여 미미한 편이기 때 문에 앞으로 이에 대한 많은 노력이 이루어져야 한다고 생각되나. 특히 현장에서는 휴대용 시 험기를 사용하여야 하나 수명평가에는 비커스 경도값을 사용하고 있기 때문에 이들의 경도 환 산에 대한 D/B 확충이 시급한 실정이다. 또한 기존 기술의 습득 및 손상 평가의 정확도 향상, 새로운 방법들의 개발 그리고 이들의 현장 적용 등을 위해서는 실기 사용재의 입수, 정보교환, 전문가시스템(expert system) 개발을 위한 D/B 구축 등 산 . 학 . 연의 협동이 절실히 요구된다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 1995년도 특별강연 및 추계학술발표 개요집
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• pp.133-134
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• 1995

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2008년도 추계학술대회 초록집
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• pp.61-62
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• 2008

Closed field unbalanced magnetron sputtering 방법을 이용하여 CrZr-Si-N 박막을 증착하였다. Si Target power의 변화에 따라 박막을 증착하여 XRD, SEM, XPS, GDOES, AFM, XPS, Nanoindentation을 이용하여 박막의 미세구조, 성분분석, 표면 조도, 경도를 측정하였다. $500^{\circ}C$에서 annealing한 후 상온에서의 박막의 경도와 비교하였고, 상온과 $500^{\circ}C$에서 마모 실험을 행한 후 마찰 계수를 측정하여 비교하였다. $Cr_{39.4}Zr_{12.3}N_{48.3}$ 박막은 $500^{\circ}C$ annealing 후 경도는 30 GPa에서 24 GPa로 감소하였고 마찰계수는 0.23에서 0.81로 약 4배 증가하였다. $500^{\circ}C$ annealing 후 $Cr_{34.6}Zr_{10.6}-Si_{6.4}-N_{48.4}$ 박막의 경도는 30 GPa로 상온에서의 경도 32 GPa과 비슷하였고 $500^{\circ}C$와 상온에서 수행된 마모시험 결과는 $500^{\circ}C$에서 마찰계수 0.43으로 상온 마모시험 결과와 거의 비슷한 결과를 보였다. 상온의 경우 Si 함량에 따른 기계적 특성 및 마모특성의 변화는 거의 없었다. 그러나 $500^{\circ}C$ annealing 후 CrZi-Si-N 박막의 기계적 특성 및 마모특성은 Si 함량에 따라 큰 차이를 나타내었다. 이러한 결과들을 통해 Si 첨가가 CrZrN 박막의 고온 안정성 향상에 기여함을 확인할 수 있었다.

• 한국가금학회지
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• 제17권2호
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• pp.127-133
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• 1990

가열온도와 시간, pH 및 NaCl 농도가 난백겔의 열안정성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 가열처리 후 난백겔의 특성을 검토하였으며 그 결과는 다음과 같다. 난백을 90~$170^{\circ}C$까지 온도와 시간별 가열처리 한 결과. 110~$130^{\circ}C$ 영역에서 경도가 떨어졌으나 온도가 높아짐에 따라서 급격히 증가하였다. 응집성의 경우는 12$0^{\circ}C$까지 감소한 후 $130^{\circ}C$에서 급격히 증가하였다. 명도는 온도가 높아질수록 시간이 길어질수록 낮아졌으며 황색도는 높아졌다. 난백의 경도는 pH 7을 중심으로 산성영역에서는 고온처리가 높았으며 알카리영역에서 밝았다. 고온처리의 경우가 저온처리에 비해 산성영역에서는 보다 밝았으며 알카리 영역에서는 보다 어두웠다. 염의 첨가에 의해 난백의 경도는 저온처리 시에는 큰 변화가 없었으나 고온처리시 다소 증가하였고 응고집성은 저온처리시 서서히 증가하였으며 고온처리시 0.5%까지 급격히 증가하였다. 색택은 고온고리시 명도가 증가하였고 황색도는 감소하였으며 농도별 차이는 크지 않았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.166.2-166.2
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• 2016

최근 생산 장비의 발달로 인해 절삭공구, 전기전자 부품, 항공 및 자동차 부품 생산에 필요한 생산 장비의 수명연장, 고속 절단 및 고성능화가 중요시 되면서 우수한 내구성, 내마모성 및 고온 안정성을 갖는 기계부품 및 공구를 요구하게 되었다. 내마모성을 가지는 표면을 얻기 위해서는 TiN, TiC, AlN, Al2O3, CrN, ZrO2와 같은 경도 높은 물질을 증착하여 특성을 개선시키는 방법이 있다. 특히 AlN은 비교적 우수한 경도와 고온 안정성을 가지고 있어, 생산 장비의 고속 절단 및 반복되는 정밀 작업으로 인한 열충격과 마모를 완화시키는 역할을 하는 코팅재로 사용하기 적합하다. 본 실험에서는 RF-magnetron sputtering 방법을 이용하여 AlN 박막을 파워 150W, 질소가스 분압비에 따라 25%, 50%, 75%, 100%의 조건으로 금속기판 위에 증착하였다. 금속 기판 위에 제작된 AlN막은 XRD (X-ray Diffraction)을 사용하여 배향성을 확인하였고, HM-220 (Micro-vickers hardness tester)을 사용하여 AlN박막의 경도를 측정하였으며, SEM (Scanning Electron Microscope), AFM (Atomic Force Microscope)을 이용하여 표면의 구조와 거칠기를 측정하였다. 이 실험을 통하여 우수한 물성과, 치밀한 조직의 AlN박막이 고속 절삭 공구, 유공압 실린더, 베어링과 같은 금속부품의 코팅소재로 적용가능 할 것으로 기대된다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.19-19
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• 2010

Mo 변화에 따른 Cr-Mo 강의 미세조직 및 물성병화를 알아보기 위해 새로 디자인된 용접봉을 사용하여 Flux cored arc welding(FCAW) 공정으로 용접하였다. 또한 고온에서의 용접부 물성을 알아보기 위하여 각각의 시편을 $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, $700^{\circ}C$에서 24시간 동안 열처리 하였다. 용접부의 미세조직은 미세한 베이나이트 및 침상 페라이트로 구성되었으며 Mo의 함량이 높아질수록 베이나이트 조직이 증가하여 경도 및 강도가 증가하였다. 높은 항복강도와 인장강도를 가지며 연신율이 매우 낮음을 관찰하였다. 열처리후의 미세조직은 $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$는 템퍼드 베이나이트 조직이 나왔으나 $600^{\circ}C$에서 베이나이트 조직이 성장하였다. $700^{\circ}C$ 로 갈수록 베이나이트가 감소하고 페라이트로 미세조직이 변태 하였으며 탄화물의 석출 및 성장이 관찰되었다. 이로 인하여 경도값이 $400^{\circ}C$, $;500^{\circ}C$ 에서 증가하였고 $600^{\circ}C$는 소폭 감소하였으며 $700^{\circ}C$의 경우 완전 페라이트 조직의 형성으로 경도가 크게 감소하고 Mo 함량에 따른 경도 차이 또한 보이지 않았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.354.1-354.1
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• 2014

Hafnium nitride (HfN) 박막은 고온에서의 안정성과 낮은 비저항 그리고 산소확산에 대한 억제력을 가지고 있기 때문에 확산방지막으로 많은 연구가 진행 되고 있다. 현재까지 진행된 대부분의 연구는 HfN 박막의 전기적인 특성과 구조적인 특성에 대한 것이었고 다양한 연구 결과가 보고되었다. 하지만 기존의 연구들은 박막의 nano-electrotribology 특성에 대한 연구가 부족하여 박막 적층 공정시 요구되는 물성에 대한 연구가 절실하다. 따라서 본 연구에서는 HfN 박막의 증착조건 및 열처리조건에 따른 nano-electrotribology 특성 변화를 확인하고자 하였다. HfN박막은 rf magnetron sputter를 이용하여 Si 기판위에 Hf target으로 질소 유량을 변화시키며 증착하였고 가열로에서 $600^{\circ}C$와 $800^{\circ}C$로 20분간 열처리를 실시하였다. 열처리한 박막과 as-deposited 상태의 박막을 nano-indenter를 통하여 나노기계 전기적인 특성을 분석하였다. nano-indenter는 박막에 인가된 stress와 탄성계수(elastic modulus), 표면경도(surface hardness)와 같은 특성을 직접적인 tip 접촉을 통하여 in-situ로 분석할 수 있는 장비이다. 실험결과 HfN박막을 $600^{\circ}C$로 열처리 한 경우 표면경도가 16.20에서 18.59 GPa로 증가하였다. 표면경도의 증가는 열처리 시 박막내에 compressive stress가 생성되었기 때문이라고 생각된다. 그러나 $800^{\circ}C$로 열처리 한 경우 표면경도가 16.93 GPa로 감소하였는데 이는 표면균열 발생으로 인한 stress relaxation 때문인 것으로 생각된다. 증착 시 주입되는 질소의 유량과 열처리 온도는 HfN박막의 기계적 안정성에 영향을 미치는 중요한 요소임을 본 실험을 통해 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.143-143
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• 2017

CrAlN 코팅은 높은 경도, 낮은 표면 조도 등의 상온에서의 우수한 기계적 특성 이외에 고온에서 안정한 합금상의 형성으로 인하여 우수한 내산화성 및 내열성을 보유하여 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 그러나 최근 공구사용 환경의 가혹화로 인하여 코팅의 내마모성 및 내열성 등의 물성 향상을 통한 공구의 수명 향상이 필요시 되고 있으며, 다양한 코팅 물질을 활용하여 다층 코팅을 합성함으로써 난삭재용 공구 코팅의 물성을 높이는 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 CrAlN 코팅과 WC-Co 6wt.% 모재 사이에 CrZrN, CrN, CrN/CrZrSiN 등의 중간층을 합성하여 CrAlN 코팅의 상온 및 고온 특성을 향상시키는 연구가 진행되었다. 합성된 코팅의 구조 및 물성을 분석하기 위해 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), nano-indentation, atomic force microscopy(AFM) 및 ball-on-disk wear tester를 사용하였다. 코팅의 고온 특성을 확인하기 위해 코팅을 furnace에 넣어 공기중에서 30분 동안 annealing 한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정하였고, $500^{\circ}C$ annealing 코팅의 표면 조도 분석 및 $500^{\circ}C$에서 마찰마모시험을 실시하였다. CrAlN 코팅의 상온 특성을 분석한 결과, 모든 코팅의 경도(35.5-36.2 GPa)와 탄성계수(424.3-429.2 GPa)는 중간층의 종류에 상관없이 비슷한 값을 보인 것으로 확인됐다. 그러나, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수는 0.33로 CrZrN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수(0.41)에 비해 향상된 값 보였으며, 코팅의 마모율 및 마모폭도 비슷한 경향을 보인 것으로 보아 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 이것은 중간층의 H/E ratio가 코팅의 내마모성에 미치는 영향에 의한 결과로 사료된다. H/E ratio는 파단시의 최대 탄성 변형율로써, 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배에 따라 코팅 내의 응력의 완화 정도가 변하게 된다. WC 모재 (H/E=0.040)와 CrAlN 코팅(H/E=0.089) 사이에서 CrN, CrZrSiN 중간층의 H/E ratio는 각각 0.076, 0.083 으로 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배가 점차 증가함을 확인 할 수 있었고, 일정 응력이 지속적으로 가해지면서 진행되는 마모시험중에 CrN과 CrZrSiN 중간층이 WC와 CrAlN 코팅 사이에서 코팅 내부의 응력구배를 완화시키는 역할을 함으로써 CrAlN 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 내열성 시험 결과, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 코팅은 $1,000^{\circ}C$까지 약 28GPa의 높은 경도를 유지한 것으로 확인 되었다. $500^{\circ}C$ annealing 후 진행된 표면 조도와 마모시험 결과, 모든 코팅의 조도 값 및 마찰계수는 상온 값에 비해 증가하였으며 CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 변화량이 가장 낮은 값을 보였다. 이는 CrZrSiN 중간층 내에 존재하는 $SiN_x$ 비정질상이 고온 annealing시에 산소 차폐막 역할을 하여, 코팅내의 잔류 산소에 의한 산화작용을 효과적으로 방지함으로써 코팅의 고온 특성이 향상된 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.255-255
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• 2013

WC-Co 초경합금은 실온경도, 고온경도, 강도, 내마모, 내충격 등 기계적 특성이 우수하여 공구재료, 절삭공구 및 고압용 부품 등 다양한 응용분야를 가지고 있으며 WC-Co 분말 코팅같은 경우 항공분야, 일반 공업 분야에 내마모 특성 및 내열특성 향상을 위한 코팅용 소재로서 활용되어 지고 있다. 활용분야가 넓은 WC-Co 초경합금의 제조방법은 WC, Co 분말을 혼합하여 약 900도에서 1차 예비소결 후 원하는 형상 가공 후 약 1,300~1,600도에서 2차 소결을 진행한다. 지금 현재 초경분말의 조성, 크기와 같은 변수들에 따른 초경합금의 기계적 특성 변화에 대한 연구가 계속적으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 WC-Co 분말의 소결 특성을 향상시키고자 Planetary ball mill 장비를 활용하여 볼 밀링 공정을 진행하였고 Spark plasma sintering 장비를 활용하여 빠른 소결을 진행하였다. WC-Co 분말의 미세구조, 입도, 조성 및 분산의 변화를 관찰하기 위해 볼 밀링 전, 후 분말을 분석하였고 제조된 분말의 소결 특성을 확인하기 위해 상용화 된 WC-Co 분말의 소결 특성과 비교 평가하였다. 분석 결과 볼 밀링 공정 후 분말은 약 15 ${\mu}m$에서 4.4 ${\mu}m$로 미세해지는 것을 확인하였고 밀링 후 분말로 초경합금을 제작하였을 때 기존 상용화 초경합금제작 온도보다 약 100~400도 낮아지면서 경도 값은 약 20% 향상된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.173-173
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• 2012

본 연구는 segment target을 장착한 unbalanced magnetron sputtering을 활용하여 CrZr-Al-N 박막을 합성하고 박막의 고온안정성과 미세구조를 연구하는데 그 목적이 있다. 박막의 Al 함량을 조절하기 위하여 각 segment target은 Cr,Zr을 일정vol% 유지하며 Al vol%만 변화하여 설계하였다. 박막의 고온안정성을 실험하기 위해 각 시편은 $100{\sim}500^{\circ}C$ 사이의 온도에서 1시간씩 annealing 처리를 실시한 후에 경도를 측정하였다. 박막의 미세구조 단면을 위해 FE-SEM을 이용하였으며 이밖에 박막의 조성, 경도 및 결정구조를 측정하기 위해 EDS, microhardness testing system, XRD를 사용하였다. Al 부피비를 변화시킨 Segment target을 활용한 박막합성에서 박막의 Al함량은 각각 1/11에서 4.6at.%, 1/5에서 8.1at.%, 1/3에서 12.9at.% 로 나타났으며, 박막의 경도는 4.6~12.9at.% 사이의 Al 함량을 갖는 박막에 대해 모두 유사한 값을 가졌으며 31GPa로 측정되었다. 박막의 단면 구조 역시 4.6~12.9at.% 사이의 Al 함량을 갖는 박막에 대해 모두 columnar 구조가 관찰되었다.