• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.24 no.1
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• pp.83-90
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• 2017

In this paper, we evaluated the solderability of thin electroless nickel-electroless palladium-immersion gold (ENEPIG) plating layer for fine-pitch package applications. Firstly, the wetting behavior, interfacial reactions, and mechanical reliability of a Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) solder alloy on a thin ENEPIG coated substrate were evaluated. In the wetting test, maximum wetting force increased with increasing immersion time, and the wetting force remained a constant value after 5 s immersion time. In the initial soldering reaction, $(Cu,Ni)_6Sn_5$ intermetallic compound (IMC) and P-rich Ni layer formed at the SAC305/ENEPIG interface. After a prolonged reaction, the P-rich Ni layer was destroyed, and $(Cu,Ni)_3Sn$ IMC formed underneath the destroyed P-rich Ni layer. In the high-speed shear test, the percentage of brittle fracture increased with increasing shear speed.

• Composites Research
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• v.31 no.4
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• pp.117-121
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• 2018

Various ceramic particulate such as TiC, $TiB_2$, $Al_2O_3$ reinforced SUS431 matrix composites were successfully fabricated by a novel liquid pressing infiltration process. Microstructures of the SUS431 composite were analyzed to determine manufacturability of composites. $Al_2O_3$-SUS431 composite had lots of defects due to poor wettability between the $Al_2O_3$ and steel matrix. On the other hand, TiC was uniformly dispersed in the SUS431 matrix than $TiB_2$ and $Al_2O_3$ due to good wettability and interfacial properties.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1999.10a
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• pp.3-4
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• 1999

최근 산업이 고속도화, 고능률화 및 고정멸화의 추세로 발전함에 따라 우수한 내마모성, 인성, 고온 안정성 및 내구성을 갖는 공구 및 금형을 요구하게 되었다. 그러나 이와같은 성질들은 어떤 단일 재료에서는 얻을 수 없으며 적당한 기판공구나 금혈위에 내마모성 보호피막을 coating함으로 비교적 저렴하게 얻을 수 있다. 화학증착법으로 TiC, TiN등을 증착시킬때에는 $1000^{\circ}C$정도의 반응온도가 필요하며 이러한 증착온도는 모재가 초경합금일때는 문제가 안되나 강재일 경우 모재의 연화와 칫수변화의 문제를 야기시킨다. 최근에는 플라즈마를 사용하여 증착반응온도를 $550^{\circ}C$ 이하로 낮추는 플라즈마 화학 증착볍(PACVD)이 대두되고 있다. 그러나 이 방법어서 는 뚱착하려는 금속원소가 TiCl4의 형태로 공급되고 있으므로 생성된 층이 염소를 포함하고 있다. 이 층에 잔존하는 염소는 층의 기계적 성질을 저하시키고 층내의 stress를 유발시킨다. 또한 HCI개스의 생성으로 인하여 펌프 및 장비의 부식이 촉진 된다 이러한 결점을 극복하기 위하여 금속유기화합물 전구체(metallo-organic precursor)로 $TiCl_4$를 대체하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며 본 연구실에서 이에 대하여 연구한 결과를 소개하고자 한다. diethylamino titanium을 전구체로 사용하여 $H_2,\;N_2,\;Ar$분위기하에서 pulsed d.c.를 사용하는 MO-PACVD에 의하여 $150~250^{\circ}C$의 저온에서 Al 2024 기판에 TiCN층 형 성을 하였다. 전구체 증발온도는 $74~78^{\circ}C$의 온도범위어야 하며 고경도의 코탱층은 54% duty, 14.2kHz, 450V의 조건에서 얻어졌으며 duty, 주파수, 전압이 증가함에 따라 경도는 저하되었다. 이때의 표면 morphology를 SEM으로 조사한바 dome structure가 크게 발달되었음을 알 수 있었다. 본 실험의 온도 범위내에서 얻은 TiCN 증착반응의 활성화에너지는 7.5Kcal/mol이었다. 증착된 TiCN층은 우수한 내마모섣을 나타내었으며 스크래치테스트 결과 17N의 엄계하중을 나타내었다. 본 연구에서 변화 시킨 duty, 주파수, 전압의 범위에서는 층의 밀착력은 크게 변화하지 않았다. titanium isopropoxide를 전구체로 사용하여 Hz, Nz 분위기하에서 d.c.를 사용하는 MO-PACVD에 의하여 Ti(NCO) 코팅층을 SKDll, SKD61, SKH9 공구강에 형성시키는 공정을 개발하였다. 최적의 Ti(NCO) 코탱층을 얻기 위해 유입전구체 부피%의 양은 향착압력의 5%를 넘지 않아야 되고 수소와 젤소 가스비가 1:1일 때 가장 높은 코팅층의 경도값을 나타내었다. 수소와 질소 가스비가 3:7일 때 TiFeCr(NCO)의 복화합물 코팅층이 형성됨을 알 수 있었고 500t의 증착온도에서 얻은 Ti(NCO) 코팅층이 높은 경도값과 좋은 내식성을 나타내었다. 또한 이와같은 Ti(NCO) 코팅공정과 본 실험실에서 개발한 확산층만 형성시키는 plsma nitriding 공정을 결합하여 복합코탱층을 형성하였는데 이 복합코팅층은 고경도와 우수한 내마모성, 내식성 뿐만 아니라 10)N 이상의 뛰어난 밀착력을 나타내었다. 현재 많이 사용되고 있는 PVD법은 step coverage가 좋지 않은 점과 cost intensive p process라는 단점이 있다. MO-PACVD법은 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법으로서 앞으로 지속적인 도전이 요구되는 분야이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.96-96
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• 2018

금속재료 중 알루미늄(Al)은 일반적으로 많이 사용되는 철강재에 비해 그 비중이 약 $1/3(2.7g/cm^3)$인 경량이고 열전도율이 약 3배($196kcal/^{\circ}C$, $20^{\circ}C$)로 높은 특성 등을 갖고 있다. 또한 대량생산에 의한 경제성을 가지기 때문에 건축 구조재, 전기 및 가전 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 위와 같은 특성으로 인해 열교환기의 종류에서 응축기(Condenser) 및 증발기(Evaporator)는 알루미늄(Al)을 널리 사용하고 있다. 하지만 단일 응축기 부품에도 이종 알루미늄 소재가 사용됨에 따라 갈바닉 부식이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 상용되고 있는 열교환기 중 응축기에서의 이종 알루미늄 재료로 인해 나타나는 갈바닉 부식 특성을 관찰-분석-연구 하였다. 본 연구에 사용된 알루미늄 재료는 현재 응축기 재료 중에서 각각 Tube와 Fin으로 널리 상용되고 있는 Al 1100과 Al 3003을 사용하였다. 표면 모폴로지는 SEM을 통해 관찰하였고 EDS를 통해 조성원소를 분석하였다. 또한 내식성 평가를 위해 5% NaCl 환경에서의 SST(Salt spray test, 염수분무시험) 시험과 3% NaCl 용액 내 자연침지 시험 및 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험을 진행하였으며 더불어 갈바닉 부식 시험에 따른 혼합 전위 측정 및 외관 관찰을 하였다. 각 재료는 실험에 대해 동일한 표면적을 노출시켜 시험하였다. 5% NaCl 환경에서의 염수분무 시험 결과 Fin(Al 3003)의 경우에는 Tube(Al 1100) 보다 빠른 부식거동을 보이며 국부적인 공식부식(Pitting corrosion)이 촉진되었다. Tube(Al 1100)의 경우에는 치밀한 Al2O3 형성과 부식에 따른 Al(OH)3를 생성함에 따라 Fin(Al 3003)에 비해 느린 부식거동을 보였다. 3% NaCl 용액 내 자연 침지 및 전위 측정 결과 초기 전위는 Fin(Al 3003, 약 -0.85V/SCE)이 Tube(Al 1100, 약 -1.05V/SCE)에 비해 더 높은 값을 가지며 약 72시간 이후 Tube(Al 1100) 시편이 더 안정적인 전위 값을 나타냈다. 이는 안정적인 Al(OH)3 피막 형성에 기인한 것으로 사료된다. 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험 결과 Fin(Al 3003) 시편에서 더 귀한 부식 전위 값을 나타냈지만 부식 전류는 더 낮은 값을 나타냈다. 상기 시험 결과를 바탕으로 Fin-Tube 간 장기간 접촉 시에는 갈바닉 부식이 발생할 수 있을 것으로 사료된다. 갈바닉 부식 시험 결과 초기 혼합 전위는 약 -1.05 V/SCE를 나타냈으며 약 288시간 경과 후 약 -0.85 V/SCE 값을 나타냈다. 이는 자연 전위 측정 및 동전위 양극 분극 시험에서의 부식 전위 값에서 알 수 있듯이 더 비한 전위인 Tube(Al 1100) 시편이 Fin(Al 3003) 시편에 대해 희생양극적(Sacrificial anode)인 역할을 한 것을 확인할 수 있었다. 또한 갈바닉 부식 전위 측정 간 외관 관찰에서도 Tube(Al 1100) 시편은 빠르게 흑변 하는 것을 확인할 수 있었으며 Fin(Al 3003) 시편은 침지 300시간 이후에도 초기와 유사한 표면 상태 및 광택을 유지하였다. 이상의 SST 시험, 자연 침지 시험, 전기화학적 양극 분극 시험 및 갈바닉 부식 시험 결과를 바탕으로 단일 부품 내 이종 알루미늄 소재 간 접촉 및 그에 따른 갈바닉 부식 발생을 확인할 수 있었다. 따라서 동종 성분이라고 할지라도 단일 부품 제작 시에는 그 사용 환경에 따라 이종 금속 재료의 사용에 대한 재고가 필요할 것으로 사료된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.3
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• pp.315-321
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• 1999

Metal matrix composites have been extensively studied because of their excellent characteristics for structural application. $Al_2O_3$ and SiC have been used as a common reinforcement owing to their good mechanical properties. However the manufacturing cost of these ceramic reinforcement is expensive, so the use of the composites has been restricted to special purposes. In this study, we tested the application possibility as a reinforcement of $Al_2O_3$-TiC powder synthesized by SHS(Self-propagating High-temperature Synthesis) process to Al alloy matrix composite. Also, $Al_2O_3$ short fibers were added with the synthesized powders in order to apply to the Al matrix hybrid composites. Squeeze infiltration casting process was used to make the composite with 25vol% of reinforcement. Microstructure and crystal structure were examined by SEM, OM and XRD, also the mechanical properties were studied by the compressive test and wear test.

• Resources Recycling
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• v.17 no.1
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• pp.51-58
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• 2008

Artificial mattes were prepared with adding pyrite or chalcopyrite as sulfur sources with Cu-Ni-Co-Fe alloy. The major phases identified by X-ray diffraction pattern were $(FeSi)_9S_8$, $CuFeS_2$, FeS, $Co_4S_3$, $Ni_3S_2$ and $Cu_2S$ for both mattes, and the matte prepared by adding chalcopyrite showed the higher peak of $Cu_2S$ due to high content of copper. Under optimum conditions, more than 95% copper, 90% nickel and 90% cobalt were extracted into leaching solution and sulfur concentration in the mattes did not much affect the leaching efficiency of the metals. The increase of the amount of pyrite or chalcopyrite added decreased pH in leaching solution and increased the concentration of iron ion dissolved in the leaching solution and the amount of residue.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.22 no.2
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• pp.794-801
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• 2021

This study examined the mechanical strength and corrosion resistance of a dissimilar joint with an aluminum alloy and steel by resistance element spot welding. SPFC980 steels and Al5052 alloys were applied as the base materials. S20C steels were assembled on Al5052 for the riveting element before the electric resistance welding process. The SPFC980-S20C riveted Al5052 was welded at a 6.5 kA current and 250 kgf/㎠. As a result, the engraved S20C elements formed unstable nuggets after the spot welding processes. In contrast, in the embossed S20C elements, exceptional mechanical properties, such as robust corrosion resistance and fatigue resistance, were obtained by structurally sound joints. The correlation between the microstructure and mechanical properties were examined by microstructural investigations and FEM simulations. The corrosion reliability of element spot-welded SPFC980-Al5052 dissimilar joints was investigated systematically.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.47 no.2
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• pp.129-137
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• 2009

Corrosion behaviors of TiN coated dental casting alloys have been researched by using various electrochemical methods. Three casting alloys (Alloy 1: 63Co-27Cr-5.5Mo, Alloy 2: 63Ni-16Cr-5Mo, Alloy 3: 63Co-30Cr-5Mo) were prepared for fabricating partial denture frameworks with various casting methods; centrifugal casting(CF), high frequency induction casting(HFI) and vacuum pressure casting(VP). The specimens were coated with TiN film by RF-magnetron sputtering method. The corrosion behaviors were investigated using potentiostat (EG&G Co, 263A. USA) in 0.9% NaCl solution at $36.5{\pm}1^{\circ}C$. The corrosion morphologies were analyzed using FE-SEM and EDX. Alloy 1 and Alloy 2 showed the ${\alpha}-Co$ and ${\varepsilon}-Co$ phase on the matrix, and it was disappeared in case of TiN coated Alloy 1 and 2. In the Alloy 3, $Ni_2Cr$ second phases were appeared at matrix. Corrosion potentials of TiN coated alloy were higher than that of non-coated alloy, but current density at passive region of TiN coated alloy was lower than that of non-coated alloy. Pitting corrosion resistances were increased in the order of centrifugal casting, high frequency induction casting and vacuum pressure casting method from cyclic potentiodynamic polarization test.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.48 no.6
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• pp.523-532
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• 2010

Co-application of organic coating and cathodic protection has not provided enough durability to low-alloyed steels inseawater ballast tank (SBT) environments. An attempt has made to study the effect of alloy elements (Al, Cr, Cu, Mo, Ni, Si, W) on general and localized corrosion resistance of steels as basic research to develop new low-allowed steels resistive to corrosion in SBT environments. For this study, we measured the corrosion rate by the weigh loss method after periodic immersion in synthetic seawater at $60^{\circ}C$, evaluated the localized corrosion resistance by an immersion test in concentrated chloride solution with the critical pH depending on the alloy element (Fe, Cr, Al, Ni), determined the permeability of chloride ion across the rust layer by measuring the membrane potential, and finally, we analyzed the rust layer by EPMA mapping and compared the result with the E-pH diagram calculated in the study. The immersion test of up to 55 days in the synthetic seawater showed that chromium, aluminium, and nickel are beneficial but the other elements are detrimental to corrosion resistance. Among the beneficial elements, chromium and aluminium effectively decreased the corrosion rate of the steels during the initial immersion, while nickel effectively decreased the corrosion rate in a longer than 30-day immersion. The low corrosion rate of Cr- or Al-alloyed steel in the initial period was due to the formation of $Cr_2FeO_4$ or $Al_2FeO_4$, respectively -the predicted oxide in the E-pH diagram- which is known as a more protective oxide than $Fe_3O_4$. The increased corrosion rate of Cr-alloyed steels with alonger than 30-day exposure was due to low localized corrosion resistance, which is explained bythe effect of the alloying element on a critical pH. In the meantime, the low corrosion rate of Ni-alloyed steel with a longer than 30-day exposure wasdue to an Ni enriched layer containing $Fe_2NiO_4$, the predicted oxide in the E-pH diagram. Finally, the measurement of the membrane potential depending on the alloying element showed that a lower permeability of chloride ion does not always result in higher corrosion resistance in seawater.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.43 no.6
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• pp.279-285
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• 2023

In order to predict the mechanical properties of ductile cast iron heat treated in an intercritical temperature range, samples machined from cast iron with a tensile strength of 450 MPa were heat-treated at various intercritical temperatures and air-cooled, after which a microstructural analysis and Brinell hardness test were conducted. As the heat treatment temperature was increased in the intercritical temperature range, the ferrite fraction in the ductile cast iron decreased and the pearlite fraction increased, whereas the nodularity and nodule count did not change considerably from the corresponding values in the as-cast condition. The Brinell hardness values of the heat-treated ductile cast iron increased gradually as the heat treatment temperature was increased. Based on the measured alloy composition, the fraction of each stable phase and the hardness model from the literature, the hardness of the ductile cast iron heat treated in the intercritical temperature range was calculated, showing values very similar to the measured hardness data. In order to check whether it is possible to predict the hardness of heat-treated ductile cast iron by using the phase fraction obtained from thermodynamic calculations, the volumes of graphite, ferrite, and austenite in the alloy were calculated for each temperature condition. Those volume fractions were then converted into areas of each phase for hardness prediction of the heat-treated ductile cast iron. The hardness values of the cast iron samples based on thermodynamic calculations and on the hardness prediction model were similar within an error range up to 27 compared to the measured hardness data.