• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.503-503
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• 2011

알루미늄 도금강판은 Al-10%Si의 Type 1과 100%Al의 Type2로 구분되어 진다. 그러나, 국내에서는 Type1만이 생산되고 있으며, Zn이 주요성분이 되는 도금강판대비 내열성이 우수하여, 고온기기나 자동차용 배기계 등에 상용되고 있다. 이러한 알루미늄 도금강판의 특성은 표면조직이나, 소재에 도금층과 반응하여 형성된 계면합금층의 특성에 따라, 내열성, 가공성, 내식성 등의 물성에 큰 영향을 미친다. 특히, 합금층은 매우 취성이 강하여 도금층의 박리 등을 유발할수 있으며, 고온에서는 합금층이 성장하여, 내열성 등 물성에 영향을 미친다. 그러나, 이러한 합금층의 결정구조나 조직에 대해서도 연구자간의 분석결과가 일치하지 않으며, 합금층의 고온에서의 거동에 대해서도 잘 이해되지 않고 있다. 본 연구에서는 이러한 합금층에 대한 문헌조사 및 내열실험을 통하여 합금층거동을 분석하고자 하였으며, 또한, 이상적인 도금구조를 갖는 건식도금 샘플을 제작하여 합금층의 내열특성을 상호 비교하였다. 본 발표에서는 이러한 결과를 제시한고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.1244-1247
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• 2004

본 연구에서는 송전선용 내열 Al합금인 Al-Zr합금의 내열성과 도전율을 동시에 향상시키기 위해 제 3원소(Mm(misch metal), Ag, Be)를 첨가하고 이것에 의한 물성변화를 공정별로 추적분석 하였다. 본 연구에 의해 측정된 주요 물성은 공정에 따른 미세조직 변화와 경도 및 도전율 둥이 측정, 조사되었다. 연구결과, Mm첨가에 의해 주조조직은 미세화 되었으며 경도와 도전율은 향상되었다. Be첨가에 의해서는 급냉 후 주조조직이 조대화 하였고 주조상태에서 이미 60%IACS에 근접하는 우수한 도전율을 나타내었다. 또한 주조 후 열처리 과정에서 주조조직의 분해는 촉진되었으며 시효석출과정에서는 $Al_3Zr$상의 석출은 억제되었다. 그러나 Al-Zr합금에 대한 Ag의 첨가는 경도와 도전율 모두에서 큰 영향을 주지 않는 것으로 판단되었다.

• Journal of Korea Foundry Society
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• v.11 no.6
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• pp.491-497
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• 1991

Vanadium은 비중이 6.09로써 비교적 무거운 금속에 속하나 Al을 30wt% 이내로 첨가하여 $Ni_3Al$ 및 TiAl와 유사한 비강도가 크며 내열성을 지니는 V-Al합금을 얻을 가능성을 지니고 있다. 본 연구에서는 V-Al합금에 Si, Y, Ti, B등 제3원소를 첨가함에 따르는 미세 응고조직의 거동과 기계적 성질을 조사하였다. 알곤 분위기에서 제조된 V-30%Al합금은 상온에서 고용체와 취성이 큰 금속간 화합물인 $VAl_3$등 2상으로 존재하므로 용체화 처리 과정이 요구되며 24시간 이상 장시간 열처리에 의하여 단일 고용상을 이룰 수 있었다. 규소의 첨가는 금속간 화합물의 형성과 아울러 합금의 경도를 크게 증가시키는 경향을 나타내며 B을 0.3%정도가지 첨가할 때 경도가 낮아지는 현상이 관찰되었다. �c칭된 V-30%Al 합금은 입계면을 따라 decohesive rupture 현상을 나타내며 입자간 파괴 현상도 일부 관찰되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.305-305
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• 2012

빗각 증착은 입사 증기가 기판과 평행하게 입사하지 않고 기울여져 입사하는 코팅 방법으로 박막의 조직을 다양한 형태로 제어할 수 있다. 사전 연구결과에서 빗각으로 코팅된 알루미늄(Al) 박막의 경우 빗각으로 코팅되지 않은 Al 박막보다 반사율, 표면조도, 내식성이 향상되는 결과를 얻었다. 본 연구에서는 빗각 증착과 Al 박막의 Si 함유량이 반사율, 내열, 내식성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 마그네트론 스퍼터링으로 Al과 Al-Si 합금(Al-3 wt%Si, Al-10wt%Si)을 코팅하였다. 기판은 실리콘 웨이퍼와 염수분무시험을 위해 냉간압연강판을 사용하였으며 기판은 진공용기에 장착하기 전 알코올과 아세톤으로 초음파 세척 후 진공용기에서 글로우 방전을 이용하여 청정을 실시하였다. 기판 청정이 끝나면 기판을 $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$의 다양한 빗각으로 고정시켜 다층의 Al과 Al-Si 합금 박막을 코팅하였다. 박막의 조직을 관찰하기 위해 전자현미경을 사용하였으며 Al과 Al-Si 박막이 코팅된 냉간압연강판의 부식 특성을 평가하기 위해서 염수분무시험을 실시하였다. 박막의 치밀도 측정을 위해 Ferroxyl 시험을 실시하여 철과 Ferroxyl 용액이 반응하여 발생하는 파란 반점으로 기공도를 평가하였다. 박막의 내열성 평가를 위해서 대기 전기로를 이용하여 $450^{\circ}C$, $500^{\circ}C$에서 각각 4시간과 8시간 동안 열처리를 실시하여 시편 표면의 색상 변화를 분광광도계와 색차계로 관찰하였다. Al 박막의 Si 함량이 증가할수록 박막의 조직이 치밀해지고 내부식성이 향상되었다. Si이 10 wt% 함유된 박막은$500^{\circ}C$로 8시간 열처리한 후에도 열처리하지 않은 시편과 광택도 비교에서 변화가 크지 않았다. 빗각 $30^{\circ}$에서 코팅한 Si 함량 10 wt%인 박막이 우수한 반사율을 보였으며 염수분무시험에서 216시간이 경과한 후에 적청이 발생하여 우수한 내부식성을 보였다. 따라서 코팅층의 우수한 내부식성과 내열성, 높은 반사율은 다양한 산업분야에 적용이 가능한 우수한 표면처리 소재를 확보할 수 있을 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.37.1-37.1
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• 2018

공구의 내구성 향상을 위해서는 고경도, 고내마모, 고내열 특성 등의 우수한 물성을 필요로 한다. 공구에 적용되고 있는 코팅으로는 높은 경도와 낮은 마찰계수를 가지는 TiN, TiCN 코팅이 사용되다가 내산화 특성을 향상시키기 위해 TiAlN, CrAl, CrN 과 같은 코팅이 사용되었다. 하지만 최근 난삭재 및 고강도의 재료를 가공하기 위해서 더 높은 경도, 내열, 내산화 특성 등이 요구되고 있으며 최근에는 AlCr 기반의 코팅재료들이 각광받고 있다. 본 연구에서는 우수한 고경도, 고내열 등의 특성을 가지는 코팅 재료를 개발하기 위해서 AlCr 계의 2원계, 3원계 합금설계을 진행하였고 타겟화 하였다. 제작한 타겟을 이용하여 PVD 코팅 공정을 통해 코팅을 제작하였고 경도, 밀착력, 내열 등의 특성 분석을 진행하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2006.05a
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• pp.34.2-34.2
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• 2006

• Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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• 1993.11a
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• pp.37-37
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• 1993

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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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.

• Resources Recycling
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• v.25 no.2
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• pp.10-16
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• 2016

In this study, the Ni base superalloy was recycled by Argon oxygen decarburization(AOD) process using an inconel 713C scrap. During AOD process, argon gas was continuously injected 1,000 sccm and oxygen gas was injected into 10, 20 and 30 minutes of 100, 250 and 500 sccm.. In early stage of oxygen injection, the oxygen dose increased with increasing Al, Cr, and Mo content and decreasing C content. And Al content was decreased by carburization with added elements in late stage Because of oxidation was occurred with Al, Cr etc. after the reaction of carbon has been finished. From the results, the ratio of ${\gamma}^{\prime}$ phase reduced due to decreasing of Al content for that reason Al is the main element to form the ${\gamma}^{\prime}$ phase. Also carbide reduced owing to decreasing of C content so the mechanical properties of the specimens excessively injected by excess $O_2$ gas were decreased.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.162-162
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• 2017

AlCrN 코팅은 높은 경도, 낮은 표면 조도 등의 상온에서의 우수한 기계적 특성 이외에 고온에서 안정한 합금상의 형성으로 인하여 우수한 내열성을 보이는 코팅이며, Si을 첨가하여 나노복합구조를 갖는 AlCrSiN 코팅은 고경도 특성을 나타내는 나노결정립과 고내열성을 나타내는 $Si_3N_4$ 비정질이 동시에 존재함으로써 뛰어난 고온 특성까지 보유하여 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 본 연구에서는, 가혹화된 공구사용 환경 대응 하는 더욱 우수한 내마모성 및 내열성을 보이는 코팅막을 개발하기 위해 AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 합성하였다. 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. 내열성을 확인하기 위하여 코팅을 furnace에 넣어 500, 600, 700, 800, 900도에서 30분 동안 annealing한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정을 하였다. 5:5, 7:3, 9:1의 두께 비율로 AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 합성하였으며 모든 코팅의 두께는 $3{\mu}m$로 제어되었다. AlCrN 코팅층의 두께가 증가할수록, 이중층 코팅의 경도 및 내마모성은 점차 향상되었지만 코팅의 밀착력은 감소하였다. 일반적으로 AlCrN 코팅은 상대적으로 높은 잔류응력을 갖고 있으므로, AlCrN 층의 두께비율이 증가함에 따라 코팅내의 잔류응력이 높아져 코팅의 경도는 증가하고 밀착특성은 낮아진 것으로 판단된다. AlCrSiN 상부층 공정시 기판 바이어스 전압을 -50 ~ -200V 로 증가시키면서 이중층 코팅을 합성하였다. XRD 분석 결과, 공정 바이어스 전압이 증가함에 따라 AlCrSiN 상부층은 점차 비정질화 되었고, 코팅의 경도와 표면 특성이 향상되는 것을 확인하였다. 이러한 특성 향상은 높은 바이어스 인가가 이온 충돌효과의 증가를 야기시켰으, 이로 인해 치밀한 코팅층 합성에 의한 결과로 판단된다. AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 어닐링 한 후 경도 분석 결과, -150, -200V에서 합성한 코팅은 900도 이상에서 26GPa 이상의 높은 경도를 보인 것으로 보아 우수한 내열성을 갖는 것으로 확인 되었다. 이는 AlCrSiN 상부층의 높은 Si 함량 (11at.%) 으로 인한 충분한 $Si_3N_4$ 비정질상의 형성과, 고바이어스 인가로 인한 AlCrN 결정상과 $Si_3N_4$ 비정질상의 고른 분배가 코팅의 내열성을 향상시키는데 기여를 한 결과로 판단된다.