• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.189-189
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• 2011

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등으로 인하여 발생하는 관절의 손상 부위를 대체하기 위해 고안된 관절의 인공 대용물이다. 인공 관절 중 인공 고관절의 경우 관절 운동을 하는 라이너(Liner)와 헤드(Head) 부분이 인공관절의 수명을 결정하게 되는데, 헤드 부분에 메탈소재와 라이너 부분에 고분자 소재를 사용하는 MOP (metal on polymer) 구조의 인공관절은 충격흡수의 장점이 있는 반면 wear debris에 의한 골용해로 인하여 관절이 느슨해지는 문제점이 발생하여 재 시술의 주요 원인이 되고 있다. 또한 메탈 헤드의 마모로 인한 금속이온의 용출은 세포 독성의 문제를 야기하여 인공관절의 수명을 낮추는 또 하나의 요인이 되고 있다. 따라서 인공관절의 수명을 늘리기 위해 DLC, ZrO, TiN 등의 높은 경도 값을 갖는 박막을 금속 헤드 위에 증착하여 상대재인 인공관절용 고분자 소재의 마모량을 줄이고자 하는 연구가 활발하게 진행 되고 있다. 본 연구에서는 PIII&D (Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition)공정을 이용하여 Co-Cr-Mo 합금 소재 niobium nitride (NbN) 박막을 증착하여 상대제인 UHMWPE (ultra high molecular polyethylene)의 마모를 줄이고자 하는 연구를 진행하였다. 마모량을 감소시키기 위하여, 박막 증착전에 질소를 이온주입하는 pre-ion implantation 공정을 도입하였으며, 또한 Co-Cr 합금과 NbN박막 사이의 접착력을 증가시키기 위하여 박막의 증착 초기에 이온주입과 증착을 동시에 수행하는 dynamic ion mixing공정을 수행하였다. NbN 박막의 특성을 평가하기 위해 XRD, XPS, AFM 등의 분석을 수행하였으며, 상대재인 초고분자량 폴리에틸렌의 마모량을 측정하기 위해 Pin-on-disk tester를 이용하여 마모 실험을 진행하였다. 마모 실험 결과, pre-ion implantation 공정을 도입한 경우 현재 상용화 되어있는 Co-Cr 합금에 비하여 마모량을 2배 이상 감소시키는 것을 확인 할 수 있었으며, dynamic ion mixing 공정을 도입한 경우 장시간의 마모 시험에 대한 마모 특성이 향상 되는 것을 확인 할 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.10 no.1
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• pp.62-68
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• 2000

Ultra thin TiN films (50∼700nm thickness) were deposited on AISI 304 stainless steel substrates using a reactive DC magnetron sputtering deposition process to investigate their wear and friction properties. Dry sliding wear tests of the films were carried out against hardened steel and alumina counterparts using a pin-on-disk type wear tester at room temperature. Variation of friction coefficient was measured as a function of film thickness, load, sliding speed and roughness of the substrate. Worn surfaces of the film were examined by a scanning electron microscope. Wear resistance of the TiN film increased with the increase of the film thickness. The TiN film showed relatively high wear resistance in spite of its ultra thin thickness when it is mated by the steel counterpart, while it showed poor wear resistance with the alumina counterpart. The good wear resistance with the steel counterpart was explained by the formation of oxide layers on the film surface and sound interface character between the ultra thin film and the substrate.

• Journal of the korean academy of Pediatric Dentistry
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• v.29 no.2
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• pp.217-225
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• 2002

When we use the flowable resin on the primary molars for quick handling, one of the most important property is the wear resistance. This study was performed to compare the wear resistance characteristics of four flowable composite resins [Arabesk flow (group 1), Tetric flow (group 2), Aeliteflow (group 3), Filtek flow (group 4)] to that of one control composite resin [Z100 (group 5)]. Specimen discs(n=10), 10mm wide and 2mm thick, were stored in distilled water at $37^{\circ}C$ for 7 days prior to testing. The specimens were subjected to 50,000 strokes at 2 Hz on the MTS system. During the test, the following parameters were maintained: the lateral excursion at 0.4mm, occlusal force at 2-100N with a force profile in the form of a half sine wave. The measurements of volume loss, depth of wear, and Vicker's hardness number of composite resins, and SEM observations of the polished and abraded surfaces were established. One-way ANOVA and Scheffe's multiple comparison test were employed to detect statistically significant differences among the flowable composite resin groups and the control composite group at P<.05. The following results were obtained: 1. Group 3 showed the least volume loss, while group 4 showed the greatest. The mean volume loss increased in the following order: group 3

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.137-137
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• 2012

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등으로 인하여 발생하는 관절의 손상 부위를 대체하기 위하여 고안된 관절의 인공 대용물이다. 인공 관절 중 인공 고관절의 경우 라이너(Liner)와 헤드(Head) 부분이 직접적인 마모 운동을 수행하게 되므로, 이 부분의 소재 특성에 따라 인공관절의 수명이 결정 되게 된다. 현재 헤드 소재로서는 Co-Cr-Mo 합금이, 라이너 소재로서는 고분자 소재인 UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene)가 주로 사용되고 있다. 이러한 MOP (Metal-On-Polymer) 구조의 인공관절의 경우, 충격흡수의 장점이 있는 반면, 관절 운동시 발생하는 UHMWPE 의wear debris에 의해 골용해가 발생하게 되어 인공관절의 수명이 저하되는 문제점이 있으며, 금속 헤드의 마모로 인한 금속이온의 용출은 세포 독성의 문제를 야기하여 인공관절의 수명을 저하시키는 또 다른 원인이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 PIII&D (Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition) 공정을 이용하여 금속 (Co-Cr-Mo 합금)소재 위에 세라믹 (niobium nitride) 박막을 증착하여 상대재인 UHMWPE의 마모를 줄이고자 하는 연구를 진행하였다. 금속 소재 위에 증착된 세라믹 박막은 상대재인 UHMWPE의 마모량을 줄여줄 뿐만 아니라 금속이온의 용출을 막아준다는 장점이 있으나, 장시간의 마모 운동에 의하여 발생하는 박막의 박리 현상은 인공관절의 수명을 급격히 저하시키는 또 다른 원인이 된다. 이러한 단점을 해결하기 위하여, 박막의 증착 초기에 이온주입과 증착을 동시에 수행하는 dynamic ion mixing공정을 수행하였다. Dynamic ion mixing 공정을 수행함에 따라 박막과 금속 사이의 접착력이 증가하게 되어, UHMWPE의 마모량이 2배 가까이 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 장시간의 마모시험에서도 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 UHMWPE의 마모량을 감소시키기 위하여 박막을 증착하기 전에 금속 소재에 질소 이온주입을 수행하는 pre-ion implantation 공정을 도입하였다. 질소 이온주입 결과 Co-Cr-Mo 합금 표면에 부분적으로 CrN, Cr2N의 세라믹 상이 형성 되는 것을 확인할 수 있었으며, 그에 따라 UHMWPE의 마모량이 2배 이상 감소 되는 것을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2001.06a
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• pp.54-54
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• 2001

End hall type 이온건을 이용하여 다층 다이아몬드상 차본(DLC) 필름을 M2 steel 기판 위에 합성하였다. 다충 다이아몬드상 카본 필름은 순수 DLC 필름과 실라콘 함유 D DLC 필름의 조합으로 구성되어 있으며, $C_6H_6$ 및 수소 희석된 30% 를 사용하여 증착 하였다. 생성된 DLC 박막의 조성은 $C_6H_6$과 $SiH_4$ 가스의 비를 조절함으로써 변화시켰으며, 250 kHz의 고주파 전원을 바이어스 전원으로 사용하여 박막의 물성을 변화시켰다. DLC 박막의 두께와 다층의 구조 및 종류(2충, 4충)는 코팅 공정의 실험 변수로서 변화시켰다. 직경 3 mm의 루비볼을 사용하여 ball-on-disk 방식으로 마모 시험을 행하였으며, 하중은 490 g, 500 rpm에서 상대습도를 5 % 이하와 80 % 이상으로 변화시켜가며 시행하였다. 100,000 cycle 회전 후 측정된 시편의 마모상태는 5 % 이하의 습 도에서 4층 구조의 박막이 2충 구조의 박막보다 2배 이상 낮은 마모률을 보였으며 그 값은 각각 $2~3{\times}\;10^{-8}\;\textrm{mm}^3/rev$와 $1~2{\times}\;10^{-7}\;\textrm{mm}^3/rev$로 나타내었다. 80% 이상의 습도에서도 마모률의 변화는 저습에서의 경우와 유사하였다. 또한 Si함유 DLC 다층 박막이 저습 및 고습에서 더욱 안정한 마찰 마모 거동을 보였다.

• Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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• v.9 no.4
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• pp.561-568
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• 2021

In this study, in order to observe the change in the amount of Tire and Road Wear Particles and the ratio of tire components in it according to the tire wear resistance performance, carried out the evaluation by varying the vulcanization reaction design of the tire tread rubber. In addition, in order to improve the reliability of the evaluation of Tire and Road Wear Particles, the evaluation was performed indoor laboratory test equipment that simulates the condition on real driving to exclude various environmental influences including minerals, driver's habits, road surface, weather, tire structure and pattern designs. After the evaluation in closed space, it is estimated that the amount of collected Tire and Road Wear Particles is 84% compared to 100% of the tire and road wear loss weight, of which 96.4~97.7% was around the road and 2.3~3.6% was in the air. As a result of analy sis of the collected Tire and Road Wear particles, the tire component existed 63~75% in the Tire and Road Wear Particles depending on the wear resistance performance of the tire.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.8 no.2
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• pp.167-172
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• 2007

In the case of gear oil which is used under severe running condition in automotive, the various additives is used fur increasing the ability of enduring against seizure. In this paper, the wear and friction characteristics observed using the Falex friction and wear test machine in adding the $MoS_2$ to auto gear oil. As the result of experimentation, the friction and wear characteristics is the most excellent in adding concentration range of the $MoS_2\;2.5{\sim}5wt.%$.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.10
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• pp.1117-1123
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• 2014

This study sintered $Si_3N_4$ with different amounts of $SiO_2$ nano-colloid. The surface of a mirror-polished specimen was coated with $SiO_2$ nano-colloid, and cracks were healed when the specimen was treated at a temperature of 1273 K for 1 h in air. Wear specimen experiments were conducted after heat treatments for 10 min at 1073, 1273, and 1573 K. The heat-treated surface that was coated with the $SiO_2$ nano-colloid was slightly rougher than the noncoated surface. The oxidation state of the surface according to the heat treatment temperature showed no correlation with the surface roughness. Moreover, the friction coefficient, wear loss, and bending strength were not related to the surface roughness. $Si_3N_4$ exhibited an abrasive wear behavior when SKD11 was used as an opponent material. The friction coefficient was proportional to the wear loss, and the bending strength was inversely proportional to the friction coefficient and wear loss. The friction coefficient and wear loss increased with increasing amounts of the $SiO_2$ nanocolloid. In addition, the friction coefficient was slightly increased by increasing the heat treatment temperature.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.9
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• pp.937-942
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• 1999

Fe계 합금의 적층결함에너지를 감소시키는 것으로 알려진 Mn이 Fe-20Cr-1C-Si 경면처리 합금의 변형유기 상변태거동과 상온 및 고온 마모저항성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 15ksi의 접촉응력에 대하여 0~25wt.% Mn을 첨가한 시편은 모두 상온에서 마모손실량이 적은 우수한 마모저항성을 보였는데 Mn 첨가량이 5wt.% 이하인 시편의 경우 마모표면에서 ${\gamma}$$\longrightarrow$$\alpha$\`변형유기 상변태가 발생한 반면 15wt.% 이상 Mn을 첨가한 시편에서는 ${\gamma}$$\longrightarrow$$\varepsilon$변형유기 상변태가 발생하는 것으로 나타났다. 25$0^{\circ}C$까지 고온 마모시험결과 ${\gamma}$$\longrightarrow$$\alpha$\`변형유기 상변태가 발생한 5wt.% 이하 Mn 첨가시편은 Mn 첨가량이 증가할수록 마모손실량이 증가하는 것으로 보아 Mn 첨가는 ${\gamma}$$\longrightarrow$$\alpha$\`변형유기 상변태에 있어서 고온 마모저항성을 저하시키는 것으로 생각되며 이는 Mn이 ${\gamma}$$\longrightarrow$$\alpha$\`변형유기 상변태의 M(sub)d 온도를 감소시키기 때문으로 생각된다. 반면에 ${\gamma}$$\longrightarrow$$\varepsilon$변형유기 상변태가 일어난 15wt.% 이상 Mn 첨가 시편의 경우 Mn 첨가량 증가에 따른 고온 마모손실량의 차이가 없는 것으로 보아 ${\gamma}$$\longrightarrow$$\varepsilon$변형유기 상변태는 ${\gamma}$$\longrightarrow$$\alpha$\`변형유기 상변태에 비해 온도의 존성이 적은 것으로 생각된다.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.21 no.2
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• pp.111-115
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• 2008