• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
• /
• v.21 no.5
• /
• pp.259-264
• /
• 2008

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
• /
• v.21 no.1
• /
• pp.33-41
• /
• 2008

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
• /
• v.21 no.6
• /
• pp.314-319
• /
• 2008

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.143-143
• /
• 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.228-228
• /
• 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 관절 운동을 하는 라이너(Liner)와 헤드(Head) 부분이 마모에 관여하여 인공관절의 수명에 영향을 미치게 되는데, 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 UHMWPE의 wear debris에 의한 골용해로 인하여 관절이 느슨해지는 문제점이 발생하여 재시술을 필요로 하게 된다. 또한 메탈 헤드의 마모로 인한 금속이온의 용출은 세포 독성의 문제를 야기하여 인공관절의 수명을 낮추는 또 하나의 요인이 되고 있다. 이러한 문제점들을 해결 하기 위하여, 본 연구에서는 PIII&D (Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition)공정을 이용하여 Co-Cr-Mo 합금 소재 위에 niobium nitride (NbN) 박막을 증착하여 상대재인 UHMWPE의 마모를 줄이고자 하는 연구를 진행하였다. 마모량의 감소를 위하여, 박막을 증착하기 전에 Co-Cr-Mo 합금 위에 질소를 이온주입 하는 pre-ion implantation 공정을 도입하였으며, Co-Cr-Mo 합금과 NbN박막 사이의 접착력을 증가시키기 위하여 박막의 증착 초기에 이온주입과 증착을 동시에 수행하는 dynamic ion mixing공정을 수행하였다. 실험 결과 pre-ion implantation 공정을 도입한 경우 현재 상용화 되어있는 Co-Cr-Mo 합금에 비하여 마모량을 2배 이상 감소시키는 것을 확인 할 수 있었으며, dynamic ion mixing 공정을 도입한 경우 장시간의 마모 시험에서도 UHMWPE의 마모량을 2배 가까이 줄일 수 있었다.

• Composites Research
• /
• v.13 no.1
• /
• pp.78-88
• /
• 2000

Tribological properties of fiber composite materials were measured and wear resistant hybrid structure was proposed based upon the understanding of tribological behavior of the composite materials. Unidirectional composites with glass fibers, carbon fibers, and aramid fibers were tested for tribological properties in order to propose a wear resistant hybrid structure. Hybrid composites which contain carbon and aramid fibers were prepared, the specimens were sliced by a water-jet cutter, and friction and wear properties were measured. An experimental set-up was designed and built for the friction and wear test of the composite specimens. Unidirectional fiber composite and hybrid composite specimens were tested to evaluated the tribological behavior for biomimetic applications. It is observed that the friction and wear behavior of fiber composites depends upon fiber orientation, sliding speed, and type of reinforcing fibers.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.17 no.5
• /
• pp.113-120
• /
• 2013

Graphite is commonly used as a solid lubricant leading to low friction coefficient and abrasion. In this study, wear behavior of sealing graphite(HK-6) at elevated temperature was evaluated. Reciprocating wear test was carried out as wear occurred graphite as a seal(HK-6) is positioned between the liner and driving shaft. Variables which are temperature, sliding speed and contact load are set. This study suggest optimized environment conditions through the wear properties of graphite.

• The Journal of Korean Academy of Prosthodontics
• /
• v.47 no.1
• /
• pp.21-28
• /
• 2009

Purpose: The purpose of this study was to compare the wear characteristics of human enamel opposing 2 heat-pressed ceramics (e.max Press and Empress Esthetic), conventional feldspathic porcelain (Ceramco 3) and type III gold alloy. Material and methods: Intact cusps of extracted premolars were used for enamel specimens. Five disk samples were made for each of two heat-pressed ceramics groups, conventional feldspathic porcelain group and type III gold alloy group. Wear tests were conducted in distilled water using a pin-on-disk tribometer. The amount of enamel wear was determined by weighing the enamel specimens before and after wear tests, and the weight was converted to volumes by average density. The wear tracks were analyzed by scanning electron microscopy and surface profilometer to elucidate the wear characteristics. Results: 1. Ceramco 3 led to the greatest amount of enamel wear followed by Empress Esthetic, e.max Press and type III gold alloy. However, there was no significant difference between Ceramco 3 and Empress Esthetic (P>.05), and there were also no significant differences among Empress Esthetic, e.max Press and type III gold alloy (P>.05). 2. The average surface roughness of e.max Press after wear test was smallest followed by Empress Esthetic and Ceramco 3, but there was no significant difference between Empress Esthetic and Ceramco 3 (P>.05). 3. There were no significant differences among the depth of wear tracks of all the groups (P>.05). The group that showed the largest width of wear track was Ceramco 3 followed by Empress Esthetic, e.max Press and type III gold alloy. However, there was no significant difference between e.max Press and Empress Esthetic (P>.05), and there was also no significant difference between Empress Esthetic and Ceramco 3 (P>.05). Conclusion: Within the limits of this study, heat-pressed ceramics were not more abrasive than conventional feldspathic porcelain.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.39 no.11
• /
• pp.1131-1136
• /
• 2015

In a diesel engine, the wear of the cylinder liner occurs because of the continuous reciprocating motion of the piston ring. This wear reduces the performance of the diesel engine and shortens its service life. This study evaluated the wear characteristics of GT metal and a conventional metal used for cylinder liners using a ship's diesel engine. Wear tests were performed at temperatures of $25^{\circ}C$, $175^{\circ}C$, and $325^{\circ}C$, and under loads of 10 N, 30 N, and 50 N. The amount of wear, specific wear rate, and friction coefficient were evaluated for each condition. To analyze the wear mechanism, observations were made on an SEM. In the case of both metals, abrasive and adhesion wear occurred on the wear surfaces at room temperature, and corrosion wear was observed at high temperatures. The amount of wear and the specific wear rate of the GT metal were lower than those of the conventional metal at all temperatures, and hence it can be concluded that the wear characteristics of the GT metal are much better.

• Journal of the Korean Society for Railway
• /
• v.12 no.2
• /
• pp.230-235
• /
• 2009

We have conducted an experimental study to analyze characteristics of the wheel profile wear and an influence of the wheel flange wear on the vehicle's vibration characteristics. In experiment with EMU, wheel profile wear is severe at the beginning of the commercial operation. In this stage, the variations of the wheel dimension parameters and equivalent conicity is changed rapidly. Along with a mileage of the test vehicle, the wear of the wheel flange is increased and also the vibration level of the car-body is increased. The peak-peak mean value of the body vibration is estimated as good level, but the level is approached at the limit of the good level as mileage increases. Especially, the peak-peak maximum value of the body vibration shows the distinct increase of vibration level.