• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.79-79
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• 2018

마그네슘은 나트륨, 알루미늄과 함께 지구상에서 가장 풍부한 금속 중 하나로서 밀도가 약 $1.74g/cm^3$으로서 구조용 금속재료 중 가장 가볍고 우수한 비강도를 지니고 있으며, 우수한 열전도도, 전기전도도, 전자파 차폐능을 지닌다. 최근 마그네슘 및 그 합금은 항공기, 자동차, 전자제품, 기계류 및 생활용품 등에 쓰이고 있으며, 사용량 및 적용범위가 매년 급격히 증가되고 있는 추세이다. 그러나 마그네슘합금은 매우 낮은 표준 환원전위와 치밀하지 못한 표면 산화막으로 인하여 부식에 대한 저항성이 매우 취약하다는 한계를 가지고 있다. 따라서 마그네슘합금의 표면처리 가운데 부식에 대한 저항성을 보완할 수 있는 방법은 활발한 마그네슘합금의 응용에 필수적이다. 이러한 마그네슘합금의 내식성을 향상시키고자 전기화학적 플라즈마 전해 산화처리 (Plasma Electrolytic Oxidation)를 하게 되는데, 아노다이징, 화성피막처리 등 과 같은 기존의 산업적 표면처리 방안으로는 불가능한 수준의 표면경도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 두꺼운 산화피막 형성을 통해 이들 합금이 가진 기본적 취약점인 내식성 문제를 보완할 수 있는 장점이 있지만, 다공성 산화피막 형성만으로 기대할 수 있는 내식성 향상 효과가 매우 크지는 못하다. 따라서 다공성의 양극산화피막의 단점, 즉 다공성 물질로 부식성 물질의 이동을 허용할 수 있는 공간을 가지는 구조를 개선시킬 수 있는 추가적인 처리를 필요로 한다. 본 연구에서는 발수성 표면처리를 이용하여 다공성 구조물의 표면이 물에 대한 저항성을 가지도록 함으로써 초발수성 표면을 구현하고자 하였다. 이러한 방법은 기존의 후처리 방법인 봉공처리로는 얻을 수 없었던 다공성 구조물로의 부식성 물질의 침투를 억제할 수 있었으며, 상당한 수준의 내식성 향상 효과를 보여주었다. 또한 물에 대한 반발성은 표면에 물의 이동성을 높이는 효과를 보여주며 이로 인하여 자기세척 효과도 보여주었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.131-131
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• 2017

알루미늄은 내식성, 내마모성과 같은 물리적, 화학적 성질이 우수하지 못하여 이를 향상시키기 위해서 양극산화법이 산업적으로 널리 사용되고 있다. 알루미늄 양극산화법을 적용하면 강도, 내마모성 및 내식성이 향상될 뿐만 아니라 알루미늄 표면에 규칙적으로 배열된 30nm~100nm 크기의 pore에 염료를 흡착시켜 다양한 색상의 외관을 가지는 양극산화피막을 형성시킬 수 있다. Pore간의 간격은 수십nm~수백nm 정도이며, pore의 크기와 간격 및 깊이는 양극산화조건(양극산화 전압, 전해액의 종류와 농도 및 온도)에 의해 크게 변화된다. 또한 염료의 농도와 착색 시간에 따라서 양극산화 피막의 색조가 변화되는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 양극산화피막의 색조에 미치는 전해조건의 영향을 조사하고, 분광측색계를 사용하여 산화피막의 색조를 정량적으로 분석하고 또한 산화피막의 pore에 흡착된 염료를 정량분석하기 위해서 UV-visible을 사용하여 분석하였다. Al5052 합금을 이용하여 에칭, 양극산화, 착색처리, 봉공(sealing)처리를 실시하였다. $55^{\circ}C$ 100g/L NaOH 용액에서 에칭을, $25^{\circ}C$ 10 vol.% $HNO_3$ 용액에서 디스머트를 실시한 다음, $25^{\circ}C$ 10 vol.% $H_2(SO_4)$ 용액에서 15V의 정전압으로 양극산화를 실시하였다. 이후, $55^{\circ}C$ 5~8g/L의 오렌지, 블랙 착색염료(일본 OKUNO 사(社)의 TAC-LH(301), TAC-BLH(411))를 사용하여 착색처리를, $85^{\circ}C$ 초산니켈 수용액에서 봉공처리를 실시하였다. 착색조건으로는 양극산화 시간(5분, 10분, 15분, 20분), 착색 시간(15초, 1분, 2분, 5분) 및 착색 농도(오렌지 -2.5g/L, 5g/L, 7.5g/L, 블랙 - 4g/L, 8g/L, 12g/L)를 변화시켰으며, 산화피막의 색조를 정량 분석하기 위해 분광측색계를 사용하였고 흡착된 염료의 농도를 정량 분석하기 위해서 $55^{\circ}C$, 1M NaOH에 재용해하여 UV-visible로 흡광도를 측정하였다. 양극산화피막의 색조는 양극산화 시간이 길어질수록, 착색시간이 길어질수록, 착색농도가 진할수록 산화피막에 흡착되는 염료의 양이 증가하며 색조가 더 선명해지고 진해지는 것을 확인하였다. 이를 분광측색계로 분석하였을 때 각 전해조건하에서 경향성을 나타내었다. 또한 흡광도 측정을 통해 계산한 염료의 양과 전해조건의 상관관계를 조사하였다. 양극산화 시간이 길어지면 산화피막의 두께가 증가하여 염료가 흡착될 수 있는 표면적이 넓어지고, 착색 시간이 길어지면 동일한 산화피막에 더 많은 염료가 흡착이 된다. 그리고 착색 농도가 진할수록 동일면적, 동일시간 하에서 더 많은 염료가 흡착되어 결과적으로 전해조건이 강해질수록 산화피막의 색조가 진해지는 것으로 판단된다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제33권1호
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• pp.49-53
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• 2015

An experimental study was conducted to investigate the effect of carbon nanotubes on the zinc corrosion resistance of sealing layer formed on the Tungsten Carbide spray coating. Using the nanotubes, a sealing agent in the form of solid-liquid suspensions was made and applied to the surface of spray coating. A series of experiments, consisted of three stages such as preparation of test piece, molten-pot immersion test, and evaluation of micro structure, were undertaken to demonstrate complicated interaction existing between zinc ions and sealing layer containing the nanotubes. Experimental results showed newly developed sealing layer were less susceptible to corrosion and thus coated layer was well protected even in the case of 10 days exposure. Comparison of the micro structure after molten pot test also indicated that carbon nanotubes still remained in the matrix and organized more reliable frame work constituted with boron nitride and chromium compound. It was revealed that carbon nanotubes in the sealing layer played positive role to enhance zinc corrosion resistance in the perspective of both fibrous structure and inherent chemical stability.

• 한국표면공학회지
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• 제47권3호
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• pp.121-127
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• 2014

In this study, in order to improve corrosion resistance and wear resistance of aluminum, surface treatment was made by anodizing with oxalic acid solution and sealing with nano-diamond powder. Average size of nano-diamond powder was 30nm. Anodizing with oxalic acid made many pores in the aluminum oxide layer. Pore size and oxide thickness were investigated by scanning electron microscope (SEM). Pore size increased as temperature increased and voltage increased. It was possible to make oxide layer with pore diameter more than 50 nm. Oxide thickness increased as temperature and voltage and treatment time increased. Oxide layer with above $10{\mu}m$ thickness was made. Aluminum oxide layer with many pores was sealed by water with nano-diamond powder. Surface morphology was investigated by SEM. After sealing treatment with nano-diamond powder, corrosion resistance, wear resistance and hardness increased.

• 한국표면공학회지
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• 제52권3호
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• pp.117-122
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• 2019

In this study, surface porosity and corrosion resistance of PEO coatings prepared on the 6061 Al alloy were investigated in terms of sodium phosphate ($Na_3PO_4$) concentrations in an alkaline solution and $NaAlO_2$ sealing. The surface morphologies of the PEO coatings clearly show that the coatings film formed in $9g\;L^{-1}$ had the lowest porosity. The $NaAlO_2$ sealing was found to remove micropores and cracks existing on the surface of PEO coatings. As a result, the $NaAlO_2$ sealing resulted in the movement of corrosion potential toward more positive value and lower corrosion current density.

• Corrosion Science and Technology
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• 제21권1호
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• pp.68-76
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• 2022

Several technologies are employed to protect substrates from corrosion and erosion damage. In particular, arc thermal spray coating technology is widely used as anti-corrosive technology for steel and concrete structures and is applied to offshore plants and petrochemical and drilling facilities. In this investigation, solid particle impingement erosion experiments were performed on an arc thermal spraying-coated specimen using 85% Al-14% Zn-1% Zr wire rod in KR-RA steel. This study investigated the effect of fluorosilicone sealing on the erosion resistance characteristics of the thermal spray coating layer. The erosion rates of the thermal spray-coated and sealed specimens were 4.1×10^-4 and 8.5×10^-4, respectively. At the beginning of the experiment, the fluorosilicone sealant was almost destroyed by the impact of the solid particles. The destruction time for the coating layer was 10 minutes for the thermal spray-coated specimen and 13 minutes for the sealed specimens, indicating that the sealed specimens had better erosion resistance characteristics to solid particle impingement.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.146-146
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• 2016

최근 국민 소득향상과 더불어, 여가시간 증가에 따라 해양레저에 대한 관심이 크게 높아지고 있으며, 그에 따라 레저용 선박 수요도 증가하고 있다. 기존 국내 소형 선박의 경우 FRP(fiber-reinforced plastic)재료로 선박을 건조해 왔다. 그러나 해양환경 규제 강화로 FRP 선박의 건조가 감소하고 있으며, 친환경 선박에 대한 필요성이 대두되고 있다. 따라서 FRP재료를 대체하는 선박용 재료로 친환경적이고 가벼운 소재인 알루미늄 합금 재료가 선박건조 분야에서 각광을 받고 있다. 특히 5000계열 Al-Mg 합금은 가공성과 용접성이 우수하여 주로 구조용으로 많이 사용되고 있으나 경량화에 따른 빠른 선속이 유체충격을 증가시켜 선체에 캐비테이션 손상을 일으킬 수 있다. Al-Mg 합금의 경우에 부식성이 대단히 큰 해양환경에서 부식과 캐비테이션 침식이 복합적으로 일어나면 손상이 빠르게 증가되는 경향을 나타내어 선박의 수명을 현저히 단축시켜 경제적인 손실을 초래한다. 따라서 본 연구에서는 해수 내에서 Al-Mg 합금의 캐비테이션 저항성을 향상시키기 위해 알루미늄 합금 표면에 내식성 뿐만 아니라 경도 및 내마모성 등의 기계적 특성이 우수한 산화피막을 형성시키는 양극산화 기술을 적용하고, 다양한 봉공처리(sealing)방법에 따른 캐비테이션 특성을 평가하였다. 캐비테이션 실험은 압전(piezoelectric) 효과를 이용한 진동발생 장치를 사용하여 $30{\mu}m$ 진폭으로 일정하게 유지하였으며, 시편과 혼 팁 사이의 간격은 1mm로 하였다. 캐비테이션 실험 후에는 시편을 초음파 세척하여 진공 건조기에서 24시간 이상 건조한 후 정밀저울로 무게를 측정하였으며, 표면 손상 형상을 분석하기 위해 주사전자현미경(SEM)과 3D현미경을 이용하여 관찰하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권2호
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• pp.107-115
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• 2016

본 연구에서는 금속용사 시스템을 수처리 시설 콘크리트 구조물의 방수/방식 공법으로 사용하기 위하여 콘크리트 표면처리 방법에 따른 기초적 성능 평가 실험을 진행하였다. 실험결과 Sa-P-R-(S)(샌딩-침투성표면강화제-조면형성제-봉공처리)의 경우가 3.57MPa로 가장 높은 부착성능을 나타냈다. 부착성능이 확보된 면처리 방법을 기반으로 투수성, 투기계수 측정실험을 진행하였다. 실험 결과 Sa-P-R-(S)의 경우가 각각 $0.68{\times}10^{-8}cm/sec$, $0.45{\times}10^{-16}m^2$로 가장 우수한 성능을 나타내었다. 또한 SEM분석 결과 침투성 표면강화제를 도포한 실험체가 그렇지 않은 경우에 비해 콘크리트의 미세 구조가 더 치밀한 것을 확인 할 수 있었으며, 이러한 구조로 인해 침투제를 도포한 경우의 실험체에서 가장 높은 부착성능이 나타난 것으로 판단된다. 따라서 콘크리트의 표면 처리 방법은 금속용사 시스템을 적용하는데 있어, 매우 중요한 영향을 미치는 것으로 판단되며, 본 연구를 통하여 Sa-P-R-(S)의 경우가 수처리 시설 콘크리트 구조물의 적용하기에는 가장 적합한 면처리 방법이라 판단된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제48권2호
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• pp.160-167
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• 2011

Plasma sprayed ceramic coatings inherently contain pores and usually also cracks. Post-treatment of the plasma sprayed coatings is a way to close the connected pores and cracks. In this study, post-sealing treatment in plasma sprayed $Al_2O_3$ coatings was employed to overcome the reduction of coating properties. $Al_2O_3$ plasma thermal spray coating was made on aluminum alloys plate, $CrO_3$ post coating and heat treatment at $550^{\circ}C$ was carried out in order for final $Cr_2O_3$ to be saturated through phase transformation. Chromia sealing began at the fine defect in coated microstructure, while larger pores were permeated later. The increase in concentration and treatment frequency of sealing solution resulted in the decrease of porosity of coating layer, while cracks occurred partially after the third treatment. After twice treatment of 10M $CrO_3$ solution, microhardness and breakdown voltage of $Al_2O_3$ coatings were found to increase by ${\fallingdotseq}$ 50% and ${\fallingdotseq}$ 390% respectively than without post-treatment.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.183-189
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• 2018

본 연구에서는 용사기법에 의해 콘크리트 표면에 금속피막을 형성하는 새로운 마감 의장기법의 가능성을 검토하기 위하여, 콘크리트의 함수율 변화에 따른 금속피막의 부착성능에 대하여 실험적인 연구를 수행하였다. 그 결과, 선재의 색은 용사 후에도 변하지 않는 것을 알 있었고, 콘크리트 부착강도 기준인 2.5 MPa를 확보하기 위한 하지 콘크리트의 함수율을 10% 이하로 관리하면 금속피막의 부착강도눈 확보되는 것으로 판단된다. 또한, 콘크리트와 금속피막의 부착강도를 증진시키기 위해서는 표면강화제에 의한 콘크리트 표면강화와 함께 금속피막을 봉공처리제로 봉공하는 것이 매우 유효한 것을 알 수 있었다.