• 대한기계학회논문집A
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• 제38권9호
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• pp.1013-1018
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• 2014

자기연마가공은 연마입자와 자성입자를 혼합한 공구의 유연성을 이용하여, 공작물 표면을 폴리싱하는 특수가공법이다. 기존 연구의 대부분은 가공 정밀도를 향상시키기 위해서 연마입자의 크기를 달리 하는 것에 관한 내용들이다. 그러나 자기연마 가공에서는 연마입자의 크기뿐만 아니라, 자성입자의 크기도 가공에 많은 영향을 미칠 것으로 판단되며 이에 대한 연구가 반드시 필요하다. 따라서 본 연구에서는 크기가 다른 자성입자들을 사용하여 자기연마가공의 효과를 평가하였다. 자성입자는 철분말을 사용하였으며, 직경이 평균 8, 78, $250{\mu}m$의 크기이다. 공작물의 표면거칠기 향상 정도를 비교하여 자성입자의 크기가 자기연마가공의 정밀도에 미치는 효과를 평가하였다. 자성입자의 크기는 표면거칠기의 향상에 많은 영향을 미치며, 직경이 $78{\mu}m$일 때 가장 좋은 표면거칠기의 향상을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.205.1-205.1
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• 2014

4세대 가속기 언듈레이터 진공용기는 길이가 6 m이고 내경이 $7{\times}11mm$로 매우 좁아서 내부 표면의 경면연마가 까다롭다. 미국이나 독일의 경우 입자유동연마 방법으로 표면 거칠기와 표면 산화막 두께를 요구되는 수준으로 낮췄다. 이 방법을 적용해 본 결과, 연질의 알루미늄 표면에 스크레치 및 피트 발생율이 높고 고비용에 처리시간이 길다는 단점이 있었다. 포항가속기에서는 입자유동연마와 병행하여 화학연마 방법으로 관경이 좁은 형상이나 길이에 구애받지 않고 긴 진공용기 크기의 약품조가 없이 표면연마 할 수 있는 장치를 고안하였다. 이 장치는 표면조도 개선 목적의 화학연마, 표면 산화막 두께 개선, 세척 및 건조장치가 한 시스템으로 구성되어 큰 약품조와 수세조가 필요하지 않다는 장점이 있어서 입자유동연마 공정을 대체할 수 있는 방법으로 기대된다. 본 발표에서는 화학연마 장치에 대해 소개하고 연마 전 후 표면조도와 산화막 개선 결과에 대해서 논하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권8호
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• pp.887-892
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• 2014

일반적인 자기연마가공에서 브러쉬는 연마입자와 자성입자 그리고 약간의 절삭유가 혼합되어 형상을 갖춘다. 그러나 공구가 고속으로 회전하게 되면 대부분의 연마입자는 원심력의 증가로 공구에서부터 떨어져나간다. 이러한 현상은 가공 효율을 저하시키는 결과를 야기한다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방법 중 하나는 절삭유 대신에 실리콘 겔과 같은 고점성의 물질을 사용하여 입자의 구속을 증가시키는 것이다. 연마입자의 과도한 탈락에 대응하는 또 다른 방법은 습식자기연마(WMAP)이다. 습식자기연마는 절삭유가 공작물의 표면에 충분히 공급된 상태의 자기연마를 의미한다. 본 연구에서는 습식자기연마에서 구속된 연마입자의 구속량과 표면거칠기 향상의 상관관계를 분석하였다. 그 결과 습식자기연마에서 연마입자의 구속률이 낮음에도 불구하고 표면거칠기가 더 많이 향상됨을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.35-37
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• 2005

100, 200nm 크기의 colloidal silica 각각에 나노 ceria 입자를 수열합성법으로 코팅하였다. Colloidal silica 입자에 ceria를 코팅 시 slurry의 pH조절과 수열처리에 이용하여 silica에 ceria가 코팅됨을 TEM과 zeta-potential을 이용하여 확인하였다. 연마 슬러리의 분산 안정성과 연마효율을 높이기 위하여 슬러리의 pH 는 9로 하였으며, 이때의 zeta-potential 값은 -25 mV이었다. 1 wt%로 제조된 연마슬러리를 이용하여, 4 inch $SiO_2$, $Si_3N_4$ wafer를 압력변화에 따른 연마특성을 관찰 하였다. Ceria coated colloidal silica 100 nm, 200 nm와 commercial한 $CeO_2$입자를 연마압력 6 psi로 oxide film을 연마한 결과 연마율이 각각 2490 ${\AA}/min$, 4200 ${\AA}/min$, 4300 ${\AA}/min$으로 측정되었다. 또한 $SiO_2$, $Si_3N_4$ film의 6 psi압력에서 ceria coated colloidal silica 100 nm, 200 nm와 commercial 한 $CeO_2$입자의 선택비는 3, 3.8, 6.7 이었다. 입자크기가 클수록 연마율이 높으며, Preston equation을 따라 연마 압력과 연마율이 비례하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권9호
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• pp.1037-1041
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• 2014

반도체 연마용 슬러리를 이온교환법, 가압방법 및 다단계 주입방법으로 제조하여 입자 크기와 형상에 따른 화학적 기계적 연마에 미치는 영향을 연구하였다. 이온교환법을 이용하여 구형의 콜로이달실리카를 크기별로 입자로 제조하였다. 이렇게 제조한 구형의 실리카를 다시 가압방법을 이용해 입자간의 결합을 유도해 비구형의 형상을 가진 콜로이달 실리카를 제조하였고, 이온교환법과 가압방법의 특징을 살려 실리식산을 다단계로 주입하여 입자 표면과 실리식산의 반응으로, 2~3 개의 입자가 결합한 형상의 콜로이달 실리카를 제조하였다. 이렇게 제조한 입자를 CMP 에 적용하여 콜로이달 실리카의 입자 형상에 따른 연마율을 기존의 상용 슬러리와 비교하였다. pH 가 높을수록 연마율은 높아졌고, 입자가 결합한 비구형의 콜로이달 실리카는 가장 높은 연마율과 양호한 비균일도를 나타내었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.417-430
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• 2014

도심지 내 지하공간의 효율적인 활용을 위해서 연마재 워터젯 시스템(abrasive waterjet system)을 이용한 새로운 형태의 암반굴착 공법이 개발되어 활용 중에 있다. 연마재 워터젯 시스템을 활용한 굴착(절삭) 수행 시 적정량의 연마재를 투입하고 연마재입자의 유동성을 원활하게 유지하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 실내실험을 통해 연마재 입자의 유동성과 관련된 영향인자들을 연마재 관 설치높이, 연마재 관 길이, 연마재 관 굴곡도 그리고 연마재 관 내경으로 나누어 연마재 투입량 및 유동성 수준을 평가하였다. 또한, 실험결과를 바탕으로 연마재 투입량 및 연마재 입자 유동성에 관한 최적 조건을 제시하였다. 본 연구결과를 바탕으로 향후 암반 굴착용 워터젯 공법이 도심지 내 터널, 공동구, 수직구 건설 등 다양한 지반 구조물 굴착 작업 시, 최적 연마재 투입을 위한 기초자료로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.1278-1282
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• 2004

수열처리법으로 nano-sized $CeO_2$ 입자를 $Al_3O_3$ 입자의 표면에 균일하게 코팅하여 $AL_2O_3/O_2$ composite 연마 입자를 제조하었다. 제조된 $Al_2O_3\CeO_2$ composite 입자의 뭍성을 TEM, XRD, zeta potential analyzer 및 particle size analyzer로 측징하였다. $Al_2O_3/CeO_2$ composite 입자와 구성된 슬러리와 비교 시료로서 $Al_2O_3$와 $CeO_2$ 입자를 혼합한 슬러리를 사용하여 thermal oxide film에 대한 연마특성을 평가하였다. 연마슬러리에 포함된 $A1_2O_3/CeO_2$ composite 입자와 $Al_2O_3$와 $CeO_2$ 혼합입자에서 나노 크기의 세리아 입자가 sub-micron 크기의 알루미나 입자의 표면에 균일하게 코팅되므로서 $Al_2O_3$ 단일 성분의 슬러리에 비해 removal rate(RR)는 106 nm/min, WIWNU는 $8\sim9%$, roughness는 $2.6{\AA}$의 향상된 연마 특성을 나타내었다. 알루미나 입자의 불규칙한 형상 때문에 $Al_2O3/CeO_2$ composite 슬러리와 $Al_2O_3$ 와 $CeO_2$ 혼합슬러리의 연마 특성이 비슷한 수준을 나타내었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 추계학술대회 논문요약집
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• pp.82-82
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• 2003

산업이 발전함에 따라 연마 후의 요구 정밀도도 더욱 높아지고 있다. 하지만 일반적인 기계 가공으로는 연마하기 힘든 부위가 아직 너무 많은 것이 현실이다. 곡관부, 관내부, 가공물 사이에 있는 틈새부 등이 그 예이다. 따라서 본 연구에서는 일반적인 기계 가공으로 연마하기 어려운 틈새부의 연마를 하기 위한 기본적인 자기 연마 특성을 관찰 하고자 하는 것이다. 본 연구에서 사용하는 Al은 Al-Mg합금으로 비열처리 5xxx계열이다. 이 합금은 고강도를 가지고 있으면서, 해수에 대한 내식성이 우수하여 널리 이용되는 금속이다. 본 연구에서 사용되는 실험 장치는 두개의 극(N-S) 사이에 연마 입자를 투입하여 브릿지를 형성한다. 이 브릿지 사이를 Al합금이 두개의 서버 모터에 의해 상대적인 운동을 하게 한다. 연마는 이러한 상대 운동을 이용하는 원리이다. 본 연구에서 이루어지는 실험은 연마 입자의 성분비와 양, 그리고 가공시간 등의 변수를 이용하여 가장 우수한 연마 조건을 선택하고자 한다. 차후 연구 과제는 본 연구에서 얻어지는 연마 특성을 이용하여 두 개의 평판 혹은 어려 개의 Al평판의 틈 즉, 일반적인 기계 가공으로 연마하기 힘든 부위의 연마에 적용하여 그 특성을 알아보고, 일선 산업 현장에 응용 가치를 알아보고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1499-1505
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• 2010

유연성 공구를 가진 자기연마는 고경도 소재 및 자유곡면 형상 표면의 나노메터급 가공이 가능한 강점을 지닌다. 이러한 자기연마에서 자기연마입자는 시간적, 비용적 측면에서 단순 혼합형 입자가 유리하다. 그러나 단순혼합형 입자는 가공 중 공구로부터 쉽게 이탈하게 되어 가공 시간이 증가 할수록 매우 낮은 가공 효율을 가진다. 따라서 본 연구에서는 단순 혼합형 입자에 오일을 대신하여 실리콘 겔을 매개물로 사용하는 자기연마 입자를 연구하고 그 특성을 분석하였다. 그 결과 자기력 향상과 별개로 입자간 응집력을 높여 입자의 이탈을 줄여 표면거칠기의 향상에 효과가 높음을 확인 하였다. 그리고 실험계획법을 이용하여 고경도 소재인 텅스텐 카바이드의 실리콘 겔 자기연마에서 각 공정변수가 표면거칠기의 향상에 미치는 특성을 평가하고 이를 최적화 하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제25권6호
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• pp.404-408
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• 2009

본 연구에서는 마이크로/나노입자를 이용한 연마가공 공정에서의 입자-표면간 접촉상황에서 접촉계면의 기계적 성질과 재료제거율간의 관계를 실험적으로 고찰하였다. 연마가공 공정에서의 입자-평면간 접촉을 모사하기 위하여 팁 대신 실리카 입자를 부착한 콜로이드 프로브를 이용한 원자현미경 실험을 통하여 마찰력과 강성을 실험적으로 측정하였다. 실험결과와 이론적 접촉해석으로부터, 마찰계수는 횡방향 접촉강성에 따라 대체적으로 증가하고 재료제거율은 실리카 입자와 Cu, PolySi, Ni과 같은 다양한 재료표면간 접촉에서의 마찰계수들과 지수함수적인 비례관계를 가지고 있음을 규명하였다.