• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.352-352
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• 2015

PVD(Physical Vapor Deposition)법은 제작 조건에 따라 그 특성이 변하므로 원하는 재료 특성을 얻기 위해서는 모폴로지, 결정배향성 등에 따른 코팅막의 특성을 이해하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 친환경 프로세스 방법인 PVD법 중 하나인 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 Al-Mg 막을 제작하였고, 제작된 막들에 대한 형성 메커니즘과 내식성 상관관계 해명을 위해 막의 조성분포, 표면 및 단면의 모폴로지 관찰 및 결정구조 분석을 진행하였다. 또한 염수분무 및 전기화학적 양극분극 시험을 통해 Al-Mg 막의 표면 및 단면 모폴로지가 내식특성에 미치는 영향을 고찰하였다. Al-Mg 막의 모폴로지 관찰결과 Mg 함량 및 열처리 조건에 의해 단면의 주상정 형태는 입상정 또는 무형태로 변화하였고, 표면의 모폴로지는 미세하고 치밀해지는 것으로 나타났다. 결과적으로 무형태의 단면 모폴로지와 미세하고 치밀한 표면 모폴로지를 갖는 막이 우수한 내식성을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.70.1-70.1
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• 2018

자동차를 포함한 수송기기, 전기 및 전자산업에 있어 경량화, 소형화, 고성능화와 함께 에너지 및 원가절감을 위한 노력이 활발하게 이루어지고 있다. 알루미늄은 신소재 및 고효율 제조공정 개발을 위한 합금설계기술, 용해/주조 기술, 가공기술, 열처리 기술, 시험평가 기술, 시뮬레이션 기술에 대한 전방위적인 연구가 진행되고 있다. 최근 프리미엄 자동차 시장에 고강도 알루미늄을 이용한 휠 시장이 폭발적으로 증가하고 있다. 2010년 전세계 자동차 휠 시장 규모는 56조원으로 알루미늄 휠 시장 규모는 약 19조원으로 점차 증가하고 있으며, CO2 배출 및 연비 증가에 대한 시대적 요구에 의해 수송기기의 경량화 및 주행 성능 향상으로 알루미늄 휠 시장 규모는 해마다 증가하고 있다. 7xxx 계열의 알루미늄 합금을 이용해 PEO (Plasma Electrolytic Oxidation) 혹은 MAO (Micro Arc Oxidation)를 이용해 표면처리를 수행하였다. 표면처리는 Silicate, Vanadate 및 Phosphate 등의 전해액을 선택적으로 사용하였으며, AC 200 ~ 500 V의 전압 조건 범위에서 CV 모드로 전류를 인가하였다. 형성된 표면 산화층은 산화막 두께 분석, 내마모 특성 평가, 염수분무 평가, 전기화학 평가(Potentiodynamic Polarization) 등을 통해 표면 산화층 분석을 진행하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.301-301
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• 2013

구동형 부품(Actuated component)중의 하나인 LeadScrew는 이송장치를 구성하는 핵심 부품으로 소재로는 탄소강, 합금강, 스테인레스강 등이 주로 이용된다. 다양한 IT기기의 정밀 이송 및 고속 구동에 사용되며, 제품의 성능을 결정하는 중요 핵심 부품으로 사용되고 있다. IT기기용 구동 요소 부품은 정밀 가공성의 제약으로 내식성이 우수한 스테인레스강 소재보다는 일반적으로 소재비가 저렴하고 가공성이 우수한 탄소강 소재를 사용하게 되며, 위 소재를 사용하면 대기중의 수분등에 의한 부식환경에서 쉽게 부식되어 부식방지를 위한 표면처리 기술개발이 필요하다.또한, 구동형 부품은 부품 상호간의 심한 마찰 등과 같은 가혹한 조건에 노출되어, 부품의 내마모성 및 표면 경도등을 향상시켜 부품의 수명을 연장하고자 한다. 그러기 위해 선 표면경도, 내마모성, 내식성 등의 다양한 기능이 요구되며, 성능을 만족시키기 위해서 열표면처리 공정을 확인하고자 한다.본 연구에서는 냉간압조용 강선인 SWCH계열 표면에 PECVD 장치로 플라즈마 질화공정을 이용하여 동일조건(압력, Gas flow, Power)하에서 $500{\sim}550^{\circ}C$의 온도 범위 내에서 30~300 min의 시간 조건으로 실험을 진행하였다. 위 시험편으로 XRD를 통해 각 플라즈마 질화 공정 조건에 따른 상 변화를 확인하였고, 염수분무테스트를 통해 내식성을 확인하였다. 표면경도 및 단면경도를 통한 실용질화층을 확인하고, 마모테스트를 통하여 마찰계수를 확인하여 표면경도, 내마모성, 내식성을 충족하는 공정에 대한 실험을 진행하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.182-182
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• 2016

철강은 기본적으로 강도가 우수하고 그 매장량이 풍부할 뿐만 아니라 대량생산이 가능하다 또한 다른 금속과 합금을 구성하여 또 다른 특성을 부여할 수 있기 때문에 현재 전 세계 금속 생산량의 95%를 차지할 정도로 많이 사용되며, 각종 산업과 기술이 발달함에 따라 그 중요도는 점점 더 커져가고 있다. 하지만 철강은 사용 환경 중 부식에 의해 그 수명과 성능이 급격히 저하되기 때문에 내식성을 향상시키기 위하여 도장이나 도금 등의 표면처리를 포함한 다양한 방법이 적용되고 있다. 그 중 철강재의 도금 표면처리방법은 주로 아연을 이용한 용융도금이나 전기도금 등과 같은 습식 프로세스가 널리 사용되고 있다. 여기서 아연은 철보다 이온화 경향은 크나 대기 환경 중 산소와 물과 반응하여 Zn(OH)2와 같은 화합물을 형성함으로써 철강재 표면상 부식인자를 차단(Barrier)함은 물론 사용 중 철 모재가 노출되는 결함이 발생하는 경우에는 철을 대신하여 희생양극(Sacrificial Anode) 역할을 하기 때문에 철의 부식방식용 금속으로 가장 많이 사용되고 있다. 한편 최근에는 철강의 사용 환경이 다양해짐은 물론 가혹해지고 있어서 이에 따른 내식성 향상이 계속해서 요구되고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 철강재의 내식성을 향상시키기 위한 일환으로 현재 많이 사용되고 있는 용융아연도금 강판 상에 아연보다 활성이 높은 마그네슘(Mg)을 건식 프로세스 방법 중에 하나인 PVD(Physical Vapour Deposition)법에 의해 코팅하는 것을 시도하였다. 일반적으로 PVD법에 의해 진공증착하는 경우에는 그 도입가스로써 불활성가스인 아르곤(Ar)을 사용하는 경우가 대부분이나 여기서는 상대적으로 비활성이면서 그 크기가 작은 질소(N2)가스를 도입하여 그 증착 막의 몰포로지는 물론 결정구조도 제어하여 그 내식특성을 향상시키고자 하였다. 본 연구에서는 철강재의 내식성을 향상시키기 위한 방법으로 마그네슘(Mg)를 PVD(Physical Vapor Deposition)법 중 진공증착법(Vacuum Deposition)을 사용하여 용융아연도금 강판 상에 마그네슘 증착 막을 형성하였다. 즉, 여기서는 진공증착 중 질소(Nitrogen, N2)가스를 도입하여 진공챔버(Vacuum Chamber)내의 진공도를 $1{\times}10^{-1}$, $1{\times}10^{-2}$, $1{\times}10^{-3}$, $1{\times}10^{-4}$로 조절하며 제작하였다. 또한 제작된 시편에 대해서는 SEM(Scanning Electron Microscope) 및 XRD(X-Ray Diffraction)을 사용하여 형성된 아연도금상 마그네슘 막의 표면 몰포로지 및 결정구조의 변화를 분석함은 물론 침지시험, 염수분무시험, 분극시험을 통해 이 막들에 대한 내식특성을 분석 평가하였다. 상기 실험결과에 의하면, 진공 가스압이 증가됨에 따라 마그네슘 막의 두께는 감소하였으며, 그 몰포로지의 단면은 주상정(Columnar)에서 입상정(Granular) 구조로 변화하며 표면의 결정립은 점점 미세화 되는 경향을 나타냈다. 이때의 표면의 결정배향성(Crystal orientation)은 표면에너지가 상대적으로 큰 면이 우세하게 나타나는 경향이 있었다. 또한 본 실험에서 형성한 진공증착 막은 비교재인 용융아연도금강판보다 우수한 내식성을 나타냈고, 본 형성 막 중에는 마그네슘 막 두께가 작음에도 불구하고 질소 가스압이 가장 큰 조건일수록 내식성이 우수한 경향을 나타냈다. 이상의 결과는 철강재의 내식성 향상을 위한 응용표면처리설계에 기초적인 지침을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.122-122
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• 2017

인산-망간 화성피막의 경우 양질의 피막층을 형성하기 위하여 표면조정제를 사용하고 있으며, 화성피막 직전에 표면 조정제 처리를 하여 피막 결정의 미세, 치밀, 균일하게 하는 동시에 피막의 화성시간을 단축하고 있다. 본 연구는 표면조정제의 입자 사이즈에 따른 화성피막 입자 사이즈 변화 및 물리적인 특성 향상을 확인하였다. 하지금속 소재로는 기계구조용 탄소강재(SM45C)을 $50{\times}50{\times}3mm$로 제작하였고, 전처리 공정으로는 탈지 ${\rightarrow}$ 에칭 ${\rightarrow}$ 디스머트 후 표면조정제 입자 사이즈별로 표면조정 후, 화성피막 처리를 하였으며 각 조건에 따른 피막 층의 미세조직은 SEM을 사용하여 관찰하였고, 윤활성은 내마모시험기(Ball on disc)를 사용하여 마찰계수 측정을 통해 확인하였으며, 내식성은 5% NaCl 염수분무를 실시하여 적청 발생 면적으로 측정하였다. 표면조정제의 입자 사이즈는 4종류로 세분화하여 표면조정 후 화성피막 처리하였으며, 표면조정제의 입자 사이즈를 미세화함에 따라 화성피막의 입자 사이즈가 미세, 균일해지고 피막의 치밀도가 향상됨을 확인할 수 있었다. 표면조정제의 미분화는 소재 표면에 작고 치밀한 결정(활성점)을 만들며, 표면조정제의 입자 사이즈가 작아질수록 이러한 활성점의 크기가 미세해지고 화성피막의 입자 사이즈 또한 미세화 시키는 역할을 하는 것을 확인 할 수 있었다. 이처럼 표면 조정제의 입자 사이즈에 따른 화성피막 입자 사이즈 및 물성변화는 SEM, 내마모시험 및 내식성 시험을 통하여 확인할 수 있었다. 즉, 표면조정제의 입자 사이즈가 미세해질수록, 화성피막의 입자사이즈가 미세화되었고, 윤활성 및 내식성이 향상되는 것을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.506-507
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• 2011

경사코팅 기술(Oblique Angle Deposition; OAD)은 입사 증기가 기판에 수직으로 입사하지 않고 90도 보다 작은 각도로 비스듬히 입사하도록 조절하여 코팅하는 물리증착 기술의 하나로 피막의 조직을 다양하게 제어할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 초기의 경사 코팅 기술은 경사각을 가진 정지된 기판 상에 코팅하였으나 최근에는 기판의 각도와 회전을 동시에 조절하여 이루어지는 소위 스침각 증착(Glancing Angle Deposition; GLAD) 기술이 개발되어 다양한 형태의 구조를 제어하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 컴퓨터를 이용하여 입사각과 방위각을 정밀 제어함에 의해 나노 스케일의 Zigzag 및 나선형, 기둥형 조직 등 복잡한 형태의 박막을 제조하는 것이 가능하게 되었다. 현재, GLAD 기술과 다양한 형태의 나노 조직을 이용하여 각종 센서는 물론 태양전지와 같은 에너지 소자, 필터와 같은 광학코팅 등에 응용하기 위한 연구가 세계적으로 폭넓게 진행되고 있다. 본 연구에서는 조직의 치밀도 향상을 통한 특성 향상을 위해 Al 및 TiN 박막을 제조함에 있어서 경사코팅 기술을 응용하여 단층 및 다층 피막(각도를 반대로 하여 여러 층을 제조)을 제조하고 그 특성을 비교하였다. Al 박막은 UBM (Un-Balanced Magnetron) 스퍼터링 소스를 이용하여 타겟 표면과 기판 표면이 이루는 각도 즉, 입사빔과 기판이 이루는 각도를 각각 0, 30, 45, 60 및 90도의 각도에서 강판 및 실리콘 웨이퍼 상에 시편을 제조하되 단층 및 다층으로 시편을 제조하고 치밀도 및 내식성과 반사율 및 조도 등의 특성을 비교하였다. 그 결과 경사각으로 코팅한 시편에서 조도 및 반사율이 향상됨은 물론 치밀도 및 내식성이 향상됨을 확인하였다. 특히, 염수분무에 의한 내식성 시험에서 경사 코팅된 시편의 경우 내식성이 현저히 향상되었는데, 이는 경사 코팅 방법이 박막의 치밀도를 향상시켜 나타난 현상으로 판단된다. TiN 박막은 Cathodic Arc 방식을 이용하되 Al 박막과 동일한 방법으로 코팅을 하고 내식성 및 경도 등의 특성을 비교하였다. TiN 박막은 경사각이 커지면서 경도가 낮아지며 특히 다층막의 경우 경도 감소가 현저함을 알 수 있었다. 다만, 45도에서는 다른 경사각에 비해 약간의 경도 상승이 측정되었다. 경사각 코팅에서의 경도 감소는 피막의 경사에 의해 탐침이 미끄러지거나 또는 우선 방위에 의한 경도 증가 효과가 나타나지 않아 생기는 현상으로 판단되었다. Ferroxyl 시험을 이용한 기공도 시험에서는 경사각 코팅의 경우가 기공이 다소 감소함을 확인하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.9
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• pp.92-100
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• 2017

The Helicopter MRA Control Rod System has the important function of controlling the speed, height, and direction of helicoptersby adjusting the main rotor disc. However, the ingress of water into the inner control rod can cause ice damage in the rod during winter operation and also corrosion;these defects need to be rectified. The water flowed into the control rod through the upper side space, and the rod was cracked during icing expansion occurring at low temperature. The corrosion occurred due to the lack of coating process during the manufacturing process. To resolve these problems, the upper rod was sealed to prevent water inflow and a coating process was added to prevent corrosion. These solutions were verified by awaterproof test and a salt fog test. The phenomena, causes and measures were reviewed and the methods of improvement were established and proven. This proposed technology to prevent water infiltration and corrosion will contribute to the safety of rotary wing aircraft.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.21 no.3
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• pp.25-29
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• 2014

Plasma organic thin film for PCB surface finish is a potential replacement of the conventional PCB finishes because of environment-friendly process, high corrosion-resistance and long shelf life over 1 year. In this study, solder joint properties of the plasma organic surface finish were estimated and compared with OSP surface finish. The plasma surface finish was deposited by chemical vapor deposition from fluorine-based precursors. The thickness of the plasma organic coating was 20 nm. Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) solder was used as solder joint materials. From a salt spray test, the plasma organic coating had higher corrosion resistance than the OSP surface finish. The spreadability of SAC305 on plasma organic coating was higher than that on OSP surface finish. SEM and TEM micrographs showed that the interfacial microstructure of the plasma surface finish sample were similar to that of the OSP sample. Solder joint strength of the plasma finish sample was also similar to that of the OSP finished sample.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.18 no.3
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• pp.296-302
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• 2007

A trivalent chromate conversion coating solution which is composed with $KCr_2(SO_4)$ as main component was investigated to test a feasibility of use as an alternative six-valent chromate conversion coating for improvement of anti-corrosion of zinc plating. The proposed trivalent convesion coating was consisted of $KCr(SO_4)$ 35~45 g/L as trivalent chromium source, $NaH_2PO_4$ 20~30 g/L as phosphate, $CoSO_4$, 10~20 g/L, $ZnSO_4$ 10~20 g/L as metallic sulfates. This trivalent chromate films which are coated by this chromate conversion coating solution under pH 2.0~2.2, immersion time of 20~25 s at room temperature are able to achieve over 120 h in neutral salt spray test to 5% white rust.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.176-176
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• 2011

경사 코팅법은 증발 물질이 기판에 수직으로 입사하는 기존 코팅방법과 다르게 증발물질이 기판과 $90^{\circ}$ 이하의 경사각으로 입사하도록 하여 코팅하는 방법이다. 이러한 경사 코팅법은 각도를 달리함으로 인해 비스듬한 기둥, 나선형, C-형, S-형, zigzag 구조 등의 정교하고 폭넓은 박막을 형성 할 수 있다. 이러한 경사 코팅법은 경사굴절 광학필터, 선형 편광 등의 광 산업계에서 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 경사 코팅법을 이용하여 마그네트론 스퍼터링법으로 Al 박막을 제조하였고 다양한 경사 각도에 따른 조직의 특성과 내식성 등을 평가하고 비교하였다. 기판을 $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, $90^{\circ}$의 다양한 각도로 위치시켜 냉연강판 및 Si 웨이퍼에 단일층 또는 다층으로 Al 박막을 코팅하였다. 박막의 구조를 확인하기 위해 전자현미경(SEM)을 사용하였으며 기판의 위치에 따른 변화를 관찰하기 위해 시편을 좌, 우, 중간으로 구분하여 분석하였다. Al 박막이 단층일 경우 회전각도 $60^{\circ}$에서 치밀한 조직이 관찰되었으며 이것은 표면의 반사도와 표면조도 결과와도 유사하게 나타났다. 다층 박막에서는 회전각도 $45^{\circ}$에서 아주 치밀한 조직이 나타났으며, $3{\mu}m$ 두께로 코팅한 시편의 염수분무 시험 결과 120시간 경과 후에도 적청이 발생하지 않았다. 이것은 기존의 방법이 약 72시간에서 적청이 발생하는 것과 비교할 때 경사 코팅법으로 코팅된 시편의 내식성이 현저히 향상됨을 나타낸다. 따라서 반응성이 높고 쉽게 산화가 일어나는 철강제품의 부식 방지를 위해 경사 코팅법으로 Al 박막을 제조한다면 치밀한 조직으로 인해 얇은 두께에서도 부식이 발생하는 시간을 연장시켜 제품의 내구수명을 연장시킬 수 있을 것으로 기대된다.