• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.300-300
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• 2014

해양환경 하에서 대형 강구조물의 경우 장기간 부식손상을 방지하기 위해 아크 용사코팅 기술이 오래전부터 유용하게 이용되어 왔다. 아크 용사코팅 기술은 타 용사코팅 기술에 비해 경제성과 생산성이 뛰어나 대형 강구조물에 적용되고 있다. 용사재료로는 Al, Zn 또는 그 합금들이 주로 사용되어 강재에 대해 희생양극 방식효과를 나타낸다. 그러나 아크용사에 의해 적층된 코팅 층은 용사공정 중 불가피하게 수많은 기공과 산화물이 포함되어 내식성 및 내구성에 악영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 알루미늄 합금의 용사코팅 층에 대하여 다양한 후처리를 통해 내식성과 더불어 내구성을 향상시키고자 하였다. 용사코팅은 알루미늄 합금 선재(1.6 ${\varnothing}$)를 사용하여 아크용사를 실시하였다. 용사 시 용사거리는 200 mm, 공기압력은 약 $7kg/cm^2$ 정도로 유지하면서 용사코팅을 실시하여 약 $200{\mu}m$ 두께로 코팅 층을 형성시켰다. 이후 용사코팅 층의 표면에 다양한 후처리재를 적용하였으며, 내구성을 평가하기 위하여 후처리 적용 전후 시험편에 대하여 캐비테이션 실험을 실시하였다. 캐비테이션 실험은 ASTM G32-92에 의거하여 주파수 20 kHz의 초음파 진동 장치(ultrasonic vibratory device)를 사용하였다. 그리고 시험편 표면과 발진 혼에 부착된 팁(tip)과의 거리는 1 mm로 일정하게 유지시킨 뒤, 캐비테이션 발생 시간을 변수로 하여 실험을 실시하였다. 손상된 용사코팅 층의 표면은 주사전자현미경과 광학현미경으로 관찰하였으며, 시험편 손상깊이는 3D 현미경으로 비교 분석하였다. 또한 캐비테이션 실험 전후의 무게를 측정하여 무게 감소량을 상호 비교하였다. 그리고 전기화학적 실험은 천연해수 속에서 자체 제작한 홀더(holder)를 이용하여 $0.33183cm^2$의 용사코팅 층만을 노출시켜 실시하였다. 그리고 기준전극은 은/염화은 전극을, 대극은 백금전극을 사용하였다. 분극실험을 통해 후처리 적용에 따른 용사코팅 층의 부식전위 및 부식전류밀도를 비교 평가하였다. 그 결과, 용사코팅 층에 의하여 강재에 대한 희생양극 방식전위가 확보되었으며, 후처리재가 적용된 용사코팅 층에서 내식성 및 캐비테이션 저항성이 향상되었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1997.10a
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• pp.29-29
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• 1997

화학반응 또는 화학증착분야에 주로 이용해 오던 유도플라즈마를 이용하여 고밀도의 두꺼운 세라믹 침적물을 제조하였다. Yttria Stabilized Zirconia 분말을 이용하여 최적조건에서 두께 약 5mm, 이론밀도 90% 이상의 침적물을 얻었다. 실험변수는 플라즈마 가스조성, 플라즈마동력, 입자의 크기, 용사거리 등으로 하였으며, 각각의 실험조건에서 용사된 spherodized particle을 수집하여 각 실험조건에서 용융된 입자의 상태를 비교하였다. 또, 침적물의 표면을 에칭시켜 각 실험조건에서의 침적상태를 관찰 및 비교하여 각각의 실험변수가 침적물의 밀도에 미치는 영향을 관찰하였다. 실험결과 높은 밀도의 침적물을 만들기 위해서는 분말의 용융상태, 용사챔버 내부압력, 분말분사거리가 중요한 변수임을 알 수 있었다. 실험에서 얻어진 결과는 ANOVA 통계기법으로 분석하여 단일변수의 영향뿐만 아니라 이들 영향이 서로 조합하여 결과에 미치는 조합효과도 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.141-141
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• 2016

방식 코팅 기술은 조선해양산업은 물론 에너지, 철강 및 비철 소재, 건설 산업 등 산업 전반에서 폭넓게 적용되고 있다. 또한 산업 고도화에 따라 점차 가혹해지는 소재의 적용 환경을 고려해보면 향후 지속적으로 산업 수요가 증대될 것으로 예상할 수 있는 기술이다. 특히 아크 열용사법을 이용한 방식 코팅 기술은 미국이나 일본과 같은 선진국에서는 해양플랜트, 석유 시추시설 등 대형 해양 구조물은 물론 다리, 항만시설과 같은 철재 또는 시멘트 구조물의 방식 기술로 널리 적용되어 일반화된 기술이다. 그러나 국내에서는 아직까지도 초기 비용 상승 및 미약한 관련 기술 등의 이유로 대부분 방식도료를 사용하고 있는 실정이다. 그리하여 단기 수명에 따른 재시공 시 많은 환경오염을 유발하는 방식도료를 대체할 수 있는 아크 열용사법을 이용한 방식코팅 기술에 대한 관심과 수요가 점차 증가되고 있다. 그 일환으로 본 연구에서는 해양 구조물 강재의 방식을 위해 니켈계 용사재료를 이용하여 아크 열용사 코팅을 실시한 후 다양한 전기화학적 실험을 통해 내식성을 평가하고자 하였다. 아크 열용사 코팅은 구조용 강재 SS400강에 대하여 니켈합금 선재(1.6 Ø)를 사용하여 실시하였다. 용사 시 용사거리는 200 mm, 공기압력은 약 $7kg/cm^2$ 정도로 유지하면서 용사코팅을 실시하여 약 $200-250{\mu}m$ 두께로 코팅 층을 형성시켰다. 그리고 전기화학적 실험은 천연해수 속에서 자체 제작한 홀더(holder)를 이용하여 $3.14cm^2$의 용사코팅 층만을 노출시켜 실시하였다. 그리고 기준전극은 은/염화은 전극을, 대극은 백금전극을 사용하였다. 전기화학적 실험을 통해 부동태 특성 및 용사코팅 층 표면의 양극 용해반응 특성을 분석하기 위한 양극분극 실험은 OCP로부터 +3.0 V까지 실시하였다. 또한 부식전위 및 부식전류밀도 분석을 위한 타펠분석은 OCP를 기준으로 -0.25에서 +0.25 V까지 분극시켜 실시하였다. 그리고 주사전자현미경과 3D 분석을 통해 부식손상 표면을 관찰하였다. 그 결과 니켈합금으로 용사코팅된 강재의 내식성이 상당히 향상되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.524-524
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• 2012

Thermal Barrier Coating (TBC)은 미사일, 로켓발사체와 같이 고온에 노출되는 장비를 열로부터 보호하기 위한 코팅이다. 일반적인 Thermal Barrier Coating (TBC)은 모재와 코팅층간의 낮은 접합력과 높은 열충격으로 인한 박리가 많이 나타난다. 그래서 접합력을 높이고, 열충격을 줄이기 위해 모재와 코팅층 사이에 본드코팅층을 만든 Duplex - Thermal Barrier Coating (Duplex-TBC)이 개발되었다. 그러나 Duplex - Thermal Barrier Coating (Duplex-TBC)은 금속재료인 본드코팅층과 세라믹재료인 탑코팅층 사이에서 박리가 많이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 두 가지 분말을 동시에 코팅하여 본드코팅과 탑코팅의 경계가 없는 Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC)의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC)의 열충격 특성에 미치는 진공 플라즈마 용사 조건의 영향을 조사하였다. Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC)는 진공 플라즈마 용사장치를 사용하여 Cu-Cr 합금위에 코팅하였다. 거리, Carrier gas flow, 그리고 챔버 내부의 압력을 달리하여 제조하였다. 사용한 분말은 본드코팅용으로 Amdry 962와 내열 세라믹코팅을 위해 204NS를 사용하였고, 각각 분말 공급조건을 조절하여 두 분말의 비율을 달리하였다. 제조한 Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC) 코팅은 전기로에서 50분간 가열한 후, 수조에서 10분간 냉각하는 열충격 실험을 통해 열차폐 성능을 평가 하였다. 이러한 과정에서 진공 플라즈마 용사 조건 및 FGM 조성과 비율이 내열충격 특성에 미치는 영향을 미세조직학적 관점에서 고찰하였다.

• Journal of Powder Materials
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• v.6 no.3
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• pp.224-230
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• 1999

Oxide powders of $Cr_2O_3 \;and\;Cr_2O_3+3{\%}TiO_2$ were prepared by spray drying, plasma densification and fused+crushed processes. The oxide coating layers were made by plasma spray and characterized by microstructure, hardness, adhesion strength and relative density. The optimum spray distance for the high quality coatings by spraying dried powders was found to be 9cm. A small amount addition of $TiO_2\;in\;Cr_2O_3$ powder significantly improved coating characteristics by lowering the melting point of powders. The hardness and relative density of coating layers of the plasma densified powders were comparable to fused and crushed powders, however, the adhesion strength was much higher in the former case.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.2 no.2
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• pp.85-94
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• 1992

The size, morphology and distribution of pores which affect on the physical properties of thermal barrier coatings were investigated to find the relationship with spraying parameters. The plasma-sprayed zirconia coatings contained numerous micropores as well as macropores which were appeared as spherical and irregular pores, and cracks. The pore formation process and its characteristics were varied with spraying distance. Porosity itself was varied with spraying parameters such as spray gun current, gas flow rate and the gas used(Ar or $N_2). The Porosity of coatings was ranged from 10 to 18% with the variation of spraying conditions. The relative hardness measured by the scratch test, showed strong dependence on the porosity of coatings rather than spraying parameters.

• Journal of the Korea Institute of Building Construction
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• v.19 no.3
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• pp.209-217
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• 2019

EMP (Electromagnetic Pulse) usually means High Power Electromagnetic Wave (HPEM). In the case of the shielding plate against the EMP, there is a possibility of deterioration of the electromagnetic wave shielding performance due to the skill of the constructor, bad construction, deformation of the shielding plate at the connection portion (joint portion). The inefficient use of space due to the separation distance is also pointed out as a problem. Therefore, this study aims to derive the optimum electromagnetic shielding condition by applying ATMSM to concrete as a part of securing electromagnetic wave shielding performance with reflection loss against concrete wall. Experimental parameters included concrete wall thickness and application of Zn-Al ATMSM. For the concrete wall, the wall thickness was 100 to 300mm, which is generally applied, and experimental parameters were set for the application of Zn-Al metal spraying method to evaluate electromagnetic shielding performance. Experimental results showed that as the thickness increases, the electromagnetic shielding performance increases due to the increase of absorption loss. In addition, after the application of Zn-Al ATMSM, the average shielding performance increased by 56.68 dB on average, which is considered to be increased by the reflection loss of the ATMSM. In addition, it is considered that the shielding performance will be better than that when the conductive mixed material and the ATMSM are simultaneously applied.

• Journal of ILASS-Korea
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• v.17 no.3
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• pp.128-133
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• 2012

The present study aims to examine the influence of flame spray distance on the thermal behavior of micro-metal particles and the morphological characteristics of $Ni_{20}Cr$ layers coated on the preheated SCM415 substrates by using the conventional flame spray system. Commercially available nickel-based $Ni_{20}Cr$ particles with a mean diameter of $45{\mu}m$ were used. In addition, CFD simulations using a commercial code (FLUENT ver. 6.3.26) were conducted to estimate temperature and velocity distributions of the continuous and discrete phases before impact on the substrate. From FE-SEM images of coated layers on the substrates, it was observed that as the spray distance decreased, the metal particle morphology showed splash-like patterns and such a short stretch shape, resulting from higher particle momentums and the impact of partially melted particles. Moreover, it was found that the spray distance should be considered as one of important parameters in controlling the porosity and the adhesion strength.

• Journal of Power System Engineering
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• v.1 no.1
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• pp.70-79
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• 1997

Ni-base self-fluxing alloy powder particles were flame sprayed onto the SS400 mild steel substrate surface. The effects of both substrate temperature and spraying distance on the splat behavior of sprayed particles were examined. The results obtained are summarized as follows: 1) In the splat behavior of Ni-base self-fulxing alloy particles sprayed onto the SS400 mild steel substrate, splashing was observed under the room temperature condition. On the contrary, it showed circular plate pattern in the substrate temperature range over 373K. 2) It was cleared that there was close relationship between mechanical properties of coating layer and splat behavior of sprayed particles. 3) From the experimental results, optimum spraying conditions showed excellent mechanical properties in the case of Ni-base self fluxing alloy sprayed onto the SS400 mild substrate were 473K of substrate temperature and 250mm of spraying distance.

• Journal of Welding and Joining
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• v.4 no.3
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• pp.50-57
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• 1986

In this study, the experiments were earried out for the purpose of the clarifying the optimum metal arc spraying conditions, such as spraying distance, wire feed speed, arc current, etc, by using the stainless steel wire ER 308L. Main results obtained are as follows: 1. Optimum spraying distance is closely related to the equilibrium temperature of base material in back surface. 2. The size fused metal particles is increased according to the temperature of fused metal. 3. The maximum adhesion strength of coatings is obtained under the optimum spraying conditions of which the temperature of fundamental is maximum.