• 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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• 2006.04a
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• pp.51-51
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• 2006

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2003.10a
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• pp.21-21
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• 2003

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2003.05a
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• pp.23-23
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• 2003

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.163-163
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• 2017

철강재는 대량 생산이 가능하여 경제성이 뛰어나고 기계적 성질도 우수하여 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 철강재는 부식 환경에 취약하기 때문에 그 용도에 따라 다양한 내식성을 부여하는 표면처리를 적용하고 있다. 이러한 철강재에 대한 내식성 표면처리로는 용융아연도금(HDG)과 용융알루미늄도금(HDA)이 우수한 내식성과 다양한 특성으로 널리 사용되고 있으며 아연과 알루미늄을 접목시킨 갈바륨(GL)도금 또한 우수한 내식성 코팅으로 알려져 있다. 또한 최근에는 기존 용융아연도금에 알루미늄(Al) 과 마그네슘(Mg)을 첨가한 3원계 도금강판이 개발되어 기존 용융도금강판 대비 고내식 코팅으로 알려져 있으며 그 적용은 점차 확대되고 있는 추세이다. 일반적으로 이와 같은 강판소재의 내식성 평가에 대해서는 실제 사용할 환경에 폭로하여 비교-시험 하는 것이 가장 확실하고 신뢰도가 높은 방법이다. 그러나 이러한 방법은 경우에 따라 수년에서 수십년에 이르는 장시간이 소요된다. 그러므로 이 방법을 대체하기 위한 각종 가속적 부식 시험들이 널리 적용되고 있다. 즉, 그 목적이나 용도에 따라 염수분무(SST), 침지(Immersion) 및 전기화학적 분극(Polarization) 등 실내에서 부식 시험 하는 방법이 사용되고 있다. 한편, 이러한 부식 가속 시험들은 실제 외부에서 폭로 시험한 결과와의 상관성이 불명확한 경우가 많아 종종 해석에 어려움을 갖고 있는 실정이다. 또한 이 시험 방법들은 동일 재료를 시험하더라도 시험방법의 차이에 따라 부식요인이나 해석방법이 다르므로 인해 그 내식성 결과가 다르게 나타날 수 있다. 그 중 시험목적에 따라 전기화학적 분극 또는 임피던스 분광법(EIS)과 건조 및 습윤 등의 부식 환경 인자들을 적용한 복합부식시험(CCT) 방법은 근사한 대안으로 주목받고 있다. 하지만 이들 시험 또한 실제 부식 환경과는 여러 환경 및 요인들이 다르기 때문에 그 시험방법에 따라 목적하는 시험 결과가 상이하게 나타날 수 있어 해석-평가 하기에 종종 곤란을 갖는다. 이에 따라 최근에는 재현성이 우수하고 실제 부식 환경을 유사하게 모사할 수 있는 내식성 시험과 해석-평가에 대한 내용이 주요한 과제로 사료되고 있다. 본 연구에서는 다양한 내식성 코팅 강판소재들에 대하여 염수분무(SST), 복합부식(CCT), 갈바닉 시험, EIS 시험을 통하여 부식시험 종류 및 시험 환경, 코팅 소재 별 부식경향을 비교-분석하고자 하였다. 또한 이들 부식 진행과정에서는 미세구조관찰(SEM), 결정구조 분석(XRD) 및 원소조성 분석(EPMA)을 통해 다양한 조건에 따른 강판소재들의 부식경향을 비교-평가하고, 실제 환경과의 상관성 및 가속관계를 도출하고자 하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.22 no.10 s.175
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• pp.186-194
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• 2005

This study was designed to investigate the mechanical properties of the coating layer on electronic galvanized sheet steel as a part of the ongoing research on the coated steel. Those properties were determined using nano-indentation, the finite element method, and artificial neural networks. First and foremost, the load-displacement curve (the loading-unloading curve) of coatings was derived from a nano-indentation test by CSM (continuous stiffness measurement) and was used to measure the elastic modulus and hardness of the coating layer. The properties derived were applied in FE simulations of a nano-indentation test, and the analytical results were compared with the experimental result. A numerical model for FE simulations was established for the coating layer and the substrate separately. Finally, to determine the mechanical properties of the coating, such as the stress-strain curve, functional equations of loading and unloading curves were introduced and computed using the neural networks method. The results show errors within $5\%$ in comparison with the load-displacement measured by a nano-indentation test.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.168-168
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• 2016

최근 크로메이트 피막의 대체로서 실란 커플링제를 사용한 화성처리가 주목되고 있다. 실란 커플링제는 $R^{\prime}-(CH_2)_n-Si(OR)_3$로 나타내며 OR은 가수분해 가능한 메톡시기, 에톡시기 등의 알콕시기이다. OR기는 가수분해하여 반응성이 높은 시라놀기(-SiOH)를 생성하여 금속표면에 흡착하기 쉽다. 이후, 건조할 때 탈수 축합하여 공유결합이 가능하다. R'는 탄화수소에 한정되지 않고 성질이 다른 원소의 관능기를 나타내며 아미노(amino)기, 글리시딜(glycidyl)기, 멜캅토(melcapto)기, 비닐(vinyl)기를 들 수 있다. 실란 커플링제 가운데 아미노기를 갖는 실란 커플링제는 아연도금 강판을 포함한 다양한 금속의 내식성을 향상시킬 수 있는 화합물의 하나이다. 본 연구에서는 아미노기를 함유한 실란 커플링제에 인산 수용액을 도포하여 수세하지 않고 건조하여 피막을 형성시켰다. 또 부식거동 조사를 목적으로 아미노기를 함유한 실란 커플링제를 사용하여 초산첨가의 경우와 비교하였다.

• Corrosion Science and Technology
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• v.11 no.1
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• pp.29-36
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• 2012

The resistance spot welding of high strength steel degrades the weldability because of its high strength with rich chemical composition and coating layer to protect from corrosion. During the each resistance welding process the electrodes tip reacts with coating layer, then subsequently deteriorates and shorten electrode life. In this study, the Al-coated HPF (Hot Press Forming) steels and Zn-coated TRIP steels were used to investigate the electrode life for resistance spot welding. Experimental results show that the reactivity of Al-coating on HPF steels to electrode tip surface behaviors different from the conventional Zn-coated high strength steels. The electrode tip diameter and nugget size in electrode life test of Al-coated HPF steels are observed to be constant with respect to weld numbers. For Al-coated HPF steels, the hard aluminum oxide layer being formed during high temperature heat treatment process reduces reactivity with copper electrode during the resistance welding process. Eventually, the electrode life in resistance spot welding of Al-coated HPF steels has the advantage over the galvanized steel sheets.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.25 no.1
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• pp.32-38
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• 2011

Galvanized steel has gone through a chemical process to keep it from corroding. The steel gets coated in layers of zinc because rust will not attack this protective metal. For countless outdoor, marine, or industrial applications, galvanized steel is an essential fabrication component. The reduction of the corrosion rate of zinc is an important topic. In the past, a very popular way to reduce the corrosion rate of zinc was to use chemical conversion layers based on $Cr^{+6}$. However, a significant problem that has arisen is that the use of chromium salts is now restricted because of environmental protection legislation. Therefore, it is very important to develop new zinc surface treatments that are environmentally friendly to improve the corrosion resistance of zinc and adhesion with a final organic protective layer. In this study, a Urethane solution (only Urethane 20 wt.%; S-700) and an organic/inorganic solution with Si (Si polysilicate 10 wt.% + Urethane 10 wt.%; LRO-317) are used. Based on the salt spray test of 72 h, S-700 and LRO-317 had a superior effect for the corrosion resistance on EGI and HDGI, respectively.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.24 no.5
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• pp.67-74
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• 2010

Chromate conversion coating is a coating technique used to passivate aluminum, zinc, cadmium, copper, silver, magnesium, tin, and their alloys to slow corrosion. The process uses various toxic chromium compounds, which may include hexavalent chromium. The industry is developing less toxic alternatives in order to comply with substance restriction legislation, such as RoHS. One alternative is to develop a Cr-free coating solution. In this study, eco-friendly, Cr-free solutions (urethane solution S-700, organic/inorganic solution with Si LRO-317) were used. Test specimens were dried in a drying oven at $190^{\circ}C$ for 3, 5, 7, and 9 minutes. Corrosion resistance was evaluated using a salt spray test for 72 hours. The results show that the optimum corrosion resistance was achieved at $190^{\circ}C$ for five minutes for EGI and three or five minutes for HDGI, respectively. The adhesive properties of the two types of coating solutions were superior regardless of drying time.