• Resources Recycling
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• v.25 no.3
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• pp.55-62
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• 2016

Steel structures exposed to extremely corrosive environment like marine environments and industrial area are generally manufactured by applying various protection treatment to increase their lifetime. Metal spraying is one of the protection methods to overcome some drawbacks of the widely employed technologies. Therefore, lots of research needs to be done to improve the corrosion resistance of steel structures. In this study, the corrosion resistance of steel structures was evaluated with the variation in the type and thickness of metal spray by measuring the corrosion potential and current density. As a raw material for spraying, Zn, Al and their mixture were employed to obtain coating thickness of $30{\sim}100{\mu}m$. Our data indicated that the pure zinc coating with $100{\mu}m$ showed the lowest corrosion potential. In the case of pure Al and Zn 85%-Al 15%, the corrosion potential and current density was decreased compared to pure zinc. It was found that the corrosion potential was decreased with the increase of coating thickness irrespective of the type of the coating.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.8 no.4
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• pp.549-554
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• 2013

With the synthesis of graphene on Cu using CVD, it was tried to show the behavior of graphene growth depending on the size and orientation of Cu grain. It was found out that even under the same temperature and pressure the use of different gases influences on the diffusion rate of Cu. As compared to Ar gas, Cu grain growing bigger under $H_2$ and $CH_4$ was resulted in bigger graphene grain. Corrosion resistance was evaluated by potentiodynamic polarization test in room temperature and found out that the graphene on Cu was more stable in order of 10 than pure Cu due to the chemical stability of graphene. The future work of this research will focus on the synthesis of graphene having no defects including grain boundaries, and its engineering use.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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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.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.36 no.4
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• pp.1358-1364
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• 2019

The mechanical properties of Heavy duty resin of synthetic polyurethane-epoxy resin for stainless steel were measured by SEM, FT-IR, tensile properties, and specific mass loss by EIS analysis, etc. As interest in eco-friendly medium coatings increased, the Heavy duty coatings were synthesized for various metals such as stainless steel composed of Polyol, MDI, water bored Epoxy resin, filling agent, silicon surfactant, catalyst etc. The coatings of synthetic Heavy duty resin were increased tensile strength due to various temperature change, and the low-Specific Mass Loss was measured in a highly electrolytic solution. In conclusion, the Heavy Duty coatings composed of polyurethane and waterbored Epoxy resin were synthetic microstructure with cross linkage can be good material for coating of anticorrosion of metal substrates such as stainless steel.

• Composites Research
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• v.33 no.4
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• pp.191-197
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• 2020

In this study, a hybrid metals such as copper (Cu) and nickel (Ni) coated carbon fibers (Ni-Cu/CFs) was prepared by wet laid method to develop a randomly oriented sheet material for high-efficiency electromagnetic interference shielding with the enhanced durability. The prepared sheet materials show a high electromagnetic interference shielding efficiency of 69.4 to 93.0 dB. In addition, the hybrid metals coated Ni-Cu/CFs sheets showed very high durability with harsh chemical/thermal environments due to the effective corrosive and mechanical resistances of Ni surface. In this context, the Ni-Cu/CF sheet possesses longer service life than the Cu/CF sheet, that is, 1.7 times longer.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.26 no.2
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• pp.101-110
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• 2013

Due to the large specific surface area and great reactivity toward environmental contaminants, nanocrystalline mackinawite (FeS) has been widely applied for the remediation of contaminated groundwater and soil. Furthermore, nanocrystalline FeS is rather thermodynamically stable against anoxic corrosion, and its reactivity can be regenerated continuously by the activity of sulfate-reducing bacteria. However, nanocrystalline mackinawite is prone to either spread out along the groundwater flow or cause pore clogging in aquifers by particle aggregation. Accordingly, this mineral should be modified for the application of permeable reactive barriers (PRBs). In this study, coating methods were investigated by which mackinawite nanoparticles were deposited on the surface of alumina or activated alumina. The amount of FeS coating was found to significantly vary with pH, with the highest amount occurring at pH ~6.9 for both minerals. At this pH, the surfaces of mackinawite and alumina (or activated alumina) were oppositely charged, with the resultant electrostatic attraction making the coating highly effective. At this pH, the coating amounts by alumina and activated alumina were 0.038 and 0.114 $mmol{\cdot}FeS/g$, respectively. Under anoxic conditions, arsenite sorption experiments were conducted with uncoated alumina, uncoated activated alumina, and both minerals coated with FeS at the optimal pH for comparison of their reactivity. Uncoated activated alumina showed the higher arsenite removal compared to uncoated alumina. Notably, the arsenite sorption capacity of activated alumina was little changed by the coating with FeS. This might be attributed to the abundance of highly reactive hydroxyl functional groups (${\equiv}$AlOH) on the surface of activated alumina, making the arsenite sorption by the coated FeS unnoticeable. In contrast, the arsenite sorption capacity of alumina was found to increase substantially by the FeS coating. This was due to the consumption of the surface hydroxyl functional groups on the alumina surface and the subsequent occurrence of As(III) sorption by the coated FeS. Alumina, on the surface area basis, has about 8 times higher FeS coating amount and higher As(III) sorption capacity than silica. This study indicates that alumina is a better candidate than silica for the coating of nanocrystalline mackinawite.

• The Journal of Korean Academy of Prosthodontics
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• v.46 no.5
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• pp.500-510
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• 2008

Statement of problem: Recently researches about WC/C (Tungsten Carbide/Carbon) or TiN (Titanium Nitride) coating on abutment screws are going on. It decreases friction coefficient, resistance against corrosion and withdrawal of physical fragility when the coating is applied to the metal surfaces. It is reported that coated abutment screws improved abrasion, adaptability and detorque force. Purpose: This study is about the effects of coated abutment screws on loosening of screw and for the purpose of solving the loosening phenomenon of abutment screws which is clinical problem. Material and methods: Detorque force and surface changes are compared when 10 times of repeated closing and opening are applied to both uncoated titanium abutment screws (Group A) and coated abutment screws with WC/C (Group B) and TiN (Group C). Each group was made up of 10 abutment screws. Results: 1. Before repeated closing and opening, Somewhat rough surface with regular direction was observed in Group A. Coated granules were observed in group B and group C and overall coated layer appeared in regular and smooth form. 2. Before repeated closing and opening, The coated surface showed bigger and thicker size of coated granules in Group C than Group B. 3. After repeated closing and opening, abrasion and deformation of abutment screw surface was observed in Group A and Group B. Exfoliation phenomenon was observed in Group B. 4. Group A showed biggest range of decrease when the weight changes of abutment screws were measured before and after repeated closing and opening. Group C showed less weight changes than Group B but there was no statistical difference between two groups. 5. Group B and Group C showed higher average detorque force than Group A and there was statistical difference. 6. Group A showed more prominent decrease tendency of average detorque force than Group B and Group C. Conclusion: Coated abutment screws with WC/C or TiN did not show prominent surface changes than uncoated titanium abutment screws even though they were repeatedly used. And they showed excellent resistance against friction and high detorque force. Thus it is considered that adaptation of WC/C or TiN coating on abutment screws will improve the screw loosening problem.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1999.10a
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• pp.3-4
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• 1999

최근 산업이 고속도화, 고능률화 및 고정멸화의 추세로 발전함에 따라 우수한 내마모성, 인성, 고온 안정성 및 내구성을 갖는 공구 및 금형을 요구하게 되었다. 그러나 이와같은 성질들은 어떤 단일 재료에서는 얻을 수 없으며 적당한 기판공구나 금혈위에 내마모성 보호피막을 coating함으로 비교적 저렴하게 얻을 수 있다. 화학증착법으로 TiC, TiN등을 증착시킬때에는 $1000^{\circ}C$정도의 반응온도가 필요하며 이러한 증착온도는 모재가 초경합금일때는 문제가 안되나 강재일 경우 모재의 연화와 칫수변화의 문제를 야기시킨다. 최근에는 플라즈마를 사용하여 증착반응온도를 $550^{\circ}C$ 이하로 낮추는 플라즈마 화학 증착볍(PACVD)이 대두되고 있다. 그러나 이 방법어서 는 뚱착하려는 금속원소가 TiCl4의 형태로 공급되고 있으므로 생성된 층이 염소를 포함하고 있다. 이 층에 잔존하는 염소는 층의 기계적 성질을 저하시키고 층내의 stress를 유발시킨다. 또한 HCI개스의 생성으로 인하여 펌프 및 장비의 부식이 촉진 된다 이러한 결점을 극복하기 위하여 금속유기화합물 전구체(metallo-organic precursor)로 $TiCl_4$를 대체하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며 본 연구실에서 이에 대하여 연구한 결과를 소개하고자 한다. diethylamino titanium을 전구체로 사용하여 $H_2,\;N_2,\;Ar$분위기하에서 pulsed d.c.를 사용하는 MO-PACVD에 의하여 $150~250^{\circ}C$의 저온에서 Al 2024 기판에 TiCN층 형 성을 하였다. 전구체 증발온도는 $74~78^{\circ}C$의 온도범위어야 하며 고경도의 코탱층은 54% duty, 14.2kHz, 450V의 조건에서 얻어졌으며 duty, 주파수, 전압이 증가함에 따라 경도는 저하되었다. 이때의 표면 morphology를 SEM으로 조사한바 dome structure가 크게 발달되었음을 알 수 있었다. 본 실험의 온도 범위내에서 얻은 TiCN 증착반응의 활성화에너지는 7.5Kcal/mol이었다. 증착된 TiCN층은 우수한 내마모섣을 나타내었으며 스크래치테스트 결과 17N의 엄계하중을 나타내었다. 본 연구에서 변화 시킨 duty, 주파수, 전압의 범위에서는 층의 밀착력은 크게 변화하지 않았다. titanium isopropoxide를 전구체로 사용하여 Hz, Nz 분위기하에서 d.c.를 사용하는 MO-PACVD에 의하여 Ti(NCO) 코팅층을 SKDll, SKD61, SKH9 공구강에 형성시키는 공정을 개발하였다. 최적의 Ti(NCO) 코탱층을 얻기 위해 유입전구체 부피%의 양은 향착압력의 5%를 넘지 않아야 되고 수소와 젤소 가스비가 1:1일 때 가장 높은 코팅층의 경도값을 나타내었다. 수소와 질소 가스비가 3:7일 때 TiFeCr(NCO)의 복화합물 코팅층이 형성됨을 알 수 있었고 500t의 증착온도에서 얻은 Ti(NCO) 코팅층이 높은 경도값과 좋은 내식성을 나타내었다. 또한 이와같은 Ti(NCO) 코팅공정과 본 실험실에서 개발한 확산층만 형성시키는 plsma nitriding 공정을 결합하여 복합코탱층을 형성하였는데 이 복합코팅층은 고경도와 우수한 내마모성, 내식성 뿐만 아니라 10)N 이상의 뛰어난 밀착력을 나타내었다. 현재 많이 사용되고 있는 PVD법은 step coverage가 좋지 않은 점과 cost intensive p process라는 단점이 있다. MO-PACVD법은 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법으로서 앞으로 지속적인 도전이 요구되는 분야이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.83-83
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• 2017

생체재료의 표면은 이식과 동시에 생체계면의 역할을 하게 되어, 일련의 생물학적 반응이 시작되고 진행되는 중요한 장소가 된다. 초기에 생체계면에서 일어나는 단백질 흡착이나 염증반응을 비롯한 생물학적 반응들은 궁극적으로 임플란트의 성패를 좌우할 만큼 중요하다. 골융합을 개선하기 위한 다른 방법으로 생체불활성의 타이타늄 (Ti)과 골조직의 능동적인 반응을 이루기 위해 생체활성 표면을 부여함으로서 계면에서의 골형성 반응을 증진시키는 방법이 이용된다. 생체불활성의 Ti과 Ti합금은 골조직과 직접적인 결합을 이루지 못하므로, 골조직과의 반응을 향상하기 위해 여러 종류의 생체활성 재료를 코팅하는 방법이 연구되어 왔고, 이 중 생체의 변화와 가장 유사한 하이드록시아파타이트 코팅이 가장 대중적인 방법으로 사용되었으며 이는 초기 골형성을 촉진하는 것으로 알려졌다. 치과용 임플란트의 표면형상과 화학조성이 골 융합에 영향을 미치는 가장 중요한 인자이므로 최근의 연구동향은 이들 두 가지 표면특성을 결합함으로서 결과적으로 최적의 골세포반응을 유도하고, 골융합 후 골조직과의 micromechanical interlocking에 의해 임플란트의 안정성에 중요한 역할을 하는 마이크론 단위의 표면조도와 표면 구조를 유지하면서, 부가적으로 골 조직 반응을 능동적으로 개선할 수 있는 생체활성 성분을 부여하여 골 융합에 상승효과를 이루기 위한 표면처리법에 관해 많은 연구가 요구되어지고 있다. 따라서 골을 구하는 원소인 망간과 실리콘으로 치환된 하이드록시아파타이트를 플라즈마 전해 산화법으로 코팅하여 세포와 잘 결합할 수 있는 표면을 제공함으로써 골 융합과 치유기간을 단축시킬 수 있을 것으로 사료된다. 실험방법은 시편은 치과 임플란트 제작 합금인 Ti-6Al-4V ELI disk (grade 5, Timet Co., USA; diameter, 10 mm, thickness, 3 mm)이며, calcium acetate monohydrate, calcium glycerophosphate, manganese(II) acetate tetrahydrate, sodium metasilicate을 설계조건에 따라 혼합 제조된 전해질 용액을 이용하여 플라즈마 전해 산화법으로 표면 코팅을 실시하였다. 각 시편의 플라즈마 전해시 전압은 280V로 인가하였고, 전류밀도는 70mA로 정전류를 공급하여 해당 인가전압 도달 후 3분 동안 정전압 방식을 유지하였다. 코팅된 피막 표면을 주사전자현미경과 X-선 회절분석을 통하여 미세구조 및 결정상을 관찰하였다. 또한 코팅된 표면의 생체활성 평가는 정량적으로 평가하기 위해 동전위시험과 AC 임피던스를 통하여 시행하였다. 분극거동을 확인하기 위해 potentiostat (Model PARSTAT 2273, EG&G, USA)을 이용하여 구강 내 환경과 유사한 $36.5{\pm}1^{\circ}C$의 0.9 wt.% NaCl에서 실시하였다. 전기화학적 부식 거동은 potentiodynamic 방법으로 조사하였고 인가전위는 -1500 mV에서 2000 mV까지 분당 1.67 mV/min 의 주사속도로 인가하여 시험을 수행하였다. 임피던스 측정은 potentiostat (Model PARSTAT 2273, EG&G, USA)을 이용하였으며, 측정에 사용한 주파수 영역은 10mHz ~ 100kHz 까지의 범위로 하여 조사하였고 ZSimWin(Princeton applied Research, USA) 소프트웨어를 사용하여 용액의 저항, 분극 저항 값을 산출하였다. 망간의 함량이 증가할수록 불규칙한 기공을 보였으며, 실리콘은 $TiO_2$ 산화막 형성을 저해하는 경향을 확인할 수 있었다. 단독으로 표면을 처리한 경우보다 두 가지 원소를 이용해 복합 표면처리를 시행한 경우가 내식성이 좋아 임플란트과의 골 유착에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 사료된다.

• Corrosion Science and Technology
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• v.14 no.2
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• pp.64-75
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• 2015

Single $TiO_2$ coating prepared by sol-gel process usually experiences cracks in coating layer. In order to prevent cracks, an inorganic-organic hybrid $TiO_2-SiO_2$ coating was synthesized by combining precursors with an organic functional group. Five different coatings with various ratios of (1:8, 1:4, 1:1, 1:0.25 and 1:0.125) titanium alkoxide (TBOT, Tetrabutylorthotitanate) to organo-alkoxysilane (MAPTS, ${\gamma}$-Methacryloxy propyltrimethoxysilane) on carbon steel substrate were made by sol-gel dip coating. The prepared coatings were analyzed to study the coating properties (surface crack, thickness, composition) by scanning electron microscope (SEM), focused ion beam (FIB), and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). Potentiodynamic polarization tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were also performed to evaluate the corrosion characteristics of the coatings. Crack free $TiO_2-SiO_2$ hybrid coatings were prepared with the optimization of the ratio of TBOT to MAPTS. The corrosion rates were significantly decreased in the coatings for the optimized precursor ratio without cracks.