• 자원리싸이클링
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• 제30권1호
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• pp.60-65
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• 2021

타이타늄 터닝 스크랩을 재활용하기 위해서는 표면에 남아있는 절삭유나 기타 오염물을 제거해야할 필요가 있다. 본 연구에서는 초음파 침지-스팀의 복합 세척 공정을 활용하여 타이타늄 스크랩을 세척하고, 건조 조건을 달리하여 절삭유를 제거하는 실험을 진행하였다. 또한 절삭유 제거 메커니즘 확인을 위한 접촉각 측정을 통해 타이타늄 터닝 스크랩의 침지 용액 최적 농도를 확인하였다. 피로인산나트륨 용액에 침지 세척 시 50℃에서 절삭유 내 탄소 제거율이 가장 높았으며, 스팀 세척-초음파 침지-스팀 세척 순으로 진행하는 것이 초음파 침지 후 스팀 세척을 실시하는 것보다 탄소 함량이 낮은 것을 확인했다. 타이타늄 스크랩의 TGA 분석을 통해 산화 및 절삭유의 분해 거동을 조사하고 고온 건조에 적용하였다. 건조 후 탄소와 산소 함량을 고려 시 200℃에서 2시간 건조를 하는 것이 최적의 조건임을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권2호
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• pp.61-67
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• 2021

밀링 및 터닝 가공 중 발생되는 칩 형태 타이타늄 스크랩을 세라믹스 원료로 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 우선, 칩 형태 타이타늄 스크랩에 포함되어 있는 다량의 절삭유와 철 성분 제거를 위해 유기세정 및 산 세정 과정을 거쳐 스크랩 표면 세척을 진행하였다. 아세톤과 질산을 사용한 세정 과정을 통해 스크랩 내 유기물과 철 함량은 5 wt.% 수준에서 0.07 wt.% 이하로 감소하는 것을 확인하였고 세정에 이어진 산화 과정을 통해 타이타늄 스크랩은 이산화타이타늄화 되었다. 타이타늄 스크랩의 이산화타이타늄화 과정은 800 ℃ 이상의 온도에서 이루어졌으며 이산화타이타늄은 고에너지 밀링 과정을 통해 나노 결정립으로 미세화되어 탄소에 의한 환원 및 탄화 반응은 기존 이산화타이타늄 탄화환원 온도인 1500 ℃보다 낮은 1200 ℃에서 가능하게 되었다. 이산화타이타늄 탄화환원을 통해 얻어지는 타이타늄 탄화물은 질소 및 타이타늄 이외 전이금속 원소의 첨가 및 고용을 통해 물성이 개선될 수 있었다. 타이타늄 탄화물 내 질소 첨가 및 고용상 형성 가능성은 열역학 계산을 통해 예측되었고 질소 첨가 및 전이금속 고용에 의해 타이타늄 탄화물의 특성 중 경도 및 파괴인성 제어가 가능하였다.