• Journal of the Korea Institute of Building Construction
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• v.23 no.5
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• pp.559-570
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• 2023

The corrosion of structural steel used in the construction industry is increasing due to the industrialization where many aggressive ions released in the atmosphere. Therefore, in the present study Al coating was deposited by arc and plasma arc thermal spray process and compared their effectiveness in simulated weathering condition i.e. Society of Automotive Engineers(SAE) J2334 solution which mostly contain Cl^- and CO₃^2- ions. Different analytical techniques have been used to characterize the coating and draw the corrosion mechanism. The Al coating deposited by plasma arc thermal spray process exhibited uniform, dense and layer by layer deposition resulting higher bond adhesion values. The open circuit potential(OCP) of Al coating deposited this process is exhibited more electropositive values than arc thermal spray process in SAE J2334 solution with immersion periods. The total impedance of plasma arc thermal spray process exhibited higher than arc thermal spray process. The corrosion rate of the plasma arc thermal sprayed Al coating is reduced by 20% compared to arc thermal spray process after 23 days of immersion in SAE J2334 solution.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2011.05a
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• pp.144-146
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• 2011

플라스틱 기판 PC 또는 ABS에 플라즈마 처리하여 접촉각을 낮출 수 있었다. Cr, Ag 등의 금속으로 스퍼터링하여 반사도 90% 이상으로 고반사 필름을 플라즈마 처리된 플라스틱에 코팅하였다. 금속질감을 갖는 표면에 컬러 코팅하여 다양한 색상을 구현하였고, 산화물 코팅층의 물성과 천이영역에 대하여 고찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.159-159
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• 2012

알루미늄 박막을 코팅하기 위해서 비대칭 마그네트론 스퍼터 소스를 이용하였으며 빗각 증착과 외부 자기장에 의한 플라즈마 밀도 제어가 알루미늄 박막의 미세구조에 미치는 영향을 확인하였다. 빗각 증착은 타겟과 기판이 서로 평행하지 않고 빗각을 이루도록 기판을 기울여 코팅하는 방법으로 박막의 미세구조를 제어할 수 있다. 마그네트론 스퍼터 소스 외부에 원형의 전자석을 위치시키고 직류의 전류를 인가하여 타겟 표면에서 발생하는 플라즈마 밀도를 제어할 수 있도록 하였다. 알루미늄을 물리기상증착으로 코팅하면 일반적으로 주상정 구조를 갖는다. 알루미늄 박막이 주상정 구조로 이루어지면 박막의 표면 거칠기가 증가하고 밀도가 감소하는 현상을 보인다. 알루미늄을 빗각 증착으로 코팅하면 주상정 형성이 억제되어 박막의 밀도가 높아지고 표면 거칠기는 감소하는 현상을 보였다. 알루미늄의 빗각 증착 시 전자석에 인가하는 전류의 세기와 방향을 제어하여 타겟 표면의 플라즈마 밀도를 증가시키면 알루미늄 박막의 밀도가 빗각 증착만 적용했을 때보다 증가하고 비정질과 같은 박막 구조를 보이는 현상을 관찰할 수 있었다. 전자석에 인가하는 전류의 방향을 기판 표면의 플라즈마 밀도가 증가하도록 바꾸면 알루미늄 주상정의 크기가 증가하고 기공의 크기도 증가하는 현상을 관찰하였다. 마그네트론 스퍼터 공정 시 자기장과 빗각 증착을 적절하게 이용하여 밀도가 높고 표면 거칠기가 낮은 알루미늄 박막을 코팅할 수 있었으며, 이러한 알루미늄 박막은 기능성 향상을 위한 표면처리 소재로 활용 가능성이 높을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.141.2-141.2
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• 2015

교류임피던스 측정기법을 이용하여 전기화학적으로 외부환경에서 소재 금속까지 물질 및 전하이동에 관한 임피던스 측정이 가능하며 도막의 부식 및 노화정도 및 내식성의 평가가 가능하여 산업체에서 널리 이용되고 있다. RPCS(Remote Plasma Cleaning Source)는 패널 및 반도체 제조공정에서 CVD 증착공정 후 챔버 내부에 입혀지는 Si(실리콘)을 화학적으로 세정하기 위한 F(불소) Radical을 공급하는 원격 고밀도 플라즈마를 발생시키는 제품이다. RPCS의 바디는 알루미늄을 사용하고 절연 및 플라즈마에 대한 내구성을 확보하기 위해 아노다이징 코팅을 한다. 반응기 내벽의 표면이 공정 플라즈마에 노출될 때 소재는 화학적으로 매우 활성이 높은 라디칼과의 반응뿐만 아니라 이온의 충격을 동시에 받게 되며 이 과정에서 다량의 불소 (Fluorine) 라디칼과 전계에 반응한 이온의 운동에 노출되면서 아노다이징 코팅이 손상되는데 이는 기기의 수명 단축 및 파티클을 발생시키며, Arc의 원인이 되기도 한다. 실제 사용 환경에서는 기기의 분해 없이 아노다이징의 상태를 주기적으로 모니터링 하기가 대단히 어려워, 정기적으로 교체하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 RPCS내 발생된 플라즈마 현상을 컨덕터로 활용하여 고주파 리액턴스를 임피던스로 환산하여 아노다이징 코팅의 손상 정도를 진단 및 모니터링하였다. 아노다이징이 손상된 내부 블럭과 정상상태인 내부 블럭의 임피던스를 비교하였고, 아노다이징 두께별 임피던스를 측정하였다. 그 결과 아노다이징 절연막이 손상된 블록의 임피던스가 정상 블록에 비해 낮았으며 두께별 임피던스도 비례함을 알 수 있었다. 향후에는 장기간 현장에서 축척되어진 시험데이터를 바탕으로 아노다이징 코팅의 수명예측진단 시스템을 구축하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.67-67
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• 2015

음극 아크 플라즈마 공정을 이용하여 증착된 AlTiN 코팅막의 공정 변화에 따른 물리적 특성 변화를 평가하였다. 또한 빗각 증착을 적용하여 제조한 AlTiN 코팅막의 특성을 평가하였다. Al-25at.%Ti 합금타겟을 음극 아크 소스에 장착하여 AlTiN 박막을 코팅하였다. 기판은 stainless steel(SUS304)과 초경(tungsten carbide; WC)을 사용하였다. 음극 아크 소스에 인가되는 전류가 낮을수록 AlTiN 코팅막 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아졌으며, 공정 압력과 기판 전압이 높을수록 AlTiN 코팅막의 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아지는 경향을 보였다. 코팅 공정 중 질소 유량을 변화했지만 AlTiN 코팅막의 특성은 변하지 았았다. AlTiN 코팅막 증착 시 빗각을 적용한 결과, $60^{\circ}$의 빗각을 적용한 다층 코팅막에서 약 33 GPa의 경도를 보였다. AlTiN 코팅막의 내산화성을 평가한 결과, $600^{\circ}C$이상에서 안정된 내산화성을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.324-324
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• 2013

자동차의 경량화 요구에 따라 비중이 큰 기존의 철계 금속재에서 비중이 낮은 알루미늄 합금 및 마그네슘 합금의 경량 금속 재료로 대체 적용하는 것이 요즘의 추세이다. 마그네슘 판재 성형의 경우 윤활제로 인한 마그네슘 판재의 부식이 발생할 수 있다. 이를 개선하기 위해 윤활제의 사용을 최소화 혹은 제로화가 가능하게 하는 진공 플라즈마 표면처리 기술이 시급하다. 본 연구는 무윤활 마그네슘 판재성형을 위한 금형 표면처리 기술로서 각각 질화처리, 비정질 탄소 코팅 공정기술에 관한 연구를 수행하였다. 플라즈마 질화처리는 기존의 질화방법에 비교하여 비교적 저온에서 짧은 시간에 표면에 백화현상이 발생하지 않는 대면적 플라즈마 질화공정 기술 구현이 가능하였으며, 비정질 탄소 코팅 공정은 모재와의 밀착력을 높이기 위한 공정 조건을 연구하였다. 각각의 표면처리된 금형을 이용하여 성형테스트를 실시하고 이 때의 마그네슘 판재의 성형성을 관찰하였다. 따라서 본 연구의 최종 목표는 무윤활 상태에서 마그네슘 판재가 성형이 가능한 금형 진공 표면처리 방법을 개발하는 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.205.1-205.1
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• 2016

핵융합로에서 고온, 고에너지 플라즈마에 장기간 노출되는 플라즈마 대면재는 고속 입자와 중성자에 의한 열화 및 침식과 높은 열부하를 견뎌야 하므로 높은 수준의 재료기술과 표면 코팅기술의 개발이 필요하다. 텅스텐은 용융점이 높고, 스퍼터링(Sputtering) 현상이 적으며, Tritium 재침적 현상이 제한되는 우수한 특성 때문에 핵융합로 대면제에 적용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 VPS(vacuum plasma spray) 장비를 이용하여 5, 10, $25{\mu}m$ 크기의 텅스텐 분말을FM(ferritic-martenitic) steel 기판에 용사 코팅하였다. 입자 크기를 달리하여 제작한 3종의 시편은 시편 전후 두께 및 무게 변화, 현미경이미지, 비커스 경도, 3D 표면 형상, XRD를 이용하여 코팅층의 특성을 평가하였으며, $10{\mu}m$ 크기의 텅스텐 분말 시편이 가장 우수한 특성을 나타내는 것을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.51 no.2
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• pp.214-220
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• 2013

Hydrophobic coating on a silicate-based yellow phosphor ($Sr_2SiO_4:Eu^{2+}$) was carried out by using hexamethyldisiloxane (HMDSO) precursor in an atmospheric pressure dielectric barrier discharge plasma reactor, eventually to improve the long-term stability and reliability of the phosphor. The phosphor powder samples were characterized by a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), a fluorescence spectrophotometer and a contact angle analyzer. After the coating was prepared, the contact angle of the phosphor powder increased to $133.0^{\circ}$ for water and to $140.5^{\circ}$ for glycerol, indicating that a hydrophobic layer was formed on its surface. The phosphor coated with HMDSO exhibited photoluminescence enhancement up to 7.8%. The SEM and TEM images of the phosphor powder revealed that the plasma coating led to a morphological change from grain-like structure to smooth surface with 31~46 nm thick hydrophobic layer. The light emitting diode (3528 1 chip LED) fabricated with the coated phosphor showed a substantial enhancement in the reliability under a special test condition at $85^{\circ}C$ and 85% relative humidity for 1,000 h (85/85 testing). The plasma-mediated method proposed in this work may be applicable to the formation of 3-dimensional coating layer on irregular-shaped phosphor powder, thereby improving the reliability.

• Journal of Adhesion and Interface
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• v.2 no.2
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• pp.1-10
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• 2001

Silica for Epoxy Molding Compound (EMC) was coated via plasma-polymerization with RF plasma (13.56 MHz) as a function of treatment time, power and pressure. 1,3-diaminopropane, allylamine, pyrrole, 1,2-epoxy-5-hexene, allylmercaptan or allylalcohol were utilized for plasma polymerization coating and adhesion of coated silica was evaluated by measuring flexural strength. CTE and water absorption of EMC were also measured, and fracture surface of flexural specimen was analyzed by SEM in order to elucidate the failure mode. The plasma polymer coated silica was analyzed by FT-IR and reactivity of plasma polymer coating with epoxy resin was evaluated with DSC in order to investigate the adhesion mechanism. The EMC prepared from the silica coated with 1,3-diaminopropane or allylamine exhibited high flexural strength, low CTE, and low water absorption compared with the control sample, and also exhibited 100% cohesive failure mode. These results can be attributed to the chemical reaction between the functional groups in the plasma polymer coating and epoxy resin, and also consistent with the results from FT-IR and DSC analysis.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.30 no.6
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• pp.264-270
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• 2017

In this study, while the abrasive plates for diamond have been prepared through mechanical alloying and sintering of elemental powders, a fabrication route of plasma thermal coatings has been adopted for the first time. When diamond knife is sharped or polished, a metal plate has been applied, which is made of mechanical alloying and sintering. In this study, in order to develop a cost - effective manufacturing process, plasma coatings of FeCrNi and Ti on cast iron plate were applied together with Al intermediate layer coatings. The plasma coatings were successfully performed, and the optimum coating layer conditions were discussed in terms of micro-structural observations at the interfaces.