• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.24 no.3
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• pp.43-51
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• 2000

The effect of time, temperature and gas composition on the case hardened thickness, hardness and nitride formation in the surface of ductile cast iron(GCD400) have been studied by micro-pulse plasma technique. Typically, external compound layer and internal diffusion layer which is much thicker than compound layer was observed in the nitride hardening of ductile cast iron. The relative amount kind of phases formed in the nitrided hardening changed with the change of nitriding conditions. Generally, only nitride phases such as $\gamma^'$($Fe_4N$), or $\varepsilon$($Fe_{2-3}N$) phases were detected in compound layer by XRD analysis. The thickness of compound layer increased with the increase of nitrogen content in the gas composition. The optimum nitriding temperature was obtained at $520^{\circ}C$. The nitrided hardening thickness parabolically with nitriding time(t) and thus, the case hardened layer(d) fits well with the typical parabolic equation ; d=kt. The material constant k for GCD400 nitrided at $520^{\circ}C$ was $0.04919\times10^3{\mu}m.hr^{-1/2}$.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.14 no.3
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• pp.157-163
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• 2006

This paper described the process of improving durability performance of the exhaust decoupler by the plasma nitriding. The properties of plasma nitriding treatment of AIS1304 stainless steel were tested using specimens before applying plasma nitriding to a mesh ring. In order to analyses the effect of plasma nitriding treatment on the mechanical properties, SEM(Scanning Electron Microscopes), roughness and hardness tester were used. Based on specimen plasma nitriding, we could find appropriate condition for application to the mesh ring of decoupler. To confirm the improved durability performance, we compared the number of cycles, which reaches to fracture, of the nitrided decoupler and that of the unnitrided decoupler by the bending cyclic test. In this test, the durability and wear resistance of the mesh ring are significantly improved by plasma nitriding treatment.

• Journal of Power System Engineering
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• v.6 no.1
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• pp.74-81
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• 2002

The characteristics of corrosion resistance for the surface of ductile cast iron(GCD40) by plasma nitriding process have been studied in terms of electrochemical polarization behaviors including corrosion potential($E_{corr}$), anodic polarization trends, polarization resistance($R_p$), and also have been studied microstructures, hardness and specific wear of nitrided layer Nitrided layer showed an enhanced hardness values in all the plasma nitriding condition investigated. In the result of wear test, specific wear of nitrided specimens were much decreased than that of non-treated specimens. In the results of XRD, ${\gamma}'phase\;and\;{\varepsilon}$ phase were detected in nitrided surface. And it was found that ${\varepsilon}$ phase was decreased and ${\gamma}'phase$ was increased respectively, as the nitriding time became longer. In the test of corrosion resistance, natural potentials in all the nitrided specimens were towards noble directions than in the case of non-treated specimens. The measurement of electrode potentials revealed that corrosion resistivity of plasma nitrided specimens were higher than in the case of the non-treated specimens.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.75-75
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• 2011

전이금속(transition metal) 질화물(nitride)은 높은 경도, 내마모성, 부식 저항성 그리고 내열성 등과 같은 우수한 기계적 물성 때문에 많은 연구가 되어 왔다. 이 중 질화 티타늄은 높은 경도, 내식 및 내마모의 우수한 기계적 특성으로 공구(tool)와 같은 제품의 수명 향상을 위한 표면 코팅으로 사용되어 왔으며, 금(gold)색의 미려한 색상을 이용한 제품의 외관 표면처리, 정형외과 및 치과용 보형물의 수명 및 안정성 향상 등 다양한 분야에 응용 되고 있다. 본 연구에서는 Cathodic Arc 코팅 방식을 이용하여 질화 티타늄을 합성하였으며, 경사 코팅에 따른 단층 및 다층 피막(3-layer)의 미세조직 변화와 그 물성을 평가하였다. 아크 소스에 장착된 타겟은 99.5%의 Ti 타겟을 사용하였고, 시편과 타겟 간의 거리는 약 31 cm이며, 시편은 알코올과 아세톤으로 초음파 세척 된 냉연강판과 SUS 304를 사용하였다. 시편을 진공용기에 장착하고 ~10-6 Torr까지 진공배기를 실시하고, Ar 가스를 진공용기 내로 공급하여 ~10-4 Torr에서 시편에 bias (Pulse : 400V)를 인가한 후 아크를 발생시켜 약 5분간 청정을 실시하였다. 플라즈마 청정이 끝나면 시편에 인가된 bias를 차단하고 코팅하였다. 경사 코팅을 위한 시편의 회전각은 $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$이며, 질화 티타늄의 두께는 약 $3{\mu}m$로 동일하게 코팅 하였다. 경사 코팅된 박막의 경우는 동일 시간 코팅하였을 경우 경사각이 커질수록 두께가 감소하였다. 경사각에 따라 코팅 층이 성장하였고, Bias를 인가 할 경우에는 경사 입사의 효과가 상쇄됨이 관찰되었다. 또한 경사 코팅에 의해 제조된 티타늄 질화물의 경도는 저하 되었으며, $30^{\circ}$와 $60^{\circ}$에 비해 $45^{\circ}$ 경우 경도 저하가 가장 적었다. 결론적으로 Cathodic 아크 코팅 방법으로 질화티타늄을 합성하였고, 경사 코팅을 통해 박막의 미세조직 변화를 확인 하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 이용하여 다양한 구조로 박막의 성장을 유도 할 수 있으며, 이를 통해 경도, 내마모성, 내식성 등의 물성을 변화시킬 수 있는 장점을 가질 것으로 예상된다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.16 no.1
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• pp.88-97
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• 1998

The surface characteristics of 13Cr stainless steel systems by plasma nitriding were investigated. The plasma nitriding for the 13Cr steels, in which the nitriding forming elements such as Ti, V, W, Nb, Al, Zr and Si were added about 2~3wt.%, respectively, was performed. In all nitrided specimens, .epsilon.-F $e_{2-3}$N, UPSILON.'-F $e_{4}$N and CrN were detected as the nitrides with the a-Fe in the nitrided layer. VN and .betha.- $W_{2}$N were also detected in 13Cr-3V and 13Cr-3W alloys. The growth of the nitrided layer was controlled by the diffusion process. The thickness of the nitrided layer was similar in the 13Cr-2Nb and 3Zr specimens to that of 13Cr(BM) specimen, while the others exhibited the thinner layer. The activation energy for the growth of the nitrided layer in the temperature range of 773-873K was about 130kJ/mol in 13Cr(BM), 13Cr-2Ti, 3W, 3Al, 3Zr and 3Si alloys. The hardness of the nitrided specimens was significantly increased above Hv1000, comparing to the non-nitrided specimen. The specimens with the nitrided forming elements revealed much higher hardness values and, especially, 13Cr-3Al, 3V and 3Si specimens were significantly hardened up to Hv1300.v1300.0.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.209-210
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• 2014

사출금형은 자동차의 경량화 요구에 따라 일반 엔지니어링 플라스틱에서 고강도 플라스틱 성형을 위한 사용 환경으로 변해가고 있다. 이에, 사출금형의 표면은 마모에 대한 내력을 갖는 고경도 특성과 수지의 유동성을 양호하게 하기 위한 저마찰 특성의 요구가 점차 증가하고 있다. 본 연구는 사출금형 소재 표면의 고경도 저마찰 특성 부여를 위하여 대형 플라즈마 표면처리 공정을 이용하여 각각 질화처리와 비정질 탄소 코팅 공정기술에 관한 연구를 수행하였다. 각각의 플라즈마 처리된 샘플은 표면처리 공정 변수에 따른 경도 및 마찰계수 평가를 통하여 사출금형 소재 표면의 물리적 특성 변화를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2011.05a
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• pp.100-101
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• 2011

사출금형은 자동차의 경량화 요구에 따라 일반 엔지니어링 플라스틱에서 고강도 플라스틱 성형을 위한 사용 환경으로 변해가고 있다. 이에, 사출금형의 표면은 마모에 대한 내력을 갖는 고경도 특성과 수지의 유동성을 양호하게 하기 위한 저마찰 특성의 요구가 점차 증가하고 있다. 본 연구는 사출금형 소재 표면의 고경도 저마찰 특성 부여를 위하여 대형 플라즈마 표면처리 공정을 이용하여 각각 질화처리와 비정질 탄소 코팅 공정기술에 관한 연구를 수행하였다. 각각의 플라즈마 처리된 샘플은 표면처리 공정 변수에 따른 경도 및 마찰계수 평가를 통하여 사출금형 소재 표면의 물리적 특성 변화를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.82-82
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• 2015

원자층 단위의 정밀 제어가 가능한 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition)은 반도체, 디스플레이, 에너지, MEMS 등 다양한 분야에서 점차 그 응용 범위를 확대하고 있다. 응용분야의 확대와 함께, 물질적 측면에서는 산화물 위주의 적용에서 나아가 금속층, 질화물 등 다양한 물질 개발로 이루어져 왔으며, 이는 precursor의 개발과 함께 공정적 측면에서 plasms를 이용한 plasma-enhanced atomic layer deposition (PEALD)의 개발과 함께 이루어져 왔다. 본 발표에서는 ALD 공정에서의 플라즈마의 활용에 대하여 논의하고, ALD 공정에서의 플라즈마 적용에 따른 영향을 살펴보았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.270-270
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• 2011

전이금속(transition metal) 질화물(nitride)은 높은 경도, 내마모성, 부식 저항성 그리고 내열성 등과 같은 우수한 기계적 물성 때문에 많은 연구가 되어 왔다. 이 중 질화 티타늄은 높은 경도, 내식 및 내마모의 우수한 기계적 특성으로 공구(tool)와 같은 제품의 수명 향상을 위한 표면 코팅소재로 사용되어 왔으며, 금(gold)색의 미려한 색상을 이용한 제품의 외관 표면처리와 인체에 무해한 특성을 활용한 정형외과 및 치과용 보형물의 수명 및 안정성 향상 등 다양한 분야에 응용 되고 있다. 본 연구에서는 아크방전을 이용한 경사 코팅법으로 질화 티타늄을 합성하였으며, 경사 코팅에 따른 단층 및 다층 박막(2~3 layer)의 미세조직 변화와 그 물성을 평가하였다. 아크 소스에 장착된 타겟은 120 $mm{\Phi}$, 99.5%의 Ti 타겟을 사용하였고, 시편과 타겟 간의 거리는 약 30 cm이며, 시편은 냉연강판과 SUS를 사용하였다. 시편을 진공용기에 장착하고 ~10-6 Torr까지 진공배기를 실시하고, Ar 가스를 진공용기 내로 공급하여 ~10-4 Torr에서 시편에 bias (Pulse : 400 V)를 인가한 후 아크를 발생시켜 약 5분간 청정을 실시하였다. 플라즈마 청정이 끝나면 시편에 인가된 bias를 차단하고 코팅하였다. 경사 코팅을 위한 시편의 회전각은 45$^{\circ}$, -45$^{\circ}$이며, 질화 티타늄의 두께는 약 3 ${\mu}m$로 동일하게 코팅 하였다. 45$^{\circ}$ 단일층의 경우 0$^{\circ}$ 단일층보다 경도가 감소하나 zigzag 구조의 다층으로 갈수록 45$^{\circ}$ 단일층과 비교하여 확연히 경도가 증가함을 볼 수 있었다. 다층 질화 티타늄의 경사 코팅을 통해 박막의 미세조직 변화를 SEM 이미지를 통해 확인하였으며 증착 방식에 따라 경도, 조도, 반사도 등의 물성 변화가 나타났다. 본 연구에서 얻어진 결과를 이용하여 다양한 형태의 박막구조 제어를 통한 물성변화가 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.37-37
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• 2011

반도체 칩의 빠른 성장에는 Si을 기본으로 한 산화막 또는 질화막 재료의 공헌이 크다. 하나의 반도체 소자를 만드는 데 있어, 산화막(SiO2)과 질화막(Si3N4)은 각각 다양한 두께와 다양한 방법으로 제조되고 있기 때문이다. 또한 차세대 소자제작을 위해 사용되는 미세 patterning 방법으로 dual patterning 방법을 사용하는데 이는 ALD나 CVD를 이용한 저온 SiO2 증착공정을 기반으로 하고 있다. 이러한 Si 기반 소재 개발이나 공정개발을 위해 많은 Si 전구체가 개발되어지고 있지만 적합한 전구체를 선별하기는 어려운 실정이다. 본 연구에서는 FT-IR (Fourier transform-infrared)을 이용하여 개발된 전구체의 기상안전성 및 반응성을 실시간으로 진단하여 기존의 전구체와의 차별성을 확인하고 우수한 전구체를 선별하기 위한 연구를 진행하였다. 이를 위해 특별히 제작된 가스셀을 사용하여 열 및 플라즈마 상태변화에서의 분자상태 변형을 진단하였다.