• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.139-139
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• 2018

최근 자동차 산업을 중심으로 한 수송용 기기의 경량화 추세에 따라 대표적인 경량금속 소재인 알루미늄 합금에 대한 수요가 증가하고 있으며 이에 따라 알루미늄 합금 표면에 다양한 특성을 부여할 수 있는 표면개질 기술에 대한 필요성이 부각되고 있다. 알루미늄 합금의 대표적인 표면처리기술인 아노다이징과 유사한 원리로 표면에 세라믹 코팅층을 형성할 수 있는 기술인 플라즈마 전해 산화(Plasma electrolytic oxidation, PEO)가 주목을 받고 있다. PEO 코팅법은 전해액 내에 소재를 침지시키고 400 ~ 600V에 이르는 고전압을 인가시켜 마이크로 방전을 유도하여 표면에 치밀한 세라믹 층을 형성시키는 기술이다. 본 연구에서는 PEO법으로 표면 개질된 Al 합금 표면의 표면 조직 특성과 전기화학 특성을 평가하고, 코팅층 특성에 미치는 공정 변수의 영향을 분석하고자 하였다. PEO 처리를 위해 사용된 소재는 상용 Al 합금 판재(Al 5083-O)로서 $2cm{\times}2cm$로 절단하여, 에머리페이퍼로 1000번까지 연마하여 사용하였다. 시험을 위한 PEO 처리 시스템은 전해액 수조, 일정 온도 유지를 위한 열교환기와 칠러, 전원 발생을 위한 전원공급기(power supply)로 구성되었다. 전해액은 약 알칼리 수용액을 이용하였으며, 전원 공급기를 통해 시험편에 펄스 전류를 인가하였다. PEO 처리 후 시편에 대하여 SEM, EDS, XRD 등을 이용한 표면 특성 평가를 실시하였다. 또한 코팅층의 전기화학적 부식 특성 평가를 위해 해수용액에서 동전위분극실험을 실시하였다. 시험 결과, Al 합금의 PEO 처리 시 내식성은 개선되는 것으로 확인되었으며, 공정변수는 표면의 미세조직 및 전기화학적 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.187.1-187.1
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• 2014

아연 가격의 상승과 경량합금개발의 중요성이 부각됨에 따라 아연을 대체할 새로운 강판용 내식소재의 개발이 중요하다. Al-Mg 합금 박막은 낮은 밀도를 가지면서 질량 대비 높은 강도, 좋은 내식성을 지녀 아연도금강판을 대체할 코팅소재로 그 가능성이 연구되고 있다. 이러한 Al-Mg 합금 박막의 실용화를 위해 국내외의 관련 연구그룹에서 연구를 진행하고 있으며, 그 결과 Al-Mg 합금 박막의 내식성 및 기계적 특성은 박막의 조성 및 미세구조와 상당한 관련성이 있음이 알려지고 있다. 본 연구에서는 sputtering법으로 냉연 강판에 Al-Mg 합금을 조성 및 열처리 여부 등을 조절하여 증착시킨 후 각 조건에 따른 박막의 미세구조와 기계적 특징을 조사하였다. 각 조건별 내마모도와 경도, 마찰계수, 밀착력을 분석하여 기계적 특성과 미세구조와의 상관관계를 도출하고자 하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.139-139
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• 2017

최근 환경오염 문제로 인한 연비 규제 강화 속도가 빨라지고 있으며 이에 따른 연비 향상 기술이 크게 대두 되고 있다. 연비 향상 기술 중 경량화 방안소재로 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 등의 비철금속을 주로 사용하고 있으며, 이중 알루미늄은 다른 경량화 금속소재보다 우수한 경쟁력을 가지고 있다. 하지만 경제적인 측면에서 철 대비 비용적인 어려움을 가지고 있고 용접성이 떨어지기 때문에, 자동차 부품의 일부만 알루미늄 소재를 선택하여 사용하고 있는 실정이며 알루미늄의 높은 이온화 경향으로 인해 기존 자동차 철강 소재와 접촉 시 쉽게 부식되는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 알루미늄의 금속원소를 첨가하는 연구가 지속적으로 개발 되고 있다. 알루미늄 합금에서 마그네슘의 첨가는 좋은 용접성과 내식성, 강도를 향상시킨다. 하지만 3%이상의 마그네슘 첨가는 입계에 ${\beta}(Al_xMg_y)$석출상이 석출되게 되며, 입계에 연속적으로 형성된 ${\beta}(Al_xMg_y)$석출상은 응력 부식 균열 (Stress corrsion cracking)과 입계 부식(Intergranular corrosion)을 야기하는 결과를 가져온다고 알려져 있다. 이 문제를 해결하기 위해 Al 5000계열 합금의 Zn의 첨가를 통해 ${\tau}(Al_xMg_yZn_z)$을 입계에 석출시켜서 입계에 ${\beta}(Al_xMg_y)$상의 석출을 방지함으로써 내식성을 향상시키거나 Al 5000계열 합금의 열처리를 통해 ${\beta}(Al_xMg_y)$석출상을 고용시킴으로써 응력부식균열의 발생을 억제하는 연구도 있다. 하지만 열처리 후 Polarization test를 이용한 내식성 연구는 잘 안 알려져 있다. 따라서 이번 연구에서는 Al5000계열의 주조한 합금을 DSC분석을 통하여 ${\beta}(Al_xMg_y)$석출상의 고용 온도가 약 $470^{\circ}C$라는 것을 확인한 후, 실온에서 $100^{\circ}C/hr$으로 가열하고 조건에 따라 $450^{\circ}C$에서 3시간, 6시간, 12시간, 24시간, 30시간 항온 유지시킨 후 공냉을 진행하였다. 열처리를 마친 시편은 에폭시를 이용하여 마운팅 하였으며, 시편표면을 2000#까지 연마 후 증류수로 세척한 다음 질소를 이용하여 건조 후 분극 시험을 진행하였다. 3.5wt% NaCl 용액에서 분극 곡선을 통해 부식거동을 확인한 결과 24시간까지 시간이 증가 할수록 내식성이 우수해지는 것을 확인하였으며, 추가적으로 조직사진, SEM & EDS 분석과 XRD, TEM 분석을 통해 내식성은 입계에 존재하는 Mg의 조성이 감소하게 되면 내식성이 향상되는 것을 관찰하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.43.2-43.2
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• 2009

Al-Mg 알루미늄 합금은 강도가 높고 성형성이 우수하여 수송기기 경량화용 소재로서 사용량이 증가하고 있다. 특히고강도 특성을 보이는 Al-Mg-Mn합금은 자동차, 선박및 철도차량등의 형재 및 판재로 그 사용량이 증가하고 있다. 또한 결정립을 미세화 시킨 Al-Mg-Mn합금판재의 경우에는 온간성형으로 복잡한 형상의 판재부품제조에 사용되고 있다. 연속주조공정인 Twin roll strip casting(TRC)은용탕으로부터 직접 판재를 생산할 수 있는 공정으로 주로 순알루미늄계열의 판재 생산에 사용되고 있으나 최근에는 고강도 판재의 저비용 생산을 위하여 고합금계 판재에 적용하는 연구가 수행되고 있다. 합금량이 높은 고강도Al-Mg계 합금의 TRC 주조시 고액공존구간이 커서 더욱 정밀한 공정제어가 필요하다. 또한 기존의 슬라브주조방식보다 높은 냉각속도로 주조가 가능하기 때문에 결정립 및 정출상의 미세화공정으로 응용되기도한다. 본 연구에서는 TRC공정을 기초로 주조시 열간 압연의효과를 동시에 부여하는 용탕직접압연공정을 개발하였으며 상용 고강도 알루미늄 합금인 5083합금 판재를제조하였다. 또한 기존 Al-Mg 합금에 Mn을 첨가하여 용탕직접압연함으로서 정출상의 크기 및 밀도를 제어하여 강도가 우수한 Al-Mg-Mn 합금판재를 제조하는 기술을 개발하였다. 용탕직접압연된 Al-Mg-Mn계 합금의 경우에 주조시 높은 냉각속도로 인하여 결정립이 미세하고 Al6Mn과 같은 미세한 정출상이 다량 형성되었으며, 최종압연 및 열처리에 의하여 높은 강도를 갖는 고강도 알루미늄 합금 판재의 제조가 가능하였다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1993년도 춘계학술대회 및 공장견학
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• pp.54-58
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• 1993

Cu, Si, Mg, Ca, Cd, Sn, Pb등이 첨가되는 Al계 bearing 합금은 베어링 특성이 우수하여 최근 자동차드의 엔진 부품용 베어링소재로 많이 사용되어지고 있다. 합금원소 Si는 합금의 경도를 향상시키며 Si-rich한 경한 입자를 생성시켜 소착저항력(antiseizure)을 향상시키며 또한 합금의 주조성도 향상시켜 내마모성이 요구되는 Al계 베어링 합금에 주합금원소로 첨가된다. 본 연구에서는 강제죠반법과 급냉응고법을 이용하여 Al-Pb-Gu계와 Al-Si-Gu-Pb계 베어링합금을 제조하였다. 베어링합금이 급냉응고법으로 제조되었기 때문에 합금의 기지에는 Cu가 과포된 상태로 존재하여 석출경화에 앞서 행하여지는 용체화처리와 같은 효과가 얻어졌다. 본 실험에서는 Cu가 과포화된 기지를 갖는 주조상태의 시료를 시효열처리하여 석출경화된 베어링합금을 얻어서 석출경화에 의한 기지강화가 베어링합금의 내마모성질에 어떠한 효과를 가져오는지 규명하였다.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.241-245
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• 2023

비철계 합금인 알루미늄과 구리 합금은 전기 및 열전도성이 우수하지만 철계 합금대비 상대적으로 기계적 특성은 낮다. 철계 합금인 스테인레스 스틸은 비철계인 알루미늄과 구리 대비 가공성은 나쁘지만 기계적 특성과 내부식성이 우수하여 고강도 공업용 소재로 사용되고 있다. 본 연구에서는 알루미늄과 구리 그리고 스테인레스 스틸을 융복합화 하여 기능 맞춤형 경사기능재료를 분말프로세스를 이용하여 제조하였다. 제조된 경사기능재료는 구리와 철계 합금 대비 경량의 우수한 표면 경도를 나타내었으며 열전도도 역시 단일 알루미늄과 스테인레스 스틸 소재 보다 높은 값을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.8-13
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• 2012

Ti-3Al-2.5V 잉고트를 제작하고 직경 9mm 합금타이타늄 wire로 가공하여 수입소재와 비교하여 그 특성을 조사하였다. 잉고트는 산소함량이 0.11wt%이고 철 함량이 0.085wt%로서 ASTM Gr.9 규격을 만족하였다. 9mm 합금 타이타늄 wire 경도는 225-250Hv로 비슷한 결과를 얻었고, 인장강도는 수입소재가 804MPa이고, 국내 개발품은 734MPa이었다. 연신율은 수입소재가 12%이고 국내 개발품은 22%였다. 직경 400mm 잉고트에서 단조 및 다단 열간 압연공정을 통해 직경 9.0mm 타이타늄합금선재를 제작하는 새로운 제작공정을 개발하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.99-99
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• 2016

최근 공구산업은 산업 발전으로 공구의 사용 환경이 가혹화 되고, 첨단산업용 특수합금들이 발달하면서 이를 가공할 수 있는 새로운 절삭공구소재들이 개발되어지고 있다. 또한 고성능 절삭공구는 공구소재보다 코팅개발이 상대적으로 더욱 효과적이기 때문에 코팅 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 최근 일본에서는 새로운 코팅층 물질 개발보다는 기존의 코팅물질을 조합하거나 개량하여 성능을 향상시키는 추세이며, 이는 현재 공구산업의 효율적인 개발방향을 제시하고 있다. 기존의 빗각 증착은 기판의 각도를 변경하여 증기가 기판에 비스듬하게 입사하도록 조절하여 코팅하는 기술로 박막의 조직을 다양하게 제어하는 것이 가능하며, 구조 제어를 통한 완전화 박막을 이용한 one-batch 다기능 구현을 위하여 많은 연구가 진행되고 있다. 가공이 까다로운 소재를 가공하기 위한 공구에 적용하기 위해서 Al의 함량이 높은 AlTiN 소재가 개발되어 적용되고 있으며, 이 소재는 공구의 수명향상을 위한 표면처리 소재로 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 음극아크 증착 시 거대입자가 박막에 증착되어 결함을 만들기 때문에 그 밀도를 낮추기 위해서 음극 아크 증착을 이용하여 공정 변화에 따른 AlTiN 박막의 표면형상을 관찰하고 특성을 평가하였다. 또한 빗각 증착을 적용하여 제작한 AlTiN 박막의 특성을 평가하였다. 고 함량의 AlTi합금 타겟을 음극 아크 소스에 장착하여 AlTiN 박막을 코팅하였다. 시편은 스테인리스강판(SUS304)과 초경(tungsten carbide; WC)을 사용하였다. 음극 아크 소스에 인가되는 전류가 낮을수록 AlTiN 박막 표면에 거대입자의 밀도가 낮아졌으며, 기판 전압과 공정압력이 높을수록 AlTiN 박막의 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아지는 경향을 보였다. 이를 통하여 거대입자밀도를 낮추는 기초공정을 도출하였다. AlTiN 박막 제작 시 빗각을 적용한 결과 $60^{\circ}$의 빗각을 적용한 다층 박막에서 상대적으로 가장 높은 경도 값을 보였다. 본 연구를 통해 음극 아크 증착을 이용하여 거대입자의 밀도가 낮은 박막을 제작할 수 있는 공정을 도출하였고, 빗각증착을 적용하면 경도가 향상되는 결과를 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권8호
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• pp.997-1006
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• 2010

차체 경량화를 위해 알루미늄과 같은 경량금속의 사용은 이종소재 사용은 새로운 접합기술을 요구한다. 클린칭 접합은 이종소재 접합기술 중의 하나로 접합소재의 강도차이에 의해 접합특성이 달라진다. 본 연구에서는 Al5052 합금소재에 대한 고장력강판(SPFC440, 590, 780)에 대한 클린칭 접합특성을 평가하였다. 유한요소해석과 인장전단시험을 통해 클린칭 접합특성인 클린칭 접합의 기학적 구속량과 접합강도를 평가하였다. 상부소재가 고장력강판인 경우, SPFC780 은 상부소재의 네킹으로 클린칭 접합이 불가능하였다. 또한 상부소재의 강도가 증가함에 따라 접합강도가 증가하는 특성을 나타내었다. 하부소재가 고장력강판인 경우, 기하학적 구속량인 목두께 및 언더컷과 접합강도는 하부소재의 강도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2001년도 추계학술강연 및 발표대회
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• pp.40-40
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• 2001