Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.8
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pp.248-255
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2020
The effects of the coating thickness on the thermal durability and thermal stability of thermal barrier coatings (TBCs) with a gradient coating thickness were investigated using a flame thermal fatigue (FTF) test and thermal shock (TS) test. The bond and topcoats were deposited on the Ni-based super-alloy (GTD-111) using an air plasma spray (APS) method with Ni-Cr based MCrAlY feedstock powder and yttria-stabilized zirconia (YSZ), respectively. After the FTF test at 1100 ℃ for 1429 cycles, the bond coat was oxidized partially and the thermally grown oxide (TGO) layer was observed at the interface between the topcoat and bond coat. On the other hand, the interface microstructure of each part in the TBC specimen showed a good condition without cracking or delamination. As a result of the TS test at 1100 ℃, the TBC with gradient coating thickness was initially delaminated at a thin part of the coating layer after 37 cycles, and the TBC was delaminated by more than 50% after 98 cycles. The TBCs of the thin part showed more oxidation of the bond coat with the delamination of topcoat than the thick part. The thick part of the TBC thickness showed good thermal stability and oxidation resistance of the bond coat due to the increased thermal barrier effect.
Al$_2$O$_3$-TiO$_2$powders of six different compositions were plasma-sprayed on Ti substrate. The spray powders and the spray coated layers were analysed and compared using SEM and X-RD. The elastic properties (specific elastic constant and damping coefficient) of the coated specimens were measured in order to select the optimum composition range of ceramics for use in a speaker diaphragm. A correlation between the microstructure and elastic properties was also investigated. When $Al_2$O$_3$powders with 0- 13% TiO$_2$were plasma sprayed, the coated layers were composed of metastable y-Al$_2$O$_3$with small amount of $\alpha$-Al$_2$O$_3$and the content of $\alpha$-Al$_2$O$_3$was increased with TiO$_2$content. Specific elastic constant was rapidly increased with 2 and 13% TiO$_2$addition to $Al_2$O$_3$. The internal damping was nearly unchanged with TiO$_2$content The specific elastic constant seemed to be dependent on the content of $\alpha$-Al$_2$O$_3$in the coated layer.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2016.11a
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pp.120-120
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2016
Ti-6Al-4V alloy have been used for dental implant because of its excellent biocompatibility, corrosion resistance, and mechanical properties. However, the integration of such implant in bone was not in good condition to achieve improved osseointergraiton. For solving this problem, calcium phosphate (CaP) has been applied as coating materials on Ti alloy implants for hard tissue applications because its chemical similarity to the inorganic component of human bone, capability of conducting bone formation and strong affinity to the surrounding bone tissue. Various metallic elements, such as strontium (Sr), magnesium (Mg), zinc (Zn), sodium (Na), silicon (Si), silver (Ag), and yttrium (Y) are known to play an important role in the bone formation and also affect bone mineral characteristics, such as crystallinity, degradation behavior, and mechanical properties. Especially, Zn is essential for the growth of the human and Zn coating has a major impact on the improvement of corrosion resistance. Plasma electrolytic oxidation (PEO) is a promising technology to produce porous and firmly adherent inorganic Zn containing $TiO_2(Zn-TiO_2)$coatings on Ti surface, and the a mount of Zn introduced in to the coatings can be optimized by altering the electrolyte composition. In this study, corrosion behavior of Ti-6Al-4V alloy after plasma electrolytic oxidation in solutions containing Ca, P and Zn were studied by scanning electron microscopy (SEM), AC impedance, and potentiodynamic polarization test. A series of $Zn-TiO_2$ coatings are produced on Ti dental implant using PEO, with the substitution degree, respectively, at 0, 5, 10 and 20%. The potentiodynamic polarization and AC impedance tests for corrosion behaviors were carried out in 0.9% NaCl solution at similar body temperature using a potentiostat with a scan rate of 1.67mV/s and potential range from -1500mV to +2000mV. Also, AC impedance was performed at frequencies ranging from 10MHz to 100kHz for corrosion resistance.
Cho Soo-Hang;Lim Jong-Ho;Chung Jun-Ho;Seo Chung-Seok;Park Seoung-Won
Korean Journal of Materials Research
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v.15
no.3
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pp.155-160
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2005
The electrolytic reduction of spent oxide fuel involves the liberation of oxygen in a molten LiCl electrolyte, which results in a chemically aggressive environment that is very corrosive fir typical structural materials. So, it is essential to choose the optimum material f3r the process equipment handling molten salt. In this study, the corrosion behavior of Al-Y coated Haynes 263 in a molten salt of $LiCl-Li_2O$ under oxidation atmosphere was investigated at $650^{\circ}C$ for $72\~168$ hours. The corrosion rate of Al-Y coated Haynes 263 was low while that of bare Haynes 263 was high in a molten salt of $LiCl-Li_2O$. Al-Y coated Haynes 263 improved the corrosion resistance better than bare Haynes 263 alloy. An Al oxide layer acts as a protective film which Prohibits Penetration of oxygen. Corrosion Products were formed $Li(Ni,Co)O_2$ and $LiTiO_2$ on bare Haynes 263, but $LiAlO_2,\;Li_5Fe_5O_8\;and\;LiTiO_2$ on Al-Y coated Haynes 263.
Hyeroxyapatite(HAp) which has good biocompatibility was made by Wet Chemical Process. The surface of Ti-6Al-4V, coated with HAp by lon Beam Assisted Deposition (IBAD), was treated with 5ppm, 10ppm, 20ppm, and 100ppm of $AgNO_3$ solution. In this Ag impregnation process, $Ca^{2+}$ of HAp was substituted with $Ag^+$ of $AgNO_3$. In this study, the antimicrobial effect and biocompatibility of Ti-6Al-4V alloy which was coated with Ag-HAp were examined. The antimicrobial test was carried out with two kinds of bacteria(P. Aeruginosa, S. Epidermidis), which are highly infectious in a transplanting operation of implant materials. As a result of the test, it was observed that Ti-6Al-4V alloy which was treated by 20ppm of $AgNO_3$ solution has good biocompatibility. In order to observe the antimicrobial mechanism of $Ag^+$, E. coli which is the most common bacterium was treated by Ag-HAp. Then cell morphology of E. coli was observed by the transmission electron microscope(TEM). The destruction of cell wall and cytoplasm of E. coil were observed. A black spot appeared in the cytoplasm was analyzed by energy dispersive analysis X-ray (EDAX) and it showed a small amount of $Ag^+$. Thus, it was proved that $Ag^+$ destroys bacteria effectively and Ti-6Al-4V alloy which was impregnate with Ag ion show antimicrobial effect on infection bacteria.
Statement of problems. In an attempt to reduce screw loosening, dry lubricant coatings such as pure gold or tefron have been applied to the abutment screw. However, under repeated tightening and loosening procedures, low wear resistance and adhesion strength of coating material produced free particles on the surface of abutment screw and increased frictional resistance resulting in screw tightening problems. Purpose. The aim of this study was to compare friction coefficient, adhesion strength, vickers hardness and evaluate coating surface of titanium alloy specimens coated with TiN(titanium nitride), ZrN(zirconium nitride) and WC(tungsten carbide). Material and method. Titanium alloy(Ti-6Al-4V) discs of 12mm in diameter and 1mm in thickness divided into 4 groups. TiN, ZrN and WC was coated for the specimens of 3 groups respectively, and those of 1 group were not coated. Each group was made up of 4 specimens. In this study, sputtering method was used among the PVD(Physical Vapor Deposition) techniques available for TiN, ZrN and WC coatings. Friction coefficient, adhesion strength, vickers hardness and coating surface of 4 groups were measured. Results. 1. For all three coating conditions, friction coefficient was significantly decreased. Especially, ZrN coated surface showed the lowest value. $TiN(0.39{\pm}0.02)$, $ZrN(0.24{\pm}0.01)$, $WC(0.31{\pm}0.03)$. 2. TiN coating showed the highest adhesion strength, however ZrN coating had the lowest value. $TiN(25.3N{\pm}1.6)$, $ZrN(14.8N{\pm}0.6)$, $ WC(18.4N{\pm}0.7)$. 3. Vickers hardness of all three coatings was remarkably increased as compared with that of none coated specimen. TiN coating had the highest Vickers hardness, however WC coating showed the lowest value. $TiN(1865.2{\pm}33.8)$, $ZrN(1814.4{\pm}18.6)$, $WC(1008.5{\pm}35.9)$. 4. The ZrN or WC coated specimen showed a homogeneous and smooth surface, however the rough surface with defects was observed for TiN coating. Conclusions. When TiN, ZrN and WC coating applied to the abutment screw, frictional resistance would be reduced, as a result, the greater preload and prevention of the screw loosening could be expected.
High porous AlO(OH) gel is used in precursor of ceramic material, coating material and porous catalyst. For use of these, not only physiochemical control for particle morphology, pore characteristic and peptization but also studies of synthetic method for preparation of high porous AlO(OH) gel were required. In this study, high porous AlO(OH) gel was prepared through the aging and filtration process of aluminum hydroxides gel precipitated by the hydrolysis reaction of $Na_2CO_3$ solution and $Al_2(SO_4)_3$ and $Na_2SO_4$ mixed solution. In this process, optimum synthetic condition of AlO(OH) gel having excellent pore volume as studying the effect of hydrolysis pH on gel precipitates has been studied. Hydrolysis pH brought about numerous changes on crystal morphology, surface area, pore volume and pore size. Physiochemical properties of gel were investigated as using XRD, TEM, TG/DTA, FT-IR and $N_2$ BET method.
Rapuano, Bruce E.;Hackshaw, Kyle;Macdonald, Daniel E.
Journal of Periodontal and Implant Science
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v.42
no.3
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pp.95-104
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2012
Purpose: The purpose of this study was to determine whether increasing the Ti6Al4V surface oxide negative charge through heat ($600^{\circ}C$) or radiofrequency plasma glow discharge (RFGD) pretreatment, with or without a subsequent coating with fibronectin, stimulated osteoblast gene marker expression in the MC3T3 osteoprogenitor cell line. Methods: Quantitative real-time polymerase chain reaction was used to measure changes over time in the mRNA levels for osteoblast gene markers, including alkaline phosphatase, bone sialoprotein, collagen type I (${\alpha}1$), osteocalcin, osteopontin and parathyroid hormone-related peptide (PTH-rP), and the osteoblast precursor genes Runx2 and osterix. Results: Osteoprogenitors began to differentiate earlier on disks that were pretreated with heat or RFGD. The pretreatments increased gene marker expression in the absence of a fibronectin coating. However, pretreatments increased osteoblast gene expression for fibronectin-coated disks more than uncoated disks, suggesting a surface oxide-mediated specific enhancement of fibronectin's bioactivity. Heat pretreatment had greater effects on the mRNA expression of genes for PTH-rP, alkaline phosphatase and osteocalcin while RFGD pretreatment had greater effects on osteopontin and bone sialoprotein gene expression. Conclusions: The results suggest that heat and RFGD pretreatments of the Ti6Al4V surface oxide stimulated osteoblast differentiation through an enhancement of (a) coated fibronectin's bioactivity and (b) the bioactivities of other serum or matrix proteins. The quantitative differences in the effects of the two pretreatments on osteoblast gene marker expression may have arisen from the unique physico-chemical characteristics of each resultant oxide surface. Therefore, engineering the Ti6Al4V surface oxide to become more negatively charged can be used to accelerate osteoblast differentiation through fibronectin-dependent and independent mechanisms.
Kim, Bae-Yeon;Kim, Jeong-Gon;Lee, Deuk-Yong;Jeon, Min-Seok;Kim, Yong-Nam;Kim, Sung-Youp;Kim, Kwang-Youp
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.49
no.3
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pp.241-246
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2012
Physical properties of plasma electrolytic oxidized layers of 8 different kinds of Al alloys, A-1100, A-2024, A-5052, A-6061, A-6063, A-7075, ACD-7B and ACD-12 were investigated. The electrolyte for plasma electrolytic oxidation was mixture of distilled water, $Na_2P_2O_7$, KOH and some metal salts. Growth rate of oxide layer was slower in $Na_2P_2O_7$ electrolyte system than in $Na_2SiO_3$ system, and Ra50 surface roughness of oxidized layer was below $1.2{\mu}m$. Surface hardness in $Na_2P_2O_7$ electrolyte system is higher than in $Na_2SiO_3$ system, and roughness was lower in $Na_2P_2O_7$ electrolyte system than in $Na_2SiO_3$ system.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2009.06a
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pp.28-28
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2009
Fabrications of antireflection structures on solar cell were investigated to trap the light and to improve quantum efficiency. Introductions of patterned substrate or textured layer for Si solar cell were performed to prevent reflectance and to increase the path length of incoming light. However, it is difficult to deposit conformally flat electrode on perpendicular plane. ZnO is II-VI compound semiconductor and well-known wide band-gap material. It has similar electrical and optical properties as ITO, but it is nontoxic and stable. In this study, Al-doped ZnO thin films are deposited as transparent electrode by atomic layer deposition method to coat on Si substrate with micro-scale structures. The deposited AZO layer is flatted on horizontal plane as well as perpendicular one with conformal 200 nm thickness. The carrier concentration, mobility and resistivity of deposited AZO thin film on glass substrate were measured $1.4\times10^{20}cm^{-3}$, $93.3cm^2/Vs$, $4.732\times10^{-4}{\Omega}cm$ with high transmittance over 80%. The AZO films were coated with polyimide and performed selective polyimide stripping on head of column by reactive ion etching to measure resistance along columns surface. Current between the micro-columns flows onto the perpendicular plane of deposited AZO film with low resistance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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