In order to characterize the adhesive properties and failure mechanisms of diamond-like carbon (DLC) films of two different thicknesses (130 nm and $1.2{\mu}m$), deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition on a Si substrate, scratch testing with a micro-indenter ($12.5{\mu}m$ tip radius) was performed under a linearly increasing load. These scratch tests were conducted under the same test conditions for both films. The critical load of each film was estimated from the scratch test results, based on a sharp increase in the coefficient of friction and a clear distinction of failure modes. The critical load was the basis for evaluating the adhesion strength of the films, and the $1.2{\mu}m-thick$ DLC film had superior adhesion strength. For better understanding of the failure modes, the following analyses were conducted: friction behavior and scratch tracks analysis using scanning electron microscopy, energy-dispersive spectroscopy, and 3-D profilometry. The scratch test results showed that failure modes were related to the thickness of the films. The 130 nm-thick DLC film underwent cohesive failure modes (cracks and chipping) before reaching to a gross failure stage. On the other hand, the thicker DLC film ($1.2{\mu}m-thick$) did not exhibit micro cracks before a sudden gross failure of the film together with the evidence of cracking and chipping of the Si substrate.
미소인장시험을 통해 304 스테인리스 스틸 판재 위에 증착된 DLC 박막의 안정성을 평가하였다. 모재의 소성 변형과 함께 코팅 층의 손상이 발생하기 시작하는데, 작은 규모의 모재 변형 시에는 인장축의 수직방향으로 박막의 균열이 발생하지만, 모재의 슬립변형이 발생하기 시작하면 인장 축과 $45^{\circ}C$의 각도를 갖는 슬립 면을 따라 필름의 박리가 발생하였다. DLC박막의 박리면적으로부터 필름의 접착력을 평가할 수 있었으며, 필름의 합성 전에 실시하는 Ar 플라즈마 스퍼터링 세척시간이 길수록 그리고 세척시 기판에 인가되는 전압이 높을수록 필름의 접착력은 향상되었다. 이러한 변화는 스테인리스 스틸 모재와 Si 접합 층간의 계면특성이 향상되면, 필름의 전체 접착력을 증진시킬 수 있음을 보여주고 있다.
The osmotic blistering behavior of polymeric coating film which is in contact with an aqueous environment has been investigated. In this study, the coating film has been assumed to be linearly viscoelastic. Interfacial stresses induced in a laminate model consisting of the viscoelastic film and the elastic substrate as the film absorbs moisture from the ambient environment have been investigated using the time-domain boundary element method. The overall stress intensity factor for interfacial cracks subjected to a uniform osmotic pressure has been computed using the tractions at the crack tip node. The magnitude of stress intensity factors decreases with time due to viscoelastic relaxation, but remains constant at large times.
Magnetite film on iron surface could be coated in strongly alkaline solution (12M NaH\OH) which contained additives such as NaHCO3, KCl and NaNO2, Iron plate was immersed in boiling solution ($130^{\circ}C$) contained above mentioned additives for 1 hour. There are some microcracks and these cracks proved to be the sites for the initiation of corrosion when immersed in 3% NaCl solution. To improve corrosion resistance of the coated steel plate, chromating was done as a post treatment. Chromate film was formed on magnetite oxide film potentiostatically at-918mV/SCE for five minutes at temperature of $70^{\circ}C$ in the alkaline solution containing 5g/l Na2Cr2O7.2H2O.Cr3O4 was electrodeposited on magnetite oxide film and Cr2O3 was electrodeposited on iron surface which was assumed as surface revealed due to microcracks. Increased corrosion resistance of chromated magnetite oxide film was proved in salt spray test & immersion test.
The corrosion resistance of 316L stainless steel coated with NiO-YSZ (Ni added yttria stabilized zirconia) was examined in a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) environment. The NiO-YSZ coating was carried out using a sol-gel dip coating method, and the corrosion resistance and interfacial contact resistance (ICR) were determined by the composition and morphology of the NiO-YSZ film. The corrosion resistance increased with increasing Ni content in the NiO-YSZ film, but rapid corrosion was observed when the YSZ film contained more than 15 wt % Ni due to surface cracks. The polarization resistance was improved by several orders of magnitude when 316L stainless steel was coated with a 15 wt % NiO-YSZ film compared to bare 316L. The ICR of the NiO-YSZ film was decreased to that of bare 316L when the YSZ film contained 25 wt % NiO, suggesting the possible application of NiO-YSZ coated stainless steel for a bipolar plate.
Lead zirconate titanate (PZT) thick films with thicknesses of ㎛ were fabricated on silicon substrates using an aerosol deposition method. A PZT powder solution was prepared using a sol-gel process. The average diameters (d50) obtained were 1.67, 1.98, and 2.40μm when the pyrolysis temperatures were 300℃, 350℃, and 450℃ respectively. The as-deposited film had a uniform microstructure without any cracks or pores. The as-deposited films on silicon were annealed at a temperature of 700℃. The 20-㎛-thick PZT film showed good adherence between the PZT film and substrate, with no tearing observed in the conventional solid phase process. This was probably because the presence of pores produced from organic residue during annealing relieved the residual stresses in the deposited film.
For the fast dry of the aqueous tape, the process which water was reaplaced by organic solvent was proposed. Socalled, it was the solvent washing dry. Three organic solvents (methanol, ethanol and acetone) were selected for the washing solvent. The weight loss of the washed tapes was measured to evaluate the dry rate of the tapes and dried tapes were examined the generation of the cracks with the variations of the organic solvent and the washing time. Methanol, ethanol and acetone were available organic solvents for this method. The tapes washed in methanol, ethanol and acetone were dried rapidly for twenty minutes. After thirty minutes, the weight losses were not found any more, The solvent of the lower surface tension can decreases the crack of dried tape. If solvent substitutes water completely, though it was fast dried, crack can be eliminated.
For the fast dry of the aqueous tape, the process which water was replaced by organic solvent was proposed. Socalled, it was the solvent washing dry. Three organic solvents (methanol, ethanol and acetone) were selected for the washing solvent. The weight loss of the washed tapes was measured to evaluate the dry rate of the tapes and dried tapes were examined the generation of the cracks with the variations of the organic solvent and the washing time. Methanol, ethanol and acetone were available organic solvents for this method. The tapes washed in methanol, ethanol and acetone were dried rapidly for twenty minutes. After thirty minutes, the weight losses were not found any more. The solvent of the lower surface tension can decreases the crack of dried tape. If solvent substitutes water completely, though it was fast dried, crack can be eliminated.
Purpose: The electrochemical corrosion behavior of tin oxide film coated on PET substrates has been studied under varying concentrations of acrylic acid to investigate possible corrosion in contact with the acidic environment. Method: Potentiodynamic test was performed for a commercial ITO/PET film in 0.1, 0.3, and 0.5 M of acrylic acid. The surface morphology was analyzed by scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). Results: Potentiodynamic test results showed an increase in Icorr and decrease in Ecorr value with increasing concentration of acid. Microscopic evaluation suggested the presence of certain deep cracks on the surface of the film in addition with a severe acidic attack. Conclusion: Exposure of ITO to acrylic acid resulted in the stress corrosion cracking of ITO film due to the mechanical mismatch between brittle inorganic ITO fim and a compliant organic PET substrate leading to the subsequent failure of the film.
Lead zirconate titanate (PZT) thick films with a thickness of $10-20{\mu}m$ were fabricated on silicone substrates using an aerosol deposition method. The starting powder, which had diameters of $1-2{\mu}m$, was observed using SEM. The average diameter ($d_{50}$) was $1.1{\mu}m$. An XRD analysis showed a typical perovskite structure, a mixture of the tetragonal phase and rhombohedral phase. The as-deposited film with nano-sized grains had a fairly dense microstructure without any cracks. The deposited film showed a mixture of an amorphous phase and a very fine crystalline phase by diffraction pattern analysis using TEM. The as-deposited films on silicon were annealed at a temperature of $700^{\circ}C$. A 20-${\mu}m$ thick PZT film was torn out as a result of the high compressive stress between the PZT film and substrate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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