This work investigated the material properties of Ni-P-B alloy electrodeposits obtained from a Ni sulfamate bath as a function of the contents of the P and B sources($H_3PO_3$ and dimethyl amine borane complex(DMAB), respectively) with/without additives. Chemical composition, residual stress, microstructure and micro hardness were investigated using ICP(inductively coupled plasma) mass spectrometer, flexible strip, XRD, TEM and micro Vickers hardness tester, respectively. From the results of the compositional analysis, it was observed that P and B are incorporated competitively during the electrodeposition and the sulfur from the additive is codeposited into the electrodeposit. The measured residual stress value increased in the order of Ni, Ni-P, Ni-B and Ni-P-B electrodeposits indicating that boron affects the residual tensile stress greater than phosphorus. As the contents of the alloying element sources of P and B increased, crystallinity and the grain size of the electrodeposit decreased. The effect of boron on crystallinity and grain size was also relatively larger than the phosphorus. It can be explained that the boron with a smaller atomic radius contributes to the increase of residual stress in the tensile direction and the larger restraining force against the grain growth more significantly than the phosphorus with a larger atomic radius. Introduction of an additive into the bath retarded crystallization and grain growth, which may be attributed to the change of the grain growth kinetics induced by the additive adsorbed on the substrate and electrodeposit surfaces during electrodeposition.
Magnesium is one of the lightest metals, and magnesium alloys have excellent physical and mechanical properties such as high stiffness/weight ratios, good castability, good vibration and shock absorption. However their poor corrosion resistance, wear resistance, hardness and so on, have limited their application. To improve these defects, many techniques are developed. Micro arc oxidation(MAO) is a one of the surface treatments under anodic oxidation in which ceramic coating is directly formed on the surface of magnesium alloy. In this study, the characteristics of anodic film were examined after coating the AZ31B magnesium alloy through the MAO process. MAO was carried out in potassium hydroxide, potassium fluoride, and various concentration of sodium silicate in electrolyte. The morphology and chemical composition of the coating layer were characterized by SEM, XRD, EPMA and EDS. The hardness of anodic films was measured by micro-vickers hardness tester. As a result, the morphology and composition of anodic film were changed by concentration of sodium silicate. Thickness and Si composition of anodic film was increased with increasing concentration of sodium silicate in electrolyte. The hardness of anodic film was highly increased when the concentration of sodium silicate was above 40 g/l in electrolyte.
본 연구에서는 물 유리의 경제성을 바탕으로 광학적 및 기계적인 특성을 조사하여 투명하고 높은 경도를 가진 표면 보호막의 기능을 검토하기 위하여 $SiO_2-Na_2O-R_mO_n$계 박막을 제조하였다. 물 유리에 CaO와 $Al_2O_3$를 소량의 1 N HCl 1N $NH_4OH$와 함께 각각 첨가하여 코팅용 졸을 준비하였다. Stainless steel. Si wafer. soda-lime-silica glass등 다양한 기판 위에 spin-coating 한 후 질소 분위기 하에서 500, 750 및 $900^{\circ}C$로 최종 열처리를 행했다. 제조된 막은 Knoop 경도계로 micro-hardness를 측정하였다. 막의 표면 질소 함유량을 알아보기 위하여 EDX 분석을 행하였다. 그리고 Field Emission Scanning Electron Microscope(FE-SEM)을 이용하여 막의 표면구조를 관찰하였으며, UV-VIS 스펙트라 측정을 통하여 막의 두께와 반사 특성을 조사하였다.
This study was performed to observe the micro-structure change of surface, behavior of oxide change of element, the component transformation of the alloy and the bonding strength between the porcelain interface in order to investigate effects of indium, tin on interfacial properties of porcelain fused to low gold alloy. Hardness of castings was measured with a micro-Vicker's hardness tester. The compositional change of the surface of heat-treated specimen was analyzed with an EDS and an EPMA. The interfacial shear bonding strength between alloy specimen and fused porcelain was measured with a mechanical testing system(MTS 858.20). The results were as follows: 1) The hardness value of alloy increased as increasing amount of indium addition. 2) The formation of oxidation increased as increasing indium and tin contents after heat treatment. 3) Diffusion of indium and tin elements increased as increasing indium and tin contents in metal-porcelain surface after porcelain fused to metal firing. 4) The most interfacial shear bonding strength was increased as increasing a composition of adding elements, and a heat-treatment time, and an oxygen partial pressure. From the results of this study it was found that the addition of alloying elements such as indium and tin increase hardness of as-cast alloy, produce surface oxide layer of adding elements by heat-treatment which may improve interfacial bonding strength between alloy and porcelain.
A cross drilling/milling Unit is an important mechanical part which is widely used in many kinds of machining tool, and various gear trains with good accuracy and reliability features are widely used in power transmission systems. A study on a novel power transmission optimization method for driving gear trains in cross drilling/milling units is presented in this paper. A commercial program for gear system simulation, Romax Designer, was used in this research to intuitively observe the gear meshing and the load distribution conditions on the gear teeth. We obtained the optimal modification value through comparing the results of repeated experiments. For validation, optimized gears were fabricated and then measured with a precision tester.
Dry sliding wear behavior of ultra-fine grained (UFG) plain low carbon dual phase steel, of which microstructure consists of hard martensite in a ductile ferrite matrix, has been investigated. The wear characteristics of the UFG dual phase steel was compared with that of a coarse grained dual phase steel under various applied load conditions. Dry sliding wear test were carried out using a pin-on-disk type tester at various loads of 1N to 100N under a constant sliding speed condition of 0.20m/s against an AISI 52100 bearing steel ball at room temperature. The sliding distance was fixed as 1000m for all wear tests. The wear rate was calculated by dividing the weight loss, measured to the accuracy of 10-5g by the specific gravity and sliding distance. The worn surfaces and wear debris were analyzed by SEM, EDS and profilometer. Micro-vickers hardness of the cross section of worn surfaces were conducted to analyze strain hardening underneath the contact surfaces. The wear mechanism of the UFG dual phase steel was investigated with emphasis on the unstable nature of the grain boundaries of the UFG microstructure.
We investigated the effect of heat treatment on an ADC12 alloy produced using diecasting. The heat treatment used in this study was a typical T6 process: a solid solution treatment followed by an artificial aging treatment. As-cast specimens were solid-solution-treated at $500^{\circ}C$ and $530^{\circ}C$ for 1-16 hr, and aged at $160^{\circ}C$ and $180^{\circ}C$ for 1-8 hr. Microstructural changes in the alloy during the heat treatment were observed. Changes in mechanical properties of the alloy were measured using a micro-Vickers hardness tester. Finally, we determined the optimal heat treatment conditions for the diecast ADC12 alloy.
최근 생산 장비의 발달로 인해 절삭공구, 전기전자 부품, 항공 및 자동차 부품 생산에 필요한 생산 장비의 수명연장, 고속 절단 및 고성능화가 중요시 되면서 우수한 내구성, 내마모성 및 고온 안정성을 갖는 기계부품 및 공구를 요구하게 되었다. 내마모성을 가지는 표면을 얻기 위해서는 TiN, TiC, AlN, Al2O3, CrN, ZrO2와 같은 경도 높은 물질을 증착하여 특성을 개선시키는 방법이 있다. 특히 AlN은 비교적 우수한 경도와 고온 안정성을 가지고 있어, 생산 장비의 고속 절단 및 반복되는 정밀 작업으로 인한 열충격과 마모를 완화시키는 역할을 하는 코팅재로 사용하기 적합하다. 본 실험에서는 RF-magnetron sputtering 방법을 이용하여 AlN 박막을 파워 150W, 질소가스 분압비에 따라 25%, 50%, 75%, 100%의 조건으로 금속기판 위에 증착하였다. 금속 기판 위에 제작된 AlN막은 XRD (X-ray Diffraction)을 사용하여 배향성을 확인하였고, HM-220 (Micro-vickers hardness tester)을 사용하여 AlN박막의 경도를 측정하였으며, SEM (Scanning Electron Microscope), AFM (Atomic Force Microscope)을 이용하여 표면의 구조와 거칠기를 측정하였다. 이 실험을 통하여 우수한 물성과, 치밀한 조직의 AlN박막이 고속 절삭 공구, 유공압 실린더, 베어링과 같은 금속부품의 코팅소재로 적용가능 할 것으로 기대된다.
각종 부품의 내마모성 및 내식성을 개선하기 위해서 금속물질에 나노두께의 보호막층을 입혀 경도를 높이는 표면처리 기술이 개발되고 있다. TiN막은 기계적 경도, 내마모성 및 내식성이 우수하여 수없이 연구되어 왔으며 박막의 두께에 따라 다양한 색상표현이 가능하다는 연구도 진행되고 있다. 이러한 TiN 박막의 연구결과로 높은 경도와 강도를 요하는 절삭공구에 하드 코팅을 이용하여 높은 절삭력으로 고효율적인 작업환경을 조성할 수 있다. 기존에 연구되어 온 TiN박막은 Ar과 N2의 혼합가스 분위기에서 증착된 반면 본 실험에서는 영구자석을 이용한 고밀도 플라즈마로 높은 점착성과 균일한 박막 및 대면적 공정이 가능한 RF-magnetron sputtering방법을 이용하여 N2 분위기에서 TiN박막을 $100^{\circ}C{\sim}400^{\circ}C$의 온도범위에서 $100^{\circ}C$간격으로 열처리 후 증착하여 비교실험을 하였다. 이와 같이 제작된 TiN박막을 XRD(X-ray Diffraction)를 사용하여 결정성을 확인한 결과 온도가 높을수록 (111)방향의 결정성장이 뚜렷하게 나타났으며 그 외 Scratch Test와 HM-220(Micro-vicker's tester)를 사용하여 경도특성을 확인하고 SEM(Scanning Electron Microscope), AFM(Atomic Force Microscope)를 이용하여 박막의 표면형상을 측정하였다. 이러한 측정 결과로 향후에는 높은 내마모성 및 초경도가 요구되는 절삭공구 및 경질표면코팅이 필요한 금속산업분야에 적용이 가능 할 것이라 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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