• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.675-676
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• 2010

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2011년도 춘계학술대회 및 Fine pattern PCB 표면 처리 기술 워크샵
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• pp.131-132
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• 2011

저압가스질화법을 이용하여 SCM440강을 신속질화처리 하였다. 기존의 가스질화법과는 달리 낮은 암모니아가스 농도의 분위기와 아산화질소를 사용한 산화반응의 영향으로 5시간의 짧은 질화처리로서 0.6mm 이상의 질화깊이를 확보할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제18권3호
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• pp.164-175
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• 2009

전산 유체 역학 코드를 사용하여 안테나 내장형 유도 결합 플라즈마 시스템의 가스 유동 특성, 전력 흡수, 전자 온도, 전자 밀도, 화학종의 분포에 대해서 살펴보았다. 복잡한 현실적 3차원 시스템에 대한 안정한 수치해의 도출을 위해서 최적화된 격자생성 전략을 구사하였으며, 이를 이용하여 플라즈마 질화 시스템을 한 예로 전력 흡수, 가스 유동, 전자 온도, 전자 밀도, 화학종의 분포를 분석하였다. 금속 노출형 안테나의 경우 전력 도입부 쪽에 전력 흡수의 불균형이 모델에서 예측되었으며 유전체피복 안테나의 한 예에서 전력 흡수 표피 깊이가 실제 보고된 값인 53 mm와 잘 일치하는 50 mm로 예측되었다. 또한 수소연료 전지 분리판을 위한 고속 질화 공정용 시스템의 모델링에서도 산업용 대량 처리 시스템에 적절한 다중 분리판의 장입 간격을 가스 유동, 활발한 질화종인 질소 원자와 질소 분자 이온의 농도를 근거로 예측하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권6호
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• pp.597-602
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• 2015

고장력 Cr-Mo강은 이온질화와 연질화 두가지 질화처리를 수행하였다. 각 질화처리의 특징을 비교하기 위해서 30분의 공정시간을 가지고 질화처리를 하였다. 표면강도의 변화를 비교하기 위해서 비커스 경도 시험이 수행되었으며 피로시험은 켄틸레버 회전굽힘 피로시험기(Yamamoto, YRB 200)를 이용하여 수행되었다. 초고주기영역($N>10^7cycle$)의 특징을 알아보기 위해서 피로시험은 피로한도 이후까지 진행하였다. 피로 시험 후 주사전자현미경(SEM)을 이용해서 파단면을 분석하였으며 고주기영역과 초고주기 영역의 파괴기구를 관찰하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제38권5호
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• pp.202-206
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• 2005

Nitriding treatments were conducted on tool steel (SKD 61) at a temperature of $500^{\circ}C$ for 5 hr using high vacuum direct current (DC) plasma, with ammonia and argon as source gases. The structural and compositional changes produced in the nitrided layers by applying different ratios of Ar to $NH_{3}\;(n_{Ar}/n_{NH3}) were investigated using glancing x-ray diffraction (GXRD), optical microscopy, atomic force microscopy (AFM), micro-Vickers hardness testing, and pin-on-disc type tribometer. Nitriding case depths of around of $50{\mu}m$ were produced, varying slightly with different ratios of $n_{Ar}/n_{NH3}. It was found that the specimen surface hardness was 1150 Hv with $n_{Ar}/n_{NH3}=1, increasing to a maximum value of 1500 Hv with $n_{Ar}/n_{NH3}=5. With a further increase in ratio to $n_{Ar}/n_{NH3}=10, the surface hardness of the specimen reduced slightly to a value of 1370 Hv. These phenomena were caused by changes of the crystallographic structure of the nitride layers, i.e the $\gamma'-Fe_{4}N$ phase only was observed in the sample treated with $n_{Ar}/n_{NH3}$=1, and the intensity of the $\gamma'-Fe_{4}N$ phase were reduced but new phase of $\varepsilon'-Fe_{3}N$, which was known as a high hardness, with increasing $n_{Ar}/n_{NH3}. Also, the relative weight loss of counterface of the pin-on-disc with unnitrided steel was 0.2. And that of nitrided steel at a gas mixture ($n_{Ar}/n_{NH3}) of 1, 5, 7, and 10 was 0.4, 0.7, 0.6, and 0.5 mg, respectively. This means that the wear resistance of the nitrided samples could be increased by a factor of 2 at least than that of unnitrided steel.

• 열처리공학회지
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• 제12권2호
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• pp.117-128
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• 1999

This study was carried out to investigate the surface characteristics of SCM440 steel nitrided with various nitrogen contents for 7 hours at $520^{\circ}C$ by using micro-pulse plasma nitriding apparatus of hot wall type. The effects of oxidation treatment was also investigated on plasma nitrided in 30% nitrogen and post oxidized SCM440 steel at $500^{\circ}C$ in $H_2O$ atmosphere. The ${\gamma}^{\prime}-Fe_4N$ and ${\varepsilon}-Fe_{2-3}N$ phases were detected in compound layer of the nitrided steel. As the content of nitrogen in plasma gas increased with 30, 50, 70% on the micro-pulse plasma nitriding for SCM440 steel, the thickness of compound, diffusion layer and the surface hardness were increased. From the wear test results, the best wear resistance was appeared in the condition of ductile ${\gamma}^{\prime}-Fe_4N$ phase formed specimen at 30% nitrogen, whereas that of the treated with 50% and 70% nitrogen decreased owing to the exfoliation of brittle ${\varepsilon}-Fe_{2-3}N$ phase in the compound layer. On the nitrided and subsequently oxidized SCM440 steel, the surface layer consisted of $Fe_3O_4$, ${\gamma}^{\prime}-Fe_4N$, and ${\varepsilon}-Fe_{2-3}N$ phases. In these treatments, the dissolution of nitrides affect hardness and hardening depth in compound and diffusion layers. For the nitrided in 30% nitrogen and post oxidized specimen at $500^{\circ}C$ for 1 hour, the wear resistance was lower than that of the only nitrided one in 30% nitrogen but higher than those of the nitrided ones in 50 and 70% nitrogen.

• 한국주조공학회지
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• 제28권3호
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• pp.124-128
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• 2008

The nitride layer was formed on Ti and Ti-10 wt.%Ta-10 wt.%Nb alloy by a plasma nitriding method. Temperature was selected as the main experimental parameter for plasma nitriding. XRD, EDX, and hardness test were employed to analyze the evolution and material properties of the layer. The SEM observation of TiN nitride layer revealed that the thickness of nitride layer tended to increase with increasing temperature. ${\delta}-TiN$, ${\varepsilon}-Ti_{2}N$ and ${\alpha}-Ti$ phases were detected by XRD analysis and the preferred orientation of TiN nitride layer was obviously observed at (220) plane with increasing temperature. From XRD analysis after step polishing the nitride specimens treated at $850^{\circ}C$, as polishing from the surface, TiN and $Ti_{2}N$ phases decreased gradually. After polishing the surface by $4{\um}m$, a small amount of $Ti_{2}N$ and ${\alpha}-Ti$ phases were observed. The adhesive strength test result indicated that adhesive strength increased with increasing temperature.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.171.1-171.1
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• 2016

재료의 표면 강화 방법 중의 하나인 질화공정을 이용하여 탄소강 S45C 소재의 질화 거동에 대하여 연구하였다. $520^{\circ}C$ 온도에서 질화 공정을 진행하여 공정시간에 따른 Kn값을 수소 센서로 측정하여 공정시간에 따른 N-potential의 변화와 그에 따른 화합물층 성장 및 화합물층의 상변화에 대해 관찰하였다. 화합물 층의 미세구조 변화는 광학현미경 및 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 가스 질화 처리 후 표면경도는 약 600Hv의 경도값이 측정되었고, 공정 시간이 늘어남에 따라 화합물층 및 경화깊이가 증가되고 표면 화합물이 성장하여 porous가 감소하는 것을 확인 할 수 있다. 경화깊이는 1440분 일 때 약 0.5mm 경화 깊이를 얻었고, 화합물층의 성장은 ${\varepsilon}$상(Fe2-3N)과 ${\gamma}$'상(Fe4N)으로 두 개의 상으로 형성되는 것을 관찰할 수 있었다. 시험 결과를 바탕으로 S45C 소재의 탄소 함량에 따른 lehrer diagram을 열역학 적으로 계산하고 화합물층의 형성 기구에 대해 비교 분석하였다.

• Applied Microscopy
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• 제44권2호
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• pp.79-82
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• 2014

Aluminum nitride (AlN) powder was easily synthesized by the direct nitridation of Al melt containing ~20 wt.% Mg catalyst and the nitriding behavior was investigated by thermodynamic calculation and through observations of electron microscopy and X-ray diffraction. The addition of Mg catalyst decreased the nitriding temperature below $1,000^{\circ}C$, which is comparable to the high nitriding temperature of $1,400^{\circ}C$ required in carbothermal method. It was caused by a significant increase of the solubility of nitrogen gas due to the increase of Mg catalyst in Al melt. The dissolved nitrogen gas met Mg catalyst and was transformed into metastable $Mg_3N_2$. Finally the metastable phase reacted with Al to AlN.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.220.2-220.2
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• 2014

플라즈마 질화 기술은 기존의 침탄 혹은 고주파 표면 경화 기술 대비 낮은 온도에서 열처리 공정이 진행됨에 따라 열 변형을 최소화 시킬 수 있으며, 후 가공을 간소화 시킬 수 있다는 장점으로 인해 자동차 부품 및 기타 응용 산업 분야에 있어 큰 관심을 받고 있다. 그러나 공정 진행에 장시간이 소요되고 복잡한 형상 및 홀 가공에 의한 기능부, 특히 내경부에 대한 균일 질화 처리가 어려워 실제 응용분야 확장에 큰 제약이 따르고 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 일반 글로우 방전 대비 플라즈마 밀도가 10배 이상 높은 공공 음극 방전(Hollow Cathode Discharge, 이하 HCD) 현상을 이용하여 고속 고균일 질화공정을 개발하고자 하였으며, 상용화 적용을 위한 연구를 함께 진행하였다. 사용된 시료로는 실제 자동차 부품으로 사용되는 SCM415 소재의 ring gear와 slip yoke pipe를 사용하였으며, HCD 형성을 위해 특화된 플라즈마 질화장비를 활용, 공정 압력 및 인가 전력 등을 변수로 실험을 진행 하였다. 그 결과 질화 처리 속도에 있어 기존 글로우 방전 플라즈마 질화 대비 1/4 이하 수준으로 그 소요 시간을 단축시킬 수 있었으며, 다량 장입된 시료의 내경 기능부에 있어서도 높은 균일도를 갖는 질화표면이 형성됨을 확인할 수 있었다. 또한 기능부 표면에 형성된 HCD 현상을 열원으로 사용함으로써 외부가열 장치를 사용하지 않으면서도 기존의 hot wall 방식보다 높은 질화 균일도 구현이 가능하였으며, 소요 자원 및 전력 사용 측면에 있어서도 공정 시간 단축 및 외부 가열 공정 제거에 의한 높은 수준의 에너지 절약이 가능하였다.