• Title/Summary/Keyword: Plasma-spray coating

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전북대학교 소재공정용 60kW 및 200kW ICP(RF) 플라즈마 발생 장치 구축 현황 (Chonbuk National University 60kW and 200kw ICP(RF) Plasma systems for Advance Material processing)

  • 이미연;김정수;서준호;최성만;홍봉근
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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    • pp.781-783
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    • 2010
  • 전북대학교 고온 플라즈마 응용 연구 센터 구축사업단은 교육과학기술부 기초연구사업 중 고가연구장비 구축사업을 통하여 고부가가치 재료 연구 및 시험생산이 가능한 소재공정용 60kW 와 200kW ICP(RF) 플라즈마 발생장치를 구축하고 있다. 나노분말소재의 합성과 플라즈마 용사 코팅이 가능한 대형 ICP(RF) 플라즈마 장치 구축을 통하여 차세대 전자 부품 소재의 개발 및 고온 플라즈마 기술의 산업화에 이바지 하고자 한다.

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급속가열용 플라스틱 사출금형을 위한 고기능성 표면처리 (High functional surface treatments for rapid heating of plastic injection mold)

  • 박현준;조균택;문경일;김태범;김상섭
    • Design & Manufacturing
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    • 제15권3호
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    • pp.7-12
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    • 2021
  • Plastic injection molds used for rapid heating and cooling must minimize surface damage due to friction and maintain excellent thermal and low electrical conductivity. Accordingly, various surface treatments are being applied. The properties of Al2O3 coating and DLC coating were compared to find the optimal surface treatment method. Al2O3 coating was deposited by thermal spray method. DLC films were deposited by sputtering process in room temperature and high temperature PECVD (Plasma enhanced chemical vapor deposition) process in 723 K temperature. For the evaluation of physical properties, the electrical and thermal conductivity including surface hardness, adhesion and wear resistance were analyzed. The electrical resistance of the all coated samples was showed insulation properties of 24 MΩ/sq or more. Especially, the friction coefficient of high temp. DLC coating was the lowest at 0.134.

알루미늄 기지에 알루미늄-알루미나 혼합분말을 이용한 고온플라즈마 열분사 코팅층의 밀착강도 향상기구 (Improvement of Adhesion Strength of High Temperature Plasma Coated Aluminum Substrate with Aluminum-Alumina Powder Mixture)

  • 박진수;이효룡;이범호;박준식
    • 한국재료학회지
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    • 제25권5호
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    • pp.226-232
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    • 2015
  • 본 연구에서는 손상된 알루미늄 금형의 복원을 위해 고온플라즈마 용사법을 이용하여 금형의 표면에 $Al/Al_2O_3$ 혼합분말을 용사한 후 코팅층과 모재의 증착강도에 대한 평가를 수행하였다. 증착강도의 평가는 분사노즐의 이동속도, 순수한 알루미늄 bond coat 층의 유무에 따라 평가되었으며, bond coat 층을 생성시키지 않았을 때, 코팅층의 두께는 열팽창에 의한 잔류인장응력의 감소를 위해 두껍지 않아야 하지만 일정두께 이상이 되어야 최대의 증착강도를 얻을 수 있음이 나타났다. 또한 순수한 알루미늄 bond coat 층은 내부 결함이 없는 응고된 금속이기 때문에 두께에 따른 증착강도의 영향을 그대로 받아 두께가 두꺼울수록 bond coat 층을 생성시키지 않은 시험편보다 증착강도가 매우 낮게 측정되었다. 반면, 가장 얇게 bond coating 된 시험편 Bc3(3회의 bond coating층과 분사건의 이동속도가 20 cm/sec인 시험편) 는 bond coating을 하지 않은 시험편 중 가장 높은 증착강도를 가지는 시험편 Wbc20(bond coating층이 없고 분사건의 이동속도가 20 cm/sec인 시험편)보다 약 2배 이상증착강도가 향상되었다. 따라서 금형의 복원시에 중간층의 형성이 반드시 필요하며, 이는 코팅층의 잔류 인장응력을 보완시키며 고인성의 순수한 알루미늄과 같은 코팅층과 유사한 층을 코팅하는 것이 필요한 것으로 사료된다.

APS법으로 제조된 열장벽 피막과 PAS법으로 제조된 열장벽 성형체의 고온 물성에 관한 연구 (A Study on the high Temperature Properties of the Graded Thermal Barrier Coatings by APS and PAS)

  • 강현욱;권현옥;한주철;송요승;홍상희;허성강;김선화
    • 한국표면공학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.144-156
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    • 1999
  • Thermal Barrier Coating with Functional Gradient Materials (FGM-TBC) can play an important role to protect the parts from harmful environments in high temperatures such as oxidation, corrosion, and wear and to improve the efficiency of aircraft engine by lowering the surface temperature on turbine blade. FGM-TBC can increase the life spans of product and improve the operating properties. Therfore, in this study the evaluations of mechanical and thermal properties of FGM-TBC such as fatigue, oxidation and wear-resistance at high temperatures have been conducted. The samples of both the TBC with 2, 3, 5 layers (YSZ/NiCrAlY) to be produced by Air Plasma Spray method (APS) and the bulk TBC with 6 layers to be produced by Plasma Assisted Sintering method (PAS) were used. Furthermore, residual stress, bond strength, and thermal conductivity were evaluated. The average thickness of the APS was 500$\mu\textrm{m}$ to 600$\mu\textrm{m}$ and the average thickness of the PAS was 3mm. The hardness number of the top layer of APS was 750 Hv to 810Hv and that of PAS was 950 Hv to 1440Hv. The $ZrO_2$ coating layer of APS was composed of tetragonal structure after spraying as the result of XRD analysis. As shown in the results of the high temperature wear test, the 3 layer coating of APS had the best wear resistance at $800^{\circ}C$ and the 5 layer coating of APS had the best wear resistance at $600^{\circ}C$. But, these coatings had the tendency of the low-temperature softening at $300^{\circ}C$. The main mechanism of wear was the adhesive wear and the friction coefficient of coatings was increased as increasing the test temperatures. A s results of thermal conductivity test, the ${\Delta}T$ of the APS coating was increased as number of layer and the range of thermal conductivity of the PAS was $800^{\circ}C$ to $1000^{\circ}C$.

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전자 빔 물리적 증착(EB-PVD)법으로 코팅된 YSZ 열차폐층의 압흔손상 거동에 대한 하부층의 영향 (Influence of Subsurface Layer on the Indentation Damage Behavior of YSZ Thermal Barrier Coating Layers Deposited by Electron Beam Physical Vapor Deposition)

  • 허용석;박상현;한인섭;우상국;정연길;백운규;이기성
    • 한국세라믹학회지
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    • 제45권9호
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    • pp.549-555
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    • 2008
  • The thermal barrier coating must withstand erosion when subjected to flowing gas and should also maintain good stability and mechanical properties while it must also protect the turbine component from high temperature, hot corrosion, creep, and oxidation during operation. In this study we investigated the influence of subsurface layer, $Al_2O_3$ or NiCrCoAIY bond coat layer, on the indentation damage behavior of YSZ thermal barrier coating layers deposited by electron beam physical vapor deposition (EB-PVD). The bond coat is deposited using different process such as air plasma spray (APS) or spray of high velocity oxygen fuel (HVOF) and the thickness is varied. Hertzian indentation technique is used to induce micro damages on the coated layer. The stress-strain behaviors are characterized by results of the indentation tests.

EB-PVD 공정을 통한 열차폐 코팅 공정 기술 개발

  • 강용진;이성훈;남욱희;변응선;김종국
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.193.2-193.2
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    • 2014
  • 열차폐 코팅(Thermal Barrier Coating)은 주로 항공기 엔진이나 화력발전용 터빈 등의 $1300^{\circ}C$ 이상의 고온에서 사용되는 부품에 적용되어 모재(내열합금)의 손상 방지 및 에너지 효율 향상을 위해 사용되고 있다. 열차폐 코팅의 경우 Plasma Spray 공법과 EB-PVD(전자빔 물리 증착법) 공법이 가장 많이 사용되고 있다. Plasma Spray에 의한 열차폐 코팅 공정은 생산 비용이 저렴하고 수평형 적층 구조를 통한 높은 열전도율을 가지는 장점이 있으며, EB-PVD 공정은 수직형 구조의 열차폐막을 통해 내열 충격성과 내열 사이클성이 양호하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 열 사이클의 내구성이 뛰어난EB-PVD를 이용하여 열차폐 코팅 공정연구를 진행하였다. 본 연구소에서 사용하고 있는 EB-PVD 는 종래의 장치와는 달리 70 kW급 전자총 5기가 장착 되어 있으며, 각각 시편 가열용 전자총 2기 및 피코팅용 가열 전자총 3기로 구성되어 있다. 이런 구성을 통해 다양한 종류의 열차폐 박막과 높은 결정성과 치밀도를 가지는 박막 형성할 수 있을 것이다. 본 발표에서는 EB-PVD 공정 연구결과 및 향후 실용화를 위한 개발 연구 방향에 대해서 기술하였다.

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플라즈마 용사를 이용한 복합세라믹 미세필터 연구 (Study on Metal Microfilter Coated with Ceramics by Using Plasma Thermal Spray Method)

  • 송인규;이영민;신현명;최해운
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권9호
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    • pp.1035-1040
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    • 2011
  • 본 논문은 세라믹과 금속파우더를 이용한 복합소재를 플라즈마 용사 방식으로 개발한 결과를 수록하였다. 사용된 세라믹 파우더는 $Al_2O_3+40TiO_2$ 이고 입자 크기는 $20{\mu}m$, $Al_2O_398+$파우더의 입자 크기는 $45{\mu}m$를 사용하였다. $20{\mu}m$, $30{\mu}m$$50{\mu}m$ 금속필터 입자는 SIKA-R 20IS, 30IS 및 50IS(소결금속필터)을 사용 했으며, $75{\mu}m$ 금속필터 입자는 5 겹 소결메쉬 필터를 사용��다. 용사 공정으로 가공된 복합 필터는 세라믹 파우더의 종류, 크기 및 코팅 두께에 따라 성능의 차이를 보였으나, 전반적으로 필터링 가능 능력은 향상되었다.

플라즈마 전해산화 처리된 마그네슘 합금의 내부식성에 미치는 코팅층 내 지르코니아 입자 영향 (Influence of ZrO2 Particulates on Corrosion Resistance of Magnesium Alloy Coated by Plasma Electrolytic Oxidation)

  • 남궁승;고영건;신기룡;신동혁
    • 대한금속재료학회지
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    • 제48권9호
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    • pp.813-818
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    • 2010
  • In current automobile and electronic industries, the use of magnesium alloys where both energy and weight saving are attainable is increasing. Despite their light weight, there has been an inherent drawback arising from the surface vulnerable to be oxidized with ease, specifically under corrosive environments. To protect magnesium alloy from corrosion, the present work deals with the electrochemical response of the oxide layer on magnesium alloy specimen prepared by plasma electrolytic oxidation (PEO) method in an electrolyte with zirconia powder. Surface observation using scanning electron microscopy evidences that a number of zirconia particles are effectively incorporated into oxide layer. From the results of potentio-dynamic tests in 3.5 wt% NaCl solution, the PEO-treated sample containing zirconia particles shows better corrosion properties than that without zirconia, which is the result of zirconia incorporation into the coating layer. Corrosion resistance is also measured by utilizing salt spray tests for 120 hrs.

AZ91D 상용 마그네슘합금위에 316L과 420의 스테인레스 스틸의 플라즈마 코팅층의 마모와 기계적 특성 (Tribological and mechanical properties of plasssma sprayed 316L and 420 stainless steel layers on the AZ91D commercial magesium alloy)

  • 이수완;박종문;이명호;짐진수
    • 한국표면공학회지
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    • 제30권6호
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    • pp.365-373
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    • 1997
  • 316L and 420 Stainless steels were deposited onto AZ9ID commercial magnesium alloy by plasma spray process with various gas flow rate of, TEX>$H_2$ secondary gas. And hardness as well as were track volume, coefficient of friction also had been measured. wear and hardness were measured by using reciprocal configuration tribometer and microghardness tester, respectively. Also, the microstructure of the coatings surface the cross sectional area of coating surface and cross sectional area of coaing/Substrate interface had been analyzed with Scanning Electron Microscope(SEM) and Optical microscope(OM). Finally, optimal process parameters for the improvement of coating efficiency such as mechanical property and wear behavior were examined.

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AZ9lD 상용 마그네슘합금에 코팅된 Cr$_2$O$_3$층의 기계적 및 내마모 특성에 미치는 플라즈마 용사조건의 효과 (Effect of Plasma Spraying Parameter on Mechanical and Tribological Property of Cr$_2$O$_3$ Coating Layer on AZ9lD Commercial Magenesium Alloy)

  • 이수완;박종문;이명호;김진수
    • 한국표면공학회지
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    • 제30권6호
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    • pp.400-405
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    • 1997
  • The experimental study has been performed to deposit to deposit chromia powder on magnssium alloy for tribological and mechanical properties. The optimal condition was obtained by changing the spray condition such as working distance and gun power. As ceramics was coated onto the a light metal such as Mg according to the weight reduection of the car engine block, it could acquire that the engine efficiency deu to the weight reduction and properties such as resistance to heat, as well as wear. Coating qualities are discussed with respect to hardness, tribologicalproperty, and microstructure. The tribological and mechanical properties are investigated by using the reciprocal configuration tribometer and microharduess tester. Wear mode is determined by observing the SEM morhpology of wear track and cross section view of wear track.

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