• Title/Summary/Keyword: TiFe

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Textural and Genetic Implications of Type II Xenoliths Enclosed in Basaltic Rocks from Jeju Island (제주도 현무암에 포획된 Type II 포획암: 성인과 조직적 특성)

  • Yu, Jae-Eun;Yang, Kyoung-Hee;Hwang, Byoung-Hoon;Kim, Jin-Seop
    • The Journal of the Petrological Society of Korea
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    • v.18 no.3
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    • pp.223-236
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    • 2009
  • Ultramafic xenoliths from southeastern part of Jeju Island can be grouped into two types: Type I and Type II. Type I xenoliths are magnesian and olivine-rich peridotite (mg#=89-91), which are commonly found at the outcrop. Most previous works have been focused on Type I xenoliths. Type II xenoliths, consisting of olivine, orthopyroxene and clinopyroxene with higher Fe and Ti components (mg#=77-83) and lower Mg, Ni, Cr, are reported in this study. They are less common with a more extensive compositional range. The studied Type II xenoliths are wehrlite, olivine-clinopyroxenite, olivine websterite, and websterite. They sometimes show ophitic textures in outcrops indicating cumulate natures. The textural characteristics, such as kink banding and more straight grain boundaries with triple junctions, are interpreted as the result of recrystallization and annealing. Large pyroxene grains have exsolution textures and show almost the same major compositions as small exsolution-free pyroxenes. Although the exsolution texture indicates a previous high-temperature history, all mineral phases are completely reequilibrated to some lower temperature. Orthopyroxenes replacing clinopyroxene margin or olivine indicate an orthopyroxene enrichment event. Mineral phases of Type II are compared with Type I xenoliths, gabbroic xenoliths, and the host basalts. Those from Type II xenoliths show a distinct discontinuity with those from Type I mantle xenoliths, whereas they show a continuous or overlapping relation with those from gabbroic xenoliths and the host basalts. Our petrographic and geochemical results suggest that the studied type II xenoliths appear to be cumulates derived from the host magma-related system, being formed by early fractional crystallization, although these xenoliths may not be directly linked to the host basalt.

Geochemical Characteristics of Stream Sediments in the Konyang Area (곤양지역 하상퇴적물에 대한 지구화학적 특성)

  • Park Yaung-Seog;Park Dae-Woo
    • Economic and Environmental Geology
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    • v.39 no.3 s.178
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    • pp.329-342
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    • 2006
  • The purpose of this study is to determine the geochemical characteristics for the stream sediments in the Konyang area. So we can estimate the environment contamination and understand geochemical disaster. We collect the stream sediments samples by wet sieving along the primary channels and slowly dry the collected samples in the laboratory and grind to pass a 200mesh using an alumina mortar and pestle for chemical analysis. Mineralogy, major, trace and rare earth elements are determined by XRD, XRE, ICP-AES and NAA analysis methods. For geochemical characteristics on the geological groups of stream sediments, the studied area was grouped into quartz porphyry area, sedimentary rock area, anorthosite area and gneiss area. Contents of major elements for the stream sediments in the Konyang area were $SiO_2\;41.86{\sim}76.74\;wt.%,\;Al_{2}O_{3}\;9.92{\sim}30.00\;wt.%,\;Fe_{2}O_{3}\;2.74{\sim}12.68\;wt.%,\;CaO\;0.22{\sim}3.31\;wt.%,\;MgO\;0.34{\sim}3.97\;wt.%,\;K_{2}O\;0.75{\sim}0.93\;wt.%,\;Na_{2}O\;0.25{\sim}1.92\;wt.%,\;TiO_{2}\;0.40{\sim}3.00\;wt.%,\;MnO\;0.03{\sim}0.21\;wt.%,\;P_{2}O_{5}\;0.05{\sim}0.38\;wt.%$. The contents of trace and rare earth elements for the stream sediments were $Cu\;7{\sim}102\;ppm,\;Pb\;15{\sim}47\;ppm,\;Sr\;48{\sim}513\;ppm,\;V\;29{\sim}129\;ppm,\;Zr\;31{\sim}217\;ppm,\;Li\;14{\sim}94\;ppm,\;Co\;5.6{\sim}32.1\;ppm,\;Cr\;23{\sim}259\;ppm,\;Cs\;1.7{\sim}8.7\;ppm,\;Hf\;2.1{\sim}109.0\;ppm,\;Rb\;34{\sim}247\;ppm,\;Sc\;4.5{\sim}21.9\;ppm,\;Zn\;24{\sim}609\;ppm,\;Sb\;0.8{\sim}2.6\;ppm,\;Th\;3{\sim}213\;ppm,\;Ce\;22{\sim}1000\;ppm,\;Eu\;0.7{\sim}5.3\;ppm,\;Yb\;0.6{\sim}6.4\;ppm$. Generally, the contents of $Al_{2}O_{3}\;and\;SiO_2$ had a good relationships with each other in rocks but it had a bad relationships in stream sediments for this study area. The contents of $Fe_{2}O_3$, CaO, MnO and $P_{2}O_{5}$ had a good relationships with major and minor elements in stream sediments of this study area. The contents of Co and V in the stream sediments had a good relationships with other toxic elements.

The Chemistry and Origin of Amphibolitic Rocks in the Sobaegsan Metamorphic Belt and the Ogbang and Sangdong Tungsten Mine Areas, Korea (소백산변성대(小白山變成帶)와 옥방(玉房) 및 상동중석광상내(上東重石鑛床內)의 각섬석질암(角閃石質岩)의 지화학(地化學) 및 성인(成因)에 관(關)한 연구(硏究))

  • So, Chil-Sup;Kim, Sang-Myeong
    • Economic and Environmental Geology
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    • v.8 no.3
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    • pp.147-164
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    • 1975
  • 19 amphibolite samples from the Precambrian Sobaegsan metamorphic belt including the Ogbang mine amphibolites were analyzed for 24 elements each, by wet chemical and emission spectroscopic methods. All the chemical data were evaluated by the methods outlined by Evans and Leake(1960) and Leake(1964) and by Shaw and Kudo(1965). The chemical similarity of all the studied rocks analyzed to basic igneous rocks is consistently indicated particularly by trace element abundance and variation trends. Petrography and oxidation ratios were also considered in attempting to determine the nature of the parent rocks. 3 analyses of W-bearing mafic metamorphic rocks from Sangdong area of the Ogcheon geosynclinal zone are also presented and discussed. Geochemical data for these latter rocks have been possibly derived from mafic tuffs deposited in an area of carbonate deposition.

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Alteration Zoning, Mineral Assemblage and Geochemistry of the Hydrothermal Clay Deposits Related to Cretaceous Felsic Magmatism in the Haenam Area, Southwest Korea (한국 서남부, 해남지역에서 백악기 산성마그마티즘에 관련된 열수점토광상의 누대분배, 광물조합의 지구화학적 연구)

  • Kim, In Joon
    • Economic and Environmental Geology
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    • v.25 no.4
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    • pp.397-416
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    • 1992
  • In the present study, three clay deposits, named the Seongsan, Ogmaesan and Haenam deposits, were investigated. The altered zones are recognized in the hydrothermally altered rocks of the clay deposits from the center of the alteration to the margin: Kaolin, Kaolin-Quartz, Quartz, Sericite and Chlorite zones in the Seongsan deposits; Quartz zone, Alunite zone, Kaolin zone, Sericite zone and Chlorite zone in the Ogmaesan deposits; Quartz zone, Pyrophyllite zone, Sericite zone and Chlorite zone in the Haenam deposits. These zones can be grouped into two types of alteration: Acidic alteration such as Pyrophyllite zone, Alunite zone, Quartz zone, Kaolin zone, Kaolin-Quartz zone and a part of Sericite zone; Propylitic alteration such as Chlorite zone and a part of Sericite zone. All clay deposits belong to high-sulfidation (acid-sulfate) system. The rocks of the acidic alterations are composed of pyrophyllite, alunite, kaolin minerals, sericite, quartz and pyrite. On the basis of bulk chemical compositions, it was found that some components such as $SiO_2$, $TiO_2$, $Fe_2O_3$, FeO, MgO, CaO, $K_2O$ and $Na_2O$ were mobilized considerably from the original rocks. The mobility of these major elements is related to, and controls, mineral assemblages in each altered zone. Polytypes of sericite are determined as $2M_1$ and 1M by X-ray diffraction method. The amount of $2M_1$ is nearly equal to that of 1M in the Seongsan deposits whereas $2M_1$ is less and higher than that of 1M in the Ogmaesan and the Haenam deposits. These facts indicate that formation temperature of sericite is relatively high in the Haenam deposits, moderate in the Seongsan deposits, and low in the Ogmaesan deposits. The ratios of Na/(K+Na) for alunite in the Ogmaesan deposits determined by electron microprobe analyzer (EPMA) are higher than those in the Seongsan deposits. Thus, the alunite of the Ogmaesan deposits must have been formed from the solutions with relatively high aqueous Na/(K+Na) ratios and low pH at a high temperature rather than that of the Seongsan deposits. From all data, it is clarified that alunite is hypogene in origin, and has been formed by oxidation of hydrogen sulfide in the steam-heated environment, and that alunite has been produced by the spectacular solfataric alteration observed at the surface of some present-day hydrothermal systems.

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Proteomic Analysis and Growth Responses of Rice with Different Levels of Titanium Dioxide and UV-B (이산화티탄과 UV-B 수준에 따른 벼 생육과 프로테옴 해석)

  • Hong, Seung-Chang;Shin, Pyung-Gyun;Chang, An-Cheol;Lee, Ki-Sang;Lee, Chul-Won;Woo, Sun-Hee
    • KOREAN JOURNAL OF CROP SCIENCE
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    • v.52 no.1
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    • pp.69-80
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    • 2007
  • Among the photoactive semiconductors such as $TiO_2,\;ZnO,\;Fe_2O_3,\;WO_3,\;and\;CdSe,\;TiO_2$ is the most widely used as photocatalyst in different media, because of its lack of toxicity and stability. In this study, the effects of titanium dioxide were investigated to obtain the information of physiological change in rice plant. Light-adapted Chlorophyll flourescence index decreased and relative electron transport rate of rice leaves was activated by titanium dioxide under $2,400\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$ PAR (Photosynthetic active radiation). Relative electron transport rate of rice leaf treated with titanium dioxide 10 ppm was high in order of $2,400\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}\;PAR,\;2,200\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}\;PAR,\;450\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}\;PAR$ and titanium dioxide 10 ppm (45.1%), control (32.4%), diuron 10 ppm (15.3%) under $2,400\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}\;PAR$. Titanium dioxide increased photosynthesis of the rice leaf under $13.6\;KJ\;m^{-2}\;day^{-1}$ UV-B only. With titanium dioxide 20 ppm, reduced UV-B ($0.15\;KJ\;m^{-2}\;day^{-1}$) intensity changed the induction of proteins and twenty-five proteins were identified. Among them, seventy proteins were up-regulated, four proteins were down-regulated and four proteins were newly synthesized. Function of these proteins was related to photosynthesis (52%), carbohydrate metabolism (4%), stress/defense (8%), secondary metabolism (4%), energy/electron transport (4%), and miscellaneous (28%).

휨 구조의 압전 마이크로-켄틸레버를 이용한 진동 에너지 수확 소자

  • Na, Ye-Eun;Park, Hyeon-Su;Park, Jong-Cheol
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2014.02a
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    • pp.476-476
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    • 2014
  • 서론: 저 전력 소모를 필요로 하는 무선 센서 네트워크 관련 기술의 급격한 발달과 함께 자체 전력 수급을 위한 진동 에너지 수확 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 다양한 구조와 소재를 압전 외팔보에 적용하여 제안하고 있다. 그 중에서도 진동 기반의 에너지 수확 소자는 주변 환경에서 쉽게 진동을 얻을 수 있고, 높은 에너지 밀도와 제작 방법이 간단하다는 장점을 가지고 있어 많은 분야에 응용 및 적용 가능하다. 기존 연구에서는 2차원적으로 진동 에너지 수확을 위한 휜 구조의 압전 외팔보를 제안 하였다. 휜 구조를 갖는 압전 외팔보는 각각의 짧은 두 개의 평평한 외팔보가 일렬로 연결된 것으로 볼 수 있다. 하나의 짧고 평평한 외팔보는 진동이 가해지면 접선 방향으로 응력이 생겨 최대 휨 모멘텀을 갖게 된다. 그러므로 휜 구조를 갖는 외팔보는 진동이 인가됨에 따라 길이 방향과 수직 방향으로 진동한다. 하지만, 이 구조는 수평 방향으로 가해지는 진동에 대한 에너지를 수확하기에는 한계점을 가진다. 즉, 3축 방향에서 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확하기는 어렵다. 본 연구에서는 3축 방향에서 에너지를 효율적으로 수확할 수 있도록 헤어-셀 구조의 압전 외팔보 에너지 수확소자를 제안한다. 제안된 소자는 길이 방향과 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향으로도 진동하여 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있다. 구성 및 공정: 제안하는 소자는 3축 방향에서 임의의 진동을 수확하기 위해서 길이를 길게 늘이고 길이 방향을 따라 휘어지는 구조의 헤어-셀 구조로 제작하였다. 외팔보의 구조는 외팔보의 폭 대비 길이의 비가 충분히 클 때, 추가적인 자유도를 얻을 수 있다. 그러므로 헤어-셀 구조의 에너지 수확 소자는 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향을 통해서 3차원적으로 임의의 주변 진동 에너지를 수확하여 전기적인 에너지로 생성시킬 수 있다. 제작된 소자는 높은 종횡비를 갖는 무게 추($500{\times}15{\times}22{\mu}m3$)와 길이 방향으로 길게 휜 압전 외팔보($1000{\times}15{\times}1.7{\mu}m3$)로 구성되어있다. 공정 과정은 다음과 같다. 먼저, 실리콘 웨이퍼 위에 탄성층을 형성하기 위해 LPCVD SiNx를 $0.8{\mu}m$와 LTO $0.2{\mu}m$를 증착 후, 각각 $0.03{\mu}m$$0.12{\mu}m$의 두께를 갖는 Ti와 Pt을 하부 전극으로 스퍼터링한다. 그리고 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 박막을 $0.35{\mu}m$ 두께로 졸겔법을 이용하여 증착하고 상부 Pt층을 두께 $0.1{\mu}m$로 순차적으로 스퍼터링하여 형성한다. 상/하부 전극은 ICP(Inductively Coupled Plasma)를 이용해 건식 식각으로 패턴을 형성한다. PZT 층과 무게 추 사이의 보호막을 씌우기 위해 $0.2{\mu}m$의 Si3N4 박막이 PECVD 공정법으로 증착되고, RIE로 패턴을 형성된다. Ti/Au ($0.03/0.35{\mu}m$)이 E-beam으로 증착되고 lift-off를 통해서 패턴을 형성함으로써 전극 본딩을 위한 패드를 만든다. 초반에 형성한 실리콘 웨이퍼 위의 SiNx/LTO 층은 RIE로 외팔보 구조를 형성한다. 이후에 진행될 도금 공정을 위해서 희생층으로는 감광액이 사용되고, 씨드층으로는 Ti/Cu ($0.03/0.15{\mu}m$) 박막이 스퍼터링 된다. 도금 형성층을 위해 감광액을 패턴화하고, Ni0.8Fe0.2 ($22{\mu}m$)층으로 도금함으로써 외팔보 끝에 무게 추를 만든다. 마지막으로, 압전 외팔보 소자는 XeF2 식각법을 통해 제작된다. 제작된 소자는 소자의 여러 층 사이의 고유한 응력 차에 의해 휨 변형이 생긴다. 실험 방법 및 측정 결과: 제작된 소자의 성능을 확인하기 위하여 일정한 가속도 50 m/s2로 3축 방향에 따라 입력 주파수를 변화시키면서 출력 전압을 측정하였다. 먼저, 소자의 기본적인 공진 주파수를 얻기 위하여 수직 방향으로 진동을 인가하여 주파수를 변화시켰다. 그 때에 공진 주파수는 116 Hz를 가지며, 최대 출력 전압은 15 mV로 측정되었다. 3축 방향에서 진동 에너지 수확이 가능하다는 것을 확인하기 위하여 제작된 소자를 길이 방향과 수평 방향으로 가진기에 장착한 후, 기본 공진 주파수에서의 출력 전압을 측정하였다. 진동이 길이방향으로 가해졌을 때에는 33 mV, 수평방향으로 진동이 인가되는 경우에는 10 mV의 최대 출력 전압을 갖는다. 제안하는 소자가 수 mV의 적은 전압은 출력해내더라도 소자는 진동이 인가되는 각도에 영향 받지 않고, 3축 방향에서 진동 에너지를 수확하여 전기에너지로 얻을 수 있다. 결론: 제안된 소자는 3축 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있는 에너지 수확 소자를 제안하였다. 외팔보의 구조를 헤어-셀 구조로 길고 휘어지게 제작함으로써 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향에서 출력 전압을 얻을 수 있다. 미소 전력원으로 실용적인 사용을 위해서 무게추가 더 무거워지고, PZT 박막이 더 두꺼워진다면 소자의 성능이 향상되어 높은 출력 전압을 얻을 수 있을 것이라 기대한다.

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Enhanced Light Harvesting by Fast Charge Collection Using the ITO Nanowire Arrays in Solid State Dye-sensitized Solar Cells

  • Han, Gill Sang;Yu, Jin Sun;Jung, Hyun Suk
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2014.02a
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    • pp.463-463
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    • 2014
  • Dye-sensitized solar cells (DSSCs) have generated a strong interest in the development of solid-state devices owing to their low cost and simple preparation procedures. Effort has been devoted to the study of electrolytes that allow light-to-electrical power conversion for DSSC applications. Several attempts have been made to substitute the liquid electrolyte in the original solar cells by using (2,2',7,7'-tetrakis (N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9-9'-spirobi-fluorene (spiro-OMeTAD) that act as hole conductor [1]. Although efficiencies above 3% have been reached by several groups, here the major challenging is limited photoelectrode thickness ($2{\mu}m$), which is very low due to electron diffusion length (Ln) for spiro-OMeTAD ($4.4{\mu}m$) [2]. In principle, the $TiO_2$ layer can be thicker than had been thought previously. This has important implications for the design of high-efficiency solid-state DSSCs. In the present study, we have fabricated 3-D Transparent Conducting Oxide (TCO) by growing tin-doped indium oxide (ITO) nanowire (NWs) arrays via a vapor transport method [3] and mesoporous $TiO_2$ nanoparticle (NP)-based photoelectrodes were prepared using doctor blade method. Finally optimized light-harvesting solid-state DSSCs is made using 3-D TCO where electron life time is controlled the recombination rate through fast charge collection and also ITO NWs length can be controlled in the range of over $2{\mu}m$ and has been characterized using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Structural analyses by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and X-Ray diffraction (XRD) results reveal that the ITO NWs formed single crystal oriented [100] direction. Also to compare the charge collection properties of conventional NPs based solid-state DSSCs with ITO NWs based solid-state DSSCs, we have studied intensity modulated photovoltage spectroscopy (IMVS), intensity modulated photocurrent spectroscopy (IMPS) and transient open circuit voltages. As a result, above $4{\mu}m$ thick ITO NWs based photoelectrodes with Z907 dye shown the best performing device, exhibiting a short-circuit current density of 7.21 mA cm-2 under simulated solar emission of 100 mW cm-2 associated with an overall power conversion efficiency of 2.80 %. Finally, we achieved the efficiency of 7.5% by applying a CH3NH3PbI3 perovskite sensitizer.

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STRESS DISTRIBUTION FOR NITI FILES OF TRIANGULAR BASED AND RECTANGULAR BASED CROSS-SECTIONS USING 3-DIMENSIONAL FINITE ELEMENT ANALYSIS (만곡 근관에서 삼각 혹은 장방형 단면 구조의 니켈-티타늄 파일 응력 분포에 관한 3차원 유한요소 연구)

  • Kim, Hyun-Ju;Lee, Chan-Joo;Kim, Byung-Min;Park, Jeong-Kil;Hur, Bock;Kim, Hyeon-Cheol
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • v.34 no.1
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    • pp.1-7
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    • 2009
  • The purpose of this study was to compare the stress distributions of NiTi rotary instruments based on their cross-sectional geometries of triangular shape-based cross-sectional design, S-shaped cross-sectional design and modified rectangular shape-based one using 3D FE models. NiTi rotary files of S-shaped and modified rectangular design of cross-section such as Mtwo or NRT showed larger stress change while file rotation during simulated shaping. The stress of files with rectangular cross-section design such as Mtwo, NRT was distributed as an intermittent pattern along the long axis of file. On the other hand, the stress of files with triangular cross-section design was distributed continuously. When the residual stresses which could increase the risk of file fatigue fracture were analyzed after their withdrawal. the NRT and Mtwo model also presented higher residual stresses. From this result, it can be inferred that S-shaped and modified rectangular shape-based files were more susceptible to file fracture than the files having triangular shape-based one.

Enhanced Mechanical Properties and Thermal Stability of CrAlN Coatings by Interlayer Deposition (중간층 증착에 의한 CrAlN 코팅의 기계적 물성 및 내열성 향상에 관한 연구)

  • Kim, Hoe-Geun;Ra, Jeong-Hyeon;Song, Myeon-Gyu;Lee, Sang-Yul
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2016.11a
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    • pp.100-100
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    • 2016
  • 물리기상증착방법 (Physical vapor deposition)에 의하여 합성된 천이금속 질화물 박막은 경도, 내마모성 등 절삭공구의 성능을 향상시키며, Ti-Al-N, Ti-Zr-N, Zr-Al-N, Cr-Si-N 등의 3원계 경질 박막에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 이중에서도 CrAlN 코팅은 높은 경도, 낮은 표면 조도 등의 우수한 기계적 특성 이외에 고온에서 안정한 합금상 형성으로 인하여 우수한 내열성을 보유하여 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 그러나 최근 공구사용 환경의 가혹화로 인하여 코팅의 내마모성 및 내열성 등의 물성 향상을 통한 공구의 수명 향상이 필요시 되고 있으며, 코팅에 적합한 중간층을 합성함으로써 공구 코팅으로의 적용 가능성을 높이는 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 CrAlN 코팅의 물성을 향상시키기 위해 CrAlN 코팅과 WC-Co 6wt.% 모재 사이에 CrN, CrZrN, CrN/CrZrSiN 등의 다양한 중간층을 합성하였으며, 중간층을 포함한 모든 코팅의 두께는 $3{\mu}m$ 로 제어하였다. 합성된 코팅의 미세조직, 경도 및 탄성계수, 내모성을 분석하기 위해 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), nano-indentation, ball-on-disk 마모시험기 및 ${\alpha}-step$을 사용하였다. 코팅의 내열성을 확인하기 위해 코팅을 furnace에 넣어 공기중에서 500, 600, 700, 800, 900, $1,000^{\circ}C$로 30분 동안 annealing 한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정하였다. CrAlN 코팅을 나노 인덴테이션으로 분석한 결과, 모든 코팅의 경도(35.5-36.2 GPa)와 탄성계수(424.3-429.2 GPa)는 중간층의 종류에 상관없이 비슷한 값을 보인 것으로 확인됐다. 그러나, 코팅의 마찰계수는 중간층의 종류에 따라 다른 값을 보였으며, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수는 0.34로 CrZrN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수(0.41)에 비해 낮은 값을 보였다. 또한, 코팅의 마모율 및 마모폭도 비슷한 경향을 보인 것으로 보아, CrN/CrZrSiN 중간층을 합성한 CrAlN 코팅의 내마모성이 상대적으로 우수한 것으로 판단된다. 이것은 중간층의 H/E ratio가 코팅의 내마모성에 미치는 영향에 의한 결과로 사료된다. H/E ratio는 파단시의 최대 탄성 변형율로써, 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배에 따라 코팅 내의 응력의 완화 정도가 변하게 된다. WC 모재 (H/E=0.040)와 CrAlN 코팅(H/E=0.089) 사이에서 CrN, CrZrSiN 중간층의 H/E ratio 는 각각 0.076, 0.083 으로 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배가 점차 증가함을 확인 할 수 있었고, 일정 응력이 지속적으로 가해지면서 진행되는 마모시험중에 CrN과 CrZrSiN 중간층이 WC와 CrAlN 코팅 사이에서 코팅 내부의 응력구배를 완화시키는 역할을 함으로써 CrAlN 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 모든 코팅을 열처리 후 경도 분석결과, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅은 $1,000^{\circ}C$까지 약 28GPa의 높은 경도를 유지한 것으로 확인 되었고, 이는 CrZrSiN 중간층 내에 존재하는 $SiN_x$ 비정질상의 우수한 내산화성에 의한 결과로 판단된다.

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Fabrication of Ba-, Pb-electronic ceramics by powder prepartion of wet chemical method (습식화학적 분말합성법에 의한 Ba-, Pb-계 전자세라믹스의 제조)

  • 이병우;오근호
    • Proceedings of the Korea Association of Crystal Growth Conference
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    • 1996.06b
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    • pp.259-279
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    • 1996
  • 최근 정보·전자산업의 발전으로 고 신뢰성 전자재료에 대한 수요가 증대되고 있으며 이러한 첨단산업의 기반의 될 신소재 중 전자세라믹스가 차지하는 비중이 그 대부분을 차지하고 있으며 이에 대한 수요와 기대가 점점 커지고 있다. 이러한 전자세라믹스는 유전재료, 자성재료, 압전재료, 도전성 재료 등으로 나뉘게 된다. 어떠한 분류에 들어가든 그 조성은 금속의 산화물 형태가 일반적이며 미세한 분말의 성형체를 소결(sintering) 함으로써 최종제품으로 완성된다. 이러한 전잣라믹스가 최근 요구되는 고 신뢰성, 고 밀도화를 달성하기 위해선 원료 분말 제조단계부터 제어가 필요하다. 원료분말의 균일·균질성과 그 입도는 소결특성 뿐만아니라 전기적 특성에도 큰 영향을 미치기 때문이다. 세라믹스의 분말제조 방법 중 일반적으로 사용되는 방법으로는 고상 산화물을 혼합하여 하소(calcination)한 후 분쇄하는 '고상합성법'과 금속의 염 또는 alkoxide 용액을 이용하여 화학적으로 제조하는 '습식 화학적 합성법'이 있다. 고상합성법은 합성온도가 높고 기계적 분쇄와 혼합에 의존하므로 균일·균질성이 떨어지고 분말크기를 1㎛ 이하로 만들기 힘들다. 반면에 습식화학적 합성법은 기계적인 분쇄와 혼합에선 얻을 수 없는 원자 혹은 분자단위의 균일한 혼합과 submicron 이하의 미세한 분말을 얻을 수 있다. 따라서 이러한 습식 화학적 합성으로 얻은 분말을 사용하면 미세한 입자의 특성으로 인해 소결온도를 낮출 수 있으며 균일한 미세구조와 균질한 조성을 갖게되어 기계적·전기적 물성증진도 가져올 수 있게 된다. 습식 화학적 분말합성법은 전술하였듯이 alkoxide의 가수분해를 이용하는 sol-gel 법과 금속의 염(salt) 용액을 이용하여, 화학적으로 화합물 침전을 얻거나 또는 공침전물(coprecipitate) 형태의 분말을 얻는, 침전법으로 나뉠 수 있다. 침전법의 근본원리는 pH 및 pCO3 등에 따른 이온종의 용해도 차이를 이용하는 것으로써 각 이온종에 따른 solubility product(ksp)를 이용하여 설명된다. 본 연구에서는 침전법을 사용한 Ba-, Pb-계 전자세라믹스의 분말합성에 대한 이론적 고찰과 공정개발 및 실험을 통한 물성증진 효과에 대해 알아보았다. 본 실험상의 전자세라믹스 조성은 강유전체, 세라믹반도체, 압효과에 대해 알아보았다. 본 실험상의 전자세라믹스 조성은 강유전체, 세라믹 반도체, 압전재료로 널리 사용되는 BaTiO3, PZT(PbZrO3-PbTiO3)와 수직 자기기록매체로 큰 가능성이 있으며 hard ferrite로 널리쓰이는 Ba-feerite(BaFe12O19)로써 수산화물 형태의 침전에 대한 기구(mechanism)와 물성에 대해 살펴보았다. 이러한 침전법에 의한 분말합성 과정에는 소결체의 물성에 영향을 미치는 pH 조절제나 원료에서 혼입될 수 있는 Na+, K+, Cl-, SO4- 등의 제거(washing 혹은 filtering)가 필수적이다. 그러나 침전법에서 얻게 되는 분말은 매우 미세하여 colloid를 형성하게 되며, 이러한 colloid 상태의 미세한 침전입자가 filtering media에 끼이게 되어 견고하면서도 상당한 부피를 가지는 filter cake을 형성하기 때문에 filtering에 많은 시간과 다량의 filtering agent (본 실험의 경우엔 증류수)가 필요하게 된다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 colloid 상태의 침전물을 얼렸다 녹이는 freezing process를 개발, 적용하여 그 원리 및 효과, 그로인한 분말형태를 관찰하여 보았다.

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