• 한국진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.25-34
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• 2003

탄소 원자 간의 interaction potential로서 Tersoff에 의해 제안된 반 경험적인 potential을 이용하여 고경질 탄소박막의 합성 거동을 전산 모사하였다. 고에너지의 탄소익사를 diamond (100) 표면에 충돌시켜 고밀도의 비정질 탄소박막을 만들 수 있었으며, 전산모사에 의해 합성된 탄소 박막의 물성과 Shin 등이 발표한 filtered cathodic arc 공정에 의해 합성된 탄소의 물성을 비교하였다. ta-C 합성 실험에서 관찰된 바와 같이 최적의 에너지 영역에서 다이아몬드에 가장 유사한 물성의 필름이 합성되었으며, 이때의 입사원자 에너지인 50 eV 는 실험적으로 최적의 필름이 얻어지는 조건에서의 탄소이온 에너지와 유사하였다. 전산모사에 의해 합성된 박막은 비정질이었으며, 다이아몬드 lattice에 해당하는 short range order를 가지긴 있었다. 그러나, 최적의 에너지 조건에서는 2.1 $\AA$의 거리의 준안정 site에 탄소들이 많이 존재하는 것을 알 수 있었는데, 이는 필름 표면의 국부적 급냉효과가 최대가 되는 조건과 일치하였다. 이러한 결과는 다이아몬드상 카본필름의 합성에 있어서, 고 에너지의 탄소인자가 충돌하면서 발생하는 국소적인 열에너지의 증가가 가장 빨리 제거되는 조건에서 최적의 물성을 가지는 경질탄소 필름이 형성되는 것을 보여주고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.75-75
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• 2011

전이금속(transition metal) 질화물(nitride)은 높은 경도, 내마모성, 부식 저항성 그리고 내열성 등과 같은 우수한 기계적 물성 때문에 많은 연구가 되어 왔다. 이 중 질화 티타늄은 높은 경도, 내식 및 내마모의 우수한 기계적 특성으로 공구(tool)와 같은 제품의 수명 향상을 위한 표면 코팅으로 사용되어 왔으며, 금(gold)색의 미려한 색상을 이용한 제품의 외관 표면처리, 정형외과 및 치과용 보형물의 수명 및 안정성 향상 등 다양한 분야에 응용 되고 있다. 본 연구에서는 Cathodic Arc 코팅 방식을 이용하여 질화 티타늄을 합성하였으며, 경사 코팅에 따른 단층 및 다층 피막(3-layer)의 미세조직 변화와 그 물성을 평가하였다. 아크 소스에 장착된 타겟은 99.5%의 Ti 타겟을 사용하였고, 시편과 타겟 간의 거리는 약 31 cm이며, 시편은 알코올과 아세톤으로 초음파 세척 된 냉연강판과 SUS 304를 사용하였다. 시편을 진공용기에 장착하고 ~10-6 Torr까지 진공배기를 실시하고, Ar 가스를 진공용기 내로 공급하여 ~10-4 Torr에서 시편에 bias (Pulse : 400V)를 인가한 후 아크를 발생시켜 약 5분간 청정을 실시하였다. 플라즈마 청정이 끝나면 시편에 인가된 bias를 차단하고 코팅하였다. 경사 코팅을 위한 시편의 회전각은 $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$이며, 질화 티타늄의 두께는 약 $3{\mu}m$로 동일하게 코팅 하였다. 경사 코팅된 박막의 경우는 동일 시간 코팅하였을 경우 경사각이 커질수록 두께가 감소하였다. 경사각에 따라 코팅 층이 성장하였고, Bias를 인가 할 경우에는 경사 입사의 효과가 상쇄됨이 관찰되었다. 또한 경사 코팅에 의해 제조된 티타늄 질화물의 경도는 저하 되었으며, $30^{\circ}$와 $60^{\circ}$에 비해 $45^{\circ}$ 경우 경도 저하가 가장 적었다. 결론적으로 Cathodic 아크 코팅 방법으로 질화티타늄을 합성하였고, 경사 코팅을 통해 박막의 미세조직 변화를 확인 하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 이용하여 다양한 구조로 박막의 성장을 유도 할 수 있으며, 이를 통해 경도, 내마모성, 내식성 등의 물성을 변화시킬 수 있는 장점을 가질 것으로 예상된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1995년도 제9회 학술발표회 논문개요집
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• pp.93-94
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• 1995

• 한국진공학회지
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• 제6권S1호
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• pp.137-140
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• 1997

A cathodic arc with beam filter is employed for the deposition of metallic and hydrogen-free amorphous carbon films. A solenoid filter is used to prevent macropaticles and nonionized atoms from reaching the substrate. The detail transport characters of the filter are presented in the paper. With an optmum filter arrangement we are able to obtain a filter output of 18.4% of the total number of ions produced by the vacuum arc discharge. The deposited amorphous cabon thin film contains no hydrogen and a high fraction of $sp^3$ is determined by XPS. A dense Ti film deposited on H13 steel improves the corrosion resistance of the H13 steel and significant improvements of corrosion resistance were observed by implanting Ti, C in the film.

• 한국표면공학회지
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• 제42권5호
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• pp.203-207
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• 2009

Interaction between human osteoblast (hFOB 1.19) and CrN films was conducted in vitro. CrN films were produced by cathodic arc plasma deposition. The surface was characterized by atomic force microscopy (AFM). CrN films, glass substrates and TiN films were cultured with human osteoblasts for 48 and 72 hours. Actin stress fiber patterns and cell adhesion of osteoblasts were found less organized and weak on CrN films compared to those on the glass substrates and the TiN films. Human osteoblasts also showed less proliferation and less distributed microtubule on CrN films compared to those on glass substrates and TiN films. Focal contact adhesion was not observed in the cells cultured on CrN films, whereas focal contact adhesion was observed well in the cells cultured on glass substrates and TiN films. As a result, the CrN film is a potential candidate as a surface coating to be used for implantable devices which requires minimal cellular adhesion.

• 한국표면공학회지
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• 제41권6호
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• pp.264-268
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• 2008

Interaction between human osteoblast and TiN films was conducted in vitro. TiN films were produced by cathodic arc plasma deposition. The surface was characterized by atomic force microscopy (AFM). TiN films, glass substrates and Ti films were cultured with human osteoblasts for 48 and 72 h hours. Actin stress fiber patterns and microtubules of osteoblasts were found slightly more organized and distributed on TiN films compared to those on the Ti films and the glass substrates. Human osteoblasts also showed slightly higher cell attachment, proliferation, and focal contact adhesion on TiN films compared to those on Ti films and glass substrates. Our results demonstrated that TiN films showed slightly better cellular adhesion of osteoblasts than Ti films and glass substrates in a short-time culture period.

• 한국표면공학회지
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• 제36권4호
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• pp.301-306
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• 2003

Multilayered WC-Ti/suv $1-x/Al_{x}$ N coatings were deposited on AISI D2 steel using cathodic arc deposition (CAD) method. These coatings contain structural defects such as pores or droplets. Thus, the substrate is not completely isolated from the corrosive environment. The growth defects (pores, pinholes) in the coatings are detrimental to corrosion resistance of the coatings used in severe corrosion environments. The localized corrosion behavior of the coatings was studied in deaerated 3.5 wt.% NaCl solution using electrochemical techniques (potentiodynamic polarization test) and surface analyses (GDOES, SEM, AES, TEM). The porosity was calculated from the result of potentiodynamic polarization test of the uncoated and coated specimens. The calculated porosity is higher in the $WC-Ti_{0.6}$ $Al_{0.4}$ N than others, which is closely related to the packing factor. The positive effects of greater packing factor act on inhibiting the passage of the corrosive electrolyte to the substrate and lowering the localized corrosion kinetics. From the electrochemical tests and surface analyses, the major corrosion mechanisms can be classified into two basic categories: localized corrosion and galvanic corrosion.

• 한국표면공학회지
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• 제52권5호
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• pp.246-250
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• 2019

Nano-multilayered $Cr_{25.2}Al_{19.5}Si_{4.7}N_{50.5}$ films were deposited on the steel substrate by cathodic arc plasma deposition. They were corroded at $900^{\circ}C$ in $Ar/1%SO_2$ gas in order to study their corrosion behavior in sulfidizing/oxidizing environments. Despite the presence of sulfur in the gaseous environment, the corrosion was governed by oxidation, leading to formation of protective oxides such as $Cr_2O_3$ and ${\alpha}-Al_2O_3$, where Si was dissolved. Iron diffused outward from the substrate to the film surface, and oxidized to $Fe_2O_3$ and $Fe_3O_4$. The films were corrosion-resistant up to 150 h owing to the formation of thin ($Cr_2O_3$ and/or ${\alpha}-Al_2O_3$)-rich oxide layers. However, they failed when corroded at $900^{\circ}C$ for 300 h, resulting in the formation of layered oxide scales due to not only outward diffusion of Cr, Al, Si, Fe and N, but also inward movement of sulfur and oxygen.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2001년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.31-32
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• 2001

Recently, many of the current development in surface modification engineering are focused on multilayered coatings. Multilayered coatings have the potential to improve the tribological and corrosion properties of tools and components. By using cathodic arc deposition, $WC-Ti_{1-x}Al_xN$ multilayers were deposited on steel substrates. Wear tests of four multiplayer coatings were performed using a ball-on-disc configuration with a linear sliding speed of 0.1m/s, 5N load. The tests were carried out at room temperature in airby employing AISI 52100 steel ball ($H_v=848N$) of 11mm in diameter. Electrochemical tests were performed using the potentiodynamic and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements. The surface morphology and topography of the wear scars of tribo-element and the corroded specimen have been determined by using scanning electron spectroscopy (SEM). Also, wear mechanism was determined by using SEM coupled with EDS. Results have showed an improved wear resistance and corrosion resistance of the $WC-Ti_{1-x}Al_xN$ coatings.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.7-9
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• 2007

Thin films of CrAlSiN were deposited on SKD11 tool steel substrate using Cr and AlSi cathodes by a cathodic arc plasma deposition system. The influence of process parameters on the deposited film properties were investigated. The oxidation characteristics of the films were studied at temperatures ranging from 800 and 1000+C up to 50 h in air. The films showed superhardness and good oxidation resistance..