• Journal of Welding and Joining
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• 제34권3호
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• pp.61-68
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• 2016

Characteristics of dissimilar metal welds between alloy steel ASTM A387 Gr. 91 and carbon steel ASTM A516 Gr.70 made with Flux cored arc welding(FCAW) have been evaluated in terms of microstructure, mechanical strength, chemical analysis by EDS as well as corrosion test. Three heat inputs of 15.0, 22.5, 30.0kJ/cm were employed to make joints of dissimilar metals with E91T1-B9C wire. Post-weld heat treatment was carried out at $750^{\circ}C$ for 2.5 h. Based on microstructural examination, tempered martensite and lower bainite were formed in first layer of weld metal. The amount of tempered martensite was decreased and the amount of lower bainite was increased with increasing heat input and layer. Heat affected zone of alloy steel showed the highest hardness due to the formation of tempered Martensite and lower Bainite. Tensile strengths of dissimilar welds decreased with increasing heat inputs. Dissimilar welds seemed to have a good hot cracking resistance due to the low HCS index below 4. The salt spray test of dissimilar metals showed that the corrosion rate increased with increasing heat inputs due to the increase of the amount of lower Bainite.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권10호
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• pp.4365-4370
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• 2012

MAO 법을 이용하여 전류밀도 4A/$cm^2$조건에서 3종류의 전해액과 코팅시간에 따라 AZ31 마그네슘 합금을 산화피막 처리하였다. 코팅시간이 길어짐에 따라 코팅층의 표면형상은 기공이 더욱 커지고, 표면에 균열이 발생하기도 하였다. 또한 코팅시간이 길어짐에 따라 코팅층의 두께와 경도(HV)값은 증가하였다. AZ31합금의 코팅층 상들은 MgO, $Mg_2SiO_4$ 그리고 $MgAl_2O_4$ 산화물로 이루어졌다. 산화코팅된 AZ31합금을 5% NaCl 용액에서 168시간동안 염수분무실험결과 우수한 내식성을 나타냈다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제35권3호
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• pp.68-74
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• 2017

Characteristics of dissimilar metal welds between alloy steel ASTM A387 Gr. 91 and carbon steel ASTM A516 Gr.70 made with Flux cored arc welding(FCAW) have been evaluated in terms of microstructure, mechanical strength, chemical analysis by EDS as well as corrosion test. Three heat inputs of 15.0, 22.5, 30.0kJ/cm were employed to make joints of dissimilar metals with E71T-1C wire. Post-weld heat treatment was carried out at $750^{\circ}C$ for 2.5 h. Based on microstructural examination, Intragranular polygonal ferrite and grainboundary ferrite were formed only in first layer of weld metal. Another layers consisted of acicular ferrite and $Widmannst{\ddot{a}}tten$ ferrite. The amount of acicular ferrite was increased with decreasing heat input and layer. Heat affected zone of alloy steel showed the highest hardness due to the formation of tempered martensite and lower bainite. Lower and upper bainite were formed in heat affected zone of carbon steel. Tensile strengths of dissimilar metal welds decreased with increasing heat inputs. Dissimilar metal welds showed a good hot cracking resistance due to the low HCS index below 4. The salt spray test of dissimilar metals welds showed that the weight loss rate by corrosion below 170 hours was decreased with increasing heat inputs due to the increase of the amount of acicular ferrite.

• 한국환경보건학회지
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• 제36권3호
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• pp.236-246
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• 2010

In preparative anti-corrosive coating experiments, polyaniline was obtained by reacting an oxidizing agent with the monomer aniline. Further, the primer coating was prepared using a variety of widely-used materials such as urethane resin. For the top coating, epoxy resin and acrylic urethane resin were used. Characteristics of the coatings were assessed according to KS and ASTM specifications, and the structure of the polyaniline was characterized using FT-IR and TGA. For analysis of anti-corrosive properties in salt-spray experiments, measurements of the oxidation state of iron and surface atomic analysis were conducted using XPS and SEM-EDX. Unlike general anti-corrosive coatings which exhibit anti-corrosive effects only as a primer coating, the anti-corrosive coatings using polyaniline as the anti-corrosive pigment showed a marked synergistic effect with the top coatings. In other words, the top coatings not only produce a fine view effect, but also increase, through interaction with the primer coatings, the resistance to diffusion of corrosive factors from the external environment. It was also found that, unlike the heavy metal oxide-forming layer of the passive barrier alone, the polyaniline anti-corrosive pigment oxidized iron at the interface with the iron substrate to form a passive barrier in the oxidic layer, and itself formed a potential barrier layer with anti-corrosive factors from the external environment. Although the passive layer was damaged, the damaged area did not become completely oxidized iron; on the contrary, it showed a tendency to reduction. This can be interpreted such that a passive layer is formed again on the damaged area, and that at the same time there is a tendency to self-healing.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권3호
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• pp.25-29
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• 2014

본 연구에서는 친환경적이고, 보관수명이 1년 이상이며, 부식특성이 좋은 플라즈마 유기막 표면처리에 대한 솔더링 특성을 기존 표면처리법인 OSP와 비교하였다. 플라즈마 표면처리는 할로겐계 전구체를 사용하여 CVD 방법으로 증착하였고, 증착두께는 20 nm이었다. 본 연구에서 사용된 솔더 조성은 Sn-3.0 wt%Ag-0.5 wt%Cu이었다. 염수분무시험에서 플라즈마 표면처리 유기막은 OSP보다 우수한 부식 저항성을 나타내었다. 멀티리플로우 조건에서 플라즈마 표면처리는 OSP보다 우수한 솔더 퍼짐성을 나타내었다. 솔더링 후 단면 미세조직을 분석한 결과, 플라즈마 표면처리와 OSP시편 모두 유사한 금속간화합물층 두께 및 형상을 갖고 있었다. 플라즈마 표면처리와 OSP 모두 유사한 접합강도를 가지고 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.96-96
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• 2018

금속재료 중 알루미늄(Al)은 일반적으로 많이 사용되는 철강재에 비해 그 비중이 약 $1/3(2.7g/cm^3)$인 경량이고 열전도율이 약 3배($196kcal/^{\circ}C$, $20^{\circ}C$)로 높은 특성 등을 갖고 있다. 또한 대량생산에 의한 경제성을 가지기 때문에 건축 구조재, 전기 및 가전 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 위와 같은 특성으로 인해 열교환기의 종류에서 응축기(Condenser) 및 증발기(Evaporator)는 알루미늄(Al)을 널리 사용하고 있다. 하지만 단일 응축기 부품에도 이종 알루미늄 소재가 사용됨에 따라 갈바닉 부식이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 상용되고 있는 열교환기 중 응축기에서의 이종 알루미늄 재료로 인해 나타나는 갈바닉 부식 특성을 관찰-분석-연구 하였다. 본 연구에 사용된 알루미늄 재료는 현재 응축기 재료 중에서 각각 Tube와 Fin으로 널리 상용되고 있는 Al 1100과 Al 3003을 사용하였다. 표면 모폴로지는 SEM을 통해 관찰하였고 EDS를 통해 조성원소를 분석하였다. 또한 내식성 평가를 위해 5% NaCl 환경에서의 SST(Salt spray test, 염수분무시험) 시험과 3% NaCl 용액 내 자연침지 시험 및 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험을 진행하였으며 더불어 갈바닉 부식 시험에 따른 혼합 전위 측정 및 외관 관찰을 하였다. 각 재료는 실험에 대해 동일한 표면적을 노출시켜 시험하였다. 5% NaCl 환경에서의 염수분무 시험 결과 Fin(Al 3003)의 경우에는 Tube(Al 1100) 보다 빠른 부식거동을 보이며 국부적인 공식부식(Pitting corrosion)이 촉진되었다. Tube(Al 1100)의 경우에는 치밀한 Al2O3 형성과 부식에 따른 Al(OH)3를 생성함에 따라 Fin(Al 3003)에 비해 느린 부식거동을 보였다. 3% NaCl 용액 내 자연 침지 및 전위 측정 결과 초기 전위는 Fin(Al 3003, 약 -0.85V/SCE)이 Tube(Al 1100, 약 -1.05V/SCE)에 비해 더 높은 값을 가지며 약 72시간 이후 Tube(Al 1100) 시편이 더 안정적인 전위 값을 나타냈다. 이는 안정적인 Al(OH)3 피막 형성에 기인한 것으로 사료된다. 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험 결과 Fin(Al 3003) 시편에서 더 귀한 부식 전위 값을 나타냈지만 부식 전류는 더 낮은 값을 나타냈다. 상기 시험 결과를 바탕으로 Fin-Tube 간 장기간 접촉 시에는 갈바닉 부식이 발생할 수 있을 것으로 사료된다. 갈바닉 부식 시험 결과 초기 혼합 전위는 약 -1.05 V/SCE를 나타냈으며 약 288시간 경과 후 약 -0.85 V/SCE 값을 나타냈다. 이는 자연 전위 측정 및 동전위 양극 분극 시험에서의 부식 전위 값에서 알 수 있듯이 더 비한 전위인 Tube(Al 1100) 시편이 Fin(Al 3003) 시편에 대해 희생양극적(Sacrificial anode)인 역할을 한 것을 확인할 수 있었다. 또한 갈바닉 부식 전위 측정 간 외관 관찰에서도 Tube(Al 1100) 시편은 빠르게 흑변 하는 것을 확인할 수 있었으며 Fin(Al 3003) 시편은 침지 300시간 이후에도 초기와 유사한 표면 상태 및 광택을 유지하였다. 이상의 SST 시험, 자연 침지 시험, 전기화학적 양극 분극 시험 및 갈바닉 부식 시험 결과를 바탕으로 단일 부품 내 이종 알루미늄 소재 간 접촉 및 그에 따른 갈바닉 부식 발생을 확인할 수 있었다. 따라서 동종 성분이라고 할지라도 단일 부품 제작 시에는 그 사용 환경에 따라 이종 금속 재료의 사용에 대한 재고가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.151-160
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• 2018

야외 철제 조각 작품 표면 보존용 코팅제로 사용되고 있는 왁스는 대기의 오염과 산성비 등에 의해 노화되어 코팅력이 저하되고 백화현상이 발생하며, 이로 인해 보존처리 후 짧은 시간 내에 재 부식이 발생한다. 또한 색상 및 광택 변화가 일어나 작품 본래의 특성을 잃어버리는 등의 문제점이 나타나고 있어 융합 연구를 통해 기존 재료보다 성능이 개선된 왁스를 개발하고자 하였으며, 염수 분무, 가스 부식 실험 등의 환경실험과 광택도, 열 중량 분석을 통해 물성 효과를 확인하였다. 실험 결과 개발된 ISC왁스는 기존 왁스에 비해 염수로부터 5배 이상의 우수한 차단성과 코팅 지속력을 보여주었으며, 2~4배 이상의 내산성, 2~10배 이상의 자외선 차단성, 3~16배 이상의 증진된 광택 변화량, 0.5~5배 이상의 내열성과 내구성 등을 나타내 기존 왁스 보다 우수한 코팅 효과를 나타내었다. 이러한 결과로 보아 야외 철제 조각 작품 보존처리에 사용되어 온 기존의 왁스를 대체할 수 있는 재료로 판단된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권2호
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• pp.1-8
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• 2019

금속, 세라믹스, 플라스틱 등 고체의 표면에 적용되는 접착제와 페인트 도장막의 수요와 중요성은 점점 증가하고 있다. 본 연구에서는 금속 피착재에 고분자 재료인 접착제 혹은 페인트 도장막을 적용할 때, 이들 고분자 코팅층과 금속 피착재 사이의 접착강도 측정시 영향인자에 대한 연구를 돌리테스트로 수행하였다. 접착제로는 2액형 에폭시 접착제가 사용되었으며, 페인트로는 방청용 2액형 에폭시 페인트인 EH2350가 사용되었다. 특히, 영향인자로는 피착재의 종류(Al, Fe, STS, Cu, Zn), 표면거칠기 및 표면오염(수돗물, 소금물) 등을 선택해서 접착강도에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 접착제와 피착재의 접착강도는 동일한 접착제를 사용해도 피착재의 종류가 달라지면 다르게 나타났으며, 수돗물 혹은 소금물로 산화 오염된 피착재의 표면은 페인트 도장공정 이전에 수돗물로 스프레이 세척이 필수적임을 알았다. 본 연구의 결과로 돌리테스트는 도장막과 피착재의 접착강도를 측정하는데 향후 널리 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.163-163
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• 2016

아연계 도금 강판은 우수한 내식성을 가지며 특히 아연의 희생방식기구에 의해 철의 부식을 억제하므로 선박, 건축자재, 전자기기 및 자동차 등 다양한 분야에서 그 수요와 사용범위가 증가하고 있다. 또한 도금 조성비 변화 및 다양한 표면처리 방법을 통해 가혹한 환경에서의 우수한 내식성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 갈바륨(Galvalume)은 55%의 알루미늄(Al)과 45%의 아연(Zn)으로 되어 있으며, 아연의 장점인 희생방식성과 내알카리성, 알루미늄의 장점인 내구성과 내열성, 내산성을 이상적으로 결합시킨 알루미늄(Al)-아연(Zn) 고내식 합금용융도금강판이다. 본 연구에서는 갈바륨 소재를 여러 산업현장에서 강관 형태로 사용할 경우의 내식성을 파악하기 위해 갈바륨 강관과 기존에 사용되고 있는 용융도금재인 용융아연도금 강관을 비교하며 실험을 진행하였다. 냉간압연강관에 용융아연도금 약 $25{\mu}m$, 갈바륨 약 $20{\mu}m$ 두께로 제작된 강관을 사용하였으며 제작된 도금층 표면 모폴로지는 SEM을 통해 관찰하였고, XRD 분석을 통해 결정 구조를 확인하였다. 또한 5% 염수분무 환경 중 노출시험(Salt spray test), 3% NaCl 용액에서의 자연침지 시험 및 3% NaCl 용액 중 전기화학적 양극분극 시험을 진행하여 평가하였다. 5% NaCl 환경에서의 염수분무 시험 결과 용융아연도금의 경우 단면에서는 90시간, 표면에서는 260시간 경과 후 적청이 발생하였다. 반면, 갈바륨의 경우에는 단면에서 210시간 경과 후에 적청이 발생하였고, 표면의 경우에는 900시간 이상에서도 적청이 발생하지 않았다. 이 결과를 통해 용융아연도금에 비해 갈바륨 도금의 내식성이 단면에서는 3배, 표면에서는 4~5배 이상 향상된 것으로 확인되었다. 또한 3% NaCl 용액 중 자연침지 시험 결과 용융아연도금 강관 표면은 24시간 경과 후 열화부를 중심으로 흑변하는 것을 확인할 수 있었으나 갈바륨의 경우에는 900시간 이상 실험이 진행되는 동안 No Scribe 및 Scribe 시편 모두 외관상 변화가 거의 없었다. 단면의 경우, 용융아연도금 시편은 900시간 이상 실험이 진행되는 동안 외관상 변화가 없었으며, 갈바륨 시편의 경우 300시간 경과 하면서 흰색의 아연 부식생성물이 나타났으나 900시간 이후로도 적청은 발생하지 않았다. 자연전위 측정결과 용융아연도금 및 갈바륨 시편 모두 유사한 전위거동을 나타냈지만 단면의 경우 갈바륨 시편이 용융아연도금에 비해 안정적인 거동을 보였다. 3% NaCl 용액 중 전기화학적 양극 분극 시험 결과 용융아연도금이 갈바륨에 비해 귀한 방향의 부식 전위 값을 나타냈으며, 부식 전류밀도도 용융아연도금이 갈바륨에 비해 더 높은 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 염수분무시험, 자연침지시험 및 전기화학적 양극분극시험을 통해 종합적으로 분석-고찰하여 보면, 그 부식이 진행되는 과정은 융융아연도금과 달리 갈바륨 도금의 경우가 다단계적인 부식 과정을 거치면서 우수한 내식 특성을 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 즉, 갈바륨 도금은 그 도금 막에 분포된 합금상 원소 성분들이 상호 갈바닉(Galvanic) 작용하며 형성된 부식생성물이 수평적으로 자체 차단(Barrier) 역할을 하는 과정과 부분적 부식-회복 과정을 거치면서 다단계적으로 부식속도를 감소시키게 된다는 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.110-110
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• 2016

금속재료 중 철강은 기계적 성질이 우수하고 대량생산에 의한 뛰어난 경제성을 가지기 때문에 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 스테인리스강 등과 같은 일부 특수한 용도의 강을 제외하고는 부식 환경에 취약하기 때문에 그 용도에 따라 표면처리를 함으로서 내식특성을 부여하고 있다. 일반적으로 이러한 철강재료에 대한 부식문제를 해결하기 위한 방법으로는 습식프로세스 중 아연(Zn)도금이 사용되는데, 아연은 그 자체가 보유하고 있는 차폐(barrier)효과는 물론 상대적으로 이온화 경향이 크기 때문에 철에 대하여 전자를 공급하는 희생양극적(Sacrificial anode)역할을 하여 철을 방식하는 원리를 가지고 있다. 하지만 최근에 이르러 기존의 도금 프로세스 처리된 제품의 사용 및 적용분야가 확대되고 가혹해 짐에 따라서 내식성 향상을 위한 새로운 재료 및 신기술 개발이 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 친환경 프로세스 방법인 PVD법 중 하나인 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 0.8mm 두께의 냉연강판 (cold rolled steel) 상에 Al에 대한 Mg 함량을 10~30wt.%로 하여 약 $5{\mu}m$ 두께의 막을 제작하였다. 이때 20wt.% 막의 경우 공정압력조건을 증가시켜 증착 막의 결정배향성을 변화시켰다. 뿐만 아니라 제작된 막들에 대해서 $400^{\circ}C$온도에서 10분간 열처리함으로서 코팅막의 성분변화에 따른 영향을 살펴보기 위해 시편을 추가 제작하였다. 이와 같이 제작된 막들에 대한 형성메커니즘과 내식성의 상관관계 해명을 위해 막의 조성분포, 표면 및 단면의 모폴로지 관찰 및 결정구조 등 재료특성분석과 더불어 염수분무(Salt spray test), 침지시험 그리고 양극분극 시험 등을 통해 내식성 평가를 진행하였다. 이상의 종합적인 결과를 살펴보면 제작된 Al-Mg 막은 마그네슘 함량비 및 열처리 조건에 따라 조성분포와 막의 모폴로지 및 결정배향성이 변화한다는 것을 알 수 있었는데, 마그네슘 함량이 증가하고 열처리한 막의 내식성이 가장 양호한 것으로 나타났다. 이것은 Al-Mg 성분이 표면을 중심으로 균일 분산-분포하며, Al에 대한 Mg의 고용으로 인해 안정적으로 형성된 부식생성물과 금속화합물의 단계적 반응 효과에 의해 차폐효과와 희생양극적 특성이 동시에 향상되었기 때문으로 생각된다. 한편 공정 압력을 증가시켜 형성한 막은 결정학적 구조에서 보다 높은 표면 에너지와 증가한 격자 정수에 의해 Mg이 부식환경에서 빠르게 반응하여 안정적 피막을 형성하기 때문에 내식성이 향상된 것으로 보여 진다. 이상의 연구를 통해서 고내식성을 Al-Mg막의 유효성 확인하였으며, 설계에 대한 기초적인 응용지침을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.