• Composites Research
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• v.33 no.5
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• pp.235-240
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• 2020

In this study, in order to improve the impact resistance of the B₄C tile-inserted B₄C_p/Al7075 hybrid composite, a control method of the B₄C/Al7075 interface was developed and the characteristics of the controlled interface were analyzed. B₂O₃, Ni, and Si were coated on the B₄C tile surface using additional thermal oxidation, electroless plating, and plasma spraying. The coated B₄C tile is inserted into the B₄C_p/Al7075 composite material using the liquid pressurization method. Interfacial energy, bonding strength, and impact resistance were measured to analyze the effect of the coating. All coatings enhanced interfacial energy, bonding strength, and impact resistance, and in particular, it was confirmed that the impact resistance increased by 86.8% when B₂O₃ coating was used. This study is significant in developing and analyzing a core surface treatment method that improves the performance of B₄C/Al series composites, which are attracting attention as next-generation lightweight amour and bulletproof materials.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.178-178
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• 2016

최근 Zn-Mg 합금 박막은 고내식성의 합금상 형성, 치밀한 부식생성물의 부식억제 등으로 인해 순수한 Zn 박막 및 기타 Zn 계 합금 박막 대비 우수한 내식성을 나타난다고 보고되고 있다. 그러나 여러 문헌에서 보고된 Zn-Mg 박막 각기 다른 결정구조, 미세조직을 나타내며, 이는 Zn-Mg 박막이 낮은 융점을 나타내기 때문에 박막 합성 공정 중에 발생하는 열량에 따라 Zn-Mg 박막의 결정구조, 미세조직 등이 변화한 것으로 판단된다. 본 연구에서는 Zn-Mg 박막의 결정구조에 따른 내식특성을 평가하기 위하여 비대칭 마그네트론 스퍼터링 공정 중 합성온도를 제어하며 Zn-Mg 박막을 합성하였으며 그에 따른 박막의 결정구조, 내식성에 관해 연구하였다. Zn-Mg 박막은 10wt.% Mg 합금 타겟을 사용하였으며, 합성 온도는 상온에서 최고 $150^{\circ}C$로 제어하였다. Zn-Mg 박막의 결정구조, 미세조직은 X선 회절 분석기 (XRD)와 전계방출형 주사전자현미경 (FE-SEM)을 사용하여 분석하였으며, 동전위 분극시험을 통해 결정구조에 따른 Zn-Mg 박막의 내식성을 분석하였다. 상온에서 합성한 Zn-Mg 박막은 비정질의 결정구조가 형성되었으며, 상온이상 $50^{\circ}C$이하에서는 결정질의 Zn 상과 비정질상이 공존하는 Zn-Mg 박막이 합성되었다. 또한 $100^{\circ}C$이상에서는 Zn, $Mg_2Zn_{11}$, $MgZn_2$ 상이 공존하는 결정질의 Zn-Mg 박막이 합성되었다. 상온에서 합성된 Zn-Mg 박막의 경우 급냉이 이루어지는 스퍼터링 공정의 특성상 비정질의 결정구조가 형성되었으나, Zn는 융점이 낮아 상온부근에서도 재결정이 이루어지기 때문에 $50^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 합성하여도 결정질의 Zn 상이 형성되었다. $Mg_2Zn_{11}$, $MgZn_2$ 과 같은 Zn와 Mg의 합금상의 경우 형성과정에서 일정 수준의 열이 요구되기 때문에 낮은 온도에서는 형성이 억제되고 일정 이상의 온도에서 형성되었다. FE-SEM 분석 결과를 통하여 $50^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 합성한 Zn-Mg 박막은 치밀한 미세구조를 나타내었으며, $100^{\circ}C$이상에서 합성한 Zn-Mg 박막의 미세구조는 밀도가 비교적 낮은 구조임을 확인하였다. 3.5% NaCl 수용액에서의 동전위 분극시험 결과 낮은 온도에서 합성한 Zn-Mg 박막이 고온에서 합성한 Zn-Mg 박막 대비 치밀한 구조가 형성되었기 때문에 우수한 내식성을 나타내었다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.28 no.5
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• pp.373-382
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• 2016

Painting or thermally sprayed metal coating is often used in corrosion protection of steel structures. In recently, duplex coating system which combines thermally sprayed metals with paint is selected as a new generic type of coatings on steel structures under the highly corrosive environments. In this study, the structural steel specimens were surface treated, thermally sprayed with zinc, zinc-15%aluminum alloy, aluminum and aluminum-5%magnesium alloy, and finally sealing or painted with acrylic urethane. And as a reference specimens, steel specimens were painted with acrylic urethane after surface treatment. Circular defects with 1.0, 3.0 and 5.0 mm in diameters and line defect with 2.0 mm width, which reach the steel substrate were created on all specimens. The specimens were exposed into an environmental testing chamber controlled by the ISO 20340, which is a laboratory cyclic accelerated exposure test condition of spraying/UV/low temperature, for up to 175 days. Based on the corrosion tests, corrosion deterioration from the initial defects were evaluated and weathering performance of the specimens are compared.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.348-351
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• 2006

Bipolar plate, which forms about 50% of the stack cost, is an important core part with polymer electrolyte membrane in PEMFC. Bipolar plates have been commonly fabricated from graphite meterial having high electrical conductivity and corrosion resistance. Lately, many researchers have concentrated their efforts on the development of metallic bipolar plate and stainless steel has been considered as a potential material for metallic bipolar plate because of its high strength, chemical stability, low gas permeability and applicability to mass production. However, it has been reported that its inadequate corrosion behavior under PEMFC environment lead to a deterioration of membrane by dissolved metal ions and an increase in contact resistance by the growth of passive film therefore, its corrosion resistance as well as contact resistance must be improved for bipolar plate application. In this work, several types of coating were applied to 316L and their electrical conductivity and corrosion resistance were evaluated In the simulated PEMFC environment. Application of coating gave rise to low interfacial contact resistances below $19m{\Omega}cm^2$ under the compress force of $150N/cm^2$. It also made the corrosion potential to shift in the posit ive direct ion by 0.3V or above and decreased the corrosion current from ca. $9{\mu}A/cm^2$ to ca. $0.5{\mu}A/cm^2$ in the mixed solution of $0.1N\;N_2SO_4$ and 2ppm HF A coat ing layer under potentiostatic control of 0.6V and $0.75V_{SCE}$ for 500 hours or longer showed some instabilities, however, no significant change in coat Ing layer were observed from Impedance data. In addition, the corrosion current maintained less than $1{\mu}A/cm^2$ for most of time for potentiostatic tests. It indicates that high electrical conductivity and corrosion resistance can be obtained by application of coatings in the present work.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.48 no.4
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• pp.506-510
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• 2010

Electron recombinations in electrolyte solution reduce light-to-energy conversion efficiency at the nanoporous electrode surface of dye sensitized solar cells. In this study, we improved the conversion efficiency using an energy barrier at the nanoporous electrode surface to control the recombination process. The energy barrier was formed by coating nanoporous $TiO_2$ electrode with $Nb_2O_5$ material. We investigated the influence of energy barrier on the cell efficiency depending on the coating thickness. Nanoporous $TiO_2$ electrode was coated about 5 nm thickness by 12 times coatings, and so the coating layer was grown about 0.417 nm for every time. Enhancement of conversion efficiency from 2.55% to 4.25% was achieved at 0.834 nm coating thickness, and it was believed as the optimum thickness for minimizing the electron recombination process in our experimental system.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.5 no.7
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• pp.835-841
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• 1995

The deposition properties of Si$_3$N$_4$ deposited by low pressure chemical vapor deposition were studied to evaluate Si$_3$N$_4$as part of multi-layer coatings for anti-oxidation and anti-wear coating of graphite in the propellant-burning environment. Si$_3$N$_4$was deposited on the pack-SiC coated graphite and the tendencies of deposition rate and surface morphology changes with temperatures and reaction gas ratios were investigated. In low deposition temperatures the deposition rate increased tilth increasing temperature but in high temperatures the deposition rate decreased with increasing temperature. The grain size of Si$_3$N$_4$decreased with increasing temperature. In condition that the range of reaction gas ratios is 20$\leq$NH$_3$/SiH$_4$$\leq$40, the deposition rate and surface morphology did not change. The Si$_3$N$_4$deposited at 800~130$0^{\circ}C$ was amorphous, and by post-annealing at 130$0^{\circ}C$ in a $N_2$ambient, the Si$_3$N$_4$crystalized.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.12
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• pp.27-36
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• 2019

The demand for a low dispersion lens with a small refractive index and a high refractive index is increasing, and accordingly, there is an increasing need for a releasable protective film with high heat resistance and abrasion resistance. On the other hand, the optical industry has not yet established a clear standard for the manufacturing process and quality standards for mold-releasing protective films used in aspheric glass lens molding. Optical lens manufacturers treat this technology as proprietary information. In this study, an experiment was conducted regarding the optimization of ion etching, magnetron, and arc current at each source and filter part, and bias voltage in FCVA (filtered cathode vacuum arc)-based Ta-C thin film coatings. This study found that compared to iridium-rhenium alloy thin film sputtering products, the coating conditions were improved by approximately 50%, 20%, and 40% in terms of thickness, hardness, and adhesive strength of the film, respectively. The thin-film coating process proposed in this study is expected to contribute significantly to the development and utilization of glass lenses, which will help enhance the minimum mechanical properties and quality of the mold-release thin film layer required for glass mold surface forming technology.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1999.10a
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• pp.3-4
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• 1999

최근 산업이 고속도화, 고능률화 및 고정멸화의 추세로 발전함에 따라 우수한 내마모성, 인성, 고온 안정성 및 내구성을 갖는 공구 및 금형을 요구하게 되었다. 그러나 이와같은 성질들은 어떤 단일 재료에서는 얻을 수 없으며 적당한 기판공구나 금혈위에 내마모성 보호피막을 coating함으로 비교적 저렴하게 얻을 수 있다. 화학증착법으로 TiC, TiN등을 증착시킬때에는 $1000^{\circ}C$정도의 반응온도가 필요하며 이러한 증착온도는 모재가 초경합금일때는 문제가 안되나 강재일 경우 모재의 연화와 칫수변화의 문제를 야기시킨다. 최근에는 플라즈마를 사용하여 증착반응온도를 $550^{\circ}C$ 이하로 낮추는 플라즈마 화학 증착볍(PACVD)이 대두되고 있다. 그러나 이 방법어서 는 뚱착하려는 금속원소가 TiCl4의 형태로 공급되고 있으므로 생성된 층이 염소를 포함하고 있다. 이 층에 잔존하는 염소는 층의 기계적 성질을 저하시키고 층내의 stress를 유발시킨다. 또한 HCI개스의 생성으로 인하여 펌프 및 장비의 부식이 촉진 된다 이러한 결점을 극복하기 위하여 금속유기화합물 전구체(metallo-organic precursor)로 $TiCl_4$를 대체하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며 본 연구실에서 이에 대하여 연구한 결과를 소개하고자 한다. diethylamino titanium을 전구체로 사용하여 $H_2,\;N_2,\;Ar$분위기하에서 pulsed d.c.를 사용하는 MO-PACVD에 의하여 $150~250^{\circ}C$의 저온에서 Al 2024 기판에 TiCN층 형 성을 하였다. 전구체 증발온도는 $74~78^{\circ}C$의 온도범위어야 하며 고경도의 코탱층은 54% duty, 14.2kHz, 450V의 조건에서 얻어졌으며 duty, 주파수, 전압이 증가함에 따라 경도는 저하되었다. 이때의 표면 morphology를 SEM으로 조사한바 dome structure가 크게 발달되었음을 알 수 있었다. 본 실험의 온도 범위내에서 얻은 TiCN 증착반응의 활성화에너지는 7.5Kcal/mol이었다. 증착된 TiCN층은 우수한 내마모섣을 나타내었으며 스크래치테스트 결과 17N의 엄계하중을 나타내었다. 본 연구에서 변화 시킨 duty, 주파수, 전압의 범위에서는 층의 밀착력은 크게 변화하지 않았다. titanium isopropoxide를 전구체로 사용하여 Hz, Nz 분위기하에서 d.c.를 사용하는 MO-PACVD에 의하여 Ti(NCO) 코팅층을 SKDll, SKD61, SKH9 공구강에 형성시키는 공정을 개발하였다. 최적의 Ti(NCO) 코탱층을 얻기 위해 유입전구체 부피%의 양은 향착압력의 5%를 넘지 않아야 되고 수소와 젤소 가스비가 1:1일 때 가장 높은 코팅층의 경도값을 나타내었다. 수소와 질소 가스비가 3:7일 때 TiFeCr(NCO)의 복화합물 코팅층이 형성됨을 알 수 있었고 500t의 증착온도에서 얻은 Ti(NCO) 코팅층이 높은 경도값과 좋은 내식성을 나타내었다. 또한 이와같은 Ti(NCO) 코팅공정과 본 실험실에서 개발한 확산층만 형성시키는 plsma nitriding 공정을 결합하여 복합코탱층을 형성하였는데 이 복합코팅층은 고경도와 우수한 내마모성, 내식성 뿐만 아니라 10)N 이상의 뛰어난 밀착력을 나타내었다. 현재 많이 사용되고 있는 PVD법은 step coverage가 좋지 않은 점과 cost intensive p process라는 단점이 있다. MO-PACVD법은 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법으로서 앞으로 지속적인 도전이 요구되는 분야이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.143-143
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• 2017

CrAlN 코팅은 높은 경도, 낮은 표면 조도 등의 상온에서의 우수한 기계적 특성 이외에 고온에서 안정한 합금상의 형성으로 인하여 우수한 내산화성 및 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, 다양한 코팅 물질을 활용하여 다층 코팅을 합성함으로써 난삭재용 공구 코팅의 물성을 높이는 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 CrAlN 코팅과 WC-Co 6wt.% 모재 사이에 CrZrN, CrN, CrN/CrZrSiN 등의 중간층을 합성하여 CrAlN 코팅의 상온 및 고온 특성을 향상시키는 연구가 진행되었다. 합성된 코팅의 구조 및 물성을 분석하기 위해 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), nano-indentation, atomic force microscopy(AFM) 및 ball-on-disk wear tester를 사용하였다. 코팅의 고온 특성을 확인하기 위해 코팅을 furnace에 넣어 공기중에서 30분 동안 annealing 한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정하였고, $500^{\circ}C$ annealing 코팅의 표면 조도 분석 및 $500^{\circ}C$에서 마찰마모시험을 실시하였다. CrAlN 코팅의 상온 특성을 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, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수는 0.33로 CrZrN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수(0.41)에 비해 향상된 값 보였으며, 코팅의 마모율 및 마모폭도 비슷한 경향을 보인 것으로 보아 코팅의 내마모성이 향상된 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 ratio는 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. 내열성 시험 결과, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 코팅은 $1,000^{\circ}C$까지 약 28GPa의 높은 경도를 유지한 것으로 확인 되었다. $500^{\circ}C$ annealing 후 진행된 표면 조도와 마모시험 결과, 모든 코팅의 조도 값 및 마찰계수는 상온 값에 비해 증가하였으며 CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 변화량이 가장 낮은 값을 보였다. 이는 CrZrSiN 중간층 내에 존재하는 $SiN_x$ 비정질상이 고온 annealing시에 산소 차폐막 역할을 하여, 코팅내의 잔류 산소에 의한 산화작용을 효과적으로 방지함으로써 코팅의 고온 특성이 향상된 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.11 no.2
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• pp.87-96
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• 2002

Outgassing from such sources as paints, coatings, adhesives and other non-metallic surfaces can contaminate satellites, especially second surface mirror and optical lens, it cause satellite to fail in own missions. The vacuum bake-out test using high temperature(more than $85 ^{\circ}C$)and high vacuum(less than $5.0{\times}1-^{-3}$ Pa) certify that the components of satellite work properly and can survive and operate in space environment like high vacuum. In the bake-out chamber installed at SITC of KARI, Rotary vacuum pump and Booster pump produce low vacuum of 5.0 Pa, and then two cryopumps produce high vacuum of below $5.0{\times}10^{-3}$ Pa. Also 48 ceramic heaters were provided to simulate high temperature. During the vacuum bake-out test, we detected contaminants using RGA(Residual Gas Analyzer) and measure the outgassing rate of the contaminant using the TQCM(Thermoelectric Quartz Crystal Microbalance). Also, IR/UV Spectrometer and witness plate be used to certify that the components were suitable for the spacecraft. This paper includes the preparation and procedures of the bake-out test for SAR(Solar Array Regulator) and MLI(Multi Layer Insulator), which were the components of the spacecraft. Especially, we discussed the methods and results of the contamination measurement. In the bake-out for SAR, the contamination was measured continuously although it was on the decrease from TQCM results. And RCA established that it is a highly polymerized compound. In the MLI bake-out using RGA and witness plate, we didn't detect any contamination materials.