비금속 재질상의 금속화 (metallizing) 에 관한 연구

조종수,한상목,최상흘 대한금속재료학회(대한금속학회) 1970 대한금속·재료학회지 Vol.8 No.2

본 연구는 전기의 부도체인 플라스틱 및 유리와 같은 비금속 재질 표면에 금속을 피복하여 비금속 재질의 여러 성질을 향상시키는 것을 목적으로 하였다. 비금속 재질은 전기도금이 불가능함으로 화학도금 방법을 택하였으며 우선 재료는 PS 수지와 유리표면에 니켈 및 동의 금속화를 시도하였다. 각 재질에 대한 금속화의 최적조건과 온도, pH 및 농도에 의한 영향 등을 고찰하고 피복층 계면조직에 대한 현미경 관찰 등을 주로 하였다.

고상 시효시 솔더/UBM 계면에서의 Au 함유 3 원계 금속간 화합물의 성장 속도와 성장 억제

이용호,이종현,김용석,최병도 대한금속재료학회(대한금속학회) 2001 대한금속·재료학회지 Vol.39 No.7

In this study, effects of under bump metallurgy (UBM) structure and Cu content in solders on redeposition rate of Au-containing ternary intermetallics at solder/UBM interface were investigated. A UBM structure with Ni diffusion barrier, Au/Ni/Cu, appeared to promote the redeposition during solid state aging treatment, leading to an Au-embrittlement of solder interconnections. Addition of Cu into eutectic Sn-Pb and Sn-Ag solders, however, were observed to be very effective in retarding the redeposition and preventing the Au-embrittlement. These effects were discussed with the microstructures observed.

금속성형 연구와 성형하중 (成型荷重) 계산을 위한 모형재 (模型材) 의 이용에 관하여

장경택 대한금속재료학회(대한금속학회) 1968 대한금속·재료학회지 Vol.6 No.3

이 論文은 마찰, 過多(reduntant)變形, 材料의 흐름의 方向 및 工具形狀과 같은 金屬加工의 重要因子에 대한 硏究에서 模型材의 應用을 論議하고 또한 模型技術이 適切히 應用될 수 있는 여러가지 金屬加工 過程을 살펴보았다. 實際的인 成型過程의 正確한 理論的 解析은 매우 어렵기 때문에, 이 論文은 過程要因 硏究를 위한 模型應用과 함께 成型荷重을 模型技術에 依하여 解析的으로 豫測할 수 있는 方法을 論하였다. 그리하여 strain-rate 從屬인 材料와 strain-hardening 材料의 應用을 위한 方程式이 얻어졌다. This paper describes the analog application for the study of metalworking parameters, such as friction, redundant deformation, material flow direction and tool geometry. Also the various metalworking processes adaptable to the analog technique have been reviewed. Since the exact theoretical analysis of practical forming operation is most difficult, along with analog applications for the process parameter study, this paper describes analytically how the forming load can be estimated by the analog technique. The equations for the application of the strain rate dependent materials and the strain hardening materials mere obtained. A powerful tool in metalforming research and development is the use of analog technique by which the study of various metalworking processes and their porameters possible with reasonable expenditure. Also it appears that the forming loads for steady state processes can be determined from the analog technique. The analog study provides a means of determining the average strain rate for strain rate dependent materials and the average strain for strain hardening materials.

조선시대의 갑주에 대한 금속학적 고찰 : 서애 류성룡 선생의 갑주분석

류한익 대한금속재료학회(대한금속학회) 1985 대한금속·재료학회지 Vol.23 No.2

소결한 산화철-규산계 광입의 직접환원에 관한 연구

이승원,양훈영,김부천 대한금속재료학회(대한금속학회) 1975 대한금속·재료학회지 Vol.13 No.1

1. 緖論 豫備還元處理된 Peilets를 熔鑛爐의 裝入原料로 使用함으로써 Coke比를 낮출 수 있고 또한 生産性을 높일 수 있다는 事實은 잘 알려져 있다. 特히 요즈음은 世界的인 資源不足으로 古鐵價格이 急謄하고 있기 때문에 還元鐵을 古鐵代用으로 使用하여 電氣爐에서 直接 製鋼하여 方法이 工業化됨에 따라 이 還元鐵의 重要性은 더욱 增大하게 되었다. 그러므로 外國에서는 많은 硏究가 活潑히 進行되고 있으나 國內에서는 이에 對한 硏究가 그리 活潑하지 않은 듯 하다. 한편 外國에서의 硏究도 거의가 氣體還元劑를 使用하고 있고 古體還元劑를 使用한 例는 드물다. 이에 本 實驗에서는 固體還元劑(Coke)를 使用하였고 또한 鐵鑛石 塊鑛이나 精鑛에 항상 수반되는 SiO₂가 直接還元에 미치는 影響을 알기 爲하여 酸化鐵에 SiO₂를 여러 比率로 混合해서 還元實驗을 하였다. 2. 實驗方法 試驗級 Fe₂O₃에 여러가지 SiO₂量을 添加하여 混合한 후 mounting press로 4,500psi의 壓力을 加해서 15.0 ㎜ø, 14.5∼15.0 ㎜h의 圓柱形 生鑛을 만들었다. 이것을 Siliconit爐에서 試料組成에 따라 1,150℃∼1,200℃로 加熱하여 燒結鑛을 얻은 후 이 燒結鑛을 黑鉛도가니 안에서 coke 紛으로 묻고 여러가지 溫度로 加熱하여 還元하였다. 還元率은 무게감량으로부터 計算하였고 顯微鏡寫眞은 還元試料의 中央部를 橫으로 잘라 硏摩한 後 觀察하였으며 X-ray 分析은 나머지 半을 -200mesh로 紛碎하여 Cu-Target, Ni-filter로 하여 行하였다. 3. 實驗結果 및 考察 3.1 還元率과 時間 時間이 增加함에 따라 還元率은 增加하였으나 그 程度는 試料의 種類 및 溫度에 따라 다소 달라졌다. 大體的으로 還元率은 初期에 急速하게 增加하였으며 나중단계에서는 徐徐히 增加하였다. 나중단계에 還元率 增加가 작아지는 것은 初期에 生成한 金屬鐵이 凝集 成長함으로써 還元 및 生成 gas의 擴散을 妨害한 때문이라고 생각된다. 또한 還元의 初期段階에서 還元速度는 -log(1-R)=kt의 關係式에 따랐다. 3.2 還元率과 溫度 900℃∼1,100℃에서 60分間 還元하였을 때는 溫度增加에 따라 거의 直線的으로 還元率이 增加하였다. 한편 900℃에서는 完全還元이 不可能하였으며 1,150℃에서는 中期以後의 還元率 增加가 아주 완만하여 120分後에는 오히려 1,100℃에서보다 낮은 還元率을 보였는데 이것은 무게 감량으로부터 還元率을 求하였으므로 이 溫度에서 渗炭에 依한 무게증가를 고려하지 않은 것과 또 甚한 還元鐵의 凝集으로 試料內外로의 gas擴散이 妨害된 데 基因한다고 생각된다. 3.3 還元試料의 膨脹 및 收縮 膨脹은 還元初期 卽 還元速度가 클 때에 甚하게 일어났으며 特히 1,000℃에서의 膨脹率은 가장 컸다. 이것은 이 溫度가 海綿狀 金屬鐵이 多量으로 生成하는 溫度이기 때문인 것으로 생각되며 한편 收縮은 1,150℃以上에서 甚하게 일어났다. 3.4 還元率과 SiO₂含量 SiO₂ 含量이 還元率에 미치는 影響은 900℃에서는 별로 없었으며 1,000℃ 以上에서부터 還元初期에 顯著하게 나타났고 大體的으로 SiO₂含量 增加에 따라 還元率은 低下하였다. 이것은 2FeO+SiO₂→2FeO·SiO₂의 反應에 依하여 難還元性인 2FeO·SiO₂(fayalite)가 生成한 것과 SiO₂의 存在가 gas의 擴散을 妨害한 것에 基因한다고 생각된다. 4. 結論 1. 還元初期에 hematite (Fe₂O₃)로 부터 Wu¨stite (FexO)까지는 急速히 還元되며 다음에 點狀의 金屬鐵이 發生한 후 topochemical하게 還元이 進行하여 간다. 2. 還元速度는 約 80%까지 -log(1-R)=kt의 關係式에 따랐으며 活性化 energy 는 各 SiO₂含量 (1.84∼8.71w/o)의 試料에 對하여 23,214-26.121 Cal/mole의 범위에 있었다. 3. 900℃에서는 完全還元이 不可能하였으며 1,100℃ 以上에서는 還元金屬鐵에 渗炭現象이 일어났고 이 現象은 高溫일수록 더욱 顯著하였다. 4. 膨脹은 還元初期 卽 還元速度가 클 때에 顯著하게 일어났으며 特히 1,000℃에서의 膨脹이 가장 컸다. 한편 收縮은 1,150℃ 以上에서 크게 일어났다. 5. 大體的으로 SiO₂含量이 增加할수록 還元率은 多少 底下하였으며 이의 影響은 特히 還元初期에 顯著하였다.

순금속의 강도에 미치는 확장전위의 영향

박복선 대한금속재료학회(대한금속학회) 1974 대한금속·재료학회지 Vol.12 No.1

結晶의 强度는 slip plane 위에 slip 方向의 臨界剪斷應力(critical resolved shear stress)에 對한 轉位의 易動度(mobility)에 左右된다. 純金屬에 있어서 轉位의 易動度에 미치는 因子는 여러가지가 있으나 本講에서는 特히 擴張轉位(extended dislocation)의 影響에 對하여 檢討하고저 한다. 純金屬의 shear stress의 實測値는 理想結晶에 對한 理論値보다 數千分之一에 不過하다. 이것은 實在結晶이 많은 格子欠陷(lattice defect)을 가지고 있다는 증거이다. 一般的으로 面心立方結晶(F.C.C)에서는 積層缺陷(stacking fault) energy가 낮은 金屬은 完全轉位가 部分轉位(partial dislocation)로 分解되고 所謂 擴張轉位를 形成한다. 이것은 結果的으로 轉位의 易動度에 많은 影響을 준다. 擴張된 轉位는 純金屬의 結晶强度에 對하여 다음과 같은 影響을 준다는 것이 現在까지의 硏究結果 明白하게 되었다. 1. F.C.C. 結晶의 完全轉位(perfect dislocation)는 두개의 ship plane에 속하므로 擴張된 轉位는 cross slip 하기 힘들다. 2. 轉位가 擴張되면 그대로는 他轉位와 交差가 힘들므로 交差함에 있어 他轉位에 對한 底抗이 크다. 이때 edge 轉位가 screw 의 轉位보다 더 큰 energy를 要한다. 3. 空孔(vacancy)에 依한 轉位의 上昇運動은 一段完全轉位로 收縮하여야 함으로 餘分의 energy가 必要하다. 4. Frank 의 不動轉位(glissile dislocation)는 schockley partial 轉位와 反應하여 prismatic dislocation loop로 轉換하여 glissile dislocation이 되어 固着 (locking 또는 pinning)에서 解除된다. 5. 두개의 slip plane 위를 달리는 擴張轉位는 結合하여 Lower-Cottrell glissile dislocation을 形成하고 이 stair-rod dislocation은 運動하는 轉位의 障害物이되어 轉位를 集積(piled up)시키므로서 Frank-Read source에 對한 back stress의 增大를 招來하여 加工硬化의 重要한 役割을 한다. 6. Stacking fault energy 가 낮은 金屬에 있어서는 低加工 일때는 集積轉位가 形成되고 高加工 일때에는 cell 構造가 되지 않고 均一한 轉位分布가 된다. 이러한 組織은 加工後 燒鈍時에 jog의 上昇運動이 어렵고 따라서 軟化가 힘들다. 7. F.C.C 結晶 에서는 stacking fault energy가 적은것은 twin의 界面 energy 가 작으므로 따라서 燒鈍 twin이 形成되기 쉽다. 8. B.C.C 와 H.C.P 結晶에 있어서도 轉位는 擴張되나 그 役割은 F.C.C 結晶에 比하여 顯著하지 못하다. 9. 擴張轉位는 cross slip 하기 힘들므로 easy glide 段階가 길게되고 over shoot를 誘發한다. 10. 擴張된 두개의 shockley 部分轉位의 Burgers vector는 雙方이 同時에 screw 轉位로 될 수 없음으로 edge 成分에 의한 彈性的 相互作用이 생기므로 Cotrell effect를 招來하기 쉽다. 11. 半轉位間의 stacking fault는 質原子와 化學的 相互作用이 發生하고 따라서 溶質原子에 依하여 轉位가 固着된다.

텅그스텐 카바이드 (WC) 의 활성소결에 관하여

이재성,문인형,권영순 대한금속재료학회(대한금속학회) 1979 대한금속·재료학회지 Vol.17 No.1

微量의 첨가금속에 의한 活性燒結 현상은 高融點 金屬에서 뿐만 아니라 wc와 같은 高融點 金屬 탄화물에서도 보고된 바 있다. 적은 量의 binder를 사용한 wc 超硬合金은 보다 높은 耐마모성이나 높은 밀도를 要求하는 용도에 응용되고 있다. 따라서 活性燒結 方法을 위의 목적의 초경합금 제조에 응용하기 위해서 本 實驗에서는 wc에 微量의 金屬活性劑를 첨가하여 活性劑가 固相 및 液相으로 존재하는 온도에서 소결을 행하였다. 소결에 미치는 活性劑의 영향, 소결진행에 따른 조밀화 및 현미경조직의 변화 등등을 조사하고 旣存의 wc系 및 W의 活性燒結과 本 實驗에서 얻은 結果와 비교 검토하였다.

고규소-Al 합금의 기계가공성에 미치는 열처리의 효과에 대하여

이상익,김수영,허보녕 대한금속재료학회(대한금속학회) 1975 대한금속·재료학회지 Vol.13 No.3

1. 緖論 高珪素-Al 合金은 鑄物用 Al合金材로서 熱膨脹係數가 적고 耐磨耗性도 우수하여 그 用途가 넓고 重要한 合金이다. 그러나 이 合金의 實用化에 있어서의 결함은 初晶珪素의 粗大化가 기계적性質이나 機械加工性에 큰 영향을 준다는 點이다. 그러므로 初晶珪素의 微細化에 對한 硏究는 多角度로 行하여지고 있으나, 熱處理가 機械加工性에 미치는 影響에 對해서는 거의 없다. 本 實驗에서는 熱處理가 機械加工性에 미치는 영향을 鑄造材와 熱處理材로 區分하여, 切削速度, 切削깊이를 변화시켜서 微細化處理, 熱處理와 機械加工性과의 相互關係를 組織, 機械的性質, 표면거칠기, chip 형태 등으로 조사 검토하였다. 2. 實驗 方法 使用된 原料는 純 Al(ALCOA 製 97.7%)와 金屬 Si(98.0%)를 高周波 誘導爐에서 12번 흑연도가니를 使用하여 Al-Si 母合金(Si 30% 目標)를 製造하였다. 그것을 電氣爐에서 4번 흑연도가니를 使用하여 再溶解시킨후, 純 Al을 첨가하여 Al-Si合金(Si 20% 目標)를 製造했다. 初晶微細化는 所定의 微細化劑를 첨가하여 微細化處理를 行한 後, 직경 20 ㎜ø, 길이 200 ㎜의 金型을 200℃정도로 豫熱하여 溶湯을 鑄入하여 試片을 製造한다. 熱處理는 上記 試片을 515℃∼520℃에서 8시간, 176∼178℃에서 16시간 熱處理를 行하였다. 組織검사 및 硬度측정用 試片은 試片底面에서 15 ㎜되는 곳을 절단하여 측정했다. 機械加工性은 試片底面에서 20 ㎜ 되는 곳부터 平 bite를 使用하여 表面으로부터 1 ㎜ 두께로 切削한 後, 직각 bite를 使用하여, 폭 2 ㎜씩, 切削速度 및 切削깊이를 變化시키면서 切削하여 chip를 채취한다. 포면거칠기 측정은 폭 10 ㎜씩을, 切削速度를 變化시키면서 切削한 後 표면거칠기를 측정한다. 3. 實驗結果 및 考察 3. 1. 初晶Si에 미치는 熱處理의 影響 금속현미경 組織相으로는 큰 차이가 없어 Scaning으로 관찰하였다. 熱處理는 初晶 Si과 eutectic組織인 기지조직과의 境界(boundary)부근을 變化시키며 그로 因하여 機械加工性이 향상되었다. 3.2. 기지조직에 미치는 熱處理의 영향 기지조직에 대한 熱處理效果는 금속현미경 관찰로서도 뚜렷이 나타났다. Photo 1.에서 보는 것같이 熱處理하므로서 기지조직 內의 共晶 Si이 재결정하여 침상모양의 共晶 Si이 구상형태로 되었으며, 기지조직을 균질화하여 기계가공성, 특히 표면거칠기를 현저하게 향상시킨다. 3.3. 切削速度에 對하여 切削速道에 對한 표면거칠기는 切削速度에 따라 향상되었고, 熱處理로 더욱 향상시킨다. 微細化效果도 또한 표면거칠기를 향상시키나 微細化劑에 따라서는 감소시키는 것도 있다. 3.4. 切削 깊이에 對하여 高珪素-Al合金의 加工에 있어서 bite의 마모현상은 무시되나, 過多한 切削깊이는 build-up edge의 형성이 두드러져 적당한 절삭깊이의 설정이 요구된디. 熱處理나 微細化處理에 의한 영향은 절삭깊이가 적을때는 뚜렷이 나타나나 切削깊이가 클 때는 별 차이가 없다. 이것은 build-up-edge의 형성으로 切削性을 저하시키기 때문이다. 4. 結論 1) 熱處理는 기지조직內의 共晶 Si를 구상형태로 만든다. 2) 高珪素-Al合金의 切削速度는 클수록 표면거칠기가 향상된다. 3) 高珪素-Al合金의 切削깊이는 적을수록 양호하다.

Trichlorosilane 의 수소환원에 의한 고순도 규소제조에 대한 연구

이종화,주웅길,고경신 대한금속재료학회(대한금속학회) 1976 대한금속·재료학회지 Vol.14 No.3

石英管中에서 trichlorosilane의 水素還元에 依한 珪素裂造에 對한 實驗을 行하였다. 原料 trichlcrosilane을 精留한 다음 소량의 水素로 0℃에서 蒸發시켜 遷元用 水素와 混合하여 反應시켰다. 實驗結果에서의 溫度와 몰比 對한 收率과 熱力學的으로 계산된 理論的인 값을 비교하였다 工程上의 最適의 條件은 溫度 1050∼1100℃에서 trichlorosilane에 對한 水素의 몰比가 60∼100일때 收率은 60∼70%이었다. 析出된 珪素는 금속 광택을 띤 多結晶이었다. 이 珪素를 불화수소산으로 etching 한 후 emission spectroscopy 로 分析해 본 純度는 99.999%이었다. Among the several known processes of semiconductorgrade silicon production, the hydrogen reduction of trichlorosilane (TCS) is found to be the most convenient and economical method. In this study of high purity silicon production, the tube flow process is used to redus TCS with hydrogen. The 99.9% pure TCS, manufactured by Ventron, is distilled for the starting material in the reduction. The distilled TCS is vaporized by bubbling with small quantity of hydrogen in a glass tube at 0℃. The resultant yield is especially compared with the theoretical one calculated thermodynamically. The yield of silicon is 60-70% at the optimum condition of 1050-1100℃ reaction temperature and 60-100 mole ratio of hydrogen to TCS. Surface of the deposited silicon, a polycrystalline dense mass of lustrous appearance, is treated with hydrofluoric acid. By the emission spectroscopy the purity of silicon thus produced is determined to be higher than 99.999%.

구상흑연주철에서의 Mn 의 영향

김수영,윤남영 대한금속재료학회(대한금속학회) 1975 대한금속·재료학회지 Vol.13 No.3

1. 緖論 球狀黑鉛鑄鐵의 鑄放狀態에서의 基地組織은 含有하고 있는 Si, Mn에 依해서 左右된다는 것은 잘 알려진 事實이다. 그 基地組織은 ferrite pearlite cementite로 생각할 수 있으며 지금까지 ferrite化에 對한 많은 硏究가 있다. 즉 적당한 Mn/S比 혹은 冷却速度 Si量의 增加에 依한 完全 ferrite化에 對한 硏究는 많다. 本 硏究에서는 不純物로 들어가기 쉬운 白銑化 元素인 Mn의 基地組織 및 黑鉛球狀化에 미치는 영향을 多角度로 調査檢討하여 球狀黑鉛鑄鐵에 있어서의 基本的인 역할을, 특히 pearlite 基地化와의 關係, 黑鉛球狀化(形態, 球狀化率)와의 關係를 明白히 하고자 한다. 2. 實驗方法 球狀黑鉛鑄鐵用 銑鐵을 20KVA Kryptol爐에서 六番黑鉛도가니를 使用하여 熔解하였으며 75% Fe-Si(6 mesh)로 珪素量을 조정한 後 電解 Mn(98%)으로 Mn 量을 조정하였다. 1400-1450℃ 정도로 유지시킨 후 첨가기구로 Fe-Si-Mg 2%를 첨가하고 바로 75% Fe-Si(12 mesh) 0.5%를 接種시켜 鑄入하였다. 接種直後 25㎜^ø 100㎜길이의 生砂型에 鑄入하여 試料를 製造하였으며 試片은 試料 底面에서 30㎜부근을 절단 채취하였다. 試料의 成分은 탄소를 3.8%로 일정하게 하고 Si를 1.8% 3.3% 4.7%로 變化시켰으며 Mn量은 0.8% 1.5% 2.0% 2.5% 3.0% 3.5% 4.0%로 되도록 첨가하였다. 3. 實驗結果 및 考察 3.1 基地組織에 미치는 Mn의 영향 3.1.1 Si 1.8%의 경우 Mn 0.92%에서 少量의 ferrite와 pearlite가 共存하며 cementite가 석출되기 시작한다. 1.52% Mn까지에서 ferrite는 거의 소멸되고 pearlite만 약간 增加하나 이후부터는 cementite가 조금씩 增加하는 傾向을 보인다. 3.1.2, Si의 3.3%에 경우 0.84% Mn에서 거의 大部分이 ferrite이며 1.47% Mn에서 ferrite와 pearlite는 略 半半 程度가 되며 이때 비로소 Bull's eye 組織이 나타난다. 2.35% Mn일때 黑鉛주위에 약간의 ferrite가 남아 있고 cementite의 석출이 시작된다. 2.95% Mn에서부터 ferrite는 거의 흔적만 남아있고 cementite의 量은 變化하지 않는다. 3.1.3 Si 4.7%의 경우 Fig 1에 表示된 바와 같이 0.85% Mn에서 완전히 ferrite化 하였으며 2.93% Mn 일때 ferrite量과 pearlite量은 거의 같다. 3.45% Mn에서는 pearlite가 大部分이고 약간의 ferrite가 存在하며 cementite의 析出이 시작된다. 3.2. 黑鉛球狀化에 미치는 Mn의 영향 Mn 量 變化에 의한 黑鉛球狀化 狀態에는 큰 變化가 없으며 다만 Mn 量이 많아질수록, 현저하지는 않으나, 약간의 黑鉛粒의 微細化경향을 보이며 Si 量이 많을수록 黑鉛粒이 微細化한다. 3.3. 質量效果에 미치는 영향 黑鉛의 形狀에 對한 質量效果는 Si量이 적을수록 현저하게 나타난다. 基地組織에 對한 質量效果도 현저하나 Si 1.8% Mn 0.9%의 試料와 Si 3.3% Mn 2.35%일 때와 Si 4.7% Mn 3.45%일 때에 질량효과는 가장 적다. 4. 結論 (1) Mn은 球狀黑鉛鑄鐵의 基地를 pearlite化 하는데 크게 寄與한다. (2) 基地組織에 對한 質量效果는 cementite가 析出하기 시작하는 때에 가장 적게 나타난다. (3) Mn은 黑鉛球狀化에는 큰 영향을 주지 않으나 微細化에는 多少의 效果가 있다.