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.

Silicon 단결정 중의 전위속도

최선근 대한금속재료학회(대한금속학회) 1975 대한금속·재료학회지 Vol.13 No.2

지금까지 Si 單結晶 중의 轉位速度에 관한 몇 가지 硏究結果가 報告되었다. 그러나 轉位速度의 應力依存性에 관한 결과가 一致하지 않을 뿐만 아니라 60°轉位에 대한 결과가 적으며, 特히 元素半導體와 化合物半導體(III-V 族) 중의 轉位速度에 대한 不純物效果에 관한 見解가 一致하지 않고 있다. 著者는 一連의 實驗에 의해서 Si 單結晶 중의 轉位速度에 대한 資料를 補完하고, 不純物效果를 究明할 目的으로 第一段階로서 n 型 Si 單結晶 중의 60°轉位速度를 螺旋轉位와 分離하여 Stein-Low 法에 의해서 측정하였다. 그 결과 轉位遠度 v의 應力(τ)依存性은 v∝τ^m로 주어지며, 그의 溫度(T) 依存性은 v=v(τ)exp(-E/kT)로 주어짐을 알았으며, 分解剪斷應力 2 ㎏/㎟ 에 대한 轉位運動의 活性化에너지 E로서 1.5 eV를 얻었다. The average velocities of 60°-dislocations in silicon single crystals have been measured be Stein and Low method. The stress dependence of dislocation velocities is described as v∝τ^m at a given temperature over the stress range of 0.5∼5 ㎏/㎟. It was observed that stress exponent m depended on temperature. The temperature dependence of dislocation velocities is described as v∝exp (-E/kT) with activation energy of 1.5 electron volt at the resolved shear stress of 2 ㎏/㎟.

일방성응고방법에 의한 이방성 도전재료의 개발에 관한 연구

안인섭,문인형 대한금속재료학회(대한금속학회) 1978 대한금속·재료학회지 Vol.16 No.2

1. 緖論 공정합금의 방향성응고는 複合材料로서 單一相이나 單一組織의 材料보다 때로는 우수한 材質을 提供할 수 있을 것으로 기대되어 고온에서 높은 기계적 성질을 요구하는 高溫材料用이나 電子, 磁氣材料 등에 응용하려는 여러 연구가 계속되어 오고 있다. 異方性의 電氣的 特徵은 일반 導電材料에서도 그 應用의 가능성이 클 것으로 예상되나 아직은 이렇다 할 연구보고가 없다. 따라서 본 연구에서는, 두 원소금속의 전기 전도도가 상이하며 실험이 용이할 Cd-Pb, Bi-Zn, Bi-Cd系를 택하여서, 방향성 응고시 조직에 변화를 가져가 주는 응고속도, 불순물과 온도구배中, 응고속도를 변화시켜가면서 성장속도에 따른 이들 공정합금의 일방성 응고時의 조직을 관찰하고, 이들 系의 전기적 異方性을 비교 검토하였다. 2. 실험方法 시료는 일산 99.9%의 Pb, Cd, Zn와 99.99%의 Bi를 사용했으며 不純物의 效果를 조사하기 위해서 고순도(99.999%) Zn를 사용하여 Bi-Zn系의 시편을 만들었다. Cd, Bi 등은 용융상태에서 산화가 잘 되고 또한 공정합금 제조시의 불순물 혼입을 방지하기 위해 epoxy resin을 표면층에 엷게 덮어서 용해했다. 장치는 가장 보편적으로 사용되는 Bridgeman furnace를 온도구배 25℃/㎝로 고정시켜놓고 진공도를 10^(-2)Torr로 만든 유리관內의 시료를, 0.63㎝/n∼9.1㎝/n까지 변화시킬 수 있는 감속기어를 통해 강하시켜서 방향성응고 조직으로 만들었다. 전기적 성질은 시료를 0.03∼0.04㎠의 단면적과 길이 0.7∼2㎝로 만들어서 calvin-double-bridge로 저항을 측정하였다. 3. 실험결과 및 고찰 성장속도가 느릴수록 대체로 inter lamellar space(λ)가 커지며 방향성이 뚜렷하였으며 이 속도가 빨라질수록 λ는 작아지는 현상을 보여 주었다. 방향은 응고방향과 항상 일치되지는 않으며 특히 Cd-Pb系의 3㎝/n의 성장속도로 제조된 시편의 방향은 매우 상이한 현상을 나타내었다. 또한 Bi-Cd系에서는 성장속도가 증가함에 따라 응고방향과 일치함을 보여주었다. 전기적 성질로는 응고방향과 이에 수직한 방향의 비저항을 각각 측정하였다. Cd-Pb系에서는 3㎝/n일 때 방향에 따른 비 저항치가 최소값을 나타내었으며 두금속의 비저항 차이가 큰 Cd-Bi系에서는 성장속도가 증가함에 따라 비저항 차이가 증가함을 보여주었다. 또한 Bi-Zn系는 속도에 거의 무관한 관계를 나타내었다. 기대했던 바와같이 비저항값은 방향성과 매우 관련이 깊은 것을 알 수 있었다. Bi-Cd系와 같이 두 원소금속의 비저항값이 큰 차이가 있는 금속의 공정합금일 경우는 이방성을 이용한 전기재료 응용에 가능성이 있음을 보여주었다. 그러나 Bi-Zn系와 같이 broken-lamellar조직을 갖는 합금은 방향성이 잘 일치된다고 해도 전기적 이방성은 될 수 없었다.

고려-이조시대의 청동류의 부식피막에 대한 조사연구 (제 1 보)

조종수,강탁 대한금속재료학회(대한금속학회) 1969 대한금속·재료학회지 Vol.7 No.1

본 연구에서는, 고려 이조시대의 청동류로서 주로 동전과 놋수저에 관하여, 그 소지금속 성분과 부식 피막의 관계, 그 성분의 분석, 현미경 조직, 몇가지 부식실험, 및 부식피막의 환원법 등에 대하여 살펴보았다. 이 청동류의 조성은 주로 Cu, Pb, Zn, 및 Sn으로 되어있고 시대에 따라 그 성분에는 차이가 많다. 검은 피막(black patina)은 초록피막(green patina) 보다 그 방식성이 더욱 좋으며 Sn 분이 많을수록 검은 피막을 형성하기 쉽다. In this study, copper coin and copper spoon were mainly investigated as the bronze objects in Koryo-Lee Dynasties. The relationship of composition of base alloy and corrosion film, metallograpy of structure, some of corrosion tests, and reduction techniques of corrosion film etc, were carried out in this study. The composition of bronze objects were mainly Cu, Pb, Zn, and Sn, and these compositions were different by the age produced. Black patina is better protective film compared with green patina, and tendency of its formation is gradually increased by the increasing of Sn content.

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.

국산 APT 로부터 금속텅그스텐분말의 환원에 관한 고찰 (2) : 입도분포에 관하여 On the Particle size distribution of the reduced tungsten powder

박원구 대한금속재료학회(대한금속학회) 1973 대한금속·재료학회지 Vol.11 No.3

APT와 WO₃의 환원조건이 생성된 금속텅그스텐 분말의 입도에 미치는 영향을 밝히고저 환원온도, 수소유량, 수소중의 수분함량 및 장입량의 변화에 따른 입도변화를 조사하였다. 입도분포는 침강법에 의해 측정하였고, 분말의 형태와 입도는 전자현미경으로 관찰하였다. WO₃는 환원온도, 장입량 및 수소중의 수분함량이 증가할수록 W와 WO₃가 수소중의 수분의 영향으로 증발-응고 작용을 반복하여 입자를 성장시킴으로 생성된 분말의 입도를 크게 하였다. 그러나 APT를 600℃에서 수소로 예비환원하여 WO₃의 성장과정을 거치지 않고 WO₂로 환원한 후 이를 금속텅그스텐으로 환원했을 때는 증발-응고현상이 800℃ 내지 900℃에서는 억제되기 때문에 2μ이하의 분말이 78%나 되는 미세한 금속텅그스텐분말을 쉽게 얻을 수 있음이 밝혀졌다. Effects of reduction temperature, hydrogen flow rate, water content of hydrogen, and amount of the charge on the particle size of the reduced tungsten powder from APT or WO₃ were investigated. The size distribution of the reduced powder was measured with sedimentation balance and the shape and particle size of the powder was observed with electron microscope. It is considered that the growth of the reduced metallic tungsten particle was occurred the evaporation and condensation reaction of WO₃ in wet hydrogen atmosphere and the reaction was accelerated with the increase of reducing temperature, amount of charge, and water vapor content of hydrogen. The evaporation and condensation reaction, however, was retarded by two step reduction of APT with hydrogen since preliminary reduction at 600℃ transforms APT to fine WO₂ which has the highest sublimation point among the tungsten oxides. And the subsequent final reduction of WO₂ at 800℃ provided the fine metallic tungsten powder. The portion of the fine metallic tungsten powder under 2μ obtained by the two step reduction process was amounted to 78%.

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.

경질 Chromium 전도시의 초음파조사효과

권혁무,장충근,천광현 대한금속재료학회(대한금속학회) 1973 대한금속·재료학회지 Vol.11 No.3

1. 序論 硬質 chromium 鍍金은 piston ring이나 cylinder-liner등의 內燃機關用 部品이나 工具, gauge類, roller 등 각종 내마모성 기계부품에 다양하게 이용되고 있으며 높은 硬度와 강한 부착력이 필요하고 均一電着性이 요구되고 있다. 그러나 도금중 電極에서의 gas발생과 分極現象은 피할 수 없는 현상이며 이로 인하여 陰極에서 발생하는 수소 gas는 음극면에 부착되어 pin hole을 형성하거나 석출금속층에 gas가 흡장되는 원인이 되고 分極은 濃度勾配를 야기시켜 균일전착성을 低下시킨다. 이를 개선하기 위하여 도금액의 攪拌 또는 기타 通電法 등을 考案實施하고 있으나 보다 새로운 方法을 모색하기 위하여 著者는 超音波를 경질크롬 도금에 도입시켜 연구보고^(1))한바 있으며 이번에는 前報와는 달리 초음파의 주파수의 변화에 대한 析出量과 균일전착성 그리고 전류밀도의 변화에 대한 초음파의 영향등을 검토해 보았다. 2. 實驗 方法 도금시료는 16×80×0.5 ㎜의 壓延鋼板을 陰極으로하여 사용하였고 8% Sb-Pb합금을 陽極으로 사용하였다. CrO₃-250g/l에 H₂SO₄-2.5g/l을 첨가한 도금액을 多量으로 제조한 후 液中에 3價크롬을 생성시키기 위하여 全液을 1當 5A/d㎡ 低電流로 약 2시간동안 通電하여 3價크롬의 양을 2g/l로 조절한후 每鍍金時마다 定量씩 채취하여 1回 사용한후 폐기하였다. 100㏄. beaker 두개를 50±2℃의 두 항온수조 안에 각각 담그어 鍍金槽로 사용했으며 양쪽 beaker에 等量等質의 도금액을 넣고 양극과 음극을 같은 간격으로 setting 한 후 통전양을 같게하기 위하여 두 도금조를 직열로 연결하고 한쪽 도금조의 下部에 π형 ferrite transducer^(2))의 輻射面을 가볍게 접촉시켜 垂直上方向으로 초음파를 조사시켰다. 이때 ferrite transducer의 구동을 위하여 URM 25D sine wave oscillator로부터 인출한 正弦波信號를 30 watt-CK6146B-PP Booster Amp.로 증폭하여 transducer를 구동시켰다. 또한 초음파의 주파수를 가변하기 위하여 TDK π형 Vibrox^(3)) ; 28㎑와 50㎑ 그리고 100㎑ 용 transducer를 같은 조건하에서 대치시키고 소요 공진주파수의 고주파 전력을 공급한후 matching condencer의 용량을 가변선정하여 最良의 상태로 구동시켰다. 28㎑ 50㎑ 용 transducer는 한개씩을 사용했고 그 超音波 輻射面積은 8㎠이였으며 2㎠의 복사면적을 가진 100㎑ 용 transducer는 4개를 결합시켜 동일 복사면적이 되게 하였다. 도금액 중에서의 초음파 특성을 파악하기 위하여 각 공진 주파수의 transducer로 Vibro Pick Up^(4))을 제작하여 도금조의 底面으로부터 液面까지의 상대적 음향분포를 조사검토하였고 같은 조건하에서 초음파가 조사된 시료와 조사되지 않은 시료의 주파수에 따른 석출량, 경도 그리고 균일 전착성과 피복력 등을 비교 검토하였다. 3. 實驗結果 및 考察 Vibro Pick Up에 의해서 전해조 안의 음향 분포를 측정해 본 결과 초음파수가 28㎑와 100㎑인 경우에는 그 작용율이 약 76%로써 24%의 감쇠를 보이고 있으며 50㎑인 경우에는 작용율이 57%로써 43%의 감쇠를 보이고 있다. 이는 전해조의 음향 impeadance와 전해조 底面에서의 초음파의 反射, 散亂^(6))에 의한 손실로 생각되며 본 실험에 사용된 전해조에 대한 초음파의 조사효율은 50㎑ 보다 높거나 낮은 주파수의 초음파가 손실이 적음을 보여주고 있다. 석출량은 초음파가 조사된 경우 각 주파수 공히 평균 3.8% 정도 감소되는 경향이 있는데 이는 음극면상의 석출금속중 樹技狀 성장의 bulk들이 초음파에 의하여 제기분산^(7))된 것으로 생각되며 도금면의 경도가 50∼100Hv 정도 높아졌고 균일 전착성이 상당히 향상되었다. 이와 같은 현상은 ultrasonic cavitation^(7))과 그 직선적 효과에 의하여 전해액이 강렬하게 교반되어 농도구배가 소실◎되고 cavitation으로 생긴 眞空氣泡가 파열될 때 발생하는 국소적 고온고압과 충격력^(9))이 주위의 전해액에 작용하여 결정이 미세화되고 석출금속층이 uniform하기 성장함에 따라 경도의 증가와 균일전착성이 향상된 것으로 생각된다. 4. 結論 1. 전해조 안에서의 초음파의 작용율은 50㎑인 경우가 가장 저조하나 균일한 분포를 보이고 있으며 28㎑와 100㎑인 경우는 손실은 적으나 균일성이 매우 저조하였다. 2. 초음파를 조사한 경우의 석출량은 조사되지 않은 경우보다 약간 감소하는 경향이 있다. 3. 초음파를 조사하는 경우(28㎑, 50㎑, 100㎑; 24Watt)의 경도와 균일전착성은 조사되지 않은 경우보다 상당히 향상되었다.

대학 금속공학 교과 과정의 분석

조종수,채성기 대한금속재료학회(대한금속학회) 1968 대한금속·재료학회지 Vol.5 No.4

The new trend of metallurgical education and current curriculum in under-graduate courses was analyzed in comparition with over fifteen domestic and international typical schools. The correlation of metallurgical engineering education and industrial request was referred in addition to the analysis of educational curriculum constituents. Chemical Metallurgy, Physical Metallurgy, and Process Engineering Metallurgy are main constituents of metallurgical curriculum based on Chemistry, Physics, and Engineering. The basic and applied science was currently emphasized rather than process engineering metallurgy, Humanities and Social Science courses were currently increased in numerous schools.

금속의 진 (眞) 표면적의 결정방법

문인형 대한금속재료학회(대한금속학회) 1970 대한금속·재료학회지 Vol.8 No.2

금속의 진표면적은 잘 알려진바와 같이 우리가 기하학적으로 측정할 수 있는 면적의 �p배나 될 수 있다. 적당한 조건하에서, 유리로 된 실험용기 내부에서, 조사하려는 금속표면을 산소에 노출시킨다. 다음 금속표면에 흡착된 산소의 양을 전기화학적인 환원방법으로 정량파악하여 표면의 roughness factor (거침도)를 결정한다. 다만 이때 금속의 전 표면이 산소원자에 의하여 단일흡수층을 이룬다고 가정한다. 이 가정은 adsorption isothern으로 검토되어야 한다. 크기 약 5㎠(기하학적인 측정면적임)의 동표면에서 이 방법을 실험했다. 예상한대로, 고온가열한 시료의 경우 거침도는 작아 1.2를 보였고 거친 emery paper로 간 표면은 거침도 약 3을 나타냈다. 산소가 동표면에서 화학흡착하는 경우 그 activation energy가 16.2±0.95㎉/mole을 측정했고, 또 이 경우 fast adsorption의 비율이 표면처리 상태에 따라 20%∼60%까지 변화함을 보였다.