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.

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.

금속의 부동태화에 관하여

이계수 대한금속재료학회(대한금속학회) 1968 대한금속·재료학회지 Vol.6 No.2

일반적으로 금속시편의 전위를 귀방향으로 분극하면 양극(anode) 반응이 일어난다. 이때 pH와 전극 전위를 매개변수로 해서 그 산화형태인 M^(z+)_(aq) 혹은 M(OH)_z가 안정하게 존재할 수 있는 조건을 Pourbaix diagram을 써서 열역학적으로 고찰한다. 분극을 어느정도 이상하면 M(OH)_z, M₂O_z와 같은 산화물의 생성이 열역학적으로 가능하게 되며 그 생성속도가 M^(z+)_(aq) 이온의 생성속도 보다 빨라지며 따라서 치밀한 표면피막이 형성되어 M^(z+)_(aq) 이온의 용해가 저해된다. 이때 양극전류가 저하되며 금속은 부동태화하게 된다. 더욱 전위를 상승하면 금속피막의 전기적 성질에 따라 다른 현상이 나타난다. 음극반응을 보면 수소이온의 환원은 비교적 용이하며 산소환원은 전류 밀도가 적을 때도 상당한 분극저항이 따른다. 양극반응과 음극반응을 조합해서 산성용액과 중성용액에서의 각 금속의 거동을 고찰한다. 산화성 산성용액에서의 철의 거동을 고찰하고 끝으로 냉각수의 화학적 처리를 위한 진단방법으로써 분극곡선의 열역학적 해석을 몇가지 경우에 적용시켜 본다.

금속의 응력부식에 대하여 (제 3 보)

조종수,채성기 대한금속재료학회(대한금속학회) 1968 대한금속·재료학회지 Vol.6 No.3

CO2 아아크용접에 있어서의 시일드가스 조성과 용접금속의 성질에 관한 연구

이영호 대한금속재료학회(대한금속학회) 1977 대한금속·재료학회지 Vol.15 No.3

시일드가스로서 CO₂가스에 Ar을 混合시켜 CO₂아아크熔接 또는 MIG 熔接에 있어서의 問題點을 解決하고자 하는 일연의 實驗이 行하여지고 있다. 本硏究는 裸아아크熔接棒을 使用, 軟鋼 및 低合金鋼파이프材에 비이드熔接을 行하여 용융방울의 移行狀況, 비이드外觀, 氣孔, 熔接金屬의 化學組成 및 非金屬介在物, 나아가서는 熔接金爆의 V-Charpy 衝擊値를 調査하였다. 시일드가스로서는 CO₂에 Ar을 20%, 40%, 60%, 80% 각각 混合시켜 熔接을 實施하였다. 여기서 얻은 結論을 要約하면 다음과 같다. 1) CO₂-Ar 시일드가스에 의한 용융방울 移行현상은 Ar가스 混合率增加와 더불어 스프레이型에 가까운 狀熊가 보였으며 CO₂60%-Ar40%, CO₂40%-Ar6O%의 부근에서는 스프레이와 핀치效果(그로불)型의 中間狀態가 확실히 보였다. 熔接비이드外觀은 Ar가스混合率의 增加와 더불어 스패터가 減少하여 깨끗한 비이드를 얻을 수 있었다. 2) CO₂-Ar混合시일드가스의 Ar가스를 增加시킴에 依해 熔入깊이는 減少하며 비이드形狀係數(W/P)는 增加하는 傾向이었다. 또 덧붙이 止端部角度(θ)는 CO₂混合率이 增加하면 약간 減少하였다. 3) CO₂-Ar混合시일드가스를 채용함에 依해 熔接缺陷(主로 氣孔)은 거의 하지 않았다. 4) 熔接金屬中의 C含有量은 시일드가스組成에 全혀 影響을 받지 않았지만, Si, Mn含有量은 시일드가스중의 CO₂混合率이 많아질수록 低下하는 傾向이었다. 또 Cr, Mo 量은 시일드가스組成에 거의 影響을 받지 않았다. 5) 熔接金屬의 非金屬介在物에 미치는 시일드가스의 影響은 별로 確實한 傾向을 나타내고 있지 않다. 6) CO₂-Ar混合시일드가스의 Ar가스增加가 衝擊値에 미치는 영향은, 軟鋼에 있어서는 別로 影響을 주고 있지 않지만 低合金鋼에 있어서는 약간 低下하는 傾向이 보였다. A series of study using Argon/CO₂ gas mixture in shielded gas welding was carried out to overcome some difficulties in CO₂-arcwelding or MIG-welding. In this paper, single bead was performed on mild steel and low alloy steel pipes using bare electrode and CO₂ and Argon, singly or mixed, as shielding gas. The mode of metal transfer, bead shape, blow holes, chemical composition and non-metallic inclusions of weld metal, further, V-Charpy impact value of weld metal were investigated on these metal. The results obtained are as follow: 1) With increasing Argon content, the mode of metal transfer was observed to be of Spray transfer type. In the range of Ar 40% per CO₂60%-Ar 60% per CO₂ 40%, the mode of transfer is observed to be a combination of spray and globular types. 2) The penetration depth with increasing Argon content decreases and the bead shape factor (W/P) increases. The flank angle (θ) decreases a little with increasing CO₂ content. 3) If the welding is performed with appropriate shielding gas under appropriate welding conditions, the welding defects (mainly blow holes) hardly occurs. 4) The carbon content of deposited metal is not affected by change in Ar/CO₂ composition of shelding gas, but the contents of silicon and manganese decrease with increasing CO₂. The Chromium and molybdenum contents hardly depend on the composition of shelding gas in the case of low alloy steel. 5) The non-metallic inclusions hardly depend on the composition of shielding gas. 6) The V-Charpy Impact value is practically not affected by the shielding gas composition for mild steel but decreases a little with increasing Argon content in the case of low allay steel.

정보마당 : 금속,재료기술계 정보

대한금속재료학회 대한금속재료학회(구 대한금속학회) 2014 재료마당 Vol.27 No.3

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%.

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.

각 제철법에 관한 자료 - 상공부장관공한 ( 상이금 135 - 617 ) 에 대한 대한금속학회의 답신서 -

학회자료 대한금속재료학회 ( 구 대한금속학회 ) 1964 대한금속·재료학회지 Vol.2 No.3

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.