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열처리 조건에 따른 무전해 Ni/전해 Cr 이중도금의 계면반응 및 균열성장거동 분석
손기락,최명희,이규환,변응선,이병호,박영배,Son, Kirak,Choi, Myung-Hee,Lee, Kyu Hawn,Byon, Eungsun,Rhee, Byong-Ho,Park, Young-Bae 한국마이크로전자및패키징학회 2016 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.23 No.3
무전해 Ni/전해Cr이중도금 구조에서 무전해 Ni의 결정화 열처리 조건이 Cr도금의 균열성장 및 Ni/Cr계면반응에 미치는 영향을 분석하였다. 비정질 무전해 Ni/전해 Cr 도금 후 $750^{\circ}C$에서 6시간 동안 1회 열처리한 시편을1단계 열처리 조건으로 정했다. 또한, 무전해 Ni도금 후 동일 열처리를 통해 결정화 시킨 후, 전해 Cr도금 후 한번 더 동일조건 열처리한 경우를 2단계 열처리 조건으로 정하여 상호 비교하였다. 두 가지 열처리 조건 모두에서 공통적으로 Ni/Cr계면에서 상호확산에 의한 Ni-Cr고용체band layer가 관찰되었다. 1단계 열처리 조건의 경우 Cr도금에 관통균열이 발생하였으며, 2단계 열처리 조건의 경우 Cr도금에 표면 미소균열만 형성되고 관통균열은 거의 발생하지 않았다. 이는 무전해 Ni도금 직후 열처리에 의해 Ni-P비정질 구조에서 Ni, $Ni_3P$상으로 결정화되면서 급격한 체적 감소가 발생하여 Cr층의 잔류응력 완화에 영향을 끼쳐서, 상부 전해 Cr도금의 관통균열 형성에 영향을 미치는 것으로 판단된다. This study investigated the effect of heat treatment conditions not only on the Cr surface crack propagation behaviors but also on the Ni/Cr interfacial reaction characteristics in electroless Ni/electroplated Cr double coating layers on Cu substrate. Clear band layer of Ni-Cr solid solutions were developed at Ni/Cr interface after heat treatment at $750^{\circ}C$ for 6 h. Channeling cracks formed in Cr layer after 1 step heat treatment, that is, heat treatment after Ni/Cr plating, while little channeling cracks formed after 2 step heat treatment, that is, same heat treatments after Ni and Cr plating, respectively, due to residual stress relaxation due to crystallization of Ni layer before Cr plating.
다단연소 사이클 엔진 적용을 위한 내산화 코팅에 관한 연구
김영준(Young-June Kim),이병호(Byong-ho Rhee),노용오(Yong-Oh Noh),배병현(Byung-Hyun Bae),현성윤(Seong-Yoon Hyun),조황래(Hwang-Rae Cho),방정석(Jeong-Suk Bang),변응선(Eung-Sun Byon),한영민(Yeoung-Min Han) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회지 Vol.22 No.5
Some propellants in a liquid rocket engine are burned in the pre-burner of a staged combustion cycle engine, resulting hot gas drives the turbine. The burned gas passing through the turbine is supplied to the combustor at high temperature and pressure. The form of the gas can be fuel rich or oxidizer rich dependent upon the mixture ratio or the engine scheme. When the cycle works at oxidizer-rich condition, the metal pipes composing the engine can be ignited or even exploded by an impact of very a small particle. In this study, we developed the powder combination and processes for an anti-oxidation coating through the analysis of various coating materials.
다단연소 사이클 엔진 적용을 위한 내산화 코팅에 관한 연구
김영준(Young-June Kim),변응선(Eung-Sun Byon),이병호(Byong-ho Rhee),한영민(Yeoung-Min Han),노용오(Yong-Oh Noh),배병현(Byung-Hyun Bae),현성윤(Seong-Yoon Hyun),조황래(Hwang-Rae Cho),방정석(Jeong-Suk Bang) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5
다단연소사이클 엔진의 추진제는 예연소기에서 일부 연소되고, 연소된 고온의 가스는 터빈을 구동하고 터빈은 터보펌프를 작동시킨다. 터보펌프의 터빈을 통과한 연소가스는 고온 고압의 상태로 연소기로 공급되는데, 이때 연료 또는 산화제의 양에 따라 연소가스는 연료 과잉 또는 산화제 과잉 상태로 공급된다. 산화제 과잉상태의 환경에서 금속 배관은 작은 입자의 충격에 의해서도 발화 또는 폭발될 수 있다. 이를 방지하기 위해 로켓 선진 국가에서는 산화제가 이동하는 공간에 내산화 코팅을 한다. 본 연구에서는 해외 내산화 코팅 물질 분석을 통해 국산 조합분말을 개발하였고, 코팅공정을 수립하였다. 개발된 조합분말을 이용하여 코팅 후 내산화 시험을 수행하였으며, 그 결과 질량변화량이 -0.16%~+0.01% 임을 확인하였다. 본 연구결과로부터 개발된 유약은 실물형 연소기의 내산화 코팅에 적용이 가능할 것으로 판단되며, 향후 연소시험을 통한 개발기술의 검증을 진행할 계획이다. The propellants are burned in the pre-burner of the staged combustion cycle engine, and the resulting hot gas drives the turbine, and the turbine operates the turbo pump. The burned gas passing through the turbo pump is supplied to the combustor at high temperature and high pressure, where the gas is supplied in an excess of fuel or an excess of oxidant depending on the amount of fuel or oxidant. When the cycle works at oxidizer-rich staged combustion, its metal pipe can ignite or explode by the impact of even small particles. In this study, we develop the powder combinations for anti-oxidation coating through the analysis of other coating materials and establish the coating process.
다단연소사이클 엔진 적용을 위한 Ni-Cr 코팅에 관한 연구
배병현(Byung-Hyun Bae),황양진(Yang-Jin Hwang),이규환(Kyu-Hwan Lee),이병호(Byong-ho Rhee),한영민(Yeoung-Min Han),김영준(Young-June Kim),노용오(Yong-Oh Noh),조황래(Hwang-Rae Cho),현성윤(Seong-Yoon Hyun),방정석(Jeong-Suk Bang) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5
본 논문은 다단연소사이클 엔진의 연소실 내벽을 고온, 고압의 환경으로부터 보호하기 위한 열차폐 코팅 공정 개발에 관한 내용이다. 기존 연소기 내벽에는 열차폐 특성이 우수한 Zr 기반의 세라믹용사코팅을 적용했지만, 세라믹의 특성상 연소실 내벽(금속)과 열팽창계수 차이로 인해 박리가 발생할 수 있다. 때문에 로켓 선진국에서는 열차폐 효과를 다소 희생 하더라도 밀착력 향상을 위하여 금속계 코팅인 Ni-Cr 도금을 적용하고 있다. 본 연구에서는 연소기에 적용 가능한 상향 순환식 유동셀을 적용한 도금조를 개발했으며, 반복적인 공정 개선을 통해 도금 두께 100㎛이상, ±10%의 두께 균일도를 만족하는 Ni, Cr 도금 공정조건을 확립했다. In this paper, the process of electro Ni and electro Cr plating is studied for the purpose of thermal barrier to protect the inner wall combustion chamber. The chamber is under the environment of very high temperature and high pressure when propellants burn in there. As one of the thermal barrier coatings, Zr-based thermal spray coating has been applied to the chamber. However, peeling of coating layer can occur under such a hard condition because of the difference of thermal expansion coefficients between the ceramic and the metallic wall. We study the characteristics of Ni-Cr coating and establish its process. It is found that the thickness of over 100 ㎛ of Ni and Cr coating layers with the uniformity of ±10% can be obtained with the used of as-developed plating bath.