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.

"Al-정밀 부품제조에 있어서 2024 Al cutting chips 의 사용에 관하여"

이재성,문인형 대한금속재료학회(대한금속학회) 1975 대한금속·재료학회지 Vol.13 No.3

1.서 론 2024-Al 압출봉을 절삭하는 과정에서 얻어진 Al-chips를 P/M 제품제조에 직접 사용함으로써 재용해와 분말제조에 소요되는 경비를 절약할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 실제에 있어서 Al-chips의 P/M제품제조에 대한 사용가능성을 조사하기 위하여 입자의 크기가 불균일하며 형태가 불규칙한 절삭과정에서 얻은 Scrap인 본 Al-chips를 입도분석을 한후 일반적으로 Al 粉으로 이용되는 -200mesh 범위의 미세한 입도의 chips을 성형시켜 그 기계적성질 및 시효경화성을 조사하였다. 2. 실험 방법 우선채분석을 통해 chip의 입도를 분석하였다. 다음 -325mesh의 Al-chips를 각각 4,5,7 ton/㎠의 압력으로 냉간성형압축시킨 후에 소견은 Kantal wire 발열체의 전기로를 사용하여 560℃, N₂ 분위기에서 3시간동안 행하였다. 소결후에도 수냉을 하였고 150℃ 온도에서 시효경화현상을 조사하였다. 또한 같은 chips를 가지고 1, 1.5ton/㎠의 압력으로 250℃의 온도에서 열간성형압축시킨후에 540℃, N₂분위기에서 3시간 소결 후에 수냉하였다. 그리고 150℃에서 시효경화현상을 조사하였다. 3. 실험결과 및 고찰 총 Al-chips에서 -200mesh의 양은 대략 15%에 달했다. 성형후 각 성형체의 압축성, 성형강도는 양호하며, green density는 성형압이 증가함에 따라 증가하였다. 특히 열간성형압축의 경우에는 작은 성형압으로도 높은 green density를 얻을 수 있다. 다음의 표는 성형체의 green density와 소결후 시효했을때 최대경도값을 보인다. 시효곡선은 일반적으로 주로 Al-합금에서 볼 수 있는 두단계 곡선을 보였으며 100시간 근처에서 모두 최대경도값을 나타냈다. 또한 위의 표에서와 같이 경도는 green density가 증가함에 따라 증가하였다. 본 실험에 540∼560℃의 소결온도는 용체화처리를 겸한 것이며 이로부터 수냉하여 시효함으로써 석출상에 의한 석출경화현상을 얻을 수 있다. 따라서 본 실험의 시효경화는 석출상에 의한 석출경화가 지배적인 요인으로 생각되며 아울러 금속간의 접촉을 방해하여 소결을 저지시키는 입자표면의 산화물층은 성형압축시에 파쇄되어 소결시 금속중에 분산되어 경화를 일으키는 분산경화도 생각할 수 있다. 4. 결론 실제 사용가능성이 큰 -200mesh의 미세한 Al-chips는 총양의 대략 15%이며 성형후의 green density는 성형압과 온도에 의존하며 특히 온도의 영향이 크다. 소결온도는 540℃가 적합하며 150℃의 시효온도에서 곡선의 경향은 두단계 곡선을 보이며 경도값은 주조제품의 것에 근사했다^(2)). 또한 경도는 green density가 증가함에 따라 증가함을 알 수 있었다.

원자력과 금속 (제3회) : 금속 (지르코늄) 과 (지르코늄) 화합물의 이용

최형섭 대한금속재료학회(대한금속학회) 1964 대한금속·재료학회지 Vol.2 No.2

「지르코늄」(Zr)는 「티탄」(Ti)이나 「不銹鋼」(Stainless Steel)에 比肩할 수 있는 耐蝕性과 中溫에서 相當한 强度를 가지고 있으며, 融點도 높고 熱中性子의 吸收斷面積이 「알미늄」(Al) 보다 約 10% 적다는 等 많은 長點을 가지고 있는 故로 原子爐 材料로서 1950年 부터 脚光을 받기 始作하여 美國, 歐羅巴等地에서 5000톤 程度나 使用하게 되었다. 이러한 原子爐 材料로서 뿐만 아니라 이金屬의 製造技術, 製造設備等의 發展에 따라 工業用 Zr(Hf 分離)가 今後 化學工業裝置 耐蝕材料로서 많이 發展될 可能性이 있다. 한편 Zr의 化合物도 그 特性에 따라 漸次 工業面에 登場하기 始作하였고 美國에서는 最近 ZrO₂의 需要가 年間 約 5700톤 (約 50%가 耐火物)이나 되며 이外에 石油化學에 있어서「나후사」分解爐用, 耐火物, 硝子工業用 및 酸素製鋼用 耐火物等으로 사용되고있다. ZrO₂는 耐火度가 2300℃나 되고 또 斷熱性이 큰 故로 最近의 高溫度化學의 耐火材料로서 가장 適當한 材料라고 生覺한다. 本稿에서는 原子爐 材料로서의 純金屬「지르코늄」과 그 合金에 關하여 言及하는 同時에 耐火材料로서 크게 主目되어 있는 ZrO₂를 中心으로 하여 其他無機系, 有機系의 化合物에 關하여 그 槪要를 紹介해 보고저 한다.

금속의 응력부식에 대하여 (제 3 보)

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

Zirconium base 다성분 합금계에 있어 수소의 용해도에 미치는 합금 원소의 영향

이재영,박중근 대한금속재료학회(대한금속학회) 1975 대한금속·재료학회지 Vol.13 No.3

이미 보고되어 있는, Zr-이원합금들의 α 및 β상에 대한 수소의 용해도 data를 가지고 각각의 온도에서 각 합금 원소들의 interaction coefficient를, 5at%까지의 농도범위에서 계산하였다. 600℃-800℃ 온도 범위에서 α상에서의 Nb, In, Sb, O, Ti에 대한 interaction coefficient의 온도 함수와 β상에서의 Nb에 대한 그것이 계산되었고, 그 온도 의존도의 의미를 논의하였다. Interaction coefficient의 의미를 알아보고 그것을 이용하여 가상의 다성분 합금계의 α-zr상에서 수소의 용해도를 예견하였다. With published solubility of hydrogen in the α-phase and β-phase of binary alloys of Zirconium with various alloying elements, the interaction coefficient of each alloying element is calculated at each temperature up to 5 atomic percent of alloying elements. The temperature dependence of interaction coefficients of niobium, indium, titanium, antimony, oxygen in α-phase and niobium in β-phase is discussed in the temperature range of 600℃-800℃ and the temperature dependence of interaction coefficient of above elements is calculated. The physical meaning of interaction coefficient is discussed and the terminal solubility of hydrogen in the α-phase of hypothetical multicomponent alloys of Zirconium has been predicted by means of it.

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 ㎏/㎟.

망간을 함유하는 Fe-C 공정계주철의 일방향응고

홍준균,대출탁,대평오랑 대한금속재료학회(대한금속학회) 1975 대한금속·재료학회지 Vol.13 No.1

1. 서론 Fe-C純粹系鑄鐵 및 Si. S等을 함유하는 鑄鐵의 一方向凝固에 관해서는 많이 硏究되어 왔다. 따라서 凝固組織이 몇 개의 凝固因子, 즉 凝固速度, 凝固時의 固-液 凝固界面에 있어서의 溫度勾配와 合金元素 및 不純物의 含有量에 의해서 變化한다는 것은 잘 알려져 있는 사실이다. 本 實驗에서는 cementite 安定化元素로서 알려진 망간에 대해서 鑄鐵의 凝固組織 및 凝固機構에 대한 影響을 調査하고 鑄鐵의 凝固에 관한 機構를 理解하는 것을 目的으로 硏究를 했다. 2. 실험방법 本 實驗에서는 一方向凝固의 試料로서 電解鐵, 電極黑鉛, 金屬Si 및 金屬망간을 目標成分이 되도록 配合해서 高周波誘導電氣爐를 이용해서 大氣中에서 約 1400℃에서 熔解해서 約 10分保持해서 10㎜φ 金型에 주입한 鑄鐵을 使用했다. 直徑 10㎜, 길이 100㎜의 試料를 一方向凝固 裝置中의 內徑 10㎜, 길이 150㎜의 燃燒管에 裝入해서 1350℃까지 約 2hr동안 加熱시켜 再溶解해서 10㎜ 保持하여 爐의 熱平衡 및 試料內의 溫度均一을 考慮한 후 어떤 一定한 速度로 試料를 降下시켜 一方向凝固시켰다. 凝固는 Ar. Gas 雰圍氣中에서 溫度勾配는 全實驗中 一定하게 했다. 全試料는 凝固途中 改良한 强制散水式 裝置를 사용해서 水中에 燒入시켜 固液凝固界面의 形狀을 觀察했다. 3. 실험결과 및 고찰 Fe-C安定系共晶合金의 凝固界面의 形狀 黑鉛組織, 黑鉛間隔等에 대한 망간의 含有量 및 凝固速度의 影響을 觀察했다. 4. 결론 이상과 같이 망간을 含有하고 있는 一方向凝固시킨 결과 黑鉛粗大化에 대한 망간의 影響等을 알게 됐다.

과공정 Al-Si 합금에서의 Cu, Mg, Ni 원소의 효과에 대하여

이상익,김영규,김수영,권혁무 대한금속재료학회(대한금속학회) 1973 대한금속·재료학회지 Vol.11 No.3

1. 서론 高珪素 Al-Si 合金은 현재 가장 중요한 피스톤 材料이다. 피스톤 材料로서의 이 合金에는 소량의 Cu, Mg, Ni, 元素가 첨가되어 있다. 이 元素들의 효과에 대한 기본적인 연구는 그렇게 많지 않다.^(1, 2, 3, 4)) 著者는 이 合金의 중요성이 날로 증대함에 비추어 전기한 각 첨가원소가 Al-Si 合金의 기계적인 성질에 如何한 영향을 주는가를 다각도로 조사 검토하였다. 여기에 그 결과를 간단히 보고하고져 한다. 2. 실험방법 실험에 사용한 원료는 純 Al ingot(99.7%)를 주원료로 하고 그것에 金屬珪素(98.0%)를 첨가하여 33%의 母合金을 만들어 그것을 主體로 하여 純 Al을 가하므로 20% Al-Si 合金을 중유로에서 200番 흑연도가니를 사용하여 용해한다. 그것에 첨가원소인 Cu, Mg, Ni 원소를 金屬 Cu, Mg, Ni로써 1%씩 첨가하여 直徑 20㎜ 길이 200㎜의 金型에 주입하여 시료를 얻어 그것의 현미경조직 및 기계적성질 등을 조사하였다. 3. 실험결과 및 고찰 3.1. 引張强度에 미치는 效果 Fig. 1에 보여주는 바와 같이 單元素의 영향은 Ni이 그 效果가 가장 적으며 Cu, Mg 순으로 커진다. 組合해서 사용한 것으로는 Cu+Ni의 경우가 가정 적으며 Ni+Mg, Cu+Mg, Ni+Cu+Mg의 順으로 크다. 이러한 것을 종합하면 引張强度에 가장 큰 영향을 주는 것은 Mg인 것으로 생각된다. 3.2. 硬度에 미치는 效果 引張强度의 경우와 유사하며 Mg이 가장 큰 영향을 주며 Cu, Ni 順으로 그 效果가 적어진다. 3.3. 熱處理의 效果 容體化處理 및 時效處理를 行하면 현저한 기계적 성질의 향상을 볼 수 있다. 이 效果에 있어서도 전술한 引張强度, 硬度의 경우와 유사한 경향을 볼 수 있다. 3.4. 初晶微細度의 效果 Fig. 1에서 잘 알 수 있는 바와 같이 初晶이 미세할수록 引張强度는 현저하게 커지는 경향이 있으나 硬度에 있어서는 거의 변화가 없으며 熱處理를 하지 않는 경우에 있어서는 오히려 微細한 경우가 硬度의 低下를 초래하는 경향을 보여준다. 4. 결론 1. 기계적 성질에 가장 큰 영향을 주는 것은 Mg 이며 熱處理效果에 있어서도 同一한 경향이 있다. 2. 初晶珪素가 적으면 적을수록 引張强度는 현저하게 증대한다. 3. 初晶珪素의 미세화는 硬度에는 영향을 주지 않을 뿐만 아니라, 熱處理를 行하지 않는 경우에 있어서는 오히려 미세할수록 硬度는 低下한다.

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.

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.