특성의 이방성을 갖고, 저주파와 고주파 영역에서 전자기파 전도(EMC) 및 전자기파 흡수(EMA)의 특성을 동시에 갖는 나노크기의 니켈-아연 페라이트 분말이 분산된 니켈-페라이트 복합 판재를 제조하는 공정을 개발하고 금상학적 원리와 특성을 평가하고자 (1) 전주공정으로 제조된 니켈의 미세조직 관찰과 접합성 (2) 전주공정으로 제조된 니켈판의 ...
특성의 이방성을 갖고, 저주파와 고주파 영역에서 전자기파 전도(EMC) 및 전자기파 흡수(EMA)의 특성을 동시에 갖는 나노크기의 니켈-아연 페라이트 분말이 분산된 니켈-페라이트 복합 판재를 제조하는 공정을 개발하고 금상학적 원리와 특성을 평가하고자 (1) 전주공정으로 제조된 니켈의 미세조직 관찰과 접합성 (2) 전주공정으로 제조된 니켈판의 압연에 따른 결정학적 결조직 변화 (3) 전주공정을 이용한 니켈-페라이트 복합 박판의 제조 및 특성 평가를 체계적으로 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
1. 설파민산 용액, pH=4, 50℃, 7.5A/dm2조건에서 10mm/min의 속도로 제조된 판상 니켈의 미세조직은 수지상정(columnar grain)이며 소각중성자산란 시험으로 내부는 구형의 나노크기의 클러스터(cluster)로 구성되어 있으며 나노크기의 기공은 존재하지 않았다. 전극표면에서 수소 기체 분자가 약 600개 정도 모이면 방출이 시작하는 것으로 예측되었다. 이는 니켈 전주층에 수소방출에 의한 나노 크기의 기공이 존재하지 않는 현상과 관계있는 것으로 사료된다.
2. 전주공정으로 제조된 니켈 박막은 전기화학적 포텐셜의 영향으로 니켈의 (100)면과 시편에 수직방향(normal direction, ND)방향인 전극 전위의 방향으로 선택적으로 성장하였다. 결정의 방위분포는 (001)[10], (010)[101]에 집중되어 있으며 일부 (111)[01], (111)[11]이 존재하였다. 50% 소성 가공하면 (001) 극점의 분포는 시편에 수직 방향(ND)으로 보다 더 집중되고, (001)[10]와 (010)[101]의 집중도는 증가하며 (310)[001]의 배향이 관찰되었다. 87.5% 압연하면 (001)[10]와 (010)[101]의 집중도가 고밀화되고 (310)[001]의 집중도는 낮아지며 (111)[11]과 (111)[2]로 집중도가 진행되었다. 이는 전주된 니켈의 슬립계와 관계있다.
3. 니켈 전주된 지르코늄합금의 항복강도와 최대인장강도는 330MPa과 400MPa이며 니켈 도금층의 항복강도와 최대인강도는 각각 110MPa, 168MPa이었다. 니켈전주층과 지르코늄합금의 접합강도는 약 110MPa이었다.
4. 3.5% NaCl 수용액에서의 전주된 니켈의 부식전위와 부식속도는 각각 0.015 VSCE와 3.910×10-7A/cm2이었다. 50%와 87.5% 소성변형시키면 부식전위는 각각 6.7%와 20.0% 만큼 감소하였으며 부식속도는 각각 64.1%와 361.5%로 증가하였다. 이와같은 내식성 감소는 표면 결함과 가공경화에 의한 잔류응력 증가가 주요 원인이며 결정학적 배향의 집중 현상이 일부 영향을 미친 것으로 사료된다.
5. 설파민산 니켈 도금욕에서 온도 44~55℃, pH=4.8±0.1, 전류밀도 7~10 A/dm2, 전압 6V 조건으로 전주된 니켈 복합 박막층에서 나노크기의 니켈-아연 페라이트 입자가 존재하였다. 나노크기의 니켈-아연 페라이트는 Ni0.43Zn0.57Fe2O4이고, 결정구조와 격자상수는 각각 Fd3m, 0.84124nm이었다.
6. SHS로 제조된 분말을 기계적 미분한 나노크기 니켈-아연 페라이트 입자의 최대자화(Ms), 잔류자화(Mr), 보자력(iHc)은 각각 7.75Wb/m2Kg, 0.88m3/Kg, 1297A/m이었다. 주파수가 증가하면 복소투자율은 감소하고, 투자율(μr')의 실수 값은 약 0.56GHz에서 최대값을 나타내었다. 나노크기 니켈-아연 페라이트의 유전 상수는 εr‘=7.5, εr’‘=0이었다.
이상으로부터, SHS법과 기계적 미분법으로 제조된 나노크기 페라이트를 함유한 니켈-폐라이트 복합판재를 전주공정으로 제조하였다. 이 소재는 광범위한 주파수 범위에서 전자기파 전도 및 흡수 재료로 적용이 가능할것으로 사료된다.
특성의 이방성을 갖고, 저주파와 고주파 영역에서 전자기파 전도(EMC) 및 전자기파 흡수(EMA)의 특성을 동시에 갖는 나노크기의 니켈-아연 페라이트 분말이 분산된 니켈-페라이트 복합 판재를 제조하는 공정을 개발하고 금상학적 원리와 특성을 평가하고자 (1) 전주공정으로 제조된 니켈의 미세조직 관찰과 접합성 (2) 전주공정으로 제조된 니켈판의 압연에 따른 결정학적 결조직 변화 (3) 전주공정을 이용한 니켈-페라이트 복합 박판의 제조 및 특성 평가를 체계적으로 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
1. 설파민산 용액, pH=4, 50℃, 7.5A/dm2조건에서 10mm/min의 속도로 제조된 판상 니켈의 미세조직은 수지상정(columnar grain)이며 소각중성자산란 시험으로 내부는 구형의 나노크기의 클러스터(cluster)로 구성되어 있으며 나노크기의 기공은 존재하지 않았다. 전극표면에서 수소 기체 분자가 약 600개 정도 모이면 방출이 시작하는 것으로 예측되었다. 이는 니켈 전주층에 수소방출에 의한 나노 크기의 기공이 존재하지 않는 현상과 관계있는 것으로 사료된다.
2. 전주공정으로 제조된 니켈 박막은 전기화학적 포텐셜의 영향으로 니켈의 (100)면과 시편에 수직방향(normal direction, ND)방향인 전극 전위의 방향으로 선택적으로 성장하였다. 결정의 방위분포는 (001)[10], (010)[101]에 집중되어 있으며 일부 (111)[01], (111)[11]이 존재하였다. 50% 소성 가공하면 (001) 극점의 분포는 시편에 수직 방향(ND)으로 보다 더 집중되고, (001)[10]와 (010)[101]의 집중도는 증가하며 (310)[001]의 배향이 관찰되었다. 87.5% 압연하면 (001)[10]와 (010)[101]의 집중도가 고밀화되고 (310)[001]의 집중도는 낮아지며 (111)[11]과 (111)[2]로 집중도가 진행되었다. 이는 전주된 니켈의 슬립계와 관계있다.
3. 니켈 전주된 지르코늄합금의 항복강도와 최대인장강도는 330MPa과 400MPa이며 니켈 도금층의 항복강도와 최대인강도는 각각 110MPa, 168MPa이었다. 니켈전주층과 지르코늄합금의 접합강도는 약 110MPa이었다.
4. 3.5% NaCl 수용액에서의 전주된 니켈의 부식전위와 부식속도는 각각 0.015 VSCE와 3.910×10-7A/cm2이었다. 50%와 87.5% 소성변형시키면 부식전위는 각각 6.7%와 20.0% 만큼 감소하였으며 부식속도는 각각 64.1%와 361.5%로 증가하였다. 이와같은 내식성 감소는 표면 결함과 가공경화에 의한 잔류응력 증가가 주요 원인이며 결정학적 배향의 집중 현상이 일부 영향을 미친 것으로 사료된다.
5. 설파민산 니켈 도금욕에서 온도 44~55℃, pH=4.8±0.1, 전류밀도 7~10 A/dm2, 전압 6V 조건으로 전주된 니켈 복합 박막층에서 나노크기의 니켈-아연 페라이트 입자가 존재하였다. 나노크기의 니켈-아연 페라이트는 Ni0.43Zn0.57Fe2O4이고, 결정구조와 격자상수는 각각 Fd3m, 0.84124nm이었다.
6. SHS로 제조된 분말을 기계적 미분한 나노크기 니켈-아연 페라이트 입자의 최대자화(Ms), 잔류자화(Mr), 보자력(iHc)은 각각 7.75Wb/m2Kg, 0.88m3/Kg, 1297A/m이었다. 주파수가 증가하면 복소 투자율은 감소하고, 투자율(μr')의 실수 값은 약 0.56GHz에서 최대값을 나타내었다. 나노크기 니켈-아연 페라이트의 유전 상수는 εr‘=7.5, εr’‘=0이었다.
이상으로부터, SHS법과 기계적 미분법으로 제조된 나노크기 페라이트를 함유한 니켈-폐라이트 복합판재를 전주공정으로 제조하였다. 이 소재는 광범위한 주파수 범위에서 전자기파 전도 및 흡수 재료로 적용이 가능할것으로 사료된다.
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