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제안 방법
- 코팅한 시편을 사용하여 상온, 대기압, 무윤활 하에서 코팅층 두께 및 하중에 따른 마찰 · 마모 특성과 마모곡선 등을 고찰하였다. 그리고 전자 현미경으로 세라믹 코팅층의 마찰 · 마모면을 미시적인 관점에서 고찰하였다.
- 또한 마찰계수를 산출하기 위한 시험편과 로드셀의 위치에 관하여 측정된 전압신호가 증폭기와 아날로그/디지털변환기를 통해 컴퓨터에 입력된 후 위 식을 이용한 프로그램에 의해 마찰계수가 계산되고 마찰 계수의 값은 2 sec 마다 컴퓨터에 저장하였다 .
- 마찰 · 마모의 실험조건은 미끄럼속도를 50, 100 mm/sec의 2종류로 하고, 하중은 50, 100, 150 N으로 변화시키면서 실험을 하였으며, 마모량 계산을 위하여 10m 거리 간격으로 측정하였다. 이때 각 단계마다 시험편을 아세톤 용액 속에서 30sec 동안 초음파세척을 하여 시험편에 묻은 마모입자를 제거하고 드라이기로 1min 정도 건조시킨 후 측정하였다.
- 자료중의 하나이다. 마찰계수의 변화를 미끄럼 거리 및 하중에 대하여 고찰하였다.
- 본 실험에서는 마모기구를 규명하기 위해 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 미시적 관찰을 하였다. Fig.
- 본 연구에서 사용한 시험기는 Fig. 2에 나타낸 바와 같이 회전 원운동에 의해 미끄럼 마찰운동을 하는 마찰 · 마모시험기(Plint Ldt, TE 53)를 이용하여 block-on -roller 방식으로 상대 시편인 7075 T6에 세라믹 코팅한 사각시험편을 회전하는 시험편 로울러위에 접촉시켜 일정한 하중으로 가압하면서 상온, 대기압, 무윤활 상태에서 마찰 · 마모시험을 하였다. 실험순서는 초음파 세척 → 드라이 건조 마찰 · 마모시험 → 초음파 세척 → 드라이 건조 → 마모량 측정 → 전자현미경(SEM) 관찰, 표면 거칠기 측정 순으로 수행하였다.
- 본 연구에서는 기계주조용 알루미늄합금인 7075 T6의 사각시험편에 기계구조용의 세라믹으로 많이 사용되고 있는 알루미나(Al2O3), 실리콘질화물(Si3aN4), 실리콘카바이드(SiC)의 코팅제를 사용하여 코팅한 사각 시험편과 내마모성, 내식성, 내산성이 우수한 스테인리스를 사용하여 상온, 상압, 무윤활 상태에서 하중과 미끄럼 속도를 변화시키면서, block-on-roller 방식으로 세라믹 코팅재의 마찰 · 마모특성을 고찰하고, 주사 전자 현미경을 이용하여 코팅층 표면의 미시적 고찰을 한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 세라믹의 특성과 금속의 장점을 가지고 있는 세라믹 코팅재라도 상대 재료와의 극심한 마찰과 가혹한 작업환경조건의 영향으로 마모와 융착 등 트라이볼로지적인 현상이 수반된다. 본 연구에서는 내구성 향상재료로 주목받고 있는 알루미나(AI2O3), 실리콘카바이드(SiC), 실리콘질화물(Si3aN4) 세라믹 재료을 이용하여 기계품 및 항공기 부품 그리고 섬유기계류의 경량화 및 대량생산에 적합한 주조용 알루미늄 합금인 7075 T6 계열의 재료표면에 플라스마 용사법으로 코팅을 하였다. 코팅한 시편을 사용하여 상온, 대기압, 무윤활 하에서 코팅층 두께 및 하중에 따른 마찰 · 마모 특성과 마모곡선 등을 고찰하였다.
- 2에 나타낸 바와 같이 회전 원운동에 의해 미끄럼 마찰운동을 하는 마찰 · 마모시험기(Plint Ldt, TE 53)를 이용하여 block-on -roller 방식으로 상대 시편인 7075 T6에 세라믹 코팅한 사각시험편을 회전하는 시험편 로울러위에 접촉시켜 일정한 하중으로 가압하면서 상온, 대기압, 무윤활 상태에서 마찰 · 마모시험을 하였다. 실험순서는 초음파 세척 → 드라이 건조 마찰 · 마모시험 → 초음파 세척 → 드라이 건조 → 마모량 측정 → 전자현미경(SEM) 관찰, 표면 거칠기 측정 순으로 수행하였다.
- 10m 거리 간격으로 측정하였다. 이때 각 단계마다 시험편을 아세톤 용액 속에서 30sec 동안 초음파세척을 하여 시험편에 묻은 마모입자를 제거하고 드라이기로 1min 정도 건조시킨 후 측정하였다. 표면 거칠기는 컴퓨터 Compend 2000프로그램에 의하여 실시간으로 표면 거칠기 데이터를 얻었다.
- 이러한 마모면의 단면 곡선을 면적계를 사용하여 마모면적을 구하고, 마모된 부피를 계산하였다.
- 본 연구에서는 내구성 향상재료로 주목받고 있는 알루미나(AI2O3), 실리콘카바이드(SiC), 실리콘질화물(Si3aN4) 세라믹 재료을 이용하여 기계품 및 항공기 부품 그리고 섬유기계류의 경량화 및 대량생산에 적합한 주조용 알루미늄 합금인 7075 T6 계열의 재료표면에 플라스마 용사법으로 코팅을 하였다. 코팅한 시편을 사용하여 상온, 대기압, 무윤활 하에서 코팅층 두께 및 하중에 따른 마찰 · 마모 특성과 마모곡선 등을 고찰하였다. 그리고 전자 현미경으로 세라믹 코팅층의 마찰 · 마모면을 미시적인 관점에서 고찰하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 가공용 및 섬유기계 부품 재료로 널리 사용되고 있는 주조용 알루미늄 합금 7075 T6 을 시험편의 모재로 선택하였다. 7075 T6주조용 알루미늄합금은 높은 경도와 강도를 가지고 있으며, 성형성과 가공성 및 경량 등 우수한 특성을 가진 상용화된 재료다.
- 본 연구에서는 미끄럼 방식의 마찰· 마모시험기(Plint Ltd 제작, Model : TE 53)를 사용하였으며, TE 53 다목적 마찰 · 마모시험기를 Fig. 1에 나타냈다. 시험 시스템의 주요구성은 컴퓨터, Compend 2000 프로그램(Plint & Partners Ltd 제작), 마찰 · 마모시험 장치, 자동센서 컨트롤박스, 전자 저울 등이다.
- 사각시편의 크기는 가로 12.7mm 세로 12.7mm 높이 12.7mm 이고, 표면 거칠기는 0.05/zm 이며, 7075 T6에 코팅한 세라믹 사각시편의 기계적성질 및 열적 특성은 Table 1과 같다. 상부 시험편은 알루미늄합금인 7075 T6에 코팅한 세라믹의 마찰 · 마모 특성을 고찰하기 위하여 구조용 세라믹으로 가장 많이 사용하는 알루미나(AI2O3), 실리콘카바이드(SiC), 실리콘질화물(Si3aN4)을 7075 T6에 300μm 정도로 플라스마 용사에 의한 세라믹을 코팅하였다.
- 05/zm 이며, 7075 T6에 코팅한 세라믹 사각시편의 기계적성질 및 열적 특성은 Table 1과 같다. 상부 시험편은 알루미늄합금인 7075 T6에 코팅한 세라믹의 마찰 · 마모 특성을 고찰하기 위하여 구조용 세라믹으로 가장 많이 사용하는 알루미나(AI2O3), 실리콘카바이드(SiC), 실리콘질화물(Si3aN4)을 7075 T6에 300μm 정도로 플라스마 용사에 의한 세라믹을 코팅하였다. 하부시험편은 로울러의 직경이 60mm이고 두께가 16mm인 스테인리스(stainless) 403 주철을 가공한 다음, 표면 거칠기를 약 0.
- 1에 나타냈다. 시험 시스템의 주요구성은 컴퓨터, Compend 2000 프로그램(Plint & Partners Ltd 제작), 마찰 · 마모시험 장치, 자동센서 컨트롤박스, 전자 저울 등이다.
- 이때 각 단계마다 시험편을 아세톤 용액 속에서 30sec 동안 초음파세척을 하여 시험편에 묻은 마모입자를 제거하고 드라이기로 1min 정도 건조시킨 후 측정하였다. 표면 거칠기는 컴퓨터 Compend 2000프로그램에 의하여 실시간으로 표면 거칠기 데이터를 얻었다.
- 상부 시험편은 알루미늄합금인 7075 T6에 코팅한 세라믹의 마찰 · 마모 특성을 고찰하기 위하여 구조용 세라믹으로 가장 많이 사용하는 알루미나(AI2O3), 실리콘카바이드(SiC), 실리콘질화물(Si3aN4)을 7075 T6에 300μm 정도로 플라스마 용사에 의한 세라믹을 코팅하였다. 하부시험편은 로울러의 직경이 60mm이고 두께가 16mm인 스테인리스(stainless) 403 주철을 가공한 다음, 표면 거칠기를 약 0.05μm 정도로 연마하여 사용하였다.
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