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이온빔을 이용한 STS304와 알루미나 브레이징 접합효과
Effects of the Brazing Bonding between Al2O3 and STS304 with an Ion Beams 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.12, 2015년, pp.8679 - 8683  

박일수 (동명대학교 냉동공조공학과)

초록
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세라믹은 고온에서 뛰어난 내마모성, 내부식성을 가지기 때문에 산업적 응용에 있어서 널리 사용된다. 세라믹은 금속과 비교해서 고온에서 더 큰 강도를 가지고 있고, 더 낮은 열전도도 및 열팽창 계수를 가진다. 그러나, 세라믹이 가진 취성의 성질은 전기전자산업과 고온에서의 구조적 적용에의 넓은 적용을 제한한다. Ti 활성금속과 STS304를 IBAD 기술을 이용해서 동시에 증착시켜 STS304 스테인레스강$Al_2O_3$(알루미나)의 브레이징 접합강도에 어떤 영향을 미치는지 알아보았으며, 시험편들은 Ti 타겟과 Ti+ STS304 타겟 두 종류를 이용하여 두께를 변화시켜가며 증착하였다. 브레이징 접합을 위한 삽입금속으로는 일반적으로 사용되는 Ag-Cu 공정조성의 합금이 사용되었다. 브레이징 접합품의 강도는 Ag-Cu 삽입금속과 알루미나 사이의 반응층의 두께와 반응 생성물 조직에 의해 결정되며, 본 실험에서는 계면 반응의 메커니즘을 보다 구체화하고 계면 반응에 의한 경사기능성의 접합계면을 더욱 향상시키는 결과를 얻고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Using a surface modification technique, ion beam assisted deposition (IBAD) of Ti thin film it becomes possible to prepare an active ceramic surface to braze $Al_2O_3$-STS304 with conventional Ag-Cu eutectic composition filler metal. Researches on bonding formations at interfaces of ceram...

주제어

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문제 정의

  • 또한 Ti 활성금속원소는 세라믹에 대한 Ag-Cu 삽입금속의 젖음성을 향상시켰다.[8] 브레이징 접합품의 강도는 Ag-Cu 삽입금속과 알루미나 사이의 반응층의 두께와 반응 생성물 조직에 의해 결정되며, 본 실험에서는 계면 반응의 메커니즘을 보다 구체화하고 계면 반응에 의한 경사기능성의 접합계면을 얻고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
금속에 세라믹 접합을 할 때의 가장 큰 문제점은 무엇인가? 금속에 세라믹을 접합하기 위해서 오랫동안 많은 연구들이 행해져왔다. 금속에 세라믹 접합의 가장 큰 문제점은 두 재료간의 서로 다른 원자 결합 특성에 있다.[2] 망간-몰리브덴 방법(Mn-Mo)은 세라믹 접합을 위해서 가장 널리 사용되는 금속화 방법이다.
활성금속 브레이징 접합 방법은 무엇이고 어떤 문제점을 가지고 있는가? 처리시간을 단축하고 접합 강도를 개선하기 위한 새롭고 신뢰성 있는 방법은 활성금속 브레이징 접합이다. 이 방법은 세라믹과 금속 접착기면 사이에 Ti, Hf, Zr과 같은 활성금속을 첨가하여 금속에 세라믹을 접합하는 처리방법이다. 그러나 Ti와 같은 활성금속은 일반적인 브레이징 삽입금속의 용융점을 증가시키고 유동성을 저하시킨다. 게다가 이러한 방법에 의한 브레이징 접합품은 Ti 활성금속이 과도한 계면 반응을 야기하기 때문에 접합 계면에 취성의 반응생성물을 만드는 결점을 가지고 있다.[4] 최근 다양한 표면개질 기술이 계면의 접착력과 강도를 개선하기 위해서 활용되고 있다.
세라믹의 장단점은? 세라믹은 고온에서 뛰어난 내마모성, 내부식성을 가지기 때문에 산업적 응용에 있어서 널리 사용된다. 세라믹은 금속과 비교해서 고온에서 더 큰 강도를 가지고 있고, 더 낮은 열전도도 및 열팽창 계수를 가진다.[1] 그러나, 세라믹이 가진 취성의 성질은 전기전자산업과 고온에서의 구조적 적용에의 넓은 적용을 제한한다. 세라믹은 가공성과 신뢰성이 낮은 재료이므로 그것들의 개선을 위해서는 금속들과 함께 조합하여 사용하여야 한다.
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참고문헌 (9)

  1. Abed, A., Jalham, I. S., and Hendry, A, "Wetting and reaction between $\beta$ '-sialon, stainless steel and Cu-Ag brazing alloys containing Ti," J Ce. of the European ramic Society, Vol. 21, pp. 283-290, March, 2001. 

  2. Lee, K. S., "Effect of Elastic Modulus Mismatch on the Contact Crack Initiation in Hard Ceramic Coating Layer," KSME International J., Vol. 17 No. 12, pp. 1928-193, January, 2003. 

  3. Locatelli, M. R., Dalgleish, B. J., Nakashima, K., Tomsia, A. P., and Glaeser, A.M., "New Approaches to Joining Ceramics for High- Temperature Applications," J. of Ceramics International, pp. 313-322, May, 1996. 

  4. Piekoszewski, J., Krajewski, A., Prokert, F., Senkara, J., Stanislawski, J, Walis, L., Werner, Z., and Wlonsinski, W., "Brazing of alumina ceramics modified by pulsed plasma beams combined with arc PVD treatment," J. of Vacuum, Vol. 70, pp. 307-31, August, 2003. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0042-207X(02)00660-7 

  5. Samandi, M., Gudze, M., and Evans, P.,"Application of ion implantation to ceramic / metal joining," J. of Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Vol. B 127/128, pp. 669-672, July, 1997. 

  6. Seo, D. W. and Lim, J. K,"Effect of Strain Rate and Temperature on Fracture Strength of Ceramic/Meta Joint Brazed with Ti-Ag-Cu Alloy," KSME International J., Vol. 16 No. 9, pp.1078-1083, December 2002, 

  7. Wei, P., Li, J., and Chen, J.,"Titanium metallization of Si3N4 ceramics by molten salt reaction: coating microstructure and brazing property," J. of Thin Solid Films," Vol. 422, pp. 126-129, December, 2002. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0040-6090(02)00950-1 

  8. Yoo, Y.C., Kim, J.H., and Park, K.,"Microstructural characterization of Al2O3/AISI 8650 steel joint brazed with Ag-Cu-Sn-Zr alloy," Materials Letters, Vol. 42, pp. 362-366, May, 2000. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0167-577X(99)00212-8 

  9. Zhang, J.X., Chandel, R.S, and Seow, H.P.,"Effect of chromium on the interface and bond strength of metal-ceramic joints," J. of Materials Chemistry and Physics, Vol. 75, pp. 256-259, January, 2002. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0254-0584(02)00072-X 

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