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제안 방법
- 관련 선행연구로 스캐닝 방향에 따른 소결 영향을 확인하였으며 이를 위해 사각형에 평행한 방향과 사선의 방향 두 가지 형태로 레이저 스캔이 수행되었다[22]. 예비 실험의 결과 스캐닝 패턴에 따라 다른 소결 결과를 얻을 수 있었는데 Fig.
- 내부식성 향상을 확인하기 위해서 Na2SO4 용액 1 mole에 24시간 노출시켜 표면을 부식하였으며, 결과는 SEM을 통해 나타난 미세구조 형상의 변화로 확인하였다.
- 분말의 초기 접착성을 향상시키기 위해 Na2SiO3 용액을 미량 사용하였다. 도포된 분말의 두께를 측정하기 위해 LIBS 장비를 사용하여 깊이 방향 원소 분석을 수행하였다. ZrO2의 일반적인 입자의 크기는 40~100 ㎛ 이며 코팅된 두께는 대략적으로 0.
- 표면 형상을 SEM을 통해 확인하고 광학현미경을 통해 소결 전과 후의 표면 형상을 비교하였다. 또한 Na2SO4 수용액에 소결 전과 후의 시편들을 부식시켜 마그네슘 합금 표면 ZrO2 분말 소결의 내식성을 확인하였다.
- 레이저 빔의 스캐닝 경로는 100㎜ 의 초점 거리를 가지고 있는 갈바노미터를 이용해 컨트롤 하였고, 마이크로모션 스테이지를 이용해 시편을 컨트롤 하였다.
- 레이저 소결 처리 된 시편의 코팅 표면은 윗면과 단면의 입자조성의 상태 등을 통해 검사하였다. 소결 후 성분 분석은 LIBS를 사용하였다.
- 레이저 ZrO2 소결은 AZ91D 표면에 표면경도와 내부식성이 향상을 목적으로 하였다 공정방법으로는 AZ91D 표면에 ZrO2 분말을 도포한 후 선택적 레이저 소결을 통해 융착 고형화시켰다.
- 본 연구에서는 선택적 레이저 표면처리를 이용하여 금속재료인 마그네슘 합금 표면에 세라믹 재료인 ZrO2 분말을 도포하여 소결하였다. LIBS를 이용한 깊이분석을 통해 레이저 소결 된 Mg-ZrO2 코팅층은 약 300 ~ 400 ㎛ 두께를 가진 것으로 나타났다.
- 3b)와 같은 패턴으로 스캐닝 한 경우에는 전체적으로 고르게 소결이 되었다. 이후 실험에서는 이와 같은 사선의 레이저 스캐닝 방향을 표준으로 하여 실험을 수행하였다.
- LIBS를 이용한 깊이분석을 통해 레이저 소결 된 Mg-ZrO2 코팅층은 약 300 ~ 400 ㎛ 두께를 가진 것으로 나타났다. 표면 형상을 SEM을 통해 확인하고 광학현미경을 통해 소결 전과 후의 표면 형상을 비교하였다. 또한 Na2SO4 수용액에 소결 전과 후의 시편들을 부식시켜 마그네슘 합금 표면 ZrO2 분말 소결의 내식성을 확인하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 레이저는 1070 ㎚ 의 파장의 연속파 파이버 레이저이며 실험 관련 셋업은 Fig. 1과 Fig. 2와 같다. 레이저 빔의 스캐닝 경로는 100㎜ 의 초점 거리를 가지고 있는 갈바노미터를 이용해 컨트롤 하였고, 마이크로모션 스테이지를 이용해 시편을 컨트롤 하였다.
데이터처리
- 레이저 ZrO2 소결은 AZ91D 표면에 표면경도와 내부식성이 향상을 목적으로 하였다 공정방법으로는 AZ91D 표면에 ZrO2 분말을 도포한 후 선택적 레이저 소결을 통해 융착 고형화시켰다. 소결된 재료 표면의 내식성 검증을 위해 H2SO4 용액을 표면부식용으로 사용하였다 실험 결과로 광학현미경과 전자현미경(SEM)을 통해 재료 표면의 형상을 확인하였고 레이저 유도 플라즈마 분광법(Laser-induced Breakdown Spectroscopy:LIBS)을 통해 표면성분을 분석 및 평가하였다.
이론/모형
- 레이저 유도 플라즈마 분광분석법(LIBS)을 통하여 Mg와 Zr의 깊이별 분포도를 측정하였다(Fig. 4). Mg의 ionic peak 293.
- 지르코니아 세라믹의 코팅방법으로는 수용액 표면석출을 통한 균일침전법[7], 졸-겔 코팅방법[3,8,9], 레이저 클래딩. 레이저 소결 방법 등이 있다[2,4,10-17].
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