[논문]자기유변유체를 이용한 전기화학/기계적 연마공정의 재료제거특성

장경인; 석종원; 민병권; 이상조

문제 정의

또한 가공이 요구되는 표면이 나노미터 단위의 형상정밀도를 가져하기 때문에 제안된 공정은 실제 재료제거를 효율적으로 할 수 있는 에너지보다 매우 적은 에너지만을 사용하여 가공한다. 본 연구에서는 고경도의 표면을 효율적으로 연마하기 위해서 고경도의 표면의 형상을 유지하는 범위에서 수 나노미터의 깊이만을 선택적으로 유화시킴과 동시에 유화된 표면만을 제거하기 위한 기계적 에너지를 부여하는 방법으로 접근하려고 한다. 이를 위하여 다음과 같은 전기 화학반응 및 자기기계적 에너지를 복합하여 3 차원 나노표면 제작이 가능한 전기화학/기계적 표면연마 기술을 제안한다.
제안한 전기화학/기계적 연마공정의 실현 가능성 및 특성을 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 피연마재로 글래시카본(GC-20SS, Tokai), 전원인가 및 측정 장치로는 포텐시오스탯(VersaSTAT3, AMETEK), 기준전극으로는 포화 카로멜 기준전극 (SCE, CHI150, CH instruments), 백금 전극으로는 (MW-4130, BASi), 전해질은 NaOH (pH 13.

제안 방법

3 차원 형상의 고경도/전도성 표면의 연마가 가능한 전기화학/기계적 연마공정을 제안하였다. 분석 결과 전기화학적 산화작용으로 인하여 표면에 산화막이 형성되고 이 때 생성된 산화막이 자기장에 의해 발생되는 항복응력을 가진 자기유변유체에 쉽게 제거되기 때문인 것을 알 수 있었다.
다음으로 제안한 공정과 기존의 공정과의 성능을 비교 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 평균 167 nm의 표면조도 값을 갖는 랩핑된 글래시카본을 시편으로 준비하였다.
¹ 이를 가공하기 위해서 현재까지 이온에너지, 열에너지, 기계에너지, 화학에너지 등을 이용한 여러 방법들이 제안되어 왔지만 재료 자체가 매우 안정하기 때문에 재료 가공 시에는 단점으로 부각된다. 또한 가공이 요구되는 표면이 나노미터 단위의 형상정밀도를 가져하기 때문에 제안된 공정은 실제 재료제거를 효율적으로 할 수 있는 에너지보다 매우 적은 에너지만을 사용하여 가공한다. 본 연구에서는 고경도의 표면을 효율적으로 연마하기 위해서 고경도의 표면의 형상을 유지하는 범위에서 수 나노미터의 깊이만을 선택적으로 유화시킴과 동시에 유화된 표면만을 제거하기 위한 기계적 에너지를 부여하는 방법으로 접근하려고 한다.
본 연구에서는 고경도의 표면을 효율적으로 연마하기 위해서 고경도의 표면의 형상을 유지하는 범위에서 수 나노미터의 깊이만을 선택적으로 유화시킴과 동시에 유화된 표면만을 제거하기 위한 기계적 에너지를 부여하는 방법으로 접근하려고 한다. 이를 위하여 다음과 같은 전기 화학반응 및 자기기계적 에너지를 복합하여 3 차원 나노표면 제작이 가능한 전기화학/기계적 표면연마 기술을 제안한다.
평균 167 nm의 표면조도 값을 갖는 랩핑된 글래시카본을 시편으로 준비하였다. 이를 전기화학 에칭, 자기유변연마⁴, 전기화학/기계적 연마 공정을 이용하여 표면 가공을 하였고 그 결과를 그림 4 에 나타내었다. 그림 7 (a-c)는 전기화학적 에칭을 이용하여 표면을 처리한 후의 표면 상태를 나타내고 있다.

대상 데이터

다음으로 제안한 공정과 기존의 공정과의 성능을 비교 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 평균 167 nm의 표면조도 값을 갖는 랩핑된 글래시카본을 시편으로 준비하였다. 이를 전기화학 에칭, 자기유변연마⁴, 전기화학/기계적 연마 공정을 이용하여 표면 가공을 하였고 그 결과를 그림 4 에 나타내었다.
제안한 전기화학/기계적 연마공정의 실현 가능성 및 특성을 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 피연마재로 글래시카본(GC-20SS, Tokai), 전원인가 및 측정 장치로는 포텐시오스탯(VersaSTAT3, AMETEK), 기준전극으로는 포화 카로멜 기준전극 (SCE, CHI150, CH instruments), 백금 전극으로는 (MW-4130, BASi), 전해질은 NaOH (pH 13.1)을 사용하였다. 그림 2 (a)의 분극(Tafel)곡선은 스캔속도 1 mV/s 로 측정한 결과이다.

데이터처리

아울러 실험 후 글래시카본 표면을 이산 퓨리에 변환기법으로 비교 분석하였고 그 결과를 그림 5 에 나타내었다. 초기 상태의 글래시카본의 표면은 공간주파수 200 /mm 이하의 영역대에서 0.

성능/효과

그림 2 (a)의 분극(Tafel)곡선은 스캔속도 1 mV/s 로 측정한 결과이다. 개방회로전위 (Open circuit voltage, OCV)는 약 224.1 mV (vs. SCE)에서 측정되었으며, 해당 전위 이하에서는 환원반응이 해당 전압이상에서는 산화반응이 일어남을 알 수 있었다. 그림 2 (b)의 전류의 시간 곡선은 과전압 1V를 인가한 상태에서 측정된 결과이다.
자기유변유체에 혼합된 다이아몬드파우더가 표면을 기계적으로 깎고 지나가면서 표면을 연마하는데, 시편의 전체 부분을 효율적으로 연마하지 못하고 부분적으로 돌출된 첨두 부분만을 제거하는 것을 알 수 있다. 그 결과 연마 후 시편의 표면조도가 약 92nm로 표면품위가 소폭 향상되었다. 이는 시편의 재료제거가 기계적인 에너지에 의해서만 진행되는 자기유변연마공정에서 그 크기가 부족하기 때문인 것을 알 수 있다.
그림 7 (a-c)는 전기화학적 에칭을 이용하여 표면을 처리한 후의 표면 상태를 나타내고 있다. 랩핑 공정 중에 생성된 수많은 마이크로 스크래치에 전기장이 집중되어 국부적으로 전기화학 반응이 집중되어 평탄한 부분보다 에칭이 더 활발하게 일어난 결과 약 256nm로 표면 품위가 떨어졌다. 그림 7 (d-f)는 일반적인 자기유변연마공정을 통하여 시편을 연마한 뒤 표면을 측정한 사진이다.
3 차원 형상의 고경도/전도성 표면의 연마가 가능한 전기화학/기계적 연마공정을 제안하였다. 분석 결과 전기화학적 산화작용으로 인하여 표면에 산화막이 형성되고 이 때 생성된 산화막이 자기장에 의해 발생되는 항복응력을 가진 자기유변유체에 쉽게 제거되기 때문인 것을 알 수 있었다.
그림 6 는 3 차원 형상의 마이크로 채널을 마이크로 밀링공정으로 가공 후 표면을 자기유변연마공정과 제안한 공정으로 표면을 연마한 결과를 정리한 그림이다. 제안한 공정이 기존 공정에 비하여 고경도 재질의 표면을 효과적으로 연마하는 것을 알 수 있다.
이는 자기유변유체의 기계적인 항복응력만으로는 고경도 재료의 표면을 효과적으로 제거하지 못하였기 때문이다. 제안한 연마공정으로 시편을 연마하였을 경우 공간주파수 전 영역대의 진폭이 현저하게 줄어들었다. 이는 인가된 전기장 및 전해액에 의하여 표면에 산화층을 형성하게 되고, 상대적으로 낮은 경도의 산화막이 자기유변유체의 항복응력만으로도 효율적으로 재료를 제거되었기 때문이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

자기유변유체를 이용한 전기화학/기계적 연마공정의 재료제거특성
Material removal characteristics of electrochemomechanical polishing process using magnetorheological fluid 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

자기유변유체를 이용한 전기화학/기계적 연마공정의 재료제거특성 Material removal characteristics of electrochemomechanical polishing process using magnetorheological fluid 원문보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

자기유변유체를 이용한 전기화학/기계적 연마공정의 재료제거특성
Material removal characteristics of electrochemomechanical polishing process using magnetorheological fluid 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper