초록 ▼

본 연구에서는 (1) 자연대류현상을 비롯한 열이동 해석, (2) 맥동도금공정의 설계에 필요한 이론적, 또한 실험적 기초자료가 수집되었다. 본 연구는 화학공학자와 금속공학자 상호간에 긴밀한 협조하에 이루어진 것이다.
자연대류는, 난류와 전이에 관한 기본 특성을 밝히는데 주요한 연구대상으로 또한 많은 공학적 문제들의 해결에 그 중요성이 인식되어 게속적으로 큰 관심을 끌어 왔다. 열 혹은 물질이 이동되는 각종공정에서 전달특성을 촉진시키는데 자연대류는 큰 역할을 하고있다. 본 연구에서는 부력에 기인하여 발생되는 자연대류의

본 연구에서는 (1) 자연대류현상을 비롯한 열이동 해석, (2) 맥동도금공정의 설계에 필요한 이론적, 또한 실험적 기초자료가 수집되었다. 본 연구는 화학공학자와 금속공학자 상호간에 긴밀한 협조하에 이루어진 것이다.
자연대류는, 난류와 전이에 관한 기본 특성을 밝히는데 주요한 연구대상으로 또한 많은 공학적 문제들의 해결에 그 중요성이 인식되어 게속적으로 큰 관심을 끌어 왔다. 열 혹은 물질이 이동되는 각종공정에서 전달특성을 촉진시키는데 자연대류는 큰 역할을 하고있다. 본 연구에서는 부력에 기인하여 발생되는 자연대류의 유발요인과 이에따른 전달특성이 이론적, 또한 실험적으로 조사되었다. 본 연구에서 고려된 계들은 하부경계면이 가열되는 (1) 초기에 정지상태로 있는 유체층, (2) 유체로 포화되어 있는 다공질층, (3) 층류 흐름계 이었다. 관련된 대류불안정성이 본 연구진에 의하여 개발되어온 전파이론을 근거로 해석되었다. 또한 기초실험을, 전기도금계를 중심으로 수행하여 이론의 타당성을 어느정도 밝혔다. 또한 앞의 두 경우에 대하여 전달특성을 대변할 상관식을 제의하였다. 본 연구를 통하여 개발된 이론적인 모델들이 기존의 실험결과들을 공통적으로 잘 대변하고 있음은 주목할 만하다.
전기 도금층의 성질을 개선하는 한 방법으로 많은 연구가 진행중인 맥동도금을 구리, 니켈, 코발트 및 니켈-크롬 합금에 대하여 실시하여 그 석출층의 성질을 조사하였다. 구리의 맥동도금에서는 석출입자의 크기가 작은 도금층을 얻을 수 있었으며 미소 균일 전착성이 향상되었고 이와 같은 성질을 프린트 기판용 동박 제조에 응용하여 직류도금보다 우수한 성질의 제품을 만들 수 있었다. 니켈의 맥동도금은 석출 입자의 크기가 변화하기 보다 그 모양이 변화하였으며 백동인자를 조절함으로써 첨가제 없이 다양한 석출형태의 도금 박막을 제조할 수 있었다. 코발트의 도금에서는 조밀6방정의 c-축 배향성을 조사하였는데 맥동도금을 통하여 c-축 배향성을 향상시킬 수 있었으며 그 원인은 단전 시간동안에 코발트 수산화물이 적절한 위치로 이동할 수 있기 때문으로 생각되었다. 니켈-크롬을 합금 도금한 경우 석출층의 성질을 크게 개선시키지는 못하였으나 전류효율이 약간 높은 상태에서 크롬함량이 많은 도금층을 얻을 수 있었다. 한편 회전 원판전극에서 맥도금을 할 때 전류밀도, 전극표면에서의 금속이온 농도 및 과전압의 분포를 수치모사법으로 계산하여 맥동도금 공정의 최적화와 제어에 기초적인 자료를 제시하였으며, 구리의 전해석출 기구를 교류 임피던스법으로 조사하여 속도론적 인자들을 구하였다.
본 연구결과는 자연대류가 발생되는 다양한 공정의 합리적인 설계에는 물론 맥동도금을 위시한 전기화학 시스템을 이해하고 관련공정을 실용화시키는 데 크게 기여될 것으로 믿는다.

Abstract ▼

The present study involves both theoretical and experimental results on the following two research topics:
(l) heat transport related with natural convection
(2) development of pulse plating process
The work was conducted, under the cooperative reasearch structure, by chemical and metal

The present study involves both theoretical and experimental results on the following two research topics:
(l) heat transport related with natural convection
(2) development of pulse plating process
The work was conducted, under the cooperative reasearch structure, by chemical and metallurgical engineers.
Natural convection continues to be of great interest to the research community, serving as an excellent means for studying the basic nature of turbulent flow and transition, as well as being a necessary component of a number of practical engineering problems. Convective flow gives a beneficial influence in a heat or mass transfer process where faster transfer is desired.
In this study convective instabilities caused by buoyant forces and the subsequent transport properties were examined theoretically and experimentally. The systems considered here were: (l) an initially quiescent fluid layer, (2) a fluid-saturated porous layer, and (3) laminar flow. All these lower boundaries were heated from below. Their convective instabilities were analyzed, based on the propagation theory developed by our research group. For this purpose the experiments were conducted mainly in electroplating systems. The experimental data points were found to be in good agreemet with our theoretical predictions. From instability conditions correlations to represent transport properties were produced for cases (l) and (2). It is noteworthy that our theoretical models look very reasonable in comparison with the extant experimental results.
Pulse plating technique was employed to improve the mechanical properties of deposited film and the characteristics of these films for copper, nickel, cobalt and nickel-chromium alloy were investigated. Pulse plated copper showed finer grain deposit as well as improved microthrowing power and it can be used to obtain the better quality of the copper foil for printed circuit board than that of dc technique. In pulse plating of nickel, the shape of grain was changed with the variation of parameters in pulse plating rather than the grain size, thereby to obtain the various growth form without additives. In case of cobalt, the c-axis orientation normal to the film plane can be improved with pulse plating probably due that the cobalt hydroxide intermediates moved to the proper site for the c-axis growth during off-time period. Although the mechanical properties of chromium could be obtained at higher current efficiency for nickel-chromium alloy pulse plating. The kinetic studies were performed for the electo-plating of copper using A.C. impedance technique and confirmed that the charge transfer process was rate controlling step. Also mathematical modeling of pulse plating was carried out to obtain the distributions of over potential, current density and concentrations of various metal ions at electrode surface using orthogonal collocation and finite difference methods for copper rotating disk electrode. The predictions were made for the deposition thickness and compared with the experimental data, which showed a fairly good agreement between the predicted and experimental values.
It is believed that the present results will be very much helpful in understanding natural convection and electrochemical systems, and also in designing the related various processes as well as the pulse plating process.

목차 Contents

• 제1장 서 론...12
• 제2장 자연대류 현상을 비롯한 열이동 해석...15
• 제1절 서 론...15
• 제2절 연구방법...16
• 제3절 연구결과 및 고찰...17
• 제3장 맥동도금의 개발 및 수학적 모델링...22
• 제1절 맥동도금의 개발...22
• 제2절 맥동도금의 수학적 모델링...26
• 제4장 맺는 말...29
• 참 고 문 헌...30
• 제 1 세 부 목 차...32
• 제 1 장 서 론...40
• 제 2 장 수평 유체층에서 자연대류 유발요인 및 열전달 해석...43
• 제 3 장 포화 다공성 매질층에서의 자연대류 및 열전달에 관한 연구...82
• 제 4 장 강제대류 존재하에서 자연대류의 발생...105
• 제 5 장 경사판위의 자연대류의 열적 불안정성...128
• 제 6 장 맺는 말...141
• 참 고 문 헌...142
• 제 2 세 부 목 차...148
• 제 1 장 서 론...154
• 제 2 장 연구방법...156
• 제 3 장 결 과...176
• 제 4 장 고 찰...216
• 제 5 장 결 론...237
• 참 고 문 헌...239