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Kafe 바로가기주관연구기관 | 한양대학교 HanYang University |
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2014-05 |
과제시작연도 | 2013 |
주관부처 | 미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 | TRKO201500004119 |
과제고유번호 | 1711005893 |
사업명 | 중견연구자지원 |
DB 구축일자 | 2015-05-23 |
키워드 | 진공 분사 공정.고상 접합 적층.나노 박막.나노 세라믹.복합 소재.다기능성 코팅.에어로졸 적층.상온 충돌 치밀화.임계 속도.Vacuum spray process.Solid-state bonding & deposition.Nano thin film.Nano ceramic.Hybrid materials.Multi-functional coating.Aerosol deposition.Room Temperature Impact Consolidation.Critical velocity. |
DOI | https://doi.org/10.23000/TRKO201500004119 |
연구의 목적 및 내용
진공 상온 스프레이(Vacuum kinetic spray) 코팅기술의 적층 메커니즘 규명과 전산모사를 이용한 과학적 이론 기반 구축 및 코팅의 미세구조/특성 제어를 위한 원천기술 개발을 통하여 금속, 세라믹 및 복합소재 나노박막코팅의 산업적 응용을 위한 기반을 확립한다.
연구결과
본 연구개발과제는 진공상온스프레이 공정 기술의 과학적 이론 기반을 구축하여 이를 바탕으로 응용기술 개발을 위한 코팅 미세구조, 특성 제어기술을 개발하는 것을 그 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 1차적으로 공정 중에 발
연구의 목적 및 내용
진공 상온 스프레이(Vacuum kinetic spray) 코팅기술의 적층 메커니즘 규명과 전산모사를 이용한 과학적 이론 기반 구축 및 코팅의 미세구조/특성 제어를 위한 원천기술 개발을 통하여 금속, 세라믹 및 복합소재 나노박막코팅의 산업적 응용을 위한 기반을 확립한다.
연구결과
본 연구개발과제는 진공상온스프레이 공정 기술의 과학적 이론 기반을 구축하여 이를 바탕으로 응용기술 개발을 위한 코팅 미세구조, 특성 제어기술을 개발하는 것을 그 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 1차적으로 공정 중에 발생되는 입자의 유동장 내 비행거동과 입자/모재 간의 결합 기구를 이해하기 위해 수치 해석적 접근과 실험적 접근이 동시에 수행되었다. 이후, 규명되어진 적층 기구를 바탕으로 코팅막의 두께와 그 미세구조를 자유롭게 제어하기 위한 전/후처리와 미세구조 설계 기술 개발에 관한 연구가 수행되었다. 마지막으로 코팅 미세구조와 특성과의 관계 규명 및 응용을 위한 적합한 특성평가가 수행되었다.
(1) 공정가스 형태/압력 및 입자 변수에 따른 비행입자 거동 및 속도 예측
(2) 공정/입자 변수에 따른 충돌거동 해석 및 적층 임계속도의 이론적 확립
(3) 입자 및 코팅의 미세조직 분석을 통한 동정/이종 소재 간의 적층 메커니즘 규명
(4) 전산모사/실험 간의 신뢰성/기구 평가
(5) 분말 전처리에 의한 코팅 형성 및 미세조직 제어 메커니즘 규명
(6) 공정/입자 변수에 따른 성막 두께 및 미세조직/상 제어 기구 확립
(7) 코팅 후처리에 의한 미세조직/기공 제어 및 형성 메커니즘 규명
(8) 미세조직 최적화 제어 기반 확보 및 데이터베이스화
(9) 코팅 특성 제어를 위한 미세조직 제어 기반 확보
(10) 코팅 구조설계 및 미세조직 제어 기술 개발
(11) 응용소재 별 공정 최적화 기반 기술 구축
(12) 코팅 특성평가 [광학적 투과도/전기전도도/에너지변환효율/경도/접합강도]
이러한 3년간의 연구개발을 통하여 “소재-공정-미세구조-코팅특성” 간의 함수관계를 정립하였으며, 이를 바탕으로 타겟에 최적화된 코팅 특성 실현을 기대할 수 있다.
연구결과의 활용계획
본 연구개발 과제의 연구 결과를 토대로 향후 다양한 산업 분야의 적용이 기대되고 있을 뿐만 아니라 공정 자체적 개발을 통해 기존의 다양한 세라믹 코팅 공정을 대체하여 더욱 많은 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
Purpose&contents
The purpose of this project is to establish the foundations for industrial applications of nano-thin films (including metals, ceramics and composites) by examining the basic deposition mechanisms in conjunction with the computer simulations and by developing the technologies for
Purpose&contents
The purpose of this project is to establish the foundations for industrial applications of nano-thin films (including metals, ceramics and composites) by examining the basic deposition mechanisms in conjunction with the computer simulations and by developing the technologies for microstructure and properties tailoring.
Result
This research project aims to establish the foundation of scientific theory for developing the technology of coating microstructure and property control for the sake of applying a wide variety of industrial applications ultimately. Firstly, numerical and experimental approach were simultaneously performed to understand the particle behavior in flow field and bonding mechanism between the particle and substrate in the pursuit of this purpose. Based on investigated deposition mechanism, the research on pre- and post-treatment and microstructure design technique development was conducted in order to control the coating thickness in accordance with suitable microstructure for application target. Finally, the various coating characteristic evaluations were carried out to investigate the relationship between the microstructure and properties and use the property to industrial application.
(1) Numerical predictions of in-flight particle behavior and critical velocities
(2) Analysis of particle impact behavior and establishment of its critical velocity
(3) Deposition mechanisms for substrate-particle and coating-particle
(4) Estimation of the reliability between the simulation and experiment results
(5) Coating formation and microstructure evolutions by pre-treatment of powders
(6) Coating thickness, microstructure and phase control mechanisms
(7) Microstructure & pore control by post-treatment
(8) Database for microstructure optimization
(9) Microstructure tailoring for required properties
(10) Microstructure design technology
(11) Process optimization for applicable materials
(12) Property evaluations [basic, structural and functional properties]
The functional relation “material-process-microstructure-coating property” has been set up by the results of this research project. Based on this relation, it is possible to attain optimized coating characteristics for its application target.
Expected Contribution
On the basis of the results of this research project, it is expected that vacuum kinetic spray process will be applied to a wide variety of industrial fields and be able to replace other conventional ceramic coating methods by developing the process in future.
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
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