[표제지 등]
Summary
그림목차
표목차
목차
제1장 서론 15
제1절 연구개발의 현황과 목적 15
1. 희유금속(티타늄) 정련 및 고순도화 15
2. 분말소재의 표면처리 기술 17
제2절 연구개발의 범위 19
1. 희유금속정련 및 고순도화 21
2. 분말소재의 표면처리 기술 21
제2장 희유금속(티타늄)정련 및 고순도화 22
제1절 티타늄 분말의 제조 22
1. 금속분말의 제조 22
2. 플라즈마 회전전극법(PREP) 24
3. 수소화물법(HDP)법 30
제2절 실험방법 33
1. 회전전극법에 의한 티타늄 분말제조 33
2. 수소화물법(HDP)에 의한 티타늄 분말제조 39
3. 분석 및 평가 41
제3절 실험결과 및 고찰 42
1. PREP법으로 제조된 티타늄 분말의 특성 42
2. 수소화물법(HDP)으로 제조된 티타늄 분말의 특성 57
3. 국내 티타늄 스크랩의 재활용 82
제3장 분말소재의 표면처리 기술 85
제1절 플라즈마 표면처리 기술의 현황 85
1. 플라즈마의 정의와 형태 85
2. RF에 의한 저온 플라즈마 발생 88
3. 표면 개질을 위한 저온 플라즈마 공정 91
4. 플라즈마 가스와 분체 사이의 접촉 방법 105
제2절 유도결합형 플라즈마 표면개질 장치의 설계 및 설치 109
1. 시스템 개요 109
제3절 시운전 실험 및 결과 121
1. 티타늄 입자의 표면개질 122
2. 카본 블랙 입자의 표면 개질 126
제4절 향후 연구 126
제4장 결론 132
참고문헌 135
판권지 139
[title page etc.]
Contents
Chapter 1. Introduction 15
Section 1. Status and purpose of the study 15
1. Purification and utilization of titanium 15
2. Surface modification technology 17
Section 2. Work Scope 19
1. Purification and utilization of titanium 21
2. Surface modification technology 21
Chapter 2. Purification and utilization of titanium 22
Section 1. Titanium powder production 22
1. Metal powder production methods 22
2. Plasma Rotating Electrode Process (PREP) 24
3. Hydride Dehydride Process (HDP) 30
Section 2. Experiments 33
1. Plasma Rotating Electrode Process (PREP) 33
2. Hydride Dehydride Process (HDP) 39
3. Analysis 41
Section 3. Results and discussion 42
1. Titanium powder produced by PREP 42
2. Titanium powder produced by HDP 57
3. Recycling of domestic titanium scraps 82
Chapter 3. Surface modification technology 85
Section 1. Surface modification by plasma 85
1. Definition of plasma 85
2. Low temperature plasma by RF 88
3. Surface modification 91
4. Contact between plasma gas and particle 105
Section 2. Inductively-Coupled Plasma Enhanced-Surface Modification 109
1. System layout 109
Section 3. Test operation and results 121
1. Surface modification of Ti powder 122
2. Surface modification of carbon black 126
Section 4. Future study 126
Chapter 4. Conclusions 132
References 135
copyright 139
표 1-1. 국내 수입 금속 티타늄의 수량 및 금액('95년말 기준) 16
표 2-1. 응고공정에 따른 냉각속도 및 결정립 크기 변화[6] 23
표 2-2. 티타늄 분말제조 방법에 따른 분말의 냉각속도, 형상 및 크기[6] 25
표 2-3. 각종 금속의 수소화물 및 결정구조[20] 32
표 2-4. PREP법에 의한 분말 제조조건 38
표 2-5. 분말제조 공정에 사용한 각종 티타늄 시료의 특성 39
표 2-6. PREP법에 의해 제조한 분말의 입도별 금속불순물 48
표 2-7. PREP법에 의해 제조한 분말의 입도별 가스불순물 50
표 2-8. 입도별 수소화물의 상분석. a=45 ㎛ 이하, b=125 ㎛ 이상 78
표 2-9. 타겟트의 전처리에 따른 불순물 분석결과 82
표 2-10. 티타늄 스퍼터링 타겟트를 사용하여 제조한 분말들의 성분분석 83
표 3-1. 표면 개질을 위한 저온 플라즈마의 응용 94
표 3-2. 접착력 향상을 위한 고분자 표면 개질의 응용 101
표 3-3. 저온 플라즈마의 생의학적 응용 102
표 3-4. 저온 플라즈마의 섬유산업 응용 129
그림 2-1. Schematic representation pf droplet formation mechanism[11](a) Mechanism of Direct droplet formation mechanism 기구 (b) Ligament disintegration(disinteration) mechanism (c) Liquid film disintegration mechanism 27
그림 2-2. 분말제조에 사용된 PREP 장치의 개략도 34
그림 2-3. 플라즈마 건, 아크 및 소모전극의 배치도 35
그림 2-4. (a) 제조된 티타늄 소모전극(anode)의 도면 (b) 분말제조전의 소모전극 (c) 분말제조후 chuck 및 짧아진 소모전극 37
그림 2-5. 수소화물법에 의한 Ti 분말의 제조공정도. 40
그림 2-6. PREP법으로 제조된 티타늄 분말의 입도분포 (HTi-A 시료) 43
그림 2-8. PREP법으로 제조된 Ti-6w%Al 분말의 입도분포 (Ti-A 시료) 46
그림 2-10. PREP법으로 제조된 Ti-6w%Al 분말의 표면확대 사진 (Ti-A 시료, 212~250㎛구간의 분말) 49
그림 2-13. HTi-A 분말시편의 입도분포에 따른 격자상수 변화 55
그림 2-14. HTi-A 분말시편의 산소당량에 따른 미세경도 변화 56
그림 2-15. 수소화물 분말제조용 원료 티타늄소재 (a) Sintered Ti bar (b) Ti target chip (c) EB Zr ingot (d) Ti tube waste 58
그림 2-16. 수소화물 분말제조용 스퍼터링 타겟트 (a) 신제품을 절단해 놓은 모습 (b) 사용한 폐 타겟트 (c) 티타늄/알루미늄 접합부의 티타늄쪽 형상 59
그림 2-17. 수소화물법에 의한 분말제조 공정별 산물 (a) 수소화처리전의 티타늄 잉고트 (b) 수소화처리된 수소화물괴 (c) (b)를 미분쇄한 수소화물 분말 (d) (c)를 탈수소처리하여 제조한 티타늄 분말 60
그림 2-18. 수소화처리에 따른 상용 티타늄 분말의 외형변화 (a) 수소화 처리전의 상용 고순도 티타늄 분말(ID 1) (b) 수소화 처리된 분말의 외형 62
그림 2-19. 고순도 티타늄 분말의 X-선 회절패턴 (a) 수소화처리전 (ID 1) (b) 수소화 처리후 63
그림 2-20. 수소화물 분말의 입도분포 원료: Ti pipe (ID 3) 64
그림 2-21. 수소화물법으로 제조된 분말의 SEM image (원료: Ti tube waste, ID: 3) (a) 미분쇄된 수소화물 분말 (b) (a)로부터 제조한 티타늄 분말 65
그림 2-22. 수소화물법으로 제조된 분말의 X-선 회절곡선 (원료: Ti tube waste, ID: 3) (a) 수소화후 미분쇄된 분말 (b) (a)의 탈수소화후 분말 66
그림 2-23. 수소화물 분말의 입도분포 (원료: Ti/Al target used, ID: 5) 68
그림 2-24. 수소화물법으로 제조된 분말의 SEM image (원료: Ti/Al target used, ID: 5) (a) 수소화후 미분쇄된 분말의 형상 (b) (a)의 탈수소화후 분말의 형상 69
그림 2-25. 수소화물법으로 제조된 분말의 X-선 회절곡선 (원료: Ti/Al target used, ID: 5) (a) 수소화후 미분쇄된 분말 (b) (a)의 탈수소화후 분말 70
그림 2-26. 수소화물법으로 제조된 분말의 입도분포 (원료: Ti target used, ID: 6) 71
그림 2-27. 수소화물법으로 제조된 분말의 SEM image (원료: Ti target used, ID: 6) (a) 수소화후 미분쇄된 분말의 형상 (b) (a)의 탈수소화후 분말의 형상 72
그림 2-28. 수소화물법으로 제조된 분말의 X-선 회절패턴 (원료: Ti target used, ID: 6) (a) 수소화후 미분쇄된 분말 (b) (a)의 탈수소화후 분말 73
그림 2-29. Zr 수소화물 분말의 SEM image (원료: EB drip melted Zr ingot, ID: 2) 74
그림 2-30. Zr 잉고트로부터 제조한 수소화물의 X-선 회절곡선 75
그림 2-31. 원료별 수소화물의 따른 X-선 회절곡선 (1-a,b) Grade 2 pipe, ID 3 (2-a,b) Sintered Ti bar, ID 4 (3-a,b) Ti/Al형 타겟트, ID 5 (4-a,b) 산세처리한 Ti 타겟트, ID 6 (5-a,b) 산세처리하지 않은 Ti 타겟트, ID 7 (a=45㎛ 이하, b=125 ㎛ 이상의 분말) 77
그림 3-1. 전자 밀도와 에너지 상태에 따른 여러 가지 플라즈마 형태 87
그림 3-2. 전기장하에서 전자 온도와 기체 온도의 압력에 대한 의존성 89
그림 3-3. RF플라즈마에 의한 반응기의 종류. a) 유도 결합형. b-e) 용량 결합형; b) 평판형 전극, c) 피복된 전극, d) 외부에 설치된 전극, e) 토치 단전극 90
그림 3-4. 여러 형태의 유도 결합형 플라즈마 반응기 a) 헬리콘 커플러형, b) 헬리콘 공명형, c) 나선 커플러형, d) 반응기에 삽입된 커플러형, 그리고 e) 변전기-결합된 플라즈마 92
그림 3-5. 플라즈마 처리에의한 고분자의 표면 개질. 97
그림 3-6. 플라즈마 처리에 의한 고분자의 표면 활성화 예시 99
그림 3-7. 전형적인 유동층 화학증착에 의한 분체개질 장치. 104
그림 3-8. 상압 글로우방전을 이용한 분체 플라즈마 처리 장치 104
그림 3-9. 드래프트 튜브를 정착한 분류층형 플라즈마 처리장치 개략도. 107
그림 3-10. 용기회전형 플라즈마 처리장치 개략도. 108
그림 3-11. 진동장치에 의한 분체시료 반응기의 개략도 110
그림 3-12. 본 연구에서 개발한 ICPESM 111
그림 3-13. 본 연구에서 개발된 ICPESM장치의 개략도. 112
그림 3-14. 알곤 플라즈마에 의한 티타늄 입자형태의 변화. (a) 플라즈마 처리전, (b) 플라즈마 처리후(300W, 1torr, 100sccm, 60min) 124
그림 3-15. 산소 플라즈마로 표면 개질한 Ti의 X-선 회절 분석. 125