CVD를 이용한 강재 표면의 결정질 탄소 코팅에 관한 연구

초록

탄소는 첨단 소재로써 다양한 분야에서 활용되고 있으며 전기적, 화학적 특성이 우수하여 각광을 받고 있지만 그래핀/그라파이트로 기지 위에 형성시켜 사용하기에는 복잡한 과정을 거쳐야 한다. 본 연구에서는 CVD를 활용하여 강판 기지에 결정질 탄소층을 형성 시키고 탄소층의 결정성 측정 및 용접 시에 용접열이 탄소층에 끼치는 영향을 분석하였다. 메탄올(CH3OH) 분위기에서 탄소층 형성 을 위해 930o C까지 승온 후 강재를 장입하여 전구체로 LPG(C3H8) gas를 투입했고 N2로 냉각하였다. LPG를 투입하는 시간에 따 라 형성되는 결정질 탄소의 특성을 분석하였다. 형성 시간은 5, 15, 30분으로 설정하였으며 탄소층의 결정성은 라만 분석을 통해 ID/IG ratio 값으로 판단하였다. 5분 동안 LPG를 투입하였을 때 탄소층의 결정성이 ID/IG ratio가 0.42로 가장 우수하였으며 탄소 층이 일관되게 형성된 것을 확인할 수 있었다. 또한 결정질 탄소층 위에 비정질의 탄소층이나 산화물이 형성된 것을 확인하였다. 용 접은 CO2용접 및 피복아크용접(Shieled Metal Arc Welding)을 활용하였고 용접열이 결정질 탄소에 끼치는 영향을 파악하였다. 용 접 시 발생하는 용접열에 의하여 거리에 비례하여 탄소층의 결정성이 저하되거나 없어지는 현상을 확인하였다.