[논문]무산소동의 표면부식 방지기술 적용에 관한 연구

주형건; 이대영; 장다콴; 이강용; 아잠카미스

doi:10.3795/ksme-a.2009.33.4.425

무산소동의 표면부식 방지기술 적용에 관한 연구
A Study on the Application of Anti-Corrosion Techniques on the Surface of Oxygen Free Copper 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.33 no.4 = no.283, 2009년, pp.425 - 429

주형건 (연세대학교 기계공학부 대학원) , 이대영 ((주)대한메탈) , 장다콴 (상하이전력대학교 환경공학과) , 이강용 (연세대학교 기계공학부) , 아잠카미스 (알렉산드리아대학교 화학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The protection for copper tarnish was developed by surface treatment method and volatile corrosion inhibiting (VCI) technology. The performance of surface treatment and VCI material is also examined in simulated test environment. Benzotriazole (BTAH) solution that contained molybdate showed best performance than others. Usage of VCI materials with surface treatment was more effective. The protection film foamed on the surface of copper was investigated by auger electron spectroscopy (AES) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Molybdate does not participate in the formation of the protective film but promotes the passivation effect. This facilitates the stabilization of the cuprous oxide film, and strengthens the adsorption of BTAH.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 동 표면의 잔류 절삭유를 제거한 뒤 부식방지를 위해 개발된 방지제 처리를 하고 부식가속화 시험을 통해 평가를 수행하였다. 그리고 고온의 분위기에서 장기간 보관에 따라 발생하는 부식과 변색을 제어하기 위하여 변색방지 포장재의 적용평가를 수행하였다.
본 연구에서는 무산소동의 표면부식과 변색을 제어하기 위한 연구가 수행되었고 동표면위에 형성된 보호피막을 분석하였다.
부식방지제에 의해 형성된 보호피막의 내구성을 시험하기 위해 수행되었다. 각각의 시험편은 1%의 질산(HNO₃) 방울을 떨어뜨려 기포가 생기기까지의 시간을 측정하였다.

제안 방법

25×50×0.5mm 무산소동 시편을 연마지로 연마하여 오염된부분을 제거하고 증류수와 아세톤으로 잘 세척한 뒤 Table 1 에 준비된 부식방지제 처리를 하였다.
부식방지제에 의해 형성된 보호피막의 내구성을 시험하기 위해 수행되었다. 각각의 시험편은 1%의 질산(HNO₃) 방울을 떨어뜨려 기포가 생기기까지의 시간을 측정하였다.
고온의 환경에서 장기간 보관시 무산소동의 표면의 변색을 제어하기 위한 포장재 시험평가가 수행되었다.
본 연구에서는 동 표면의 잔류 절삭유를 제거한 뒤 부식방지를 위해 개발된 방지제 처리를 하고 부식가속화 시험을 통해 평가를 수행하였다. 그리고 고온의 분위기에서 장기간 보관에 따라 발생하는 부식과 변색을 제어하기 위하여 변색방지 포장재의 적용평가를 수행하였다. 개발된 부식방지제에 의해 형성된 보호피막은 AES 와 XPS 에 의해 분석되었다.
무산소동 표면의 부식방지를 위하여 일반적으로 사용되는 벤조트리아졸(benzotriazole; BTAH)을 기본으로 세륨(cerium)과 몰리브덴산(molybdate)을 각각 혼합하여 Table 1 과 같이 부식방지제를 개발하였다. 부식 가속화시험을 통하여 각각의 성능을 평가하였다.
무산소동 표면의 부식방지를 위하여 일반적으로 사용되는 벤조트리아졸(benzotriazole; BTAH)을 기본으로 세륨(cerium)과 몰리브덴산(molybdate)을 각각 혼합하여 Table 1 과 같이 부식방지제를 개발하였다. 부식 가속화시험을 통하여 각각의 성능을 평가하였다.
앞선 시험을 통해 가장 뛰어난 성능을 보인 BTAH+molybdate 부식방지제에 의해 형성된 보호피막을 AES 와 XPS 를 통해 분석하였다.
최종 선정된 부식방지제로 형성된 피막을 오제이전자 분광기와(Auger Electron Spectroscopy; AES) 엑스선 광자 분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy; XPS)를 통해 분석하였다. 분석에 사용된 AES는 PHI 680 Auger Nanoprobe이며 스퍼터 속도는 3.

대상 데이터

BATH + molybdate 부식보호제에 의해 동표면에 형성된 보호피막의 두께는 40nm 이며, Cu2O 층 위에 Cu(I)BTA 피막을 형성하였다.
최종 선정된 부식방지제로 형성된 피막을 오제이전자 분광기와(Auger Electron Spectroscopy; AES) 엑스선 광자 분광기(X-ray Photoelectron Spectroscopy; XPS)를 통해 분석하였다. 분석에 사용된 AES는 PHI 680 Auger Nanoprobe이며 스퍼터 속도는 3.2nm min¹이고, XPS는 ESCA 2000 이다.

이론/모형

MIL-STD-801F 규격에 의거하여 수행되었다. 5%의 염수(NaCl)가 사용되었으며 매일 50±2℃ 로 8 시간 가온되며 나머지 16 시간동안은 건조되며총 18 일 동안 진행되었다.

성능/효과

본 연구에서 동표면의 보호필름에서 molybdate는 검출되지 않았다. 따라서 BTAH에 의한 보호피막의 형성에 있어 molybdate의 역할은 동표면의 산화제 2 구리의 안정화인 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	동과 그 합금이 산업적으로 널리 사용되고 있는 이유는 무엇인가?	동(copper)과 그 합금은 비교적 귀(noble)금속이며 우수한 전기, 열 전도성 때문에 산업적으로 널리 사용되고 있다.(1) 또한 뛰어난 부식 저항성과 주조성 및 다양한 색 때문에 화폐주조, 장식용 부품 등 여러가지로 응용되고 있다.
	동은 어느 환경에서 부식 및 변색피막이 빠르게 형성되어 표면이 변하게 되는가?	(2) 동은 그 표면이 산화필름으로 덮여있어 부식의 진행이 대단히 서서히 일어나는 것으로 알려져 있다.(3)그러나, 습윤한 분위기에서 특히 염소, 황 등이 포함된 분위기에서는 부식 및 변색피막이 빠르게 생성되면서 동의 표면이 변하게 된다.(4) 부식과 변색을 통해 형성된 표면피막은 표면색의 광택을 떨어뜨리고 전기적 특성을 저하시킨다.
	동과 그 합금이 화폐주조, 장식용 부품 등 여러가지로 응용되고 있는 이유는 무엇인가?	동(copper)과 그 합금은 비교적 귀(noble)금속이며 우수한 전기, 열 전도성 때문에 산업적으로 널리 사용되고 있다.(1) 또한 뛰어난 부식 저항성과 주조성 및 다양한 색 때문에 화폐주조, 장식용 부품 등 여러가지로 응용되고 있다.(2) 동은 그 표면이 산화필름으로 덮여있어 부식의 진행이 대단히 서서히 일어나는 것으로 알려져 있다.

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