[논문]비정질 <tex>$Zr_{65}Al_8Ni_{15}Cu_{12}$</tex> 금속합금의 전기화학적 부식 특성

김현구

비정질 $Zr_{65}Al_8Ni_{15}Cu_{12}$ 금속합금의 전기화학적 부식 특성
Electrochemical Corrosion Behaviors of Amorphous $Zr_{65}Al_8Ni_{15}Cu_{12}$ Alloy 원문보기

This study was undertaken to measure the electrochemical corrosion of amorphous $Zr_{65}Al_8Ni_{15}Cu_{12}$ (at.%) alloy ribbon under various conditions, including 0.4 mM HCl solution, and for various values of the pH and the immersion time. The corrosion potentials($E_{corr}$) for the amorphous $Zr_{65}Al_8Ni_{15}Cu_{12}$ alloy in 0.4 mM HCl decreased with increasing temperature; the corrosion current density($I_{corr}$) increased with increasing temperature in general. The polarization resistance($R_p$) was inversely proportional to the corrosion rate. While pH=7, 9, 11 was not as sensitive as pH=3, 5, pH=3 was more sensitive for amorphous $Zr_{65}Al_8Ni_{15}Cu_{12}$ alloy than other pHs specially. The change of mass in the 70 mM $H_2SO_4$ solution with immersion time was the greatest in the first 100 h.

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제안 방법

본 연구에서는 퀀칭 방법에 의해 제작된 Zr₆₅Al₈Ni₁₅Cu₁₂ 비정질 시료를 X-선 회절 실험 (X-Ray Diffractometry, XRD)으로 리본의 비정질 상태를 조사하였고, 분극실험을 통해 염산수용액, 온도, pH, 그리고 담금시간 등에 따른 부식특성의 변화를 비교 분석하였다.
시편의 전기화학적인 분극실험은 컴퓨터와 연결된 Gamry사의 CMS(Corrosion Measurement System)100과 CMS105를 이용하였으며^[8], 제작된 시편은 작업전극으로, 포화카로멜 (Saturated Calomel Electrode, SCE) 전극은 기준전극으로, 그리고 고밀도 탄소전극을 보조전극으로 사용하였다. 실험에 사용할 전해질 용액은 0.4 mM의 염산수용액에서의 온도 변화, pH 변화, 그리고 70 mM 황산수용액을 이용한 담금효과 등에 따른 부식특성을 조사하였다. 전해질 용액내의 산소를 제거하기 위해 고순도 N₂ 가스를 실험 시작 20분 전부터 유입하였으며, 실험하는 동안에는 전해질 용액 표면 위에 N₂ 가스를 계속적으로 유입시켰다.
이 모합금의 표면에 미세하게 형성된 산화막은 갈아서 제거한 뒤 적당한 크기로 깨어 이를 석영 노즐에 넣은 다음, 진공 단일 로울러 액체 급냉장치를 사용하여 두께가 약23 µm이고 폭이 약 800 µm인 리본형으로 제작하였다.
주어진 온도에서의 염산수용액, 여러가지 pH 값, 그리고 담금시간에 따른 비정질합금 Zr₆₅Al₈Ni₁₅Cu₁₂의 전기화학적 부식특성 실험을 하였다. 염산 0.

대상 데이터

본 실험에 사용된 비정질 금속 합금 Zr₆₅Al₈Ni₁₅Cu₁₂은 순도가 99.9% 이상인 Zr Al, Ni, Cu를 원자 퍼센트가 65, 8, 15, 및 12가 되도록 칭량한 후, 고주파 유도가열에 의해 Ar가스 분위기하에서 용해하여 모합금을 만들었다. 이 모합금의 표면에 미세하게 형성된 산화막은 갈아서 제거한 뒤 적당한 크기로 깨어 이를 석영 노즐에 넣은 다음, 진공 단일 로울러 액체 급냉장치를 사용하여 두께가 약23 µm이고 폭이 약 800 µm인 리본형으로 제작하였다.
D/Max 3A, CuK_α)를 사용하였다. 시편의 전기화학적인 분극실험은 컴퓨터와 연결된 Gamry사의 CMS(Corrosion Measurement System)100과 CMS105를 이용하였으며^[8], 제작된 시편은 작업전극으로, 포화카로멜 (Saturated Calomel Electrode, SCE) 전극은 기준전극으로, 그리고 고밀도 탄소전극을 보조전극으로 사용하였다. 실험에 사용할 전해질 용액은 0.
제작된 시료의 상태를 조사하기 위하여 XRD (Rigaku Co. D/Max 3A, CuKα)를 사용하였다.

성능/효과

비정질 Zr₆₅Al₈Ni₁₅Cu₁₂시료의 pH에 대한 부식 반응은 pH=3, 5에 비해 pH=7, 9, 11에서 더 느릴 것으로 생각되었으며, 특히 pH 3에서의 비정질 시료에 대한 부식 반응은 다른 측정된 pH들에 비해 상당히 빠를 것으로 생각되었다. 70 mM 황산수용액에서 비정질 Zr₆₅Al₈Ni₁₅Cu₁₂시료를 약 100시간 담글 경우의 질량변화가 가장 크게 측정되었다.
pH에 따른 분극 곡선의 형태는 그림에서 보는 바와 같이 Ecorr를 지난 후 모든 pH에서 완만한 전류밀도의 증가를 보여 산화반응이 대체적으로 증가함을 볼 수 있었으나, 특히 pH 3에서는 Ecorr를 지난 후 약 0.05 V 부근에서 전류밀도가 약 -7.25 A/cm2에서 약 -3.75 A/cm2까지 급격한 산화반응이 나타남을 알 수 있었을 뿐만 아니라, Icorr값이 2.030×10-7 A/cm2로서 다른 pH값들에 비해 상당히 큰 값이 측정되었고(그림 5), 분극저항(Rp)은 3.140×105Ω·cm2으로서 다른 pH값들에 비해 상당히 낮은 값이 측정되어(그림 6) pH 3에서의 비정질Zr65Al8Ni15Cu12 시료에 대한 부식 반응은 다른 측정된 pH들에 비해 상당히 빠를 것으로 생각되었다.
pH에 따른 분극 곡선의 형태는 그림에서 보는 바와 같이 Ecorr를 지난 후 모든 pH에서 완만한 전류밀도의 증가를 보여 산화반응이 대체적으로 증가함을 볼 수 있었으나, 특히 pH 3에서는 Ecorr를 지난 후 약 0.05 V 부근에서 전류밀도가 약 -7.25 A/cm2에서 약 -3.75 A/cm2까지 급격한 산화반응이 나타남을 알 수 있었을 뿐만아니라, Icorr값이 2.030×10-7 A/cm2로서 다른 pH값들에 비해 상당히 큰 값이 측정되었고(그림 5), 분극저항(Rp)은 3.140×105Ω·cm2으로서 다른 pH값들에 비해 상당히 낮은 값이 측정되어(그림 6) pH 3에서의 비정질 Zr65Al8Ni15Cu12 시료에 대한 부식 반응은 다른 측정된 pH들에 비해 상당히 빠를 것으로 생각되었다.
또한 Rp는 pH=3, 5, 7, 9, 그리고 11에서 각각3.140×105, 1.458×106, 5.940×106, 6.282×106, 3.793×106 A/cm2으로 pH가 7, 9, 11에서 대체적으로 높게 측정되어, pH가 7, 9, 11에서 pH=3, 5에 비해 부식에 대한 반응이 더 느릴 것으로 생각되었다.
4 mM수용액에서 비정질Zr₆₅Al₈Ni₁₅Cu₁₂ 시료에 대한 E_corr는 온도가 증가함에 따라 감소했으며, I_corr는 대체적으로 증가했다. 비정질 Zr₆₅Al₈Ni₁₅Cu₁₂시료의 pH에 대한 부식 반응은 pH=3, 5에 비해 pH=7, 9, 11에서 더 느릴 것으로 생각되었으며, 특히 pH 3에서의 비정질 시료에 대한 부식 반응은 다른 측정된 pH들에 비해 상당히 빠를 것으로 생각되었다. 70 mM 황산수용액에서 비정질 Zr₆₅Al₈Ni₁₅Cu₁₂시료를 약 100시간 담글 경우의 질량변화가 가장 크게 측정되었다.
0023 g의 Zr₆₅Al₈Ni₁₅Cu₁₂ 시료를 담근 시간에 따라 그 질량 변화를 측정한 것이다. 약 100시간 담근 후에 0.0002g의 질량 변화가 생겨 담근 시간에 따른 변화로서는 100시간이 가장 컸으며, 약 195시간과 약 423시간 사이에서는 질량 변화가 거의 생기지 않았던 것으로 보였다. 그러나 약 423 이 후에는 담근 시간에 따라 다시 질량의 변화가 생겼음을 알 수 있었다.
0 V의 범위에서 측정하였다. 온도의 함수로 보여진 시료의 분극 곡선들은 비슷한 부식 형태를 보였으며, Ecorr는 온도가 증가함에 따라 감소했으나, Icorr는 온도가 증가함에 따라 대체적으로 증가함을 알 수 있었다(그림 2). 특히 55℃에서의Icorr는 1.
특히 55℃에서의Icorr는 1.376×10-5 A/cm2으로다른 측정한 온도들에 비해 큰 값으로 측정됨을 알 수 있어 55℃에서 부식이 가장 잘 일어나는 것을 볼 수 있었다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

최근에는 비정질 형성능이 큰 다원계 비정질 금속합금이 어떠한 형태로 제작되고 있는가?

최근에는 비정질 형성능이 큰 다원계 비정질 금속합금이 리본 형태와 덩어리 형태로 제작되고 있으며, A. Inoue와 ∆T.

금속 부식은 대개 어떤 이유에서 발생하는가?

거의 모든 금속 부식은 금속과 전해질용액의 전기화학적 상호작용에 의해 발생하는데, Sarkar 등[5]은 전기화학적 방법인 양극분극시험으로 내식성이 높은 치과용 합금의 부식특성을 단시간에 측정할 수 있음을 보고하고 있다. Zheng 등[6]은 Ti-Nb-Sn 형상기억합금의 부식 특성에 관한 연구에서 Ti-Nb-Sn 시료가 생체의학의 응용에 큰 잠재력을 가졌다고 제안하였다.

주어진 온도에서의 염산수용액, 여러가지 pH 값, 그리고 담금시간에 따른 비정질합금 Zr65Al8Ni15Cu12의 전기화학적 부식특성 실험결과는 어떻게 나타났는가?

주어진 온도에서의 염산수용액, 여러가지 pH 값, 그리고 담금시간에 따른 비정질합금 Zr65Al8Ni15Cu12의 전기화학적 부식특성 실험을 하였다. 염산 0.4 mM수용액에서 비정질Zr65Al8Ni15Cu12 시료에 대한 Ecorr는 온도가 증가함에 따라 감소했으며, Icorr는 대체적으로 증가했다. 비정질 Zr65Al8Ni15Cu12시료의 pH에 대한 부식 반응은 pH=3, 5에 비해 pH=7, 9, 11에서 더 느릴 것으로 생각되었으며, 특히 pH 3에서의 비정질 시료에 대한 부식 반응은 다른 측정된 pH들에 비해 상당히 빠를 것으로 생각되었다. 70 mM 황산수용액에서 비정질 Zr65Al8Ni15Cu12시료를 약 100시간 담글 경우의 질량변화가 가장 크게 측정되었다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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