[논문]친환경 유기화합물(NaDDC)에 의한 90Cu10NiFe합금의 부식억제 연구

정길봉; 김두한; 이성도

doi:10.9766/kimst.2011.14.6.1018

친환경 유기화합물(NaDDC)에 의한 90Cu10NiFe합금의 부식억제 연구
Studies on Corrosion inhibition of 90Cu10NiFe Alloy by Eco-Friendly Organic Compound ; Sodium Diethyl Dithio Carbamate(NaDDC) 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.14 no.6, 2011년, pp.1018 - 1025

정길봉 (국방기술품질원) , 김두한 (국방기술품질원) , 이성도 (국방기술품질원)

Abstract ▼ AI-Helper

The improved properties of corrosion for 90Cu10NiFe alloy in natural seawater were explained by sodium diethyl dithio carbamate(NaDDC), namely organic compound, which is reagent for heavy metal extractions of waste water. The efficiency of NaDDC as corrosion inhibitor for 90Cu10NiFe alloy has been investigated in seawater after immersion in various concentrations of NaDDC solutions for 12~36hrs at pH 8.2 by weight loss test and electrochemical techniques including potentiodynamic polarization and SEM-EDS measurements. The results showed that the corrosion resistance of 90Cu10NiFe alloy improves with the increasing concentration of NaDDC but it did not improves with increasing time any more, so the highest inhibition efficiency was 93% at 100mg/L, 36hrs. The results obtained from weight losses and corrosion rates in polarization curve measurements were in good agreement. Therefore, it showed that NaDDC is a good inhibitor for copper corrosion of 90Cu10NiFe alloy.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 이러한 Cu-Ni합금의 내식성을 개선하기 위해 모재 금속의 최소한의 용해를 허용하면서 모재와 화합물 형성이나 흡착을 통한 부식억제를 연구검토하게 되었다.
본 연구는 수상함에 적용되는 소화주관인 90Cu10NiFe합금의 해수에 대한 내식성 개선을 위해 친환경 유기물 화합물계인 NaDDC 부식억제제를 적용한 결과로 다음과 같은 결론을 얻었다.

제안 방법

90Cu10NiFe합금에 대한 NaDDC의 부식억제효과는 NaDDC처리시편과 미처리된 시편을 해수(pH = 8.2)에 24, 48, 72, 144, 504시간까지 침지후 중량변화(Weight Loss Test)와 부식속도(Corrosion Rate)를 측정하였고, 분극시험(Polarization Test)을 통한 부식전류밀도(Corrosion Current Density ; i_corr)를 측정하여 부식억제효율을 계산하였다. 또한, 주사전자현미경 분석(SEM-EDS)을 실시하여 표면 반응생성물을 분석하여 흡착생성에 대한 간접적인 이론을 추론하였다.
90Cu10NiFe합금에 대해 농도에 따른 NaDDC처리후 시편을 해수에 침지후 24, 48, 72, 144, 504시간마다 꺼낸 후 건조하여 중량을 측정하였으며, 그 결과를 정리하여 Fig. 3에 나타내었다.
따라서, 해상용 소화주관에 사용되는 90Cu10NiFe합금에 부식억제제인 NaDDC를 처리농도와 처리시간을 다르게 적용하여, SEM-EDS(Scanning Electron Micros cope Energy Dispersive X-ray Spectrometer)를 사용하여 표면의 반응생성물과 미세조직을 분석하고, 분극시험(Polarization Test)을 통해 부식억제효율을 측정하였으며, 또한 해수에서 504시간동안 침지하여 내식성을 직접적으로 평가하였다.
2)에 24, 48, 72, 144, 504시간까지 침지후 중량변화(Weight Loss Test)와 부식속도(Corrosion Rate)를 측정하였고, 분극시험(Polarization Test)을 통한 부식전류밀도(Corrosion Current Density ; i_corr)를 측정하여 부식억제효율을 계산하였다. 또한, 주사전자현미경 분석(SEM-EDS)을 실시하여 표면 반응생성물을 분석하여 흡착생성에 대한 간접적인 이론을 추론하였다.
상기의 소재를 샌드페이퍼로 400, 800, 1200 및 2000등급까지 기계적인 연마를 한 후, 산화 알루미나 분말로 마무리 표면연마를 하였고. 표면의 불순물제거를 위해 증류수에 담근 후, 초음파세척장치를 이용하여 아세톤으로 세척하였다.
시편은 대기와 노출된 상태(O.C.P : Open Circuit Potential)를 유지하였으며, 전해욕조는 온도조절이 가능한 욕조로 23±3℃를 유지한 상태에서 수행하였다.
준비된 시편은 NaDDC농도를 50mg/L, 100mg/L, 150mg/L로 달리하여 각 농도에 대해 12, 24, 36시간동안 침지하였다. 이때 처리온도는 23±3℃로 일정하게 유지하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 시편은 Table 1에 나타낸 바와 같이 JIS H-3300의 90Cu10NiFe합금인 ∅250mm 튜브를 잘라 ∅20mm,두께 2mm판을 만들어 사용하였다.

성능/효과

1. 90Cu10NiFe합금의 NaDDC농도에 따른 해수에서의 중량감소율과 부식속도를 조사한 결과, NaDDC에 침지한 시편이 침지를 하지 않은 시편보다 중량감소율이 시간이 경과함에 따라 작고, 부식속도도 침지를 하지 않은 시편보다 감소된 결과를 나타내어 부식억제효과가 있음을 입증하였다.
2. NaDDC농도에 따른 분극실험을 한 결과, NaDDC농도 100mg/L, 침지시간 36hrs에서 부식전류밀도가 제일 낮고, 부식억제효율도 93%로 제일 높아 내식성이 우수한 것으로 나타났다.
3. NaDDC처리 후의 90Cu10NiFe합금 표면 XRD관찰 결과, S의 유기물 원소가 관찰되었으며, 이 유기물 원소의 교량적 역할에 의해 DDC^- 음이온이 Cu원자에 화학적으로 흡착됨으로써 Cu의 부식억제에 기여한 것으로 판단된다.
NaDDC에 침지하지 않은 시편은 침지초기에는 부식 속도가 높게 나타났으나, 시편 표면에 생성된 Cu₂O피막에 의해 부식속도가 점차 감소하였으며, 144시간 이후에는 다시 증가하는 반면에, NaDDC에 침지한 시편은 농도와 시간경과에 따라 부식속도의 차이는 다소 있으나, 오차범위내에서 거의 무시할 정도이며, 144시간 이후 504시간경과 시에는 부식속도가 거의 증가하지 않았다.
NaDDC의 처리농도중 100mg/L, 36hrs에서 부식전류밀도가 1.221 ×10-9I/Acm-2로 가장 작아 내식성이 우수한 것으로 나타났다.
된다. 결과적으로 농도대비 침지시간이 긴 시편일수록 중량 감소율이 작게 나타났으며, 100mg/L, 36hrs에서 양호한 결과를 보였다.
결과적으로, NaDDC에 침지한 시편이 NaDDC에 침지하지 않은 시편보다 부식억제효과가 우수함을 확인할 수 있었다.
이상의 결과를 종합해볼 때 90Cu10NiFe합금은 NaDDC용액에서 전기화학적인 반응이 없이 DDC^-음이온의 S원자가 Cu원자와 화학적 흡착을 하여 Cu-DDC complex를 형성함으로써 Cu원자의 부식을 억제시키는 작용을 하는 것으로 사료된다.
이상의 실험에서, NaDDC에 침지한 시편중 504시간 경과후에 부식속도측면에서 가장 양호한 시편은 100 mg/L, 36hrs이였다.
전반적으로 시간이 경과함에 따라 중량감소율은 증가하였고, 144시간 까지는 NaDDC에 침지를 하지 않은 시편이 NaDDC에 침지한 시편보다 중량감소율이 작게 나타났는데, 이는 NaDDC에 처리하지 않은 시편의 표면에 나타난 부식에 강한 Cu₂O피막생성에 기인한 것으로 사료되나, NaDDC에 침지한 시편에서는 Cu₂O피막생성이 거의 일어나지 않았으며, 농도에 따른 중량 감소율도 거의 무시할 정도로 미미하였다.
해수에서의 침지시간에 따른 중량감소와 부식속도를 비교해볼 때 NaDDC 농도 100mg/L, 36hrs에서 침지한 시편의 부식전류밀도가 가장 작아 내식성이 우수한 것으로 나타났다.

후속연구

결론적으로 90Cu10NiFe합금의 NaDDC처리에 의한 해수에서의 내식성 평가결과 부식억제제를 처리하지 않는 것보다 부식억제효과가 있는 것으로 나타났으며, 실제 함정에 의한 적용을 통해 장기적인 운용성을 평가해보아야 할 것으로 판단되며, 향후 유사장비의 동일소재에 적용분야를 확대해 볼 가치가 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Cu합금은 해수같은 Cl이온 매질에서 어떤 반응을 보이는가?	일반적으로 Cu합금은 해수와 같은 Cl이온매질에서는 일차적으로 CuCl피막이 생성되나, 이는 Cu표면의 부식을 막아주는 효과가 충분하지 못하며 Cl이온 증가에 따라 부식속도가 증가하는 것으로 알려져 있다[1,2].
	해양 생태가 CuNiFe합금의 부식을 촉진하는 것은 무엇인가?	5%의 염류(NaCl, MgSO4, MgCl2, CaCl2 등)를 포함하고 있어 이로 말미암아 Cl이온이 부식에 미치는 영향이 매우 크다. 또한, 해양식물들이 광합성을 하기 때문에 CO2를 소비함에 따라 그 활동도에 따라 pH가 8.0∼8.2로 바뀌게 되거나, 해양 유기물들이 부착되어 성장(Biofouling)하면서 떨어져 나가거나, 유기물이 내놓는 부산물에 의해 국부부식을 촉진시키게 된다[9].
	Cu-Ni합금의 해수에 대한 내식성은 무엇에 기인하며 이는 어떤 조건에서 영구적인 보호가 보장되지 못하는가?	Cu-Ni합금은 우수한 열전도도, 기계가공성과 내식성을 가진 소재로 해수에 직접적으로 노출되는 해상용 배관부품으로 널리 사용되고 있다. 해수에 대한 내식성은 자연적으로 형성되는 표면에 얇고 강한 Cu2O에 의해 보호받지만, 해수에 녹아 있는 염소이온(Cl- )과 황산이온(SO42-)이 존재하는 한 영구적으로 보호받지는 못 한다.

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저자의 다른 논문 :

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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