[논문]1 wt.% Bi 함유 무연황동의 인장강도와 내식특성에 대한 연구

주영석; 이상봉; 김시영; 주창식; 정병호

doi:10.12656/jksht.2011.24.3.133

1 wt.% Bi 함유 무연황동의 인장강도와 내식특성에 대한 연구
Characteristics of Tensile Strength and Corrosion Resistance of Lead- free Brass Containing 1 wt.% of Bi 원문보기

열처리공학회지 = Journal of the Korean society for heat treatment, v.24 no.3, 2011년, pp.133 - 139

주영석 (부경대학교 공과대학 금속공학과) , 이상봉 ((주)에쎈테크) , 김시영 (부경대학교 공과대학 기계시스템공학과) , 주창식 (부경대학교 공과대학 화학공학과) , 정병호 (부경대학교 공과대학 금속공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This study has been investigated for tensile properties with lead-free brass containing 1 wt.% of Bi. And also characteristic of corrosion resistance was analyzed by polarization test. An increase of tempering temperature was found to tend to decrease tensile strength, and percentage of elongation was shown to be the lowest value at $300^{\circ}C$. On the other hand, the elongation was increased with an increase of tempering temperature after $300^{\circ}C$. The change of mechanical properties was closely related with the content and shape of acicular Witmanst$\ddot{a}$tten ${\alpha}$ formed at the interface of ${\beta}$ phase as well as in ${\beta}$ phase. Tensile strength had a tendency to be decreased with an increase of test temperature. The elongation was shown to be the lowest value at around $300^{\circ}C$, while it began to increase as test temperature rose after $300^{\circ}C$. It might be speculated that the reason that elongation was decreased was found to form bismuth film at the interface of ${\alpha}/{\beta}$ phase leading to be easily brittle when loaded by tensile stress. The lead-free brass containing 1 wt.% of Bi had similar characteristic of corrosion resistance with a free-cutting brass with 3.4 wt. % of Pb in spite of higher fraction of ${\beta}$ phase.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

750℃에서 열간압출한 1 wt.%의 Bi 함유 무연 황동을 이용, 85NC에서 수냉 후 템퍼링 온도에 따른 인장강도와 100~500℃의 고온인장강도를 각각 측정하여 인장특성을 조사하였으며, 또 분극시험에 의한 내식 특성을 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
따라서 본 연구에서는 국내 개발 무연황동의 인장 및 내식 특성에 대한 기초자료를 얻기 위해 절삭성 [11] 및 열간가공성 [12]을 고려하여 Bi 첨가량의 하한선 [13J으로 제시되고 있는 약 Iwt.%의 Bi를 첨가한 무연황동을 이용, 템퍼링에 따른 인장강도와 승온에 따른 인장강도를 측정하고, 또 분극시험에 의한 내식특성도 아울러 조사하였다.
5% NaCl과 IN I&SOe로, 유지온도는 30℃로 모두 일정하게 하였고, 탈기는 질소 가스를 사용하였다. 균일부식과 공식시험은 모두 약 30분간 개방회로 상태에서 안정화시킨 후 개방회로전위보다 약간 낮은 전위로부터 20mV/min의 일정 주사속도로 동전위 분극시험을 실시하였다. 균일부식 시험에서는 lafel 법을 이용한 부식전류 밀도 와 부식전위 Ey을 측정 하였으며, 공식시험에서는 공식전위 Ep를 측정하였다.
그리고 부식시험 후 탈아연 현상은 표면에서 내부의 약 100까지 Zn 성분을 EDXS. 선분석하여 비교하였다.
% Pb 함유 쾌삭황동의 화학조성을 나타내었다. 템퍼링 열처리는 8501에서 가열 후 수냉하고 100~500℃까지 100℃ 간격으로 염 욕에서 실시하였으며, 템퍼링 온도에 따른 인장강도는 KS 10호를 가공하여 측정하였다. 그리고 고온 인장강도는 100~500℃까지 100℃ 간격으로 측정하였다.
1은 고온인장 시험편의 형상 및 치수를 나타내며, 인장강도는 승온속도 10℃/min, 유지시간 5분, 인장속도 1 X 10-3/sec로 측정하였다. 한편, 결정입계의 Bi film을 확인하기 위한 시험편은 300에서 2시간 가열 후 수냉하였으며, 모든 미세조직은 FeCl3 5g+ 에탄올 50ml의 혼합용액으로 엣칭 후 관찰하였다. 전기화학적 분극시험은 EG & G 사의 Model 2734 Potentiostat/Gal.

대상 데이터

전기화학적 분극시험은 EG & G 사의 Model 2734 Potentiostat/Gal.,anostat를 이용, 기준전극은 포화 감홍전극(SCE), 보조전극은 고밀도 탄소봉을 사용하였다. 공식시험과 균일부식 시험에 사용한 전해질 용액은 각각 pH 6의 3.
,anostat를 이용, 기준전극은 포화 감홍전극(SCE), 보조전극은 고밀도 탄소봉을 사용하였다. 공식시험과 균일부식 시험에 사용한 전해질 용액은 각각 pH 6의 3.5% NaCl과 IN I&SOe로, 유지온도는 30℃로 모두 일정하게 하였고, 탈기는 질소 가스를 사용하였다. 균일부식과 공식시험은 모두 약 30분간 개방회로 상태에서 안정화시킨 후 개방회로전위보다 약간 낮은 전위로부터 20mV/min의 일정 주사속도로 동전위 분극시험을 실시하였다.
실험에 사용한 시험편들은 저주파유도로에서 용해하고 750℃에서 열간압출한 봉재를 사용하였다. Table 1에 1 wt.

이론/모형

균일부식과 공식시험은 모두 약 30분간 개방회로 상태에서 안정화시킨 후 개방회로전위보다 약간 낮은 전위로부터 20mV/min의 일정 주사속도로 동전위 분극시험을 실시하였다. 균일부식 시험에서는 lafel 법을 이용한 부식전류 밀도 와 부식전위 Ey을 측정 하였으며, 공식시험에서는 공식전위 Ep를 측정하였다. 그리고 부식시험 후 탈아연 현상은 표면에서 내부의 약 100까지 Zn 성분을 EDXS.

성능/효과

1. 템퍼링 온도의 증가로 인장강도는 감소하는 경향을 보였으며, 연신율은 300℃에서 가장 낮게 나타난 후 템퍼링 온도의 증가로 증가하였다. 템퍼링 온도에 따른 기계적 성질의 변화는 #상의 입계와 입내에 생성되는 침상 a의 량과 형상에 주로 관련되었다.
2. 시험온도의 증가로 인장강도는 감소하는 경향을 나타내었으며, 연신율은 300℃ 근방에서 가장 낮게 나타난 후 시험온도의 증가로 증가하였다. 300℃에서의 연신율 감소 원인은 a/p 입계에 저융점의 Bi Mm이 형성되어 인장응력 작용 시 쉽게 취화되기 때문으로 생각되었다.
5% NaCl 용액에서 측정한 양극분극 곡선이다. 두 시험편 모두 유사한 형태의 분극 곡선을 나타내고 있으며, 공식전위 Ep는 Pb 함유 쾌삭황동이 lSlxlemV Bi 함유 무연황동이 1.80 X 102 mV로 모두 비슷하게 측정되어 내공식성은 두 시험편 모두 유사하였다. 특히 두 시험편의 분극 곡선들은 모두 불규칙한 2차 피크가 나타난 후 대체적으로 일정한 전류밀도를 보이고 있는데, 이러한 이유는 초기에 산화 피막이 파괴된 후 부식전류가 증가하다가 다시 용해성 복합물의 가수분해와 Cu2O 부동태 층의 형성 반응 때문에 부식전류가 다시 감소하는 현상이 반복되기 때문으로 추정되몌19, 2이, 이러한 현상은 Bi 함유 무연황동이 더 심하게 나타났다.
특히 두 시험편의 분극 곡선들은 모두 불규칙한 2차 피크가 나타난 후 대체적으로 일정한 전류밀도를 보이고 있는데, 이러한 이유는 초기에 산화 피막이 파괴된 후 부식전류가 증가하다가 다시 용해성 복합물의 가수분해와 Cu2O 부동태 층의 형성 반응 때문에 부식전류가 다시 감소하는 현상이 반복되기 때문으로 추정되몌19, 2이, 이러한 현상은 Bi 함유 무연황동이 더 심하게 나타났다. 부식시험 후의 표면은 나타내지 않았으나 모두 거칠게 나타났고, 또 Zn 성분의 탈아연 현상도 균일부식과 달리 두 시험편 모두 나타나지 않음이 확인되었다.
한편, a+℃황동의 부식은 Zn-rich 의 P상이 우선 부식 되므로 Bi 증가로℃상이 증가하면 부식에 민감한 영역을 증가시켜 내식성 저하의 주요인 즉, 탈아연이 크다고 알려져 있다[19]. 이에 따라 Pb 함유 쾌삭황동의 #상 분률을 측정한 결과, 약 32%로 Bi 함유 무연황동의 약 40%보다 더 낮게 나타나 탈아연이 더 적을 것으로 예상되었다. 그러나 Fig.
3℃(3에서의 큰 연신율 저하는 입계에 석출된 Bi의 낮은 이면각 때문에 저융점 film 상으로의 촉진도 한 원인으로 볼 수 있지만[15, 16], 이러한 원인보다는미세조직의 변화가 더 큰 영향을 미쳤다고볼 수 있다. 즉, 300℃ 이상의 템퍼링은 입내 및 입계에서 각각 구형 및 침상 a의 두께 증가로 인하여 변태되는 a상의 량이 더욱 많아져 상온에서의 인장강도를 감소시키고 연신율을 다시 증가시킨다고 볼 수 있어 기계적 성질은 온도 변화에 따른 상 변태의 영향이 매우 컸다. 경도는 200℃까지는 급격히 증가하고, 그 후는 천천히 증가하다가 400℃ 이상에서는 급격히 감소하여 있는데, 이러한 이유는 400℃ 부터는 a상의 석출량이 증가하기 시작하기 때문으로 생각된다.

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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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