[논문]AZ31 마그네슘 합금의 절삭가공과정에서의 부식거동

김재학; 권성은; 이승재

doi:10.9766/kimst.2012.15.3.315

AZ31 마그네슘 합금의 절삭가공과정에서의 부식거동
Corrosion Behavior of AZ31 Magnesium Alloy during Machining 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.15 no.3, 2012년, pp.315 - 321

김재학 ((주)엘아이지넥스원) , 권성은 ((주)엘아이지넥스원) , 이승재 ((주)엘아이지넥스원)

Abstract ▼ AI-Helper

In the study, corrosion characteristics of AZ31 magnesium alloy under various environments exposed during machining(immersion in cutting oil, 5 % cutting oil aqueous solution and distilled water & contact with dissimilar metals, SPC4 and A5052-H32) were investigated. A corrosion test was performed AZ31 magnesium alloy was immersed in each electrolyte solution after contacting with each dissimilar metals, and the results were observed by an electron microscope. In immersion tests, corrosion of AZ31 magnesium alloy showed to be in the sequence of distilled water> 5 % cutting oil aqueous solution> cutting oil> air, and in the test of contact with dissimilar metals, corrosion showed to be in the sequence of SPC4> A5052-H32> AZ31. It can be concluded that to prevent corrosion during machining, AZ31 magnesium alloy must prevent contacting water and use magnesium alloy for raw material of Jig & Fixture.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 본 연구에서는 대표적인 절삭가공용 마그네슘 합금인 AZ31을 이용한 전해질의 종류 및 이종 금속 접촉에 따른 침지 실험을 진행하여 부식 정도를 분석함으로써, 가공 환경 요소들이 마그네슘의 부식 특성에 미치는 영향에 대해서 살펴보았다.
본 시험에서는 대표적인 절삭용 마그네슘 합금인 AZ31합금을 사용하여 절삭유 농도 및 이종금속 접촉에 따른 가공 중 발생하는 부식특성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. AZ31 마그네슘 합금의 성분규격을 Table 1에 나타내었다.

제안 방법

본 연구에서는 KS D 0306 규정에 따라 침지 시험을 하였다. 1 L의 용기에 마그네슘 AZ31시편과 알루미늄 A5052-H32, 탄소강(SPC4)을 면적비를 1:1로 하여 직접 접촉하여 대기(air) 중 및 전해질 용액에 72시간 침지하였다. 이때 사용한 액량은 시료 표면적 1 cm²당 25 ml를 기준으로 하였고 온도는 25 ℃를 유지하였다.
부식 정도를 비교하기 위해, 이종 금속과 접촉하지 않은 마그네슘 시편도 함께 시험하였다. 그리고 절삭유에 의한 부식 영향을 알아보기 위해 위에 소개한 3가지 전해질 용액을 사용하였으며, 이 한 부식 정도를 비교하기 위해 전해질 용액이 없이 대기 중에서도 동일한 조건으로 시험을 한 후 부식의 정도를 비교하였다. 부식의 정도를 비교함에 있어서는 아래 Fig.
이종 금속과 접촉에 의한 부식 영향을 알아보기 위해 AZ31 마그네슘 시편과 쌍을 이룬 각각의 이종금속 시편을 전해질 용액에 72시간 침지하여 시험하였다. 부식 정도를 비교하기 위해, 이종 금속과 접촉하지 않은 마그네슘 시편도 함께 시험하였다. 그리고 절삭유에 의한 부식 영향을 알아보기 위해 위에 소개한 3가지 전해질 용액을 사용하였으며, 이 한 부식 정도를 비교하기 위해 전해질 용액이 없이 대기 중에서도 동일한 조건으로 시험을 한 후 부식의 정도를 비교하였다.
KS D ISO 11463 - 공식의 평가 규정에 따라 부식 시험에 사용된 시편의 부식 상태 및 기공을 관찰하였다. 시편의 표면을 브러시로 털어내고 세척제로 세척한 후, 영상현미경(EGVM-35B)을 이용하여 부식 표면을 관찰하였다.
시험을 통해 확인하고자 하는 부식 요인을 제외하고 동일 조건에서의 부식 정도를 비교하기 위하여, 총 12쌍의 시편과 전해질 용액을 짝을 이뤄 각각의 조건에서 시험하였다. 이종 금속과 접촉에 의한 부식 영향을 알아보기 위해 AZ31 마그네슘 시편과 쌍을 이룬 각각의 이종금속 시편을 전해질 용액에 72시간 침지하여 시험하였다.
시험을 통해 확인하고자 하는 부식 요인을 제외하고 동일 조건에서의 부식 정도를 비교하기 위하여, 총 12쌍의 시편과 전해질 용액을 짝을 이뤄 각각의 조건에서 시험하였다. 이종 금속과 접촉에 의한 부식 영향을 알아보기 위해 AZ31 마그네슘 시편과 쌍을 이룬 각각의 이종금속 시편을 전해질 용액에 72시간 침지하여 시험하였다. 부식 정도를 비교하기 위해, 이종 금속과 접촉하지 않은 마그네슘 시편도 함께 시험하였다.
전해질 용액의 종류에 따른 AZ31 마그네슘 합금의 부식 특성을 알아보기 위해 절삭유 농도를 다르게 하여 부식 시험을 행하였다. Fig.

대상 데이터

수용성 절삭유(Blaser swisslube Blasocut strong 4000)원액, 5% 절삭유 수용액, 증류수 3가지 종류의 용액을 사용하였다. 수용성 절삭유(Blaser swisslube Blasocut strong 4000)의 주요구성물질의 성분비 및 물성치를 Table 2에 나타내었다.
시험편의 형상은 평판으로 하고, 치수는 두께 1.5 mm, 폭 50 mm, 길이 100 mm로 준비하며, 아세톤 세척제로 세척하였다.
AZ31 마그네슘 합금의 성분규격을 Table 1에 나타내었다. 이종금속 접촉에 의한 갈바닉 부식의 영향을 보기 위해서 알루미늄(A5052-H32), 탄소강(SPC4)를 사용하였다.

이론/모형

KS D ISO 11463 - 공식의 평가 규정에 따라 부식 시험에 사용된 시편의 부식 상태 및 기공을 관찰하였다. 시편의 표면을 브러시로 털어내고 세척제로 세척한 후, 영상현미경(EGVM-35B)을 이용하여 부식 표면을 관찰하였다.
본 연구에서는 KS D 0306 규정에 따라 침지 시험을 하였다. 1 L의 용기에 마그네슘 AZ31시편과 알루미늄 A5052-H32, 탄소강(SPC4)을 면적비를 1:1로 하여 직접 접촉하여 대기(air) 중 및 전해질 용액에 72시간 침지하였다.

성능/효과

1) 절삭유와의 접촉을 배제한 건식가공이 가장 좋으며, 건식 가공이 불가능한 제품의 경우, 수분과의 접촉을 배제한 지용성 절삭유 사용으로도 어느 정도 완화시킬 수 있을 것으로 판단된다.
1. 절삭유 수용액 혹은 증류수와 접촉하지 않은 시편에서는 부식이 발생하지 않았다. 가공 중 부식 발생이 절삭유 수용액 및 증류수에 의해 발생하였다는 것을 의미한다.
2. 절삭유 원액에서 시험한 결과로부터 가공 중 발생한 부식에 절삭유가 미치는 영향은 낮으며, 수용액의 물에 의한 부식 영향이 큰 것으로 판단된다.
3. 가공 중 이종금속과 접촉에 의한 갈바닉 부식의 영향은 낮으나, 절삭유 수용액과 같은 전해질 용액에 노출이 되면 부식 발생이 촉진되는 것으로 판단된다.
이런 결과로 보아 가공 중 발생한 마그네슘 합금 부식에 이종 금속과의 접촉보다 절삭유 수용액이 더 큰영향을 미치고 있으며, 절삭유 수용액 중 절삭유 원액보다 증류수에 의한 영향이 더 큰 것으로 판단된다. Fig.
4는 동일한 전해질 용액에서 접촉한 이종 금속의 종류와 부식 정도 사이의 관계 그래프이다. 전해질 용액에 의한 부식 및 이종 금속 접촉에 의한 갈바닉 부식을 포함하는 전체 부식은 전해질 용액에 상관없이 SPC4 강과 접촉 시 가장 많이 발생하였으며, A5052-H32 알루미늄 합금, AZ31 마그네슘 합금 순으로 부식 양이 감소하였다. 이는 시험 전 예상한 결과와 동일하게 갈바닉 전위차가 큰 금속의 순서대로 부식이 많이 진행되었음을 보여준다.

후속연구

2) 가공 시 사용되는 치공구의 재질을 동질의 금속 혹은 갈바닉 전위차가 낮은 금속을 사용하여 제작 시 갈바닉 부식을 완화 시킬 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	마그네슘이 전반적인 산업분야에서 많은 관심을 받는 이유는?	5 %를 차지할 정도로 지구상 6번째로 풍부한 금속일 뿐 아니라, 저렴한 비용으로 100% 재활용이 가능한 고효율의 경량재료로서 환경오염 또는 에너지의 문제의 해결 방안으로 전반적인 산업분야에서 많은 관심을 받고 있다. 또한, 마그네슘 합금은 밀도가 1.7 g/cm3으로 구조용 합금 중에서 가장 가볍고, 우수한 비강도, 비탄성 계수, 진동과 충격에 대한 흡진성, 전자파차폐성과 절삭성이 탁월하다[1～5] .
	마그네슘 합금이란?	마그네슘 합금은 지각의 2.5 %를 차지할 정도로 지구상 6번째로 풍부한 금속일 뿐 아니라, 저렴한 비용으로 100% 재활용이 가능한 고효율의 경량재료로서 환경오염 또는 에너지의 문제의 해결 방안으로 전반적인 산업분야에서 많은 관심을 받고 있다. 또한, 마그네슘 합금은 밀도가 1.
	마그네슘 합금의 사용 범위가 제한 받는 이유는?	따라서, 마그네슘 합금의 이용은 특히 자동차 및 IT 산업 그리고 전기 전자 분야에서 각광을 받고 있을 뿐만 아니라, 최근 항공전자, 유도무기 등 방위 산업 분야에서도 사용 범위가 점점 확대되고 있다 [6～8] . 그러나 마그네슘 합금은 내식성이 낮고 경도 및 기계적 특성이 다른 금속보다 취약하여 사용 환경에 따라 제한을 받고 있다. 이 중에서도 높은 반응성에 의한 부식 특성은 마그네슘 합금이 넓은 분야에서 사용되는데 가장 큰 걸림돌이 되고 있다 [9～14] .

참고문헌 (17)

E. F. Emley, "Principles of Magnesium Technology", Pergamon Press, London 1966.
D. G. Lee, Composite Materials Mechanics and Forming, Seongandang, 1993.
"Magnesium and Magnesium Alloys", ASM Specialty Handbook, pp. 3-11, 1999.
Y. Kozima, "Handbook Advanced Magnesium Technology", The Japan Magnesium Asso, pp. 55-70, 2000.
H. I. Kaplan, Proc. 59th Int. Magnesium Asso, pp. 1-6, 2000.
N. Pebere, C. Riera, F. Dabosi, Electrochemical Acta., Vol. 35, pp. 555-561. 1990.

상세보기
Egil Gulbrandsen, Johan Tafto, Arne Olsen, Corrosion Science, 34, pp. 1423-1440, 1993.

상세보기
O. Lunder, J. E. Lein, S. M. Hesjevik, T. Kr. Aune, Nisancioglu, Corrosion, Vol. 45, pp. 741-748, 1989.

상세보기
C. D. Lee, C. S. Kang, K. S. Shin, J. Kor. Inst. Met. & Mater. Vol. 39, p. 78, 2001.

상세보기
J. J. Jeon, S. W. Lee, B. H. Kim, B. G. Park, Y. H. Park, and I. K. Park, J. Kor. Inst. Met. & Mater., Vol. 46, p. 304, 2008.

상세보기
N. J. Park, J. H. Hwang, and J. S. Roh, J. Kor. Inst. Met. & Mater., Vol. 47, p. 1, 2009.

상세보기
E. Aghion, B. Bronfin, and D. Elezer, J. Mater. Process. Tech., Vol. 117, p. 381, 2001.

상세보기
J. E. Gray and B. Luan, J. Alloys Compd., Vol. 336, p. 88, 2002.

상세보기
G. T. Bae, J. H. Bae, D. H. Kang, N. J. Kim, Met. Mater. Int. Vol. 15, p. 1, 2009.

상세보기
O. Lunder, J. E. Lein, S.M. Hesjevik, T. Kr. Aune, Nisancioglu, Werkstoffe und Korrosion, Vol. 45, pp. 331-340, 1994.

상세보기
G. L. Maker, J. Kruger, International Materials Reviews, Vol. 38, pp. 138-153, 1993.

상세보기
S. Morozumi, KEIKINZOKU, Vol. 36, pp. 453-459, 1986.

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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