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문제 정의
- 부식억제제인 알킬에탄올아민의 농도변화에 따른 부식억제 효과를 알아보기 위하여 전기적 특성을 관찰한 연구결과로부터 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- N,N-디에틸에탄올아민(1.0x10-3 M)을 부식억제제로 첨가하였을 경우에 산업에서 가장 많이 사용되고 있는 몇 가지 금속을 선정하여 강제부식에 따른 부식억제제의 효과를 고찰하였다.
- 본 연구에서는 사전 연구[16,17]에 이어 순환 전압전류법[18]을 사용하여 18Cr-10Ni- Fe 합금인 스테인리스 304(SUS-304)에 사용하여 유기부식억제제인 알킬기를 가진 에탄올아민을 첨가시켜 강제부식시 전류-전압 특성을 측정하였고, 이들의 부식억제에 미치는 영향을 조사하였다. 그리고 SEM을 통하여 이들을 첨가하였을 경우 여러 가지 금속 표면 부식상태를 관찰하였다. 본 연구에서는 N,N-디메틸에탄올아민과 N-에틸에탄올아민의 농도를 변화시켜 전류-전압 특성에 의해 스테인리스강에 대한 산화-환원반응의 해석하였다.
- 5 N 간격으로 변화 시켰다. 그리고 주사속도를 50, 100, 150, 200 및 250 mV/s로 50 mV/s 씩 증가시켜 주사속도 변화에 따른 순환전류전압 곡선을 측정하였다[21]. Fig.
- 또한 강제 부식시킨 금속표면 및 부식억제를 사용한 금속표면 형태를 확인하기 위해서 scanning electron microscope (SEM/EDS-jeol, JSM-5610)을 사용하였다.
- 그리고 SEM을 통하여 이들을 첨가하였을 경우 여러 가지 금속 표면 부식상태를 관찰하였다. 본 연구에서는 N,N-디메틸에탄올아민과 N-에틸에탄올아민의 농도를 변화시켜 전류-전압 특성에 의해 스테인리스강에 대한 산화-환원반응의 해석하였다.
- 본 연구에서는 사전 연구[16,17]에 이어 순환 전압전류법[18]을 사용하여 18Cr-10Ni- Fe 합금인 스테인리스 304(SUS-304)에 사용하여 유기부식억제제인 알킬기를 가진 에탄올아민을 첨가시켜 강제부식시 전류-전압 특성을 측정하였고, 이들의 부식억제에 미치는 영향을 조사하였다. 그리고 SEM을 통하여 이들을 첨가하였을 경우 여러 가지 금속 표면 부식상태를 관찰하였다.
- 유기 부식억제제의 농도를 0.5x10-3 M에서 2.0x10-3 M까지 0.5x10-3 M씩을 증가시켜 부식억제제의 부식억제 성능을 구하기 위하여 측정한 산화전류 피크로부터 확산계수를 추산하여, iP (A) 대 V1/2에 대한 그래프를 Fig. 5와 Fig. 6에 각각 도시하였다. Fig.
- 주사속도(scan rate)는 50∼250 mV/s까지 50 mV/s 간격으로 측정하였다.
- 전기화학적 특성은 미국의 Bioanalytical System, Inc의 모델 BAS 100W/B 전위차계를 사용하여 순환전압전류법으로 측정하였다. 측정장치의 기준전극은 Ag/AgCl, 상대전극은 Pt선, 작업전극으로는 각 금속 3전극 시스템으로 측정하였다[19,20]. 주사속도(scan rate)는 50∼250 mV/s까지 50 mV/s 간격으로 측정하였다.
대상 데이터
- 2 cm 시편을 제작하여 전처리를 거친 후 사용하였다[17]. 그리고 부식억제제로 사용한 유기화합물은 N,N-디메틸에탄올아민과 N-에틸에탄올아민을 선택하였다.
- 실험에 사용한 시편의 크기는 가로 1.0 cm, 세로 1.0 cm, 두께 0.2 cm 시편을 제작하여 전처리를 거친 후 사용하였다[17]. 그리고 부식억제제로 사용한 유기화합물은 N,N-디메틸에탄올아민과 N-에틸에탄올아민을 선택하였다.
이론/모형
- 전기화학적 특성은 미국의 Bioanalytical System, Inc의 모델 BAS 100W/B 전위차계를 사용하여 순환전압전류법으로 측정하였다. 측정장치의 기준전극은 Ag/AgCl, 상대전극은 Pt선, 작업전극으로는 각 금속 3전극 시스템으로 측정하였다[19,20].
성능/효과
- 1. 전류-전압 전기적 특성을 조사한 결과 알킬에탄올아민을 부식억제제로 사용한 경우 스테인리스의 산화-환원반응이 비가역적으로 진행되었다. 부식억제제 농도변화에 따르는 확산계수를 측정한 결과 대체적으로 저 농도일 경우가 확산계수가 적어 부식억제효과가 양호하였다.
- 2. 부식억제제로 N-에틸에탄올아민을 사용하였을 경우에는 부식억제제의 농도를 증가시키면 부동태효과와 입체장애효과가 일어남으로 인하여 전해질의 Na+이온의 통과를 차단시킴으로서 확산계수가 감소하였다.
- 3. 금속의 SEM 이미지로부터, 저 농도인 0.5 N의 전해질에서 부식억제제인 N,N-디에틸에탄올아민 (1.0x10-3 M)를 첨가한 경우에 구리와 닉켈의 부식억제 효과가 양호하였다.
- 그리고 전자와 달리 알킬기가 에틸기인 부식억제제로서 0.5 M의 N-에틸에탄올아민을 사용하였을 경우에도 주사속도를 50∼250 mV/s로 50 mV/s로 증가시키면 임계 산화 전류가 각각 1.082x10-4 A, 1.411x10-4 A, 1.7881x10-4 A, 2.026x10-4 A 및 2.185x10-4 A로 증가하였으며, Fig. 3에는 1.0 M의 N-에틸에탄올아민을 사용하였을 경우를 나타내었다.
- Table 1에서 보면 부식억제제인 N,N-디메틸에탄올아민의 농도가 낮을 경우에 확산계수가 가장 작게 산출되었으며, 부식억제제의 농도를 증가시킬 경우에는 확산계수도 증가함을 알 수 있다. 따라서 부식억제제의 농도를 증가시키면 치환된 알킬기의 수가 많음에도 불구하고 알킬기의 탄소길이가 짧아 입체장애효과를 유발하기가 어려워 부식억제 효과가 오히려 감소하였다고 사료되었다.
- 8x10-5 A로 산화전류값이 증가하였다. 따라서 부식억제제인 N,N-디메틸에탄올아민과 N-에틸에탄올아민을 사용하여 부식억제제의 농도를 증가시키면 산화 피크가 증가하는 경향을 보여주었다.
- 따라서 알킬기를 가진 에탄올아민을 부식억제제로 사용한 경우에는 산화반응 피크만이 나타나므로 비가역 상태임을 알 수 있었다. 비가역적인 산화반응의 전류i는 다음 식(2)에 의해 구할 수 있다[22,23].
- 이온의 통과를 차단한다는 것을 의미한다. 또한 알킬기의 탄소 길이가 길면 입체장애를 형성하여 부식억제효과를 증가시키는 것으로 사료되었다.
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