[논문]경질양극산화를 실시한 Al5052합금의 내공식성에 미치는 ECAP의 영향

손인준

doi:10.5695/jkise.2015.48.4.142

경질양극산화를 실시한 Al5052합금의 내공식성에 미치는 ECAP의 영향
Effect of Equal Channel Angular Pressing on the Pitting Corrosion Resistance of Hard Anodized Al5052 Alloy 원문보기

한국표면공학회지 = Journal of the Korean institute of surface engineering, v.48 no.4, 2015년, pp.142 - 148

Abstract ▼ AI-Helper

The effect of equal channel angular pressing (ECAP) on the pitting corrosion resistance of hard anodized Al5052 alloy was investigated. The degree of internal stress generated in anodic oxide films during hard anodization was also evaluated with a strain gauge method. The pitting corrosion resistance of hard anodized Al5052 alloy was greatly decreased by ECAP. Cracks occurred in the anodic oxide film during hard anodization and these cracks were larger and deeper in the alloy with ECAP than without. The pitting corrosion was accelerated by cracks. The internal stress present in the anodic oxide films was compressive and the stress was higher in the alloys with ECAP than without, resulting in an increased likelihood of cracks. The pitting corrosion resistance of hard anodized Al5052 alloy was improved by annealing at the range of 473-573K after ECAP processed at room temperature for four passes. The compressive internal stress gradually decreased with increasing annealing temperature. It is assumed that the improvement in the pitting corrosion resistance of hard anodized Al5052 alloy by annealing may be attributed to a decrease in the likelihood of cracks due to the decreased internal stresses in anodic oxide films.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

하지만, 양극산화를 실시한 Al-Mg합금의 내공식성에 미치는 ECAP의 영향에 대해서는 거의 보고되지 않았으며, 또한 ECAP에 의해서 내공식성이 변화하는 요인에 대해서도 불명확한 점이 많다. 따라서 본 연구에서는 전기화학적인 방법을 사용하여 양극산화를 실시한 Al-Mg합금의 내공식성에 미치는 ECAP의 영향을 조사하였다. 또한, 스트레인게이지를 이용하여 양극산화피막의 내부응력을 평가함으로서 Al-Mg합금의 내식성이 ECAP에 의해서 변화되는 요인에 대해서 고찰하였다.
따라서 본 연구에서는 전기화학적인 방법을 사용하여 양극산화를 실시한 Al-Mg합금의 내공식성에 미치는 ECAP의 영향을 조사하였다. 또한, 스트레인게이지를 이용하여 양극산화피막의 내부응력을 평가함으로서 Al-Mg합금의 내식성이 ECAP에 의해서 변화되는 요인에 대해서 고찰하였다. ECAP를 실시한 Al-Mg합금에 어닐링을 실시하여 양극산화 AlMg합금의 내공식성의 향상 가능성에 대해서도 평가하였다.

제안 방법

Al5052합금의 경질양극산화피막의 내공식성에 미치는 ECAP의 영향을 조사하였다. 경질양극산화를 실시한 Al5052합금의 내공식성은 ECAP에 의해서 크게 저하되었다.
또한, 스트레인게이지를 이용하여 양극산화피막의 내부응력을 평가함으로서 Al-Mg합금의 내식성이 ECAP에 의해서 변화되는 요인에 대해서 고찰하였다. ECAP를 실시한 Al-Mg합금에 어닐링을 실시하여 양극산화 AlMg합금의 내공식성의 향상 가능성에 대해서도 평가하였다.
2 V (vs. NHE)의 정전위로 유지시켜 애노드전류 밀도의 경시변화를 조사하여 내식성을 평가하였다.
48 mol/L의 수용액에서 30초간 중화를 실시한 후, 메탄올과 과염소산의 혼합용액(메탄올:과염소산 = 4:1, 293K)에서 10V의 전압에서 전해연마를 실시하였다. 경질양극산화는 H₂SO₄1.53 mol/L와 Al₂(SO₄)₃·16H₂O 0.0185 mol/L를 함유하는 수용액에서 100, 200, 400 A/m²의 정전류에서 40분간 실시하였다. 또한, 양극산화피막의 부식시험은 시험편을 AlCl₃ 0.
스트레인측정을 위해서 제작한 전극을 그림 2에 나타내었다. 방전가공으로 잘라낸 직경 10 mm, 두께 0.325 mm의 Al5052합금의 뒷면에 방수형 스트레인게이지(Kyowa ElectronicInstrument Co., Ltd, KFW120Ω)를 부착하여 양극산화시 모재의 스트레인변화를 측정하여 산화피막에 발생하는 내부응력의 크기를 평가하였다. 모재에 인장의 스트레인이 생기면 산화피막에 인장응력이, 압축의 스트레인이 생기면 압축응력이 잔류하는 것을나타낸다¹⁴⁾.
양극산화시 Al5052합금의 모재에 가해지는 스트레인을 측정하는 것으로 양극산화피막의 내부응력의 정도를 평가하였다. 스트레인측정을 위해서 제작한 전극을 그림 2에 나타내었다.
ECAP를 실시한 Al5052합금의 어닐링을 대기분위기의 473K~573K에서 2시간 실시하였다. 이후, 어닐링을 실시한 Al5052합금에 경질양극산화를 실시하여 내공식성에 미치는 어닐링의 영향을 조사하였다. 또한, 스트레인게이지법을 이용하여 양극산화피막의 내부응력에 미치는 어닐링의 영향을 조사하였다.

대상 데이터

본 실험에서는 Al-Mg합금으로 Al5052(2.5%Mg, 0.11%Si, 0.24%Fe, 0.05%Cu, 0.01%Mn, 0.01%Zn, 0.17%Cr, rest Al)를 시험편으로 사용하였으며, 대기중에서 683K, 1시간 균질화 열처리를 실시하였다. 그림 1에 ECAP법의 모식도를 나타내었다.

이론/모형

ECAP는 상온에서 4회 실시하였으며, 윤활제로 이황화몰리브덴(MoS₂)를 사용하였다. 2회 이후의 ECAP는 시료를 길이방향으로 90도 회전시키는 Route Bc방법으로 실시하였다¹²⁾. Al5052합금의 ECAP전의 결정립의 크기는 30 ~50 µm, ECAP후는 0.
이후, 어닐링을 실시한 Al5052합금에 경질양극산화를 실시하여 내공식성에 미치는 어닐링의 영향을 조사하였다. 또한, 스트레인게이지법을 이용하여 양극산화피막의 내부응력에 미치는 어닐링의 영향을 조사하였다.

성능/효과

양극산화피막에는 압축응력이 잔존하였으며, ECAP에 의해서 잔류 압축응력이 크게 증가하였으며, 이는 양극산화피막에 크랙의 발생을 촉진시켰다. Al5052합금의 양극산화피막의 내공식성이 어닐링에 의해서 개선되는 것은양극산화피막의 내부응력이 어닐링에 의해서 감소되어, 크랙의 발생이 억제되었기 때문이라고 생각된다.
그림 3, 4에서 알 수 있듯이, 경질양극산화를 실시한 Al5052합금의 내공식성은 ECAP에 의해서 크게 저하되었다. 그 원인을 조사하기 위해서 양극산화피막의 내부응력을 평가하였다.
양극산화피막에는 크랙이 존재하였으며, ECAP를 실시한 것이 크랙의 폭이 넓고 깊었으며, 더 많이 존재하였다. 양극산화피막에는 압축응력이 잔존하였으며, ECAP에 의해서 잔류 압축응력이 크게 증가하였으며, 이는 양극산화피막에 크랙의 발생을 촉진시켰다. Al5052합금의 양극산화피막의 내공식성이 어닐링에 의해서 개선되는 것은양극산화피막의 내부응력이 어닐링에 의해서 감소되어, 크랙의 발생이 억제되었기 때문이라고 생각된다.
경질양극산화를 실시한 Al5052합금의 내공식성은 ECAP에 의해서 크게 저하되었다. 양극산화피막에는 크랙이 존재하였으며, ECAP를 실시한 것이 크랙의 폭이 넓고 깊었으며, 더 많이 존재하였다. 양극산화피막에는 압축응력이 잔존하였으며, ECAP에 의해서 잔류 압축응력이 크게 증가하였으며, 이는 양극산화피막에 크랙의 발생을 촉진시켰다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	결정립을 미세화시키는 방법은?	5Tm(Tm:절대온도로 표시한 금속 또는 합금의 융점)부근의 비교적 낮은 온도에서 파단까지 약 수백%이상 변형하는 초소성현상이 발현된다. 결정립을 미세화시키는 방법으로서는 ECAP (Equal Channel AngularPressing)법3,5), HPT (High Pressure Torsion)법6), CEC(Cyclic Extrusion Compression)법7), ARB (Accumulative Roll Bonding)법8) 등이 있으며, 그 중에서도ECAP법은 단순한 원리로 조작이 간단하고 단면형상의 변화가 없으며, 간단히 반복가공이 가능하다는 점에서 유망하다. 대상으로 하는 금속재료로서는 상온에서 강소성가공이 가능하며, 보다 낮은 온도에서 초소성이 발현되는 Al합금이 가장 널리 사용되고 있다9,10).
	Al합금이 염소이온을 포함하는 환경에서 발생하는 문제는?	한편, Al합금은 본래 활성금속이지만, 자연적으로 안정한 산화피막이 표면에 형성되기 쉽기 때문에 양호한 내식성을 가지고 있다. 하지만, 염소이온을 포함하는 환경 하에서는 산화피막이 파괴되어 국부 부식인 공식(pitting corrosion)이 발생하기 쉽다11). Al합금의 내공식성을 향상시키기 위해서 합금원소의 선택, 캐소드방식, 양극산화, 비금속피복 등이 행해지고 있으나, 그 중에서도 양극산화는 비용이 저렴하고, 강도와 내식성 둘 다 개선할 수 있기 때문에 공업적으로 널리 적용되고 있다.
	양극산화가 공업적으로 널리 적용되는 이유는?	하지만, 염소이온을 포함하는 환경 하에서는 산화피막이 파괴되어 국부 부식인 공식(pitting corrosion)이 발생하기 쉽다11). Al합금의 내공식성을 향상시키기 위해서 합금원소의 선택, 캐소드방식, 양극산화, 비금속피복 등이 행해지고 있으나, 그 중에서도 양극산화는 비용이 저렴하고, 강도와 내식성 둘 다 개선할 수 있기 때문에 공업적으로 널리 적용되고 있다.

참고문헌 (18)

Z. Horita, K. Ohashi, T. Fujita, K. Kaneko, T.G. Langdon, Adv. Mater., 17 (2005) 1599.

상세보기
R. Z. Valiev, T. G. Langdon, Prog. Mater. Sci., 51 (2006) 881.

상세보기
Y. Iwahashi, J. Wang, Z. Horita, M. Nemoto, T. G Langdon, Scripta Mater., 35 (1996) 143.

상세보기
N. J. Petch, J. Iron Steel Inst., 174 (1953) 25.
V. M. Segal, V. I. Reznikov, A.E. Drobyshevsky, V.I. Kopylov, Russian Metallurgy (metally), 1 (1981) 99.
N. A. Smirnova, V. I. Levit, V. I. Pilyugin, R. I. Kuznetsov, L. S. Davydova, V. A. Sazonova, Fiz. Met. Metalloved., 61 (1986) 1170.
J. Richert, M. Richert, Aluminum, 8 (1986) 604.
Y. Saito, H. Utsunomiya, N. Tsuji, T. Sakai, R. Hong, J. Japan Inst. Metals, 63 (1999) 790.

상세보기
R. Z. Valiev, N. A. Krasilnikov, N. K. Tsenev, Mater. Sci. Eng., A137 (1991) 35.
R. Z. Valiev, R. K. Islamgaliev, I. V. Alexandrov, Prog. Mater. Sci., 45 (2000) 103.

상세보기
J. R. Davis, Corrosion of Aluminum and Aluminum Alloys, ASM International, UAS (1999) 45.
Z. Horita, M. Furukawa, M. Nemoto, T. G. Langdon, Mater. Sci. Tech., 16 (2000) 1239.

상세보기
Z. Horita, T. Fujinami, M. Nemoto, T. G. Langdon, Metallurgical and Mater. Trans. A., 31A (2000) 691.
M. Seo, K. Ueno, J. Finish. Soc. Jpn., 51 (2000) 365
I. J. Son, H, Nakano, S. Oue, S. Kobayashi, H. Fukushima, Z. Horita, Mater. Trans., 49 (2008) 2656.

상세보기
V. V. Stolyarov, R. Lapovok, I. G. Brodova, P. F. Thomson, Mater. Sci. Eng., A357 (2003) 159.
Atef. Korchef, Y. Champion, N. Njah, J. Alloy Compd., 427 (2007) 176.

상세보기
N. B. Pilling, R. E. Bedworth, J. Inst. Metals, 29 (1923) 529.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증