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문제 정의
- 본 연구에서는 Zn-Al 합금을 용사코팅 재료로 사용하기 위하여 합금 비율을 조절한 후 전기화학적 방법으로 내식성을 평가하였다. 검토 방법으로는 코팅제를 용사시킨 시편을 제조한 후 전위가변기(Potentiostat)를 이용하여 부식전위를 측정하였다.
제안 방법
- Fe 압연강판시편에 Zn-Al 합금을 조건별로 용사시킨 후 전위가변기를 이용하여 시편의 부식전위 및 부식전류밀도를 측정하여 내식성을 고찰하였다. 먼저 Zn-Al 합금 두께에 따른 조건으로 대조군인 용사를 하지 않은 시편(Fe 100%)과 내식성을 비교하였다.
- 금속용사 시험체는 합금 비율 외에 용사두께를 조절하였고 두께는 30, 50, 60, 80 및 100 μm로 선정하였다. 강판은 합금용사의 부착력을 확보하기 위하여 쇼트 블라스트(SSPC-SP5)를 실시하여 표면의 조도를 형성하였다. 또한, 합금재료의 선재는 직경 1.
- 본 연구에서는 Zn-Al 합금을 용사코팅 재료로 사용하기 위하여 합금 비율을 조절한 후 전기화학적 방법으로 내식성을 평가하였다. 검토 방법으로는 코팅제를 용사시킨 시편을 제조한 후 전위가변기(Potentiostat)를 이용하여 부식전위를 측정하였다.
- Fe 압연강판시편에 Zn-Al 합금을 조건별로 용사시킨 후 전위가변기를 이용하여 시편의 부식전위 및 부식전류밀도를 측정하여 내식성을 고찰하였다. 먼저 Zn-Al 합금 두께에 따른 조건으로 대조군인 용사를 하지 않은 시편(Fe 100%)과 내식성을 비교하였다. 부식전위가 감소할수록 모재강판에 대한 용사코팅제의 부식성이 증가하며 부식전류밀도 값이 감소할수록 부식속도가 감소한다.
- 부식 셀은 전위가변기(Potentiostat, EG&G PAR사, model 273A)에 연결시킨 후 측정하였고 프로그램을 이용하여 분극 측정값을 저장하였다.
대상 데이터
- 1에 나타내었다. 금속용사 시편의 부식전위 측정 시 상대전극은 불용성 백금(Pt) 코팅전극을 사용하였으며 기준전극은 SCE (Saturated Calomel Electrode)를 사용하였다. 부식 셀은 Flat cell (EG&G PAR;Princeton Applied Research사, model K0235)을 사용하였고 전해질 용액은 황산(H2SO4, Junsei, 95%)을 3%로 희석하여 셀에 투입하여 실험하였으며 Fig.
- 금속용사 시험체는 합금 비율 외에 용사두께를 조절하였고 두께는 30, 50, 60, 80 및 100 μm로 선정하였다.
- 강판은 합금용사의 부착력을 확보하기 위하여 쇼트 블라스트(SSPC-SP5)를 실시하여 표면의 조도를 형성하였다. 또한, 합금재료의 선재는 직경 1.6 mm를 사용하였다.
- 본 연구에서 사용된 강판은 일반구조용 압연강재(SS400)를 사용하였고 표면처리는 직경 1.6 mm의 Zn/Al 와이어를 사용한 아크용사법이다. 아크용사는 용사기에 의해 전기적 아크를 발생시켜 용융시키며 동시에 압축공기로 강재의 표면에 코팅피막을 형성시키는 방법으로4) 용사시의 공기압력은 6 bar, 용사거리는 150 mm, 용사각도는 90°이며 상세조건은 Table 1과 같다.
- 부식 셀은 Flat cell (EG&G PAR;Princeton Applied Research사, model K0235)을 사용하였고 전해질 용액은 황산(H2SO4, Junsei, 95%)을 3%로 희석하여 셀에 투입하여 실험하였으며 Fig. 2에 나타내었다.
- 아크용사는 용사기에 의해 전기적 아크를 발생시켜 용융시키며 동시에 압축공기로 강재의 표면에 코팅피막을 형성시키는 방법으로4) 용사시의 공기압력은 6 bar, 용사거리는 150 mm, 용사각도는 90°이며 상세조건은 Table 1과 같다. 실험에 사용된 금속용사 합금 재료는 Zn과 Al로 선정하였으며 합금 금속의 비율별로 시험체에 대한 구분을 Table 2에 나타내었다. 금속용사 시험체는 합금 비율 외에 용사두께를 조절하였고 두께는 30, 50, 60, 80 및 100 μm로 선정하였다.
이론/모형
- 166 mV/sec로 하였다. 또한, 본 연구에서 측정한 시편의 표면 관찰을 위해 전자주사 현미경(SEM, Philips사, model XL30 sFEG)을 사용하였다.
성능/효과
- 1) Zn 95%로 용사를 하였을 때의 부식전위는 30 μm에서 −0.4192 V, 100 μm일 때는 −0.4774 V로 두께가 증가할수록 부식전위가 낮아지는 경향을 보이고 있지만 전체적으로 모재의 부식전위와 비슷한 값을 나타내었다.
- 1. Zn 100%의 용사조건에서 두께가 60 μm이상일 때 모재강판과 약 0.5V의 부식전위차를 나타내어 용사코팅제로 적합한 것을 알 수 있었다.
- 2. Zn 95%의 조건에서는 두께가 증가할수록 부식전위가 감소하였지만 차이가 크지 않고 부식속도가 증가하여 효과가 미미하였다.
- 3. Zn 85% 및 Al 100%에서는 Zn 100%에 비해 두께에 따른 부식전위의 감소율이 크지 않지만 부식전류밀도가 감소하여 부식속도를 단축시키는 것을 확인하였다.
- 4. 용사조건에 관계없이 두께가 증가할수록 부식전위가 감소하는 경향을 보였다.
- 60, 80, 100 μm의 두께로 비교하였을 경우 Zn 100%의 부식전위가 급격히 낮아지는 것을 확인할 수 있으며 특히 100 μm의 두께로 용사를 하였을 경우 부식전위가 −0.9541 V까지 낮아져 모재의 내식성을 증가시키는 것을 확인할 수 있다.
- Zn 100% 및 Zn 95%를 용사한 시편의 부식속도는 모든 두께에서 모재의 시편보다 부식속도가 증가하며 특히 Zn 100%를 80 μm 용사시킨 시편의 경우 약 10.5배의 부식속도를 나타내고 있어 부식 분위기에 노출이 된다면 코팅층이 빠르게 산화된다는 것을 알 수 있다.
- 296 × 10−3A이다. Zn 100%에서는 전체적으로 Fe보다 높은 부식전류밀도를 보이고 있어 부식속도가 증가함을 확인하였으며 Zn 95%로 구성된 코팅제 역시 모재에 비해 부식속도가 증가하였다. Zn 85%의 용사조건에서는 두께가 증가할수록 부식전류 밀도가 감소하는 경향을 보이고 있으며 특히 100 μm에서의 부식전류밀도는 6.
- 4774 V로 두께가 증가할수록 부식전위가 낮아지는 경향을 보이고 있지만 전체적으로 모재의 부식전위와 비슷한 값을 나타내었다. Zn 85% 및 Al 100% 역시 두께가 증가할 수록 부식전위가 감소하였으며 Zn 95%보다는 모재와의 부식전위차이가 증가한 것을 확인하였다.
- Zn 85%의 용사조건에서는 두께가 증가할수록 부식전류 밀도가 감소하는 경향을 보이고 있으며 특히 100 μm에서의 부식전류밀도는 6.149 × 10-4A로 모재에 비해 약 1/7배의 부식속도를 나타내었다.
- 먼저 코팅제를 30 μm 용사했을 경우의 결과를 비교한 결과 Zn 85%에서의 부식전위가 −0.4901 V로 가장 낮아 음극방식의 성질을 가장 잘 보여주고 있으며 반면에 용사두께가 50 μm에서는 Al 100%의 부식전위가 비약적으로 감소하여 Zn 85%보다 낮은 부식전위를 보여주고 있다.
- 먼저 Zn-Al 합금 두께에 따른 조건으로 대조군인 용사를 하지 않은 시편(Fe 100%)과 내식성을 비교하였다. 부식전위가 감소할수록 모재강판에 대한 용사코팅제의 부식성이 증가하며 부식전류밀도 값이 감소할수록 부식속도가 감소한다.
- 용사 비율에 따라 차이가 있으나 전체적으로 두께가 증가함에 따라 부식전위가 낮아지는 경향을 나타내었으며 따라서 모재에 비해 부식이 보다 먼저 발생하여 용사코팅제의 효율이 증가하는 것을 알 수 있다.
- 하지만 60 μm 이상에서는 두께가 증가할수록 부식전위가 −0.9247 V 등으로 현저히 낮아져 모재강판와의 부식전위차가 약 0.5 V로써 용사코팅제로 사용하기에 적합한 조건임을 확인하였다.
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