Zn-Al의 구성비율에 따른 금속용사 공법의 방식성능에 대한 실험적 연구 Experimental Study of The Corrosion Protection Performance of The Metal Spraying Process in accordance with ratio of Zn-Al원문보기
본 연구는 금속용사 공법의 희생양극재료인 Zn, Al의 구성비율에 따른 방식성능에 관한 실험적 연구이다. 금속용사의 분사 방법으로는 Arc 금속용사 공법을 사용하였으며, Zn, Al의 구성비율 및 코팅 두께를 달리하여 시편을 제작하였다. 실험방법으로는 CASS 염수분무 실험에 준하여 실시하였으며 CASS 염수분무 시작일로부터 1, 3, 7, 15일 동안 실험체의 부식상태를 육안으로 관찰하였다. 본 연구결과 Al의 함량이 증가함에 따라 부식에 대한 방식성능이 증가함을 확인하였으며, 코팅두께 $80{\mu}m$ 이상을 확보하여야만 우수한 방식성능이 발현되는 것을 확인하였다. 또한 CASS 실험 후 금속용사 실험체의 단면 형상 관찰하기 위해 SEM 분석을 실시하였으며, 분석결과 Al의 함량이 증가할수록 금속용사 코팅층의 열화가 감소하는 것을 확인하였다.
본 연구는 금속용사 공법의 희생양극재료인 Zn, Al의 구성비율에 따른 방식성능에 관한 실험적 연구이다. 금속용사의 분사 방법으로는 Arc 금속용사 공법을 사용하였으며, Zn, Al의 구성비율 및 코팅 두께를 달리하여 시편을 제작하였다. 실험방법으로는 CASS 염수분무 실험에 준하여 실시하였으며 CASS 염수분무 시작일로부터 1, 3, 7, 15일 동안 실험체의 부식상태를 육안으로 관찰하였다. 본 연구결과 Al의 함량이 증가함에 따라 부식에 대한 방식성능이 증가함을 확인하였으며, 코팅두께 $80{\mu}m$ 이상을 확보하여야만 우수한 방식성능이 발현되는 것을 확인하였다. 또한 CASS 실험 후 금속용사 실험체의 단면 형상 관찰하기 위해 SEM 분석을 실시하였으며, 분석결과 Al의 함량이 증가할수록 금속용사 코팅층의 열화가 감소하는 것을 확인하였다.
This study is an experimental study on the corrosion protection performance according to the configuration ratio of the Zn and Al. A metal spraying was used as the arc metal spraying method, a specimen was produced by varying the proportion ratio and coating thickness of the Zn and Al. Experimental ...
This study is an experimental study on the corrosion protection performance according to the configuration ratio of the Zn and Al. A metal spraying was used as the arc metal spraying method, a specimen was produced by varying the proportion ratio and coating thickness of the Zn and Al. Experimental methods visually observed to corrosion of the specimen for 1, 3, 7, 15 days was conducted in accordance with the CASS salt spray test. This study has confirmed that the performance of the corrosion protection improved against the increase in the Al content. Further, it was confirmed that excellent perfomance is exhibited when the coating thickness is secured over $80{\mu}m$. In addition, the SEM analysis was performed to observe the cross-sectional shape of the metal spraying specimen after CASS testing. The analysis result showed that the deterioration of the metal spraying coating layer was reduced as the Al content increases.
This study is an experimental study on the corrosion protection performance according to the configuration ratio of the Zn and Al. A metal spraying was used as the arc metal spraying method, a specimen was produced by varying the proportion ratio and coating thickness of the Zn and Al. Experimental methods visually observed to corrosion of the specimen for 1, 3, 7, 15 days was conducted in accordance with the CASS salt spray test. This study has confirmed that the performance of the corrosion protection improved against the increase in the Al content. Further, it was confirmed that excellent perfomance is exhibited when the coating thickness is secured over $80{\mu}m$. In addition, the SEM analysis was performed to observe the cross-sectional shape of the metal spraying specimen after CASS testing. The analysis result showed that the deterioration of the metal spraying coating layer was reduced as the Al content increases.
본 연구에서는 현재 강구조물의 방식 공법으로 사용되고 있는 금속용사 공법을 Zn-Al의 구성 비율에 따라 CASS 실험에 준하여 방식 성능을 비교하고자 하였으며, 코팅의 두께를 달리한 금속용사 공법의 방식성능을 확인하였다.
제안 방법
금속 용사 코팅 재료는 아래의 Table 1에 나타낸 바와 같이 Zn, Al을 선정하였으며, 중량에 따른 구성비율을 설정하였다. 또한 금속용사 코팅의 두께에 따른 방식성능을 확인하기 위해 코팅두께 측정기를 활용하여 30, 50, 60, 80, 100 μm의 금속용사 코팅 두께를 설정 하였다.
대상 데이터
Zn-Al 금속용사 코팅 실험체의 바탕 노출부는 안정적인 피막을 보호하기 위해 절연 테이프를 이용하여 테이핑 하였으며, 실험체의 절반 크기에 다이아몬드 커터로 길이 50 mm의 흠을 약 70°의 각도로 교차시켜서 X 모양으로 흠을 내어 모재(SS400)가 염수로부터 노출되도록 유발하였다.
금속 용사 코팅 재료는 아래의 Table 1에 나타낸 바와 같이 Zn, Al을 선정하였으며, 중량에 따른 구성비율을 설정하였다. 또한 금속용사 코팅의 두께에 따른 방식성능을 확인하기 위해 코팅두께 측정기를 활용하여 30, 50, 60, 80, 100 μm의 금속용사 코팅 두께를 설정 하였다.
본 연구에 사용된 강판은 70 × 150 mm 크기의 일반 구조용 압연강재 SS400을 사용하였으며, 강판과 용사 코팅면의 부착력 확보를 위해 강판에 SSPC-SP5 쇼트 블라스트를 실시하여 표면의 거칠기를 형성하였다.
데이터처리
또한 금속용사 코팅 실험체의 단면형상 및 염수분무로 인한 금속용사 코팅의 내부 부식열화 정도를 검토하기 위해 SEM (Scanning Electronic Microscopy) 분석을 실시하였다.
이론/모형
금속용사 코팅 실험체의 방식성능 평가 방법으로는 KS D 9502 CASS (Copper-Accelerated acetic acid Salt Spray test)에 준하여 평가하였고, CASS 실험의 조건을 아래의 Table 3에 나타내었다.
성능/효과
1) Al의 구성비율이 증가함에 따라 염분으로부터 우수한 방식성능의 향상을 나타내었으며, 금속용사의 Al 무게 비율을 15% 이상 사용 시 가장 우수한 방식성능을 나타낸 것으로 확인되었다.
2) Al 100% 및 85Zn-15Al합금 금속용사 코팅의 경우 CASS 실험 종료 후 코팅단면의 형상을 살펴보면, 금속용사 코팅층의 열화는 미미하였으며, Al의 구성비율이 증가함에 따라 방식 및 물리적 성능 향상의 영향을 받은 것으로 판단된다.
3) 해상 및 해안가와 같이 염분에 노출되어 있는 환경의 경우 강구조물의 금속용사 적용 시 Zn 100%의 사용은 부식의 환경에 취약할 것으로 판단되며, 85Zn-15Al를 적용할 경우 코팅두께 100 μm 이상의 두께를 확보해야 할 것으로 판단된다.
4) 금속용사 코팅층의 봉공을 통한 부식인자의 침투로 금속용사의 부식 진행이 빠를 것으로 사료되며, 밀실한 봉공의 처리가 금속용사의 방식성능에 상당한 영향을 미칠 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
토목구조물 중 강구조물은 어떤 것에 활용되는가?
현재 토목구조물의 장수명 확보를 위해서 구조물의 신축 시 내구성능의 향상을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 토목구조물 중 강구조물의 경우 강교량 및 풍력타워구조물 등 사용 목적에 따라 다양한 형태의 사회기반시설물로써 건설되고 있다. 하지만 강구조물에 사용되는 강재는 공기 중의 산소와 수분에 의해서 쉽게 부식되는 특성을 가지고 있다.
금속용사 공법 이용하여 해결할 수 있는 문제점은?
일반적으로 중방식 도장의 경우 도막의 부착력 확보, 도막 손상에 의한 강재의 부식발생으로 인해 재도장 주기가 5 ~ 15년으로 짧고 유지관리 비용이 상당히 많이 드는 문제점을 가지고 있다. 또한 용융아연도금 공법은 모재의 열에 의한 변형과 부재크기의 제한 및 접합부 위의 적용이 어려운 문제점이 있으며, 도금의 두께가 두꺼울 경우 시간이 경과함에 따라 박리가 발생하게 된다2,3).
강구조물 강재의 특성은?
특히 토목구조물 중 강구조물의 경우 강교량 및 풍력타워구조물 등 사용 목적에 따라 다양한 형태의 사회기반시설물로써 건설되고 있다. 하지만 강구조물에 사용되는 강재는 공기 중의 산소와 수분에 의해서 쉽게 부식되는 특성을 가지고 있다. 이로 인해 강재의 부식에 의한 재료적 성능저하는 구조물의 내구수명을 저하시키고 구조물의 안전성에 부정적인 영향을 미치게 된다1).
참고문헌 (8)
Han-Seung Lee, 2002 : Evaluation of the Corrosion Protective Property in Steel Applying Zn-Al Metal Spray System, J. Kor. Inst. Arc, 18, pp. 77-84.
Hwa-Sung Ryu et al., 2014 : Zn-Sn Corrosion Protection of Steel by Applying a Zn-Sn Metal Spray System, J. Kor. Inst. Build Const, 14, pp. 505-513.
Sung-Ho Jung et al., 2003 : Experimental study on the Corrosion Protection Properties and Anticorrosive life of the Zn/Al Metal Spray Method according to the Content Ratio of Zn and Al, J. Kor. Inst. Arc, 19, pp. 59-66.
Kyung-Man Moon et al., 2010 : An Electrochemical Evaluation on the Corrosion Property of Metallizing Film, J. Kor. Inst. Mar Eng, 34, pp. 570-577.
Han-Seung Lee et al., 2007 : Corrosion Protection Method in Steel Structure Applying Zn-Al Metal Spray, J. Kor. Inst. Struc. Main Insp., 11, pp. 3-13.
Gondo Teruo et al., 2004, Maintenance of Steel Bridge, J. Kor. Inst. Steel Const., 16, pp. 27-34.
Sung-Ho Jung, 2005 : A Study on the Economic Evaluation of Thermal Spray Methods for the Corrosion Protection of Steel, J. Kor. Inst. Build Const., 5, pp. 13-16.
KS D 9502, CASS Test, Copper-Accelerated Acetic Acid Salt Spray Test.
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