초록 ▼

${\bigcirc}$ 경제적이고 다양한 친환경 표면 코팅 재료를 활용한 용사 실시
${\bigcirc}$ 다양한 용사거리에서 실시한 후 최적 용사거리 규명
${\bigcirc}$ 부식전류밀도 평가를 위한 타펠 분석 실시
${\bigcirc}$ 모재, 아연 프라이머 및 친환경 표면코팅 기술을 적용한 시편에 대한 전기화학적 특성 및 캐비테이션에 의한 침식 평가
${\bigcirc}$ 적용된 코팅 기술에 대한 모든 조

${\bigcirc}$ 경제적이고 다양한 친환경 표면 코팅 재료를 활용한 용사 실시
${\bigcirc}$ 다양한 용사거리에서 실시한 후 최적 용사거리 규명
${\bigcirc}$ 부식전류밀도 평가를 위한 타펠 분석 실시
${\bigcirc}$ 모재, 아연 프라이머 및 친환경 표면코팅 기술을 적용한 시편에 대한 전기화학적 특성 및 캐비테이션에 의한 침식 평가
${\bigcirc}$ 적용된 코팅 기술에 대한 모든 조건에서의 밀봉코팅기술 적용하여 전기화학적 특성 및 캐비테이션에 의한 침식 평가
${\bigcirc}$ 용사 조건과 밀봉코팅 조건에서의 갈바닉 실험에 의한 방식성 평가
${\bigcirc}$ 코팅층 표면 및 측면 형상 분석
${\bigcirc}$ 친환경 표면 코팅 재료의 선정 및 최적 표면 코팅재에 대한 최적 조건 확립
1. 자연전위 측정 실험
${\circ}$ 천연 해수 용액에서 24시간 동안 실시
- 24시간동안 자연전위 거동 해석
2. 분극 실험
${\circ}$ 천연 해수용액에서 백금 대극과 Ag/AgCl 기준전극을 사용하여 양분극 실험
${\circ}$ 천연 해수용액에서 백금 대금과 Ag/AgCl 기준전극을 사용하여 음분극 실험
- 600초 동안 침지 후 개로전위에서 양분극 경향은 0V~4V, 음분극 경향은 -3V~0V까지 2mV/ sec의 주사속도로 실시
3. 타펠분석
${\circ}$ 천연 해수용액에서 Gamry 장비를 사용하여 타펠 분석
- 개로전위에서 ${\pm}$250mV로 분극시켜 타펠분석 후 부식전위와 부식전류 밀도 비교
4. 정전위 실험
${\circ}$ 천연 해수용액에서 1,800초/3,600초 동안 시간변화별 전류밀도 거동 관찰
- 시간변화별 전류밀도 관찰 및 3,600초 후의 전류밀도값 상호 비교, 실험 후 SEM 장비에 의한 표면 형상 분석
5. 코팅층 형상 분석
${\circ}$ SEM 장비 사용
- SEM 장비를 사용하여 표면 및 측면 분석
6. 갈바닉 실험
${\circ}$ 침적 후 전류량 확인
- 침적 후 일정 시간 간격으로 전류밀도 측정 및 시험편 표면 촬영
7. 캐비테이션 실험
${\circ}$ Cavitation tester를 사용(ASTM-G32 규정에 의거주문 제작)
- 압전효과를 이용한 캐비테이션 장비를 사용하여 시간별 무게감소량/무게감소율 측정 및 손상면 촬영

Abstract ▼

Marine transportation is characterized by remote large-volume transportation and lower rates than other means of transportation. Ships account for over 80% of all international trading, and marine transportation is an internationally competitive strategic industry of great national importance. The c

Marine transportation is characterized by remote large-volume transportation and lower rates than other means of transportation. Ships account for over 80% of all international trading, and marine transportation is an internationally competitive strategic industry of great national importance. The construction of larger, faster ships has brought about many problems such as cavitations and erosion corrosion.
Cavitations and erosion corrosion damages materials and leads to breakdown due to continuous physical contact by shock waves and fluids from the generation and extinction of air bubbles. Most ships protect their body with painting, sacrificial anode cathodic protection method, and impressed current cathodic protection method. However, because the stern of ship is exposed to very harsh environment such as tides, speed of ship, cavitations and erosion corrosion, these conventional methods are not very effective.
Moreover, devices operating in fluid can be subjected to cavitations corrosion due to local boiling from fluid impact and the decrease of static pressure. When high frequency vibration occurs in machine apparatus, it causes cavitations corrosion leading to fatal effect on machines even at small amplitude. Because these damages affect the life, performance, and safety of machines, countermeasures to prevent them are required.
Accordingly, this study applied thermal spray coating to provide better electrochemical characteristics and corrosion resistance m marine environment. The steel used for ship construction was spray coated with Al, Zn, 15%Al-857Zn and 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr alloy wire, and additionally with nano, epoxy, ceramic, water fluorine and fluorine silicone sealing material.
The material was cut to using a fine cutting machine, which was then inserted to a holder that was fabricated by the author to expose a certain area ($1.13cm^2$). For reference electrode, a silver/silver chloride electrode was used. For counter electrode, a platinum electrode was used.
The natural potential measurement test was performed for 86,400 seconds to measure the potential behavior over time. Anodic and cathodic polarization trend were tested from the open circuit potential to +4.0V and -3.0V at the scan rate of 2mV/s.
For potentiostatic experiment to compare corrosion resistance, the changes in current density for 3,600 seconds at a constant potential and the values after 3,600 seconds were compared in various applied potential conditions. For Tafel analysis, the corrosion potential and corrosion current density were obtained by polarizing ${\pm}$ 0.25V at the scan rate of 1mV based on the open circuit potential.
As a results of experiment, 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr was selected as the optimum material and Optimum spray distance 30cm, fluorine silicone sealer is the best material has been selected.

목차 Contents

• 제 1장 연구개발과제의 개요 ...21
• 제 1절 연구개발의 목적 ...21
• 제 2절 필요성 ...21
• 제 3절 연구내용 및 범위 ...27
• 제 2장 국내외 기술개발 현황 및 과학기술정보 ...29
• 제 1절 국내 기술동향 ...29
• 제 2절 국외 기술동향 ...35
• 제 3절 향후전망 ...44
• 제 3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...45
• 제 1절 이론적 배경 ...45
• 제 2절 시편 및 실험 방법 ...77
• 제 3절 타의 열용사 코팅기술 개발 ...91
• 제 4장 연구개발 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...234
• 제 1절 연차별 연구개발의 목표 및 내용 ...234
• 제 2절 평가착안점에 입각한 연구개발목표에 달성도 및 관련분야의 기술발전에의 기여도 ...235
• 제 5장 연구개발결과의 활용계획 ...238
• 제 1절 추가연구의 필요성 및 타 연구에의 응용 ...238
• 제 2절 연구개발결과의 활용방안 및 기대 효과 ...238
• 제 6장 참고문헌 ...239
• Figure List
• Fig. 3.1.1 용액 내 시간 변화별 산소농도 변화의 모식도 ...47
• Fig. 3.1.2 농도분극 곡선 ...50
• Fig. 3.1.3 활성화 분극과 농도분극의 분극 곡선 ...51
• Fig. 3.1.4 동적 평형 전위 측정 모식도 ...52
• Fig. 3.1.5 동적 평형 상태에서 활성화 자유에너지의 모식도 ...53
• Fig. 3.1.6 자유에너지와 천이 요소의 모식도 ...54
• Fig. 3.1.7 타펠 외삽법에 의해 설명된 분극곡선 ...58
• Fig. 3.1.8 전기화학적 자유 에너지의 모식도 ...60
• Fig. 3.1.9 날개단면 주위의 압력분포 ...65
• Fig. 3.1.10. 고체벽에 접한 캐비테이션 붕괴과정 ...67
• Fig. 3.1.11 Thiruvengadam들에 의한 손상속도의 경시 변화 ...69
• Fig. 3.1.12 모든재료의 진동법 시험(진동수:19.9kHz, 진폭:28${\mu}m$)에서 손상속도 곡선 ...70
• Fig. 3.1.13 오오스테나이트계스텐레스강의 손상속도곡선과 작은 구멍의 총 면적 a의 경시 변화의 대비(진동수:19.9kHz, 진폭:28${\mu}m$) ...71
• Fig. 3.1.14 직접형 진동법 시험 (상측)과 대향형진동법 시험(하측)에서 모든 재료의 손상속도곡선의 대비 ...73
• Fig. 3.1.15 여러 금속재료의 캐비테이션 손상곡선 ...74
• Fig. 3.1.16 캐비테이션 손상에 미치는 변형 에너지의 관계 ...75
• Fig. 3.2.1 전기화학 시험용 시편과 홀더 외관 ...79
• Fig. 3.2.2 기준전극(a)과 대극(b)사진 ...80
• Fig. 3.2.3 전기화학 실험 셀 장치 사진 ...81
• Fig. 3.2.4 전기화학적 부식측정 시스템(a)과 실험 화면(b) ...82
• Fig. 3.2.5 타펠 분석 장비 전경 ...83
• Fig. 3.2.6 주사 전자 현미경(SEM)전경 ...85
• Fig. 3.2.7 마이크로 비커스 경도계 ...86
• Fig. 3.2.8 미세 거칠기 측정기 ...87
• Fig. 3.2.9 캐비테이션 시험기 ...88
• Fig. 3.2.10 갈바닉 셀 장치 ...89
• Fig. 3.2.11 진공건조기(a), 미세절단기(b), 성분분석기(c) 사진 ...90
• Fig. 3.3.1 KR-RA강의 해수 내 자연전위 측정 결과 ...93
• Fig. 3.3.2 KR-RA강의 해수 내 양분극 곡선 ...94
• Fig. 3.3.3 KR-RA강의 해수 내 음분극 곡선 ...95
• Fig. 3.3.4 KR-RA강의 해수 내 타펠분석을 위한 분극곡선 ...97
• Fig. 3.3.5 KR-RA강의 해수 내 전위별 정전위 곡선 ...98
• Fig. 3.3.6 KR-RA강의 해수 내 정전위 실험 후 전류밀도 비교 ...100
• Fig. 3.3.7 KR-RA강의 해수 내 정전위 실험 후 표면형상 ...101
• Fig. 3.3.8 아연 프라이머 코팅의 해수 내 자연전위 측정 결과 ...105
• Fig. 3.3.9 아연 프라이머 코팅의 해수 내 양분극 곡선 ...106
• Fig. 3.3.10 아연 프라이머 코팅의 해수 내 음분극 곡선 ...107
• Fig. 3.3.11 아연 프라이머 코팅의 해수 내 타펠분석을 위한 분극곡선 ...108
• Fig. 3.3.12 아연 프라이머 코팅의 해수 내 전위별 정전위 곡선 ...110
• Fig. 3.3.13 아연 프라이머 코팅의 해수 내 정전위 실험 후 전류밀도 비교 ...113
• Fig. 3.3.14 아연 프라이머 코팅의 해수 내 정전위 실험 후 표면형상 ...114
• Fig. 3.3.15 알루미늄 열용사 코팅과 코팅+실링의 표면(a)과 단면(b) 형상 ...118
• Fig. 3.3.16 알루미늄 열용사 코팅의 단면 분석 ...119
• Fig. 3.3.17 알루미늄 열용사 코팅+실링의 단면 분석 ...120
• Fig. 3.3.18 알루미늄 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 자연전위 측정 결과 ...122
• Fig. 3.3.19 알루미늄 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 양분극 곡선 ...123
• Fig. 3.3.20 알루미늄 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 음분극 곡선 ...124
• Fig. 3.3.21 알루미늄 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 타펠분석을 위한 분극곡선 ...125
• Fig. 3.3.22 알루미늄 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 전위 별 정전위 곡선 ...126
• Fig. 3.3.23 알루미늄 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 정전위 실험 후 전류밀도 비교 ...128
• Fig. 3.3.24 알루미늄 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 정전위 실험 후 표면형상 ...129
• Fig. 3.3.25 알루미늄 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 캐비테이션 실험 후 표면형상 ...131
• Fig. 3.3.26 알루미 늄 열용사 코팅 과 코팅+실링의 해수 내 캐비테이션 실험 후 무게감소량(d)과 무게손실율(b) ...134
• Fig. 3.3.27 아연 열용사 코팅과 코팅+실링의 표면(a)과 단면(b)형상 ...137
• Fig. 3.3.28 아연 열용사 코팅의 단면 분석 ...138
• Fig. 3.3.29 아연 열용사 코팅+실링의 단면 분석 ...139
• Fig. 3.3.30 아연 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 자연전위 측정 결과 ...141
• Fig. 3.3.31 아연 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 양분극 곡선 ...142
• Fig. 3.3.32 아연 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 음분극 곡선 ...143
• Fig. 3.3.33 아연 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 타펠분석을 위한 분극곡선 ...145
• Fig. 3.3.34 아연 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 전위 별 정전위 곡선 ...146
• Fig. 3.3.35 아연 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 정전위 실험 후 전류밀도 비교 ...147
• Fig. 3.3.36 아연 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 정전위 실험 후 표면형상 ...149
• Fig. 3.3.37 아연 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 캐비테이션 실험 후 표면형상 ...152
• Fig. 3.3.38 아연 열용사 코팅 과 코팅+실링의 해수 내 캐비테이션 실험 후 무게감소량(a)과 무게손실율(b) ...153
• Fig. 3.3.39 15%Al-85%Zn 열용사 코팅과 코팅+실링의 표면(a)과 단면(b)형상 ...156
• Fig. 3.3.40 15%Al-85%Zn 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 자연전위 측정 결과 ...158
• Fig. 3.3.41 15%Al-85%Zn 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 양분극 곡선 ...159
• Fig. 3.3.42 15%Al-85%Zn 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 음분극 곡선 ...160
• Fig. 3.3.43 15%Al-85%Zn 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 타펠분석을 위한 분극곡선 ...161
• Fig. 3.3.44 15%Al-85%Zn 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 전위별 정전위 곡선 ...163
• Fig. 3.3.45 15%Al-85%Zn 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 정전위 실험 후 전류밀도 비교 ...164
• Fig. 3.3.46 15%Al-85%Zn 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 정전위 실험 후 표면형상 ...165
• Fig. 3.3.47 15%Al-85%Zn 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 캐비테이션 실험 후 무게감소량(a)과 무게손실율(b) ...168
• Fig. 3.3.48 15%Al -85%Zn 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 캐비테이션 실험 후 표면형상(a)과 SEM분석(b) ...169
• Fig. 3.3.49 85%Al-14.5%Zn -0.5%Zr 열용사 코팅과 코팅+실링의 표면(a)과 단면(b)형상 ...174
• Fig. 3.3.50 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 단면 분석 ...175
• Fig. 3.3.51 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅+실링의 단면 분석 ...176
• Fig. 3.3.52 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 자연전위 측정 결과 ...177
• Fig. 3.3.53 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 양분극 곡선 ...179
• Fig. 3.3.54 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 음분극 곡선 ...180
• Fig. 3.3.55 85%Al-14.5%Zn- 0.5%Zr 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 타펠분석을 위한 분극곡선 ...181
• Fig. 3.3.56 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 전위 별 정전위 곡선 ...182
• Fig. 3.3.57 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 정전위 실험 후 전류밀도 비교 ...184
• Fig. 3.3.58 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 정전위 실험 후 표면형상 ...185
• Fig. 3.3.59 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 캐비테이션 실험 후 표면형상(a)과 SEM분석(b) ...187
• Fig. 3.3.60 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 캐비테이션 실험 후 무게감소량(a)과 무게손실율(b) ...190
• Fig. 3.3.61 다양한 코팅과 코팅+실링의 자연전위 측정 결과 ...193
• Fig. 3.3.62 다양한 코팅과 코팅+실링의 타펠분석에 의한 부식 전위(a)와 부식 전류밀도(b)비교 ...194
• Fig. 3.3.63 다양한 코팅, 코팅+실링 그리고 도장된 경우의 무게감소량 비교 ...195
• Fig. 3.3.64 다양한 코팅의 갈바닉 실험 후 전류량 비교 ...196
• Fig. 3.3.65 다양한 코팅+실링의 갈바닉 실험 후 전류량 비교 ...198
• Fig. 3.3.66 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 분사거리에 따른 표면과 단면 형상 ...200
• Fig. 3.3.67 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 분사거리에 따른 해수 내 자연전위 측정 결과 ...201
• Fig. 3.3.68 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 분사거리에 따른 해수 내 양분극 곡선 ...202
• Fig. 3.3.69 85%Al-14.5%Zn-0.57Zr 열용사 코팅의 분사거리에 따른 해수 내 음분극 곡선 ...203
• Fig. 3.3.70 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 분사거리에 따른 해수 내 타펠분석을 위한 분극곡선 ...205
• Fig. 3.3.71 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 분사거리에 따른 해수 내 전위별 정전위 곡선 ...209
• Fig. 3.3.72 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 분사거리에 따른 해수 내 정전위 실험 후 전류밀도 비교 ...210
• Fig. 3.3.73 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 분사거리에 따른 시편과 도장된 시편의 해수 내 캐비테이션 실험 후 표면 형상 ...211
• Fig. 3.3.74 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 분사거리에 따른 시편과 도장된 시편의 해수 내 캐비테이션 실험 후 무게감소량(a)과 무게손실율(b) ...213
• Fig. 3.3.75 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 용사코팅의 분사거리에 따른 24시간 동안 자연전위 측정 후 전위 비교 ...217
• Fig. 3.3.76 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr용사코팅과 도장된 경우의 분사거리에 따른 무게감소량 ...218
• Fig. 3.3.77 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 봉공제에 따른 해수 내 자연전위 측정 결과 ...220
• Fig. 3.3.78 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 봉공제에 따른 해수 내 양분극 곡선 ...221
• Fig. 3.3.79 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 봉공제에 따른 해수 내 음분극 곡선 ...222
• Fig. 3.3.80 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 봉공제에 따른 해수 내 타펠분석을 위한 분극곡선 ...224
• Fig. 3.3.81 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 봉공제 에 따른 시편과 도장된 시편의 해수 내 캐비테이션 실험 후 무게 감소량 ...225
• Fig. 3.3.82 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 봉공제에 따른 시편과 도장된 시편의 해수 내 캐비테이션 실험 후 무게손실율 ...227
• Fig. 3.3.83 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 봉공제에 따른 해수 내 갈바닉 실험 후 전류량 비교 ...228
• Fig. 3.3.84 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr용사코팅을 실시 한 시편의 봉공제 변수에 따른 자연전위 측정 결과 ...231
• Fig. 3.3.85 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr용사코팅을 실시 한 시편의 봉공제 변수에 따른 부식 전류밀도 비교 ...232
• Fig. 3.3.86 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr용사코팅을 실시 한 시편의 봉공제 변수에 따른 경우와 도장한 경우의 무게감소량 비교 ...233
• Table List
• Table 3.2.1 용사코팅 조건 ...78
• Table 3.3.1 KR-RA강의 기계적 특성(a)과 화학성분(b) ...92
• Table 3.3.2 KR-RA강의 해수 내 타펠분석 결과 ...97
• Table 3.3.3 아연 프라이머 코팅의 해수 내 타펠분석 결과 ...108
• Table 3.3.4 알루미늄 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 타펠분석결과 ...125
• Table 3.3.5 아연 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 타펠분석결과 ...145
• Table 3.3.6 15%Al-85%Zn 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 타펠분석 결과 Table 3.3.7 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 타펠분석 결과 ...161
• Table 3.3.7 85%Al-14.5%Zn-05%Zr 열용사 코팅과 코팅+실링의 해수 내 타펠분석 결과 ...181
• Table 3.3.8 85%Al-14.5%Zn-0.5%Zr 열용사 코팅의 봉공제에 따른 해수 내 타펠분석 결과 ...224