• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• v.18 no.2
• /
• pp.54-63
• /
• 1994

Mg thin films were prepared on SPCC(cold-rolled steel) substrates by vasuum evapoaration and ion-plating. The influence of argon gas pressure and substrates bias voltage on the crystal orientation and morphology of the film was determined by using X-ray diffraction and scanning electron micrography (SEM), respectively. And the effect of crystal orientation and morphology of the Mg thin films on corrosion behavior was estimated by measuring the anodic polarization curves in deaerated 3% NaCl solution. The crystal orientation of the Mg films deposited at high argon gas pressure exhibited a (002) preferred orientation, regardless of the substrate bias voltage. Film morphology changed from a columnar to a granular structure with the increase of argon gas pressure. The morphology of the films depended not only on argon gas pressure but also bias voltage ; i.e., the effect of increasing bias voltage was similar to that of decreasing argon gas pressure. The influences of argon gas pressure and bias voltage were explained by applying the adsorption inhibitor theory and the sputter theory. And also, this showed that the corrosion resistance of the Mg thin films can be changed by controlling the crystal orientaton and morphology.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.254-254
• /
• 2012

최근 친환경 에너지원 및 에너지 저감기술을 바탕으로 한 자동차 부품산업이 재편되고 있다. 그 중, 극한의 산화전해질 환경에서 견뎌야하는 연료전지 분리막 소재와, 자동차 연비향상을 위한 엔진소재 개발 경쟁이 가열되는 상황이다. 이러한 소재에는 공통적으로 고 내식성과 내 마모성의 특성이 요구되는데, 스테인레스강은 이러한 조건에 적합한 소재이다. 왜냐하면, 사용분위기에 의해 산화막이 두꺼워지고 이로 인해 저항이 증가하는 현상 때문에 연료전지 부품에 질화를 하여 이런한 현상이 일어나지 않으면서 내식성은 유지하기 때문이다. 하지만, 표면경도가 낮아 내 마모성 저하로 부품의 수명을 떨어뜨리는 단점이 있다. 따라서, 고 내식성 유지하되, 표면경도는 향상하는 기술이 필요한데, S-phase 과고용 질화기술은 이러한 문제를 해결할 것으로 보여진다. 하지만, 이러한 층의 형성에도 불구하고, 스테인레스강 자체 소재제작 과정에서의 품질문제 및 가공경화로 인한 문제와 더불어 질화처리 후 표면계질의 석출상이나 크랙형성으로 인해 내식성은 오히려 저감되는 문제를 지니고 있다. 이에 대한 대안으로, 표면 질화처리 후 침탄 공정을 추가 도입하였다. 따라서, 본 연구 에서는 기존 질화공정에서 내식성 저하원인에 대한 분석 및 고찰하고, 또한 새롭게 제안된 질화 침탄 기술을 통해 질소뿐만 아니라 탄소원자의 침입으로 내식성 저하를 방지하는 동시에 표면경도 향상하는 새로운 연구결과를 보여주고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.309-309
• /
• 2011

알루미늄 합금은 경량성과 우수한 가공성, 내식성 등의 특성을 지니고 있고 구리나 아연, 마그네슘, 실리콘 등과 쉽게 합금화 가능하다. 또한 알루미늄과 그 합금은 자동차, 항공기, 건축물, 레저 그리고 가전용품의 재료로도 널리 사용되고 있다. 특히 Al에 Si을 소량 첨가하게 되면 내식성과 반사율이 향상되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 마그네트론 스퍼터링으로 Al, Al-Si 박막을 코팅하여 박막의 미세구조와 가시광선의 반사율을 관찰하였다. 시편은 Si wafer를 사용하였으며 알코올과 아세톤으로 각각 10분간 초음파 세척한 후 진공장비에 장착하여 Ar 분위기에서 glow discharge로 in-situ cleaning을 약 30분간 실시하였다. 시편청정이 끝나면 ~10-6 Torr 까지 진공배기를 실시하고 Ar 가스를 주입하여 2.5 mTorr로 진공도를 유지하면서 박막 코팅을 실시하였다. 기판-타겟의 거리는 12 cm로 고정 하였고 0.7, 1.5, 2.0 kW의 스퍼터링 파워와 외부 자기장의 변화에 따라 실험을 실시하였다. 순수한 Al 박막의 경우 외부 자기장 변화가 박막조직 변화에 영향을 주었으나 Si이 함유된 Al 합금 박막에서는 외부 자기장의 효과보다는 스퍼터링 전원의 세기가 박막 조직을 변화시키는 주된 공정변수였다. 박막의 반사율은 Si이 함유된 박막이 순수한 Al 박막보다 높았으며 스퍼터링 전원 세기가 증가할수록 반사율이 증가하는 경향성을 보였다. 이것은 Si을 Al에 첨가하여 스퍼터링 전원 세기를 최적화하는 것만으로도 치밀한 조직의 박막을 코팅할 수 있으며 높은 반사율을 갖는 박막을 코팅할 수 있음을 의미한다.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.10 no.2
• /
• pp.132-139
• /
• 2001

석탄가스화 복합발전의 집진 공정에 사용하기 위한 금속제 safety filter의 재질 선정을 위하여 황화수소 가스 분위기에서 합금강의 부식 특성을 규명하였다. 사용 합금강은 SUS 310, SUS 316, Inconel 600과 Hastelloy X이다. 전기로 내에 설치된 지름 50mm의 qualtz 튜브 반응기에서 부식실험이 행하여졌다. 40$0^{\circ}C$부터 $700^{\circ}C$까지의 등은 조건에서 실험이 행하여졌고, 분위기 가스의 영향을 보기 위하여 H$_2$S 가스를 함유한 $N_2$(dry), $N_2$(saturation), $CO_2$(dry), 그리고 석탄가스 분위기에서 실험하였다. 부식 생성물을 파악하기 위하여 X-ray 회절기와 주사전자현미경 분석이 함께 이루어졌다. 1.7% H$_2$S, $600^{\circ}C$ 이하 온도 조건에서는 니켈계 내식강 중 Hastelloy X와 철계 내식강 중 SUS 310 등 고크롬 합금강이 IGCC 용 필터 소재 금속으로서 높은 내부식성을 나타내었다. 0.3%~4.99% 황화수소 농도 범위에서 황화수소 농도 변화에 따라서 SUS 310의 경우 3~237mg/d$m^2$.day, Inconel 600의 경우 4~660mg/d$m^2$.day로 부식속도는 크게 증가되었다. 50$0^{\circ}C$, 석탄가스 분위기에서 부식속도는 SUS 310은 45mg/d$m^2$.day, SUS 316은 110mg/d$m^2$.day, Inconel 600은 576mg/d$m^2$.day, 그리고 Hastelloy X 는 140mg/d$m^2$.day로서 합금강 시편 중 SUS 310 합금강이 가장 우수한 내식성을 나타내었다. 부식 표면에는 황화니켈, 황화철 피막이 형성되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2015.11a
• /
• pp.142-142
• /
• 2015

아연-마그네슘 합금은 마그네슘 첨가로 인한 뛰어난 내식성과 아연의 자원 고갈에 대한 갈등을 해소할 수 있다는 장점을 가지고 있으므로 차세대 강판 도금 소재로서 주목받고 있다. 그러나 아연-마그네슘의 도금 공정은 상대적으로 높은 융점을 지닌 마그네슘 첨가로 인해 기존의 아연 도금 공정에 비해 고온에서 이루어지므로 용융 금속에 의한 도금 설비의 빠른 손상이 발생하게 된다. 따라서 이와 같이 고온 환경에서도 사용 가능한 수준의 내구성을 지닌 소재의 개발이 반드시 필요한 상황이다. 선행 연구에 의하면 Mo은 아연-마그네슘 용탕에서 우수한 내침식 특성을 보이는 것으로 확인되었지만 pure Mo의 경우 고온 산화에 취약한 단점을 가지고 있어 내구성에 한계를 보인다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 pack cementation 공정을 통해 Mo 표면에 내산화 특성이 우수한 Mo 금속간화합물($MoSi_2$, $Mo_3Si$, $Mo_5SiB_2$)을 형성시켰고 이를 대상으로 아연-마그네슘 용탕에 대한 내산화 거동을 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2015.11a
• /
• pp.352-352
• /
• 2015

PVD(Physical Vapor Deposition)법은 제작 조건에 따라 그 특성이 변하므로 원하는 재료 특성을 얻기 위해서는 모폴로지, 결정배향성 등에 따른 코팅막의 특성을 이해하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 친환경 프로세스 방법인 PVD법 중 하나인 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 Al-Mg 막을 제작하였고, 제작된 막들에 대한 형성 메커니즘과 내식성 상관관계 해명을 위해 막의 조성분포, 표면 및 단면의 모폴로지 관찰 및 결정구조 분석을 진행하였다. 또한 염수분무 및 전기화학적 양극분극 시험을 통해 Al-Mg 막의 표면 및 단면 모폴로지가 내식특성에 미치는 영향을 고찰하였다. Al-Mg 막의 모폴로지 관찰결과 Mg 함량 및 열처리 조건에 의해 단면의 주상정 형태는 입상정 또는 무형태로 변화하였고, 표면의 모폴로지는 미세하고 치밀해지는 것으로 나타났다. 결과적으로 무형태의 단면 모폴로지와 미세하고 치밀한 표면 모폴로지를 갖는 막이 우수한 내식성을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2015.11a
• /
• pp.351-351
• /
• 2015

음극방식법은 피방식체에 외부전원을 인가하거나 보다 활성 금속을 전기적으로 연결하여 피방식체를 일정 전위까지 음극분극 되도록 하여 부식을 억제하는 방법이다. 해수 중 음극방식을 실시할 경우 생성되는 석회질 피막(Calcareous deposit)은 소요전류밀도 감소로 인한 희생양극의 수명연장 및 물리적 방호벽 역할을 한다. 그러나 일반적인 석회질 피막은 세라믹과 같은 화합물로써 밀착력이 매우 약하며, 적지 않은 피막 형성 시간이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 해수 중 음극전류 프로세스를 응용하여 실제 강관의 해중부 및 간만대 영역까지 석회질 피막을 균일-치밀하게 형성시키기 위한 최적의 조건을 찾고자 하였다. 각 조건별로 제작된 석회질 피막은 SEM, EDS 및 XRD를 통해 막의 모폴로지, 조성원소 및 결정 구조를 분석하였으며, 이를 바탕으로 희생양극 종류(Al, Zn) 및 1, 3, $5mA/m^2$의 전류밀도 조건에서 부위-기간별 형성된 석회질 피막의 메커니즘을 해명하였다. 또한 밀착성과 내식특성을 평가하기 위해 테이핑 테스트, 침지-자연전위 거동을 분석 및 평가하였다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
• /
• v.47 no.3
• /
• pp.121-127
• /
• 2014

In this study, in order to improve corrosion resistance and wear resistance of aluminum, surface treatment was made by anodizing with oxalic acid solution and sealing with nano-diamond powder. Average size of nano-diamond powder was 30nm. Anodizing with oxalic acid made many pores in the aluminum oxide layer. Pore size and oxide thickness were investigated by scanning electron microscope (SEM). Pore size increased as temperature increased and voltage increased. It was possible to make oxide layer with pore diameter more than 50 nm. Oxide thickness increased as temperature and voltage and treatment time increased. Oxide layer with above $10{\mu}m$ thickness was made. Aluminum oxide layer with many pores was sealed by water with nano-diamond powder. Surface morphology was investigated by SEM. After sealing treatment with nano-diamond powder, corrosion resistance, wear resistance and hardness increased.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2014.11a
• /
• pp.213-213
• /
• 2014

$300^{\circ}C$와 $500^{\circ}C$에서 아크 이온 증착된 도포층의 조성은 각각 Fe : Al : Ti : Si : N = 1.31 : 36.52 : 31.31 : 0.48 : 30.38 [wt.%]와 Fe : Cr : Al : Ti : Si : N = 1.24 : 0.56 : 36.82 : 32.72 : 0.59 : 28.07 [wt.%] 이었다. 0.1N $H_2SO_4$ 수용액과 인공해수 (ASTM D1141-98) 분위기에서 $300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$에서 증착된 도포층의 부식전압과 부식속도는 각각 $-0.2787V_{SHE}$, $0.002A/cm^2$, $-2.764V_{SHE}$, $0.002A/cm^2$ 와 $-0.2799V_{SHE}$, $0.002A/cm^2$, $-0.0394V_{SHE}$, $0.002A/cm^2$이었다. 나노 경도값은 각각 23.6, 25.8 GPa 이었다. 이는 각각 2208.2, $2434.2H_V$에 해당되었다.

• Journal of Powder Materials
• /
• v.20 no.3
• /
• pp.203-209
• /
• 2013

In this study, STS 316L powders with 3 wt.% Cu and 1 wt.% Sn known as corrosion-resistance reinforcement elements, are prepared to make different kinds of specimens, in which, 3 wt.% Cu and 1 wt.% Sn are added in different forms by mixing, alloying and fully alloying. After sintering in the same condition, the corrosion resistance, wear resistance and their mechanical properties of specimens are tested respectively. According to the comparison, STS 316L specimen sintered at $1270^{\circ}C$ showed the most excellent mechanical property: HRB 78 (hardness), 1130.7 MPa (RCS), 26.6% (Fraction Wear), It was similar with the specimen made of STS316L and fully alloyed Cu and Sn powders, meanwhile, the latter one appears the best corrosion resistance, 75hrs-salt immersion test results. In addition, the specimens with Cu and Sn powders additive showed relatively worse wear resistance in compared with STS316L specimen.