• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.141-141
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• 2016

방식 코팅 기술은 조선해양산업은 물론 에너지, 철강 및 비철 소재, 건설 산업 등 산업 전반에서 폭넓게 적용되고 있다. 또한 산업 고도화에 따라 점차 가혹해지는 소재의 적용 환경을 고려해보면 향후 지속적으로 산업 수요가 증대될 것으로 예상할 수 있는 기술이다. 특히 아크 열용사법을 이용한 방식 코팅 기술은 미국이나 일본과 같은 선진국에서는 해양플랜트, 석유 시추시설 등 대형 해양 구조물은 물론 다리, 항만시설과 같은 철재 또는 시멘트 구조물의 방식 기술로 널리 적용되어 일반화된 기술이다. 그러나 국내에서는 아직까지도 초기 비용 상승 및 미약한 관련 기술 등의 이유로 대부분 방식도료를 사용하고 있는 실정이다. 그리하여 단기 수명에 따른 재시공 시 많은 환경오염을 유발하는 방식도료를 대체할 수 있는 아크 열용사법을 이용한 방식코팅 기술에 대한 관심과 수요가 점차 증가되고 있다. 그 일환으로 본 연구에서는 해양 구조물 강재의 방식을 위해 니켈계 용사재료를 이용하여 아크 열용사 코팅을 실시한 후 다양한 전기화학적 실험을 통해 내식성을 평가하고자 하였다. 아크 열용사 코팅은 구조용 강재 SS400강에 대하여 니켈합금 선재(1.6 Ø)를 사용하여 실시하였다. 용사 시 용사거리는 200 mm, 공기압력은 약 $7kg/cm^2$ 정도로 유지하면서 용사코팅을 실시하여 약 $200-250{\mu}m$ 두께로 코팅 층을 형성시켰다. 그리고 전기화학적 실험은 천연해수 속에서 자체 제작한 홀더(holder)를 이용하여 $3.14cm^2$의 용사코팅 층만을 노출시켜 실시하였다. 그리고 기준전극은 은/염화은 전극을, 대극은 백금전극을 사용하였다. 전기화학적 실험을 통해 부동태 특성 및 용사코팅 층 표면의 양극 용해반응 특성을 분석하기 위한 양극분극 실험은 OCP로부터 +3.0 V까지 실시하였다. 또한 부식전위 및 부식전류밀도 분석을 위한 타펠분석은 OCP를 기준으로 -0.25에서 +0.25 V까지 분극시켜 실시하였다. 그리고 주사전자현미경과 3D 분석을 통해 부식손상 표면을 관찰하였다. 그 결과 니켈합금으로 용사코팅된 강재의 내식성이 상당히 향상되었다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.27 no.4
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• pp.521-528
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• 2021

In this study, to repair damaged economizer fin tubes on ships, sealing treatment was performed after applying arc thermal spray coating technology using Inconel 625. A solid particle erosion (SPE) experiment was conducted according to ASTM G76-05 to evaluate the durability of the substrate, thermal spray coating (TSC), and thermal spray coating+sealing treatment (TSC+Sealing) specimens. The surface damage shape was observed using a scanning electron microscope and 3D laser microscope, and the durability was evaluated through the weight loss and surface roughness analysis. Consequently, the durability of the substrate was superior to that of TSC and TSC+Sealing, which was believed to be owing to numerous pore defects in the TSC layer. In addition, the mechanism of solid particle erosion damage was accompanied by plastic deformation and fatigue, which were the characteristics of ductile materials in the case of the substrate, and the tendency of brittle fracture in the case of TSC and TSC+Sealing was confirmed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.161-161
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• 2014

열플라즈마는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자(원자 및 분자)로 구성된 부분 이온화된 기체로, 국소열평형상태를 유지하여 구성입자가 모두 수천에서 수만도에 이르는 같은 온도를 갖는 고속의 제트 화염 형태를 이루고 있다. 이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열플라즈마의 특성을 이용하여, 종래 기술에서는 얻을 수 없는 다양하고 효율적인 산업적 이용이 활발히 진행되고 있다. 용사코팅은 노즐 출구를 통해서 외부로 방출되는 열 플라즈마 화염을 이용하는 것으로 이 화염의 와류 특성으로 인하여 외기의 가스가 화염내부로 침투하는 특성을 가진다. 이러한 현상은 열원의 냉각효과 외에도 외기를 구성하는 기체 분자의 내부 유입을 의미하는 것으로 대기 상태에서 공정이 이루어진다면 열원 내로 유입되는 대기 내의 산소가 모재 표면과 반응하여 산화가 진행된다. 이러한 산화과정은 용사 코팅의 품질을 저하시키는 요인이 되므로, W, Ti 등과 같은 반응성이 높은 재료의 코팅은 산화과정을 방지하기 위하여 진공에서 코팅을 하여야만 한다. 진공 플라즈마용사코팅은 진공 또는 저압의 불활성 분위기 중에서 열플라즈마 화염에 용사재료를 투입하여 플라즈마 화염 내부에서 순간적으로 이를 용융시킨 후 고속으로 분출, 모재에 적층시키는 코팅공정이다. 이때 분말상의 용사재료를 고속으로 화염 중심에 투입하여 최대 에너지 전달이 이루어지도록 하는 것이 적층효율 및 코팅품질을 향상에 필수적이다. 하지만 플라즈마 화염 내부를 고속으로 이동하는 입자의 온도와 속도 및 궤적을 측정하여 제어하는 것은 매우 어렵기 때문에, 통상 형성된 코팅의 구조와 두께로부터 경험적으로 파라미터를 결정하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 초고속 레이저 카메라와 이미지 분석용 소프트웨어를 이용하여 플라즈마 화염내의 비행입자 궤적을 추적하고, 이를 통해 분말 이송가스의 유량이 코팅 효율 및 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 플라즈마 화염은 중심부가 가장 높은 온도와 속도를 가지고 있기 때문에, 분말 이송가스의 유량이 적을 경우 투입된 분말은 단지 플라즈마 화염의 상부 경계면을 지나는 궤적을 갖게된다. 이로 인해 분말의 용융이 충분히 이루어지지 않아 적층 효율이 낮고 미용융 입자 및 기공이 많은 미세구조를 보였다. 이송가스 유량을 증가시키게 되면, 분말의 궤적은 플라즈마 화염의 중심부를 지나게 되어 적층 효율이 증가하고 미세구조 또한 개선되었다. 하지만 이송가스 유량이 지나치게 클 경우, 투입된 분말 입자는 플라즈마 화염을 조기에 관통하게 되어 비행궤적은 온도와 속도가 낮은 영역에 형성되었다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.27 no.1
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• pp.187-192
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• 2021

In this study, Inconel 625 was used as a thermal spray material to prevent dew point corrosion damage to the economizer tube, and sealing treatment was performed after applying the arc thermal spray coating technology. Various electrochemical experiments were conducted in the 0.5 wt% sulfuric acid solution to analyze the corrosion resistance of the thermal spray coating (TSC) layer. After the anodic polarization experiment, the degree of corrosion damage was determined through a scanning electron microscope and EDS component analysis. When measuring the open circuit potential, the effect of the sealing treatment was confirmed through stable potential formation of the TSC+sealing treatment (TSC+Sealing). As a result of the anodic polarization experiment, the passivation region was confirmed in TSC and TSC+Sealing, and corrosion resistance was improved as no corrosion damage was observed. In addition, the corrosion resistance of TSC+Sealing was the best when analyzing the corrosion potential and corrosion current density calculated by Tafel analysis.

• Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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• 2020.11a
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• pp.52-53
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• 2020

The thermal spray coating process is being used to protect the metals and alloys from wear, abrasion, fatigue, tribology, and corrosion failure. Therefore, in the present study, Al and Zn was deposited by plasma arc thermal spray process onto the steel substrate and their performance was assessed. The bond adhesion result shows that Al coating has higher value attributed to compact, dense, and less porous compared to Zn coating which contain defects/pores and uneven morphology assessed by scanning electron microscopy (SEM). Electrochemical results show that the Al coating exhibited higher impedance value compared to Zn in artificial ocean water solution at prolonged exposure periods. However, both coatings show the increment in polarization resistance with exposure periods which reveal that porosity of coatings is filled by the corrosion products.