• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.106-106
• /
• 2018

해양환경용 선박재료는 전기화학적인 부식을 발생시키는 염소이온($Cl^-$)이 다량 포함된 부식 환경에 장기간 노출되어 있어 부식에 대해 취약하다. 따라서 우수한 내식성 및 내침식성을 가진 재료를 선정하는 것은 매우 중요하다. 알루미늄 합금은 충분한 강도와 부동태 피막 형성으로 인해 내식성이 우수하여 해양환경용 선박 재료로서 널리 이용되고 있으며, 이에 따른 부식 특성에 관한 연구도 활발히 이뤄지고 있다. 그러나 선박에서는 부식에 의한 손상뿐만 아니라 전식에 의한 부식 손상도 발생할 수 있다. 특히 선미 부분은 프로펠러의 동합금과 알루미늄 합금의 이종금속 간 전위차에 의한 전식이 발생하여 선체의 다른 부위에 비해 부식이 더 심하게 진행될 수도 있다. 또한 전식은 해안 부두에 접안된 선박의 용접 시미주전류(stray current)에 의한 부식손상이 발생할 수 있으나 이에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구는 해양환경에서의 전식을 인위적으로 모사할 수 있는 부식 정전류 시험법을 이용하여 다양한 크기의 전식 손상을 유발시켰으며, 해양환경 하에서 선박재료로 주로 사용되는 알루미늄 합금인 Al5083-H321, Al5052-O, Al6061-T6에 대한 전식 특성을 비교, 분석하였다. 실험 방법으로 작동전극은 각 재료의 시험편을 $2cm{\times}2cm$ 으로 절단하여 sand paper # 2000 번까지 연마 후 아세톤과 증류수로 세척하고 건조하였으며, 제작된 시험편은 자체 제작한 홀더를 이용하여 $1cm^2$만 노출시킨 후 정전류 가속 실험을 실시하였다. 기준전극은 은/염화은(Ag/AgCl) 전극을, 대응전극은 백금(Pt) 전극을 사용하였다. 정전류 가속 조건은 $0.001mA/cm^2$, $0.1mA/cm^2$, $1mA/cm^2$, $5mA/cm^2$, $10mA/cm^2$의 전류 밀도를 천연해수에서 30분간 인가하였다. 각 재료에 대한 전식 특성은 실험 전후의 무게 감소량으로 전식의 저항 특성을 확인하였다. 그리고 3D 현미경으로 표면 손상 경향과 깊이를 측정하였으며, 주사전자현미경 (SEM)을 통해 표면 형상을 미시적으로 관찰하였다. 부식 정전류 시험 결과 모든 시편에서 $0.01mA/cm^2$에서 미세한 국부적인 부식이 일어났으며, 전류밀도가 증가할수록 표면 전반에 부식이 진행되고 성장하였다. 그리고 모든 인가 전류밀도의 조건에서 Al6061-T6가 5000계열(Al5083-H321, Al5052-O)보다 더 우수한 내식성을 나타났다.

• 동력기계공학회지
• /
• 제8권3호
• /
• pp.44-51
• /
• 2004

Effect of corrosion characteristics in relation to loaded stress in the welded zone of A5083-H116 aluminum alloy, in the seawater was studied. The corrosion experiment was performed for 120 hours on the specimens in the natural seawater tank with four steps of the loaded stress. The corrosion crack, corrosion rate, electrode potential, current, and corrosion pattern, etc. were examined for the specimens with the elapse of the immersion time. The main result derived from this study is the crack growth length is increased with the increasing loaded stress. The electrode potential and the corrosion current are decreased rapidly in the early stage of the corrosion, and then decreased gradually and stabilized eventually with the elapse of the immersion time. The test condition of the longer crack growth tends to show the higher corrosion rate. Corrosion pattern of the welded zone indicates that the depth and width of the pitting become increasing with the increasing loaded stress.

• 한국해양공학회지
• /
• 제18권5호
• /
• pp.50-56
• /
• 2004

This study is on the constant-current stress corrosion test, related to the load stress, in both the welded and non-welded zones of high tensile strength steel that is used for natural gas transmission. The surface corrosion pattern of the welded zone of API 5L-X65 specimens for natural gas transmission showed general corrosion and narrow pitting, and the pitting was increased with load stress. Initially, the average relative electrode potential and the average relative current of the high tensile strength steel, used for natural gas transmission specimens, were decreased rapidly, and the average relative electrode potential was higher and the average relative current was lower in welded zone, compared to base metal. The average relative electrode potential was decreased with load stress, and the average relative current was somewhat increased by increasing the load stress. The corrosion rate was less in welded zone, compared to base metal, and the corrosion rate was decreased by increasing the load stress.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양공학회 2004년도 학술대회지
• /
• pp.401-407
• /
• 2004

This study is on the constant-current stress corrosion test related to the load stress in welded zone and non-welded zone of high tensile strength steel for natural gas transmission. The surface corrosion pattern of the welded zone of API 5L-X65 specimens for natural gas transmission showed global corrosion and narrow pitting, and the pitting was increased by increasing the load stress. Initially, the average relative electrode potential and the average relative current of the high tensile strength steel for natural gas transmission specimens was decreased suddenly, and the average relative electrode potential was higher and the average relative current was lower in welded zone than base metal. and the average relative electrode potential was decreased by increasing the load stress, and the average relative current was somewhat increased by increasing the load stress. The corrosion rate was less in welded zone than base metal, and the corrosion rate was decreased by increasing the load stress.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.785-793
• /
• 2007

본 연구는 정전류 펄스법을 이용하여 콘크리트 내 보강철근의 부식률을 정량적으로 평가한 실험 결과를 나타낸 것이다. 콘크리트와 보강철근의 부식 경계면에서 미소전류의 인가에 의해 변화되는 부식전위 $({\Delta}E)$를 분석함으로써 보강철근의 분극저항 $R_{ct}$는 저항/커패시턴스 (resistance/capacitance)모델에 기초하여 개별 성분으로 분리되었다. 분리된 각 성분에는 부식 과정과 관련된 저항뿐 아니라 콘크리트 내 이온의 확산저항 등과 같은 부식에 관계없는 저항 성분들도 포함되어 있었다. 참조 전극과 보강철근의 측면 이격 거리에 따른 일련의 실험 결과는 부식 과정에 관계없는 저항 성분들로부터 부식에 관련된 저항 성분을 명확히 구별할 수 있음을 잘 보여주고 있다. 만일 보강철근의 부식률이 부식에 관계없는 저항 성분들까지 포함된 분극저항에 의해 평가된다면, 보강철근의 부식률은 실제의 부식 상태보다 최대 2.3배까지 과소평가될 수 있는 것으로 조사되었다. 측정 시간이 부식률 평가에 미치는 영향은 부식 철근의 경우 크지 않았지만, 측정 시간이 길어짐에 따라 부식에 관계없는 저항성분이 포함될 수 있음을 보였고, 비교적 늦은 시상수 (time constant)를 갖는 부동태 철근의 경우 측정 시간에 큰 영향을 받는 것으로 조사되었다.

• 조명전기설비학회논문지
• /
• 제13권1호
• /
• pp.77-85
• /
• 1999

이 논문은 가공 배전선에서 단선, 극심한 국부부식이나 아연손실과 같은 열화상태를 검사하기 위하여 솔레노이드 와전류 센서를 이용한 비파괴검사 시스템의 실험적인 연구에 대하여 다룬다. ACSR과 ACSR-OC에 대한 부식기구가 검토되고 코일과 시료의 구조적인 파라미터들을 검사하기 위하여, 솔레노이드 센서의 임피던스도 간단히 해석된다. 정전류원, 신호처리 장치 및 모터 구동장치로 구성된 측정시스템이 제작되었다. 이 장비는 연속적으로 센서 출력을 검출하고 검사 도체의 결함을 추정하는 성능이 있다. 그 결과, 관통형 코일의 와전류 센서가 가공 배전선의 열화에 의한 직경 변화를 효과적으로 추정할 수 있음을 밝혔다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제50권2호
• /
• pp.91-97
• /
• 2017

The aim of this paper is to investigate the characteristics of electrochemical corrosion with the plasma ion nitriding temperature for 16Cr-10Ni-2Mo stainless steel. The corrosion behavior was analyzed by means of galvanostatic experiment in natural seawater that applied various current density with plasma ion nitriding temperature parameters. In result of galvanostatic experiment, relatively less surface damage morphology and the less damage depth was observed at a nitrided temperature of $450^{\circ}C$ that measured the thickest nitrided layer(S-phase). On the other hand, the most damage depth and unified corrosion behavior presented at a temperature of $500^{\circ}C$.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제38권7호
• /
• pp.883-889
• /
• 2014

고속유체 환경에서 압력차에 의한 국부적 비등으로 캐비테이션 침식 손상이 발생한다. 캐비테이션은 유체의 압력, 속도, 온도, pH, 그리고 매질 등의 다양한 환경에 영향을 받는다. 특히 해수 용액에서 캐비테이션 환경에 노출될 경우 염소이온에 의한 부식이 캐비티에 의한 침식 손상을 가속화 시킨다. 따라서 본 연구는 마르텐사이트계 스테인리스강에 대해 천연 해수 용액에서 적용 전류밀도와 캐비테이션 시간에 따른 시편 손상 경향을 규명하였다. 정전류 실험 결과 캐비테이션 조건에서 정적인 조건에 비해 비교적 적은 손상 경향이 나타났다. 또한 캐비테이션 실험 결과 3시간부터 급격하게 무게 감소량, 캐비테이션 손상률, 손상깊이가 증가하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.83-83
• /
• 2017

생체재료의 표면은 이식과 동시에 생체계면의 역할을 하게 되어, 일련의 생물학적 반응이 시작되고 진행되는 중요한 장소가 된다. 초기에 생체계면에서 일어나는 단백질 흡착이나 염증반응을 비롯한 생물학적 반응들은 궁극적으로 임플란트의 성패를 좌우할 만큼 중요하다. 골융합을 개선하기 위한 다른 방법으로 생체불활성의 타이타늄 (Ti)과 골조직의 능동적인 반응을 이루기 위해 생체활성 표면을 부여함으로서 계면에서의 골형성 반응을 증진시키는 방법이 이용된다. 생체불활성의 Ti과 Ti합금은 골조직과 직접적인 결합을 이루지 못하므로, 골조직과의 반응을 향상하기 위해 여러 종류의 생체활성 재료를 코팅하는 방법이 연구되어 왔고, 이 중 생체의 변화와 가장 유사한 하이드록시아파타이트 코팅이 가장 대중적인 방법으로 사용되었으며 이는 초기 골형성을 촉진하는 것으로 알려졌다. 치과용 임플란트의 표면형상과 화학조성이 골 융합에 영향을 미치는 가장 중요한 인자이므로 최근의 연구동향은 이들 두 가지 표면특성을 결합함으로서 결과적으로 최적의 골세포반응을 유도하고, 골융합 후 골조직과의 micromechanical interlocking에 의해 임플란트의 안정성에 중요한 역할을 하는 마이크론 단위의 표면조도와 표면 구조를 유지하면서, 부가적으로 골 조직 반응을 능동적으로 개선할 수 있는 생체활성 성분을 부여하여 골 융합에 상승효과를 이루기 위한 표면처리법에 관해 많은 연구가 요구되어지고 있다. 따라서 골을 구하는 원소인 망간과 실리콘으로 치환된 하이드록시아파타이트를 플라즈마 전해 산화법으로 코팅하여 세포와 잘 결합할 수 있는 표면을 제공함으로써 골 융합과 치유기간을 단축시킬 수 있을 것으로 사료된다. 실험방법은 시편은 치과 임플란트 제작 합금인 Ti-6Al-4V ELI disk (grade 5, Timet Co., USA; diameter, 10 mm, thickness, 3 mm)이며, calcium acetate monohydrate, calcium glycerophosphate, manganese(II) acetate tetrahydrate, sodium metasilicate을 설계조건에 따라 혼합 제조된 전해질 용액을 이용하여 플라즈마 전해 산화법으로 표면 코팅을 실시하였다. 각 시편의 플라즈마 전해시 전압은 280V로 인가하였고, 전류밀도는 70mA로 정전류를 공급하여 해당 인가전압 도달 후 3분 동안 정전압 방식을 유지하였다. 코팅된 피막 표면을 주사전자현미경과 X-선 회절분석을 통하여 미세구조 및 결정상을 관찰하였다. 또한 코팅된 표면의 생체활성 평가는 정량적으로 평가하기 위해 동전위시험과 AC 임피던스를 통하여 시행하였다. 분극거동을 확인하기 위해 potentiostat (Model PARSTAT 2273, EG&G, USA)을 이용하여 구강 내 환경과 유사한 $36.5{\pm}1^{\circ}C$의 0.9 wt.% NaCl에서 실시하였다. 전기화학적 부식 거동은 potentiodynamic 방법으로 조사하였고 인가전위는 -1500 mV에서 2000 mV까지 분당 1.67 mV/min 의 주사속도로 인가하여 시험을 수행하였다. 임피던스 측정은 potentiostat (Model PARSTAT 2273, EG&G, USA)을 이용하였으며, 측정에 사용한 주파수 영역은 10mHz ~ 100kHz 까지의 범위로 하여 조사하였고 ZSimWin(Princeton applied Research, USA) 소프트웨어를 사용하여 용액의 저항, 분극 저항 값을 산출하였다. 망간의 함량이 증가할수록 불규칙한 기공을 보였으며, 실리콘은 $TiO_2$ 산화막 형성을 저해하는 경향을 확인할 수 있었다. 단독으로 표면을 처리한 경우보다 두 가지 원소를 이용해 복합 표면처리를 시행한 경우가 내식성이 좋아 임플란트과의 골 유착에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 사료된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제38권9호
• /
• pp.1087-1093
• /
• 2014

Ti과 Nb과 같은 안정화 원소가 첨가된 스테인리스강은 입계부식 방지 효과가 있어 해양 및 조선 산업에 널리 사용되는 내식성 재료이다. 본 연구에서는 STS 304 주성분에 탄소 안정화 원소인 Ti(0.26%, 0.71%)와 Nb(0.29%, 0.46%, 0.71%)을 농도 변수로 첨가한 시편을 제작하여, 안정화 원소 함량에 따른 기계적 특성 및 전기화학적 특성을 평가하였다. 합금 원소 첨가에 따른 재료의 기계적 특성 파악을 위해 마이크로 비커스 경도기를 이용하여 경도 측정을 실시하였다. 재료의 전기화학적 특성을 파악하기 위해 타펠분석, 사이클릭 분극(Cyclic polarization) 실험, 정전류 실험을 실시하여 재료별 내식성을 상호 비교하였다. 실험 결과, Nb 첨가 시편의 경우 Nb 함량 증가에 따라 경도 향상을 나타냈으나, Ti의 경우 경도 향상 효과가 미미한 것으로 나타났다. 전기화학특성의 경우 Nb 함량 증가에 따라 대체적으로 전기화학적 특성이 개선되는 반면 Ti의 경우 오히려 전기화학특성이 열화되는 것으로 나타났다. 결과적으로, 안정화 원소의 종류와 함량에 따라 전기화학적 특성이 큰 차이를 나타내며, 해수환경에 적용되는 스테인리스강 강종 개발시 이를 고려한 설계가 중요할 것으로 사료된다.