In this paper, various electrochemical experiments were conducted in seawater solution to evaluate corrosion damage behavior of arc thermal sprayed Inconel 625 coating on SS400 steel in marine environment. As a result, corrosion damages of thermal sprayed Inconel 625 coating preferentially occurred at the defect area, and they were observed as a form of pitting corrosion in the galvanostatic experiments. In Tafel analysis, corrosion current density of Inconel 625 coating was relatively high due to influence of interconnected pores and Cr oxides in the thermal spray coating layer. On the other hand, the result of the potential measurement, thermal sprayed Inconel 625 coating should need the post-treatment which can compensate the defects like pores and cracks because Inconel 625 coating presented a higher potential of about 290 mV than that of the SS400 steel.
본 연구는 손상된 선박용 절탄기 핀튜브에 대하여 보수를 목적으로 Inconel 625 아크 열용사 코팅기술 적용 후 실링처리를 실시하였다. 모재(Substrate), 열용사 코팅(Thermal Srpay Coating; TSC) 그리고 열용사 코팅+실링처리(TSC+Sealing) 시편에 대하여 내구성을 평가하기 위해 ASTM G76-05에 의거하여 고상입자 침식(Solid Particle Erosion; SPE) 실험을 실시하였다. 표면 손상 형상은 주사전자현미경과 3D 레이져 현미경을 통해 관찰했으며, 무게 감소량과 표면 거칠기 분석을 실시하여 내구성을 평가하였다. 그 결과 내구성은 TSC와 TSC+Sealing에 비해 Substrate가 우수하게 나타났으며, 이는 TSC 층 내에 존재하는 다수의 기공 결함에 기인한 것으로 판단된다. 또한 고상입자 침식 손상 메카니즘은 Substrate의 경우 연성 재질 특성인 소성변형과 피로에 의한 균열 생성이 동반되었으며, TSC와 TSC+Sealing의 경우 취성파괴 경향이 확인되었다.
In this study, as an effort to improve the brittlement of coating layer, aluminum bronze coatings formed on steel substrates by arc jet spray process were subjected to post heat treatment. After each treatment, mechanical properties such as hardness, and UTS, and microstructural characterization of the specimens were investigated. The results showed that the hardness in the coatings slightly decreased with increasing heat treatment tine and temperature. The UTS of as-sprayed coatings was 4.31kgf/$\textrm{mm}^2$ and slightly increased to 5.51kgf/$\textrm{mm}^2$ after heat treatment at $900^{\circ}C$ for 120min. On the other hand, the interdiffusion of copper and aluminum particles after heat treatment lead to decrease of the porosity density and increase the bond strength.
Arc thermal spray process is widely used to protect the steel from corrosion and abrasion. In the present study, two different coatings i.e. Al and Al-5%Mg were used to compare their corrosion resistance performance and the effect of 5% Mg addition in the properties of deposited coating. The SEM results showed the more compact and less porous morphology of Al-5%Mg coating compared to Al. The corrosion resistance performance of both deposited coatings was studied in artificial ocean water with exposure periods and results are compared. The total impedance values of Al-5%Mg at 0.01 Hz exhibited highest with exposure periods might be attributed to the coating and corrosion products nature and morphology compared to Al coating.
Al and Zn are used to protect the steel structures from corrosion. In the present studies, 15Al-85Zn alloy wires has been used for the deposition of coating by arc thermal spray process. Moreover, this process of coating exhibited severe defects formation, therefore, this coating was post-treated with different concentrations i.e. 0.05, 0.1 and 0.5M sodium hexa meta phosphate (Na6[(PO3)6]: SHMP) to fill to defects of deposited coatings and assessed their corrosion resistance in 3.5 wt.% NaCl solution with exposure periods. After the treatment, the porosity of the coating reduced significantly by formation of composite oxide films onto the coating surface. Initially, 0.5 M SHMP treated coating exhibited highest in total impedance due to significant reduction of porosity but once the exposure periods are extended, the composite oxides are dissolved, thus, total impedance is decreased.
The wire-arc process is a low-cost thermal spray method simply utilizes electrical energy to melt the feedstock wire. It is more userful for field applications, especially to coat large surface area. In this paper, a special Fe-based alloy coatings by using the wire-arc process were developed. Nanoscale composite coatings were achieved either during spraying or through a post heat treatment. As-sprayed Fe-based alloy coatings had been an amorphous matrix structure, after heating to $700^{\circ}C$ for 10 minutes a solid state transformation occurred in the some fraction of amorphous matrix which resulted in the formation of nanostructured recrystallized phase. Scanning electron microscopy (SEM) and field emotional scanning electron microscope(FE-SEM) were applied to analyze the microstructure of the coatings. Additionally hardness and bend resistance of the Fe-based alloy coatings were examined, and these results were compared with those of partially stabilized zirconia(PSZ) coatings by using the plasma spray process.
본 연구는 절탄기 튜브의 저온부식 손상을 방지하기 위해 Inconel 625 용사재료를 활용하여 아크 열용사 코팅기술 적용 후 실링처리를 실시하였다. 용사코팅(TSC) 층의 내식성 분석을 위해 0.5 wt% 황산 수용액에서 다양한 전기화학적 실험을 진행하였다. 양극분극 실험 후에는 주사전자현미경과 EDS 성분분석을 통해 부식 손상 정도를 파악하였다. 자연전위 계측 시 TSC+실링처리(TSC+Sealing)의 안정적인 전위 형성을 통해 실링처리 효과를 확인하였다. 양극분극 실험 결과 TSC와 TSC+Sealing에서 부동태 영역이 확인되었으며, 부식 손상 역시 관찰되지 않아 내식성이 개선되었다. 더불어 타펠분석에 의해 산출된 부식전위와 부식전류밀도 분석 결과 TSC+Sealing의 내식성이 가장 우수하게 나타났다.
The corrosion of steel rebar embedded in the coastal areas is corroding once the chloride ions ingress through the pores of the concrete. Therefore, in the present study, a 100 ㎛ thick Al and Zn coating was deposited by an arc thermal spray process onto the steel. The corrosion studies of these deposited coatings were assessed in 3.5 wt.% NaCl contaminated concrete pore (CP) solution with immersion periods. The results show that the Al coating is more corrosion resistance compared to the Zn coating attributed to the formation of gibbsite (γ-Al(OH)3) whereas Zn coating exhibits Zn(OH)2 onto the coating surface as passive layer. The Zn(OH)2 is readily soluble in an alkaline solution. Alternatively, γ-Al(OH)3 on the Al coating surface is less solubility in the alkaline pH, which further provides barrier protection against corrosion.
일반 전기 아크에 의한 금속용사공법에 비해 시공속도와 효율성능이 우수한 플라즈마 아크 용사장비를 개발하여 이 플라즈마 용사장비에 의한 코팅의 부식특성 평가가 요구되었다. 본 연구에서는 일반 탄소강에 Zn 및 Zn-15Al을 플라즈마 아크 금속 용사법으로 코팅한 후 해수 환경과 유사한 3.5wt.% NaCl 용액에 침지하여 내식성을 평가하였다. SEM 및 XRD에 의한 표면 형상 분석 시험 결과, Zn 코팅이 다공성이고 침상 형태로 되어 있어 용액의 침투가 용이하여 부식 속도가 빠른 것을 알 수 있었다. 반면, Zn-15Al 코팅은 균일하고 조밀한 형태를 보여 부식을 억제하는 것으로 나타났다.
Characteristics of the wear resistance thermal sprayed coatings was investigated in order to determine proper coating process. Hardness evaluation and microstructural observation were conducted to find relationship between coating characteristics and its wear performance. It was found that HVOF process would give better properties than arc thermal process in terms of hardness and adhesion strength which resultantly determine wear performance of the coatings.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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