연구 목적: 이 연구의 목적은 티타늄 지대주와 비귀금속 보철물이 접촉한 경우를 가정하여 이종 금속간 접촉에 의한 갈바닉 부식으로 인해 발생하는 표면 거칠기 변화를 비교, 평가하고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 성분과 조성이 다른 3종의 Ni-Cr합금 (T3, Bella bond plus, Tilite)과 cp 티타늄 Grade 2를 이용하여 $13{\times}13{\times}1.5\;mm$의 크기로 시편을 각 군당 6개씩 제작하였다. 연마과정 후 절연 테이프로 직경 6 mm만을 노출시켜 potentiostat (Parastat 2273A)를 이용하여 동전위 분극 시험과 갈바닉 부식 시험을 시행하였으며, 표면 거칠기 측정기(Surftester SV-3000)를 이용하여 부식 전 후 거칠기를 평가하였다. 측정값을 paired t-test와 One-way ANOVA로 분석하였다. 결과: 티타늄과 접촉한 모든 Ni-Cr 시편의 표면 거칠기는 통계적으로 유의하게 증가하였다. 증가량은 베릴륨을 포함한 T3합금 ($0.016{\pm}.007\;{\mu}m$)이 가장 컸으며, 베릴륨을 포함하지 않은 Bella bond plus ($0.012{\pm}.003\;{\mu}m$), 티타늄을 첨가한 Tilite ($0.012{\pm}.002\;{\mu}m$)는 큰 차이를 보이지 않았다. 금속 종류에 따른 거칠기 증가는 유의한 차이를 보이지 않았다. 결론: 티타늄과 접촉한 비귀금속 합금은 갈바닉 부식에 의해 표면 거칠기가 증가하였다.
니켈기지의 석출강화 초내열합금은 가스터빈의 고온부 부품 제조에 널리 사용되고 있다. 장시간 동안 부품의 강성 유지와 구조적 안정성을 확보하기 위해서는 니켈기지의 합금에 감마프라임 생성을 위한 원소를 첨가하는데 이에 따른 용접성의 저하 때문에 보통 초합금의 용접은 고온에서 수행하게 된다. 그러나 레이저용접의 경우는 용접변수 및 입열제어가 용이해 상온에서 초합금의 용접이 가능한 장점이 있다. 본 연구에서는 일반적인 재료로 연성이 좋은 STS304 판재와 실제 블레이드의 재료로 사용되는 니켈계 석출강화 합금인 GTD 111DS 모재에 $CO_2$ 레이저를 이용하여 용접을 실시하였고 적용파우더와 파워, 용접속도 및 파우더 공급량 등을 달리 하였다. STS304 판재 사용시 Rene 80과 IN 625 파우더 모두 용접부에서 균열이 발생하지 않았다. 그러나 GTD 111DS 모재의 경우 IN 625 파우더에서는 결함이 없었으나 Rene 80 파우더를 사용시에는 용접부에 균열이 발생하였다. IN 625 파우더는 모재보다 기계적 성질이 떨어지는 문제가 있으나 Rene 80은 모재와 동등 이상의 기계적 성질을 보유하고 있기 때문에 Rene 80 의 적용을 위해 균열이 발생하지 않는 용접변수의 제어를 시도하였다. 용접변수의 조정 결과 레이저 파워와 파우더 공급량을 낮추고 용접속도를 높여 균열이 발생하지 않는 최적의 용접변수를 설정할 수 있었다. 최적화된 용접변수를 적용, 용접한 시편의 인장값을 보면 GTD 111DS 모재에 Rene 80 파우더로 용접된 시편의 인장강도가 상온/고온($760^{\circ}C$)의 조건에서 각각 GTD 111DS 모재의 인장강도 보다 높은 값을 나타내었다.
백동(白銅)은 구리에 다른 금속을 섞어 녹여 만든 합금으로, 현재 구리와 니켈의 합금으로 정의되고 있다. 그러나 학자들의 연구 대상과 시기에 따라 백동은 구리에 일정 비율 이상의 주석을 더한 금속으로 정의되기도 하고, 구리에 주석과 아연과 납을 합금한 것으로 말하기도 한다. 이렇듯 백동은 그 정의에 차이가 있어 용어의 해석과 표기에 혼란이 있어 왔다. 본 연구는 문헌 기록을 토대로 시론적으로나마 백동의 구성 재료를 정리하고 그 흐름을 살피는 데 목적을 두었다. 이를 위해 먼저 백동 합금의 바탕 재료가 되는 구리의 이용과 구리 합금의 종류를 개괄적으로 살펴보고, 문헌의 백동 기록을 통해 그 사용과 인식을 정리해 보았다. 삼국시대 문헌에서부터 등장하기 시작하는 백동은 고려와 조선시대를 거쳐 근대기까지 꾸준히 보이는데 관직의 상징물부터 교역품, 생활기물, 화폐에 이르기까지 각 시대와 문화에 따라 다양하게 쓰였다. 문헌 기록을 살펴보면 백동의 합금 재료는 현재 합금의 재료로 정의되고 있는 구리와 니켈뿐이 아닌데, 시대에 따라 조금씩 차이가 있으나 구리를 합금의 바탕 금속으로 이용한다는 점은 동일하다. 구리 외의 합금 재료로는 주석, 비석 및 비상, 아연, 납 등이 등장하며, 그 과정에서 합금을 의미하는 백동과, 백색의 금속을 의미하는 백동이 혼용되었음을 알 수 있었다. 현재 정의되고 있는 백동의 합금 재료인 니켈은 비교적 발견 시기가 정확한 금속으로 현대 공업과 산업 분야의 소재로 폭넓게 쓰이고 있다. 니켈이 우리나라에 도입된 시기는 조선 말기에서 근대기로 추정되고 있으나 그 이용과 사용에 대해서는 구체적으로 알려진 바가 없다. 이에 본 연구에서는 근대기 신문기사와 통계자료를 바탕으로 니켈의 수용과 그 이용을 함께 살피고, 장인들의 증험을 토대로 니켈을 이용한 백동 합금이 공예품에 사용된 시기를 추정해 보았다. 재료는 기술의 발전과 퇴보에 직접적인 요인이 되며, 기술의 발달은 문명과 문화를 변화시키는 토대가 된다. 이러한 맥락에서 본 연구는 시론적으로나마 합금의 재료를 중심으로 백동을 살펴보고자 하였으며 니켈이라는 재료의 이용에 대해 고찰해 보았다.
Nickel-based and iron-based alloys have been developed and commercialized for a wide range of high performance applications at severely corrosive and high temperature environment. This alloy foam has an outstanding performance which is predestinated for diesel particulate filters, heat exchangers, and catalyst support, noise absorbers, battery, fuel cell, and flame distributers in burners in chemical and automotive industry. Production of alloy foam starts from high-tech coating technology and heat treatment of transient liquid-phase sintering in the high temperature. These technology allow for preparation of a wide variety of foam compositions such as Ni, Cr, Al, Fe on various pore size of pure nickel foam or iron foam in order for tailoring material properties to a specific application.
Arab, Sanaa.T.;Emran, Khadijah.M.;Al-Turaif, Hamad A.
대한화학회지
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제56권4호
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pp.448-458
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2012
In order to develop alloy resistance in aggressive sulphat ion, the corrosion behavior of metallic glasses $Ni_{92{\cdot}3}Si_{4.5}B_{32}$, $Ni_{82,3}Cr_7Fe_3Si_{4.5}B_{3.2}$ and $Ni_{75.5}Cr_{13}Fe_{4.2}Si_{4.5}B_{2.8}$ (at %) at different concentrations of $H_2SO_4$ solutions was examined by electrochemical methods and Scanning Electron Microscope (SEM) and X-ray Photoelectron Microscopy (XPS) analyses. The corrosion kinetics and passivation behavior was studied. A direct proportion was observed between the corrosion rate and acid concentration in the case of $Ni_{92{\cdot}3}Si_{4.5}B_{32}$ and $Ni_{75.5}Cr_{13}Fe_{4.2}Si_{4.5}B_{2.8}$ alloys. Critical concentration was observed in the case of $Ni_{82,3}Cr_7Fe_3Si_{4.5}B_{3.2}$ alloy. The influence of the alloying element is reflected in the increasing resistance of the protective film. XPS analysis confirms that the protection film on the $Ni_{92{\cdot}3}Si_{4.5}B_{32}$ alloy was NiS which is less protective than that formed on Cr containing alloys. The corrosion rate of $Ni_{82,3}Cr_7Fe_3Si_{4.5}B_{3.2}$ and $Ni_{75.5}Cr_{13}Fe_{4.2}Si_{4.5}B_{2.8}$. alloys containing 7% and 13% Cr are $7.90-26.1{\times}10^{-3}$ mm/y which is lower about 43-54 times of the alloy $Ni_{92{\cdot}3}Si_{4.5}B_{32}$ (free of Cr). The high resistance of $Ni_{75.5}Cr_{13}Fe_{4.2}Si_{4.5}B_{2.8}$ alloy at the very aggressive media may due to thicker passive film of $Cr_2O_3$ which hydrated to hydrated chromium oxyhydroxide.
Appropriate thermo-mechanical properties of nickel-based superalloys are achieved by heat treatment, which induces precipitation and solid solution hardening; thus, information on the temperature ranges of precipitation and dissolution of the precipitates is essential for the determination of the heat treatment condition. In this study, thermal analyses of nickel-based superalloys were performed by differential scanning calorimetry method under conditions of various heating rates of 5, 10, 20, or 40K/min in a temperature range of 298~1573K. Precipitation and dissolution temperatures were determined by measuring peak temperatures, constructing trend lines, and extrapolating those lines to the zero heating rate to find the exact temperature under isothermal condition. Determined temperatures for the precipitation reactions were 813, 952, and 1062K. Determined onset, peak, and offset temperatures of the first dissolution reaction were 1302, 1388, and 1406K, respectively, and those values of the second dissolution reaction were 1405, 1414, and 1462K. Determined solvus temperature was 1462K. The study showed that it was possible to use a simple method to obtain accurate phase transition temperatures under isothermal condition.
We fabricated Ni-based alloy substrates for YBCO coated conductor using powder metallurgy. Tungsten and copper were selected as alloy elements due to their mutual solubility to the base element of nickel. The alloying elements were mixed with nickel using ball milling and dried in air. The powder mixtures were packed in a rubber mold, cold isostatic pressed 200 MPa and made into rods. The compacted rods were sintered at $1150^{\circ}C$ for 6 hours for densification. It was confirmed by neutron diffraction experiment that W and Cu atoms made complete solid solution with Ni. Lattice constant of nickel alloy increased by $0.004{\AA}$ for 1at. $\%$ W in Ni-W alloy, $0.0006{\AA}$ for 1 at. $\%$ Cu in Ni-W-Cu alloy.
PURPOSE. The purpose of this study was to evaluate cell toxicity due to ion release caused by galvanic corrosion as a result of contact between base metal and titanium. MATERIALS AND METHODS. It was hypothesized that Nickel (Ni)-Chromium (Cr) alloys with different compositions possess different corrosion resistances when contacted with titanium abutment, and therefore in this study, specimens ($10{\times}10{\times}1.5mm$) were fabricated using commercial pure titanium and 3 different types of Ni-Cr alloys (T3, Tilite, Bella bond plus) commonly used for metal ceramic restorations. The specimens were divided into 6 groups according to the composition of Ni-Cr alloy and contact with titanium. The experimental groups were in direct contact with titanium and the control groups were not. After the samples were immersed in the culture medium - Dulbecco's modified Eagle's medium[DMEM] for 48 hours, the released metal ions were detected using inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) and analyzed by the Kruskal-Wallis and Mann-Whitney test (P<.05). Mouse L-929 fibroblast cells were used for cell toxicity evaluation. The cell toxicity of specimens was measured by the 3-{4,5-dimethylthiazol-2yl}-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) test. Results of MTT assay were statistically analyzed by the two-way ANOVA test (P<.05). Post-hoc multiple comparisons were conducted using Tukey's tests. RESULTS. The amount of metal ions released by galvanic corrosion due to contact between the base metal alloy and titanium was increased in all of the specimens. In the cytotoxicity test, the two-way ANOVA showed a significant effect of the alloy type and galvanic corrosion for cytotoxicity (P<.001). The relative cell growth rate (RGR) was decreased further on the groups in contact with titanium (P<.05). CONCLUSION. The release of metal ions was increased by galvanic corrosion due to contact between base metal and titanium, and it can cause adverse effects on the tissue around the implant by inducing cytotoxicity.
The castability of base metal alloys for dental casting in influenced by burn-out temperature and recent percentage. Burn-out temperatures for casting are set at 200$^{\circ}F$ interval from 1000$^{\circ}F$ to 1800$^{\circ}F$. According to recast metal percent in new cast alloy metal alloys are tested. The results are as followings: 1. In the new alloy(100%), the castability is the most. 2. The burn-out temperature in 1600$\sim$1800$^{\circ}F$, castability of 100% new alloy was more four times than of 50% new alloy plus 50% recast alloy. The using of 50% new alloy and 50% recast alloy, therefore, was unlike in castability. 3. The burn-out temperature in 1600$^{\circ}F$, castability of 100% new alloy was more than four times in soaking 20 minutes, but there was no any difference at 18700$^{\circ}F$. 4. It is investigated that the optimal burn-out temperature is 1600$^{\circ}F$ for the C & B alloy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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