• 전기화학회지
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• 제27권1호
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• pp.8-14
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• 2024

오스테나이트계 스테인리스강은 내식성 및 성형성이 양호하여 다양한 분야에 적용되며, 구리계의 합금을 용가재로 하는 브레이징을 통하여 다양한 형상의 제품으로 가공되어 활용되고 있다. 이때, 구리 기반의 용가재와 스테인리스강의 계면에서 갈바닉 셀을 형성하여 부식을 촉진할 수 있으며, 확산을 통해 스테인리스강에 고용 시 형성되는 구리 과다 영역(Cu-rich region)은 공식 발생의 기점이 되어 내식성을 저하시킨다. 본 연구에서는 브레이징이 적용된 스테인리스강의 내식성을 개선하고자, AISI 316L 스테인리스강에 암모니아 가스를 이용한 질화처리를 적용하였다. 질화처리한 시편은 처리 온도가 증가함에 따라 두께가 증가하고 표면 경도가 높아졌다. 동전위분극시험을 통해 내식성을 평가한 결과 질화층 내 고용된 질소의 용출 및 부동태 거동으로 모재대비 내식성이 개선되었지만 처리온도가 높아 크롬질화물(CrN) 분율이 증가하는 경우 내식성이 감소하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권4호통권71호
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• pp.415-423
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• 2004

옥외 강구조물의 중요 소재인 무도장 내후성강의 장기 내식성을 평가하기 위해 우선 9년 이상 산업대기와 전원대기에 폭로된 본 강판 및 비교재 일반강판 시편의 천향면에 대해 중성의 인공우수에 침적시켜 전기화학적 부식전위, 임피던스 및 동전위 양분극 곡선으로 측정 및 그 결과를 고찰하였다. 산업대기 및 전원대기에 천향면으로 폭로된 내후성강 표면에는 부동태적인 안정화 녹층이 발달하였으며, 산업대기 폭로 표면의 인공우수에서의 부식속도는 $3{{\mu}m}/y$로 측정되어 우수한 내후내식 녹층으로 덮혀 있었다. 지속적으로 인공우수에 침적시키면 모든 시편 녹층은 점진적으로 열화되어 모재 철분의 양극산화용해 율속의 부식으로 진전됨을 나타내었다. 내후성 합금성분은 이런 부식의 진전을 지연시키고 있었다. 장기 내식성을 잘 평가하기 위해서는 9년보다 훨씬 장기간 대기폭로된 강재표면과 해당 대기 응축수 모사 수용액을 이용한 전기화학적 측정이 필요하다. 특히 본 측정방법들은 강재 표면의 원하는 부위와 폭로시간대에 거의 비파괴적으로 부식상황과 녹층의 상태와 정량적인 부식속도를 직접 바로 측정할 수 있게 하므로 강재를 사용한 교량, 탑, 건축물 등의 강구조물의 표면에 전기화학적 cell을 구성하고 이동측정기를 사용하면 강구조물의 내후 내식성을 현장즉시 측정 및 평가를 효과적으로 가능하게 할 수 있다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제8권4호
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• pp.162-169
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• 2009

Pure titanium and its alloys are drastically used in implant materials due to their excellent mechanical properties, high corrosion resistance and good biocompatibility. However, the widely used Ti-6Al-4V is found to release toxic ions (Al and V) into the body, leading to undesirable long-term effects. Ti-6Al-4V has much higher elastic modulus than cortical bone. Therefore, titanium alloys with low elastic modulus have been developed as biomaterials to minimize stress shielding. For this reason, Ti-30Ta-xZr alloy systems have been studied in this study. The Ti-30Ta containing Zr(5, 10 and 15 wt%) were 10 times melted to improve chemical homogeneity by using a vacuum furnace and then homogenized for 24 hrs at $1000^{\circ}C$. The specimens were cut and polished for corrosion test and Ti coating and then coated with TiN, respectively, by using DC magnetron sputtering method. The analyses of coated surface were carried out by field emission scanning electron microscope(FE-SEM). The electrochemical characteristics were examined using potentiodynamic (- 1500 mV~+ 2000 mV) and AC impedance spectroscopy(100 kHz~10 mHz) in 0.9% NaCl solution at $36.5{\pm}1^{\circ}C$. The equiaxed structure was changed to needle-like structure with increasing Zr content. The surface defects and structures were covered with TiN/Ti coated layer. From the polarization behavior in 0.9% NaCl solution, The corrosion current density of Ti-30Ta-xZr alloys decreased as Zr content increased, whereas, the corrosion potential of Ti-30Ta-xZr alloys increased as Zr content increased. The corrosion resistance of TiN/Ti-coated Ti-30Ta-xZr alloys were higher than that of the TiN-coated Ti-30Ta-xZr alloys. From the AC impedance in 0.9% NaCl solution, polarization resistance($R_p$) value of TiN/Ti coated Ti-30Ta-xZr alloys showed higher than that of TiN-coated Ti-30Ta-xZr alloys.

• Corrosion Science and Technology
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• 제13권2호
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• pp.70-80
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• 2014

Duplex stainless steels with nearly equal fraction of the ferrite(${\alpha}$) phase and austenite(${\gamma}$) phase have been increasingly used for various applications such as power plants, desalination facilities due to their high resistance to corrosion, good weldability, and excellent mechanical properties. Hyper duplex stainless steel (HDSS) is defined as the future duplex stainless steel with a pitting resistance equivalent (PRE=wt.%Cr+3.3(wt.%Mo+0.5wt.%W)+30wt.%N) of above 50. However, when HDSS is welded with gas tungsten arc (GTA), incorporation of nitrogen in the Ar shielding gas are very important because the volume fraction of ${\alpha}$-phase and ${\gamma}$-phase is changed and harmful secondary phases can be formed in the welded zone. In other words, the balance of corrosion resistance between two phases and reduction of $Cr_2N$ are the key points of this study. The primary results of this study are as follows. The addition of $N_2$ to the Ar shielding gas provides phase balance under weld-cooling conditions and increases the transformation temperature of the ${\alpha}$-phase to ${\gamma}$-phase, increasing the fraction of ${\gamma}$-phase as well as decreasing the precipitation of $Cr_2N$. In the anodic polarization test, the addition of nitrogen gas in the Ar shielding gas improved values of the electrochemical parameters, compared to the Pure Ar. Also, in the erosion-corrosion test, the HDSS welded with shielding gas containing $N_2$ decreased the weight loss, compared to HDSS welded with the Ar pure gas. This result showed the resistance of erosion-corrosion was increased due to increasing the fraction of ${\gamma}$-phase and the stability of passive film according to the addition $N_2$ gas to the Ar shielding gas. As a result, the addition of nitrogen gas to the shielding gas improved the resistance of erosion-corrosion.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권7호
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• pp.890-899
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• 2014

오스테나이트계 스테인리스강은 우수한 내식성으로 인해 다양한 산업에 널리 적용되는 재료이다. 그러나 열처리나 용접 실시 후 입계에 크롬 탄화물 생성으로 크롬 결핍대가 형성되어, 입계의 내식성이 상대적으로 취약해지는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 Ti 또는 Nb과 같은 탄소 안정화 원소를 첨가하여 크롬 탄화물 생성을 억제한다. 이러한 안정화된 스테인리스강에 대한 해수환경하에서의 내식성에 관한 연구는 적은 실정이다. 본 연구에서는 안정화 원소(Ti 및 Nb)를 함량 변수로 첨가한 스테인리스강에 대해 해수환경하에서 전기화학적 특성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 합금원소 첨가에 따른 미세조직의 변화를 관찰하였으며, 자연전위 측정과 동전위분극 실험을 통해 전기화학적 특성을 파악하였다. 미세조직 관찰 결과, 모든 시편에서 오스테나이트 기지상 이외에 합금원소 첨가에 따른 개재물이 관찰되었다. 이러한 개재물은 기지 조직과 상이한 전기화학적 특성을 가지는 것으로 판단되며, 안정화 원소의 종류 및 함량에 따라 뚜렷한 전기화학적 특성 차이를 나타냈다. 본 연구 결과 오스테나이트계 스테인리스강에 내식성 향상을 위해 첨가되는 Ti 또는 Nb은 첨가량에 따라 서로 다른 전기화학적 특성을 나타내므로, 이를 고려한 합금 설계가 중요할 것으로 사료된다.

• Journal of Korean Dental Science
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• 제10권1호
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• pp.10-21
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• 2017

Purpose: The purpose of this study was to investigate the electrochemical characteristics of nanotubular Ti-25Nb-xZr ternary alloys for dental implant materials. Materials and Methods: Ti-25Nb-xZr alloys with different Zr contents (0, 3, 7, and 15 wt.%) were manufactured using commercially pure titanium (CP-Ti), niobium (Nb), and zirconium (Zr) (99.95 wt.% purity). The alloys were prepared by arc melting in argon (Ar) atmosphere. The Ti-25Nb-xZr alloys were homogenized in Ar atmosphere at $1,000^{\circ}C$ for 12 hours followed by quenching into ice water. The microstructure of the Ti-25Nb-xZr alloys was examined by a field emission scanning electron microscope. The phases in the alloys were identified by an X-ray diffractometer. The chemical composition of the nanotube-formed surfaces was determined by energy-dispersive X-ray spectroscopy. Self-organized $TiO_2$ was prepared by electrochemical oxidation of the samples in a $1.0M\;H_3PO_4+0.8wt.%$ NaF electrolyte. The anodization potential was 30 V and time was 1 hour by DC supplier. Surface wettability was evaluated for both the metallographically polished and nanotube-formed surfaces using a contact-angle goniometer. The corrosion properties of the specimens were investigated using a 0.9 wt.% aqueous solution of NaCl at $36^{\circ}C{\pm}5^{\circ}C$ using a potentiodynamic polarization test. Result: Needle-like structure of Ti-25Nb-xZr alloys was transform to equiaxed structure as Zr content increased. Nanotube formed on Ti-25Nb-xZr alloys show two sizes of nanotube structure. The diameters of the large tubes decreased and small tubes increased as Zr content increased. The lower contact angles for nanotube formed Ti-25NbxZr alloys surfaces showed compare to non-nanotube formed surface. The corrosion resistance of alloy increased as Zr content increased, and nanotube formed surface showed longer the passive regions compared to non-treatment surface. Conclusion: It is confirmed that corrosion resistance of alloy increased as Zr content increased, and nanotube formed surface has longer passive region compared to without treatment surface.

• 전기화학회지
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• 제6권4호
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• pp.242-249
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• 2003

아연 전극은 고농도의 KOH전해질 용액의 알카리 전지용 양극재료로 폭넓게 이용되고 있다. 그러나 급속한 전기화학적 반응과 높은 용해도에 의한 수지상의 생성에 의해 사이클 수명이 현저하게 짧아지는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 용액온도 $25^{\circ}C$의 $40wt.\%$ KOH 전해질에 $Ca(OH)_2$, Citrate, Tartrate 및 Gluconate 등의 첨가제를 첨가하고 그리고 $Pb_3O_4\;5wt\%$를 아연 전극에 혼합하였을 때 아연 전극의 전기화학적 거동에 미치는 Pb,04와 첨가제의 효과를 동전위 분극 곡선, 순환전위전해분석법, 가속수명시험 및 SEM사진 분석을 통하여 고찰하였다. $Pb_3O_4$의 첨가는 아연 전극의 부식 속도를 확실히 감소시키는 효과가 있었으며 그리고 $Pb_3O_4$의 첨가에 의한 아연 전극의 부식 전위는 순수아연 전극에 비하여 다소 높았으나 개로 전압에는 거의 영향이 없었다. 그리고 4가지 종류의 첨가제는 내식성과 가속 수명시험시의 사이클 수명을 향상시키는 데 중요한 역할을 하고 있는 것으로 확인되었다. 더욱이 Tartrate 첨가는 4가지 종류의 첨가제 중에서 상대적으로 충방전 특성을 개선할 뿐 아니라 양호한 내식성 효과가 확인되었다.

• 한국표면공학회지
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• 제50권1호
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• pp.35-41
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• 2017

$TiO_2$, $Al_2O_3$, and $TiO_2-Al_2O_3$ nanolaminated films were grown by atomic layer deposition (ALD) on the 316L stainless steel (SS316L) substrates at a temperature of $150^{\circ}C$. The growth kinetics of $ALD-TiO_2$ and $Al_2O_3$ thin films were systematically investigated in order to precisely control the thickness of each layers in the $TiO_2-Al_2O_3$ nanolaminated films using a high-resolution transmission electron microscopy. And, the exact deposition rates of $ALD-TiO_2$ on $Al_2O_3$ surface and $ALD-Al_2O_3$ on $TiO_2$ surface were revealed to be 0.0284 nm/cycle and 0.11 nm/cycle, respectively. At given growth conditions, the microstructures of $TiO_2$, $Al_2O_3$ and $TiO_2-Al_2O_3$ nanolaminated films were amorphous. The potentiodynamic polarization test revealed that the $TiO_2-Al_2O_3$ nanolaminated film coated SS316L had a best corrosion resistance, although all ALDcoated SS316L exhibited a clear improvement of the corrosion resistance compared with a bare SS316L.

• 한국표면공학회지
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• 제51권1호
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• pp.54-61
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• 2018

Plasma Nitriding treatment was performed on STS 204Cu stainless steel samples at a temperature of $400^{\circ}C$ for 15 hours with varying $N_2$ content as 10%, 15% and 25%. Regardless of the content of $N_2$, S-Phase which is a hardened layer of Nitrogen (N) supersaturated phase, was formed in the surface of plasma treated samples. When $N_2$ content was 25%, the thickness of the hardened layer reached up to about $7{\mu}m$ and the surface hardness reached a value of $560Hv_{0.05}$, which is about 2.5 times higher than that of untreated sample (as received $220Hv_{0.05}$). From potentiodynamic polarization test, it was observed that compared to as received sample, the corrosion potential and the corrosion current density of the plasma treated samples were decreased regardless of the $N_2$ content, but the corrosion resistance was not increased much due to the precipitation of $Cr_2N$. On the other hand, pitting potential of the samples treated with 10% and 15% $N_2$ was higher than that of as received sample, however, the samples treated with 25% exhibited a lower pitting potential. Therefore, 10% $N_2$ content was selected as optimum plasma nitriding condition and to further increase both the thickness and surface hardness and the corrosion resistance of the hardened layer, different $CH_4$ content such as 1%, 3% and 5% was introduced into the plasma nitriding atmosphere. With 1% $CH_4$, the thickness of the hardened layer reached up to about $11{\mu}m$ and the surface hardness was measured as about $620Hv_{0.05}$, which is about 2.8 times that of as received sample. And the corrosion resistance of the plasma treated sample by using 1% $CH_4$ was improved significantly due to much higher pitting potential, and lower corrosion current density. When the $CH_4$ content was more than 1%, the thickness and surface hardness of the hardened layer decreased slightly and the corrosion resistance also decreased.

• 전기화학회지
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• 제1권1호
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• pp.45-51
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• 1998

Ni-MH 전지의 음극으로 쓰이는 수소저장합금(MH)의 한 종류인 $AB_2$계 합금은 수소저장량이 큰 장점이 있으나 초기활성화나 싸이클 수명 및 자기방전 특성이 나쁜 단점이 있다. 본 연구에서는 Zr-Ti-V-Mn-Ni계 합금에 비화학양론적으로 Cr을 소량 첨가했을 때와 La을 첨가하여 불화처리 했을 때의 초기활성화, 싸이클 수명 및 자기방전에 미치는 영향을 조사하였다 EPMA 및 SEM을 이용하여 합금의 표면을 분석하였으며 XRD 분석으로 결정구조를 관찰하였다. 또한 합금으로 전극을 제조하여 정전류 시험법, 임피던스법과 전위주사법 등에 의해 전극특성을 조사하였다. Cr이 첨가될수록 전극표면에 안정한 산화막이 형성되어 V등의 전해질로의 용해를 막아주어 충, 방전에 따른 수명특성 및 자기방전 특성을 향상시키지만 초기 전하이동 반응이 저해되어 초기활성화 특성이 악화되었다. La을 첨가 후 불화처리하면 표면에 반응성이 좋은 입자를 형성하여 전극의 초기 활성화가 크게 향상되었다.