Corrosion properties of dissimilar friction stir welded 6061 aluminum and HT590 steel were investigated to understand effects of galvanic corrosion. As cathode when coupled, HT590 was cathodically protected. However, the passivation of AA6061 made the aluminum alloy cathode temporarily, which leaded to corrosion of HT590. From the EIS analysis showing Warburg diffusion plot in Nyquist plots, it can be inferred that the stable passivation layer was formed on AA6061. However, the weld as well as HT590 did not show Warburg diffusion plot in Nyquist plots, suggesting that there was no barrier for corrosion or even if it exists, the barrier had no function for preventing and/or retarding charge transport through the passivation layer. The open circuit potential measurements showed that the potential of the weld was similar to that of HT590, which lied in the pitting region for AA6061, making the aluminum alloy part of the weld keep corrosion state. That resulted in the cracked oxide film on AA6061 of the weld, which could not play a role of corrosion barrier.
Gha-Young Kim;Jeong-Hyun Woo;Junhyuk Jang;Yang-Il Jung;Young-Ho Lee
방사성폐기물학회지
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제22권2호
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pp.211-217
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2024
The growing significance of sustainable energy technologies underscores the need for safe and efficient management of spent nuclear fuels (SNFs), particularly via deep geological disposal (DGD). DGD involves the long-term isolation of SNFs from the biosphere to ensure public safety and environmental protection, necessitating materials with high corrosion resistance for DGD canisters. This study investigated the feasibility of a Cu-Ni film, fabricated via additive manufacturing (AM), as a corrosion-resistant layer for DGD canister applications. A wire-fed AM technique was used to deposit a millimeter-scale Cu-Ni film onto a carbon steel (CS) substrate. Electrochemical analyses were conducted using aerated groundwater from the KAERI underground research tunnel (KURT) as an electrolyte with an NaCl additive to characterize the oxic corrosion behavior of the Cu-Ni film. The results demonstrated that the AM-fabricated Cu-Ni film exhibited enhanced corrosion resistance (manifested as lower corrosion current density and formation of a dense passive layer) in an NaCl-supplemented groundwater solution. Extensive investigations are necessary to elucidate microstructural performance, mechanical properties, and corrosion resistance in the presence of various corroding agents to simplify the implementation of this technology for DGD canisters.
The effect of post oxidation, water-quenched after holding in air for 5~420 seconds or cooling or furnace cooling, on corrosion resistance and phase formation characteristics of the surface layer of SM20C and SM45C carbon steels after gas nirtrocarbursing in the $NH_3-5%CO_2-N_2$ gas atmosphere at $580^{\circ}C$ for 3hours is studied. The compound layers of two steels consist of ${\varepsilon}-Fe_{2-3}N$, ${\gamma}^{\prime}-Fe_4N$ and $Fe_3O_4$, phases, however, the quantity of ${\gamma}^{\prime}-Fe_4N$ phase increases for the furnace cooled specimen compared to that of air cooling specimen. With increasing $NH_3$ content in the gas mixture and also increasing the keeping time in the air after gas nitrocarburising, the ${\varepsilon}-Fe_{2-3}N$ phase of compound layer increases, while the decreased current density recognizing the improvement of corrosion resistance are shown. the passive current density of SM45C steel is lower than that of SM20C steel at the same nitrocarburising conditions.
A low temperature plasma carburizing process was performed to AISI 304L austenitic stainless steel to achieve the enhancement of surface hardness without a compromise in their corrosion resistance. Attempts were made to investigate the influence of the processing temperatures on the surface-hardened layer during low temperature plasma carburizng in order to obtain the optimum processing conditions. The expanded austenite (${\gamma}C$) was formed on all the treated surfaces. Precipitates of chromium carbides were detected in the hardened layer (C-enriched layer) only for the specimen treated at $500^{\circ}C$. The hardened layer thickness of ${\gamma}C$ increased up to about $35\;{\mu}m$, with increasing treatment temperature. The surface hardness reached about 1000 $HK_{0.05}$, which is about 4 times higher than that of the untreated sample (250 $HK_{0.05}$). Minor loss in corrosion resistance was observed for the specimens treated at temperatures of $310^{\circ}C-450^{\circ}C$ compared with untreated austenitic stainless steel. Particularly, the precipitation of chromium carbides at $500^{\circ}C$ led to a significant decrease in the corrosion resistance.
In this work, on-site corrosion behavior of heat resistant tubes of T91, used as components of a superheater in a power plant for up to 25,762 h, has been investigated using scanning electron microscopy(SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and electron backscattered diffraction(EBSD), with the objectives of studying the composition, phase distribution, and evolution during service. A multi-layer structure of oxide scale was found on both the steamside and the fireside of the tube surface; the phase distribution was in the order of hematite/magnetite/spinel from the outer to the inner matrix on the steamside, and in the order of slag/magnetite/spinel from the outer to the inner matrix on the fireside. The magnetite layer was found to be rich in pores and cracks. The absence of a hematite layer on the fireside was considered to be due to the low oxygen partial pressure in the corrosion environment. The thicknesses of the hematite and of the slag-deposit layer were found to exhibit no significant change with the increase of the service time.
In this study, in order to improve corrosion resistance and wear resistance of aluminum, surface treatment was made by anodizing with oxalic acid solution and sealing with nano-diamond powder. Average size of nano-diamond powder was 30nm. Anodizing with oxalic acid made many pores in the aluminum oxide layer. Pore size and oxide thickness were investigated by scanning electron microscope (SEM). Pore size increased as temperature increased and voltage increased. It was possible to make oxide layer with pore diameter more than 50 nm. Oxide thickness increased as temperature and voltage and treatment time increased. Oxide layer with above $10{\mu}m$ thickness was made. Aluminum oxide layer with many pores was sealed by water with nano-diamond powder. Surface morphology was investigated by SEM. After sealing treatment with nano-diamond powder, corrosion resistance, wear resistance and hardness increased.
Stress corrosion cracks in Alloy 600 compact tension specimens tested at $325^{\circ}C$ in a simulated primary water environment of pressurized water reactor were analyzed by analytical transmission electron microscopy and secondary ion mass spectroscopy (SIMS). From a fine-probe chemical analysis, oxygen was found on the grain boundary just ahead of the crack tip, and chromium oxides were precipitated on the crack tip and the grain boundary attacked by the oxygen diffusion, leaving a Cr/Fe depletion (or Ni enrichment) zone. The oxide layer inside the crack was revealed to consist of a double (inner and outer) layer. Chromium oxides existed in the inner layer, with NiO and (Ni,Cr) spinels in the outer layer. From the nano-SIMS analysis, oxygen was detected at the locations of intergranular chromium carbides ahead of the crack tip, which means that oxygen diffused into the grain boundary and oxidized the surfaces of the chromium carbides. The intergranular chromium carbide blunted the crack tip, thereby suppressing the crack propagation.
Fe-(8.5, 18.5, 28.3, 36.9) wt% Cr alloys were corroded between 600 and $800^{\circ}C$ for up to 70 h in a 1 atm gas mixture that consisted of 0.0242 atm of $H_2S$, 0.031 atm of water vapor, and 0.9448 atm of nitrogen gas. Their corrosion resistance increased with an increment in the Cr content. The Fe-8.5%Cr alloy corroded fast, forming thick, fragile, nonadherent scales that consisted primarily of an outer FeS layer and an inner (Fe, Cr, O, S)-mixed layer. The outer FeS layer grew into the air by the outward diffusion of $Fe^{2+}$ ions, whereas the inner mixed layer grew by the inward diffusion of oxygen and sulfur ions. At the interface of the outer and inner scales, voids developed and cracking occurred. The Fe-(18.5, 28.3, 36.9)% Cr alloys displayed much better corrosion resistance than the Fe-8.5Cr alloy, because thin $Cr_2O_3$ or $Cr_2S_3$ scales formed.
Ceramic oxide layer was formed on the surface of high silicon aluminum alloy by using PEO (plasma electrolytic oxidation) process. The microstructure of the oxide layer was analyzed using scanning electron microscopy (SEM) and x-ray diffraction patterns (XRD). The high silicon aluminum alloy prior to PEO process consists of Al, Si and Al2Cu phases in XRD analysis, whereas Al2Cu phase selectively disappeared after PEO treatment. Considerable decrease of relative intensity in most of peaks in XRD results of the high silicon aluminum alloy treated by PEO process was observed. It may be attributed to the formation of amorphous phases after PEO treatment. The corrosion behavior of the high silicon aluminum alloy treated by PEO process was investigated using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and other electrochemical techniques (i.e., open circuit potential and polarization curve). Electroanalytical studies indicated that the high silicon aluminum alloy treated by PEO process shows greater corrosion resistance than that untreated by PEO process.
Corrosion of nickel-base alloys (Hastelloy C-276, Inconel 625, and Inconel X-750) in $500^{\circ}C$, 25MPa supercritical water (with 10 wppb oxygen) was investigated to evaluate the suitability of these alloys for use in supercritical water reactors. Oxide scales formed on the samples were characterized by gravimetry, scanning electron microscopy/energy dispersive spectroscopy, X-ray diffraction, and X-ray photoelectron spectroscopy. The results indicate that, during the 1000h exposure, a dense spinel oxide layer, mainly consisting of a fine Cr-rich inner layer ($NiCr_{2}O_{4}$) underneath a coarse Fe-rich outer layer ($NiFe_{2}O_{4}$), developed on each alloy. Besides general corrosion, nodular corrosion occurred on alloy 625 possibly resulting from local attack of ${\gamma}$" clusters in the matrix. The mass gains for all alloys were small, while alloy X -750 exhibited the highest oxidation rate, probably due to the absence of Mo.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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