입계 부식과 분극 실험

소개글

입계 부식과 분극 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

제 1 장 서 론
1.1 스테인리스강이란?
1.2 분극 실험의 이론적 배경
1.3 입계 부식의 이론적 배경
1.4 실험의 목적

제 2 장 본 론
2.1 분극 실험의 방법
2.2 입계 실험의 방법

제 3 장 결 론
3.1 분극 실험의 결과 및 결론
3.2 입계 실험의 결과 및 결론

본문내용

시험편이 크다든지 예리한 각부가 있으면 성형품이 완전치 못한 경우가 있다.
(4) 저융합금에 의한 시험편의 마운팅
마운팅법은 수지에 의한 주입성형과 같은 방법으로 금속형 중에 시험편을 놓고 용융한 합금을 주입하는 것이 좋다.
사용하는 합금은 마운팅할 때 허용되는 온도를 선정하고, 70℃이하에서 마운팅 하고자 할 때에는 우드메탈이 좋으나, 용융점이 100℃이하인 것은 열탕에서 풀어지므로 마운팅에서 꺼내기가 용이하다.
이러한 합금 마운팅법에서 주의를 요하는 것은 에칭할 경우, 시험편과 합금간의 국부전지작용에 의해 마운팅용 합금의 일부가 부식되거나, 시험편의 에칭이 불충분하므로 전부가 에칭이 되지 않는다는 것이다. 버프(Buff) 마무리 후에 내던져 놓으면 부식된다.
2.2 입계 실험 방법
*시험을 시작하기 전에는 반드시 실험복을 착용한다.
[1] 자신의 시편 맞는지 확인한다. 또한 실험 도중 다른 시편과 섞일 염려가 있지 때문에 다른 시편과 섞이지 않도록 주의 하며 실험을 시행한다.
[2] 입계 실험을 하기 위해서는 시편을 연마하여야 한다. 연마는 6면 모두 하여야하며, 5면은 #600까지 하고 넓은 나머지 1면은 #2000까지 연마를 하여야한다. 이번 역시 기계를 이용한 습식 연마를 실시한다. 연마를 실시할 때에는 위의 분극 실험과 같은 절차로 실시한다.
[3] 연마를 끝낸 시편은 알코올로 세척을 한다. 세척을 한 시편은 각각의 면적과 질량을 측정한다.
[4] 실험에 사용할 용액은 질산(HNO3)용액이다. 질산은 강산을 띠며 인체에 유해하기 때문에 사용할 경우 조심하여야 한다. 냄새 또한 심하게 발생한다. 그러므로 반드시 후드 안에서 실험을 진행하도록 한다. 실험을 하기 전에 반드시 손에 비닐장갑을 착용한다. 질산용액은 메시실린더를 이용하여 700ml를 삼각플라스크에 담는다. 시편은 시편 고리를 이용하여 삼각플라스크의 질산 용액에 담근다. 이 때 시편은 서로 섞이지 않도록 시간 방향으로 놓는다.
실험 시간은 24시간으로 하고 온도는 120℃이다
[5] 24시간 후 삼각플라스크에 담긴 시편을 제거한다. 질산은 높은 온도로 인해 일부는 기체 상태로 있다. 기체 상태의 질산은 몸에 해롭기 때문에 들이 마시지 않도록 한다. 그렇기 때문에 실험은 반드시 후드 안에서 실험을 실시한다.
[6] 실험을 종료한 시편은 반드시 흐르는 물에 1차 세척을 한 후 초음파 세척기를 이용하여 2차 세척을 한다. 세척이 종료된 시편은 고밀도 질량저울을 이용하여 무게를 측정한다. 시편의 질량을 측정한 시편은 광학 현미경을 이용하여 시편의 조직을 관찰한다.
제 3 장. 결론
3.1 분극 실험의 결과 및 결론
<그림3.1 입계부식의 그래프 및 시편>
317L스테인리스강의 입계부식 실험을 한 결과 다음과 같은 그래프를 얻을 수 있었다. 또한 1% NaCl용액에서 317L스테인리스강이 공식 부식이 일어난 것을 확인할 수 있었다. 위의 그래프를 보고 알 수 있는 것은 다음과 같다. 활성화 영역과 부동태영역이 나타난 것을 볼 수 있고, 내식성을 알아볼 수 있는 iR, ic, ip를 알 수 있으며, ER, ETr값을 알 수 있다.
이 그래프에서 각 값은 iR은 약 -8이고 ic은 -5.5이다. ER은 약-350, ETr 약 380이다. 내식성은 ETr↑, ER↑, iR↓, ic↓, ip↓일 때 내식성은 좋다. 위의 그래프만으로는 내식성을 비교하여 판단 할 수는 없다. 그러나 우리가 알고 있듯이 스테인리스강의 내식성은 좋다는 것을 알고 있다.
3.2 입계 부식의 결과 및 결론
질량(g)
부피(mm²)
실험 전
10.5706
24.957
실험 후
9.8351
24.173
<표2.2 실험 전후의 질량, 부피 변화>
오스테나이트계 스테인리스강을 500∼800℃로 가열시키면 결정입계에 탄화물이 생성되고 인접부분의 크롬(Cr)량은 감소하여 크롬(Cr)결핍증(Cr depleted area)이 형성된다. 이러한 상태를 만드는 것을 예민화 열처리(Sensitization treatment)라 한다. 이렇게 처리된 강을 산성 용액중에 침지하면 크롬(Cr)결핍층이 현저히 부식되어 떨어져 나간다. 이러한 것을 입계부식(intergranular corrosion)이라 한다.
비예민화 스테인리스강은 일반적으로 입계부식이 생기지 않으나 Ni, P, Si등이 함유된 스테인리스강은 끓는 HNO3 용액중에 Cr6+이온이 함유되어 있는 경우, 입계부식이 생긴다.
317L의 입계부식 한 결과 위의 표와 같은 변화가 나타났다. 질량은 0.7355g 감소하였고, 부피는 0.784mm²이 감소하였다.
mdd=mg/dm²/day
위 식을 이용하여 부식 속도를 계산한 결과 0.469mdd가 얻었다. 스테인리스강은 내식성이 좋다고 하지만 입계부식 실험을 한 결과 내식성이 그렇게 좋다고 할 수 없다고 본다. 질량 감소는 7%나 일어났으며, 부피 감소는 3.14%나 일어났다. 내식성이 좋은 317L스테인리스강에서 이러한 질량과 부피 감소의 비율로 보았을 때 내식성이 좋다고 할 수 없다.
하지만 오스테나이테계 스테인리스강의 예민화 열처리 구간은 500∼800℃이다. 예민화 열처리 구간에서는 크롬(Cr)이 결핍되어 부식이 일어나기 쉽게 된다. 실험 후 데이터를 보면 부식이 많이 일어난 것을 알 수 있다. 부식 속도 또한 0.469mdd로 상당히 부식 속도가 빠르다는 것을 알 수 있다. 또한 317L시편의 표면은 조직을 관찰하기 힘들 정도로 부식이 많이 일어났다. 그 것은 317L의 조직을 관찰 하면 알 수 있다.
아래의 그림은 317L의 입계부식 후의 조직으로 현미경으로도 조직을 관찰하기 힘들 정도로 부식이 많이 일어난 것을 알 수 있다. 이 사진 만으로도 317L-650℃-30에서의 부식 속도는 빠르다는 것을 쉽게 알 수 있다. 다시 말하면 317L-650℃-30시편의 내식성이 그만큼 나쁘다는 것을 반증하는 것이기도 하다.
×100 ×500
<그림3.2 317L스테인리스강의 입계부식 후의 조직>
참고 문헌
Mars G. Fontana "Corrosion Engineering" McGraw-Hill
한정섭 "알기 쉬운 부식 및 방식공학" 반도출판사

키워드

분극실험,   입계실험,   오스테나이트계