목차
1. 실험 목적
2. 이론적 배경
[1] Ti (티타늄)
[2] 부식(Corrosion)
[3] Tafel 외삽법
3. 실험 도구
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 고찰
7. 참고 및 문헌
2. 이론적 배경
[1] Ti (티타늄)
[2] 부식(Corrosion)
[3] Tafel 외삽법
3. 실험 도구
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 고찰
7. 참고 및 문헌
본문내용
리피스. Mesh-screen등은 조그만 치수의 변화가 장치성능에 큰 영향을 미치므로 부식여유를 두어서는 안된다. 비금속재료는 때때로 경제성 및 재료성능에 비해 금속재료에 뒤지지 않으므로 그들의 사용가능성이 검토되어야 한다.
③적정 설계
부식가능성을 최소화 하기 위해 각 장치의 적절한 배수(Drainage), 틈새(Crevice)최소화, 검사 및 정비의 용이, 가능한 맞대기 용접방식 채택을 해야 한다. 가능한 서로 다른 금속의 접촉을 피하고 부득이한 경우 절연조치를 해야 한다. 보온재는 습기를 흡수해서는 안되며 금속재료는 적절한 열처리와 표면처리를 실시한다.
④부식환경 변화
유체중의 산소함량 변화, 불활성 가스 치환, 수분제거, 온도/pH변화에 의해 부식속도가 큰 차이가 있다. 한 예로 산용액을 다루는 시스템에서 불활성 가스 치환에 의한 산소함량의 감소로 구리 혹은 니켈 합금을 보호 할 수 있다.
⑤부식방지제(Inhibitor)
⑥음전기 보호(Cathodic protection)
이 전기 화학적 방법은 지하에 설치되어 토양과 접촉하고 있는 탄소강재의 배관 혹은 탱크에 적절히 이용될 수 있다. 또한 물과 접촉하고 있는 배, 해안 구조물 및 탱크에도 적정히 이용될 수 있다. 음전기 보호법중 Sacrificial-Anode법은 아연, 마그네슘, 혹은 알루미늄을 땅에 묻던지 보호되는 장치의 표면에 부착하여 양극(Anode)으로 사용하므로서 이들의 부식에 의해 필요한 전류가 발생된다. Impressed emf방법은 탄소, 백금 기타 난부식성재료를 땅에 묻던지 표류(수용액의 경우)시켜 양극으로 사용하고 직류전기를 외부에서 공급하는 방법이다.
⑦유기물질 도장(organic coatings)
부식성유체에 견딜 수 있는 유기물질을 일정두께(0.75mm)이상으로 금속표면에 도포 하거나, 고분자 물질을 여러 겹으로 (2.5mm이상)덧 씌움으로서 표면을 부식으로부터 보호하는 방법이다. 이 경우 코팅된 lining을 정기적으로 검사하여 균일하게 도포 되었는지를 확인해야 한다.
⑧Glass-lined steel
특수유리를 적절한 방법으로 강재에 1.5~2.5mm의 두께로 덧씌운다. 이 방법은 부식성이 큰 산용액을 취급하는 장치에 주로 이용되며 덧씌움 막이 깨지기 쉬우므로 라이닝의 설치, 검사, 유지보수에 각별한 신경을 써야 한다.
⑨Cladding & Overlay
부식에 견디는 물질을 모재에 적절한 방법(Hot rolling혹은 Pressure weld)으로 압착시키는 방법을 Cladding 이라 하고, 부식에 견디는 물질을 용접봉으로 사용하여 모재에 용접층을 형성하는 방법을 Overlay라 한다.
⑩Metallic Lining
부식환경이 대단히 심각하지 않은 경우 모재표면에 아연, 주석, 카드뮴, 납 및 알루미늄을 코팅하여 코팅된 물질의 순수한 부식저항 뿐만 아니라 모재와의 전기화학적 성질(보통 코팅물질이 양극으로 작용)을 이용한다.
⑪방식방법의 분류
[표3.방식 방법의 분류]
[3] Tafel 외삽법
Tafel영역을 (+)방향 으로 외삽시키면 부식전위 Ecorr에서 부식저류밀도 Icorr을 얻을 수 있다. 이를 Tafel 외삽법이라 한다.
[그림4.Tafel 외삽법]
3. 실험 도구
Ti금속시편, 전선,납, 납땜기, 경화제, 마운팅몰드, 에폭시수지, 알루미나분말용액(Al2O3 : 1.0㎛, 0.3㎛), sand paper(#600~#2000), polisher, 1M HCl용액 1ℓ, 부식시험기 (전류공급장치,Graphite,Caromal electrode,컴퓨터,cms100)
4.실험 방법
1) 준비된 Ti금속시편을 1× 1[㎝]로 절단한다
2) 시편의 한쪽 면에 전기가 통하도록 전선에 납땜을 한다.
3) 에폭시수지에 경화제를 10:1 비율로 혼합한 뒤 콜드마운팅을 한다.
4) 마운팅이 된 시편을 sand paper(#600~#2000)로 폴리싱한 후, 알루미나(Al2O3) 분말용액(1.0㎛, 0.3㎛)을 사용하여 오토폴리셔를 이용하여 폴리싱을 한다.
5) 1M의 HCl용액 1ℓ를 준비한다.
6) 용액에 시편(+)과 Graphite(-), Caromel electrode를 담근 후 전류공급장치에 연결한다.
7) CMS100 프로그램을 이용하여 그래프를 얻고 측정값을 받는다.
[그림5. 시편을 전류공급장치에 연결한 사진]
5.실험결과
[그림5.Ti Tafel Curve]
Ecorr : -264.3 mVsce , Icorr : 1.038 X 10-7 A/cm2
6.고찰
이번실험은 Ti금속의 전기화학적인 부식에 대한 실험 이였다.
부식(corrosion)이란 금속이 액체용액에 의해 퇴보되는 현상이라고 정의될 수 있다. 이를 다른 말로 표현하면 주위환경과의 전기 화학적 또는 화학적 반응에 의해 금속에 가해지는 공격이라고 할 수 있다. 이처럼 부식의 가장 중요한 특징은 전기 화학적 기구(electrochemical mechanism)에 의해 발생한다는 것이다.
이러한 부식은 전기적 전하의 이동이 수반되는 전기화학적 관점에서 이해할 수 있다. 부식이 진행되기 위해서는 양극반응에 의해 생성된 전자가 소모될 수 있는 음극반응이 있어야 한다. 이 실험을 통해 우선 시편을 자르는 방법부터 몰드를 이용해서 마운팅을 하는 방법, 그리고 폴리싱을 하는 방법에 대해서 자세하게 알 수 있었고,부식과 기본적인 전기화학의 원리에 대해 이해할 수 있었다.
7.참고문헌
1. 부식과 방식, 임우조 외 3명, 1994, 원항출판사, pp 99-111
2. G.perboni, G.Rocchini,corrosion186, paper 352, Houston 1986
3. Ulick R,Evans, An Introduction to Metallic corrosion 3rd Edition, 1981, pp 64-67
4. http://www.metal.or.kr/college/m_surface/m_corrosion.shtm (2006년)
5. http://wwwk.dongguk.ac.kr/~shpark/instr.htm (2006년)
6.http://www.tia.co.kr/index_kor.html (2006년)
③적정 설계
부식가능성을 최소화 하기 위해 각 장치의 적절한 배수(Drainage), 틈새(Crevice)최소화, 검사 및 정비의 용이, 가능한 맞대기 용접방식 채택을 해야 한다. 가능한 서로 다른 금속의 접촉을 피하고 부득이한 경우 절연조치를 해야 한다. 보온재는 습기를 흡수해서는 안되며 금속재료는 적절한 열처리와 표면처리를 실시한다.
④부식환경 변화
유체중의 산소함량 변화, 불활성 가스 치환, 수분제거, 온도/pH변화에 의해 부식속도가 큰 차이가 있다. 한 예로 산용액을 다루는 시스템에서 불활성 가스 치환에 의한 산소함량의 감소로 구리 혹은 니켈 합금을 보호 할 수 있다.
⑤부식방지제(Inhibitor)
⑥음전기 보호(Cathodic protection)
이 전기 화학적 방법은 지하에 설치되어 토양과 접촉하고 있는 탄소강재의 배관 혹은 탱크에 적절히 이용될 수 있다. 또한 물과 접촉하고 있는 배, 해안 구조물 및 탱크에도 적정히 이용될 수 있다. 음전기 보호법중 Sacrificial-Anode법은 아연, 마그네슘, 혹은 알루미늄을 땅에 묻던지 보호되는 장치의 표면에 부착하여 양극(Anode)으로 사용하므로서 이들의 부식에 의해 필요한 전류가 발생된다. Impressed emf방법은 탄소, 백금 기타 난부식성재료를 땅에 묻던지 표류(수용액의 경우)시켜 양극으로 사용하고 직류전기를 외부에서 공급하는 방법이다.
⑦유기물질 도장(organic coatings)
부식성유체에 견딜 수 있는 유기물질을 일정두께(0.75mm)이상으로 금속표면에 도포 하거나, 고분자 물질을 여러 겹으로 (2.5mm이상)덧 씌움으로서 표면을 부식으로부터 보호하는 방법이다. 이 경우 코팅된 lining을 정기적으로 검사하여 균일하게 도포 되었는지를 확인해야 한다.
⑧Glass-lined steel
특수유리를 적절한 방법으로 강재에 1.5~2.5mm의 두께로 덧씌운다. 이 방법은 부식성이 큰 산용액을 취급하는 장치에 주로 이용되며 덧씌움 막이 깨지기 쉬우므로 라이닝의 설치, 검사, 유지보수에 각별한 신경을 써야 한다.
⑨Cladding & Overlay
부식에 견디는 물질을 모재에 적절한 방법(Hot rolling혹은 Pressure weld)으로 압착시키는 방법을 Cladding 이라 하고, 부식에 견디는 물질을 용접봉으로 사용하여 모재에 용접층을 형성하는 방법을 Overlay라 한다.
⑩Metallic Lining
부식환경이 대단히 심각하지 않은 경우 모재표면에 아연, 주석, 카드뮴, 납 및 알루미늄을 코팅하여 코팅된 물질의 순수한 부식저항 뿐만 아니라 모재와의 전기화학적 성질(보통 코팅물질이 양극으로 작용)을 이용한다.
⑪방식방법의 분류
[표3.방식 방법의 분류]
[3] Tafel 외삽법
Tafel영역을 (+)방향 으로 외삽시키면 부식전위 Ecorr에서 부식저류밀도 Icorr을 얻을 수 있다. 이를 Tafel 외삽법이라 한다.
[그림4.Tafel 외삽법]
3. 실험 도구
Ti금속시편, 전선,납, 납땜기, 경화제, 마운팅몰드, 에폭시수지, 알루미나분말용액(Al2O3 : 1.0㎛, 0.3㎛), sand paper(#600~#2000), polisher, 1M HCl용액 1ℓ, 부식시험기 (전류공급장치,Graphite,Caromal electrode,컴퓨터,cms100)
4.실험 방법
1) 준비된 Ti금속시편을 1× 1[㎝]로 절단한다
2) 시편의 한쪽 면에 전기가 통하도록 전선에 납땜을 한다.
3) 에폭시수지에 경화제를 10:1 비율로 혼합한 뒤 콜드마운팅을 한다.
4) 마운팅이 된 시편을 sand paper(#600~#2000)로 폴리싱한 후, 알루미나(Al2O3) 분말용액(1.0㎛, 0.3㎛)을 사용하여 오토폴리셔를 이용하여 폴리싱을 한다.
5) 1M의 HCl용액 1ℓ를 준비한다.
6) 용액에 시편(+)과 Graphite(-), Caromel electrode를 담근 후 전류공급장치에 연결한다.
7) CMS100 프로그램을 이용하여 그래프를 얻고 측정값을 받는다.
[그림5. 시편을 전류공급장치에 연결한 사진]
5.실험결과
[그림5.Ti Tafel Curve]
Ecorr : -264.3 mVsce , Icorr : 1.038 X 10-7 A/cm2
6.고찰
이번실험은 Ti금속의 전기화학적인 부식에 대한 실험 이였다.
부식(corrosion)이란 금속이 액체용액에 의해 퇴보되는 현상이라고 정의될 수 있다. 이를 다른 말로 표현하면 주위환경과의 전기 화학적 또는 화학적 반응에 의해 금속에 가해지는 공격이라고 할 수 있다. 이처럼 부식의 가장 중요한 특징은 전기 화학적 기구(electrochemical mechanism)에 의해 발생한다는 것이다.
이러한 부식은 전기적 전하의 이동이 수반되는 전기화학적 관점에서 이해할 수 있다. 부식이 진행되기 위해서는 양극반응에 의해 생성된 전자가 소모될 수 있는 음극반응이 있어야 한다. 이 실험을 통해 우선 시편을 자르는 방법부터 몰드를 이용해서 마운팅을 하는 방법, 그리고 폴리싱을 하는 방법에 대해서 자세하게 알 수 있었고,부식과 기본적인 전기화학의 원리에 대해 이해할 수 있었다.
7.참고문헌
1. 부식과 방식, 임우조 외 3명, 1994, 원항출판사, pp 99-111
2. G.perboni, G.Rocchini,corrosion186, paper 352, Houston 1986
3. Ulick R,Evans, An Introduction to Metallic corrosion 3rd Edition, 1981, pp 64-67
4. http://www.metal.or.kr/college/m_surface/m_corrosion.shtm (2006년)
5. http://wwwk.dongguk.ac.kr/~shpark/instr.htm (2006년)
6.http://www.tia.co.kr/index_kor.html (2006년)
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