A Study on Protection of Stainless Steel Substrate against Corrosion in Molten Carbonate by Formation of Aluminum Diffusive Layer Using a Slurry Coating Method

슬러리 코팅법에 의한 스테인레스 스틸 표면에서의 알루미늄 확산막 제조 및 용융탄산염 내에서의 내식 특성 연구

A stainless steel separator for a molten carbonate fuel cell is usually coated with aluminum diffusive layer to protect its surface against corrosion by the molten carbonate at high temperatures. In this study, a relatively simple method was devised to form the aluminum diffusive layer on a stainless steel substrate. Slurry coating of aluminum on the substrate followed by heat treatment under reducing atmosphere at $650\~800^{\circ}C$ produced the aluminum diffusive layer of $25\~80{\mu}m$ thickness. The thickness of aluminum diffusive layer increased with increasing the temperature or duration of the heat-treatment. The corrosion resistance against molten carbonate under oxidizing atmosphere was significantly improved by aluminum diffusive layer formed by the sluny painting and heat treatment method. Moreover, the sample prepared in this study showed corrosion behavior similar to the sample with aluminum diffusive layer prepared by ion vapor deposition and heat treatment.

용융탄산염 연료전지의 분리판 재료로 사용되는 스테인레스 스틸은 고온 용융탄산염 분위기에서 부식이 심각하여 일반적으로 표면에 알루미늄 확산막을 코팅함으로써 내식성을 향상시켜 사용하고 있다. 본 연구에서는 기존 방법에 비해 보다 경제적인 슬러리 페인팅 및 열처리에 의한 알루미늄 확산막 형성 방법을 고안하여, 스테인레스 스틸 시편 표면에 알루미늄 확산막을 코팅하고, 산화 분위기의 용융탄산염에서 부식 실험을 수행하였다. $650\~800^{\circ}C$에서 제작된 알루미늄 확산막의 두께는 $25\~80{\mu}m$였으며, 열처리 온도가 높고 열처리 시간이 증가할 수록 알루미늄 확산막의 두께가 증가하였다. 부식 실험 결과 스테인레스 스틸 316L의 용융탄산염에 대한 내식성은 알루미늄 확산막을 표면에 형성시킴으로써 크게 향상되었음을 확인하였다. 또한 분극 실험 결과 슬러리 페인팅 및 열처리 방법에 의하여 알루미늄 확산막이 형성된 시편은 기존의 IVD 및 열처리 방법에 의해 알루미늄 확산막이 제작된 시편과 유사하게 안정한 부동태 피막을 형성함으로써 스테인레스 스틸 316L의 부식을 효과적으로 억제시킴을 알 수 있었다.