• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.4
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• pp.421-428
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• 2012

In this study, the effects of surface oxide film formation on the fatigue behavior of 7075-T6 aluminum alloy were analyzed in terms of the corrosion time of the alloy. The aluminum material used is known to have high corrosion resistance due to the passivation phenomenon that prevents corrosion. Aluminum alloys have been widely used in various industrial applications such as aircraft component manufacturing because of their lighter weight and higher strength than other materials. Therefore, studies on the fatigue behavior of materials and passivation properties that prevent corrosion are required. The fatigue behavior in terms of the corrosion time was analyzed by using a four-pointing bending machine, and the surface corrosion level of the aluminum material in terms of the corrosion time was estimated by measuring the surface roughness. In addition, fractographic analysis was performed and the oxide films formed on the material surface were studied by scanning electron microscopy (SEM). The results indicated that corrosion actively progressed for four weeks during the initial corrosion phase, the fatigue life significantly decreased, and the surface roughness increased. However, after four weeks, the corrosion reaction tended to slow down due to the passivation phenomenon of the material. Therefore, on the basis of SEM analysis results, it was concluded that the growth of the surface oxide film was reduced after four weeks and then the oxide film on the material surface served as a protection layer and prevented further corrosion.

• Proceedings of the KSR Conference
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• 2000.11a
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• pp.535-542
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• 2000

Pure copper, Cu-1.1wt%Cd and ACSR(Aluminum Conductor Steel Reinforced) have been used as Catenary Materials in Electric Railway System. Since these materials may have chance to be exposed to the corrosive environments like polluted air, acid rain and sea water, it is important not only to investigate the corrosion characteristics but also to measure corrosion rates in various corrosive environments. In order to examine corrosion characteristics according to the dissolved oxygen content, pH, chloride ion concentration ion, and the addition of Cd to Cu, a series of tests such as potentiodynamic polarization. a.c impedance spectroscopy and galvanic corrosion tests were carried out in these materials. Results showed that the addition of Cd to Cu and chloride ion in the solution have an adverse effect on the resistance to corrosion. Additionally, Galvanic currents between Al and steel wires of ACSR were confirmed by using ZRA(zero resistance ammeter) method.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.11
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• pp.1381-1389
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• 2012

The object of this study considers corrosion fatigue improvement of 7075-T6 aluminum by using shot peening treatment on 3.5% NaCl solution at room temperature. Aluminum alloy is generally used in aerospace structural components because of the light weight and high strength characteristics. Many studies have shown that an aluminum alloy can be approximately 50% lighter than other materials. Mostly, corrosion leads to earlier fatigue crack propagation under tensile conditions and severely reduces the life of structures. Therefore, the technique to improve material resistance to corrosion fatigue is required. Shot peening technology is widely used to improve fatigue life and other mechanical properties by induced compressive residual stress. Even the roughness of treated surface causes pitting corrosion, the compressive residual stress, which is induced under the surface layer of material by shot peening, suppresses the corrosion and increases the corrosion resistance. The experimental results for shot peened specimens were compared with previous work for non treated aluminum alloy. The results show that the shot peening treatment affects the corrosion fatigue improvement of aluminum alloys and the induced compressive residual stress by shot peening treatment improves the resistance to corrosion fatigue.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.12 no.3
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• pp.199-209
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• 2014

Crevice corrosion tests were conducted to examine the corrosion properties of HYBRID (HYdrazine Base Reductive metal Ion Decontamination) which was developed to decontaminate the PWR primary coolant system. To compare the corrosion properties of HYBRID with commonly existing decontamination agents, oxalic acid (OA) and citric oxalic acid (CITROX) were also examined. Type 304 Stainless Steel (304 SS) and Alloy 600 which are major components of the primary coolant system in Pressurized Water Reactor (PWR) were evaluated. Crevice corrosion tests were conducted under very aggressive conditions to confirm quickly the corrosion properties of primary coolant system structure components which have high corrosion resistance. Pitting and IGA were occurred in crevice surface under OA and CITROX conditions. But localized corrosion was not observed under HYBRID condition. Very low corrosion rate of less than $1.3{\times}10^{-3}{\mu}m/h$ was observed under HYBRID condition for both materials. On the other hand, under OA condition, Alloy 600 indicated comparatively uniform corrosion rate of $4.0{\times}10^{-2}{\mu}m/h$ but 304 SS indicated rapid accelerated corrosion in lower case than pH 2.0. In case of HYBRID condition, general corrosion and crevice corrosion were scarcely occurred. Therefore, material integrity of HYBRID in decontamination of primary coolant system in pressurized water reactor (PWR) reactor was conformed.

• CORROSION AND PROTECTION
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• v.12 no.1
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• pp.1-11
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• 2013

Alloy 600 재료의 PWSCC의 개념을 소개하고 그 발생과 전파에 미치는 미세조직, 온도, 응력, 수화학 환경등의 주요인자를 정리하였다. ◯ PWSCC란 니켈 기지 합금인 Alloy 600와 그 용접재인 Alloy 82/182 재료가 원자로 1차수 환경에서 보이는 응력부식균열을 의미한다. ◯ Alloy 600의 PWSCC에 미치는 주요 인자에는 재료의 미세조직, 응력, 온도, 환경등이 있으며 그 중에서 재료의 미세조직이 가장 지배적인 인자이다. ◯ 재료내의 탄화물은 탄소 함량과 열처리 조건에 따라 달리 형성되며 입계를 따라 준연속적으로 잘 발달된 입계탄화물을 가지는 재료가 PWSCC에 저항성을 가진다. ◯ 손상속도는 부가 응력의 네 제곱에 비례하여 증가하는 것으로 알려져 있다. ◯ PWSCC는 Arrhenius 관계의 열활성화 과정(thermally activated process)이다. ◯ 용존수소량에 따라 재료의 부식전위가 정해지는데 전극전위가 Ni/NiO 평형전위 부근에서 가장 큰 균열 성장 민감도를 보인다는 데는 연구자들 사이에 이견이 없다. 그러나 균열의 개시에 대한 용존수소량의 영향에 대해서는 이견이 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.228-229
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• 2015

생체재료로 사용되는 마그네슘 합금은 인체 내에서 매우 빠른 부식을 가지고 있고, 초기 빠른 부식으로 수소기체를 발생하여 피부나 골조직의 괴사를 일의는 문제점을 가지고 있다. 또한 부식이 진행되어 생긴 부식 산화물의 소량은 체외로 배출 되지만, 일부는 체 내에 남아 다양한 문제를 일으킨다. 이번 연구를 통해 이러한 문제점을 해결하고 생체재료로 마그네슘 합금을 안전하게 사용하기 위하여, 마그네슘 합금의 부식 거동을 확인 하고 마그네슘 표면처리 연구를 진행하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.96-96
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• 2018

금속재료 중 알루미늄(Al)은 일반적으로 많이 사용되는 철강재에 비해 그 비중이 약 $1/3(2.7g/cm^3)$인 경량이고 열전도율이 약 3배($196kcal/^{\circ}C$, $20^{\circ}C$)로 높은 특성 등을 갖고 있다. 또한 대량생산에 의한 경제성을 가지기 때문에 건축 구조재, 전기 및 가전 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 위와 같은 특성으로 인해 열교환기의 종류에서 응축기(Condenser) 및 증발기(Evaporator)는 알루미늄(Al)을 널리 사용하고 있다. 하지만 단일 응축기 부품에도 이종 알루미늄 소재가 사용됨에 따라 갈바닉 부식이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 상용되고 있는 열교환기 중 응축기에서의 이종 알루미늄 재료로 인해 나타나는 갈바닉 부식 특성을 관찰-분석-연구 하였다. 본 연구에 사용된 알루미늄 재료는 현재 응축기 재료 중에서 각각 Tube와 Fin으로 널리 상용되고 있는 Al 1100과 Al 3003을 사용하였다. 표면 모폴로지는 SEM을 통해 관찰하였고 EDS를 통해 조성원소를 분석하였다. 또한 내식성 평가를 위해 5% NaCl 환경에서의 SST(Salt spray test, 염수분무시험) 시험과 3% NaCl 용액 내 자연침지 시험 및 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험을 진행하였으며 더불어 갈바닉 부식 시험에 따른 혼합 전위 측정 및 외관 관찰을 하였다. 각 재료는 실험에 대해 동일한 표면적을 노출시켜 시험하였다. 5% NaCl 환경에서의 염수분무 시험 결과 Fin(Al 3003)의 경우에는 Tube(Al 1100) 보다 빠른 부식거동을 보이며 국부적인 공식부식(Pitting corrosion)이 촉진되었다. Tube(Al 1100)의 경우에는 치밀한 Al2O3 형성과 부식에 따른 Al(OH)3를 생성함에 따라 Fin(Al 3003)에 비해 느린 부식거동을 보였다. 3% NaCl 용액 내 자연 침지 및 전위 측정 결과 초기 전위는 Fin(Al 3003, 약 -0.85V/SCE)이 Tube(Al 1100, 약 -1.05V/SCE)에 비해 더 높은 값을 가지며 약 72시간 이후 Tube(Al 1100) 시편이 더 안정적인 전위 값을 나타냈다. 이는 안정적인 Al(OH)3 피막 형성에 기인한 것으로 사료된다. 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험 결과 Fin(Al 3003) 시편에서 더 귀한 부식 전위 값을 나타냈지만 부식 전류는 더 낮은 값을 나타냈다. 상기 시험 결과를 바탕으로 Fin-Tube 간 장기간 접촉 시에는 갈바닉 부식이 발생할 수 있을 것으로 사료된다. 갈바닉 부식 시험 결과 초기 혼합 전위는 약 -1.05 V/SCE를 나타냈으며 약 288시간 경과 후 약 -0.85 V/SCE 값을 나타냈다. 이는 자연 전위 측정 및 동전위 양극 분극 시험에서의 부식 전위 값에서 알 수 있듯이 더 비한 전위인 Tube(Al 1100) 시편이 Fin(Al 3003) 시편에 대해 희생양극적(Sacrificial anode)인 역할을 한 것을 확인할 수 있었다. 또한 갈바닉 부식 전위 측정 간 외관 관찰에서도 Tube(Al 1100) 시편은 빠르게 흑변 하는 것을 확인할 수 있었으며 Fin(Al 3003) 시편은 침지 300시간 이후에도 초기와 유사한 표면 상태 및 광택을 유지하였다. 이상의 SST 시험, 자연 침지 시험, 전기화학적 양극 분극 시험 및 갈바닉 부식 시험 결과를 바탕으로 단일 부품 내 이종 알루미늄 소재 간 접촉 및 그에 따른 갈바닉 부식 발생을 확인할 수 있었다. 따라서 동종 성분이라고 할지라도 단일 부품 제작 시에는 그 사용 환경에 따라 이종 금속 재료의 사용에 대한 재고가 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.193-194
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• 2014

원전은 고온기능시험 이후 2차계통 내부를 상대습도 40%이하로 관리하여 계통 재질 부식을 최소화하고 있다. 일반적으로 발전소에서는 운전 정지 후 상대습도 40%이하로 낮추는데 15일정도 소요되지만, 발전소 계통 중 일부 곡관부위는 약 60일정도 소요된다. 본 연구는 일부 계통 재료가 상대습도 제한치(<40%) 이상의 환경에서 장기간(최대 60일) 노출시 재료 건전성에 미치는 영향 평가이다. 평가를 위해 시편의 실험 전, 후 무게변화를 이용한 부식률 측정과 표면분석을 위해 광학현미경을 이용하였다. 사용 시편의 재료는 SA516 Gr.70이며 표면상태를 인위적으로 산화피막을 생성 시킨 것(2개)과 산화피막이 없는 것(6개)으로 2종류로 제작하였다. 총 시험기간은 60일이고 시험기간 중 산화피막이 없는 시편은 7일, 21일, 60일에 시편을 2개씩 꺼내어 무게를 측정하여 부식률을 계산하였다. 실험결과, 산화피막이 없는 시편은 노출되는 시간에 따라 부식률이 각각 0.35(7일), 0.21(21일), 0.67(60일) mpy이었고 산화피막이 있는 시편은 0.06(60일) mpy였다. 산화표면 분석결과, 산화피막이 없는 시편은 노출되는 시간에 관계없이 물방울이 맺힌 부분에 pitting을 확인하였다. 하지만, 산화피막이 있는 시편은 pitting의 흔적은 없었다. 산화피막이 없는 시편의 경우 시간에 따라 부식률은 높아지지만 학계에서 통용되는 뛰어난 내부식성 재료의 부식률 기준인 < 1 mpy이하기 때문에 재료 건전성에 미치는 영향은 거의 없을 것으로 판단된다. 또한, 대부분 원전의 경우 고온기능시험 또는 운전기간 동안에 2차계통 구성 재료 표면에 산화막이 생성되었기 때문에 산화피막이 있는 시편의 결과로 판단하면 상대습도 40%이상에 60일 이상 노출되어도 부식은 거의 일어나지 않았을 것으로 사료된다. 실증실험결과를 가지고 종합적으로 평가하면 상대습도 40%이상 환경에서 곡관부위가 60일이상 노출되어도 재료 건전성에 미치는 영향은 거의 없을 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.5 no.4
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• pp.458-467
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• 1995

여러가지 Zr합금에 대한 부식시험을 autoclave를 이용하여 물과 여러가지 Li 용액에서 수행하였다. 합금은 11종의 신합금을 사용하였는데 크게 나누어 Zircaly형 합금(ZrSnFeCr), ZnNbFeCr, ZrSnNbFeCr과 ZrFeCr 합금으로 대별되며, 비교평가를 위해 표준 Zircaloy-4 합금에 대해서도 부식시험을 수행하였다.모든 합금에서 Li을 일정농도이상 첨가할 때 부식은 가속되는데, 부식은 Li의 농도가 2.2와 30ppm 사이일 때 가속되기 시작한다. Li은 부식거동에 있어서 천이후 영역에서의 부식속도보다는 천이시간과 무게 증가량에 더 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 수소 흡수율은 Li 농도와 합금에 따라서 강하게 영향을 받는것으로 나타났으며, Li 농도가 30ppm이상에서는 Li 가속부식과 함께 Li가속 수소흡수현상이 나타났다. ZrSnFeCr합금들은 낮은 부식속도와 늦은 천이현상을 보이며 표준 Zircaloy보다 훨씬 우수한 부식저항성을 보인 반면에 대부분의 Nb첨가 합금은 높은 부식속도와 빠른 천이 현상을 보였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.118-119
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• 2014

원전 운전 중 2차계통 구성재료가 부식되어 철 산화물이 증기발생기 내부로 유입된다. 유입된 철산화물은 고온고압의 환경에서 침적되어 슬러지가 된다. 침적된 슬러지는 증기발생기 전열관 재료에 응력부식균열(SCC)을 일으키는 주원인으로 원전에서는 철 산화물의 유입을 최소화하기 위해 기동전 2차계통을 순환 세정하고 있다. 해외 원전에서는 고분자 아크릴산(Polyacrylic Acid)을 순환세정시 주입함으로써 2차계통 철 산화물 제거 효율을 높인 사례가 있었다. 이에 우리 원전에서도 기동전 순환세정시 고분자 아크릴산을 주입 적용하였다. 고분자 아크릴산 주입 전 필수적으로 이뤄져야할 연구는 고분자 아크릴산이 재료에 미치는 영향평가이다. 본 연구에서는 고분자 아크릴산 농도(1, 10, 100 ppm)에 따라 2차계통 구성재료인 SA106 Gr.B와 Alloy 690의 건전성에 미치는 영향를 수행하였다. 평가방법으로는 전기화학 분극실험, 시편을 침지시켜 실험 전, 후 무게 감량을 이용한 부식률 측정, 표면 상태분석등을 이용하여 종합적으로 평가하였다. 전기화학 분극실험과 부식률 측정결과, 고분자 아크릴산 농도가 높을수록 부식은 증가하였고 고분자 아크릴산 농도 100 ppm일 때 최대 부식률이 0.037 mils로 계산되었다. 이는 부식허용 기준치(5.8 mils)보다는 100배이상 낮았으며 표면분석 결과 고분자 아크릴산으로 인한 pitting 부식은 발생하지 않았다. 이와 같은 결과로 기동시 환경에서 고분자 아크릴산 농도 100 ppm까지는 재료 건전성에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 판단된다.