Mikel Bengoetxea Aristondo;Kais Ammar;Samuel Forest;Vincent Maurel;Houssem Eddine Chaieb;Jean-Michel Mataigne
Corrosion Science and Technology
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v.23
no.2
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pp.93-103
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2024
In the present work, a phase-field model for dendritic solidification is applied to hot-dip ZnAlMg coatings to elucidate the morphology of zinc dendrites and the solute segregation leading to the formation of eutectics. These aspects define the microstructure that conditions the corrosion resistance and the mechanical behaviour of the coating. Along with modelling phase transformation and solute diffusion, the implemented model is partially coupled with the tracking of crystal orientation in solid grains, thus allowing the effects of surface tension anisotropy to be considered in multi-dendrite simulations. For this purpose, the composition of a hot-dip ZnAlMg coating is assimilated to a dilute pseudo-binary system. 1D and 2D simulations of isothermal solidification are performed in a finite element solver by introducing nuclei as initial conditions. The results are qualitatively consistent with existing analytical solutions for growth velocity and concentration profiles, but the spatial domain of the simulations is limited by the required mesh refinement.
This study aimed to evaluate corrosion resistance of steel coated with GI and Zn-Al-Mg alloy using cyclic corrosion test (CCT) with electrochemical polarization and impedance measurements. Results showed that the Zn-Al-Mg alloy coated steel had a much higher corrosion rate than GI coated steel in early stages of corrosion. With prolonged immersion, however, the corrosion rate of the Zn-Al-Mg alloy coated steel greatly decreased, mainly owing to a significant decrease in the cathodic reduction reaction and an increase in polarization resistance at the surface. This was closely associated with the formation of protective corrosion products including Zn5(OH)8Cl2·H2O and Zn6Al2(OH)16CO3. Moreover, when the steel substrate was locally exposed due to mechanical damage, the kinetics of anodic dissolution from the coating layer and the formation of protective corrosion products on the surface of the Zn-Al-Mg alloy coated steel became much faster compared to the case of GI coated steel. This could provide a longer-lasting corrosion inhibition function for Zn-Al-Mg alloy coated steel used in plant farms.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.21
no.6
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pp.519-527
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2021
In this study, an electromagnetic pulse shielding effect was obtained by applying the arc metal spraying method to the ordinary concrete. For this study, to evaluate the electrical properties in the thickness of the metal sprayed coating, 8 types of metals(Cu, CuAl, CuNi, CuZn, Al, Zn, ZnAl, AlMg) were sprayed as coatings with a thickness of 100, 200 and 500㎛. The electrical conductivity on the surface was measured with a 4-pin probe, and an electromagnetic wave shielding effect test was performed according to KS. Based on the test results, 200 ㎛ was proposed as an optimal metal coating thickness for electromagnetic pulse shielding, and it was thermally sprayed on a 300×300×100mm concrete specimen to analyze the electromagnetic wave shielding performance. However, in the area of adhesion strength, the maximum was 1.11MPa, which was found to be less than 74% of the target performance.
The reactive wetting behaviors of molten Zn-Al-Mg alloys on MnO- and amorphous (a-) $SiO_2$-covered steel sheets were investigated by the sessile drop method, as a function of the Al and Mg contents in the alloys. The sessile drop tests were carried out at $460^{\circ}C$ and the variation in the contact angles (${\theta}_c$) of alloys containing 0.2-2.5 wt% Al and 0-3.0 wt% Mg was monitored for 20 s. For all the alloys, the MnO-covered steel substrate exhibited reactive wetting whereas the $a-SiO_2$-covered steel exhibited nonreactive, nonwetting (${\theta}_c>90^{\circ}$) behavior. The MnO layer was rapidly removed by Al and Mg contained in the alloys. The wetting of the MnO-covered steel sheet significantly improved upon increasing the Mg content but decreased upon increasing the Al content, indicating that the surface tension of the alloy droplet is the main factor controlling its wettability. Although the reactions of Al and Mg in molten alloys with the $a-SiO_2$ layer were found to be sluggish, the wettability of Zn-Al-Mg alloys on the $a-SiO_2$ layer improved upon increasing the Al and Mg contents. These results suggest that the wetting of advanced high-strength steel sheets, the surface oxide layer of which consists of a mixture of MnO and $SiO_2$, with Zn-Al-Mg alloys could be most effectively improved by increasing the Mg content of the alloys.
He Tian;Dongdong Qu;Zherui Tong;Nega Setargew;Daniel J. Parker;David StJohn;Kazuhiro Nogita
Corrosion Science and Technology
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v.23
no.2
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pp.104-112
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2024
Al-Zn-Mg-Si alloy coatings have been developed to inhibit corrosion of cold rolled steel sheets, and an understanding of the alloy system helps prevent coating defects. We used a Bridgman furnace to characterise the nature and formation mechanisms of the phases present in the quaternary system with 0.4 wt% Fe. In the directional solidification experiments we imposed steep temperature gradients and varied the pull rate. After the samples were quenched in the furnace, detailed characterization of the samples was carried out by electron microscopy (SEM/EDS). From the dT/dt vs T plots of the cooling curves of the alloys, the solidification path was determined to be $Liquid{\longrightarrow[80]^{544-558}}{\alpha}-Al{\longrightarrow[80]^{453-459}}Al/Mg_2Si{\longrightarrow[80]^{371-374}}Al/Zn{\longrightarrow[80]^{331-333}}Zn/mgZn_2$. The formation mechanisms of the Mg and Zn containing phases and their morphology was discussed together with the effects of the cooling rate. Key findings include the lengthening of the mushy zone in directionally solidified samples remelted against a positive temperature gradient, as well as an enrichening of the α-Al phase by Zn through remelting. Mg2Si and other Si based phases were observed to adopt a much finer faceted microstructure in favour of a script-like microstructure when exposed to the higher cooling rate of coolant quenching.
For the purpose of applying a hot-dip Zn-6mass%Al-3mass%Mg alloy coated steel sheet (ZAM) to automotive body materials, a laboratory study of the general properties required for inner and outer panels of automotive bodies was performed. Even with only light coating weight, ZAM showed an excellent corrosion resistance in terms of both cosmetic and perforation corrosion compared to the currently used materials for automotive bodies, GI70 and GA45. In our study, it was confirmed that ZAM exhibits as good as or better properties than GI70 in terms of spot weldability and press formability. Furthermore, since the same corrosion resistance can be achieved with less coating weight by applying ZAM, laser weldability is better than GI and GA.
PosMAC® is a brand of Zn-Mg-Al hot-dip coated steel sheet developed by POSCO. PosMAC® can form dense surface oxides in corrosive environments, providing advanced corrosion resistance compared to traditional Zn coatings such as GI and GA. PosMAC® 3.0 is available for construction and solar energy systems in severe outdoor environments. PosMAC®1.5 has better surface quality. It is suitable for automotive and home appliances. Compared to GI and GA, PosMAC® shows significantly less weight reduction due to corrosion, even with a lower coating thickness. Thin coating of PosMAC® provides advanced quality and productivity in arc welding applications due to its less generation of Zn fume and spatters. In repeated friction tests, PosMAC® showed lower surface friction coefficient than conventional coatings such as GA, GI, and lubricant film coated GA. Industrial demand for PosMAC® steel is expected to increase in the near future due to benefits of anti-corrosion and robust application performance of PosMAC® steel.
We investigated the high-excitation voltage cathodoluminescence (CL) performance of blue light-emitting (ZnS:Ag,Al,Cl) and green light-emitting (ZnS:Cu,Al) phosphors coated with metal oxides ($SiO_2$, $Al_2O_3$, and MgO). Hydrolysis of the metal oxide precursors tetraethoxysilane, aluminum isopropoxide, and magnesium nitrate, with subsequent heat annealing at $400^{\circ}C$, produced $SiO_2$ nanoparticles, an $Al_2O_3$ thin film, and MgO scale-type film, respectively, on the surface of the phosphors. Effects of the phosphor surface coatings on CL intensities and aging behavior of the phosphors were assessed using an accelerating voltage of 12 kV. The MgO thick film coverage exhibited less reduction in initial CL intensity and was most effective in improving aging degradation. Phosphors treated with a low concentration of magnesium nitrate maintained their initial CL intensities without aging degradation for 2000 s. In contrast, the $SiO_2$ and the $Al_2O_3$ coverages were ineffective in improving aging degradation.
Kim, Ju-Hui;Lee, Gyu-Seok;Jo, Dae-Hyeong;Choe, Hae-Won;Kim, Je-Ha
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2011.08a
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pp.373-373
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2011
$Cu(In,Ga)Se_2$(CIGS) 박막 태양전지는 Chalcopyrite계 박막 태양전지로 Cu, In, Ga, Se 각 원소의 조성을 적절히 조절하여 박막을 성장시킨다. 성장시킨 CIGS 박막은 광흡수계수가 105cm-1로 다른 물질 보다 뛰어나고 직접 천이형 반도체로서 얇은 두께로도 고효율의 박막 제작이 가능하다. 얇은 두께로도 충분히 빛의 흡수가 가능하지만, cell 표면 반사에 의한 광 손실은 cell 효율을 떨어뜨리게 된다. 본 연구에서는 CIGS 박막 태양전지의 광 흡수 향상을 위해 굴절률이 1.86인 ITO 위에 ITO보다 굴절률이 작은 $MgF_2$ (n=1.377) [1]를 80, 100, 120, 140 nm로 증착하여 $MgF_2$/Al/Ni/ITO/i-ZnO/CdS/CIGS/Mo/SLG 시료를 제작하고, optical reflectance, Quantum Efficiency를 이용하여 분석하였다. optical reflectance 분석 결과, $MgF_2$ AR coating을 한 경우, 두께가 두꺼워짐에 따라 광 반사도가 감소하는 경향을 보였다. 또한 AR coating 두께가 커짐에 따라 fluctuation이 점점 커지며, 파형이 장파장 쪽으로 shift하는 것을 관찰 할 수 있었다. Quantum efficiency (QE)를 분석한 결과 $MgF_2$ AR coating 할 경우, 측정된 대부분의 파장에서 QE가 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 AR coating 두께에 따른 변화는 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. AR coating 결과, JSC가 증가하여 efficiency가 향상되는 것을 확인 할 수 있다. 그러나 $MgF_2$ AR coating 80~140 nm 범위에서 cell 효율 변화의 뚜렷한 차이는 관찰할 수 없었다.
Kim, Myung Hwan;Lee, Dong Uk;Kwag, Sam-Tag;Moon, Myung-Jun
Journal of Surface Science and Engineering
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v.49
no.1
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pp.62-68
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2016
A chromium-free Ce-based conversion coating formed by immersion in a solution containing cerium chloride and nitric acid on AZ31 magnesium alloy has been studied. The effects of acid pickling on the morphology and the corrosion resistance of the cerium conversion coating were investigated. The corrosion resistance of the conversion coating prepared on AZ31 Mg alloy after organic acid pickling was better than that of inorganic acid pickling. The morphology of the conversion-coated layer was observed using optical microscope and SEM. Results show that the conversion coatings are relatively uniform and continuous, with thickness 1.0 to $1.1{\mu}m$. The main elements of the conversion coating of AZ31 Mg alloy are Mg, O, Al, Ce and Zn by EDS analysis. The electrochemical polarization results showed that the Ce-based conversion coating could reduce the corrosion activity of the AZ31 Mg alloy substrates in the presence of chloride ions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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