강재 방식공법으로써 아크 금속용사 피막의 방식성능 평가 및 내구수명 예측에 관한 연구 : A Study on Anti-Corrosion Performance evaluation and Corrosion Resistance Life Prediction of Arc Thermal Metal Spraying Film as an Anti-Corrosion Method of Steel Structure

최홍복 한양대학교 2016 국내석사

Arc thermal metal spray method (ATMS method) provides proven long-term anti-corrosive coating systems in terms of the corrosion of steel structure by using zinc, aluminum and their alloys. This paper focused on quantitatively evaluating the anti-corrosion performance of ATMS film coated on steel in regards to spraying metal types (Zn-based and Al-based) and presence or absence of pore sealing agent (PSA). PSA is a coating which improves anti-corrosion performance of ATMS film. For the quantitative evaluation, tafel polarization test and Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) test were conducted. Also, based on the test result, evaluation on prediction of corrosion-resistance life of ATMS film was conducted. In terms of the prediction, JIS H 9641 was referred to calculate the corrosion-resistance life. As a result of tafel polarization test, it was found that ATMS film by Al-Mg Metal alloy (Al 95% Mg 5%) by mass led to the most successful anti-corrosion performance. Through EIS test, the reaction system at the interface of ATMS film under electrolyte was analyzed by interpreting its equivalent circuit (EC). Consequently, the representative ECs of ATMS films, in the initial anti-corrosion state, were suggested as models to be applicable. As a result of prediction on corrosion-resistance life of ATMS film, ATMS films showed about 2 to 4.5 times longer corrosion resistance life than conventional anti-corrosion method, hot dip galvanizing. In conclusion, ATMS method is judged to replace conventional anti-corrosion method (hot dip galvanizing and heavy duty coating) as a new anti-corrosion method which shows more excellent anti-corrosion performance.

Electrophoretic deposition (EPD) of surface modified graphene oxide (GO) on copper substrate for anti-corrosion applications

황민주 성균관대학교 일반대학원 2017 국내석사

Anti-corrosion of metals is a vital issue for many industries requiring novel methods that could delay the corrosion processes. The most recent studies suggest the use of graphene for the control of corrosion due to its uniquely impermeable 2D structure which simultaneously exhibits an exceptional barrier to reactive liquids, salts and acids. Here, p-phenylenediamine modified graphene oxide (PPD-GO) coating for anti-corrosion performance is fabricated on copper by an electrophoretic deposition (EPD) method using the colloids of PPD-GO in ethanol. In order to establish the influence of the EPD parameters on the properties of the deposited films, the EPD kinetics of PPD-GO is investigated as a function of concentration, deposition time and voltage, accompanied by microscopic characterization of the deposited films. The experimental results show that the deposition follows a linear growth law, in good agreement with the predictions of Hamaker’s law. The uniform PPD-GO coating allows the tightly-consolidation, excellent adhesion and highly anti-corrosion performance, which are further developed during thermal treatment. According to the results of the potentiodynamic polarization method, the decrease in corrosion current density and the positive shift in corrosion potential have both demonstrated that PPD-GO coating served as a corrosion inhibitor, protecting copper from NaCl aqueous solution.

Facile Solution Synthesis of Colloidal CeO2 Quantum dots For Enhanced Photoelectrochemical and Anti-corrosion performances

서동현 아주대학교 2022 국내석사

In this work, synthesized colloidal CeO2 quantum dots (Ce-QDs) via a facile aqueous solution method using citric acid as a chelating/stabilizing agent and ammonia as an oxidant. The Ce-QDs with an average size of 1.8, 2.3, and 3.0 nm were well-dispersed in the aqueous solution with high stability. The photoelectrochemical water-splitting activity of the Ce-QDs films was investigated. The colloidal Ce-QDs were spin-coated onto BiVO4 (BVO) photoanode, allowing homogeneous and uniform deposition of Ce-QDs on the BVO (Ce-QDs/BVO) photoanode. This Ce-QDs/BVO photoanode exhibited enhanced photoelectrochemical activity, achieving a high photocurrent density of 4.0 mA/cm2 with CoOx co-catalyst deposition under simulated sunlight illumination, which is eight times higher than pristine BVO photoanode (~0.6 mA/cm2). Besides, this structure showed much improved stability, whereas BVO had 70% stability loss, with highest oxygen evolution faradaic efficiency of 89% at 1.23 V versus the reversible hydrogen electrode in the phosphate buffer solution (pH 7.4). Besides, the Ce-QDs were applied to AZ31B magnesium alloy to investigate its corrosion inhibition behavior. I found that the corrosion resistance of Ce-QDs/AZ31B increased by surface passivation, thereby reducing corrosion of AZ31B to a greater extent. These results demonstrate that synthesis methodology is promising for the cost-effective and large-scale synthesis of Ce-QDs with uniform size for diverse (photo)electrochemical and anti-corrosion applications. 이 연구에서는 구연산을 킬레이트 및 안정제로 암모니아수를 산화제로 사용하여 용액공정으로 쉽게 CeO2 quantum dot (Ce-QDs) 콜로이드 용액을 합성했다 합성된 Ce-QD는 물 속에서 매우 안정적으로 분산되었고 , 각각 평균 1.8, 2.3, 3.0 nm 의 크기로 광전기화학 수전해 photoelectrochemical water splitting, PEC water splitting) 에 사용되었다. 콜로이드 Ce-QDs 는 BiVO4 (BVO) 광음극에 스핀 코팅 기법을 사용하여 균일하게 증착 되었다 Ce-QDs 가 증착 된 BVO (Ce-QDs/BVO) 는 인공 태양 조명 아래에서 CoOx 촉매와 함께 사용함으로써 BVO 전극 (~0.6 m A/cm 2 보다 약 8 배 높은 4.0 mA/cm2의 높은 광전류밀도를 달성하였다 게다가 이 전극은 PBS 전해질에서 진행한 안정성 실험에서 약 70 % 의 손실을 보였으며 1.23 V vs. RHE 에서 89 % 의 높은 산소 생산 효율을 보여주었다 뿐만 아니라 Ce-QDs 는 금속의 부식을 방지하기 위해서도 사용되었으며, AZ31B 마그네슘 합금에 적용하였다 AZ31B 에 Ce-QDs 가 증착 됨으로써 3.5 wt% NaCl 전해질에서 부식속도 감소 부식 저항 증가 등의 효과를 보여주었다 이러한 결 과를 통해 이 연구에 사용된 Ce-QDs 합성 방법은 비용 대면적 등에 효과적이며 PEC, 방식 등 다양한 분야에 적용이 가능함을 보여주었다

(A) study of low-crystalline and highly-active nanoclustered cerium oxide nanoparticles for chemical mechanical planarization, corrosion resistance and electromagnetic interference shielding applications

Kim, Nayeon Sungkyunkwan University 2023 국내박사

Defect such as oxygen vacancies is the most chemically reactive sites on the surfaces of metal oxides, and the cerium oxide is a typical material with oxygen defects. Oxygen can be rapidly formed and removed from its surface, and the Ce3+ site acts as an active site that can cause chemical reactions with other materials. However, unfortunately, due to the common manufacturing process of ceria nanoparticles in a top-down method with the calcination process, the Ce3+ active site could have not been raised beyond the limit. In this dissertation, we introduced a novel-structured ceria nanoparticles, which was synthesized in colloids, and their most chemically active properties are applied to various applications. We categorized three research topics on nanoclustered ceria nanoparticles: chapter 2 introduction of the nanoclustered (NC) colloidal CeO2 nanoparticles and their CMP properties, chapter 3 anti-corrosion protection of NC-ceria coated metal surfaces, and chapter 4 frequency-selective EMI SE of NC-ceria nanoparticles. Firstly, the novel nanoclustered ceria nanoparticles were introduced, and their high-performances were thoroughly investigated in terms of morphological, structural, and surface characteristics based on their mixed state of fine amorphous or crystalline crystallites, comparing the conventional cubic-fluorite ceria. As a results, the three NC-ceria CMP slurries appeared the superior SiO2-removal rate and the reduction of scratch defects on wafer. Second, the NC-ceria was applied into the anionic electrophoretic deposition (EPD) process for the anti-corrosive protection on metals with the polyacrylic acid (PAA). The polymer in the antioxidant layer on aluminum alloy (AA) 2024 allowed to enhance the performance of corrosion inhibitor. As a result, the fully coated CeO2-PAA layer on the surface of AA2024 acted as an anode barrier and reduced the metal oxidation rate. Lastly, electromagnetic wave absorption effectiveness of cerium oxides was investigated focusing on oxygen vacancy of ceria in the shielding composites. The NC-ceria particles with different size were used as aperture controllable fillers, the filler concentration and thickness of the composites were controlled for the tunable electromagnetic interference shielding property. 산소 결손 결함은 금속 산화물의 표면에서 가장 화학반응 부위로 작용하며, 산화세륨 (Cerium oxide, CeO2)은 산소결함이 있는 대표적인 물질이다. 세륨 옥사이드는 산소와 세륨 원소가 입방형-형석 구조로 배열되어 그 고유 구조를 패킹하면서 각진 육각형의 나노입자로 성장한다. 세리아의 가장 큰 특징이 표면에서 빠르게 일어나는 산소 생성 (Ce4+) 또는 제거 (Ce3+) 화학적 성질임에도 불구하고, 나노입자는 제조 공정상의 이유로 그 특성에 한계가 있었다. 일반적으로 세리아 나노입자는 하소 과정을 거쳐 크게 만들어서 (> 1 μm) 쪼개는 하향식(top-down) 방식으로 제조된다. 이로 인해 불규칙한 각진 형태와 크기의 다분산성을 가지며 가장 중요한 표면 화학적 특성 역시 제한된다. 콜로이달 세리아 나노입자에 대한 연구가 필요한 이유이다. 본 논문에서는 새로운 구조의 콜로이달 세리아 나노입자를 소개한다. 나노클러스터 구조를 갖는 세리아의 형태, 결정, 표면 특성에 초점을 맞추어 여러 응용 특성에 대한 다음의 세 가지 연구를 수행했다. 첫째, 반도체 화학적 기계적 연마 특성을 조사한다. 둘째, 나노클러스터 세리아의 금속 표면상 부식 방지 특성을 조사한다. 마지막으로, 나노클러스터 세리아의 전자파 차폐 효과를 조사한다. 가장 먼저 2장에서는 콜로이달 나노클러스터 세리아 나노입자를 소개한다. 이 나노입자의 우수한 형태학적, 구조적, 표면 화학적 특성은 모두 입방형-형석 세리아와 비교하여 설명되었다. 전반적으로 입방형-형석 세리아에 비해 나노클러스터 세리아의 형상, 화학적 특성이 모두 우수했으며, 이는 입자를 구성하는 약 5 nm 크기의 미세 결정자 (비정질 또는 결정상)에 의한 것임이 입증되었다. 그리고 CMP 슬러리 내 연마입자로서 웨이퍼 상의 SiO2 제거율을 향상시키고 스크래치 결함을 감소시켰다. 3장에서는, 나노클러스터 세리아의 AA2024 금속에 대한 부식 방지 보호 특성이 조사되었다. 산화방지제로서 사용된 세리아는 폴리아크릴산 (PAA) 과 함께 양극 전기영동 증착 (EPD) 공정으로 금속 표면에 코팅되었으며, 결과적으로 산화 속도는 크게 감소하였다. 마지막으로 4장에서는 복합소재 내 세리아 나노입자의 화학적 및 구조적 특징을 중심으로 전자파 차폐 특성을 조사했다. 세리아의 산소결함에 의한 분극 형성에 따라 전자파를 선택적으로 흡수하는 특성을 복합소재의 구조를 제어하여 조절하였다.

Homogenous formation of aromatic polymer on Al/V-oxide layer achieving anti-corrosion and self healing properties

Zahwa, Alharissa Eerly Graduate School of Yeungnam University 2023 국내석사

많은 Al 합금 재료는 부식 환경에 대한 안정성에 한계가 있으므로 적절한 방법 및 화합물 선택에 대한 고려는 Al 합금의 보호 코팅을 제공하는 중요한 측면입니다. 본 연구에서는 상온가공시 플라즈마 전해산화(PEO)와 딥케미컬코팅(Dip Chemical Coating)의 연속적인 표면처리를 통해 6061 Al 합금의 내식성 향상을 조사하였습니다. 플라즈마 전해산화시 V2O5를 첨가하여 형성된 PEO의 두껍고 접착된 무기층은 방향족 고분자층과 강한 상호작용으로 산소 빈 공간을 증가시킵니다. 물리화학적 고유 특성인 공명 유기 고분자의 균질한 구조를 가진 방향족 고분자 층으로 폴리설폰(PSU)이 사용되었습니다. 방향족 고분자층인 PSU의 존재는 무기 층의 전하와 대응할 수 있는 양이온 공석뿐만 아니라 전자 밀도를 제공하기 위해 집중될 것입니다. 따라서, 무기 및 방향족 폴리머 층의 결합은 부식에 대한 보호 코팅의 우수한 안정성과 균질한 접착 층을 나타냅니다. 한편, PSU 구조의 특성으로 인해 자가 치유 성능을 얻을 수 있습니다. 이에 Al 합금의 포괄적인 코팅 보호가 될 것입니다. Since numerous Al alloy materials have limitations in their stability to provide inhibition performance toward corrosive environment, the consideration for choosing suitable method and compounds become significant aspect to give protective coating of Al alloy. This present work investigated the improvement of corrosion resistance of 6061 Al alloy using concurrent facile surface treatment of Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) and Dip Chemical Coating (DCC) at room temperature processing. By aid of thick and adhere inorganic layer from PEO incorporated with V2O5, the coating is anticipated to strongly interact with aromatic polymer layer and provides increment the number of oxygen vacancies. The utilization of polysulfone (PSU) as the aromatic polymer layer with homogenous structure of conjugated-closed-packed organic polymer is become the most desirable choice due to its unique physicochemical properties. The presence of PSU in the system will offer a huge electron density as well as cation vacancies, that can be counterparts with the charge in inorganic layer. Thus, the combining of inorganic and aromatic polymer layers would be exhibit a homogenous adhered layer with good stability of the protective coating to against corrosion. In another side, owing to the peculiarities of the PSU framework, it can experience the self healing performance. Therefore, it would achieve comprehensive coating protection for Al alloy.

제설장비의 경제적인 유지관리를 위한 도장계에 관한 연구

김재우 전북대학교 산업기술대학원 2020 국내석사

Deicing agent refers to the substance that melts snow by exothermic or endothermic chemical reaction after spraying on snow. It also has the function of reducing the freezing point to prevent freezing. However, the long-term use of deicing agent can cause some negative problems, such as pot hole, concrete corrosion, vehicle and steel bridge parts corrosion. At present, wet salt spray deicing is a cost-effective deicing method that is being widely used. Typical deicing agents are calcium chloride and sodium chloride. Deicing equipment is placed to similar or higher corrosive environment than coastal or marine environment due to direct contact to chloride in deicing operation. Therefore, the anti-corrosion control is very important for the maintenance of deicing equipment. In this study, the wear resistance, corrosion resistance, foaming and repairability of the deicing equipment were tested by using test standard (Salt water production and spraying- KS D 9502 , Evaluating Degree of Rusting- ASTM D 610, Evaluating Degree of Blistering- ASTM D 714, pull-off strangth of coatings- ASTM D 4541). And an economical coating system with long-term antirust performance was constructed. The results show that the performance of the coating system has been improved compared with the original coating.

Inorganic zinc shop primer의 鎔接性 向上을 위한 硏究

김현명 부경대학교 산업대학원 2008 국내석사

Shop primer is applied immediately to the blast-cleaned steel surface after removing every foreign matter of mill scale, rust, and so on. It is for temporary protection against corrosion during fabrication, transport, installation and storage of large constructions such as ship buildings, bridges, off-shore structures, oil storage tanks, and so on. Since the late 1970’s, current inorganic zinc rich primer that has excellent welding, gas-cutting, anti-corrosion properties is using most plentifully in large constructions of new shipbuilding etc. Recently, it is needed the stability of welding property to improve the long-term a durability of the constructions in high speed and high temperature as well as the anti-corrosive property that has been demanded. To minimize a welding defects of inorganic zinc rich shop primer, we investigated compositions of shop primer, such as the content of organic and inorganic binder, zinc dust, additive, catalyst and type of extender, solvent, As a result, when the content of zinc dust is low, the number of welding defects decreased. But we have to keep the content of zinc dust at least 70% in solid for the anti-corrosion property in fabrication period. The extender pigment having no water of crystallization and heat-resisting property resulted in good weldability. As the content of organic binder in compositions of shop primer increases, the number of welding defects on the surface of welded steel was increased. As the thickness of shop primer coating increases, the defects in welding part were increased The solvent composition of the base should be considered for application propriety at shop line.

Electrophoretic deposition (EPD) of surface modified graphene oxide (GO) on copper substrate for anti-corrosion applications

Hwang, Minju Sungkyunkwan university 2017 국내석사

Study on the synthesis of poly(phenyl carbosilane) and the formation of sioc by organic-inorganic conversion for functional application

이윤주 Graduate School, Yonsei University 2013 국내박사

Influence de divers parametres sur la fissuration par fatigue d'aciers de construction dans l'eau de mer sous protection cathodique

권영각 Ecole centrale des arts et manufactures 1986 해외박사

해양구조물을 부식으로부터 보호하기 위해 강제전류음극방식을 적용하는 경우 파도에 의한 피로하중과 음극방식하의 부식분위기의 복합작용이 구조물 재료의 피로균열전파에 어떠한 영향을 주게 되는가를 고찰하기 위하여, 실제 해양구조물에 사용되는 E355강 (AFNOR규격)과 신규개발된 저탄소강(0.06%C)3종류, 즉 1%A1-1%Cr강, 0.43%Cu강 및 기준 강에 대하여 해수중 음극방식하의 부식피로균열전파 거동에 영향을 미칠 수 있는 각종 전기화학적, 기계적, 금속적 인자들을 변화시켜가면서 부식피로균열전파시험을 수행하고 그 결과를 분석, 고찰하였다. 전기화학적 요소들의 역할로서, 음극방식전위와 용액의 PH는 피로균열의 발생수명에 결정적 역할을 하므로써 재료의 피로수명에 큰 영향을 미치게 된다. 방식전위가 낮을수록, PH가 낮을수록 재료표면에서의 수소활동성이 높아지므로 균열발생을 위한 임계수소농도에 도달하기 용이하게 된다. 조수작용 (해수-공기의 계속적 반복)은 피로수명을 연장시키며, 이는 해수 습도가 높은 상태에서 균열내부에 형성된 부식물이 균열 선단부의 응력확대계수범위를 감소시키기 때문이다. 기계적 인자로써, 반복하중의 주파수는 낮을수록 해수의 균열전파 촉진성을 증가시키지만, 5Hz 이상의 주파수에서는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌다. 과부하작용에 의한 피로균열의 지연은 해수중 음극방식조건에서 공기중에서보다 뚜렷하지 않은 것으로 나타났다. 그러나, 과부하에 의해 균열전파가 지체되는 균열거리는 두 조건에서 거의 유사하게 나타난다. 금속적 인자로써, 저탄소강에 합금성분으로써 1%A1과 1%Cr을 첨가한 것은 해수중에서의 피로균열 특성을 개선시키지 않으며, 오히려 음극방식 적용시에는 더 나쁜 효과를 줄 수 있는 것으로 나타났다. 0.43%Cu의 첨가는 부식피로균열특성을 약간 개선시키게 된다. 용접부에서는 용접잔류응력에 의해 균열전파속도가 낮아지게 된다. 수소발생환경에서 균열전파는 언제나 촉진되지만, 수소와 잔류응력의 복합작용은 때로는 균열전파를 정지시킬 수도 있는 것으로 나타났다. 음극방식에 의한 수소발생 환경에서의 피로균열전파의 일반적 현상으로써, 수소의 존재시에는 균열이 더욱 직선적으로 곧게 진전하게 되며, 또한 공기중에서는 균열부위가 경화되는 경향이 있으나 수소 존재시에는 균열부위의 연화 현상이 나타나게 된다. 피로파단면에서 관찰되는 줄무늬는 수소존재시에도 공기중에서처럼 나타나지만 균열전파속도와 줄무늬의 거리는 서로 일치하지 않는 것으로 나타났다.