본 절에서는 시간에 따른 부식전위(Ecorr)측정 관찰을 통해 전위의 변화 거동을 분석하고 부식 메커니즘 해석을 통해 Zn-Mg합금 박막의 내식특성을 비교 평가하 고자 한다.
Fig.4.13은 Zn-Mg 합금박막의 시간에 따른 전위 변화 거동을 나타낸 그래프이 다.여기에서는 침지 후 열처리 온도 250℃의 Zn-Mg합금 박막 시험편이 가장 먼 저 귀전위(noblepotential)로 상승 거동을 보이며 30시간 경과 후 기판의 철(Fe)전 위를 나타냈다.다음으로 열처리 온도 330℃ 합금박막 시험편이 침지 후 45시간 경 과 후 철 전위를 나타냈다.반면,열처리 온도 270,290,310℃ 합금 박막 시험편은 침지 후 60~70시간 경과 후 철(Fe)의 전위 거동을 나타냈다.
상기 설명한 바와 같은 Zn-Mg 합금 박막의 부식 방식 메커니즘을 해석하기 위 해 Zn-Mg합금 박막의 부식전위 변화거동을 Fig.4.14와 같이 3부분의 단계로 구 분 했다.
Ⅰ 단계 :상대적은 낮은 비(active)전위 형성
Ⅱ 단계 :전위의 귀(noble)전위로의 상승
Ⅲ 단계 :귀 전위 상태의 지속적 유지
구분된 각각의 단계(stage)에서 부식 진행되는 막의 표면의 변화 거동을 Fig.
4.15의 모식도로 나타내었다.침지 초기에는 stageⅠ의 모식도와 같이 전해질과 직 접 접촉하는 Zn-Mg합금 박막 및 합금화 되지 않은 Zn,Mg의 혼합 전위가 먼저 형성되어 낮은 전위(activepotential)를 형성하게 된다.그러나 시간이 경과함에 따 라 표면의 Zn-Mg 합금 박막의 일부가 손상되면서 stage Ⅱ 와 같이 철(Fe)과 Zn-Mg 합금 박막의 혼합전위를 형성하며 비전위(activepotential)로 상승하게 된 다.그 후 stageⅢ와 같이 표면의 Zn-Mg 합금 박막이 대부분 소모하게 되면,혼 합전위 역시 모재 철(Fe)의 전위를 형성하며 더 이상 박막의 희생양극적 효과는 사 라지게 된다.Fig.4.16에서는 StageⅡ에서 Zn-Mg합금 박막의 희생양극적 소모와
더불어 발생하는 혼합전위 상승(전위 축,No.1 → No.3)과 갈바닉(galvanic)전류 감소(전류밀도 축,No.1→ No.3)의 감소를 도식적으로 나타내었다.
상기와 같은 부식 메커니즘을 바탕으로 Fig.4.13에서 나타낸 본 조건에서 제작 한 막들에 대한 침지 자연전위 실험 결과를 살펴보면 다음과 같다.즉,침지 후 오 랫동안 귀 전위(noblepotential)를 형성한 합금 박막을 살펴보면,열처리 온도 270, 290및 310℃합금 박막이 열처리 온도 240과 310℃ 합금 박막과 비교해서 상대적 으로 장기간 비한 전위를 유지하며 박막의 희생양극적 특성의 유지한 것으로 사료 되어 우수한 내식성을 갖는다고 평가된다.
(a):0~80hours,-1.5~-0.45V/SSCE
Fig.4.13Corrosionpotentialvariation ofZn-Mgalloythin films measured in3% NaClsolution
(b):0~60days,-1.1~-0.4V/SSCE
Fig.4.13CorrosionpotentialvariationofZn-Mgalloythinfilms measured in3% NaClsolution
Fig.4.14CorrosionpotentialvariationofZn-Mgthinfilm accordingtocorrosionstages
Fig.4.15Schematicdiagram forcorrosionprocessofZn-Mgthinfilm
Fig.4.16VariationofcorrosionpotentialinStageⅡ
4. 2PVD( Zn- Mg) 에 의해 제작한 Zn- Mg합금 박막의 구조와 내식 특성
4. 2. 1재료 구조변화 분석 1 )조성 성분 분석 ( EDS)결과
본 연구 실험에서는 PVD 진공증착법에 의해 제작한 Zn-Mg 합금 박막의 조성 원소를 EDS분석 하였다.Fig.4.17에 나타낸 Zn-Mg합금 박막의 성분 분석 결과 에 의하면 초기에 증착하고자 했던 조성 Zn-Mg 합금 박막이 근접하게 형성 되었 다.그리고 여기서 EDS분석 결과 검출된 산소는 챔버 내에 잔존하던 산소 및 대 기 중에 노출 시 주위 산소와 반응하여 형성된 산화물의 영향으로 검출된 것으로 사료된다.또한 탄소의 검출을 확인 할 수 있었는데 이는 대기노출 중 코팅막 표면 의 Zn과 Mg조성이 물과 이산화탄소와 반응하여 생성된 탄산아연 혹은 탄산 마그 네슘 종류의 부식생성물에 의한 것으로 사료된다.
No. Graph Element%
C O Mg Fe Zn
1 10.25 4.25 4.40 5.00 76.1
2 6.36 3.37 10.33 6.75 73.19
3 6.77 2.04 14.00 6.01 71.18
4 6.33 19.06 7.57 67.04
5 6.21 23.44 5.25 65.1
Fig.4.17EDSanalysisforZn-Mgalloythinfilms