피막의 결정구조, 표면저항 특성 및 밀착성

20 30 40 50 60 70 80 B

AAB A

B B

B

B

Fe Fe

A

A A A

A A

Fe : Iron A : Aragonite B : Brucite

SPCC Duty cycle 10%

Duty cycle 30%

Duty cycle 50%

In te n si ty ( cp s)

2-theta (deg)

Fig. 4.16 XRD analysis results of each deposit films formed in open seawater with each duty cycle

Duty cycle 10 % 30 % 50 %

2-theta 32 ~ 40°

A/B 0.203 0.296 0.261 Fig. 4.17 A/B relative composition ratio under duty cycle 10,

30 and 50 %

또한 여기서는 듀티사이클 조건으로 제작한 피막의 표면저항 특성을 평가하 기 위해 양극 분극 시험(anodic polarization)을 진행하였다. Fig. 4.18은 2.5 A/m² 전류밀도 조건 중 듀티사이클 10, 30 및 50 %를 적용하여 제작한 막의 분극 거 동을 나타냈다. 우선, 여기서는 공통적으로 전착막을 코팅하지 않은 나강 기판 에 비해 부식전위는 낮아지고 부식전류밀도 역시 감소하는 경향을 나타냈다.

분극곡선 그래프에서 확인되는 바와 같이, 듀티사이클 10 % 및 50 %로 제작 한 막의 경우에는 분극 거동이 선형적이지 않고 요동(fluction)하는 구간이 생기 면서 부식전류밀도가 급격히 상승-하락을 반복하는 영역이 확인되었다. 특히 약 10^-7A/m² 이상의 부식전류밀도에서 피막에 어떠한 물리적 변화가 발생하기 시작한 것이 관찰되었다. 이것은 석회질 피막이 일반적인 금속의 도금층과 달 리 약한 결합력과 내구성을 갖는 것에 기인한 것으로 판단된다. 즉, 부식전류가 상승하면서 이로 인해 피막에 균열이 시작되고, 결국 막이 소지금속과 분리되 기 시작한 것으로 추정된다.

반면, 듀티사이클 30 %로 제작한 막의 경우에는 분극 거동이 유연하고 선형 적인 모습을 나타내었다. 이것은 다른 막에 비해 표면저항 특성이 가장 우수한 것으로 확인되었다. 이와 같은 이유는 전술한 바와 같이 석출된 성분의 영향에 의한 차이로 사료된다. 이것은 XRD 결정구조 분석 및 EDS 원소조성 성분분석 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이 Ca 성분의 아라고나이트가 상대적으로 많 은 량이 석출된 것과 관계가 있다고 사료된다. 즉, 여기서는 표면저항 특성이 우수한 성분이 상대적으로 많이 석출됨에 따라 피막의 표면저항 특성도 함께 향상된 것으로 판단할 수 있다.

석회질 피막의 약한 내구성은 전착도중 막이 박리되지 않는 범위 내 전류밀 도로 반응성을 촉진시키고, 전착시간을 길게 하여 막의 두께를 일정수준 이상 향상시키면 단점의 극복이 가능하다고 생각된다. 또한 부루사이트 Mg(OH)2보다 는 아라고나이트 CaCO3의 비율을 증가시켜 표면저항 특성을 개선한다면, 석회 질 피막이 가지는 취약점이 개선 가능할 것으로 사료된다.

10

10

10

10

10

10

10

10

-0.8

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

SPCC Duty 10%

Duty 30%

Duty 50%

Duty cycle 10%

Duty cycle 50%

Duty cycle 30%

SPCC

P o te n ti a l( V v s S C E )

Current density(A/m

)

10^-9 10^-8 10^-7 10^-6

-0.4 -0.2

Potential(V vs SCE)

Current density(A/m²)

Duty 10%

Duty 30%

Duty 50%

10% 30% 50%

10^-10 10^-8 10^-6 10^-4 10^-2

Duty cycle

E co rr

V /S C E

2 I c

A /c m

o rr

-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0

Fig. 4.18 Surface resistance properties for deposit films formed in open seawater according to duty cycle 10, 30 and 50 %

또한 여기서는 듀티 사이클 10, 30 및 50 %로 제작한 피막에 대한 소지금속 과의 밀착력 및 내구성을 평가하기 위해 공업용 커터칼로 가로세로 5mm 넓이 의 균일한 간격으로 제단하여 내부 소지금속 표면까지 긁은 후 테이핑 밀착 테 스트를 하였다. Fig. 4.19는 상기한 조건에서 제작한 막의 밀착성 테스트 결과 를 나타냈다.

Duty cycle 10% 30% 50%

10

mm

Fig. 4.19 Adhesion characteristics for deposit films in open seawater according to duty cycle 10, 30 and 50 %

여기서 제작한 피막에 대한 밀착성 테스트 결과를 상세히 살펴보면, 듀티사 이클 30 % 조건으로 제작한 피막이 Class 1 수준으로 가장 우수한 밀착성을 유 지하였다. 그에 반해 듀티사이클 50 % 및 10 %에서 제작한 피막은 Class 1 ~ 2 정도로 다소 밀착성이 떨어지는 것으로 확인되었다. 이와 같이 제작된 피막이 소지 기판과 밀착력에 차이를 보이는 것은 막을 구성하는 성분의 조성비와 관 계가 있는 것으로 생각된다. 즉, 듀티사이클 30 % 에서 제작한 막은 다른 조건 에서 제작한 막과 달리 Ca성분 비율이 상대적으로 높은 결과를 보였었다. 이것 은 견고하고 치밀하며 화학적 친화력이 높은 특징을 가지는 아라고나이트 CaCO3 성분이 많이 석출되어짐에 따라 밀착성이 향상된 것으로 판단할 수 있 다.