Homogenized

10^-9 10^-8 10^-7 10^-6 10^-5 10^-4 10^-3 10^-2 10^-1 -2000

-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500

Ti-10Ta Ti-20Ta Ti-30Ta Ti-40Ta

Potential (mV vs SCE)

Current Density (A/Cm²)

10^-10 10^-9 10^-8 10^-7 10^-6 10^-5 10^-4 10^-3 -2000

-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000

2500 Ti-10Ta Ti-20Ta Ti-30Ta Ti-40Ta

Potential (mV vs SCE)

Current Density (A/Cm²)

10^-10 10^-9 10^-8 10^-7 10^-6 10^-5 10^-4 10^-3 -2000

-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500

Ti-10Ta Ti-20Ta Ti-30Ta Ti-40Ta

Potential (mV vs SCE)

Current Density (A/Cm²)

F F Fi i i g g g. . .3 3 33 3 3. . .P P Po o ot t te e en n nt t ti i i o o od d dy y yn n na a am m mi i i c c cp p po o ol l l a a ar r ri i i z z za a at t ti i i o o on n nc c cu u ur r rv v ve e es s so o of f fT T Ti i i N N N a a an n nd d dZ Z Zr r rN N N c c co o oa a at t te e ed d d

T T Ti i i- - -T T Ta a aa a al l ll l lo o oy y ys s sa a af f ft t te e er r rp p po o ot t te e en n nt t ti i io o od d dy y yn n na a am m mi i ic c ct t te e es s st t ti i in n n0 0 0. . . 9 9 9% % % N N Na a aC C Cl l l

s s so o ol l lu u ut t ti i io o on n na a at t t3 3 36 6 6. . . 5 5 5± ± ± 1 1 1℃ ℃ ℃. . .

T T Ta a ab b bl l l e e e1 1 10 0 0. . .V V Va a al l l u u ue e es s so o of f fc c co o or r rr r ro o os s si i i o o on n nc c cu u ur r rr r re e en n nt t td d de e en n ns s si i i t t ty y y( ( (I I I

) ) )d d de e et t te e er r rm m mi i i n n ne e ed d df f fo o or r r T T Ti i i N N N a a an n nd d dZ Z Zr r rN N N c c co o oa a at t te e ed d dT T Ti i i - - -T T Ta a aa a al l l l l l o o oy y ys s sf f fr r ro o om m m t t th h he e ep p po o ot t te e en n nt t ti i i o o o- - -d d dy y yn n na a am m mi i ic c cp p po o ol l l a a ar r ri i i z z za a at t ti i i o o on n nc c cu u ur r rv v ve e es s si i i n n n0 0 0. . . 9 9 9% % % N N Na a aC C Cl l ls s so o ol l l u u ut t ti i i o o on n na a at t t 3 3 36 6 6. . . 5 5 5± ± ± 1 1 1℃ ℃ ℃. . .

S S

Saaammmpppllleee IIIcccooorrrrrr(((AAA///㎠㎠㎠)))

H H

Hooommmooogggeeennniiizzzeeeddd

TTTiii---111000TTTaaa TTTiii---222000TTTaaa TTTiii---333000TTTaaa TTTiii---444000TTTaaa

T T

TiiiNNN cccoooaaattteeeddd

TTTiii---111000TTTaaa TTTiii---222000TTTaaa TTTiii---333000TTTaaa TTTiii---444000TTTaaa

Z Z

ZrrrNNN cccoooaaattteeeddd

TTTiii---111000TTTaaa TTTiii---222000TTTaaa TTTiii---333000TTTaaa TTTiii---444000TTTaaa

2.A.C.임피던스 측정

Fig.27은 일반적으로 전극 반응의 전체 임피던스의 등가회로를 그림으로 나타낸 것으로 용액에서 확산의 영향이 거의 없는 것이다.확산의 영향이 거의 없는 전극 반응으로 용액의 저항 성분(Rs)과 전기적 이중층(Cdl)의 캐패서티로 구성된 등가회 로로 제시 할 수 있는데 본 연구에서와 같이 Fig.34는 Ti합금 표면에 코팅을 함 으로써 Rs,Cdl및 Rct뿐만 아니라 각 피막의 부동태 효과에 의한 무기피막층의 저 항성분인 Rc와 정전용량성분 Cc로 이루어진 등가회로를 구성 할 수 있다.

Fig.35는 Ti-Ta합금 표면에 TiN 및 ZrN을 코팅한 후 0.9% NaCl전해액에서

임피던스 측정을 한 Nyquistplot이다.Ti-Ta합금 표면에 TiN 및 ZrN 코팅처리 를 한 경우 코팅 처리를 하지 않은 합금에 비해 전체적으로 반원의 궤적이 증가하 는 것을 관찰 할 수 있었으며 이는 합금이 내식성이 향상되었음을 나타낸다.

Fig.36과 37은 AC 임피던스 실험하여 얻은 Ti-Ta 합금의 Bodephaseplot과 Bodeplot을 나타내고 있다.먼저,Bodephaseplot을 살펴보면 고주파수영역에서 용액의 저항(Rs)은 코팅되지 않은 시편과 유사한 경향을 나타냈다.부동태피막을 암시하는 중,저 주파수에서 나타나는 phaseangle이 90°에 가까운 영역을 관찰할 수 있으며 이러한 영역이 넓을수록 매우 안정한 부동태피막을 형성하여 내식성이 우수한 것으로 생각된다. TiN 및 ZrN코팅한 결과 코팅하지 않은 시편에 비해 넓 어지는 것을 확인할 수 있었다.이러한 결과는 동전위 분극 곡선에서 관찰한 결과 와 일치하는 것으로 Ti-Ta합금에 코팅하지 않을 경우 합금의 표면은 TiO2와 Ta2O5의 산화막이 형성되어 내식성에 영향을 받은 반면,합금의 표면에 TiN과 ZrN을 코팅하였을 경우 시편 표면은 기존의 산화막에 N^3-막이 추가적으로 형 성되어 내식성의 증가를 가져오게 되는 것이다^51).

Fig.37의 Bodeplot을 관찰한 결과 모든 시편에서 2개 영역으로 특성화되는 유 사한 현상을 보였으며 먼저,고주파 영역에서의 Bodeplot은 phaseangle이 0에 가 까워질수록 log(f)에 따른 log｜Z｜의 값이 일정하였는데 이는 전해질의 저항 (Rs) 에 의한 것으로 생각된다.중,저의 주파수영역에서는 log(f)에 따른 log｜Z｜의 값 이 대략 -1에 가까운 기울기를 갖는 것을 확인하였는데 이것은 순수 캐패서티한 지역에서 Ti합금에 대한 조밀한 부동태 피막의 캐패시턴트 (Cp)를 나타낸다.

Table11은 Rs및 Rp값을 나타낸 것으로 것으로 40wt% 이 첨가된 경우 코팅 하지 않은 시편의 경우 2,057,595Ω㎠이었으며 TiN 코팅하였을 경우에는 5,193,916 Ω㎠,ZrN을 코팅한 경우에는 3,551,239Ω㎠으로 Rp값이 증가되었음을 알 수 있 었다.Ta함량을 다르게 한 시편에서도 40wt% 첨가한 경우와 일치하여 합금의 표 면에 TiN 및 ZrN 코팅하면 내식성이 증가되는 것을 알 수 있었다.

Coating Corrosion

Reaction Metal Electrolyte

Working Electrode Reference

Electrode

R

C

C

R

R

Coating Corrosion

Reaction Metal Electrolyte

Working Electrode Reference

Electrode

R

C

C

R

R

F F Fi i ig g g. . .3 3 34 4 4. . .E E Eq q qu u ui i iv v va a al l le e en n nt t tc c ci i ir r rc c cu u ui i it t to o of f fs s sp p pe e ec c ci i im m me e en n nw w wi i it t th h hc c co o oa a at t ti i in n ng g gl l la a ay y ye e er r r. . .

0 50000 100000 150000 200000 0

50000 100000 150000 200000

Ti-10Ta Ti-20Ta Ti-30Ta Ti-40Ta

Z im (ohms)

Z re(ohms)

0 50000 100000 150000

0 50000 100000 150000

Ti-10Ta Ti-30Ta Ti-40Ta Ti-20Ta

Z im (ohms)

Z re(ohms)

ZrN coated TiN coated

0 500000 1000000 1500000 2000000

0 500000 1000000 1500000 2000000

Ti-10Ta Ti-20Ta Ti-30Ta Ti-40Ta

Zim (ohms)

Z ^re (ohms)

Homogenized

F F Fi i i g g g. . .3 3 35 5 5. . .N N Ny y yq q qu u ui i i s s st t tp p pl l l o o ot t ts s sf f fo o or r rT T Ti i i N N N a a an n nd d dZ Z Zr r rN N N c c co o oa a at t te e ed d dT T Ti i i - - -T T Ta a aa a al l l l l l o o oy y ys s sa a af f ft t te e er r r

A A AC C C i i im m mp p pe e ed d da a an n nc c ce e ei i in n n0 0 0. . . 9 9 9% % % N N Na a aC C Cl l ls s so o ol l lu u ut t ti i io o on n na a at t t3 3 36 6 6. . . 5 5 5± ± ± 1 1 1℃ ℃ ℃. . .

10^-2 10^-1 10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴ 10⁵ -50

0 50 100

Ti-10Ta Ti-20Ta Ti-30Ta Ti-40Ta

Phase of Z(deg)

Frequency(Hz)

10^-2 10^-1 10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴ 10⁵ -50

0 50 100

Ti-10Ta Ti-20Ta Ti-30Ta Ti-40Ta

Phase of Z(deg)

Frequency(Hz)

ZrN coated TiN coated

Homogenized

10^-2 10^-1 10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴ 10⁵ -50

0 50 100

Ti-10Ta Ti-20Ta Ti-30Ta Ti-40Ta

Phase of Z (deg)

Frequency (Hz)

F F Fi i i g g g. . .3 3 36 6 6. . .B B Bo o od d de e ep p ph h ha a as s se e ep p pl l l o o ot t ts s sf f fo o or r rT T Ti i i N N N a a an n nd d dZ Z Zr r rN N N c c co o oa a at t te e ed d dT T Ti i i - - -T T Ta a aa a al l l l l l o o oy y ys s s

a a af f ft t te e er r rA A AC C Ci i i m m mp p pe e ed d da a an n nc c ce e ei i i n n n0 0 0. . . 9 9 9% % % N N Na a aC C Cl l ls s so o ol l l u u ut t ti i i o o on n na a at t t3 3 36 6 6. . . 5 5 5± ± ±1 1 1℃ ℃ ℃. . .

10^-2 10^-1 10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴ 10⁵ 10^-1

10¹ 10³ 10⁵ 10⁷

Ti-10Ta Ti-20Ta Ti-30Ta Ti-40Ta

IZI(ohms)

Frequency(Hz)

10^-2 10^-1 10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴ 10⁵ 10^-1

10¹ 10³ 10⁵ 10⁷

Ti-10Ta Ti-20Ta Ti-30Ta Ti-40Ta

IZI(ohms)

Frequency(Hz)

ZrN coated