Al 6061 합금의 수소 유기 석출 억제를 위한 핵심 매개변수 규명 = Identification of Key Parameters for Suppressing Hydrogen-Induced Precipitation in Al 6061

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 Al 6061 합금에서 음극 수소 충전 과정 중 발생하는 수소 유기 석출을 완화하기 위한 조건을 규명하는 것을 목표로 하였다. 음극 수소 충전 과정에서는 석출물인 β″상의 형성이 촉진되어 경도 증가로 이어지며, 이러한 현상은 전극 표면에서 형성되는 수소 버블의 형성과 밀접한 관련을 갖는다. 이에 본 연구에서는 수소 버블 형성에 영향을 미치는 주요 인자인 전극 재료의 표면 거칠기, 음극 수소 충전 시 인가되는 전류 밀도, 전해질 내 티오유레아 농도를 정량적으로 제어하여 석출 경화로 인한 정도 변화를 체계적으로 분석하였다.
실험은 전해연마 시간을 0-360s, 전류 밀도를 1-10mA/cm², 티오유레아 농도를 1-7g/L 범위에서 각각 변화시키며 수행하였다. 그 결과, 수소 버블 생성량이 증가하는 조건에서 금속 내부로의 수소 확산이 상대적으로 억제되어 석출 경화가 감소하는 경향이 나타났다. 이에 표면 거칠기가 큰 경우, 전류 밀도가 높은 경우, 그리고 티오유레아 농도가 낮은 경우에서 수소 버블 형성이 촉진되었으며, 이에 따라 수소 장입량이 감소하여 석출 경화가 효과적으로 억제되었다.
종합적으로 전해연마 시간 0초, 전류 밀도 10mA/cm², 티오유레아 1g/L 조건에서 수소 유입에 따른 석출 경화 효과가 가장 낮게 나타남을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aimed to identify conditions for mitigating hydrogen-induced precipitation during cathodic hydrogen charging in Al 6061 alloy. During cathodic hydrogen charging, the formation of β″ phase precipitates is accelerated, leading to increased hardness. This phenomenon is closely related to the formation of hydrogen bubbles on the electrode surface. Therefore, this study systematically analyzed the degree of precipitation hardening by quantitatively controlling key factors affecting hydrogen bubble formation: the surface roughness of the electrode material, the current density applied during cathodic hydrogen charging, and the concentration of thiourea in the electrolyte.
The experiments were conducted by varying the electropolishing time from 0 to 360 s, the current density from 1 to 10 mA/cm², and the thiourea concentration from 1 to 7 g/L. The results showed that under conditions where hydrogen bubble generation increased, hydrogen diffusion into the metal was relatively suppressed, leading to a decrease in precipitation hardening. Accordingly, hydrogen bubble formation was promoted when surface roughness was high, current density was high, and thiourea concentration was low. This, in turn, reduced the amount of hydrogen introduced, effectively suppressing precipitation hardening.
In summary, the precipitation hardening effect due to hydrogen inflow was confirmed to be the lowest under the following conditions: electropolishing time of 0 s, current density of 10 mA/cm², and thiourea concentration of 1 g/L.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론
• 제 1 절 Al 6061 합금의 특성 1
• 제 2 절 Al 6061 합금의 석출 거동 1
• 제 3 절 음극 수소 충전 및 수소 버블의 형성 2
• 제 4 절 본 연구의 필요성 3
• 제 2 장 실험 방법
• 제 1 절 시편준비 5
• 제 2 절 매개 변수 조절 실험 5
• 1. 표면 거칠기 변화에 따른 석출 경화 거동 5
• 2. 전류 밀도 변화에 따른 석출 경화 거동 6
• 3. 전해질 조성에 따른 석출 경화 거동 6
• 제 3 장 결과 및 고찰 7
• 제 4 장 결 론 37
• 참고문헌 40
• 감사의 글 42
• Abstract 43