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플라즈마 아크 용사 공법에 의해 도포된 Zn 및 Zn-15Al 금속 코팅의 해수 환경에서 부식 특성에 관한 실험적 연구
정화랑 ( Jeong Hwa-rang ),이한승 ( Lee Han-seung ) 한국건축시공학회 2021 한국건축시공학회지 Vol.21 No.6
일반 전기 아크에 의한 금속용사공법에 비해 시공속도와 효율성능이 우수한 플라즈마 아크 용사장비를 개발하여 이 플라즈마 용사장비에 의한 코팅의 부식특성 평가가 요구되었다. 본 연구에서는 일반 탄소강에 Zn 및 Zn-15Al을 플라즈마 아크 금속 용사법으로 코팅한 후 해수 환경과 유사한 3.5wt.% NaCl 용액에 침지하여 내식성을 평가하였다. SEM 및 XRD에 의한 표면 형상 분석 시험 결과, Zn 코팅이 다공성이고 침상 형태로 되어 있어 용액의 침투가 용이하여 부식 속도가 빠른 것을 알 수 있었다. 반면, Zn-15Al 코팅은 균일하고 조밀한 형태를 보여 부식을 억제하는 것으로 나타났다. In this study, Zn and Zn-15Al were coated on general carbon steel by plasma arc metal spraying and then immersed in a 3.5wt.% NaCl solution similar to the seawater environment to evaluate the corrosion resistance properties. Through the surface shape analysis test by SEM and XRD, it was found that the Zn coating was porous and needle-shaped, so the penetration of the electrolyte was easy, and thus the corrosion rate was rapid. On the other hand, the Zn-15Al coating had a uniform and dense shape and was shown to suppress corrosion.
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모사 부식 환경에서 플라즈마 아크용사에 의한 Al 코팅의 부식특성에 관한 실험적 연구
정화랑 ( Jeong¸ Hwa-rang ) 한국건축시공학회 2023 한국건축시공학회지 Vol.23 No.5
건설산업에서 사용되는 구조용 강재의 부식은 산업화로 인해 많은 공격적인 이온이 내포된 대기 환경에서 증가추세에 있다. 따라서 본 연구에서는 아크 및 플라즈마 아크용사로 Al 코팅을 용착하여 Cl<sup>-</sup>와 CO<sub>3</sub> <sup>2-</sup>같은 공격적인 이온을 다량 함유한 Society of Automotive Engineering(SAE) J2334 용액의 모사대기환경에서 그 효과를 비교하였다. 다양한 분석기법으로 코팅 특성과 부식 메커니즘을 고찰하였다. 플라즈마 아크용사로 용착된 Al 코팅은 밀도 있고 균일하면 층층이 적층이 잘 되었고 높은 부착력이 나타났다. 이 공법으로 용착된 Al 코팅을 SAE J2334 용액에 기간별로 침지하여 측정한 개회로전위(OCP)는 아크용사로 용착된 Al 코팅보다 더 양전성(electropositive)한 값을 보여주었다. 플라즈마 아크용사는 총 임피던스가 아크용사보다 높게 나타났다. SAE J2334 용액에 23일 침지하였을 때 플라즈마 아크용사 Al 코팅의 부식속도는 아크용사에 비해 20% 감소하였다. The corrosion of structural steel used in the construction industry is increasing due to the industrialization where many aggressive ions released in the atmosphere. Therefore, in the present study Al coating was deposited by arc and plasma arc thermal spray process and compared their effectiveness in simulated weathering condition i.e. Society of Automotive Engineers(SAE) J2334 solution which mostly contain Cl<sup>-</sup> and CO<sub>3</sub> <sup>2-</sup> ions. Different analytical techniques have been used to characterize the coating and draw the corrosion mechanism. The Al coating deposited by plasma arc thermal spray process exhibited uniform, dense and layer by layer deposition resulting higher bond adhesion values. The open circuit potential(OCP) of Al coating deposited this process is exhibited more electropositive values than arc thermal spray process in SAE J2334 solution with immersion periods. The total impedance of plasma arc thermal spray process exhibited higher than arc thermal spray process. The corrosion rate of the plasma arc thermal sprayed Al coating is reduced by 20% compared to arc thermal spray process after 23 days of immersion in SAE J2334 solution.
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아크 금속 용사 공법에 의해 코팅된 콘크리트의 전자기파 차폐 성능 확보를 위한 실 험적 연구
장종민 ( Jang Jong-min ),정화랑 ( Jeong Hwa-rang ),이한승 ( Lee Han-seung ) 한국건축시공학회 2021 한국건축시공학회지 Vol.21 No.6
본 연구에서는 기존의 전자기파 차폐 성능이 없는 콘크리트를 대상으로 아크 금속용사 공법을 적용하여 전자기파 차폐성능을 확보하고자 한다. 이를 위해 금속 코팅의 두께에 전기적 특성을 평가하기 위해서 8 종류의(Cu, CuAl, CuNi, CuZn, Al, Zn, ZnAl, AlMg) 금속들을 두께 100, 200 및 500μm의 금속 코팅으로 제작하여 4pin-probe로 표면에서의 전기전도도를 측정하였고, KS C 0304에 의거하여 전자기파 차폐 성능 시험을 실시하였다. 금속 코팅 시험 결과를 토대로 전자기파 차폐를 위한 최적의 금속 코팅 두께 200μm를 제안하였으며, 이를 300×300×100mm 콘크리트 시험체에 용사하여 전자기파 차폐 성능을 분석한 결과 목표 성능 1GHz에서 80dB의 전자기파 차폐 성능이 확보됨을 확인하였다. 하지만 부착 강도의 경우 최대 1.11MPa로 목표 성능 대비 74% 이하로 확인되어 추후 콘크리트 표면에 미세한 요철을 형성하여 부착 성능을 향상시키는 연구가 필요할 것으로 판단된다. In this study, an electromagnetic pulse shielding effect was obtained by applying the arc metal spraying method to the ordinary concrete. For this study, to evaluate the electrical properties in the thickness of the metal sprayed coating, 8 types of metals(Cu, CuAl, CuNi, CuZn, Al, Zn, ZnAl, AlMg) were sprayed as coatings with a thickness of 100, 200 and 500μm. The electrical conductivity on the surface was measured with a 4-pin probe, and an electromagnetic wave shielding effect test was performed according to KS. Based on the test results, 200 μm was proposed as an optimal metal coating thickness for electromagnetic pulse shielding, and it was thermally sprayed on a 300×300×100mm concrete specimen to analyze the electromagnetic wave shielding performance. However, in the area of adhesion strength, the maximum was 1.11MPa, which was found to be less than 74% of the target performance.
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