소개글
"전기화학실험 분극시험 및 철강조직 관찰"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
2. 전기화학실험 분극시험
2.1. 실험 목적
2.2. 실험 이론 및 원리
2.2.1. Potentiostat 정전압분극 측정 장치
2.2.2. 전기부식의 기초
2.2.3. 분극
2.3. 실험 기구 및 장치
2.4. 실험 방법
2.5. 주의 사항
2.6. 실험 결과
2.6.1. 탄소강-NaCl
2.6.2. BM65
2.7. 토의 사항
3. 철강 조직 관찰
3.1. 실험 목적
3.2. 실험 방법
3.2.1. 시편 제작
3.2.2. 연마 과정
3.2.3. 에칭
3.3. 경도 측정
3.3.1. 경도 측정 방법
3.4. 미세조직 관찰
3.4.1. 광학현미경 사용 방법
3.5. 결과 및 고찰
3.5.1. 경도 측정값
3.5.2. 미세조직 관찰
4. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
철강은 인공재료 중에서 가장 많이 생산되는 재료이다. 세계 전체 금속 생산량의 90% 이상을 차지하고 있다. 이러한 금속을 성분이나 열처리 조건을 선택함으로써 미세조직의 특성을 변형시킬 수 있어 재료의 특성을 광범위하게 변화시킬 수 있다. 미세조직과 기계적 성질 사이에는 밀접한 관계가 있으며, 합금의 미세조직은 상태도 특성에 관련되므로, 실험에 사용될 순철 및 0.4wt%, 0.8wt%의 탄소강을 각각 노냉, 공냉, 유냉, 수냉하여 냉각 속도에 따른 상태도와 조직변화를 관찰하고 이에 따른 철강의 기계적 성질을 경도를 측정하여 특성을 이해하고자 한다.
2. 전기화학실험 분극시험
2.1. 실험 목적
분극시험의 실험 목적은 분극(electrochemical polarization)과 부식전위의 개념을 알고 분극곡선을 통하여 부식반응을 이해하며 금속의 부식정도를 비교할 수 있다는 것이다.
분극 실험에서는 Potentiostat 정전압분극 측정 장치를 이용하여 활동전극(WE)과 기준전극(REF) 사이의 전위를 일정한 값으로 유지하면서 자동적으로 조절된 분극 전류를 인가하고 전위를 측정한다. 이를 통해 얻은 분극 곡선은 전위가 Ecorr으로부터 활성화 방향으로 단계적으로 증가하면서 각 단계의 적정한 시간 후에 전류 값이 기록되는 과정을 보여준다. Epp 이상의 전위에서는 정전류 과정과 달리 정전위 양극분극 곡선이 정확하게 부동태 곡선을 따라가며 진행한다.
금속 부식은 대부분 금속 사이의 공간 안에서 전기화학 반응과 전해질 용액을 통해 발생한다. 금속 표면에는 수분의 대기 부식에 대한 전해질 박막이 형성되어 있다. 부식은 일반적으로 anodic 반응인 금속 산화와 cathodic 반응인 환원 반응 사이의 균형에 의해 결정된다.
분극은 물질마다 가해진 전기장 세기에 비례하여 발생하며, 이때의 비례상수를 전기감수율(electric susceptibility)이라고 한다. 전기장 내에 도체를 위치시키면 자유전자들이 움직여 정전기 유도현상이 나타나고, 유전체에서는 영구쌍극자와 유도쌍극자에 의해 분극이 일어난다.
분극에 의한 전기장의 방향은 외부 전기장 방향과 반대 방향이므로 유전체 내에서 전기장 세기는 외부전기장세기 보다 작아진다. 전기화학적 분극은 금속표면과 용액 사이에 전류가 흐르기 위해 필요한 분극이며, 이에 따라 금속의 상태가 순수하게 화학적 분극이 얼마나 이루어졌는지에 따라 결정된다. 활성화 분극은 금속-용액 계면에서 전하교환 반응의 느린 단계에 의해 지배되는 전기화학반응을 말하며, 농도분극은 금속표면에서 전기화학 반응에 필요한 이온 농도 차이에 의해 발생한다.
2.2. 실험 이론 및 원리
2.2.1. Potentiostat 정전압분극 측정 장치
Potentiostat 정전압분극 측정 장치는 활동전극(WE)과 기준전극(REF) 사이의 전위를 일정한 값으로 유지하기 위해 자동적으로 조절된 분극 전류를 인가하며 전위를 측정하는 회로이다. 이 장치에서 전류가 거의 흐르지 않으면서도 일정한 전위가 유지된다. 정전압 분극 측정으로 얻은 분극 곡선은 전위가 Ecorr으로부터 활성화 방향으로 단계적으로 증가하며 각 단계의 적정한 시간 후에 전류 값이 기록되면서 진행된다. 전위가 Epp까지 증가하면 인가된 전류는 증가하며, Epp 이상의 전위에서는 정전류 과정과 달리 정전위 양극분극 곡선이 정확하게 부동태 곡선을 따라 진행한다. 종속 값인 전류는 각 조절된 전위 단계에서 정상 상태 값에 접근하므로, 정전압 과정을 통해 부동태 피막과 부동태 피막의 형성과 성장에 영향을 주는 요인에 대한 상세한 연구가 가능하다. 정전압 양극분극곡선은 합금의 부식저항성과 용액의 부식성 영향을 판단하는 데 사용된다.
2.2.2. 전기부식의 기초
대부분의 금속 부식은 금속 사이의 공간 안에서 전기 화학 반응과 전해질 솔루션을 통해 발생한다. 금속 표면에는 수분의 대기 부식에 대한 전해질 박막이 형성되어 있다. 젖은 콘크리트 교량에 권총을 부식 강화를 위한 전해질이 된다. 부식은 일반적으로 전기 화학 반응에 의해 결정되는 속도와 평형을 이루며 발생한다. 첫 번째 과정은 금속의 산화 반응으로 금속에서 전자가 방출되는 anodic 반응이다. 다른 해결책은 종(종종 O₂ 중 또는 높이+) 환원되는 음극 반응으로, 금속에서 전자를 제거한다. 이 두 가지 반응이 평형 상태에 있는 경우, 각각의 반응에서 전자의 흐름이 균형을 이루어 전기가 발생한다. 두 반응은 한 금속 또는 다른 2 금속(또는 금속 상)이 전기적으로 연결되어 있을 때 일어난다. 이론적으로 anodic과 음극 반응의 전류 흐름은 직선으로 표시된다. 곡선 라인은 anodic과 음극 전류의 전체 흐름의 총합이며, 이는 potentiostat이 금속의 potential를 측정한 것이다. 꺾이는 점은 anodic 또는 음극 반응의 변화를 나타낸다. 로그 축을 사용하는 이유는 부식 실험 동안 광범위한 데이터를...
참고 자료
연료전지 개론, 한티미디어, RYan O'hayre 등 3명, 차석원 역
연료전지시스템, James Larminie 등 2명, 박한웅, 김태진 역
부식과 방식의 원리, 이의호·이학렬·황운석·김광근 공역
최신재료학, 김정근, 김상호, 김영철 공저
