플라즈마 용접 티타늄의 부식거동에 관한 연구

Abstract

전해 동박 제조용 음극드럼은 강한 황산 분위기와 접하고 있음에 따라 우수한 내식성을 필요로 함은 물론, 구리의 전착효율을 향상시키기 위하여 높은 전기 전도도를 가져야 한다. 이와 관련하여 현재 내식성이 우수하고 전기 전도도가 높은 티타늄 소재가 전해 동박 제조용 음극으로 널리 응용되고 있다. 황산구리 용액 내에서 장시간 도금이 진행되면 수소원자의 일부가 티타늄 표면에 흡착하게 되고 이와 같이 티타늄 표면에 흡착된 수소원자들이 음극 전극 내부로 확산됨으로 인해 고용한계치를 초과하게 되면 음극 전극 표면에 티타늄 수화물이 형성되게 된다. 이로 인해 티타늄 음극 표면의 요철이 증가하게 되며 돌출부위에서 전류집중이 발생하게 된다. 따라서 균일한 구리의 핵생성 및 성장이 어렵게 되고, 결국 도금 불량 및 동박의 변색이 나타나게 된다. 뿐만 아니라 용접에 의해 제작된 티타늄 음극드럼은 티타늄 용접부, 모재 및 열영향부가 각각 다른 미세조직 특성을 지님에 따라 소재 내부의 전도 불균일로 인해 제품의 불량을 가져올 수 있으며, 특히 용접부 및 용접열영향부에서 국부적인 부식이 발생함으로 인해 전극의 수명을 단축시키게 된다. 본 연구에서는 황산 용액 내에서 티타늄 및 티타늄 용접부에 대한 부식거동을 분석, 고찰하였으며, 이와 관련하여 전기화학적 방법 및 노출방식을 이용하여 용접 조건 및 열처리 조건에 따른 부식의 정도를 모재와 상호 비교함으로써 티타늄의 내부식 특성을 평가 하였다. 또한, 티타늄 음극 드럼의 성능에 큰 영향을 미치는 수소원자의 흡착 메카니즘 분석과 관련하여 티타늄 음극판에 발생하는 수소흡착 및 수소 확산기구를 수치적으로 분석하였으며 이를 바탕으로 수소가 티타늄의 내부식성에 미치는 영향을 고찰하였다.