| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2005년 가을 (11/10 ~ 11/11, 한양대학교) |
| 권호 | 11권 2호 |
| 발표분야 | 에너지환경재료 |
| 제목 | LiCl-Li2O 용융염계 산화성분위기에서 표면개질된 초합금의 부식거동 |
| 초록 | 1. 서 론 용융염 취급기술은 용융염 그 자체가 갖는 전기전도성, 고밀집 취급성, 유체 특성 등으로 인해 여러 산업기술에 응용되고 있으며, 최근에는 제트엔진, 연료전지, 촉매, 태양에너지 그리고 금속정제 등에 집중 연구되고 있다. 따라서 이러한 고온 용융염을 취급하는 기기 및 구조재료의 부식에 대한 연구도 지속적으로 진행되고 있으며, 또한 고온의 산화와 부식환경에 대한 저항성이 요구되는 MCrAlY 합금분말이 용사피복재로서 주목되고 있다. 특히 항공기, 발전설비의 가스터빈 부품, 원자력산업의 보일러 튜브 등의 관련 설비의 개선과 제품의 고부가 가치화를 위해 금속소재 표면에 코팅을 실시하여 소재의 고온 내식성을 향상시켜 부품의 수명,효율을 증대시키는 연구가 활발히 진행 중이다. 산화물 사용후핵연료의 금속전환공정은 고온 용융염 LiCl-Li2O계에서 우라늄산화물을 전해환원하는 공정으로 음극에서 우라늄메탈로 환원되며, 양극에서 산소가 발생된다. 이러한 전해환원공정은 부식성이 강한 용융염상에서 이루어지고, 또한 산소가 발생되는 산화성분위기이기 때문에 이에 적합한 용융염취급 구조재료의 개발이 매우 중요하다. 본 연구에서는 산소가 발생하는 고온 LiCl-Li2O 용융염계 분위기에서 플라즈마 용사법에 의해 본드 및 탑 코팅한 니켈기 초합금인 Inconel 713LC의 부식거동을 고찰하여 용융염부식억제형 재료개발에 필요한 자료를 도출하고자 한다. 2. 실험방법 부식시험은 혼합용융염 LiCl-Li2O를 MgO 도가니에 넣고 아르곤분위기에서 가열한 후 300℃ 근처에서 수분 pickup을 제거하기 위하여 약 3시간동안 아르곤 가스를 공급하면서 가열하였다. 선택한 부식환경온도까지 도달하면 시편을 용융염에 침적시킨 후 용융염 중에 혼합가스를 공급하면서 부식시험을 행하였으며, 본 연구에 사용한 부식시험재료는 플라즈마 용사법에 의해 본드 코팅(MCrAlY(M=Ni,Co)) 및 탑 코팅(YSZ, MgO-ZrO2)한 Inconel 713LC이며, 부식환경온도는 675℃, 부식시간은 216시간, Li2O 농도 3wt%, 혼합가스 농도는 Ar-10%O2에서 부식시험을 수행하였다. 부식시험 후 시편은 표면의 염을 제거하기 위해 증류수로 세척하였으며, 또한 시험 후 시편의 표면과 단면을 광학현미경, 전자현미경, X-선 회절분석기 및 EPMA를 사용하여 관찰,분석하였다. 3. 결과 및 고찰 부식실험 전,후의 본드 코팅(NiCoCrAlY, NiCrAlY)과 탑 코팅(YSZ, MgO-ZrO2)층에서는 변화가 거의 일어나지 않았으며, 실험 후 표면의 XRD 분석결과를 보면 탑 코팅을 YSZ로 처리된 시편의 표면은 ZrO2 피크로 나타났으며, MgO-ZrO2로 처리된 시편의 표면은 MgO, ZrO2 피크로 나타났다. 이는 본드 코팅과 모재에서 어떠한 원소의 외부확산이 이루어지지 않는 것으로 생각된다. 감사의 글 : 본 연구는 과학기술부 원자력연구개발사업의 일환으로 수행되었으며, 이에 감사드립니다. |
| 저자 | 조수행, 임종호, 정만교, 허진목, 정기정, 박성원 |
| 소속 | 한국원자력(연) |
| 키워드 | hot corrosion; molten salt; surface coating |
