본 연구는 손상된 선박용 절탄기 핀튜브에 대하여 보수를 목적으로 Inconel 625 아크 열용사 코팅기술 적용 후 실링처리를 실시하였다. 모재(Substrate), 열용사 코팅(Thermal Srpay Coating; TSC) 그리고 열용사 코팅+실링처리(TSC+Sealing) 시편에 대하여 내구성을 평가하기 위해 ASTM G76-05에 의거하여 고상입자 침식(Solid Particle Erosion; SPE) 실험을 실시하였다. 표면 손상 형상은 주사전자현미경과 3D 레이져 현미경을 통해 관찰했으며, 무게 감소량과 표면 거칠기 분석을 실시하여 내구성을 평가하였다. 그 결과 내구성은 TSC와 TSC+Sealing에 비해 Substrate가 우수하게 나타났으며, 이는 TSC 층 내에 존재하는 다수의 기공 결함에 기인한 것으로 판단된다. 또한 고상 입자 침식 손상 메카니즘은 Substrate의 경우 연성 재질 특성인 소성변형과 피로에 의한 균열 생성이 동반되었으며, TSC와 TSC+Sealing의 경우 취성파괴 경향이 확인되었다.

본 연구는 절탄기 튜브의 저온부식 손상을 방지하기 위해 Inconel 625 용사재료를 활용하여 아크 열용사 코팅기술 적용 후 실링 처리를 실시하였다. 용사코팅(TSC) 층의 내식성 분석을 위해 0.5 wt% 황산 수용액에서 다양한 전기화학적 실험을 진행하였다. 양극분극 실험 후에는 주사전자현미경과 EDS 성분분석을 통해 부식 손상 정도를 파악하였다. 자연전위 계측 시 TSC+실링처리(TSC+Sealing)의 안정적인 전위 형성을 통해 실링처리 효과를 확인하였다. 양극분극 실험 결과 TSC와 TSC+Sealing에서 부동태 영역이 확인되었으며, 부식 손상 역시 관찰되지 않아 내식성이 개선되었다. 더불어 타펠분석에 의해 산출된 부식전위와 부식전류밀도 분석 결과 TSC+Sealing의 내식성이 가장 우수하게 나타났다.

Material for high-speed airframe are typically selected such that high ablation resistance is maintained on the material surface while high pull-strength is maintained inside the material. However, in case of application to extremely severe condition, the material should have better mechanical properties. Thus, heat treatment or surface treatment is utilized to improve the mechanical properties. This study is conducted as a preliminary research to improve the mechanical properties of vehicle material considering the frictional heat produced during high-speed vehicle is in motion. In this study, Inconel 625 alloy, widely used material for the application of high-speed air vehicle, is ion nitriding processed and then mechanical property test and wear test on this material are conducted consequently. As results, mechanical properties such as tensile strength, yield strength and hardness are increased, and also wear rate is increased at particular condition.