4.3 실험결과 및 고찰
4.3.1 전착 코팅막의 석출량 분석
Fig. 4.3은 48 °C의 천연 해수 중 3 A/m2, 4 A/m2, 5 A/m2의 전류밀도에서, 전착 시간에 따른 코팅막의 석출량 증가 변화이다. 그리고 Table 4.3은 각 전착조건에서 코팅막의 석출량을 나타내고 있다. 즉, 전착 코팅막의 석출량은 전착시간에 따라 비 례하여 증가하는 경향을 나타내고 있다. 또한 전류밀도 증가에 따라서 전착 코팅막 의 석출량은 전체적으로 증가하는 경향을 나타냈다. 이것은 일반적으로 전착물의 석출량이 전류밀도가 일정할 경우 시간에 대하여 선형적인 관계를 나타낸다는 패러 데이 법칙과 잘 일치하고 있음을 확인할 수 있다.
이때 전착계수(k )는 다음 식으로 표현 할 수 있다[29].
k = W I ․ t
k : 전착계수 (g/mA․day) W : 전착량 (g/cm2)
t : 석출시간 (day) I : 전류밀도 (mA/cm2)
본 실험에서의 전착조건을 상기 관계식을 통하여 산출하여 보면, 약 0.02～0.05 g/mA․day의 값을 갖는다. 이 결과로 보아 실제 천연해수 중 3 A/m2의 조건으로 방식효과를 갖는 두께 10 mm정도의 전착을 실시하기 위해서는 약 3～4개월이 소 요될 것으로 예상된다.
한편, 메쉬를 하지 않은 시험편에 형성된 막의 경우, 4 A/m2보다 5 A/m2의 경우 가 작아지는 것은 구조적으로 평이한 기판에서 막두께 증가에 따라 밀착성이 저하 하며, 또한 핵이 생성･성장되어 부분적으로 막층이 형성되는 과정에서 전착표면에 서의 수소가스 발생으로 인해 부분적으로 박리된 결과라고 보여진다.
Fig. 4.4는 시험편 표면에서의 전착 코팅막의 부착력 증가를 위해 강 메쉬를 설치 한 시험편의 전착시간 경과에 따라 형성된 석출량 변화를 보이고 있다.
전체적으로 Fig. 4.3의 경우와 유사한 경향을 보이고 있으나, 메쉬 부착으로 메쉬 를 설치하지 않은 시험편에 비해 표면적이 증가하고 기판 표면의 굴곡구조에 의해 서 밀착성이 좋아지면서 피막의 석출량은 전착시간 경과와 더불어 상대적으로 증가 하는 경향을 보이고 있다. 한편, 5 A/m2의 전류밀도에서 4 A/m2보다 전착물이 적 게 형성된 것은 핵 생성후 막으로 성장해 가는 과정에서 4 A/m2 보다 상대적으로 전류밀도가 높은 5 A/m2에서는 전착표면에서의 수소 발생 반응(2H2O + 2e- = H2
↑ + 2OH-)이 활발하여 부분적으로 석출물이 박리되었거나 전착이 방해받은 것으 로 생각된다[9].
이상의 결과를 볼 때, 전류밀도가 증가하면 전착 코팅막의 석출량이 증가하지만, 이 석출량증가의 한계 전류밀도가 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 실 험에서 4 A/m2의 전류밀도가 한계치이며 전착을 위한 최적의 조건임을 확인하였다.
Table 4.3 Weight gain with time for electrodeposit films formed at various current densities in 48 °C natural seawater (No-mesh & Mesh specimen)
No-mesh specimens (mg/cm2) Mesh specimens (mg/cm2) Current
density Electro- deposit time
3 A/m2 4 A/m2 5 A/m2 3 A/m2 4 A/m2 5 A/m2
24 Hours 8.0900 14.9333 18.8767 16.0767 24.0533 18.6233 48 Hours 17.5433 28.4633 33.5933 30.4033 35.0000 39.1467 72 Hours 19.4267 37.4600 42.4267 50.8767 55.3400 55.7800 168 Hours 34.2767 69.6967 85.2967 92.9733 213.9667 127.6600 336 Hours 40.2433 105.0867 86.2400 135.5600 244.9833 194.9900
0 100 200 300 400
0 50 100 150 200 250 300
3 A/m2 No-mesh specimen 4 A/m2 No-mesh specimen 5 A/m2 No-mesh specimen
Weight gain (mg/c m
2)
Time (hour)
Fig. 4.3 Variation of weight gain with time for electrodeposit films formed at various current densities in 48 °C natural seawater (No-mesh specimen)
0 100 200 300 400 0
50 100 150 200 250 300
3 A/m2 Mesh specimen 4 A/m2 Mesh specimen 5 A/m2 Mesh specimen
Weight gain (mg/c m
2)
Time (hour)
Fig. 4.4 Variation of weight gain with time for electrodeposit films formed at various current densities in 48 °C natural seawater (Mesh specimen)