KR20110071090A - 증강된 내식성을 갖는 다층 재료 (변형체) 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기화학, 재료 연구, 및 야금학에 관한 것으로, 구체적으로, 높은 내식성 및 높은 기계적 특성을 갖는 구조물, 더욱 구체적으로, 다층 구조 금속 재료 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

증강된 내식성을 갖는 다층 재료 (변형체) 및 이를 제조하는 방법{MULTILAYER MATERIAL WITH ENHANCED CORROSION RESISTANCE (VARIANTS) AND METHODS FOR PREPARING SAME}
본 발명은 전기화학, 재료 연구, 및 야금학에 관한 것으로, 구체적으로, 높은 내식성 및 높은 기계적 특성을 갖는 구조물, 더욱 구체적으로, 다층 구조 금속 재료 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
현재까지, 구조 금속 재료의 내식성은 이러한 재료를 구성하는 층으로서 금속 및 그의 합금을 사용하고 부식 환경에서 높은 내식성을 갖는 값비싼 단일-층 구조물 또는 다층 재료를 개발함으로써 증강되었다. 추상적인 부식 환경은 이러한 재료가 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서 접촉하면서 사용되었던 것인 특정 환경이기보다는, 그의 부식 효과 또는 조성의 중요성을 고려하지 않는 작업 환경인 것으로 생각되었다. 그렇지만, 다층 재료의 구성요소를 선택하는데 있어서 환경의 특성에 대한 고려는 다층 재료 구성요소에 대한 최적의 선택을 용이하게 한다.
적어도 2개의 클래드층 및 중간층과 지지층(backer layer)의 폭발 접합에 의해 다층 재료를 제조하는 방법 및 그로부터 수득된 다층 재료가 당업계에 공지되어 있다(미국 특허 제5,323,955호 A1). 2개의 클래드층은 Mo, W, Re, Ru, Pa, Pt, Au, Ag, 및 이들의 합금을 포함하는, 높은 내식성을 갖는 재료의 군으로부터 선택된다. 중간층은 구리, 은, 탄탈륨, 및 니켈 합금을 포함하는 군으로부터 선택된 재료로 만들어진다. 지지층은 저-합금강, 스테인레스강, 니켈, 구리, 알루미늄, 티타늄, 및 이들의 합금을 포함하는 군으로부터 선택된 재료로 만들어진다.
강철의 3개 층, 즉 제1 층, 65% 내지 75%의 구리 및 35% 내지 25%의 니켈을 함유하는 니켈 및 구리의 제2 층, 및 니켈과 구리의 층을 연결하는 티타늄층의 폭발 용접에 의해 제조된 3-층 금속 재료가 당업계에 또한 알려져 있다(미국 특허 제5,190,831호 A1).
당업계에 공지된 다른 다층 재료(미국 특허 제4,839,242호 A1)는 강철 모재층, 강철 모재층과 접합된 니켈 또는 니켈 합금층, 중량비로 최대 0.01%의 탄소를 함유하고 니켈층에 접합된 저-탄소 철 금속층, 및 저-탄소 철 합금층에 접합되는 티타늄-계열 재료의 클래드층을 포함한다.
400 MPa 또는 400 HV, 또는 그 이상의 비커스 경도(Vickers hardness)를 갖고, 예를 들어, 니켈, 철, 및 구리-니켈 합금을 포함하는 군으로부터 선택된 재료로 만들어진 중간층을 통해, 예를 들어, 티타늄층 또는 티타늄 합금층으로 코팅된, 마텐자이트(martensite) 스테인레스강의 기판을 포함하는 금속간 화합물의 재료가 또한 당업계에 공지되어 있고, 이러한 재료를 제조하는 방법 역시 공지되어 있다(미국 특허 제6,194,088호 A1). 상기 기판은 그의 상부 표면이 Ti-Ni 금속간 화합물, Ti-Fe 금속간 화합물, 및 Ti-Ni 금속간 화합물 및 Ti-Cu 금속간 화합물의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 금속간 화합물의 외층으로서 제공되는, 경질막과 같은 클래딩으로 제공될 수 있다. 더욱이, 클래딩은 수 개의 층들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 클래딩은 TiF2 의 내층 및 TiFe의 외층을 가질 수 있고, 또는 TiC의 내층 및 TiFe의 외층을 가질 수 있으며, 또는 더 낮은 수준의 TiNi 및 TiNi3의 외층을 가질 수 있고, 또는 더 낮은 수준의 TiNi 및 TiCu의 외층을 가질 수 있다. 또한, 상기 재료는 담금 경화(quench hardening)에 의해 스테인레스강의 경도로 경화될 수 있고 중간금속 티타늄 화합물의 경질막이 형성된다. 담금 경화 공정은 복합체를 900℃ 내지 1,150℃의 온도로 30초 내지 5분간 가열한 후, 이어서 1℃/초 이상의 속도로 냉각시키는 것을 포함한다.
당업계에 공지된 또 다른 방법은 양쪽 측면이 오스테나이트(austenite) 클래스 강의 내식성 합금으로 도금된 탄소강 주요층을 갖는, 3-층 스트립을, 실질적으로 롤로, 제조하기 위해 사용된다(미국 특허 제1,447,612호 A1). 서피싱(surfacing) 또는 폭발 용접에 의해 3-층 블랭크가 제조되고, 이 블랭크는 그 후에 910℃ 내지 950℃의 온도에서 열간 압연된 후, 이어서 10℃/초 내지 100℃/초의 속도로 냉각된다.
페라이트(ferrite) 스테인레스강 또는 오스테나이트 스테인레스강의 냉간-압연된 판금을 저-탄소강판에 용접하여 제조된 재료(일본 특허 제6,293,978호 B)가 본 발명에 가장 밀접한 선행기술이다. 스테인레스강의 표면층은 0.1 내지 10.0 ㎛ 두께의 주석 또는 주석-납 합금의 층으로 덮인다. 염 환경에서의 작업 도중에 발생하는 스테인레스강의 공식 부식(pitting corrosion)은 주석 또는 주석-납 합금의 투과성으로 인한 외부 보호기의 전기화학적 부식에 의해 억제되고 지연된다. 상기 조성물의 보호층은 기술적 이유로 인해 다른 금속 재료 및 합금, 예를 들어, 니켈 또는 티타늄 합금을 보호하는데 사용될 수 없는데, 이는 이들 합금에 대한 주석 및 납의 낮은 접착성 때문이다.
상기 발명들은 결과물 다층 재료가 작동되면서 그와 접촉하는, 작업 환경의 특성에 대한 고려 없이 개발되었는데, 그 이유는 다층 재료를 구성하는 층들의 특성이 요구되는 효과, 예를 들어, 그의 두께 및 비용을 절감하는 효과를 가지고 사용될 수 없기 때문이다.
본 발명의 목적은 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서 동일하거나 다른 활성으로 부식 환경과 접촉하면서 작동하는 증강된 내식성의 구조물을 개발하는 것이다.
본 발명은 연속적으로 접합된 외부 주요층 및 교대하는 내부 주요층 및 그 사이에 위치한 내부 희생층을 포함하는 다층 구조로, 재료의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면에서 부식 환경과 직접적으로 접촉하는 외부 주요층 및 내부 주요층은 그 안에서 발생한 부식이 공식-유형의 부식이 되도록 오랜 시간 동안 수동 상태로 존재할 수 있고, 작업 부식 환경과 접촉하는 내부 희생층은 깊은 공식 부식 초점이 선행하는 외부 및 내부 주요층들 내에서 발생함에 따라 장시간 동안 전면 부식의 상태로 존재할 수 있으며 외부 및 내부 주요층들에 대하여 보호효과를 가질 수 있는 다층 구조를 갖는 증강된 내식성의 재료를 개발하는 것을 목적으로 하였다. 본 발명은 또한 이러한 재료를 제조하는 방법을 개발하는 것을 목적으로 하였다.
본 발명의 목적은, 본 발명에 따라서, 재료가 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서, 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하면서 작동하기에 적합하도록 서로 위에 위치하고 연속적 영구 접속에 의해 연결된 교대적 홀수층 및 짝수층을 포함하고, 증강된 내식성의 다층 재료 변형체를 개발함으로써 달성되었는데, 상기 재료는 주요층으로 홀수층 및 희생층인 짝수층을 포함하고, 상기 재료는 추가로:
- 상기 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금의 홀수 외층과 내층; 및
- 상기 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 인접한 홀수층의 정상 전기화학 전위보다 낮은 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금의 짝수 내층을 포함한다.
나아가, 본 발명의 목적은, 본 발명에 따라서, 재료가 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서, 산화제인 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하면서 작동하기에 적합하도록 서로 위에 위치하고 연속적 영구 접속에 의해 교대적 홀수층 및 짝수층을 포함하는 증강된 내식성의 다층 재료ㅇ의 변형체를 개발함으로써 달성되었는데, 상기 재료는 주요층인 홀수층 및 희생층인 짝수층을 포함하고, 상기 재료는 추가로:
- 상기 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금의 홀수 외층과 내층; 및
- 상기 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 금속 또는 합금의 외층의 전기화학 전위보다 높고 외층 재료의 전기화학 총괄 전위 내지 외층 재료의 리패시베이션의 전기화학 전위보다 높고 외층 재료의 전기화학 총괄 전위 내지 외층 재료의 리패시베이션의 전기화학 전위 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금의 짝수 내층을 포함하고, 상기 금속 또는 합금은 인접한 홀수층의 재료보다 낮은 수소 과전압을 갖는다.
또한, 본 발명의 목적은, 본 발명에 따라서, 재료가 그의 제1 홀수 외층과 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 제1 작업 환경 사이에서 접촉하고, 동시에 제2 짝수 내층과 산화제인 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 제2 작업 환경 사이에서 접촉하면서 작동하기에 적합하도록, 연속적 영구 접속을 통해 연결된 교대적 홀수층 및 짝수층을 포함하는 증강된 내식성의 다층 재료의 변형체를 개발함으로써 달성되었는데, 상기 재료가 주요층인 홀수층 및 희생층인 짝수층을 포함하고, 상기 재료는 추가로:
- 추정 제1 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리페시베이션의 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금으로 모두 제조된 제1 홀수 외층 및 그에 가장 가까운 짝수 내층;
- 제1 홀수 외층에 인접하고 금속 또는 합금으로 제조된 짝수 내층으로, 추정 제1 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 인접한 홀수층의 정상 전기화학 전위보다 낮은 정상 전기화학 전위를 갖는 짝수 내층;
- 추정 제2 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리페시베이션의 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금으로 모두 제조된, 제2 홀수 외층 및 그에 가장 가까운 홀수 내층; 및
- 추정 제2 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 제2 외층의 금속 또는 합금의 전기화학 전위보다 높고 제2 외층 재료의 전기화학 총괄 전위 내지 제2 외층의 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위 내의 값을 갖는 정상 전기화학 전위를 갖고, 인접합 홀수층의 재료보다 낮은 수소 과전압을 갖는 금속 또는 합금으로 제조된 제2 홀수 외층에 인접한 짝수 내층 및 홀수 내층에 인접한 다른 짝수층을 포함한다.
본 발명에 따르면, 외층 위에 산화된 알루미늄의 도금층을 추가로 포함하는 다층 재료가 또한 가능하다.
본 발명에 따르면, 시트, 판금, 리본, 스트립, L-바, 채널 바, I-바, 디스크, 다양한 단면 형상의 막대, 다양한 단면 형상의 파이프, 고리, 개방-형상 구조물, 또는 폐쇄 고체-형상물, 또는 동공-형상 고안 윤곽의 형태로 제조되는 다층 재료가 본 발명에 따라서 추가로 가능하다.
본 발명의 목적은 또한, 본 발명에 따라서, 금속 및/또는 이들의 합금으로 제조되고 서로 위에 위치하는 층들의 연속적 영구 접속을 형성하는 것을 포함하는 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하는 방법에 의해 달성되었는데, 상기 방법은 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서, 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하면서 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하도록 고안되어,
- 홀수층의 재료는, 추정 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금을 포함하고;
- 짝수층의 재료는, 상기 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 인접한 홀수층의 정상 전기화학 전위보다 낮은 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금을 포함한다.
또한, 본 발명의 목적은 , 본 발명에 따라서, 금속 및/또는 이들의 합금으로 제조되고 서로 위에 위치하는 층들의 연속적 영구 접속을 형성하는 것을 포함하는 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하는 방법에 의해 달성되었는데, 상기 방법은, 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서, 산화제인 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하면서 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하도록 고안되어:
- 외층 및 내층의 재료는, 추정 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금을 포함하고;
- 짝수 내층의 재료는, 상기 작업 환경과 접촉하면서, 상기 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 외층 금속 또는 합금의 전기화학 전위보다 높고 외층 재료의 전기화학 총괄 전위 내지 외층 재료의 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위인 값을 갖는 정상 전기화학 전위를 가지며, 또한 홀수층의 재료보다 낮은 수소 과전압을 갖는 금속 또는 합금을 포함한다.
또한, 본 발명의 목적은, 본 발명에 따라서, 금속 및/또는 그의 합금으로 제조되고 서로 위에 위치하는 층들의 연속적 영구 접속을 형성하는 것을 포함하는 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하는 방법에 의해 달성되었는데, 상기 방법은, 제1 외층과 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 제1 작업 환경 사이와 제2 외층과 산화제인 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 제2 작업 환경 사이에서 연속적으로 접촉하면서 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하도록 개조되어; 상기 재료들의 연속적 영구 접속은 적어도 5개 층을 포함하며,
- 제1 외층의 재료는, 추정 제1 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금을 포함하고;
- 제1 외층에 인접한 짝수 내층의 재료는, 추정 제1 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 인접한 홀수층의 정상 전기화학 전위보다 낮은 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금을 포함하고;
- 제2 외층의 재료는, 추정 제2 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금을 포함하고;
- 제2 외층에 인접한 짝수 내층의 재료 및 홀수 내층에 인접한 짝수층의 재료는, 추정 제2 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 제2 외층의 금속 또는 합금의 전기화학 전위보다 높고 제2 외층의 재료의 전기화학 총괄 전위 내지 제2 외층의 패시페이션의 전기화학 전위의 범위인 값을 갖는 정상 전기화학 전위를 가지며, 또한 인접한 홀수층의 재료보다 낮은 수소 과전압을 갖는 금속 또는 합금을 포함한다.
나아가, 추정 작업 환경과 접촉하면서, 부식 전에 층 내에 금속 또는 합금의 부피보다 더 큰 부피의 부식물을 추가로 생성할 수 있는 금속 또는 합금인 짝수층의 재료를 사용하는 것이 합당하다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 다층 재료가 그의 양쪽 측면 위에서 제1 및 제2 작업 환경과 동시에 접촉하면서 작동하도록 제조되기 때문에, 그의 양쪽 측면 위에서 제1 작업 환경과 접촉하면서 작동하도록 고안된 제1 다층 재료의 외층들 중 하나를 그의 양쪽 측면 위에서 제2 작업 환경과 접촉하면서 작동하도록 고안된 제2 다층 재료의 외층들 중 하나에 연결시킴으로써 재료 층들의 연속적 영구 접속을 형성하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 진공 내 또는 환원 가스 내에서 폭발 용접 및/또는 확산 용접; 및/또는 고주파 용접; 및/또는 압연에 의한 용접; 및/또는 수동 아크 서피싱; 및/또는 불활성 기체 및 혼합물 내에서 연속적 또는 플럭스-코어 와이어에 의한 소모성 전극을 이용한 기계화 서피싱; 및/또는 자동 아르곤 아크 서피싱; 및/또는 환류 하에서 리본 전극을 이용한 자동 서피싱; 및/또는 환류 하에서 와이어 전극을 이용한 자동 서피싱; 및/또는 활성 또는 불활성 기체 내 및 이들의 혼합물 내에서 플럭스-코어 와이어를 이용한 자동 서피싱; 및/또는 환류 하에서 리본 전극을 이용한 자동 서피싱; 및/또는 일렉트로슬래그 서피싱; 및/또는 고체-코어 또는 플럭스-코어 와이어를 이용한 플라즈마 서피싱; 및/또는 가스 서피싱; 및/또는 유도 가열 서피싱에 의해 상기 짝수층 및 홀수층 사이에서 상기 연속적 영구 접속을 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 결과물 다층 재료의 외층을 추가로, 바람직하게는 폭발 클래딩에 의해 알루미늄으로 클래딩한 후 결과물 클래드층을, 바람직하게는 마이크로-아크 산화에 의해 산화시키는 것이 또한 가능하다.
본 발명에 따르면, 시트, 판금, 리본, 스트립, L-바, 채널 바, I-바, 디스크, 다양한 단면 형상의 막대, 다양한 단면 형상의 파이프, 고리, 개방-형상 구조물, 또는 폐쇄 고체-형상물, 또는 동공-형상 고안 윤곽의 형태로 다층 재료를 제조하는 것이 또한 가능하다.
본 발명에 따른 증강된 내식성의 다층 재료는 작업 환경과 접촉하면서 특별한 특성을 나타내고 층 위에 층이 위치하는 금속 및/또는 이들의 합금의 주요층과 희생층 사이에서 연속하여 연속적 영구 접속을 형성하는 것을 포함하는 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있다.
이러한 접속은 기존 산업 기술, 예를 들어, 본 발명에 따르면, 진공 내, 불활성 기체 내 또는 환원 가스 내에서 폭발 용접 및/또는 확산 용접; 및/또는 고주파 용접; 및/또는 압연에 의한 용접; 및/또는 수동 아크 서피싱; 및/또는 불활성 기체 및 혼합물 내에서 고체 또는 플럭스-코어 와이어에 의한 소모성 전극을 이용한 기계화 서피싱; 및/또는 자동 아르곤 아크 서피싱; 및/또는 환류 하에서 리본 전극을 이용한 자동 서피싱; 및/또는 환류 하에서 와이어 전극을 이용한 자동 서피싱; 및/또는 활성 또는 불활성 기체 내 및 이들의 혼합물 내에서 플럭스-코어 와이어를 이용한 자동 서피싱; 및/또는 자기-보호 플럭스-코어 와이어 또는 리본을 이용한 자동 서피싱; 및/또는 일렉트로슬래그 서피싱; 및/또는 고체-코어 또는 플럭스-코어 와이어를 이용한 플라즈마 서피싱; 및/또는 가스 서피싱; 및/또는 유도 가열 서피싱에 의해 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다층 재료는 파이프, 디스크와 같은 즉석 물품, 복잡한 3차원 형상의 물품, 및 다양한 단면 모양, 고체 또는 공동의 물품 형태로 제조될 수 있다. 실제로, 다층 재료로부터 제조된 물품, 예를 들어, 플레이트, 리본, 시트, 또는 파이프는 요구되는 면적을 제공하도록 냉간- 또는 열간-압연될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따르면, 결과물 다층 재료의 외층을 부가적으로 알루미늄으로, 바람직하게는 폭발 클래딩에 의해 클래딩시킨 후, 그 위에 접합된 클래드층을, 바람직하게는 마이크로-아크 산화에 의해 산화시키는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하는 방법은, 본 발명에 따르면, 다층 재료의 층 재료의 수동 또는 능동 상태에 기여하는 그와 접촉 시 추정 작업 환경과의 전기화학적 반응의 고유한 특성을 갖는 재료 또는 합금을 사용한다. 층간의 접경부를 포함하여, 주요층의 외층 및 주요층의 내부 희생층의 한쪽 또는 양쪽 측면과 접촉하는 작업 환경의 화학적 및 전기화학적 활성에 따라서, 상이한 재료 또는 합금이 다층 재료의 제조에 사용된다.
부식 공정이 상이한 재료에서 다르게 일어난다는 것은 주지 기술이다. 부식은 내식성 재료 또는 합금에서 대부분 공식 부식 초점의 형태로 시작된다. 미미한 개수의 국지화된 표면 공식 부식 초점이라도, 이는 구조물의 표면 연속성을 파괴하고 작업 환경 쪽으로 개방되어 그 내부로 유입되게 하는 채널을 형성하고 더 깊은 부식 초점이 발생하여 재료 강도를 저하시킨다. 일반적인 유형의 부식은, 보통, 낮은 내식성을 갖는 재료 내에서 발생하여 재료 몸체의 파괴 및 다양한 부식물의 형성을 초래한다.
도 1 및 도　2는 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하고 (도 1), 산화제인 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하는 (도　2) 낮은 내식성을 갖는 내식성 금속 재료 1 (금속 또는 합금)의 양극 분극 곡선 A1 및 음극 분극 곡선 K1과 또 다른 금속 재료 2 (금속 또는 합금)의 양극 분극 곡선 A2 및 음극 분극 곡선 K2의 모식도이다. 도면은 또한 재료 1 및 2의 전기화학 전위가 얼마나 분극 전류 i의 밀도에 의존적인지를 보여준다.
양극 분극 곡선 A1 (도　1)은 재료 1이 상기 환경과의 연장된 접촉 도중에 그의 상태를 변화시키고, 따라서, 이 환경 내에서 그의 전기화학적 전위 E에 의해 정의되는 화학적 및 전기화학적 활성이 또한 변화됨을 나타낸다.
산화 화합물의 형성으로 인해 재료 1의 양극 전위가 서서히 증가함에 따라, 양극 전류 밀도 i는 감소한다. 재료 1의 전기화학 전위는 재료 1의 전기화학적 정상 전위 ESP1 **로부터 ESP1로의 양의 방향으로 이동한다. 따라서, 결과물 화합물은 재료 1의 부식을 방지하는 보호막을 형성한다. 산화 화합물이 형성됨에 따라, 양극 분극 전류의 밀도는 하락하고, 재료 1의 전기화학 전위는 서서히 전기화학 총괄 전위 EOP1까지 증가한다. 그 결과, 분극 전류의 밀도는 실질적으로 변하지 않고 그대로인 반면, 재료 1의 전기화학 전위는 전기화학 총괄 전위 EOP1로부터 리패시베이션의 전기화학 전위 EPRP1까지 상승한다. 재료 1은 이 범위 내에서 수동 상태이다. EOP1 내지 EPRP1의 범위가 더 넓어지고, 동시에, 분극 전류 밀도가 더 낮아질수록, 작업 환경 내 재료 1의 내식성은 더 높아진다. 내식성 재료 1이 작업 환경과 더욱 반응함에 따라서, 예를 들어, EPRP1을 초과하여 증가하는 재료 1의 전기화학 전위를 갖는, 재료 1의 결과물 보호 산화막 또는 표면 불균일성의 결과로서, 공식 부식 초점의 형태로 재료 내에 부식이 발생하기 시작한다.
양극 분극 곡선 A1과 음극 분극 곡선 K1의 교점에서 재료 1은 반응의 감소가 발생하는 음극 및 양극으로서 재료의 용해 과정과 관련하여 정상(stationary) 상태로 평가되고 작업 환경 내에서의 정상 전기화학 전위 ESP1 및 각각의 최소 가능 부식 전류를 갖는다. E>ESP1인 경우에, 재료 용해 과정이 시작되어 내식성 재료 1의 공식 초점 내에 서서히 보급되고, E<ESP1의 경우에, 보급 과정은 재료 1에서의 산소 또는 수소 감소이다. 따라서, 상기 작업 환경 내에서 재료 1의 작업 도중에 제조되는 효과에 따라서, 주요 구조물 층의 내식성은, 거의 수동(passive) 상태(도　2), 바람직하게는 정상 전기화학 전위 ESP1의 값으로 특정되는 거의 정상 상태에서, 또는 수소 이온 또는 산소 분자가 감소하게 되는 음극의 상태에서 재료 1의 유지를 보장하는 다른 희생층들에 의해 그에 대한 확실한 효과에 의해 증가되는 것이다(도 1).
낮은 내식성을 갖는 재료 2의 양극 분극 곡선 A1과 음극 분극 곡선 K2의 패턴(도　1)은 재료 2가 상기 환경과의 반응에서 패시베이션(passivation)이 불가능하고, 재료 2의 용해 과정이 보급되어, 재료 2의 전기화학 전위가 유의미한 분류 전극 구배에서 더욱 서서히 변화함을 보여준다.
재료 1보다 더 높은 내식성을 갖는 재료 2의 양극 분극 곡선 A2와 음극 분극 곡선 K2의 패턴(도　2)은 재료 2가 불변 상태인 반면, 재료 1은 수동 상태이고 음극 곡선 K2와 양극 곡선 A1의 교점인 전위값(ESP12)을 가짐을 나타낸다.
재료 1 및 2가 작업 환경과 전기화학적으로 반응함에 따라서, 환경의 조성에 좌우되어, 하표면층 내에서 수소가 방출되거나 산소가 감소한다. 감소된 산소 존재 하에서는, 재료 1 또는 2의 용해에 의해 부식 전류가 발생할 수 있거나, 쉽게 용해되지 않는 불활성 화학적 화합물로서 재료 패시베이션이 형성되고, 원자 수소의 존재 하에서는 상기 작업 환경에서 재료의 전기화학 전위를 감소시키는 보강 산화막이 형성됨에 따라 부식이 둔화된다.
본 발명에 따르면, 상당한 길이의 시간 동안에 공식 부식이 서서히 발생하는 상태에서 내식성 구조 재료를 유지하는 문제는 희생층의 용해 생성물 및 특정 방향으로의 유입이 야기되는 부식 전류에 의해 주요층의 재료 내에서 통상 수동 재료 내 평형 상태로 유지되는 재료의 주요층을 포함하는 다층 재료를 개발함으로써 해결되었다.
도 1 및 도　2는 주요 구조층의 재료에 대한 재료 2의 희생층의 효과를 나타낸다. 작업 환경이 산화제인 음이온을 포함하는지 여부에 따라서, 본 발명의 다층 재료의 주요층은 상이한 재료로 만들어져 개별적인 재료의 내식성은 그리 높지 않지만, 인접한 내부 희생층이 전기화학적 활성과 결합하여, 주요층을 특정 수동태의 상태로 주요층을 유지하는데 도움이 된다.
구체적으로, 본 발명에 따르면, 작업 환경과 접촉하는 외부 주요층의 재료는 상기 층의 재료의 정상 전위 ESP1이 작업 환경과 반응하는 상기 재료의 수동태 범위 내이고, 즉 재료 1의 정상 전위 ESP1이 식 EOP1<E　 SP1<EPRP1으로 기술되도록 선택된다.
본 발명에 따르면, 재료　1의 정상 전위보다 작은 정상 전위, ESP2<ESP1(도 1에서 곡선 A2 및 K2)를 갖는 재료가, 산화제가 아닌 음이온을 갖는 작업 환경과의 반응에서 작동하기에 적합한 다층 재료용 재료 2로서 선택된다. 재료 2에서 발생하는 과정의 효과 하에서, 재료 2의 전기화학 전위는 재료 1의 전위보다 더 높게 유지되어 부식 전류가 재료 1과 2 사이의 접촉 영역 내 공식 채널에서 재료 2 쪽으로 향하게 되고, 재료 1이 보호되는 결과를 가져온다. 내부 희생층은 음극이 되어 용해되기 시작하고, 인접한 주요층은 양극으로 변하게 된다.
작업 환경이 재료 2와 내부 희생층 사이의 경계면에 도달함에 따라서, 재료 2의 전면형의 부식이 시작되고, 재료 2가 용해되며, 재료 1의 경계면 상에서 산소가 감소한다. 그 결과, 재료 1의 경계면 위에 산화물 화합물의 막이 형성되어 주요층의 재료 1에서 공식 과정이 둔화되며, 작업 환경이 공식 채널을 통해 유입되는 속도가 감소하고, 재료 2의 용해가 또한 둔화된다. 이 반응은 내부 희생층의 재료가 완전히 용해될 때까지 지속될 수 있다. 재료 1의 음극 분극 곡선 K1이 먼저 곡선 K1 *의 위치로 이동하여, 공식 초점을 서서히 발달시키면서(영역 ESPI*), 평형 과정의 영역을 형성하고, 이어서, 보호 산화막이 보강되면서, 재료 1과 작업 환경 사이의 화학적 반응이 실제로 둔화되고 내식성이 또한 증가하는, 곡선 K1 **의 위치로 이동한다.
본 발명에 따르면, 부식 초점 내 재료의 부피보다 더 큰 부피의 부식물을 갖는 재료가 주요층으로 사용되는 경우, 공식 채널은 서서히 슬래그(slag)로 채워지고, 공식 부식은 둔화된다. 본 발명에 따르면, 이 과정이 다층 재료의 내식성을 증가시키기 위한 부가적인 과정으로 제공될 수 있다고 하더라도, 이 과정은 내식성을 유의미하게 상승시키는데 충분하지 않다.
본 발명에 따르면, 산화제인 음이온을 갖는 작업 환경과 반응하면서 작동하도록 고안된 다층 재료의 층으로서 다양한 재료가 사용된다. 전술한 예시에서와 같이, 외부 주요층의 재료 1은 특정화된 부식 환경과 반응 시에 보호 산화막을 발생시키는 재료로부터 선택되고, 재료 1의 정상 전위는 이러한 재료의 수동태 영역 내로, 즉 재료 1의 정상 전위는 식 EOP1<E　SP1<EPRP1로 기술된다. 추정 작업 환경과 접촉 시에 그의 정상 전기화학 전위 ESP2가 재료 1의 전기화학 총괄 전위 내지 재료 1의 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위 내: EOP1<E　SP2<EPRP1이고, 정상 전기화학 전위 ESP2가 재료 1의 전위보다 높아지는 경우에는: ESP2>ESP1이 되도록 재료 2가 선택된다. 또한, 짝수 희생층의 재료는 재료 1보다 낮은 수소 과전압을 갖는 것이다. 이 경우에, 주요층의 모든 재료 1은 음극으로 변하고, 내부 희생층의 재료 3는 양극으로 변한다. 그 결과, 재료 1이 용해된다. 제2층 내에서 일어나는 반응은 재료 1의 공식 채널과 접촉하는 영역에서 재료 2 내 재료 1 및 2의 시스템의 정상 전기화학 전위 ESP12에 상응하는 지점에서 양극 분극 곡선 A1을 교차하는 곡선 K2로 묘사된다. 이 값은 제1 층의 재료의 EOP1 내지 EPRP1의 범위 내에 속하고, 이 경우에, 재료 1은 수동 상태로 복귀한다.
재료 1과 동일한 재료가 제3 및 연속적인 홀수 주요층들에 사용될 수 있다. 제3층은 선행하는 희생층의 전면 부식 영역이 유의미해지는 경우에만 작업 환경과 반응할 것이고, 그 결과 제3층은 제2 음극이 되고, 도 2의 분극화 도표에 따라서, 수동 상태가 될 것이다. 과정이 보호막 용해의 화학적 단계로 국한되기 때문에, 이 반응은 느린 속도로 전개될 것이다. 제3층에서 일어나는 반응은 제1 층에서와 동일하다. 공식 채널이 제3 층 내에 형성된다고 하더라도, 부식 과정은 제4 층 내에서 시작된다. 이 과정은 제2 희생층의 부식 과정과 유사한데, 즉 제4 층은 제3 층 및 제4 층에 대해 보호를 제공한다. 연속적인 층들 내에서의 부식 과정 또한 처음 3개 층들 내에서의 과정과 유사하다.
재료의 한쪽 측면 위에서 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하고, 동시에 재료의 다른 측면 위에서 산화제인 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하면서 다층 재료가 사용되는 경우, 본 발명에 따르면, 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서, 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하면서, 작동하도록 고안된 다층 재료와, 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서, 산화제인 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하면서 작동하도록 고안된 다층 재료의 연속적 영구 접속에 의해 다층 재료가 형성된다.
이 경우에, 부식 과정의 기간은 부식 초점이 재료의 각 측면 위에서 다층 재료의 중심 영역에 도달하는 시점에 평가된다. 만약 부식 시간 평가가 각 측면 위에서 동일하다면, 연속적 영구 접속은 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하면서 작동하도록 고안된 다층 재료의 표면층의 하나와, 본 발명에 따르면, 산화제인 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하면서 작동하기에 적합한 다층 재료의 표면층의 하나 사이에서 효과적이다.
나아가, 재료의 한쪽 측면 위에서 발생하는 과정은 첫 번째 경우에서 기술된 과정과 유사하고, 그의 다른 측면 위에서 발생하는 과정은 두 번째 경우에서 기술된 과정과 유사하다.
부식이 전파하는데 걸리는 시간이 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 환경의 측면에서 더 짧다면, 첫 번째 경우에서 기술된 짝수층과 유사한 중간층이 연결되는 층들 사이에 위치하고, 만약 이 환경의 측면에서 그 시간이 반대쪽 측면에서의 시간보다 더 길다면, 두 번째 경우에 기술된 짝수층과 유사한 중간층이 희생층으로 사용된다.
또한, 본 발명에 따른 다층 재료는 완성 물품, 예를 들어, 파이프, 디스크, 복잡한 3-차원 형상의 물품, 및 상이한 횡단면 모양, 고체 또는 동공(hollow)의 물품으로서 형성될 수 있다. 실제로, 다층 재료로 만들어진 완성품, 예를 들어, 플레이트, 리본, 시트, 또는 파이프는 요구되는 크기를 얻기 위해 냉간- 또는 열간-압연될 수 있다.
더욱이, 결과물 다층 재료의 외층은, 본 발명에 따르면, 바람직하게는 폭발 도금에 의해, 알루미늄으로 추가 도금될 수 있고, 결과물 도금층은 바람직하게는 마이크로-아크 산화에 의해 그 위에서 산화될 수 있다 .
본 발명에 따른 다층 재료를 얻기 위해 사용되는 기술에 의해 제조된 본 발명의 증강된 내식성을 갖는 다층 재료의 몇몇 변형체에 대해 수행된 검사 결과를 나타내는 실시예가 하기에 수반된다.
사용된 층 재료의 조성은 표 1 내지 6에 나타나 있다.
층 재료
 조성 (%)
C Si Mn Cr Ni Ti Fe S P 불순물
A ≤0.08 ≤0.8 ≤2.0 17.0-19.0 9.0-11.0 0.7 나머지 ≤0.020 ≤0.035 -
B 0.07-0.14 ≤0.17-0.37 0.35-0.65 ≤0.15 ≤0.3 - 나머지 ≤0.04 ≤0.035 ≤0.30
구리 Cu
C ≤0.12 0.50-0.80 1.30-1.70 ≤0.30 ≤0.30 - 나머지 ≤0.35 ≤0.040 ≤0.30
구리 Cu
D ≤0.10 0.50-1.0 5.0-8.0 18.5-22.0 8.0-10.0 0.6-0.9 나머지 - - -
F 0.14-0.22 ≤0.05 0.3-0.6 ≤0.3 ≤0.3 - 나머지 ≤0.05 ≤0.04 ≤0.30
구리 Cu
G 0.06-0.1 <0.7 <0.7 19-21 31-33 0.25-0.8 나머지 <0.02 <0.03 0.1-0.5
Al
H ≤0.12 ≤0.8 ≤2.0 17.0-19.0 9.0-11.0 0.8 나머지 ≤0.020 ≤0.035 -
M ≤0.25 0.5-0.7 1.0-2.0 21.0-23.0 6.0-8.0 - 나머지 - - -
N 0.18-0.23 0.17-0.37 0.35-0.65 ≤0.25 ≤0.25 - 나머지 ≤0.04 ≤0.035 ≤0.25 Cu, ≤0.08 As
층 재료 조성 (%)
Fe Cu As Pb Zn Ag Sb Bi Sn 불순물
P 0.001 이하 0.001 이하 0.0005 이하 99.985 이상 0.001 이하 0.001 이하 0.001 이하 0.006 이하 0.0005 이하 합계 0.015
층 재료 조성 (%)
Fe Si Mn Ti Al Cu Mg Zn Fe+Si 불순물
R 0.04 이하 0.04 이하 0.2-0.6 0.1 이하 95.3-98.0 0.1 이하 1.8-8.0 0.2 이하 <0.6 합계 0.1
층 재료
 조성 (%)
Fe P Cu Pb Zn Sb Bi Sn 불순물
S 0.07 이하 0.01 이하 69.0-71.0 0.07 이하 27.2-30.0 0.005 이하 0.002 이하 1.0-1.5 합계 0.3
층 재료 조성 (%)
Fe Ni, Sn, As S Cu Pb Zn Ag O Sb Bi
T 0.005 이하 각각 0.002 이하 0.004 이하 99.9 이상 0.005 이하 0.004 이하 0.003 이하 0.05 이하 0.002 이하 0.001 이하
층 재료 조성 (%)
Fe C Si Mn Ni S P Cr Mo W
Q 1.0 이하 0.3 이하 0.15 이하 1.0 이하 59.793-67.5 0.012 이하 0.015 이하 14.5-16.5 15.0-17.0 3.0-4.5
본 발명의 다층 재료를 작업 환경의 영향에 장시간 동안 노출시켰다. 본 발명에 따른 다층 재료의 내식성 C*를 이러한 작업 환경과 접촉하는 외부 주요층 재료의 내식성 Ci와 비교하여 부식 초점이 발생할 때까지의 노출 시간의 길이, 각각의 층에서 부식 초점의 존재, 성질, 및 발생 속도에 따라서 평가하였다.
본 발명에 따른 증강된 내식성의 다층 재료는, 특정한 부식 환경에서 작동하도록 제조된 구조의 층들의 재료의 요구되는 특성에 따라서, 다층 재료가 상이한 순서로 사용된 상이한 유형의 층들을 가질 수 있도록, 광범위하게 공지된 기술 및 장비를 사용하여 본 발명에 따른 방법에 의해 제조될 수 있다. 그래도 역시 요구되는 내식성에 기여하는 재료의 비용은 중요하다. 본 발명에 따른 다층 재료는 다양한 제조업에 사용될 수 있다.
본 발명은 본 발명에 따른 증강된 내식성의 다층 재료의 변형체의 기술, 및 첨부된, 본 발명에 따른 다층 재료를 제조하는 방법을 설명하는 실시예 및 도면을 참고로 하여 더욱 설명될 것이다:
도 1은 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 부식 환경과 접촉하는 외층의 변형체에 대해, 본 발명에 따른 다층 재료의 외부 주요층, 및 이들에 서로 인접한 내부 희생층의 양극 및 음극 분극 곡선의 개략도이다.
도　2는 산화제인 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 부식 환경과 접촉하는 외층의 변형체에 대해, 본 발명에 따른 다층 재료의 외부 주요층, 및 이들에 서로 인접한 내부 희생층의 양극 및 음극 분극 곡선의 개략도이다.
하기에 수반되는 실시예는 발명의 가능성을 축소하지 않으며 청구범위의 범주를 벗어나지 않는다.
부식 발생을 감시하기 위해 비파괴적 검사 기술, 예를 들어, 홀로그래픽 간섭법 또는 초음파 탐상 검출법을 사용할 수 있다.
실시예 1
염화나트륨의 1% 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 그의 한쪽 측면이 접촉하면서 작동하도록 다층 재료를 본 발명에 따라 제조하였다. 표 1에 나타난 조성을 갖고 정상 전기화학 전위 ESPA = +0.2　V를 갖는 내식성 강철 A를 작업 환경과 접촉하는 제1 외부 주요층 및 통상의 환경과 접촉하는 제3 외부 주요층의 재료로 사용하였다. ESPA 값은 전기화학 총괄 전위 EOPA =　+0.05　V와 리패시베이션의 전기화학 전위 EPRPA　=　+0.4　V 사이의 범위에 속한다.
상기 작업 환경에서 ESPA =　+0.2　V보다 낮은 정상 전위 ESPB =　-0.44　V를 갖는 고-품질 구조 탄소강 B를 내부 희생층의 재료로 사용하였다.
그의 각 측면 위에 10 mm 두께로 내식성 강철 A 및 80 mm 두께로 탄소강 B를 갖는 100×1,500×1,000 mm 크기의 3-층 A-B-A 블랭크를 본 발명에 따른 폭발 용접에 의해 제조하였다. 블랭크는 각각 2 단계로 제조하였는데, 내식성 강철 A의 한 층을 탄소강 B의 층의 한쪽 측면에 용접하였다. 2,500 내지 2,900 m/초의 폭발성 폭굉 속도(detonation velocity) 및 350 내지 440 m/초의 질량 속도로 시트들 사이에 3 내지 7 mm 갭으로 층들(시트들)을 용접하였다. 3-층 재료의 층들을 견고히 접합시켰고, 어떠한 중간체 조성물 또는 분리 영역도 검출되지 않았다.
완성된 3-층 재료 시트의 플레이트-모양의 시료를 상당히 긴 시간인 4,350시간 동안 외층과 상기 환경 - 염화나트륨의 1% 수성 용액 - 사이에서 접촉시키면서 검사하였다. 작업 환경과 접촉하는 제1 외층, 제2 내층, 및 통상적인 환경에 접한 제3 외층의 상태를 관찰하였다. 이와 동시에, 재료 A 및 재료 A와 B의 내부층 경계면의 부식 초점 및 결과물 부식물을 +5℃ 내지 +220℃ 범위의 작업 환경 온도에서 연구하였다.
이 연구는 작업 환경과의 연장된 접촉이 3-층 재료의 제1 외층에서 공식 부식 초점의 발생을 초래하고, 이들의 개수, 깊이, 및 영역은 매우 서서히 증가함을 나타내었다. 제1 층 A에서 공식 부식 초점이 발생하고 더 깊게 성장함에 따라서, 작업 환경은 공식 초점의 채널로 들어간다. 부식 초점 내 재료보다 더 넓은 부피의 부식물을 갖는 재료는 주요층으로 사용되며, 공식 채널은 일반적으로 슬래그로 막히게 되고 공식 부식은 둔화된다.
작업 환경이 내부 희생층 B의 경계면에 도달하면, 재료 B가 용해되고 층 A의 경계면 상에서 산소가 감소하기 때문에 재료 B의 전면 부식이 시작된다. 이 경우에, 산화물 화합물의 막이 재료 B의 경계면과 인접하는 재료 A 층의 경계면 상에서 형성되어 제1 외부 주요층 A의 재료 내 공식 및 내부 희생층의 재료 B의 파괴를 둔화시킨다. 제3, 외부 주요층은 부식으로 손상되지 않는다.
상기 환경 내 3-층 재료의 내식성은 작업 환경 온도에 의존적으로, 동일한 두께의 유사한 단일-층 재료의 내식성보다 3 내지 3.5배 더 높다. 더 높은 내식성 성장 속도는 더 높은 환경 온도에서 기록된다.
실시예 2
본 발명의 다층 재료를 +5℃ 및 +220℃ 사이의 온도에서 황산칼륨의 5% 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 그의 한쪽 측면이 접촉하면서 작동하도록 제조하였다. 재료는 3개 층을 갖는데, 외부 주요층은 재료 D로 만들어지고 불활성 기체 및 혼합물의 환경에서 소모성 전극을 이용한 기계화 서피싱에 의해 저-합금강의 내부 희생층 C에 결합시켰다. 서피싱된 외부 주요층은 서피싱 목적으로 사용되는 소모성 전극 - 재료 D -과 동일한 조성을 갖는다.
상기 작업 환경에서 내식성 강철 D의 정상 전위는 ESPD = +0.22　V이다. 이 값은 전기화학 총괄 전위 EOPD 　=　+0.06　V 및 리패시베이션의 전기화학 전위 값 EPRPD = +0.45　V 사이의 범위에 속한다. 내부 희생층의 강철 C의 정상 전위는 ESPC = -0.4　V이다.
외부 주요층 D를 하기 조건 하에서, 블랭크를 180° 회전시키고, 2 단계로, 직경 2.0 mm 전극을 이용하여 바닥 위치에서 서피싱하였다: 서피싱 전류 - 280 내지 320　A; 서피싱 전압 - 26 내지 32　V; 전극 스틱-아웃(stick-out) 거리 - 12 내지 16　mm, 및 차폐 가스 (아르곤) 유속 - 14 내지 18 리터/분. 550 + 50℃의 온도로 가스 버너를 이용하여 내부 희생층 C의 국소 가열에 의해 서피싱을 진행시켰다. 2.0　mm 공차(allowance)를 제거하기 위한 추가의 마감 밀링(finish milling) 후, 서피싱된 층들 D의 각각은 강철 C의 희생층의 20.00 mm 두께에 대해 5.0 mm 두께를 갖는다. 그 결과, 3-층 재료의 D-C-D 판금이 30×400×1,000　mm의 크기로 제조되었다.
연구 결과, 공식 부식이 외부 주요층 D에서 발생함에 따라, 작업 환경은 공식 채널을 통해 내부 희생층에 도달하고 전면 부식이 시작되면서, 강철 C가 용해되기 시작하여 산소가 강철 D 층의 경계면 상에서 방출됨을 확인하였다. 작업 환경에서 D-C-D 3-층 재료의 전면 부식율은 작업 환경 온도에 의존적으로, 동일한 두께의 유사한 단일-층 재료의 부식율보다 1.9 내지 2.5의 인수(factor)만큼 더 낮다. 내식성에서의 유의미한 증가는 더 높은 작업 환경 온도에서 일어난다.
실시예 3
재료를 본 발명에 따라 +5℃ 내지 +80℃의 온도에서 황산의 5% 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 그의 한쪽 측면 상에서 접촉하면서 작동하도록 제조하였다. 재료는 3개 층을 갖는데, 외부 주요층은 재료 P로 만들어지고 표준 품질의 구조 탄소강 F의 내부 희생층에 결합시켰다.
작업 환경 내 제1 P 층의 정상 전위는 ESPP = +0.35　V이고 전기화학 총괄 전위 EOPP = -0.1　V 내지 리패시베이션의 전기화학 전위 EPRPP = +0.9　V의 범위 내이다. 작업 환경 내 강철 F의 정상 전위는 ESPF = -0.5　V이다.
10×1,500×3,000　mm 크기의 강철 F 시트의 표면상에서 직경 5.0 mm 재료 P 바의 수동 아크 서피싱에 의해 다층 재료를 제조하였다. 바닥 위치에서 양쪽 측면을 서피싱하고, 하기 조건 하에서 블랭크를 180° 회전시켰다: 서피싱 전류 - 60 내지 80　A 및 서피싱 전압 - 22 내지 24　V. 층 P 서피싱은 각 측면 상에서 3.0　mm 두께였다.
층 P에서 부식이 발생하고 작업 환경이 내부 희생층에 도달함에 따라서, 구조 탄소강 F가 용해되고 층 P의 경계면으로부터 수소가 방출되었다.
상기 작업 환경 내 3-층 재료 P-F-P의 내식성은 작업 환경 온도에 의존적으로, 동일한 두께의 단일-층 재료 P의 내식성보다 2.0 내지 2.3배 더 높았다. 내식성의 유의미한 증가는 더 높은 작업 환경 온도에서 일어난다. 그 결과, 3-층 재료 P-F-P 또한 16.0　mm 두께의 단일-층 재료 P보다 유의미하게 더 높은 기계적 강도를 가졌다.
실시예 4
본 발명에 따라 공기 산소의 존재 하에 +5℃ 내지 +150℃의 온도에서 염산의 5% 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 그의 한쪽 측면 상에서 접촉하면서 작동하도록 다층 재료를 제조하였다. 재료는 3개 층을 갖는데, 외부 주요층은 모두 재료 Q로 만들어지고 내부 희생 구리층 T에 결합시켰다.
작업 환경 내 제1 외층의 정상 전위는 ESPQ　=　+0.05 V이고 전기화학 총괄 전위 EOPQ　=　0.05　V 내지 리패시베이션의 전기화학 전위 EPRPQ　=　+0.4　V의 범위 내에 속한다. 작업 환경 내 재료 T의 정상 전위는 ESPT　=　+0.1　V이다.
하기 순서의 단계에 따라서 다층 재료를 제조하였다. 먼저, 2,500 내지 2,900　m/초의 폭발성 폭굉 속도, 시트들 사이의 2.0 내지 4.0　mm의 갭, 320 내지 360　m/초의 질량 속도에서 폭발 용접이 효과적이었다. 이어서 이원금속 Q-T 블랭크를 1.0 mm 두께의 층 Q를 갖는, 3×1,000×2,000　mm 크기의 시트로부터 제조하였다. 그로써 제조된 결과물 이원금속 블랭크를 그 후에 500℃ 내지 540℃의 온도로 가열하고, 내부와 대면하는 구리층 T를 갖는, 이원금속 Q-T 블랭크 모두를 100% 축소로 함께 압연하였다.
부식이 발생하고 작업 환경이 내부 희생층 T에 도달함에 따라서, 산소가 감소하고 수소 이온이 방출되면서, 제1 층 Q의 용해된 금속과 함께, 주요층 Q의 공식 부식을 유의미하게 감소시키는 수동태막을 형성한다.
상기 작업 환경에서 3-층 재료 Q-T-Q의 내식성은, 작업 환경 온도에 의존적으로, 3.0　mm 두께의 단일-층 재료 Q의 내식성보다 7.0 내지 9.5배 더 높았다. 더 높은 내식성 증가는 더 높은 작업 환경 온도에서 일어난다.
실시예 5
본 발명에 따라 +5℃ 내지 +150℃의 온도에서 질산칼륨의 20% 용액을 포함하는 작업 환경과 그의 양쪽 측면 모두에서 접촉하면서 작동하도록 다층 재료를 제조하였다. 재료는 5개 층 - 재료 G의 홀수 주요층과 황동 S의 짝수 희생층을 갖는다.
작업 환경에서 홀수층 재료 G의 정상 전위는 ESPG = -0.23　V이고 전기화학 총괄 전위 EOPG　=　-0.75　V 내지 리패시베이션의 전기화학 전위 EPRPG =　-0.04　V의 범위에 속한다. 작업 환경 내에서 재료 S의 정상 전위는 ESPS　=　-0.3　V였다.
다층 재료를 비소모성 전극을 이용한 수동 아르곤 아크 서피싱과 진공 중의 확산 용접에 의해 제조하였다.
황동 S의 비소모성 전극을 이용한 수동 아르곤 아크 서피싱을 합금 G에 대해 사용하여 합금 G의 각 측 상에 1.2 mm 두께의 황동 S의 층을 형성하고, 그 결과로 황동층은 0.2 mm 깊이로 연마되었다(ground off). 각 층을 연마한 후, 합금 S의 두께는 1.0　mm였다. 합금 G의 제3 층을 황동 S를 이용해 양쪽 측면에서 서피싱하였다.
서피싱은 120 내지 160　A의 서피싱 전류, 18 내지 22　V 서피싱 전압, 5 내지 7　mm의 전극 스틱-아웃 거리, 및 12 내지 16 리터/분의 차폐 가스 (아르곤) 유속에 의해 1.6　mm 직경의 재료 S 첨가제 와이어를 사용하는 산화란탄 첨가제와 함께 3　mm 직경의 비소모성 텅스텐 전극을 이용하는 직접-극성 직류에 의해 바닥 위치에서 이루어졌다.
황동 S의 서피싱된 층을 650℃+20℃의 온도, 1.0 내지 1.2 MPa의 접촉 압력, 1.0×10-4　mm Hg의 잔여 압력, 및 1.5 내지 2시간의 용접 시간으로 진공 중에서 확산 용접에 의해 다른 층에 결합시켰다. 최종 블랭크는 7×200×600　mm의 크기였다.
부식이 발생하고 작업 환경이 임의의 측면에서 내부 희생층에 도달함에 따라서, 황동 S 상의 산소가 감소하여 수소 이온을 생성하고 이는 홀수 주요층의 용해된 금속 G를 갖는 수동태층을 형성하고, 그 결과로, 이들 층에서의 공식 부식을 유의미하게 감소시킨다. 작업 환경에서 다층 재료 G-S-G-S-G의 내식성은 7.0　mm 두께의 재료 G보다 7.0 및 15.0배 사이이다.
본 발명에 의한 5-층 재료 G-S-G-S-G의 제조는 부식에 대해 상기 재료를 더욱 내성이 되게 만든다.
실시예 6
+5℃ 및 +110℃ 사이의 온도에서 질산의 50% 용액을 포함하는 작업 환경과 그의 양쪽 측면 모두에서 접촉하면서 작동하도록 본 발명의 다층 재료를 제조하였다. 재료는 3개 층 - 내식성 강철 H의 홀수 주요층, 및 알루미늄 R의 짝수 희생층을 갖는다.
작업 환경에서 재료 H의 홀수층의 정상 전위는 ESPH　=　+0.2　V이고 전기화학 총괄 전위 EOPH　=　+0.1　V 내지 리패시베이션의 전기화학 전위 EPRPH　=　+0.35　V 범위 내에 속한다. 작업 환경에서 재료 R의 정상 전위는 ESPR　=　+0.25　V이다.
내식성 강철 H의 층 상에 1.0　mm 두께의 층 R을 갖는 2×1,000×2,000　mm 크기의 2개의 이원금속 블랭크 H-R을 1.6　mm 직경의 용접 와이어, 180 내지 260　A의 서피싱 전류, 24 내지 28　V의 서피싱 전압, 및 15 내지 20　리터/분의 차폐 가스 유속으로 아르곤 아크 서핑에 의해 제조하였다. 이원금속 블랭크를 내부와 대면하는 알루미늄층과 함께 배열하고 100% 축소로 함께 압연하였다. 부식이 발생하고 작업 환경이 짝수 희생층에 도달함에 따라서, 알루미늄 R이 수동태 산화막을 먼저 형성함으로써 용해되고, 강철 H 층 상에서 산소가 방출된다.
본 발명에 따른 3-층 재료 H-R-H을 제조하는 방법은 높은 내식성, 서피싱의 소규모 영역의 열적 효과로 인한 높은 기계적 특성, 및 짝수층 구조의 높은 강도 및 균일성을 갖는 재료의 제조를 목적으로 한다. 작업 환경에서 다층 재료의 내식성은 작업 환경 온도에 의존적으로 동일한 두께를 갖는 합금 H보다 5.0 내지 7.0배 더 높다. 내식성의 높은 증가는 더 높은 작업 환경 온도에서 일어난다.
실시예 7
본 발명에 따라 제조된 5-층 재료는 그의 한쪽 측면에서 질산의 50% 용액(산화제인 음이온을 포함하는 환경)과 접촉하고 다른 쪽 측면에서 염화나트륨의 1% 수성 용액(산화제인 음이온을 포함하지 않는 환경)과 접촉하면서 작동하도록 고안된다.
홀수 주요층 - 질산의 50% 용액인 작업 환경과 접촉하는 제1 층 및 다층 재료의 제3 층 - 을 상기 환경에서 ESPM1　=　+0.15　V의 정상 전위를 갖는 내식성 강철 M으로 만들었다. 이 값은 전기화학 총괄 전위 EOPM　=　+0.1　V 내지 리패시베이션의 전기화학 전위 EPRPM　=　+0.3　V의 범위 내에 속한다. 상기 환경에서 ESPR　=　+0.2　V의 정상 전위를 갖는 알루미늄 합금 R을 질산의 측면에서 짝수 (제2) 희생층의 재료로 선택하였다.
염화나트륨의 1% 수성 용액과 접촉하는 외부, 제5 층은 조성물 내 제1 및 제3 층과 유사하다. 내식성 강철 M은 염화나트륨의 1% 수성 용액의 환경에서 ESPM　=　+0.18　V의 정상 전위를 갖는다. 이 값은 전기화학 총괄 전위 EOPM　=　+0.04　V와 리패시베이션의 전기화학 전위 EPRPM　=　+0.35　V 사이의 값의 범위 내에 속한다.
염화나트륨 용액의 측면 위에 놓인 제4 층은 구조 탄소강 N으로 제조된다. 염화나트륨 용액의 환경에 제4 강철 N 층의 재료는 ESPN　=　-0.42　V의 정상 전위를 갖는다.
다층 재료를 제조하는 방법은 제1 및 제3 층의 내식성 강철 M 상에서 층 R의 아르곤 아크 서피싱, 제3, 제4, 및 제5 층들 사이에서 내식성 강철 M 및 강철 N의 폭발 용접, 및 100% 축소로의 압연을 포함하였다.
각 측면에서 10　mm 두께의 내식성 강철 M 층을 갖는, 100×1,500×6,000　mm 크기의 제3, 제4, 및 제5 층들 M-N-M에 대한 블랭크를 폭발 용접에 의해 제조하였다. 블랭크를 2 단계로 용접하였는데, 각 단계는 그의 한쪽 측면에서 내식성 강철 M 층의 한 층을 탄소강 N 층으로 서피싱하는 것을 포함한다
내식성 강철 M 층을 대략 하기 조건으로 강철 N 층에 폭발-용접하였다: 폭발성 폭굉 속도 - 2,600 내지 2,800　m/초, 시트들 사이의 갭 - 4 내지 8 mm, 및 질량 속도 - 360 내지 420　m/초.
강철 M의 제3층의 유리 표면과 제1 층의 표면들 중 하나를 이들의 각 측면 위에서 2.0 mm 두께의 제2 층 R의 재료로 서피싱하였다.
내식성 강철을 대략 하기 조건으로 층 R을 이용한 아르곤 아크에 의해 서피싱하였다: 용접 와이어 직경 - 1.6　mm, 서피싱 전류 - 180 내지 260　A, 서피싱 전압 - 24 내지 28　V, 및 차폐 가스 유속 - 15 내지 20　리터/초.
최종 단계에서, 이원금속 블랭크를 내부와 대면하는 서피싱된 알루미늄층과 함께 배열하고 100% 축소로 함께 압연하였다.
부식이 발생하고 질산과의 접촉면에서 작업 환경이 내부 희생층에 도달함에 따라서, 합금 R은 용해되고 합금 M 층 상에서 수소가 방출되었다. 염화나트륨 용액과의 접촉 측면에서 작업 환경이 제4 층에 도달함에 따라서, 합금 N은 용해되고 수소가 방출되거나 산소가 감소하고 수동태막이 합금 M 상에 형성되었다.
요구되는 화학적 및 전기화학적 활성을 갖는 특정화된 재료의 층들 사이에서 연속적 영구 접속을 달성하도록 5-층 재료 M-R-M-N-M를 제조하기 위해 본 발명에 따라 사용된 방법은 높은 내식성, 높은 기계적 특성, 알루미늄 서피싱의 소규모 영역의 열적 효과, 및 그의 구조의 균일성을 달성하는데 도움이 된다. 상기 환경에서 다층 재료의 내식성은 동일한 조건 하에서 동일한 두께의 재료 M보다 15.0 내지 20.0배 더 높다.
실시예 1 내지 7에 기술된 바와 같이 제조된 다층 재료의 검사 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
실시예 번호 작업 환경 본 발명의 재료의 내식성 C* 본 발명의 다층 재료의 구조 층 재료(비교를 위해 특정화된 환경에서 주요층 재료의 내식성 C*) ESPi, B EOPi, B EPRPi, B
1 NaCl의 1% 수성 용액 3.0-5.5 CA A-B-A A - 내식성 강철(CA=1.0) +0.2 +.0.05 +0.4
B - 탄소강 -0.44 - -
2 K2SO4의 5% 수성 용액 1.9-2.5 CD D-C-D D - 내식성 강철(CD=1.0) +0.22 +0.06 +0.45
C- 저-합금 강철 -0.4 - -
3 H2SO4의 5% 수성 용액 2.0-2.3 CP P-F-P P - 납(CP=1.0) +0.35 -0.1 +0.9
F - 탄소강 -0.5 - -
4 HCl의 5% 수성 용액 7.0-9.5 CQ
Q-T-Q Q - 니켈-크로뮴-몰리브덴 합금(CQ=1.0) +0.05 -0.05 +0.4
T - 구리 +0.1 - -
5 KNO3의 20% 용액 7.0-15.0 CG G-S-G-S-G G - 크로뮴-니켈 강철(CG=1.0) -0.23 -0.75 -0.04
S-놋쇠 -0.3 - -
6 NO3의 50% 용액 5.0-7.0 CH H-R-H H- 내식성 강철(CH=1.0) +0.2 +0.1 +0.35
R - 알루미늄 +0.25 - -
7 한쪽 측면에서 HNO3의 50% 용액 및 다른 쪽 측면에서 NaCl의 1% 수성 용액 15.0-20.0 CM M-R-M-N-M
 M - 내식성 강철(CM=1.0)
 +0.15
+0.18		 +0.10
+0.04		 +0.30
+0.35
주석: 분자는 한쪽 측면의 작업 환경과 관련된 값을 나타내고, 분모는 다른 쪽 측면의 작업 환경과 관련된 값을 나타냄.
N - 탄소강 -0.42 - -
R - 알루미늄 +0.2 - -
표 7은 작동 검사 도중에 특정한 작업 환경과, 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서, 접촉하면서 작동하도록 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 본 발명의 다층 재료가 단일 재료로 제조된 동일한 두께의 단일-층 재료의 내식성보다 유의미하게 높은 내식성을 가짐을 보여준다.
특정한 작업 환경과 접촉하면서, 요구되는 전기화학적 및 화학적 활성을 갖는 재료들인 본 발명에 따른 다층 재료의 제조는 주요층 및 희생층의 재료의 경제적으로 합리적인 조합을 이용하여, 높은 내식성 및 상대적으로 얇은 층을 갖는 구조물 및 전체로서 재료를 제조하는데 적합하다.
더욱이, 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서, 작업 환경과 접촉하면서 작동하도록 고안된 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하는 방법, 및 본 발명에 따라 제조된 다층 재료에 있어서 본 발명의 요지 및 범주를 벗어나지 않으면서, 변형 및 개량이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 다층 재료가 사용되는 조건에 따라서, 수 개의 희생층이 특히 그의 내식성에 영향을 미치지 않으면서 재료의 비용을 절감하기 위해서 주요층들 사이에 사용될 수 있음이 전기화학 및 야금학의 분야에서 숙련자에게 명백할 것이다.

Claims (13)

  1. 서로 위에 위치하고 연속적 영구 접속에 의해 연결되는 교대적 홀수층 및 짝수층을 포함하는 증강된 내식성의 다층 재료로, 상기 재료는:
    - 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서, 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하면서 작동하도록 고안되고, 주요층으로 홀수층 및 희생층으로 짝수층을 포함하며, 상기에서:
    - 금속 또는 합금으로 제조된 홀수 내층 및 외층은, 상기 작업 환경과 접촉하면서, 리패시베이션(repassivation)의 전기화학 총괄 전위(electrochemical overall potential) 내지 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위(stationary electrochemical potential)를 갖고;
    - 금속 또는 합금으로 제조된 짝수 내층 및 외층은, 상기 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 인접한 홀수층의 정상 전기화학 전위보다 낮은 정상 전기화학 전위를 갖는 것인 다층 재료.
  2. 서로 위에 위치하고 연속적 영구 접속에 의해 연결되는 교대적 홀수층 및 짝수층을 포함하는 증강된 내식성의 다층 재료로서, 상기 재료는:
    - 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서, 산화제인 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하면서 작동하도록 고안되고, 주요층으로 홀수층 및 희생층으로 짝수층을 포함하며, 상기에서:
    - 금속 또는 합금으로 제조된 홀수 내층 및 외층은, 상기 작업 환경과 접촉하면서, 리패시베이션의 전기화학 총괄 전위 내지 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖고;
    - 금속 또는 합금으로 제조된 짝수 내층 및 외층은, 상기 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 금속 또는 합금의 외층의 전기화학 전위보다 높은 정상 전기화학 전위를 갖고 외층 재료의 전기화학 총괄 전위 내지 외층 재료의 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위인 값을 가지며, 또한 홀수층의 재료보다 낮은 수소 과전압을 갖는 것인 다층 재료.
  3. 서로 위에 위치하고 연속적 영구 접속에 의해 연결되는 교대적 홀수층 및 짝수층을 포함하는 증강된 내식성의 다층 재료로서, 상기 재료는:
    - 그의 제1 홀수 외층과 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 제1 작업 환경 사이에서 접촉하고, 동시에 제2 짝수 내층과 산화제인 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 제2 작업 환경 사이에서 접촉하면서 작동하도록 고안되고, 주요층으로 홀수층 및 희생층으로 짝수층을 포함하며, 상기에서:
    - 제1 홀수 외층 및 그에 가까운 짝수 내층은 추정 제1 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리페시베이션의 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는, 금속 또는 합금으로 제조되고;
    - 제1 홀수 외층에 인접한 짝수 내층은 추정 제1 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 환경에서 인접한 홀수층의 정상 전기화학 전위보다 낮은 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금으로 제조되고;
    - 제2 홀수 외층 및 그에 가까운 홀수 내층은 추정 제2 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리페시베이션의 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는, 금속 또는 합금으로 제조되고;
    - 제2 홀수 외층에 인접한 짝수 내층 및 홀수 내층에 인접한 다른 짝수층은 추정 제2 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 금속 또는 합금의 제2 외층의 전기화학 전위보다 높은 정상 전기화학 전위 및 제2 외층 재료의 전기화학 총괄 전위 내지 제2 외층의 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위 내의 값을 갖고, 또한 인접합 홀수층의 재료보다 낮은 수소 과전압을 갖는 금속 또는 합금으로 제조되는 것인 다층 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 외층이 산화된 알루미늄의 도금층을 추가로 포함하는 것인 재료.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 재료가 시트, 판금, 리본, 스트립, L-바, 채널 바, I-바, 디스크, 다양한 단면 형상의 막대, 다양한 단면 형상의 파이프, 개방-형상 또는 폐쇄 고체-형상 구조물, 또는 동공-형상 고안 윤곽의 형태로 제조되는 것인 재료.
  6. 금속 및/또는 그의 합금으로 제조되고 한 층이 다른 층 위에 위치하는 층들의 연속적 영구 접속을 형성하는 것을 포함하는 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하는 방법으로, 상기 방법은:
    - 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서, 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하는 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하도록 고안되고, 상기에서:
    - 홀수층의 재료가, 추정 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금을 포함하고;
    - 짝수층의 재료가, 상기 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 인접한 홀수층의 정상 전기화학 전위보다 낮은 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금을 포함하는 것인 방법.
  7. 금속 및/또는 그의 합금으로 제조되고 한 층이 다른 층 위에 위치하는 층들의 연속적 영구 접속을 형성하는 것을 포함하는 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하는 방법으로, 상기 방법은:
    - 그의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면 모두에서, 산화제인 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 작업 환경과 접촉하면서 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하도록 고안되고, 상기에서:
    - 외층 및 내층의 재료가, 추정 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금을 포함하고;
    - 짝수 내층의 재료가, 상기 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 금속 또는 합금의 외층의 전기화학 전위보다 높은 정상 전기화학 전위를 갖고 외층 재료의 전기화학 총괄 전위 내지 외층 재료의 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위인 값을 가지며, 또한 홀수층의 재료보다 낮은 수소 과전압을 갖는 금속 또는 합금을 포함하는 것인 방법.
  8. 금속 및/또는 그의 합금으로 제조되고 한 층이 다른 층의 위에 위치하는 층들의 연속적 영구 접속을 형성하는 것을 포함하는 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하는 방법으로, 상기 방법은:
    - 그의 제1 외층과 산화제가 아닌 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 제1 작업 환경 사이에서 접촉하고, 동시에 제2 외층과 산화제인 음이온을 갖는 알칼리, 산염 또는 산의 수성 용액을 포함하는 제2 작업 환경 사이에서 접촉하면서 증강된 내식성의 다층 재료를 제조하도록 고안되고;
    - 적어도 5개 층들의 재료의 연속적 영구 접속을 형성하기 위해 사용되고, 상기에서:
    - 제1 외층의 재료가, 추정 제1 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위 내의 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금을 포함하고;
    - 제1 외층에 인접한 짝수 내층의 재료가, 추정 제1 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 인접한 홀수층의 정상 전기화학 전위보다 낮은 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금을 포함하고;
    - 제2 외층의 재료가, 추정 제2 작업 환경과 접촉하면서, 전기화학 총괄 전위 내지 리패시베이션의 전기화학 전위의 범위인 정상 전기화학 전위를 갖는 금속 또는 합금을 포함하고;
    - 제2 외층에 인접한 짝수 내층의 재료 및 홀수 내층에 인접한 짝수층의 재료가, 추정 제2 작업 환경과 접촉하면서, 동일한 조건에서 제2 외층 금속 또는 합금의 전기화학 전위보다 높은 정상 전기화학 전위를 갖고, 제2 외층 재료의 전기화학 총괄 전위 내지 제2 외층의 패시페이션의 전기화학 전위의 범위인 값을 가지며, 또한 인접한 홀수층의 재료보다 낮은 수소 과전압을 갖는 금속 또는 합금을 포함하는 것인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 층 재료의 연속적 영구 접속이 그의 양쪽 측면 위에서 제1 작업 환경과 접촉하면서 작동하도록 고안된 제1 다층 재료의 외층들 중의 하나와 그의 양쪽 측면 위에서 제2 작업 환경과 접촉하면서 작동하도록 고안된 제2 다층 재료의 외층들 중의 하나를 연결함으로써 이루어지는 것인 방법.
  10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 짝수층의 재료가, 추정 작업 환경과 접촉하면서, 부식 전에 층 내 금속 또는 합금의 부피보다 더 큰 부피의 부식물을 추가로 생성하는 금속 또는 합금을 포함하는 것인 방법.
  11. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 짝수층 및 홀수층 사이의 상기 연속적 영구 접속이 진공 내, 불활성 기체 내, 또는 환원 가스 내에서 폭발 용접 및/또는 확산 용접; 및/또는 고주파 용접; 및/또는 압연에 의한 용접; 및/또는 수동 아크 서피싱; 및/또는 불활성 기체 및 혼합물 내에서 고체 또는 플럭스-코어 와이어에 의한 소모성 전극으로의 기계화 서피싱; 및/또는 자동 아르곤 아크 서피싱; 및/또는 환류 하에서 리본 전극을 이용한 자동 서피싱; 및/또는 환류 하에서 와이어 전극을 이용한 자동 서피싱; 및/또는 활성 또는 불활성 기체 내 및 이들의 혼합물 내에서 플럭스-코어 와이어를 이용한 자동 서피싱; 및/또는 자기-보호 플럭스-코어 와이어 또는 리본을 이용한 자동 서피싱; 및/또는 일렉트로슬래그 서피싱; 및/또는 고체 섹션 또는 플럭스-코어 와이어를 이용한 플라즈마 서피싱; 및/또는 가스 서피싱; 및/또는 유도 가열 서피싱에 의해 형성되는 것인 방법.
  12. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 결과물 다층 재료의 외층이 바람직하게는 폭발 도금에 의해, 알루미늄으로 추가 도금되고, 결과물 도금층이 그 후에 바람직하게는 마이크로-아크 산화에 의해, 산화되는 것인 방법.
  13. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 다층 재료가 시트, 판금, 리본, 스트립, L-바, 채널 바, I-바, 디스크, 다양한 단면 형상의 막대, 다양한 단면 형상의 파이프, 개방-형상 구조, 또는 폐쇄 고체-형상물, 또는 동공-형상 고안 윤곽의 형태로 제조되는 것인 방법.
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