[신소재공학] 스테인리스강의 Cu 농도에 따른 고온산화 특성

1. 서론

스테인리스강은 높은 내식성과 내열성, 기계적 강도를 갖추고 있어 다양한 산업 현장에서 널리 사용되고 있다. 특히 고온 환경에서의 활용이 많은 분야에서 중요한 역할을 수행하며, 이와 관련된 연구도 활발히 진행되고 있다. 스테인리스강의 성능은 성분의 변화에 따라 크게 달라지는데, 그 중 구리(Cu)의 농도는 고온 산화 특성에 큰 영향을 미치는 요소 중 하나이다. 구리의 첨가는 스테인리스강의 산화 저항성을 향상시킬 수 있으나, 지나치게 높은 농도는 오히려 산화속도를 증가시키고 재료의 수명을 단축시킬 우려도 나타난다.

최근 연구에 따르면, 스테인리스강에 포함된 Cu 농도가 0.2 wt%에서 0.5 wt% 사이일 때 고온 산화 저항성이 가장 뛰어난 것으로 보고되고 있다. 통계적으로, 이 범위 내의 Cu 농도를 갖는 스테인리스강은 900도에서의 산화 시험에서 평균 산화속도가 0.05 mg/cm²/hr로, Cu 함량이 높아질수록 산화속도는 급격히 상승하는 경향을 보였다. 예를 들어, Cu 농도가 1.0 wt% 이상인 경우에는 산화막이 균일하지 않고 조기 파괴되어, 내열 성능 저하가 뚜렷하게 나타난다. 또한, Cu의 함량이 낮은 경우에는 산화 방지막 형성에 …