개방형 구리 폼의 기계적·부식 특성 최적화

본 연구는 스페이스-홀더 기법을 활용하여 다공성 구리 폼 샘플을 제작하고, 스페이스-홀더(NaCl) 함량이 물리적, 기계적, 마찰학적, 전기화학적 성능에 미치는 영향을 체계적으로 분석했습니다. NaCl 함량을 10wt%에서 35wt%로 늘리면서 총 다공성은 39.15%에서 57.76%로 정밀하게 제어되었고, 벌크 밀도는 5.452g/cm³에서 3.785g/cm³로 감소했습니다. XRD 및 SEM 분석 결과, 단일 상 FCC 구리 매트릭스와 함께 고립된 기공에서 상호 연결된 개방형 셀 네트워크로의 구조적 변화가 확인되었습니다. NaCl 함량이 증가함에 따라 비커스 경도, 압축 항복 강도, 에너지 흡수 능력은 각각 52.12에서 29.23 HV, 18.25에서 1.65 MPa, 35.73에서 10.46 MJ/m³로 감소했으며, 이는 수정된 Gibson-Ashby 모델과 일치했습니다. 동시에 마찰 계수와 비마모율은 증가했습니다. 3.5wt% NaCl 용액에서의 전기화학적 평가는 25wt% NaCl로 제작된 샘플에서 최적의 부식 성능을 보였습니다. 이 샘플은 가장 낮은 부식률(0.918 mm/y)과 가장 높은 분극 저항(267.28 Ω)을 나타냈는데, 이는 안정적인 Cu2O 부동태 피막 형성 때문입니다. 30wt% 및 35wt% NaCl에서는 구조적 불안정성과 정체된 전해질 영역으로 인해 부식 속도가 가속화되었습니다. 결론적으로, 낮은 다공성을 가진 구리 폼은 우수한 구조적 에너지 흡수 능력을 제공하며, 25wt% NaCl 구성은 기계적 무결성과 부식 저항성 사이에서 최적의 균형을 달성함을 확인했습니다. 이는 다양한 산업 응용 분야에서 다공성 구리 폼의 설계 및 활용에 중요한 지침을 제공합니다.