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제안 방법
- 부식된 부분의 성분은 EDS(Energy dispersive X-ray spectrometer; SHIMADZU EPMA-1600)로 조사하였다. 72시간의 염수분무시험 후 코팅층이 벗겨진 부분과 코팅층이 남아있는 부분에서 성분의 차이를 분석하였다.
- S-700 및 LRO-317 용액의 코팅이 아연도금강판 표면에 안정적으로 피복이 되었는지 확인하기 위한 것으로, 코팅막의 밀착 상태는 육안으로 관찰이 어려워 광학현미경(×50)을 이용하여 관찰하였다.
- 각 시험편을 30 × 40mm의 크기로 절단하고, 시험편의 가장자리로부터의 반응을 방지하기 위하여 가장자리를 테이핑 처리하였다.
- 코팅액과 아연도금강판의 부착성 평가는 Cross-cut 방법(ASTM D3359-09)을 사용하였으며, 코팅처리에 의한 내식성은 염수분무실험(KS D 9502)으로 평가하였다. 그리고 부식된 부분의 성분은 EDS를 이용하여 분석하였다.
- 본 논문에서는 크로메이트 처리 대체를 위하여 S-700 용액과 LRO-317 용액으로 EGI와 HDGI에 코팅하여 염수분무시험으로 내식성을 평가한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 72시간의 염수분무시험이 끝난 시험편은 세척하여 Na를 최대한 제거하였다. 부식된 부분의 성분은 EDS(Energy dispersive X-ray spectrometer; SHIMADZU EPMA-1600)로 조사하였다. 72시간의 염수분무시험 후 코팅층이 벗겨진 부분과 코팅층이 남아있는 부분에서 성분의 차이를 분석하였다.
- 시험편은 코팅된 시험편을 50℃에서 4일간 열처리 한 것과 열처리를 하지 않은 것이다. 시험조건은 침지시간을 1/6, 1/2, 1, 3, 5시간으로 하였으며, Fig. 4와 같이 시험편을 비커의 수용액에 절반 정도 침지시켜 시험하였다.
- 시험편은 염수분무시험기 내부에 20°로 기울어지게 설치하고, 35 ± 2℃의 중성 염수를 분무하여 시험을 실시하였다.
- 시험편의 표면 관찰은 2시간 간격으로 관찰하였으며 72시간까지 시험하였다. 시험편의 내식성에 대한 평가는 육안 및 촬영한 사진으로 초기 백청의 생성시간과 진행영역의 넓이로 판단하였다.
- 시험편은 염수분무시험기 내부에 20°로 기울어지게 설치하고, 35 ± 2℃의 중성 염수를 분무하여 시험을 실시하였다. 시험편의 표면 관찰은 2시간 간격으로 관찰하였으며 72시간까지 시험하였다. 시험편의 내식성에 대한 평가는 육안 및 촬영한 사진으로 초기 백청의 생성시간과 진행영역의 넓이로 판단하였다.
- 열처리를 마친 시험편을 수냉한 후, 물기를 제거하여 시험편 가장자리 부분에서 부식이 시작되는 것을 방지하기 위한 테이핑 처리를 하기 위해 Fig. 2와 같이 KSD 9502(150 × 70 × 1mm)의 시험편 크기보다 약간 더 크게 만들었다.
- 염수분무시험 후, 6종류 시험편의 부식된 부분의 성분은 EDS를 사용하여 분석하였다. 대표적으로 LRO-317 코팅 EGI와 HDGI 시험편의 분석 결과를 Fig.
- 이 시험은 Fig. 2와 같이 코팅한 시편위에 5 × 5mm 면적에 1mm 간격으로 크로스 컷을 한 후, 3M 테이프를 붙여서 떼어내었을 때 코팅층의 박리여부로서 부착성을 평가하였다(Gillett, 1995).
- 코팅은 페인트, 잉크, 수지 등 기타 코팅제의 일정한 막을 형성시키는데 사용되는 바코터 3호(습도막 두께: 6.86µm)를 사용하였으며, 각 시험편을 190℃의 온도에서 5분 열처리 하였다.
- 코팅층의 내화학성을 조사하기 위하여 산성 및 알칼리성 용액에서 침지실험을 하였다. 실험에 사용된 용액(12노르말)은 염산 36%를 100배 희석한 수용액과 3% NaOH 수용액이다.
대상 데이터
- 실험에 사용한 2종류의 코팅한 시험편의 부착성 시험 결과를 Table 2에 나타냈다. 각각 3개의 시험편을 사용하여 평가하였다. 용융아연도금강판의 시험편은 2종류의 코팅액에서 박리가 전혀 발생하지 않아 양호한 부착특성을 나타내었다.
- 본 연구에서는 세계적인 환경규제에 대응하기 위한 친환경 고내식 Cr-free용 코팅제 개발 및 적용을 위하여 우레탄 용액과 Si기가 함유된 유/무기 하이브리드 용액을 코팅액으로 사용하였다. 코팅액과 아연도금강판의 부착성 평가는 Cross-cut 방법(ASTM D3359-09)을 사용하였으며, 코팅처리에 의한 내식성은 염수분무실험(KS D 9502)으로 평가하였다.
- 사용된 시험편은 연합철강에서 생산된 전기아연도금강판(EGI)(김수원 등, 2006)과 용융아연도금강판(HDGI)(Yang et al., 2009)이며, 도금강판에 부착된 아연의 양과 두께는 Table 1에 나타내었다.
- 2와 같이 KSD 9502(150 × 70 × 1mm)의 시험편 크기보다 약간 더 크게 만들었다. 시험편의 종류는 S-700과 LRO-317 용액으로 코팅한 아연도금강판(EGI, HDGI)과 코팅하지 않은 모재로 총 6종류이다.
- 코팅층의 내화학성을 조사하기 위하여 산성 및 알칼리성 용액에서 침지실험을 하였다. 실험에 사용된 용액(12노르말)은 염산 36%를 100배 희석한 수용액과 3% NaOH 수용액이다. 시험온도는 상온과 60℃에서 실시하였다.
- 실험에 사용된 코팅액은 (주)엔지텍에서 제조한 것으로 우레탄(S-700, 우레탄 20%)과 Si기를 첨가한 우레탄(LRO-317, 우레탄 10% + Si polysilicate 10%)용액이다. 두 용액의 고형분 비율을 20%로 동일하게 만들기 위해 증류수를 혼합하여 용액을 희석시켜 사용하였다.
- 이 그림은 Table 3에서 백청생성 시간이 빠른 시험편을 나타내었다. 즉, 모재는 EGI No. 1과 HDGI No. 2, S-700 코팅시험편은 EGI No. 5와 HDGI No.4를 나타내었다. EGI 모재는 약 6시간부터 백청이 발생하기 시작하여 약 12시간부터 급격한 백청 발생속도를 나타내고, 약 38시간에서 거의 포화 상태가 되었다.
이론/모형
- 아연도금강판 표면 위에 피복된 코팅층의 부착성을 조사하기 위하여 널리 사용되고 있는 테이프법을 사용하였다. 이 시험은 Fig.
- 본 연구에서는 세계적인 환경규제에 대응하기 위한 친환경 고내식 Cr-free용 코팅제 개발 및 적용을 위하여 우레탄 용액과 Si기가 함유된 유/무기 하이브리드 용액을 코팅액으로 사용하였다. 코팅액과 아연도금강판의 부착성 평가는 Cross-cut 방법(ASTM D3359-09)을 사용하였으며, 코팅처리에 의한 내식성은 염수분무실험(KS D 9502)으로 평가하였다. 그리고 부식된 부분의 성분은 EDS를 이용하여 분석하였다.
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