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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 자동차, 냉장고, 세탁기, 사무용 기구 등 가정용품으로 부터 산업기계 및 각종 건축용 자재에 이르기까지 광범위하고 다양한 용도로 사용되고 있는 냉간압연강판을 사용하여 내식성을 평가하였다. 선행 연구(12~14)와는 다르게 아연도금이 되어 있지 않는 일반강판인 냉간압연강판을 사용 하였고, 유/무기 하이브리드 크롬 프리 코팅 용액은 아연도금강판에 적용한 S-700, LR-0317과 새롭게 개발한 LR-0727(1), LR-0727(2)를 사용하였다.
제안 방법
- 1과 같이 10 × 10 mm 면적에 1 mm 간격으로 크로스 컷을 한 후, 3M 테이프로 붙여서 떼어내었을 때, 코팅층의 박리 여부로 부착성을 평가하였다.(15,16) 또 50 ℃에서 4일간 코팅층의 안정성을 평가한 시험편을 사용하여 부착성에 변화가 있는지를 조사하였다.
- 50 ℃, 4일간 열처리하여 안정성을 평가한 시험편으로 내산성 및 내알칼리성 평가를 실시하여 Fig. 13과 14에 나타내었다. 이것은 190 ℃, 5분 열처리 한 것과 비슷한 경향을 나타내었다.
- LR-0727(1)과 LR-0727(2) 코팅 시험편의 190 ℃, 5분 열처리한 부착성은 크로스 컷 후, 3M 테이프로 평가하였다. Fig.
- Ti 아모르퍼스를 합성한 LR-0727의 경우, 열처리 후에 Ti 산화물이 형성되어 있는지 조사하기 위하여 EDX(Energy Dispersive X-Ray Spectrometer; SHIMADZU EPMA-1600)를 이용하였다. LR-0727(1)과 LR-0727(2)의 Ti 함유량이 같기 때문에 EDX분석을 LR-0727(2)를 대표로 실시하였다. 그리고 표면은 SEM으로 관찰하였다.
- 이것은 가장자리 부분에서 부식이 시작되는 것을 방지하기 위하여 테이핑 처리 할 여유이다. 먼저, 냉간 압연 강판 제조 당시에 부식을 방지하기 위해 뿌려놓은 기름을 제거하기 위해 탈지제(중외 휴먼텍, CW-ISC/D, 강력탈지 세척제, CW-1020)를 사용 한 뒤, 이소프로판올에서 5분간 초음파 세척하였다. 코팅은 바코터 3호(습도막 두께:6.
- 본 연구에서는 6가 크롬을 대체할 4가지 종류의 코팅 용액을 개발하여 자동차, 냉장고, 세탁기, 사무용 기구 등 가정용품으로 부터 산업기계 및 각종 건축용 자재에 이르기까지 광범위하고 다양한 용도에 사용되고 있는 냉간압연강판을 사용하여 내식성을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 부착성 평가는 코팅한 시험편 위에 Fig. 1과 같이 10 × 10 mm 면적에 1 mm 간격으로 크로스 컷을 한 후, 3M 테이프로 붙여서 떼어내었을 때, 코팅층의 박리 여부로 부착성을 평가하였다.
- 시험조건은 침지시간을 ⅙, ½, 1, 3, 5시간으로 하였으며, 시험편을 비커의 산성 및 알칼리성 용액에 절반 정도 침지시켜 시험하였다.
- 시험편은 챔버 내의 45° 기울어진 거치대에 설치하고, 분무실내의 온도는 KS 9502에 따라 35±2 ℃로 유지하면서 중성 염수를 분무하여 시험을 실시하였다. 시험편은 30분 간격으로 관찰하였으며, 7시간동안 실시하였다. 시험편의 내식성 평가는 촬영한 사진으로 초기 부식의 발생 시간과 부식의 진행영역의 넓이(부식 면적률)로 판단하였다.
- 시험온도는 상온과 60 ℃에서 실시하였다. 시험편은 염수분무시험편의 1/6크기로 절단하고, 시험편의 가장자리로부터의 반응을 방지하기 위하여 가장자리를 테이핑 처리하였다. 시험편은 코팅된 시험편을 50 ℃에서 4일간 열처리 한 것과 열처리를 하지 않은 것이다.
- 시험편은 챔버 내의 45° 기울어진 거치대에 설치하고, 분무실내의 온도는 KS 9502에 따라 35±2 ℃로 유지하면서 중성 염수를 분무하여 시험을 실시하였다.
- 시험편은 30분 간격으로 관찰하였으며, 7시간동안 실시하였다. 시험편의 내식성 평가는 촬영한 사진으로 초기 부식의 발생 시간과 부식의 진행영역의 넓이(부식 면적률)로 판단하였다. 부식면적률은 모눈종이법으로 구하였다.
- 상기와 같이 Ti 아모르퍼스를 합성한 LR-0727(1)과 LR-0727(2)가 우수한 특성을 나타내는 것은 코팅액이 열처리에 의하여 생성된 Ti가 식 (1)의 Me를 대체하였기 때문이라 판단된다. 여기서 열처리에 의하여 코팅층에 Ti가 생성 되었는지를 확인하기 위하여 LR-0727(2) 코팅 시험편을 사용하여 EDX분석을 실시하였다. 그 결과를 Fig.
- 코팅층의 안정성을 조사하기 위하여 산성 및 알칼리성 용액에서 침지실험을 하였다. 실험에 사용된 용액(12노르말)은 염산 36%를 100배 희석한 수용액과 3 % NaOH 수용액이다.
대상 데이터
- )를 사용하였다. 4가지 용액의 내식성을 비교하기 위하여 190 ℃에서 5분간 열처리한 시험편을 각각의 용액에 대하여 5개씩 사용하였다. 시험편은 챔버 내의 45° 기울어진 거치대에 설치하고, 분무실내의 온도는 KS 9502에 따라 35±2 ℃로 유지하면서 중성 염수를 분무하여 시험을 실시하였다.
- 사용한 코팅 용액은 (주)NGE Tech에서 생산한 것으로 S-700 (우레탄 20 wt.%), LR-0317 (우레탄 10 wt.% + Si polysilicate 10 wt.%), LR-0727(1) (우레탄 13 wt.% + Si polysilicate 7 wt.% + Ti 아모르퍼스 0.5 wt.%), LR-0727(2) (우레탄 7 wt.% + Si polysilicate 7 wt.% + Ti 아모르퍼스 0.5 wt.% + 에폭시 6 wt.%)로 총 4종류 용액을 사용하였다. Table 1에 4종류의 용액을 나타낸다.
- 따라서 본 연구에서는 자동차, 냉장고, 세탁기, 사무용 기구 등 가정용품으로 부터 산업기계 및 각종 건축용 자재에 이르기까지 광범위하고 다양한 용도로 사용되고 있는 냉간압연강판을 사용하여 내식성을 평가하였다. 선행 연구(12~14)와는 다르게 아연도금이 되어 있지 않는 일반강판인 냉간압연강판을 사용 하였고, 유/무기 하이브리드 크롬 프리 코팅 용액은 아연도금강판에 적용한 S-700, LR-0317과 새롭게 개발한 LR-0727(1), LR-0727(2)를 사용하였다. 또한, 코팅 용액의 부착 특성은 cross-cut방법을 사용하여 평가하였으며, 코팅층의 안정성, 내산성 및 내알칼리성도 연구하였다.
- 코팅층의 안정성을 조사하기 위하여 산성 및 알칼리성 용액에서 침지실험을 하였다. 실험에 사용된 용액(12노르말)은 염산 36%를 100배 희석한 수용액과 3 % NaOH 수용액이다. 안정성 평가 시험편은 코팅액 LR-0727(1), LR-0727(2)로 코팅한 것을 50 ℃에서 4일간 열처리 한 것이다.
- 실험에 사용한 재료는 아연도금이 되어 있지 않은 냉간 압연 강판(Cold Rolled Carbon Steel, CR)이다. Fig.
이론/모형
- Ti 아모르퍼스를 합성한 LR-0727의 경우, 열처리 후에 Ti 산화물이 형성되어 있는지 조사하기 위하여 EDX(Energy Dispersive X-Ray Spectrometer; SHIMADZU EPMA-1600)를 이용하였다. LR-0727(1)과 LR-0727(2)의 Ti 함유량이 같기 때문에 EDX분석을 LR-0727(2)를 대표로 실시하였다.
- 선행 연구(12~14)와는 다르게 아연도금이 되어 있지 않는 일반강판인 냉간압연강판을 사용 하였고, 유/무기 하이브리드 크롬 프리 코팅 용액은 아연도금강판에 적용한 S-700, LR-0317과 새롭게 개발한 LR-0727(1), LR-0727(2)를 사용하였다. 또한, 코팅 용액의 부착 특성은 cross-cut방법을 사용하여 평가하였으며, 코팅층의 안정성, 내산성 및 내알칼리성도 연구하였다.
- 시험편의 내식성 평가는 촬영한 사진으로 초기 부식의 발생 시간과 부식의 진행영역의 넓이(부식 면적률)로 판단하였다. 부식면적률은 모눈종이법으로 구하였다. Fig.
성능/효과
- (1) 염수분무시험에서 아몰퍼스 Ti가 함유된 코팅 용액 LR-0727(1)과 LR-0727(2)가 S-700과 LR-0317 코팅 용액보다 내식성이 우수하였다. 그러나 부착성 평가에서 LR-0727(1)이 LR-0727(2)보다 훨씬 우수하였다.
- (2) 50 ℃, 4일간의 안정성 평가는 LR-0727(1)과 LR-0727(2) 용액 모두 외관의 변화없이 우수하였다.
- (3) 내산성 평가는 부착 특성이 우수한 LR-0727(1)이 더 우수하였고, 내알칼리성은 LR-0727(1), LR-0727(2) 두 용액 모두 우수 하였다.
- (12) 또한, 크롬 프리 코팅 용액인 S-700과 LR-0317의 건조 시간(13) 및 열처리 온도(14) 등 최적 코팅 조건을 도출하였다. 190 ℃에서 5분간 열처리하였을 때, 최적 코팅 상태가 되었고, S-700보다는 LR-0317 코팅 용액이 우수한 내식성을 나타내었다.
- 9에 나타내었다. 2종류의 코팅액에 의한 시험편은 장시간 고온에 노출되어도 외관의 변화가 나타나지 않는 안정성을 보였다.
- 5는 Table 2의 평균 부식 면적률을 염수분무시간과의 관계로 나타낸 것이다. S-700 코팅 시험편은 염수분무 시험을 실시한 후, 1시간 30분 후에 부식이 나타나기 시작하였으나, LR-0727(1)과 LR-0727(2)는 2시간이 지나도 부식이 전혀 발생하지 않는다는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 염수분무 시간이 7시간이 지난 후의 부식 면적률은 S-700이 높았고, LR-0727(1)과 LR-0727(2)는 미미한 부식률을 나타내었다.
- S-700 코팅 시험편은 염수분무 시험을 실시한 후, 1시간 30분 후에 부식이 나타나기 시작하였으나, LR-0727(1)과 LR-0727(2)는 2시간이 지나도 부식이 전혀 발생하지 않는다는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 염수분무 시간이 7시간이 지난 후의 부식 면적률은 S-700이 높았고, LR-0727(1)과 LR-0727(2)는 미미한 부식률을 나타내었다. 따라서 냉간 압연 강판에 대해서는 LR-0727(1)과 LR-0727(2) 코팅 용액이 양호한 내식 특성을 나타낸다고 판단된다.
- 상기와 같은 염수분무시험으로 냉간 압연 강판에는 S-700과 LR-0317 용액보다 LR-0727(1)과 LR-0727(2) 용액의 내식성이 우수하다는 결론을 얻었다. 따라서 이후의 평가는 이 두 가지 용액으로 실시하였다.
후속연구
- 86 ㎛)를 사용하였으며, 아연도금강판에서 LR-0317코팅 용액이 최적상태를 나타낸 190 ℃에서 5분 열처리 하였다. 이 조건에서 4종류의 코팅액을 냉간강판에 코팅하여, 최적 용액을 선정하여 시간과 온도를 변화시켜 향후 연구를 실시할 예정이다. 이때 열처리된 코팅층의 두께는 습도막의 두께 x 코팅액의 고형분으로 계산하면 약 1.
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