KR0126090B1 - 실리콘 처리된 아염도금 강판의 실리콘 부착량 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분석공정이 간단하게 하고도 짧은 분석시간을 소요하게 함으로써, 연속공정에 의해 생산 제조되는 제품의 품질을 신속하게 평가할 수 있게 뿐 아니라, 종래의 방법에 비해 정확성과 재현성을 확보할 수 있게 하는 실리콘 처리된 아연도금강판의 실리콘부착량 측정방법을 제공하기 위하여 아연도금강판표면의 실리콘 부착량을 측정하기 위한 자가표준시료 제조에 필요한 실리콘표준용액을 제조하는 제1공정과; 다종의 농도를 갖는 상태로 상기 제1공정에서 제조된 실리콘표준용액을 희석하고, 각각의 농도로 희석된 실리콘표준용액을 일정한 규격으로 절단 채취된 다수의 표준시료의 표면에 도포하여 자가표준시료를 제조하는 제2공정과; 이러한 제2공정에서 제조된 자가표준시료의 표면에 형광 X-선 분광법에 의한 X-선을 검출하여 각각의 자가표준시료에 대한 검량곡선을 작성하는 제3공정과; 일정크기로 절단 재취된 실제 측정시료에 상기한 제1공정에서 제조된 실리콘표준용액을 도포하는 제4공정과; 이 제4공정에서 실리콘표준용액이 도포된 실제 측정시료에의 표면에 형광 X-선 분광법에 의한 X-선을 검출하여 실제 측정시료에 대한 검량공선을 작성하여 이 실제 측정시료에 대한 검량곡선과 상기 제3공정에서 측정된 자가표준시료의 검량곡선을 비교하여 측정된 검량곡선 편차로 강판에 부착된 실리콘량을 측정하도록 하는 제5공정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

실리콘 처리된 아연도금 강판의 실리콘 부착량 측정방법

제1도는 종래의 실리콘부착량 측정방법에 의한 실리콘분석 고정을 나타내는 블럭도.

제2도는 본 발명에 따른 실리콘부착량 측정방법에 의한 실리콘분석공정을 나타내는 블럭도.

제3도는 본 발명에 따른 실리콘부착량 측정방법에 의한 실리콘분석을 위한 실리콘표준용액의 제조공정을 나타내는 블럭도.

제4도는 본 발명에 따른 실리콘 부착량 측정방법에 의한 실리콘분석을 위한 형광 X선 분석용 자가표준시료의 제조공정을 나타내는 블럭도이다.

[산업상의 이용분야]

본 발명은 실리콘 처리된 아연도금강판의 실리콘부착량 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단하고 짧은 시간을 소요하는 분석공정으로 아연도금강판에 부착된 실리콘의 부착량을 측정할 수 있도록 하는 실리콘 처리된 아연도금강판의 실리콘부착량 측정방법에 관한 것이다.

[종래기술]

일반적으로 아연도금강판의 표면에 부착된 실리콘의 부착량을 측정하기 위하여서는 다량을 분석할 경우에 중량분석법을 이용하고, 미량의 분석을 행할때는 자외선 흡광분광법이나 고주파 유도결합 플라즈마 발광분광법 등을 이용한다.

상기한 자외선 분광법은 실리콘의 부착량의 20.10mg/m²이하의 극미량을 분석할때 적용하는 방법으로 제1도에서와 같이 시료가공공정(50)을 통해 일정한 규격으로 절단된 시료를 시료침적공정(52)에서 묽은 황산에 의해 실리콘층이 강판으로부터 용해분리되도록 한다.

이와 같이 용해 분리된 실리콘층은 이온화공정(54)에서 황산과 물이 1:3으로 희석된 묽은황산 및 15%의 고산화수소에 침적되어 실리콘층을 이온화시킨다.

이와 같이 이온화된 실리콘을 여과공정(56)을 통해 여과한 다음, 여과된 실리콘이온 첨적물이 제2몰리브덴산 생선공정(58)에서 가해지는 증류수와 몰리브덴산에 의해 제2몰리브덴산으로 생성되게 한다.

또, 제2몰리브덴산 환원공정(60)에서 제2몰리브덴산에 불산(HF)를 가하여 인, 비소, 철 등의 영향을 제거하고, 황산암모늄을 가하여 몰리브덴산이 청색의 제2몰리브덴산용액으로 변환되게 한다.

이와 같이 몰리브덴산이 청색의 제2몰리브덴산 용액으로 변환되면 변환된 용액을 흡광도 측정공정(62)에서 자외선 흡광광도계로 흡광도를 측정하여 실리콘의 농도를 알아낸다.

이와 같은 자외선 흡광분광법은 분석공정이 다소 복잡하고, 장시간의 분석시간을 소요하기 때문에 특수한 정밀분석시에만 이용되고 있다.

또, 상기한 바와 같은 고주파유도결합 플라즈마 발광분석법은 묽은 염산에 시료를 침적시켜 실리콘층을 강판으로 분리용해하고, 실리콘층이 분리용해된 용액에 분산과 물이 1:1로 희석된 묽은 불산을 가하여 실리콘을 이온상태로 만든다.

이와 같이 실리콘이 이온화된 상태로 존재하는 용액을 고주파유도결합 플라즈마 발광분석기에 의해 발광도를 측정하고 이에 따라 작성된 실리콘 검량곡선에 의해 실리콘 농도를 알아낸다.

그런데, 이와 같은 고주파유도결합 플라즈마 발광분광법에 의한 실리콘의 분석은 실리콘을 이온화시키는 불산을 사용하기 때문에 측정기의 부품을 실리콘 재질로 제작할 수 없을 뿐 아니라, 장시간의 분석시간을 소요하게 하고, 불산의 유독성에 해를 입을 우려를 갖는 단점이 있다.

한편, 상기한 중량분석법은 시료의 실리콘층을 묽은염산에 침적시켜 실리콘층을 강판으로부터 분리용해시키고, 여기에 질산을 가하여 가열분해 한 후 강산화제인 과염소산을 가하여 실리콘을 이산화규소로 산화시킨다.

이와 같은 이산화규소 용액을 여과하여 여액과 침전물을 분리한 다음 침전물을 백금도가니에 넣어 전기로에서 회화시켜 회화의 종료 후 백금도가니에 탄산나트륨과 분산이 3:1로 혼합된 혼합용제를 첨가하여 다시 전기로에서 용융 이온화시킨다.

이와 같은 용융이온물을 묽은염산에 침적하여 서열로 가열하여 용융이온물을 용해시키고, 용해가 완료되면 용융이온물에 질산과 과염소산을 가하여 산화시킨 다음 다시 여과하고, 침전물을 백금도가니에 넣고 전기로에서 회화시켜 1차 평량한다.

1차평량이 완료되면 백금도가니에 불산을 넣어 이산화규소를 휘산시키고, 백금도가니가 전기로에서 회화되도록 한 다음 2차 평량을 실시함으로써, 상기 1차 평량시의 무게와 2차 평량시의 무게의 편차로 실리콘의 농도를 구한다.

이와 같은 중량분석법은 2,000mg/m²이하로 강판표면에 부착된 실리콘을 분걱할 경우에는 분석 정확도와 재현성을 확보할 수 없기 때문에 주로 광석류의 분석에만 국한적으로 사용하고 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래 실리콘을 분석하는 방법들은 분자상태의 실리콘을 이온 상태로 변화시키거나 산화물 상태인 이산화규소로 변화시켜야만 하기 때문에 분석공정이 매우 복잡할 뿐 아니라, 많은 분석시간을 소요하여 연속공정에 의해 생산 제조되는 제품의 품질을 신속하게 평가할 수 없는 단점이 있다.

[발명의 요약]

본 발명은 상기와 바와 같은 종래의 단번을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 짧은 분석시간이 소요되는 간단한 분석공정으로 연속공정에 의해 생산 제조되는 제품의 품질을 신속하게 평가할 수 있게 하는 실리콘 처리된 아연도금강판의 실리콘부착량 측정방법을 제공하는데 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 실리콘이 부착된 아연도금강판 표면의 실리콘 부착량을 측정하기 위한 자가표준시료 제조에 필요한 실리콘표준용액을 제조하는 제1공정과; 다종의 농도를 갖는 상태로 상기 제1공정에서 제조된 실리콘표준용액을 희석하고, 각각의 농도로 희석된 실리콘표준용액을 일정한 규격으로 절단 채취된 다수의 표준시료의 표면에 도포하여 자가표준시료를 제조하는 제2공정과; 이러한 제2공정에서 제조된 자가표준시료의 표면에 형광 X-선 분광법에 의한 X-선을 검출하여 각각의 자가표준시료에 대한 검량곡선을 작성하는 제3공정과; 일정크기로 절단 채취된 실제 측정시료에 상기한 제1공정에서 제2조된 실리콘표준용액을 도포하는 제4공정과; 이 제4공정에서 실리콘표준용액이 도포된 실제 측정시료의 표면에 형광 X-선 분광법에 의한 X-선을 검출하고, 이에 따라 실제 측정시료에 대한 검량곡선을 비교하여 측정된 검량곡선 편차로 강판에 부착된 실리콘량을 측정하는 제5공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 실리콘 처리된 아연도금강판의 실리콘부착량 측정방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

[실시예]

제2도는 본 발명에 따른 실리콘 처리된 아연도금강판의 실리콘부착량을 측정방법을 실행하는 공정을 나타내는 블럭도로서, 자가표준시료의 제조에 필요한 실리콘표준용액을 제조하는 제1공정(2)을 제공한다.

이러한 실리콘표준용액을 제조하는 제1공정(2)은 1,000g/ldmal 실리콘표준용액을 할 경우 ±0.1ppm 이내의 순도오차를 허용하는 실리콘표준용액을 제조하기 위하여 제3도에서와 같이 순도 99.99% 이상의 순수실리콘을 1,000g으로 평량 채취하는 제1단계(2-1)을 제공한다.

이와 같이 제1단계(2-1)에서 채취된 1g의 순수실리콘은 용융력 제2단계(2-2)에서 탄산나트륨과 함께 백금도가니에 넣는데, 이때 상기 탄산나트륨은 첨가량이 2.0g 이상일 경우, 실리콘과의 반응성 저하를 야기하여 실리콘이 충분히 용융되지 않게 하며, 2.5g 이상의 과다량이 첨가될 경우, 용융물이 외부로 유출될 우려가 있기 때문에 탄산나트륨의 첨가량은 2.0~2.5g으로 제한하는 것이 바람직하다.

또, 탄산나트륨 및 실리콘이 적량으로 넓어진 상기 백금도가니를 제3단계(2-3)에서 고온으로 용융되도록 하여 분자 상태의 실리콘을 실리콘이온(Si⁺⁴)으로 이온화시킨다.

이때의 화학 반응식은

Si+Na₂Co₃→Si⁺⁴+2Na⁺¹+Co₂↑+H₂O↑……………………(1)

이다.

상기한 반응식(1)에서 용융온도가 1000℃ 미만인 경우에는 탄산나트륨과 실리콘의 반응력이 저하되어 실리콘의 용융이온화가 충분하게 이루어지지 않게 되며, 1100℃ 이상인 경우에는 백금도가니의 침식우려가 있기 때문에 제3단계(2-3)에 제공되는 전기로의 온도는 1000℃~1100℃로 하고, 용융시간은 30~60분간으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 제3단계(2-3)에서 용융된 후 용웅물이 백금도가니를 온수에 침적시키는 제4단계(2-4)에서 이온화를 심화시키는데, 이러한 제4단계에서의 온수는 그 첨가량이 50ml 미만일 경우, 용융물의 과포화 상태를 야기하게 되고, 100ml 이상일 경우, 용액의 여과시간을 연장시키기 때문에 온수의 첨가량을 50~100ml로 제한하는 것이 바람직하다.

이와 같이 제4단계(2-4)에서 이온화가 심화된 용융물은 제5단계(2-5)에서 여과되도록 하여 실리콘이온이 여액과 함께 여과되도록 하여 잔사분리(2-6)와 살리콘이온을 함유하는 여액의 분리(2-7)가 이루어지도록 함으로써, 실리콘이온을 함유하는 여액을 실리콘표준용액으로 제조(2-8)한다.

이때, 수세액은 제4단계(2-4)에서의 온수와 동일한 조건의 온수로 실리콘이온을 함유하는 상태에서 1000ml가 되도록 한 다음 상온에서 보관한다.

상기한 바와 같이 각 단계를 거쳐 제1공정(2)의 실리콘표준용액이 제조되면, 제4도에서와 같은 각 단계에 의해 다수의 자가표준시료를 제조하여 이 다수의 자가표준시료에 상기 제1공정(2)에서 제조된 실리콘표준용액을 각기 다른 농도로 분무 도포한다.

한편, 상기한 제2 공정(4)은 제1단계(4-1)에서 아연도금강판을 일정크기로 절단하여 다수개의 자가표준시료로 제조토록 하는데, 이 자가표준시료는 극미량으로 도포된 실리콘이온을 충분히 검출하기 위해 그 크기를 가로 100mm, 세로 120mm하거나 직경 30~35ø로 하는 것이 바람직하며, 절단된 다수의 아연도금강판표면을 유기용매의 용해력이 우수하고, 상온에서 휘발성이 강한 아세톤으로 세척하여 강판표면의 유기물질을 단시간내에 제거한다.

이와 같이 제1단계(4-1)가 실행되면 제2딘계(4-2)에서 제1공정(2)의 실리콘표준용액이 표 1에서와 같이 용액조건에서 다종의 실리콘농도를 갖는 상태로 제조되도록 한다.

[표 1]

상기 표 1의 용액의 조건에서 실리콘이온의 수용액에 첨가되는 탄산나트륨은 중량퍼센트로 0.5% 미만으로 첨가될때 수용액내의 실리콘이 불안정하여 산화규소(SiO₂)로 재산화될 우려가 있고, 중량퍼센트로 1.0% 이상 첨가될때 자가표준시료의 표면건조가 불균일하여 실리콘강도의 재현성이 저하되기 때문에 그 첨가량을 0.5~1.0으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 제2단계(4-2)에서 실리콘표준용액에 다종의 농도롤 각기 제조되면 제3단계(4-3)에서 다수의 자가표준시료의 표준에 농도별로의 실리콘표준용액을 분무, 도포한다.

이와 같이 다양한 농도의 실리콘표준용액이 다수의 자가표준시료 표면에 도포되면 이러한 다수의 자가표준시료를 제4단계(4-4)에서 건조토록 한다.

이때, 건조에 필요한 온도를 40℃ 미만을 할때 장시간의 건조시간 소요와, 60℃ 이상의 건조온도가 제공될때 과열로 인한 시료표면이 산화를 초래하기 때문에 3~4시간 동안의 40~60℃의 열로 건조시키는 것이 바람직하다.

한편, 제5단계(4-5)에서는 다른 농도의 실리콘이온이 도포된 자가표준시료 표면의 형광 X선 분광법에 의한 X선을 검출하여 검량곡선을 작성한다.

이와 같이 제5단계(4-5)에서 측정조건과 물리적 특성을 표 2와 표 3에 표시한다.

[표 2]

[표 3]

상기 표 2에 표시된 형광 X선 분광법의 측정조건에서 분광결정(Analyzing Crystal)은 실리콘에 대한 분광능력이 우수한 RX-47로 한정하는 것이 바람직하며, 표 2와 표 3에서의 폭정면적은 실리콘이온의 부착량이 극미량일 경우 측정오차가 가장 적은 30ø로 한정하는 것이 바람직하다.

또, 제6단계(4-6)에서는 본 발명에 따라 제조된 자가표준시료를 종래의 방법으로 표면 상의 실리콘이온 농도를 분석한다.

그리고, 제4단계(4-7)에서는 종래의 방법으로 분석된 자가표준시료의 표면 실리콘이온량을 표 4에 표시되는 바와 같이 단위 면적당 부착량으로 환산한다.

[표 4]

이때, 단위 면적당의 부착량으로 환산하는 환산식은 이때, 단위 면적당의 부착량으로 환산하는 환산식은

이다.

한편, 상기한 바와 같은 제1공정(2)과 제2공정(4)이 완료되면 제3공정(6)에서 표 4의 결과에 따라 제2공정(4)에서 제조된 자가표준시료의 표면에 형광 X-선 분광법에 의한 X-선을 검출하여 각각의 자가표준시료에 대한 검량곡선을 작성한다.

그리고, 제4공정(8)에서 실리콘이온이 부착된 실제 측정시료를 일정크기로 절단 채취하고, 이 실제측정시료에 표면에 상기한 제1공정(2)에서 제조된 실리콘표준용액을 도포한다.

이와 같이 제4공정(8)에서 제조된 실제 측정시료를 제5공정(10)에서 X선 조사면적을 30ø로 하여 시료용기에 삽입(14)한다.

다음, 형광 X-선 분광법에 의한 X-선을 검출하여 실제 측정시료의 표면에 부착된 실리콘이온량을 검출(14)한다.

또, 이 실제 측정시료에 대한 검량곡선을 작성(16)한다.

이와 같이 작성된 검량곡선과 상기 제3공정에서 측정된 자가표준시료의 검량곡선을 비교함으로써, 측정된 검량곡선 편차로 강판에 부착된 실리콘량을 측정한다.

이와 같은 본 발명에 의한 방법에 따라 실리콘 처리된 아연도금강판 표면에 도포 부착된 평균 실리콘부착량은 3.581mg/m²이고, 종래 방법에 따라 실리콘 처리된 아연도금강판 표면에 도포 부착된 평균 실리콘부착량은 3.571mg/m²인데, 본 발명에 따른 실리콘부착량과 종래의 방법에 따른 실리콘부착량을 각각 15회에 걸쳐 실시하여 그 결과를 표 5에 표시하였다.

[표 5]

또, 본 발명에 의한 방법에 따라 평균실리콘부착량이 20.44mg/m²인 실리콘 처리된 아연도금강판 표면의 실리콘부착량 측정과, 종래 방법에 따라 평균실리콘부착량이 20.49mg/m²인 실리콘 처리된 아연도금강판 표면의 실리콘 부착량 측정을 각각 15회에 실시하여 표 6에 표시하였다.

[표 6]

그리고, 표 7은 본 발명에 의한 방법에 따라 평균실리콘부착량이 450mg/m²실리콘 처리된 아연도금강판 표면의 실리콘 부착량 측정과, 종래 방법에 따라 평균실리콘부착량이 450.49mg/m²인 실리콘 처리된 아연도금강판 표면의 실리콘부착량 측정을 각각 15회에 걸쳐 실시한 측정결과를 표시한다.

[표 7]

상기한 표 5에서는 종래방법에 의해 1회에서 15회까지 측정된 최대측정편차가 0.014, 적중률 99.61%를 나타낸 반면 본 발명에 의한 방법에 의해 1회에서 15회까지 측정된 최대측정편차가 0.004, 적중륭이 99.75%를 나타내고, 표 6에서는 종래방법에 의해 1회에서 15회까지 측정된 최대측정편차가 0.06, 적중률 99.71%를 나타낸 반면 본 발명에 의한 방법에 의해 1회에서 15회까지 측정된 최대측정편차가 0.04, 적중률이 99.80%를 나타내며, 표 7에서는 종래방법에 의해 1회에서 15회가지 측정된 최대측정편차가 0.06, 적중률 99.71%를 나타낸 반면 본 발명에 의한 방법에 의해 1회에서 15회까지 측정된 최대측정편차가 0.04, 적중률 99.80%를 나타내고 있다.

또, 960분의 분석시간이 소요되는 종래의 방법에 비해 본 발명에 의한 방법은 5`10분의 분석시간이 소요되어 종래의 방법에 비해 본 발명에 의한 방법이 신속한 분석을 가능하게 함을 알 수 있다.

[발명의 효과]

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 실리콘 처리된 아연도금강판의 실리콘부착량 측정방법은 분석공정이 간단하게 하고도 짧은 분석시간을 소요하게 함으로써, 연속공정에 의해 생산 제조되는 제품의 품질을 신속하게 평가할 수 있게 할 뿐 아니라, 종래의 방법에 비해 정확성의 재현성을 확보할 수 있게 하는데 그 이점이 있다.

Claims (1)

1. 아연도음강판 표면의 실리콘부착량을 측정하기 위한 자가표준시료 제조에 필요한 실리콘표준용액을 제조하는 제1공정과; 상기 제1공정에서 제조된 실리콘표준용액을 다중의 농도를 갖는 상태로 희석하고, 각각의 농도로 희석된 실리콘표준용액을 일정한 규격으로 절단 채취된 다수의 표준시료의 표면에 도포하여 자가표준시료를 제조하는 제2공정과; 이러한 제2공정에서 제조된 자가표준시료의 표면에 형광 X-선 분광법에 의해 X-선을 검출하여 각각의 자가표준시료에 대한 검량곡선을 작성하는 제3공정과; 일정크기로 절단 췌취된 실제 측정시료에 상기한 제1공정에서 제조된 실리콘표준용액을 도포하는 제4공정과; 이 제4공정에서 실리콘표준용액이 도포된 실제 측정시료의 표면에 형광 X-선 분광법에 의한 X-선을 감출하여 실제 측정시료에 대한 검량곡선을 작성하여 이 실제 측정시료에 대한 검량곡선과 상기 제3공정에서 측정된 자가표준시료의 검량곡선을 비교하여 측정된 검량곡선 편차로 강판에 부착된 실리콘량을 측정하도록 하는 제5공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 실리콘 처리된 아연도금강판의 실리콘부착량 측정방법.