KR101159983B1 - 복합부식시험중 전기화학적 부식특성을 측정할 수 있는 부식셀 모듈 및 이를 이용한 부식특성 측정방법 - Google Patents

Abstract

전자의 흐름을 측정하는 전기화학적 부식측정을 위한 부식셀 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복합부식시험중 찰상된 재료를 실시간으로 직접 측정할 수 있는 부식셀 모듈에 관하여 개시한다.
본 발명은 시편에 고정되는 지지대; 상기 지지대에 승하강 가능하게 설치되며 내부로 염수가 공급되는 니들; 상기 니들을 상하로 이동시키는 승하강수단; 상기 니들의 내부에 구비되는 내부전극; 상기 니들의 외부에 배치되는 참조전극과 상대전극; 및 상기 니들로 공급되는 염수의 유량을 제어하는 유량제어부;를 포함하는 부식셀 모듈을 제공한다.

Description

복합부식시험중 전기화학적 부식특성을 측정할 수 있는 부식셀 모듈 및 이를 이용한 부식특성 측정방법{TEST MODULE FOR ADHESION OFF PAINTING AND TEST METHOD USING THE SAME}

본 발명은 전자의 흐름을 측정하는 전기화학적 부식측정을 위한 부식셀 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복합부식시험중 찰상된 재료를 실시간으로 직접 측정할 수 있는 부식셀 모듈에 관한 것이다.

코팅 강판의 부식특성은 코팅면을 찰상된 시험편으로 측정하는 방법과, 직류 혹은 교류 방법에 의해 전기화학적으로 측정하는 방법으로 나뉜다.

정량적 부식측정을 위해서는 직류 혹은 교류법 전자의 흐름을 측정하는 전기화학적 부식측정이 필요하다.

본 발명의 목적은 찰상된 시편의 부식 진행 상태를 실시간으로 직접 측정할 수 있는 부식셀 모듈을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 건습 조건이 반복되는 복합부식챔버 내부의 시편에 고정될 수 있는 부식셀 모듈을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 복합부식시험의 진행과정에서 실시간으로 찰상된 시편의 정량적 부식측정을 할 수 있는 부식셀 모듈을 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 시편에 고정되는 지지대; 상기 지지대에 승하강 가능하게 설치되며 내부로 염수가 공급되는 니들; 상기 니들을 상하로 이동시키는 승하강수단; 상기 니들의 내부에 구비되는 내부전극; 및 상기 니들로 공급되는 염수의 유량을 제어하는 유량제어부;를 포함하는 부식셀 모듈을 제공한다.

상기 니들은 내부관과 이를 둘러싸는 외부관을 구비하며, 상기 염수는 상기 외부관과 상기 내부관 사이 공간으로 공급되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 내부전극은 상기 내부관에 구비되는 것이 바람직하며, 상기 내부전극은 감홍전극 또는 염화은 전극이면 더욱 바람직하다.

그리고, 본 발명은 시편에 고정되는 지지대; 상기 지지대에 승하강 가능하게 설치되며 내부로 염수가 공급되는 니들; 상기 니들을 상하로 이동시키는 승하강수단; 상기 니들의 내부에 구비되는 내부전극; 상기 니들의 외부에 배치되는 참조전극과 상대전극; 및 상기 니들로 공급되는 염수의 유량을 제어하는 유량제어부;를 포함하는 부식셀 모듈을 제공한다.

또한, 본 발명은 시편에 고정되는 지지대, 상기 지지대에 승하강 가능하게 설치되며 내부로 염수가 공급되는 니들, 상기 니들을 상하로 이동시키는 승하강수단, 상기 니들의 내부에 구비되는 내부전극, 상기 니들의 외부에 배치되는 참조전극과 상대전극 및 상기 니들로 공급되는 염수의 유량을 제어하는 유량제어부를 포함하는 부식셀 모듈을 이용한 전기화학적 부식특성 측정방법에 있어서,

상기 니들이 시편과 이격된 상태에서 상기 유량제어부를 동작시켜 상기 니들의 하부에 염수 물방울을 형성하고, 그 상태에서 상기 승하강수단을 동작시켜 상기 염수 물방울을 시편에 접촉시켜 전기화학시험을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 부식특성 측정방법를 제공한다.

이 때, 상기 시편에 찰상부를 형성하고, 상기 염수 물방울이 상기 찰상부에 접촉하도록 하는 것이 바람직하며,

상기 시편과 상기 부식셀 모듈을 건습조건이 반복되는 복합부식챔버 내부에 설치하여, 복합부식시험의 진행과정에서 일정 주기로 상기 전기화학시험을 수행하면 더욱 바람직하다.

본 발명의 목적은 찰상부의 부식특성을 정량적으로 측정할 수 있는 부식셀 모듈을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 복합부식챔버 내에서 복합부시험의 진행과정에서 정량적인 부식특성을 측정할 수 있는 부식셀 모듈을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상술한 부식셀 모듈을 이용한 전기화학적 부식특성 측정방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합부식시험중 전기화학적 부식특성을 측정할 수 있는 부식셀 모듈을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 복합부식시험중 전기화학적 부식특성을 측정할 수 있는 부식셀 모듈의 니들에 염수방울이 형성된 상태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 복합부식시험중 전기화학적 부식특성을 측정할 수 있는 부식셀 모듈의 니들에 형성된 염수방울을 시편에 접촉시킨 상태를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 복합부식시험중 전기화학적 부식특성을 측정할 수 있는 부식셀 모듈의 니들을 나타낸 단면도임.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 복합부식시험중 전기화학적 부식특성을 측정할 수 있는 부식셀 모듈에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

또한, 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소와 접하여 설치될 수 있고, 소정의 이격거리를 두고 설치될 수도 있으며, 이격거리를 두고 설치되는 경우엔 상기 어떤 구성요소를 상기 다른 구성요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제3의 수단에 대한 설명이 생략될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합부식시험중 전기화학적 부식특성을 측정할 수 있는 부식셀 모듈을 나타낸 사시도이다.

본 발명은 복합부식시험이 진행되는 부식챔버 내부에서 전기화학적 부식특성을 측정할 수 있는 부식셀 모듈(100)을 제공한다.

복합부식시험은 건습조건을 반복시키며 찰상된 시편의 부식을 측정하는 것으로, 시편(10)은 반복적으로 건습 조건을 겪게 된다.

부식특성을 정량적으로 평가하기 위해서는 전기화학적 부식특성을 측정해야 하는데, 전기화학적 부식특성을 측정하기 위해서는 시편의 표면에 염수가 존재해야 하고, 염수에 전극이 배치되어야 한다.

부식특성의 평가에 있어서 특히 중요한 부분은 찰상부(12)의 변화를 관찰하는 것인데, 현재까지는 단순히 육안으로 식별하거나 녹이 성장하는 크기를 측정하는 수준이다.

본 발명의 부식셀 모듈(100)은 건습조건이 반복되는 복합부식 챔버 내부에 설치되어, 실시간으로 시편이 변화하는 상태를 정량적으로 평가할 수 있게 해주며, 직접적으로 찰상부의 변화를 관찰할 수 있게 해준다.

이를 위하여 본 발명은 시편에 고정되는 지지대(110)와, 상기 지지대(110)에 승하강 가능하게 설치되며 내부로 염수가 공급되는 니들(120)과, 상기 니들을 상하로 이동시키는 승하강수단과, 상기 니들의 내부에 구비되는 내부전극과, 상기 니들로 공급되는 염수의 유량을 제어하는 유량제어부를 포함한다.

상기 지지대(110)는 상기 니들(100)이 상기 시편(10)의 특정위치(특히, 찰상부)에서 승하강할 수 있도록 고정하는 역할을 수행한다. 이를 위하여 상기 지지대(110)는 시편(10)에 직접 고정되거나, 복합부식챔버 내부에 고정될 수 있다.

상기 지지대(110)를 시편에 직접 고정하는 경우, 지지대(110)의 바닥면에 마그네틱을 구비하여, 마그네틱의 자기력으로 지지대(110)가 시편에 부착되도록 할 수 있다.

다른 방식으로는 상기 지지대(110)에 클램프를 구비하고, 이를 이용하여 지지대(110)를 상기 시편(10) 또는 복합부식챔버에 고정할 수 있다.

승하강수단은 니들의 높낮이를 조절하기 위한 것으로, 정역방향으로 회전하는 구동모터, 랙기어, 피니언 기어 등으로 구성될 수 있고, 유체의 압력에 의하여 승하강하는 유압실린더로 구성될 수도 있다. 그러나 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 부식셀 모듈은 니들(120)의 선단에 염수 물방울을 형성하고, 형성된 염수 물방울을 시편(10)의 찰상부(12)에 접촉시킨 상태에서 전기화학적 부식특성을 측정하도록 구성된 것이다. 니들(120)의 선단에 형성되는 물방울의 직경은 1cm 내외가 되므로 부식특성 측정에 사용되는 염수가 복합부식시험에 미치는 영향은 거의 없다.

본 발명은 작은 크기의 염수 물방울을 형성하고, 이를 시편에 접촉하도록 하는 것인데, 이를 위하여 본 발명은 니들(120)의 높낮이를 조절하는 승하강수단과, 니들(120)에 공급되는 염수의 유량을 제어하는 유량제어부를 구비하는 것이다.

상기 승하강수단과 상기 유량제어부는 상기 지지대(110)의 내부에 설치되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 유량제어부는 염수를 저장하고 있는 염수저장탱크와, 이에 저장된 염수의 공급량을 조절하는 펌프 등으로 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 복합부식시험중 전기화학적 부식특성을 측정할 수 있는 부식셀 모듈의 니들에 염수방울이 형성된 상태를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명에 따른 복합부식시험중 전기화학적 부식특성을 측정할 수 있는 부식셀 모듈의 니들에 형성된 염수방울을 시편에 접촉시킨 상태를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 복합부식시험중 전기화학적 부식특성을 측정할 수 있는 부식셀 모듈의 니들을 나타낸 단면도이다.

먼저 니들(120)의 구조에 관해서 살펴본다.

니들(120)은 염수 물방울(50)을 형성하고, 내부전극(130)을 수용하는 역할을 수행한다.

염수 물방울(50)은 2개 혹은 3개의 전극이 서로 이격된 상태로 삽입될 수 있는 크기면 되는 것으로, 대략 1cm 내외의 크기를 가지는 것이 적절하다.

액체가 물방울을 형성하는 것은 표면장력에 의해서인데, 단일관의 형상으로는 본 발명에서 원하는 크기의 염수 물방울을 안정적으로 형성하기 곤란하다.

본 발명의 부식셀 모듈(100)에 사용되는 니들(120)은 도 4의 단면도에 도시된 바와 같이, 내부관(122)과 그를 감싸는 외부관(124)으로 구성되며, 내부관(122)과 외부관(124)은 동일한 중심을 가지고 있다.

이중관을 형성하는 이유는 염수 물방울(50)과 접촉하는 면적을 증가시켜 안정적으로 균일한 크기의 염수 물방울(50)을 형성할 수 있도록 하기 위한 것이다.

내부관(122)의 안쪽에는 내부전극(130)이 구비되며, 내부전극(130)은 전기화학적 부식시험에서 참조전극으로 사용된다. 구체적으로 내부전극(130)은 감홍전극(甘汞電極, calomel electrode) 또는 염화은 전극이 사용될 수 있다.

내부전극(130)이 구비되는 내부관(120)의 안쪽으로는 염수가 공급되지 않는다. 염수는 외부관(124)과 내부관(122)의 사이 공간으로 공급된다. 이는 내부전극(130)이 공급되는 염수에 의하여 변형되지 않도록 하기 위한 것이다.

일반적인 전기화학 실험에서는 한 전극의 전위는 전위가 일정한 다른 전극에

대해 상대적인 값을 측정하는 것이기 때문에 적어도 2개의 전극(상대전극, counter

electrode)과 작업전극(working electrode, 본 발명에서는 시험편이 작업전극이 된

다)을 필요로 한다.

작업전극에서는 녹이 발생(산화영역, 전자의 발생)되고 상대전극은 그 전자를 소비(환원영역, 전자의 소비)하는 곳이며,

참조전극은 일정한 포텐셜(potential, 전위)을 가져 그 전하이동량이 얼마나 되는지 쉽게 알게한다.

pH 측정과 같은 단순한 전위차 측정 실험에서는 cell을 통과하는 전류가 없기 때문에 전극 2개면 충분하지만, 미세한 전류변화를 측정하는 정밀한 전기화학 실험에서는 외부 포텐셜이 cell에 인가되고, 이에 따른 전류 변화를　측정하게 된다.

이때 외부 전위의 정밀한 조절이 요구되는데, 전극간의 용액저항에 따른 포텐셜 드롭(potential drop(E)=current(i) x solution resistance(R))과 전류 측정 회로를 완성하기 위해 필요한 상대전극의 분극현상때문에, 보통 2-전극계에서는 이것이 불가능하다.

정밀한 포텐셜 컨트롤(potential control)은 potentiostat와 3-전극계를 이용하여 가능한데, 작업전극의 전위는 참조전극(reference electrode)에 대해 상대적으로　조절되며, 작업전극과 상대전극 사이에 전류가 흐르게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 니들의 주변에 별도의 참조전극(150)과 상대전극(160)을 구비하는 것이 바람직하다. 이 때 참조전극(150)과 상대전극(160)은 모두 염수 물방울(50)의 안쪽으로 전극의 단부가 침투할 수 있도록 배치되어야 한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 부식셀 모듈의 작동에 관하여 살펴본다.

도 2를 참조하면, 니들(120)이 시편(10)과 이격된 상태에서, 염수를 미세한 유량으로 염수를 공급하게 되면, 공급되는 염수는 니들(120)의 단부에 맺혀있게 된다. 초기에는 내부관(122)과 외부관(124)의 사이에서 도우넛 형상으로 맺혀 있다가, 유량이 증가함에 따라 점차 커져 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 염수 물방울(50)이 형성된다.

이렇게 니들(120)의 단부에 염수 물방울(50)을 형성한 후, 승하강수단에 의하여 하강하게 된다.

니들의 하강은 도 3에 도시된 바와 같이, 염수 물방울(50)이 시편(10)의 표면에 부착될 때까지 이루어지게 되며, 도 3과 같은 상태에서 전기화학적 부식실험이 이루어지게 된다.

이러한 전기화학적 부식실험은 수분에서 수십분안에 실시될 수 있으므로, 시험후 니들(120)은 다시 상승하고, 원하는 주기마다 염수 물방울(50)을 형성하고 하강하여 정량적인 부식 데이터를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이러한 본 발명의 부식셀 모듈은 1cm 내외의 염수 물방울(50)을 이용하여 전기화학적 부식 데이터를 취득하는 것으로, 염수 물방울(50)이 찰상부(12)에 접촉하도록 배치하면 찰상부(12)의 변화를 복합부식실험 도중에도 실시간으로 측정할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 시편
12 : 찰상부
100 : 부식셀 모듈
110 : 지지대
120 : 니들
130 : 내부전극
150 : 참조전극
160 : 상대전극

Claims (14)

1. 시편에 고정되는 지지대;
   상기 지지대에 승하강 가능하게 설치되며 내부로 염수가 공급되는 니들;
   상기 니들을 상하로 이동시키는 승하강수단;
   상기 니들의 내부에 구비되는 내부전극; 및
   상기 니들로 공급되는 염수의 유량을 제어하는 유량제어부;를 포함하고,
   상기 니들은 내부관과 이를 둘러싸는 외부관을 구비하여,
   상기 염수는 상기 외부관과 상기 내부관 사이 공간으로 공급되는 것을 특징으로 하는 부식셀 모듈.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 내부전극은 상기 내부관에 구비되는 것을 특징으로 하는 부식셀 모듈.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 내부전극은 감홍전극 또는 염화은 전극인 것을 특징으로 하는 부식셀 모듈.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지대는 상기 시편에 마그네틱으로 고정되는 것을 특징으로 하는 부식셀 모듈.
   
6. 시편에 고정되는 지지대;
   상기 지지대에 승하강 가능하게 설치되며, 내부관과 이를 둘러싸는 외부관으로 이루어져 상기 외부관과 상기 내부관 사이 공간으로 염수가 공급되는 니들;
   상기 니들을 상하로 이동시키는 승하강수단;
   상기 니들의 내부에 구비되는 내부전극;
   상기 니들의 외부에 배치되는 참조전극과 상대전극; 및
   상기 니들로 공급되는 염수의 유량을 제어하는 유량제어부;를 포함하는 부식셀 모듈.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 참조전극과 상대전극은 상기 니들에서 형성되는 염수물방울에 침적되는 것을 특징으로 하는 부식셀 모듈.
   
8. 삭제
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 내부전극은 상기 내부관에 구비되는 것을 특징으로 하는 부식셀 모듈.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 내부전극은 감홍전극 또는 염화은 전극인 것을 특징으로 하는 부식셀 모듈.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지대는 상기 시편에 마그네틱으로 고정되는 것을 특징으로 하는 부식셀 모듈.
    
12. 시편에 고정되는 지지대, 상기 지지대에 승하강 가능하게 설치되며 내부로 염수가 공급되는 니들, 상기 니들을 상하로 이동시키는 승하강수단, 상기 니들의 내부에 구비되는 내부전극, 상기 니들의 외부에 배치되는 참조전극과 상대전극 및
    상기 니들로 공급되는 염수의 유량을 제어하는 유량제어부를 포함하는 부식셀 모듈을 이용한 전기화학적 부식특성 측정방법에 있어서,
    상기 니들이 시편과 이격된 상태에서 상기 유량제어부를 동작시켜 상기 니들의 하부에 염수 물방울을 형성하고, 그 상태에서 상기 승하강수단을 동작시켜 상기 염수 물방울을 시편에 접촉시켜 전기화학시험을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 부식특성 측정방법.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 시편에 찰상부를 형성하고, 상기 염수 물방울이 상기 찰상부에 접촉하도록 하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 부식특성 측정방법.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 시편과 상기 부식셀 모듈을 건습조건이 반복되는 복합부식챔버 내부에 설치하여, 복합부식시험의 진행과정에서 일정 주기로 상기 전기화학시험을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 부식특성 측정방법.
    
    

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