KR101652969B1 - 용융알루미늄 도금된 액체화물 운반선용 히팅코일의 제조방법 - Google Patents

용융알루미늄 도금된 액체화물 운반선용 히팅코일의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용융알루미늄 도금된 액체화물 운반선용 히팅코일의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정한 형상으로 벤딩가공된 강관소재를 소둔처리한후 강관소재의 내외측면에 알루미늄도금층을 형성한 다음, 옥살산 수용액에 일정 시간 침지시켜 알루미늄도금층의 표면에 두께가 확대된 산화알루미늄층을 형성하도록 구성함으로써, 액체화물 운반선용 히팅코일에 요구되는 내화학성, 내해수성, 내열성을 갖추면서 히팅코일에 발생되는 점부식 또는 균열의 발생을 억제하여 내구성을 대폭 향상시킬 수 있는 히팅코일을 제조할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 제조원가를 절감하고 생산성을 대폭 향상시킬 수 있도록 하는 히팅코일의 제조방법에 관한 것이다.

Description

용융알루미늄 도금된 액체화물 운반선용 히팅코일의 제조방법{Manufactur ing method of hot-dip aluminized heating coil for tanker}
본 발명은 용융알루미늄 도금된 액체화물 운반선용 히팅코일의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정한 형상으로 벤딩가공된 강관소재를 소둔처리한후 강관소재의 내외측면에 알루미늄도금층을 형성한 다음, 옥살산 수용액에 일정 시간 침지시켜 알루미늄도금층의 표면에 두께가 확대된 산화알루미늄층을 형성하도록 구성함으로써, 액체화물 운반선용 히팅코일에 요구되는 내화학성, 내해수성, 내열성을 갖추면서 히팅코일에 발생되는 점부식 또는 균열의 발생을 억제하여 내구성을 대폭 향상시킬 수 있는 히팅코일을 제조할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 제조원가를 절감하고 생산성을 대폭 향상시킬 수 있도록 하는 히팅코일의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 화물선은 화물의 운송을 목적으로 하는 선박으로, 거주시설을 간소화하고 선창을 크게 하여 하역설비에 중점을 둠으로써 일시에 대량의 화물을 안전하고 신속하게 운반할 수 있도록 설계된다.
이러한 화물선 중에서 액체화물을 운송하기 위한 화물선은 원유를 운송하는 Crude Oil Tank, 정유한 석유제품을 운송하는 Product Carrier, 특정 화학제품을 운송하는 Chemical Tanker, LPG와 LNG 등의 가스류를 액화시켜 운송하는 Gas Carrier 등으로 구분되는데, 이와 같은 액체화물 운반선의 선창 내에 구비된 탱크 바닥에는 액체화물을 일정한 온도로 가열하기 위한 히팅코일이 일정 간격으로 설치된다.
액체화물 운반선의 탱크 내부에 저장되는 액체화물은 대부분 상온에서 일정한 점도를 유지하기 어려우므로, 액체화물의 하역 작업시 펌핑이 용이하도록 히팅코일의 내부에 고온의 스팀을 순환시켜 액체화물을 일정한 온도로 가열함으로써 점도를 조절하게 된다.
그러나, 종래의 액체화물 운반선에 설치되는 히팅코일은 대부분 스테인레스 또는 알루미늄 황동 재질로 제작되고 있는데, 이와 같은 스테인레스 또는 알루미늄 황동 재질로 제작된 히팅코일은 선박의 건조과정에서 오염되거나 화물의 하역 후 탱크 내부의 크리닝 작업시 해수환경에 노출될 경우 군데군데 점 형태로 깊숙이 부식되는 점부식(pitting) 또는 균열(crack)이 빈번하게 발생하게 되고, 이로 인해 히팅코일에서 누수나 발청이 발생하게 되면서 탱크 내에 저장된 고가의 액체화물이 오염되는 피해가 발생하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 액체화물 운반선용 히팅코일에 요구되는 내화학성, 내해수성, 내열성을 갖추면서 히팅코일에 발생되는 점부식 또는 균열을 억제하여 내구성을 대폭 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 제조원가를 절감하고 생산성을 대폭 향상시킬수 있도록 하는 히팅코일의 개발이 절실히 요구되는 실정이었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-75309호
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 일정한 형상으로 벤딩가공된 강관소재를 소둔처리한 후 강관소재의 내외측면에 알루미늄도금층을 형성한 다음, 옥살산 수용액에 일정 시간 침지시켜 알루미늄도금층의 표면에 두께가 확대된 산화알루미늄층을 형성하도록 구성함으로써, 액체화물 운반선용 히팅코일에 요구되는 내화학성, 내해수성, 내열성을 갖추면서 히팅코일에 발생되는 점부식 또는 균열의 발생을 억제하여 내구성을 대폭 향상시킬 수 있는 히팅코일을 제조할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 제조원가를 절감하고 생산성을 대폭 향상시킬 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 히팅코일을 제조하기 위한 강관소재를 일정한 형상으로 벤딩가공하는 벤딩가공단계와, 상기 벤딩가공단계를 거친 강관소재를 소둔처리하는 소둔단계와, 상기 소둔단계를 거친 강관소재를 알칼리용제에 침지시켜 강관소재의 표면을 탈지처리하는 탈지단계와, 상기 탈지단계를 거친 강관소재의 표면을 물세척하는 제 1수세단계와, 상기 제 1수세단계를 거친 강관소재를 산처리하여 강관소재의 표면을 활성화시키는 제 1산세단계와, 상기 제 1산세단계를 거친 강관소재의 표면을 물세척하는 제 2수세단계와, 상기 제 2수세단계를 거친 강관소재를 염화칼륨 35 ~ 50wt%, 빙정석 5 ~ 10wt%, 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 40 ~ 60wt%의 성분비율로 이루어지는 수용성 플럭스를 물 100wt%를 기준으로 하여 10 ~ 30wt%로 첨가시킨 플럭스 용제에 40 ~ 90℃의 온도조건하에서 1 ~ 10분간 침지시키는 플럭스 처리단계와, 상기 플럭스 처리단계를 거친 강관소재를 염화나트륨 25 ~ 35wt%, 염화칼륨 15 ~ 25wt%, 빙정석 20 ~ 30wt%, 플루오르화 수소산 암모늄이나 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 중에서 택일한 플루오르화물 20 ~ 30wt%의 성분비율로 이루어지는 용융 플럭스를 용융 알루미늄 100wt%를 기준으로 하여 5 ~ 10wt%로 첨가시킨 도금액 속에 680 ~ 750℃의 온도조건하에서 5 ~ 30분간 침지시키는 도금단계와, 상기 도금단계를 거친 강관소재를 100℃ 이하로 공랭시키는 공랭단계와, 상기 공랭단계를 거친 강관소재를 수냉시켜 잔여열을 제거하는 수냉단계와, 상기 수냉단계를 거친 강관소재를 물 100wt%를 기준으로 하여 옥살산 0.5 ~ 10wt%을 첨가시킨 옥살산 수용액에 20 ~ 50℃의 온도조건하에서 5 ~ 20분간 침지시키는 옥살산 처리단계와, 상기 옥살산 처리단계를 거친 강관소재의 표면을 산세척하여 도금표면에 부착된 용융플럭스 분말을 제거하고 도금표면의 평활화와 광택을 부여하는 제 2산세단계와, 상기 제 2산세단계를 거친 강관소재의 표면을 물세척한 후 건조시키는 마감처리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 옥살산 처리단계에서 사용되는 옥살산 수용액에는 중불화암모늄 0.03 ~ 5wt%가 추가로 첨가되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의한 용융알루미늄 도금된 액체화물 운반선용 히팅코일의 제조방법은 일정한 형상으로 벤딩가공된 강관소재를 소둔처리한 후 강관소재의 내외측면에 알루미늄도금층을 형성한 다음, 옥살산 수용액에 일정 시간 침지시켜 알루미늄도금층의 표면에 두께가 확대된 산화알루미늄층을 형성하도록 구성됨으로써, 액체화물 운반선용 히팅코일에 요구되는 내화학성, 내해수성, 내열성을 갖추면서 히팅코일에 발생되는 점부식 또는 균열의 발생을 억제하여 내구성을 대폭 향상시킬 수 있는 히팅코일을 제조할 수 있게 될 뿐만 아니라, 제조원가를 절감하고 생산성을 대폭 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 히팅코일의 제조공정을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 의해 제조된 히팅코일의 단면 조직을 나타내는 SEM 사진.
이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 도 1과 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 용융알루미늄 도금된 액체화물 운반선용 히팅코일의 제조방법은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 벤딩가공단계(1), 소둔단계(2), 탈지단계(3), 제 1수세단계(4), 제 1산세단계(5), 제 2수세단계(6), 플럭스 처리단계(7), 도금단계(8), 공랭단계(9), 수냉단계(10), 옥살산 처리단계(11), 제 2산세단계(12), 마감처리단계(13)를 포함하여 구성된다.
상기 벤딩가공단계(1)는 히팅코일을 제조하기 위한 강관소재(20)를 일정한 형상으로 벤딩가공하는 단계로서, 탄소강 재질로 된 강관소재(20)를 벤딩기를 이용하여 일정한 형상으로 성형하게 된다.
본 발명에 의해 제조되는 히팅코일은 배관소재로 널리 사용되고 있는 탄소강 재질의 강관소재(20)에 용융알루미늄이 도금 적용되는 것이므로, 스테인레스 또는 알루미늄 황동 재질로 제조되는 히팅코일에 비해 제조원가를 대폭 절감할 수 있게 된다.
상기 소둔단계(2)는 상기 벤딩가공단계(1)를 거친 강관소재(20)를 소둔처리하는 단계로서, 상기 벤딩가공단계(1)를 거친 강관소재(20)를 가열로에서 550℃로 가열한 후 일정 시간 유지함으로써 강관소재(20)의 표면에 코팅된 방청코팅을 제거하는 동시에 벤딩가공시 발생된 스트레스를 해소하게 된다.
상기 탈지단계(3)는 상기 소둔단계(2)를 거친 강관소재(20)를 알칼리용제에 침지시켜 강관소재(20)의 표면을 탈지처리하는 단계로서, 상기 소둔단계(2)를 거친 강관소재(20)를 알칼리 용제 또는 유기용제가 저장된 탈지조에 침지시킴으로써 선행 공정들을 거치면서 강관소재(20)의 표면에 부착된 각종 이물질을 제거하게 된다.
상기 탈지단계(3)에서 사용되는 알칼리 용제는 대부분의 도금방법에 사용되는 것과 마찬가지로 물을 주체로 하여 탄산나트륨(Na2CO3), 인산나트륨(Na3PO4), 규산나트륨(= 메타규산나트륨 : Na2SiO3)을 1종 또는 수종을 용해시킨 것을 사용하게 되는데, 알칼리도를 높여 세정효과를 증대시키기 위해 경우에 따라서는 수산화나트륨(NaOH)을 병용하여 사용할 수 있으나, 강관소재(20)의 재질에 따라 적절한 알칼리 용제의 종류와 그 pH 및 사용온도를 선택적으로 조정하여 강관소재(20)의 표면에 부착된 이물질을 최대한 제거할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 유기용제로는 트리클로로에틸렌(C2HCl2), 메틸클로로포름(CHCl 2) 등의 염소계 용제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제 1수세단계(4)는 상기 탈지단계(3)를 거친 강관소재(20)의 표면을 물세척하는 단계로서, 상기 탈지단계(3)를 거친 강관소재(20)를 상온의 물이 저장된 수세조에 침지시킴으로써 강관소재(20)의 표면에 부착된 탈지액을 제거하게 된다.
상기 제 1산세단계(5)는 상기 제 1수세단계(4)를 거친 강관소재(20)를 산처리하여 강관소재(20)의 표면을 활성화시키는 단계로서, 상기 제 1수세단계(4)를 거친 강관소재(20)를 산 수용액이 저장되어 있는 산세조에 침지시킴으로써 탈지단계(3)에서 강관소재(20)의 표면에 부착된 알칼리 용제를 중화시키는 동시에 강관소재(20)의 표면에 형성된 스케일이나 산화막 등을 제거하고, 강관소재(20)의 표면에 산부식에 의한 에칭 효과를 부여하여 도금층의 밀착성을 향상시키게 된다.
상기 제 1산세단계(5)에서 사용되는 산 수용액은 강관소재(20)의 재질에 따라 염산(HCl)이나 황산(H2SO4) 또는 질산(HNO3)과 같은 각종 산 수용액이나 이들의 혼산 수용액을 선택적으로 사용할 수 있으나, 금속재료에 가장 보편적으로 사용되는 일례로는 염산(HCl)의 10 ~ 20% 수용액을 들 수 있으며, 산세 처리가 강관소재(20) 표면의 도금율에 기여하는 바가 매우 크기 때문에 강관소재(20)의 재질에 따라 선택된 산용액이 산세조의 내부에서 항상 일정한 농도로 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제 2수세단계(6)는 상기 제 1산세단계(5)를 거친 강관소재(20)의 표면을 물세척하는 단계로서, 상기 제 1산세단계(5)를 거친 강관소재(20)를 상온의 물이 저장된 수세조에 침지시킴으로써 강관소재(20)의 표면에 부착된 산용액을 제거하게 된다.
상기 제 2수세단계(6)에서 사용되는 수세조는 일측으로부터 상온의 물이 수세조의 내부로 지속적으로 공급되고, 타측으로는 수세조 내부의 처리수가 자연적으로 배출되도록 구성하는 것이 바람직한데, 강관소재(20)의 표면에 부착된 산용액을 보다 효과적으로 제거하기 위해 경우에 따라서는 수세조를 2개 이상 설치하여 1회 분량의 수세단계를 여러 번으로 나누어 실시하는 것도 가능하다.
상기 플럭스 처리단계(7)는 상기 제 2수세단계(6)를 거친 강관소재(20)의 표면에 알루미늄 용융도금시 발생하는 각종 불순물이나 산화알루미늄(Al2O3)을 용해시켜 제거하기 위한 약품피막층을 형성시키는 단계로서, 상기 제 2수세단계(6)를 거친 강관소재(20)를 수용성 플럭스가 첨가된 플럭스 용제에 40 ~ 90℃의 온도조건하에서 1 ~ 10분간 침지시킴으로써 강관소재(20)의 표면에 각종 불순물이나 산화알루미늄(Al2O3)을 용해시키기 위한 약품피막층을 형성시키게 된다.
상기 플럭스 처리단계(7)에서 사용되는 수용성 플럭스는 염화칼륨(KCl) 35 ~ 50wt%, 빙정석(Cryolite) 5 ~ 10wt%, 플루오르화 암모늄(NH4F) 또는 플루오르화 알루미늄(AlF3) 40 ~ 60wt%의 성분비율로 이루어지며, 이와 같은 성분비율로 이루어진 수용성 플럭스를 물 100wt%를 기준으로 하여 10 ~ 30wt%로 첨가시켜 플럭스 용제를 제조하게 된다.
상기 수용성 플럭스의 각 성분과 그 혼합비율은 플럭스 처리단계(7) 후에 진행되는 도금단계(8)에서 도금조에 첨가되는 용융플럭스와 함께 강관소재(20)의 표면에 대한 알루미늄의 부도금율을 거의 제로(Zero)화시키는 동시에 강관소재(20)의 표면 전체에 걸쳐 수용성 플럭스에 의한 약품피막층을 일정한 두께로 형성시킬 수 있는 최적의 성분비율로서 한정한 것이다.
그리고, 상기 플럭스 용제를 제조하기 위한 수용성 플럭스의 첨가량을 10 ~ 30wt%로 한정한 이유는, 수용성 플럭스의 첨가량이 10wt% 미만일 경우 강관소재(20)의 표면에 형성되는 약품피막의 두께가 비교적 얇고 약품피막의 건조에 많은 시간이 소요됨에 따라 플럭스 처리단계(7)를 거친 강관소재(20)를 도금단계(8)로 즉시 진행하기 어렵고, 수용성 플럭스의 첨가량이 30wt% 초과할 경우 약품피막층의 두께는 일정 범위 이상으로 상승되지 않으므로 비경제적이 되기 때문이다.
또한, 상기 플럭스 용제의 온도를 40 ~ 90℃로 한정한 이유는, 플럭스 용제의 온도가 40℃ 이하일 경우 강관소재(20)의 표면에 약품피막층을 형성시키는 데에 10분 이상의 과도한 시간이 소요되고, 플럭스 용제의 온도가 90℃ 이상일 경우 강관소재(20)의 표면에 약품피막층을 형성시키는 시간을 1분 정도로 단축시킬 수는 있는 반면, 플럭스 용제로부터 수분의 증발이 촉진되어 플럭스 용제의 농도를 일정하게 유지시킬 수 없기 때문이다.
상기 도금단계(8)는 상기 플럭스 처리단계(7)를 거친 강관소재(20)의 표면에 알루미늄을 도금하는 단계로서, 상기 플럭스 처리단계(7)를 거친 강관소재(20)를 용융플럭스가 첨가된 용융알루미늄 도금액에 680 ~ 750℃의 온도조건하에서 5 ~ 30분간 침지시킴으로써 강관소재(20)의 표면에 알루미늄도금층을 형성하게 된다.
상기 도금단계(8)에서 사용되는 용융플럭스는 염화나트륨(NaCl) 25 ~ 35wt%, 염화칼륨(KCl) 15 ~ 25wt%, 빙정석(Cryolite) 20 ~ 30wt%, 플루오르화 수소산 암모늄(NH4HF2)이나 플루오르화 암모늄(NH4F) 또는 플루오르화 알루미늄(AlF3) 중에서 택일한 플루오르화물 20 ~ 30wt%의 성분비율로 이루어지며, 이와 같은 성분비율로 이루어진 용융플럭스를 순도 99.7% 이상의 용융알루미늄 100wt%를 기준으로 하여 5 ~ 10wt%로 첨가시켜 용융알루미늄 도금액을 제조하게 된다.
상기 용융플럭스의 각 성분과 그 혼합비율은 용융알루미늄의 상면 전체에 걸쳐 일정한 두께의 플럭스층을 형성시킴으로써 용융알루미늄과 외부공기와의 접촉을 차단하여 각종 불순물이나 산화알루미늄(Al2O3)의 발생을 효과적으로 방지하고, 플럭스 처리단계(7)를 거치면서 강관소재(20)의 표면에 피복된 약품피막층과의 상호작용으로 인하여 강관소재(20)의 표면에 대한 알루미늄의 부도금율을 거의 제로(Zero)화시킬 수 있으며, 플럭스층의 우수한 유동성을 확보하여 강관소재(20)를 도금조의 내부로 침지시킬 경우에는 강관소재(20)에 대한 저항과 외부공기와의 접촉으로 인한 산화알루미늄의 생성을 최소화시킬 수 있고, 강관소재(20)를 도금조로부터 꺼낼 경우에는 강관소재(20)의 표면에 부착되는 플럭스의 양을 최소화시킬 수 있는 최적의 성분비율로서 한정한 것이다.
그리고, 상기 용융알루미늄 도금액을 제조하기 위한 용융플럭스의 첨가량을 5 ~ 10wt%로 한정한 이유는, 용융플럭스의 첨가량이 5wt% 미만일 경우 용융알루미늄의 상부에 형성되는 플럭스층의 두께가 비교적 얇게 되어 강관소재(20)를 도금조에 침지시키거나 꺼내는 과정에서 용융알루미늄과 외부공기와의 접촉이 발생할 우려가 높아지게 되고, 용융플럭스의 첨가량이 10wt%를 초과할 경우 외부공기와의 접촉과 용융알루미늄으로부터의 열발산은 효과적으로 차단할 수 있으나, 강관소재(20)의 도금면에 부착되는 용융플럭스 분말의 양이 다소 증가하여 이후의 후처리단계에서 도금표면에 대한 재처리가 까다로워지기 때문이다.
또한, 상기 도금단계(8)에서 강관소재(20)의 표면에 알루미늄도금층을 형성하는 데 소요되는 시간은 도금조에 세팅된 온도, 즉 용융알루미늄의 온도와 강관소재(20)의 두께에 따라 다소 차이가 있으나, 알루미늄 용융도금에 일반적으로 적용되는 용융알루미늄의 온도범위를 알루미늄의 용융온도인 680 ~ 750℃ 범위내로 할 경우, 20 ~ 30mm 두께의 강관소재(20)를 680℃의 온도조건하에서 도금하는 데에는 약 10분 정도, 750℃의 온도조건하에서는 약 5분 정도의 도금시간이 소요되며, 도금하고자 하는 강관소재(20)의 두께가 두꺼워질수록 동일한 온도조건에서 도금시간은 다소 길어지게 된다.
상기 공랭단계(9)는 상기 도금단계(8)를 거친 강관소재(20)를 공랭시키는 단계로서, 상기 도금단계(8)를 거쳐 알루미늄 용탕 속에서 인양된 강관소재(20)는 최저 온도가 500℃ 이상으로 급격한 온도의 변화에 따라 그 기계적 성질이 현저히 달라지게 되므로, 공기중에서 100℃ 이하가 될 때까지 충분히 공랭시키게 된다.
상기 수냉단계(10)는 상기 공랭단계(9)를 거친 강관소재(20)를 수냉시키는 단계로서, 상기 공랭단계(9)를 거친 강관소재(20)의 잔여열을 수냉시켜 제거함으로써 열변형을 최소화하게 된다.
상기 옥살산 처리단계(11)는 상기 수냉단계(10)를 거친 강관소재(20)에 형성된 알루미늄도금층의 표면을 선택적으로 용출시키는 단계로서, 상기 수냉단계(10)를 거친 강관소재(20)를 물 100wt%를 기준으로 하여 옥살산(C2H2O4) 0.5 ~ 10wt%을 첨가시킨 옥살산 수용액에 20 ~ 50℃ 이하의 온도조건하에서 5 ~ 20분간 침지시켜 알루미늄도금층의 표면에 부착된 용융플럭스 분말을 1차적으로 제거하는 동시에 알루미늄도금층의 표면을 선택적으로 용출시키게 된다.
상기 옥살산 수용액에 첨가되는 옥살산의 첨가량을 0.5 ~ 10wt%로 한정한 이유는, 옥살산의 첨가량이 0.5wt% 미만일 경우 알루미늄도금층의 표면 용출이 거의 일어나지 않고, 옥살산의 첨가량이 10wt% 초과할 경우 알루미늄도금층 자체가 급격히 녹아나오는 현상이 발생하기 때문이다.
또한, 상기 옥살산 수용액의 온도를 20 ~ 50℃로 한정한 이유는, 옥살산 수용액의 온도가 20℃ 이하일 경우 알루미늄도금층의 표면이 선택적으로 용출되는 시간이 많이 소요되고, 옥살산 수용액의 온도가 50℃ 이상일 경우 알루미늄도금층의 표면이 선택적으로 용출되는 시간은 단축시킬 수는 있으나, 알루미늄도금층 자체가 급격히 녹아나오는 현상이 발생하기 때문이다.
상기 옥살산 처리단계(11)에서 알루미늄도금층의 표면을 선택적으로 용출시키게 되면, 알루미늄도금층의 표면이 다공성을 띠게 되면서 알루미늄도금층의 표면에 형성되는 산화알루미늄층의 두께를 더욱더 확대시킬 수 있게 되는데, 이와 같이 알루미늄도금층의 표면에 형성되는 산화알루미늄층의 두께를 더욱더 확대시키게 되면 도금 표면의 경도, 내식성, 내마모성 등이 대폭 향상될 뿐만 아니라 탱크 내에 저장되는 액체화물과의 반응도 억제시킬 수 있게 된다.
그리고, 상기 옥살산 처리단계(11)에서 사용되는 옥살산 수용액에는 중불화암모늄(NH4F) 0.03 ~ 5wt%를 추가로 첨가하는 것이 바람직한데, 이와 같이 옥살산 수용액에 중불화암모늄을 추가로 첨가하게 되면, 용융플럭스에 대한 세척력과 도금표면의 광택성을 더욱더 향상시킬 수 있게 된다.
상기 옥살산 수용액에 첨가되는 중불화암모늄의 첨가량을 0.03 ~ 5wt%로 한정한 이유는, 중불화암모늄의 첨가량이 0.03wt%미만일 경우 용융플럭스에 대한 세척력이나 도금표면의 광택성에 거의 변화가 일어나지 않고, 중불화암모늄의 첨가량이 5wt% 초과할 경우 알루미늄도금층 자체가 급격히 녹아나오는 현상이 발생하기 때문이다.
상기 제 2산세단계(12)는 상기 옥살산 처리단계(11)를 거친 강관소재(20)의 표면을 산세척하여 도금표면에 부착된 용융플럭스 분말을 제거하고 도금표면의 평활화와 광택을 부여하는 단계로서, 상기 옥살산 처리단계(11)를 거친 강관소재(20)을 산 수용액이 저장된 산세조에 약 3 ~ 5분간 침지시킴으로써 도금표면에 부착된 용융플럭스 분말을 제거하게 된다.
상기 제 2산세단계(12)에서 사용되는 산 수용액은, 5 ~ 15% 질산(HNO3) 수용액, 2 ~ 10% 플루오르화 수소산(HF) 수용액, 5 ~ 10% 질산(HNO3)과 0.5 ~ 5% 플루오르화 수소산(HF)의 혼산 수용액, 5 ~ 10% 질산(HNO3)과 1 ~ 3% 황산(H2SO4)과 0.5 ~ 2% 빙초산(CH3COOH)과 1 ~ 3% 무수크롬산(CrO7)의 혼산 수용액, 5 ~ 10% 질산(HNO3)과 2 ~ 5% 플루오르화 수소산(HF)과 2 ~ 3% 무수크롬산(CrO7)의 혼산 수용액 중에서 택일하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제 2산세단계(12)에 사용되는 산 수용액과 그 농도를 한정한 이유는, 강관소재(20)을 도금조로부터 꺼내는 과정에서 도금표면에 부착된 용융플럭스 분말을 별도의 기계가공 없이 매우 빠른 시간내에 손쉽고 완벽하게 제거할 수 있도록 하는 동시에 산의 부식작용에 의해 도금층의 표면을 평활하고 매끄럽게 하여 도금제품의 외관에 광택을 부여할 수 있도록 할 뿐만 아니라 산에 의한 도금표면의 과도한 부식을 방지할 수 있도록 하기 위함이다.
상기 마감처리단계(13)는 상기 제 2산세단계(12)를 거친 강관소재(20)의 표면을 물세척한 후 건조시키는 단계로서, 상기 제 2산세단계(12)를 거친 강관소재(20)를 상온의 물이 저장된 수세조에 침지시켜 도금표면을 물세척한 후, 물세척된 강관소재(20)를 수세조로부터 꺼내어 강관소재(20) 표면의 수분을 완전히 건조시키게 된다.
도 2는 본 발명에 의해 제조된 히팅코일의 단면 조직을 촬영한 전자현미경(SEM) 사진으로서, 이 SEM 사진을 보면 강관소재(20)의 표면에는 Fe-AL의 금속간 화합물로 이루어진 합금층(21)이 형성되고, 합금층(21)의 표면에는 순수 알루미늄층(22)이 형성되고, 순수 알루미늄층(22)의 표면에는 옥살산처리에 의해 두께가 확대된 산화알루미늄층(23)이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
상기 순수 알루미늄층(22)의 표면에 형성되는 산화알루미늄층(23)은 매우 치밀한 조직을 가지고 있고, 알루미늄과 결합력이 강하여 매우 안정적인 부동태 피막이 되는데, 본 발명과 같이 옥살산 처리에 의해 순수 알루미늄층(22)의 표면에 형성되는 산화알루미늄층(23)의 두께를 확대시키게 되면 내식성을 더욱더 향상시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 용융알루미늄이 도금된 액체화물 운반선용 히팅코일의 제조방법에 의하면, 액체화물 운반선용 히팅코일에 요구되는 내화학성, 내해수성, 내열성을 갖추면서 히팅코일에 발생되는 점부식 또는 균열의 발생을 억제하여 내구성을 대폭 향상시킬 수 있는 히팅코일을 제조할 수 있게 될 뿐만 아니라 제조원가를 절감하고 생산성을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.
1 : 벤딩가공단계 2 : 소둔단계
3 : 탈지단계 4 : 제 1수세단계
5 : 제 1산세단계 6 : 제 2수세단계
7 : 플럭스 처리단계 8 : 도금단계
9 : 공랭단계 10 : 수냉단계
11 : 옥살산 처리단계 12 : 제 2산세단계
13 : 마감처리단계
20 : 강관소재
21 : 합금층
22 : 순수알루미늄층
23 : 산화알루미늄층

Claims (2)

  1. 히팅코일을 제조하기 위한 강관소재를 일정한 형상으로 벤딩가공하는 벤딩가공단계와,
    상기 벤딩가공단계를 거친 강관소재를 소둔처리하는 소둔단계와,
    상기 소둔단계를 거친 강관소재를 알칼리용제에 침지시켜 강관소재의 표면을 탈지처리하는 탈지단계와,
    상기 탈지단계를 거친 강관소재의 표면을 물세척하는 제 1수세단계와,
    상기 제 1수세단계를 거친 강관소재를 산처리하여 강관소재의 표면을 활성화시키는 제 1산세단계와,
    상기 제 1산세단계를 거친 강관소재의 표면을 물세척하는 제 2수세단계와,
    상기 제 2수세단계를 거친 강관소재를 염화칼륨 35 ~ 50wt%, 빙정석 5 ~ 10wt%, 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 40 ~ 60wt%의 성분비율로 이루어지는 수용성 플럭스를 물 100wt%를 기준으로 하여 10 ~ 30wt%로 첨가시킨 플럭스 용제에 40 ~ 90℃의 온도조건하에서 1 ~ 10분간 침지시키는 플럭스 처리단계와,
    상기 플럭스 처리단계를 거친 강관소재를 염화나트륨 25 ~ 35wt%, 염화칼륨 15 ~ 25wt%, 빙정석 20 ~ 30wt%, 플루오르화 수소산 암모늄이나 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 중에서 택일한 플루오르화물 20 ~ 30wt%의 성분비율로 이루어지는 용융 플럭스를 용융 알루미늄 100wt%를 기준으로 하여 5 ~ 10wt%로 첨가시킨 도금액 속에 680 ~ 750℃의 온도조건하에서 5 ~ 30분간 침지시키는 도금단계와,
    상기 도금단계를 거친 강관소재를 100℃ 이하로 공랭시키는 공랭단계와,
    상기 공랭단계를 거친 강관소재를 수냉시켜 잔여열을 제거하는 수냉단계와,
    상기 수냉단계를 거친 강관소재를 물 100wt%를 기준으로 하여 옥살산 0.5 ~ 10wt%을 첨가시킨 옥살산 수용액에 20 ~ 50℃의 온도조건하에서 5 ~ 20분간 침지시키는 옥살산 처리단계와,
    상기 옥살산 처리단계를 거친 강관소재의 표면을 산세척하여 도금표면에 부착된 용융플럭스 분말을 제거하고 도금표면의 평활화와 광택을 부여하는 제 2산세단계와,
    상기 제 2산세단계를 거친 강관소재의 표면을 물세척한 후 건조시키는 마감처리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융알루미늄 도금된 액체화물 운반선용 히팅코일의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 옥살산 처리단계에서 사용되는 옥살산 수용액에는 중불화암모늄 0.03 ~ 5wt%가 추가로 첨가되는 것을 특징으로 하는 용융알루미늄 도금된 액체화물 운반선용 히팅코일의 제조방법.
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