KR20070109178A

KR20070109178A - 시편부식 촉진장치

Info

Publication number: KR20070109178A
Application number: KR1020060041780A
Authority: KR
Inventors: 천진규; 원민희
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2007-11-15
Also published as: KR100793935B1

Abstract

본 발명은 시편부식 촉진장치에 관한 것으로, 내부에 시편이 안착되고 부식제가 저수되는 수용조와, 상기 부식제를 가열하는 가열수단과, 상기 시편의 표면을 세척하는 클리너를 포함하는 것을 특징으로 하는 시편부식 촉진장치가 제공된다. 따라서, 시편의 부식이 신속하게 이루어져 주편의 품질 검사에 소요되는 시간을 단축시키고 시편의 부식 상태가 재현될 수 있는 환경이 조성되어 신뢰성이 향상되며 유해한 가스를 차단하여 사고를 예방하게 된다.

조직 현출, 부식, 에칭, 가열, 세척

Description

시편부식 촉진장치{ACCELERATOR FOR ETCHING ON SAMPLE}

도 1은 종래의 시편 부식을 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 시편부식 촉진장치의 전체 사시도이다.

도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.

도 4는 도 2의 B-B선 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 시편부식 촉진장치의 작동 상태를 나타낸 단면도이다.

<도면 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 수용조 200 : 중탕조

210 : 급수관 220 : 배수관

230, 310 : 열선 300 : 부식제 공급 유닛

320 : 교반기 330 : 호퍼

340 : 토출관 400 : 클리너

410 : 수평이동부 412 : 가이드 축

414 : 구동부 416 : 스크류

418 : 수평바 420 : 수직이동부

422 : 수직바 424 : 체결부재

426 : 가이드 홈 430 : 브러쉬

본 발명은 시편부식 촉진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시편 표면의 부식을 촉진시켜 신속하고 안전하게 품질 검사가 이루어질 수 있도록 부식제를 가열하고, 상기 가열된 부식제와 반응한 시편의 표면을 주기적으로 세척할 수 있는 시편부식 촉진장치에 관한 것이다.

일반적으로 연주공정을 거친 주편의 품질을 측정하기 위해서는 시편의 표면을 부식시켜 시편의 중심 편석을 현출시키고 이를 분석하게 되는 조직 현출법이 사용된다. 도 1은 종래의 시편 부식을 나타낸 사시도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 시편(10)을 채취하게 되면 상기 시편(10) 표면에 포함된 이물을 제거하기 위해 시편의 표면을 연마 가공하게 된다. 상기 시편(10)의 연마 가공이 끝나게 되면 시편(10) 표면에 액상의 부식제(20)를 떨어뜨려 시편(10)과 반응시키게 된다.

이때, 상기 시편(10)의 표면에 떨어지는 부식제(20)가 흘러내리는 것을 방지하기 위해 시편(10)의 표면 중 소정의 영역을 정하여 접착 테이프(30)로 구획을 나누어 구획된 영역에 부식제(20)를 떨어뜨리게 된다.

그리고, 시편(10) 표면의 부식이 진행되면 일정한 시간을 두고 시편(10) 표면을 반복 세척하게 된다. 즉, 상기 시편(10)과 부식제(20)가 반응하면서 발생된 불필요한 산화막을 제거하여 부식 속도를 가속시키게 된다.

이를 위해 검사자는 붓(40)을 이용하여 시편(10)의 부식된 표면을 일정 시간을 두고 반복적으로 세척하고 이러한 과정들이 끝나게 되면 부식된 시편(10)의 표면에서 중심 편석이 현출되어 이를 분석하여 연주공정을 거친 주편의 품질을 측정하게 된다.

그러나, 상기와 같은 주편의 품질을 측정하기 위한 일련의 과정들은 모두 수작업에 의해 진행되므로 품질 검사에 장시간을 소요하게 되고, 검사자의 전문성과 숙련도에 따라 검사 결과에 큰 영향을 받게 된다.

즉, 부식제의 혼합 상태 및 온도, 시편의 표면에 떨어진 부식제의 용량, 부식제가 시편의 표면에 포진된 면적, 부식된 표면의 세척정도 등과 같은 조건에 따라서 시편에서 중심편석이 현출되는 시간이 짧게는 한 시간에서 길게는 세 시간에 이르게 되고, 재현성이 부족하여 검사에 대한 결과를 신뢰하기 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 상기 부식제는 시편에 함유된 여러 성분과 충분히 반응할 수 있도록 다종의 화학 약품을 혼합하여 사용하게 되는데, 이러한, 화학 약품은 취급이 용이하도록 대부분 분말 상태로 제조되는 것이 일반적이다.

따라서, 시편의 품질검사를 위해서는 검사자가 다종의 화학 약품을 취급하여 액상의 상태로 제조하게 되고, 상기 제조 과정에서 발생된 유해한 가스를 검사자가 흡입하게 되므로 인체에 치명적인 위험을 초래하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시편의 부식이 신속하게 이루어져 주편의 품질 검사에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 시편부식 촉진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 동일한 다수의 시편 표면을 부식시켜도 각각의 시편 부식 상태가 동일하게 재현될 수 있는 환경을 조성하는 시편부식 촉진장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

아울러, 부식제에서 발생되는 인체에 유해한 가스로부터 검사자가 노출되지 않도록 하는 시편부식 촉진장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 내부에 시편이 안착되고 부식제가 저수되는 수용조와, 상기 부식제를 가열하는 가열수단과, 상기 시편의 표면을 세척하는 클리너를 포함하는 것을 특징으로 하는 시편부식 촉진장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 가열수단은 수용조를 감싸 중탕시키는 중탕조를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 부식제를 가열시켜 상기 수용조에 공급하는 부식제 공급 유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 부식제 공급 유닛은 부식제를 혼합하기 위한 교반기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 클리너는 상기 수용조에 안착된 시편의 표면을 세척하는 브러 쉬와, 상기 브러쉬의 높이를 조절하는 수직이동부와, 상기 수직이동부를 시편 표면을 따라 수평으로 이동시키는 수평이동부를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도면을 참고하여 설명하면, 본 발명에 따른 시편부식 촉진장치는 액상의 부식제를 저수하거나 배수시킬 수 있는 수용조(100)와, 상기 부식제를 가열하여 시편(10)의 부식을 촉진시키는 가열수단과, 상기 부식제를 혼합시켜 액상의 상태로 수용조(100)에 공급하는 부식제 공급 유닛(300)과, 표면이 부식된 시편(10)을 세척할 수 있는 클리너(400)로 이루어진다.

상기 수용조(100)는 다수의 시편이 평면상으로 안착 배열될 수 있을 정도의 면적을 갖고 액상의 부식제를 저수하게 되는데, 상기 시편의 부식과정이 끝나게 되면 부식제를 용이하게 배수할 수 있도록 배출관(110)이 설치되고, 상기 액상의 부식제와 화학 반응이 이루어지지 않는 재질로 이루어진다.

상기와 같은 수용조(100)에 시편(10)을 부식시키기 위한 부식제가 저수되는 바, 상기 부식제는 시편과의 반응을 촉진시켜 부식이 신속히 이루어질 수 있도록 가열시키게 된다. 이를 위한 가열수단으로 수용조(100)에 열선(미도시)이 설치되어 저수된 부식제를 직접 가열시켜 부식제가 일정 온도에 도달하도록 하거나 부식제가 일정한 온도를 유지할 수 있도록 보온하게 된다.

또한, 상기 가열수단은 부식제를 간접적으로 가열시킬 수도 있는데 이를 위해 상기 수용조(100)는 중탕조(200)에 담수되고, 상기 중탕조(200)에 열선(230)이 설치되어 상기 수용조(100)의 부식제를 가열시키거나 시편의 부식이 진행되는 동안 부식제를 보온 하게 된다. 즉, 상기 중탕조(200)는 수용조(100)를 감싸 중탕시킬 수 있도록 열 전달 매개체(일반적으로 물)가 채워지고, 상기 열 전달 매체를 용이하게 급수하거나 배수할 수 있도록 중탕조(200)의 일측면에 급수관(210)과 배수관(220)이 설치되고, 상기 중탕조(200)의 바닥면으로 상기 열 전달 매체를 가열시키기 위한 열선(230)이 배선된다.

그리고, 상기 부식제 공급 유닛(300)은 수용조(100)에 저수되는 부식제를 공급하기 위한 것으로, 시편에 함유된 여러 성분과 반응하여 시편의 표면이 부식될 수 있도록 다종의 화학 약품을 혼합하기 위한 교반기(320)가 설치된 대략 원통의 호퍼(330)와, 부식제를 수용조(100)로 공급하기 위한 개폐가능한 토출관(340)으로 구성된다. 또한, 상기 부식제 공급 유닛(300)은 상기 호퍼(330)에 투입된 부식제를 가열시켜 수용조에 공급하기 위한 열선(310)이 설치되어 지지대(350)에 의해 중탕조(200)의 상방에 위치하게 된다.

한편, 클리너(400)는 수용조(100)에 안착된 시편의 표면을 세척하기 위한 것으로, 수용조(100) 내의 가열된 부식제에 의해 시편(10)이 반응하여 그 표면에 형성된 산화막을 제거한다. 상기 산화막은 시편(10)의 부식을 방해하는 요소로 작용되므로, 상기 클리너(400)는 시편(10)의 표면을 주기적으로 세척하여 상기 산화막을 제거한다.

이를 위해, 상기 클리너(400)는 중탕조(200)에 지지되어 상기 수용조(100)에 안착된 시편(10)의 표면을 따라 수평 왕복 운동하게 되는 수평이동부(410)가 설치 된다. 그리고, 상기 수평이동부(410)에서 수용조(100)에 안착된 시편(10)의 표면으로 수직 연장되되 그 높이를 조절하게 되는 수직이동부(420)가 수평이동부(410)에 부설되고, 상기 수평이동부(410)의 왕복 운동에 따라 수용조(100)에 안착된 시편의 표면을 세척하는 브러쉬(430)가 수직이동부(420)의 단부에 설치된다.

상기와 같은 수평이동부와 수직이동부의 상호관계를 도 3 내지 도 4에 의거하여 설명한다. 도 3은 도 2의 A-A선 단면도이며, 도 4는 도 2의 B-B선 단면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 상기 수평이동부(410)가 시편(10)의 표면을 따라 수평으로 왕복 운동되기 위해서는, 상기 중탕조(200)에 정역으로 회전되는 구동부(414)가 설치되어 스크류(416)와 연설된다. 상기 스크류(416)는 중탕조(200)의 양 측단에 설치된 베어링 하우징(413)에 의해 축지되며, 상기 스크류(416)와 치합되는 내경을 갖고 상기 스크류(416)와 수평으로 직교되도록 연장되어 상기 구동부(414)의 회전방향에 따라 스크류(416)를 활주하게 되는 수평바(418)가 설치된다.

여기서, 상기 수평바(418)를 관통하되 상기 스크류(416)와 나란히 설치되는 가이드 축(412)이 베어링 하우징(413)에 축지되어 상기 수평바(418)가 스크류(416)를 활주하게 될 때 회전됨 없이 수평으로만 이동되도록 안내하게 된다.

그러나, 상기 수평이동부(410)의 구성은 앞서 설명한 구성에 의해서만 한정되는 것이 아님을 명백히 밝혀 두는 바이다. 즉, 상기 수평이동부(410)는 시편의 표면을 따라 수평으로 왕복 운동되면 충분할 것이므로 상기 수평바(418)를 직선으로 왕복 운동시킬 수 있는 다른 구성에 의해 대신할 수 있을 것이므로 본원 발명의 기술적 사상에 포함되는 것으로 보아야 한다.

예를 들어, 상기 구동부(414)와 스크류(416)를 대체하여 유압 또는 공압 실린더에 수평바(418)가 설치되거나 또는, 구동부(414)에 풀리가 설치되고 상기 풀리에 설치되는 벨트에 의해 상기 수평바(418)가 시편의 표면을 따라 수평으로 왕복 이동될 수 있을 것이다.

한편, 상기와 같이 시편의 표면을 따라 수평 왕복 운동하게 되는 수평이동부(410)에 브러쉬(430)의 높이를 조절하여 시편(10)과 브러쉬(430)의 밀착을 가감하게 되는 수직이동부(420)가 설치된다. 상기 수직이동부(420)는 수평바(418)와 수직된 가이드 홈(426)이 형성된 수직바(422)와, 상기 수직바(422)의 가이드 홈(426)을 관통하여 상기 수평바(418)와 수직바(422)를 고정시키는 체결부재(424)로 이루어진다. 상기 체결부재(424)는 검사자에 의해 수시로 풀림과 조임을 반복할 수 있는 나비머리 너트 및 볼트이면 충분할 것이다.

여기서, 상기 브러쉬(430)의 높이를 조절하여 시편(10)과 브러쉬(430)의 밀착을 가감하게 되는 이유는, 시편은 그 크기에 따라 높이를 달리하거나 시편의 표면에 부식이 진행된 정도에 따라 미세하게 시편의 높이를 달리하므로, 상기 시편 표면의 높이에 맞추어 브러쉬(430)가 시편에 밀착될 수 있도록 조정하기 위함이다.

한편, 상기 수직이동부(420)도 앞서 설명한 구성에 의해서만 한정되는 것이 아니라, 상기 구성과 동등한 작용을 하는 또 다른 구성으로 대체될 수 있고 이 역시 본원 발명의 기술적 사상에 포함되는 것으로 보아야 한다.

아울러, 상기 수용조(100) 내지 중탕조(200)에 이물의 유입을 방지하거나 부 식제에서 발생되는 가스를 차단하도록 별도의 덮개(미도시)를 설치할 수도 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 시편부식 촉진장치의 동작을 도 5에 의거하여 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 시편부식 촉진장치의 작동 상태를 나타낸 단면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 상기 수용조(100)의 바닥에 다수의 시편(10)을 평면상으로 안착 배열시키고, 상기 수용조(100)에 액상의 부식제를 공급하게 된다. 상기 부식제는 수용조(100)에 저수된 상태에서 중탕조(200)에 설치된 열선(230) 및 부식제를 혼합 가열시키는 부식제 공급 유닛(300)의 열선(310)에 의해 부식제가 소정의 온도로 가열되어 수용조(100)에 저수됨으로써, 상기 부식제의 원소가 활성화되어 시편(10)의 부식을 촉진시킨다.

또한, 상기 수용조(100)의 시편(10)이 예비 가열되도록 상기 중탕조(200)에 설치된 급수관(210)으로 물을 유입시켜 채우고 중탕조(200)에 설치된 열선(230)을 작동시켜 중탕조(200) 및 수용조(100)를 가열시키게 된다. 상기와 같이 중탕조(200) 및 수용조(100)가 가열되면 상기 수용조(100)에 바닥에 안착된 시편(10)도 그 영향을 받게 되어 온도가 상승되고 가열된 부식제와 더불어 시편의 부식을 촉진시키게 된다.

상기 가열된 부식제에 시편의 부식이 촉진되면 일정한 시간을 두고 시편(10)의 표면을 클리너(400)가 세척하게 되는데, 상기 수직이동부(420)에 설치된 브러쉬(430)의 높이를 시편(10)의 표면에 밀착되도록 조정하게 된다.

그리고, 상기 브러쉬(430)의 높이가 조정되면 상기 클리너(400)의 수평이동 부(410)가 시편(10)의 표면을 따라 수평 왕복 운동하도록 구동부(414)가 정회전 내지 역회전하게 되고, 상기 구동부(414)와 연계된 스크류(416)가 구동부(414)의 회전방향에 따라 수평바(418)를 활주시키게 된다.

상기와 같이 수평바(418)가 스크류(416)를 따라 활주하게 되면 상기 수평바(418)에서 수용조(100)에 안착된 시편(10)까지 수직 연장된 수직이동부(420)도 시편의 표면을 따라 수평 왕복 운동하게 됨으로써, 시편(10)과 가열된 부식제의 반응으로 발생된 산화막을 제거하여 시편(10)의 부식 속도를 가속시키게 된다.

상기와 같이 시편(10)의 부식 및 세척이 끝나게 되면, 상기 수용조(100)의 배출관(110) 및 중탕조(200)의 배수관(220)을 통해 수용조(100)와 중탕조(200)에 각각 저수된 액상의 부식제와 물을 배수시키고 시편(10)의 표면에서 중심 편석을 분석하여 연주공정을 거친 주편의 품질을 측정하게 된다.

다음은 상기 장치에 부식제(CuCl₂+Pric+계면활성제)를 사용하여 230㎜×100㎜의 시편을 다양한 가열 온도 및 부식제 용액의 투입높이에 대하여 시험하여 얻은 결과를 나타낸다. 표에 나타난 바와 같이 60℃이상의 온도에서 작업시간이 20분을 넘지 않고 있음을 보여준다. 따라서, 부식제 가열 온도는 60~90℃가 적절하다.

<부식제의 가열 온도 및 용액 투입량별 작업시간>

_{횟수 ＼ 구분}	가열 온도(℃)	용액 투입높이(mm)	작업시간(min)
1	65	20	18
2	65	34	12
3	44	20	30
4	86	20	15
5	65	6	20
6	80	10	14
7	65	20	15
8	50	10	35
9	65	20	18
10	80	30	15
11	65	20	20
12	50	30	23
13	65	20	16

한편, 본 발명은 상술한 실시예로서만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

본 발명에 의한 시편부식 촉진장치는, 가열된 부식제에 의해 다수의 시편을 동시에 부식 및 세척시킬 수 있게 되어 시편의 부식이 신속하게 이루어져 주편의 품질 검사에 소요되는 시간이 단축된다.

또한, 수용조에 저수된 부식제를 가열수단으로 가열시켜 소정의 온도에 도달하게 하거나 유지시키고, 가열된 부식제와 반응한 시편의 표면을 주기적으로 왕복되는 클리너에 의해 세척할 수 있게 되므로 동일한 시편의 부식 상태가 재현될 수 있는 환경이 조성되어 주편의 품질 검사에 대한 신뢰성이 향상된다.

그리고, 부식제 공급 유닛에서 부식제가 혼합되거나 가열되므로, 상기 부식제에서 발생되는 인체에 유해한 가스를 검사자와 차단하여 가스중독과 같은 사고를 미연에 방지하게 된다.

Claims

내부에 시편이 안착되고 부식제가 저수되는 수용조와,

상기 부식제를 가열하는 가열수단과,

상기 시편의 표면을 세척하는 클리너를 포함하는 것을 특징으로 하는 시편부식 촉진장치.
청구항 1에 있어서, 상기 가열수단은 수용조를 감싸 중탕시키는 중탕조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시편부식 촉진장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 부식제를 가열시켜 상기 수용조에 공급하는 부식제 공급 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시편부식 촉진장치.
청구항 3에 있어서, 상기 부식제 공급 유닛은 부식제를 혼합하기 위한 교반기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시편부식 촉진장치.
청구항 1에 있어서, 상기 클리너는 상기 수용조에 안착된 시편의 표면을 세척하는 브러쉬와, 상기 브러쉬의 높이를 조절하는 수직이동부와, 상기 수직이동부를 시편 표면을 따라 수평으로 이동시키는 수평이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시편부식 촉진장치.