KR20220088156A - 점상부식 결함 평가장치 및 평가방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에서는 점상부식 결함 평가장치 및 이를 이용한 점상부식 결함 평가방법 에 관한 것으로, 상세하게는 고온 다습한 환경에서 운송, 보관, 임가공 등 중간공정 중에 강재에 발생하는 미세한 점상부식 결함을 평가하는 평가장치 및 평가방법을 개시한다.
개시되는 점상부식 결함 평가방법의 일 실시예에 따르면 접안렌즈가 구비된 접안렌즈부, 대물렌즈가 구비된 대물렌즈부, 시편이 배치되는 재물대, 상기 대물렌즈부와 접안렌즈부 사이에 배치되는 광원 및 편광필터가 구비된 편광부를 포함하는 장치를 이용하여 점상부식 결함을 평가하며, 점상부식 결함이 형성된 시편을 준비하는 단계, 상기 장치를 이용하여 상기 시편의 점상부식 결함을 관찰하는 단계 및 관찰면적에서의 미리 설정된 크기 이상의 점상부식 결함이 미리 설정된 면적비율 이상으로 존재하거나, 미리 설정된 단위 면적 당 개수를 초과하면 불량으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

점상부식 결함 평가장치 및 평가방법 {POINT CORROSION DEFECT EVALUATION DEVICE AND EVALUATION METHOD}
본 발명은 점상부식 결함 평가장치 및 이를 이용한 점상부식 결함 평가방법 에 관한 것으로, 상세하게는 고온 다습한 환경에서 운송, 보관, 임가공 등 중간공정 중에 강재에 발생하는 미세한 점상부식 결함을 평가하는 평가장치 및 평가방법에 관한 것이다.
하얀색 반점(white spot)의 점상부식 결함은 강판이 제조된 다음, 고온 다습한 환경에서 운송, 보관, 임가공되는 중간공정 중에 발생한다. 이러한 하얀색 반점은 다음과 같은 메커니즘으로 형성된다. 고온 다습한 환경에서 Cr3+ 후처리 피막으로 수분이 침투한 다음, 후처리 층 내 금속이온 성분과 결합하여 산화물 핵(nuclear site)을 형성한다. 생성된 산화물 핵을 기점으로 산화물이 군집하여 성장하게 되고, 산화물이 조대화 됨에 따라 하얀색 반점의 점상부식 결함이 형성된다. 이러한 결함은 도금층 등을 손상시킨다.
이러한 점상부식 결함은 그 크기가 육안으로 보일 정도로 커지기 전인 발생 초기에는 결함으로 인지되기 매우 어려운 문제가 있다. 점상부식 결함은 합금, 강재 시장에서 광범위하게 발생하는 문제이지만, 육안으로 관찰하는 것 외에는 정량적으로 검사하는 방법이 없어 점상부식 결함 발생 초기에 발견하여 조치를 취하지 못하는 문제가 있다.
한국 등록특허공보 제10-2101126호 (공고일자: 2020년04월14일)
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 점상부식 결함을 평가하는 점상부식 결함 평가장치 및 평가방법을 제공하고자 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 접안렌즈가 구비된 접안렌즈부, 대물렌즈가 구비된 대물렌즈부, 시편이 배치되는 재물대, 상기 대물렌즈부와 접안렌즈부 사이에 배치되는 광원 및 편광필터가 구비된 편광부를 포함하는 장치를 이용하여 점상부식 결함을 평가하는 점상부식 결함 평가방법에 있어서, 본 발명의 일 예에 따른 점상부식 결함 평가방법은 점상부식 결함이 형성된 시편을 준비하는 단계, 상기 장치를 이용하여 상기 시편의 점상부식 결함을 관찰하는 단계 및 관찰면적에서의 미리 설정된 크기 이상의 점상부식 결함이 미리 설정된 면적비율 이상으로 존재하거나, 미리 설정된 단위 면적 당 개수를 초과하면 불량으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 예에 따른 점상부식 결함 평가방법에 있어서, 상기 점상부식 결함이 형성된 시편을 준비하는 단계는 2매 이상의 강재의 표면에 증류수를 분무한 다음, 포장하고 압축 체결하여 시편을 마련하는 단계 및 상기 마련된 시편을 20℃ 이하, 습도 60% 이하의 분위기에서 노출시킨 다음, 35℃ 이상, 습도 70% 이상의 분위기에서 노출시키는 과정을 2회 이상 반복 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서 본 발명의 일 예에 따른 점상부식 결함 평가장치는 접안렌즈가 구비된 접안렌즈부, 대물렌즈가 구비된 대물렌즈부, 시편이 배치되는 재물대, 상기 대물렌즈부와 접안렌즈부 사이에 배치되는 광원 및 편광필터가 구비된 편광부 및 상기 시편을 스캔하여 관찰면적에서의 미리 설정된 크기 이상의 점상부식 결함이 미리 설정된 면적비율 이상으로 존재하거나, 미리 설정된 단위 면적 당 개수를 초과하면 불량으로 판정하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 육안으로 판정하기 어려운 점상부식 결함을 편광필터가 구비된 장치를 활용하여 평가하는 점상부식 결함 평가장치 및 평가방법을 제공할 수 있다.
도 1a, 도 1b는 표 1의 실시예 1, 4를 스캔한 사진이다.
도 2a, 도 2b는 표 2의 실시예 1, 4를 스캔한 사진이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술사상이 이하에서 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 예시를 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 때문에 가령 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수여야만 하는 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다. 덧붙여, 본 출원에서 사용되는 "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명확히 지칭하기 위하여 사용되는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것의 존재를 예비적으로 배제하고자 사용되는 것이 아님에 유의해야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 명세서에서 명확하게 정의하지 않는 한, 특정 용어가 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 가령, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서의 "약", "실질적으로" 등은 언급한 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
빛은 특정한 컬러의 파장을 가지면서 파동으로 공간을 이동하며 직선이 아니라 마치 물결과 같은 형태로 나아간다. 빛은 사물의 표면에 도달하면 이 빛은 모든 방향으로 반사되며, 분광반사(spectral reflection)나 직접반사(direct reflection)의 경우에는 반사에 의해 파동이 손상되지 않고 유지된다. 그러나, 섬광반사(flash reflection)에는 이러한 원리가 적용되지 않는다. 예를 들면 유리, 수면, 물기를 가지고 있는 나뭇잎, 부드러운 표면의 나무, 플라스틱과 같은 특정한 표면과 빛이 만나면서 만들어지는 반사광은 처음에 빛이 가지고 있던 특정 방향으로의 파동을 대부분 상실하게 되며, 남은 방향으로의 파동만이 수직방향으로 편향되어 반사된다.
피사체 표면에서의 반사광이 수직 진동하면서 매우 강하게 눈으로 들어온다면 피사체 표면에서 나타나는 분산된 반사광은 그에 비해 매우 미약할 것이다. 예를 들어 반짝이는 표면의 나무와 유리를 갖는 액자가 있고 여기에서 섬광반사가 나타나고 있다면 인간의 눈은 나무와 유리 표면에서 수직편광된 매우 밝은 반짝임만을 보게 될 뿐이고, 액자의 그림에서 반사되어 나타나는 분광반사는 거의 인식할 수 없다. 그러나, 만약 수직적으로 편광되는 섬광이 갖는 파동만을 차단할 수 있고, 피사체의 반사에 의해 모든 방향으로 파동하는 분광반사를 받아들일 수 있다면 편광성질을 갖는 섬광에 간섭받지 않고 분산되는 반사광을 눈으로 볼 수 있다.
이에 착안하여 본 발명은 육안으로 관찰이 어려운 점상부식 결함을 평가하기 위하여 편광필터가 구비된 장치를 활용한다. 편광필터는 편광판의 각도에 따라 피사체로부터 반사되는 섬광을 차단하여 육안으로 구별하기 어려운 섬광 주변부의 채도를 높인다. 즉, 편광필터를 통해 강재의 표면을 관찰하게 되면 점상부식 주변부의 강판에서 반사되는 강한 섬광을 차단하고, 점상부식 결함을 포함하는 강판 표면 전체의 채도를 부각시켜 점상부식 결함의 관찰이 용이해진다.
본 발명의 일 예에 따른 점상부식 결함 평가장치는 접안렌즈가 구비된 접안렌즈부, 대물렌즈가 구비된 대물렌즈부, 시편이 배치되는 재물대, 상기 대물렌즈부와 접안렌즈부 사이에 배치되는 광원, 편광필터가 구비된 편광부 및 상기 시편을 스캔하여 관찰면적에서의 미리 설정된 크기 이상의 점상부식 결함이 미리 설정된 면적비율 이상으로 존재하거나, 미리 설정된 단위 면적 당 개수를 초과하면 불량으로 판정하는 제어부를 포함할 수 있다. 여기서, 불량이란 하얀색 반점의 점상부식 결함에 의해 강재의 미관을 저해되거나, 물성이 저해되거나, 제품으로의 상품성이 떨어지는 것을 의미할 수 있다.
미리 설정된 크기는 평가자의 의도에 따라 적절히 설정될 수 있다. 여기서, 크기는 각 점상부식 결함의 면적을 의미한다. 크기는 일 예에 따르면 15000㎛2 이상일 수 있다.
미리 설정된 면적비율은 평가자의 의도에 따라 적절히 설정될 수 있으며, 면적비율 값이 낮을수록 점상부식 결함을 엄격하게 평가하는 것을 의미한다. 여기서, 면적비율은 관찰면적 대비 점상부식 결함 총 면적의 비율을 의미한다. 면적비율은 일 예에 따르면 0.1%일 수 있으며, 보다 엄격한 평가를 위해 바람직하게는 0.05%일 수 있다.
미리 설정된 단위 면적 당 개수는 평가자의 의도에 따라 적절히 설정될 수 있으며, 단위 면적 당 개수가 낮을수록 점상부식 결함을 엄격하게 평가하는 것을 의미한다. 여기서, 단위 면적 당 개수는 단위 면적 당 점상부식 결함의 개수를 의미하며, 유리수를 포함한다. 단위 면적당 개수는 일 예에 따르면 0.01개/mm2일 수 있으며, 보다 엄격한 평가를 위해 바람직하게는 0.005개/mm2일 수 있다.
점상부식 결함 평가장치의 대물렌즈와 접안렌즈, 두 렌즈의 배율의 곱은 일 예에 따르면 10 ~ 10,000배일 수 있다. 편광필터의 편광판은 회전 가능하며, 일 예에 따르면 360°회전될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 예에 따른 점상부식 결함 평가장치는 출력부를 더 포함할 수 있다. 출력부는 제어부에서 불량으로 판정하는 경우 신호를 출력할 수 있다. 일 예에 따른 출력부는 디스플레이를 포함하며, 제어부에서 불량으로 판정하면 "불량", "not good", "bad", "NG" 등의 시각신호를 출력할 수 있다. 다른 일 예에 따른 출력부는 스피커를 포함하며, 제어부에서 불량으로 판정하면 "불량", "not good", "bad", "NG" 등의 음향신호를 출력할 수 있다.
일 예에 따르면 상술한 기준에 따라 불량으로 판정되지 않는 경우는 제어부에서 양호로 판정될 수 있다. 출력부는 제어부에서 양호로 판정하는 경우 신호를 출력할 수 있다. 일 예에 따른 출력부는 디스플레이를 포함하며, 제어부에서 양호로 판정하면 "양호", "good", "OK" 등의 시각신호를 출력할 수 있다. 다른 일 예에 따른 출력부는 스피커를 포함하며, 제어부에서 양호로 판정하면 "양호", "good", "OK" 등의 음향신호를 출력할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 점상부식 결함 평가방법을 설명한다.
본 발명에 따른 점상부식 결함 평가방법은 접안렌즈가 구비된 접안렌즈부, 대물렌즈가 구비된 대물렌즈부, 시편이 배치되는 재물대, 상기 대물렌즈부와 접안렌즈부 사이에 배치되는 광원 및 편광필터가 구비된 편광부를 포함하는 장치를 이용하여 점상부식 결함을 평가할 수 있다. 일 예에 따른 점상부식 결함 평가방법은 점상부식 결함이 형성된 시편을 준비하는 단계, 상기 장치를 이용하여 상기 시편의 점상부식 결함을 관찰하는 단계 및 관찰면적에서의 미리 설정된 크기 이상의 점상부식 결함이 미리 설정된 면적비율 이상으로 존재하거나, 미리 설정된 단위 면적 당 개수를 초과하면 불량으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
판정하는 단계에서 미리 설정된 크기, 미리 설정된 면적비율, 미리 설정된 단위 면적 당 개수는 전술한 설명이 동일하게 적용되므로 편의 상 설명을 생략한다.
점상부식 결함이 형성된 시편을 준비하는 단계는 일 예에 따르면 2매 이상의 강재의 표면에 증류수를 분무한 다음, 포장하고 압축 체결하여 시편을 마련하는 단계 및 상기 마련된 시편을 20℃ 이하, 습도 60% 이하의 분위기에서 노출시킨 다음, 35℃ 이상, 습도 70% 이상의 분위기에서 노출시키는 과정을 2회 이상 반복 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 점상부식 결함은 다양한 강재에서 유발될 수 있으므로, 점상부식 결함을 평가하기 위한 시편은 특별히 제한되지 않으며, 다양한 강재로 마련될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
{실시예}
4매의 강판의 표면에 전자 스프레이기를 활용하여 2~3회 증류수를 왕복 분무한 다음, 포장하고 압축 체결하여 시편을 마련하였다. 이때, 압축 체결 토크 렌치(torque wrench) 강도는 50 kgf·cm로 하였다. 강판은 PosMAC3.0 CE재 혹은 HGI CL재를 사용하였다.
이어서 마련된 시편을 저온/저습 모사 분위기인 15℃, 습도 60%에서 6시간 동안 노출시키고, 이후 고온/다습 모사 분위기인 42℃, 습도 95%에서 6시간 동안 노출시키는 과정을 8번 동안 반복 수행하였다. 포장 및 압축 체결된 시편을 해체하여 점상부식 결함을 평가하였다.
접안렌즈가 구비된 접안렌즈부, 대물렌즈가 구비된 대물렌즈부, 시편이 배치되는 재물대, 상기 대물렌즈부와 접안렌즈부 사이에 배치되는 광원 및 편광필터가 구비된 편광부를 포함하는 장치를 이용하여 점상부식 결함을 관찰한 다음, 평가하였다. 관찰 시 배율은 100배율, 관찰면적은 100mm x 50mm, 노출시간은 100ms로 하였다.
일 실시예로, 관찰면적에서의 18000㎛2 이상의 점상부식 결함이 면적분율로 0.1% 이상으로 존재하거나, 단위면적 당 개수가 0.01개/mm2를 초과하면 불량으로 판정하였다. 그 외는 양호로 판정하였다. 관찰 및 평가결과를 아래 표 1에 나타내었다.
강종 면적비율
(%)		 점상부식
결함 개수
(개수/mm2)		 평가결과
실시예1 PosMAC3.0 CE재 0.11 0.0336 불량
실시예2 PosMAC3.0 CE재 0.23 0.0452 불량
실시예3 PosMAC3.0 CE재 0.16 0.0522 불량
실시예4 PosMAC3.0 CE재 0.02 0.0076 양호
실시예5 HGI CL재 0.02 0.007 양호
실시예6 PosMAC3.0 CE재 0.05 0.0082 양호
다른 일 실시예로, 관찰면적에서의 29500㎛2 이상의 점상부식 결함이 면적분율로 0.05% 이상으로 존재하거나, 단위면적 당 개수가 0.01개/mm2를 초과하면 불량으로 판정하였다. 그 외는 양호로 판정하였다. 관찰 및 평가결과를 아래 표 2에 나타내었다.
강종 면적비율
(%)		 점상부식
결함 개수
(개수/mm2)		 평가결과
실시예1 PosMAC3.0 CE재 0.06 0.014 불량
실시예2 PosMAC3.0 CE재 0.18 0.0234 불량
실시예3 PosMAC3.0 CE재 0.08 0.017 불량
실시예4 PosMAC3.0 CE재 0.01 0.0018 양호
실시예5 HGI CL재 0.01 0.0028 양호
실시예6 PosMAC3.0 CE재 0.04 0.0054 양호
첨부된 도 1a, 도 1b는 표 1의 실시예 1, 4를 스캔한 사진이다. 도 1a, 도 1b에서는 관찰면적에서의 18000㎛2 이상의 점상부식 결함을 진한 점으로 표시하였다.
첨부된 도 2a, 도 2b는 표 2의 실시예 1, 4를 스캔한 사진이다. 도 2a, 도 2b에서는 관찰면적에서의 29500㎛2 이상의 점상부식 결함을 진한 점으로 표시하였다.
표 1, 표 2 및 도면을 참조하면 기존에 육안으로 확인하기 힘들었던 점상부식 결함을 가시화할 수 있음을 알 수 있다. 상술한 결과로부터 본 발명에 따른 점상부식 결함 평가장치 및 평가방법은 육안으로 판정하기 어려운 점상부식 결함을 보다 정밀하게 평가할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 접안렌즈가 구비된 접안렌즈부, 대물렌즈가 구비된 대물렌즈부, 시편이 배치되는 재물대, 상기 대물렌즈부와 접안렌즈부 사이에 배치되는 광원 및 편광필터가 구비된 편광부를 포함하는 장치를 이용하여 점상부식 결함을 평가하는 점상부식 결함 평가방법에 있어서,
    점상부식 결함이 형성된 시편을 준비하는 단계;
    상기 장치를 이용하여 상기 시편의 점상부식 결함을 관찰하는 단계; 및
    관찰면적에서의 미리 설정된 크기 이상의 점상부식 결함이 미리 설정된 면적비율 이상으로 존재하거나, 미리 설정된 단위 면적 당 개수를 초과하면 불량으로 판정하는 단계;를 포함하는 점상부식 결함 평가방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 점상부식 결함이 형성된 시편을 준비하는 단계는,
    2매 이상의 강재의 표면에 증류수를 분무한 다음, 포장하고 압축 체결하여 시편을 마련하는 단계; 및
    상기 마련된 시편을 20℃ 이하, 습도 60% 이하의 분위기에서 노출시킨 다음, 35℃ 이상, 습도 70% 이상의 분위기에서 노출시키는 과정을 2회 이상 반복 수행하는 단계;를 포함하는 점상부식 결함 평가방법.
  3. 접안렌즈가 구비된 접안렌즈부, 대물렌즈가 구비된 대물렌즈부, 시편이 배치되는 재물대, 상기 대물렌즈부와 접안렌즈부 사이에 배치되는 광원 및 편광필터가 구비된 편광부; 및
    상기 시편을 스캔하여 관찰면적에서의 미리 설정된 크기 이상의 점상부식 결함이 미리 설정된 면적비율 이상으로 존재하거나, 미리 설정된 단위 면적 당 개수를 초과하면 불량으로 판정하는 제어부;를 포함하는 점상부식 결함 평가장치.
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