KR920000690Y1 - 시편 부식마모 측정장치 - Google Patents

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KR920000690Y1 KR2019890020269U KR890020269U KR920000690Y1 KR 920000690 Y1 KR920000690 Y1 KR 920000690Y1 KR 2019890020269 U KR2019890020269 U KR 2019890020269U KR 890020269 U KR890020269 U KR 890020269U KR 920000690 Y1 KR920000690 Y1 KR 920000690Y1
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Abstract

내용 없음.

Description

시편 부식마모 측장장치
제1도는 본 고안의 요부분해 사시도.
제2도는 본 고안의 사용상태 측면 개략도.
제3도는 본 고안의 실시예로서, 인가전위에 따른 부식 마모량을 나타내는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 상부 하중용 장치 11 : 회전지지대
11b : 2조받침대 12, 15a, 15b : 원통형축
13 : 장방형축 14 : 평형하중용추
15 : 하중추접시 16 : 하중추
17 : 드릴척용시편홀더 18 : 시편측정온도기
20 : 회전형장치 21 : 회전축
21a : 자동전원차단기 22 : 받침대
23 : 고정홀더 24 : 부식용액용기
25, 28 : 전극 26 : 대극
27 : 정전위인가 장치 29 : 기록지
30 : 마모용시편 31 : 디스크시편
M : 모우터
본 고안은 부식마모인자를 구분하기 위해 대상시편에 전위(Potential)를 인가하여 부동태피막을 형성시키면서 부식마모를 일으키는 시편부식 마모측정 장치에 관한 것이다.
종래의 부식마모장치는 상부회전전형장치 및 하부하중형장치가 주로 이용되었으나, 이는 시편에 전위를 가하는 것이 어렵고, 하중인가에 있어서도 하부에서 이루어지므로 장치구성상 불안정한 결점이 있었다.
또한, 부식마모인자의 구분에 있어서 부동태막의 기여를 고려치 않거나 단순히 부식마모량(Wcorr)을 총마로량(무게감량)에서 순수용해량(Wdiss)을 제한 값으로 나타내는등 연구자에 따라 상이한 결과치를 보이는 문제점이 있었다.
본 고안은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 특히 하부회전형장치 및 상부하중형장치로 하중 및 전위인가가 용이하고, 부동태피막효과를 알 수 있도록 자동전위차단기를 이용하여 부동태피막을 성장시켜 부식마모량을 측정하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이하 도면에 따라 본 고안의 실시구조를 상세히 설명한다.
본 고안은 제1도 및 제2도에서 도시한 바와같이 상부 하중형 장치(10)와 하부회전형장치(20)로 이루어지는 구성으로 된다.
상기 상부사중형장치(10)는 2조받침대(11b)에 축착될 축부(11a)가 마련된 회전지지대(11)의 양측면에 수평으로 평형하중용 원통축(12)과 평형하중용 장방형축 (13)이 각각 용접부착되며, 상기 평형하중용 원통축(12)에는 관통홀(14a)이 천설된 평형하중용추(14)가 관통삽입되어 좌우이동가능하게 볼트(14b)에 의해 결합고정되고, 상기 평형하중형 장방형축(13)의 단부상단에는 하중추접시(15)의 중심부 상하단에 수직으로 복수개의 하중추(16)와, 드릴 척형시편 홀더(17)가 각각 관통삽입되거나 삽입 고정된 관통홀(15c)이 마련된 원통축(15a, 15b)이 마련되며, 상기 하중추 접시(15)와 평형하중용 장방형축(13)은 볼트(13a)에 의해 결합고정되고, 상기 드릴척형시편 홀더(17)에는 마모용 시편(30)이 결합고정되며, 상기 마모용시편(30)에 연결된 도선이 관통홀(15c)로 관통하여 시편온도 측정장치(18)와 추후에 설명될 정전위인가 장치(27)의 시편전극(28)이 각각 연결되는 구성으로 된다.
상기 하부 회전형 장치(20)는 자동전위차단기(21a)가 모우터(M)에 연결되고 연결된 회전축(21)의 상단에 디스크시편 받침대(22)이 일체로 형성되며, 상기 받침대(22) 상단에 디스크시편(31)을 재치하여 볼트(23a)에 의해 결합고정시킬수 있는 고정홀더(23)와, 상기 디스크시편(31) 및 고정홀더(23)를 침지 시킬수 있는 부식용해 용기(24)가 각각 마련되고, 상기 부식 용액 용기(24)내면에 보조전극(25)과 링형대극(26)이 각각 침지되며, 상기 보조전극(25)과 링형대극(26)은 외부에 설치된 정전위인가 장치(27)에 연결되고, 상기 정전위인가 장치(27)에는 상기 마모형 시편(30)에 연결된 시편전극(28)과 기록지(29)가 연결되는 구성으로 된다.
미설명부호 17a는 드릴뽑개(Drift), 24a부식용액이다.
이와같이 구성된 본 고안에 의한 실시구조를 상세히 설명한다.
즉, 본 고안은 제1도 및 제2도에서 도시한 바와같이 소정높이에 설치된 받침대(11b)에 회전 지지대(11)가 축착되며, 상기 회전지지대(11)의 양측에 일체로 용접부착 고정된 평형하중용 원통축(12)과 평형 하중용 장방형축(13)의 하중축 걸이용 원통축(15a, 15b)에 평형하중용축(14)과 하중추(16)를 삽입 고정하거나 관통삽입하여 수평을 유지시키기 이전에 상기 하중추 걸이용 원통축(15b)의 하단부에 고정된 드릴척용 시편홀더(17)에 마모용 시편(30)을 드릴뽑개중용 원통축(12)에는 관통홀(14a)이 천설된 평형하중용추(14)가 관통삽입되어 좌우이동가능하게 볼트 (14b)에 의해 결합고정되고, 상기 평형하중용 장방형축(13)의 단부상단에는 하중추접시(15)의 중심부 상단하단에 수직으로 복수개의 하중추(16)와, 드릴 척형시편 홀더(17)가 각각 관통삽입되거나 삽입 고정된 관통홀(15c)이 마련된 원통축(15a, 15b)이 마련되며, 상기 하중추 접시(15)와 평형하중용 장방형축(13)은 볼트(13a)에 의해 결합고정되고, 상기 드릴척형 시편홀더(17)에는 마모형시편(30)이 결합고정되며, 상기 마모용시편(30)에 연결된 도선이 관통홀(15c)로 관통하여 시편온도 측정장치 (18)와 추후에 설명될 정전위인가 장치(27)의 시편전극(28)이 각각 연결되는 구성으로 된다.
상기 하부 회전형 장치(20)는 자동전원차단기(21a)가 모우터(M)에 연결되고 연결된 회전축(21)의 상단에 디스크시편 받침대(22)이 일체로 형성되며, 상기 받침대(22) 상단에 디스크시편(31)을 재치하여 볼트(23a)에 의해 결합고정시킬수 있는 고정홀더(23)와, 상기 디스크(Drift)(17a)로 이용하여 고정시킨 다음에 상기 평형하중용 원통축(12)과 하중추 걸이용 원통축(15a)에 평형하중용 추(14)와 하중추(16)로 수평을 유지 시킨다.
그리고, 상기한 상태에서 디스크시편(31)을 디스크시편 받침대(22) 위해 올려 놓고 디스크시편 홀더(23)로 고정하고, 상기 디스크시편(31)의 위에 마모용시편(30)을 당접시킨 다음에 상기 디스크 시편 받침대(22)의 상단에 설치된 부식용액용기(24)에 부식 용액(24a)을 붓는다.
상기한 상태에서 마모용시편(30)에 하중을 주기위해 하중추(16)를 하중추 걸이용 원통축(15a)에 관통삽입하고, 회전축(21)을 모우터(M)에 의해 회전시켜, 마모용시편(30)이 디스크시편(31)에서 부식마모가 일어나도록 한다.
이때, 마모용 시편 전극(28)과 보조전극(25)에 연결된 정전위인가 장치(27)에서 일정양극 전위를 인가할때 정형 태극(26)과 마모용 시편 전극(28)에 흐르는 전류를 기록지(29)에 의해 측정하게 된다.
또한, 자동전원차단기(18)을 이용하여 회전축(21)을 회전과 정지를 반복 하게 하여 마모용시편(30)선단에 부동태피막을 성장시켜 그 효과를 알 수 있도록 하였으며, 마모변수로는 부식용액(24a), 하중추(16), 회전축(21)의 회전속도, 정전위인가 장치 (27)에 의한 인가전위를 고려하였다.
본 고안에서는 부식마모량을 다음 성분의 합으로 구분하였다.
Wcorr=Wmech+Wacc+Wdiss… (1)
Wsol=(Wmech+Wacc)K+Wdiss…(2)
Wi=Woxih+Wdiss… (3)
여기서 Wcorr: 총 부식마모량(mg) Wmech: 단순기계적 마모량(mg) Wdiss: 마모시험도중 마모용시편(30)에서 순수용해에 의해 부식용액(24a)내로 용해된 금속이온의 량(mg) Wacc: 부동태피막에 의한 가속마모량(mg) Wsol: 마모시험후 부식용액(24a)중에 용해된 금속이온의 총량(mg) Wi: 기록지에서 측정한 전류를 패러데이(Faraday)법칙을 이용하여 용해된 금속이온량으로 환산한 량(mg) Woxi: 산화물형성에 소모된 금속이온의 량(mg) K : 마모입자를 부식용액(24a)중에 용해되는 분율을 나타낸다.
총 부식마모량(Wcorr)은 단순기계적 마모량(Wmech)과 용해에 의한 감량(Wdiss)의 합에 부식생성물(산화물)에 의해 마모가 가속되는 량(Wacc)을 더해(1)식과 같이 나타낼 수 있다.
또한 Wsol는 마모시험이 끝난 후 용액중에 용해된 금속이온의 량을 분석한 값으로 마모입자들(총 마모량중 Wdiss량을 뺀 값 : (Wmech+Wacc)이 마모과정동안과 마모후 분석때까지의 시간동안에 용액으로 녹아난다고 생각하여, 이 량에 녹아나는 분율 K를 곱한 값과 Wdiss량의 합으로 (2)식과 같이 표시하였다.
W는 마모과정에 따른 전류증가량으로 부터 패러데이법칙(Faraday's Law) (식3')을 사용하여 환산한 값으로 금속이온의 산화량과 용해량의 합으로 표시할 수 있다.
이때, 전체 양극 전류밀도는 마모용시편(30)에서 순수용해로 소비된 다고 가정하여 계산하였다.
Wi= : Mlt/nF …(3)
여기서, M : 몰당 그램수(g/mole) l : 마모중 기록지(29)로 측정되는 전류(A) t : 마모시험시간(sec.) n : 금속이온의 용해반응에 참여하는 전자수(원자수) F : 패러데이법칙이 상수(Faraday's Constant)(96500 Coulomb/mole)를 의미한다.
이 식으로 미지수를 알아내기 위해 음극 전위에서는 용해가 일어나지 않으며 산화물의 행성도 없다고 가정하여 용해에 의한 감량(Wdiss) 및 산화물에 의한 마모가속량 (Wacc)을 “0”으로 (1)식 및 (2)식에 대입하여 풀면 음극전위에서의 총 부식마모량을 단순 기계적 마모량이라 할 수 있으며 마모입자가 녹아나는 분율 K는 계산될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 설명한다.
[실시예]
본 고안에 의해 피스톤 링 및 실린더재료를 쓰이는 Al-Si합금의 부식마모현상을 규명한 결과를 제3도에 나타낸 것으로 인가전위에 따른 부식 마모량을 각 부식마모구성 성분분율로 계산하였다.
음극 전위에서는 총 마모량이 모두 기계적 마모량인 반면, 1,08VSCE에서는 14%의 순수용해량(Wdiss)과 25%정도의 부동태피막에 의한 부식마모가속량(Wacc)이 포함되어 있다.
그러나, 3.08VSCE양극인가 전위에서는 Wacc항이 오히려 25%정도 감소하였다.
이는 3.08VSCE에서는 생성된 부동태피막이 1.08VSCE의 경우와는 달리 오히려 부식마로를 감소시키는 윤활작용을 하는 피막으로 작용했음을 의미한다.
그러므로 본 고안에 의한 부식마로 장치를 이용하여 부식마로 인자를 구분할수 있음을 알수 있다.
이와같이 된 본 고안은 종래의 부식마모장치와는 달리, 하부회전형장치(20) 및 상부하중형 장치(10)로 마련함에 의해, 하중 및 전위인가가 용이하고, 부식마모에 미치는 부동태피막 효과를 할 수 있기 때문에 부식 마모방지대책을 수립할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 2조 받침대(11b)에 축착된 회전지지대(11)의 양측면에 원통축(12)과 장방형축 9130이 일체로되고, 상기 원통형축(12)에 관통삽입고정되는 평형 하중형추(14)와, 상기 장방형 축(13)에 원통형 축(15a, 15b)가 마련된 하중추 접시(15)가 고정되어 상기 원통형축(15a)에 관통삽입되는 하중추(16)와, 상기 원통형축(15b)에 일체로 형성되어 마모용시편(30)을 고정하는 드릴척용 시편 홀더(17)와, 상기 마모용 시편(30)에 각각 연결되는 시편 온도 측정기(18), 시편전극(28)으로 되는 상부 하중용 장치 (10) ; 및 자동 전원 차단기(21a)가 연결된 모우터(M)의 회전축(21)상단에 받침대 (22)가 형성되며, 상기 받침대(22)의 상단에 디스크시편(31)을 고정할 수 있는 고정홀더(23)와, 기록지(29)가 연결된 정전위인가 장치(27)에 보조전극(25)과 정형대극 (26) 및 시편전극(28)이 각각 연결되어 상기 전극, 대극(25, 26, 28)이 침지되는 부식용액용기(24)가 설치되는 회전형장치(20) ; 로 이루어짐을 특징으로 하는 시편 부식마모 측정장치.
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