KR100729438B1

KR100729438B1 - 부동태용 인산염젤

Info

Publication number: KR100729438B1
Application number: KR1020060091729A
Authority: KR
Inventors: 김상진; 박성식
Original assignee: (주)천우테크
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2007-06-15
Anticipated expiration: 2026-09-21
Also published as: US20080207477A1; US7473308B2; KR20060107966A

Abstract

본 발명은 용접으로 인한 부식된 금속표면을 산세와 인산염피막의 부동태처리하기 위하여 사용하는 인산염젤에 관한 것으로 인산염과 검(gum)이 함유된 인산염젤이다.

부동태, 인산염피막, 인산젤, 젤란검, 카라기난검, 아라비아검

Description

부동태용 인산염젤{Gel contained with phosphate salts for the passivation}

[도 1] 용접부위 배관에 인산염젤이 도포된 상태의 절단단면도

[도 2] 용접으로 부식된 배관에 인산염젤이 도포된 상태단면도

[도 3] 산세작용에 의해 부식물이 배관 용접부에서 제거된 상태단면도.

[도 4] 배관 용접부 표면에 인산염피막이 형성된 상태단면도.

[도 5] 일반적 액상이 인산염을 사용한 경우 용접부위 배관표면의 전위차이

[도 6] 본 발명의 젤을 사용한 경우 용접부위 배관표면의 전위차이

본 발명은 조선소에서 제작된 배 또는 중공업에서 제작된 대형기관 등에 설치된 구조물의 배관, 타워, 밸브 등에 용접으로 인한 부식물을 제거하고, 인산염피막을 형성하는 부동태처리제로 인산염젤에 관한 것이다. 금속표면에 화학적 변화(산화, 환원, 치환, 합금 등)를 일으켜 금속화합물의 층을 만드는 것을 화성피막처리라고 하며, 이중 가장 대표적인 것이 인산염피막처리이다. 인산염피막은 금속을 비금속성과 비전도성을 갖는 새로운 표면을 만드는 것이다. 즉 철강, 알루미늄, 아 연, 카드뮴과 그 합금들의 금속상에 인산금속염의 무기결정체나 무정형의 피막을 만드는 것을 말하며, 일명 파카라이징 혹은 본데라이징(미국Amchem사의 상품명)이라고도 한다. 처리방법이 간편하고 설비도 간단한 인산염피막처리는 생산비용도 저렴하고 경제적이다. 종래에는 인산염피막 형성을 위한 대한민국 특허 1984-0005227 도포형 실온용 인산염 화성처리제 및 그 사용방법, 대한민국 등록번호 10-0324089 인산염계 화성피막 금속표면 처리방법, 대한민국 등록번호 10-0397049 강선에 인산염 피막을 형성하기 위한 방법 및 그 장치, 대한민국 등록번호 10-0536884 아연칼슘계 인산염피막 착색제 및 이를 이용한 인산염피막 처리방법 등은 액상을 사용하여 침지처리공정을 걸치게 되어 있다. 대한민국 등록번호 10-0491178 전해 인산염 화성처리법, 대한민국 등록번호 10-0554895 인산염 피막 처리장치 및 화성피막 처리장치은 전기분해방식을 이용하여 방식이다. 이와 같이 현재 산업계에서 사용되는 인산염 처리제는 액상으로 구성되어 있으며 젤(gel)타입의 인산염을 사용하고 있지 않는 실정이다.

본 발명에서는 LPG선, 대형선박 또는 대형기관이 최종적으로 출하 전에 마지막으로 설치하는 구조물의 배관, 타워, 밸브 등을 연결할 때에 선박의 갑판에서 용접을 하고 용접부위를 산세하고 부동태처리를 행하여 선박 및 기관을 출하시킨다. 이 경우 갑판에서 모든 작업이 행하여지고 있으므로 질산과 불산으로 탈지와 부동태처리를 행할 경우 잘산과 불산 등으로 인한 유독가스가 발생하여 작업상의 어려움이 생기고, 처리액이 바닥에 떨어질 경우 바닥의 도장이 변하고 또한 유독가스가 발생하여 작업상의 애로가 많아 현재 질산과 불산 등이 함유된 부동태처리제는 사용상 제약을 받고 있는 실정이다. 따라서 인산염을 사용하면 유독가스가 발생하지 않는 장점이 있으나 심한 용접부식이 발생한 곳은 장시간의 도포를 해야 하는 단점이 있다. 따라서 구조물의 용접부위, 밸브, 배관부위 등의 경우 액상의 인산염이 아래로 흘러내려 장시간 도포가 힘들어 인산염피막의 형성이 어려워 부동태처리가 힘든 상태이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서 산세와 피막제로 사용되는 인산염을 젤타입으로 제조 한다. 제조된 인산염젤을 용접부식부위에 도포하면 장시간 동안 흘러내리지 않으므로 완벽한 산세와 인산염피막의 부동태를 형성함으로 기존의 문제를 해결하기 위해 본 발명에서 완성하였다.

본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

부식된 금속소재의 배관, 밸브, 타워, 기관, 구조물 등에 산세와 표면처리를 동시에 할 수 있으며 표면에 도포 시 흘러내리지 않는 인산염젤을 제조하는 것을 특징으로 하고 있다. 인산염젤은 주성분이 인산과 젤화제이고 여기에 아연분말, 인산칼슘, 몰리브덴산나트륨, 글루콘산, 비이온계면활성제 등를 첨가제로 사용하여 제조된다.

본 발명에서 제조된 인산염젤의 경우 구성 성분에 따라 산세정도와 피막처리가 우수한 것을 알 수 있었으며 그 과정을 도 1에서 도 4에 나타내었다. 도 1에 용접을 행한 부식된 배관에 인산염젤이 도포된 단면도 이다. 이 단면도의 일부분을 시료로 채취하여 확대하면 도 2와 같이 부식물이 용접부에 부착되어 있다. 부식물 은 인산염젤의 인산과 서서히 반응하는 산세작용으로 도 3과 같이 용접부에서 떨어져 나오고, 도 4와 같이 인산염피막이 형성된다. 젤을 제거하면 완성된 인산염피막이 형성된다.

다음의 실시예를 통하여 인산염피막을 더욱 상세히 알 수 있다.

[실시예 1]

인산이 70wt％, 아연분말이 5wt％, 인산칼슘이 3wt％, 몰리브덴산나트륨이 2wt％, 글루콘산이 5wt％, 비이온계면활성제이 0.2wt％, 젤란검(gellan gum)이 2wt％, 물이 12.8wt％로 함유된 인산염수용액을 90℃로 30초 정도 가열한 후 상온으로 냉각시켜 제조된 인산염젤은 점도가 1400cP이다. 도 5에 용접부식이 발생한 배관의 표면의 모습과 전류밀도를 측정하여 그 결과를 도시하였으며 용접부식이 발생된 지점에서는 전류밀도가 높은 피크로 나타낸다. 이 용접부식이 발생한 배관에 인산염젤을 도포하면 약 2mm 정도로 도포되며 흘러내리지 않는 것을 알 수 있다. 도포시간이 12시간 지난 후 인산염젤을 제거하고 표면을 물수건으로 수세하고 건조한 결과 도 6와 같이 배관의 표면이 깨끗하게 되었으며 부식물이 약 100％정도 제거 된 것을 알 수 있다. 도 6에 인산염피막이 처리된 배관의 전류밀도를 측정한 결과 전류밀도가 낮고 일정하게 유지되어 피막처리가 잘된 것을 알 수 있다, 이상의 결과를 표 1에 그 결과를 나타내었다.

[실시예 2]

인산이 50wt％, 아연분말이 10wt％, 인산칼슘이 5wt％, 몰리브덴산나트륨이 5wt％, 글루콘산이 10wt％, 비이온계면활성제이 1wt％, 젤란검이 4wt％, 물이 15wt ％로 함유된 인산염수용액을 90℃로 30초 정도 가열한 후 상온으로 냉각시켜 제조된 인산염젤은 점도가 2500cP이고, 용접부식이 발생한 배관에 약 3mm 정도로 도포 시 흘러내리지 않는 것을 알 수 있으며 도포시간이 12시간 지난 후 인산염젤을 제거하고 표면을 물수건으로 수세하고 건조한 결과 부식물이 약 100％정도 제거 되었으며 피막처리가 잘된 것을 알 수 있으며 표 1에 그 결과를 나타내었다.

[실시예 3]

인산이 50wt％, 아연분말이 10wt％, 인산칼슘이 5wt％, 몰리브덴산나트륨이 5wt％, 글루콘산이 10wt％, 비이온계면활성제이 1wt％, 젤란검이 2wt％, 물이 17wt％로 함유된 인산염수용액을 90℃로 30초 정도 가열한 후 상온으로 냉각시켜 제조된 인산염젤은 점도가 1200cP이고, 용접부식이 발생한 배관에 약 2mm 정도로 도포 시 흘러내리지 않는 것을 알 수 있으며 도포시간이 12시간 지난 후 인산염젤을 제거하고 표면을 물수건으로 수세하고 건조한 결과 부식물이 약 100％정도 제거 되었으며 피막처리가 잘된 것을 알 수 있으며 표 1에 그 결과를 나타내었다.

[실시예 4]

인산이 50wt％, 아연분말이 10wt％, 인산칼슘이 5wt％, 몰리브덴산나트륨이 5wt％, 글루콘산이 10wt％, 비이온계면활성제이 1wt％, 젤란검이 1wt％, 물이 18wt％로 함유된 인산염수용액을 90℃로 30초 정도 가열한 후 상온으로 냉각시켜 제조된 인산염젤은 점도가 700cP이고, 용접부식이 발생한 배관에 약 1mm 정도로 도포 시 흘러내리지 않는 것을 알 수 있으며 도포시간이 12시간 지난 후 인산염젤을 제거하고 표면을 물수건으로 수세하고 건조한 결과 부식물이 약 100％정도 제거 되었 으며 피막처리가 잘된 것을 알 수 있으며 표 1에 그 결과를 나타내었다.

[실시예 5]

인산이 30wt％, 아연분말이 0.5wt％, 인산칼슘이 0.5wt％, 몰리브덴산나트륨이 0.5wt％, 글루콘산이 0.5wt％, 비이온계면활성제이 0.1wt％, 젤란검이 1wt％, 물이 66.9wt％로 함유된 인산염수용액을 90℃로 30초 정도 가열한 후 상온으로 냉각시켜 제조된 인산염젤은 점도가 600cps이고, 용접부식이 발생한 배관에 약 1mm 정도로 도포 시 흘러내리지 않는 것을 알 수 있으며 도포시간이 12시간 지난 후 인산염젤을 제거하고 표면을 물수건으로 수세하고 건조한 결과 부식물이 약 60％정도 제거 되었으며 피막처리가 완벽하지 않은 것을 알 수 있으며 표 1에 그 결과를 나타내었다.

[실시예 6]

실시예 1에서 젤란검을 대신하여 아라비아검(arabic gum) 2wt％을 혼합하여 제조된 인산염젤은 점도가 1100cP이고, 용접부식이 발생한 배관에 약 2mm 정도로 도포 시 흘러내리지 않는 것을 알 수 있으며 도포시간이 12시간 지난 후 인산염젤을 제거하고 표면을 물수건으로 수세하고 건조한 결과 부식물이 약 100％정도 제거 되었으며 피막처리가 잘된 것을 알 수 있으며 표 1에 그 결과를 나타내었다.

[실시예 7]

실시예 1에서 젤란검을 대신하여 타마린드검(Tamarind Gum) 2wt％을 혼합하여 제조된 인산염젤은 점도가 1800cP이고, 용접부식이 발생한 배관에 약 2mm 정도로 도포 시 흘러내리지 않는 것을 알 수 있으며 도포시간이 12시간 지난 후 인산염 젤을 제거하고 표면을 물수건으로 수세하고 건조한 결과 부식물이 약 100％정도 제거 되었으며 피막처리가 잘된 것을 알 수 있으며 표 1에 그 결과를 나타내었다.

[실시예 8]

실시예 1에서 젤란검을 대신하여 카라기난(Carrageenan) 2wt％을 혼합하여 제조된 인산염젤은 점도가 1300cP이고, 용접부식이 발생한 배관에 약 2mm 정도로 도포 시 흘러내리지 않는 것을 알 수 있으며 도포시간이 12시간 지난 후 인산염젤을 제거하고 표면을 물수건으로 수세하고 건조한 결과 부식물이 약 100％정도 제거 되었으며 피막처리가 잘된 것을 알 수 있으며 표 1에 그 결과를 나타내었다.

[실시예 9]

실시예 1에서 젤란검을 대신하여 CMC(carboxymethyl cellulose) 2wt％을 혼합하여 제조된 인산염젤은 점도가 450cP이고, 용접부식이 발생한 배관에 약 0.2mm 정도로 도포되며 도포시간이 12시간 지난 후 인산염젤을 제거하고 표면을 물수건으로 수세하고 건조한 결과 부식물이 약 40％정도 제거 되었으며 피막처리가 불량하며 표 1에 그 결과를 나타내었다.

[비교예]

일반적으로 사용되는 인산염피막처리제의 경우 인산이 40wt％, 산화아연이 10wt％, 탄산칼슘이 10wt％, 구연산산이 5wt％를 함유된 인산염수용액으로 점도는 약 12cP정도 이다. 액상의 인산염피막처리제를 용접부식이 발생한 배관에 도포 시 대부분이 흘러내리며 표면장력에 의해 0.1mm이하로 도포 된다. 표면처리 후 12시간 지난 후 수세하여 건조한 결과 부식물이 거의 제거 되지 않았으며 원래의 모습을 유지하고 있다. 인산염피막이 형성되지 않았다.

표 1에 나타낸 바와 같이 검과 카라기난을 함유되어 본 발명의 방법으로 제조된 인산염젤은 산세와 피막처리가 확실하며 일반적인 젤화제로 CMC를 사용한 경우와 액상의 인산염피막제를 사용한 경우에는 산세와 피막처리가 불량하였다.

상술한 바와 같이 본 발명의 인산염젤은 산세와 인산염피막처리에 의한 부동태를 동시 행할 수 있으며, 질산, 황산, 염산, 불산 등의 강산이 함유되어 있지 않아 작업시 발생하는 SOx, NOx, 유독가스가 발생하지 않는다. 대형선박, LNG선, 유조선, 대형펌프 타워, 기관장치 등에 설치되는 배관과 밸브는 최종설치 장소에서 용접을 행하므로 용접부식으로 인한 불순물 제거와 인산염피막처리에 의한 부동태를 갑판 및 밀폐된 공간에서 행함으로 기존의 인산염액상을 사용하며 침지처리하는 것을 불가능하고, 액상의 인산염을 도포시 흘러내려 장시간 도포하기에 부적절하다. 그러나 본 발명의 인산염젤은 용접부위를 도포시 하부로 흘러내리거나 바닥에 떨어지는 현상이 발생하지 않으므로 불순물 제거와 인산염피막처리를 위한 장시간 의 도포가 가능하여 작업에 능률을 올릴 수 있는 획기적인 물질이다.

Claims

부식된 금속소재에 산세와 인산염피막처리제로 인산이 30~70wt%, 아연분말이 0.5~10wt%, 인산칼슘이 0.5~5wt%, 몰리브덴산나트륨이 0.5~5wt%, 글로콘산이 0.5~10%, 비이온계면활성제가 0.1~1wt%, 검이 1~4wt%, 물이 12.8~66.9wt% 함유된 인산염수용액을 가열, 냉각시켜서 된 부동태용 인산염젤.
제1항에 있어서, 검은 젤란검, 아라비아검, 타마린드검 또는 카라기난을 사용하여 제조된 부동태용 인산염젤.