염수시험기준 (염수분무, Salt Spray)

염수시험기준 (염수분무, Salt Spray)

 

 

* 염수분무 시험

 

[염수로 인해 부식된 자동차 하부]

 

염수분무는 금속, 도장 및 도금부품의 내식성 및 내부식성을 평가할 때 가장 기본적으로 사용된다. 또한 제품의 운반, 취급, 사용 중 발생되는 부식, 변색 등의 문제점을 사전에 평가하기 위한 중요한 시험 중 하나이다. 

 

염수시험이 적용되는 국내외 다양한 인증규격 및 일반규격시험이 존재한다. 인증규격의 경우 IEC 60068-2-52에 제시된 설치 지역에 따른 엄격도 기준을 적용하고 있고 일반 규격시험의 경우에는 고객과 시험시간(24, 48, 96,,,,,1000, 2000H) 등을 논의하여 시험을 진행하게 되어 있다. 

인증 내에 포함된 염수 시험의 경우 반드시 인증 기준을 만족해야 함으로 강제성이 있고, 일반 규격시험의 경우 시험 방법에 대해서만 정의하고 판정기준도 명확이 규정되지 않아 강제성이 없다. 

다만, 제조사에서는 염수로 인한 신뢰성 문제가 발생할 수 있으므로 설치 지역에 따라 발생 가능한 문제를 사전에 확인하고 고객 요구 조건을 명확히 준수하여 필드에서 발생되는 문제를 줄여야 하는 과제를 가지고 있다. 

 

염수 부식으로 발생되는 신뢰성 문제는 다음과 같이 다양하게 제기될 수 있다. (고객사 요구조건 및 판정기준에 따라 달라질 수 있음)

 - 부식(적녹, 백녹) 등 외관에 문제가 발생한 경우 

 - 부식 등에 의해 도장 및 도금이 손상되는 경우 

 - 기구부 강도약화, 절연파괴, 접지연속성 등의 문제 등

 - 기타 부식 기준 (참고)

불량현상	원             인
접합부식	다른 물성의 금속간 접촉하여 사용 시 전위차 발생
변색	환경에 의한 광택 저하 및 변색
도장 부풀음	도장 결착력 저하에 따른 수분침투
백화현상	도막에 표면 노화가 일어나 분말 모양으로 되는 현상
모재 노출	도장 피막 파괴
Pin Hole 발생	도장 시 이물 삽입에 의한 전위차 발생

 

염수로 발생가능한 문제를 해결하기 위해, 다양한 인증규격을 살펴보고 제조사에서 염수 신뢰성을

위해 어떤 규격을 어떻게 적용해야 하는지 고민해보자.

 

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1) 염수시험 배경

  - 소금은 세계에서 가장 널리 퍼져 있는 화학 혼합물 중 하나로 대양, 대기, 지표면 및 호수와 강에서 발견되며,

소금의 노출을 피하는 것은 거의 불가능하다고 볼 수 있음

 

2) 목적

  - 염분을 포함한 대기에 대한 도금, 도막, 착색 및 방청유 등의 내부식성 시험

    

    * 연속분무: 연속적 분무를 통해 제품의 실력치 확인 (연속적 분사에 의한 내성)

    * CYCLE 분무: 젖은상태에서의 방치와 염수분무를 반복함으로써 자연효과의 재현

 

3) 시험용액

   - 염수분무 용액: 염농도 5%, / 분무실내 온도: 35℃ / 비중 및 PH농도: 1.0259~1.0329 / pH6.5 ~ 7.2 

 

4) 판정방법

   - 인증기준 : 무게법, 면적법을 적용 (시편으로 평가)

      * 무게법: 시험 전후 시험편의 무게변화를 기계적 방법, 화학적 방법 또는 전해에 의한 방법으로 조사하여 판정

      * 면적법: 레이팅 넘버에 따라 판정 (레이팅 넘버법: 시험편의 유효면에서 적어도 5000mm2의 면적 선정 (평가면을

        선정하기 위하여 50X100mm의 창을 가진 마스크를 사용해도 좋다. 절단면(가장자리)에서 생긴 부식결함은 평가에서 제외

        비교는 부속서 KS D 9502 그림을 참조 비교 

 

  - 제조사기준 : 제조사는 일반적으로 시편이 아닌 완제품으로 시험을 진행하므로, 무게법 또는 면적법 적용이 힘듬. 

    따라서 허용가능한 부식 정도를 정의하는 것이 매우 중요

 

 

* 인증 내에 염수 시험 적용되는 인증 및 제품군 (조명 기준으로 설명) / 강제성 있음

 

- 국내 : 투광등 옥외용(고효율), 가로등 (KS 인증심사)

- 해외 : 방폭등 옥내, 옥외용

 

제품군	국내			유럽	일본	미주
	KS	KC	고효율	CE ENEC	PSE	UL
등기구	심사 기준 있음 (내부식성 만족할 것)	-	* 투광등 옥외용만 적용   - 2H 염수분무, 40℃, 95% 22H    방치를 총 3회 (엄격도 2)   - KS C IEC  60068-2-52 엄격도 2	-	-	* UL50E(외함의 전기적, 환경요구사항)   - 방폭인증 진행 시 선택사항 (NEMA)   - 옥내용: 24H   - 옥외용:     1) 200H (모재 not Fe)     2) 600H (모재 Fe)   * UL 1598A (해양, 선박 등기구만 해당)   - 옥외용 제품만 200H 진행   - 구리 0.4% 이하 재질은 시험 미해당
램프	-	-	-	-	-	-
컨버터	-	-	-	-	-	-

※ UL1598 : 등기구 관련 규격, UL1598A: 해양 선박 관련 규격

 

* 일반 염수시험 기준 / 강제성 없음

- 일반 염수시험 규격 내용

구  분	규격번호	규 격 내 용	강 제 성	비  고
IEC	60068-2-52	- 규격명: 염수분무, 사이클(염화나트륨 용액)  - 적용범위: 염분이 많은 환경에 유지되도록 디자인된 기기  - 엄격도 1~6으로 구분하여 시험	X
IEC	60068-2-11	- 규격명: 염수분무 시험  - 적용범위: 염수분무 시험에 대한 내열화성 비교         - 피막의 균질성과 품질을 평가하는데 유효	X	KS C 0223 동일
KS	D 9502	- 규격명: 염수분무 시험  - 적용범위: 금속재료의 내식성 평가 (도금, 피막)  - 시간: 시험하는 재료, 제품의 규격 등으로 규정 or           권장시간: 2, 6, 24, 48, 96, 168, 240, 480, 720, 1000h	X
KS	C 0223	- 규격명: 환경시험 방법(전기 전자) 염수 분무 시험방법  - 시간: 16, 24, 48, 96, 168, 336, 672 시간 중 선택	X
KS	C 0224	- 환경시험 방법(전기 전자) 염수 분무 (CYCLE) 시험 방법	X	60068-2-11과 동일함
ASTM	B117	- 미국 재료시험학회 규격 중 염수분무 관련 규격임	X
JIS	C 7021	- 규격명: 전자부품  - 시간: 16, 24, 48, 96, 168, 336, 672 시간 중 선택	X
JIS	C 5028	- 규격명: 전자기기용 부품  - 시간: 16, 24, 48, 96 시간 중 선택	X
JIS	K 5400	- 규격명: 도료 일반 시험 방법	X

 

참고로, 가장 많이 사용되는 IEC60068-2-52 규격에 대해 알아보자.

※ IEC60068-2-52, Environmental testing - Part2: Tests - Test Kb: Salt mist, cyclic(sodium chloride solution)

※ 기타 궁금한 규격은 "e나라표준인증(국가표준인증 통합정보시스템)"을 통해 규격을 구매하거나, 내용확인이 가능함 

   - https://standard.go.kr/KSCI/portalindex.do

 

1. 시험 절차

​

1) 시험 전 제품 또는 시편의 외관상태가 양호한지 확인합니다.

2) 물과 염화나트륨(NaCl)을 혼합하여 5 % 의 염용액을 만듭니다.

3) 시료를 시험조 내에 배치한 후 시험조건에 따라 시험을 진행합니다.

4) 시험이 완료되면 시편을 수돗물에 5분간 흘리면서 씻고, 다시 증류수 또는 탈이온수로 세척하여 손으로 흔들거나 공기를 불어 물방울을 제거 합니다.

5) 세척이 완료된 시편을 55 ℃ ± 2 ℃ 에서 1시간 동안 건조합니다.

6) 시험이 완료 된 후 전기적 특성, 기계적 특성의 이상여부를 확인 및 부식, 변색 등이 발생 되었는지 확인합니다.

​

2. 엄격도 기준

​

1) 엄격도1: 각각 2시간씩 4번의 스프레이 기간과 각 스프레이 기간 후에 7일의 습기 축적기간을 가짐

2) 엄격도2: 각각 2시간씩 3번의 스프레이 기간과 각 스프레이 기간 후에 20시간에서 22시간의 습기 축적기간을 가짐

3) 엄격도3: 하나의 사이클 구성- 각각 2시간씩 4번의 스프레이 기간과 각 스프레이 기간 후에 20시간에서 22시간의 습기축적기간. 나중에 (23 ± 2) ℃ 와 45 %에서 55 %의 습도에서 시험에 대한 기준대기 하에서 3일 동안 한 번의 축적시간을 가짐

4) 엄격도4: 엄격도3에서 상술된 2번의 시험 주기

5) 엄격도5: 엄격도3에서 상술된 4번의 시험 주기

6) 엄격도6: 엄격도3에서 상술된 8번의 시험 주기

​

엄격도1과2는 해양환경이나 바다에 근접하여 사용되는 경우의 제품에 대한 시험이 사용되도록 고안되었습니다. 엄격도1은 동작수명 동안 대부분은 노출되는 제품(즉, 선박의 레이더, 갑판 설비)에 대한 시험에 사용되어야 합니다. 엄격도2는 때때로 해양환경에 노출되지만 대부분은 봉입되어 보호받는 제품(즉, 브릿지나 콘트롤 룸 내에서 사용되는 내비게이션 장치)에 대한 시험에 사용되어야 합니다.

덧붙여, 엄격도1과2는 일반적으로 부품 품질보증 단계에서 일반적인 부식 시험으로 사용 됩니다.

엄격도3부터 6까지는 일반적인 사용, 염무환경과 건조한 환경 사이에서 자주 변하는 제품, 즉 자동차나 그 부속품 같은 제품에 사용 됩니다.

 

규격	시험명	구분		제품사용위치	시험내용
IEC 60068-2-52	염수분무 (내식성)	엄격도	1	해양환경, 바다인근	2시간의 염수분무(15~35℃) 후 166시간 항온항습기 방치(40℃, 93%)를 1사이클로 하고이것을 4회를 실시 (28일 : 168 x 4 = 672시간)
			2	컨트롤룸 내부,네비게이션장치	2시간의 염수분무(15~35℃) 후 22시간 항온항습기 방치(40℃, 93%) 를 1사이클로 하고이것을 3회를 실시 (3일 : 24 x 3 = 72시간)
			3	일반적인 사용,염무환경과 건조한환경 사이,자동차나 그 부속품	2시간의 염수분무(15~35℃) 후 22시간 항온항습기 방치(40℃, 93%) 를 1사이클로 하고이것을 4회를 실시 후 (23±2) ℃ / 45~55 %의환경에서 3일간 방치 (7일 : 24 x 4 + 24 x 3 = 168HR)
			4		엄격도 (3) 을 2회 반복(14일 : 336시간)
			5		엄격도 (3) 을 4회 반복(28일 : 672시간)
			6		엄격도 (3) 을 8회 반복(56일 : 1,344시간)

                                                         [IEC60068-2-52, 엄격도]

 

 

* 제조사별 염수시험 기준 (참고)

- 제조사별로 실내, 실외 제품으로 구분하여 염수 시험 기준을 적용함

업 체 명	적  용  범  위	실     내	실     외	비고
당사	금속기구물	없음	168시간	KS D 9502 IEC60068-2-52
S 社	이동 / 사용 중 염수 노출 시 부식 내구성 확인	-	50 ℃, CASS [Nacl 5 %+ 염화구리(II) (0.205+0.015) g]  분무 시험, 2cycle	KS D 9502
A 社	금속 부에 녹, 부식, 변색 등 유해한 결점 확인	35 ℃, Nacl 5 % 도금 종류에 따라 24~144시간 선택적용	35 ℃, Nacl 5 % 도금 종류에 따라 24~144 시간 선택적용	실,내외 구분 없음
L 社	금속 기구물	35 ℃, Nacl 5 % 48시간 연속분무	35 ℃, Nacl 5 % 200시간 연속분무
M 社	커넥터	35 ℃, Nacl 5 % 48시간 연속분무	35 ℃, Nacl 5 % 48시간 연속분무	실,내외 구분 없음

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→ 당사는 위에 조사된 일반시험규격 및 타 제조사 규격을 반영하여 실외 연속분무 168시간 기준을 수립하였고 그 근거는 다음과 같음

   1) 당사는 일본 중내염 혹은 내염해 지역에 수출하고 있음

   2) 기구부 도장의 안전성이 중요한 해양등기구, 방폭등을 제조하고 있음

 

[일본 염해지역 기준] 

사양	일반환경		특수환경
	실내사양(#1)	옥외사양(#2)	내염사양(#3)	중내염사양(#4)
사용 환경 예	일반실내	일반옥외, 외측	해안으로부터 300m를 넘고 1km이내의 실외, 외측	해안으로부터 300m 이내의 실외, 외측
성능	내염수분무 120시간(5cycle)	내염수분무 240시간(10cycle)	내염수분무 500시간(20cycle)	내염수분무 1000시간(40cycle)
시험 방법	컷터칼의 날 끝으로 도막의 위에서부터 소재면까지 닿도록 하여 도막 중앙으로 긴 변을 따라 길이 100mm의 직선을 긋고, 시편을 5%NaCL (35℃) 연속 분무로 규정시간을 방치 후 판정 or 16시간분무, 8시간 방치의 사이클을 규정 사이클로 실시 후 실내에서 2시간 방치한 후 판정
판정 기준	도막상의 녹 및 도막의 팽창/박리의 유무와 그 정도를 평가함. 점착테이프를 커트선에 따라 붙였다 땠을 때의 편측의 벗겨진 폭의 정도를 평가함   120시간 이하: 2mm 이하   240시간 이상: 3mm 이하
비고	JIS K 5400 9.1 JIS K 5980 (JIS K 5400은1990년판) * NaCL: 식염, H2SO4: 황산, Na2CO3 : 탄산나트륨

 

결론적으로,

염수 기준을 너무 상향하게 되면 품질 비용등이 과대하게 발생될 수 있고, 특수 도료 등을 적용해야 하므로 재료비가 상승할 수 있다. 

따라서 다양한 염수 신뢰성 검증을 통해  염수분무 시 부식이 발생되는 소요 시간 및 부식정도를 확인하고 필드 크레임을 최소화 할 수 있는 시험기준을 수립하고 운영하는 것이 가장 합리적일 것이다.  

 

이상으로 염수시험기준 포스팅을 마치겠습니다.