러시아 국가표준 ГОСТ R ISO 16962-2012

ГОСТ Р ИСО 16962−2012 아연 및/또는 알루미늄계 도금의 강재 적용. 글로우-방전 원자 방출 분광법에 의한 도금 두께, 화학 조성 및 단위 면적당 질량의 결정

ГОСТ Р ИСО 16962−2012

그룹 В39

러시아 연방 국가 표준

강재의 아연 및/또는 알루미늄계 도금

글로우-방전 원자 방출 분광법을 이용한 도금의 두께, 화학 조성 및 단위 면적당 질량의 결정

Zinc and/or aluminium based coatings on steel. Determination of coating thickness, chemical composition and mass per unit area by glow-discharge atomic-emission spectrometry method

ОКС 71.040.40
ОКСТУ 0709

시행일 2013−09−01

서문

1 작성 및 제출: 표준화 기술위원회 ТК 145 «금속제품 검사 방법»이 3항에 기재된 표준의 자체 정식 러시아어 번역을 바탕으로 작성·제출함.

2 승인 및 시행: 연방 기술규제·계량청(Росстандарт)의 2012년 6월 27일자 명령 N 121-ст에 따라 승인·시행됨.

3 본 표준은 국제 표준 ISO 16962:2005* «표면 화학 분석. 글로우-방전 광학 방출 분광법에 의한 아연 및/또는 알루미늄계 금속 도금의 분석»(ISO 16962:2005, Surface chemical analysis — Analysis of zinc-and/or aluminium-based metallic coatings by glow-discharge optical-emission spectrometry)과 동일함.
________________
* 본문에 및 이후에 언급된 국제 및 외국 문서에 대한 접근은 다음 웹사이트를 통해 얻을 수 있음: shop.cntd.ru. — 데이터베이스 제작자 메모.

본 표준의 명칭은 ГОСТ Р 1.5−2012(항목 3.5)에 맞추기 위해 해당 국제 표준의 명칭과 비교하여 변경되었음.

본 표준을 적용할 때에는 참조된 국제 표준 대신 해당하는 러시아 연방의 국가 표준 및 국제기구 간 표준을 사용하는 것이 권장되며, 이에 대한 정보는 부속서 ДА에 수록되어 있음.

4 최초 제정

본 표준의 적용 규칙은 ГОСТ Р 1.0−2012(제8절)에 규정되어 있음. 본 표준의 변경사항에 대한 정보는 연초(해당 연도 1월 1일 기준)에 발행되는 연간 정보 색인 «국가 표준»에 게재되며, 변경 및 수정의 공식 텍스트는 월간 정보 색인 «국가 표준»에 게재됨. 본 표준의 개정(대체) 또는 폐지 시 해당 통지는 가장 가까운 호의 월간 정보 색인 «국가 표준»에 공지됨. 해당 정보·통지·문서 텍스트는 공공 정보 시스템인 연방 기술규제·계량청의 공식 웹사이트(gost.ru)에도 게시됨.

1 적용 범위

본 표준은 강재에 적용된 아연 및/또는 알루미늄계 재료로 구성된 금속성 도금의 두께, 화학 조성 및 단위 면적당 질량을 글로우-방전 원자 방출 분광법(GD-AES)을 이용하여 결정하는 원자 방출 분광법적 방법을 규정함. 합금 원소로는 니켈, 철, 규소, 납 및 안티몬(안티모니)을 결정함.

본 방법은 다음 원소의 질량분율을 다음 범위에서 결정하는 데 적용 가능함: 아연 — 0.01%에서 100%까지; 알루미늄 — 0.01%에서 100%까지; 니켈 — 0.01%에서 20%까지; 철 — 0.01%에서 20%까지; 규소 — 0.01%에서 10%까지; 납 — 0.005%에서 2%까지; 안티몬 — 0.005%에서 2%까지.

2 규범적 인용문헌

본 표준에는 다음의 국제 표준에 대한 규범적 인용문헌이 사용되었음:*
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* 국가 표준과 국제 표준의 대비표는 링크를 통해 확인할 수 있음. — 데이터베이스 제작자 메모.

ISO 14707:2000 표면 화학 분석. 글로우-방전 광학 방출 분광법(GD-OES). 사용을 위한 입문 (ISO 14707:2000, Surface chemical analysis — Glow discharge optical emission spectrometry (GD-OES) — Introduction to use)

ISO 14284:1996 강철 및 주철. 화학 조성 결정용 시료의 채취 및 전처리 (ISO 14284:1996, Steel and iron — Sampling and preparation of samples for the determination of chemical composition)

ISO 17925:2004 강재의 아연 및/또는 알루미늄계 도금. 단위 면적당 도금 질량 및 화학 조성의 결정. 중량법, 유도결합 플라즈마 원자 방출 분광법 및 불꽃 원자 흡광 분광법 (ISO 17925:2004, Zinc and/or aluminium based coatings on steel — Determination of coating mass per unit area and chemical composition — Gravimetric, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry and flame atomic absorption spectrometry)

3 방법의 원리

본 방법은 다음을 기반으로 함:

a) 도금 재료를 직류 또는 고주파를 사용하는 글로우-방전 장치에서 캐소드 스퍼터링(음극 분무)하는 것;

b) 글로우-방전 장치에서 생성된 플라즈마 방전 내에서 분석 대상 원자들의 여기(기체 상태에서 원자의 들뜸)를 일으키는 것;

c) 분석원소 원자의 특성선 스펙트럼 발광 강도를 스퍼터링 시간(프로파일 깊이)에 따라 분광학적으로 측정하는 것;

d) 교정 함수를 사용하여 프로파일 깊이를 시간에 대한 상대적 강도 단위로 변환하여 질량분율 값을 얻는 것(정량). 교정 의존성은 알려진 화학 조성 및 스퍼터링 속도를 가진 교정 시료를 측정하여 확립한다.

4 장비

4.1 글로우 방전 방식 광학 발광 분광기

필요한 장비에는 그렘(Grimm) 램프[1] 유형의 글로우 방전원 또는 이와 유사한 글로우 방전원(직류 또는 고주파 전원)과 ISO 14707에 기술된 동시 다중 작동 분광계가 포함되며, 측정 대상 원소에 적합한 스펙트럼 선을 갖추어야 한다(권장 선은 부록 B 참조).

글로우 방전원에서 중공 애노드의 내경은 2~8 mm여야 한다. 얇은 시료용 냉각 장치(순환식 냉각액을 갖춘 금속 블록)가 권장될 수 있으나, 본 방법을 적용할 때 엄격히 필수적이지는 않다.

평탄 표면의 연속적 스퍼터링에 기반한 측정이므로, 분광계는 시간과 발광 강도를 동기적으로 측정할 수 있는 디지털 카운팅 시스템을 갖추어야 한다. 스펙트럼 채널에서 데이터 기록 속도를 초당 최소 500회 측정할 수 있는 시스템이 권장되나, 본 규격 적용에는 초당 2회 측정 속도도 허용된다.

4.2 요구되는 운용 특성

4.2.1 일반 요구사항

4.2.2 및 4.2.3에는 권장되는 기기 특성이 제시되어 있으며, 평가는 6.2.7에 따라 수행된다.

참고 — 분석을 위한 분광기 설정은 일반적으로 다양한 실험 매개변수를 반복 가능하게 조정할 수 있는 용이한 접근성을 필요로 한다.

4.2.2 결과의 반복성 요구사항

본 시험은 장비가 결과 반복성 요구사항을 충족할 수 있는지를 확인하기 위해 시행한다.

동일한 균질한 단일체 시료(분석원소의 질량분율 ≤ 1%)에서 발광 강도를 10회 측정한다. 이때 글로우 방전의 설정 매개변수는 실제 표면 분석 시 사용하는 것과 동일해야 한다. 방전 안정화 시간은 최소 60 s 이상으로 하고, 발광 적분 시간은 5~20 s 범위로 한다. 각 측정은 새로 준비한 시료 표면에서 수행한다. 10회 측정 결과의 상대 표준편차를 계산한다. 상대 표준편차는 예정된 사용과 관련된 요구사항 및/또는 특성에 부합해야 한다.

참고 — 이 방법으로 산정되는 전형적인 상대 표준편차는 2% 이하이다.

4.2.3 검출한계

4.2.3.1 일반 요구사항

검출한계 값은 장비 및 시료 매트릭스에 따라 달라진다. 따라서 특정 분석원소의 검출한계는 모든 사용 장비나 본 규격에서 다루는 Zn/Al 기반 합금 전체에 대해 일괄적으로 정의될 수 없다.

각 분석원소의 검출한계는 도금에서 예상되는 최소 질량분율의 1/5 이하이거나 본 규격 제1절에 기재된 범위의 하한 질량분율의 1/5 이하인 경우에 허용된다.

4.2.3.2 SNR 방법

이 평가법에서는 신호대잡음비(signal/noise ratio)를 고려하며, 일반적으로 이를 SNR 방법이라고 한다.

특정 분석원소의 검출한계를 결정하기 위해 다음을 수행한다:

1) 블랭크 시료(공시험)로 사용할 단일체 시료를 선택한다. 해당 시료의 화학 조성은 분석 대상 도금의 조성과 유사해야 하며 동일한 단위로 표시되어야 한다. 시료 내 분석원소 함량은 0.1 µg/g 미만이어야 한다;

2) 블랭크 시료에서 10회의 반복 측정을 수행한다. 각 측정에 대해 분석 파장의 발광 적분 시간을 10 s로 설정한다. 이는 배경 발광 강도 측정이다. 글로우 방전의 여기 조건은 도금 시료 분석 시의 조건과 동일해야 한다. 방전의 안정화 시간은 블랭크 시료의 각 측정 및 정량 측정을 위해 안정된 신호를 얻기에 충분해야 한다. 각 측정은 블랭크 시료의 새로 준비한 표면에서 수행한다;

3) 다음 식을 사용하여 분석원소의 질량분율로 표현된 검출한계를 계산한다

, (1)

где — предел обнаружения;

— стандартное отклонение 10 измерений интенсивности излучения фона, как указано в процедуре по перечислению 2);

— аналитическая чувствительность, полученная из градуировки прибора, выраженная как отношение интенсивности к массовой доле.

Если значение рассчитанного предела обнаружения является неприемлемым, испытание повторяют. Если и повторное значение также неприемлемо, до проведения анализа исследуемых образцов необходимо выяснить и устранить причину, вызывающую несоответствие.

4.2.3.3 Метод SBR-RSDB

Этот метод не требует использования холостой пробы, его обычно называют SBR-RSDB методом (отношение сигнала к фону — относительное стандартное отклонение фона). Операции выполняют следующим образом:

1) выбирают монолитный образец с химическим составом, аналогичным составу анализируемых покрытий, в котором массовая доля аналита известна и более чем 0,1%. При использовании аналитической линии, склонной к самопоглощению (6.1), массовая доля аналита не должна превышать 1%;

1) 분석 대상 도금의 조성과 유사한 화학 조성을 갖고, 그 시료 내 분석물의 질량분율이 알려져 있으며 0.1%를 초과하는 단일(모놀리식) 시료를 선택한다. 자기흡수가 발생하기 쉬운 분석선(6.1)을 사용할 경우 분석물의 질량분율은 1%를 넘지 않아야 한다.

2) на данном образце выполняют три одинаковых измерения. Для каждого измерения интегрируют интенсивность излучения аналитической линии в течение 10 с. Условия возбуждения тлеющего разряда должны быть аналогичные тем, которые будут использованы при анализе образцов с покрытием. Измерения проводят в течение времени, достаточного для получения устойчивых сигналов для количественной оценки интенсивности излучения. Каждое измерение проводят на вновь подготовленной поверхности образца. Усредняют значения трех измерений интенсивности излучения;

2) 해당 시료에서 동일한 측정을 세 번 수행한다. 각 측정에서 분석선의 방출 강도를 10초 동안 적분한다. 글로우 방전의 여기 조건은 도금 시료 분석에 사용할 조건과 동일해야 한다. 측정 시간은 방출 강도의 정량적 평가를 위해 안정한 신호를 얻기에 충분해야 한다. 각 측정은 새로 준비된(갱신된) 시료 표면에서 수행한다. 세 번의 방출 강도 측정값을 평균한다.

3) На расстоянии примерно 0,2 нм от максимума аналитической линии выбирают область, свободную от спектральной линии, и выполняют десять измерений, интегрируя интенсивность каждого измерения в течение 10 с. Так проводят измерение интенсивности фона. Условия выполнения измерений должны быть такими, как в процедуре по перечислению 2). Для каждого последовательного отдельного измерения используют вновь подготовленную поверхность образца. Вычисляют среднее значение относительного стандартного отклонения 10 последовательных измерений интенсивности фона;

3) 분석선의 최대치로부터 약 0.2 nm 떨어진 위치에서 스펙트럼선이 없는 영역을 선택하고, 각 측정을 10초 동안 적분하여 10회의 측정을 수행한다. 이를 통해 배경 방출 강도를 측정한다. 측정 조건은 항목 2)의 절차와 동일해야 한다. 연속하는 각 측정마다 새로 준비된 시료 표면을 사용한다. 연속 10회 배경 강도 측정의 상대표준편차의 평균값을 계산한다.

4) предел обнаружения вычисляют по следующей формуле

, (2)

где — предел обнаружения;

— массовая доля аналита в образце;

— относительное стандартное отклонение фона [процедура по перечислению 3)], %;

— средняя интенсивность излучения в максимуме [процедура по перечислению 2)];

4) 검출한계는 다음 식에 따라 계산한다.

, (2)

여기서 — 검출한계;

— 시료 내 분석물의 질량분율;

— 배경의 상대표준편차 [항목 3)의 절차], %;

— 최대치에서의 평균 방출 강도 [항목 2)의 절차];

 — 배경 방사(방출)의 평균 강도 [항목 3)의 절차에 따름].

계산된 검출한계가 요구사항에 맞지 않으면 시험을 반복한다. 반복한 검출한계 값도 허용할 수 없는 경우에는 그 원인을 규명하여 시료 분석을 수행하기 전에 부적합을 제거한다.

5 시료 채취

시료 채취는 ISO 14284 및/또는 기타 관련 규범 문서에 따라 실시한다.

이러한 표준이 없는 경우에는 도금 재료 제조업체의 지침서나 기타 적합한 문서의 요구사항을 따라야 한다. 스트립과 테이프의 가장자리는 피해야 한다. 시료 크기는 적용할 분석 방법에 적합해야 한다. 일반적으로 직경·너비 및/또는 길이가 20~100 mm인 원형 또는 직사각형 시료가 적합하다.

시료 표면은 오일 제거를 위해 적절한 용매(고순도 아세톤 또는 에탄올)로 세척한다. 표면은 비활성 가스(아르곤 또는 질소) 흐름 또는 오일이 없는 청정 압축 공기 흐름에서 건조하며, 가스 공급 튜브가 표면에 닿지 않도록 주의한다. 오염물 제거를 용이하게 하기 위해 표면을 젖은 부드러운 무보풀 천이나 용지로 조심스럽게 닦을 수 있다. 세정 후 표면을 용매로 씻어 위에 설명한 바와 같이 건조한다.

6 분석 수행

6.1 스펙트럼 선의 선택

각 분석원소에 대해 다음과 같은 여러 요소를 고려하여 적합한 스펙트럼 선을 선택한다:

— 사용 중인 분광기의 스펙트럼 범위;

— 해당 분석원소의 질량분율 범위;

— 스펙트럼 선의 감도 및 시료에 존재하는 다른 원소로부터의 스펙트럼 간섭 수준.

본 표준에서는 시료 내 주요 성분인 분석원소를 다루므로 일부 고감도 스펙트럼 선(소위 공명선)의 자체 흡수 효과에 특히 주의해야 한다. 자체 흡수는 분석원소의 질량분율이 높을 때 교정 곡선의 비선형성을 유발하므로, 주요 원소를 측정할 때는 이러한 선의 자체 흡수를 피해야 한다. 부록 B에는 적합한 스펙트럼 선에 관한 권고가 수록되어 있다. 나열된 것 이외의 다른 스펙트럼 선도 적절한 특성을 가지면 사용할 수 있다.

6.2 글로우 방전 분광기의 시스템 설정 최적화

6.2.1 일반 요구사항

분광기의 작동 준비는 제조업체의 지침서 또는 다른 문서화된 절차에 따라 수행한다.

기기 작동 매개변수는 다음을 보장해야 한다:

— 도금의 과열 없이 분석 시간을 줄일 수 있는 최적의 시료 스퍼터링 조건;

— 도금 두께를 정확히 평가할 수 있는 최적(올바른) 크레이터 형태;

— 교정 및 분석 시 글로우 방전 플라즈마의 자극 조건이 일관되어 최적의 정확도를 달성할 수 있을 것.

상기 세 가지 조건을 동시에 충족시키려면 때때로 타협이 필요할 수 있다.

또한 분광기 제조업체가 제공한 지침에 따라 입구 슬릿이 올바르게 조정되었는지 확인해야 한다. 이는 최적의 신호 대 배경비에서 스펙트럼 선의 최대치에서 강도를 측정할 수 있도록 보장한다. 추가 정보는 ISO 14707에 수록되어 있다.

6.2.2 직류 방전원(DC) 파라미터 설정

6.2.2.1 일반 요구사항

최신형 글로우 방전 분광기는 전기적 파라미터(전류, 전압 및 전력)를 제어하고 측정할 수 있어, 운전 중 지지 가스 압력이 변해도 이들 파라미터 중 하나를 일정하게 유지할 수 있다. 초기 세대 분광기에는 자동 압력 조절 시스템이 없는 경우가 많으나, 동일한 결과를 얻기 위해 압력을 수동으로 조정할 수 있다. 다음 절차 중 하나를 수행해야 한다.

6.2.2.2 전류 및 전압 고정 모드

두 제어 변수로 전류와 전압을 사용한다. 글로우 방전원에 대해 전력을 설정하여 전류와 전압을 일정하게 유지하도록 하고, 그때 제조업체가 권장하는 전류 및 전압 값을 설정한다. 권장 값이 없는 경우 전압은 700 V 이하로 설정하고, 전류는 애노드 크기에 따라 다음 범위를 사용한다: 애노드 직경 2 또는 2.5 mm의 경우 5~10 mA; 애노드 직경 4 mm의 경우 15~30 mA; 애노드 직경 7 또는 8 mm의 경우 40~100 mA. 최적 전류 값이 알려지지 않은 경우 권장 범위의 중간값에 가까운 값에서 시작하는 것이 바람직하다.

검출기에는 6.2.4에 명시된 바와 같이 고전압을 인가한다.

6.2.5에 따라 방전 파라미터를 조정하되 먼저 전류를 조절하고 필요시 전압을 조정한다.

6.2.6에 따라 전압을 조절하여 크레이터 형상을 최적화한다. 선택된 제어 파라미터 조건은 교정과 분석 수행 시 모두 사용한다.

6.2.2.3 일정한 전류 및 압력 모드

두 가지 제어 파라미터로 램프 내 전류와 작동 가스의 압력을 사용한다. 글로우 방전원에 대한 전력 수준을 설정하여 일정 전류 모드를 유지하며, 이때 제조업체가 권장하는 전류 값을 설정한다. 권장값이 적합하지 않을 경우 전류값을 다음과 같이 설정한다: 직경 2 또는 2.5 mm 양극의 경우 5–10 mA; 직경 4 mm 양극의 경우 15–30 mA; 직경 7 또는 8 mm 양극의 경우 40–100 mA. 최적 전류값을 모를 때는 권장 범위의 중간값에 가까운 값으로 시작하는 것이 권장된다. 시험편에 대표적인 코팅을 스퍼터링하고 해당 코팅에 대해 약 600 V에 해당하는 값에 도달할 때까지 전압을 변경하여 압력을 조정한다.

검출기의 고전압은 6.2.4에 설명된 대로 설정한다.

제어 파라미터를 6.2.5에 따라 조정하되 먼저 전류를 조절하고 필요시 압력을 조절한다.

6.2.6에 설명된 대로 압력을 조절하여 크레이터 형상을 최적화한다. 새로운 종류의 시편에 코팅을 스퍼터링하기 전에 시범 가동을 실시하여 전압이 이전에 선택한 값에 비해 5% 이상 변하지 않는지 확인한다. 만약 5% 이상 변하면 올바른 값에 도달할 때까지 압력을 조정한다. 선택된 제어 파라미터 조건은 교정과 분석 수행 시 모두 사용한다.

방출 강도는 전류, 전압 및 경우에 따라 압력 값에 따라 변동한다 [4]. 따라서 이러한 파라미터들은 분석 중 및 교정 시 가능한 한 같은 수준으로 정확하게 유지하는 것이 매우 중요하다. 세 가지 파라미터를 모든 시편에서 항상 일정하게 유지하는 것은 사실상 불가능하므로 우선적으로 전류와 전압을 일정하게 유지하고 압력을 가변 파라미터로 두는 것이 권장된다. 경험적 도함수 변화를 이용해 전압 및 전류를 보정하는 방법이 존재하며[4], 이러한 보정은 부록 A의 식 (A.2)에 따른 강도 정규화 방법을 기반으로 하는 분광기 소프트웨어에 의해 자주 구현된다. 그러나 이러한 전압·전류 보정은 이 표준 방법에 포함되어 있지 않다. 장비에 해당 소프트웨어가 있는 경우 사용자는 본 방법을 기기에 올바르게 구현하기 위해 전압-전류 보정이 비활성화되어 있는지 반드시 확인해야 한다.

6.2.3 RF 전원 방전 파라미터 설정

6.2.3.1 일반 요구사항

현재 대부분의 RF(무선주파수) 전원은 일정한 공급 전력과 일정한 압력으로 작동한다. 일정 전압과 압력, 또는 일정 유효 전력과 전압과 같은 다른 운전 모드도 존재하며, 이러한 모드들은 향후 더 널리 사용될 가능성이 있다. 모든 RF 운전 모드는 6.2.1에 열거된 조건을 충족하는 한 본 표준에서 허용된다. 아래에는 정기적으로 사용되는 다양한 모드에서 운전 중 제어 파라미터를 어떻게 사용하는지에 대한 개별 권고사항을 제시한다.

6.2.3.2 일정한 전력 및 압력 모드

제어 파라미터로 램프 내 전력과 작동 가스의 압력을 사용한다. 제조업체가 제안한 전력 및 압력값을 먼저 설정한다. 권장값이 적합하지 않을 경우 금속 시편의 크레이터 깊이 프로파일링에 일반적으로 사용되는 범위의 중간에 가까운 전력·압력 조합을 적용한다. 주철 또는 강 시편에서 침투 속도(즉 단위 시간당 깊이)를 측정한다. 전력을 조정하여 침투 속도가 약 2~3 µm/min이 되도록 설정한다.

검출기의 고전압은 6.2.4에 지정된 대로 설정한다.

방전 파라미터는 6.2.5에 설명된 대로 조정하되 먼저 적용 전력을 조절하고 필요시 압력을 조정한다.

크레이터 형상은 6.2.6에 설명된 대로 압력을 조절하여 최적화한다.

깊이 증가 속도(침투 속도)를 주철 또는 강 시편에 대해 다시 측정하고 전력을 조정한다. 필요하면 속도를 2~3 μm/분 범위의 값으로 되돌린다. 전력 및 압력 조절 사이클을 반복하여 깊이 증가 속도나 크레이터 형상에 더 이상 큰 변화가 없어질 때까지 계속한다. 장비가 보정된 단위로 표시한 설정 전력 및 압력 값을 기록해 둔다. 이후 교정 및 분석 시 동일한 조건을 사용한다. 6.2.3.3 전력 고정·직류 바이어스 전압 가변 모드 전력과 가변 직류 바이어스 전압을 두 개의 제어 인자로 사용한다. 먼저 여러 전력 값을 적용하고 램프의 작업 가스 압력을 제조사 권장에 따른 표준 바이어스가 얻어지도록 조정한다. 권장 값이 적합하지 않으면, 일반적으로 금속 시편의 원하는 프로필링 깊이를 얻기 위해 사용되는 범위의 중간에 가까운 전력 값과 직류 바이어스 전압을 선택한다. 압력 제어 장치가 있는 장비에서는 이 과정을 자동으로 수행할 수 있다. 주철 또는 강 시편에 대해 깊이 증가 속도(즉 단위 시간당 깊이값)를 측정한다. 전력 제어로 침투 속도를 대략 2~3 μm/분 범위로 변경할 수 있다. 검출기 고전압은 6.2.4항에 따라 설정한다. 방전 파라미터는 6.2.5항에 설명된 바와 같이 먼저 전력을 조정하고 필요하면 직류 바이어스 전압을 조정하여 설정한다. 크레이터 형상은 6.2.6항에 따라 직류 바이어스 전압을 변경하여 최적화한다. 주철 또는 강 시편에 대해 침투 속도를 다시 측정한다. 필요하면 인가 전력을 조정하여 속도를 2~3 μm/분 범위로 되돌린다. 더 이상 깊이 증가 속도나 크레이터 형상에 유의한 변화가 없을 때까지 전력과 직류 바이어스 전압을 조절하는 사이클을 반복한다. 필요하면 직류 바이어스 전압을 조정하여 올바른 값을 설정한다. 특정 장비에서 사용된 전력 및 직류 바이어스 전압의 단위에 유의한다. 이후 교정 및 분석 시 동일한 조건을 사용한다. 6.2.3.4 유효 전력 및 RF 전압 고정 모드 유효 전력과 RF 전압을 두 개의 제어 인자로 사용한다. 본 표준에서 유효 전력은 인가 전력에서 반사 전력과, 샘플을 장착한 상태에서 플라즈마 없이(진공 조건에서) 측정한 ‘다크 전력’을 뺀 값으로 정의한다. RF 전압은 여기서 RMS 전압, 즉 전극에서의 실효(제곱평균근) 전압으로 정의한다. 유효 전력이 일정하고 RF 작동 전압이 일정한 조건에서 글로우 방전원을 켜되, 제조사가 권장하는 전형적인 값 집합을 사용한다. 다른 전압 값이 바람직한 경우 예를 들어 RF 전압을 최대 700 V까지 설정하고 애노드 직경 4 mm에 대해 전력을 10~15 W 범위로 설정할 수 있다. 최적 전력 값에 대한 사전 정보가 전혀 없는 경우에는 권장 범위의 거의 중앙 값에서 시작하는 것이 권장된다. 검출기 고전압은 6.2.4항에 따라 설정한다. 방전 파라미터는 6.2.5항에 설명된 바와 같이 먼저 전력을 조정하고 필요하면 RF 전압을 조정하여 설정한다. 크레이터 형상은 6.2.6항에 따라 RF 전압을 변경하여 최적화한다. 주철 또는 강 시편의 침투 속도를 다시 측정하고, 필요하면 전력을 조정하여 속도를 2~3 μm/분 범위로 되돌린다. 전력과 직류 바이어스 전압(또는 필요 시 조정되는 바이어스 전압)을 조절하는 사이클을 반복하여 침투 속도나 크레이터 형상에 더 이상 유의한 변화가 관찰되지 않을 때까지 계속한다. 그렇지 않으면 직류 바이어스 전압을 적정 값이 될 때까지 조정한다. 장비에 규정된 단위의 직류 바이어스 전압을 사용하고 있는지 확인한다. 이후 교정 및 분석 시 동일한 조건을 사용한다. 6.2.4 검출기 고전압 설정 분석할 것으로 예상되는 모든 유형의 코팅을 가진 시편을 선택한다. 이들 시편을 사용하여 소스를 가동하고 분석원자에 대한 검출기 출력 신호를 관찰한다. 검출기 고전압을 조정하여 분석물의 가장 낮은 질량분율에서도 충분한 감도를 확보하되, 분석물의 가장 높은 질량분율에서 시스템 검출기가 포화되지 않도록 한다. 6.2.5 방전 파라미터 조정 Для каждого типа анализируемых образцов выполняют полное измерение глубины покрытия, распыляя материал образца в тлеющий разряд достаточно долгое время, чтобы, полностью удалив покрытие, продолжать процесс до проникновения в основу материала. Наблюдая интенсивность эмиссии как функцию времени распыления (что количественно согласуется с глубиной покрытия), подтверждают, что выбранная настройка источника дает стабильный сигнал эмиссии по всей глубине профиля (покрытия) и до основы. Нестабильные сигналы эмиссии могут указывать на термическую неустойчивость поверхности образца; охлаждение образца влияет на процесс. Если не удается найти условия стабильности сигналов эмиссии, постепенно снижают значение одного из управляющих параметров и проводят испытания вновь. Если стабильность остается неудовлетворительной, постепенно снижают значение другого управляющего параметра и продолжают измерения. Процедуру повторяют до тех пор, пока не будут найдены условия получения стабильных сигналов эмиссии. 6.2.6 Оптимизация формы кратера Распыляют один из образцов латуни (6.3.2) или неизвестный образец с типичным покрытием на основе цинка и/или алюминия до глубины приблизительно от 10 до 20 мкм (при использовании образца с покрытием глубина кратера не должна выходить за пределы слоя покрытия). Измеряют конфигурацию формы кратера профилометром. Повторяют эту процедуру на образце латуни или образце с покрытием несколько раз, используя слегка отличающиеся значения управляющих параметров. Выбирают условия, при которых получают оптимальный вариант кратера с плоским дном. 6.2.7 Предварительная проверка рабочих параметров Следует убедиться, что выбранные рабочие параметры адекватно отвечают необходимым требованиям, приведенным в 4.2. Если эти требования к эксплуатационным характеристикам не удовлетворительны, следует дополнительно настроить рабочие параметры до необходимого уровня. 6.3 Градуировка 6.3.1 Общие требования Градуировка системы состоит в определении для каждого аналита и аналитического сигнала на выбранной спектральной линии градуировочной зависимости, вид которой представлен в А.2 или А.3 приложения А. При проведении градуировки необходимо знать как химический состав, так и скорости распыления (скорости потери масс) градуировочных образцов. 6.3.2 Градуировочные образцы 6.3.2.1 Общие требования По возможности применяют спектральные градуировочные образцы, изготовленные в статусе сертифицированного стандартного образца состава. Образцы для градуировки не должны быть полностью подобны материалам покрытий по химическому составу, но необходимо, чтобы скорости распыления были надежно определены и воспроизводимы. Следует иметь в виду, что чистые или почти чистые образцы цинка не рекомендуются из-за трудностей в получении воспроизводимых и стабильных результатов скоростей распыления цинка. Более того, высокочистые металлы не нужны для корректной градуировки в области высоких содержаний аналита, но они подходят для оценки спектрального фона. При выборе градуировочных образцов наиболее важными являются следующие условия: a) необходимо иметь не менее чем пять градуировочных образцов для каждого аналита в диапазоне значений от нуля до наиболее высоких массовых долей аналита; b) образцы должны быть однородными. Основываясь на этих общих требованиях, можно использовать следующие градуировочные образцы, что не исключает возможности применения образцов сплавов других типов, содержащих аналиты. 6.3.2.2 Градуировочные образцы из латуни Выбирают не менее двух образцов латуни с массовой долей: цинка — от 25% до 50%, алюминия — от 1% до 4% и свинца — от 1% до 4%. 6.3.2.3 Градуировочные образцы из цинк-алюминиевых сплавов Выбирают не менее двух образцов из цинк-алюминиевого сплава с массовой долей цинка от 40% до 90%. 6.3.2.4 Градуировочные образцы из железа или низколегированной стали Выбирают не менее двух образцов из железа или низколегированной стали с массовой долей железа более 98%. Массовая доля железа может быть определена вычитанием из 100% суммы массовых долей всех других известных элементов. 6.3.2.5 Градуировочные образцы из высоколегированной стали Выбирают не менее двух образцов из высоколегированной стали с массовой долей никеля от 10% до 40%. 6.3.2.6 Градуировочные образцы из никелевых сплавов Выбирают не менее одного образца сплава на основе никеля с массовой долей никеля выше 70% (если массовая доля никеля выше 20% (см. раздел 1), требуется более высокая скорость распыления цинк-никелевых сплавов, и точки на градуировочной кривой определяются как произведение скорости распыления и массовой доли). 6.3.2.7 Градуировочные образцы из кремний-алюминиевых сплавов Выбирают не менее одного образца из кремний-алюминиевого сплава с массовой долей кремния от 5% до 10%. 6.3.2.8 Градуировочный образец из высокочистой меди Выбирают образец из высокочистой меди с массовой долей аналита менее 0,001%. Этот образец можно использовать как нулевую точку для всех аналитов, за исключением меди.

6.3.3 교정에 사용되는 인증된 표준 시료 및 참조 물질(비교 시료)

6.3.3.1 일반 요구사항

분석 결과의 정확도를 확인할 경우에는 인증된 표준 시료(6.4)를 갖추어야 한다. 추가적인 교정 시료로 다음과 같은 유형의 비교 시료를 사용할 수 있으며, 다른 유형의 시료를 사용하는 것도 가능하다.

6.3.3.2 전해 아연-니켈 도금 비교 시료

니켈의 질량 분율이 20% 미만인 전해 도금 비교 시료를 준비한다. 이들 시료의 면적당 도금 질량과 도금의 화학 성분은 ISO 17925와 같은 인증된 표준 방법으로 결정한다.

6.3.3.3 전해 아연 도금 비교 시료

아연의 질량 분율이 30% 초과이고 철의 질량 분율이 5% 초과인 전해 도금 비교 시료를 준비한다. 이들 시료의 면적당 도금 질량 및 도금의 화학 조성은 ISO 17925와 같은 인증된 표준 방법으로 결정한다.

6.3.3.4 아연-알루미늄 도금 비교 시료

아연의 질량 분율이 10% 초과이고 알루미늄의 질량 분율이 5% 초과인 도금 비교 시료를 준비한다. 이들 시료의 도금 화학 조성은 ISO 17925와 같은 인증된 표준 방법으로 결정한다.

Примечания

1 참조물질(비교 시료)은 하나 이상의 성질(특성) 값이 충분히 균일하고 안정적이며 정확하게 확립되어 있어 장비 교정, 측정 방법의 평가 또는 재료 내 분석물의 정량을 위한 교정물질로 사용할 수 있는 재료 또는 물질이다.

2 국가 표준 시료는 하나 이상의 성질에 대해 인증서를 가진 표준 시료로서, 그 추적성(측정의 단일성)이 확립된 방법에 따라 인증되며, 특성 값이 표시된 정확히 규정된 측정 단위와 채택된 신뢰수준에 대한 불확도 평가를 포함한다. 표준 시료(SRM)는 미국 메릴랜드주 게이더스버그에 위치한 국립표준기술연구소(NIST)가 발행하는 인증표준물질(CRM)에 해당한다.

6.3.4 교정 시료의 스퍼터링 속도 결정

여기서 «스퍼터링 속도»는 글로우 방전 플라즈마로 스퍼터링할 때의 질량 손실 속도와 동일한 개념으로 이해한다. «상대 스퍼터링 속도»는 동일한 조건에서 스퍼터링한 비교 시료의 스퍼터링 속도로 나눈 대상 시료의 스퍼터링 속도로 이해한다. 분석 대상 시료와 비교 시료의 스퍼터링이 일어난 면적이 동일하면, 상대 스퍼터링 속도는 면적 단위당 상대 스퍼터링 속도와 동일하다. 스퍼터링 속도 결정 방법은 다음과 같다(스퍼터링 속도는 제조업체가 평가할 수도 있다):

a) 실험실에 적절한 장비가 있을 경우, 각 교정 시료의 밀도를 측정한다. 균질한 시료의 밀도를 결정하는 적절한 방법은 시료의 질량을 부피로 나누는 것으로, 시료 부피는 아르키메데스 원리를 이용하여 물에 담가 측정한다. 또는 시료 부피는 치수 측정으로 추정할 수 있고, 또는 밀도는 부록 A [식 (A.29)]에 설명된 대로 화학 조성으로부터 계산할 수 있다. 측정되거나 계산된 밀도의 정확도는 5% 이상이어야 한다;

b) 시료 표면 준비는 장비 제조업체의 권고사항 또는 다른 적절한 방법에 따라 수행한다;

c) 글로우 방전의 제어 매개변수는 6.2에 따라 조정한다;

d) 시료를 스퍼터링하여 에칭 크레이터 깊이가 20에서 40 мкм(마이크로미터) 사이가 되도록 설정된 시간 동안 스퍼터링하고, 전체 스퍼터링 시간을 기록한다;

e) 시료 표면적이 충분히 클 경우 d) 절차를 여러 번 반복하여 각 크레이터에 대한 전체 스퍼터링 시간을 기록한다;

f) 각 크레이터의 평균 깊이를 광학 또는 기계적 프로필로미터로 측정하되, 크레이터 중심을 지나는 서로 다른 방향에서 최소 네 개의 프로필을 측정한다;

g) 절대 스퍼터링 속도의 경우:

1) 적어도 하나의 크레이터 면적을 측정한다;

2) 각 크레이터의 스퍼터링 부피를 스퍼터링 면적에 평균 깊이를 곱하여 계산한다;

3) 스퍼터링된 질량을 스퍼터링 부피에 시료의 밀도를 곱하여 계산한다;

4) 각 에칭 크레이터에 대한 스퍼터링 속도를 질량 손실을 전체 스퍼터링 시간으로 나누어 계산한다;

5) 각 크레이터 측정값으로부터 평균 스퍼터링 속도와 표준편차를 계산한다;

h) 상대 스퍼터링 속도의 경우:

1) 각 크레이터에 대해 단위 면적당 스퍼터링된 질량을 스퍼터링된 깊이(크레이터)에 시료의 밀도를 곱하여 계산한다;

2) 각 크레이터에 대한 단위 면적당 스퍼터링 속도는 단위 면적당 스퍼터링된 질량을 전체 스퍼터링 시간으로 나누어 계산한다;

3) 비교 시료(권장: 철 또는 저합금강)를 선택하고, 위에서 교정 시료에 대해 설명한 것처럼 이러한 시료들의 단위 면적당 평균 스퍼터링 속도를 측정한다;

4) 각 에칭 크레이터에 대한 상대적 스퍼터링 속도는 단위 면적당 스퍼터링 속도를 표준 시료의 단위 면적당 평균 스퍼터링 속도로 나누어 계산한다;

5) 각 크레이터에 대한 평균 상대 스퍼터링 속도와 측정의 표준편차를 계산한다.

깊이(크레이터) 교정에 사용되는 프로필로미터는 정확도가 5% 이내여야 한다.

참고 — 스퍼터링된 질량은 스퍼터링 전후의 시료를 저울로 측정하여 구할 수도 있다. 그러나 이는 고정밀 저울을 필요로 하며, 이러한 측정의 불확실성은 크레이터 깊이 측정의 불확실성보다 더 크다.

6.3.5 교정 시료의 방출 강도 측정

교정 시료의 방출 강도 측정은 다음과 같이 수행한다:

а) 교정 시료 표면 준비는 기기 제조업체의 지침에 따라 수행한다. 이러한 지침이 없는 경우 연마지(사포) 220방(그릿)을 사용할 수 있으며, 일반적으로 이는 어떤 단일 시료에도 충분하다. 다만 습식 연마를 사용할 수도 있으며, 이 경우 젖은 시료는 건조시키고 알코올로 잘 세척한 다음 아르곤 또는 질소와 같은 비활성 가스의 흐름으로 용매를 제거해야 한다. 가스 공급 튜브로 시료 표면을 직접 만지지 않도록 주의해야 한다;

b) 6.2에서 선택한 광원(소스) 파라미터를 설정한다. 방전 안정화 시간은 50~200초, 신호 적분 시간은 5~30초로 선택한다;

c) 분석종의 방출 강도를 측정한다. 강도의 단위는 중요하지 않다. 일반적으로 사용되는 단위는 초당 계수(CPS) 또는 볼트(V)이다. 각 시료는 최소 두 번 측정하고 평균값을 계산한다.

6.3.6 교정 특성 계산

교정 계산의 수행은 부록 A의 A.2 또는 A.3에 규정된 방법에 따라 수행한다.

참고 — 광원 유형, 작동 방식 및 선택된 교정 시료에 따라 일부 원소의 교정종속성(교정 곡선)은 서로 다른 매트릭스를 가진 시료들 사이에서 다를 수 있다. 전형적으로 두 개의 매트릭스 그룹을 구분할 수 있는데, 한 그룹은 저합금강, 고합금강 및 황동(브라스)을 포함하고, 다른 그룹은 알루미늄 및 아연-알루미늄 합금을 포함한다. 이러한 차이는 두 그룹의 매트릭스 시료를 모두 포함한 교정 그래프에서 뚜렷하게 나타난다. 이 현상은 서로 다른 매트릭스에서 분석 원자의 방출 효율 차이로 설명되며, 글로우 디스차지 플라즈마를 사용하는 방법에서는 잘 알려져 있다. 그러나 이 효과를 최소화할 수 있는 특수 장비를 사용할 수도 있다. 다른 해결 방법은 각 교정 곡선에서 분석 대상 시료와 가장 유사한 교정 시료만을 선택하는 것으로, 이는 일반적으로 추가적인 어려움이나 특수 장비를 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 강의 아연-알루미늄 도금층을 분석할 경우 아연 분석에서는 황동 시료를 교정 그래프에서 제외해야 한다.

6.4 교정 종속성(특성)의 검증(밸리데이션)

6.4.1 일반 요구사항

교정 종속성이 올바르게 설정되었는지를 확인하기 위해 이를 검증한다. 이 과정을 교정 종속성의 검증(밸리데이션)이라고 한다(참고). 새로운 시료를 분석할 때마다 교정을 검증할 필요는 없다. 지속적인 운용 중에는 측정 기간 동안 기기 드리프트의 존재를 확인하기 위해 적절한 검증 절차를 사용해야 하며, 이는 6.5에 설명되어 있다.

다음에는 두 가지 검증 절차가 제시된다. 첫 번째 절차(6.4.2)는 단일(모놀리식) 비교 시료를 사용할 때 수행하고, 두 번째 절차(6.4.3)는 도금(코팅)된 비교 시료를 사용할 때 수행한다. 도금 시료의 제작 과정이 복잡하므로 6.4.3 절차의 수행은 필수가 아니다.

참고 — 밸리데이션은 특정 사용 또는 적용에 대한 개별 요구사항이 충족되었음을 객관적 증거로 입증하는 것이다(표준 [12], 항 3.8.5). 방법 검증은 표준 [13](항 5.4.5)에 규정되어 있으며 교정 검증은 이에 유사하다(6.5의 주석 참조).

6.4.2 단일체(모놀리식) 비교 표준 시편을 이용한 분석 정확도 검증

a) 교정 검증을 위해 6.3.2에 따라 적절한 수의 모놀리식 비교 표준 시편을 선택한다.

b) 교정 시와 동일한 글로우 방전 조건, 방전 안정화 시간 및 신호 적분 시간에서 검증용으로 선택된 시편들의 분석원소 발광 강도를 측정한다. 각 측정마다 새로 준비된 표면에서 각 시편에 대해 적어도 세 번의 독립적인 측정을 수행해야 한다.

c) 교정식을 이용하여 각 시편에 대한 분석원소의 평균 질량분율을 계산한다.

d) 이렇게 측정된 분석원소의 평균 질량분율은 해당 통계적 정확도 기준 내에서 알려진 값과 일치하여야 한다. 편차가 허용치를 초과하면 원인을 규명하고 교정 절차를 반복해야 한다.

6.4.3 코팅된 비교 시편을 이용한 측정 정확도 검증

a) 깊이 프로파일 분석을 수행할 때는 기기 제조업체의 지침을 따른다.

b) 교정 곡선을 수립할 때 사용한 것과 동일한 글로우 방전 조건을 사용한다.

c) 코팅이 완전히 제거되도록 충분한 시간 동안 비교 시편의 코팅을 스퍼터링(스퍼터 제거)하고 기판이 드러날 때까지 스퍼터링을 계속한다.

d) 강도-시간의 관계(정성) 및 질량백분율과 두께(마이크로미터)의 관계(정량)를 계산하기 위해 기기 제조업체의 지침을 따른다. 최신 기기 소프트웨어는 각 분석 종료 시 이러한 관계를 자동으로 계산할 수 있다.

e) 코팅의 질량(g/m²)을 계산한다. 단위 면적당 코팅 질량은 이론적 또는 계산된 밀도를 사용하여 산출할 수 있다. 비교 시편의 규정된 코팅 질량과 계산된 값의 차이는 ±10%를 초과해서는 안 된다.

f) 코팅 두께를 계산한다. 참조물질에 명시된 코팅 두께와 계산된 두께의 차이는 ±5% 이하이어야 한다. 생산 시편의 코팅에 대한 화학분석값과 계산된 값의 차이는 ±10% 이내여야 한다.

g) 프로필로미터가 있으면 계산된 두께를 검증할 수 있다. 비교 시편에 설정된 코팅 두께 값, 계산값 및 프로필로미터로 얻은 값이 f)항에 제시된 허용치 내에서 일치하면 교정 곡선은 허용된다.

h) 코팅과 기판에서의 분석원소 평균 함량(질량%)을 계산한다. 주요 원소의 질량분율이 1% 이상일 때 상대정확도는 ±5%를 초과하지 않아야 한다.

i) 검증에서 불일치가 발견되면 교정 절차를 반복한다.

교정 곡선이 적절히 수립되면 원소의 질량분율 및 코팅 두께의 정확성이 확보된다.

6.5 교정 특성의 안정성 검증(확인) 및 드리프트 보정

현대 기기에서 분석 신호는 일정 시간 측정 후 편향(드리프트)을 보일 수 있다. 기기가 방금 교정되고 검증되었더라도, 각 작업일 또는 작업 교대마다 미지 시편을 측정하기 전에 교정 곡선이 관리 상태에 있는지 확인해야 한다. 기기 제조업체가 교정 검증 방법을 제공하지 않은 경우에는 다음 절차를 적용할 수 있다:

a) 교정 곡선의 안정성 검증에 사용할 소수의 균질한 시료(또는 표준 시편)를 선택한다;

b) 교정 시와 동일한 글로우 방전 조건, 동일한 방전 안정화 시간 및 동일한 신호 적분 시간을 사용하여 이들 시편의 분석원소 강도를 측정한다. 새로 준비된 표면을 사용하여 각 시편당 최소 두 번의 독립 측정을 수행해야 한다;

c) 교정식을 사용하여 각 시편의 분석원소 평균 질량분율을 계산한다;

d) 이렇게 측정된 평균 질량분율은 해당 통계적 정확도 기준 내에서 기준값과 일치해야 한다. 차이가 허용치를 초과하면 기기 제조업체의 지침에 따라 드리프트 보정을 수행한다.

드리프트 보정 후에는 교정 곡선의 정확성을 확인할 것을 권장한다.

Примечание — Верификация (проверка) представляет собой подтверждение посредством представления объективных свидетельств того, что установленные требования были выполнены (стандарт [12], пункт 3.8.4 и сравнение с примечанием к 6.4.1).

6.6 Анализ образцов

Анализ образцов проводят в соответствии с процедурой по 6.1 и 6.2, с использованием градуировочных зависимостей, полученных в соответствии с 6.3−6.5.

7 Обработка результатов

7.1 Количественные характеристики профиля распределения изучаемых параметров по толщине покрытия

Для оценки профиля распределения содержания аналита по толщине проводят количественный послойный анализ, типичный пример которого показан на рисунке 1.

Рисунок 1 — Распределение аналита по глубине гальванического (Zn-Fe) покрытия на стали

 — глубина покрытия, мкм;  — масса аналита, %

Рисунок 1 — Распределение аналита по глубине гальванического (Zn-Fe) покрытия на стали

7.2 Определение общей массы покрытия на единицу площади

Общую массу покрытия на единицу площади (г/м) для каждого элемента рассчитывают с использованием соответствующих алгоритмов, приведенных в А.3 или А.4, и способом вычисления, приведенным в приложении С. Проводят интегрирование значений распыленной массы единицы площади , найденных по А.20 или А.27, по всему интервалу времени, отвечающему толщине покрытия. Переход от времени к толщине и, наоборот, от толщины к времени проводят по алгоритму (см. А.5, приложение А).

Примечание — Интегрирование (г/м/с) проводят по глубине профиля относительно времени в секундах. Эта процедура может быть включена в математическое обеспечение прибора. В этом случае процедуру проводят в соответствии с С. 3.2 приложения С.


Для основных элементов даны следующие рекомендации для определения общей (суммарной) глубины, включающей толщину покрытия и переходной зоны:

a) определяют толщину покрытия как глубину, на которой массовая доля основного элемента снижается до 50% максимального значения в покрытии. Максимальное значение — это самые высокие массовые доли от исходного определения до цинка Zn=84%;

b) толщина переходной зоны между основным металлом и покрытием анализируемого образца определяется как разность между глубиной, на которой массовые доли основных элементов покрытия снижаются до 84% максимального значения в покрытии, и глубиной, на которой снижение достигает 16% их максимального значения;

c) общую (суммарную) глубину определяют как сумму толщины покрытия и переходной зоны.

7.3 Определение средних значений массовых долей элементов

Среднее значение массовой доли каждого элемента вычисляют делением массы аналита покрытия на сумму масс всех элементов покрытия.

8 Прецизионность

Оценка прецизионности метода проведена по результатам испытаний, полученных в четырех лабораториях для семи элементов, при этом каждая лаборатория проводила два или более определений каждого элемента. Используемые образцы и средние значения результатов приведены в таблице D.1 приложения D. Полученные результаты обрабатывали статистически в соответствии со стандартом [10]. Два или более определений были выполнены в условиях повторяемости, определенных в стандарте [9], т. е. 한 명의 작업자가 동일한 장비에서 동일한 시험 조건 하에 동일한 교정을 사용하여 최소 기간 동안 수행하였다. 반복성 한계는 표준 [11]에 따라 계산되었다. 얻어진 데이터는 표 1 및 표 2에 요약되어 있다. 데이터의 그래픽 표시는 부록 D(그림 D.1 및 D.2)에 제시되어 있다.

주 — 강에 용융 침지법으로 도금된 코팅의 시험 결과에 대해 제시된 정밀도 데이터는 실제로는 측정 방법보다는 산업 샘플의 불균일성에 주로 좌우된다.


표 1 — 단위 면적당 도금 질량을 결정할 때의 반복성 표준편차 및 반복성 한계

도금 유형	반복성 표준편차	반복성 한계
전해 도금	0.75	2.1
열간 침지 도금	4.5	12.6

표 2 — 도금의 화학 조성을 결정할 때 질량 백분율에서의 반복성 표준편차 및 반복성 한계

원소의 질량분율, %	반복성 표준편차	반복성 한계
0.1 미만	0.006	0.017
1	0.03	0.084
10	0.2	0.56
99	1	2.8

9 시험 프로토콜

시험 프로토콜에는 다음 사항을 포함해야 한다:

a) 시료 식별에 필요한 모든 정보;

b) 시험을 수행한 기관(시험실)의 명칭;

c) 본 표준에 대한 참조와 함께 시험 방법;

d) 시험 결과 및 그 결과가 표현된 형태;

e) 시험 수행 시의 모든 편차;

f) 본 표준에 명시되지 않은 모든 작업 및 결과에 영향을 미칠 수 있는 모든 추가 작업에 관한 정보.

부록 A (필수). 보정 특성 및 프로파일 깊이의 정량 평가 방정식의 계산

부록 A
(필수)

A.1 표기

A.1.1 본 부록에서 사용된 표기

 — 세그먼트 에서의 원소의 원자 분율;

 — 시료 의 분화구(크레이터) 면적;

 — 원소 의 시료 에서의 질량 분율;

 — 시료 의 세그먼트 에서의 원소 의 질량 분율;

 — 세그먼트 의 스퍼터링(분사) 시간;

 — 원소 ;

 — 원소 의 분광선 의 세기;

 — 깊이 프로파일 세그먼트;

 — 세그먼트 에 대해 단위 면적에서 스퍼터링되는 총 질량;

 — 순수 원소의 밀도 ;

 — 구간 내의 밀도 ;

 — 원소의 원자량 ;

 — 구간의 두께 .

A.1.2 A.2 및 A.4에서 사용되는 분무(스퍼터링) 상대 속도 관련 표기

 — 파장 에서의 스펙트럼 배경 강도 값 , 질량 %.;

 — 파장 에서의 환산된 스펙트럼 배경 강도 값 , %;

 — 파장 에서의 스펙트럼 배경 강도 값 ;

— 원소 의 세그먼트 에서의 상대 스퍼터링 속도;

— 스펙트럼선 에 대한 원소 의 방출 출력의 변환(역수)값과 상대 스퍼터링 속도로 결정되는 계수;

— 시료 M의 세그먼트 에 대한 원소 의 단위 면적당 스퍼터링된 질량;

— 시료 에서 단위 면적당 질량 손실 속도로 표시되는 스퍼터링 속도;

— 세그먼트 에서 단위 면적당 질량 손실 속도로 표시되는 스퍼터링 속도;

— 시료 와 비교 시료의 스퍼터링 속도 비;  — 기준 시료와 시료의 스퍼터링 속도 비 ;

 — 변환된(역수) 값, 원소 의 스펙트럴 선 에서의 방출 강도 값;

 — 원소 의 스펙트럴 선 에서의 방출 강도 값;

 — 비선형 정도를 나타내는 계수.

А.1.3 А.3 및 А.5에서 사용된 절대 스퍼터링 속도에 관한 기호

 — 파장 에서의 스펙트럼 배경 강도 값(질량 %로 표시)에 스퍼터링 속도를 곱한 값;

 — 파장 에서의 스펙트럼 배경 강도의 환산값(질량 %로 표시)에 스퍼터링 속도를 곱한 값;

 — 원소 의 세그먼트 에서의 초기 분무 속도;

 — 스펙트럼선 에 대한 원소 의 방출 수율의 변환(역수) 값과 분무 속도로 결정되는 계수;

 — 시료 의 세그먼트 에서 분무된 원소 의 질량;

 — 분무 속도 또는 시료 의 질량 손실 속도;

 — 세그먼트 에서의 분무 속도 또는 질량 손실 속도;

 — 스펙트럼선 에서 원소 의 방출값의 역수;

 — 스펙트럼선 에서 원소 의 방출 수율 값;

 — 비선형성 정도를 나타내는 계수.

А.2 상대 스퍼터링 속도를 이용한 교정 특성의 계산

교정 관계는 다음 식들 중 하나에 의해 결정된다:

(А.1)

또는

, (А.2)

여기서  — 시료 에서 원소 의 질량분율;

 — 시료 와 비교 시료의 스퍼터링 속도 비율;

 — 시료 에서 단위 면적당 질량 손실 속도로 표시된 분무 속도(스퍼터링 속도);

 — 비교 시료 에서 단위 면적당 질량 손실 속도로 표시된 분무 속도;

 — 스펙트럴 선 에서 원소 의 방출 신호의 변환(역수)값(주 1);

 — 원소 의 스펙트럴 선 의 선 강도;

 — 파장 에서의 스펙트럼 배경(intensity of spectral background) 강도 값, 질량 % 단위(제조업체가 제시한 질량분율 단위로 주어진 상수값으로 보거나 어떤 복합 함수로 해석할 수 있음);

 — 식 (A.2)에 제시된 파장 에서의 환산된 스펙트럼 배경 강도 값(질량분율 단위). 이는 흔히 '등가농도 배경'으로 이해되며 제조업체가 제시한 상수 또는 함수로 취급된다(주 2 참조);

는  — 분무 속도 보정 계수이다.

참고 1 —  — 변환된 원소의 방출 출력값 가 스펙트럴 선 에서의 값으로, 방출량 와 다음의 방정식에 의해 관련된다

, (A.3)

여기서 방출 출력값은 다음과 같이 정의된다

, (A.4)

여기서  — 파장 에서의 스펙트럼 배경 강도 값이다.

참고 2 — 스펙트럼 배경의 두 표기는 다음과 같이 대응된다

. (А. 5)

방정식 (А.1) 및 (А.2)는 2차 및 그 이상의 차수 보정을 고려하여 비선형 교정 의존성으로 변환할 수 있다. 이러한 비선형 교정 의존성(А.1) 및 (А.2)의 예시는 각각 다음과 같다:

(A.6)

및

, (A.7)

여기서  — 비선형 정도를 고려한 보정 계수이다.

이들 교정 의존성은 최소자승법을 사용한 교정 데이터의 회귀분석으로 얻어졌다.

매개변수 , 단위 면적당 스퍼터링 속도를 나타내는 이 값은 저합금강과 같은 재료에 자주 사용된다. 일부 강 기반 교정 시료에 대해 상대적 스퍼터링 속도와 스퍼터링 속도에 대한 보정 계수가 1에 근접하고 플라즈마 방전 조건에 민감하지 않은 것으로 관찰되었다.

참고 3 — 식 (A.1) 및 (A.2)에 있는 스펙트럼 배경값은 일정하지 않으며 본 표준의 4.2.3.1항에 기술된 바와 같이 어느 정도 매트릭스에 의존한다. 실무에서는 각 스펙트럼 선에 대해 고정된 스펙트럼 배경으로서 측정된 강도의 최소값을 선택하는 것이 항상 바람직하다.

참고 4 — 최근에 출시된 모든 상용 장비는 배경 보정과 원소 간 간섭을 고려하는 것이 가능하다.

A.3 절 절대 스퍼터링 속도를 이용한 교정식의 계산

교정식은 다음 식들 중 하나로 정의한다:

(A.8)

또는

, (A.9)

여기서 — 시료 에서의 원소 의 질량분율;

— 스퍼터링 속도(시료 에서의 질량 손실 속도로 표현);

— 원소 의 방출 신호에 대한 변환된(역수) 값(스펙트럴 선 (참고 1);

 — 스펙트럼 선의 세기 원소의 ;

 — 파장 에서의 스펙트럼 배경 세기 값(질량%, 스퍼터링 속도로 곱한 값). 이는 기기 제조업체가 제안한, 스퍼터링 속도로 곱한 질량분율 단위로 주어진 상수값 또는 어떤 복합 함수로 해석할 수 있다;

 — 식 (A.9)에 주어진, 파장 에서의 보정된 스펙트럼 배경 값(질량%, 스퍼터링 속도로 곱한 값).

Примечание 1 — 역수(1/)는 원소 의 방출값 에 대해 스펙트럼선 와 관련된 방출 수율 에 대해 다음과 같다

, (A.10)

여기서 방출량은 다음과 같이 정의된다

, (A.11)

여기서 는 스펙트럼 배경의 세기 값이다.

주 2 — 스펙트럼 배경값 와 는 다음 관계식으로 서로 연관되어 있다

. (A.12)

등식 (A.8) 및 (A.9)는 2차 및 그 이상의 차수 보정을 고려하여 비선형 교정식으로 변환할 수 있다. 등식 (A.8) 및 (A.9)에 대한 이러한 2차 비선형 교정식의 예시는 각각 다음과 같다:

(A.13)

및

, (A.14)

여기서  — 비선형 정도를 고려한 보정 계수이다.

이 교정 관계식들은 최소제곱법을 사용한 교정 데이터의 회귀분석으로 얻어졌다.

주 3 — 등식 (A.8) 및 (A.9)에 있는 스펙트럼 배경값은 일정한 값이 아니며, 본 표준의 4.2.3.1에 기재된 바와 같이 매트릭스(기지)에 어느 정도 의존한다. 실무에서는 각 스펙트럼 선에 대해 측정된 강도의 최솟값을 각 선의 고정된 스펙트럼 배경으로 선택하는 것이 항상 바람직하다.

주 4 — 최근 제조된 모든 상용 기기들은 배경 보정 및 원소 간 영향(상호간섭)을 고려할 수 있다.

A.4 질량분율 및 분사(스퍼터) 질량의 상대 분사 속도 사용에 의한 계산

A.4.1 일반 요구사항

원소의 질량분율과 분사된(스퍼터된) 질량의 계산은 사용된 교정 관계에 따라 아래에 설명된 여러 알고리즘 집합에 따라 수행된다. 그러나 최종 결과는 동등하다.

A.4.2 초기 상대 분사 속도에 기초한 계산

교정 관계가 식 (A.1)에 기반한 경우에는 다음 절차를 수행한다. 프로파일 깊이의 각 세그먼트 에 대하여 교정 관계로부터 각 원소 의 수량을 계산한다. 이 수량을 초기 상대 분사 속도라고 한다.

모든 원소의 설정된 함량 합이 98%를 초과하는 경우, 방정식 (A.15)를 사용하여 시료 프로파일 깊이 에 대한 세그먼트 의 상대 분무 속도 를 계산한다. (A.15) 세그먼트 에서 원소 의 질량분율(%)은 다음 방정식 (A.16)으로 구한다. (A.16) 여기서 는 백분율로 주어진다. 세그먼트 의 단위 면적에서 시간 간격 동안 분무된 총 질량 는 다음 방정식 (A.17)으로 결정한다. (A.17) A.4.3 원소 질량분율에 기초한 계산 교정에 (A.2) 방정식에 기반한 교정식을 사용한 경우, 다음 절차를 수행한다.

모든 원소의 정해진 함량 합이 98%를 초과하는 경우, 시료의 세그먼트 의 원소 의 질량 분율 %, 를 방정식

에 따라 계산한다. (A.18)

여기서 는 와 같다.

참고 — 식 (A.18)은 모든 질량 분율의 합을 100%로 정규화한다.


비선형 교정 함수를 사용하는 경우에는 식 (A.18)에 제시된 모든 선형 관계를 해당 비선형 관계로 대체한다.

각 세그먼트 의 각 깊이 프로파일에 대해, 세그먼트 에서 단위 면적당 질량 손실 속도로 표현되는 스퍼터링 속도를 다음 방정식을 사용하여 계산한다

. (A.19)

각 세그먼트 와 그 세그먼트에 해당하는 스퍼터링 시간 에 대하여 깊이 프로파일에 따른 원소 에 대해 단위 면적에서 분무된 질량 를 다음 방정식을 사용하여 계산한다

. (A.20)

Общую массу , распыленную с единицы поверхности сегмента , определяют по уравнению

. (А.21)

А.5 절대 분무 속도를 이용한 질량 분율 및 분무된 질량의 계산

А.5.1 일반 요구사항

초기 질량 분율과 분무된 질량의 계산은 사용된 보정 관계에 따라 아래에 설명된 서로 다른 알고리즘 집합에 따라 수행된다. 그러나 최종 결과는 동등하다.

А.5.2 초기 분무 속도에 기초한 계산

보정 관계가 식 (А.8)에 근거하여 사용된 경우에는 다음 절차를 수행한다.

각 프로파일 깊이별 세그먼트 에 대해, 원소 에 대한 보정 관계로부터 세그먼트 에서의 해당 원소의 상대 분무 속도를 계산한다.

모든 원소의 정해진 함량 합계가 98%를 초과하는 경우, 시료의 프로파일 깊이에 따른 세그먼트 의 분무 속도 를 시료의 프로파일 깊이별로 다음 방정식을 사용하여 계산한다

. (А.22)

시료 의 구간 에서의 원소 의 질량분율(%)은 식 에 따라 결정한다. (A.23) 구간 에서 단위 면적당 일정 시간 동안 분무된 총 질량 는 식 에 의해 구한다. (A.24) 여기서 는 시료 의 크레이터 면적이다. A.5.3 원소 질량분율에 기초한 계산 식 (A.9)에 따른 교정식을 사용하여 교정(그라두이로바니예)을 수행한 경우에는 다음 절차를 따른다. 모든 원소의 확정된 함량 합이 98%를 초과하는 조건에서, 시료 의 구간 에서의 원소 의 질량분율(질량%, %)은 식 에 따라 계산한다. (A.25) где эквивалентно .

Примечание — Уравнение (А.25) нормирует сумму всех массовых долей элементов к 100%.


Если используют нелинейную градуировочную зависимость, то заменяют все линейные зависимости, приведенные в уравнении (А.25), соответствующими нелинейными зависимостями.

Для каждой глубины профиля сегмента вычисляют скорость распыления по уравнению

. (A.26)

Для каждого сегмента и соответствующего этому сегменту времени распыления по глубине профиля рассчитывают массу элемента по уравнению

. (A.27)

Общую массу , распыленную с единицы поверхности сегмента , определяют по уравнению

. (A.28)

А.6 Расчет глубины распыления

А.6.1 Общие требования

Аналитический метод, приведенный в настоящем стандарте, позволяет определить как общую распываемую массу покрытия, так и массовые доли каждого элемента. Для определения глубины распыления необходимо знать плотность распыляемого материала. Для материалов, рассматриваемых в настоящем стандарте, эту оценку можно провести, зная элементный состав покрытия и плотности чистых элементов.

Ниже приведены два метода расчета глубины распыления, которые могут быть использованы в этом методе.

А.6.2 Расчет, основанный на постоянстве атомного объема

Для каждого сегмента глубины профиля рассчитывают плотность, по уравнению

번역문: где 은(는) 와(과) 동일하다.

참고 — 식 (A.25)는 모든 원소의 질량분율 합을 100%로 정규화한다.


비선형 보정 함수를 사용하는 경우 식 (A.25)에 제시된 모든 선형 관계를 해당 비선형 관계로 대체한다.

프로필 깊이의 각 세그먼트 에 대해 스퍼터링(분무) 속도 를 다음 식에 따라 계산한다

. (A.26)

각 세그먼트 와 해당 세그먼트의 스퍼터링 시간 에 대해 프로필 깊이에 따른 원소 의 질량을 다음 식에 따라 계산한다 по уравнению

. (A.27)

세그먼트 단위 면적에서 분사된 전체 질량 은 다음 식으로 결정한다:

. (A.28)

А.6 Расчет глубины распыления

А.6.1 Общие требования

본 표준에 제시된 분석법은 전체 분사 가능한(스퍼터링 가능한) 피복 질량뿐만 아니라 각 원소의 질량분율도 결정할 수 있다. 분사 깊이를 결정하려면 분사되는 물질의 밀도를 알아야 한다. 본 표준에서 다루는 재료의 경우, 피복의 원소 조성과 순수 원소의 밀도를 알면 이 추정을 수행할 수 있다.

다음에는 이 방법에서 사용할 수 있는 분사 깊이 계산의 두 가지 방법을 제시한다.

А.6.2 Расчет, основанный на постоянстве атомного объема

프로필 깊이의 각 세그먼트에 대해 다음 식으로 밀도를 계산한다:

, (А.29)

где  — плотность чистого элемента .

Для каждого сегмента глубины профиля рассчитывают толщину этого сегмента по уравнению

. (А.30)

Общая глубина определяется суммой по всем сегментам.

Хотя нет острой необходимости, можно рассчитать скорость распыления с единицы поверхности в сегменте делением на .

А.6.3 Расчет с использованием средней плотности

Для каждого сегмента глубины профиля рассчитывают атомную долю для каждого элемента по уравнению

, (A.31)

где  — атомный вес элемента .

Для каждого сегмента глубины профиля рассчитывают плотность по уравнению

. (А.32)

Для каждого сегмента глубины профиля рассчитывают толщину по уравнению (А.30). Общую глубину рассчитывают суммированием по .

Приложение В (справочное). Предлагаемые спектральные линии для определения элементов

Приложение В
(справочное)

Элемент	Длина волны, нм	Диапазон определений, %	Примечание
Zn	330,26	От 0,001 до 100	-
Zn	334,50	От 0,001 до 100	-
Zn	481,053	От 0,001 до 100	-
Al	172,50	От 0,1 до 100	-
Al	396,15	От 0,001 до 100	Самопоглощение
Ni	231,603	От 0,01 до 100	-
Ni	341,78	От 0,001 до 100	Слабое самопоглощение
Ni	349,30	От 0,005 до 100	Слабое самопоглощение
Pb	202,20	От 0,001 до 10	-
Pb	405,87	От 0,005 до 100	-
Sb	206,83	От 0,005 до 2	-
Si	212,41	Не определено	-
Si	251,61	Не определено	-
Si	288,16	От 0,001 до 20	-
Fe	249,318	От 0,01 до 100	-
Fe	259,94	От 0,01 до 100	-
Fe	271,44	От 0,1 до 100	-
Fe	371,94	От 0,005 до 100	Слабое самопоглощение
Fe	379,50	От 0,01 до 100	-
Cu	296,12	От 0,01 до 100	-
Cu	327,40	От 0,001 до 5	Сильное самопоглощение
비선형 교정 관계를 사용한다.

부록 C (참고). 단위 면적당 코팅 질량의 결정

부록 C
(참고)

C.1 일반 요구사항

단위 면적당 코팅 질량은 종축(ordinate axis)에 g/m/s 단위로 표현된 정량적 프로파일 깊이로부터, 가로축에는 초 단위로 표현된 시간으로부터 계산한다. 모든 상용 GD‑OES 분광기 시스템에는 각 개별 원소에 대한 단위 면적당 코팅 질량을 계산하는 소프트웨어가 포함되어 있다. 이는 계산 방법에 따라 방정식 (A.16), (A.27) 또는 (A.28)을 이용해 얻은 각 깊이 분절의 질량을 합산함으로써 달성할 수 있다. 가능한 장비에서는 단위 면적당 코팅 질량을 정량적 프로파일 깊이(종축: g/m/s, 가로축: 초)로부터도 계산할 수 있다. 이러한 계산에서 핵심적인 문제는 코팅이 실제로 차지하는 영역을 결정하는 것이다. 이는 측정 대상 원소가 코팅과 모재 양쪽에 상당량 존재하는 경우에 특히 중요하다. 이러한 경우에는 다음의 두 가지 방법을 권장한다.

C.2 방법 1

모재의 원소 함량이 코팅보다 높은 경우를 예로 살펴본다. 이 경우의 예로는 전기도금 아연 코팅을 들 수 있으며, 그 예시는 그림 C.1에 나타나 있다.

그림 C.1 — 전기도금 아연 코팅에 대한 방법 1을 설명하는 시간에 따른 정량적 프로파일 깊이

1 — Zn (아연);

2 — Al (코팅 내 알루미늄); 3 — Fe (철); 4 — Fe (코팅 내 철); 5 — Zn의 최대 함량의 95%

그림 C.1 — 전기도금 아연 코팅에 대한 방법 1을 설명하는, 시간에 따른 정량적 프로파일 깊이 (g/m/s)에 대한 시간의 함수 ©, 전기도금 아연 코팅에 대한 방법 1을 설명함

이 예에서는 관심 대상 원소로 Fe를 고려한다. 시간 (모재에서 Fe가 나타나기 시작하는 지점)는 도금의 주요 원소인 Zn에 대한 세로축 값이 최대값의 95%로 떨어지거나 곡선의 꺾이는 지점에 해당하는 시간에 해당한다. 시간 이후에는 도금층 내 Fe 함량이 감소하여 Zn 프로필에 대해 0에 도달한다. 따라서 전이 영역에서의 전체 Fe 함량은 시간 와 Zn 농도 곡선이 Zn의 검출한계(또는 Zn의 검출한계에 Fe/Zn 비를 곱한 값) 아래로 떨어지는 시간 사이의 범위에 대응하는 Zn의 전체 함량과 같다. 그러면 단위면적당 도금의 질량 값으로서의 전체 Fe 함량은 전이 영역에서의 단위면적당 Fe 질량과 시점까지 전체 시간에 대해 적분된 Fe 프로필의 합으로 산정한다.

주의 — 제어 대상 원소가 도금층에는 없고 모재에는 존재하는 경우마다 점 의 대안적 정의가 가능하다. 이러한 경우 를 해당 원소들이 처음으로 검출되는 시간으로 정의할 수 있다. Nb, Mo 및 Co(원문: Со)는 제어 대상 원소의 그러한 예이다.


도금 원소들이 모재보다 도금층에서 더 높은 질량분율로 존재하는 경우에는 단위면적당 도금 질량이 세로축의 지점 값이 기판의 특성값으로 떨어질 때까지의 시간 범위(0에서 해당 시간까지)에 대해 합산(통합)된다.

C. 3 방법 2

C. 3.1 프로필 깊이 계산(г/м/с) 대비 시간(с)

이전의 경우와 마찬가지로 방법 2는 아연 전기도금 예(그림 C.2)를 통해 가장 잘 설명된다. 시간 는 도금의 주요 원소인 Zn에 대한 세로축 값이 Fe와 같아지는 시간으로 정의된다. 시간 는 7.2절의 c) 항목에서 정의된 전이 영역과 도금 두께의 합으로서 전체(총) 깊이에 해당하는 시간으로 취한다.

그림 C.2 — 전해 아연 도금에 대한 방법 2를 보여주는 시간에 따른 정량적 프로필 깊이

1 — Zn;

2 — Fe; 3 — Fe(전체)에서 코팅 내 Fe를 뺀 값; 4 — Zn 선에 대칭인 선; 5 — Zn 선의 대칭선(계수 0,854)

그림 C.2 — 시간에 따른 정량적 프로필 깊이(г/м²·с)로서 전해 아연 도금에 대한 방법 2를 보여줌

단위 면적당 코팅 내 Fe 질량, г/м², 은 다음 식*으로 계산한다
_______________
* 문서의 본문은 원문과 일치함. — 데이터베이스 제작자의 주.

단위 면적당 코팅 내 Fe 질량 , (C.1)

여기서  — 0에서 까지 시간에 대해 철 프로필을 적분하여 얻은 값이다;

 — 에서 까지 시간에 대해 아연 프로필을 적분하여 얻은 값이다;

 — 환산 계수이다.

환산 계수 은 일반적으로 다음과 같이 계산한다:

= 1 - (코팅 내 Fe 함량, 질량%)·2/100.

코팅 내 철의 질량분율이 약 10%에 가까워질 때에는, 환산 계수를 Fe와 Zn의 원자량 차이를 고려하여 55,847/65,37 = 0.854로 정의할 수도 있다.

주: 이 방법은 피복의 총 Fe 함량과 (Fe — 피복 내 Fe)로 합산한 차의 시간에 대한 적분을 0에서 (그림 C.2 참조)까지 정의하는 계산 방법과 유사하게 볼 수 있다. 다른 원소들로서 기판 내에 유의한 질량분율로 존재하지 않았던 것들에 대해서는, 단위 면적당 피복 질량을 시간 0에서 시간 (그림 C.2 참조)까지의 시간적분으로 계산한다. C.3.2 프로필 깊이 계산 — 깊이에 대한 질량분율 단위 이 절차는 기기 제조업체가 질량분율 단위의 프로필 깊이를 y축에, 깊이(보통 마이크로미터)를 x축에 표현하여 피복의 단위 면적당 Fe 질량을 자동으로 계산하는 소프트웨어를 제공하는 경우에 사용하도록 고안되었다(그림 C.3). 예시는 전해 아연 도금에 대한 것으로 다음과 같은 절차를 포함한다. 그림 C.3 — 분석원소의 질량분율로 표시된 정량적 깊이 프로필(깊이에 대한), 도금 방법 2를 설명하는 전해 아연 도금의 예 [그림 C.3 이미지] — 깊이, μm; — 분석원소 질량분율, %; — 계면 전이대의 폭; — 50% 아연 함량에 해당하는 깊이 + 전이대 폭; — Zn과 Fe의 질량분율이 동일한 깊이 그림 C.3 — 분석원소의 질량분율로 표시된 정량적 깊이 프로필(깊이에 대한), 도금 방법 2를 설명하는 전해 아연 도금의 예 아연의 질량분율이 피복에서의 최대값의 84% 및 16%로 감소하는 깊이를 찾고, 또한 50% 최대값이 되는 깊이를 기록한다. 이 깊이를 각각 84% Zn, 16% Zn 및 50% Zn으로 표기한다. 계면 전이대의 폭( )은 16% Zn과 84% Zn 지점들 간의 x축(깊이) 차이로 정의된다. 깊이( )는 y축에서 50% Zn에 해당하는 x좌표에 계면 전이대 폭( )을 더한 점으로 정의한다. Fe를 제외한 모든 합금 성분에 대해 깊이 0에서 깊이( )까지의 단위 면적당 피복 질량을 계산한다. 깊이( )는 Zn과 Fe의 질량분율이 같아지는 깊이로 정의된다. 피복 내 Fe의 총 단위 면적당 질량은 깊이 0에서 깊이( )까지에 대해 계산한다. Zn의 피복 내 단위 면적당 질량은 깊이( )에서 깊이( )까지 계산한다. 대칭성과 질량 비율을 이용하여 기판 측의 깊이( )에서의 단위 면적당 Zn 질량을 기판 측의 깊이( )에서의 단위 면적당 등가 Fe 질량으로 변환한다. 피복 내 Fe 질량(단위: g/m2)은 피복 내 총 Fe 질량에서 단위 면적당 등가 Fe 질량을 빼서 계산한다. (식 (C.2) 그림) 여기서 원자량 비: Fe 원자량/ Zn 원자량 = 55.847/65.37 = 0.854. 부록 D (참고). 국제 상호시험에 대한 추가 정보 부록 D (참고) 본 표준의 표 1 및 표 2에 제시된 데이터는 2001년과 2002년에 네 개 실험실(세 개 국가)에서 수행된 아연 및 아연‑알루미늄 피복에 관한 국제 분석 시험 결과로 얻어진 것이다. 이러한 시험에 대한 전체 보고서는 문서 N°38 및 N°55에 수록되어 있으며 TC 201/SC 8 사무국에서 입수할 수 있다. 시험된 시편과 얻어진 단위 면적당 피복 질량 및 피복 내 원소들의 질량분율 결과는 표 D.1에 제시되어 있다. 표 D.1 — 시험용 시편 및 얻어진 결과 N° 시편 | 피복 유형 | 단위 면적당 피복 질량, g/m2 | 화학 조성, 질량% (열 형식의 표; 아래에 각 열을 행별로 표기) 헤더: N образца (시편 번호) | Тип покрытия (피복 유형) | Масса покрытия на единицу поверхности, г/м2 (단위 면적당 피복 질량, g/m2) | Химический состав, % масс. (화학 조성, 질량%) 세부 컬럼: Zn | Fe | Al | Ni | Si | Pb 행: 3 | Zn-Fe (용융아연도금 — 열처리 및 전해도금) | 57 | Zn 89.1 | Fe 10.23 | Al 0.210 | Ni - | Si - | Pb - 101 | Zn-Fe (용융아연도금 및 열처리; 전해도금) | 49.0 | Zn 88.3 | Fe 11.3 | Al 0.37 | - | - | - 102 | Zn-Fe (용융아연도금 및 열처리; 전해도금) | 50.7 | Zn 89.5 | Fe 10.05 | Al 0.38 | - | - | - 103 | Zn-Fe (용융아연도금 및 열처리; 전해도금) | 49.7 | Zn 90.6 | Fe 9.0 | Al 0.39 | - | - | - 104 | Zn-Fe (용융아연도금 및 열처리; 전해도금) | 53.3 | Zn 86.6 | Fe 13.03 | Al 0.37 | - | - | - 4 | Al-Zn (용융아연도금) | 91.4 | Zn 42.6 | Fe - | Al 54.9 | Ni - | Si 1.29 | Pb - 12 | Zn-Ni (전해도금) | 17.81 | Zn 86.2 | Fe - | Al - | Ni 12.5 | Si - | Pb - 201 | Zn (용융아연도금) | 113 | Zn 99.5 | Fe - | Al 0.35 | Ni - | Si - | Pb 0.11 202 | Zn-Ni (전해도금) | 44 | Zn 86.7 | Fe - | Al - | Ni 13.2 | Si - | Pb - 203 | Zn (용융아연도금; GALFAN) | 110 | Zn 94.9 | Fe - | Al 5.1 | Ni - | Si - | Pb - 204 | Al-Zn (용융아연도금; Aluzinc) | 81 | Zn 45.4 | Fe - | Al 53.2 | Ni - | Si 1.9 | Pb - 상호실험 결과로 얻은 데이터는 도표 D.1 및 D.2에 그래픽으로 제시되어 있다. 도표에는 또한 상호실험에서 얻은 단일(모놀리식) 시편 분석 데이터도 포함되어 있다. 그림 D.1 — 단위 면적당 피복 질량과 표준편차 간의 관계 [그림 D.1 이미지] 그림 D.1 — 단위 면적당 피복 질량과 표준편차 간의 관계 그림 D.2 — 총 함량과 반복성 표준편차 간의 로그 관계 [그림 D.2 이미지] 그림 D.2 — 총 함량과 반복성 표준편차 간의 로그 관계 부록 DA (참고). 참조된 국제 표준과 러시아 연방의 국가 표준(및 이 격식으로 채택된 국제적 표준)과의 적합성 정보 부록 DA (참고) 표 DA.1 표준 명칭(참조 국제 표준) | 적합성 정도 | 해당 국가 표준의 표시 및 명칭 ISO 14707:2000 | - | * ISO 14284:1996 | IDT | ГОСТ R ИСО 14284−2009 "강 및 주철. 화학 성분 분석을 위한 시편 채취 및 전처리" ISO 17925:2004 | IDT | ГОСТ R ИСО 17925−2012 "강재의 아연 및/또는 알루미늄 기반 도금. 화학 조성과 단위 면적당 도금 질량의 결정. 방법: 중량법, 유도결합플라즈마 원자발광분광법 및 불꽃 원자흡광분광법" * 해당 국가 표준이 존재하지 않는다. 채택 전까지는 해당 국제 표준의 러시아어 번역을 사용하는 것이 권장된다. 해당 국제 표준의 번역은 연방 기술 규정 및 표준 정보 기금에 있다. 주: 본 표준에서는 표준 적합성 정도에 대해 다음과 같은 약호를 사용한다: IDT — 동일 표준(identical). 참고문헌 [1] Grimm, W. Spectrochim. Acta, 23B, 443 (1968) [2] Takadoum, J., Pirrin, J.C., PonstoCorbeau, J., Berneron, R. and Charbonnier, J.C. Surf. Interf. Anal., 6,174 (1984) [3] Takimoto, K., Nishizaka, K., Suzuki, K. and Ohtsubo, T. Nippon Steel Technical Report 33, 28 (1987) [4] Bengtson, A., Eklund, A. and Saric, A. J. Anal. At. Spectrom., 5, 563 (1991) [5] Naoumidis, A., Guntur, D., Mazurkiewicz, M., Nickel, H. and Fischer, W. Proceedings of 3rd User-Meeting "Analytische Glimmentladungs-Spektroskopie", p.138, Julich (1990) [6] Nelis, T. Colloq. Spectrosc. Internl., York (1993) [7] Payling, R. Specfroscopy, 13, 36 (1998) [8] EN 10318, Determination of thickness and chemical composition of zinc- and aluminium-based metallic coatings — Routine method [9] ISO 5725−1, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General principles and definitions (ИСО 5725−1 정확도(정확성 및 정밀성) — 제1부: 일반 원칙 및 정의)* _______________ * 해당 표준의 공식 번역은 연방 기술 규정 및 표준 정보 기금에 있다. [10] ISO 5725−2, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 2: Basic method for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method (ИСО 5725−2 정확도(정확성 및 정밀성) — 제2부: 표준 측정법의 반복성 및 재현성 결정의 기초 방법)* _______________ * 해당 표준의 공식 번역은 연방 기술 규정 및 표준 정보 기금에 있다. [11] ISO 5725−6, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 6: Use in practice of accuracy values [12] ISO 9000:2005, Quality management systems — Fundamentals and vocabulary [13] ISO/IEC 17025:2005, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories ____________________________________________________________________________________ UDC 669.14:620.2:006.354 OKC 71.040.40 B39 OKSTU 0709 키워드: 강재의 도금(피복), 아연 기반, 알루미늄, 화학 조성, 두께, 단위 면적당 피복 질량, 원자발광분광법, 글로우 방전 (tлеющий разряд)