KR0136145B1 - 용융아연 도금강판의 스팡글 미세화 용액 - Google Patents
용융아연 도금강판의 스팡글 미세화 용액Info
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Abstract
본 발명은 인산염계 무기염이 함유된 스팡글 미세화 용액의 농도 및 그 용액의 인산이온을 제어하므로서 종래의 분사용액과 동일한 조건으로 분사하여 미니스팡글 용융아연 도금강판을 제조했을 때와 비교하여 스팡글 크기가 매우 미세하면서도 표면 광택도가 우수한 미니스팡글 용융아연 도금강판을 제조할 수 있는 분사용액을 제공하고자 하는 데, 그 목적이 있다.
본 발명은 용융아연 도금강판 표면상의 스팡글을 미세화하는 수용성 인산계 무기염이 함유된 스팡글 미세화 용액에 있어서, 상기 수용성 인산계 무기염의 농도가 0.5-5.0 wt% 이고, 그 용액중의 인산이온이 모두 H2PO4-화학종인 용융아연 도금강판의 스팡글 미세화 용액에 관한 것을 그 요지로 한다.
Description
본 발명은 미니스팡글 용융아연 도금강판의 제조시 스팡글 미세화 용액에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스팡글 미세화 능력이 향상된 용융아연 도금강판의 스팡글 미세화 용액에 관한 것이다.
통상 Pb 또는 Sb 를 함유하고 있는 용융아연 도금욕에서 도금강판을 제조하는 경우 강판 표면에 부착된 용융아연이 응고시에 수지상 모양의 스팡글(spangle)이라 불리는 조대 결정립이 발생하게 된다. 이 스팡글이 용융아연 도금층 표면에 형성된 도장처리시 표면에 그 스팡글 형태가 투영되어 제품의 외관을 현저히 손상시키고 도장밀착성이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 결점을 해결하기 위해서 스팡글을 미세화시키는 여러가지 방법이 개발되어 실용화되고 있는데, 그 중에서도 용융아연 도금욕에서 인양한 강판의 표면에 도금된 용융아연이 응고하기 직전에 흡열성을 나타내는 용액을 분사하여 스팡글을 미세화하는 수용액 분사법이 널리 사용되고 있다.
즉, 상기 수용액 분사법에 의한 스팡극 미세화 방법은 물의 증발잠열에 따른 냉각 효과 이외에 용융아연 도금층 표면에 충돌하는 무기염의 미립자가 무수한 아연 결정핵이 되어 아연결정의 미세화를 조장하는 방법이다. 이때, 분사하는 스팡글 미세화 용액으로는 종래의 황산동, 초산나트륨, 인산나트륨, 및 인산암모늄등의 수용액과 같은 단일 성분의 수용성 무기염 용액(일본 특공소 45-26961호), 인산암모늄에 폴리인산나트륨을 첨가한 수용액(일본특공소 51-20168호), 인산암모늄에 계면활성제를 첨가한 수용액(일본 특개소 50-92831호)과 같이 여러종류의 성분이 혼합된 수용성 무기염으로 구성된 분사용액을 들 수 있다. 그러나, 상기 분사용액들은 스팡글 미세화 능력이 어느 정도 있으나 충분한 스팡글 미세화 능력을 갖지 못하는 결점이 있다. 다시 말하면 종래의 스팡글 미세화 용액들은 용융아연 도금강판에 분무시 열분해에 따른 흡열 반응특성 및 아연 표면에 잔류된 염류가 인산염처리 및 크로메이트처리에 미치는 영향을 고려할 때 상기 황산동, 초산나트륨등은 흡열반응성이 현저히 떨어지기 때문에 통상 흡열반응성이 우수한 인산염이 함유된 인산계염 수용액이 널리 사용되고 있는데, 이러한 인산염계 수용액도 다음과 같이 결점이 있다. 즉, 미니스팡글화제 수용액중에서 인산암모늄이나 인산나트륨을 주성분으로 하고, 여기에 침전방지제, 또는 계면활성제등의 첨가제를 첨가한 인산계 무기염의 수용액은 2wt% 미만의 저농도에서는 스팡글 미세화 능력이 충분하지 않아서 스팡글을 완전히 미세화하려면 인산계 무기염의 농도를 높게 하거나, 분사시간을 길게 해주어야만 하는데, 이와같이 분사용액의 농도를 높게 하거나 분사시간을 길게 하면 스팡글 미세화는 가능하지만 용융아연 도금강판 표면에 인산계 용액이 과다하게 잔류하여 표면광택도가 현저히 저하되는 문제점이 발생한다. 또한 분사량이 증가하게 되면 미니스팡글 용융아연 도금강판 제조시 제조원가가 상승하고 분사 시간의 증가에 따른 작업생산성이 떨어지는 단점이 있기 때문에 용융아연 도금강판의 스팡글 미세화 공정에서 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 스팡글 미세화 능력이 우수한 새로운 스팡글 미세화 용액의 개발이 필요하다.
따라서, 본 발명자들은 이러한 문제점을 해결하기 위해 연구와 실험을 거듭한 결과를 통하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 인산염계 무기염이 함유된 스팡글 미세화 용액의 농도 및 그 용액의 인산이온을 제어하므로서 종래의 분사용액과 동일한 조건으로 분사하여 미니스팡글 용융아연 도금강판을 제조했을 때와 비교하여 스팡글 크기가 매우 미세하면서도 표면광택도가 우수한 미니스팡글 용융아연 도금강판 을 제조할 수 있는 분사용액을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명은 용융아연 도금강판 표면상의 스팡글을 미세화하는 수용성 인산계 무기염이 함유된 스팡글 미세화 용액에 있어서, 상기 수용성 인산계 무기염의 농도가 0.5-5.0wt% 이고, 그 용액중의 인산이온이 모두 H2PO4-화학종인 용융아연 도금강판의 스팡글 미세화 용액에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
통상 용융아연 도금욕에서 인양된 강판 표면에 도금된 용융아연이 응고하기 직전에 공기에 의해 미립화된 수용액을 분사하는 2류 체식 노즐을 사용하여 미스트(mist)상의 스팡글 미세화 용액을 분사할 때 주로 인산계 무기염이 함유된 수용성 용액을 사용하는데, 상기 수용성 인산계 무기염은 아연도금강판 표면상에 무수한 스팡글 결정핵으로 작용하며, 강판 표면에서 무기염의 열분해에 따른 강판 흡열반응에 의해 아연도금강판을 급냉각시킴으로 스팡글을 미세화시키게 되는 것이다.
본 발명에 사용되는 수용성 인산계염은 인산암모늄과 같은 인산계 암모늄, 인산나트륨, 피로인산 나트륨등과 같은 인산계 나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 바람직하다. 이때, 상기 수용성 인산계염의 농도는 0.5-5.0wt% 가 함유되도록 제한함이 바람직한데, 그 이유는 수용성 인산계염이 0.5 wt% 이하로 함유되면 흡열반응 특성이 미흡하며, 5.0wt% 를 초과하게 되는 경우에는 농도에 비례하여 흡열반응 특성 향상이 뚜렷하지 않아 경제적인 측면에서도 유익하지 못하며 또한 광택저하 및 노즐막힘 현상이 생길 수 있기 때문이다.
본 발명에 사용되는 수용성 인산계염 수용액 분사용액의 미세화 능력은 분사용액중의 무기염 화학종의 흡열성에 지배되며, 이러한 무기염의 경우에는 용액중에 존재하는 인산이온이 스팡글의 결정핵으로 작용하고 열분해시 흡열성이 충분할 때 일어나게 되므로, 본 발명은 무기염의 농도를 상기와 같이 제한하되, 인산이온 중 가장 흡열성이 큰 H2PO4-(aq)의 화학종을 용액중에 100% 존재하도록 함에 그 특징이 있다.
보통 인상이온은 다가의 양성자산(poly protic acid)으로 pH가 2-7 범위에서는 H2PO4-화학종이 전체 인산화학종의 50% 이상이며, pH가 7-12 범위에서는화학종이 전체 인산화학종의 50% 이상이며, pH12 범위에서는화학종이 전체 인산화학종의 50% 이상이다. 이때, 각 화학종의 25 ℃ , 1기압하의 수용액중의 생성열은 H2PO4 -(aq) 화학종이 -1.302.5 KJ/몰, HPO4 2-(aq) 화학종이 -1.298.7 KJ/ 몰 PO4 3-(aq) 화학종이 -1,284.1 KJ / 몰 로서 그 중에서 H2PO4 -(aq) 화학종이 가장 큰 흡열성을 나타낸다. 그러므로, 본 발명에서는 수용성 인산염을 무기염의 주성분으로 사용하고 그 수용액에는 인산화학종 중에서 흡열성이 가장 우수한 H2PO4 -(aq) 화학종이 100% 존재하도록 하기 위해서 용액의 pH를 4.5-5.5의 범위가 되도록 하여 용액의 pH를 조절함이 바람직하다.
그러나, 본 발명의 분사용액의 pH를 4.5 미만으로 하면 용융아연 도금층의 부식을 촉진시키고 산성 용액 특유의 악취가 발생하여 작업이 곤란하며, 5.5를 초과하면 상대적으로 HPO4 2-화학종이 생기게 되어 흡열성이 떨어져 바람직하지 않다. 이때 사용되는 pH 조절제로는 용융아연 도금강판의 각종 물성 및 후처리 공정에서 악영향을 미치지 않고 용융아연의 응고점 이하의 온도에서 열분해하여 용액의 스팡글 미세화 능력에 기여할 수 있는 산 또는 염기를 사용함이 바람직한데, 그 대표적인 예로서 스팡글 미세화 용액의 pH를 낮출때는 인산 또는 질산등의 산성용액을 사용하고, pH 를 높일 때는 암모니아수등의 알카리 용액을 사용함이 보다 바람직하다. 이와같이, 상기 pH 조절제를 첨가하여 최종 분사용액의 pH를 4.5-5.5 의 범위가 되도록 조절하면 분사용액의 스팡글 미세화 능력이 크게 향상되어 스팡글이 미세한 미니스팡글 용융아연 도금강판을 제조원가 부담 및 생산성의 손실이 없이 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다.
이하, 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.
[실시예]
도금액 조성이 0.2%A1, 0.1%Pb, 나머지는 불가피한 불순물과 Zn 으로 이루어진 도금욕을 사용하고, 그 도금욕의 온도를 460 ℃ 로 하여 두께 1mm 인 강판을 용융도금하였다. 이후, 하기표 1과 같은 조성을 갖는 분사용액을 2류체 분사노즐을 사용하여 용액압력을 1㎏/㎠, 공기압력을 4㎏/㎠ 으로 하고, 용액 분사시 상기 용융아연 도금강판의 온도를 약 430℃ 로 한 다음, 상기 강판 표면에 분무량이 약 20㎎/㎡ (단면기준) 이 되도록 분사하여 이 스팡글 용융아연 도금강판을 얻었다. 이때, 상기 분사용액은 무기염인 제일 인산암모늄 및 제이인산 나트륨 수용액을 단독 또는 혼합하였고, 그 농도는 2wt% 로 하였으며, 인산, 질산 및 암모니아수 중에서 1종을 첨가하여 분사용액의 pH 를 하기표 1과 같이 변화시켰다.
이와같이 제조된 미니스팡글 용융아연 도금강판에 대하여 스팡글 크기, 표면조도 및 표면광택도를 다음과 같이 측정하고, 그 결과를 하기표 1에 나타내었다.
상기 스팡글 크기는 용액분사후 도금층 표면의 스팡글 크기를 다음과 같이 육안검사에 의해 5등급으로 평가하였다.
5 : 우수(스팡글 크기 100μm 이하로 육안식별이 불가능)
4 : 양호(100-200μm 의 스팡글로 매우 미세한 스팡글 흔적만 보임)
3 : 보통(육안식별 가능한 500μm 정도의 스팡글이 혼재)
2 : 불량(통상 3-10㎜ 크기의 스팡글이 일부 혼재)
1 : 극히 불량(표면 전체에 통상 3-10㎜ 크기의 스팡글이 존재)
또한 상기 표면조도는 표면 조도 측정기를 사용하여 측정깊이 0.8㎜, 측정길이가 4.5 ㎜ 인 조건에서 평균조도(Ra)를 10회 측정하여 그 평균치를 취하였다.
또한, 상기 표면광택도는 광택도 측정기를 사용하여 입사각 및 반사각이 20˚ 인 조건에서 10회 측정하여 그 평균값을 취하였다.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, pH 조절제가 첨가되지 않고, pH가 본 발명의 조건범위를 벗어나 용액중의 HPO(aq) 화학종이 100% 존재하지 않은 분사용액인 비교예(1-3) 및 pH 조절제를 첨가하여도 용액의 pH 가 본 발명의 조건범위를 벗어나 용액 중의 HPO(aq) 화학종이 100% 존재하지 않는 분사용액인 비교예(4-5)의 경우에는 흡열효과가 불충분하여 일부 스팡글이 표면에 잔존할 위험성이 높고 표면 광택도 및 표면조도가 그다지 높지 않은 반면에, pH 조절제를 첨가하여 용액의 pH를 4.5-5.5의 범위로 존재시킴으로서 용액중의 HPO(aq) 화학종이 100% 존재하도록 한 발명예(A-F)의 경우에는 흡열반응시의 냉각효과가 크게 증가하여 스팡글 크기가 미세화되고 표면조도가 감소되며, 또한 그에 따른 표면 광택도가 매우 높은 미니스팡글 용융아연 도금강판을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 인산계 무기염 농도를 제어하되, 용액중의 인산이온을 100% HPO(aq)로 존재하도록 조절하므로서 바람직하게는 상기 이온을 pH를 4.5-5.5 로 하여 조절하고, 보다 바람직하게는 상기 pH를 pH 조절제로서 인산, 질산 및 암모니아수 중에서 1종 첨가하여 조절하므로서, 종래의 분사용액에 비하여 스팡글 미세화 능력이 우수하고 또한 분사용액의 농도 및 분무량을 종래의 분사용액에 비하여 감소시켜 경제성이 있으면서 표면광택도가 우수한 미니스팡글 용융아연 도금강판을 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다.
Claims (4)
- 용융아연 도금강판 표면상의 스팡글을 미세화하는 수용성 인산계 무기염이 함유된 스팡글 미세화 용액에 있어서, 상기 수용성 인산계 무기염의 농도가 0.5-5.0wt% 이고, 그 용액중의 인산이온이 모두 H2PO4- 화학종임을 특징으로 하는 용융아연 도금강판의 스팡글 미세화 용액.
- 제1항에 있어서, 상기 인산계 무기염이 인산계 암모늄, 인산계 나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹중에서 선택된 1종 또는 2종 이상임을 특징으로 하는 용액.
- 제1항에 있어서, 상기 용액은 pH가 4.5-5.5 로 조절됨을 특징으로 하는 용액.
- 제2항에 있어서, 상기 용액의 pH 조절제가 인산, 질산 및 암모니아수 중에서 선택된 1종임을 특징으로 하는 용액.
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| KR1019940028956A KR0136145B1 (ko) | 1994-11-05 | 1994-11-05 | 용융아연 도금강판의 스팡글 미세화 용액 |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR960017896A KR960017896A (ko) | 1996-06-17 |
| KR0136145B1 true KR0136145B1 (ko) | 1998-07-01 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100356172B1 (ko) * | 1998-12-01 | 2002-11-18 | 주식회사 포스코 | 내 아연 픽업성 및 인산염처리성이 우수한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법 |
-
1994
- 1994-11-05 KR KR1019940028956A patent/KR0136145B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
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| KR960017896A (ko) | 1996-06-17 |
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