KR0151992B1 - 용융아연 도금강판 표면 에칭용액 및 이를 이용한 표면외관, 내식성 및 내지문성이 우수한 용융아연 도금강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융아연 도금강판 에칭용액 및 이를 이용한 용유아연 도금강판의 제조방법에 관한 것으로, 에칭용액 및 내지문 용액의 성분 및 함량을 조정하고, 처리조건을 제어하므로서 표면외관, 내식성 및 내지문성이 우수한 용융아연 도금강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 CrO₃: 5-10g/1, K₂ZrF₆: 0.5-1.0g/1, 35% 염산 40-100ml/1, As₂O₃: 0.01-0.1g/1, 및 나머지 : 물로 조성되는 것을 특징으로 하는 용융아연 도금강판 표면 에칭용액 및

용융아연 도금강판을, CrO₃: 5-10g/1, K₂ZrF₆: 0.5-1.0g/1, 35% 염산 40-100ml/1, As₂O₃: 0.01-0.1g/1, 및 나머지 : 물로 조성되고 상온 -30℃ 온도범위로 유지되는 상기 에칭용액에, 5-10초간 유지시킨후 수세 및 건조하고, 이 상기 용융아연 도금강판 표면에 수용성 수지 : 10-15%, 콜로이달 실리카 : 3-10%, 및 나머지 : 물로 조성되는 내지문 용액을 도포하고 건조하여 표면외관, 내식성 및 내지문성이 우수한 용융아연 도금강판을 제조하는 방법을 제공함을 그 요지로 한다.

Description

용융아연 도금강판 표면 에칭용액 및 이를 이용한 표면외관, 내식성 및 내지문성이 우수한 용융아연 도금강판의 제조방법

본 발명은 용융아연 도금강판 표면 에칭용액 및 이를 이요한 용유아연 도금강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 에칭용액의 성분 및 함량, 그리고 처리조건을 제어하여 표면외관, 내식성 및 내지문석이 우수한 용융아연 도금강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

아연 도금은 강판에 대한 뛰어난 희생 방식 효과와 저렴한 가격으로 인하여 현재 철강산업에 있어서 표면처리 강판의 주류를 점하고 있다. 특히 아연도금강판 제조방법중 강판으르 용융된 아연에 침적에 의하여 처리하는 용유아연 도금강판은 아연도금의 부착량을 두텁게 할 수 있고 광택성이 우수한 외관을 얻을 수 있다는 점에서 다른 방법보다도 널리 채용되고 있다.

이와같은 용융아연 도금강판 제조시에는 용융되었던 아연이 응고하면서 스팽글(Spangle)이라는 광택을 갖는 독특한 형상의 응고조직을 형성한다. 이 스팽글은 도금조건에 따라 그 크기가 변화하며, 이에 의하여 강판 전체의 광택 등의 외관도 크게 영향을 받게 된다. 기존의 강판은 이 스팽글을 갖는 아연도금 강판에 내식성 향상을 위해 크로메이트 처리나 인산염 처리를 실시하여 사용하고 있다. 그러나, 이 방법중 인산염 처리된 강판 표면은 형성된 피막에 의하여 특유의 스팽글 무늬를 나타내지 못하명, 크로메이트 처리는 무색의 투명피막으로 특유의 스팽글을 나타내나 외장재로 사용하기에는 내식성이 부족한 단점이 있다.

따라서, 상기와 같은 단점을 해결할 뿐만 아니라 아연도금강판의 스팽글 광택을 더욱 향상시킬 수 있는 방안들이 다수 제안되었으며, 그중 대한민국 특허출원93-15398호 및 93-23951호가 대표적이다.

상기 대한민국 특허출원 93-15398호 및 93-23951호는 용융아연도금강판의 표면에 형성되는 스팽글의 크기와 응고조직의 관찰을 위한 것으로, CrO₃: 5-10g/1, K₂ZrF₆: 0.5-1g/1, 35% 염산 : 30-100ml/1, 30% 헥사민 : 2.5-20ml/1 및 나머지 : 물로 조성되는 에칭용액에 용융아연 도금강판을 침적하고 상온의 용액에서 1-2분간 유지시킨 후 수세, 건조하여 용융아연도금강판의 표면을 관찰하는 에칭방법이다. 상기 방법을 사용하면 아연도금강판 스팽글들간이 전위차에 의한 에칭차로 광탱부는 더욱 광택을 띄고 무광택부는 광택을 잃어 상대적으로 스팽글의 형상이 두드러지는 미려한 외관을 갖게되며 에칭시 크롬이 강판표면에 반응석출하여 크로메이트 피막을 형성하므로 크로메이트 처리파막과 같은 내식성을 보인다. 그러나 이 에칭용액을 사용하여 용융아연 도금강판을 처리할 경우 표면이 활성화 되어 있으므로 불안정하고, 공장에서 작업시 처리시간이 1~2분 정도 소요되므로 작업성 및 생산성이 떨어지는 결점이 있다. 뿐만 아니라 사람이 만졌을 때에는 지문이 남아 특유의 광택과 미려한 외관이 손상을 받는 문제점이 있다.

이에 본 발명자는 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 에칭용액 및 내지문용액의 성분 및 함량을 조정하고, 처리조건을 제어하므로서 표면외관, 내식성 및 내지문성이 우수한 용유아연 도금강판의 제조방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 CrO₃: 5-10g/1, K₂ZrF₆: 0.5-1g/1, 35% 염산 40-100ml/1, As₂O₃: 0.01-0.1g/1, 및 나머지 : 물로 조성되는 용융아연 도금강판 표면 에칭용액에 관한 것이다.

또한 본 발명은 용융아연 도금강판을 CrO₃: 5-10g/1, K₂ZrF₆: 0.5-1.0g/1, 35% 염산 40-100ml/1, As₂O₃: 0.01-0.1g/1, 및 나머지 : 물로 조성되고 상온 -30℃ 온도범위로 유지되는 상기 에칭용액에, 5-10초간 유지시킨 후 수세 및 건조하고, 이어 상기 용융아연 도금강판 표면에 수용성 수지 : 10-15 중량%(이하, '%'라 한다), 콜로이달 실리카 : 3-10%, 및 나머지 : 물로 조성되는 내지문 용액을, 도포하고 건조하는 것을 포함하여 이루어지는 표면외관, 내식성 및 내지문성이 우수한 용융아연 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 용융아연 도금강판 표면에칭용액을 상기와 같이 조성시킴이 바람직하며, 그 이유는 다음과 같다.

CrO₃는 용융아연 도금강판의 표면을 산화, 용출시키고 크로메이트 피막을 형성하여 내식성을 갖게 하는 성분으로서, 그 함량이 5g/1 이하에서는 에칭과 내식성 효과가, 크지않고, 10g/1 이상에서는 Cr이 표면의아연과 반응하여 크롬피막을 형성하므로 착색이 발생하는 단점이 있으므로 상기 CrO₃함량은 5-10g/1로 제한함이 바람직하다, 또한 본 발명에서는 CrO₃양이 기존의 크로메이트 처리시 요구되는 15g/1 에 비하여 적으므로 중금속 폐수의 발생이 상대적으로 적은 장점을 갖고 있다.

K₂ZrF₆는 성분중의 불소가 아연의 균일한 에칭을 도와주고 원소중의 Zr은 표면에 석출하는데 표면의 결정방향에 따라 설출의 차이가 발생하여 에칭된 표면의 명암차이를 두드러지게 하는 역할을 하는 성분으로서, 그 함량이 0.5g/1이하에서는 그 효과를 보기가 힘들고 1g/1 이상에서는 첨가량 증가에 따른 효과의 향상이 없으므로 상기 K₂ZrF₆의 함량은 0.5-1.0g/1로 제한함이 바람직하다.

염산은 에칭의 속도 향상에 매우 효과적인 영향을 미치는 첨가물로서, 그 첨가량이 40m1/1 이하에서는 부식속도의 향상이 크지 않아 대량 생산시 장시간을 요하므로 생산성이 떨어지는 단점이 있고, 120m1/1 이상에서는 용융아연 도금강판 표면의 과부식의 문제가 있으므로, 상기 35% 염산의 첨가량은 40-120m1/1로 제함함이 바람직하다.

As₂O₃는 강력한 수소가스 발생 억제제로서 수소원자가 기체상태의 수소분자로 결합하는 것을 억제한다.

즉, + H - H₂의 반응을 억제한다. 에칭용액으로 용융아연 도금강판을 에칭하게 되면 에칭에 의한 전기화학반응으로, 반응시 음극반응으로 수소가스가 발생한다. 이때 발생하는 수소개스는 강판표면에 존재하여 반응가능한 면적을 줄이므로, 반응속도를 향상시키기 위해서는 강판 표면에서 수소를 빨리 제거하거나 또는 수소원자가 기체상태의 수소분자로 결합되는 것을 방해하는 것이 바람직하다.

As₂O₃는 널리 알려진 수소가스 발생억제제로서 반응속도 향상의 효과가 크다.

그러나 그 첨가량이 0.01g/1 이하에서는 상기 반응속도 향상의 효과가 적어 반응시간 단축에 도움이 안되고 0.1g/1 이상에서는 용해도가 적어 침천하게 되는 문제점이 있으므로, 상기 As₂O₃는 그 첨가량을 0.01-0.1g/1 범위로 제한함이 바람직하다.

본 발명에서는 종래 에칭용액에 첨가된 헥사민은 아연도금강판 제조시에는 단면에서 철이 노출되지 않으므로 첨가할 필요가 없다.

본 발명에서는 상기와 같이 용융아연 도금강판 표면에칭 용액을 조성한 후, 용액의 온도를 상온 -30℃ 범위로 유지한 상태에서 용융아연 도금강판을 5-10초간 침적하여 용융아연 도금강판 표면을 에칭함이 바람직하며, 그 이유는 다음과 같다.

에칭용액의 온도는 상온에서도 가능하며, 온도가 높으면 높을수록 에칭 속도가 빨라 처리 시간이 단축되나 30℃ 이상에서는 유독 개스가 발생할 우려가 있기 때문이다.

침적처리 시간이 5초 이하일 경우에는 강판 표면의 부식(에칭)이 충분하지 못하여 미려한 스팽글을 확보할 수가 없고, 10초 이상일 경우에는 과부식이 발생하며 대량 생산시 생산성도 떨어지기 때문이다.

상기와 같이 에칭된 용융아연 도금강판은 수세 및 건조된 후, 그 표면을 수용성 수지 : 10-15%, 콜로이달 실리카 : 3-10%, 및 나머지 : 물로 조성되는 내지문 용액을 사용하여 도포한 후 건조하여 본 발명의 표면외관, 내식성 및 내지문성이 우수한 용융아연 도금강판을 제조함이 바람직하며, 그 이유는 다음과 같다.

수지는 아크릴 또는 에폭시와 같은 수용성 수지이면 어는 것이라도 가능하며, 그 함량이 10% 이하에서는 수지의 양이 충분하지 못하여 원하는 피막의 두께를 얻을 수 없고, 15% 이상에서는 두꺼운 피막으로 인하여 스팽글의 광택이 상대적으로 떨어지게 되므로, 그 함량은 10-15%로 제한함이 바람직하다.

콜로이달 실리카는 내식성 및 내지문성 향상에 중요한 여향을 미치는 성분으로 그 함량이 3% 이하에서는 내식성 및 내지문성 향상의 효과가 크지 않고, 10% 이상에서는 그 효과가 포화되어 경제성이 떨어지게 되므로, 그 함량은 3-10% 로 제함함이 바람직히다.

이 때, 상기 내지문 용액의 도포는 현재 도장공정에서 널리 쓰이는 롤코터에서 간단히 처리할 수 있으며, 그 부착량이 400-1000㎎/㎡ 범위가 되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

도금용 조성 0.11Al% - 0.05Pb% - Zn 으로 용융도금된 용융아연도금 강판을 하기표 1과 같이 조성도는 에칭용액에서 하기표 1과 같은 처리조건으로 침적 처리한 후, 수세와 건조공정을 거친 다음, 하기표 1과 같은 조성의 내지문 용액을 롤코터를 이용하여 하기표 1과 같은 부착량으로 내지문 피막을 도포하고 건조하는 방법으로 아연도금 가판을 제조하였다.

상기와 같이 제조된 아연도금강판의 내식성, 표면외관, 표면광택 및 내지문성을 평가하고 그 결과를 하기표 2에 나타내었다.

이때, 제품의 표면외관 및 광택은 육안관찰을 통하여 평가하였고, 내식성은 JIS Z 2371에 의거하여 염수분무 시험을 행하여 200 시간의 발청면적을 관찰하였다. 한편 제품의 내지문성은 JIS K 2246에 의거하여 인공지문을 이용하여 그 색조 변화로 결정하였다. 이때 사용한 인공지문액은 메칠알콜과 증류수 용액 1L에 염화나트륨 7g/1, 요소 1g/1, 유산 4g/1를 첨가하여 제조하였다. 참고하여 상기 용액 작업시의 유독가스 발생과 침전물 발생 유무를 관찰하였다.

상기 표 1, 2에서 알수 있는 바와같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명예(a-h)의 경우 내식성, 표면외관, 표면광택 및 내지문성이 우수하게 나타남을 알 수 있다.

반면에, 크롬산이 본 발명의 범위를 벗어난 경우인 비교예(1,2)의 경우 하한 이하에서는 (비교예 1) 에칭이 안되고 내식성이 떨어지며, 상한 이상에서는 (비교예2) 과부식이 되었다. KZrF가 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 (3,4)의 경우 하한 이하에서는 (비교예 3) 에칭이 약하고, 상한 이상에서는 (비교예 4) 에칭이 심하게 되어 표면외관이 열화하였다.

염산이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예(5,6)의 경우 효과적인 에칭이 불가능하였다.

수지가 본 발명의 범위를 벗어난 비교예(7,8)의 경우 하한 이하에서는 (비교예7) 내식성이, 상한 이상에서는 (비교예 8) 두터운 수지피막으로 본 발명의 특유의 표면외관이 열화하였다.

콜로이달 실리카가 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 (9,10)의 경우 하한 이하에서는 (비교예 9) 내지문성이, 상한이상에서는 (비교예 10) 표면광택이 줄어들었다.

AsO가 본 발명의 범위를 벗어난 비교예(11,12)의 경우 하한 이하에서는 (비교예 11) 목표시간내에 처리가 힘들어 표면외관이 열화하였으며, 상한 이상에서는 (비교예 12) 용액에 침전물이 발생하여 이것이 분말상으로 강판표면에 잔사하여 표면광택이 떨어졌다. 처리온도가 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 (13,14)의 경우 하한 이하에서는 (비교예 13) 표면외관 및 표면광택이 저하하였으며, 상한 이상에서는 (비교예 14) 표면광택 저하와 가스발생의 문제가 있었다. 처리시간이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예(15,16)의 경우 하한 이하에서는 (비교예 15) 내식성, 표면외관 및 표면광택이 열화하였으며, 상한 이상에서는 (비교예 16) 표면외관이 열화하였다.

상술한 바와같이, 본 발명은 아연도금강판 표면 에칭용액의 성분을 조정하고, 이와같이 조정된 에칭용액을 사용하여 용융아연 도금강판을 에칭한 후, 내지문 용액을 사용하여 내지문 피막을 도포하므로서, 용융아연 도금강판 특유의 스팽글이 두드러져 보이는 미려한 외관과 우수한 내식성을 나타내고, 내지문 수지에 의해 내지문성이 향상된 용융아연 도금강판의 제조가 가능한 효과가 있다.

Claims (2)

1. CrO₃: 5-10g/1, K₂ZrF₆: 0.5-1g/1, 35% 염산 40-100ml/1, As₂O₃: 0.01-0.1g/1, 및 나머지 : 물로 조성되는 것을 특징으로 하는 용유아연 도금강판 표면 에칭용액.
2. 용융아연 도금강판을, CrO₃: 5-10g/1, K₂ZrF₆: 0.5-1g/1, 35% 염산 40-100ml/1, As₂O₃: 0.01-0.1g/1, 및 나머지 : 물로 조성되고 상온 -30℃ 온도범위로 유지되는 제1항의 에칭용액에, 5-10초간 유지시킨 후 수세 및 건조하고, 이어 상기 용융아연 도금강판 표면에 수용성 수지 : 10-15%, 콜로이달 실리카 : 3-10%, 및 나머지 : 물로 조성되는 내지문 용액을 도포하고 건조하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 표면외관, 내식성 및 내지문성이 우수한 용융아연 도금강판의 제조방법.