KR0176301B1

KR0176301B1 - 우수한 내식성과 내열성을 가지는 용융 알루미늄 코팅 강판과 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR0176301B1
Application number: KR1019960016812A
Authority: KR
Inventors: 마끼 준; 오모리 다까유끼; 엔쥬지 마사끼; 에구찌 하루히꼬; 야마모또 마사끼; 엔도 유; 오야마 유쇼; 오까다 노부요시
Original assignee: 다나까 미노루; 신니뽄 세이데스 가부시끼 가이샤
Priority date: 1995-05-18
Filing date: 1996-05-18
Publication date: 1999-02-18
Also published as: DE69603782T2; EP0743373A1; EP0743373B1; KR960041399A; US5789089A; DE69603782D1

Abstract

용융 알루미늄 코팅 강판에 있어서, 상기 강판 표면에 증착되고, 중량 퍼센트로 2에서 15%의 Si, 1.2% 이하의 Fe, 0.005에서 0.6%의 Mn, 0.002에서 0.05%의 Cr, 그리고 그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물이고, 상기 불순물중 Sn과 Zn의 합이 1% 이하인 것으로 구성되는 코팅막, 상기 강판과 코팅막 사이에 7㎛ 이하의 두께로 증착되고, 중량 퍼센트로 20에서 50%의 Fe, 3에서 20%의 Si, 0.1에서 10%의 Mn, 0.05에서 1%의 Cr, 그리고 그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물로 실질적으로 구성되는 평균 조성을 가지는 합금막을 포함하는 것을 특징으로 하는 우수한 내식성과 우수한 내열성을 가지는 용융 알루미늄 코팅 강판. 상기 강판은 3에서 15wt%의 Si, 0.5에서 3.5wt%의 Fe, 0.05에서 1.5wt%의 Mn, 0.01에서 0.2wt%의 Cr, 그리고 실질적으로 Al로 구성되는 그 잔부로 구성되는 코팅욕에서 코팅을 행하거나 코팅막내의 불순물인 Zn과 Sn의 농도가 1wt% 이하가 되게 조정함으로써 얻어질 수 있다.

Description

우수한 내식성과 내열성을 가지는 용융 알루미늄 코팅 강판과 그의 제조방법

제1도는 코팅 부착성의 평가 방법으로서의 역굽힘법(reverse bending method)의 순서와 주조 모양을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 주로 자동차 배기계, 건축 자재, 가정용 전기 제품과 여러 가열 장치 등의 재료에 쓰이는 우수한 내식성과 내열성을 가지는 용융(hot dipped) 알루미늄 코팅 강판과 그의 제조방법에 관한 것이다.

용융 알루미늄 코팅 강판은 주로 알루미늄(Al)을 포함하는 알루미늄 코팅막(이하에서는 코팅막이라 한다)과 코팅하는 강판과 Al간의 반응 산물인 금속간 화합물을 포함하는 막(이하에서는 합금막이라 한다)을 가지는 강판이며, 관련 분야에서 잘 알려진 바와 같이 우수한 내식성과 내열성을 가진다. 용융 알루미늄 코팅 강판은 상기의 특징 때문에 자동차 배기계, 건축, 가정용 전기제품, 여러 가열 장치, 지붕, 벽 등의 재료로 널리 사용되어져 왔다. 스테인레스 강판 역시 우수한 내식성과 내열성을 가지나, 용융 알루미늄 코팅 강판이 스테인레스 강판에 비해 더 경제적이기 때문에 용융 알루미늄 코팅 강판의 사용이 최근 더 광범위해졌다.

좀 더 나은 내식성과 내열성을 가지는 제품에 대한 요구가 커지면서 미처리(raw) 강판에 다양한 원소를 가하는 다양한 발명이 만들어졌다. 예를 들어 일본국 특허공보(Kokoku) 제 3-48206 호는 내식성이 요구되는 사용을 위해 기지(base) 강판에 Cr 이 가해지는 Cr-함유 강을 게재하고, 일본국 특허공보 제 2-61541 호는 내열성이 요구되는 사용을 위해 기지 강판에 Ti이 가해지는 Ti-함유 강을 게재한다. 이에 부가하여, 일본국 특허공개공보 제 2-150359 호는 스테인레스 강판이 기지 강판으로 사용될 수 있는 예를 게재한다.

반면에, 내식성을 개선하기 위해 알루미늄 코팅욕에 내식성 개선에 효과적인 다양한 원소를 가하려는 다양한 시도가 행해졌다. 예를 들어 일본국 특허공보 제 63-23264 호는 3% 이하의 Si 과 0.5 에서 4% 의 Mn 을 함유하는 코팅막을 게재하고, 일본국 특허공보 제 2-61541 호는 코팅욕에 Cr 을 0.05 에서 2% 까지 가하는 코팅 강판의 제조방법을 게재한다.

일본국 특허공개공보(Kokai) 제 58-18185 호와 제 62-120494 호는 내식성 개선을 위해 알루미늄 코팅막에 Mn과 Cr 양자 모두를 가하는 선행기술의 예이다. 전자는 Al-Zn계 코팅과 관련되며 Zn은 필수불가결한 원소로 존재한다. 후자의 설명에 있어서는 코팅막이라는 용어가 등장하나, 이 용어가 코팅막과 합금막 양자 모두를 의미하는지는 분명치 않다. 상기 문헌의 서술로부터 판단할 때, 그 용어는 아마도 코팅막을 의미하는 것 같다(상세한 설명에서, 나쁜 기계적 성질을 가지는 두꺼운 Al-Si계 합금막이 코팅막과 강판 사이의 계면에 형성된다는 서술에서 그 의미가 나타난다). 여하튼, 상기 문헌은 단순히 Mn, Cr과 Ti을 함유하는 코팅막을 형성시켜 코팅막의 기계적 성질을 개선하고 코팅막위의 크로메이트 코팅 필름으로 내식성을 개선하려는 기술적 개념에 근거한다. 따라서, 상기 문헌은 Mn과 Cr의 내식성에 대한 기여를 전혀 언급하고 있지 않으며, 상기 원소들이 복합적으로 가해지는 경우 일어나는 효과에 대해 전혀 언급하지 않고 있다. 상기 문헌의 예들은 단지 Mn, Cr과 Ti이 독자적으로 가해지는 경우 기계적 성질이 개선될 수 있음을 서술한다. 이에 부가하여, 상기 문헌들은 기계적 성질의 개선을 위해 최소한 0.1%의 Cr이 코팅막에 필요하다고 서술하고 있다.

그러나, 상술한 발명 그 각각은 다음의 문제를 해결하지 못하고 있다. 예를 들어 내식성을 개선하기 위해 Cr이 강에 가해지는 경우, 내식성 그 자체가 개선되는 것은 사실이나, 제강 공정중의 제강, 열간 압연, 냉간 압연, 산세 처리가 특히 곤란해지고, 그 생산 공정 단계 각각은 스테인레스 강 제조공정의 그것과 동등한 것이 되므로 제조 원가가 결과적으로 증가하게 된다. 내식성, 내열성 등이 요구되는 사용을 위한 것과 같이 각기 다른 종류의 강이 필요하게 되므로 제조공정과 각각의 사용을 위한 관리가 필요하고 생산관리가 특히 곤란해졌다.

심지어 Mn과 Cr이 코팅막에 동시에 존재하는 경우, Mn과 Cr의 복합첨가의 시너지(synergy)효과로 생기는 내식성과 내열성은 현재까지는 아직 충분히 밝혀지지 않았다.

반면에 코팅욕에 상기 원소들을 가하는 발명들은 확실하게 코팅막의 내식성을 개선하나 코팅막이 부식으로 제거된 후의 내식성은 통상의 알루미늄 코팅 강판의 내식성과 균등하다. 따라서, 이들 발명들은 강판의 사용기간의 연장측면에서 충분한 효과를 제공하지 못한다.

상술한 알루미늄 코팅욕 혼합물의 조성 이외에 알루미늄 코팅 강판의 기지 강판으로서의 강판의 조성은 그 내식성과 내열성에 관련하여 아직까지는 충분히 밝혀지지 않았다.

이에 부가하여, 여러 가지 사용조건에 따라 그 내식성을 개선하기 위하여 유기물 코팅 필름을 가지는 제품이 알려져 있다. 예를 들어 초기부(primer)와 겉 껍질(top coat)의 두 막을 가지는(2 번 코팅하고 2 번 구운) 상기 코팅 강판과 알루미늄의 기지 껍질을 이용하는 투명한 수지 코팅을 가지는(1 번 코팅하고 1 번 구운) 코팅 강판이 시판되고 있다. 특히 전자는 다양한 방수성(防銹性) 안료(pigment)와 불투명 안료를 함유하는 칼라 강판이다. 상기와 같은 알루미늄 코팅 강판이 건축 자재로 쓰이는 경우 선단 부식(선단 크리프)이 절대적인 문제가 된다. 이 문제는 코팅된 강판에서 일반적으로 통상 관찰되며 상기 강판의 초기 단계에 있어서의 선단 크리프는 코팅된 아연도강판의 그것에 비해 일반적으로 크다. 이것은 아마도 알루미늄 코팅막에 존재하는(금속간 화합물로 존재하는) Si 와 Fe 등이 전기적으로 부(富, rich)해져 이 부분이 음극으로 작용하여 알루미늄의 양극 분해를 유발하는 것 같다. 장기간 동안 선단 크리프의 진행은 느리고 크리프 폭은 점차로 코팅된 아연도강판의 그것에 비해 더 작아지나, 초기 단계에 있어서의 선단 크리프가 크므로 이러한 점에 있어서의 개선이 요구된다. 일본국 특허공보(Kokoku) 제 1-14866 호는 불투명 안료인 칼슘 카보네이트(calcium carbonate)를 2 번 코팅하고 2 번 구운 형식으로 코팅된 강판의 초기부에 혼합하여 이 문제를 해결하고 선단 크리프를 막는 발명의 예이다. 그러나, 이 발명은 안료로 칼슘 카보네이트를 사용하기 때문에 이 안료에 의한 선단 크리프의 제한은 단지 2 번 코팅하고 2 번 구운 형식에만 적용될 수 있고, 1 번 코팅하고 1 번 구운 형식에서는 그 투명성이 필수불가결한 요소이기 때문에 적용될 수 없다.

더군다나, 상기 알루미늄 코팅 강판이 건축 자재나 자동차 연료 탱크의 재료로 사용되는 경우 후술하는 문제점이 생긴다. 환언하면, 알루미늄 코팅 강판의 가공 중 합금막과 코팅막에서 균열(crack)이 생길 수 있으며, 일단 상기의 균열이 생기면 건축 자재의 경우 기지철에서 적갈색 녹이 생겨 외관이 나빠진다. 연료탱크의 경우 상기 균열에서 기지의 부식이 일어나고 사용기간의 급격한 저하를 가져온다. 이러한 문제에 대응하기 위해 여러 방법이 제안되었고, 본 발명의 출원인은 일본국 특허공개공보(Kokai) 제 6-1218713 호에서 코팅막을 연화시키기 위해 코팅 후 열처리를 행하고 고용체를 과포화로 되게 하는 Fe의 석출 처리를 수행하는 방법을 제안했었다. 그러나, 이 방법이 긴 처리시간을 요하기 때문에, 상기 공정은 BAF 어닐링(annealing)이 되고 생산성과 생산 원가 측면에서의 문제점을 아직까지 해결하지 못하였다.

이에 부가하여, 용융 알루미늄 코팅 강판의 생산에 있어서, 최적의 알루미늄 코팅막과 최적의 합금막을 얻기 위한 제조방법과 강판 조성에 대응하는 코팅욕 조성에 의한 용융 알루미늄 코팅욕을 생산하기 위한 생산방법은 아직까지 확립되지 않았었다.

본 발명의 제 1 목표는 우수한 내식성과 우수한 내열성을 가지는 새로운 용융 알루미늄 코팅 강판을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목표는 최적 성분 조성을 가지는 용융 알루미늄 코팅막과 코팅되는 기지 강판과 코팅막 사이에 끼이는 합금막을 포함하는 용융 알루미늄 코팅 강판을 제공하고 그 최적 성분 조성을 얻기 위해 용융 알루미늄 코팅욕 조성을 입증하는 것이다.

본 발명의 제 3 목표는 다양한 사용에 대응할 수 있는 용융 알루미늄 코팅 강판의 기지 판에 가장 적당한 강판 조성을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 4 목표는 내식성을 더욱 향상시키기 위해 상술한 용융 알루미늄 코팅막위에 크로메이트 처리 코팅 필름과 유기 수지 코팅 필름을 포함하는 용융 알루미늄 코팅 강판을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 5 목표는 코팅막을 연화시키기 위해 최적 코팅욕 조성으로 알루미늄 코팅이 행해진 후 단시간 동안 어닐링을 적용하여, 합금막에 그 출발점을 가지면서 가공 중 발생하는 균열이 코팅막을 통하여 침투하는 것을 방지하는 것이다.

마직막으로 본 발명은 용융 알루미늄 코팅 강판을 위한 최적의 생산방법을 제공한다.

본 발명의 발명가들은 용융 알루미늄 코팅 강판의 다양한 성질에 영향을 주는 코팅막과 합금막의 성질에 관하여 여러 가지 실험을 행하여 다음의 결과를 알아냈다. 환언하면, Mn과 Cr이 복합적으로 알루미늄 코팅욕에 가해지는 경우, 그 원소들은 균일하게 코팅막으로 분산되지 않고 합금막으로 현저하게 농축된다. 이것이 상기 원소들이 복합적으로 가해지는 경우 처음으로 관찰되는 현상이다. 더욱 상세하게는, 코팅막에서 이들 원소의 농도는 가해진 양의 약 1/5에서 약 1/10이고, 그 나머지는 합금막에 농축된다. 상기 원소들은 특히 합금막 중에서도 코팅막과 합금막 사이의 계면 근처에 농축된다.

반면에 내식성의 측면에서는, 일본국 특허공보(Kokoku) 제 6-11906 호에서 서술하고 있는 것처럼 코팅막에 Cr을 가하면 내식성이 향상될 수 있다. 이에 부가하여, 내식성과 내열성 양자 모두가 현저히 개선될 수 있음이 발견되었는데 이것은 아마도 Mn과 Cr이 합금막의 코팅막면에 농축하여 부식이 일어날 때 내식성을 개선하기 때문인 것같다.

코팅욕에 있어서 Sn, Zn 등은 용융 알루미늄 코팅 강판의 내식성에 현저히 악영향을 주는 원소들이다. 따라서, 본 발명은 상술한 Mn과 Cr을 가하고 Sn과 Zn의 불순물을 일정량 이하로 제한하여 우수한 내식성과 내열성을 가지는 용융 알루미늄 코팅 강판을 얻을 수 있었다. 이에 부가하여, 상기 코팅욕 조성은 특정량의 Mn, Cr, Fe와 Si을 가하거나 특정량의 Mn, Cr, Fe와 Si을 가함과 동시에 Sn과 Zn등의 불순물을 일정량 이하로 제한하여 우수한 내식성과 내열성을 가지는 용융 알루미늄 코팅 강판을 얻을 수 있다.

그에 부가하여, 본 발명은 우수한 내식성과 내열성을 모두 가지는 용융 알루미늄 코팅 강판에 쓰이는 기지 판의 조성을 명확하게 한다.

환언하면, 본 발명의 핵심을 다음에 있다.

1. 용융(hot dipped) 알루미늄 코팅 강판에 있어서,

상기 강판 표면에 증착되고, 중량 퍼센트로

Si : 2에서15%,

Fe : 1.2% 이하,

Mn : 0.005에서 0.6%,

Cr : 0.002에서 0.05%, 그리고

그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물이고, 상기 불순물중 Sn과 Zn의 합이 1% 이하인 것으로 구성되는 코팅막,

상기 강판과 코팅막 사이에 7㎛ 이하의 두께로 증착되고, 중량 퍼센트로

Fe : 20에서 50%,

Si : 3에서 20%,

Mn : 0.1에서 10%,

Cr : 0.05에서 1%, 그리고

그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 평균조성을 가지는 합금막을 포함하는 것을 특징으로 하는 우수한 내식성과 우수한 내열성을 가지는 용융 알루미늄 코팅 강판.

2. 1 번에 있어서, 크로메이트 처리 코팅 필름과 크로메이트 처리 코팅 필름상의 유기물 수지 코팅 필름이 상기 용융 알루미늄 코팅 강판의 표면에 증착되는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 건축 자재용 코팅 용융 알루미늄 코팅 강판.

3. 2 번에 있어서, 상기 유기물 수지 코팅 필름이 투명하고 그 두께가 1에서 15㎛인 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판.

4. 1 번에 있어서, 상기 강판의 강 성분이 중량 퍼센트로

C : 0.02% 이하,

Mn : 0.1에서 0.6%,

Ti : 0.1에서 0.5%,

N : 0.004% 이하,

Al : 0.01에서 0.08%, 그리고

그 잔부는 실질적으로 Fe와 피할 수 없는 불순물로 구성되는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판.

5. 4 번에 있어서, 상기 강판의 강 성분이 중량 퍼센트로 Cr을 1% 이하로 함유하는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판.

6. 1 번에 있어서, 상기 강판의 강 성분이 중량 퍼센트로

C : 0.02% 이하,

Mn : 0.6에서 2%,

Ti : 0.1에서 0.5%,

N : 0.004% 이하,

Al : 0.01에서 0.08%, 그리고

그 잔부는 실질적으로 Fe와 피할 수 없는 불순물로 구성되는 강 조성에 부가하여,

중량 퍼센트로 1.5% 이하의 Si, 0.1% 이하의 P와 0.0003% 이하의 B 로 이루어진 군에서 선택된 종 중에서 최소한 하나가 가해지는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판.

7. 1 번에 있어서, 상기 강판의 강 성분이 중량 퍼센트로

C : 0.01% 이하,

Si : 0.1% 이하,

N : 0.0015에서 0.006%,

Al : 0.01% 이하, 그리고

8. 1 번에 있어서, 상기 강판의 강 성분이 중량 퍼센트로

C : 0.02% 이하,

Mn : 0.1에서 1.5%,

Si : 0.2% 이하,

Ti : 0.1에서 0.5%,

Cr : 1에서 9%,

N : 0.004% 이하,

Al : 0.01에서 0.08%, 그리고

그 잔부는 실질적으로 Fe와 피할 수 없는 불순물로 구성되는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 크롬-함유 형 용융 알루미늄 코팅 강판.

9. 강 성분이 중량 퍼센트로

C : 0.02% 이하,

Mn : 0.1에서 1.5%,

Si : 0.2% 이하,

Ti : 0.1에서 0.5%,

Cr : 10에서 25%,

N : 0.004% 이하,

Al : 0.01에서 0.08%,

다음으로 구성되는 군으로부터 선택되는 종들 중 적어도 하나

Ni : 0.1에서 1%,

Mo : 0.1에서 2%, 그리고

Cu : 0.1에서 1%, 그리고

그 잔부는 실질적으로 Fe와 피할 수 없는 불순물을 함유하는 스테인레스 강판 ;

상기 강판의 표면에 증착되고, 중량 퍼센트로

Si : 2에서 15%,

Fe : 1.2% 이하,

Mn : 0.005에서 0.6%,

Cr : 0.05에서 0.2%, 그리고

그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물이고, 상기 불순물중 Sn과 Zn의 합이 1% 이하인 것으로 구성되는 코팅막; 그리고,

Fe : 20에서 50%,

Si : 3에서 20%,

Mn : 0.1에서 10%,

Cr : 1에서 5%, 그리고

그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 평균조성을 가지는 합금막을 포함하는 상기 강판을 포함하는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 스테인레스 형 용융 알루미늄 코팅 강판.

10. 용융 알루미늄 코팅 강판의 제조방법에 있어서,

Si : 3에서 15%,

Fe : 0.5에서 3.5%,

Mn : 0.05에서 1.5%,

Cr : 0.01에서 0.2%, 그리고

그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물이고, 상기 불순물중 Sn과 Zn의 합이 1% 이하인 것으로 구성되는 조성을 가지는 코팅욕을 사용하여,

Si : 2에서 15%,

Fe : 1.2% 이하,

Mn : 0.005에서 0.6%,

Cr : 0.002에서 0.05%, 그리고

그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물이고, 상기 불순물중 Sn과 Zn의 합이 1% 이하인 것으로 구성되는 코팅막을 만드는 단계,

Fe : 20에서 50%,

Si : 3에서 20%,

Mn : 0.1에서 10%,

Cr : 0.05에서 1%, 그리고

그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 평균조성을 가지는 합금막을 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판의 제조방법.

11. 10 번에 있어서, 코팅욕의 Cr 농도가 중량 퍼센트로 0.01에서 0.1% 이하까지인 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판의 제조방법.

12. 10 번에 있어서, 코팅막의 증착량이 양 표면에 적어도 60g/m²이고 열처리가 다음의 조건 A, B, C, D, E와 F로 주어지는 범위에서 행해지는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판의 제조방법:

A: (5초, 510℃), D: (30시간, 300℃)

B: (1분, 530℃), E: (1분, 300℃)

C: (30시간, 530℃), F: (5초, 450℃)

13. 12 번에 있어서, 용융 알루미늄 코팅에 이어서 크로메이트 처리와 수지 코팅이 행해지는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판의 생산방법.

지금부터, 본 발명의 한정 이유를 설명할 것이다. 우선, 코팅막의 조성과 코팅욕의 조성이 설명될 것이다.

Si: 코팅막과 합금막이 용융 알루미늄 코팅 강판에 만들어진다. 이 합금막은 경(hard)하고 취성이 있어(brittle), 코팅 부착성을 방해한다. 이 악영향을 줄이기 위해, Si가 약 10% 의 양으로 코팅욕에 가해져 합금막의 성장을 제한한다. 본 발명에 있어서도 역시 Si가 같은 목적으로 가해진다. 이 목적을 달성하기 위해 적어도 3%의 Si가 코팅욕에 필요하고, 동시에 코팅막에서의 Si 양이 약 2%가 된다. 반면에, 많은 양의 Si가 가해지는 경우 다량의 Si이 초기상으로 코팅막에 만들어지고, 내식성에 악영향을 준다. 따라서, 그 상한은 15%로 정해진다. 이 경우 코팅막과 코팅욕 양자에서의 Si 의 양은 15% 이다.

Fe: Fe는 코팅되는 강판으로부터나 욕 내부의 장치로부터 보급되고, 본 발명에 있어서는 특별히 따로 가해지지는 않는다. 일반적으로, 약 0.2 에서 약 0.8% 의 Fe가 역시 코팅막에 함유된다. Fe가 내식성에 악영향을 주므로 그 양은 적은게 바람직하고, 코팅막에서의 상한은 1.2%로 정해진다. 바람직하게는 그리고 원래는 Fe의 양이 적을수록 좋지만, 상술한 바와 같이 피할 수 없게 혼합되는 이 성분의 양을 완전하게 없애는 것은 매우 어렵다. Fe는 코팅욕에서도 역시 피할 수 없는 원소이고, 그 제거는 거의 불가능하다. Fe를 강제적으로 없애려는 시도가 행해지는 경우 욕 장치로부터의 보급이 일어날 것이다. 따라서, 욕 내부에서의 하한은 0.5%로 정해지고, 욕 내부에서의 상한은 드로스(dross)에 기인하는 욕 외관의 오염이 생기기 때문에 3.5%로 정해진다.

Mn: 이 성분은 본 발명에 있어서 특히 중요하다. 합금막에 농축되는 경우, Mn은 현저하게 내식성과 내열성을 개선한다. 이 효과를 이용하기 위해 적어도 0.05%의 Mn이 코팅욕에 가해져야만 한다. 코팅이 이 코팅욕에서 행해지는 경우, 적어도 0.005%의 Mn이 코팅막에 함유되고, 이 농도가 코팅막에 있어서의 하한값으로 정해진다. 반면에, Mn의 코팅욕에의 용해도는 통상적인 코팅 온도인 650℃에서 약 0.7%이다. Al-Mn 이원계 상태도에서, Mn의 용해도는 약 2%이나, Si, Fe등을 함유하는 코팅욕에서는 용해도가 떨어지는 것 같다. 따라서, 적어도 0.7%의 Mn을 용해시키기 위해서 욕 온도를 높여야 하나, 욕온도가 올라가는 경우 합금막에 조대한 두께로 성장하여 부착성이 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 이유 때문에 욕 내부 Mn 농도의 상한은 1.5%로 정해진다. 상기 코팅욕으로 코팅이 행해지는 경우 코팅막의 Mn 농도는 최대 약 0.6%이고, 이 값이 코팅막에서의 Mn의 상한으로 사용된다.

Cr: Cr은 Mn과 같은 경우로 본 발명에 있어서 중요한 성분이다. Cr은 특히 내식성에 큰 영향을 발휘하고, 합금막에 Mn을 농축시키는 효과를 강화시킨다. 이러한 효과를 얻기 위해, 적어도 0.01%의 Cr이 코팅욕에 필요하다. 이 경우 약 0.002%의 Cr이 코팅욕에 함유되는 경우 코팅막에서의 하한 값은 이 값으로 정해진다. 더군다나, Cr의 코팅욕에서의 용해도가 Mn과 같은 경우로 낮아 650℃에서 약 0.1%이다. 더 많은 양의 Cr을 용해시키기 위해 욕 온도가 올라가야 한다. 그러면 합금막이 조대한 두께로 성장한다. 따라서, 욕에서 Cr 양의 상한값은 0.2% 이하이고 아마도 0.1% 미만일 것이다. 욕에서의 Cr 양이 0.2%일 때 코팅막에서의 Cr 양이 약 0.05%이기 때문에 이 값이 코팅막에서의 Cr 양의 상한 값으로정해진다. 상태도에서, Al-Cr계의 Cr용해도는 약 0.4%이나 그 용해도는 Mn의 경우와 같은 이유 때문에 떨어지는 것으로 생각된다.

Cr 과 Mn 이 복합적으로 가해지는 경우 양 성분이 합금막에 농축하는 이유는 아직까지 밝혀지지는 않았지만, Cr 과 Mn 이 Fe 농도가 높은 기지 강판면으로 이동하는 것으로 믿어지는데 그 이유는 Cr-Mn-Fe(-Al-Si)계인 안정한 금속간 화합물(intermetallic compund)이 형성되기 때문이다.

Zn 과 Sn: 이 성분들은 Al의 내식성에 매우 해롭고 백색 녹이 생길 가능성을 크게 한다. 따라서, 이들 성분의 총 합은 코팅막과 코팅욕 양자에 있어서 1% 이하로 제한되어야 한다.

다음으로, 합금막 조성의 제한 이유가 설명될 것이다.

Si: 상술한 바와 같이, 3에서 15%의 Si이 합금막의 성장을 억제하기 위해 코팅욕에 가해졌다. 이 경우 합금막에서의 Si 농도는 3에서 20%이다. 따라서, 합금막에서의 Si 양은 이 범위로 제한된다.

Fe: 합금막은 우선적으로 코팅욕에 있는 Al과 Si가 기지 강판에 있는 Fe와 반응하여 만들어진다. 이 경우 합금막의 Fe 농도는 20에서 50%이다. 따라서, 합금막에서의 Fe 양이 이 범위로 제한된다.

Mn: 욕에 가해지는 경우, Mn은 Cr의 효과 때문에 합금막에 농축되고 상술한 바와 같이 내식성, 내산화성, 부착력 등의 여러 성질을 현저하게 개선한다. 이러한 효과를 충분히 이용하기 위하여, 적어도 0.1%의 Mn이 가해져야 한다. 반면에, 욕에서의 Mn 농도가 그 상한에 가깝기 때문에 합금막에서의 Mn 농도 역시 그 상한에 가깝고, 그 상한은 약 10%로 정해진다.

Cr: Cr 역시 Mn의 경우와 같이 합금막에 농축된다. 상기 Cr 역시 내식성을 개선하는 것으로 믿어지며, 이 효과는 Cr의 양이 적어도 0.05%일 때 얻어질 수 있다. Cr 의 상한값은 역시 코팅욕에 가해질수 있는 Cr 의 양에 의존하고 1.0%이다. 더군다나, 기지 강판이 1에서 9%의 Cr을 함유하는 크롬 강이거나 10에서 25%의 Cr을 함유하는 스테인레스 강인 경우, 상기 강에 함유되어 있는 Cr이 합금막으로 확산되고 합금막에서의 전체 Cr 양을 증가시킨다. 따라서, 1에서 5%의 Cr 양이 허용된다.

합금막의 두께에 관하여는, 조대한 두께가 부착력을 방해하므로 그 상한이 7㎛로 정해진다. 부착력의 측면에서, 상기 합금막은 얇은 것이 바람직하다. 따라서, 그 하한은 특별히 정해지지 않으나 합금막의 상기 두께는 통상의 공정 조건에서 2부터 3㎛까지이다.

다음으로 용융 알루미늄 코팅 강판에 사용되는 다양한 기지 강판이 설명될 것이다.

이미 설명한 바와 같이, 본 발명의 강판은 내식성과 내열성이 요구되는 자동차 배기계, 건축, 가정용 전기 기구, 다양한 가열 장치등의 재료로 주로 사용된다. 따라서, 기지 강판의 성분 조성은 상술한 코팅막의 특성을 이용할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 발명가들은 용융 알루미늄 코팅의 특성을 충분히 이용할 수 있는 강 재료를 연구하여 다음의 성분 조성을 가지는 강 재료를 찾아냈다.

통상의 Al 킬드(killed) 강과 Ti, Nb 등을 함유하는 IF 강(Interstitial Free steel) 이외에도 Cr-함유 강, Mn, Si, P 등을 함유하는 고강도강, 고용-N 함유강, Cr-함유 강, 스테인레스형 재료 등과 같이 현재 알루미늄 코팅에 사용되는 모든 기지 강판이 본 발명에 사용되어질 수 있고, 본 발명은 이 기지 강판에의 용융 알루미늄 코팅의 특성을 극대화하여 이용할 수 있도록 그 성분 조성을 특히 제한한다. Ti-IF 강이 알루미늄 코팅 후에 내열성에 기여하는 Ti를 함유하므로 코팅후 이 강은 코팅 후의 Al 킬드 강에 비해 훨씬 큰 내열성을 가진다. 본 발명에 의하여 비록 Al 킬드 강의 내열성이 역시 현저하게 개선되지만, 상기 Ti-IF 강이나 Ti 가 더 많이 가해진 강판이 내열성이 특히 요구되는 사용에 공(供)해지는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 강 성분 제한의 이유를 설명하기 전에 각 종류강의 특성이 설명될 것이다.

우선, Ti-함유 강(Ti-containing steel)은 그 내산화성이 크다는 점에 특성이 있다. C, N 등과 같은 침입형 원소(Interstitial atom)가 Ti가 첨가되어 가능한 한 줄어들고 C 와 N 이 고착된 이들 강에 있어서, Ti는 C 와 N을 고착하는 효과뿐만이 아니라 매우 작은 미코팅부의 산화를 억제하는 효과를 주고 내산화성의 개선에 기여한다. Cr 역시 내산화성에 기여하고 어떤 경우에는 첨가되는 것이 바람직하다. 본 발명은 내열성을 더욱 개선하고 내식성에 역시 현저하게 기여한다.

다음, 고강도강(high strength steel)은 그 용어 자체의 의미로는 고강도를 가지는 강의 종류이고 심지어 고온에서도 상기 강도의 저하가 그리 크지 않은 특징이 있다. 동시에, 이 강은 고온에서 사용되기 때문에, 상기 강은 큰 내산화성을 가져야 하고, 그 이유 때문에 상기 C와 N의 함량이 적고 Ti가 가해진다. 고온 강도에 기여하는 원소는 Mn이고, Si, P와 B를 좀 더 가하면 더 나은 효과가 얻어진다. 본 발명은 상기 내열성과 내식성을 더욱 개선한다.

다음, 고용-N 함유 강(sol-N containing steel)은 고온에서 고광택유지 성질을 가지는 강의 종류이다. 일반적으로, Al-코팅은 미려한 금속 광택을 가지며 단열판으로서 광범위한 사용에 공해진다. 그러나 이 강이 400℃ 이상의 온도로 가열되는 경우, 상기 Al-Si 코팅막과 기지 철이 서로 반응하여 합금막의 성장을 유발한다. 상기 강이 장시간 동안 가열되는 경우, 합금막이 표면막의 최외곽부까지 성장하고 상기 표면은 합금막의 검은 빛깔을 띠게 된다. 그리고는, 단열판으로써의 기능은 상실한다; 따라서, 합금막 성장을 억제할 수 있는 원소의 첨가가 필요하다. 고용 N이 상기 강에 가해지는 경우, 이 고용 N은 코팅막이나 합금막의 Al과 반응하고, 코팅시에 AlN의 확산억제막(diffusion restriction layer)이 만들어진다. 이 막은 Al-Si 코팅막과 기지 철 사이의 반응을 제한하므로 상기 강은 약 550℃의 온도까지 광택유지성질을 보유할 수 있다. 고용-N 을 잔류시키기 위해서는 Si, Al 등과 같은 N과 반응하는 원소의 양이 가능하면 적어야 한다. 본 발명은 이 광택유지 성질을 더욱 개선한다.

지금까지 설명한 강의 종류들은 모두 내열성을 얻기 위한 성분을 함유하고 있으나 크롬-함유 강에서 Cr 은 주로 내식성을 얻기 위한 목적을 가진 성분이다. Cr 함량이 증가하면 증가할수록 알루미늄 코팅 강판의 내식성은 향상된다. 이러한 효과는 Cr이 코팅중에 합금막과 코팅막으로 확산하기 때문이다. 이러한 경우, 코팅막과 합금막 양자의 내식성이 개선될 수 있다. 이에 부가하여 내열성도 개선될 수 있다. 환언하면, 본 발명은 내열성뿐만 아니라 내식성도 더욱 개선시킬 수 있다.

기지 강판의 종류와 그 성분 조성이 아래에 상세하게 나와 있다.

1) 우선, Ti-IF 강판의 조성에 있어서, 기지 강판은 다음 성분을 중량 퍼센트로 포함한다:

C : 0.02% 이하,

Mn : 0.1에서 0.6%,

Ti : 0.1에서 0.5%,

N : 0.004%,

Al : 0.01에서 0.08%,

Cr : 필요한 경우 1% 이하,

그리고 그 잔부는 Fe와 피할 수 없는 불순물.

2) 다음, 고강도 강판의 조성에 있어서, 기지 강판은 다음 성분을 중량 퍼센트로 포함한다:

C : 0.02% 이하,

Mn : 0.6에서 2.0%,

Ti : 0.1에서 0.5%,

N : 0.004%,

Al : 0.01에서 0.08%,

필요한 경우 1.5% 이하의 Si, 0.1% 이하의 P와 0.003% 이하의 B로 이루어진 군에서 선택되는 종 중에서 적어도 하나, 그리고

그 잔부는 Fe와 피할 수 없는 불순물.

이에 부가하여, 상기 고용-N 함유 강판에 있어서는, 기지 강판이 중량 퍼센트로 다음으로 이루어진다:

C : 0.02% 이하,

SiO : 0.01% 이하,

N : 0.0015에서 0.0060%,

Al : 0.01% 이하, 그리고

그 잔부는 Fe와 피할 수 없는 불순물.

3) 상기 Cr 함유 강판의 조성에 있어서는, 기지 강판은 다음 성분을 중량 퍼센트로 포함한다:

C : 0.02% 이하,

Mn : 0.1에서 1.5%,

Si : 0.2%,

Ti : 0.1에서 0.5%,

Cr : 1에서 9%,

N : 0.004%,

Al : 0.01에서 0.08%,

그 잔부는 Fe와 피할 수 없는 불순물.

4) 스테인레스 강판의 조성에 있어서는, 기지 강판은 다음 성분을 중량 퍼센트로 포함한다:

C : 0.02% 이하,

Mn : 0.1에서 1.5%,

Si : 0.2%,

Ti : 0.1에서 0.5%,

Cr : 10에서 25%,

N : 0.004%,

Al : 0.01에서 0.08%,

그 잔부는 Fe와 피할 수 없는 불순물.

다음으로, 각 판의 성분 조성의 제한 이유를 설명한다.

C : C 성분이 증가하는 경우, 결정 입계 석출 탄화물이 일반적으로 증가해 상기 강에 있어서 결정 입계 부식이 강해진다. 따라서, 상기 C 의 양은 적은 것이 바람직하고, 본 발명에 있어서는 0.2% 이하로 제한된다.

그러나, 고용-N 함유 강에서의 상기 C 양은 0.01% 이하이다. 그 이유는 C가 Al-Si 코팅막과 Fe 사이의 반응을 촉진하는 원소이고, C양이 이 제한을 초과하는 경우, 합금 반응(alloying reaction)을 억제하는 효과가 심지어 고용-N이 존재하는 때에도 충분히 얻어질 수 없기 때문이다.

Mn : Mn은 강판의 통상의 강도와 고온 강도에 기여하는 원소이다. 보통강의 제조방법에 있어서 Mn 양이 0.1% 이하로 낮아질 수 없기 때문에, 이 양이 하한으로 정해진다. 기계적 성질이 중요한 상한값은 약 0.6%이나 600℃ 이하의 온도에서 강도를 유지하기 위하여, 상기 Mn 양은 적어도 0.6%이고 기계적 성질의 제한을 고려하는 상한으로써는 2.0% 이하이다.

Ti : Ti 은 강의 C와 N과 반응하거나 외부로부터 개재된 산소와 반응하는 원소이고, 알루미늄 코팅 강판의 내열성을 개선한다. 이 효과를 얻기 위하여는, Ti의 양이 적어도 C와 N의 합의 약 20배는 되어야 하고, 그 하한은 C와 N의 값에 대응하는 필요량으로써 0.1%까지로 정해지고 공업적으로 줄어들 수도 있다(C+N: 0.003에서 0.004%). 반면에, 내열성을 개선시키기 위한 Ti의 효과는 상기 양이 너무 커지면 포화에 다다르므로 그 상한은 0.5 로 정해진다.

Cr : Cr은 역시 내열성의 개선에 기여하는 원소이고, 필요한 경우 통상의 기지 강판에 가해진다. 그러나, 그 효과는 Ti 만큼 크지는 않다. 반면에, Cr 양이 증가하는 경우 그 강판의 기계적 성질은 악화된다. 따라서, 그 상한은 1%로 정해진다.

그러나, 내식성은 Cr 양의 증가에 따라 현저하게 개선될 수 있다. 따라서, Cr은 내식성이 특히 요구되는 사용에 있어서는 약 1부터 9%까지의 양으로 가해질 수 있다. 첨가량이 1% 이하라면 내식성 개선은 충분하지 못하다. 반면에 Cr이 9%를 초과하는 양으로 가해지는 경우 Cr은 수축이 곤란하므로 용융 코팅 공정중에 표면 농화를 일으키게되어 코팅이 어려워진다. 그러나, 코팅 방법을 바꾸면 코팅이 스테인레스 강과 같은 것에는 행해질 수 있고, 약 10에서 약 25%의 Cr을 함유하는 스테인레스 강을 사용하면 극도로 큰 내식성이 얻어질 수 있다. Cr 양이 10% 미만인 경우에는 내식성의 효과가 충분하지 못하고, 그 양이 25%를 초과하는 경우, 내식성의 효과는 포화에 다다르고, 이에 부가하여, 강판의 기계적 성질이 상실된다.

Al : Al은 용강의 정련 과정중 강중 산소를 조정할 목적으로 가해진다. 그러나, 상기 Al의 양이 너무 큰 경우, Al에 의해 코팅능(coating ability)이 방해를 받고 코팅 결함이 발생한다. 이에 부가하여, 강판의 기계적 성질이 떨어진다. 이러한 이유 때문에 그 하한과 상한이 각각 0.01%와 0.08%로 정해진다.

그러나, 상기 Al의 양은 고용-N 함유 강에서는 0.01% 이하이다. Al이 상기 강에 존재하는 경우 쉽게 N과 반응하여 강중에서 AlN을 형성하여 광택유지 성질에 기여하는 고용-N이 적어진다. 이러한 이유 때문에 그 양이 제한된다.

N : N은 강의 기계적 성질을 악화시키는 원소이고, Ti와 결합하게 되므로 사용되는 Ti의 양을 증가시킨다. 따라서, N의 양은 적은 것이 바람직하고 그 상한은 0.004%로 정해진다.

그러나, 상기 N의 양은 고용-N 함유 강에서는 0.0015부터 0.0060%까지이다. 만약 상기 양이 0.0015% 이하라면 광택유지 성질에 필요한 고용-N은 충분히 얻어질 수 없고, 초과량에 해당하는 고용-N은 기계적 성질을 악화시킨다. 따라서, 그 상한은 0.0060%로 정해진다.

이에 부가하여, 다음의 원소들이 다양한 목적으로 본 발명에 사용되는 기지 강판에 첨가된다.

Si : 고용-N 함유 강에 있어서 Si의 양은 0.2% 이하로 제한된다. Si는 N과 반응하여 SiN과 Si₃N₄를 형성하며 결과적으로 고용-N을 감소시킨다.

반면에 고강도강의 경우에 있어서는 상기 경우에 의존하여 가해지고, 그 양은 1.5% 이하까지로 제한된다. 많은 양의 Mn 등을 함유하는 고강도강의 경우에는 Si가 통상의 강도와 고온 강도를 향상시킨다. 이러한 경우, Si의 양이 많을수록 그 강도가 향상되나, Si이 코팅 공정중 강판의 표면에 규산화물을 형성하여 코팅 젖음성을 악화시킨다. 따라서, 그 상한이 1.5%로 정해진다.

P : P은 Si의 경우와 같이 통상의 강도와 고온 강도를 향상시킨다. P의 첨가량이 많을수록 그 강도가 향상된다. 그러나, 그 양이 0.1%를 초과하는 경우, 용접능(weldability)이 낮아지고 결함이 얼룩진 용접 덩어리부(spot weld nugget portion)에 생긴다. 따라서, 그 상한은 0.1%까지로 정해진다.

B : B은 입계상에 B 화합물로 석출하여, 고온에서 결정립이 조대 결정으로 성장하는 것을 억제하고 고온 강도를 향상시키는 효과를 가져온다. 그러나 그 첨가량이 너무 많은 경우 용접 등이 행해지는 때 열 유입에 기인하는 급냉이 일어나서 상기 강이 너무 경해지므로 용접부에서의 연성이 악화된다. 따라서, 그 상한은 0.3%까지로 정해진다.

10에서 25%의 Cr을 함유하는 스테인레스 강이 기지 강판으로 사용되는 경우, 0.1에서 1% 양의 Ni, 0.1에서 2% 양의 Mo, 0.1에서 1% 양의 Cu 중 적어도 하나가 선택적으로 가해질 수 있다. Cr과 함께 존재하는 경우 Ni과 Mo은 국부 부식의 진행을 억제하는 효과를 주고, Cu는 내식성을 더욱 향상시키는 효과를 가져온다.

다음으로, 본 발명에 있어서 크로메이트 코팅 필름과 유기물 수지 필름이 용융 알루미늄 코팅 강판에 적용될 수 있다. 상술한 바와 같이 상기 코팅 필름은 2 번 코팅하고 2 번 구운형과 1 번 코팅하고 1 번 구운형을 포함한다. 본 발명에 있어서, 내식성을 얻기 위해 초기부와 겉껍질(top coat)이 적용되는 경우가 있고, 미려한 알루미늄 코팅의 외관을 얻기 위해 투명한 코팅 필름인 1 번 코팅하고 1 번 굽는 것이 적용되는 경우가 있다. 후자에 있어서, 코팅 필름의 두께는 1에서 15㎛이고, 그 상세한 내용과 한정 이유가 설명될 것이다.

본 발명에 있어서 크로메이트 코팅 필름은 그 주성분이 크롬 화합물이다. 그러나, 내식성을 얻기 위해 실리카(silica)를 함유할 수도 있고, 표백을 위해서 인산을 함유할 수도 있다. 그 두께는 Cr 증착량의 단위로 약 5에서 약 40mg/m²이고 안정한 방수(防銹, rust-proofing)효과가 이 범위에서 얻어진다.

수지 코팅 필름와 경우에, 방수성 안료 등을 함유하는 초기부 코팅과 염료 등을 함유하고 초기부 코팅에 증착되는 겉껍질 필름이 일반적으로 적용된다. 초기부 코팅은 에폭시형(epoxy type), 아크릴형(acrylic type), 페녹시형(phenoxy type), 우레탄형(uretane type) 등 중 어느것일 수 있으며, 겉껍질 코팅은 아크릴형, 폴리우레탄형(polyuretane type), 알키드형(alkyd type), 우레탄형, 실리콘 폴리에스터형(silicon ployester type), 실리콘 아크릴형(silicon acrylic type), 플루오린형(fluorine type)등 중 어느 것일 수 있다. 스트롬튬 크로메이트(strontium chromate), 칼슘 크로메이트(calcium chromate), 아연 크로메이트(zinc chromate) 등이 방수성 안료로 사용될 수 있다.

투명 수지 코팅 필름과 관련하여서는, 코팅된 알루미늄 코팅 강판은 일반적으로 압연 등에 의해 다양한 생산품의 형태로 변형되는데, 예를 들면 알루미늄 코팅 강판이 집혀져서 성형기에 넣어지는 경우 강판의 내식성과 표면 성질이 악화될 것이다. 이러한 문제점을 막기 위해서 수지 코팅(resin coating)이 행해진다. 그러나, 용융 알루미늄 코팅 강판의 코팅막이 연하기 때문에 복잡한 형상으로 가공하거나 압연한 후 프레스 가공이 행해지는 가혹한 가공 조건하에서는 코팅막이 긁혀지는 것이나 이러한 긁힘(scratch)에 적갈색의 녹이 발생하는 것은 피할 수 없는 것이다. 이러한 긁힘이나 긁힘에의 적갈색의 녹의 발생은 압연 성형의 경우 보다는 더 큰 마찰을 가져오는 프레스 가공에서 더욱 현저하다. 이러한 문제점을 막기 위해서, 밀랍(wax)을 함유하는 투명 수지 코팅이 효과적이고, 상기 투명 수지 코팅 필름은 1에서 15㎛의 두께로 적용된다. 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 알키드 수지, 실리콘-수정(silicone-modified) 수지, 우레탄 수지, 플루오로 수지 등과 같은 다양한 수지가 상기 투명 수지로 사용된다.

필름 두께를 제한하는 이유는 다음과 같다. 그것이 1㎛ 미만인 경우 균일한 코팅 필름을 만들기가 어렵고 반면에 15㎛를 넘어서는 경우 긁힘 방지 효과가 포화에 다다르게 되고 생산원가가 높아진다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 알루미늄 코팅 강판은 우수한 내식성과 우수한 내열성을 갖고, 그러한 우수한 성질의 원인은 아마도 합금막과 코팅막 사이의 계면 근처에 농축된 Mn과 Cr이 큰 영향을 발휘하는 것 같다. 특히, 끝면과 긁힘부로부터의 부식의 전파가 크게 억제되고, 가공시의 긁힘부와 얼룩 용접부에서 큰 내식성과 큰 내열성이 얻어진다. 이 효과는 적정 범위로 규정되어 사용되어지는 기지 강판의 특정 조성을 조합하여 더욱 크게 할 수 있다. 이에 부가하여, 크로메이트 코팅 필름과 투명한 수지 코팅 필름을 가지는 산물은 큰 크리프 억제 효과를 갖는다. 필요하다면, 외관을 더욱 향상시키기 위해 양자의 표면에 그에 부가하여 150에서 300 g/m²의 제로 스팽글(zero spangle) 처리가 행해질 수도 있다.

상기 알루미늄 코팅 강판은 아래와 같은 생산방법으로 생산된다.

내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판의 생산방법은 아래의 단계를 포함한다:

중량 퍼센트로 다음으로 구성되는 코팅막을 만드는 단계:

Si : 2에서 15%,

Fe : 1.2% 이하,

Mn : 0.005에서 0.6%,

Cr : 0.002에서 0.05%, 그리고

그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물이고, 상기 불순물중 Sn과 Zn의 합이 1% 이하;

강판의 표면위에; 그리고

상기 강판과 코팅막 사이에 7㎛ 이하의 두께로 증착되고, 중량 퍼센트로 다음으로 구성되는 평균 조성을 가지는 합금막을 만드는 단계:

Fe : 20에서 50%,

Si : 3에서 20%,

Mn : 0.1에서 10%,

Cr : 0.05에서 1%, 그리고

그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물;

그런데 상기의 단계는 다음으로 구성되는 조성을 가지는 코팅욕을 사용한다:

Si : 3에서 15%,

Fe : 0.5%에서 3.5%,

Mn : 0.05에서 1.5%,

Cr : 0.01에서 0.2%, 그리고

그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물이고, 상기 불순물중 Sn과 Zn의 합이 1% 이하; 그리고 코팅막의 증착량은 양 표면에 적어도 60 g/m²이고 열처리가 다음의 조건 A, B, C, D, E와 F로 주어지는 범위에서 행해진다:

A : (5초, 510℃), D : (30시간, 300℃)

B : (1분, 530℃), E : (1분, 300℃)

C : (30시간, 530℃), F : (5초, 450℃)

이에 부가하여, 본 발명은 상술한 조성을 가지는 코팅욕을 사용하여 각각 상술한 조성을 가지는 코팅막과 합금막을 포함하는 형식으로 코팅을 행하고 조건 A, B, C, D, E와 F로 주어지는 범위내에서 열처리를 행하는 것을 포함하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판의 생산방법을 제공한다.

상기 생산방법은 내식성과 내열성 이외에 가공 후 내식성을 현저하게 개선할 수 있으며, 상기 방법에 의해 이미 언급한 바와 같이 코팅막으로 침투하는 결함의 형성을 방지할 수 있게 된다.

본 발명의 발명가들은 용융 알루미늄 코팅 강판의 코팅막을 좀 더 유연하고 좀 더 신속하게 만들 수 있는 방법에 관해 새로운 발견을 했다. Mn과 Cr이 알루미늄 코팅욕에 복합적으로 가해지는 경우, 코팅 후 연화(softening) 효과가 즉시 얻어질 수 없으나, 본 발명의 발명가들은 코팅막의 연화 효과가 후속하는 어닐링시에 매우 빠르고 매우 강하게 나타날 수 있다는 것을 발견했다. 상기 성분들이 코팅욕에 가해지는 경우, 상기 성분들은 코팅막에 균일하게 분산되지 않고 합금막에 현저하게 농축된다. 더욱 상세하게는 코팅막에서의 상기 성분들의 농도는 가해진 양의 약 1/5에서 약 1/10이고 그 나머지는 합금막에 농축된다. 따라서, 코팅막의 Mn과 Cr 농도는 비교적 작은 값이 되고, 그것은 아마도 Fe의 석출자리가 되어 코팅막의 연화을 가속시키는 것 같다.

다음으로, 코팅의 증착량과 어닐링 조건이 설명될 것이다. 이미 설명한 것과 같이 어닐링된 코팅막이 연화되는 경우 합금막으로부터 표면으로의 균열의 전파가 굽힘시 억제되고, 결과적으로 코팅을 통하여 침투하는 결함이 감소한다. 따라서, 이 효과는 코팅의 증착량에 의존하며 증착량이 작으면 작을수록 상기 효과는 작아진다. 코팅막을 충분히 연화시키기 위해서는 적어도 60 g/m²의 증착량이 필요하다. 증착량이 과도하게 큰 경우 코팅의 부착성이 떨어지기 쉽고 독특한 흐름자국이 생산중에 만들어지기 쉽다. 따라서, 바람직한 증착량은 300 g/m²이다. 어닐링 조건은 Fe의 코팅막으로의 석출 속도에 의존한다. 따라서, Fe의 석출반응속도가 적절하게 제어되어야 하고, 어닐링 온도는 조밀한 AlN막의 형성과 상기 코팅막의 연화 모두를 이룰 수 있는 온도인 300 에서 530℃의 범위내이어야 한다. 온도 상한 530℃는 Fe 석출반응속도의 임계값이고, 온도 하한 300℃는 Fe 석출반응속도와 연화를 가져오는데 유효한 온도이다. 이에 부가하여, 어닐링 시간이 어닐링 온도와 관련하여 결정되어지나 연화는 5초 이하의 어닐링 시간에서는 불가능하다. 비록 어닐링 시간의 상한이 BAF 어닐링의 전제에 근거하지만, 경제적 측면에서 30시간까지로 정해진다. 그런데, 단시간 어닐링이 온도 상한 근처인 500℃ 근처에서 행해질 수 있고, 인-라인(in-line)노에서의 어닐링이 충분히 행해질 수도 있다.

[실시예]

[실시예 1]

두 종의 강판, 즉 각각 통상의 열간 압연과 냉간 압연을 거친 0.8 ㎜ 두께의 Ti-IF 강과 0.8 ㎜ 두께의 Al-k 강이 코팅용 기지 강판으로 사용되었고, 용융 알루미늄 코팅이 정련로-환원로형 라인에서 행해졌다. 코팅용 각 기지 강판의 조성이 표 1에 나와있다. 코팅 부착량은 코팅후 양 표면상에 약 120 g/m²까지의 가스 와이핑(gas wiping)법에 의해 조정됐고, 코팅 강판은 냉각후 꺼내졌다. 이 때, Si, Mn과 Cr이 코팅욕 성분으로 가해졌고, 뛰어나 외관을 가지는 코팅이 얻어졌다.

이러한 방법으로 생산된 알루미늄 코팅 강판을 평가했다. 평가방법은 아래에 나와 있다. 표 3 은 성능 평가와 함께 생산조건을 나타낸다. 욕내에 Si 양이 적은 경우(비교예 1), 합금막을 제한하는 효과가 낮고, 결과적으로 합금막이 성장했다. 욕내에 Mn과 Cr이 과도하게 큰 경우(비교예 5와 7), 욕 온도가 높았고 합금막이 역시 성장해서 부착성이 떨어졌다. 욕내의 Si 양이 과도하게 큰 경우(비교예 2), 또는 욕내의 Sn과 Zn 양이 과도하게 큰 경우(비교예 9), 내식성이 떨어졌다. 욕내의 Mn과 Cr 양이 너무 적은 경우(비교예 3와 8), 내식성, 내열성과 부착성 모두가 나빠졌다. 단지 Cr만이 욕내로 가해지는 경우(비교예 4), 외부 노출 조건하에서는 SST와 내식성이 개선될 수 있으나 배기계의 내면과 같이 매우 가혹한 조건에서는 나빠졌고 부착성 역시 나빠졌다. 반대로, 단지 Mn만이 욕내로 가해지는 경우 SST 와 외부 노출 내식성 양자 모두가 나빠졌다.

(1) 코팅막과 합금막의 분석방법 :

① 코팅막 :

단지 코팅막만이 전해적으로(eletrolytic) 벗겨져 3% NaOH + 1% AlCl₃·6H2O에서 용해되었고 상기 용액은 코팅막 조성 분석 용액으로 사용되었다. 각 원소는 정량적으로 결정되었다.

② 합금막 :

상술한 바와 같이 전해적으로 벗겨진 후, 합금막이 10% 가성 소다로 벗겨져서 합금막 조성 분석 용액이 얻어졌고 각 성분이 정량적으로 결정되었다.

(2) 부식 시험 :

다음 세가지 종류의 시험이 행해졌다.

① 외부 노출 시험 :

부식 감소량을 측정하기 위해 공업 지역에서 50×200 ㎜의 크기를 갖는 각 샘플을 30°기울여 남쪽을 바라보게끔 놓아서 3년 동안 외부 노출 시험을 했다. 그런데, 상기부식 감소 값은 코팅의 양 표면에 대한 값을 나타냈다.

② 소금물 스프레이 시험 :

70×150 ㎜의 크기를 갖는 각 샘플에 대하여 30일 동안 JIS Z 2371에 따라 소금물 스프레이 시험이 행해졌고, 부식 감소량이 측정되었다. 상기 부식 감소량 값은 코팅의 한 표면에 대한 값을 나타냈다.

③ 자동차 배기계를 고화수(solidified water)에 담그는 시험 :

70×150 ㎜의 크기를 갖는 각 샘플이 표 2 에 나타난 용액에 30 분간 담궈졌으며 70℃에서 30 분간 건조되었다. 이 주기가 1,000 회 반복되었고, 상기 시험후에 부식 감소량이 측정되었다. 상기값은 역시 코팅의 한 표면에 대한 값이없다.

(3) 코팅 부착성 :

다음 두가지 종류의 시험이 행해졌다.

① 역 굽힘 시험(reverse bend test) :

제1도와 같은 모양을 가지는 각 샘플에 충격 굽힘을 가했고, 굽혀진 부분에서 코팅이 벗겨진 조건을 조사하여 평가했다. 평가 단위는 아래와 같다.

평가 사항 : 관련 내용

1: 이상 없음

2: 코팅막에 균열 발생

3: 코팅의 도트-형(dot-like) 벗겨짐이 발생

4: 코팅의 포일-형(foil-like) 벗겨짐이 발생

5: 전체 표면의 코팅이 벗겨짐

② 컵 수축(cup contraction) 시험 :

블랭크(blank) 직경 : 50 ㎜, 수축 깊이 : 10㎜, 다이 숄더(die shoulder) 반지름: 2 ㎜, 펀치 직경 : 33 ㎜.

상술한 조건에서 수축이 일어나며 옆면부상의 코팅이 벗겨지는 조건이 조사되었다. 평가에 관한 관련 내용은 ① 역 굽힘 시험에서와 같다.

(4) 내열성 시험 :

100×100 ㎜의 크기를 가지는 각 시편이 800℃의 분위기에서 48시간 동안 유지되고 그 후 냉각되었다. 이 주기는 5 회 반복되었고 시험 후 산화물 증가량이 측정되었다.

주 :

1) 밑줄 그은 것은 본 발명에 의한 범위 밖의 범위이다.

2) 종합 평가:

◎ : 우수, ○ : 양호, × : 열등

[실시예 2]

기지 판으로 표 5 의 조성을 가지고 0.8 ㎜ 의 두께를 가지는 여러 종류의 강 각각을 사용하여 용융 알루미늄 코팅이 행해졌고 정련로-환원로형 라인에서 통상의 열간 압연과 냉간 압연을 통하여 생산되었다. 가스 와이핑법에 의해 코팅한 후 코팅 부착량이 양 표면에서 약 120 g/m으로 조정되었고 냉각 후에 각 강판이 꺼내졌다. 상기 예의 경우에 Si, Mn과 Cr이 코팅욕 성분으로 가해졌고, 코팅이 행해졌다. 우수한 외관을 가지는 코팅이 만들어졌다.

상기와 같이 만들어진 알루미늄 코팅 강판 각각이 평가되었다. 평가 방법은 아래와 같다. 평가 결과의 생산 조건이 표 4 와 5에 나와있다.

(1) 코팅막과 합금막 조성의 분석 방법 :

① 코팅막 :

단지 코팅막만이 전해적으로 벗겨져 3% NaOH + 1% AlCl·6HO에서 용해되었고 상기 용액은 코팅막 조성 분석 용액으로 사용되었다. 각 원소는 정량적으로 결정되었다.

② 합금막 :

(2) 부식 시험 :

부식 시험이 실시예 1 과 같은 방법으로 행해졌다.

(3) 코팅 부착성 :

코팅 부착성 시험이 실시예 1 과 같은 방법으로 행해졌다.

(4) 내열성 시험 :

내열성 시험이 실시예 1 과 같은 방법으로 행해졌다.

(5) 광택 유지 시험 :

50×50 ㎜의 크기를 갖는 시편이 550℃, 600℃와 650℃의 분위기에서 200 시간 동안 각각 유지되었고, 가열 후 그 외관이 육안으로 관찰되었다. 판단의 관련 내용은 다음과 같다 :

○ : 은백색이 유지됨

△ : 약간 어두워진 것이 나타남

× : 전체 표면에서 어두워진 것이 나타남

(6) 프레스 주조능(moldability)

각 시편 판이 80 ㎜ 의 직경과 40 ㎜ 의 깊이로 주조되고, 주조능이 균열 발생 정도에 의존하여 평가되었다.

○ : 균열 없음

× : 균열 발생

[실시예 3]

기지 판으로 표 1 의 조성을 가지고 0.8 ㎜의 두께를 가지는 여러 종류의 강 각각을 사용하여 용융 알루미늄 코팅이 행해졌고 정련로-환원로형 라인에서 통상의 열간 압연과 냉간 압연을 통하여 생산되었다. 가스 와이핑법에 의해 코팅한 후 코팅 부착량이 양 표면에서 약 200 g/m으로 조정되었고 냉각 후에 각 강판이 꺼내졌다. 상기 예의 경우에 Si, Mn과 Cr이 코팅욕 성분으로 가해졌고, 코팅이 행해졌다. 우수한 외관을 가지는 코팅이 만들어졌다.

상기와 같이 만들어진 용융 알루미늄 코팅 강판에 CrO: 30 g/l, HPO: 10 g/l와 SiO로 구성된 용액을 사용하여 압연 코팅이 행해졌고, 각 판은 100℃에서 건조되었다. 다음으로 크로메이트 처리가 부착량이 15 mg/m될 때까지 행해졌다. 건량비로 스크론튬 크로메이트 방수성 안료를 에폭시 또는 아크릴 수지에 20% 가하여 제조된 초기부코팅이 10㎛ 의 건(乾) 필름 두께로 코팅되었고, 200℃의 강판 온도에서 60초간 구워졌다. 이에 부가하여, 실리콘 폴리에스터형이나 플루오린 형 코팅이 20㎛의 건 필름 두께로 상기 초기부 위에 행해졌고, 240℃의 강판 온도에서 60초간 구워졌다. 상기의 생산이 완료된 후, 각 시편 판은 여러 조건하에서 평가되었다. 그 평가 방법은 아래에 나와 있다. 생산조건과 평가 결과가 함께 표 2와 3에 나와 있다. Mn과 Cr이 욕에 복합적으로 가해지는 경우, 내식성과 부착성 양자 모두가 향상될 수 있다. Mn과 Cr의 상기 양이 너무 작은 경우, 내식성이 충분치 못하고, 반면에 Mn과 Cr의 상기 양이 너무 큰 경우, 욕 온도가 올라가야만 한다. 결과적으로 합금막은 성장하고 부착성은 방해받는다. Zn과 Sn의 합이 너무 큰 경우, 내식성이 역시 방해 받는다.

주 :

1) RBA : 역 굽힘 CDA : 컵 수축

2) 종합 평가

◎ : 우수, ○ : 양호, × : 열등

3) 밑줄 그은 부분은 본 발명에 의한 범위를 벗어나는 조건을 가르킴

(1) 코팅막과 합금막 조성의 분석 방법 :

분석은 실시예 2와 같은 방법으로 행해졌다.

(2) 부식 시험 :

다음의 두가지 종류 시험이 행해졌다.

① 외부 노출 시험

끝면으로부터의 부식 진행 폭(선단 크리프 폭)을 측정하기 위해 공업 지역에서 50×200 ㎜의 크기를 갖는 각 샘플을 30°기울여 남쪽을 바라보게끔 놓아서 2년 동안 외부 노출 시험을 했다.

② 소금물 스프레이 시험 :

70×150 ㎜의 크기를 갖는 각 샘플에 대하여 30일 동안 JIS 22371에 따라 소금물 스프레이 시험이 행해졌고, 끝면으로부터의 부식 진행 폭(선단 크리프 폭)이 측정되었다.

[실시예 4]

본 발명의 No. 3 용융 알루미늄 코팅 강판과 실시예 3 의 표 7 과 8 에 나오는 비교예가 코팅용 기지판으로 사용되었다. 욕 성분과 코팅막 및 합금막의 성분이 표 9에 나와 있다.

코팅 기지 판 : 표 6 의 A(Al-k 강)

크로메이트 처리가 상기 용융 알루미늄 코팅 강판에 실시예 3 과 같은 조건으로 행해졌다. 다음으로, 카와카미 토소 K.K.에서 생산하는 아크릴 형 투명 수지 코팅(Coil Coat 289)이 적용되었고, 200℃에서 구워지고 건조되었다. 이 경우에 코팅 필름 두께는 0.5에서 20㎛으로 조정되었다. 0.05에서 3%의 분말상 폴리에틸렌 밀랍(polyethylene wax)을 상기 투명 수지 코팅에 가하여 제조된 수지 코팅이 역시 적용되었으며, 200℃에서 유사하게 구워지고 건조되었다. 코팅 필름 두께는 유사하게 0.5에서 20㎛로 조정되었다. 상기 시편들은 생산 후 평가 받았다. 평가 항목 중에서, 내식성, 주조능과 내긁힘성(scratch resistance)이 실시예 1 에서와 같은 방법으로 평가되었다. 다른 항목의 평가 방법은 아래에 나와 있다. 생산 조건과 평가 조건이 표 10 과 표 11 에 나와 있다. 매우 큰 주조능이 특별히 요구되지 않는 경우, 상기 밀랍을 상기 코팅에 가할 필요는 없고, 이러한 경우에는 임계 수축비 값이 크지 않았다. 상기 필름 두께가 너무 작은 경우, 충분한 주조성과 내긁힘성이 얻어질 수 없었다. 이에 부가하여, Mn과 Cr이 가해지지 않는 그러한 코팅 조성에서는 내식성이 불충분하였다.

상술한 바와 같이, 상기 코팅에 상기 밀랍을 가하는 것은 가혹한 가공 조건이 요구되는 적용에서는 유효하였고, 박막(thin film)의 사용으로 주조능과 내긁힘성이 얻어질 수 있다. 그러나, 밀랍의 양이 너무 적은 경우, 주조능과 내긁힘성에 대한 그 기여가 작았다. 이미 설명한 바와 같이, Mn과 Cr이 코팅욕에 가해지지 않는 경우 충분한 내식성이 얻어질 수 없었다. 본 발명에 의한 실시예 38에 있어서, 주조능(임계 수축 값)이 1.8이었으나, 밀랍 첨가의 목적이 우수한 주조능을 얻는데 있는 것이기 때문에 이 값은 심히 불충분한 것이었다.

(1) 주조능 시험 :

수축 시험이 500kg의 주름(wrinkle) 지지 압력과 50㎜의 펀치직경에서 일반적인 주조능 시험기를 사용하고 블랭크 직경을 변화시키면서 행해졌다. 각 시편에서 균열의 발생이 일어나지 않는 최대 블랭크 직경이 결정되었고, 펀치 직경에 대한 상기 블랭크 직경의 비가 임계 수축 비로 사용되었다. 상기 비가 평가되었다.

(2) 내긁힘성(scratch resistance) 시험 :

보이든(Bauden) 운동 마찰 계수 시험기를 사용하여 1kg의 하중이 10㎜의 직경을 가지는 강구(steel ball)에 적용되었고, 똑같은 위치가 반복적으로 100번 측정되었다. 내긁힘성은 100번째의 측정값으로 평가되었다. 그런데, 100번째 측정전에 뒤틀리게되어 측정될 수 없는 시편은 ×로 나타내었다.

[실시예 5]

기지 판으로 표 12의 조성을 가지고 0.8 ㎜의 두께를 가지는 여러 종류의 강 각각을 사용하여 용융 알루미늄 코팅이 행해졌고 정련로-환원로형 라인에서 통상의 열간 압연과 냉간 압연을 통하여 생산되었다. 가스 와이핑법에 의해 코팅한 후 코팅 부착량이 양 표면에서 약 200 g/m²으로 조정되었고 냉각 후에 각 강판이 꺼내졌다. 상기 예의 경우에 Si, Mn과 Cr이 코팅욕 성분으로 가해졌고, 코팅이 행해졌다. 우수한 외관을 가지는 코팅이 만들어졌다.

유기물 수지 코팅이 알루미늄 강판의 일부에 적용되었다. 우선, CrO₃: 30 g/l, H₃PO₄: 10 g/l와 SiO₂로 구성된 용액을 사용하여 압연 코팅이 행해졌고, 각 판은 100℃에서 건조되었다. 다음으로, 크로메이트 처리가 15 mg/m²의 부착량에 대해 행해졌고 그리고 나서 코팅이 행해졌다. 상기 코팅계는 2 번 코팅한 형과 1 번 코팅한 형의 투명 수지였다. 코팅 조건이 표 13 에 나와 있다.

이들 시편의 여러 성질이 생산 후에 다음의 평가 방법에 의해 평가되었다. 생산 조건과 평가 결과가 표 14에 나와 있다.

주 :

1) RBA : 역 굽힘 CDA : 컵 수축

2) 종합 평가

◎ : 우수 ○ : 양호

△ : 비교적 열등 × : 열등

(1) 부식 시험

① 가공 후 부식 시험

50×10 ㎜의 크기를 가지는 각 시편의 강판 두께 t에 대하여 0t에서 2t까지 굽힘이 행해지고(부착성 굽힘), 공업 지역에서 상기 샘플을 30°기울여 남쪽을 바라보게끔 놓아서 한달 동안 외부 노출 시험을 했다. 각 시편의 가공된 부분에 대한 적갈색 녹 발생 구역 비가 결정되었다.

② 평판(flat sheet) 부식 시험

70×150 ㎜의 크기를 갖는 각 시편에 대하여 30일 동안 JIS Z 2371에 따라서 소금물 스프레이 시험이 행해졌고, 다음의 관련사항에 기초한 시험 후 각 시편은 백색 녹 발생 조건에 따라 평가되었다. 그런데, 상기 코팅 강판은 시험되지 않았다.

◎ : 3% 이하의 백색 녹.

○ : 3에서 10%의 백색 녹.

△ : 10에서 20%의 백색 녹.

× : 20% 이상의 백색 녹.

(2) 코팅 부착성 :

코팅 부착성 시험이 실시예 1에서와 같은 방법으로 행해졌다.

수축이 상술한 조건에 따라 행해졌고, 옆면부위에 상기 코팅이 벗겨지는 것이 관찰되었다. 평가에 관한 관련사항은 역 굽힘 시험의 항목 ①과 같다.

Mn과 Cr을 함유하는 코팅욕에서 코팅된 용융 알루미늄 코팅 강판의 경우에, 단시간 동안 어닐링을 하는 경우 가공 후 충분한 내식성이 얻어질 수 없었다. Mn과 Cr의 양이 너무 많은 경우, 욕 온도가 올라가서 합금막의 성장에 기인하는 부착성의 열화가 나타났다. 부착량이 너무 적은 경우나, 어닐링 조건이 부적절한 경우, 가공 후 내식성이 향상될 수 없다. 코팅이 Mn과 Cr을 함유하는 코팅욕에서 상기 양을 적당한 코팅 부착량까지 조절하면서 적절한 어닐링 조건하에서 행하는 경우, 우수한 부착성과 가공 후 내식성이 얻어질 수 있다. 상기 효과는 심지어 코팅이 강판에 적용되는 경우에도 같다.

[실시예 6]

용융 알루미늄 코팅이 표 15에 나와 있는 강 성분을 가지는 냉각 압연 강판(0.8 ㎜ 두께)을 사용하여 행해졌고 통상의 열간 압연과 냉간 압연 처리를 거쳤다. 용융 알루미늄 코팅이 정련로-환원로형 라인에서 행해졌고, 코팅 두께는 코팅 후 가스 와이핑법에 의해 조정되었다. 그 이후 냉각 속도가 공냉으로 조절되었다. 이 경우에 있어서 코팅욕의 조성은 기본적으로 Al-2% Fe으로 구성되었으며, Si, Mn과 Cr이 이 욕에 가해졌다. 이 경우에 Fe는 욕 내부의 코팅 장치와 압연으로부터 가해졌다. 코팅의 외관은 결함이 없는 코팅으로 우수했다. 그에 부가하여, 코팅 후 상기 시편의 일부가 공기중에서 박스(box) 어닐링 노를 사용하여 어닐링되었다. 이 경우에 용융 알루미늄 코팅 조건과 어닐링 조건은 표 16과 표 17에 나와 있다. 연료 탱크로 상기와 같이 생산된 각 용융 알루미늄 코팅 강판의 성능이 평가되었다. 이 경우의 평가 방법은 다음과 같다.

(1) 코팅막, 합금막 조성과 두께의 분석 :

① 코팅막 :

단지 코팅막만이 전해적으로 벗겨져서 3% NaOH + 1% AlCl₃·6H₂O에서 용해되었고 상기 용액은 코팅막 조성을 분석하기 위한 용액으로 사용되었다. 각 원소는 정량적으로 분석되었다.

② 합금막 :

상술한 바와 같이 전해적으로 벗겨진 후, 합금막이 가성 소다로 벗겨져 합금막 조성을 분석하기 위한 용액이 얻어졌고, 각 성분이 정량적으로 분석되었다.

③ 합금막의 두께 :

합금막의 두께는 상기 면에 대한 400X 사진으로 측정되었다.

(2) 프레스 가공성의 평가 :

주조 시험이 50 ㎜의 직경을 가지는 실린더형 펀치를 사용하고 수압(hydraulic) 주조 시험기를 사용하여 2.3의 수축비로 행해졌다. 이 경우에 주름 지지 압력은 500 kg/㎠였고, 주조능은 다음 지수에 따라 평가되었다.

[평가 관련 내용]

◎ : 코팅막의 결함이 없어 주조가능,

○ : 코팅막에 발생하는 균열이 있으나 주조가능,

△ : 코팅막에 발생하는 벗겨짐이 있으나 주조가능,

× : 기지판에 발생하는 균열 때문에 주조 불가능.

(3) 가공 후 내면의 내식성 평가 :

각 시편이 20 ㎜의 플랜지 폭, 50 ㎜의 직경, 25㎜의 깊이와 평편한 기저를 가지는 실린더 안으로 상술한 수압 주조 시험기를 사용하여 수축되었고 가공되었다. 다음으로, 후술하는 여섯 종류의 연료 각각 20cc가 실린더에 놓여진 후, 상기 유리 커버와 실리콘 고무 링으로 밀폐했다. 각 시편은 상온에서 석달동안 세워서 놓여진 후에 상기 재료의 내식성이 관찰되었다.

상기 연료는 사용 중에 산화 열화를 거쳐 유기산이 형성되는 것으로 알려졌다. 상기 조건을 따르기 위해, 감성(減成,degraded)된 가솔린이 산소와 감성된 가솔린을 용기에 넣어 그것을 100℃, 7mmHg로 10시간 동안 유지해서 제조될 수 있었다. 탱크내에 있는 상기 연료가 감소하는 경우, 연료 공급시 개입되는 탱크내에 있는 습분이 종종 기체상 부분에서 응축하여 연료에 혼합된다. 상기 습분의 영향과 가솔린 열화의 영향을 줄이기 위해 평가는 증류수가 가해진 연료를 사용하여 행해진다.

[사용된 연료]

① 가솔린

② 감성된 가솔린 90% + 증류수 10%

③ 메타놀 15% + 가솔린 85% + 증류수 10%

[평가 관련 내용]

◎ : 0.1% 이하의 적갈색 녹이 발생하고 변화가 없음

○ : 0.1%에서 1% 이하까지의 적갈색 녹이 발생하고 미량의 백색녹이 생김

△ : 1%에서 5% 이하까지의 적갈색 녹이 발생하고 미량의 백색녹이 생김

× : 5%에서 15% 이하까지의 적갈색 녹이 발생하고 미량의 백색녹이 생김

×× : 전체 표면에 적갈색 녹이 생김

이러한 평가의 결과들이 표 18에 나와 있다. 알루미늄 코팅욕 조성에 Si의 양이 적은 경우(비교예 1), 또는 코팅 후 어닐링 온도가 지나치게 높은 경우(비교예 8), 상기 합금막은 두껍고 과도하게 성장하여 프레스 가공시 상기 코팅막이 벗겨질 수 있었다. 이러한 경우 가공 후 내식성이 매우 자연스럽게 현저하게 저하했다. 코팅욕에 Si의 양이 과도하게 많은 경우(비교예 2), 코팅막의 연성이 나빠지므로 결과적으로 부착성이 나빠졌다. 이에 부가하여, 내식성 그 자체가 나빠지기 때문에, 이러한 성질의 저하는 가공 후의 내식성의 열화를 가져오게 되었다. Mn과 Cr의 양이 과도하게 적은 경우(비교예 3과 5), 상기 성분들의 합금막으로 들어가는 농도가 불충분하게 되었고 가공 후 내식성이 역시 불충분하게 되었다.

반면에, 상기 성분들의 양이 과도하게 많은 경우(비교예 4와 6), 상기 욕 온도가 올라가지 않는다면, 상기 성분들은 용해되지 않았다. 결과적으로 합금막이 과도하게 성장하여 성능이 저하했다. 코팅욕의 Sn과 An의 양이 과도하게 많은 경우(비교예 7), 상기 코팅막의 내식성이 나빠졌다. Pb-Sn 합금 코팅, 아연 코팅 등과 같은 전형적인 재료의 경우에 있어서(비교예 9와 10), 코팅막의 내식성 자체는 불충분했고 성능이 저하했다. 본 발명의 실시예 1에서 16에서 알 수 있는 바와 같이 상기 욕 성분의 조건이 모두 적절한 경우 우수한 가공성(가공 후 부착성과 내식성)이 얻어질 수 있었다.

이에 부가하여, 어닐링이 행해지는 경우, 성능이 훨씬 향상되었다(본 발명의 실시예 17과 18). 어닐링 온도가 낮거나 짧은 시간 동안 어닐링이 행해지는 경우(본 발명의 실시예 19와 20)와 같이 어닐링이 불충분한 경우, 성능 개선의 효과가 불충분했다.

본 발명에 의해 생산된 상기 용융 알루미늄 코팅 강판은 가공후에도 우수한 내식성을 보여주었다. 특히, 본 발명의 강판이 종래의 방법에 의해 생산된 강판에 비하여 심지어 코팅 부착량이 적은 범위내에서도 더 효과적이기 때문에 그 적용의 범위가 넓혀질 수 있고, 어닐링 시간을 짧게 하는 것이 가능하게 되어 생산 원가의 면에서 많은 잇점을 제공한다. 따라서, 본 발명은 산업에 큰 공헌을 한 것이다.

Claims

용융 알루미늄 코팅 강판에 있어서, 상기 강판 표면에 증착되고, 중량 퍼센트로 Si : 2에서 15%, Fe : 1.2% 이하, Mn : 0.005에서 0.6%, Cr : 0.002에서 0.05%, 그리고 그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물이고, 상기 불순물중 Sn과 Zn의 합이 1% 이하인 것으로 구성되는 코팅막, 상기 강판과 코팅막 사이에 7㎛ 이하의 두께로 증착되고, 중량 퍼센트로 Fe : 20에서 50%, Si : 3에서 20%, Mn : 0.1에서 10%, Cr : 0.05에서 1%, 그리고 그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 평균조성을 가지는 합금막을 포함하는 것을 특징으로 하는 우수한 내식성과 우수한 내열성을 가지는 용융 알루미늄 코팅 강판.
제1항에 있어서, 크로메이트 처리 코팅 필름과 크로메이트 처리 코팅 필름상의 유기물 수지 코팅 필름이 상기 용융 알루미늄 코팅 강판의 표면에 증착되는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 건축 자재용 코팅 용융 알루미늄 코팅 강판.
제2항에 있어서, 상기 유기물 수지 코팅 필름이 투명하고 그 두께가 1에서 15㎛인 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판.
제1항에 있어서, 상기 강판의 강 성분이 중량 퍼센트로 C : 0.02% 이하, Mn : 0.1에서 0.6%, Ti : 0.1에서 0.5%, N : 0.004% 이하, Al : 0.01에서 0.08%, 그리고 그 잔부는 실질적으로 Fe와 피할 수 없는 불순물로 구성되는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판.
제4항에 있어서, 상기 강판의 강 성분이 중량 퍼센트로 Cr을 1% 이하로 함유하는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판.
제1항에 있어서, 상기 강판의 강 성분이 중량 퍼센트로 C : 0.02% 이하, Mn : 0.6에서 2%, Ti : 0.1에서 0.5%, N : 0.004% 이하, Al : 0.01에서 0.08%, 그리고 그 잔부는 실질적으로 Fe와 피할 수 없는 불순물로 구성되는 강 조성에 부가하여, 중량 퍼센트로 1.5% 이하의 Si, 0.1% 이하의 P와 0.0003% 이하의 B로 이루어진 군에서 선택된 종 중에서 최소한 하나가 가해지는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판.
제1항에 있어서, 상기 강판의 강 성분이 중량 퍼센트로 C : 0.01% 이하, Si : 0.1% 이하, N : 0.0015에서 0.006%, Al : 0.01% 이하, 그리고 그 잔부는 실질적으로 Fe와 피할 수 없는 불순물로 구성되는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판.
제1항에 있어서, 상기 강판의 강 성분이 중량 퍼센트로 C : 0.02% 이하, Mn : 0.1에서 1.5%, Si : 0.2% 이하, Ti : 0.1에서 0.5%, Cr : 1에서 9%, N : 0.004% 이하, Al : 0.01에서 0.08%, 그리고 그 잔부는 실질적으로 Fe와 피할 수 없는 불순물로 구성되는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 크롬-함유 형 용융 알루미늄 코팅 강판.
강 성분이 중량 퍼센트로 C : 0.02% 이하, Mn : 0.1에서 1.5%, Si : 0.2% 이하, Ti : 0.1에서 0.5%, Cr : 10에서 25%, N : 0.004% 이하, Al : 0.01에서 0.08%, 다음으로 구성되는 군으로부터 선택되는 종들 중 적어도 하나 Ni : 0.1에서 1%, Mo : 0.1에서 2%, 그리고 Cu : 0.1에서 1%, 그리고 그 잔부는 실질적으로 Fe와 피할 수 없는 불순물을 함유하는 스테인레스 강판 ; 상기 강판의 표면에 증착되고, 중량 퍼센트로 Si : 2에서 15%, Fe : 1.2% 이하, Mn : 0.005에서 0.6%, Cr : 0.05에서 0.2%, 그리고 그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물이고, 상기 불순물 중 Sn과 Zn의 합이 1% 이하인 것으로 구성되는 코팅막; 그리고, 상기 강판과 코팅막 사이에 7㎛ 이하의 두께로 증착되고, 중량 퍼센트로 Fe : 20에서 50%, Si : 3에서 20%, Mn : 0.1에서 10%, Cr : 1에서 5%, 그리고 그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 평균조성을 가지는 합금막을 포함하는 상기 강판을 포함하는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 스테인레스 형 용융 알루미늄 코팅 강판.
용융 알루미늄 코팅 강판의 제조방법에 있어서, Si : 3에서 15%, Fe : 0.5에서 3.5%, Mn : 0.05에서 1.5%, Cr : 0.01에서 0.2%, 그리고 그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물이고, 상기 불순물중 Sn과 Zn의 합이 1% 이하인 것으로 구성되는 조성을 가지는 코팅욕을 사용하여, Si : 2에서 15%, Fe : 1.2% 이하, Mn : 0.005에서 0.6%, Cr : 0.002에서 0.05%, 그리고 그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물이고, 상기 불순물중 Sn과 Zn의 합이 1% 이하인 것으로 구성되는 코팅막을 만드는 단계, 상기 강판과 코팅막 사이에 7㎛ 이하의 두께로 증착되고, 중량 퍼센트로 Fe : 20에서 50%, Si : 3에서 20%, Mn : 0.1에서 10%, Cr : 0.05에서 1%, 그리고 그 잔부는 Al과 피할 수 없는 불순물로 구성되는 평균조성을 가지는 합금막을 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판의 제조방법.
제10항에 있어서, 코팅욕의 Cr 농도가 중량 퍼센트로 0.01에서 0.1% 이하까지인 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판의 제조방법.
제10항에 있어서, 코팅막의 증착량이 양 표면에 적어도 60 g/m²이고 열처리가 다음의 조건 A, B, C, D, E와 F로 주어지는 범위에서 행해지는 것을 특징으로 하는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판의 제조방법: A: (5초, 510℃), B: (1분, 530℃), C: (30시간, 530℃), D: (30시간, 300℃), E: (1분, 300℃), F: (5초, 450℃).
제12항에 있어서, 용융 알루미늄 코팅에 이어서 크로메이트 처리와 수지 코팅이 행해지는 내식성과 내열성 양자 모두가 우수한 용융 알루미늄 코팅 강판의 생산방법.