KR100198048B1 - 내식성이 우수한 주석-망간 합금도금강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내식성이 우수한 주석-망간 합금도금강판에 관한 것이다.

종래 용융도금법이나 전기도금법에 의하여 제조된 주석 또는 망간 도금강판은 도금욕의 온도에 의한 도금층과 소지강판과의 합금층 형성력이 미약하거나 합금화에 의한 가공성이 떨어지고 전해용액이 오염되고 수소발생에 의하여 전류효율이 떨어지는 등의 문제점이 있다.

주석-망간 합금도금강판에 있어서, 도금층 부착량이 10∼20g/㎡이고, 이 합금도금층의 망간 함량이 10∼20중량%인 주석-망간 합금도금강판은 우수한 내식성과 양호한 밀착성 및 도장성, 용접성을 갖는다.

Description

내식성이 우수한 주석-망간 합금도금강판

본 발명은 내식성이 우수한 주석-망간 합금도금강판에 관한 것이다.

자동차나 일반가전제품, 건축자재부품 등에 철강제품의 부식을 방지하는 대표적인 방법으로 아연의 희생방식성을 이용하는 아연도금강판과 아연합금도금강판(Zn-Fe, Zn-Ni, Zn-Al, Zn-Al-Si 등)이 널리 사용되고 있으며, 치밀한 산화피막을 이용한 알루미늄도금강판과 알루미늄합금도금강판(Al-Mn, Al-Sn, Al-Ni 등)이 용융도금법이나 전기도금법 등에 의해서 널리 사용되고 이를 이용하는 제품의 개발이 활발하게 진행되고 있다.

그러나, 용융도금법은 현재 부착량 조절 및 폭방향 두께 편차 등의 조절이 용이하지 못한 설비상의 제한성을 가지며, 아연 및 아연합금도금계의 경우 도금욕의 융점이 높아서 도금계의 작업성이 용이하지 못하고, 도금층과 소지금속의 계면부위에 합금층이 생성되어 가공성이 떨어지게 된다. 또한, 아연 합금도금계의 경우 도금층의 표면에 산화피막이 피복되어 화성처리성이 곤란하게 되어 도막밀착성이 떨어진다. 전석(電析) 및 무전해에 의해서 일반적으로 행하여지고 있는 전기도금법은 안정제조성, 생산성, 경제성 및 추가되는 공해방지 설비등의 문제가 극복되어야 하는 기술의 한계와 도금피막층이 취약하여 가공에 의해서 도금층이 박리되거나(Zn-Ni, Zn-Co 도금층의 경우) 도금층의 Fe 함량에 의해서 적청이 조기에 발생하거나 (Zn-Fe 도금층의 경우), 도금시에 수소발생에 의한 전류효율이 떨어져 경제성이 저하하는 (Zn-Mn 합금도금층의 경우) 등의 이유로 제한적으로 응용되고 있다.

본 발명은 이러한 문제점 및 도금재의 제특성을 향상시키고자 도금욕의 온도에 의한 도금층과 소지강판과의 합금층 형성력이 미약하거나 합금화에 의한 가공성이 떨어지지 않고, 전해용액의 오염이나 수소발생으로 인한 생산성 효율의 저하가 상대적으로 적고 치밀한 산하피막과 우수한 인산염처리성을 갖는 망간과 내해수성에 강한 주석을 각종의 도금물질을 용이하게 도금할 수 있는 방법인 진공도금법을 이용하여 제조되는 주석-망간 합금도금강판에 있어서 합금층의 두께가 10∼20g/㎡ 이고 망간함량이 10∼20중량%로 되도록 제조되는 주석-망간 합금도금강판에 관한 것이다.

본 발명의 주석-망간 합금피막은 공히 5×10^-5Torr 이하의 진공하에서 제작하였다. 진공용기에 낱알형상의 주석과 박편(flake) 형상의 망간을 각각 서로 다른 증발원 속에 넣은 다음 기판을 장착하고 진공펌프를 이용하여 원하는 진공이 될 때까지 배기한다. 증발원은 증발원과의 반응성 및 증발용이성을 고려하여 주석은 알루미나가 코팅된(Aluminar barried coated) 텅스텐 보우트, 망간은 텅스텐 보우트를 사용하였다 기판은 0.8mm 두께의 저탄소강판을 사용하였고, 진공챔버에 장입하기전 알카리탈지와 유기용매를 이용한 초음파 세척을 행하였다. 폭방향 두께 편차가 5% 이내가 되도록 증발원 사이의 간격을 4cm, 증발원과 기판사이의 거리를 25cm로 조정하였다. 기판의 온도는 150∼200℃로 맞추고, 각각의 증발원에 적당량의 전원을 공급하여 증발원을 탈개스시킨다. 탈개스가 끝나면 주석과 망간에 전원을 공급하여 충분하게 녹인다음, 이미 설정된 증발율을 조절하여 원하는 중량%의 주석-망간 합금피막을 도금부착량이 20g/㎡로 만든다. 상기의 방법에 의해서 내식성이 우수한 제품을 얻는 목적에서 도금조성이 다른 각종의 주석-망간 합금도금을 얻은 결과(표 1 참조), 주석-망간 합금도금층의 망간량은 10∼20중량%의 범위와 40∼70중량%의 범위에서 우수한 내식성을 나타내고 있다. 내식성이 우수한 범위의 조성을 망간함량이 10∼20중량%의 범위로 제한함은 이 범위에서 금속간 화합물상인 MnSn₂상의 강도가 증가하게 되고 부식성을 지연시키는 역할을 함과 동시에 부식이 진행되어 가는 과정에서 생성된 치밀한 산화물계의 피막인 MnSnO_X가 그 역활을 하는 것으로 추정되었다. 반면에, 그 이상의 범위가 되면 소지강판과의 국부전지의 차이가 발생하게 되고 망간의 증가로 인한 망간-주석 금속간화합물의 형성이 미비하게 되어 도막이 쉽게 열화되는 현상이 발생하여 가공밀착성이 현저하게 나빠지는 결과를 초래하게 된다. 또한 도금부착량을 10g/㎡ 이상으로 제한함은 이 이하가 되면 망간과 주석에 의한 치밀한 산화피막이 형성되기 전에 도막에서의 기공발생으로 인하여 소지강판 보호역할을 충분히 못하기 때문이다.

이온플레이팅법에서는 주석, 망간을 두개의 증발원에서 동시에 증발시키면서 열전자 방출원과 이온화전극을 이용하여 증발물질을 이온화시키고 기판에 100∼1000V의 전압을 인가하여 실시하였다.

본 발명을 통해서 기존의 도금강판에 비해서 적은 도금부착량으로 우수한 내식성을 갖는 주석-망간 합금피막을 제조함으로써 자동차, 가전, 건재 등의 내식성 및 도장성, 용접성이 요구되는 제품에 사용될 것으로 기대된다.

하기 실시예는 본 발명의 방법으로 진공도금한 주석-망간 합금피막을 제조하여 그 특성을 조사하였으며, 비교재로는 도금 부착량과 망간함량을 달리한 주석망간 합금도금제품, 진공도금한 주석과 망간 단독도금제품, 전기 및 용융도금 아연단독도금 제품을 사용하였다. 특성 평가 및 비교로는 나내식성, 밀착성을 시험하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다. 내식성은 5% NaCl 용액중에서 초기적청 발생시간으로 비교하였으며, 밀착성 평가는 Ot, 180°굴곡을 1회 행한후 테이프에 의한 박리시험을 실시하여 평가하였다.

[실시예 1]

주석과 망간 증발을 위해 알루미나가 코팅된(Aluminar barried coated) 텅스텐 보우트, 텅스텐 보우트를 각각 사용했으며, 기판온도는 150℃이고, 증발도중의 진공도가 5×10^-5Torr 망간의 중량을 13%로 하고 20g/㎡의 부착량으로 0.8×100×150mm의 저탄소강판에 증착했을 때의 제품이다.

[비교예 1 ∼6]

실시예 1과 동일하되 망간의 중량을 각각 24, 28, 40, 55, 60, 77%로 했을 때의 제품이다.

[비교예 7]

단금속 주석을 증착함에 있어 알루미나가 코팅된(Aluminar barried coated) 텅스텐 보우트를 증발원으로 사용하고 기판온도를 150℃, 증발도중의 진공도가 5×10^-5Torr에서 20g/㎡을 0.8×100×150mm의 저탄소강판상에 증착한 제품의 경우이다.

[비교예 8]

단금속 망간을 증착함에 있어 텅스텐 보우트를 증발원으로 사용하고 기판온도는 250℃, 증발도중의 진공도가 5×10^-5Torr에서 20g/㎡을 0.8×100×150mm의 저탄소강판상에 증착한 제품의 경우이다.

[비교예 9]

전기도금법에 의해서 제작된 아연단독 도금제품 20g/㎡ 피복된 제품의 경우이다.

[비교예 10]

용융도금법에 의해서 제작된 아연단독 도금제품 100g/㎡ 피복된 제품의 경우이다.

Claims (1)

1. 주석-망간 합금도금강판에 있어서, 도금층 부착량이 10~20g/㎡ 이고 이 합금 도금층의 망간함량이 10~20중량%인 주석-망간합금도금강판.