KR100198049B1 - 내열성 및 내식성이 우수한 알루미늄-아연/아연-알루미늄 이층형 합금 도금강판 - Google Patents

내열성 및 내식성이 우수한 알루미늄-아연/아연-알루미늄 이층형 합금 도금강판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내식성 및 내열성, 가공성이 우수한 알루미늄-아연/아연-알루미늄 이층 합금도금강판에 관한 것이다.
알루미늄-아연/아연-알루미늄 이층형 합금도금강판에 있어서, 강판과 접촉되는 하층의 도금층은 알루미늄이 0.5∼50중량%이고, 상층으로 가면서 알루미늄의 함량이 증가되어 상층의 도금층은 아연이 0.5∼30중량%이고 총도금부착량이 5g/㎡ 이상인 알루미늄-아연/아연-알루미늄 이층형 합금도금강판은 밀착성과 내식성이 우수하며 상층부가 거의 알루미늄으로 되어 있어 내열성이 우수하다.

Description

내열성 및 내식성이 우수한 알루미늄-아연/아연-알루미늄 이층형 합금도금강판
제1도는 본 발명에서 상층이 아연 함량 5∼25중량%의 알루미늄-아연 합금층이고, 하층이 알루미늄 함량 5~25중량%인 아연-알루미늄 합금층인 이층형 합금도금층의 깊이방향의 성분분포를 나타낸 도면이고,
제2도는 본 발명의 도가니 배치도를 나타낸 도면이고,
제3도는 본 발명 제품의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2 : 아연증발원
3 : 알루미늄증발원 4 : 강판
5 : 0∼50wt%가 알루미늄이고 나머지가 아연인 도금층
6 : 5∼50wt%가 알루미늄이고 나머지가 아연인 도금층
7 : 5∼30wt%가 아연이고 나머지가 알루미늄인 도금층
8 : 0∼5wt%가 아연이고 나머지가 알루미늄인 도금층
본 발명은 내식성 및 내열성, 가공성이 우수한 알루미늄-아연/아연-알루미늄 이층 합금도금강판에 관한 것이다.
자동차, 가전제품, 건재 등에 사용되고 있는 도금계는 아연도금계가 주류이지만, 고내식화, 고내열화등이 요구되는 냉장고, 세탁기에서는 기능성, 가격, 자원획득의 용이성 등의 이유로 아연과 병행하여 알루미늄도 많이 사용하고 있다. 강판의 내식성, 내열성 및 생산성, 경제성을 향상시키고자 아연, 알루미늄 합금도금강판과 이층도금강판 등이 제안되어 현재 내열성 도금강판으로 알루미늄 용융도금강판과 갈바륨용융도금강판(아연-55중량%알루미늄)이 사용되고 있다. 그러나 용융도금법과 전기도금법으로 이들을 제조하는 데는 합금의 조성과 이층도금층 조업의 조합에 한계가 있다. 용융도금법은 설비특성상 부착량 제어(특히 20g/㎡이하)의 조절이 용이하지 않고 용융점이 서로 달라 합금 및 이층도금층의 조업이 용이하지 못하고, 전기도금법은 공업설비에 있어서 Fe-Zn/Zn-Fe, Fe-Mn/Zn-Fe 등의 연구 개발이 진행되고 있으나 전해도금 용액의 오염과 그에 따른 도금 용액의 추가공급에 의한 제조안정성, 생산성, 경제성 등의 문제 및 수용액에서의 수소발생 반응에 의한 조업효율의 저하와 공해방지시설을 추가해야 하는 문제점 등이 발생하게 된다.
본 발명에서는 용융도금법과 전기도금법의 문제점을 해결하기 위해 진공증착에 의한 도금법에 의하여 도금강판을 제조하였다. 이 도금법은 박도금부터 후도금까지 임의로 조절이 가능하여 양면도금, 편면도금, 편차도금 등이 연속적으로 가능하고, 또한 합금도금의 조성조건과 이층도금의 조합 등도 다른 도금법에 비해 쉬워진다. 특히 이층도금의 경우는 모재에 피복되는 상, 하층 도금물질계의 종류와 성질에 따라 그 요구특성에 맞는 피목을 다양하게 선택하여 내식성, 도장성, 기타 후처리성의 향상을 기하는 방식으로 전기도금법에 의한 Fe/Zn 등의 이층도금법이 사용되고 있으나, 내식성이 열화하고 조업의 안정성이 문제시 되고 있다. 하층에 내식성, 밀착성을 부여하고, 상층에 도장성, 용접성, 내열설 및 미려한 외관을 부여하는 형태로 아연계, 알루미늄계, 티타늄계 등이 있다.
본 발명에서는 두개의 각각 조성이 서로 다른 전기도금조를 사용하여 이층형 합금피막을 제조하는 기존의 전기도금법이나 두개의 진공도금조를 사용하는 진공도금법이 아닌 한개의 진공도금조에서 두개의 도가니 간격과 각각의 도가니에 조사되는 전자빔의 공급전원을 조절하는 방법을 사용하여 코일(Coil) 상태의 강판을 연속적으로 이송하면서 아연과 알루미늄을 동시에 증발시키는 방법으로 상·하층이 구분되면서 동시에 증착되는 것으로 상층(표면층)에는 밑으로부터 알루미늄 0.5∼50중량%이고 나머지가 아연인 조성범위로 깊이방향에 따라 증착되고, 하층(강판과 접촉되는 층)에는 밑으로부터 아연 0.5∼50중량%이고 나머지가 알루미늄의 조성범위로 증착되어 밀착성과 내식성이 동시에 부여되는 것으로 조업의 단축성 및 경제성이 확보되는 것과 피막의 상층부가 거의 알루미늄으로 구성되어 있어 내열성이 확보된 것을 특징으로 하는 이층형 알루미늄-아연/아연-알루미늄 합금도금강판에 관한 것이다.
이하 본 발명 제품의 제조방법과 그에 다른 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서의 알루미늄-아연/아연-알루미늄 이층형 합금피막은 공히 5×10-4Torr 이하의 진공하에서 제작하였다. 우선 진공도금조에 괴상의 아연과 알루미늄을 각각 서로 다른 도가니 속에 넣은 다음 소지강판을 장착하고 진공펌프를 이용하여 원하는 진공이 될 때까지 배기한다.
이때 증발원 사이의 간격과 증발원과 기판사이의 거리등은 기판 크기에 맞추어 미리 설정하되, 도금층 두께의 편차차가 5%이내가 되도록 조정한다. 기판은 0.45mm 두께의 냉연강판을 사용하였고, 진공챔버에 장입하기전 알카리 탈지와 전해탈지를 행하였다. 증발원으로 저항가열식, 유도용해가열식 또는 전자빔가열식을 이용하였다. 강판의 온도가 일정한 온도이하이거나 높을 경우 증착된 도금층이 재증발하여 합금조성 및 부착량이 상이하게 되므로 증착도금조에 들어갈 시점의 강판의 온도를 150∼250℃로 맞추고, 강판 이송의 출발점에서 먼저 아연이 배열되고 나란하게 알루미늄의 순서로 배열된 각각의 도가니에 적당량의 전자빔을 조사하여 증발물질의 불순물 제거 및 도가니에 일정한 증기온도를 유지토록 하여 시간의 경과에 따른 증발율의 편차를 줄인다. 이상의 절차가 끝나면 강판을 이동시켜 강판 이송의 출발점 쪽에 배치된 아연의 도가니에서 발생한 증기류가 먼저 강판에 입사하게 되어 상대적으로 밑으로부터 아연의 혼합비가 많은 영역에서 합금증착층(5)이 형성이 되고, 강판이 이송되어 알루미늄의 도가니 쪽으로 이송됨에 따라서 아연과 알루미늄 사이의 조성비에 있어서 밑으로부터 알루미늄의 조성이 증가하게 되고 알루미늄쪽으로 이송이 완료되면 초기의 합금피막 조성분포와 정반대인 알루미늄의 혼합비가 밑으로부터 상대적으로 높게 형성이 되어 이층형 알루미늄-아연/아연-알루미늄의 합금진공도금강판이 제조된다. 이와같은 방법으로 강판(4)상에 형성된 도금층은 다음과 같은 구조를 갖게 된다. 강판과 접촉되는 부분은 아연 함유비가 많은 즉, 알루미늄이 0∼5wt%이고 나머지가 아연인 도금층(5)이 형성되고 그 상부에는 알루미늄의 조성비가 점차 증가되어 알루미늄이 5∼50wt%이고 나머지가 아연인 도금층(6)이 형성되고 도금층(6) 상부에는 아연이 5∼30wt%이고 나머지가 알루미늄이 도금층(7)이 형성되고 최종적으로는 알루미늄 함유비가 많은 즉, 아연이 0∼5wt%이고 나머지가 알루미늄인 도금층(8)이 형성된다. 이러한 피막형성 구조가 됨으로써 상층부의 알루미늄이 내열성을 확보하게 되고 아울러 밀착성이 확보된 하층부의 아연이 가공부식에 대한 희생방식성을 부여하게 되어 내식성이 우수한 도금강판 구조는 갖게된다.
본 발명을 통해 기존의 도금제품보다 훨씬 나내식성, 내열성이 우수한 도금제품을 실현하였을 뿐 아니라 밀착성, 가공성 및 도장성이 우수한 알루미늄-아연/아연-알루미늄 이층형 합금피막을 제조함으로써 조업의 안정성 및 경제성이 확보되어 자동차, 가전, 건재 등에서 고내식성 및 내열성, 밀착성, 가공성이 요구되는 제품에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
하기 실시예는 본 발명의 방법으로 저탄소강판상에 두개의 독립된 도가니를 사용하여 아연과 알루미늄을 각각 동시에 증발시켜서 제조된 알루미늄-아연/아연-알루미늄 이층 합금 증착도금제품에 관한 것으로 그 특성을 조사하였으며, 실시예로서 아연과 알루미늄 전원의 비에 따른 아연-알루미늄 이층 합금진공도금제품, 아연/알루미늄 이층 진공도금제품, 용융도금재인 아연도금제품, 전기도금재인 Fe/Zn 이층도금을 사용하였다. 특성 평가 및 비교로는 나내식성, 밀착성, 가공후 밀착성, 내열성을 시험하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.
나내식성은 5% NaCl 용액중에서의 초기적청발생시간을 비교하였으며, 가공후 밀착성은 에릭센 가공후 테이프에 의한 박리정도를 시험하였고, 내열성은 500℃, 1시간 가열하여 표면의 변색도 및 도금피막의 외관 상태를 파악하였다.
[실시예 1]
알루미늄은 세라믹 도가니를, 아연은 흑연 도가니를 사용하여 강판 이송의 출발점 쪽에 아연 증발용 도가니를 그 다음 나란하게 알루미늄 증발용 도가니를 배열하고 강판을 5mpm(meter per minute)의 속도를 이송시키고, 두개의 도가니에 전자빔을 각각 알루미늄에 8.4Kw, 아연에 3.0Kw를 조사하고, 강판온도가 200℃이고, 증발도중의 진공도가 5×10-4Torr에서 밑으로부터 아연-5-25중량% 알루미늄 합금도금 10g/㎡을 하층으로, 밑으로부터 알루미늄-5-25중량% 아연합금도금 10g/㎡을 상층으로 하여 총부착량이 20g/㎡으로 0.45mm 두께의 저탄소강판상에 증착하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일하되 전자빔을 각파 알루미늄 10.2Kw, 아연 3.0Kw로하여 증착하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일하되 전자빔을 각각 알루미늄 12.0Kw, 아연 3.0Kw로하여 증착하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일하되 강판온도가 250℃이고, 전자빔을 각각 알루미늄 10.2Kw, 아연 3.0Kw로 하여 증착하였다.
[비교예 1]
알루미늄은 세라믹 도가니를, 아연은 흑연 도가니를 증발원으로 사용하여 증착함에 있어 기판온도는 200℃, 증발도중의 진공도가 5×10-4Torr로 하여 알루미늄 10g/㎡을 상층으로, 아연 10g/㎡을 하층으로 하여 총 부착량이 20g/㎡을 증착하였다.
[비교예 2]
단금속 아연을 증착함에 있어 흑연 도가니를 증발원으로 사용하고, 기판온도는 200℃, 증발도중의 진공도가 5×10-5Torr로 하여 20g/㎡을 증착하였다.
[비교예 3]
용융도금법으로 아연을 100g/㎡ 피복하였다.
[비교예 4]
전기도금법으로 강판상에 Fe/Zn 이층도금을 20g/㎡ 피복하였다.

Claims (1)

  1. 알루미늄-아연/아연-알루미늄 이층형 합금도금강판에 있어서, 강판과 접촉되는 하층의 도금층은 알루미늄이 0.5∼50중량%이고, 상층으로 가면서 알루미늄의 함량이 증가되어 상층의 도금층은 아연이 0.5∼30중량%이고 총도금부착량이 5g/㎡ 이상인 알루미늄-아연/아연-알루미늄 이층형 합금도금강판.
KR1019950034512A 1995-10-09 1995-10-09 내열성 및 내식성이 우수한 알루미늄-아연/아연-알루미늄 이층형 합금 도금강판 KR100198049B1 (ko)

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