KR100241546B1

KR100241546B1 - 내식성이 우수한 자동차용 표면처리 강판

Info

Publication number: KR100241546B1
Application number: KR1019950044251A
Authority: KR
Inventors: 김영근; 이주승
Original assignee: 이구택; 포항종합제철주식회사
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 2000-03-02
Also published as: KR970027365A

Abstract

본 발명은 내식성이 우수한 자동차용 아연/망간 이층도금의 표면처리강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소지강판에 아연을 10~50 g/m²도금하고 그 위에 망간을 3~20 g/m²도금하여 아연/망간 이층도금강판을 만든 다음 그 위에 바로 수지층이 위치하도록 하므로서 기존의 어떤 이층도금강판이나 유기피복강판 보다도 내식성이 월등히 우수한 자동차용 표면처리강판에 관한 것이다.

본 발명의 내식성이 우수한 자동차용 표면처리 강판은 소지 강판위에 아연, 망간, 수지가 순차적으로 코팅되어 있다.

Description

내식성이 우수한 자동차용 표면처리 강판

제1도는 본 발명에 의한 표면처리 강판의 단면을 도시한 도면이다.

본 발명은 내식성이 우수한 자동차용 아연/망간 이층도금의 표면처리 강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소지강판 위에 아연/망간 이층도금을 실시하고 그 위에 수지층이 위치하도록 함으로써 기존의 어떤 이층도금 강판이나 유기피복강판 보다도 내식성이 월등히 우수한 자동차용 표면처리 강판에 대한 것이다.

자동차 차체에 대한 방청 규제가 강화되고 환경오염 및 자원 재사용에 대한 관심도가 증가함에 따라 세계 자동차사들은 내식성이 대폭 향상된 강판의 채용이 불가피하게 되었다. 특히 북미나 북유럽 등지의 추운 지방에서는 제설염을 대량으로 사용하기 때문에 고내식 강판의 채용이 더욱 절실하다.

현재 고내식 강판이라고 하여 사용되는 자동차용 표면처리강판으로는 도금 부착량이 45~60g/m²인 합금화 용융아연도금강판(GA), 도금 부착량이 30~60 g/m²인 아연(Zn)-철(Fe) 혹은 아연(Zn)-니켈(Ni) 합금 전기도금강판 및 그 위에 다시 철의 함량이 85% 이상인 철(Fe)-아연(Zn), 철(Fe)-망간(Mn), 철(Fe)-인(P)등을 3~10g/m²도금한 이층 도금강판 혹은 플레쉬(Flash) 도금강판이 사용되고 있다.

그리고 최근에 유기피복강판이라고 하여 부착량 30g/m²의 아연(Zn)-니켈(Ni) 합금도금층 위에 크로메이트 피막 30~100g/m²을 입히고 수지를 500~1000g/m²피복한 강판이 내식성 및 가공성이 우수하다고 하여 자동차사들이 선호하고 있다.

그러나 합금화 용융아연 도금강판은 도금 부착량 조절이 어렵고 도금층의 박리가 심하여 프레스 가공시 다이(Die)에 도금층이 융착되기 때문에 생산성을 떨어뜨리고 도금 부착량이 많을 경우에는 도금층별로 철 함량을 균일하게 유지할 수 없는 단점이 있으며, 내식성 측면에서도 도금층의 철 함량을 15% 이상 높일 수 없기 때문에 소지강판에 대한 희생방식력이 뛰어나 구멍부식에 대하여는 우수하지만 표면부식(도막부풀음)에 대하여는 열세를 나타낸다.

또한, 단층 아연-철합금 전기도금 강판은 적은 부착량 조절은 용이하지만 후도금이 어렵기 때문에 도금층의 철 함량에 따라 내식성에서 심한 차이를 나타낸다.

그리고, 아연-니켈합금 전기도금 강판은 내식성은 우수하나 도금층의 내부응력이 커서 미소한 균열이 대단히 많이 존재하기 때문에 도금층이 취약하고 도장후에도 외부응력에 의해 도막이 쉽게 손상을 입는 단점이 있으며 구멍부식에 대한 방식능력도 열세이다.

따라서 도금층의 용접성을 높여주고 인산염처리성을 우수하게 하므로써 도막 밀착력을 향상시키기 위하여 이층도금이나 플레쉬 도금강판이 사용되기도 한다.

그러나 상기 이층도금강판도 내식성 측면에서는 아연-니켈 도금층 위에 수지를 입힌 유기피복강판에 비하여 열세를 나타낸다.

그리고, 현재 사용되고 있는 유기피복강판은 하지층이 아연-니켈 합금으로 되어있기 때문에 표면부식에 대한 방식 작용은 뛰어나지만 구멍 부식에 대하여는 열세이다.

따라서 표면부식은 물론 구멍부식에 대한 방식력을 고루 만족시킬 수 있는 강판이 절실하게 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 도장후 내식성이 우수한 자동차용강판에 있어서 먼저 소지강판에 아연을 도금하고 그 위에 망간을 도금하여 아연/망간 이층도금층을 만든 다음 다시 그 위에 수지층이 위치하도록 함으로써 일차적으로 망간이 다음은 아연이 각각 소지철에 대한 희생방식력을 향상시켜 구멍부식에 대한 방식작용을 높여주고, 수지층이 표면부식에 대한 방식력을 향상시켜 주므로써 기존의 어떤 유기피복강판이나 이층도금강판 보다도 내식성이 대폭 향상된 자동차용 표면처리강판을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동차용 표면처리강판에 있어서, 내식성을 대폭향상시키고 프레스 가공성을 좋게 하기 위하여 소지강판에 먼저 아연을 도금하고 그 위에 망간을 도금한 다음 바로 수지를 입힌 내식성이 우수한 표면처리 강판을 그 특징으로 한다.

이하에서는 양호한 실시예와 관련하여 본 발명을 상세히 설명한다.

망간의 표준전극전위는 -1.18V이고 아연은 -0.76이며 철은 -0.44V를 나타내기 때문에 이들 세 금속 가운데 철(Fe)이 가장 귀한 금속이고 다음이 아연(Zn)이며 망간(Mn)은 가장 비한 금속이다.

따라서 철 위에 아연이나 망간이 도금되어 있으면 전기화학적으로 비한 순서대로 부식이 진행되기 때문에 망간이 제일 먼저 용해되고 다음이 아연이다.

이와 같은 현상을 철에 대한 망간(Mn)이나 아연(Zn)의 회생방식 작용이라 한다. 제1도는 본 발명에서 제시한 도금층의 단면을 개략적으로 나타내는 것으로 가장 바깥 쪽에 망간(3)이 위치하고 있기 때문에 도금층이 부식성 분위기에 노출되면 먼저 망간이 부식되기 시작하고, 이 반응이 끝나면 다음에는 아연(2)가 부식되기 때문에 소지철(1)을 보호하는 능력이 대단히 뛰어나다.

그러나 망간은 인산염처리성이 나빠 그냥 사용하면 도막 밀착력에 문제를 일으킬 수 있기 때문에 마지막으로 망간 도금층 위에 수지층(5)을 입혀준다. 수지층은 도금층의 표면부식에 대한 방식작용이 뛰어날 뿐만 아니라 인산염처리가 별도로 필요없으며 가공시에도 수지층이 가지는 윤활성 때문에 더욱 우수한 표면특성을 나타낸다. 또한 망간 도금층 위에 크로메이트처리(4)를 실시하여 수지와의 결합력을 높여줄 수도 있다.

이와 같은 아연/망간 이층도금층은 내식성 외에 상기 언급한 각종 표면처리강판이 가지는 문제점을 해결할 수 있는데 이는 이들 금속이 가지는 낮은 경도에 내부응력이 없기 때문에 수지나 도막의 밀착력이 뛰어나고 소지철과 도금층과의 밀착력도 우수하며 단일 금속을 도금하기 때문에 도금이 쉬운 것 등을 들 수 있다.

제1도의 도금층 단면도에서 아연도금층(2)의 부착량을 10~50g/m²으로 조절하는데, 10g/m²이하이면 우수한 내식성을 확보할 수 없으며 50g/m²이상에서는 작업성, 가공성 등에서 문제를 야기시킬 수 있기 때문이다.

또한, 망간 도금층(3)의 부착량을 3~20g/m²으로 조절한 것은 3g/m²이하이면 내식성이 떨어지고, 20g/m²이상이면 도금밀착력이 떨어지고 도금층이 취약해지기 때문이다.

크로메이트피막(4)은 피막처리 여부에 관계없이 우수한 내식성을 발휘하므로 필요시 선택적으로 30~100mg/m²으로 조절하여 피막처리하는데, 30 mg/m²이하로는 부착량 조절이 어렵고 내식성도 열세이며, 100mg/m²이상에서는 부착성이 떨어지고 균일한 색상을 얻기가 어려운 문제가 있다.

또한 수지층(5)의 부착량을 500~1000mg/m²으로 한 것은 500mg/m²이하로는 부착량 조절이 어렵고 표면부식에 대한 내식성이 확보가 힘들며, 1000mg/m²이상에서는 수지밀착성 및 작업성이 떨어진다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예]

용액을 순환시킬 수 있는 전기도금장치를 이용하여 아래와 같은 용액 및 도금조건으로 먼저 아연을 도금하고 다음에 망간을 도금함으로써 아연/망간 이층도금강판을 만든 다음, 그 위에 수지를 입혔고 최종적으로 전착도장을 한 다음 도금 및 수지 부착량별로 염수분무에 의해 도장후 내식성을 평가하였다.

1) 아연(Zn) 도금조건

(1) 도금액 조성

· 염화아연(ZnCl₂) : 200ml/1

· 염화칼륨(KCl) : 350 g/1

· pH : 4.5

· 온도 : 60℃

(2) 전류밀도 : 60 A/dm²

(3) 도금부착량 : 5~60g/m²

2) 망간(Mn) 도금조건

(1) 도금액 조성

· 염화망간(MnCl₂) : 250g/1

· 염화칼륨(KCl) : 400 g/1

· pH : 4.5

· 온도 : 60℃

(2) 전류밀도 : 50A/dm²

(3) 도금부착량 : 2~30 g/m²

3) 수지코팅 조건

(1) 수지조건 : 에폭시계 수지

(2) pH : 8.0

(3) 온도 : 25℃

(4) 부착량 : 400~1100 mg/m²

(5) 소부온도 : 300℃

4) 전착도장 조건

(1) 도료종류 : 블랙(Black), ED 1700

(2) 전압 및 전류 : 300V, 10A

(3) 온도 :28℃

(4) 전착도장시간 : 120초

(5) 소부온도 : 180℃

(6) 도막두께 : 20μm

표 1은 상기에서 언급한 각종 표면처리강판과 본 발명에서 제시한 강판에 대하여 도장후 내식성을 평가한 결과이다.

전착도장한 시편의 표면을 “X”자로 흠집을 내고 염수분무시험기에서 960시간 염수분무한후 흠집을 낸 부위에 나타나는 도막부풀음으로 표면부식 정도를 측정하였고, 적청이 발생한 시편은 부식된 도막깊이를 측정하여 구멍 부식성 정도를 각각 측정하였다.

표 1에서 모든 평가는 가장 우수한 경우를 ◎로 표시하였고, 그 다음이 ○, □, △, 그리고 가장 열악한 경우를 ×로 나타내었다.

[표 1]

표에서 GA(galvannealed steel sheet)는 합금화 용융아연도금강판을 나타내며, 플레시(Flash) 강판은 GA 위에 이층 전기도금을 한 강판으로 GA/Fe-Zn, Fe-P등이 있다.

표 1에서 볼 수 있는 바와 같이 현재 사용되고 있는 표면처리강판(No.1-11)이나 비교재로 사용한 아연/망간 이층도금강판(No.11-16)은 표면부식과 구멍부식 두가지를 모두 향상시킬 수 없으나 본 발명에서 제시한 아연/망간 이층도금에 수지를 입힌 강판(No.17-26)은 표면부식과 구멍부식성을 고루 향상시킬 수 있는 강판임을 알 수 있다.

Claims

자동차용 표면처리강판으로서, 소지 강판 위에 아연을 10~50g/m²도금하고 그 위에 망간을 3~20g/m²도금하여 아연/망간 이층도금층을 만든 다음, 다시 그위에 수지층이 부착량 500~1000mg/m²으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내식성이 우수한 자동차용 표면처리 강판.