KR100270083B1 - 표면외관 및 가공성이 우수한 용융 알루미늄 도금강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면외관 및 가공성이 우수한 용융알루미늄 도금강판의 제조방법에 관한것으로, 그 목적은 용융알루미늄 도금처리후 별도의 열처리 없이 도금강판의 표면에 알루미늄 분말을 분사하고 강제 냉각시킴으로써 도금층 표면에 형성되는 다각형 무늬의 발생을 억제하여 미려한 표면외관을 갖도록 하고, 동시에 소지강판과 도금층의 계면에 형성되는 합금층의 성장을 둔화시켜서 가공성 및 내열성도 향상되는 용융 알루미늄 도금강판의 제조방법을 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용융알루미늄 도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 연속소둔을 거친 강판을 알루미늄 도금욕에서 용융 알루미늄 도금처리하는 단계;상기 용융 알루미늄 도금처리에 의해 형성된 도금층의 알루미늄이 응고되기 전에 도금강판의 표면에 입자의 크기가 1-15 ㎛인 알루미늄 분말을 분당 70-120㎎/m²범위로 분사하는 단계;및 상기 알루미늄 분말 분사후 곧 바로 4.0℃/sec 이상의 냉각속도로 도금강판을 냉각시키는 단계를 포함하여 구성되는 표면외관 및 가공성이 우수한 용융 알루미늄 도금강판의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

표면외관 및 가공성이 우수한 용융 알루미늄 도금강판의 제조방법

본 발명은 용융 알루미늄 도금강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가공성이 우수하고 표면외관이 미려한 용융 알루미늄 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 알루미늄 도금강판은 우수한 내식성을 지니고 있음은 물론, 피복된 알루미늄의 특성에 의해서 내열성, 내산화성 및 열반사성등도 아연도금강판에 비해 훨씬 우수한 것으로 알려져 있다. 따라서, 일반 내식용 건자재는 물론 비교적 높은 온도에서 사용되는 가전주방용품, 보일러 부품, 열교환기, 벽난로 등에 다양하게 쓰이며 자동차의 배기계용 소재로 상당히 많은 양이 소비되고 있다. 알루미늄 도금강판은 도금층의 표면에 형성되는 안정된 산화막에 의하여 높은 온도에서도 쉽게 부식되지 않으며, 또한 낮은 비중 때문에 동일한 도금 부착량으로도 아연보다 거의 3배에 가까운 도금층 두께를 나타내므로 경제적인 면으로도 유리하다.

알루미늄 도금을 하기 위해서는 용도에 따라 여러 가지 제조방법이 사용되지만 대량으로 강판의 표면에 알루미늄을 피복하기 위한 제조방법으로는 용융도금 방법이 주류를 이루고 있다. 연속 용융도금은 냉간압연된 강판을 환원 분위기의 소둔로에서 재결정이 가능한 높은 온도로 열처리시킴으로써 원하는 재질의 강도를 얻을 수 있다. 또한, 강판의 온도가 도금욕의 온도와 유사한 조건에서 연속적으로 다량의 강판표면에 알루미늄을 도금하여 내식성과 강도를 모두 지닌 도금강판을 대량으로 제조할 수 있는 잇점도 갖고 있다. 이러한 용융도금강판은 용융 알루미늄 도금된 도금강판 표면에 균일한 평활도를 부여하고 내식성을 보다 향상시키기 위해서 미세한 표면압하 및 학학처리 공정을 거치게 된다.

그러나, 상기와 같은 도금을 행하는 공정은 660℃ 전후로 유지되는 도금욕에서 진행이 되며, 또한 알루미늄 도금욕에는 9-10% 정도의 규소가 함유되어 있으므로 도금후의 처리과정에 따라 도금층의 특성은 상당한 영향을 받게 된다. 왜냐하면, 도금욕 성분의 주성분인 알루미늄과 규소는 577℃에서 규소의 무게비로 12.6%에서 공정조직을 형성하므로 도금후의 냉각방법에 따라 도금층은 알루미늄 단상 고용조직과 알루미늄 규소의 공정조직을 나타낸다. 이러한 응고조직의 편차는 도금강판의 표면에 거시적으로 다각형 무늬를 나타내고 부위별 색상의 편차를 나타내어 미려한 표면외관을 얻을 수 없다는 문제점으로 작용한다.

또한, 상기와 같은 알루미늄 도금층은 군열이 발생하기 쉬운데, 이를 방지하기 위해 미국특허 3,959,035호에서는 도금후 260-538℃의 온도범위에서 10분이상 열처리를 행하는 방법을 제안하기도 했다. 그러나 이러한 방법은 번거로운 과정을 거친다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명은 용융 알루미늄 도금처리후 별도의 열처리 없이 도금강판의 표면에 알루미늄 분말을 분사하고 강제 냉각시킴으로써 도금층 표면에 형성되는 다각형 무늬의 발생을 억제하여 미려한 표면외관을 갖도록 하고, 등시에 소지강판과 도금층의 계면에 형성되는 합금층의 성장을 둔화시켜서 가공성 및 내열성도 향상되는 용융 알루미늄 도금강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 용융알루미늄 도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 연속소둔을 거친 강판을 알루미늄 도금욕에서 용융알루미늄 도금처리하는 단계; 상기 용융 알루미늄 도금처리에 의해 형성된 도금층의 알루미늄이 응고되기 전에 도금강판의 표면에 입자의 크기가 1-15㎛인 알루미늄 분말을 분당 70-120㎎/m²범위로 분사하는 단계; 및 상기 알루미늄 분말 분사후 곧 바로 4.0℃/sec이상의 냉각속도로 도금강판을 냉각시키는 단계를 포함하여 구성되는 표면외관 및 가공성이 우수한 용융 알루미늄 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 용융 알루미늄 도금층 표면에 형성되는 다각형의 응고조직이 육안으로 관찰되지 않도록 하기 위한 것으로, 본 발명에서는 연속소둔을 거친 강판을 알루미늄 도금욕에서 용융 알루미늄 도금처리하는 단계와 상기 용융알루미늄 도금처리에 의해 형성된 도금층의 알루미늄이 응고되기 전에 도금강판의 표면에 입자의 크기가 1-15㎛인 알루미늄 분말을 분당 70-120㎎/m²범위로 분사하는 단계를 거친다.

도금층이 응고를 완료하기 전에 도금층의 표면에 미세한 알루미늄 분말을 분사시키면 각각의 분말은 도금층 표면에서 응고의 핵으로 작용함은 물론 도금층 표면으로 부터 열을 흡수하는 작용을 하게 된다. 본 발명에서는 입자의 크기가 1-15㎛인 알루미늄 분말을 도금층 표면에 분사시켜 도금층의 응고를 촉진시킨다.

이때 분사하는 분말의 양이 분당 70㎎/m²미만이면 알루미늄 분말의 분사에 의한 미세한 응고조직의 발달이 용이치 않아서 도금층 표면의 다각형 무늬가 효과적으로 제거되지 않는다. 따라서 분사하는 알루미늄 분말의 분사량을 분당 70㎎/m²이상으로 하는 것이며 그 양이 분당 120㎎/m²을 초과하면 도금강판의 표면에 분사된 알루미늄이 효과적으로 회수되지 못하고 공기중으로 방출되어 환경공해를 유발시킴은 물론 주변의 설비에 달라 붙음으로서 작업성을 해치게 된다. 따라서, 본 발명에서 도금층 표면의 다각형 무늬를 억제시킬 수 있는 적정 알루미늄 분말의 분사량을 분당 70-120㎎/m²으로 한정하였다.

또한, 본 발명에서는 상기 알루미늄 분말의 분사후 곧 바로 4.0℃/sec이상의 냉각 속도로 도금강판을 냉각시키는 단계를 거친다.

도금층 표면에 알루미늄 분말이 분사되면 도금층 표면은 일시적으로 응고를 하지만 내부강판의 은도는 여전히 표면보다 높게 유지되므로 도금층 표면을 다시 재용융시키게되며 이는 알루미늄 분말의 분사효과를 경감시키게 된다. 따라서 부분적으로 다각형 무늬를 재생성시키게 되는데 이의 방지를 위하여 일단 알루미늄 분말분사에 의해 급속히 냉각된 도금층 표면을 계속 유지시켜 주기 위해서 알루미늄 분말 분사직후 강판의 온도를 충분한 냉각상태로 지속시킴으로써 도금층 표면의 재용융을 억제시켜 주어야 한다.

따라서, 알루미늄 분말의 분사후 곧바로 도금강판을 냉각시킨다. 냉각시 냉각속도는 4.0℃/sec 이상으로 실시하는데, 그 이유는 용융알루미늄 도금강판의 가공성이 도금층과 소지철의 계면에 형성되는 매우 취약한 합금층의 형성에 기인하기 때문이다.

즉, 냉각속도가 초당 4.0℃에 미치지 못하면 강판과 알루미늄간에 반응이 지속되어 취약한 합금상이 형성되면서 도금층의 가공성을 떨어뜨리게 되기 때문이다.

상기 냉각은 도금층 표면의 재용융을 일으키기 어려운 400℃이하까지 행하는 것이 바람직 하다.

한편, 상기 도금강판의 냉각을 공기분사 방식에 의해 실시하는 경우, 냉각 공기의 분사압은 1000-1600 mmH₂O 범위로 하는 것이 바람직하다. 도금강판의 온도는 강판이 완전히 냉각되기 까지 도금층의 표면과 내부에서 온도차이를 나타낸다. 따라서 도금강판 표면의 온도가 일시적으로 도금층의 응고 온도이하로 떨어졌다 하더라도 도금층의 내부 및 소지강판의 온도는 표면온도보다 높게 유지되므로 도금층은 전체적으로 반용융 상태를 유지하게 된다. 따라서, 이 상태에서 도금강판의 표면에 계속하여 냉각공기를 너무 세게 불어주면 아연에 비해 비중이 낮은 용융 알루미늄은 쉽게 손상을 입으며 분화구와 같은 흔적을 도금층 표면에 남기게 된다. 따라서 아직 도금층이 완전히 응고되지 않은 상태에서 고압의 공기를 분사시키면 도금층 표면에 불균일한 요철을 발생시킬 수가 있다. 반면에 냉각공기의 압력을 너무 낮추면 도금강판을 냉각시킨 더운 열이 효과적으로 배출되지 않고 강판의 주위에 체류하므로써 냉각효과를 떨어뜨리게 된다. 따라서, 본 발명에서의 냉각장치 공기압은 1000-1600 mmH₂O 로 한정하는 것이 바람직한 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

통상의 연속 소둔환원 방식에 의한 용융알루미늄 도금강판 제조방법을 거쳐 냉연강판의 양면에 알루미늄을 도금하였으며, 이때 알루미늄의 도금 부착량은 고압의 공기 분사에 의하여 양면 평균 100g/m²으로 조정하였다. 도금욕의 조성은 알루미늄과 규소가 무게비로 90:10 으로 유지되었다. 도금욕에서 용융도금되어 고압의 공기분사 노즐을 통과한 도금강판은 직상으로 도금욕을 빠져나오면서 도금층의 알루미늄이 응고되기 전에 하기 표1에 나타난 바와 같은 알루미늄 분말의 분사량으로 분사하였고, 곧 이어 도금층. 표면의 재용융을 방지하기 위하여 도금강판의 온도가 400℃이하에 이를 때까지 하기표1과 같은 냉각속도로 연속적으로 냉각처리를 하였다.

도금강판의 가공성 평가는 용융 알루미늄 도금이 완료된 도금강판을 180 도로 굽힘처리한 후 굽혀진 바깥부위에 대해서 실시하였다. 굽혀진 부위의 표면에 발생된 미세균열의 면직비가 굽혀진 전체면적의 20%를 넘어선 경우를 기준하여 가공성의 불량여부를 판정하였다. 그러나 균열이 소지강판까지 확대된 경우는 면적비에 무관하게 모두 불량처리하였으며, 본 발명에서의 미세균열은 도금층 표면에 주름형태로 형성된 가공변형 상태에 한정한다.

또한, 다각헝 무늬 발생여부를 관찰하여 그 결과 및 상기 가공성 평가의 결과를 하기 표1에 나다내었다.

상기 표 1에서 알수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건을 만족하는 발명예 (1-13)은 다각형 무늬가 육안으로 관찰되지 않았을 뿐만 아니라 도금층 가공성도 양호하였다.

이에 반하여, 도금강판의 냉각속도가 4℃/sec 미만인 비교예(1-5)는 다각형 무늬 발생은 어느 정도 억제되였지만 도금층 가공성이 매우 불량하였다. 또한, 알루미늄 분말의 분사량이 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예(6-9)는 도금층 가공성은 양호하였으나, 다각형 무늬가 많이 발생하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 용융알루미늄 도금강판의 도금층이 웅고되기 전에 알루미늄 분말을 분사하고, 강제 냉각시킴에 의해 도금층의 가공성 및 내열성이 향상되고 표면외관이 우수한 용융알루미늄 도금강판이 제공되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 용융알루미늄 도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 연속소둔을 거친 강판을 알루미늄 도금욕에서 용융 알루미늄 도금처리하는 단계; 상기 용융알루미늄 도금처리에 의해 형성된 도금층의 알루미늄이 응고되기 전에 도금강판의 표면에 입자의 크기가 1-15㎛인 알루미늄 분말을 분당 70-120㎎/m²범위로 분사하는 단계;및 상기 알루미늄 분말 분사후 곧 바로 4.0℃/sec이상의 냉각속도로 도금강판을 냉각시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표면외관 및 가공성이 우수한 용융알루미늄 도금강판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 도금강판의 냉각은 1000-1600 mmH₂O의 분사압으로 조정된 공기의 분사로 행하는 것을 특징으로 하는 표면외관 및 가공성이 우수한 용융알루미늄 도금강판의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도금강판울 4.0℃/sec이상의 냉각속도로 냉각시킴에 있어, 상기 냉각을 400℃ 이하로 행하는 것을 특징으로 하는 표면외관 및 가공성이 우수한 용융알루미늄 도금강판의 제조방법.