KR100296079B1 - 용접성과내식성이우수한아연/아연-철합금도금강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 면은 아연 도금으로 구성되고 다른 한 면은 아연 - 철 합금 도금으로 구성된 아연/아연-철 합금 도금 강판에 관한 것으로서, 카로젤형을 가진 전기도금조에서 한 면은 아연을 10∼50g/㎡ 도금하고 나머지 다른 한 면은 아연 - 철 합금을 10㎡40g/㎡ 도금함으로서 기존의 양면 아연도금 강판 보다도 용접성과 가공성이 우수하고 내식성이 향상된 아연/아연-철 합금 도금 강판에 관한 것이다.　

Description

용접성과 내식성이 우수한 아연/아연-철 합금 도금 강판

본 발명은 용접성과 가공성이 우수하고 내식성이 향상된 가전용 전기 도금강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카로젤형을 가진 전기 도금조에서 한 면은 아연을 10∼50g/㎡ 도금하고 나머지 다른 한 면은 아연-철 합금을 10∼40g/㎡ 도금함으로서 기존의 양면 아연도금 강판 보다도 용접성과 가공성이 우수하고 내식성이 향상된 아연/아연-철 합금 도금 강판에 관한 것이다.

전기 아연도금 강판은 표면이 미려하고 백색도가 높으며 소지 철판에 대한 희생방식 작용으로 내식성이 뛰어나기 때문에 주로 가전용으로 오래전부터 사용되어 왔다. 또한 도금성이 용이하고 저가이며 인체에 특별이 유해한 성질이 없는 등의 특징도 가지고 있다. 종래의 전기 아연도금 강판은 도 1 에 그 단면을 나타낸 바와 같이 양면 모두 아연이고 동일한 부착량이 적용되며, 도장성이나 내식성을 향상시키기 위하여 도금층 위에 인산염 처리나 크로메이트 처리를 하기도 한다. 그러나 아연은 경도가 낮고 조밀육방격자로 되어 있기 때문에 아연도금 강판을 용접할 경우 용접부의 최대 인장강도가 낮고 전극봉의 팁에 아연이 쉽게 융착되는 관계로 용접전극의 수명이 단축되며 용접 불똥이 심하게 튀기 때문에 작업이 어려운 현상이 발생하기도 한다. 그리고, 너무 무르기 때문에 외부 응력에 의해 쉽게 손상을 입으며 가공시에는 다이(die)에 아연이 달라붙어 작업성을 떨어뜨리는 등의 문제점도 가지고 있다. 또한 표면 마찰계수가 크기 때문에 가공이 심하고 용접 부위가 많은 자동차용 강판에는 적용이 어렵다. 따라서 자동차용 강판에는 아연-철이나 아연-니켈과 같은 도금층의 경도가 높은 용접성이 우수한 합금도금 강판을 주로 사용한다. 그러나 이와 같은 합금도금 강판은 표면이 미려하지 못하고 백색도가 높지 않기 때문에 도장후에도 미려한 표면이 요구되거나 도장하지 않는 그대로 사용되는 가전용 강판에는 적용이 곤란하다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 카로젤형을 가진 전기도금조에서 강판의 한 면은 아연을 도금하고 나머지 다른 한 면은 아연·철 합금을 도금함으로서 기존의 양면 아연도금 강판 보다도 용접성과 가공성이 우수하고 내식성이 향상된 가전용의 아연/아연-철 합금 도금 강판을 제공하는데 그 목적이 있다.

제1도는 종래의 양면 전기 아연도금 강판의 단면도.

제2도는 본 발명의 아연/아연-철 합금 전기도금 강판.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 아연도금층 2 : 소지강판

3 : 아연도금층 4 : 아연-철 합금 도금층

본 발명은 주로 가전용으로 사용되고 있는 종래의 양면 전기 아연도금 강판보다도 용접성과 가공성은 우수하고 내식성도 향상시킨 아연도금강판을 제공하기 위하여 강판의 한 면은 아연도금을 하고 다른 한 면은 아연·철 합금 도금을 실시하는 것을 특징으로 하는 아연/아연-철 합금 도금 강판에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

레이디얼형 특히 카로젤형 전기도금 설비는 강판의 한 면만 도금하는데 유리하도록 설계된 장치이다. 강판을 자동차용으로 사용하기 위해서는 용접성, 도장성, 가공성, 내식성 등 여러 가지 성질은 고루 만족시켜야 하는데 무처리의 냉연강판 즉 소지철은 용접성, 도장성 및 가공성 등은 우수하나 자동차 표면의 수면을 좌우하는 내식성(구멍부식, 표면부식)이 대단히 열악하기 때문에 철판상에 도금된 여러 가지 도금강판이 적용된다. 또한 무처리의 일반 냉연강판은 장기간 보간시 대기 중의 수분과 결합하여 수용액중의 산소에 의해 쉽게 부식되기 때문에 강판의 운송이 단기간이 아닌 경우에는 운송중에도 부식이 발생하는 경우가 많다. 그럼에도 불구하고 용접성과 도장성이 뛰어나기 때문에 자동차용 강판의 외면은 도금이 되지 않은 철판을 그대로 적용하고 내면만 도금된 강판(편금도금강판)을 사용하는 경우도 있다. 이와 같은 도금강판의 제조방법에 가장 유리한 설비가 카로젤형 전기도금조이다. 즉 카로젤형 전기도금 설비는 도금 단위가 2개로 나뉘어져 있어서 한 단위에서는 강판의 한 면에만 도금하고 나머지 다른 한 면은 다른 단위에서 도금이 이루어지도록 구성되어 있다. 때문에 용액을 2원 관리함으로서 하나의 도금 단위에서는 아연을 도금하고 다른 단위에서는 아연-철 합금 도금을 동시에 실시할 수 있는 장점을 가진 설비이다. 일반적으로 양면의 전기 아연도금 강판을 생산하는 공장에서는 자동차용 강판으로 역시 양면의 아연-철 합금 도금이나 아연-니켈합금 도금을 동시에 하고 있다. 따라서 용이하게 하나의 강판상에 한 면은 아연을 다른 한 면은 아연-철 이나 아연-니켈의 합금도금을 동시에 수행할 수 있다.

이와 같은 방법에 의해 얻은 아연/아연-철 합금 도금 강판은 가전용으로서 미려한 외관이 요구되기 때문에 순수 아연도금층이 강판의 외면으로 사용되고 내면은 아연-철 합금 도금 강판이 위치함으로서 기존의 우수한 표면 외관은 그대로 유지하고 합금도금층이 가지는 우수한 용접성, 가공성 및 내식성을 접목시킨 양질의 표면처리 강판이 얻어지는 것이다.

도 2 는 본 발명에서 얻은 아연/아연-철 합금 도금 강판의 단면을 나타내는 것이다. 이와 같은 아연-철 합금 도금층은 아연에 비하여 철이 가지는 우수한 용점성과 경도가 높음에 따른 가공성이 향상된 도금층을 얻을 수 있다. 또한 아연도금강판의 부식전위는 -1.03V(SCE)를 나타내는 것에 비하여 아연-철 합금 도금 강판은 -0.89V로 아연에 비하여 140mA 큰 부식전위를 나타내기 때문에 그 만큼 내식성이 향상된다.

상기 본 발명에서 아연도금층의 부착량이 10g/㎡ 이하이면 소지강판의 내식성을 향상시킬 수 없고 50g/㎡ 이상이면 작업성, 가공성 등에서 열세히기 때문에 아연도금층은 10∼50g/㎡ 으로 하였고, 아연-철 합금 도금층은 역시 10g/㎡ 이하이면 소지강판의 내식성을 향상시킬 수 없고 40g/㎡ 이상은 도금밀착성을 나쁘게 하고 작업성을 떨어뜨리므로 10∼40g/㎡ 으로 하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

용액이 순환되는 전기도금조를 이용하여 한 면에는 아연도금을 실시하고 다른 한 면에는 아연-철 합금 도금을 위하여 전류밀도는 60A/d㎡로 일정하게 하고 아래와 같은 용액조성 및 조선으로 도금 부착량별 도금을 실시하여 용접성, 가공성, 내식성 및 도금밀착성을 평가하였다. 시편의 도금면적은 100mm ×200mm 이었으며 두께는 0.8mm이었고 도금부착량은 시간의 함수로서 계산하였다.

1) 아연도금 조건

(1) 도금액조성

염화아연 130㎖/l

염화칼륨 320g/l

광택제 0.1㎖/l

온도 55℃

(2) 도금부착량 : 5∼6g/㎡

2) 아연-철 합금 도금 조건

(1) 도금액조성

염화아연 128㎖/l

염화제일철 58㎖/l

염화칼륨 340g/l

광택제 2㎖/l

온도 55℃

(2) 도금부착량 : 5∼50g/㎡

용접성은 도금강판을 폭 25mm, 길이 100mm로 절단하여 시편 1매를 길이방향으로25mm 접촉되게 한 다음 스폿용접기로 아래와 같은 조건으로 용접한후 용접부의 최대하중(JISZ3136, 3137)과 너기트(nugget) 지름을 각각 측정하여 평가하였다.

(용접조건)

- 가압조건 20cycle

- 용접시간 15cycle

- 유지시간 20cycle

- 가압력 250kgf

- 저류 6kA

또한 표면마찰계수(μ)측정을 위한 시편의 크기는 길이가 400mm이고 폭이 40mm가 되도록 절단하여 방청유를 도포한 후 드로오비이드 실험장치로 아래 (1) 식에 의해 마찰계수를 측정하였다.

μ= 마찰하중/가압력=(F_D-R_D)/πF_P.............(1)

F_D: 고정비이드를 사용할 때의 인발하중

R_D: 롤러비이드를 사용할 때의 인발하중

F_P: 고정비이드를 사용할 때의 가압력

나내식성은 75 ×150mm로 절단하여 염수분무 시험기에서 분무시간에 따른 적청발생 면적을 육안으로 식별하여 평가하였으며, 도금 밀착성 15 ×100mm로 절단한 시편에 투명 테이프를 밀착시키고 OT로 굴곡시킨 후 테이프에 붙어 나오는 양을 가지고 정성적으로 평가하였다. 표 1은 이와 같이 측정하여 얻은 결과를 정리하여 나타낸 것이다.

[표 1]

종례예(1∼3)는 도금 밀착성은 양호하나 부착량이 증가함에 따라 용접성과 표면 마찰계수는 열세를 나타내며 나내식성은 약간 향상되는 경향을 가지지만 부착량에 관계없이 양면의 순수 아연도금층 용접성, 가공성 및 내식성에 모두 만족되지 못한다. 반면 비교예(1∼6)는 아연도금층과 아연-철 합금 도금층의 부착량 구성비에 따라서 일부 성질에는 만족스런 경향을 가지는 조건도 있으나 부착량의 어느 한쪽도 본 발명에서 제시한 한계조건에 부합되면 제반 성질을 고루 만족시킬 수 없음을 볼 수 있다. 특히 비고예 6과 같이 합금도금층의 부착량이 증가하면 내식성은 양호하나 도금밀착성이 크게 나빠지는 경향을 가진다. 그러나 본 발명예 1 내지 7은 아연과 아연-철 합금 도금의 부착량을 적절한 비율로 조절함으로써 종래예나 비교예에서 제시한 것 보다 용접성과 가공성이 우수하고 내식성이 향상된 전기 도금 강판임을 알 수 있다.

카로젤형을 가진 전기도금조에서 한 면은 아연을 10∼50g/㎡ 도금하고 나머지 다른 한 면은 아연-철 합금을 10∼40g/㎡ 도금함으로써 기존의 가전용 양면 아연도금 강판 보다도 용접성과 가공성이 우수하고 내식성이 향상된 아연/아연-철 합금 도금 강판을 얻는 것에 그 효과가 있다.

이상의 본 발명에 대한 상세한 설명 및 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이고, 이러한 수정, 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (1)

1. 카로젤형을 가진 전기도금조에서 한 면은 아연을 부착량 10∼50g/㎡ 으로 도금하고 나머지 다른 한 면은 아연-철 합금을 부착량 10∼40g/㎡ 으로 도금 함을 특징으로 하는 용접성과 내식성이 우수한 아연/아연-철 합금 도금 강판.