KR100298619B1 - 퍼말로이로코팅된이너실드용저탄소냉연강판과그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이너실드용 저탄소냉연강판 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 저탄소냉연강판(1)상에 퍼말로이 코팅층(2)을 형성한 것을 특징으로 하며, 상기한 퍼말로이코팅층(2)은 50 - 80 중량%의 Ni - Fe 합금층인 것을 특징으로 하며, 상기 합금층이 1 - 100um 인 것을 특징으로 한다. 또한 그의 제조 방법은, 0.005% 이하의 탄소 함유량을 포함하는 냉연강판 표면에 전착법에 의하여 Ni 50 - 80 중량%를 포함하는 Ni - Fe 합금을 코팅하여, 흑화처리 없이 이너실드 강판을 제조한다.

Description

퍼말로이로 코팅된 이너 실드용 저탄소 냉연강판과 그 제조 방법{Low carbon cold rolled steel sheet for inner shield coated with permalloy}

본 발명은 일반적으로 이용되고 있는 탄소함량이 적은 저탄소강, 특히 각종 첨가원소가 적은 저탄소 냉연강판을 이용하여 그 위에 Ni - Fe 조성을 가지는 퍼말로이(Permalloy) 합금층을 코팅처리하여 투자율이 우수한 이너 실드용 저탄소 냉연 강판과 그 제조 방법에 관한 것이다.

이너 실드용 강판으로는 비교적 투자율이 높고 보자력이 작으며 포화자속 밀도가 높은 특성을 가져야 자기파를 차단하는 이너 실드용 강판으로 사용될 수 있다. 이너 실드는 텔레비젼 브라운관이나 PC 모니터에 장착되어 지자계 및 인공자계 등의 외부 자계를 차폐하는 기능을 하며, 전자총에서 발사된 3본의 전자빔이 형광체 스트라이프에 정확히 도달하도록 하여 고화질의 선명한 화상을 얻도록 도와준다. 따라서 이너 실드는 자계를 차폐할 수 있는 자기적 성질이 가장 중요하며 가능한 한 고투자율, 저보자력의 특성을 지녀야 한다.

종래의 이너 실드 소재 역시 보자력의 수준에 따라 저급용과 고급용으로 구분하는데, 저급용은 6 -12 Oe 정도,고급용은 3 - 5 Oe이하의 보자력을 갖는다.

현 추세로는 텔레비젼 및 PC 모니터가 대형화함에 따라 고화질의 브라운관이 요구되는 바, 이에 맞추어 이너 실드는 모니터 화면의 선명도에 영향을 미치는 중요한 부품으로서, 현재 국내에서 고급용으로 사용하고 있는 모니터용 인너 실드는 인바(Invar) 재료를 사용하고 있지만, 이는 주로 독일, 일본 등의 외국에서 거의 수입에 의존하고 재료의 공급이 원활치 못하며 고가이어서, 제품 비용 상승의 원인이 되고 있다.

일부 공장에서 Ti 첨가 탄소강을 이용하여 공급하고 있지만 근본적으로 이너 실드에 적합한 자기적 특성을 지니고 있지 않기 때문에 그 품질 수준이 고품위용으로는 부적합하다.

따라서 이들 소재를 대체할 수 있는 투자율이 높으며 차폐 특성이 우수한 저렴한 이너 실드용 재료의 개발은 시급한 과제라 할 수 있다.

또 이너 실드용으로 사용하고자 하는 소재 강판인 저탄소강 냉연강판에는 표면에 산화 되거나 부식되는 것을 방지하기 위하여 그 표면을 흑화처리하여 사용한다. 그러나 흑화처리 중에 산소등 침입원소의 영향에 의하여, 인자성 특성이 열화되어 자기파 차폐 특성이 나빠지게 된다. 또한 흑화를 위한 열처리 공정은 가격상승의 한 요인이 된다.

본 발명은 상기한 결점들을 모두 해결토록 한 것으로, 본 발명의 목적은, 코팅재의 조직을 제어, 내식성을 향상시키고 또한 연자성 특성이 우수한 재료를 얇게 코팅한 저탄소 냉연강판을 제공하여, 저탄소 냉연강판의 연자성 특성을 향상시킴으로서 우수한 이너 실드재를 제공함에 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 퍼말로이로 코팅된 저탄소 냉연강판의 구성을 설명하기 위한 단면도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 ; 저탄소냉연강판 2 ; 퍼말로이드코팅층

상기한 목적을 해결하기 위한 본 발명은 이너 실드(inner shield)용으로 사용되는 저탄소 냉연강판에, 특히 0.005% 이하의 저탄소 냉연강판에 내식성과 연자성 특성이 우수한 퍼말로이를 코팅함으로써, 흑화처리공정 생략이 가능하고 자기 차폐 기능이 우수한 재료를 제공할 수 있게 하였다.

또한, 상기한 퍼말로이코팅층(2)은 Ni의 함량이 50 - 80 중량%인 Ni - Fe 합금층인 것을 특징으로 한다. 특히 바람직하기로는 상기한 퍼말로이코팅층(2)은 Ni 가 78 중량% 이고 나머지가 Fe 인 것을 더욱 특징으로 한다.

또한 상기한 합금층의 두께는 1 - 100um 인 것을 특징으로 한다.

그의 제조 방법은, 0.005% 이하의 탄소 함유량을 포함하는 냉연강판 표면에 전착법에 의하여 Ni 50 - 80 중량%를 포함하는 Ni - Fe 합금을 코팅하여, 이너실드 강판을 제조하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 다른 특징 및 효과에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

일반적으로 자기 특성은 판재의 경우, 표면층의 자기 특성이 전체 재료의 자기 특성을 거의 지배하기 때문에, 표면층을 고투자율과 저 보자력을 갖는 연자성(소프트 마그네틱) 재료로 코팅처리하면 우수한 자기 차폐효과를 얻을 수 있다.

연자성 재료 중에서 성형성 및 냉연강판과의 밀착성을 고려할 때, 세라믹 재료는 적합치 않으며, Ni을 기지금속으로 하고 Fe를 원소로 하는 퍼말로이(Permalloy) 계열의 Ni - Fe 합금 조성이 가장 적절하고, 그 퍼말로이 중에서도 투자율이 가장 높은 Ni 함량 50 - 80 중량%를 가지는 것이 가장 적합하다. 만일, Ni 함량이 50 중량% 미만이거나 80 중량%을 넘어서게 되면 투자율이 매우 낮으므로, 열처리를 하더라도 원하는 투자율을 얻을 수 없다.

특히 Fe-Ni합금 중, Ni이 78 중량% 나머지가 Fe로 구성된 조성의 합금이 투자율이 가장 높다. 또한, 상기한 퍼말로이 금속에 Mo나 Cu 등의 원소를 소량 첨가하여, 열처리 조건과 연자성 특성을 향상시킬 수도 있다.

이러한 우수한 연자성 특성을 지닌 퍼말로이를, 저탄소 냉연강판에 코팅함으로써 자성특성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상술한 코팅층의 두께가 1um미만이 되면, 이는 도금층이 처음 생기기 시작하는 단계에서의 두께 정도에 지나지 않는 것으로서, 도금층이 특정한 방위 (100)를 보일 수 없으므로 바람직하지 않다. 또한, 도금두께가 두꺼워질수록 비용이 증대된다는 점을 고려할 때, 상술한 코팅층의 두께가 100um를 넘게 되면 도금작업을 위한 비용이 너무 많이 들게 되므로 바람직하지 않다.

이미 널리 알려진 통상의 코팅 공정 중, Ni - Fe 합금층을 제조하기 위한 방법으로는, 진공 증착, 화학 증착, 단순전기 도금법, 전착법 등을 들 수 있는데, 이중에서 전착법에 의해 코팅된 퍼말로이는 결정립 크기가 10nm 전후인 미세한 결정립으로 구성되기 때문에 내식성 및 연자성 특성이 아주 우수한 것으로 확인되었다.

이 결정립의 크기는 자구벽 두께보다도 작은 크기이다. 따라서 자구벽의 이동을 방해하지 않기 때문에 연자성 특성이 우수하게 된다.

아울러 퍼말로이로 코팅된 이너 실드용 저탄소 전기강판은, 고유의 연자성 특성을 유지할 뿐 아니라 내식성과 내산화성이 우수한 미세한 결정립의 퍼말로이로 코팅되어 있기 때문에, 흑화처리가 불필요하게 된다. 또 구멍 부식이 일어나더라도 결정립 자체가 미세하기 때문에 내식성이 우수하게 되는 특징이 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 경제성, 대량 생산성, 연속 공정성, 생산품의 형상, 결정립 크기 등을 고려하여, 전착법으로 50 - 80 중량 % Ni - Fe 코팅층을 1 - 100um 두께로 형성시켜 고투자율과 저보자력이 보장될 수 있는 이너실드용 강판을 제조하였다.

상기 특징 및 잇점들은 아래의 한 바람직한 실시예에 의해 더욱 명확히 알수 있을 것이다. 본 실시예는 단지 예시적인 것으로, 본 발명은 이에 한정되는 것은 결코 아니다.

(실시예)

두께 0.125㎜인 저탄소 냉연강판에 78중량%Ni + 22%Fe 조성인 퍼말로이를 앞 뒤 양면에 각각 6㎛두께로 코팅하였다.

이너 실드(inner shield)용 강판은 높은 투자율과 낮은 보자력을 요구 받는다. 연자성 재료의 경우 보자력이 큰 재료는 투자율이 낮으며, 보자력이 작은 재료는 투자율이 높아진다. 그러므로 투자율이나 보자력중 한가지만 비교하여도 자기파 차폐 성능을 비교할 수 있다. 다음은 단순한 통상의 냉연강판과, 흑화처리한 냉연강판, 그리고 상술한 바와 같이, 합금 조성이 Ni 78중량% + Fe 22중량%인 퍼말로이(Permalloy)로 양면 코팅된 냉연강판의 보자력을 V.S.M. 으로 측정한 값이다.

재료의 종류	보자력(Oe)	보자력 상대비(%)
모재인 냉연강판	4.932	100
흑화처리된 냉연강판	6.399	130
퍼말로이로 코팅된 냉연강판	3.949	80

보자력 상대비는, 모재인 저탄소 냉연강판의 보자력을 100으로 기준하였을때의 상대적인 값을 백분율로 나타낸 것이다. 한편 종래의 이너 실드 재료는, 전자빔을 흡수하고 CRT 공정 중의 부식 및 2차 전자상의 발산을 억제하기 위하여, 산화 또는 흑화처리 된다. 그러나 예를 들어, 흑연처리를 하면 보자력이 30% 증가되는 단점이 있다. 또한, 흑화처리로 생성된 피막은 이너 실드가 제조 공정 중 충격을 받거나 진동이 발생되는 경우, 박리가 생긴다.

종래의 일반적으로 흑화 피막은 60 - 80 중량% Fe₂O₃, 20 - 40 중량 % Fe₃O₄로 이루어져 있고, 산화가 계속 일어나면 모재와 산화 피막 사이의 계면에 많은 기공이 생성되어 기계적으로 취약한 다공질의 Fe층이 생성되고, 이는 쉽게 박리되어 파손될 수 있다.

반면, 본 발명에 따라 퍼말로이 코팅처리하면 오히려 보자력이 20% 감소되는 효과가 있다. 본 발명에서는 흑화처리를 생략하고 대신 퍼말로이 코팅처리하면, 기존의 흑화처리된 이너 실드재의 보자력을 기준으로 하였을 때 본 발명에 따라 퍼말로이로 코팅된 냉연강판의 보자력은 40% 감소된 결과가 되므로 자기 차폐율이 크게 향상된다.

또 만약 생산 공정상 불가피하여 흑화처리 한다고 하여도, 퍼말로이 코팅 냉연강판 상에 형성시킨 흑화 피막은 Fe와 Ni산화물로 이루어 지고 Fe로 점유되었던 기공이 Ni 성분에 의해서 충진되므로 Ni - Fe 확산층에 의해 박리가 일어나지 않고 기공이 존재하지 않는 우수한 흑화 피막을 얻을 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 종래 저급용 이너 실드용으로 사용되던 저탄소 냉연 강판 상에, 소정 비율의 Ni - Fe 합금층을 코팅하는 것에 의하여 고투자율, 저보자력의 우수한 자기적 특성을 가지며, 흑화 피막 처리가 필요 없는 고급용 이너 실드용 강판을 제조할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의하여 제조되는 강판은, 특히 이너 실드용으로 한정하여 설명하였지만, 본 발명은 이 물품의 용도에 한정되는 것이 결코 아니라 다른 어떠한 용도로도 적합하게 쓸 수 있음은 물론이다.

Claims (5)

1. 저탄소냉연강판(1)상에 Ni 50 - 80 중량%를 포함하는 Ni - Fe 합금에 의해 퍼말로이 코팅층(2)을 형성한 것을 특징으로 하는 이너 실드용 저탄소 냉연강판
2. 제 1 항에 있어서, 상기한 퍼말로이코팅층(2)은 Ni 가 78 중량% 이고 나머지가 Fe 인 것을 특징으로 하는 이너실드용 저탄소 냉연강판
3. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼말로이코팅층(2)의 두께가 1 - 100um 인 것을 특징으로 하는 이너 실드용 저탄소 냉연강판
4. 저탄소 냉연강판을 기재로 하여 이너실드용 강판을 제조하는 강판에 있어서, 0.005% 이하의 탄소 함유량을 포함하는 냉연강판 표면에 전착법에 의하여 Ni 50 - 80 중량%를 포함하는 Ni - Fe 합금을 코팅하여, 이너실드 강판을 제조하는 것을 특징으로 하는 이너 실드용 저탄소 냉연강판 제조방법
5. 제 4 항에 있어서, 흑화처리에 의한 피막 형성 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이너 실드용 저탄소 냉연강판 제조방법.