KR100318546B1 - 초음파세척을이용한주석도금강판의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초음파 세척을 이용한 주석도금강판의 제조방법에 관한 것으로, 주석도금강판의 제조방법에 있어서, 도금공정 이후 플럭스(flux)공정의 전단계에 서 50℃~90℃의 용액에 주석도금강판을 침지하고, 초음파 발진장치를 이용하여 도금 표면에 잔존하는 불순물을 제거함으로써, 도장성 및 내식성이 우수한 부동태 피막 구조로 변화시켜 기존의 주석 강판이 가지지 못했던 우수한 도장성을 확보함과 동시에 내식성과 내마모성을 동시에 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 초음파 세척을 이용한 주석도금강판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 일반적으로 철계 소지의 표면 처리용 원재료 강판의 표면에 주석을 전기적 전해에 의해 도금을 하여 이루어지는 식관 및 음료용기 등의 소재로 사용되는 초음파 세척을 이용한 주석도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 음료용 관 및 식관의 재료로 사용되는 금속판체로써 오래 전부터 철소지의 표면처리용 강판의 표면에 핫딥(Hot dip)에 의한 도금, 혹은 전기적 도금 방식을 통해 주석을 도금한 후 표면을 1회에서 2회에 걸쳐 수세 후에 플럭스 (flux), 재용융(reflow), 화학처리(chemical treatment)등의 공정을 순차적으로 실시하여 이루어지는 주석도금강판이 사용되어 왔다.
상기한 강판의 표면에 도금되는 주석의 양은 전기 도금 방식의 경우 1.1∼ 11.2g/㎡이고, 일부 특정 내용물과 용도에는 주석도금강판을 그대로 사용하지만 대부분의 경우에는 관 내면에 해당하는 부분에 열 경화성 도료를 도포 및 경화시켜 사용하고 있다.
상기한 음료관 및 식관은 크게 3-피스 관(3-Piece Can)과 2-피스 관(2-PieceCan)으로 구분되며, 3-피스 관을 흔히 용접관이라 부른다.
상기 용접관은 관의 몸체, 바닥, 뚜껑 등으로 이루어지며 2-피스 관은 몸체와 바닥이 일체로 구성된다.
여기서, 상기 관 내면에 열 경화성 도료를 도포 하는데 있어, 용접관은 도료를 도포하고 오븐을 통해 도료를 경화시킨후 용기 크기별 절단, 몸체 용접, 몸체와 바닥 및 몸체와 뚜껑의 결합에 필요한 제관 가공을 하는 반면에, 2피스 관은 용기 크기별 절단 및 제관 가공을 한 다음 내면에 도료를 도포하고 경화 과정을 거친 후 다시 뚜껑 결합에 필요한 제관 공정을 거친다.
따라서, 용접관의 경우 도료층과 주석도금강판 층과의 밀착력이 매우 중요한 특성으로 작용되며 도료의 밀착력이 나쁠 경우 제관 공정에서 도료가 박리되어 내용물에 대한 보관 능력이 극도로 저하되어 식, 음료 관으로는 사용할 수 없다.
이와 같은 도료 밀착성을 개선하기 위하여 다양한 노력을 기울여 왔다.
일반적으로 주석도금강판의 열 경화성 에폭시 수지의 접착력(이하 도장성)에 가장 큰 영향을 주는 것으로는,
1. 주석도금강판의 황변 및 유화 흑변 등의 방지, 내식성 부여 등을 목적으로 행해지는 화학처리공정에서의 표면 크롬의 양과 그 형태,
2. 주석도금강판의 표면에 존재하는 도금 공정 중에 발생된 각종 불순물,
예컨대, 나트륨(Na), 규소(Si), 황(S), 질소(N), 인(P), 철(Fe), 칼슘(Ca) 등의 불순물, 혹은 이러한 금속이온과 각종 음이온이 결합하여 형성된 각종 염 등의 무기 불순물 및 또는 페놀화합물, 알카나 화합물, 각종 첨가제 등의 유기 불순물의 영향.
3. 도금 후의 각 공정에서 발생하는 주석 산화물의 양과 그 형태.
등이며, 이들 요인들은 또한 주석도금강판의 또 다른 하나의 큰 물리적 특성인 내식성이 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다.
이렇게 주석도금강판의 도장성 및 내식성에 크게 영향을 끼치는 것으로 알려져 있는 표면 크롬과 도금 공정중의 표면 청정도의 향상 및 주석 산화막의 특성을 개조하여 도료 밀착성 및 도금 내식성을 향상시키기 위한 다양한 시도들이 행해졌으나 이렇다 할 성과는 거두지 못하고 있다.
그 몇 가지 예로써 화학처리 방법을 변화시킨 300처리, 311처리, 314처리, 음극 탄산나트륨 처리(Cathodic sodium carbonate treatment), 음극 크롬산-황산 처리(Cathodic chromic acid-sulfuric acid treatment)등이 알려져 있으며, 각기 나름대로의 특징은 가지지만 주석도금강판이 가져야 기본적인 요소인 내식성, 도장성을 기준으로 할 때 두 가지 요소 모두를 동시에 만족시키는 화학 처리방법은 없었다.
즉, 화학처리에 의해 표면 크롬 층에서 금속크롬의 양을 상이하게 하거나 혹은 크롬 산화물의 형태를 상이하게 하는 방법을 통해 주석도금강판의 도장성 및 내식성, 내마모성을 향상시키려는 시도는 많았지만 실제로 두 가지 사항 모두를 만족시키지는 못했다.
또한, 도금 공정중 도금 표면의 청정도를 향상시키기 위해 도금 공정이후에 각종 불순물을 제거한 이온수를 이용하여 1회 내지 2회에 걸쳐 강력한 수세 공정을채택하고 있지만 도금 입자 사이에 견고하게 부착되어져 있는 각종 눈에 보이지 않는 불순물을 제거하기에는 충분하지 못했다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 도금 공정 이후 플럭스(flux)공정 사이에 초음파 발생장치를 이용하여 도금 표면에 존재하는 각종 불순물을 완전히 제거함으로써 재용융(reflow) 공정에서의 도금 외관을 향상시키며, 화학처리 공정에서 도장성에 양호한(positive) 영향을 미치는 금속크롬(metal chromiume)층의 도금 효율을 향상시킴과 동시에 도금층이 균일하게 도금됨으로써 도장성 및 내식성이 우수한 부동태 피막 구조로 변화시켜 기존의 주석강판이 가지지 못했던 우수한 도장성을 확보함과 동시에 내식성과 내마모성을 동시에 향상시킬 수 있도록 한 초음파 세척을 이용한 주석도금강판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초음파 세척을 이용한 주석도 금강판의 제조방법은 주석도금강판의 제조방법에 있어서, 도금공정과 플럭스(flux)공정 사이에 초음파 발진장치를 이용하여 도금 표면에 잔존하는 각종 불순물을 제거 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 초음파 세척을 이용한 주석도금강판의 제조방법은 주석도금 강판의 제조방법에 있어서, 도금공정 이후 플럭스(flux)공정의 전단계에서 50℃∼90℃의 용액에 주석도금강판을 침지하고, 초음파 발진장치를 이용하여 도금 표면에 잔존하는 불순물을 제거하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에서는 일반적인 주석도금강판 제조방법에서 주석 도금 공정 후 플럭스(flux)공정 사이에 초음파 발생장치를 이용하여 도금 표면에 존재하는 도금 공정에서의 불순물을 완전히 제거함으로써,
1. 재용융 과정(reflow)에서 도금 표면에 각종 불순물이 존재할 경우 이러한 불순물들의 산화, 혹은 도금된 주석과의 반응 등의 각종 부반응 등으로 인해 발생될 수 있는 표면 광택도 불량을 제거함으로써 표면 광택도를 현저히 개선시킬 수 있다.
2. 도금 표면에 각종 불순물이 많이 존재할 경우 상기 1번 항목에서 상술한 재용융 공정(reflow)에서의 각종 부반응으로 인해 부동태 형성 공정인 화학처리 공정에서 도장성에 양호한(positive) 영향을 미치는 금속크롬의 전착 효율을 저해 할 뿐만 아니라, 금속크롬의 전착 균일도(uniformity of deposition)에도 악영향을 미쳐 내식성을 악화시키는 요인이 된다.
따라서, 초음파 발진장치를 이용하여 석판 표면의 각종 불순물을 제거함으로써 화학처리시에 금속크롬의 전착 효율 및 균일도를 향상(금속크롬의 전착효율 및 균일도 향상은 크롬 산화물의 형성 또한 균일함으로써 도장성 및 내식성을 향상시킨다)시킴으로써 도장성 및 내식성을 현저히 개선시킬 수 있다.
3. 주석도금강판의 도금 공정 중에서 생성된 나트륨(Na), 인(P), 규소(Si), 황(S), 질소(N), 철(Fe), 칼슘(Ca) 등의 무기 불순물 및/또는 페놀(Phenol), 화합물 알카나(Alkane)화합물, 각종 첨가제 등의 유기불순물을 제거함으로써, 이들 불순물로 인한 도료 밀착성 불량을 방지하여 도장성을 획기적으로 개선시킬 수 있다.
도금 공정과 플럭스(flux) 공정 사이에 적용되는 초음파 발진장치에 사용되는 용액으로는 도금된 주석과 소지인 철에 대하여 공격성 즉, 부식성 혹은 각종 부반응을 일으키지 않는 용액이라면 어떤 용액이라도 제한되지 않는다.
상기한 초음파 발진장치의 설치 위치는 도금공정 후에서부터 플럭스(flux) 공정사이의 어느 위치라도 무관하지만 주석도금강판의 생산 공정의 단순화 및 초음파 발진장치 설치에 요구되는 경비 등을 감안할 때 별도의 초음파 발진장치 설비를 하나의 독립된 별도의 공정으로 분리 설치하는 것 보다 도금 후 수세 공정에 장치하거나 플러스 공정조에 설치하는 것이 바람직하다.
초음파 발진장치에 사용되어지는 용액의 온도는 특별히 제한되지는 않지만 50∼90℃가 적당하다.
〔실시예〕
이하, 본 발명의 기술적인 사항에 대한 실시예를 상술한다.
실시예1-4에서는 시료A의 경우는 비교를 나타내는 시료로써 일반적인 전기적인 전해에 의한 주석 도금 후에 1차 혹은 2차에 걸친 순수(deionized water)를 이용한 수세 공정을 거친 후 플럭싱(fluxing), 재용융(reflow), 화학처리(chemical treatment), 도유(oil) 공정을 순차적으로 거친 시료이며;
시료B의 경우는 본 특허에서 제공하는 초음파 발진장치를 주석 도금 공정과 플럭스(flux) 사이의 어느 한곳에 설치하여 도금 면에 잔존하는 각종 불순물을 완전히 제거한 후에 시료A와 동일한 방법으로 이후의 공정을 적용시킨 실시예를 보이는 시료임.
〔실시예 1〕
시료A : 주석 도금 부착 량이 2.8g/㎡ 인 주석도금강판을 중크롬산 나트륨 (Na 2 Cr 2 O 7) 30g/ℓ로 제조된 화학 처리액 중에서 음극 전해 처리하여 금속크롬 및 크롬 수화 산화물 층(크로메이트 층)을 형성시켰다.
이때 크롬의 양은 금속크롬의 양으로서 8∼10㎎/㎡ 이 되도록 형성하였다.
시료B : 시료 A와 동일하게 도금된 주석도금강판을 도금 수세 공정에 설치된 초음파 발진장치를 이용하여 주석 강판의 표면에 개재된 모든 불순물을 완전히 제거한 후에 시료A와 동일한 처리방법에 의해 같은 양의 크롬 수화 산화물 층을 형성시켰다.
이때 사용되어진 용액은 일반 이온수이며, 온도는 80℃임.
A,B시료 도장성 및 내식성, 내마모성, 표면 광택도 비교방법
1) 도장성
도장성 비교를 위하여 위 시료 위에 열경화성 에폭시 페놀계 도료(IP2004-320 Gold lacquer ; 대한 페인트 사제)를 이용하여 2회 도장을 하였다.
이때 열 경화 조건은 205℃에서 10분간 열풍 순환식 오븐에서 경화처리 (baking treatment)를 하였으며, 도장성 비교를 위해 도료의 도장 및 경화 과정을 거친 시료를 다시 220℃에서 30분간 경화시킨 다음, 표면에 2㎜ 폭으로 칼 흠집을가로 10개, 세로 10개를 내어 테이프 박리 시험을 실시하였다.
평가방법은 테이프 박리시험을 하였을 때 박리 되는 도장 층의 면적을 비교하여 평가하였다.
2)내식성
내식성 비교방법은 일본공업규격(JIS) "금속표면처리의 도금의 내식성 시험방법 H8502"에 의거하여 4시간 동안 5% 염화나트륨(NaCl)용액을 이용한 염수 분무시험으로 행하여 발청이 나타난 면적을 비교하여 평가하였다.
3)내마모성 시험
좌우로 규칙적으로 움직이는 축 위에 일정 하중을 가하고, 축의 밑면에 일정한 거칠기를 사포 또는 마찰 흠을 일으킬 수 있는 적합한 재질을 부착시킨 다음, 축의 아래에 시험 시편을 설치하여 일정횟수 왕복한 다음 표면에 발생한 긁힘의 정도를 확대경으로 이용하여 비교 평가하였다.
4) 표면 광택도 평가
표면 광택도의 평가는 일반적인 주석도금강판 생산공정에 의해 생산된 시료 A와 본 특허의 실시예를 보인 시료B를 나안으로 관찰하는 것에 의해 상호 비교하였음.
5)시험결과
〔실시예2〕
시료A : 주석 도금 부착량이 1.1g/㎡인 주석도금강판을 화학 처리액 중에서 음 양극 전해 처리를 하여 금속크롬으로서 7∼10㎎/㎡의 크롬 수화 산화물 층을 형성하였다.
시료B : 시료A와 동일하게 도금된 주석도금강판을 2차에 걸쳐 이온수 (deionized water)를 이용하여 충분하게 수세 후에, 수세 공정과 플럭스(flux) 공정 사이에 별도로 설치된 초음파 발진장치를 이용하여 표면에 잔존하는 각종 불순물을 완전히 제거한 후에 시료A와 동일하게 다음 공정들을 적용하여 같은 양의 크롬 수화 산화물 층을 형성시켰다.
이때, 초음파 발진장치에 사용되어진 용액은 이온수이며, 온도는 85℃임.
A,B시료 도장성 및 내식성, 내마모성, 표면광택도 비교방법
도장성 및 내식성, 내마모성의 시험 방법은 실시예 1과 동일함.
단, 내식성 시험에서 시험기간을 2시간으로 실시하였음.
《시험결과》
〔실시예3〕
시료A : 주석도금 부착량이 11.2g/㎡인 주석도금강판을 중크롬산 나트륨 (Na 2 Cr 2 O 7) 30g/ℓ의 화학 처리액 중에서 음극 전해 처리하여 금속크롬으로서 15㎎/㎡ 이 되도록 크롬 수화 산화물을 형성하였다.
시료B : 시료A와 동일하게 도금된 주석도금강판을 2차에 걸쳐 이온수 (deionized water)를 이용하여 충분하게 수세 후에 플럭스 공정조(flux tank)에 부가적으로 설치한 초음파 발진장치를 이용하여 도금 강판의 표면을 플럭싱(Fluxing)처리를 하는 것과 동시에, 강판 표면에 개재된 각종 불순물을 완전히 제거한 후, 시료A와 동일하게 다음 공정들을 적용하여 같은 양의 크롬 수화 산화물 층을 형성시켰다.
이때, 플럭스 조(flux tank)에 사용된 용액은 0.5% 염산이고, 온도는 45℃임.
A,B시료 도장성 및 내식성, 내마모성, 표면 광택도 비교방법
도장성 및 내식성, 내마모성, 표면 광택도 비교시험 방법은 실시예1과 동일함.
단,내식성 시험에 있어서 염수 분무 시험 시간을 약 28시간 시험하였음.
《시험결과》
〔실시예4〕
시료A : 주석 도금 부착량이 5.6g/㎡인 주석도금강판을 중크롬산 나트륨 (Na 2 Cr 2 O 7) 30g/ℓ로 제조된 화학 처리액 중에서 음극 전해 처리하여 금속크롬의 양으로 7㎎/㎡ 이 되도록 크롬 수화 산화물을 형성하였다.
시료B : 시료A와 동일하게 도금된 주석도금강판을 도금 수세 공정(dragout process)에 설치된 초음파 발진장치를 이용하여 주석 강판의 표면에 개재된 모든 불순물을 완전히 제거한 후에 시료A와 동일한 처리방법에 의해 같은 양의 크롬 수화 산화물 층을 형성시켰다.
이때 사용된 용액은 일반 이온수(deionized water)이며, 온도는 70℃임.
A, B시료 도장성 및 내식성, 내마모성, 표면광택도 비교방법.
도장성 및 내식성, 내마모성, 표면광택도의 시험방법은 실시예1과 동일함.
단, 내식성 시험에 있어서 염수 분무 시험 시간을 약 13시간 시험하였음.
《시험결과》
도장성 및 내식성, 내마모성, 표면광택도 시험 결과 실시예 1,2,3과 같이 본 발명에 의한 초음파 발진장치를 이용하여 도금 표면에 개제된 모든 각종 불순물을 제거한 시료B의 경우가 상당히 도장성 및 내식성, 내마모성, 표면광택도 등이 개선되었음.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 세척을 이용한 주석도금 강판의 제조방법은 도장성 및 내식성이 우수한 부동태 피막 구조로 변화시켜 기존의 주석 강판이 가지지 못했던 우수한 도장성을 확보함과 동시에 내식성과 내마모성을 동시에 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
Claims (1)
- 주석도금강판의 제조방법에 있어서, 도금공정 이후 플럭스(flux)공정의 전단계에서 50℃∼90℃의 용액에 주석도금강판을 침지하고, 초음파 발진장치를 이용하여 도금 표면에 잔존하는 불순물을 제거하는 것을 특징으로 하는 초음파 세척을 이용한 주석도금강판의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980017321A KR100318546B1 (ko) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 초음파세척을이용한주석도금강판의제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980017321A KR100318546B1 (ko) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 초음파세척을이용한주석도금강판의제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980033754A KR19980033754A (ko) | 1998-07-25 |
| KR100318546B1 true KR100318546B1 (ko) | 2002-04-22 |
Family
ID=65891573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980017321A KR100318546B1 (ko) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 초음파세척을이용한주석도금강판의제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100318546B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100454743B1 (ko) * | 2000-09-08 | 2004-11-03 | 주식회사 포스코 | 도장강판의 제조방법 |
-
1998
- 1998-05-14 KR KR1019980017321A patent/KR100318546B1/ko not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 도금기술편람(기전연구사, 1993.11.25 2판)의 P175 ~ P176 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100454743B1 (ko) * | 2000-09-08 | 2004-11-03 | 주식회사 포스코 | 도장강판의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980033754A (ko) | 1998-07-25 |
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