KR100332914B1 - 내식성과전착도장성이우수한망간/알루미늄이증착된합금화처리용융아연도금강판의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인산염처리 및 전착도장되어 자동차 등의 소재로 사용되는 이층도금강판의 제조방법에 관한 것이며; 그 목적은 합금화 용융아연 도금강판에 Mn/Al을 이층으로 진공증착함으로써 인산염처리성 및 전착도장성 그리고 특히 내식성이 우수한 Mn/Al 증착 합금화처리 용융아연 도금강판의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이층도금강판의 제조방법에 있어서, 합금화처리 용융아연도금 강판을 일정온도로 가열한 다음, 상기 강판위에 알루미늄을 강판편면당 10g/㎡이하의 부착량으로 진공증착하고, 그위에 망간을 3-10g/㎡의 범위로 진공증착하여 이루어지는 내식성과 전착 도장성이 우수한 망간/알루미늄이 증착된 합금화처리 용융아연 도금강판의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

내식성과 전착도장성이 우수한 망간/알루미늄이 증착된 합금화 처리 용융아연 도금강판의 제조방법{A method of manufacturing Mn/Al vapor deposited galvannealed steel sheet with high corrosion resistance and good paint ability}
본 발명은 인산염처리 및 전착도장되어 자동차 등의 소재로 사용되는 도금강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금화 용융아연도금강판(Galvannealed steel sheet)의 표면에 Mn/Al을 이층으로 진공증착함으로써 인산염처리성 및 내식성 그리고, 전착도장성이 우수한 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
용융아연 도금강판을 도금 직후에 확산 열처리하여 제조하는 합금화처리 용융아연
도금강판은, 아연도금 강판에 비해서 인산염처리성과 전착도장성이 우수하여 자동차 내외판용으로 널리 사용되고 있다. 같은 용도로 사용되고 있는 도금강판으로는 아연-철 전기도금 강판이 있다.
자동차의 내구성에 대한 수요가의 욕구 및 각국 정부의 규제가 더욱 엄격해지면서, 최근에는 이들의 인산염처리성을 개선하여 도장성을 향상시키기 위해서 여러 형태의 이층도금 강판을 개발하여 적용하는 사례가 늘어나고 있다.
이층도금강판은 문자 그대로 2개의 도금층을 형성시키는 기술로서 하층 도금으로 방청성(내식성)을 확보하고 상층 도금으로 도장성 및 용접성을 향상시키는 것을 목표로 한다. 이층도금 강판은 그 제조방법에 따라 이층 전기도금강판과 플래쉬(Flash) 도금강판으로 대별한다.
이층 전기도금 강판은 상,하층 모두를 전기도금법으로 제조하는 것이다. 하층 도금으로는 Zn-(10-20%)Fe, Zn-(10-15%)Ni 등의 소위 Zn-rich 도금계를 적용하여 Zn가 소지 강판에 대하여 갖는 희생방식성을 더욱 강화한다. 상층 도금으로는 Zn보다 화성처리성이 월등히 우수한 Fe의 특성을 이용하여 Fe-(15-50%)Zn, Fe-(0.1-1%)P, Fe-(15-20%)Mn 등의 소위 Fe-rich 도금계를 적용한다. 이와 같이 이층도금계를 구성함으로써 전기 아연도금 강판이나 용융아연도금강판, 합금화 처리 용융아연도금 강판 등에 비해서 우수한 방청성과 화성처리성을 동시에 얻을 수 있다. 상층 도금의 부착량은 대개 5g/㎡이하이다.
플래쉬(Flash) 도금강판은 내식성과 용접성이 우수한 합금화 처리 용융아연도금 강판을 소재로 하여 그 표면에 전기도금법으로 화성처리성이 우수한 도금계를 박도금한 제품을 말한다. 상층 도금계로는 이층 전기도금에서와 마찬가지로 화성처리성이우수한 Fe-rich계 전기도금이 적용되고 있다. 상층도금게의 예로 Fe-Zn, Fe-Mn 등을 들 수 있다.
위에서 언급한 이층도금강판은 모두 전착도장성만을 강조하여 내식성이 다소 떨어진다는 문제가 있다.
본 발명은 합금화처리 용융아연도금강판에 Mn/Al을 이층도금하여 인산염처리성 및 전착도장성과 함께 내식성을 보다 향상시킬 수 있는 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
도 1은 합금화 용융아연 도금강판에 Mn/Al이 증착된 소재의 깊이방향 성분분포를 나타내는 그래프이다;
도 2는 본 발명에 따라 제조된 소재의 표면형상 및 인산염처리 조직을 나타내는 사진이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이층도금강판의 제조방법에 있어서, 합금화처리 용융아연도금강판을 일정온도로 가열한 다음, 상기 강판위에 알루미늄을 강판편면당 10g/㎡ 이하의 부착량으로 진공증착하고, 그 위에 망간을 3-10g/㎡의 범위로 진공증착하는 것을 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 합금화처리 용융아연도금강판위에 내식성이 우수한 Al을 증착하고, 그위에 인산염처리성 및 전착도장성을 확보할 수 있는 Mn을 도금하는데, 그 특징이 있다.
본 발명에 따라 합금화처리 용융아연도금강판에 Mn/Al 도금하는데, 이때의 도금방법은 진공증착방법을 이용한다. 이는 Mn은 전기도금이 가능하지만, Al은 수용액중의 전기도금이 불가능하여 진공증착방법을 이용하는 것이다.
진공증착방법은 통상의 방법대로 소지강판을 탈지처리한 후 표면의 이물질을 제거하여 진공증착장치의 진공조 안에 장입하고 동시에 증착물질을 도가니에 장입한다. 그리고, 진공조의 진공도를 일정수준까지 진공배기 한 후, 증착물질을 용융시킨다.
이때, 소지강판의 온도는 증착층의 밀착성에 가장 큰 영향을 미친다.
즉, 증착 중 온도가 너무 낮으면 증발된 원자들이 기판에 입사한 후에 충분한 운동에너지를 갖지 못해서 증착조직이 치밀하지 못하게 되고 밀착성도 떨어지게 된다. 본 발명은 이를 고려하여 소지강판을 100℃ 이상으로 가열하나, 350℃ 이상으로 가열하면 소재 표면에 도금되어 있는 합금화 용융아연 도금층이 증발하기 시작하므로 소지강판의 가열은 100-350℃로 한다.
이와같이 진공증착하면, Al/Mn이 견고히 밀착될 수 있다.
상기 온도로 유지되는 합금화처리 용융아연 도금강판위에 Al을 증착하는데, 이때 부착량은 강판편면당 10g/㎡이하로 하는 것이 바람직하다. 이는 제조공정 및 제품의 경제성을 고려한 것으로 지나치게 많은 부착량은 경쟁력이 떨어지기 때문이다.
상기와 같이 Al이 진공증착된 도금층위에 Mn을 증착하는데, 이때의 부착량은 3-10g/㎠ 의 범위가 바람직하다. 그 이유는 상층의 Mn은 인산염처리시에 Mn3(PO4)2로 치환되므로 이에 필요한 최소한의 양이 필요한데, 그 양이 3g/㎡로 부착되는 경우 양호한 인산염 피막을 얻을 수 없기 때문이며, 10g/㎡를 넘어도 도장성이 더 이상 향상되지 않기 때문이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.
[실시예]
합금화 용융아연 도금강판에 아래 표1과 같이 Mn/Al 를 진공증착 한 다음, 도장성 및 내식성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1의 비교예(6)(7)은 종래 용융아연 도금강판과 전기아연도금강판의 특성을 비교 평가한 것이다.
그리고, 도금층 특성평가중 1)도장성은 도금된 시편에 인산염처리와 전착도장을 실시한 후 도막밀착성을 평가하여 판정하였으며, 그 평가방법으로는 크로스-컷(Cross-cut)후 테이프 박리시험을 이용하였으며, 판정 기준은 다음과 같이 하였다.
◎: 전혀 박리가 일어나지 않음.
○: 박리가 부분적으로 일어나지만 박리부의 면적이 전체의 5% 이내임.
△: 박리가 부분적으로 일어나지만 박리부의 면적이 전체의 20% 이내임.
X : 전체의 50% 이상의 면적에서 박리가 일어남.
2) 내식성은 전착도장 시편을 크로스-컷(Cross-cut)후 50 회(Cycle)의 복합부식시험을 실시하여 크로스-컷(Cross-cut)부에서 발생하는 블리스터(Blister)의 최대폭을 측정하여 평가하였으며, 판정기준은 다음과 같이 하였다.
◎: 블리스터 발생 없음.
○: 블리스터가 일부 발생하지만 최대 블리스터 폭이 2mm 이하.
△: 블리스터가 일부 발생하지만 최대 블리스터 폭이 5mm 이하.
X : 5mm 이상의 폭을 갖는 블리스터가 다수 발생.
구분 하층도금 상층도금 도장성 내식성
도금계 도금방법 부착량(g/㎡) 온도(℃)
실시예 1 합금화용융아연도금강판 Mn/Al 진공증착 3/3 120 ◎ ◎
실시예 2 Mn/Al 진공증착 5/3 180 ◎ ◎
실시예 3 Mn/Al 진공증착 7/2 250 ◎ ◎
실시예 4 Mn/Al 진공증착 10/10 340 ◎ ◎
비교예 1 Mn/Al 진공증착 1/5 80 X △
비교예 3 Mn/Al 진공증착 5/3 80 ○ △
비교예 3 Mn/Al 진공증착 6/3 365 △ △
비교예 4 Fe-Zn 전기도금 3 30 ◎ △
비교예 5 - - - - ○ △
비교예 6 용융아연도금 - - - - △ △
비교예 7 전기아연도금 - - - - △ X
상기 표 1에 나타난 바와같이, 본 발명에 따라 합금화 용융아연 도금강판에 Mn/Al 이 적정조건으로 진공증착된 실시예(1-4)의 경우 종래의 용융아연도금 또는 전기아연도금에 비해 도장성 및 내식성이 향상되었다.
참고로 도 1에 본 발명재의 깊이 방향성분 분포를 나타내었다. 그리고, 본 발명재의 표면형상 및 인산염처리 조직을 도 2에 나타내었다.
상술한 바와같이, 본 발명에 의하면 인산염처리성 및 전착도장성 그리고 내식성이 동시에 확보되는 이층도금강판을 제공하는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 이층도금강판의 제조방법에 있어서,
    합금화처리 용융아연도금 강판을 100-350℃의 온도범위로 가열한 다음, 상기 강판위에 알루미늄을 강판편면당 10g/㎡이하의 부착량으로 진공증착하고, 그 위에 망간을 3-10g/㎡의 범위로 진공증착함을 특징으로 하는 망간/알루미늄이 증착된 합금화처리 용융아연 도금강판의 제조방법.
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