KR100338351B1 - 아연-티타늄계착색용융아연도금강판의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속식 도금공정에서 착색 용융 아연 도금 강판을 제조하는 방법을 제공하는 것으로서, 발색원소의 첨가에 의한 착색 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 있어서, 0.1 -0.3 wt %의 Ti, 0.004 wt %이하의 Al을 함유하고, 이외는 Zn 및 기타의 불순물로 구성된 아연 합금계를 도금욕 성분계로 하고, 강판 인입 온도 및 도금욕 온도가 475 - 650℃ 에서 도금한 후 산소 분위기의 공기중에서 자연 냉각하여 아연 도금 강판의 색상을 얻는 것을 특징으로 하는 아연-티타늄 착색 용융 아연 도금 강판의 착색 방법을 요지로 한다
Description
본 발명은 용융 아연 도금 강판의 착색에 관한 것으로서, 보다 상세히는 연속 도금 공정에서 도금욕에 첨가되는 발색원소의 산화에 의하여 피막을 형성함으로서 다양한 색상의 착색 용융 아연 도금 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
용융 아연 도금 강판은 우수한 내식성으로 인하여 전자재료용, 가전용 및 자동차용 강판으로 널리 이용되고 있다. 이러한 용융 아연 도금 강판의 최근의 경향은 주위의 외관과 조화를 이루는 칼라화를 요구하고 있다. 즉, 용융 아연 도금 강판이 주로 사용되는 철탑, 가로등, 가드레일, 방음벽 등의 외관에 있어서 종래와 같이 단순한 금속색을 가지기 보다는 주위의 환경과 조화를 이루는 미관색을 가질 것이 요구 되고 있는 것이다.
종래에는 용융 아연 도금후 용제도장 또는 분체도장을 실시하여 용융 아연 도금 강판의 착색을 이룸으로서 이러한 요구에 부응해 왔다. 그러나 종래의 이러한 착색화 방법은 용융 아연 도금 강판의 도금 피막중 아연이 그 활성으로 인하여 도료 유분의 구성 성분인 지방산과 알칼리로 분해되어 아연석이 생성되고 착색에 이용된 도료의 피막이 도금층 표면에 부착되지 않고 박리되는 결점을 가진다. 또한종래의 착색화 방법은 용융 아연 도금 강판에 부가적으로 도장처리를 실시하므로, 공정의 증가 및 비용의 증가를 가져오며 도료 및 용제에 의한 환경오염의 문제를 초래한다.
이러한 종래의 용융 아연 도금후의 도장 방법과는 달리, 도금욕에 고유한 색상을 갖는 발색원소를 첨가하여 용융 아연 도금층 자체로 칼라화하는 착색 용융 아연 도금 강판 제조법이 알려져 있다.
예를 들어, 일본 특허 공보 소 63-247,331 호는 아연 도금욕에 Ti, Pb, Cd, Cu, Sn, Bi, Sb, 및 In 등을 1종 이상 첨가한 도금욕을 사용하여 아연을 착색하는 방법을 개시하고 있다. 이 발명의 경우, 상기와 같은 성분계를 가진 도금욕에서 60초 이상 침적하고 450 - 550℃의 온도 분위기에서 5 - 30 초동안 유지함으로서 산화도를 조정하고 있다. 그러나 이러한 기존의 발색 원소 첨가에 의한 아연의 착색 방법은 불연속 아연 도금공정에 의한 것으로서 침적 시간이 길고 도금후 고온에서 장시간 유지가 필요하다.
한편, 연속 도금 공정은 침적 시간이 3초이하로 짧고, 도금후 고온의 분위기에서 장시간 유지하는 것이 불가능하다. 그러므로 연속 도금 공정에서의 발색원소 첨가에 의하여 용융아연 도금 강판을 착색하는 방법이 요구된다.
따라서 본 발명은 상기와 같이 요구되는 문제들을 해결하기 위해 연구와 실험을 거듭한 결과 도금욕 성분, 도금조건 및 산화조건을 적절히 제어함으로써 균일한 색상과 색상편차가 발생하지 않는 금색, 자주색 및 청색의 아연-티타늄계 용융아연 도금 강판을 연속식 도금 공정에서 제조하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 0.1 -0.3 wt %의 Ti, 0.004 wt %이하의 Al을 함유하고 이외는 Zn 및 기타의 불순물로 구성된 아연 합금계를 도금욕 성분계로 하고, 강판 인입 온도 및 도금욕 온도가 약 475 - 650℃ 에서 도금한 후 산소 분위기의 공기중에서 자연 냉각하여 아연 도금강판을 착색하는 아연-티타늄계 용융 아연 도금 강판의 제조방법을 제공한다.
여기서,상기 도금욕 온도를 475 - 500 ℃ 범위로 제어할 경우, 금색의 착색 용융 아연 도금 강판을 얻을 수 있고, 또한 상기 도금욕 온도를 540 - 550 ℃ 범위로 제어할 경우, 자주색의 착색 용융 아연 도금 강판을 얻을 수 있으며, 나아가서 상기 도금욕 온도를 580 - 650 ℃ 범위로 제어할 경우, 청색의 착색 용융 아연 도금 강판을 얻을 수 있는 특징이 있다.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도금욕의 Ti함유량과 강판의 인입온도(침적온도) 및 도금욕 온도 조정에 의해서 금색(gold color), 자주색(purple color) 및 청색(blue color)의 균일하고 선명한 색상의 도금층을 자유자재로 발색시키기 위해서 도금욕 성분계와 도금조건 및 산화조건을 아래와 같이 설정하여야 한다.
1) 균일하고 다양한 색상의 Zn-Ti계 착색 용융아연 도금강판을 제조하기 위해서는 도금욕내 Ti함유량이 적어도 0.1-0.3wt%는 되어야 한다.
도금욕의 Ti함유량이 0.1wt% 미만에서는 강판의 인입온도 및 도금욕 온도의 고저에 관계없이 도금층은 불균일 황색을 나타내고, 착색 산화 피막의 생성이 미약하여 색상이 엷고 국부적으로 착색되지 않은 부분이 나타나므로 바람직하지 않다. 또한 Ti함유량이 0.3wt%를 초과해서는 도금욕 온도가 550℃이하에서는 황색을 나타내나, 도금층 색상이 불균일하고, 580℃ 이상에서는 자주색에 부분적으로 금색의 표면외관을 나타낸다. 또한 550℃와 580℃의 중간온도에서는 황색과 청색이 가미된 색상으로, 균일하고 선명한 착색 용융아연 도금강판을 제조할 수 없다. 특히 Ti함유량이 0.3wt%를 초과하면 도금욕 온도가 550℃ 이상이 될 경우, 도금욕에서 드로스(dross) 발생이 많고, 도금시 드로스가 도금층 표면에 부착되어 색상차 및 표면 요철을 가져온다. 즉 Ti함유량이 0.3wt%보다 초과하면 도금욕내에 산화물 생성이 많아져 도금소재와 용융아연과의 젖음성 저하 및 드로스 부착이 초래된다.
그러나 도금욕의 Ti함유량이 0.1-0.3wt%인 경우, 강판의 인입온도 및 도금욕의 온도변화에 의해서 금색, 자주색 및 청색의 선명하고 균일한 착색 용융아연 도금강판을 제조할 수 있다. 그러므로 본 발명에서는 도금욕의 Ti함유량이 0.1-0.3wt%로 한정된다.
2) 선명하고 다양한 색상의 Zn-Ti계 착색 용융아연 도금강판을 제조하기 위해서는 도금욕의 Al함량을 0.004wt%이하로 관리해야 한다.
도금욕의 발색원소 첨가에 의한 착색 용융아연 도금강판은 발색원소의 산화피막 형성에 의해서 다양한 색상을 나타내게 된다. 그러나 도금욕의 Al함량이0.004wt%보다 많게 첨가된 경우에는 Al산화물(Al2O3)의 생성 자유에너지(△G˚= -333.148kcal/mol, at T=900 ˚K)가 발색원소인 Ti 산화물(TiO2)의 생성 자유에너지(G˚= -186.520kal/md, at T=900 ˚K)보다 낮기 때문에 먼저 산화되어 도금층 표면에 안정한 Al2O3 을 형성하므로 강판 인입온도 및 도금욕 온도에 관계없이 금속색이 회색을 나타내게 된다. 그러나 도금욕의 Al 함유량이 0.004wt% 이하에서는 Al산화물의 형성 정도가 미미하기 때문에 문제가 되지 않는다. 따라서 본 발명에서의 도금욕 Al 함유량은 0.004wt% 이하로 한정된다.
3) 0.1-0.3wt%Ti함유 아연합금 도금욕의 욕온도 및 도금소재의 침적온도(강판 인입온도) 변화에 의해서 균일하고 다양한색상의 착색 용융아연 도금강판의 제조가 가능하다.
비연속 착색 용융아연 도금강판 제조 공정의 경우는 도금소재를 도금 전에 ZnCl2및 NH4Cl과 같은 플럭스 용액에 단시간침적한 후에 일정한 온도로 유지되는 도금욕에 적어도 1분간 침적하여 도금한다. 이렇게 도금된 도금재를 도금욕에서 꺼낸후 450℃-550℃로 유지되는 로내에서 1분 이상 유지하므로, 도금층 표면에 발색원소의 산화정도에 따라 다양한 색상의 착색용융아연 도금강판을 제조하게 된다. 그러나 본 발명과 같이 연속도금공정에서는 도금욕의 침적 시간이 1-3초로 매우 짧고, 도금후 장시간 열처리하는 것이 불가능하다. 따라서 이와같은 문제점을 해결하기 위하여, 도금소재의 도금욕 인입온도 및 도금욕의 온도변화에 따라 균일하고 다양한 색상의 착색 용융아연 도금강판을 제조할 수 있다.
즉 도금소재의 도금욕 인입온도를 도금욕 온도와 동일한 온도로 가열하므로서 짧은 도금욕 침적에 불구하고 목표로 하는 도금 부착량 확보가 가능하다. 또한 도금소재의 침적온도 및 도금욕의 온도조정과 도금후 공기중의 자연냉각에 의해서도 발색원소의 산화도 조정이 가능하기 때문에 비연속 도금공정에서 처럼 도금후 산화도 조정을 위해서 고온으로 유지된 로내에 장시간 유지하지 않고도 균일하고 다양한 착색 용융아연 도금 강판의 제조가 가능하다.
본 발명의 0.1 - 0.3wt%Ti - 0.003wt%Al-Zn 아연합금계의 도금욕 온도 및 강판 인입온도에 따른 착색 용융아연 도금강판의 색상변화를 살펴보면 다음과 같다.
도금욕 온도 475-500℃에서 도금한 후 산소분위기의 공기중에서 자연냉각한 경우, 도금층은 금색을 나타내며, 540-550℃의 도금욕에서 도금한후 산소분위기의 공기중에서 자연냉각 할 경우에는 자주색의 표면외관을 나타내고, 580-650℃의 도금욕에서 도금한후 산소분위기의 공기중에서 자연냉각할 경우에는 청색의 표면외관을 나타내었다. 또한 도금욕 온도가 금색과 자주색의 중간온도인 520-530℃영역에서는 이 두가지 색이 혼합된 중간색을 나타내게 되고, 자주색과 청색의 중간온도인 570℃-580℃에서는 자주색과 청색의 혼재된 중간색을 나타내었다. 따라서 본 발명에서의 착색 용융아연도금강판의 색상균일도 및 선명도가 우수한 도금욕 온도인 금색의 475-500℃, 자주색의 540-550℃ 및 청색의 580-650℃로 한정한다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
두께가 0.8mm인 일반 저탄소강의 냉연강판을 가로 100mm, 세로 200mm로 절단하여 시험편으로 제작 하였다. 이 시험편을 알칼리용액에 침적하여 탈지한후 750℃의 소둔환원온도에서 열처리 하였다. 이렇게 전처리된 도금소재를 하기의 표 1과 같은 조성을 가진 도금욕에서 도금욕 온도(강판인입온도와 동일) 475-650℃로 3초 동안 침적하여, 단면 도금부착량이 150g/㎡되게 도금한 후 공기 중에서 자연냉각하여 착색 산화 피막을 형성시켰다.
이렇게 제조된 착색 용융 아연 도금 강판의 색상과 시편의 폭방향 및 길이방향의 색상차이, 드로스 부착, 미도금등 도금품질평가를 육안으로 실시한 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
상기의 표 1에 나타낸 바와 같이 Zn-Ti계 아연합금에서 불순물인 Al농도가 0.004wt%이상 함유한 경우(No.1)에서 도금층 표면에 Al 산화물 피막이 먼저 형성되므로 일반 용융아연 도금강판과 같은 회색의 금속색을 띠게 되므로 다양한 색상의 착색 용융아연 도금강판의 제조가 불가능함을 알수 있다.
0.1 - 0.3wt% Ti를 함유하는 아연합금의 도금욕에서 제조된 착색용융 도금강판은 도금소제 및 도금욕의 온도에 따라 안정하고 다양한 색상을 나타내었다. 즉 도금욕 온도가 475-500℃인 경우(No. 5)에는 금색(gold), 540-550℃인 경우(No. 7)에는 자주색, 580-650℃인 경우(No. 9)에는 청색의 균일하고 선명한 착색 용융아연 도금강판을 제조할 수 있다.
이에 반해 도금욕 온도가 상기의 범위를 벗어나게 되면, 얻어진 착색 아연 도금강판은 2가지 색상이 혼재(No. 6, 8)되거나 저온의 도금욕에서의 유동성 저하(No. 4)와 고온의 도금욕에서의 드로스 발생(No. 10)에 의한 도금층 표면의 드로스부착 및 젖음성 저하로 미도금이 발생하기 때문에 바람직하지 않음을 알수 있다.
또한 아연합금의 Ti함유량이 상기의 범위를 벗어나게 되면, 도금조건에 따라 다양한 색상변화를 나타내지 못하거나(No. 2,3), 도금조건에 따라 색상변화가 너무 빠르고 드로스 발생량이 많아져서 다른 색상이 혼재되므로 균일한 색상을 나타내지 못하게 됨(No. 11)을 알수 있다.
따라서 본 발명의 0.1-0.3wt% Ti - 0.003wt% Al-Zn계 용융아연합금을 도금욕 성분계로 하고, 이러한 성분계가 475-650℃로 유지되는 도금욕에 도금소재를 1-3초동안 침적 유지하여 도금한후 산소분위기의 공기중에서 냉각하여 금색, 자주색 및 청색을 띄는 산화피막으로된 착색 용융아연 도금강판을 제조할 수 있다.
상기에서 알수 있는 것과 같이 본 발명에 의하여 연속식 도금 공정에서 착색 용융 아연 도금 강판의 제조가 가능해진다. 또한 본 발명에 의하여 착색 용융아연도금강판을 연속적으로 제조하게 됨에 따라, 부가적인 도장처리 공정이 필요없게 되어 공정단축에 따른 비용절감을 얻을 수 있고 나아가서 도료 및 용재에 의한 환경 요염문제를 방지할 수 있다.
Claims (4)
- 발색원소의 첨가에 의한 연속식 도금 공정에서의 착색 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 있어서,0.1 ∼ 0.3 wt %의 Ti, 0.004 wt %이하의 Al을 함유하고, 이외는 Zn 및 기타의 불순물로 구성된 아연 합금계를 도금욕 성분계로 하고, 강판 인입 온도 및 도금욕 온도가 약 475 ∼ 650℃ 에서 도금한 후 산소 분위기의 공기중에서 자연 냉각하여 아연 도금강판의 색상을 얻는 것을 특징으로 하는 아연-티타늄계 착색 용융 아연 도금 강판의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 도금욕 온도를 475 ∼ 500 ℃ 범위로 제어함으로서 금색의 색상을 얻는 것을 특징으로 하는 아연-티타늄계 착색 용융 아연 도금 강판의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 도금욕 온도를 540 ∼ 550 ℃ 범위로 제어함으로서 자주색의 색상을 얻는 것을 특징으로 하는 아연-티타늄계 착색 용융 아연 도금 강판의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 도금욕 온도를 580 ∼ 650 ℃ 범위로 제어함으로서 청색의 색상을 얻는것을 특징으로 하는 아연-티타늄계 착색 용융 아연 도금 강판의 제조방법.
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| KR1019970031907A KR100338351B1 (ko) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | 아연-티타늄계착색용융아연도금강판의제조방법 |
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Publications (2)
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| KR (1) | KR100338351B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030053118A (ko) * | 2001-12-22 | 2003-06-28 | 주식회사 포스코 | 유색 용융아연도금강판 제조방법 |
-
1997
- 1997-07-10 KR KR1019970031907A patent/KR100338351B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030053118A (ko) * | 2001-12-22 | 2003-06-28 | 주식회사 포스코 | 유색 용융아연도금강판 제조방법 |
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