KR100356163B1 - 준합금화 용융아연도금강판 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내식성을 개선할 수 있는 준합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것이며; 그 목적은 내식성 개선을 위해 도금부착량을 높이면서도 종래기술과 동등이상의 가공성을 확보할 수 있는 준합금화 용융아연도금강판의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 용융아연도금공정 및 합금화처리공정을 포함한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 있어서, 알루미늄이 0.14-0.17% 함유된 용융아연도금욕에서 강판에 도금부착량을 30-100g/㎡로 하여 도금한 다음, 460-490℃의 온도에서 합금화도가 6-8%가 되도록 합금화처리하는 것을 포함하여 이루어지는 준합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.
Description
본 발명은 내식성을 개선할 수 있는 준합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 내식성 개선을 위해 도금부착량을 높이면서도 종래기술과 동등이상의 가공성을 확보할 수 있는 방법에 관한 것이다.
합금화 용융아연도금강판은 연속 용융아연도금 공정에서 용융아연 욕조를 통과하여 아연도금된 강판을 표면의 아연도금층이 완전히 응고하기 전에 합금화 열처리로에서 도금층을 가열하여 합금도금층을 형성한 후 공기 냉각대에서 급속냉각시켜 제조하게 된다. 합금화 용융아연도금강판의 도금층은 철의 함량을 약 10-12%정도로 관리하고 있으며, 철의 함량에 따라서 제타상(ζ, FeZn13), 델타상(δ, FeZn7), 캐피탈감마상(Γ, FeZn10)으로 구성되어 있으며, 이들의 구성비에 따라 가공성 및 도장성이 크게 달라진다. 특히, 상기 캐피탈감마상의 존재는 성형시 파우더링(powdering)을 발생시키기 때문에 최대한 억제하는 것이 바람직하다.
한편, 일반적인 용융아연도금강판의 제조에는 알루미늄이 0.14-0.2중량% 포함된 도금욕으로 강판을 도금하여 도금층이 철-알루미늄-아연의 3원합금을 이루어 소지철과 도금층의 계면에 존재하여 밀착성을 향상시키는 역할을 한다. 그러나, 합금화용융아연도금강판 제조시에는 아연과 철의 원활한 합금화 반응을 위하여 도금욕중의 알루미늄을 0.14중량%이하로 관리하고 있다.
합금화 용융아연도금강판은 용접성과 도장후 내식성등이 아연도금강판 보다 우수하기 때문에 자동차, 가전재 등에 널리 사용되고 있으며, 최근에는 자동차 외판용으로 그 수요가 증가하고 있다. 그런데, 최근 자동차 외판은 내구멍부식 5년, 전면부식 10년으로 내식성기준이 점차 강화되고 있는 실정이다.
이러한 내식성기준을 만족하기 위해서는 아연부착량을 증가하여야 하지만, 아연부착량이 증가되면 캐피탈감마상의 성장하여 파우더링성이 매우 열화되므로 가공시에 큰 문제점이 야기된다. 현재, 이런 사정으로 합금화용융아연 도금강판의 도금부착량은 50g/㎡이하로 관리하고 있다.
이에, 본 발명자는 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 연구와 실험을 행한 결과, 합금화도의 조절로 도금부착량을 높일 수 있음을 발견하고 본 발명을 제안하게 이르렀다.
본 발명은 도금부착량을 높이더라도 캐피탈감마상의 성장을 억제함으로써, 우수한 가공성 및 내식성을 동시에 확보할 수 있는 준합금화 용융아연도금강판의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 용융아연도금공정 및 합금화처리공정을 포함한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 있어서, 알루미늄이 0.14-0.17% 함유된 용융아연도금욕에서 강판에 도금부착량을 30-100g/㎡으로 하여 도금한 다음, 460-490℃의 온도에서 합금화도가 6-8%가 되도록 합금화처리하는 것을 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 있어, '준합금화'란 용어는 도금층내 철의 함량을 나타내는 합금화도가 기존 보다 작다는 의미로, 구체적으로 도금층내 철의 함량이 6-8%로 합금화된 것을 지칭한다. 또한, 본 발명에 있어 내식성은 나내식성과 도장후 내식성을 둘다 의미하며, 여기서 '나내식성'이란 용어는 합금화 용융아연도금강판에 크로메이트와 같은 후처리하기전에 강판표면에 아연녹발생에 대한 저항성을 의미한다.
본 발명에서는 도금부착량증가에 따른 캐피탈감마상의 성장을 억제하기 위해,
1) 합금화를 적정수준으로 유도하는 알루미늄의 함량을 적절히 조절하여
2) 합금화도를 낮춤과 동시에,
3)적정수준의 합금화도 관리를 위한 합금화온도를 설정함으로서, 도금부착량을 높는데, 그 특징이 있다.
본 발명의 준합금화 용융강판은, 용융아연도금공정 및 합금화처리공정을 통하여 얻어지는데, 이때, 각 제조공정에서 제조조건을 그 공정에 따라 설명하면 다음과 같다.
[용융아연도금공정]
용융아연도금공정에서 용융아연도금욕은 0.14-0.17중량%의 알루미늄을 포함하며, 그 외의 다른성분은 통상의 방법대로 하면 된다. 용융아연도금욕에 알루미늄이 0.14%미만 함유되면 합금화 온도에 따라서 합금화도가 급속히 일어나 본 발명에서 규제하는 적절한 합금화도를 얻기 힘들고, 0.17중량%를 넘으면 알루미늄의 합금화 반응의 억제로 합금화 반응이 일어나지 않기 때문이다.
상기와 같이 알루미늄을 포함하는 용융아연도금욕에 강판을 통과시켜 도금하는데, 이때 도금부착량을 30-100g/㎡으로 한다. 그 이유는 도금부착량이 30g/㎡미만의 경우 과합금화가 되어 가공성을 열악해지고 내식성에 문제가 생길 수 있으며, 100g/㎡를 넘는 경우 합금화에 많이 시간이 걸려 열에너지 소비가 많고, 적정합금화도를 얻기가 곤란하기 때문이다.
본 발명은, 도금부착량을 높여 내식성을 확보하는데 그 1차적인 목적이 있으나, 종래대비 합금화도를 낮추고 종래의 부착량과 거의 같게(30-50g/㎡) 하더라도, 실시예에서 확인되는 바와 같이, 내식성이 개선되고 특히, 종래보다 저온에서 합금화반응이 일어나 열에너지를 절약되는 잇점이 있어 도금부착량의 두께가 50g/㎡이하의 경우도 본 발명의 범위로 한다.
[합금화처리공정]
상기와 같이 용융아연이 도금된 강판을 합금화열처리로에서 도금층을 가열하여 합금화시키는데, 이때의 합금화도는 6-8중량%로 한다. 그 이유는, 합금화도가 8중량%를 넘으면 도금층중에 캐피탈감마상이 성장하게 되어 파우더링이 발생하게 되어 가공성이 열화된다. 또한, 합금화도가 6중량%미만이 되면 도장후내식성이 열악해지기 때문이다.
일반적으로 합금화 용융아연도금강판의 합금화도는 합금화온도 및 합금화시간을 조절하여 관리된다. 본 발명의 실시에는 합금화온도를 460-490℃로 하는 것이 바람직한데, 그 이유는, 합금화온도가 460℃미만에서는 합금화도가 6중량%미만으로 되고, 490℃를 넘으면 합금화도가 8%를 초과하기 때문이다. 이때, 합금화시간은 합금화처리설비(강판이동속도) 등에 따라 달라지므로 한정하기 곤란하나 460-490℃의 온도에서 합금화도가 6-8이 얻어지도록 선정하면 된다. 본 발명의 실시에 적용된 설비의 경우 강판이동속도 약 100mpm으로, 이때에는 합금화처리시간을 대략 10-15초로 하면 된다.
한편, 본 발명에는 적용되는 강종은, 통상적으로 합금화용융아연도금강판의 제조에 적용되는 강이면 가능하다. 예를들어, 중량%로 C:0.03%이하, Mn:0.03-0.18%, Si: 0.05%이하, N:0.0015%이하, P:0.03%이하, Sol-Al:0.01-0.08%, Ti:0.01-0.06%, Nb:0.03-0.25%와 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다.
[실시예 1]
중량%로 C:0.015%, Mn:0.08%, N:0.0015%, P:0.01%, Sol-Al:0.031%, Ti:0.032%, Nb:0.013%를 포함하는 용융아연도금강판을 아래 표 1과 같이 아연도금욕중의 알루미늄함량, 합금화온도, 합금화시간을 변화시키면서 합금화 용융아연도금강판을 제조한 다음, 제조된 시편에 대하여 가공성, 내식성, 도장후 내식성 등을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다. 이때의 평가방법은 다음과 같다.
1) 가공성은,
파우더링성을 평가하여 파우더링지수(P/I)로 나타내었다.
(양호1←P/I←5불량)
2) 도장후 내식성은,
전착도장을 행한 후 도장표면에 X자형의 흠집을 낸후 JIS-Z-2371의 방법으로 240시간 염수분무시험을 행한 다음, 시험이 끝난후 도장시편의 블리스터(Blister) 발생정도로 평가하였다.
3)나내식성은,
JIS-Z-2371의 염수분무시험으로 시편전체에 적녹이 발생될 때까지의 시간을 측정하였다.
| 구분 | Al함량(중량%) | 합금화온도(℃) | 합금화시간(sec) | 합금화도(Fe%) | 부착량(g/㎡) | 도장후 내식성 | 가공성(P/I) | 나내식성(시간) | 비고 | |
| 발명예 | 1 | 0.14 | 440 | 10 | 6 | 45 | ◎ | 1 | 48 | HGA |
| 2 | 0.15 | 450 | 15 | 7 | 45 | ◎ | 1 | 48 | ||
| 3 | 0.16 | 460 | 15 | 8 | 60 | ◎ | 1 | 60 | ||
| 4 | 0.14 | 460 | 10 | 6 | 100 | ◎ | 1 | 72 | ||
| 5 | 0.14 | 460 | 15 | 7 | 100 | ◎ | 1 | 72 | ||
| 6 | 0.15 | 470 | 15 | 8 | 100 | ◎ | 1 | 72 | ||
| 7 | 0.16 | 470 | 10 | 7 | 100 | ◎ | 1 | 72 | ||
| 8 | 0.16 | 470 | 15 | 7 | 100 | ◎ | 1 | 72 | ||
| 9 | 0.16 | 480 | 15 | 8 | 100 | ◎ | 1 | 72 | ||
| 10 | 0.17 | 490 | 10 | 7 | 100 | ◎ | 1 | 72 | ||
| 11 | 0.17 | 490 | 15 | 8 | 100 | ◎ | 1 | 72 | ||
| 비교예 | A | 0.11 | 460 | 15 | 11 | 45 | ◎ | 3 | 48 | GA |
| B | 0.11 | 470 | 15 | 13 | 60 | ◎ | 4 | 60 | ||
| C | 0.12 | 490 | 15 | 11 | 100 | ◎ | 3 | 72 | ||
| D | 0.16 | 480 | 20 | 10 | 100 | ◎ | 3 | 72 | ||
| E | 0.16 | 500 | 15 | 12 | 100 | ◎ | 3 | 72 | ||
| F | 0.14 | 560 | 5 | 4 | 100 | × | 1 | 72 | HGA | |
| G | 0.18 | 560 | 15 | 4 | 100 | × | 1 | 72 | ||
| H | 0.18 | 590 | 30 | 9 | 100 | ◎ | 2 | 72 | ||
| 용융아연도금강판 | 150 | × | 1 | 90 | GI | |||||
| GA:합금화 용융아연도금강판, GI:용융아연도금강판, HGA:준합금화 용융아연도금강판 |
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 발명재(1-11)는 가공성 및 내식성이 기존의 합금화용융아연도금강판 보다 우수하였다. 특히, 발명예(3-11)은 도금부착량이 100g/㎡ 인데도 가공성이 우수하였다. 그리고, 발명예(1-3)은 도금부착량이 유사한 기존의 합금화용융아연도금강판인 비교예(A,B) 보다 가공성이 우수하고, 저온에서 합금화반응을 하였음에도 불구하고 내식성은 동등 수준을 유지하였다.
이에 반해, 용융아연도금욕중 알루미늄의 함량이 본 발명보다 적은 비교예(A-C)의 경우 합금화도가 높아 가공성이 열화되는 문제점이 있었다.
또한, 아연도금욕중 알루미늄 함량이 본 발명 보다 큰 비교예(G,H)의 경우 먼저, 비교예(G)는 합금화온도가 상당히 증가하여도 합금화도가 4%이하로 도장후 내식성이 열화되었고, 비교예(H)는 합금화시간이 길어지고 합금화도가 9%로 가공성이 열악하였다.
또한, 알루미늄 함량이 본 발명내에 있는 비교예(D-F)의 경우 먼저, 비교예(D)는 합금화시간이 길어 합금화도가 10%로 가공성에 문제가 나타났다. 비교예(E)는 합금화온도가 본 발명보다 높아 합금화도가 12%로 가공성이 열화되는 문제점이 있다. 비교예(F)는 합금화시간이 불충분하여 합금화도가 4%로 도장후 내식성이 열화되었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 제시된 합금화조건을 사용하여 준합금화 용융아연도금강판을 제조할 경우 가공성, 도장후 내식성, 나내식성이 우수한 준합금화 용융아연도금강판을 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다.
Claims (1)
- 용융아연도금공정 및 합금화처리공정을 포함한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 있어서,알루미늄이 0.14-0.17% 함유된 용융아연도금욕에서 강판에 도금부착량을 30-100g/㎡로 하여 도금한 다음, 460-490℃의 온도에서 합금화도가 6-8%가 되도록 합금화처리하는 것을 포함하여 이루어지는 준합금화 용융아연도금강판의 제조방법.
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| KR100286668B1 (ko) * | 1996-07-26 | 2001-04-16 | 이구택 | 아연-철계 합금도금강판의 제조방법 |
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1998
- 1998-07-15 KR KR1019980028563A patent/KR100356163B1/ko not_active IP Right Cessation
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