KR100369216B1 - 내식성과표면외관이우수한용융아연도금강판의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도금욕의 조성범위를 조절하여 내식성이 우수하면서 표면외관이 미려한 용융아연 도금강판을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 중량%로 Al:0.1~0.3%, 나머지 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 조성된 도금욕에서 용융아연 도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 도금욕에 중량%로 Cu:0.01~2.0%, Bi:0.01~0.2%을 첨가하고, Fe을 제외한 불순물의 함량을 0.02% 미만으로 구성되도록 한 후 상기 도금욕에 강판을 침적하여 도금하는 것을 특징으로 하는 내식성 및 표면외관이 우수한 용융아연 도금강판의 제조방법을 요지로 한다.

본 발명에 따르면 우수한 내식성과 함께 표면 외관이 미려한 용융아연 제품을 제조하는 방법이 제공되고 또한 이를 원소재로 하는 제품의 내식성 및 표면 품질도 향상되는 효과가 제공된다.

Description

내식성과 표면외관이 우수한 용융아연 도금강판의 제조방법

본 발명은 용융아연 도금강판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 도금욕의 조성범위를 조절하여 내식성이 우수하면서 표면외관이 미려한 용융아연 도금강판을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적인 아연도금 제품에 있어서 가장 기본적인 특성은 철강재료를 부식으로부터 보호하는 방식기능으로서, 방식기구는 아연자신이 외부로부터 부식을 받을 때 아연이 보호피막을 형성하고, 철소지의 일부가 노출된 경우에 아연은 전기화학적으로 비(卑)하기 때문에 희생방식 작용으로 철을 보호한다.

또한, 제품의 고급화에는 필수적으로 미려한 표면외관이 요구되고 차후 공정이 도장등의 표면처리를 하는 경우에는 2차 제품의 품질을 좌우하므로 최근 도금강판의 내식성 및 표면외관에 대한 관심이 고조되고 있다.

특히, 표면품질이 엄격하게 요구되는 도장강판 및 가전내외장재로 사용되는 경우, 이들 용도의 소재인 도금강판의 미려한 외관은 도장후의 표면품질에 크게 영향을 미쳐서 도장후 발색불량 혹은 표면평활성 불량등을 일으킨다.

따라서 최근 아연도금의 기본물성인 내식성의 향상과 동시에 미려한 표면외관이 요구된다.

용융아연 도금에 있어서 내식성 향상을 목적으로 하는 강재, 피복물, 도금방법에 관한 여러 가지 기술이 공지되고 있지만, 이들 가운데 도금의 피복물로서 용융아연 도금욕에 내식성 혹은 표면외관 향상을 위한 미량의 원소를 첨가하는 공지기술들이 있다.

먼저, 내식성 향상을 위해서 미량의 원소를 첨가하는 공지기술로서, US 3,505,042에서는 도금욕중에 Mg:1.5~5 중량%, Al:0.05~1 중량%을 첨가하고 있고, 일본 소 56-108847에서는 Al:0.05~2.0 중량%, Mn:0.01~1.0 중량%, Cu:0.05~1.0 중량% 및/혹은 Sb중 1종, 나머지가 아연인 용융도금용 아연합금으로 내입계 부식성을 향상시키는 공지기술이 있고, 소 56-112451에서는 Al:0.35~0.5 중량%, Mg:0.01∼0.1 중량%, Cu:0.1~0.5 중량%, Pb:0.15~0.25 중량 %, 나머지가 아연인 도금욕에 도금한 피복물로서, 아연도금 제품의 내식성과 밀착성 향상을 목적으로 하는 공지기술이 있다.

이들은 모두 내식성 혹은/및 밀착성 향상에는 효과가 인정되지만, 표면외관 품질은 미흡한 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 용융아연 도금욕중에 미량의 원소를 첨가함으로서 내식성 향상과 함께 미려한 표면외관을 갖는 용융아연 도금강판의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 중량%로 Al:0.1~0.3%, 나머지 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 조성된 도금욕에서 용융아연 도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 도금욕에 중량%로 Cu:0.01~2.0%, Bi:0.01~0.2%를 첨가하고, Fe을 제외한 불순물의 함량을 0.02% 미만으로 구성되도록 한 후 상기 도금욕에 강판을 침적하여 도금하는 것을 특징으로 하는 내식성과 표면외관이 우수한 용융아연 도금강판의 제조방법을 제공하므로서 달성된다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 0.1∼0.3 중량%의 Al, 나머지 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 조성되는 통상의 용융아연 도금강판을 제조하는 도금욕에서, 상기 도금욕에 Cu:0.01~2.0%, Bi:0.01~0.2%를 첨가하고, 상기 도금욕중에 Fe을 제외한 불순물의 함량을 0.02% 미만으로 구성되도록 하고, 상기 도금욕에 강판을 침적하여 도금하는 것으로 구성되는 내식성 향상 및 미려한 표면외관을 갖는 용융아연 도금강판 제조방법에 관한 것이다.

통상의 도금욕은 Al:0.1~0.3 중량% 및 불가피한 불순물, 나머지는 아연으로 구성되어 있고, 이때 Al의 역할은 도금층/소지철 계면에 Fe-Zn-Al 3원합금층의 형성으로 밀착성을 확보해준다.

만약, Al이 0.1 중량% 미만으로 첨가되면 도금층과 소지철 계면에 Fe-Zn-Al 3원합금층이 불균일하게 형성되어 도금박리를 일으킬 수 있다. 또한, Al이 0.3 중량% 이상으로 첨가되면 미도금이 발생될 우려가 있다.

따라서 도금 밀착성을 확보하면서 도금조업성이 용이한 가장 바람직한 Al 조성은 0.13~0.25 중량%로 알려져 있고, 실제로 대부분의 생산에서도 도금욕중 Al의 첨가량은 이 범위에서 작업되고 있다.

즉, 상기 Al 조성범위는 도금층과 소지철 계면에 도금 밀착성 확보에 필요한 Fe-Zn-Al 3원합금층이 균일하게 형성되어 밀착성 확보에 적절한 함량이다.

이하, 본 발명에 있어서의 각 성분 조성의 수치한정 이유를 설명한다.

Cu는 아연도금층의 내식성 향상을 목적으로 첨가되는 원소로서, 그 첨가량은 바람직하게는 0.01~2.0 중량%이다. Cu 함량이 0.01 중량% 미만이면, 내식성 향상 효과가 충분히 나타나지 않고, 2.0 중량% 이상이면 더 이상의 향상효과가 없다.

Bi는 도금표면의 평활성을 갖게 하는 성분으로서, 그 첨가량은 바람직하게는 0.01~0.2 중량%이다. Bi가 0.01 중량% 미만으로 도금욕에 첨가되면, 도금강판 표면의 경면 광택을 나타내는 도금조직이 부족해서 평활성을 갖기에 충분하지 않고, Bi가 0.01 중량% 미만의 범위에서는 함량조절이 어렵다.

Bi가 0.2 중량% 이상으로 초과하면 임계부식이 발생되기 시작하고 표면요철이 심해서 표면외관을 저해한다. Bi를 첨가함으로서 경면 도금조직이 나타나는 이유는 응고시 핵생성 및 성장과 직접 관련되는 것으로 생각된다.

Bi가 미량 첨가된 아연이 강판 표면에서 응고될 때 핵생성 후 그 핵이 성장하는 응고선단에서 Bi 농도가 증가하여 수지상 조직으로 성장하게 되고, 이러한 조직의 결정 방위가 소지철에 평행하게 놓이게 되어 표면은 미려하게 되는 것으로 생각된다.

Fe을 제외한 Pb, Sb, Cd, Sn등 기타 불순물의 함량은 0.02 중량% 이상이면,아연에 대한 국부전지를 형성하여 입계부식을 촉진한다고 알려져 있기 때문에 이들 불순물들은 가능한 억제해야 하고 불순물의 총량은 0.02 중량% 미만으로 하는 것이 좋다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.

(실시예)

두께 0.6mm, 크기 100mm×200mm인 경질 냉연강판을 아세톤에 침적한 상태로 초음파탈지를 행하여 시험편을 준비한다. 준비된 시험편은 환원분위기에서 요구되는 기계적 성질에 적합하게 700-820℃로 열처리한 다음 460℃로 냉각하고, 도금욕을 아래 표 1에 보인 각종 조성으로 460℃로 승온시켜 용융상태로 준비하고, 이 도금욕에 시험편을 약 2초간 침적한 후 에어와이퍼(air wiper)로 도금부착량을 약 150g/m²(편면)으로 조성하여 도금을 실시하였다.

그 다음 제조된 용융아연 도금시편에 대해서 품질특성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다. 이때 상기 품질특성은 다음과 같이 평가하였다.

내식성은 염수분무시험 후 무게검량법(Al 0.02%, 불순물을 제외한 나머지가 아연인 통상의 도금강판의 내식성을 100으로 했을 때의 내식성)으로 다음과 같은 기준으로 평가하였다.

◎ : 201 이상

ㅇ : 121∼200

△ : 101∼120

× : 50∼100

또한, 표면의 평활성은 육안관찰하여 그 정도를 다음과 같은 기준으로 평가하였다.

◎ : 경면 도금조직이 잘 발달하여 표면외관이 평활함.

ㅇ : 경면 도금조직이 다소 발달하여 표면외관이 다소 평활함.

△ : 경면 도금조직의 발달이 미흡하여 표면외관이 평활하지 않음.

× : 경면 도금조직이 없고 표면외관이 평활하지 않음.

[표 1]

상기 표에 나타난 바와 같이 Cu:0.01~2.0 중량%, Bi:0.01~0.2 중량%를 포함하는 도금욕 조성을 만족하는 발명예(1~9)는 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예(1~5)와 비교하여 볼 때, 내식성은 동등이상의 향상 효과와 더불어 표면 외관이 미려한 용융아연 도금강판을 제조할 수 있음을 알 수 있었다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 미량의 Cu, Bi를 첨가한 용융아연 도금욕에 강판을 침적하여 도금함으로써, 우수한 내식성과 함께 표면 외관이 미려한 용융아연 제품을 제조하는 방법이 제공되고 또한 이를 원소재로 하는 제품의 내식성 및 표면 품질도 향상되는 효과를 가진다.

Claims (1)

1. 중량%로 Al:0.1~0.3%, 나머지 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 조성된 도금욕에서 용융아연 도금강판을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 도금욕에 중량%로 Cu:0.01~2.0%, Bi:0.01~0.2%를 첨가하고, Fe을 제외한 불순물의 함량을 0.02% 미만으로 구성되도록 한 후 상기 도금욕에 강판을 침적하여 도금하는 것을 특징으로 하는 내식성 및 표면외관이 우수한 용융아연 도금강판의 제조방법.