KR100376522B1 - 도금밀착성 및 내식성이 우수한 용융알루미늄 도금스테인레스 강판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 페라이트계 스테인레스 용융알루미늄 강판의 도금 방법에 관한 것이며, 그 목적은 Ni-Co 예비도금층을 형성하여 알루미늄 도금함으로써 도금밀착성 및 내식성이 우수한 용용알루미늄 도금 스테인레스 강판의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 페라이트계 스테인레스 강판을 소둔열처리한 다음, 5-12중량%의 규소를 함유하는 용융알루미늄 도금욕에서 알루미늄 도금하는 방법에 있어서,
상기 강판을 소둔열처리 하기 전 강판의 표면에 Ni-Co 합금의 도금층을 형성시켜 이루어지는 도금밀착성 및 내식성이 우수한 용융알루미늄 도금 스테인레스 강판의 제조방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.
Description
본 발명은 페라이트계 스테인레스 강판의 용용알루미늄 도금 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 페라이트계 스테인레스 강판에 Ni-Co 예비도금층을 형성하여 알루미늄 도금함으로써 도금밀착성 및 내식성이 우수한 용융알루미늄 도금 스테인레스 강판의 제조방법에 관한 것이다.
자동차 배기계의 재료는 색상과 가공후 내식성 및 내열성 등이 우수한 페라이트계 스테인레스강이 주류를 이루어가고 있는데, 적설량이 많고 겨울이 긴 지역에서는 페라이트계 스테인레스강에 의한 배기계 재료는 3년 이상을 견디기가 어려운 실정이다. 페라이트계 스테인레스강은 우수한 내식성 및 내열성을 지니고 있지만 자동차 배기계에 적용하기 위해서 부속품끼리 연결하고 용접하는 부위 등은 내식성이 상대적으로 떨어지면서 강판에 구멍부식이 생기고 결국은 교체를 하는 상황에 이른다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 페라이트계 스테인레스강의 표면에 알루미늄을 도금시키면 상기 강의 장점 및 알루미늄 도금의 장점을 모두 지니게 되어 적설량이 많은 가혹한 환경에서 장시간 부식이 되지 않은 상태로 배기계를 유지시킬 수 있다. 이러한 알루미늄이 도금된 강판은 내열성, 내산화성 및 열반사성등이 우수하여 고온재료로 널리 사용되어 왔다. 한편, 상기 알루미늄은 일반 저탄소강에 도금하여도 강판의 내식, 내열특성을 크게 높여서 일반 내식용 건자재는 물론 비교적 높은 온도에서 사용되는 가전 주방용품, 보일러 부품, 열교환기, 벽난로 등에 다양하게 적용된다. 또한, 알루미늄 도금강판은 도금층의 표면에 형성되는 안정된 산화막에 의하여 높은 온도에서도 쉽게 부식되지 않으며 또한 비중이 아연, 주석 등의 다른 도금물질보다 적으므로 동일 도금 부착량으로 보다 두꺼운 도금층을 얻을 수 있는 장점이 있어서 경제적인 잇점도 있다.
한편, 용융알루미늄 도금은 코일상태의 강대를 환원가스 분위기의 소둔로에서 가열하면서 인장강도, 항복강도, 연신율 등의 기계적 성질을 조정하고, 또한 강판의 표면에 형성된 산화물들을 환원 처리하여 깨끗한 표면상태를 만든 후 용융상태의 알루미늄 도금욕을 통과시키는 공정으로 이루어진다.
일반 냉연강판의 경우 전처리 공정으로 강판 표면에 잔재하는 오염물질 및 약산화물을 제거하여 강판의 표면이 충분히 청정화 처리된 다음 도금욕에 첨지시켜 알루미늄 도금처리를 한다. 이때, 표면의 일반 오염물질은 가성소다용액을 적정한 온도에서 분무처리 한 후 브러싱(brushing) 및 수세를 거쳐 제거를 하고 추가로 무산화 또는 약산화조건의 불꽃을 강판표면에 접촉시켜서 유기물질 등을 태워버린다. 이 과정에서 발생할 수 있는 표면산화물은 환원분위기의 소둔로를 거치면서 제거되므로 강판이 도금욕에 침지되기 전에는 강판표면이 용융알루미늄에 의해서 충분히적셔질 수 있는 상태까지 청정화되어 도금상태가 양호하다.
그러나, 페라이트계 스테인레스강은 강판의 표면에 매우 안정된 얇은 크롬산화막이 형성되어 수소와 질소가 혼합된 일반소둔환원로에서 제거가 용이하지 않다. 따라서, 도금욕을 통과하면서 용융상태의 알루미늄이 강판표면과 충분히 반응을 하지 못하고 불완전한 도금부위를 만들게 되어 사용상 많은 문제가 있다.
이에, 본 발명은 상기한 종래 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 페라이트계 스테인레스 강판의 표면에 Ni-Co 도금층을 형성한 후 효과적으로 용융알루미늄을 도금함으로써 도금성 및 도금층 가공성이 우수하고 또한 내식성 및 내열성이 우수한 용융알루미늄 도금 스테인레스 강판의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 페라이트계 스테인레스강판을 소둔열처리한 다음, 5-12중량%의 규소를 함유하는 용융알루미늄 도금욕에서 알루미늄 도금하는 방법에 있어서, 상기 강판을 소둔열처리 하기 전 강판의 표면에 Ni-Co 합금의 도금층을 형성시켜 이루어지는 도금밀착성 및 내식성이 우수한 용융알루미늄 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
상기 페라이트계 스테인레스 강판이 도금욕에 침지되면 알루미늄과 철이 반응을 하여 알루미늄과 철의 화합물을 형성하고 이는 알루미늄의 밀착성을 향상시켜서 도금이 효과적으로 이루어지도록 하는 역할을 한다. 그러나, Cr 산화막의 존재는 이러한 일련의 반응을 방해하는 장애물로서 작용하므로 강판의 효과적인 도금을 위해서는 강판표면의 산화막을 제거하는 것이 필수적이다.
본 발명은 페라이트계 스테인레스강에서 나타나는 위와 같은 문제점을 없애기 위하여 강판의 표면에 니켈과 코발트의 복합 예비도금층을 입혀서 강판표면에 존재하는 크롬산화막이 도금욕내에서 용융알루미늄과 직접 접촉하여 발생되는 문제점을 방지하는데, 그 특징이 있다.
본 발명에 따라 니켈과 코발트로 예비도금된 페라이트계 강판의 표면에 발생하는 산화물은 수소와 질소의 환원분위기로에서 충분히 환원 처리될 수 있으므로 도금성이 크게 향상된 용융알루미늄 도금강판을 얻을 수 있다.
이때, 형성된 니켈-코발트 도금층중에 함유된 코발트는 0.1-15.0중량% 의 범위로 함유되는 것이 보다 바람직하다, 그 이유는 코발트 함량이 0.1중량% 미만에서는 용융알루미늄에 의한 젖음성 효과가 충분하지 못하여 국부적으로 미세한 미도금이 나타나며, 코발트함량이 15.0중량% 를 넘어서면 도금층의 가공성이 열화되어 180° 굽힘시험시 굽힘부의 외측에 균열이 국부적으로 나타나기 때문이다.
또한, 니켈-코발트에 의한 예비도금층의 두께는 0.1-3.5㎛ 의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. 이는 예비도금층의 두께가 0.1㎛ 아래에서는 예비도금층에 의해 하지층에 존재하는 크롬산화막의 영향을 충분히 상쇄시키지 못하므로 용융알루미늄에 의한 젖음성이 국부적으로 열화하여 강판표면에 미세하게 미도금된 부위가 관찰되며, 3.5㎛ 를 넘어서면 180° 굽힘시험시 굽혀진 외측부위에 미세균열이발생하여 가공성에 문제가 다소 발생한다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.
실시예
Cr 이 3-10% 함유되는 강판을 도금처리하기 위해 표면에 묻은 유기오염물질은 탈지제를 이용하여 제거한 후 수세한 다음, 염산용액을 이용하여 강판의 산화막을 산세처리하고 곧이어 염화니켈(240g/l)과 염산(125ml/l)을 혼합한 50℃의 용액에서 전류밀도 5A/d㎡ 로 표면을 활성화 처리하였다. 이때, 산세후 강판표면의 부동태 피막형성을 방지하기 위하여 수세를 거치지 않고 곧바로 활성화처리를 하였다. 표면활성화 처리후 수세를 하였고 황산니켈, 염화니켈 및 황산코발트를 함유하는 40℃ 의 용액을 전류밀도 5A/d㎡ 의 조건으로 전기도금 처리하였다. 이때 니켈-코발트 도금층 두께는 반응시간을 변화시키며 조정하였는데 측정된 도금층 두께는 하기표 1에 나타난 바와 같다.
상기 전기도금후 수세를 하고 건조를 시킨 다음, 수소를 부피비로 30% 함유하는 수소와 질소의 혼합가스 분위기로에서 가열처리한 후 규소를 중량비로 8-10% 함유하는 도금욕에서 도금처리하였다. 도금욕의 온도는 650-670℃ 로 유지하였으며 도금욕에서 도금되어 나온 강판은 고압의 질소가스 분사에 의해서 도금부착량을 양면 평균 100g/㎡ 으로 조정하였다.
한편, 도금강판의 가공성 평가는 용융알루미늄 도금이 완료된 도금강판을 평가되는 강판 한 장의 두께만큼 여유가 있게 180도로 굽힘처리한 후 굽혀진 바깥 부위에 대해서 실시하였다. 굽혀진 부위의 표면에 발생된 미세균열은 육안으로 판단하여 미세균열의 면적비가 굽혀진 전체면적의 20% 를 넘어선 경우를 기준하여 가공성의 불량 판정을 하였다. 그리나 균열이 소지강판까지 확대된 경우는 면적비에 무관하게 모두 불량 처리하였으며 본 발명에서의 미세균열은 도금층 표면에 주름형태로 형성된 가공변형 상태에 한정한다.
상기 측정한 결과를 하기표 1에 나타내었다.
[표 1]
1) 용융알루미늄 도금후 불완전 하게 도금된 면적비율
2) 강판 1장 두께 간격으로 180도 굽힘시험후 굽힘부위의 바깥면에 발생한 균열
상기 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 경우에는 용융알루미늄 도금층의 도금성이 우수하며 가공성도 양호하게 판명되었으나 예비도금층의 코발트 함유량 및 도금 두께가 본 발명의 범위를 벗어나는 경우에는 알루미늄이 도금된 크롬함유강판의 도금성 및 가공성이 본 발명예에 비하여 상대적으로 나쁘게 나타남을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 예비도금하여 Ni-Co 도금층을 형성한 후 Al 도금함으로써 종래재와 비교하여 도금밀착성 및 내식성이 우수한 용융알루미늄 도금강판을 제공할 수 있고, 상기 제공된 강판은 자동차 배기계의 재료에 적용될 수 있는 유용한 효과가 있다.
Claims (3)
- 페라이트계 스테인레스강판을 소둔열처리한 다음, 5-12중량%의 규소를 함유하는 용융알루미늄 도금욕에서 알루미늄 도금하는 방법에 있어서,상기 강판을 소둔 열처리하기 전 강판의 표면에 Ni-Co 합금의 도금층을 형성시킴을 특징으로 하는 도금밀착성 및 내식성이 우수한 용융알루미늄 도금강판의 제조방법
- 제1항에 있어서, 상기 Ni-Co 합금은 0.1-15.0중량% 의 Co 를 함유함을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 Ni-Co 합금의 도금층은 강판표면에 0.1-3.5㎛ 의 두께로 함을 특징으로 하는 방법.
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| KR1019960071527A KR100376522B1 (ko) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 도금밀착성 및 내식성이 우수한 용융알루미늄 도금스테인레스 강판의 제조방법 |
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| KR1019960071527A KR100376522B1 (ko) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 도금밀착성 및 내식성이 우수한 용융알루미늄 도금스테인레스 강판의 제조방법 |
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Family Applications (1)
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| KR1019960071527A KR100376522B1 (ko) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 도금밀착성 및 내식성이 우수한 용융알루미늄 도금스테인레스 강판의 제조방법 |
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| JPH02254145A (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-12 | Nippon Steel Corp | 溶融めっき鋼板の製造方法 |
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1996
- 1996-12-24 KR KR1019960071527A patent/KR100376522B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
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| JPS6428349A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-30 | Nippon Steel Corp | Manufacture of aluminum-plated steel sheet and steel foil using stainless steel as base material |
| JPH02254145A (ja) * | 1989-03-28 | 1990-10-12 | Nippon Steel Corp | 溶融めっき鋼板の製造方法 |
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