KR100397296B1

KR100397296B1 - 표면외관이우수한전기아연도금강판의제조방법

Info

Publication number: KR100397296B1
Application number: KR10-1998-0056791A
Authority: KR
Inventors: 곽영진; 조용균
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2004-02-11
Also published as: KR20000041024A

Abstract

본 발명은 황산아연욕에서 전기도금 강판의 인산염 처리후 백색도의 차이로 인해 발생하는 흑색무늬 발생을 억제하도록 한 표면 외관이 우수한 전기아연 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 황산아연욕의 불용성 양극을 사용하는 수평형 전기도금 설비를 이용한 아연 도금강판의 제조방법에 있어서, 상기 도금욕에 요드화나트륨과 요드화칼륨을 각각 0.0003 mol/l 이상, 1 mol/l 미만으로 첨가하므로서 강판으로부터 철이온의 용해를 억제하여 도금후 인산염 처리시 발생하는 철의 부분공석에 따른 백색도 차이를 억제할 수 있는 표면 외관이 우수한 전기아연 도금강판의 제조방법을 요지로 한다.

본 발명에 의하면, 도금 후 인산염 처리시 발생하는 철의 부분공석에 따른 백색도 차이를 억제할 수 있는 표면 외관이 특히 우수한 전기아연 도금강판을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

표면 외관이 우수한 전기아연 도금강판의 제조방법

본 발명은 표면 외관이 우수한 전기아연 도금강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수평형 전기도금조(LCC-H(Liquid Cushion Cell-Horizontal))에서 사용하고 있는 불용성 양극의 황산아연 도금욕에서 도금욕의 강산(pH 1.0∼1.4)에 의한 철의 용출을 억제하여 도금된 강판에 철과 아연의 공석으로 인한 인산염 처리 후 발생하는 흑색무늬를 방지하고자 도금욕에 소정 범위의 요드화나트륨과 요드화칼륨을 첨가한 표면 외관이 우수한 전기아연 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 수평셀을 이용한 황산욕 도금은 기존 레디얼(radial)형의 염산욕 도금욕과 여러 가지 다른 면을 가지고 있는데, 기존의 염산욕과 달리 아연이온이 양극의 용해에 의해서 공급되지 않고 금속아연볼을 도금액에 용해시켜 공급하므로 도금액의 작업 pH를 1∼1.4 범위에서 낮게 관리하여 강판에 석출되는 아연양 만큼아연이온을 신속히 보충할 수 있도록 되어 있다. 따라서 낮은 도금액 pH로 인해 강판으로부터 용출된 철이온이 전기아연도금시 도금층에 공석하게 되는데, 이 때 강판 전폭에 걸친 국부적 유속차이로 인해 도금과 전압 차이가 불균일하게 되어 전기아연 도금시 도금층에 공석되는 양이 다르게 된다.

이 때 이러한 공석양의 차이는 전기 아연도금만 했을 때는 도금층 표면외관 차이로 잘 나타나지 않으나, 인산염 처리를 하게 되면 도금층 철의 함량 차이에 의해 인산염피막의 색상차이로 인해 흑색무늬 윤곽이 더욱 뚜렷하게 나타나 표면외관을 해치게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 도금액에 있는 이온 중 철이온만 선택적으로 제거하기 위해 킬레이트 시약에 의한 철이온의 제거방법이 있지만 고비용과 저효율등으로 적용하고 있지 못하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 수평셀을 이용한 불용성 양극을 사용하는 황산욕에서, 낮은 pH로 인하여 강판으로부터 철이 용출되는 것을 억제하여 전기 아연 도금시 철이 도금층에 공석되는 것을 방지하여 인산염 처리후 표면외관이 우수한 전기아연 도금강판을 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 황산아연 도금액중 요드화나트륨과 요드화칼륨의 첨가량에 따른 강판의 철의 용해 억제율을 나타내는 그래프도.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 황산아연욕의 불용성 양극을 사용하는 수평형 전기도금 설비를 이용한 아연 도금강판의 제조방법에 있어서, 상기 도금욕에 요드화나트륨과 요드화칼륨을 각각 0.0003 mol/l 이상, 1 mol/l 미만으로첨가하므로서 강판으로부터 철이온의 용해를 억제하여 도금후 인산염 처리시 발생하는 철의 부분공석에 따른 백색도 차이를 억제할 수 있는 표면 외관이 우수한 전기아연 도금강판의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 기술적 요지는 요드화나트륨(NaI)과 요드화칼륨(KI)과 같은 무기 억제제를 이용하여 전기 아연도금의 황산욕에서 음극으로 이용되고 있는 강판에 화학흡착을 하여 강판의 부식을 억제하여 강판의 철이온의 용출을 억제하는 데 있다.

일반적으로 아연은 강판표면에 도금되어 방식작용을 함으로써 소지철을 보호하고, 도금이 용이하기 때문에 자동차용 강판재 혹은 가전용 강판재에 오래전부터 이용되어 왔다. 전기아연 도금조는 크게 수평형, 수직형, 레디얼형으로 나눌 수 있으며, 도금액에 따라 염산욕과 황산욕으로 그리고 양극의 용해에 따라 가용성과 불용성 양극으로 나눌 수 있다.

이중에서 도금조직 및 표면외관이 우수하고 극간거리 감소로 고전류밀도 작업이 가능한 장점을 가지고 있는 불용성 양극을 적용하면서 황산욕을 기본으로 하는 설비는 금속 아연볼을 도금용액으로 용해시켜 아연이온을 공급해주는 방식을 채택하고 있으며, 도금욕의 pH가 1.0-1.4의 범위에서 금속아연의 용해율을 증가시켜 아연이 강판에 석출되는 양 이상만큼 아연이온을 공급해 줄 수 있다.

하지만 도금액의 pH가 낮아 소지강판의 도금용액에 대한 용해속도가 증가하여 강판에서 철이온이 용출되어 용액중에 불순물로 존재하게 된다.

이와 같은 철이온은 아연의 석출전위와 비교하여 볼 때 약 0.32V 정도 귀한금속이기 때문에 석출이 용이하여 아연과 철이온이 존재하는 도금욕에서 아연과 동시에 강판상에 공석을 하게 된다.

이때 강판의 국부적 도금과 전압 차이에 따라 강판에 공석되는 양이 다르게 되어, 이러한 공석양의 차이는 전기도금된 강판을 인산염 처리한 후 살펴 보면 심한 백색도 차이로 인하여 흐름 무늬 모양의 흑색무늬 결함이 나타나게 되는 것이다.

그러나 소지 강판은 높은 흡착에너지를 가지는 금속으로 높은 표면에너지를 가져서 전기도금 황산욕에 요드화나트륨 혹은 요드화칼륨을 소량 첨가하면 철의 표면에 철과 요오드가 화학적으로 표면 결합을 형성하여 강판 표면부터 Fe²⁺가 용액쪽으로 확산되어 가는 것을 막을 뿐만 아니라 H⁺이온이 도금용액부터 금속표면에의 접근을 막는 효과로 인하여 강판의 용해속도는 굉장히 느려진다.

이 조건에서 양이온인 칼륨과 나트륨은 강판에 흡착하지 않고 황산욕의 전도보조제의 역할을 하나, 전극 프로세스의 속도에는 영향을 미치지 않는다. 이 요드화나트륨과 요드화칼륨은 철에 대해서만 선택적으로 용해 억제 작용을 하여 금속 아연볼을 용해하는데 문제가 없다.

또한, 본 발명에서 상기 요드화나트륨과 요드화칼륨의 첨가량을 각각 0.0003 mol/l 이상, 1 mol/l 미만으로 한정한 것은 첨가량이 0.0003 mol/l 미만에서는 용해 억제율이 현저히 낮아져서 철이온이 강판에서 용해되어 도금시 아연과 함게 공석될 가능성이 높아짐으로써, 인산염 처리 후 흑색무늬가 발생되기 때문이고, 1mol/l 이상 첨가할 경우에는 1 mol/l 첨가했을 경우와 효과가 같아서 경제적인 측면에서 오히려 불리해지기 때문이다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

(실시예)

본 발명의 실험과정은 먼저 강판이 도금액에 용출되는 속도를 측정하기 위하여 두께가 0.7mm인 시편을 33φ로 균일하게 절단한 후 초음파로 3회 세척 및 탈지 건조하여, 표 1에 나타난 도금액 조성에 요드화나트륨과 요드화칼륨을 각각 0.0001∼1M(mol/l)까지 첨가량을 변화시켜 유리 덮개가 있는 도금액 1L의 비이커에 놓고 30분간 침적한 후 시험 전과 후의 무게감량차를 이용하여 다음 (1)식에 의해 용해 억제율을 구하였다.

용해억제율(%)=(1-W/W˚)×100 ------ (1)

여기서 W=요드화나트륨과 요드화칼륨이 들어있지 않는 용액에서의 시편 무게 감소량,

W˚=요드화나트륨과 요드화칼륨이 들어있는 용액에서의 시편 무게 감소량

또한 표 1의 용액 조성에 첨가량을 변화시키면서 표 2의 도금조건으로 대형도금조를 이용하여 120A/dm²으로 일정하게 도금하면서 도금의 외관 및 밀착성에 영향을 주는지를 알아보았다.

도금에 사용한 음극시편의 크기는 100x200mm 이었고 도금부착량은 20g/m²으로 하였으며, 양극과 음극간의 극간거리는 10mm이었다.

[표 1]

[표 2]

도 1은 기존의 도금액에 요드화나트륨과 요드화칼륨을 첨가하지 않은 경우와 첨가한 경우에 대한 용해 억제율을 보여주고 있다. 용액중에 요드화나트륨과 요드화칼륨이 0.1∼0.6 mol/l만 존재하여도 철의 용해 억제율이 기존 도금 용액의 대비하여 90% 이상에 달하는 것을 알 수 있다.

하기 표 3은 도금용액에 요드화나트륨과 요드화칼륨의 첨가량에 따른 도금 후 표면외관 및 밀착성의 결과를 나타내주고 있다.

[표 3]

비교예에서 첨가량이 0.0002 mol/l인 경우에는 도금 후 강판의 표면외관 및 밀착성에는 문제는 없지만 도 1에서 나타나듯이 용해 억제율이 현저히 낮아 철이온이 강판에서 용해되어 도금시 아연과 함께 공석될 가능성이 높아, 인산염 처리 후 약간의 흑색무늬 발생을 띄었다. 따라서 발명예에서 제시한 요드화나트륨과 요드화 칼륨을 각각 0.0003∼1 mol/l를 황산욕에 첨가하여 강판의 철의 용해도를 현저히 억제하여, 전기 아연도금시 도금욕의 불순물로 존재하는 철의 도금된 강판의 부분 공석을 억제하므로써, 도금 후 인삼염 처리에서 발생할 수 있는 흑색무늬 발생을 억제할 수 있고, 동시에 도금 효율 및 도금 품질에는 전혀 영향을 미치지 않는 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 황산아연욕의 불용성 양극을 사용하는 전기도금 설비에서 도금욕의 낮은 PH 조업조건에서 발생하는 강판의 철의 용해를 억제하고자, 도금욕에 요드화나트륨 및 요드화칼륨을 0.0003 mol/l 이상, 1 mol/l 미만으로 첨가하여 철의 용해를 억제하여, 도금시 발생할 수 있는 도금강판의 철의 공석을 방지하므로써, 인산염 처리 후 발생할 수 있는 흑색무늬 발생을 억제하여 표면외관이 우수한 전기아연 도금강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims

황산아연욕의 불용성 양극을 사용하는 수평형 전기도금 설비를 이용한 아연도금강판의 제조방법에 있어서,

상기 도금욕에 요드화나트륨과 요드화칼륨을 각각 0.0003 mol/l 이상, 1 mol/l 미만으로 첨가하므로서 강판으로부터 철이온의 용해를 억제하여 도금후 인산염 처리시 발생하는 철의 부분공석에 따른 백색도 차이를 억제할 수 있는 것을 특징으로 하는 표면외관이 우수한 전기 아연도금강판 제조방법.