KR100403464B1

KR100403464B1 - 내식성 및 도료밀착성이 우수한 표면처리방법

Info

Publication number: KR100403464B1
Application number: KR10-1998-0053892A
Authority: KR
Inventors: 진영술; 조준형
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2003-12-18
Also published as: KR20000038783A

Abstract

본 발명은 강판의 부식을 막기 위해 강판의 표면에 도금을 하는 표면처리방법에 있어서, 내식성이 우수하며 도료밀착성이 뛰어난 표면처리방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 강의 표면에 도금을 하여 내식성을 향상시키는 표면처리방법에 있어서, 크롬도금층의 상층에 전해화학처리하는 단계를 포함하며, 상기 전해화학처리하는 단계에서는 중크롬산나트륨이 10 ~ 35g/ℓ포함되며 pH가 4 ~ 6이며 온도가 40 ~ 70℃인 도금용액의 조건에서, 강이 음극을 띠게한 후, 투입전하량을 2 ~ 8C/dm²범위내에서 조절하여, 전해화학처리층의 중크롬의 부착량이 2.5 ~ 12.3mg/m²되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 내식성 및 도료밀착성이 우수한 표면처리방법이 제공된다.

Description

내식성 및 도료밀착성이 우수한 표면처리방법

본 발명은 강판의 부식을 막도록 강판표면을 도금하는 표면처리방법에 관한 것이며, 특히, 내식성이 우수하며 도료밀착성이 뛰어난 표면처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 종래에는 용기용 소재로써, 주석도금강판이 널리 사용되어 왔으며 현재에도 널리 사용되고 있다.

그러나, 주석은 가격이 비싸고 공급이 불안한 특성을 가지고 있어 주석도금강판을 대체할 수 있는 용기용 소재로서, 크롬산도금용액을 이용하여 금속크롬도금 및 수산화크롬도금을 실시한 표면처리강판이 1961년에 개발되었고, 상용화되어 현재까지도 용기용 소재로 널리 사용되고 있으며 그 사용 범위도 넓혀가고 있다.

이러한 금속크롬 및 수산화크롬을 전기도금한 용기용 표면처리강판을 일명, 주석이 사용하지 않는 강판이라하여 표면처리강판(TFS-CT : 표면처리강판 of Chromium Type)이라 한다.

이런 표면처리강판은 50~150mg/m²의 금속크롬의 부착량, 5~25mg/m²의 수산화크롬의 부착량으로 도금된다. 이와 같이 부착량이 낮고 수산화크롬을 형성시킨다는 점에서 일반 크롬전기도금과 구별된다.

종래의 표면처리강판의 제조방법은 한 개의 도금조에서 금속크롬도금과 수산화크롬도금을 동시에 행하는 제 1 단계도금법과, 한 개의 도금조에서 금속크롬도금을 행한 후 농도가 다른 한 개의 도금조에서 수산화크롬도금을 행하는 제 2 단계도금법이 있다.

제 1 단계도금법에서는 다시, 수직형 도금조에서 비교적 낮은 전류밀도로 도금하는 방법과 수평형의 비교적 짧은 도금조내의 높은 유속에서 높은 전류밀도로 도금하는 방법(High Current Density Type)으로 구분할 수 있다.

일반적으로 전해크롬산 도금에서 도금전류밀도가 높아지면 전류효율도 높아짐으로써, 현장에서는 높은 전류에서 도금을 실시한다.

한편 표면처리강판의 금속크롬도금층은 강판이 부식환경에 노출되는 것을 방지하고, 수산화크롬도금층은 도금강판의 상단에 도포되는 락카층과의 계면 밀착성을 높이며 내식성을 향상시키는 역할을 한다.

그러나 표면처리강판의 낮은 도금량에 따라 표면손상 즉, 강판이 부식환경에 노출될 수 있으며 이러한 표면손상을 측정하는 방법으로는 무전해황산동도금 시험방법이 있다. 이는 크롬도금층의 균일성을 평가하는 것이다.

또한, 염수분무시험(JIS Z 2371)을 통하여 크롬도금층의 균일성을 평가할 수 있다.

종래의 일반적인 표면처리강판 제조방법에 따라 금속크롬 및 수산화크롬의 부착량을 각각 약 100 mg/m²및 10mg/m²이 되도록 하고, 전류밀도를 50, 100, 200, 300, 350A/dm²으로 변화시키면서 도금시편을 제조하고 동도금시험법과 염수분무시험을 실시하여 강판의 노출 정도를 평가한다.

평가결과는 전류밀도가 증가함에 따라 동도금부착량은 0.5~5.0g/m²범위내에서 증가하며, 염수분무시험에서도 5% 적청발생에 도달하는 시간이 전류밀도가 증가함에 따라 짧아진다.

이러한 동도금시험법과 염수분무시험은 강판의 노출을 평가할 수 있는 방법이며, 금속크롬도금층 및 수산화크롬도금층이 비균일하게 도포되어 있어 강판이 노출되고 노출 부위를 통하여 부식이 일어난다.

그리고 강판의 노출은 도금전류밀도에 의해 크게 변한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 크롬도금의 전류효율을 높이기 위해 메틸 또는 에틸 알콜을 용액에 첨가하여 전류효율을 18.2% 만큼 향상시킨다는 미국 특허 US 4,447,299가 있다.

그러나, 표면처리강판의 금속크롬도금층은 부착량이 낮기 때문에 강판이 노출되는 경우가 발생하며, 수산화크롬도금층의 경우도 부착량이 낮기 때문에 균일한 금속크롬도금층의 도포가 어렵다는 문제점이 발생한다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 금속크롬도금층과 수산화크롬도금층의 상층에 전해화학처리를 함으로써, 내구성과 도료밀착성이 우수한 표면처리강판을 제조하는 표면처리방법를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 내식성 및 도료밀착성이 우수한 표면처리방법의 블록도이다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 강의 표면에 도금을 하여 내식성을 향상시키는 표면처리방법에 있어서, 크롬도금층의 상층에 전해화학처리하는 단계를 포함하며, 상기 전해화학처리하는 단계에서는 중크롬산나트륨이 10 ~ 35g/ℓ포함되며 pH가 4 ~ 6이며 온도가 40 ~ 70℃인 도금용액의 조건에서, 강이 음극을 띠게한 후, 투입전하량을 2 ~ 8C/dm²범위내에서 조절하여, 전해화학처리층의 중크롬의 부착량이 2.5 ~ 12.3mg/m²되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 내식성 및 도료밀착성이 우수한 표면처리방법이 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 내식성 및 도료밀착성이 우수한 표면처리방법의 양호한 실시예를 상세히 설명하겠다.

[실시예]

도 1에 도시된 바와 같이, 강판에 금속크롬도금하는 단계와 금속크롬도금층 상층에 수산화크롬도금하는 단계 및 수산화크롬도금층의 상층에 중크롬산나트륨을 도금하여 크롬도금층을 형성시키는 단계를 포함한다.

먼저, 알칼리 용액으로 강판을 전해탈지와 황산 전해산세를 실시한 후(S1), 일반적인 표면처리강판을 제조하는 방법으로 한 도금조에서 금속크롬도금과 수산화크롬도금을 동시에 하며 높은 유속하에서 높은 전류밀도로 도금한다(S2).

금속크롬은 내식성을 고려하여 부착량을 50~150mg/m²로 하고, 그리고 수산화크롬은 내식성 및 도료밀착성을 고려하여 부착량을 5~20mg/m²로 도금한다.

중크롬산나트륨이 10 ~ 35g/ℓ포함되며 pH가 4 ~ 6이며 온도가 40 ~ 70℃인 중크롬산나트륨 도금용액에 침적시키고(S3), 2~8C/dm²의 전하량이 되도록 50 ~ 350 A/dm²의 전류를 흘려보내어 전해화학처리를 실시한다(S4). 이때 표면처리강판에 도금된 화학처리층의 부착량은 크롬 기준으로 2.5~12.3mg/m²이다(S5).

이와 같은 단계를 거친 표면처리된 강판을 무전해황산동도금과 염수분무시험을 통하여(S6) 종래의 표면처리강판과 비교분석한 결과를 표 1에 나타내었다.

구 분	표면처리강판	전해화학처리	내식성(SST)	동도금부착량(g/m²)	T-peel 강도(kg/5mm)	표면색상
구 분	도금전류밀도(A/dm²)	금속크롬(mg/m²)	내식성(SST)	동도금부착량(g/m²)	T-peel 강도(kg/5mm)	표면색상	수산화크롬(mg/m²)	투입전하량(C/dm²)	부착량(mg/m²)
비교예1	50	98	10	0	0	○	0.5	4	○
비교예2	100	95	9	0	0	○	1.2	4	○
비교예3	200	100	10	0	0	△	2.3	3.5	○
비교예4	300	99	9	0	0	×	3	4	○
비교예5	350	102	9	0	0	×	4.1	3.5	○
발명예1	50	95	11	4	5.1	◎	0.2	4.5	○
발명예2	100	101	10	4	5.4	◎	0.1	5.0	○
발명예3	200	98	9	4	5.5	◎	0.1	5.5	○
비교예6	300	105	10	1	1.3	×	2.4	5	○
발명예4	300	102	10	2	2.5	◎	0.9	5.5	○
발명예5	300	103	9	4	5.3	◎	0.4	6	○
발명예6	300	105	9	6	7.8	◎	0.2	6.5	○
발명예7	300	102	10	8	12.2	◎	0.1	6.5	○
비교예7	300	100	10	10	18.0	◎	0.1	5.5	△
발명예8	350	100	9	4	5.3	◎	0.1	6.5	○

◎ : 아주 우수, ○ : 우수, △ : 보통, × : 나쁨.

본 비교분석에 사용된 도금용액은 CrO₃95g/ℓ, H₂SO₄0.6g/ℓ, H₂SiF₆1.4g/ℓ로 조성되며, 전류밀도는 50, 100, 200, 300, 350A/dm²이다. 이렇게 하여 금속크롬의 부착량은 95~105mg/m²이 되며, 수산화크롬의 부착량은 9~11mg/m²이 된다.

한편, 금속크롬 및 수산화크롬이 도금된 강판을 중크롬산나트륨이 함유된 도금용액에 장입하고, 강판에 음극을 걸어 전해화학처리를 실시한다. 사용한 도금용액에 중크롬산나트륨은 25g/ℓ이며, 도금용액의 pH는 4.5이며, 도금용액의 온도는 55℃인 조건에서 투입전하량을 1, 2, 4, 6, 8, 10C/dm²로 변화시키면서 도금하였다.

그 결과, 표 1에서와 같이 전해화학처리를 하였을 때, 내식성은 아주 우수하여졌으며, 동도금부착량은 0.1~0.9g/m²으로 줄어들었으며, T-peel강도 측정에서도 4.5 ~ 6.5kg/5mm을 가졌다.

T-peel강도측정은 제조된 시편에 에폭시-페놀계 도료를 건조도막 부착량이 50mg/dm²가 되도록 코팅하고, 210℃에서 10분간 열처리한다. 열처리된 시편을 길이를 100mm, 폭을 5mm로 절단한 후 30mm 부분에서 90°로 구부린 후, 코팅된 면을 마주보게 하여 주제와 경화제를 혼합한 에폭시 접착제를 바르고 T자 형태로 붙인 후 150℃에서 30분간 경화시켰다. T자 형태로 붙여진 시편을 4% 구연산용액에 침적하여 90℃에서 5일간 침적한 후 꺼내어 측정한 강도이다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 내식성 및 도료밀착성이 우수한 표면처리방법은 금속크롬 및 수산화크롬도금 후 상층에 중크롬산나트륨 용액을 이용한 전해화학처리를 실시함으로써, 표면처리강판의 크롬도금량을 다소 증가시키고 소지강판의 노출 부위에 금속크롬 및 수산화크롬도금층을 크게 보강하여 내식성을 크게 향상시키는 효과를 가질 수 있다.

이상에서 본 발명의 내식성 및 도료밀착성이 우수한 표면처리방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims

강의 표면에 도금을 하여 내식성을 향상시키는 표면처리방법에 있어서,

크롬도금층의 상층에 전해화학처리하는 단계를 포함하며,

상기 전해화학처리하는 단계에서는 중크롬산나트륨이 10 ~ 35g/ℓ포함되며 pH가 4 ~ 6이며 온도가 40 ~ 70℃인 도금용액의 조건에서, 강이 음극을 띠게한 후, 투입전하량을 2 ~ 8C/dm²범위내에서 조절하여, 전해화학처리층의 중크롬의 부착량이 2.5 ~ 12.3mg/m²되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 내식성 및 도료밀착성이 우수한 표면처리방법.