KR100419533B1

KR100419533B1 - 광택도 및 백색도가 우수한 전기아연 도금강판 제조 방법

Info

Publication number: KR100419533B1
Application number: KR10-1999-0057857A
Authority: KR
Inventors: 곽영진
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2004-02-19
Also published as: KR20010056182A

Abstract

본 발명은 황산아연욕에서 불용성 양극을 사용하여 아연도금강판을 제조하는 방법에 관한 것으로, 금속아연볼을 음극으로 사용함과 더불어 불용성 양극을 사용하면서 도금욕의 PH가 1.0∼1.4의 범위내로 유지되는 황산아연욕을 이용하여 아연도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 황산아연욕 중에, 요오드화 벤질을 0.0001mol/ℓ∼0.01mol/ℓ의 함량으로 첨가하여 강판표면을 아연도금시킨 후, 인산염처리를 하여, 음극전류효율에 영향을 미치지 않으면서도 전기아연도금강판 외관표면의 광택도 및 백색도를 향상시키게 한 것이다.

Description

광택도 및 백색도가 우수한 전기아연 도금강판 제조 방법 {The method of manufacturing electrogalvanized sheet with high glossiness and good surface appearance}

본 발명은 황산아연욕의 불용성 양극을 사용하여 아연도금강판을 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 강판중에 철이온의 용해가 최소화되게 함과 동시에 도금결정립이 미세화도록하여 도금강판의 외관표면을 미려하여 광택도 및 백색도를 향상시킬 수 있도록 된 광택도 및 백색도가 우수한 전기아연 도금강판 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 아연도금법은 강판의 표면에 아연을 도금하여 방식작용을 수행함으로써, 소지철이 보호됨과 더불어 도금이 용이한 특성이 있기 때문에 자동차나 전자제품의 강판재 등을 도금하는 방법으로 널리 이용되어 왔다.

그리고, 전기아연도금을 위한 도금조는 수평형과 수직형 및 래이디얼형으로 대별되며, 도금액의 종류에 따라 염산욕과 황산욕으로, 그리고 양극의 용해여부에 따라 가용성과 불용성으로 나눌 수 있다.

이중에서, 불용성 양극을 적용하면서 황산욕을 기본으로 하는 도금법은, 도금욕에서 금속아연볼을 용해시켜 아연이온을 공급해주는 방식을 채택하고 있는 것으로서, 도금조직 및 표면외관이 우수하고 극간거리의 감소로인해 고전류밀도 작업이 가능한 장점이 있다.

그런데, 황산아연욕에서 불용성 양극을 사용하는 도급범은 PH가 1.0∼1.4의 범위에서 금속아연볼의 용해율이 증대되므로 아연이온을 석출량 이상만큼 지속적으로 공급해 줄 수가 있는 장점이 있지만, 도금용액의 PH가 너무낮아 소지강판의 용해율이 증대되고, 이로인해 소지강판에서 철이온이 용출되어 도금용액 중에 불순물로 존재되는 단점이 있다.

따라서, 도금욕중에 불순물로 존재하던 철이온은, 아연이온의 석출전위와 비교하여 볼 때 0.32Ｖ정도 귀한 금속이기 때문에 석출이 상대적으로 용이하고, 이로인해 도금욕중에 아연이온과 함께 존재하므로, 도금욕에서 아연이온과 함께 강판상에 공석된다.

그리고, 강판상에 공석되어 있던 철이온은 도금과전압의 차이에 의해 강판표면에서 국부적으로 다르게 나타나고, 이러한 국부적 차이는 아연도금과정에서는 도금층 표면에서 현저한 차이를 보이지 않게 된다.

하지만, 아연도금된 강판을 인산염으로 처리하는 과정에서, 도금층에 공석되어있던는 철이온의 국부적인 차이에 의해 즉, 인산염피막의 색상차이에 의해 검은무늬의 윤곽으로 뚜렷하게 나타나 도금층의 표면외관에 얼룩덜룩한 무늬를 형성시키게 되는 것이다.

따라서, 도금층에 형성된 검은무늬를 제거하기 위한 수단으로, 도금액중의철이온만을 선별하여 제거하기 위해, 예컨대, 킬레이트 시약을 첨가하는 방법이 제안되었지만, 이러한 시약을 첨가하는 방법은 고비용이 들면서도 효율이 그다지 우수하지 않아 사용량이 빈번하지 못한 실정이다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 황산아연욕에서 불용성 양극을 사용함과 더불어 PH값이 낮은 경우에, 강판표면에서 철이온이 용출되는 것을 최대한도로 억제하여 전기아연도금 과정에서 철이온과 아연이온이 도금층으로 공석되는 현상을 방지시킴과 더불어 표면외관을 미려하게 형성시킬 수 있도록 된 광택도 및 백색도가 우수한 전기아연 도금강판 제조 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 표들을 참고로하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

60±5g/ℓ내외의 함량으로 첨가된 금속아연볼을 음극으로 사용함과 더불어 불용성 양극을 사용하면서 도금욕의 PH가 1.0∼1.4의 범위내로 유지되는 황산아연욕을 이용하여 아연도금강판을 제조하는 방법에 있어서,

황산아연욕 중에, 요오드화 벤질을 0.0001mol/ℓ∼0.01mol/ℓ의 함량으로 첨가하여 강판표면을 아연도금시킨 후, 인산염처리를 하여 강판외관을 미려하게 형성시킨 것을 특징으로 한다.

여기서, 소지강판은 높은 흡착에너지를 갖는 금속으로서, 요오드화 벤질을0.0001mol/ℓ에서 0.01mol/ℓ의 함량으로 미량 첨가하게 되면, 소지강판의 표면에 벤젠고리와 요오드 혹은 칼륨 등이 화학적으로 강한 표면결합을 형성시키게 되는 것이다.

따라서, 강판표면에서 용출되는 철이온(Fe²⁺)이 용액쪽으로 확산되는 것이 방지될 뿐만 아니라 도금액에 머물러있던 수소이온(H⁺)이 강판표면으로 접근되는 것이 차단되어, 강판에서 철이온의 용출되는 속도가 급격하게 저하되는 특성을 보이게 되는 것이다.

이때, 황산아연욕에 첨가되는 요오드화 벤질은 철이온이 용액쪽으로 확산되는 즉, 철이온에 대해서만 선택적으로 억제작용을 하게 되는 것으로서, 황산아연욕 중에서 음극으로 작용되고 있는 금속아연볼의 용해작용에는 어떠한 문제도 일으키지 않게 되는 것이다.

그리고, 요오드화 벤질의 첨가로인해 도금조직의 결정립이 미세화되는데, 이는 도금조직에서 소지금속과 수평면인 {002}면의 비율이 줄어들게 되고, 피라미드면과 수직면의 비율이 상대적으로 증가되기 때문이다.

물론, 도금조직의 결정립의 미세화되는 현상은, 도금과전압의 증가에 의한 핵성장 대비 핵생성 비율이 증대되는 경우 나타나는 현상으로서, 도금조직의 결정립이 미세화되면 입사빔의 반사가 원활하게 이루어지므로, 광택도 및 백색도의 향상에 직접적인 영향을 끼치게 되기 때문이다.

[실시예]

먼저, 본 발명의 실험과정을 살펴보면, 도금액에서 철이온이 용출되는 속도를 측정하기 위해, 두께가 0.7㎜인 시편을 55φ의 크기로 균일하게 절단한 다음, 3회에 걸쳐 초음파 세척 및 탈지 건조하였다.

이때, 도금액은 표 1에서와 같은 조성을 갖는 것으로서, 요오드화 벤질의 첨가량을 0.0001mol/ℓ∼0.01mol/ℓ로 변화시켜가면서, 유리덮개가 있는 비이커에 도금액을 1ℓ정도 넣고 30분간 침적하였다.

이후, 시험 전과 시험 후의 무게감량차를 이용하여 다음과 같은 식(1)을 통해 용해억제율을 구하였다.

*** 용해억제율(％)=(1-W/W⁰)*100--------------------(1)

여기서, W: 요오드화 벤질이 들어있지 않은 용액에서의 시편무게 감소량이고, W⁰: 요오드화 벤질이 들어있는 용액에서의 시편무게 감소량이다.

[표 1]

아연함량(g/l)	PH	온도(℃)
60±5	1.0∼1.4	60±5

또한, 표 1에 나타난 도금액 조성에 요오드 벤질의 첨가량을 변화시키면서 표 2와 같은 도금조건의 대형도금조에서 도금작업하면서, 도금효율과 도금외관 및 도금밀착성에 영향을 주는지의 여부를 알아보았다.

[표 2]

온도(℃)	PH	전류밀도(A/d㎡)	도금부착량(g/d㎡)	유속(ｍ/sec)
60±5	1.0∼1.4	120±5	20	1.5

[표 3]

	첨가량(mol/ℓ)	용해억제율	음극전류효율	표면외관	도금밀착성
비교예1	0	6	1	6	1
비교예2	0.00005	4	1	6	1
비교예3	0.00009	2	1	2	1
비교예4	0.02	1	2	1	1
발명예1	0.0001	1	1	1	1
발명예2	0.001	1	1	1	1
발명예3	0.005	1	1	1	1
발명예4	0.01	1	1	1	1

물론, 표 3에서 결과치로 얻어진 표면외관은 색차계와 광택도측정기를 이용하여 측정하였고, 도금밀착성은 180°벤딩 후 테이프를 이용하여 측정하였으며, 음극전류효율은 기존 도금액 대비 요오드화 벤질의 첨가시 전류밀도에 따른 도금 부착량을 측정한 결과이다.

따라서, 표 3에 나타난 바와 같이, 요오드화 벤질이 첨가된 경우와 첨가되지 않은 경우에서 음극전류효율과 표면외관 및 도금밀착성의 결과치를 얻게 되었다.(수치가 낮을수록 양호한 상태임)

비교예 1은, 요오드화 벤질이 전혀 첨가되지 않은 상태로서, 철이온의 용해억제효율(수치:6)이 전혀 이루어지지 않아, 인산염 처리 후 강판에 백색도의 편차가 심하게 발생됨을 알 수 있다.

비교예 2와 3은, 요오도화 벤질을 미량 첨가하여 어느정도 용해억제율이 향상되어 철이온의 용출량을 감소되었지만, 철이온이 강판에서 용해되어 도금과정에서 아연과 함께 공석될 가능성이 증대되어, 인산염 처리 후 미미하게 검은색 부늬가 발생됨을 알 수 있다.

비교예 4는, 요오드화 벤질을 본 발명의 범위의 최대치 보다 많은 함량으로첨가한 것으로서, 강판표면의 용해억제율과 도금의 밀착성면에서는 양호한 결과를 얻었지만, 요오드화 벤질을 투입하기 전과 대비하여 음극전류효율이 감소됨을 알 수 있었다.

이때, 음극전류효율의 감소되는 현상은, 요오드화 벤질의 농도가 도금액 중에 초과되어 즉, 요오드화 벤질의 흡착이 너무 강하여 도금하는 과정에서 도금액 중에 그대로 잔류되어 남아 있고, 이로인해 도금효율에 악영향을 미치게 되는 것으로 해석된다.

한편, 발명예 1내지 4에서와 같이, 요오드화 벤질을 본 발명의 범위에 속하는 함량(0.0001mol/ℓ∼0.01mol/ℓ)으로 도금액 중에 첨가한 결과, 강판의 용해억제율과 음극전류효율과 도금밀착성이 골고루 향상되었음을 알 수 있었고, 아연도금 결정립의 표면외관이 최대로 미려해졌음을 알 수 있다.

이는, 소지강판은 높은 흡착에너지를 갖는 금속으로서, 도금액 중에 요오드화 벤질을 0.0001mol/ℓ에서 0.01mol/ℓ의 함량으로 첨가하게 되면, 소지강판의 표면에 벤젠고리와 요오드 혹은 칼륨 등이 화학적으로 강한 표면결합을 형성시키게 되기 때문이다.

즉, 도금액 중에 요오드환 벤질을 적정량으로 첨가하게 되면, 음극전류효율에 영향을 미치지 않으면서도 강판표면에서 펄이온의 용출량을 최소화시키게 됨과 더불어 아연도금결정립을 미세화시키게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 광택도 및 백색도가 우수한 전기아연 도금강판 제조 방법 고내식성을 갖는 열연강관 제조 방법에 의하면, 불용성 양극을 사용함과 더불어 도금액의 PH가 1.0∼1.4의 범위내로 유지되는 황산아연욕내로 요오드 벤질을 소량 첨가하게 되면, 강판으로부터 철이온이 용출되는 것이 억제됨은 물론 철이온이 아연이온과 함께 도금층으로 공석되는 현상이 사전에 예방되므로, 음극전류효율에 영향을 미치지 않으면서도 전기아연도금강판 외관표면의 광택도 및 백색도를 향상시키게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims

금속아연볼을 음극으로 사용함과 더불어 불용성 양극을 사용하면서 도금욕의 PH가 1.0∼1.4의 범위내로 유지되는 황산아연욕을 이용하여 아연도금강판을 제조하는 방법에 있어서,

황산아연욕 중에, 요오드화 벤질을 0.0001mol/ℓ∼0.01mol/ℓ의 함량으로 첨가하여 강판표면을 아연도금시킨 후, 인산염처리를 하여 강판외관을 미려하게 형성시킨 것을 특징으로 하는 광택도 및 백색도가 우수한 전기아연 도금강판 제조 방법.