KR100428021B1 - 저온 내치핑성이 우수한 자동차용 아연/아연-니켈 복합 2층 전기아연도금강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직형 연속전기도금라인에서 아연/니켈 이온비가 1.5∼2.0, 도금액 pH가 1.4∼2.0, 도금액 온도 50∼65℃의 범위의 황화물 도금액을 사용하여 초기에 3∼5g/㎡까지는 아연전기아연도금을 행하고 그 위에 11∼12.5% 범위의 니켈 함량을 갖는 아연-니켈 전기도금을 행하여 2층으로 제조해서 소재/도금층간 밀착력이 우수하고 저온 내치핑성이 뛰어나며 내식성이 기존의 아연도금강판에 비하여 우수한 자동차용 아연/아연-니켈 2층 복합전기아연도금강판의 제조방법을 제공하는 것을 그 요지로 한다.

Description

저온 내치핑성이 우수한 자동차용 아연/아연-니켈 복합 2층 전기아연도금강판의 제조방법{Process for manufacturing Zn/Zn-Ni double layer electroplated steel sheet having a good chipping resistance at subzero temperature for automobile}

본 발명은 자동차용 강판으로 사용되는 아연-니켈 합금도금강판의 도금 밀착력과 예컨대 -20℃ 정도의 주행온도에서 튀는 돌 등 외부물체와의 충격으로 도금층이 박리되어 강판소지가 노출되는 등에 대한 저온 내치핑성을 향상시키기 위하여 2층으로 도금하는 아연/아연-니켈 복합 2층 도금전기강판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수직형 연속전기도금라인에서 아연/니켈 이온비가 1.5∼2.0, 도금액 pH가 1.4∼2.0, 도금액 온도 50∼65℃의 범위에 있는 황화물 도금액을 사용하여 초기에 5g/㎡까지는 전기아연도금을 행하고 그 위에 11∼12.5% 범위의 니켈 함량을 갖는 아연-니켈 전기도금에 의하여 2층으로 제조하여 소재/도금층간 밀착력이 우수하고 저온 내치핑성이 뛰어나며 내식성이 기존의 아연도금강판에 비하여 우수한 자동차용 아연/아연-니켈 2중 복합전기아연도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 자동차 차체의 방청성능에 대한 요구가 점차 증가하면서 자동차 강판의 방청성능 향상을 위한 여러 가지 방안이 강구되고 있다. 특히 세계 각국에서 냉한지를 중심으로 겨울철 도로 동결 방지용 염류를 대량으로 살포하기 때문에 이에 따른 차체 표면의 부식 문제가 대두됨에 따라 내식성이 우수한 합금전기도금 강판수요가 증가되고 있다. 그러나 종래의 전기아연도금강판으로 내식성을 확보하기 위해서는 도금층의 부착량을 증가시켜야 하므로 이는 곧 생산비용의 증가 및 원가상승을 유발시키며, 용접성, 가공성 등 제반 제조특성을 저하시킨다는 문제점들이 있다. 이에 따라 아연도금강판보다 내식성이 우수한 아연-니켈 합금도금이 개발되어 일부 사용 중에 있으나, 저온에서 돌에 의한 충격으로 도금층이 박리되는 현상인 저온 내치핑성과 도금층과 소재 사이의 밀착력이 취약하다는 단점을 가지고 있다.

따라서 본 발명은 아연-니켈 도금층의 뛰어난 내식성을 얻기 위해서는 강판소지와 도금층 간의 밀착력을 증가시켜야 하고, 이를 위하여 저온 내치핑성에 대한 저항성을 갖는 도금층을 개발한 전기아연도금강판을 제공하는데 그 목적이 있다.

일반적으로 아연-니켈 전기합금 도금층의 내식성은 14-16 wt.%의 니켈 함량까지 내식성이 선형적으로 증가하며 그 이상에서는 감소하는 것으로 알려져 있으며 가공성과 밀착력 사이의 상호 보완적인 효과에 의해 10-14 wt.%의 범위에서 조성이 설정된다. 이러한 조성에 따른 도금층의 특성 변화는 도금층의 니켈 함량 변화에 따른 결정형상, 우선 배향성, 결정구조 등이 다르기 때문이다. 내식성은 균일한 조성을 갖는 단일상에서 가장 우수하며 2상으로 이루어질 경우 갈바닉 부식에 의하여 열역학적으로 약한 상이 상대적으로 먼저 부식되며 시간이 지남에 따라 부식속도는더욱 빨라지게 된다. 아연-니켈 합금도금층의 경우 약 10% 내외에서 이러한 상의 변화가 있기 때문에 도금층 바깥쪽에는 내식성 측면에서는 단일상인 γ상을 형성시키는 것이 중요하다. 그러나 이러한 γ상은 금속간화합물로서 극히 취약하기 때문에 외부 응력에 의해 거의 변형되지 않고 균열이 발생하며 가공시 소재와 도금층 사이의 박리를 촉진시킬 수 있으며 저온에서의 내치핑성이 약하다고 할 수 있다. 따라서 가공성과 저온내치핑성을 향상시키기 위해서는 도금층/소재 계면에서 이러한 상의 생성을 억제해야 한다.

본 발명에서는 상술된 문제점들을 해결하기 위하여 전술한 바와 같이 종래 아연-니켈 합금전기도금강판이 갖고 있는 저온 내치핑성과 도금층의 밀착력을 향상시키고저 초기에 5g/㎡까지는 전기아연도금을 행하고 20g/㎡까지는 11∼12.5%의 니켈 함량을 갖는 아연-니켈 합금전기도금을 행하여 저온 내치핑성 및 도금층의 밀착력이 우수한 아연/아연-니켈 복합 2층 전기아연도금강판을 제공하고자 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 아연/니켈 이온비가 1.5∼2.0, 도금액 pH가 1.4∼2.0, 도금액 온도 50∼65℃의 범위에 있는 황화물 도금액을 사용하여 초기에는 전기아연도금을 행하고 그 위에 11∼12.5% 범위의 니켈 함량을 갖는 아연-니켈 전기도금을 행하여 2층으로 제조하기 위한 아연/아연-니켈 2층 복합전기아연도금강판의 제조방법을 제공하도록 한 것이다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예

본 발명에 따라 두께 0.6∼0.8mm의 일반 저탄소 냉연강판을 사용하고, 도금액으로는 황산욕을 사용하여 도금액 온도 50∼65℃, pH 1.4∼2.0, 유속 2m/sec, 초기 전기아연도금층의 부착량 1g/㎡~10g/㎡범위로 변화시키고 그 위에 도금되는 아연-니켈 도금층의 니켈 함량을 변화시켜 아연/아연-니켈 2층 복합전기도금을 행하였다.

내식성은 KS규격에 의거하여 염수분무시험(SST)에 의하여 5% 이하 적청이 발생할 때까지의 시간을 측정하였으며, 밀착력은 -20℃에서 60°굽힘시험을 행하고 테이핑 처리에 따른 박리된 도금층의 면적분율을 측정하였다. 내치핑성은 -20℃의 온도에서 자체 제작된 장비를 사용하여 평가하였다. 시편의 크기를 30×30(㎟)로 절단 후 지지대의 중앙에 설치하고 알콜과 액체질소를 이용해 -20℃로 온도를 설정한 후 핀 상부에 고정된 추의 하중을 이용하여 시편에 자유 낙하시켜 이때 시편 표면의 박리된 면적과 충격 부위의 형상에 의해 아연-니켈 도금층의 내치핑성을 평가하였다.

그 결과 본 발명에서 얻어진 수치는 하기 표 1과 같았다.

표 1. 인가전류밀도에 따른 표면외관 특성 및 도금층의 경도 결과

발명예 1∼7에서처럼 초기 아연 도금층의 부착량을 3-5g/㎡이 되도록 전기아연도금을 행하고, 이후 20g/㎡까지는 니켈 함량이 11∼12.5%의 범위를 갖는 아연-니켈 전기도금을 행하여 2층으로 제조하면 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이 단일층으로 아연-니켈 전기도금을 한 비교예 10에 비하여 비슷한 내식성을 가지면서도 도금층의 밀착력과 저온 내치핑성이 현저히 개선되는 효과를 보였다.

비교예 1과 2에서와 같이 초기 아연도금 부착량이 적으면 밀착력 및 저온 내치핑성이 보통 이하이기 때문에 초기에는 최소한 3g/㎡ 이상이 확보되어야 한다. 초기 아연도금층의 부착량이 3g 이상 확보되어도 아연-니켈 도금층의 니켈 함량이 11% 미만이면 밀착성이 1/3 저하되어 바람직하지 않다. 반대로 니켈함량이 12.5%를 초과하면 내식성이 나빠진다. 또한 초기 아연 도금 부착량을 5g/㎡ 이상으로 하면 전체적으로 밀착성과 내식성이 저하되어 역시 바람직하지 않다. 전체적으로 발명예 1∼7은 비교예 10, 11, 12의 단일 아연-니켈 전기도금층에 비하여 저온 내치핑성 및 도막 밀착력이 우수하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하여 황화물계 도금욕에서 아연/니켈 이온비가 1.5∼2.0, 도금액 pH가 1.4∼2.0, 도금액 온도 50∼65℃의 범위의 조건하에서는 초기 3∼5g/㎡까지는 전기아연도금층을 형성시켜주고 이후 20g/㎡까지는 11∼12.5%의 아연-니켈 합금도금을 행하여 도금층을 아연/아연-니켈의 복합전기도금강판으로 제조함으로써 기존의 단일 아연-니켈 도금층에 비하여 저온 내치핑성과 도막 밀착성을 향상시킬 수 있는 효과가 있음을 확인하게 된 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 황화물계 도금욕에서 아연/니켈 이온비가 1.5∼2.0, 도금액 pH가 1.4∼2.0, 도금액 온도 50∼65℃의 범위라는 작업조건하에서 초기 3∼5g/㎡까지는 전기아연도금층을 형성시켜주고 이후 20g/㎡까지는 11∼12.5%의 아연-니켈 합금도금을 행하여 도금층을 아연/아연-니켈 2층 복합전기도금강판으로 제조함으로써 기존의 단일 아연-니켈 도금층에 비하여 저온 내치핑성과 도막 밀착성을 현저히 향상된 자동차용 아연/아연-니켈 복합 전기도금강판을 제조할 수 있게 된 것이다.

Claims (1)

1. 수직형 연속전기도금라인의 황화물계 아연도금욕에서 아연/니켈 이온비가 1.5∼2.0, 도금액 pH가 1.4∼2.0, 도금액 온도 50∼65℃의 범위의 조건에 있을 때에는 초기 3∼5g/㎡으로 전기아연도금층을 형성시켜주고 이후 20g/㎡까지는 11∼12.5%의 아연-니켈 합금도금을 행하여 저온 내치핑성과 도막 밀착성을 현저히 향상되게 한 것을 특징으로 하는 자동차용 아연/아연-니켈 복합 2층 전기도금강판의 제조방법.