KR100434878B1 - 흑색 전기아연 도금강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기아연도금 강판의 도금조직 제어에 의한 흑색처리강판을 제조하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 흑색처리강판의 제조방법에 있어서,강판에 연속으로 전기아연도금을 하는 공정에서 도금결정 조직을 침상으로 만들어 흑색화하는 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 환경친화적이고 공정추가가 필요없는 흑색처리 강판을 제조할 수 있다

Description

흑색 전기아연 도금강판의 제조방법{Method for manufacturing black coloured electrogalvanized steel sheet}

본 발명은 강판에 연속으로 전기아연도금을 하는 공정에서 도금결정 조직을 침상으로 만들어 흑색화하는 방법에 관한 것이고, 더 상세하게 전기아연도금액에 결정립미세화제를 3∼30ml/l 첨가하여 침상형의 도금조직을 유지한 흑색 전기아연 도금강판의 제조방법에 관한 것이다

일반적으로, 흑색처리된 전기아연 도금강판은 오디오, 복사기, 카메라, 자동차 와이퍼 등과 같이 장식성의 목적이나 빛을 흡수하는 성질이 필요한 경우에 사용된다.

기존에는 전기아연 도금강판에 흑색의 페인트를 피복하는 방법이 있었으나, 이 방법은 연속전기도금라인에서 제조된 아연도금강판을 도장하는 업체에서 탈지 및 화성처리를 거쳐 페인트 피복을 하는 공정을 거치기 때문에 많은 폐수가 발생되어 환경측면에서 많은 어려움이 있으며, 제조 원가도 많이 드는 문제가 있었다.

한편, 전기도금을 실시하는 업체에서는 다음과 같은 대표적인 방법으로 흑색처리 강판을 생산하여 도장단계를 생략하는 방향으로 제품을 개발하였다.

먼저 크로메이트 처리용액에 은성분을 첨가하여 흑색화시키는 방법으로 연속으로 강판에 전기아연도금을 하고 흑색을 내는 특수한 크로메이트 용액을 이용하여 흑색 전기아연도금을 하고, 수지를 연속으로 피복하는 방법이 있다/

이 방법은 6가 크롬을 함유한 크로메이트 처리를 해야하므로, 전세계적으로 환경규제가 되고 있는 6가 크롬의 사용 및 강판에 잔류 문제가 있으며, 흑색을 얻기위해 사용하는 특수한 크로메이트 용액의 가격이 높고 공정이 추가되는 문제로 생산비가 증가하는 단점이 있다.

또 다른 방법은 아연-니켈 합금전기도금강판을 특수한 용액에서 양극 에칭시켜 흑색을 얻은 후 수지를 피복하는 방법이 있다.

이 방법도 도금층을 다시 전해에칭시키는 단계가 필요하므로 폐수 발생과 공정 증가에 의한 생산비 증가라는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,환경친화적이고 공정 추가가 필요없이 침상의 결정구조를 갖는 흑색 전기아연 도금강판을 제조하기 위한 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 흑색 전기아연 도금강판의 제조방법은 전기아연도금액에 결정립미세화제를 3∼30ml/l 첨가하여 침상형의 도금조직을 유지하고, 이 도금층을 표면에 도금부착량 1g/m²이상으로 하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 전기아연도금강판의 도금조직을 보여주는 전자현미경(SEM) 사진.

도 2는 이층 도금에 의해 형성된 전기아연도금강판의 단면을 나타내는 도면.

본 발명의 구성과 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 강판에 연속으로 전기아연도금을 하는 공정에서 도금결정 조직을 침상으로 만들어 흑색화하는 방법에 관한 것으로, 보다 자세히 설명하면, 전기아연도금액에 결정립미세화제(순수 1리터에 분자량 600g과 1000g인 폴리에틸렌글리콜을 1:3 비율로 혼합한 약품 120g과 벤조산 2g 첨가한 용액, 상품명:USS-P)를 3∼30ml/l 첨가한 도금액을 사용하여 침상형의 도금조직을 유지하고, 이 도금층을 표면에 도금부착량 1g/m2 이상으로 하여 흑색의 표면 외관을 얻은 다음에 통상의 수지피복 강판 제조공정과 같이 크로메이트나 인산염처리를 한 후 투명한 수지를 피복하는 것을 특징으로 하는 생산비가 적고, 환경친화성이 우수한 흑색처리 강판 제조방법에 관한 것이다.

여기서 결정립미세화제의 농도를 3∼20ml/l로 규정하는 이유는 통상의 전기아연도금 조건에서 침상의 아연결정조직을 얻기 위한 적정 첨가량 범위이기 때문이다.

본 발명의 조건을 적용한 도금층을 표면에 1g/m²이상 유지하는 이유는 이 보다 부착량이 적을 경우, 흑색의 도금층이 표면을 완전히 피복하는 것이 불가능하기 때문에 목적으로 하는 완전한 흑색피복층을 얻기가 불가능하기 때문이다.

또한, 이러한 흑색 전기아연도금강판을 하층 도금층을 기존 방법대로 전기아연도금을 하고, 그 상층에 상기와 같은 방법으로 흑색 전기아연도금층을 도금부착량을 1g/m²이상으로 피복하는 방법으로도 목적으로 하는 흑색의 전기아연 도금강판을 얻을 수 있다. 이 방법은 2개 이상의 전기도금셀(Cell)을 가지고 있는 연속전기도금설비에서 응용할 수 있는 방법으로서 높은 백색을 보이는 일반적인 색상의 전기아연도금강판과 본 발명에서 개발하고자 하는 흑색의 전기아연도금강판을 동시에 하나의 설비에서 생산할 때 사용할 수 있는 방법이다.

즉, 두 개 이상의 도금셀을 가지고 있는 연속전기도금라인에서 높은 백색도를 갖는 기존의 전기아연도금을 생산하다가 흑색의 전기아연 도금강판을 생산하려면 상층의 도금층을 형성하는 후단 도금셀에서 본 발명의 도금 조건으로 1g/㎡ 이상의 도금부착량으로 도금을 해주면 된다.

전기도금 조건은 염산 및 황산계 전기아연 도금욕이 모두 가능하며, 도금 조건에 따라서 침상의 도금결정립을 얻을 수 있는 결정립 미세화제의 농도범위는 다소 변화가 있을 수 있다.

[발명의 실시예]

실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

저탄소 냉연강판을 소재로 하여 다음과 같은 조건을 기본으로 전기도금을 하였다.

<황산욕 전기도금>

아연농도 60g/l, Na2SO4 100g/l, pH 1.2, 도금액 온도 60℃, 도금액 유속 1.3m/sec, 도금전류밀도 100A/d㎡, 양극과 음극간의 거리 9mm

<염산욕 전기도금>

아연농도 80g/l, 염소농도 280g/l(KCl로 첨가), pH 5.0, ehdmador 온도 60℃, 도금액 유속 1.3m/sec, 도금전류 밀도 100A/d㎡, 양극과 음극간의 거리 15mm

도금조직은 전자현미경(SEM)을 이용하여 1500배의 배율로 관찰하였다.

도금강판의 백색도는 일본 SUGA사의 Multispectro Colour Meter를 사용하여 측정하였다.

도금 밀착성은 도금부착량 20g/㎡으로 제작한 전기아연도금강판 위에 이란 스카치를 붙인 후 테이프 붙인 방향으로 60°각도로 강판을 꺾는다. 그 후 테이프를 박리시켰을 때 도금층이 떨어져 테이프에 묻어 나는지를 육안관찰하였다.

내측변성 평가로는 습윤상(60℃, 상대습도 85%) 조건에서 110시간 경과 전후의 강판의 백색도로서 평가하였으며 평가기준은 다음과 같다.

1 : 습윤상에서 평가면과 평가전의 면과의 백색도 차이 ΔL 2.0 이하

2 : 습윤상에서 평가면과 평가전의 면과의 백색도 차이 ΔL 2.0∼4.0

3 : 습윤상에서 평가면과 평가전의 면과의 백색도 차이 ΔL 4.0∼6.0

4 : 습윤상에서 평가면과 평가전의 면과의 백색도 차이 ΔL 6.0∼8.0

5 : 습윤상에서 평가면과 평가전의 면과의 백색도 차이 ΔL 8.0 이상

내화학성 평가는 MEK로 도막을 문질렀을 경우 수지도막의 박리 및 변색되는 정도를 5단계로 나누어 평가하였으며, 평가기준은 다음과 같다.

1 : 수지도막의 박리가 없고 색차(처리 전. 후)ΔE1 이하

2 : 수지도막의 박리가 없고 색차(처리 전. 후)ΔE 2∼3

3 : 수지도막의 박리가 없고 색차(처리 전. 후)ΔE 5 이상

4 : 수지도막이 부분박리(박리부분이 수지 전도표면의 30% 이하)

5 : 수지도막이 완전박리(박리부분이 수지 전도표면의 50% 이상)

내식성은 염수분무시험기를 이용하여 평판부와 가공부를 나누어 평가하였는데, 가공부의 경우 직경 30mm와 6mm 높이의 동을 만들었다. 이러한 시편을 염수분무시험기에 장입하여 144 시간이 경과한 후 반출하여 순수로 세척하고 건조한 다음 발생한 백청율로서 내식성을 평가하였다.

1 : 5% 이하

2 : 5∼10%

3 : 10∼20%

4 : 20∼30%

5 : 30% 이상

도 1은 결정립 미세화제의 농도에 따른 도금조직을 보여주는 사진으로서, 상기 도금 조건에서는 결정립미세화제 농도가 0∼3ml/l인 경우(도 1의 가)에는 일반적인 전기아연도금조직인 육각판상형 도금조직을 보이며, 3∼10ml/l의 범위에서는 침상의 도금조직을 보이고(도 1의 나), 10ml/l이상에서는 도금조직이 매우 미세해져 도금 조직 형태를 거의 관찰할 수 없는 평활한 형태(도 1의 다)를 보이는 것을 알 수 있다.

표 1은 도 1의 '가', '나', '다' 형태의 도금조직을 같은 전기아연 도금강판에 대해 통상적인 수지피복 강판 제조방법으로 크로메이트 처리와 실리카 변성 에틸렌-아크릴/에폭시 수지를 롤 코팅방법으로 피복처리를 한 후 품질 평가를 실시한 결과이다. 여기서 크로메이트 부착량은 5mg/㎡이었으며, 수지 피막의 부착량은 1g/㎡이었다.

비교예인 '가'와 '다'형태의 도금조직에서는 백색도가 높으나 발명예인 '나'와 같이 침상형의 도금조직을 형성시켜 주었을 경우에는 백색도가 약 20∼30의 범위를 보이는 것을 알 수 있어 우수한 흑색 전기아연 도금강판을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

또한, 기타 내식성, 내흑변성, 내화학성 등의 품질은 기존 전기아연도금 제품의 도금조직인 비교예 '가'와 유사한 것으로 나타났다.

도 2는 도금조건에 따라 침상형 도금조직을 얻기 위해 투입되어야 할 결정립 미세화제의 농도를 조사한 것으로 도금조건에 따라 침상형 도금조직을 얻을 수 있는 결정립미세화제의 농도 범위가 변하는 것을 알 수 있으며, 전체적으로 3∼30ml/l의 범위에 포함되는 것을 알 수 있다. 또한 결정립미세화제 투입에 의해 얻은 침상형 도금조직을 갖는 전기아연 도금강판은 도금조건에 관계없이 모두 유사한 범위의 낮은 백색도를 나타내어 본 발명의 목적인 흑색 전기아연 도금강판을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

표 3은 두 개의 층으로 전기아연도금을 하는 데 있어서 하층은 사진 1의 '가'형태의 조직을 갖는 도금조건으로서 결정립미세화제를 거의 첨가하지 않은 도금조건으로 전기아연도금을 하고, 상층은 사진 1의 '나'형태의 조직을 갖는 도금조건으로 결정립미세화제를 5ml/l 농도로 첨가한 도금조건으로 전기도금을 한 것으로, 상층 도금층의 도금 부착량에 따른 백색도와 기타 품질 특성을 평가한 결과이다. 여기서 상층과 하층을 합한 총 도금부착량은 20g/㎡으로 일정하게 유지하였으며, 도금액은 황산계 도금액을 사용하였다. 또한 도금층 표면에는 표 1의 조건과 같은 수지피막 처리를 실시하였다.

비교예 1과 같이 하층 도금층의 도금 조건만으로 이루어진 전기아연도금강판은 백색도가 73으로 높았으며,상층 도금층의 부착량이 1g/m²이하로 낮은 경우에는백색도의 감소 효과가 충분하지 않은 것으로 나타났다. 그러나 발명예와 같이 상층 도금층의 부착량이 1g/㎡이상인 경우에는 도금층이 모두 상층 도금층으로만 이루어진 경우(발명예 11)와 거의 같은 낮은 백색도를 나타내고 있는 것을 알 수 있다.

기타 내식성, 내화학성, 내흑변성, 도금밀착성 등의 품질은 모든 조건에서 유사하게 나타났다.

도 금 조 직	백색도	내식성	내화학성	내흑변성
비교예	도1의 가	73	1	1	1
	도1의 다	65	1	1	1
발명예	도1의 나	25	1	1	1

도금욕종류	도금전류밀도(A/dm²)	도금액온도( c)	침상형 도금조직을 얻기위한 USS-P첨가량 범위	백색도
염산욕	20	60	19~37	25.5
	40	60	17~35	24.4
	60	60	15~32	23.8
	80	60	12~30	25.1
	100	60	10~25	26.0
	120	60	9~21	27.8
	140	60	7~19	23.4
	160	60	5~15	25.1
	100	50	5~19	26.2
	100	55	8~23	24.7
	100	65	12~27	26.1
	100	70	15~30	24.6
황산욕	20	60	9~25	26.9
	40	60	7~23	26.1
	60	60	5~19	25.2
	80	60	5~17	24.5
	100	60	4~16	22.8
	120	60	3~15	25.4
	140	60	3~12	26.1
	160	60	3~10	24.0
	100	60	3~13	23.0
	100	55	3~15	25.4
	100	65	5~19	25.5
	100	70	6~20	26.1

	번호	도금부착량(g/m²)	백색도(L)	내식성	내화학성	내흑변성	도금밀착성
		하층						상층
비교예	1	20	0	73.7	1	1	1	박리없음
	2	19.8	0.2	65.7	1	1	1
	3	19.6	0.4	51.1	1	1	1
	4	19.4	0.6	40.0	1	1	1
	5	19.2	0.8	35.1	1	1	1
발명예	1	19.0	1.0	30.4	1	1	1
	2	18.8	1.2	28.4	1	1	1
	3	18.6	1.4	26.4	1	1	1
	4	18.0	2.0	27.7	1	1	1
	5	16.0	4.0	25.4	1	1	1
	6	14.0	6.0	26.1	1	1	1
	7	10.0	10.0	23.8	1	1	1
	8	5.0	15.0	24.4	1	1	1
	9	3.0	17.0	22.9	1	1	1
	10	2.0	18.0	23.7	1	1	1
	11	0.0	20.0	24.1	1	1	1

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 도금결정립 미세화제 첨가량을 조절하여 전기아연도금 조직을 침상으로 만듬으로써 환경 친화적이고 공정추가가 필요없는 흑색처리 강판을 제조하는 것이 가능하였다.

Claims (4)

1. 연속 전기도금 설비를 이용하여 침상형의 도금결정조직을 갖는 흑색 전기아연 도금강판의 제조방법에 있어서,

   상기 연속 전기도금 설비의 전기아연도금액에는 3∼30ml/l의 결정립미세화제가 첨가되어 있고,

   상기 결정립미세화제는 순수 1리터에 분자량 600g과 1000g인 폴리에틸렌글리콜(polyethylenglycole)을 1:3 비율로 혼합한 약품 120g과 벤조산(Benzoic acid)을 2g 첨가한 용액으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 흑색 전기아연 도금강판의 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 도금강판의 도금층 표면에서 도금부착량을 1g/m²이상으로 하는 것을 특징으로 하는 흑색 전기아연 도금강판의 제조방법.
4. 삭제