KR100466950B1 - 용융아연도금욕그제조방법 - Google Patents

Abstract

베치식 아연도금 강재 제품에 유용한 아연도금욕에 있어서, 코팅 두께에 대한 아연도금되는 강의 규소함량의 영향을 줄이기 위해 3 ~ 15wt%의 주석, 포화 농도의 납, 0 ~ 0.06wt%인 알루미늄, 칼슘 및 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하고, 나머지는 아연과 불가피한 불순물인 것을 특징으로 한다.

Description

용융 아연도금욕 및 그 제조 방법{HOT-DIP GALVINIZING BATH AND PROCESS}

본 발명은 아연합금으로 구성되는 용융 아연도금욕에 관한 것으로, 특히 규소함유량이 가변이거나 조성이 미지인 강재 제품을 배치식 아연도금하는 데 유용한 욕에 관한 것이다.

종래의 비아연합금 욕에서 강은 아연도금하는 경우 아연합금강에 심각한 문제가 발생하고, 강이 0.02wt% 이상의 규소을 포함하는 경우 형성된 아연 코팅은 너무 두껍고 브리틀(brittle)하며, 또 회색 면을 갖는다. 이는 강이 종래의 아연욕과 접촉하는 경우, 철-아연 합금 층이 강의 표면상에 형성되고, 강이 0.02wt% 이상의 규소를 함유한다면 침지가 지속되는 동안 시간에 따라 성장하기 때문이다. 성장률은 침지 시간의 제곱근에 비례하기 때문에 규소를 적게 함유하는 강의 경우에는 그렇지 않다. 코팅 두께에 대한 강의 규소 함량의 영향은 첨부된 도 1의 다이어그램에 도시되어 있다. 0.03 ~ 0.15wt%의 규소를 갖는 강의 두께 피크는 샌들린 피크(Sandelin peak)라고 한다.

상기 문제를 해결하기 위해 많은 노력이 있어왔다. 테크니갈바(Technigalva(상표명)) 제조방법은 0.05 ~ 0.06wt%의 니켈을 함유하는 아연합금욕을 사용한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 테크니갈바(Technigalva(상표명)) 욕에는 샌들린 피크가 나타나지 않지만, 코팅 두께는 강의 규소 함량에 따라 증가한다. 폴리갈바(Polygalva(상표명)) 제조방법은 0.003 ~ 0.005wt%의 마그네슘과 0.035 ~ 0.045wt%의 알루미늄을 함유하는 아연욕을 사용한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 폴리갈바(Polygalva(상표명)) 욕은 보다 양호한 결과를 제시한다. 그러나, 알루미늄 함량이 0.05wt%를 초과하면 강과 욕 사이에서 반응이 거의 완전히 중지되기 때문에 알루미늄 함량은 매우 정확하게 제어되어야 하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 아연합금으로 구성되는 용융 아연도금욕을 제공하는 것이고, 본 발명의 용융 아연도금욕은 테크니갈바(Technigalva(상표명))의 경우보다도 강의 규소 함량에 덜 의존하고 폴리갈바(Polygalva(상표명)) 욕의 경우보다도 욕 조성에서의 작은 변화에 덜 의존하는 코팅 두께를 제공한다.

상기 목적은 0.01 ~ 0.1wt%의 니켈과 1 ~ 5wt%의 주석 또는 3 ~ 15wt%의 주석을 포함하고, 포화 농도 이하의 납과 0.06wt% 이하의 알루미늄, 칼슘 및 마그네슘중 적어도 하나와 나머지는 아연과 불가피한 불순물을 포함하는 욕에 의한 본 발명에 따라 얻어질 수 있다.

니켈을 포함하는 경우, 3.5 ~ 14wt%의 주석을 포함하는 것이 바람직하고, 5 ~ 10wt%의 주석 함량이 가장 바람직하다. 니켈을 포함하지 않는 경우, 바람직한 주석과 니켈 함량은 각각 2.5 ~ 5wt% 및 0.03 ~ 0.06wt%이다.

1 ~ 5wt%의 주석을 함유하는 욕의 니켈 함량은 적어도 0.01wt% 이다. 그렇지 않으면 코팅 두께는 강의 규소 함량에 따라 변할수 있다. 그러나, 니켈의 함량은 0.1wt%를 초과할 수 없다. 그렇지 않으면 플로팅 드로스(floating dross)의 형성 위험이 있다.

납을 추가하면 농도가 포화될 수 있는데, 예를 들면 0.1 ~ 1.2wt% 이고, 욕의 표면 장력을 감소시키는 데 유용하다.

알루미늄, 칼슘 및 마그네슘 중 적어도 하나를 추가하면, 0 ~ 0.03wt%의 농도가 바람직하고, 0.005 ~ 0.015wt%가 보다 바람직하며, 아연이 산화되는 것을 방지하는데 유용하다. 그렇지 않다면, 누르스름한 박막이 욕의 표면상에 형성되어, 아연도금 제품을 오염시킨다.

그러나, 알루미늄 함량은 0.03wt%를 초과하면 안된다. 그렇지 않으면, 지우기 힘든 오점이 생성될 위험이 있다. 마그네슘 및/또는 칼슘 함량은 0.03wt%를 초과하면 안된다. 그렇지 않으면 욕 표면상에 유동하는 MgO 또는 CaO가 코팅을 손상시킬 수도 있다. 또한, 욕은 유동성이 저하되어 최종 코팅의 품질을 저하시킬 수도 있다.

적어도 70wt%의 아연을 함유하는 아연도금욕으로 구성되는 제조공정이 LU-A-81 061에 기재되어 있고, 그 공정은 다음과 같다. 상기 아연도금욕에 다음의 원소: 크롬, 니켈, 보론, 티타늄, 바나듐, 지르코늄, 망간, 구리, 니오븀, 세륨, 몰리브듐, 코발트, 안티모니, 칼슘, 리튬, 나트륨, 칼륨 중 하나 또는 그 이상이 첨가된 것을 특징으로 하고, 욕은 분리되어 취해진 각 원소(함량: 2wt%) 보다 적은 양을 함유한다.

아연은 재용해된 아연 스크랩으로부터 SHG(Special High Grade)까지의 임의의 품질일 수 있다. 그러나, 아연 98.5(ISO 표준 752-1981)를 사용하는 것이 좋고, 적어도 아연 99.5를 사용하는 것이 바람직하고, 아연 99.95를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

다음의 실시예에 의해 본 발명을 상술한다.

실시예 1

규소과 인 함량이 상이한 X, M, E, D, R 및 Y라 불리는 여섯 종류의 강은 상이한 주석 함량을 갖는 SHG 아연욕에서 아연도금된다. 이때 욕 온도는 450℃이고, 침지 시간은 5분 이었다.

코팅 두께를 측정하였다.

상기 테스트의 결과를 다음의 표 1에 요약한다.

	강 종류	X	M	E	D	R	Y
	wt% Si	0.010	0.092	0.177	0.450	0.018	0.075
	wt% P					0.069	0.017
욕의 주석 함량	코팅 두께 ㎛
0.0wt%		63	244	136	236	398	271
1.0wt%		77	228		189
2.5wt%		82	136	82	168	138	222
5.0wt%		78	100		100
10.0wt%		91	86	67	84	98	81
20.0wt%		76	65	64	64	78	57
30.0wt%		59	58	54	61	67	52

도 2의 다이아그램에 나타난 그래프는 여섯개의 시험된 강 중 다섯개에서 약 3wt%의 주석 함량으로부터 150㎛ 보다 적은 코팅 두께를 나타내고, 5wt%의 주석 함량을 갖는 모든 시험된 강에서 75㎛ 와 110㎛ 사이의 코팅 두께를 갖는다는 것을 도시한다.

이것과 관련하여, 코팅 두께는 70~90㎛인 것이 가장 바람직하다.

0.075wt% Si와 0.017wt% P를 함유하는 Y형 강은 특히 반응성이 크고, 강 반응성에 있어서 P의 효과는 Si의 효과 보다도 훨씬 크다는 것에 주목해야 한다.

상기 자료로부터 주석 함량이 15wt%를 초과하는 경우 상기 결과가 개선되지 않음이 명백하고, 따라서 10wt% 의 주석을 사용하는 것이 바람직하다.

실시예 2

실시예 1의 동일 종류의 강을 실시예 1에서와 동일한 상태에서 상이한 주석 함량과 0.055wt% 니켈을 함유하는 SHG 아연욕에서 아연도금하였다.

상기 테스트의 결과를 다음의 표 2에 요약한다.

(Zn-0.055 Ni-Sn 욕)

	강 종류	X	M	E	D	R	Y
욕의 주석 함량	코팅 두께 ㎛
0.0wt%		59	116	134	212	413	242
1.0wt%		67	97	92	195
2.5wt%		69	80	70	115
5.0wt%		72	80	72	95	88	88

도 3의 다이어그램에 나타난 결과의 그래프는 중요한 개선을 줄수 있는 1wt%의 주석 함량으로도 현저한 개량을 제시하는 것을 나타내고 있다. 또한 2.5 ~ 5wt% 범위의 주석 함량을 사용하는 것이 바람직한 것을 나타낸다.

실시예 3

실시예 1과 동일한 종류의 강을 실시예 1과 동일한 상태의 가변 주석 함량과 1.2wt% 납을 포함하는 SHG 아연욕에서 아연도금하였다.

상기 테스트 결과를 다음의 표 3에 요약한다.

(Zn-1.2 Pb-Sn 욕)

	강 종류	X	M	E	D	R	Y
욕의 주석 함량	코팅 두께 ㎛
1.0wt%		79	219		199
1.5wt%					192
2.0wt%					174
2.5wt%					155
3.0wt%		82	109	88	138	123	128

도 4의 다이어그램에서 이들 결과의 그래프는 코팅 두께에 대한 주석의 유익한 효과를 다시 나타내는 것이다.

3wt%의 주석으로 얻을 수 있는 결과는 실시예 1에서보다 다소 양호하다(도 2 참조). 이것이 욕에 납을 첨가하는 이유이다.

상술한 것은 본 발명에 따른 욕이 테크니갈바(Technigalva(상표명)) 욕의 단점과 폴리갈바(Polygalva(상표명)) 욕의 단점을 방지할 수 있다는 것은 명백하다.

본 발명에 따른 욕의 다른 이점은 종래의 욕보다 나은 꽃무뉘 패턴(floral pattern)과 높은 밝기를 제공한다는 것이다.

주목할 만한 것은 본 발명의 욕에 장기간의 테스트를 해도 바닥 드로스(bottom dross)의 형성이나 플로팅 드로스(floating dross)의 형성이 관찰되지 않는다는 것이다.

또한 중요한 것은 주석 소비가 제한되고, 코팅의 주석 함량이 욕의 주석함량보다 훨씬 적다는 것이다.

도금 기술자가 통상 규소와 인 함량을 모르는 모든 종류의 강재 제품을 처리하여야 하는 경우 본 발명의 욕이 톨 아연도금 제조공정(toll galvanizing process)에 있어 특히 유용한 이유이다.

Claims (11)

1. 아연합금으로 이루어지는 용융 아연도금욕에 있어서,

   3 ~ 15wt%의 주석,

   포화농도 이하의 납, 및

   0 ~ 0.6wt%인 알루미늄, 칼슘 및 마그네슘중에서 적어도 하나를 포함하고

   잔부는 아연과 불가피한 불순물을 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융 아연도금욕.
2. 아연합금으로 구성되는 용융 아연도금욕에 있어서,

   1 ~ 5wt%의 주석,

   0.01 ~ 0.1wt%의 니켈,

   포화농도 이하의 납, 및

   0.06wt%인 알루미늄, 칼슘 및 마그네슘 중에서 적어도 하나를 포함하고

   잔부는 아연과 불가피한 불순물을 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융 아연도금욕.
3. 제 1 항에 있어서,

   0 ~ 0.03wt%인 알루미늄, 칼슘 및 마그네슘 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 아연도금욕.
4. 제 2 항에 있어서,

   0 ~ 0.03wt%인 알루미늄, 칼슘 및 마그네슘 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 아연도금욕.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   3.5 ~ 14wt%의 주석을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 아연도금욕.
6. 제 5 항에 있어서,

   5 ~ 10wt%의 주석을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 아연도금욕.
7. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,

   2.5wt% 이상의 주석을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 아연도금욕.
8. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,

   0.03wt% 이상의 니켈을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 아연도금욕.
9. 제 8 항에 있어서,

   0.03 ~ 0.06wt%의 니켈을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 아연도금욕.
10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

    0.005 ~ 0.015wt%인 알루미늄, 칼슘 및 마그네슘중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 아연도금욕.
11. 규소 및/또는 인을 포함하는 배치식 용융 아연도금 강재 제품 도금방법에 있어서, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 욕을 사용하는 것을 특징으로 하는 용융아연도금 강재 제품 도금방법.