KR100515398B1

KR100515398B1 - 우수한 내식성 및 가공성을 가진 도금 강선과 그 제조방법

Info

Publication number: KR100515398B1
Application number: KR10-2001-7008103A
Authority: KR
Inventors: 수기마루사토시; 다나카사토루; 니시다세이키; 다카하시아키라; 요시에아쓰히코; 니시무라가즈미
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2005-09-16
Also published as: DE60029428D1; KR20010099943A; TWI251032B; EP1158069B1; WO2001031079A1; EP1158069A1; DE60029428T2; CA2358442A1; JP3704311B2; EP1158069A4; US6579615B1; CA2358442C; CN1327484A; CN1258613C

Abstract

본 발명은, 도금 강선에서 도금 합금의 평균 조성이, 중량 퍼센트로, Al : 4-20%, Mg : 0.8-5% 및 만약 필요하다면 Si : ≤ 2%, Na : 0.001-0.1% 및 Ti : 0.01-0.1% 중 하나 이상, 잔부 Zn을 함유하고, 도금-지철(base metal) 경계면에 Fe-Zn 합금층이 20μm 이하의 두께로 존재하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선을 제공한다.

상기 강선은, 제 1 단계에서 주로 아연으로 구성된 용융 아연 도금으로 강선을 코팅하고, 그 후 제 2 단계에서 전술된 평균 조성을 가진 용융 아연 합금 도금으로 제 1 단계에서 도금된 강선을 코팅함으로써 제조되었다. 최대 도금 욕조 침지 시간은 20초이고, 도금 욕조로부터 끌어내어진 도금 강선 부분은 질소 가스로 퍼징되었다.

Description

우수한 내식성 및 가공성을 가진 도금 강선과 그 제조방법{METAL PLATED STEEL WIRE HAVING EXCELLENT RESISTANCE TO CORROSION AND WORKABILITY AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 옥외의 노출된 영역에서 사용되는 돌망태(gabion), 어망 등을 위한 강선(steel wire)용으로 적합한 고내식성을 나타내는 도금 강선에 관한 것이다.

보통 사용되는 도금 강선은 아연 도금 강선 및 더욱 높은 내식성 아연-알루미늄 합금 도금 강선을 포함한다. 아연-알루미늄 합금 도금 강선은 일반적으로, 강선을 세정, 탈지 등에 따라 청정화 처리하고, 다음에 플럭스 처리를 행한 후에, 제 1 단계에서 아연을 주체로 한 용융 도금을 실시하고, 다음에 제 2 단계에서 Al 첨가량 10%의 Zn-Al 합금 욕조에서 용융 도금을 행하거나, 또는 직접 Al 첨가량 10%의 Zn-Al 합금 욕조에서 용융 도금을 실시하고, 마지막으로 도금 욕조로부터 수직으로 강선을 끌어 당겨서, 냉각한 후 권취함으로써 제조된다.

그러한 아연-알루미늄 합금 도금 강선은 만족스러운 내식성을 가지지만, 더 높은 내식성이 도금 두께를 증가시키는 방법을 통해 이루어질 수 있다.

규정된 도금 두께를 보장하기 위한 방법의 하나로서, 도금 욕조에서 강선을 빠르게 끌어 당기기 위해 강선의 이동 속도(선속(flux))를 올리고 용융 도금 합금의 점성을 증가시킴으로써 강선에 부착하는 도금 합금의 양을 증가시키는 방법이 있다.

그러나, 상기 방법에서 높은 이동 속도는 도금 강선의 길이 방향에 수직인 단면에서 불규칙한 도금 두께를 생성하는 경향이 있고, 따라서 그러한 도금 설비상 한계가 있다. 결과적으로, 현행 도금 설비는 아연 도금 또는 Zn-Al 합금에 의한 용융 도금을 통해 충분한 내식성을 제공하지 못하고, 도금 강선의 장기간 사용 수명에 대한 기대가 강한 지금, 상기 기대를 완전히 만족시키지 못하는 문제가 있다.

상기 문제에 대처하기 위해서, 일본 특개평 제10-226865호는 도금 욕조에 첨가된 Mg에 의해 제공된 고내식성을 가진 Zn-Al-Mg 합금 도금 조성을 제안하였지만, 그러나 상기 도금 조성을 바탕으로 한 도금 방법은 강판용으로 얇은 층을 이루기 위해 사용되는 것을 전제로 하고, 상기 방법은 일반적으로 돌망태 등을 위해 사용되는 두꺼운 도금 강선에 적용될 때, 도금 층 균열의 문제가 도금 강선 작업시 발생한다.

일본 특개평 제7-207421호는 Zn-Al-Mg 합금 도금이 더욱 두껍게 형성되는 방법을 기술하였지만, 상기 방법이 강선의 도금에 직접 적용될 때, Fe-Zn 합금층이 두껍게 되고, 도금 강선 가공시 합금층의 균열 또는 박리와 같은 문제를 초래한다.

도 1은, Mg가 Zn-10%Al 합금에 첨가된 경우에, Mg 첨가량과 도금 욕조 표면상에서 발생된 드로스 생성량에 관한 지표 사이의 관계를 나타낸 그래프이고,

도 2는, Zn-10%Al-1%Mg 합금 도금의 경우에, 합금층 두께와 권취시험에서 균열 수 사이의 관계를 나타낸 그래프이고,

도 3은, Zn-10%Al-3%Mg 도금 합금 성분을 가진 도금 강선에 있어서, 대기로부터 고립된 상태 및 고립되지 않은 상태에서 권취시험을 통해 표면 균열(균열 수)을 비교한 그래프이고,

도 4는 도금 욕조 침지 시간과 Fe-Zn 합금층 두께 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여, 용융 아연 합금 도금을 실시한 도금 강선으로, 내식성이 우수함과 동시에 상기 도금 강선의 가공시 도금층 및/또는 도금 합금층에 있어서 균열과 박리가 발생하지 않는 가공성이 우수한 도금 강선과 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전술된 문제를 해결하기 위한 목적이 본 발명가들의 많은 근면한 연구의 결과로 완성되었고, 그의 요지는 다음과 같다.

(1) 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선으로, 상기 도금 강선은 도금 합금의 평균 조성이, 중량 퍼센트로, Al : 4-20%, Mg : 0.8-5% 및 잔부 Zn을 함유하고, 도금-지철(base metal) 경계면에서 Fe-Zn 합금층이 20μm 이하의 두께인 것을 특징으로 한다.

(2) 상기 (1)에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선으로, 도금 합금의 평균 조성은 추가로, 중량 퍼센트로, Si : ≤ 2%를 함유한 것을 특징으로 한다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선으로, 도금 합금의 평균 조성은 추가로, 중량 퍼센트로, Na : 0.001 - 0.1%를 함유한 것을 특징으로 한다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선으로, 도금 합금의 평균 조성은 추가로, 중량 퍼센트로, Ti : 0.01 - 0.1%를 함유한 것을 특징으로 한다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선으로, Fe-Zn 합금층이, 중량 퍼센트로, Al ≥ 4%, Mg : ≥ 1%를 함유한 것을 특징으로 한다.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선으로, Fe-Zn 합금층의 외측상의 도금 합금층의 조직은 주로 Al-Zn으로 구성된 α상, Zn 단상 또는 Mg-Zn 합금상으로 구성된 β상, 및 Zn/Al/Zn-Mg 3원 공정상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선으로, Fe-Zn 합금층의 외측상의 도금 합금층의 조직은 주로 Al-Zn으로 구성된 α상, Zn 단상 또는 Mg-Zn 합금상으로 구성된 β상, 및 Zn/Al/Zn-Mg 3원 공정상을 포함하고, β상의 체적율 20% 이하인 것을 특징으로 한다.

(8) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선으로, Fe-Zn 합금층의 외측상의 도금 합금층의 조직은 덴드라이트 조직인 것을 특징으로 한다.

(9) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선으로, Fe-Zn 합금층의 외측상의 도금 합금층의 조직은 과립상 결정 조직인 것을 특징으로 한다.

(10) 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선으로, 상기 도금 강선의 성분 조성은, 중량 퍼센트로, C: 0.02 - 0.25%, Si: ≤ 1%, Mn: ≤ 0.6%, P: ≤ 0.04% 및 S: ≤ 0.04%를 함유하는 것을 특징으로 한다.

(11) 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법으로, 상기 도금 강선의 제조방법은 제 1 단계에서 주로 아연으로 구성된 용융 아연 도금으로 강선을 코팅하고, 그 후 제 2 단계에서 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에서 규정된 평균 조성을 가진 용융 아연 합금 도금으로 상기 강선을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

(12) 상기 (11)에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법으로, 제 1 단계에서 용융 아연 도금은, 중량 퍼센트로, Al: ≤ 3% 및 Mg: ≤ 0.5%를 함유하는 것을 특징으로 한다.

(13) 상기 (11) 또는 (12)에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법으로, 제 1 단계에서 용융 아연 도금으로 코팅하고 제 2 단계에서 용융 아연 합금 도금으로 코팅하는 단계에서, 도금 욕조에서 끌어 당겨진 도금 강선 부분은 욕조 표면 및 도금 강선의 산화를 방지하기 위해 질소 가스로 퍼징(purging)되는 것을 특징으로 한다.

(14) 상기 (11) 내지 (13) 중 어느 하나에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법으로, 제 1 단계에서 용융 아연 도금이 20초의 최대 도금 욕조 침지 시간 동안 코팅되고, 제 2 단계에서 용융 아연 합금 도금은 20초의 최대 도금 욕조 침지 시간 동안 코팅되는 것을 특징으로 한다.

(15) 상기 (11) 내지 (14) 중 어느 하나에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법으로, 제 1 단계에서 용융 아연 도금으로 코팅하고 제 2 단계에서 용융 아연 합금 도금으로 코팅하는 단계에서, 상기 와이어는 도금 합금을 경화시키기 위해 도금 강선이 도금 합금으로부터 끌어 당겨진 후 곧 바로 직접 물 분사, 스팀 또는 수류(水流)에 의해 냉각되는 것을 특징으로 한다.

(16) 상기 (11) 내지 (15) 중 어느 하나에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법으로, 제 1 단계에서 용융 아연 도금으로 코팅하고 제 2 단계에서 용융 아연 합금 도금으로 코팅하는 단계에서, 도금 강선의 냉각을 위한 냉각 개시 온도는 도금 합금의 융점에서 융점보다 20℃ 위까지의 범위인 것을 특징으로 한다.

(17) 상기 (11) 내지 (16) 중 어느 하나에 따른 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법으로, 도금 강선의 성분 조성은, 중량 퍼센트로, C: 0.02 - 0.25%, Si: ≤ 1%, Mn: ≤ 0.6%, P: ≤ 0.04% 및 S: ≤ 0.04%를 함유하는 것을 특징으로 한다.

우선, 본 발명의 도금 강선을 상세히 설명한다.

본 발명의 도금 강선내 도금 합금은 중량 퍼센트로, Al : 4-20%, Mg : 0.8-5% 및 잔부 Zn의 평균 조성을 가진다.

Al은 내식성을 증가시키는 효과가 있지만, 4% 이하로 첨가될 때 효과를 제공하지 못하고 도금 욕조내 Mg의 산화 방지 효과를 얻을 수 없다. Al이 20% 이상으로 첨가될 때, 얻어진 도금 합금은 경하고 부서지기 쉬워져 가공 성취를 불가능하게 만든다. 따라서 도금 합금내 Al의 범위는 4-20%다. 강선이 도금될 때, 상기 범위는 바람직하게 더 큰 두께를 성취하기 위해서 9-14%이다. 안정한 도금층은 Al 함량이 상기 범위 내에 있을 때 얻어질 수 있다.

Mg는 균일한 도금 부식 생성물을 생성하고, Mg를 함유한 부식 생성물은 추가적인 부식을 방지하는 작용을 한다. 따라서, Mg는 도금 합금의 내식성을 개선하는 효과를 가진다. 그러나, 0.8% 이하로 첨가될 때, 내식성을 개선시키는 효과는 성취될 수 없다. 반면, 만약 5% 이상으로 첨가된다면, 도금 욕조 표면에 산화물이 생성하기 쉽게 되고 드로스의 많은 양을 생성시키고, 따라서 조업을 곤란하게 만든다.

도 1은, Mg가 Zn-10%Al 합금에 첨가된 경우에, Mg 첨가량과 도금 욕조 표면상에서 발생된 드로스 생성량에 관한 지표 사이의 관계를 나타낸 그래프이다. Mg 첨가량 이외의 조건은 동일하다. Mg 첨가량이 5%를 초과할 때, 드로스의 발생량이 많게 되고, 따라서 드로스 제거의 빈도가 높게 되고, 조업이 곤란하게 된다. 상기 결과를 바탕으로, 내식성과 낮은 드로스 발생량을 확보하기 위해서 Mg량의 범위를 0.8-5%로 하였다.

주로 Fe-Zn으로 구성된 합금층은 도금-지철 경계면에 형성되고, 상기 합금층이 두꺼울 때 상기 합금층은 균열이 발생하기 쉽고, 합금층과 지철의 경계, 또는 합금층과 도금 경계가 균열되기 쉬워진다.

도 2는, Zn-10%Al-1%Mg 합금 도금의 경우에, 합금층 두께와 권취시험에서 균열 수 사이의 관계를 나타낸 그래프다. 상기 그래프는 균열이 도금 합금층의 두께가 20μm 이상일 때 증가하는 것을 나타내고, 따라서 도금은 실용에 있어 견딜 수 없다. 따라서, 가공성을 손상시키지 않은 도금 합금층의 두께 상한이 20μm이므로, Fe-Zn 합금층의 두께는 20μm로 제한된다. 상기 합금층의 내식성은 종래 도금 층보다 저하하므로, 합금층의 두께가 작은 것이 바람직하고, 10μm 이하로 제한되는 것이 더욱 바람직하다.

내식성을 더욱 증가시키기 위해서는 도금층에 Si를 첨가하는 것이 효과적이다. Si의 첨가는, Al 첨가량이 많을수록, 더욱 효과적이다. 본 발명의 도금 강선에서, 효과를 제공하는 Si의 최대량은 최대 20%의 Al 첨가의 경우에 2%이고, 따라서 Si의 범위는 2% 이하로 제한된다.

드로스는 도금을 수행할 때 도금 욕조 표면에 생성되는데, 상기 드로스 생성을 억제시키기 위해 미량의 Na를 첨가하는 것이 효과적이다. 드로스 생성 억제는 도금 표면 개선 및 도금 합금 수율 향상의 효과를 제공할 수 있다. 따라서 미량의 Na는 도금 합금에 첨가되지만, 만약 0.1%를 초과한다면 Na의 산화가 발생하므로, Na 양의 범위를 0.001-0.1%로 제한하였다. 또한 Ti의 첨가는 드로스 생성을 억제하는 효과를 가지며, Ti 첨가 효과를 위한 범위는 0.01-0.1%이다.

상기 Si, Na 및 Ti 이외에도, 안티몬, 미시메탈(mischmetal) 등의 첨가는 도금 표면 조건을 개선하는 효과를 제공한다.

상기에 기술된 도금 강선에서, 내식성은 도금-지철 경계에 존재하는 Fe-Zn 합금층에 Al: ≥ 4% 및 Mg: ≥ 1%가 함유됨으로써 개선된다. 전술된 합금층 내에 Al이 4% 이하이면, 내식성 개선 효과가 얻어지지 않으므로 Al 함량의 범위를 4% 이상으로 한다.

또한, Mg의 존재는 균일한 부식 생성물을 생성하고 내식성을 개선하는데, 1% 이하에서는 효과가 얻어지지 않으므로, Mg 함량의 범위를 1% 이상으로 하였다.

본 발명의 도금 강선이 성분으로서 Al 및 Mg를 함유하기 때문에, 도금 후 냉각에 의해, 주로 Al-Zn으로 구성된 α상, Zn 단상 또는 Mg-Zn 합금상으로 구성된 β상, 및 Zn/Al/Zn-Mg 3원 공정상을 형성시킬 수 있고, 도금-지철 경계에 존재하는 합금층의 외측상의 도금 합금층 내에 공동으로 존재한다.

이들 중에서, Zn/Al/Zn-Mg 3원 공정상의 존재는 균일한 부식 생성물 및 균일한 부식 생성물로 인한 추가 부식을 억제하는 효과를 제공한다. 상기 β상은 다른 상과 비교하여 낮은 내식성을 가지며, 따라서 국부 부식을 일으키기 쉽다. 만약 β상의 체적율이 20% 초과하면 내식성이 저하하는 경향이 있고, 따라서 체적율을 20%로 제한하였다.

도금 강선이 수냉에 의해 급속히 냉각되어질 때, 도금-지철 경계에 존재하는 주로 Fe-Zn으로 구성된 합금층 외측상의 도금 합금층 조직은 덴드라이트 조직으로 변태될 수 있다. 덴드라이트 조직이 형성될 때, 도금 내에 생성된 각 조직은 미세하게 되고, 따라서 내식성은 개선된다.

도금 강선이 수냉에 의해 완만하게 냉각될 때, 도금-지철 경계에 존재하는 주로 Fe-Zn으로 구성된 합금층 외측상의 도금 합금층 조직은 과립상 결정 조직으로 변환될 수 있다. 과립상 결정 조직이 형성될 때, 도금 내에 생성된 각 조직은 과립 모양으로 되고, 이로 인하여 균열 전파가 억제되어 가공성이 개선된다.

본 발명의 도금 강선 제조를 위해 사용된 방법은 두 단계 도금 공정을 가진다. 제 1 단계에서 Fe-Zn 합금층을 형성하기 위해 주로 아연으로 구성된 용융 아연 도금을 코팅하고 그 후 제 2 단계에서 본 발명에 따라 규정된 평균 조성으로 용융 아연 합금 도금을 코팅함으로써, 본 발명에 따른 도금 강선을 효율적으로 얻는 것이 가능하다. 상기 제 1 단계의 용융 아연 도금을 위해 사용된 용융 아연은 중량 퍼센트로, Al: ≤ 3% 및 Mg: ≤0.5%를 함유하는 용융 아연 합금일 수 있다. Fe-Zn 합금층이 제 1 단계에서 용융 아연 도금에 의해 얻어질 때, Fe-Zn 합금층 내에 Al 및 Mg가 함유되면, 도금 합금층 내에 Al 및 Mg가 더욱 용이하게 확산되는 효과가 있다.

본 발명의 도금 강선의 제조를 위한 방법에서, 도금 욕조에서 끌어 당겨진 도금 강선의 부분에 질소 가스를 부여하여 욕조 표면 및 도금 강선의 산화를 방지하면, 가공성 향상을 성취할 수 있다. 도금 후에 산화물이 도금 표면에 생성될 때 또는 욕조 표면에 생성된 산화물이 부착되면, 종종 도금은 도금 강선의 가공시에 산화물을 핵으로 하여 주위의 균열을 일으킨다. 상기 이유로, 끌어 내어진 부분의 산화를 방지하는 것이 중요하다.

도 3은, Zn-10%Al-3%Mg 도금 합금 성분을 가진 도금 강선에 있어서, 대기로부터 고립된 권취시험 및 고립되지 않은 권취시험에서 표면 균열(균열 수)을 비교한 그래프이다. 대기로부터 고립되지 않을 때는, 표면에서 생성된 균열 수는 최대 허용가능한 수를 초과한다. 아르곤 또는 헬륨과 같은 불활성 가스가 산화 방지를 위해서 질소 대신에 사용될 수 있는 반면, 질소는 비용에 있어서 더 우수하다.

본 발명에 따른 도금 강선이 두 단계 공정에 의해 얻어질 때, 도금 합금의 적당한 성장을 성취하기 위해서는, 제 1 단계에서 주로 아연으로 구성된 용융 아연 도금이 20초의 최대 도금 욕조 침지 시간 동안 코팅되고 제 2 단계에서 용융 아연 합금 도금이 20초의 최대 도금 욕조 침지 시간 동안 코팅될 필요가 있다. 도금이 긴 시간 동안 실행될 때, 합금층의 두께는 20μm를 초과하게 되고, 결과적으로 제 1 단계에서 주로 아연으로 구성된 용융 도금은 20초의 최대 도금 욕조 침지 시간 동안 코팅되고 제 2 단계에서 용융 아연 합금 도금이 20초의 최대 도금 욕조 침지 시간동안 코팅된다.

도 4는, 제 1 단계의 용융 아연 도금(침지 시간: 20초)에 의해 Fe-Zn 합금층이 15μm의 두께로 형성된 도금선을, Zn-10%Al-1%Mg 욕 조성을 사용하여 용융 아연 합금 도금(제 2 단계)을 실시한 경우에 있어서, 도금 욕조 침지 시간과 Fe-Zn 합금층 두께 사이의 관계를 나타낸 그래프이다. 상기 그래프는 제 2 단계의 용융 아연 합금 도금에서, 합금층의 두께는 20초 이하까지의 도금 합금 욕조 침지 시간에서는 성장이 적고, 합금층의 두께가 20μm 이하임을 나타낸다.

도금 후에, 상기 도금 강선의 도금 합금이 용융 상태에서 빠르게 냉각된다면, 각 상을 성장 없이 응고시키는 것이 가능하게 되고, 따라서 초미세한 도금 조직이 얻어진다. 만약 냉각이 더욱 강력하게 실행된다면, 덴드라이트는 도금 합금의 응고 조직으로서 형성된다. 상기 공정은 도금 합금을 응고시키기 위해 도금 욕조로부터 도금 강선이 끌어 당겨진 후 곧 바로 물 분사, 스팀 또는 수류에 의한 직접 냉각을 수반한다.

도금 강선의 냉각을 위해, 도금이 용융 상태로 유지되는 동안 냉각을 시작하는 것이 필요하다. 만약 응고가 대기 냉각의 결과로 발생한다면, 각각의 상은 응고하는 동안 성장하여 조대한 조직을 형성한다. 따라서 냉각 개시 온도는 도금 합금의 융점보다 높아야 한다. 또한, 낮은 점성을 가진 고온 용융 도금에 냉각수의 접촉은 도금 표면을 거칠게 만들며, 따라서 냉각 온도의 상한은 도금 합금의 융점보다 20℃ 높은 온도이다.

도금 강선의 성분 조성은, 중량 퍼센트로, C: 0.02 - 0.25%, Si: ≤ 1%, Mn: ≤ 0.6%, P: ≤ 0.04% 및 S: ≤ 0.04%를 함유한다.

C는 강의 강도를 결정하는 성분으로, 보통 도금 강선의 강도를 얻기 위해서 0.02% 이상으로 첨가되어야 한다. 반면, 만약 0.25% 이상으로 첨가된다면, 강도는 너무 높게 되어, 돌망태 등에 사용될 때 손으로 작업하여 묶을 수 없기 때문에 상한을 0.25%로 하였다.

Si는 강도를 증가시킴과 동시에 도금 부착성을 개선시키는 효과가 있다. 만약 Si 함량이 1% 이상이면 강도가 너무 높게 되고, 따라서 상한을 1%로 하였다.

Mn은 강도를 증가시킴과 동시에 강의 인성을 증가시키는 효과가 있다. 강도는 만약 Mn 함량이 0.6%이상이면 너무 높게 되고, 따라서 상한을 0.6%로 하였다.

P 및 S는 강의 취화(stiffening)를 일으킬 수 있고, 따라서 0.04% 이하로 제한되었다.

본 발명에 따라 얻어진 용융 아연 도금 강선 및 용융 아연 합금 도금 강선의 표면은 내식성을 더욱 강화시키기 위해서 비닐 염화물, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 및 플루오르 레진으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 중합체 형태로 코팅될 수도 있다.

실시예

각각 JIS G 3505 SWRM6 강선 재료의 표면에 코팅된 순수 Zn 도금을 포함하는 4mm 직경 강선이 표 1에 나타내어진 조건하에 Zn-Al-Mg계 아연 합금 도금으로 코팅되었고, 평가되었다. 비교를 위해, 다른 도금 조성, Fe-Zn 합금층 조직 및 도금 조직을 가진 강선이 동일한 방법으로 평가되었다.

각각의 도금 조직은 도금 강선의 단면을 연마한 후 EPMA에 의해 관찰되었다. 합금층 성분 분석은 2μm의 빔 직경으로 정량 분석에 의해 실행되었다.

내식성은 250 시간동안 연속 염수 분사 시험 전후의 무게 차이를 바탕으로 도금의 부식으로 인한 단위 면적당 부식 손실로서 평가되었다. 본 실험에서는 20g/m² 이하로 측정된 것을 합격으로 판정하였다.

가공성 평가를 위하여, 제작된 도금 강선을 6mm 직경의 강선에 6회 감고, 그 표면을 시각적으로 관찰하고 균열의 유무를 결정하였다. 균열 평가 후, 셀로판 테이프를 샘플위에 부착한 후 벗겨내었고, 도금 박리의 유무를 관찰하였다. 균열이 하나 이하이고 박리가 없는 것을 상기 시험에 있어서 합격으로 판정하였다.

표 1은 도금 조성, 합금층의 조성 및 두께, 도금 외층의 두께, 조직 및 β상 체적율과, 내식성(부식 감량), 가공성(권취 시험의 평가) 및 도금 욕조 드로스 생성과의 관계를 나타낸다.

발명예는, 모두 만족스러운 내식성 및 가공성을 나타내었고, 드로스 생성량이 적었다. 비교예 1-5는 본 발명에 의해 규정된 성분 조성의 범위를 넘어선 도금 합금 성분 조성을 가졌다. 비교예 1 및 2는 본 발명에 의해 규정된 하한보다 낮은 Mg 또는 Al 함량을 가졌고, 내식성이 저하되었다. 비교예 3-5는 본 발명에 의해 규정된 상한보다 위인 Mg 또는 Al 함량을 가졌고, 가공성이 저하되었으며 도금 욕조 드로스 생성량이 증가하였고, 조업의 어려움을 만들었다. 비교예 6 및 7은 본 발명에 의해 규정된 범위를 넘어선 도금 합금층 두께를 가졌고, 이로 인하여 가공성의 저하를 초래하였다. 비교예 8-10은, 도금 조직내에 β상이 본 발명에 의해 규정된 범위 외이고, 내식성이 저하되었다.

표 2는 도금 침지 시간, 및 제 2 단계의 용융 아연 합금 도금에 있어서 냉각 방법과 냉각 개시 온도와, 내식성 및 가공성의 관계를 Zn-10%Al-3%Mg 조성에 대해 나타낸다. 도금 조건이 본 발명에 의해 규정된 범위내에 있는 샘플이 만족스러운 결과를 나타내었다.

		도금 침지 시간(sec)		제 2 단계에서 용융 아연합금 도금		부식 감량	권취 시험
		제 1 단계	제 2 단계	냉각 방법	냉각 개시온도	부식 감량	권취 시험
발명예	12345678910	15111918861518918	18191110191810101918	물 분사증기 분사직접 수류(水流)증기 분사물 분사직접 수류증기 분사직접 수류직접 수류증기 분사	융점 +1℃융점 +1℃융점 +10℃융점 +10℃융점 +11℃융점 +11℃융점 +19℃융점 +19℃융점 +19℃융점 +19℃	○○○○○○○○○○	○○○○○○○○○○
비교예	12345678	1528161312151618	251012161512119	직접 수류증기 분사대기중 방냉대기중 방냉물 분사증기 분사물 분사증기 분사	융점 +10℃융점 +11℃냉각 없음냉각 없음융점 +35℃융점 +28℃융점 -10℃융점 -10℃	○○××××××	××××○○○○

상기한 바와 같이, 본 발명에 따라서, 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 아연 합금 도금 강선을 얻는 것이 가능하다.

또한, 비록 본 발명이 특히 강선에 관한 것이지만, 강 파이프 및 강 구조물에 적절하게 적용될 수 있는 기술이고, 따라서 산업 기술에 큰 공헌을 할 것으로 기대된다.

Claims

도금 합금의 평균 조성이, 중량 퍼센트로, Al: 4% ~ 20%, Mg: 0.8% ~ 5% 및 잔부 Zn을 함유하고, 도금-지철(base metal) 경계면에 중량 퍼센트로 Al: ≥4%, Mg: ≥1%를 함유하는 Fe-Zn 합금층이 20μm 이하의 두께로 존재하고,

상기 Fe-Zn 합금층의 외측상의 도금 합금층의 조직은 주로 Al-Zn으로 구성된 α상, Zn 단상 또는 Mg-Zn 합금상으로 구성된 β상, 및 Zn/Al/Zn-Mg 3원 공정상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선.
제 1 항에 있어서,

상기 도금 합금의 평균 조성은 추가로, 중량 퍼센트로, Si: ≤ 2%, Na: 0.001% ~ 0.1%, Ti: 0.01% ~ 0.1% 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선.
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 β상의 체적율이 20% 이하인 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 Fe-Zn 합금층의 외측상의 도금 합금층의 조직은 덴드라이트 조직인 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 Fe-Zn 합금층의 외측상의 도금 합금층의 조직은 과립상(granular) 결정 조직인 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 도금 강선의 성분 조성은, 중량 퍼센트로, C: 0.02% ~ 0.25%, Si: ≤ 1%, Mn: ≤ 0.6%, P: ≤ 0.04% 및 S: ≤ 0.04%를 함유하는 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선.
제 1 단계로서 주로 아연으로 구성된 용융 아연 도금으로 강선을 코팅하는 단계,

그 후 제 2 단계로서 중량 퍼센트로 Al: 4% ~ 20%, Mg: 0.8% ~ 5% 및 잔부 Zn의 평균 조성을 가진 용융 아연 합금 도금으로 제 1 단계에서 도금된 강선을 코팅하는 단계,

도금 강선을 도금 욕조로부터 끌어당기고, 끌어당긴 부분을 질소 가스로 퍼징하는 단계, 및

강선을 도금한 직후에 직접 물 분사, 스팀 또는 수류(水流)에 의해 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,

제 1 단계에서 용융 아연 도금은, 중량 퍼센트로, Al: ≤ 3% 및 Mg: ≤ 0.5%를 함유하는 용융 아연 도금인 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법.
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제 11 항에 있어서,

제 1 단계에서 용융 아연 도금으로 20초의 최대 도금 욕조 침지 시간동안 코팅하고, 제 2 단계에서 용융 아연 합금 도금으로 20초의 최대 도금 욕조 침지 시간동안 코팅하는 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법.
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제 11 항, 제 12 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

제 1 단계에서 용융 아연 도금으로 코팅하고 제 2 단계에서 용융 아연 합금 도금으로 코팅하는 단계에서, 도금 강선의 냉각을 위한 냉각 개시 온도를 도금 합금의 융점부터 융점보다 20℃ 위까지의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법.
제 11 항, 제 12 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서

도금 강선의 성분 조성은, 중량 퍼센트로, C: 0.02% ~ 0.25%, Si: ≤ 1%, Mn: ≤ 0.6%, P: ≤ 0.04% 및 S: ≤ 0.04%를 함유하는 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법.
도금 합금의 평균 조성이, 중량 퍼센트로, Al: 9% ~ 14%, Mg: 0.8% ~ 5% 및 잔부 Zn을 함유하고, 도금-지철(base metal) 경계면에 중량 퍼센트로 Al: ≥4%, Mg: ≥1%를 함유하는 Fe-Zn 합금층이 20μm 이하의 두께로 존재하고,

상기 Fe-Zn 합금층의 외측상의 도금 합금층의 조직은 주로 Al-Zn으로 구성된 α상, Zn 단상 또는 Mg-Zn 합금상으로 구성된 β상, 및 Zn/Al/Zn-Mg 3원 공정상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선.
제 18 항에 있어서,

상기 도금 합금의 평균 조성은 추가로, 중량 퍼센트로, Si: ≤ 2%, Na: 0.001% ~ 0.1%, Ti: 0.01% ~ 0.1% 중 1종 또는 2종 이상을 함유한 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선.
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제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,

상기 β상의 체적율이 20% 이하인 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,

상기 Fe-Zn 합금층의 외측상의 도금 합금층의 조직은 덴드라이트 조직인 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,

상기 Fe-Zn 합금층의 외측상의 도금 합금층의 조직은 과립상(granular) 결정 조직인 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,

상기 도금 강선의 성분 조성은, 중량 퍼센트로, C: 0.02% ~ 0.25%, Si: ≤ 1%, Mn: ≤ 0.6%, P: ≤ 0.04% 및 S: ≤ 0.04%를 함유하는 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선.
제 1 단계로서 주로 아연으로 구성된 용융 아연 도금으로 강선을 코팅하는 단계,

그 후 제 2 단계로서 중량 퍼센트로 Al: 9% ~ 14%, Mg: 0.8% ~ 5% 및 잔부 Zn의 평균 조성을 가진 용융 아연 합금 도금으로 제 1 단계에서 도금된 강선을 코팅하는 단계,

도금 강선을 도금 욕조로부터 끌어당기고, 끌어당긴 부분을 질소 가스로 퍼징하는 단계, 및

강선을 도금한 직후에 직접 물 분사, 스팀 또는 수류(水流)에 의해 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법.
제 26 항에 있어서,

제 1 단계에서 용융 아연 도금은, 중량 퍼센트로, Al: ≤ 3% 및 Mg: ≤ 0.5%를 함유하는 용융 아연 도금인 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법.
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제 26 항에 있어서,

제 1 단계에서 용융 아연 도금으로 20초의 최대 도금 욕조 침지 시간동안 코팅하고, 제 2 단계에서 용융 아연 합금 도금으로 20초의 최대 도금 욕조 침지 시간동안 코팅하는 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법.
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제 26 항, 제 27 항 및 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,

제 1 단계에서 용융 아연 도금으로 코팅하고 제 2 단계에서 용융 아연 합금 도금으로 코팅하는 단계에서, 도금 강선의 냉각을 위한 냉각 개시 온도를 도금 합금의 융점부터 융점보다 20℃ 위까지의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법.
제 26 항, 제 27 항 및 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서

도금 강선의 성분 조성은, 중량 퍼센트로, C: 0.02% ~ 0.25%, Si: ≤ 1%, Mn: ≤ 0.6%, P: ≤ 0.04% 및 S: ≤ 0.04%를 함유하는 것을 특징으로 하는 고내식성 및 우수한 가공성을 가진 도금 강선의 제조 방법.