KR100544463B1 - 몰리포스페이트 피막 처리 용액, 이를 이용한몰리포스페이트 피막형성방법 및 이로부터 제조된 피막을갖는 아연도금강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몰리포스페이트 피막 처리 용액, 이를 이용한 몰리포스페이트 피막형성 방법 및 이로부터 제조된 피막을 갖는 아연도금강판에 관한 것으로, 아연도금강판용 몰리포스페이트 피막처리용액에 있어서, 몰리브덴 3~16g/l, 인산 5~14g/l, 질산 8~50g/l 및 규불화수소 2~8g/l를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 아연도금강판용 몰리포스페이트 피막 처리 용액이 제공된다. 또한 아연도금강판을 몰리포스페이트 피막 처리용액에 침지하여 아연도금강판상에 몰리포스페이트 피막을 형성시키는 방법에 있어서, 40~60℃에서 아연도금강판을 상기 본 발명의 몰리포스페이트 피막 처리용액에 침지시킴을 특징으로하는 아연도금강판상에 몰리포스페이트 피막 형성방법이 제공된다.

본 발명에 따라 아연도금강판상에 크롬을 사용하지 않아 친환경적이며, 내식성 및 표면외관이 우수한 몰리포스페이트 피막을 형성할 수 있다.

아연도금강판, 몰리브덴, 몰리포스페이트 피막, 인산, 질산, 규불화수소

Description

몰리포스페이트 피막 처리 용액, 이를 이용한 몰리포스페이트 피막형성 방법 및 이로부터 제조된 피막을 갖는 아연도금강판{MOLYPHOSPHATE FILM SOLUTION FOR GALVANIZED STEELS AND FILM FORMING METHOD BY USING THE SAME AND THE GALVANIZED STEELS HAVING THE MOLYPHOSPHATE FILM}

본 발명은 친환경적 아연도금강판용 몰리포스페이트 피막 처리 용액, 이를 이용한 몰리포스페이트 피막형성 방법 및 이로부터 제조된 몰리포스페이트 피막을 갖는 아연도금강판에 관한 것이다. 보다 상세하게는 표면외관 및 내식성이 우수한 아연도금강판용 몰리포스페이트 피막 처리 용액, 이를 이용한 몰리포스페이트 피막형성 방법 및 이로부터 제조된 몰리포스페이트 피막을 갖는 아연도금강판에 관한 것이다.

통상 아연도금강판은 내식성을 확보하기 위해 크로메이트피막 처리를 행하고 있다. 그러나 크로메이트 처리용액이 사용되는 크롬 6가 이온은 발암성 물질로서 환경규제대상물질이다. 따라서 크롬피막처리에 대한 대체 물질을 개발하려는 시도가 진행되고 있다. 종래 일본공개특허 2419-76에는 침지방법으로 0.025~0.02M의 마그네슘 혹은 암모늄 몰리브데이트용액이 개시되어 있다. 또한 일본공고특허 14141- 76에는 침지방법에 암모니움 설페이트를 함유한 몰리브데이트용액을 사용하는 것이 기술되어 있다. 일본 고베사에서는 칼리움몰리브데이트용액에 인산기, 황산 및 초산첨가와 관련하여 인산기를 첨가하는 경우 내식성이 우수한 것으로 주장하고 있으나 표면외관에 대한 언급이 없어 기술적인 한계를 갖는다. 그러나, 상기 특허에 따라 몰리브데이트 피막을 형성하는데 장시간이 요구되며 또한 내식성도 우수하지 못하다. 한편, 본 발명자들이 강판의 내식성 및 표면외관을 향상시키기 위한 기술(특허 256355, 97-63082, 97-72731, 97-7273, 98-541)을 발표한 바 있다.

이와 같이 기존의 크로메이트피막에 대한 대체로써 몰리포스페이트 피막에 대한 많은 연구가 진행되고 있으나 내식성 향상의 기술적인 한계점을 보이고 있어 제철소 같은 연소 라인에서 생산하는데 어려움이 있다.

이에 본 발명의 목적은 크롬을 사용하지않아 인체 및 환경에 무해할 뿐만아니라 강판에 적용시 우수한 표면외관 및 내식성을 나타내는 아연도금강판용 몰리포스페이트 피막 처리 용액을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 피막 처리 용액을 이용하여 아연도금강판상에 몰리포스페이트 피막을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 의한 몰리포스페이트 피막을 갖는 아연도금강판을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1견지에 의하면,

아연도금강판용 몰리포스페이트 피막처리용액에 있어서, 몰리브덴 3~16g/l, 인산 5~14g/l, 질산 8~50g/l 및 규불화수소 2~8g/l를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 아연도금강판용 몰리포스페이트 피막 처리 용액이 제공된다.

본 발명의 제2견지에 의하면,

아연도금강판을 몰리포스페이트 피막 처리용액에 침지하여 아연도금강판상에 몰리포스페이트 피막을 형성시키는 방법에 있어서, 40~60℃에서 아연도금강판을 상기 본 발명의 몰리포스페이트 피막 처리용액에 침지시킴을 특징으로하는 아연도금강판상에 몰리포스페이트 피막 형성방법이 제공된다.

본 발명의 제3견지에 의하면,

상기 본 발명의 방법으로 형성된 몰리포스페이트 피막을 갖는 아연도금강판이 제공된다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

아연도금강판의 피막처리용액으로 사용되는 몰리포스페이트용액의 성분을 상기와 같이 조성하고 이를 상기 온도범위에서 아연도금강판에 적용함으로써 강판표면의 외관 및 내식성이 개선된다.

몰리브덴은 몰리포스페이트 피막처리용액의 주성분이며, 원자가가 5가 및 3가인 것으로 이루어진다. 초기 몰리브데이트피막의 구성은 주로 5가 몰리브덴으로 이루어지며, 이는 부식환경에서 강판표면에 손상을 입을 경우 5가의 몰리브덴이 3가의 몰리브덴으로 환원되면서 주위의 산소를 제거하여 안정한 산화물을 형성하면 서 강판 손상으로 인해 노출된 표면을 보호함으로써 더 이상의 부식 진행을 막아준다.

몰리브덴 농도의 범위가 3g/l이하에서는 몰리포스페이트피막을 형성하기 곤란하며 몰리브덴 농도의 범위가 16g/l이상인 경우에는 몰리포스페이트피막을 형성할 수 있으나 불량한 표면외관을 갖는다.

상기 인산은 몰리브덴과 함께 인산염피막을 형성하는 데 주요한 인자로 작용하며 질산 및 규불화수소는 강판과의 반응성을 위해 구성된다. 또한, 상기 인산, 질산 및 규불화수소는 피막형성시 몰리포스페이트 피막처리용액의 반응성을 향상시키기 위해 각각 상기한 양으로 조성된다. 즉, 인산, 질산 및 규불화수소는 그 함량이 각각 5~14g/l, 8~50g/l 및 2~8g/l로 제한되는데 이와 같은 범위에서 반응성이 향상되어 몰리포스페이트 피막이 잘 형성된다. 만일 상기 각 성분들의 농도가 상기 범위의 하한치이하인 경우 반응성을 충분히 확보하지 못해 몰리포스페이트피막을 얻는 데 오랜 시간이 걸리고, 각 성분들의 농도를 상기범위의 상한치이상으로 하면 반응성이 너무 강하여 몰리포스페이트피막 강판의 하지로 사용하는 전기아연도금강판 도금층이 용해될 우려가 있다.
본원 발명에 따른 상기 몰리포스페이트 피막처리용액에 대한 용매는 물이 사용된다.

상기와 같이 조성되는 몰리포스페이트 피막처리용액에 아연도금강판을 침지하여 아연도금강판상에 몰리포스페이트 피막을 형성한다. 이때 40~60℃에서 본 발명의 조성물에 아연도금강판을 침지하여 아연도금강판에 몰리포스페이트 피막을 형성한다. 피막 형성시 온도를 상기 범위로 제한한 이유는 40℃이하에서는 몰리브덴 피막형성의 지연으로 내식성이 열화되고 용액온도 60℃이상에서는 작업의 환경이 열화되는 문제점이 있다.

상기 본 발명의 몰리포스페이트 피막처리용액으로 형성된 피막을 갖는 전기강판은 내식성 뿐만아니라 표면외관이 우수한 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예 1

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 갖는 몰리포스페이트 피막 처리용액을 제조하였다. 이때 상기 몰리포스페이트 피막 처리용액 제조시 용매로는 물이 사용되었다.

이와 같이 제조된 피막 처리 용액에 아연도금강판을 45℃에서 부착량 변화에 따라 침지시간을 변화시켰으며 통상 6초간 침지시킨 다음, 상온에서 수세하고 공기건조하여 피막처리하였다. 그, 다음 상기 피막처리된 아연도금강판에 대하여 피막부착량, 표면외관, 내식성 및 용액안정성 등을 평가하였다. ICP를 사용하여 몰리브덴 및 인을 분석하여 피막부착량을 측정하였으며, 색차계를 사용하여 백색도 등 표면색상(표면외관)을 측정하였으며, 내식성은 ASTM B-117규격으로 백청 5% 발생 될 때까지의 소요시간으로 평가하였으며 그리고 용액안정성은 시간에 따른 용액의 변화를 관찰하였으며 용액의 탁도, 응집성 및 용액성분의 변화에 따라 이러한 변화가 거의 없는 경우 우수, 미미한 변화가 있는 경우 양호 그리고 변화가 많이 일어난 경우 불량으로 평가하였다.

구분		몰리브덴(g/l)	인산 (g/l)	질산 (g/l)	규불화수소(mg/㎡)	피막부착량(mg/㎡)	내식성 (SST,hrs)	표면외관	용액안정성
발명예	1	5	10	30	5	61	60	◎	◎
	2	10	10	30	5	63	60	◎	◎
	3	15	10	30	5	65	60	◎	◎
비교예	1	2	10	30	5	26	6	×
	2	25	10	30	5	46	24	×	×
발명예	4	12	6	30	5	65	60	◎	◎
	5	12	10	30	5	65	60	◎	◎
	6	12	13	30	5	65	60	◎	◎
비교예	3	20	3	30	5	22	7	×
	4	20	20	30	5	34	23	×	×
발명예	7	12	10	15	5	66	60	◎	◎
	8	12	10	25	5	67	60	◎	◎
	9	12	10	40	5	66	60	◎	◎
비교예	5	12	10	5	5	25	12	×
	6	12	10	55	5	32	32	×	×
발명예	10	12	10	30	3	65	60	◎	◎
	11	12	10	30	5	65	60	◎	◎
	12	12	10	30	7	65	60	◎	◎
비교예	7	12	10	30	1	22	15	×
	8	12	10	30	13	26	29	×	×

◎: 우수,

: 양호, ×: 불량

상기 표 1에서 알수 있듯이, 몰리브덴, 인산, 질산 및 규불화수소가 본 발명의 조성범위로 함유된 몰리포스페이트 피막처리용액은 용액 안정성에 우수할 뿐만아니라, 이를 이용하여 아연도금강판 처리시 내식성 및 표면외관이 우수한 것이다.

실시예 2

하기 표 2에 나타낸 바와 같은 여러 온도에서 행한 것을 제외하고, 상기 실시예 1의 발명예 2 용액인 몰리포스페이트 피막 처리 용액을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 피막처리하여 피막 부착량 및 내식성을 측정하였다.

구분		처리온도(℃)	부착량(mg/㎡)	내식성(SST,hrs)
발명예	13	45	63	40
	14	53	65	40
	15	57	68	40
비교예	9	35	31	10

상기 표 1 및 표 2에서 알수있는 바와 같이, 본 발명의 몰리포스페이트 피막 처리용액은 내식성, 표면외관 및 용액안정성이 모두 우수하였으며, 이와 비교시 본 발명의 조성 범위를 만족하지 못하는 비교예의 경우에는 상기 특성을 모두 만족하지 못하였으며, 또한 처리 온도에 있어서 본 발명의 범위내에서 부착량이 비교예에 비하여 상당히 높게나타났으며 뿐만아니라 내식성도 우수하게 나타났다.

본 발명의 아연도금강판용 몰리포스페이트 피막 처리 용액은 아연도금강판상에 내식성 및 표면외관이 우수한 몰리포스페이트 피막을 형성할 수 있으며 또한 크롬을 사용하지않아 인체 및 환경에 무해하다.

Claims (3)

1. 아연도금강판용 몰리포스페이트 피막처리용액에 있어서, 몰리브덴 3~16g/l, 인산 5~14g/l, 질산 8~50g/l 및 규불화수소 2~8g/l을 포함하여 구성되며 용매로서 물을 사용함을 특징으로 하는 아연도금강판용 몰리포스페이트 피막 처리 용액.
2. 아연도금강판을 몰리포스페이트 피막 처리용액에 침지하여 아연도금강판상에 몰리포스페이트 피막을 형성시키는 방법에 있어서, 40~60℃에서 아연도금강판을 제 1항의 몰리포스페이트 피막 처리용액에 침지시킴을 특징으로하는 아연도금강판상에 몰리포스페이트 피막 형성방법.
3. 제 2항의 방법으로 형성된 몰리포스페이트 피막을 갖는 아연도금강판.