KR100544626B1 - 아연계 도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성 동시 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명은 아연계 전기도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성을 평가하는 방법에 관한 것으로서, 시편(1)에 다이아몬드 팁(2)으로 수직힘을 가하는 단계와; 시편이송장치(4)로 시편(1)을 이동시켜 도금층을 박리시키는 단계와; 상기 도금층이 박리될 때 발생하는 음파를 음파측정기(5)로 측정하는 단계와; 측정된 아날로그 음파신호를 아날로그/디지털 변환기(8)에 의해 디지털 신호로 변환하는 단계와; 변환된 디지털 음파신호를 컴퓨터(9)에 인가하여 도금밀착성을 측정하는 단계와; 램프(10)의 광을 시편(1)에 조사하는 단계와; 시편(1)에서 반사되는 반사광을 광파이버(6)와 광커플러(21)를 통해 디지털 카메라(7)로 포착하는 단계와; 상기 디지털 카메라(7)에 포착된 도금층의 영상을 컴퓨터(9)로 전송하는 단계와; 상기 도금층의 영상에서 파우더가 발생하는 시점의 거리와 그때 다이아몬드 팁(2)에 가해준 힘을 연관시켜 파우더가 발생하기 시작할 때의 힘으로 아연계 도금강판의 파우더링성을 측정하여 정량화 하는 단계로 이루어져 간편하고 정량화된 평가방법으로 추가장치 및 작업이 필요 없는 경제적 효과가 있는 아연계 도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성 동시 측정방법이다.

Description

아연계 도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성 동시 측정방법{A METHOD FOR EVALUATING THE ADHESION AND POWDERING OF Zn-/BA SED COATINGS ON STEEL}

본 발명은 아연계 전기도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성을 평가하는 방법에 관한 것으로서, 특히 스크래치를 이용하여 도금밀착성을 평가함과 동시에 파이버 광학 현미경을 이용하여 파우더링성을 평가하는 아연계 도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성 동시 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기도금강판은 표면이 미려하고 내식성이 우수하기 때문에 자동차용 강판으로 폭넓게 사용되며, 이때 필수적으로 굽힘가공을 받게된다. 이러한 굽힘가공의 압축부 즉, 내각쪽에서 발생하는 분상의 도금층을 파우더링(powdering)이라고 칭하며, 소지강판과 도금층 사이의 박리되는 현상을 도금밀착성이라고 한다. 파우더링이 발생할 경우 표면 외관 및 내식성의 저하를 초래하며 가공중에 파우더가 많이 발생하면 가공의 어려움을 초래하게 된다. 또한 굽힘 가공 후 도금층이 박리되는 커다란 문제점이 발생됨으로 아연계 도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성 평가는 품질특성 평가의 필수항목이다.

아연계 도금강판의 도금밀착성을 측정하는 종래 방법으로는 테이프 테스트방법, 풀오프(pull-off)테스트방법 및 스크래치 테스트방법 등이 통상적으로 사용되고 있으나 그중 테이프 테스트방법은 도금층이 얇고 밀착성이 약한 도금시편에 사용되며, 풀오프(pull-off)테스트방법은 도금층에 접착제를 붙여서 일정한 힘으로 도금층을 떼어내는 방법으로 주로 수지 도금시편에 쓰이는 것이나 이는 밀착성이 우수한 금속도금에 있어서의 도금밀착성은 측정하기 어렵다고 하는 단점을 가지고 있다. 또한 스크래치 테스트방법은 경도가 높은 아연계 도금강판의 금속도금층에 다이아몬드 팁을 이용 스크래치를 발생시켜 도금층과 소지층이 떨어져 나올때의 음파신호를 측정하여 도금의 밀착성을 측정하는 방법이나 이는 아연계 도금강판과 같이 도금층이 연하면서 밀착성이 좋은 물질에 대해서는 도금밀착성을 측정하기 어렵다고 하는 문제점이 있다.

도 1은 상기한 도금밀착성 측정방법중 스크래치 테스트방법에 사용되는 종래 도금밀착성 측정장치의 개략적인 구성도로서, 시편(1)에 다이아몬드 팁(2)을 수직이송장치(3)를 통하여 일정한 속도로 힘을 가해 가면서 시편이송장치(4)를 통해 시편(1)을 이동시켜 스크래치를 형성시킨다. 이때 도금층이 박리되면서 음파가 발생되는 데 이 음파를 음파측정장치(5)로 측정하여 가해준 힘과 연관시켜 도금밀착성을 측정하게 된다.

그러나 이러한 종래 스크래치 테스트방법으로는 도금층의 파우더링성을 측정할 수 없으며, 아연계 도금강판과 같이 도금 두께가 두껍고 연한 도금층의 밀착성 측정이 어려운 실정이다. 두꺼운 도금층의 밀착성을 측정하기 위하여 미국특허 제4,856,326호에서는 10㎛인 다이아몬드 팁을 이용하고 다이아몬드 팁을 시편에 미세각도로 경사지게 설치하여 도금 밀착성을 측정하고 있으나, 이 장치는 경사각도를 측정하고 제어하는 추가 장치가 필요할 뿐만 아니라 아연계 도금강판 처럼 연한 도금층을 가진 시편은 다이아몬드 팁이 도금층을 헤치고 나가기 때문에 도금 밀착성을 측정할 수 없다고 하는 단점이 있다.

한편 파우더링성을 평가하는 방법으로는 록포밍(Lock forming), 원형컵 드로잉(Cup drawing) 및 굽힘시험 등이 종래부터 통상적으로 사용되고 있으며, 이중 록포밍은 시편두께가 제한되는 단점이 있고, 원형컵 드로잉은 특별한 기기장치가 필요하며 시험방법이 복잡한 단점이 있는 반면에 굽힘시험은 소재 두께의 제한이 없으며 시험방법이 간단하여 널리 국제적으로 사용되고 있다.

그러나 굽힘시험을 이용한 파우더링성 평가의 경우 소재의 두께, 도금량 등에 따른 특별한 규정이 없으며, 이로 인해 두께 및 도금량이 다른 경우 판두께의 증가에 따른 압축응력의 증가에 의해 파우더링성이 열화되는 문제가 있다. 뿐만 아니라 굽힘부위에서 셀로판 테이프를 분리시켜 분상된 도금층의 양을 육안으로 평가하기 때문에 정성적인 평가만이 가능하다는 문제점이 있다.

도 2는 상기한 파우더링성 평가방법중 종래의 굽힘시험방법을 설명하기 위한 도면으로서 도 2a에 나타낸 바와 같이 셀로판 테이프(11)를 밀착시킨 시편(1)을 셀로판 테이프(11) 접착부위가 상부펀치(12) 쪽을 향하도록 하여 하부다이(13) 상에 올려 놓은 후 시편(1)의 중앙부에 상부펀치(12)를 밀착시키고 서서히 상부펀치(12)에 하중을 가하여 시편의 내각이 60°가 되도록 서서히 굽힌다. 그 다음 도 2b에 도시한 바와 같이 굽힘장치의 상부펀치(12) 및 하부다이(13)를 평판형 다이(14)로 교체한 후 V자형으로 구부러진 시편(1)에 압력을 가하여 시편(1)을 평평하게 편 후 굽힘부위에서 셀로판 테이프(11)를 분리시켜 분상된 도금층의 양을 육안 혹은 색차계 등을 이용하여 비교한 뒤 파우더링성을 평가한다.

그러나 이러한 종래의 파우더링성 평가방법에서는 상기한 바와 같이 일본국 특허공개 소56-91623호에서는 시편의 두께에 따라 V형 내각의 간극을 달리 할 수 없으며 두께가 두꺼울 경우 굴곡시험기에서 두께가 얇은 시편 대비 많은 압축변형을 받게 되어 두께가 얇을 경우에 파우더링성이 상대적으로 열화되게 나타나는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 보안하기 위해 압축응력을 보정하는 방법도 소개되어 있으나 파우더링성이 좋은 전기도금강판의 경우 분산된 도금층의 양이 작아서 압축응력을 보정하여야 하는지의 구별이 어려울 뿐만 아니라 육안으로 평가하기 때문에 정성적인 평가만이 가능하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 도금강판의 밀착성 및 파우더링성을 측정하는 방법에서 발생되는 문제점 및 단점들을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 다이아몬드 팁을 이용하여 아연계 전기도금강판에 일정한 힘을 점차 가하므로써 도금층이 박리될 때 발생하는 음파의 측정으로 밀착성을 측정함과 동시에 파이버 광학현미경을 이용하여 파우더가 발생하는 시점을 파악하고, 그때 가해준 힘과 연관시켜 파우더링을 평가하는 아연계 도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성 동시 측정방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본발명 아연계 도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성 동시 측정방법은 시편(1)에 다이아몬드 팁(2)으로 수직힘을 가하는 단계와; 시편이송장치(4)로 시편(1)을 이동시켜 도금층을 박리시키는 단계와; 상기 도금층이 박리될 때 발생하는 음파를 음파측정기(5)로 측정하는 단계와; 측정된 아날로그 음파신호를 아날로그/디지털 변환기(8)에 의해 디지털 신호로 변환하는 단계와; 변환된 디지털 음파신호를 컴퓨터(9)에 인가하여 도금밀착성을 측정하는 단계와; 램프(10)의 광을 시편(1)에 조사하는 단계와; 시편(1)에서 반사되는 반사광을 광파이버(6)와 광커플러(21)를 통해 디지털 카메라(7)로 포착하는 단계와; 상기 디지털 카메라(7)에 포착된 도금층의 영상을 컴퓨터(9)로 전송하는 단계와; 상기 도금층의 영상에서 파우더가 발생하는 시점의 거리와 그때 다이아몬드 팁(2)에 가해준 힘을 연관시켜 파우더가 발생하기 시작할 때의 힘으로 아연계 도금강판의 파우더링성을 측정하여 정량화 하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 아연계 도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성 동시 측정방법을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 채용된 스크래치장치의 구성도로서, 스크래치장치는 다이아몬드 팁(2)과 음파측정기(5) 및 광파이버(6)를 이용한 디지털 카메라(7)등으로 구성되어 있다. 먼저 시편(1)을 잘 고정시킨 다음에 수직이송장치(3)에 고정된 코일(22)을 통하여 다이아몬드 팁(1)으로 시편(1)에 180∼220N/min의 속도로 힘을 가하면서 시편이송장치(4)를 18~22㎜/min의 속도로 이동시켜 도금층을 박리시키고, 도금층이 박리될 때 발생하는 음파를 음파측정기(5)로 측정하여 측정된 아날로그 음파신호를 아날로그/디지털 변환기(8)를 통해 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터(9)로 인가함으로써 도금밀착성을 측정하게 된다. 또한 램프(10)의 광을 시편(1)에조사하여 반사광에 의한 도금층의 스크래치 영상을 광파이버(6)와 광커플러(21)를 통해 카메라(7)로 포착하여 컴퓨터(9)로 전송한다. 이때 스크래치 영상에서 파우더가 발생하는 시점을 찾아 그때 즉, 파우더가 발생하기 시작 할 때 가해준 힘을 알아내서 아연계 도금강판의 파우더링성을 측정하여 정량화 시킨다. 이러한 과정을 3㎜ 간격으로 3회 반복하여 재현성 있는 도금 밀착성과 파우더링성을 측정하게 된다.

도 4는 스크래치장치에서 측정한 음파신호의 파형도로서, 도 4a는 종래 스크래치장치에서 측정한 음파신호의 파형도, 도 4b는 본 발명에서 채용한 스크래치장치에서 측정한 음파신호의 파형도이다.

도 4에 나타난 음파신호의 파형도는 크기가 800㎛ 이상인 다이아몬드 팁(2)을 이용하여 도금층에 180∼220N까지 힘을 가하고 시편(1)을 18∼22㎜/min의 속도로 이동시키면서 스크래치를 발생시켜 도금층이 박리될 때 발생하는 음파신호를 측정한 것으로 음파신호가 처음으로 발생될 때에 도금층에 가한 힘이 도금 밀착성을 나타낸다. 종래 밀착성 측정장치인 스크래치 장치는 다이아몬드 팁(2)의 크기가 800㎛ 이하이기 때문에 다이아몬드 팁(2)이 도금층을 헤치고 나가 도금층이 박리될 때의 음파신호를 측정할 수 없기 때문에 아연계 도금강판의 밀착성을 측정할 수 없게 된다.

도 5는 본 발명에서 채용한 스크래치장치에 의한 시편의 스크래치 영상을 나타낸 도면으로서, 도 5a는 파우더가 많이 발생되는 시편의 스크래치 영상이고, 도 5b는 파우더가 적게 발생되는 시편의 스크래치 영상이다.

도 5에 나타난 스크래치 영상은 크기가 800㎛ 이상인 다이아몬드 팁(2)을 이용하여 도금층에 180∼220N까지 힘을 가하고 시편(1)을 18∼22㎜/min의 속도로 이동시키면서 스크래치를 발생시킬 때 도금 강판에 파우더가 발생하게 되는데 파우더가 발생되는 처음시점과 그때 가해준 힘을 찾아 파우더링성을 정량화 시킨 측정 결과로서, 종래에는 파우더의 양을 가지고 육안에 의한 정성적 으로 파우더링성을 파악하였으나 본 발명에서 채용한 스크래치장치를 통해서는 파우더가 시작될 때의 스크래치 영상을 광파이버(6)를 통해 카메라(7)로 포착하여 그 시점에서의 수직응력을 측정하기 때문에 보다 세밀하게 정량화된 파우더링성을 평가 할 수 있다.

상기한 바와 같이 본발명 아연계 도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성 동시 측정방법은 아연계 도금강판의 밀착성 및 파우더링성을 평가하는데 있어서 종래 스크래치장치로는 밀착성이 우수하며 연한 도금층의 도금밀착성을 측정하기 어려우며 또한 파우더링성 측정이 불가능한 단점을 개선하여 측정가능하고, 종래 파우더링성 측정장치인 굽힘장치는 파우더링성을 테이프 테스트로 평가하기 때문에 정성적 평가만 가능하다는 단점을 개선하여 간편하고 정량화된 평가방법으로 추가장치 및 작업이 필요 없이 파우더링성을 측정할 수 있어 매우 경제적인 효과가 있다.

도 1은 도금밀착성 측정방법중 스크래치 테스트방법에 사용되는 종래 도금밀착성 측정장치의 개략적인 구성도,

도 2a, 도 2b는 파우더링성 평가방법중 종래의 굽힘시험방법을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명에 채용된 스크래치장치의 구성도,

도 4는 스크래치장치에서 측정한 음파신호의 파형도로서, 도 4a는 종래 스크래치장치에서 측정한 음파신호의 파형도, 도 4b는 본 발명에서 채용한 스크래치장치에서 측정한 음파신호의 파형도이다.

도 5는 본 발명에서 채용한 스크래치장치에 의한 시편의 스크래치 영상을 나타낸 도면으로서, 도 5a는 파우더가 많이 발생되는 시편의 스크래치 영상이고, 도 5b는 파우더가 적게 발생되는 시편의 스크래치 영상이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

1 : 시편 2 : 다이아몬드 팁

3 : 수직이송장치 4 : 시편이송장치

5 : 음파측정기 6 : 광파이버

7 : 디지털 카메라 8 : 아날로그/디지털 변환기

9 : 컴퓨터 10 : 램프

11 : 셀로판 테이프 12 : 상부펀치

13 : 하부다이 14 : 평판형 다이

21 : 광커플러 22 : 코일

Claims (4)

1. 시편(1)에 다이아몬드 팁(2)으로 수직힘을 가하는 단계와; 시편이송장치(4)로 시편(1)을 이동시켜 도금층을 박리시키는 단계와; 상기 도금층이 박리될 때 발생하는 음파를 음파측정기(5)로 측정하는 단계와; 측정된 아날로그 음파신호를 아날로그/디지털 변환기(8)에 의해 디지털 신호로 변환하는 단계와; 변환된 디지털 음파신호를 컴퓨터(9)에 인가하여 도금밀착성을 측정하는 단계와; 램프(10)의 광을 시편(1)에 조사하는 단계와; 시편(1)에서 반사되는 반사광을 광파이버(6)와 광커플러(21)를 통해 디지털 카메라(7)로 포착하는 단계와; 상기 디지털 카메라(7)에 포착된 도금층의 영상을 컴퓨터(9)로 전송하는 단계와; 상기 도금층의 영상에서 파우더가 발생하는 시점의 거리와 그때 다이아몬드 팁(2)에 가해준 힘을 연관시켜 파우더가 발생하기 시작할 때의 힘으로 아연계 도금강판의 파우더링성을 측정하여 정량화 하는 단계로 이루어진 아연계 도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성 동시 측정방법.
2. 제1항에 있어서, 시편(1)에 다이아몬드 팁(2)으로 수직힘을 가할 때 180∼220N/min 속도로 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 아연계 도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성 동시 측정방법.
3. 제1항에 있어서, 시편이송장치(4)로 시편(1)을 이동시킬 때의 시편이동속도가 18∼22㎜/min인 것을 특징으로 하는 아연계 도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성 동시 측정방법.
4. 제1항에 있어서, 다이아몬드 팁(2)의 크기가 800㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 아연계 도금강판의 파우더링성 및 도금밀착성 동시 측정방법.