KR100568349B1 - 표면외관 및 내식성이 우수한 합금 도금강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Zn계 합금도금강판에 관한 것으로, 그 목적은 내식성향상원소인 Mg에 의한 급격한 산화방지를 위해 Al과 Sr, Be, Li성분을 첨가함으로써 용융금속욕 표면에 생성되는 드로스를 효과적으로 억제하여 내식성 및 표면외관 우수한 합금 도금강판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, Al: 0.5~20.0중량%, Mg : 0.2~16.0중량%, Sr, Be, Li에서 선택된 1종 또는 2종이상: 0.01~1.0중량%, 나머지는 Zn으로 조성되는 도금층을 갖는 내식성 및 표면외관이 우수한 합금도금강판에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

합금도금, 마그네슘, 알루미늄, 드로스, 내식성, 표면외관

Description

표면외관 및 내식성이 우수한 합금 도금강판{Hot-dip galvanized steel sheet with zinc alloy to be excellent corrosion resistance and surface appearance}

본 발명은 Zn계 합금도금강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내식성향상원소인 Mg에 의한 급격한 산화방지를 위해 Al과 Sr, Be, Li성분을 첨가함으로써 용융금속욕 표면에 생성되는 드로스를 효과적으로 억제하여 내식성 및 표면외관 우수한 합금 도금강판에 관한 것이다.

아연 도금 처리한 강재에서는, 산화전위가 더 높은 아연이 소지철보다 먼저 용해되는 희생방식작용과 아연의 부식생성물이 치밀하여 부식을 지연시키는 부식억제작용등에 의해 부식으로부터 철강을 보호한다. 그렇지만, 부식환경이 날로 악화되고, 자원 및 에너지 절약 차원에서 내식성 향상에 많은 노력을 기울이고 있다. 최근 들어 이러한 노력의 성과로 도금욕에 Mg을 첨가하여 내식성을 대폭적으로 향상시키는 성과를 얻고 있다. 그러나, Mg 원소는 산화성이 강하여 용융상태에서 대기에 노출되면 산화반응이 일어나서 반응물(드로스)이 생기고, 드로스는 작업성을 나쁘게하고 도금표면에 부착되어 표면외관을 해치는 문제들이 드러나고 있다.

일본 공개특허공보 평11-199956공지기술은 Zn-Al-Mg합금계 도금강판에서 강산화성으로 드로스를 발생하기 때문에 1.0중량%까지 첨가량이 제한받고 있는 마그네슘금속의 첨가량을 최고 4.0중량%까지 확대할수 있는 기술이다. 물론 Mg첨가량 증가에 따른 내식성이 높아지는 효과를 얻고 있다. 3~10중량%범위로 Al을 첨가함으로서 드로스생성을 억제하는 것과 함께 내식성향상도 도모하고 있다.

이와 같이 용융아연 도금욕중에 Mg을 첨가하여 내식성을 향상시키는 종래의 기술에서는 용융금속욕 표면에서 일어나는 급격한 산화반응을 방지하기 위해서 다량의 Al을 첨가하는 것이 불가피하고, 그 결과 도금밀착성이 열화와 합금층이 형성되는 등의 문제를 초래하고 있어 이를 극복할 수 있는 방안이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용융금속욕 표면에 생성되는 드로스를 효과적으로 억제하여 내식성 및 표면외관 우수한 합금 도금강판을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 합금도금강판은, Al: 0.5~20.0중량%, Mg : 0.2~16.0중량%, Sr, Be, Li에서 선택된 1종 또는 2종이상: 0.01~1.0중량%, 나머지는Zn으로 조성되는 도금층을 갖는다.

나아가, 도금층조성에서 상기 Mg과 Al이 다음의 관계, Al(중량%) ≥0.55 x Mg(중량%) + 0.4을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 Mg과 Sr, Be, Li중 선택된 1 또는 2종이상은 다음의 관계, Sr, Be, Li중 선택된 1 또는 2종이상의 합(중량%) ≥0.04 x Mg(중량%)을 만족하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

일반적으로 아연 도금층에 Mg을 첨가하여 내식성이 현저히 향상되는 것으로 알려져 있으나, Mg성분을 첨가하면 용융금속욕의 산화가 심해지고, 도금작업이 곤란하다. 따라서, 본 발명에서는 Al과 Sr, Be, Li성분을 첨가하여 용융금속욕의 산화을 방지하는데, 특징이 있다. 본 발명의 도금층조성의 성분한정이유에 대하여 설명한다.

·Mg:0.2~16.0중량%

도금층 중에 Mg의 첨가에 의해서 내식성 향상에 효과가 있는데, 0.2중량%미만에서는 효과가 충분하지 못하고, 첨가량에 따라 그 효과는 증대되지만, 함량이 증가할수록 증가율이 떨어지므로 16.0중량%이하로 한정하는 것이 바람직하다.

·Al: 0.5~20.0중량%

도금층 중에 Al 은 도금층과 소지철이 반응하여 생성되는 Zn-Fe합금층을 억제하는 효과가 있고, Mg가 첨가된 용융 금속욕에서 표면의 산화를 방지하는 효과가 있다. Zn-Fe합금층을 억제하기 위해서는 0.18중량%이상이면 충분하지만, Sr, Be, Li등과 함께 첨가될 경우 용융금속욕 표면의 산화를 방지하기 위해서는 적어도 0.5중량%이상을 첨가하는 것이 바람직하다. Al의 함량이 20.0중량%을 초과하면 Fe-Al계 드로스가 생성되어 도금밀착성이 열화되고 합금용융 온도가 상승하여 열에너지 소비가 증가하여 불리하다.

Sr, Be, Li의 그룹에서 선택된 1종 또는 2종이상: 0.01~1.0중량%

Sr, Be, Li은 Mg와 함께 첨가하는 경우 용융금속욕의 산화를 방지하는데 그 첨가량이 0.01중량%이상되어야 효과가 있으며, 1.0중량%를 초과하면 임계에 편석하여 입계부식을 촉진한다.

상기한 도금층조성에서 Al함량과 Mg함량은 하기식(1)를 만족하면 산화를 방지할 수 있는 효과가 증진된다.

[관계식 1]

Al(중량%) ≥0.55 x Mg(중량%) + 0.4

또한, Sr, Be, Li함량도 Mg과 관계식 2를 만족하도록 첨가되면 Mg산화를 억제하는데 매우 효과적이다.

[관계식 2]

Sr, Be, Li중 1 또는 2종이상의 합(중량%) ≥0.04 x Mg(중량%)

본 발명에서는 Mg의 산화를 억제하는데 효과적인 Al함량과 Sr, Be, Li함량을 설계한 것인데, Sr, Be, Li등의 원소는 용융금속욕 표면의 산화방지에 있어 Al보다 효과가 커서 Al함량을 과도하게 많이 함유하지 않아도 Mg산화를 방지할수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

강판의 두께와 폭과 길이가 각각 0.8mm x 110mm x 220mm인 경질 냉연 강판을 아세톤에 침지시킨 상태로 초음파로 세척하여 표면의 이물질과 기름을 제거하여 시편을 준비한다. 준비된 시편은 10%수소-90%질소인 환원분위기에서 요구되는 기계적 성질에 적합하게 700~820℃로 열처리한 다음, 도금욕의 온도와 같게 되도록 냉각하고 용융금속욕에 침적하여 도금한다. 약 3초간 침적후 끌어올려서 에어 와이프(Air Wiper)로 도금부착량이 약 150g/m2(편면)으로 조정하고 약 10℃/초의 냉각속도로 약 350℃까지 냉각하여 응고시킨다.

각종 물성을 측정하는 방법은 하기의 방법으로 실시하였다.

(1) 도금층 조성분석 : 희석한 염산 적당량과 인히비터 1~2방울을 떨어뜨린 용액으 로 도금층을 용해하여, 그 용액을 ICP(Inductively couples plasma)로 측정하였다.

(2) 내식성 : 각 도금조성으로 제조된 도금시편의 무게를 측정해 놓는다. 그 다음 SST에 의한 부식촉진시험을 120시간동안 실시한다. 그후 부식생성물을 제거하고 무게감량을 측정한다. 무게감량은 작을 수록 내식성이 우수한 것을 의미한다.

0 : 무게감량이 10g/m2미만

△: 무게감량이 10 ~ 30g/m2

x : 무게감량이 30 ~ 90g/m2

(3) 드로스억제효과 : 용융금속욕 표면을 1시간동안 대기에 방치했을 때 표면에 발생되는 드로스를 육관관찰

0 : 드로스가 거의 발생되지 않음

△: 드로스발생이 약간 관찰되나, 도금층에 부착되지 않음.

x : 드로스 발생으로 도금처리하기가 곤란하며, 도금층에 부착되어 표면외관을 저해

(4) Zn-Fe합금층 : 단면조직을 현미경으로 관찰

○: 합금층 형성을 관찰할수 없고, 도금밀착성이 양호

△: 합금층이 약간 형성되었지만, 도금밀착성은 양호

x : 합금층 형성이 뚜렷하고, 도금밀착성이 불량

(5) 입계편석: SEM으로 표면을 관찰

○: 입계편석이 거의 관찰되지 않음

△: 입계편석이 약간 관찰

x : 입계편석이 뚜렷하고 입계부식

다음과 같은 조건으로 물성을 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에서 알수 있는 바와 같이, 도금층이 0.5~20.0중량%의 Al, 0.2~16.0중량%의 Mg, 0.01~1.0중량%의 Sr, Be, Li중 1 또는 2종이상을 포함하는 조성에서는 드로스억제 효과가 있고, Zn-Fe합금층 혹은 입계편석이 없는 내식성이 우수한 도금강판을 얻을 수 있었다. 또한, 식(1) 또는 (2)을 만족하는 도금층조성에서는 그 특성이 더욱 좋았다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의해 용융금속욕 표면의 드로스 발생을 억제하여 외관이 미려한 Zn-Al-Mg계 도금강판의 제조방법이 제공되어, 제조시 작업성이 개선되어 생산성을 향상시킬수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. Al: 0.5~20.0중량%, Mg : 0.2~16.0중량%, Sr, Li에서 선택된 1종이상: 0.01~1.0중량%, 나머지는Zn으로 조성되는 도금층을 갖는 내식성 및 표면외관이 우수한 합금도금강판.
2. 제 1항에 있어서, 상기 Mg과 Al이 다음의 관계, Al(중량%) ≥0.55 x Mg(중량%) + 0.4을 만족하는 내식성 및 표면외관이 우수한 합금도금강판.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 Mg과 Sr, Li중 선택된 1종이상은 다음의 관계, Sr, Li중 선택된 1 또는 2종이상의 합(중량%) ≥0.04 x Mg(중량%)을 만족하는 내식성 및 표면외관이 우수한 합금도금강판.