KR100775241B1 - Ｚｎ－Ｍｇ 합금도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 Zn-Mg 합금도금강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서,소지강판과 Zn-Mg 합금피막과의 사이에 Al-Si합금피막이 형성됨으로써 밀착력 및 내식성이 보다 향상된 Zn-Mg 합금도금강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명은 소지강판 위에 Al-Si 합금피막이 형성되고, 이 Al-Si 합금피막위에 Zn-Mg 합금피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 Zn-Mg 합금도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 밀착력 및 내식성이 우수한 Zn-Mg 합금도금강판을 제공할 수 있다.
Zn-Mg합금, 도금, 밀착력, 내식성, 증착

Description

Ｚｎ－Ｍｇ 합금도금강판 및 그 제조방법{Zn-Mg Alloy Layer Coated Steel Sheet and Method for Manufacturing the Coated Steel Sheet}
도 1은 본 발명에 부합되는 Zn-Mg 합금도금강판의 단면모식도
본 발명은 Zn-Mg 합금도금강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는
Zn-Mg 합금피막층과 소지강판과의 사이에 Al-Si 합금피막을 형성함으로써 밀착성 및 내식성이 현저히 향상된 Zn-Mg 합금도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Zn-Mg 합금도금강판은 다른 아연-합금 도금 강판에 비하여 내식성, 용접성 등에서 매우 우수한 성능을 나타낸다.
그러나, 기존의 용융아연도금 방법으로는 Mg 에서 발생되는 퓸(Fume)이 인체에 매우 위독한 물질로서 대기 오염을 유발하고 작업자의 안전성의 문제를 야기할 수 있으므로 극히 제한적으로 생산되고 있다.
반면에, 진공 챔버에서 증착(증발열, 이온빔 및 스퍼터링)하는 방법에 의하여 제조될 경우 우수한 Zn-Mg 피막을 얻을 수 있으나, 용융아연도금법에 비하여 소지철과 피막층의 밀착력이 현저히 떨어진다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선시키기 위한 기술로는 EP 0730045A2, USP 5,002,837 및 JP-248424를 들 수 있다.
상기 EP 0730045A2 에는 Mg 조성을 변화시키면서 3층 구조의 Zn-Mg 진공증착 피막을 형성하는 기술이 제시되어 있고, 상기 UP 5,002,837 에는 Zn/Zn2Mg/Steel, Zn2Mg/Zn/Steel, Zn2Mg/ZnMg/Mg/Steel 및 Mg/ZnMg/Zn2M/Steel 의 피막 구조를 갖는 기술이 제시되어 있다.
또한, 상기 JP-248424에는 Zn-Mg 층 표면에 Mg 을 극박막으로 도포하여 밀착력을 향상시키는 방법이 제시되어 있다.
그러나, 상기 방법들은 복잡한 공정과 도막 형성 후 열처리라는 추가 공정이 요구되는 단점과 밀착력이 크게 향상되지 않는 한계점을 지니고 있다.
본 발명은 소지강판과 Zn-Mg 합금피막과의 사이에 Al-Si합금피막이 형성됨으로써 밀착력 및 내식성이 보다 향상된 Zn-Mg 합금도금강판을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 소지강판과 Zn-Mg 합금피막과의 사이에 Al-Si합금피막을 형성시킴으로써 보다 우수한 밀착력 및 내식성을 갖는 Zn-Mg 합금도금강판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 소지강판 위에 Al-Si 합금피막이 형성되고, 이 Al-Si 합금피막위에 Zn-Mg 합금피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 Zn-Mg 합금도금강판에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 진공 챔버에서 기판온도: 100∼400℃ 및 진공도: 1.0x10-2mbaer∼1.0x10-5mbar 의 조건에서 Al-Si 합금피막을 형성시킨 다음, 이 Al-Si 합금피막위에 Zn-Mg 합금피막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 Zn-Mg 합금도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다
본 발명에 부합되는 Zn-Mg 합금도금강판의 소지강판과 Zn-Mg 합금피막과의 사이에는 Al-Si 합금피막이 형성된다.
상기 Al-Si 합금피막은 Zn-Mg합금의 조직을 미세화시키고, 중간 완충피막 역할을 함으로서 Zn-Mg 합금피막과 소지강판과의 밀착력을 개선시켜 주는 역할을 한다.
상기 Al-Si 합금피막은 통상적인 진공증착법, 예를 들면, 전자빔 법, 스퍼터링 방법, 열증발법, 자기부양법, 셀프 인듀스 마그네트론 스퍼터일 등에 의하여 형성될 수 있으며, 바람직하게는 Si의 특성상 전자빔 법 및 스퍼터링 방법에 의하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기 Al-Si 합금피막의 두께는 0.1∼1.0㎛를 갖는 것이 바람직하다.
상기 Al-Si 합금피막의 두께가 0.1㎛보다 작을 경우에는 밀착력 향상효과를 기대할 수 없고, 1.0 ㎛를 초과할 경우에는 피막 자체의 균열이 발생할 수 있다.
상기 Al-Si 합금피막위에는 Zn-Mg 합금피막이 형성된다.
상기 Zn-Mg 합금피막은 열증발법, 전자빔법,스퍼터링법, 또는 전자기 부양방법에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기 Zn-Mg 합금피막의 두께는 0.5∼10㎛가 바람직하다.
상기 Zn-Mg 합금피막의 두께가 0.5㎛ 미만인 경우에는 피막합금층 형성효과를 기대할 수 없고, 10㎛를 초과하는 경우에는 과피막 형성에 의한 피막층 균열이 우려되어 바람직하지 않다.
상기 Zn-Mg 층내의 Mg 함량은 10∼15 wt%로 선정하는 것이 바람직하며, 이렇게 하는 경우에는 우수한 물성을 나타낸다.
이하, 본 발명의 Zn-Mg 합금도금강판의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 따라 Zn-Mg 합금도금강판을 제조하기 위해서는 먼저 진공 챔버에서 기판온도: 100∼400 ℃ 및 진공도: 1.0x10-2mbar ∼ 1.0x10-5mbar의 조건에서 Al-Si 합금피막을 형성시킨다.
상기 Al-Si 합금피막은 전자빔 증착 법 또는 스퍼터링 방법으로 형성되는 것이 바람직하며, 이 때 타켓으로는 Al, Si 또는 Al-Si 합금타켓을 사용한다,
상기 기판의 온도가 100℃ 미만인 경우에는 피막형성이 불가능하고, 400 ℃를 초과하는 경우에는 재증발이 일어나 피막이 형성되지 않으므로, 상기 기판온도는 100∼400 ℃로 설정하는 것이 바람직하다.
전자빔 또는 스퍼터링에 의하여 증발된 Al 과 Si 은 100∼400 ℃ 로 가열된 소지 강판 표면에 흡착되어 Al-Si 합금피막을 형성한다.
상기 Al-Si 합금피막 형성은 10∼40분 정도 행하는 것이 바람직하며, 이렇게 하는 경우에는 0.1∼1.0㎛의 두께의 피막이 얻어질 수 있다.
상기와 같이 Al-Si 합금피막을 형성한 다음, 이 Al-Si 합금피막위에 Zn-Mg 합금도금층을 형성시킨다.
상기 Zn-Mg 합금피막은 통상적인 진공증착법, 즉, 열증발법, 전자빔법, 전자기부양법,이온플레이팅법 또는 스퍼터링법에 의하여 형성하는 것이 바람직하며, 이 때 타켓으로는 Zn, Mg, 및 Zn-Mg 합금타켓을 사용한다,
상기한 통상적인 진공증착법은 진공챔버 내에서 증착시키고자하는 물질(타켓)을 여러가지 방법, 예를 들면, 저항가열, 전자빔, 전자기부양, 혹은 플라즈마 이온상태에 의하여 기화 시킨 후 기화된 타켓 물질이 피복시키고자 하는 물질(피도체)에 흡착 피막을 형성하는 방법을 의미한다.
상기 열증발법은 Zn, Mg 혹은 Zn-Mg를 진공챔버내에서 직접 저항가열 혹은 유도 저항 가열법에 의하여 증발 하여 Al-Si/Fe 표면에 증착 시키는 방법이고, 상기 전자빔법은 전자총에 의하여 방출된 전자빔이 타켓물질을 국부적으로 녹여 증발 기화 후 피도체에 흡착되는 방법이다.
상기 전자기 부양법은 교류 유도 가열에 의해 부양된 타겟 물질이 증발하여 피도체에 흡착되는 방법이고, 이온플레이팅 법은 타켓물질을 플라즈마 이온상태로 활성화 시켜 피도체에 피복하는 방법이다.
상기 스퍼터링 방법은 플라즈마 이온이 타켓 물질을 물리적으로 증발시켜 가속된 타켓 입자가 피도체에 흡착후 피막을 형성하는 방법이다.
상기 Zn-Mg 합금피막 형성시간은 그 두께가 0.5∼10㎛되도록 설정되는 것이 바람직하다.
상기 Zn-Mg 합금피막내의 Mg 함량은 10∼15 wt%로 선정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 도 1과 같은 Zn-Mg/Al-Si/Fe(소지강판)의 구조를 갖는 Zn-Mg 합금도금강판이 제조된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다,
하기 실시예는 본 발명을 예시한 것으로서 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다
(실시예)
전자빔에 의하여, 일반 냉연강판에 Al-Si, Mg, Zn 및 Ti 중간박막을 하기 표 1에 나타난 바와 같이, 형성한 후 Zn-Mg합금을 열증발에 의하여 증착하여 Zn-Mg합금피막을 형성하여 Zn-Mg합금도금강판을 제조한 다음, 밀착력 및 내식성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
상기 Zn-Mg합금 도금강판의 제조조건에 대하여 설명하면 다음과 같다.
일반 냉연강판을 기판온도 250℃에서 RF 스퍼터링 방법으로 20분간 에칭처리 한 후 하기 표 1의 피막두께를 갖는 중간 피막을 형성하였다.
박막층의 두께는 피막층에 노치를 낸 후 고배율주사전자 현미경으로 피막층의 단면을 관찰하여 두께를 산출하였으며, Mg 함량은 피막층을 1:1 염산용액에 용해시킨 후 용액을 화학분석법에 의해 분석함으로써 측정되었다.
하기 표 1의 밀착성은 50x100mm 의 시편을 180o 로 굽힌 후 굴절부에 스카치 테이프를 접착한 후 떼어내어 박리상태를 육안으로 비교 관찰하여 평가한 것이다.
구분 중간피막종류 및 두께 (㎛) Zn-Mg피막두께 (㎛) Mg함량비 (중량%) 밀착력 내식성 5%백청발생 (시간)
종례예 1 - 3∼5 12 박리 500
2 Zn (0.5) 3∼5 12 박리 500
3 Mg(0.7) 4∼6 12 박리 500
4 Ti(0.5) 3∼6 13 부분박리 600
발명예 5 Al-Si(0.3) 4∼6 13 미박리 850
6 Al-Si(0.7) 4∼6 12 미박리 900
7 Al-Si(0.9) 3∼6 12 미박리 950
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 종래예 1은 중간 피막층 형성없이 소지강판에 Zn-Mg 합금층을 직접 형성한 것으로서, 이 경우에는 피막층의 박리가 일어남을 알 수 있다.
종래예 2 및 3은 각각 Zn 및 Mg 를 중간피막으로 형성한 것으로서, 이 경우에도 종래예 1과 같이 피막층의 박리가 일어남을 알 수 있다.
Ti 피막을 중간피막으로 형성하는 종래예 4의 경우에는 일부만이 중간층 역할을 수행할 수 있고, 내식성도 다소 향상됨을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 부합되는 발명예(5 ∼7)의 경우에는 Al-Si 중간 피막층 형성에 의하여 밀착력과 내식성이 현저히 개선됨을 알 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따르면 밀착력과 내식성이 현저히 개선되는 것은 Al-Si 중간피막층이 증착되는 Zn 와 Mg 층의 조직을 치밀화시켜 Zn-Mg 합금도금층과 소지강판과의 밀착력을 향상시킬 뿐만 아니라 Si 첨가에 의해 내식성도 향상되는 것에 기인하는 것으로 판단된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 밀착력 및 내식성이 우수한 Zn-Mg 합금도금강판을 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 소지강판 위에 Al-Si 합금피막이 형성되고, 상기 Al-Si 합금피막의 두께는 0.1∼1.0㎛이고, Al-Si 합금피막위에 Zn-Mg 합금피막이 형성되고, 상기 Zn-Mg 합금피막의 두께는 0.5∼10㎛인 것을 특징으로 하는 Zn-Mg 합금도금강판
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 Zn-Mg 층내의 Mg 함량은 10∼15 wt%인 것을 특징으로 하는 Zn-Mg 합금도금강판
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 Al-Si 합금피막은 전자빔법 또는 스퍼터링법에 의하여 형성되고, 그리고 상기 Zn-Mg 합금피막은 열증발법, 전자빔법, 스퍼터링법, 이온플레이팅법 및 전자기 부양방법으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나의 방법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 Zn-Mg 합금도금강판
  7. 진공 챔버에서 기판온도: 100∼400℃ 및 진공도: 1.0x10-2mbaer∼1.0x10-5mbar 의 조건에서 합금피막의 두께는 0.1~1.0㎛로 Al-Si 합금피막을 형성시키는 단계;
    상기 Al-Si 합금피막위에 합금피막의 두께는 0.5~10㎛로 Zn-Mg 합금피막을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Zn-Mg 합금도금강판의 제조방법
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