KR100786971B1 - Electroplated steel sheets with excellent corrosion resistance and electrolyte thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아연합금계의 전기도금강판 및 그 제조용 도금용액에 관한 것이다. 강판의 구성은 표면의 어느 한 면이나 양면에 코발트 및 망간이 각각 0.1~3.0 wt% 및 0.05~5.0 wt% 함유되고 나머지가 아연으로 조성된 합금층에 필요에 따라 크롬이나 몰리브덴 중에서 하나 이상의 원소를 5.0 wt% 이하로 추가로 함유한 것을 특징으로 한다. 또한 도금액 중의 Zn2+ , Co2+ 및 Mn2+ 이온들의 함량이 각각 30~90, 1~30 및 3~150 g/l 첨가된 액이나 여기에 Cr3+ 및 Mo6+ 이온 중에서 한 이온이 15 g/l 이하로 첨가되고 pH 0.5~2.5, 온도 40~70oC 조건에서 전기도금하도록 한 도금용액조성물을 제공한다. The present invention relates to an electroplated steel sheet of zinc alloy-based and a plating solution for the production thereof. The steel plate is composed of 0.1 to 3.0 wt% and 0.05 to 5.0 wt% of cobalt and manganese on one or both surfaces of the surface, and one or more elements of chromium or molybdenum, if necessary, in an alloy layer composed of zinc. It is characterized by further containing at 5.0 wt% or less. In addition, a liquid containing 30 to 90, 1 to 30 and 3 to 150 g / l of Zn 2+ , Co 2+ and Mn 2+ ions in the plating solution, respectively, or one of Cr 3+ and Mo 6+ ions It is added to the 15 g / l or less to provide a plating solution composition to be electroplated at pH 0.5 ~ 2.5, temperature 40 ~ 70 ° C conditions.

전기도금, 아연, 코발트, 크롬, 망간, 합금도금, 내식성Electroplating, Zinc, Cobalt, Chrome, Manganese, Alloy Plating, Corrosion Resistance

Description

내식성이 우수한 전기도금강판 코팅용 도금용액 조성물 및 이를 피복한 전기도금강판{Electroplated steel sheets with excellent corrosion resistance and electrolyte thereof}Plating solution composition for coating electroplated steel sheet with excellent corrosion resistance and electroplated steel sheet coated with the same {Electroplated steel sheets with excellent corrosion resistance and electrolyte

본 발명은 아연합금계의 전기도금강판 코팅용 도금용액 조성물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이 도금용액 조성물을 그 표면에 피복한 아연계 합금화 전기도금강판에 관한 것이다. 여기에서 이 도금용액 조성물 또는 이를 도포한 강판의 표면 코팅층에는 코발트와 망간이 각각 Co: 0.1~3.0 wt% 및 Mn: 0.05~5.0 wt% 함유되고 나머지가 아연으로 조성된 합금층을 기본으로 하고, 여기에 필요에 따라 추가적으로 크롬(Cr)이나 몰리브덴(Mo) 중에서 하나 이상의 원소를 5.0 wt% 이하로 함유한 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a plating solution composition for coating zinc-based electroplated steel sheet. The present invention also relates to a zinc-based alloyed electroplated steel sheet coated with the plating solution composition on its surface. Here, the plating solution composition or the surface coating layer of the steel sheet coated with the coating solution composition is based on an alloy layer containing cobalt and manganese of Co: 0.1-3.0 wt% and Mn: 0.05-5.0 wt%, respectively, the remainder being made of zinc, If necessary, it is further characterized by containing at least one element of chromium (Cr) or molybdenum (Mo) in less than 5.0 wt%.

또한 본 발명은 상기 첨가성분과 량을 가진 도금용액 중에 Zn2+ , Co2+ 및 Mn2+ 이온들의 함량이 각각 30~90, 1~30 및 3~150 g/l 첨가되거나 또는 여기에 Cr3+ 및 Mo6+ 이온 중에서 한가지 이상의 이온이 15 g/l 이하로 첨가되고 pH 0.5~2.5, 온도 40~70oC 조건하에서 전기도금할 수 있도록 한 도금용액조성물에 관한 발명이다. In the present invention, the content of Zn 2+ , Co 2+ and Mn 2+ ions is added in the plating solution having the amount and the amount of 30 to 90, 1 to 30 and 3 to 150 g / l, respectively, or Cr The invention relates to a plating solution composition in which at least one ion of 3+ and Mo 6+ ions is added to 15 g / l or less and is electroplated at a pH of 0.5 to 2.5 and a temperature of 40 to 70 ° C.

아연전기도금강판은 가전제품, 건축자재 및 자동차의 소재로 많이 사용되고 있다. 연속전기아연 도금공정에서는 아연도금 후에 크롬산처리, 인산염처리 및 내지문처리 등의 후처리를 주로 실시한다. 그러나 최근 환경규제가 심화되면서 6가 크롬을 사용한 크롬산처리 공정이 생략되므로써 아연도강판의 방청성이 감소되어 보다 우수한 내식성을 갖는 새로운 도금층의 개발이 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하여 제조되고 있는 것 중의 하나가 아연-철(Zn-Fe), 아연-니켈(Zn-Ni) 또는 아연-코발트-텅스텐(Zn-Co-W) 합금도금과 아연-코발트-몰리브덴(Zn-Co-Mo) 복합 도금강판 등이다.Zinc electroplated steel sheet is widely used for home appliances, building materials and automobiles. In the continuous electro zinc plating process, post-treatment such as chromic acid treatment, phosphate treatment and anti-fingerprint treatment is mainly performed after zinc plating. However, as environmental regulations have recently been intensified, the chromic acid treatment process using hexavalent chromium is omitted, so that the corrosion resistance of galvanized steel sheet is reduced, and thus, development of a new plating layer having better corrosion resistance is required. One of those manufactured in response to this demand is zinc-iron (Zn-Fe), zinc-nickel (Zn-Ni) or zinc-cobalt-tungsten (Zn-Co-W) alloy plating and zinc-cobalt-molybdenum. (Zn-Co-Mo) composite plated steel sheets and the like.

그러나 이러한 도금강판들은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. 아연-철 합금도금강판은 도금층에 철(Fe)이 함유되어 있기 때문에 강판표면이 부식분위기에 노출되었을 때 아연도금층이 용해되면서 도금층 중의 철이 산화되어 붉은 색의 부식 생성물을 만들기 때문에 사용을 기피하는 경우가 많다. 또한 아연-철 합금도금강판을 제조할 경우에는 도금용액중의 Fe2+ 이온이 Fe3+ 이온으로 산화되고 슬러지를 생성하기 때문에 도금 작업성이 나쁘다.However, these coated steel sheets have the following problems. When the zinc-iron alloy plated steel sheet contains iron (Fe) in the plating layer, when the surface of the steel sheet is exposed to the corrosion atmosphere, the zinc plating layer is dissolved and iron in the plating layer is oxidized to make red corrosion products. There are many. In addition, when manufacturing a zinc-iron alloy plated steel sheet, the plating workability is poor because Fe 2+ ions in the plating solution are oxidized to Fe 3+ ions to form sludge.

아연-니켈 합금도금강판의 경우 내식성이 우수하여 자동차용 소재로서 많이 사용되고 있으나, 니켈이 주는 알레르기 반응으로 인하여 유럽에서 금지되고 있으며 전세계적으로 사용금지가 확산되고 있다.Zinc-nickel alloy plated steel sheet is widely used as a material for automobiles due to its excellent corrosion resistance, but is prohibited in Europe due to allergic reaction of nickel, and its use is spreading worldwide.

아연-코발트-텅스텐 합금전기도금강판은 그 일례가 대한민국특허 10-0455083-0000 (2004년 10월 21일)에 개시되어 있다. 이에 의하면 도금층의 조성은 코발트 0.1 ~ 3.0 wt%, 텅스텐 0.1 ~ 2.0 wt%, 나머지가 아연으로 구성되며 내식성과 용접성이 우수하다. 그러나 도금수용액은 pH 3~6 범위에서 관리 되는 것을 특징으로 하므로 강산성인 pH1~2에서 작업되는 불용성 양극의 아연도금설비로는 제조가 곤란하다.An example of a zinc-cobalt-tungsten alloy electroplated steel sheet is disclosed in Korean Patent 10-0455083-0000 (October 21, 2004). According to the composition of the coating layer is cobalt 0.1 ~ 3.0 wt%, tungsten 0.1 ~ 2.0 wt%, the remainder is composed of zinc and excellent corrosion resistance and weldability. However, the plating aqueous solution is characterized in that it is managed in the range of pH 3 ~ 6, it is difficult to manufacture a zinc plating equipment of insoluble anodes working at pH 1 ~ 2 which is strongly acidic.

아연-코발트-몰리브덴 복합 도금강판은 일본특허공보 소49-19979 및 미국특허 US 3791801호로 공개되어 있다. 이에 의하면 아연도금층에 몰리브덴 산화물 또는 텅스텐 산화물중 하나 이상의 산화물이 0.05~2 중량% 만큼 존재하여 내식성을 향상시킨 전기도금강판이 있으며, 또한 상기 특허의 청구항 2에는 아연도금층에 몰리브덴 산화물 또는 텅스텐 산화물중 하나 이상이 0.05~2 중량%, 그리고 그 도금층에 철, 니켈, 코발트, 주석, 납등의 금속 혹은 산화물을 0.5~15% 만큼 공석시킨 전기도금강판이 개시되어 있다. Zinc-cobalt-molybdenum composite plated steel sheet is disclosed in Japanese Patent Publication No. 49-19979 and US Patent US 3791801. According to the present invention, there is an electroplated steel sheet in which at least one oxide of molybdenum oxide or tungsten oxide is present in the galvanized layer by 0.05 to 2% by weight to improve corrosion resistance, and in claim 2 of the patent, one of molybdenum oxide or tungsten oxide in the galvanized layer. An electroplated steel sheet is disclosed in which the vacancy is 0.05 to 2% by weight and the metal or oxide of iron, nickel, cobalt, tin, lead, or the like is 0.5 to 15%.

상기 US 3791801호 특허의 특징은 산성의 도금용액중에서 몰리브덴과 텅스텐이 콜로이드 형태의 산화물로 존재하기 때문에 도금과정에서 이들 산화물이 도금층에 물리적 매립이나 화학적으로 흡착되어 MoO2, Mo2O3 및 WO2, W2O3등의 산화물 혹은 수산화물로 존재하게 된다. 도금층에 몰리브덴이나 텅스텐 산화물이 존재하게 되면 이들 산화물이 아연의 용출을 억제하여 부식진행속도를 느리게 하여 내식성이 향상된다. 또한 도금층에 산화물이 존재하면 산화물이 페인트와의 밀착성이 우수하기 때문에 도장후 밀착성이 우수한 특징이 있다. The characteristic of the US 3791801 patent is that since molybdenum and tungsten are present as colloidal oxides in an acidic plating solution, these oxides are physically embedded or chemically adsorbed to the plating layer during the plating process, thereby providing MoO 2 , Mo 2 O 3 and WO 2. And oxides or hydroxides such as W 2 O 3 . When molybdenum or tungsten oxides are present in the plating layer, these oxides inhibit the elution of zinc, which slows the progress of corrosion and improves the corrosion resistance. In addition, when an oxide is present in the plating layer, the oxide is excellent in adhesiveness with paint, and thus has excellent adhesiveness after coating.

따라서 도금층에 MoO2, Mo2O3 및 WO2, W2O3등의 산화물을 포함한 아연도금강판의 경우에는 내식성과 도장성이 요구되는 가전제품 제조에는 우수한 특징이 있지만, 그러나 도금층에서 이들 산화물이 아연과 합금상으로 존재하지 않고 단일상으로 된 산화물상태 그대로 존재하기 때문에 자동차 차체에서와 같이 점용접(spot welding)을 하게 되면 도금층 표층부에 존재하는 산화물이 전류의 흐름을 방해하여 용접성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
아연-코발트 합금전기도금은 코발트 함량이 약 5~15 wt.% 범위에서 우수한 내식성을 제공한다. 그러나 코발트의 가격이 높기 때문에 기존의 합금도금강판에 비해 가격경쟁력이 낮아 실제로 제품으로 생산되는 경우는 거의 없다.
Therefore, galvanized steel sheets containing oxides such as MoO 2 , Mo 2 O 3 and WO 2 , W 2 O 3 in the plating layer have excellent characteristics in the production of home appliances requiring corrosion resistance and paintability, but these oxides in the plating layer. Since it does not exist as an alloy phase with zinc, but exists as an oxide in a single phase, when spot welding is performed as in a vehicle body, oxides present in the surface layer of the coating layer interfere with the flow of electric current, thereby degrading weldability. There is a problem.
Zinc-cobalt alloy electroplating provides excellent corrosion resistance with cobalt content in the range of about 5-15 wt.%. However, due to the high price of cobalt, the price competitiveness is lower than that of conventional alloy plated steel sheets, so it is rarely actually produced as a product.

따라서, 본 발명에서는 제조비용이 낮으면서도 기존의 아연-니켈 또는 아연-철 합금도금과 내식성이 유사하거나 이보다 우수한 새로운 합금도금강판과 이 합금을 전기도금법으로 제조할 수 있는 도금용액 조성물과 이를 코팅한 도금강판을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, in the present invention, the new alloy plated steel sheet and the plating solution composition which can be produced by the electroplating method with similar or better corrosion resistance than the existing zinc-nickel or zinc-iron alloy plating but low manufacturing cost and coating the same The purpose is to provide a coated steel sheet.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 내식성이 우수한 아연계 합금의 전기도금강판을 제조하기 위한 도금용액 조성물을 제조하되, 강판표면 어느 한 면이나 양면에 코팅할 코발트 및 망간을 각각 0.1~3.0 wt% 및 0.05~5.0 wt% 함유하고, 나머지가 아연으로 구성된 도금용액 조성물을 조성하고, 필요에 따라 여기에 크롬이나 몰리브덴 중에서 하나 이상의 원소를 5.0 wt% 이하로 추가적으로 함유한 도금용액 조성물을 제조한다. 또한, 이 도금용액조성물을 도금강판에 코팅한 도금강판, 특히 내식성이 우수한 아연계합금도금강판을 제공하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plating solution composition for producing an electroplated steel sheet of zinc-based alloy excellent in corrosion resistance, but 0.1 to 3.0 wt% of cobalt and manganese to be coated on one or both surfaces of the steel sheet, respectively. And 0.05 to 5.0 wt%, and a plating solution composition composed of zinc, the remainder of which is prepared. If necessary, a plating solution composition further containing 5.0 wt% or less of chromium or molybdenum is additionally prepared. In addition, it is characterized by providing a plated steel sheet coated with the plating solution composition on a plated steel sheet, in particular a zinc-based alloy plated steel sheet excellent in corrosion resistance.

본 발명의 아연계 합금도금강판에서 도금층의 코발트함량을 0.1~3.0 wt%로 제한하는 이유는 코발트함량이 0.1 wt% 미만에서는 도금층의 내식성 향상 효과가 적으며, 코발트 함량이 3.0 wt%를 초과할 경우에는 내식성은 우수하나 용이한 산화물 생성으로 자칫 변색이 되기 쉽고 표면조직의 취성을 증가시킬 수 있으며 무엇보다도 제조원가 과대하게 증가하므로 제한한다. The reason for limiting the cobalt content of the plating layer to 0.1 to 3.0 wt% in the zinc-based alloy plated steel sheet of the present invention is that the cobalt content is less than 0.1 wt%, the effect of improving the corrosion resistance of the plating layer is less, and the cobalt content may exceed 3.0 wt%. In this case, the corrosion resistance is excellent, but it is easy to discolor due to easy oxide formation, which may increase the brittleness of the surface tissue, and above all, the manufacturing cost is excessively limited.

도금층에 공석된 망간(Mn)은 아연(Zn) 및 코발트(Co)와 합금상이 되어 내식성 향상역할을 하지만 그 함량이 0.05 wt% 미만에서는 내식성 향상효과가 적고 5.0wt%를 초과하면 도금층의 파우더링성이 감소하게 된다. 그러므로 Mn은 0.05 ~ 5.0 wt%로 한정한다. Manganese (Mn) vaccinated in the plating layer becomes an alloy phase with zinc (Zn) and cobalt (Co) to improve the corrosion resistance, but when the content is less than 0.05 wt%, the effect of improving the corrosion resistance is small, and when the content exceeds 5.0wt%, the powdering property of the plating layer This decreases. Therefore, Mn is limited to 0.05 to 5.0 wt%.

상기의 합금층은 종래의 아연(Zn)-15%철(Fe) 합금과 유사한 내식성을 제공한다. 이 조성에서 크롬(Cr)이나 몰리브덴(Mo)이 첨가될 경우에는 아주 탁월한 내식성 증가효과가 있다. 그러나 고가의 크롬이나 몰리브덴이 과량 첨가되면 조직의 취성 발생의 염려가 있고 제조원가도 상승하므로 그 상한 범위를 5.0 wt%로 한정한다. The alloy layer provides corrosion resistance similar to that of conventional zinc (Zn) -15% iron (Fe) alloys. In this composition, when chromium (Cr) or molybdenum (Mo) is added, there is an excellent corrosion resistance increase effect. However, excessive addition of expensive chromium or molybdenum may cause brittleness of the structure and increase the manufacturing cost. Therefore, the upper limit is limited to 5.0 wt%.

상기 도금층의 부식과정에서 금속상태로서 첨가된 코발트는 다공성의 수산화 막을 형성한다. 그러나 망간, 크롬 및 몰리브덴은 부식과정에서 미세하고 치밀한 복합수산화물의 부동태 피막을 형성하게 된다. 그러므로 코발트가 함유된 본 발명의 아연계 합금층에는 부식과정에서 다공성의 치밀한 부동태 피막이 형성되므로 아연의 과대한 부식을 억제하지만 다공성으로 인하여 희생 방식력을 철에 대하여 제공하므로 우수한 내식성을 갖게 한다.Cobalt added as a metal state during the corrosion of the plating layer forms a porous hydroxide film. Manganese, chromium and molybdenum, however, form a fine and dense passivation layer of complex hydroxides during corrosion. Therefore, in the zinc-based alloy layer of the present invention containing cobalt, a porous and dense passivation film is formed during corrosion, thereby suppressing excessive corrosion of zinc, but providing excellent corrosion resistance because iron provides sacrificial corrosion resistance to iron.

상기의 아연계 합금도금층을 제조하기위한 도금용액 조성물은 기본적으로 Zn2+ , Co2+ 및 Mn2+ 이온들의 함량이 각각 30~90, 1~30 및 3~150 g/l 첨가된 액으로 구성되고, 여기에 필요에 따라, Cr3+ 및 Mo6+ 이온 중에서 어느 하나 이상의 이온을 각기 15 g/l 이하로 첨가하고 pH 0.5~2.5, 온도 40~70oC 조건에서 전기도금하는 것을 특징으로 하며 그 범위의 한정과 실현 방법에 대하여 기술한다. The plating solution composition for preparing the zinc-based alloy plating layer is basically a liquid in which Zn 2+ , Co 2+ and Mn 2+ ions are added in amounts of 30 to 90, 1 to 30, and 3 to 150 g / l, respectively. If necessary, at least one of Cr 3+ and Mo 6+ ions is added at 15 g / l or less, and electroplated at a pH of 0.5 to 2.5 and a temperature of 40 to 70 ° C. The scope of the scope and the method of realization are described.

도금용액 중에서 아연이온(Zn2+)의 농도는 30~90 g/l로 제한한다. 아연농도가 30 g/l 미만인 경우는 한계전류밀도가 낮아 고속도금을 수행할 수 없으므로 제조원가가 급상승하며 90 g/l 초과되면 코발트(Co) 및 망간(Mn) 등의 전석비율이 낮아져 합금의 제조가 어렵기 때문이다. 이 도금수용액에서 아연이온은 황산아연의 용해 또는 금속아연과 황산의 반응에 의해 공급될 수 있다. The concentration of zinc ions (Zn 2+ ) in the plating solution is limited to 30-90 g / l. When the zinc concentration is less than 30 g / l, the high-speed plating cannot be performed because the limit current density is low, and the manufacturing cost increases rapidly. When the concentration exceeds 90 g / l, the alloy ratio of cobalt (Co) and manganese (Mn) is lowered. Because it is difficult. In this plating solution, zinc ions may be supplied by dissolving zinc sulfate or by reaction of metal zinc with sulfuric acid.

도금용액 중에서 코발트이온(Co2+)의 농도는 1~30 g/l로 제한한다. 이는 합금도금층의 코발트 함량의 범위가 0.1 ~ 3.0 wt% 관리에 그대로 대응되기에 적합한 농도의 범위이다. 코발트 이온은 황산코발트염 또는 코발트수산화물의 용해에 의해 공급될 수 있다. The concentration of cobalt ions (Co 2+ ) in the plating solution is limited to 1 to 30 g / l. This is a range of concentrations suitable for the cobalt content of the alloy plating layer corresponds to 0.1 ~ 3.0 wt% management as it is. Cobalt ions can be supplied by dissolution of cobalt sulfate or cobalt hydroxide.

도금용액 중에서 망간이온(Mn2+)의 농도는 3~150 g/l로 제한한다. 이는 합금도금층의 망간 함량의 범위가 0.05~5.0 wt% 관리에 그대로 대응되기에 적합한 농도의 범위이다. 망간이온은 황산망간 염 또는 망간수산화물의 용해에 의해 공급될 수 있다.The concentration of manganese ions (Mn 2+ ) in the plating solution is limited to 3 ~ 150 g / l. This is a range of concentrations suitable for the range of manganese content of the alloy plating layer to correspond to 0.05 ~ 5.0 wt% management. Manganese ions may be supplied by dissolution of manganese sulfate salts or manganese hydroxides.

도금용액 중에서 크롬이온(Cr3+), 몰리브덴이온(Mo6+) 이온 중 하나 이상의 이온을 첨가하고 그 첨가량은 각 이온당 15 g/l이하로 첨가되도록 하므로 합계 30 g/l 이하로 제한한다.One or more ions of chromium ions (Cr 3+ ) and molybdenum ions (Mo 6+ ) ions are added to the plating solution, and the amount of addition is limited to 15 g / l or less per each ion, so the total is limited to 30 g / l or less. .

도금용액 중에서 크롬이온(Cr3+)의 농도는 15 g/l 이하로 제한한다. 이는 합 금도금층의 크롬함량이 5.0 wt% 이하로 관리되기에 적합한 농도의 범위이다. 크롬이온은 3가의 황산크롬 염의 용해 또는 분말형의 금속크롬을 황산에 용해하므로 공급시킬 수 있다. 이 경우에 있어서 크롬의 올화(olation)를 방지하기 위해 EDTA를 크롬이온과 1:1 비율이 되도록 첨가하여 Cr-EDTA 착이온을 형성시킨다. 현실적으로 정확하게 EDTA와 Cr3+ 비를 1:1로 조정하는 것은 어렵다. 그러나 5 % 오차범위 내에서 일치할 경우 크롬의 올화는 미세하다. The concentration of chromium ion (Cr 3+ ) in the plating solution is limited to 15 g / l or less. This is a range of concentrations suitable for managing the chromium content of the alloy plating layer to 5.0 wt% or less. The chromium ion can be supplied because the trivalent chromium sulfate salt is dissolved or the powdered metal chromium is dissolved in sulfuric acid. In this case, in order to prevent olization of chromium, EDTA is added in a 1: 1 ratio with chromium ions to form a Cr-EDTA complex ion. In reality, it is difficult to accurately adjust the ratio of EDTA and Cr 3+ to 1: 1. However, if the coincidence is within the 5% margin, the chromium is fine.

도금용액 중에서 몰리브덴이온(Mo6+)의 농도는 15 g/l 이하로 제한한다. 이는 합금도금층의 몰리브덴함량이 5.0 wt% 이하로 관리되기에 적합한 농도의 범위이다. 몰리브덴이온은 MoO4 -- 이온으로 공급된다. 이는 MoO3를 수산화나트륨이나 수산화칼륨과 1: 2 비율로 수용액에서 가열할 경우 만들어진다.The concentration of molybdenum ions (Mo 6+ ) in the plating solution is limited to 15 g / l or less. This is a range of concentrations suitable for managing the molybdenum content of the alloy plating layer to 5.0 wt% or less. Molybdenum ions are supplied as MoO 4 - ions. This is produced when MoO 3 is heated in aqueous solution with sodium or potassium hydroxide in a 1: 2 ratio.

도금용액 중에서 수소이온의 농도는 음극의 전류효율과 합금의 조성에 영향을 미친다. 본 발명에서 pH0.5~2.5 범위로 한정한다. 여기서 pH0.5 미만인 경우에는 음극의 전류효율이 너무 낮아져 경제성이 감소되며 pH2.5 초과인 경우에는 도금층에 금속수산화물이 공석되어 도금층의 밀착성 및 용접성이 감소된다. 수소이온의 농도는 황산, 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 첨가하여 조정이 가능하다.The concentration of hydrogen ions in the plating solution affects the current efficiency of the cathode and the composition of the alloy. In the present invention, the pH is limited to the range of 0.5 to 2.5. If the pH is less than 0.5, the current efficiency of the cathode is too low to reduce the economic efficiency. If the pH is more than 2.5, metal hydroxide is vaccinated in the plating layer, thereby reducing the adhesion and weldability of the plating layer. The concentration of hydrogen ions can be adjusted by adding sulfuric acid, sodium hydroxide or potassium hydroxide.

도금액의 온도는 40~70oC 범위로 제한된다. 온도가 40oC 미만인 경우에는 한계전류밀도가 감소하여 고속도금이 어렵다. 반면 70oC를 초과하여 높게 되면 코발트, 망간 및 크롬의 전착 비율이 감소하여 규정된 범위의 조성을 갖는 합금의 도금 층을 제조하기가 어렵게 된다.The temperature of the plating liquid is limited to the range 40 to 70 o C. If the temperature is below 40 o C, the limit current density is reduced, making high-speed plating difficult. On the other hand, when it is higher than 70 ° C., the electrodeposition ratio of cobalt, manganese and chromium decreases, making it difficult to manufacture a plating layer of an alloy having a composition in a prescribed range.

상기와 같이 본 발명의 한정 범위로 조성된 도금용액에 의해 전기도금은 연속전기도금을 공정을 통해서 음극전류밀도 50~150A/dm2 범위서 강판위에 도금을 실시하여 본 발명의 우수한 내식성을 갖는 합금도금강판을 제조할 수 있다. 상기에 기술된 도금액에 전기전도도의 증가를 위해 황산나트륨이나 항산칼륨을 용해도 범위내에서 보완적으로 첨가할 수 있다. As described above, the electroplating by the plating solution formed in the limited range of the present invention is carried out the plating on the steel sheet in the range of 50 ~ 150A / dm 2 cathode current density through the process of continuous electroplating alloy having excellent corrosion resistance of the present invention Plated steel sheet can be produced. Sodium sulfate or potassium sulfate may be complementarily added within the solubility range to increase the electrical conductivity to the plating solution described above.

이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples.

(실시예)(Example)

표 1 좌측난과 같은 조성을 갖도록 아연계 합금 전기도금용액을 제조한후, 두께 0.8mm의 통상적인 냉간압연강판을 탈지 및 산세를 실시하고 도금을 실시한 후에 도금층의 화학성분을 분석하여 그 결과를 표 1 우측난에 동시에 나타내었다. 도금용액중의 Cr3+ 이온은 EDTA와 같은 분자비율로 착화된 상태로, Mo6+ 이온은 MoO3로 다른 금속이온은 각각 그 금속의 황산염으로 첨가하였다. 도금용액의 pH는 1.5로 하였다. 이때 도금용액의 온도는 60℃, 전류밀도는 100A/dm2 으로 하였으며, 도금부착량은 20g/m2으로 하였다. 내식성은 35℃ 온도의 5% 염수분무시험에 의한 적청 발생시간{단위: 시간(hr.)}을 다음 표의 밑에 기재한 바와 같이 구분표시하였다.Table 1 After preparing zinc-based alloy electroplating solution to have the same composition as the left column, degreasing and pickling a common cold rolled steel plate having a thickness of 0.8 mm, plating, and then analyzing the chemical composition of the plating layer 1 column at the same time. Cr 3+ ions in the plating solution were complexed at the same molecular ratio as EDTA, Mo 6+ ions were added to MoO 3, and other metal ions were added as sulfates of the metals, respectively. PH of the plating solution was 1.5. At this time, the temperature of the plating solution was 60 ℃, the current density was 100A / dm 2 , the plating deposition was 20g / m 2 . Corrosion resistance was indicated by the red blue color development time (unit: hours (hr.)) By 5% brine spray test at 35 ℃ temperature as described below the table below.

[표 1]TABLE 1

Figure 112004063079553-pat00001
Figure 112004063079553-pat00001

상기 표 1은 본 발명과 부합되지 않는 비교예 1~5 및 본 발명예 6~14로 나타내었다. 비교예 1 및 2는 아연계 도금액 중에 코발트 이온이 각각 12 g/l 및 30 g/l 첨가된 도금용액 중에서 도금된 합금도금층의 성분에는 금속의 코발트가 각각 0.6 wt% 및 5.2 wt% 함유되어 있으며 내식성은 코발트의 함량이 증가함에 따라 내식성이 증가됨을 알 수 있다. 비교예 3~5는 아연계 도금액 중에 코발트 이온이 12 g/l 첨가되고 크롬, 몰리브덴 및 망간 이온이 각각 15 g/l, 15 g/l 및 3 g/l 첨가된 경우에 합금도금층에 크롬, 몰리브덴 및 망간이 각각 0.1 wt%, 0.8 wt% 및 0.01 wt% 석출되었다. 이들 비교예의 합금도금층에서 적청 발생시간은 각각 152시간, 205시간 및 154시간으로 그다지 높은 내식성을 제공하지 못하고 있음을 알 수 있다.Table 1 is shown in Comparative Examples 1 to 5 and Inventive Examples 6 to 14 that do not correspond to the present invention. Comparative Examples 1 and 2 contained 0.6 wt% and 5.2 wt% of the cobalt of the metal in the alloy plating layer plated in the plating solution in which 12 g / l and 30 g / l of cobalt ions were added in the zinc plating solution, respectively. Corrosion resistance can be seen that the corrosion resistance increases as the content of cobalt increases. Comparative Examples 3 to 5 show chromium, which is added to the alloy plating layer when 12 g / l of cobalt ions are added and 15 g / l, 15 g / l, and 3 g / l of chromium, molybdenum and manganese ions, respectively, are added to the zinc-based plating solution. Molybdenum and manganese precipitated 0.1 wt%, 0.8 wt% and 0.01 wt%, respectively. In the alloy plating layers of these comparative examples, it was found that the red blue generation time was 152 hours, 205 hours, and 154 hours, respectively, and did not provide very high corrosion resistance.

발명예 6~7은 아연계 도금액 중에 코발트 이온이 12 g/l 첨가되고 망간 이온이 각각 30 g/l, 75 g/l및 150 g/l 첨가된 경우에 합금도금층에 코발트가 각각 0.7 wt%, 1.1 wt% 및 1.4 wt% 석출되었고 망간은 각각 0.1 wt%, 2.3 wt% 및 4.6 wt% 석출되었다. 이들 합금도금층에서 적청 발생시간은 각각 250시간, 298시간 및 303시간으로 아주 높은 내식성을 제공하고 있음을 알 수 있다. 이는 망간이 증가됨에 따라 도금층에서 망간이 코발트의 공석비율을 증가시키는 역할을 함을 알 수 있다. Inventive Examples 6 to 7 show that 0.7 wt% of cobalt is added to the alloy plating layer when 12 g / l of cobalt ions are added and 30 g / l, 75 g / l, and 150 g / l of manganese ions, respectively, in the zinc plating solution. , 1.1 wt% and 1.4 wt% were precipitated and manganese was precipitated at 0.1 wt%, 2.3 wt% and 4.6 wt%, respectively. It can be seen that the red blue color development time in these alloy plating layers is 250 hours, 298 hours and 303 hours, respectively, to provide very high corrosion resistance. It can be seen that as the manganese increases, manganese in the plating layer plays a role of increasing the vacancy ratio of cobalt.

발명예 9~11은 아연계 도금액 중에 코발트 및 망간 이온이 각각 12 g/l 및 75 g/l 첨가되고 크롬이온이 각각 1.0 g/l, 7.5 g/l 및 15 g/l 첨가된 경우에 합금도금층에 코발트가 각각 0.7 wt%, 1.2 wt% 및 1.5 wt% 석출되었고 망간은 모두 2.3 wt%, 크롬은 각각 0.1 wt%, 2.2 wt% 및 4.3 wt% 석출되었다. 이들 합금도금층에서 적청 발생시간은 각각 259시간, 307시간 및 311시간으로 아주 높은 내식성을 제공하고 있음을 알 수 있다. 이는 망간이 첨가됨에 따라 도금층에 코발트, 망간 및 크롬의 함량증가에 기인하는 것으로 판단된다. 그리고 도금액에서 망간이온의 증가는 코발트 및 크롬의 공석비율을 증가시키는 역할을 함을 알 수 있다.Inventive Examples 9 to 11 are alloys in the case where 12 g / l and 75 g / l of cobalt and manganese ions are added and 1.0 g / l, 7.5 g / l and 15 g / l, respectively, in a zinc plating solution. Cobalt precipitated 0.7 wt%, 1.2 wt% and 1.5 wt% in the plating layer, and 2.3 wt% of manganese and 0.1 wt%, 2.2 wt% and 4.3 wt% of chromium, respectively. It can be seen that the red blue color development time in these alloy plating layers is 259 hours, 307 hours, and 311 hours, respectively, to provide very high corrosion resistance. This is believed to be due to an increase in the content of cobalt, manganese and chromium in the plating layer as manganese is added. In addition, it can be seen that the increase in manganese ions in the plating solution increases the vacancy ratio of cobalt and chromium.

발명예 12~14는 아연계 도금액 중에 코발트 및 망간 이온이 각각 12 g/l 및 75 g/l 첨가되고 몰리브덴이온이 각각 1.0 g/l, 7.5 g/l 및 15 g/l 첨가된 경우에 합금도금층에 코발트가 각각 0.8 wt%, 1.2 wt% 및 1.7 wt% 석출되었고 망간은 모두 2.3 wt%, 몰리브덴은 각각 0.2 wt%, 2.5 wt% 및 4.6 wt% 석출되었다. 또한 이들 합금도금층에서 적청 발생시간은 각각 261시간, 315시간 및 316시간으로 아주 높은 내식성을 제공하고 있음을 알 수 있었다. 이는 도금층에 코발트, 망간 및 몰리브덴의 함량증가에 기인하는 것으로 판단된다. 역시 도금액에서 망간이온의 증가는 코발트 및 몰리브덴의 공석비율을 증가시키는 역할을 함을 알 수 있다.Inventive Examples 12 to 14 are alloys when 12 g / l and 75 g / l of cobalt and manganese ions are added and 1.0 g / l, 7.5 g / l and 15 g / l of molybdenum ions, respectively, in a zinc plating solution. Cobalt precipitated 0.8 wt%, 1.2 wt% and 1.7 wt% in the plating layer, and 2.3 wt% of manganese and 0.2 wt%, 2.5 wt% and 4.6 wt% of manganese, respectively. In addition, it was found that the red blue generation time in these alloy plating layers was very high corrosion resistance of 261 hours, 315 hours and 316 hours, respectively. This is believed to be due to an increase in the content of cobalt, manganese and molybdenum in the plating layer. In addition, it can be seen that the increase in manganese ions in the plating solution increases the vacancy ratio of cobalt and molybdenum.

이상의 결과에서 도금액중에 망간이온의 증가는 코발트, 크롬 및 몰리브덴의 공석비율의 증가를 야기함을 알 수 있다. 이에 대한 원인은 망간이온이 공존할 경우에 도금층의 표면층에 이들 이온들과 망간이 함유된 아연계 (수)산화물이 우선적으로 형성되었다 환원됨으로 인한 것으로 판단된다. 특히 망간이 도금층에 함유되고 코발트, 크롬 및 몰리브덴 중에서 한 종만이라도 함유될 경우에 도금층의 내식성이 증가됨을 알 수 있다. It can be seen from the above results that the increase of manganese ions in the plating solution causes an increase in the vacancy ratio of cobalt, chromium and molybdenum. The reason for this is that when manganese ions coexist, zinc-based (water) oxides containing these ions and manganese are preferentially formed and reduced in the surface layer of the plating layer. In particular, it can be seen that the corrosion resistance of the plating layer is increased when the manganese is contained in the plating layer and at least one of cobalt, chromium, and molybdenum is contained.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하여 도금액 중의 Zn2+ , Co2+ 및 Mn2+ 이온들의 함량이 각각 30~90 g/l, 1~30 g/l 및 3~150 g/l 첨가된 액이나 여기에 Cr3+ 및 Mo6+ 이온 중에서 한 이온이 0~15 g/l 첨가된 도금용액에 의하여 내식성이 우수한 아연계 합금층이 도금된 강판을 제조할 수 있다. As described above, the content of Zn 2+ , Co 2+ and Mn 2+ ions in the plating solution is 30 to 90 g / l, 1 to 30 g / l and 3 to 150 g / l, respectively. Here, a steel plate coated with a zinc-based alloy layer having excellent corrosion resistance may be manufactured by a plating solution in which one ion of Cr 3+ and Mo 6+ ions is added with 0 to 15 g / l.

Claims (4)

삭제delete PH 0.5~2.5, 온도 40℃~70℃를 유지하면서 전기도금 가능하게 처리하도록 한 아연계합금 전기도금강판용 도금용액조성물에 있어서,In the plating solution composition for zinc-based alloy electroplating steel sheet to be treated with electroplating while maintaining a pH of 0.5 ~ 2.5, temperature 40 ℃ ~ 70 ℃, 상기 아연계 합금도금강판의 표면에 코팅되는 도금용액조성물은Plating solution composition coated on the surface of the zinc-based alloy plated steel sheet Zn2+ 이온함량이 30~90 g/lZn 2+ ion content 30 ~ 90 g / l Co2+ 이온함량이 1~30 g/lCo 2+ ion content 1 ~ 30 g / l Mn2+ 이온함량이 3~150 g/lMn 2+ ion content 3 ~ 150 g / l Cr2+, Mo6+ 이온중 하나 이상의 이온을 각각 15 g/l이하로 첨가하며;At least one of Cr 2+ and Mo 6+ ions is added at 15 g / l or less; 나머지는 아연(Zn)도금액으로 구성되는 아연계 합금전기도금강판용 도금용액조성물Plating solution composition for zinc-based alloy electroplating steel sheet composed of zinc (Zn) plating solution 삭제delete 제 2항에 기재되어있는 아연계 합금전기도금강판용 도금용액 조성물로 코팅된 아연계 합금전기도금강판은 그 표면도금층이The zinc-based alloy electroplated steel sheet coated with the plating solution composition for zinc-based alloy electroplated steel sheet described in claim 2 has a surface plating layer. 코발트(Co): 0.1~30 wt.%Cobalt (Co): 0.1-30 wt.% 망간(Mn): 0.05~5.0 wt.%Manganese (Mn): 0.05-5.0 wt.% 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 중 어느 하나 이상의 원소를 5.0 wt.%이하로 함유하며, 나머지는 아연(Zn)으로 구성되는 합금층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 내식성이 우수한 아연계 합금전기도금강판Zinc-based alloy electroplating with excellent corrosion resistance, characterized in that it contains less than 5.0 wt.% Of at least one element of chromium (Cr) and molybdenum (Mo), and the rest is composed of an alloy layer composed of zinc (Zn). Grater
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