KR100936404B1 - 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 비산화성 또는 환원성 도금조에서 용융 아연을 액적상태로 분무하여 30∼300g/㎡의 부착량으로 강판의 한쪽 면을 도금하고, 별도의 비산화성 또는 환원성 도금조에서 알루미늄이 1∼60중량%이고 나머지는 아연인 용융 아연-알루미늄 합금을 액적상태로 분무하여 30∼300g/㎡의 부착량으로 강판의 다른 한쪽 면을 도금하며, 도금시 강판의 온도는 도금층의 용융온도 이상∼700℃ 이하인 조건하에서 제조되는 것을 요지로 한다.

이에 따라, 본 발명은, 기존의 용융도금법 및 전기도금법에 비하여 도금부착량을 용이하게 조절하면서 매우 간단한 방법으로 용접성과 도장성 및 내식성이 우수한 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판을 제공할 수 있는 효과를 나타낸다.

아연, 아연-알루미늄, 이종도금, 도금층, 부착량, 온도, 내식성, 용접성, 도장성

Description

아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판 및 그 제조방법{Zn and Zn-Al Alloy Coated Steel Sheet and Manufacturing Method Thereof}

도 1 은 본 발명에 따른 이종도금강판의 제조를 위한 설비를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 강판 2 : 열처리로

3 : 디플렉터롤 4,4' : 도금조

5,5' : 용융금속조 6,6' : 초음파 미립화 장치

6a,6a' : 혼 6b,6b' : 진동자

본 발명은 이종도금강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 한쪽 면은 아연도금층으로 이루어지고 다른 한쪽 면은 아연-알루미늄의 합금도금층으로 이루어진 강판과 이러한 강판을 제조하기 위한 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

강판의 표면을 연속적으로 도금하기 위해 가장 많이 사용되는 방법으로는 전기도금법과 용융도금법이 있다.

그런데, 아연-알루미늄 합금도금의 경우에는 전기도금액을 제조하기가 힘들기 때문에 전기도금법으로 아연-알루미늄 합금도금강판을 생산하는 것은 곤란하다. 반면에, 용융도금법을 적용할 경우에는 강판의 양면에 조성이 다른 도금층을 형성하는 것이 현재 거의 불가능한 실정이다.

알루미늄 도금강판은 내식성이 우수하다는 장점이 있지만, 인산염 처리성과 같은 도장성이 나쁘기 때문에 자동차용 강판으로는 사용이 제한되어 왔고, 대신에 아연도금강판이 많이 사용되고 있다. 그런데, 아연도금강판의 경우, 내식성을 보완하기 위해 아연 도금부착량을 많게 하거나, 아연-니켈, 아연-철과 같은 합금도금강판의 형태로 제조하여 사용되고 있으며, 고도의 내식성을 필요로 하는 부위에는 도금강판 위에 수지를 코팅한 유기피복강판을 사용하고 있다.

한편, 종래의 이종도금강판으로는 전기도금방법에 의해 한 면에는 아연도금을 실시하고, 다른 한면에는 아연-철 합금도금을 실시하여, 기존의 도금강판의 특성을 상호 보완한 것이 있다.

그러나, 이러한 종래의 이종도금강판은 내식성이 우수하지 못하여 사용에 많은 제약이 따르는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 내식성은 물론 용접성과 도장성이 우수한 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판 및 그 제조방법을 제공하는 데에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판은, 한쪽 면은 용융아연 도금층이 30∼300g/㎡의 부착량으로 형성되고, 다른 한쪽 면은 알루미늄이 1∼60중량%이고 나머지는 아연인 합금도금층이 30∼300g/㎡의 부착량으로 형성된 것을 기술적 요지로 한다.

또한, 본 발명에 따른 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판의 제조방법은, 한쪽 면은 아연 도금층으로 이루어지고 다른 한쪽 면은 아연-알루미늄 도금층으로 이루어지는 이종도금강판의 제조방법에 있어서, 비산화성 또는 환원성 도금조에서 용융 아연을 액적상태로 분무하여 30∼300g/㎡의 부착량으로 상기 강판의 한쪽 면을 도금하고, 별도의 비산화성 또는 환원성 도금조에서 알루미늄이 1∼60중량%이고 나머지는 아연인 용융 아연-알루미늄합금을 액적상태로 분무하여 30∼300g/㎡의 부착량으로 상기 강판의 다른 한쪽 면을 도금하며, 도금시 상기 강판의 온도는 400℃ 이상 700℃ 이하인 것을 특징적인 기술적 요지로 한다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판은, 한쪽 면이 용융아연도금층으로 이루어지고, 다른 한쪽 면은 아연-알루미늄 함금도금층으로 이루어지되, 상기 용융아연도금층은 30∼300g/㎡의 부착량으로 도금되고, 상기 아연-알루미늄 함금도금층은 알루미늄이 1∼60중량%이고 나머지는 아연으로 된 용융합금이 30∼300g/㎡의 부착량으로 도금된 구성으로 형성된다.

이 때, 용융아연도금층과 아연-알루미늄 합금도금층의 도금부착량이 30g/㎡ 이하가 되면 내식성이 부족해지게 되고, 300g/㎡ 이상이 되면 용접성이 불량해지므로 양자 모두 30∼300g/㎡의 범위로 한정할 필요가 있다.

또, 아연-알루미늄 합금도금층의 경우, 알루미늄의 함유량이 1중량% 이하가 되면 내식성이 저하되고, 60중량% 이상이 되면 도금층에 미도금이 발생할 우려가 커지므로 1∼60중량% 범위로 제한하여야 한다.

통상적으로, 아연 도금층은 도장성과 용접성이 우수한 반면에 내식성이 부족한 단점이 있고, 아연-알루미늄 합금도금층은 내식성은 우수하지만 도장성과 용접성이 아연도금강판에 비해 부족한 면이 있다. 그러나, 강판의 양면에 본 발명에서와 같이 이종도금층을 형성함으로써 각 도금층의 물성을 보완할 수가 있다. 예를 들면, 자동차의 도어에 사용되는 강판의 경우, 도어의 외측면은 내식성보다는 도장성과 용접성이 중요시되고 도어의 내측면은 도장성과 용접성보다는 내식성이 중요시되므로, 본 발명의 이종도금강판을 그와 같이 배치하여 가공 조립하면 요구 조건을 만족할 수가 있는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판의 제조방법은, 비산화성 또는 환원성 분위기의 도금조에서 용융 아연을 액적상태로 분무하여 30∼300g/㎡의 부착량으로 상기 강판의 한쪽 면을 도금하고, 위와 동일한 조건을 갖는 별도의 비산화성 또는 환원성 분위기의 도금조에서 알루미늄이 1∼60중량%이고 나머지는 아연인 용융 아연-알루미늄합금을 액적상태로 분무하여 30∼300g/㎡의 부착량으로 상기 강판의 다른 한쪽 면을 도금하는 과정으로 이루어진다. 이 때, 도금시 강판의 온도는 400℃ 이상 700℃ 이하로 제한된다.

특히, 강판이 산화되지 않는 분위기의 가스 조성에서 도금을 하는 것은, 강판의 표면이 산화되면 도금층의 밀착성이 불량해지므로 필수적으로 지켜져야 하는 사항이며, 통상적으로는 연속용융아연도금 혹은 강판의 연속소둔로 분위기 조건이면 만족한다.

또, 본 발명에서 도금에 사용되는 용융금속은 초음화 미립화의 방법으로 미립화함으로써 도금부착이 원활해지도록 할 필요가 있다.

그리고, 도금시의 강판 온도는 용융금속의 용융온도 이상이 되도록 하는 것이 바람직한데, 그 이하의 온도에서는 강판의 표면에 부착된 액적의 젖음성과 퍼짐성이 불량해져 도금층의 표면에 요철을 형성함으로써 도장후의 선영성을 저하시킬 우려가 있기 때문이다.

또한, 도금층을 구성하는 금속의 용융온도가 더 높은 것을 먼저 도금하는 것이 유리한데, 용융온도가 낮은 금속을 먼저 도금할 경우에는 다음에 용융온도가 높은 금속을 도금하기 위해 강판을 가열하기 위한 설비가 추가되어야 하기 때문이다.

첨부도면 도 1에는 본 발명의 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판을 제조하기 위한 과정의 일례가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 강판(1)을 질소 및 수소 가스가 혼합된 환원성 분위기하의 열처리로(2)에서 목적으로 하는 온도로 조정한 후에 디플렉터롤(3)을 경유하여 전술한 용융금속의 조성을 갖는 비산화성 또는 환원성 분위기의 도금조(4,4')에서 도금을 실시한다.

그리고, 용융금속조(5,5')에 배관을 통하여 초음파 미립화 장치(6,6')의 선단면으로 용융금속을 공급하여 혼(6a,6a')에 접촉시켜 용융금속을 미립화시킨다. 이 때, 도금조 벽체의 구멍을 통하여 공진주파수가 15∼16kHz인 초음파 미립자 장치의 진동자(6b,6b')를 도금조(4,4')의 외부에 위치시키고, 웨이브 가이드와 혼(6a,6a')은 도금조(4,4')의 내부에 위치시키며, 도금조(4,4')의 가스가 구멍을 통해 외부로 유출되지 않도록 밀폐처리를 한다. 아울러, 상기 혼(6a,6a')은 도금할 강판면을 향해 배치된다.

용융금속은 용융금속조(5,5')로부터 미립화되는 양만큼 공급되는데, 용융금속의 공급량은 강판의 폭과 진행속도 및 목표 부착량에 따라 조정된다. 예컨대, 강판 폭이 300mm이고, 강판의 이송속도가 분당 30m일 때, 1개의 초음파 미립자 장치가 사용되며, 이 때 혼(6a,6a')으로 공급되는 용융금속의 양은 강판 평면당 부착량에 의해 결정된다.

이상과 같이 강판의 한쪽 면을 도금한 후에, 다시 별도의 도금조에서 동일한 방법으로 강판의 다른 한쪽 면을 도금함으로써 이종도금층을 형성한다.

이 때, 각각의 강판 면에 대한 도금시의 차이점은 강판의 온도에 있는데, 아연도금의 경우에는 420℃ 이상 700℃ 이하가 적당하며, 아연-알루미늄 합금도금의 경우에는 알루미늄의 조성에 따라 적정한 강판 온도가 정해진다. 즉, 알루미늄이 5중량%이고 나머지가 아연인 경우에는 400℃ 이상 700℃ 이하가 적당하다. 이 때, 도금층의 용융온도는 아연이 더 높으므로 아연-5중량% 알루미늄 합금도금을 먼저 실시하고 뒤이어 아연도금을 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 아연-55중량%알루미늄 합금도금을 실시하는 경우에는 강판온도가 550℃ 이상 700℃ 이하가 적당하며, 이 때는 아연-55중량%알루미늄 합금도금을 먼저 실시하고, 그 다음에 아연도금을 실시하는 것이 바람직하다.

한편, 표 1에는, 강판의 전면과 후면에 대하여 각각 아연도금과 아연-알루미늄 합금도금을 실시하되, 본 발명에서 한정하고 있는 도금 부착량의 범위 및 아연-알루미늄합금의 조성 범위와 이를 벗어난 범위를 각각 실시예와 비교예로 하여 도장성과 용접성 및 내식성과 같은 도금층의 품질을 평가한 결과가 제시되어 있다.

특히, 도금층의 품질에 대한 평가는, 강판 전면의 아연도금층은 자동차 도어의 외측면으로 사용하여 용접성 및 도장성을 평가하고, 강판 후면의 아연-알루미늄 합금도금층은 자동차 도어의 내측면으로 사용하여 내식성을 평가하였다. 더우기, 용접성은 용접부의 형태를 평가하였고, 도장성은 인산염 처리 및 전착도장을 실시한 후에 도료 밀착성 및 염수분무시험시의 손상된 도막에 나타나는 붉은 녹의 발생 정도로 평가하였다. 또, 품질수준은, 기존의 자동차 도어에 사용되는 용융 도금강판을 기준으로 그보다 못한 경우에는 "X", 양호한 수준이면 "Ｏ"로 나타내었다.

※ 주 : 위 표에서 아연과 알루미늄의 조성은 중량%를 나타낸다.

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 한정된 도금 부착량의 범위 및 아연-알루미늄합금의 조성 범위를 갖는 도금층으로 이루어진 강판의 경우에는 모두 만족할만한 용접성과 도장성 및 내식성을 나타내었으나, 이러한 범위를 벗어난 비교예의 경우에는 그렇지 못한 것으로 나타났다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판 및 그 제조방법은, 기존의 용융도금법 및 전기도금법에 비하여 도금부착량을 용이하게 조절하면서 매우 간단한 방법으로 용접성과 도장성 및 내식성이 우 수한 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판을 제공할 수 있는 효과를 나타낸다.

Claims (2)

1. 한쪽 면은 용융 아연 도금층이 30∼300g/㎡의 부착량으로 형성되고, 다른 한쪽 면은 알루미늄이 1∼60중량%이고 나머지는 아연인 합금도금층이 30∼300g/㎡의 부착량으로 형성된 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판.
2. 한쪽 면은 아연 도금층으로 이루어지고 다른 한쪽 면은 아연-알루미늄 합금도금층으로 이루어지는 이종도금강판의 제조방법에 있어서,

   비산화성 또는 환원성 도금조에서 용융 아연을 액적상태로 분무하여 30∼300g/㎡의 부착량으로 상기 강판의 한쪽 면을 도금하고, 별도의 비산화성 또는 환원성 도금조에서 알루미늄이 1∼60중량%이고 나머지는 아연인 용융 아연-알루미늄 합금을 액적상태로 분무하여 30∼300g/㎡의 부착량으로 상기 강판의 다른 한쪽 면을 도금하며, 도금시 상기 강판의 온도는 400℃ 이상 700℃ 이하인 것을 특징으로 하는 아연과 아연-알루미늄합금 이종도금강판의 제조방법.

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