KR101182056B1 - 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 방법에 관한 것으로, 강판을 용융 아연 도금액에 침적하여 강판 표면에 용융 아연을 도금하는 도금 단계와;상기 도금 단계에서 용융 아연이 도금된 강판을 에어 나이프 설비를 통과시키면서 부착량을 조절하는 부착량 조절 단계와; 상기 부착량 조절 단계 후, 상기 강판 표면의 용융 아연이 응고하기 직전에 상기 용융 아연에 인산계 수용액인 스팽글 미세화 용액을 분사하는 분사 단계를 포함한다.
본 발명의 용융 아연 도금 강판은 스팽글 미세화로 표면 품질이 우수하고, 동전위 분극실험에 대해 우수한 내식성을 나타내며, 색차가 없고 표면이 밝은 도금층을 확보하는 이점이 있다.
본 발명의 용융 아연 도금 강판은 스팽글 미세화로 표면 품질이 우수하고, 동전위 분극실험에 대해 우수한 내식성을 나타내며, 색차가 없고 표면이 밝은 도금층을 확보하는 이점이 있다.
Description
본 발명은 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스팽글 미세화 용액의 분사를 통한 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 방법에 관한 것이다.
일반적으로 용융 아연 도금강판은 내식성이 탁월하여 가전제품의 내장재와 외장재에 사용되고, 건축물의 내장재와 외장재 및 전기/전자제품의 부품용으로 사용된다.
아연은 희생방식에 의해 철보다 먼저 부식되면 표면에 아연산화물이 얇게 생성되는데 이것이 아연을 더이상 부식되지 않게 하여 모재인 철의 부식을 억제하는 효과가 있다.
용융 아연 도금 강판의 제조 방법은 금속 아연을 세라믹 포트(pot)에서 녹여서 용융 액체 상태로 하고 포트의 한쪽에서 얇은 강판을 침적시키고 연속하여 포트의 다른 쪽으로 빼내어 강판 표면에 용융상태의 아연이 묻히게 하는 방법을 많이 사용하고 있다.
상기한 강판은 용융 아연에 침적된 후 대기중에서 서서히 냉각되는 중 표면에 아연의 결정이 수지상으로 발달하여 스팽글이라는 꽃무늬의 아연 결정이 형성된다.
상기 스팽글은 용융 아연 도금 강판의 표면의 도장시 외관미를 저하시키는 원인이 되어 강판의 용융 아연 도금 과정에서 완전히 제거하는 것이 바람직하나, 완전히 제거되는 경우 오히려 광택이 저하되기 때문에 강판의 표면에 미세화되어 고르게 분포되는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 목적은 냉각성능이 우수한 스팽글 미세화 용액의 분사 및 분사조건의 제어를 통해 강판 표면의 스팽글의 미세화 정도를 증대시키는 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 강판을 용융 아연 도금액에 침적하여 강판 표면에 용융 아연을 도금하는 도금 단계와;상기 도금 단계에서 용융 아연이 도금된 강판을 에어 나이프 설비를 통과시키면서 부착량을 조절하는 부착량 조절 단계와; 상기 부착량 조절 단계 후, 상기 강판 표면의 용융 아연이 응고하기 직전에 상기 용융 아연에 인산 이 수소 암모늄, 인산 이 수소 칼슘, 인산 마그네슘으로부터 선택되는 1종 이상과 물의 혼합물로 이루어진 스팽글 미세화 용액을 정전 분무 방법으로 분사하는 분사 단계를 포함한다.
상기 인산 이 수소 암모늄은 용액 총 중량에 대하여 0.5wt% 이상 3.0wt% 이하 범위로 함유된다.
상기 인산 이 수소 칼슘은 용액 총 중량에 대하여 0 초과 0.3wt% 이하 범위로 함유된다.
상기 인산 마그네슘은 용액 총 중량에 대하여 0 초과 0.3wt% 이하 범위로 함유된다.
상기 스팽글 미세화 용액은, 용액 총 중량에 대하여 인산 이 수소 암모늄은 3.0wt%, 인산 이 수소 칼슘은 0.3wt%, 전체 용액 총중량인 중량 100wt%가 되도록 하는 잔량의 물을 포함하여 이루어진다.
상기 분사 단계는 정전기 스프레이 설비에 의해 용액압력 1~3kg/㎠, 공기압력 2~5kg/㎠, 정전대전압 13~50kv의 조건으로 상기 스팽글 미세화 용액을 분사한다.
상기 분사 시작온도는 419.6~430℃이다.
본 발명은 스팽글 미세화 용액의 분사를 통해 핵의 성장을 억제하되 정전 분무 방법을 통한 액적의 미립화 분무를 유도하여 스팽글 미세화 용액이 스팽글 미세화에 미치는 효과가 최대가 되게 한다.
또한, 본 발명은 스팽글 미세화 용액이 아연 용융점 이하에서 열분해되는 물질이므로 강판 표면에 잔존 물질이 존재하지 않는다.
또한, 본 발명은 스팽글 미세화 용액이 용융 아연에의 부착력이 우수하고 강한 내식성을 가지고 있다.
따라서, 표면이 미려하고 색차가 없으며 표면이 밝은 도금층을 확보하여 용융 아연 도금 강판의 광택 품질을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 용융 아연 도금 강판의 연속 제조 라인을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 방법을 적용하기 위한 정전기 스프레이 설비를 보인 개략도.
도 3은 표 1의 후보 물질 수용액의 냉각속도를 나타낸 그래프.
도 4는 표 1의 후보 물질 수용액을 분사한 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 정도를 보인 광학현미경 사진.
도 5는 표 1의 후보 물질 수용액이 아연 용융점 이하에서 열분해되는 것을 보인 그래프.
도 6은 표 2의 용액(인산계 수용액)을 분사한 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 정도를 보인 광학현미경 사진.
도 7은 표 2의 용액 함량과 스팽글 크기에 대한 주효과도를 나타낸 그래프.
도 8은 스팽글 크기가 가장 최소화되는 공정조건(분사조건)을 도출한 그래프.
도 9는 본 발명의 스팽글 미세화 용액을 분사한 용융 아연 도금 강판의 시편을 자연냉각한 용융 아연 도금 강판의 시편과 비교하여 내식성 평가를 수행한 사진.
도 10은 본 발명에 의해 제조된 용융 아연 도금 강판의 시편의 동전위 분극실험 그래프.
도 2는 본 발명의 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 방법을 적용하기 위한 정전기 스프레이 설비를 보인 개략도.
도 3은 표 1의 후보 물질 수용액의 냉각속도를 나타낸 그래프.
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도 5는 표 1의 후보 물질 수용액이 아연 용융점 이하에서 열분해되는 것을 보인 그래프.
도 6은 표 2의 용액(인산계 수용액)을 분사한 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 정도를 보인 광학현미경 사진.
도 7은 표 2의 용액 함량과 스팽글 크기에 대한 주효과도를 나타낸 그래프.
도 8은 스팽글 크기가 가장 최소화되는 공정조건(분사조건)을 도출한 그래프.
도 9는 본 발명의 스팽글 미세화 용액을 분사한 용융 아연 도금 강판의 시편을 자연냉각한 용융 아연 도금 강판의 시편과 비교하여 내식성 평가를 수행한 사진.
도 10은 본 발명에 의해 제조된 용융 아연 도금 강판의 시편의 동전위 분극실험 그래프.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 방법은, 강판을 용융 아연 도금액에 침적하여 강판의 표면에 용융 아연을 도금하고, 용융 아연이 응고하기 직전 용융 아연이 도금된 강판에 스팽글 미세화 용액을 분사함으로써 스팽글의 미세화 정도를 증대시킨다.
스팽글 미세화 용액은 인산 이 수소 암모늄, 인산 이 수소 칼슘, 인산 마그네슘으로부터 선택되는 1종 이상을 물과 혼합한 인산계 수용액이다.
상기 인산계 수용액은 용융 아연의 핵생성 사이트로 작용하여 핵생성 사이트 수를 증가시키고 우수한 냉각 성능으로 핵의 성장을 억제하여 스팽글의 미세화 정도를 증대시킨다. 또한, 인산계 수용액은 아연의 용융점 근처에서 내열 분해성이 있어 강판의 표면을 오염시키지 않으며, 용액 안정성도 우수하다.
인산 이 수소 암모늄은 용액 총 중량에 대하여 0.5wt% 이상 3.0wt% 이하 범위로 함유되고, 인산 이 수소 칼슘은 용액 총 중량에 대하여 0 초과 0.3wt% 이하 범위로 함유되며, 인산 마그네슘은 용액 총 중량에 대하여 0 초과 0.3wt% 이하 범위로 함유된다. 여기서, 용액은 인산계 수용액인 스팽글 미세화 용액을 의미한다.
즉, 인산계 수용액은 용액 총 중량에 대하여 인산 이 수소 암모늄 0.5wt 이상 3.0wt% 이하, 인산 이 수소 칼슘 0 초과 0.3wt% 이하, 인산 마그네슘 0 초과 0.3wt% 이하 중 선택된 1종 이상과 전체 용액 총중량인 중량 100wt%가 되도록 하는 잔량의 물을 포함하여 이루어진다.
인산 이 수소 암모늄(NH4H2PO4), 인산 이 수소 칼슘(Ca(H2PO4)2?nH2O(n=0 또는 1)), 인산 마그네슘(Mg3(PO4)2)은 자체 흡열작용으로 물이나 공기보다 냉각 성능이 우수하여, 단위 면적당 많은 핵생성 사이트를 만들어 스팽글을 미세화 한다. 또한, 아연 용융점 이하에서 열분해되어 강판 표면에 잔존 물질이 존재하지 않는다. 따라서, 표면이 미려하고 색차가 없으며, 표면이 밝은 도금층을 확보한다.
인산 이 수소 암모늄, 인산 이 수소 칼슘, 인산 마그네슘 함유량의 상한치는 각 물질의 물에 대한 용해도를 고려한 것이다. 만일, 인산계 수용액에 각 물질이 상한치를 벗어나는 범위로 함유되면 미용해로 인한 도금층 표면에 하얀점의 불량이 발생한다. 반면, 각 물질은 하한치 미만으로 함유되면 스핑글 미세화 효과가 미비하다.
또한, 인산계 수용액은 상술한 상한치, 하한치 범위내에서 각 물질이 혼합된 수준에 따라 서로 상호 작용하는 효과가 달라지므로 스팽글 미세화 효과가 달라진다.
인산계 수용액의 최적 조성은 용액 총 중량에 대하여 인산 이 수소 암모늄 3.0wt%, 인산 이 수소 칼슘 0.3wt%, 전체 용액 총중량인 중량 100wt%가 되도록 하는 잔량의 물이다. 이 경우 냉각 성능이 우수하고, 스팽글 미세화에 대한 효과도 최대가 된다.
인산계 수용액의 분사 시작온도는 강판의 표면에 도금된 용융 아연의 온도가 419.6~430℃인 범위이다.
아연의 용융점은 419.6℃이나, 아연 도금액에는 아연외에도 미량의 철, 알루미늄, 납 등의 물질이 함유되어 있어 용융 아연의 응고점이 정확하게 419.6℃는 아닐 수 있다. 이에 용융 아연이 응고하기 직전인 인산계 수용액을 분사하기 위한 분사 시작온도를 419.6~430℃ 범위로 한다. 납은 아연 도금층의 박리를 방지하기 위해 함유된다.
강판에 도금된 용융 아연이 응고하기 직전의 온도에서 용융 아연에 상술한 인산계 수용액을 분사하면 인산계 이온이 강한 흡열작용에 의해 용융 아연을 용융점 이하로 급속히 냉각시키게 된다. 이 냉각에 의해 핵 성장이 억제되고 스팽글이 미세화 된다.
분사 시작온도가 430℃ 보다 높으면 인산계 이온에 의한 냉각 효과가 저하되고 피팅 결함이 다량 발생하며, 419.6℃ 보다 낮으면 이미 용융 아연이 응고를 시작하여 핵성장이 촉진되므로 스팽글 미세화 효과가 없다.
인산계 수용액의 분사는 정전기 스프레이 설비에 의한 정전 분무 방법을 사용한다. 정전 분무 방법은 분사된 인산계 수용액에 정전기를 대전시켜 전기적으로 용융 아연에 부착되게 하는 방법이다.
정전 분무 방법은 콘 제트(con-jet)를 생성하여 액적의 미립화 분무를 유도한다. 미립화 분무는 라이덴프로스트(leidenfrost) 현상을 방지하여 인산계 수용액의 부착성을 높이고 균질한 냉각이 이루어지도록 한다.
또한, 정전 분무 방법은 고르고 넓게 분무시키는 효과가 있고 과잉 분무가 되지 않으며 불필요하게 흘러내리는 액적이 없어 인산계 수용액의 손실도 최소화 한다.
라이덴프로스트 현상은 분사된 인산계 수용액의 액적이 용융 아연의 표면에서 물방울 형태를 유지하는 현상이다. 라이덴프로스트 현상이 발생하면 액적의 부착성이 저하되고 냉각 효과도 저하되어 스팽글 미세화 효과를 기대하기 어렵다.
정전 분무시 스팽글 크기가 최소화되도록 용액압력, 공기압력, 정전대전압을 제어한다. 정전 분무시의 용액압력은 1~3kg/㎠, 공기압력은 2~5kg/㎠, 정전대전압은 13~50kv의 범위로 제어한다.
용액압력이 1~3kg/㎠, 공기압력이 2~5kg/㎠, 정전대전압이 13~50kv의 범위에서 스팽글 크기가 최소화된다. 보다 정확하게는 용액압력이 2.34kg/㎠, 공기압력이 3.7kg/㎠, 정전대전압이 26kv에서 스팽글 크기가 최소화 된다.
참고로, 용액압력, 공기압력, 정전대전압의 수치한정은 도 8의 그래프에 제시된 실험결과에 근거한다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 적용하여 용융 아연 도금 강판을 제조하는 방법을 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바에 의하면, 용융 아연 도금 강판은 강판이 상기한 풀림틀(1)에서 풀리면서 입측 저장틀(2), 세정 설비(3), 열처리 설비(4), 도금 설비(5), 에어 나이프 설비(6), 정전기 스프레이 설비(7), 냉각 설비(8), 조질 압연 설비(9), 후처리설비(10), 출측 저장틀(11)을 통과하여 감김틀(12)에 감기면서 제조가 완료된다.
도 2에 도시된 바에 의하면, 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화는, 강판(S)을 용융 도금 설비(5)의 세라믹 포트내 아연 도금욕에 침적시켜 용융 아연을 묻히고 에어 나이프 설비(6)로 도금 부착량을 조절한 후, 세라믹 포트(pot)내 직상부에 설치된 정전기 스프레이 설비(7)에서 스팽글 미세화 용액인 인산계 수용액을 강판 표면의 용융 아연에 분사함에 의해 얻어진다. 참고로, 미설명 부호 21은 분사노즐이다.
실시예로 인산계 수용액은, 용액 총 중량에 대하여 인산 이 수소 암모늄은 3.0wt%, 인산 이 수소 칼슘은 0.3wt%, 전체 용액 총중량인 중량 100wt%가 되도록 하는 잔량의 물로 이루어지는 인산계 수용액을 채용한다.
이때, 분사 시작온도를 419.6~430℃ 범위로 하여 인산계 수용액 분사와 동시에 용융 아연이 용융점 이하로 급속히 냉각되도록 하며, 분사는 용액압력을 1~3kg/㎠, 공기압력을 2~5kg/㎠, 정전대전압을 13~50kv의 범위의 조건으로 수행하는 정전 분무 방법을 채용하여 스팽글 미세화가 최대가 되도록 한다.
도금층 표면품질 및 물성 등을 고려하여 분사시간은 1~2초가 적당하며, 분사거리는 0.1~0.7m가 적당하다.
스팽글 미세화 용액의 분사 후에는 용융 아연이 도금된 강판을 냉각하는 냉각 설비(8), 조질 압연 설비(9), 후처리 설비(10)를 통과시키고 출측 저장틀(11) 의 감김틀(12)에서 감아 코일 형태로 보관한다.
이와 같이, 제조된 용융 아연 도금 강판은 스팽글 평균 크기가 227㎛ 이하를 만족한다. 더 나아가, 제조된 용융 아연 도금 강판은 최적의 인산계 수용액 함량 채택과 분사 조건 제어를 통해 스팽글 평균 크기가 67㎛ 이하를 만족한다.
스팽글 크기는 스팽글 핵을 중심으로 뻗어나간 1,2차 덴드라이트 조직을 포함하는 결정입계의 크기를 의미한다. 스팽글 크기는 광학현미경 배율을 100배로 맞춘후 화면상의 스팽글 장축과 단축의 길이 합의 평균값으로 정한다.
스팽글 크기를 측정하기 위한 시편은 한 코일 내 헤드, 센터, 테일부분에서 각각 채취하여 최소 3회 이상 측정 후 평균값을 해당 시편의 스팽글 크기로 정한다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 실험을 통해 더욱 상세히 설명하고자 한다. 그러나 하기 실험은 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실험에 의해 한정되는 것은 아니다.
[스팽글 미세화 용액의 제조]
실험 1
물, 인산계 수용액을 대상으로 냉각 성능을 실험하였다.
방법은 용융 아연 도금 후 상온 냉각 또는 강판 표면의 용융 아연이 응고하기 직전에 물 또는 표 1의 인산계 수용액을 분사하는 방법으로 실험하였다. 분사 는 도 3에 도시된 바와 같이, 421℃에서 시작하였다.
표 1은 냉각 후보 물질별 냉각 성능 및 스팽글 평균크기 등을 나타낸 것이다.
| 구분 | 후보 물질(수용액) | 냉각 속도 (℃/s) |
스팽글 평균크기(㎛) |
표준편차 | 열분해 | 비고 |
| 1 | 상온(자연냉각) | 2.6 | 1127 | 178 | - | 비교예1 |
| 2 | 물 | 3.8 | 510 | 128 | O | 비교예2 |
| 3 | 인산 마그네슘 0.3wt +잔부 물 |
4.7 | 217 | 52 | O | 발명예1 |
| 4 | 인산 아연 0.3wt% +잔부 물 |
3.8 | 500 | 74 | O | 비교예3 |
| 5 | 인산 이 수소 칼슘 0.3wt% +잔부 물 |
5 | 163 | 13 | O | 발명예2 |
| 6 | 인산 이 수소 암모늄3wt% +잔부 물 |
5 | 102 | 13 | O | 발명예3 |
[열분해:아연 용융점 이하에서 열분해되는지 여부를 O,X로 표시]
실험 결과, 인산 이 수소 칼슘 = 인산 이 수소 암모늄 > 인산 마그네슘 > 인산 아연 > 물 순으로 냉각 성능이 우수하였으며, 인산계 수용액도 인산염의 종류에 따라서 냉각 성능에 차이를 보였다.
또한, 냉각 성능의 차이에 따라서 스팽글 평균크기에서도 차이를 보였으며, 냉각 성능이 우수할수록 스팽글 평균크기가 미세하였다.
또한, 후보 물질 모두 아연 용융점 이하에서 열분해 되었다.
도 3의 실험 결과에 의하면, 인산염 종류에 따라 냉각 속도가 달랐으며 그에 따라 스팽글 미세화에 미치는 영향도 달랐다.
도 4의 실험 결과에 의하면, 인산 이 수소 암모늄, 인산 마그네슘, 인산 이 수소 칼슘에서 스팽글 평균크기가 미세하였고, 스팽글 크기의 편차도 적었다.
도 5의 실험 결과에 의하면, 후보 물질 수용액 모두 아연 용융점 이하에서 열분해 되었다.
실험 2
후보 물질 중 냉각 성능이 우수한 인산 이 수소 칼슘, 인산 이 수소 암모늄, 인산 마그네슘을 발명예로 선정하고, 선정된 발명예의 함량별로 스팽글 미세화 효과를 실험하였다.
실험방법은 3인자 2수준 완전 배치법으로 실험하였다.
참고로, 실험시 공정변수는 고정하였다.
<분사 시작온도 421℃, 용액압력 2kg/㎠, 공기압력 4kg/㎠, 정전대전압 20kv, 강판 두께 0.7t, 용융 도금욕 침적온도 460℃, 침적시간 30초, 용융 도금욕 내 용탕물질: Zn, Fe, Al, Pb> 분사는 정전기 스프레이 설비를 이용한 정전 분무 방법을 채용하였다.
표 2는 선정된 발명예(인산계 수용액)의 함량별 스팽글 미세화 효과를 나타낸 것이다.
| 구분 | 인산 이 수소 암모늄 (wt%) |
인산 마그네슘 (wt%) |
인산 이 수소 칼슘 (wt%) |
스팽글 평균크기 (㎛) |
용액 안정성 |
| 용액1 | 0.5 | 0.0 | 0.0 | 227 | O |
| 용액2 | 3.0 | 0.0 | 0.0 | 93 | O |
| 용액3 | 0.5 | 0.3 | 0.0 | 110 | O |
| 용액4 | 3.0 | 0.3 | 0.0 | 187 | O |
| 용액5 | 0.5 | 0.0 | 0.3 | 148 | O |
| 용액6 | 3.0 | 0.0 | 0.3 | 89 | O |
| 용액7 | 0.5 | 0.3 | 0.3 | 137 | O |
| 용액8 | 3.0 | 0.3 | 0.3 | 112 | O |
[인산 이 수소 암모늄, 인산 이 수소 칼슘, 인산 마그네슘은 물에 대한 용해도(고용한도까지 용해하여 수용액 제조) 및 도금층 표면에 하얀점의 불량이 발생되는 않는 범위에서 실험하였다]
실험 결과, 발명예의 각 물질이 혼합된 수준에 따라 스팽글 미세화 효과가 달랐으며, 이는 각 물질이 서로 상호 작용하는 효과가 다르기 때문이다.
스팽글의 미세화가 최대가 되는 최적 조성은, 용액 총 중량에 대하여 인산 이 수소 암모늄 3.0wt%, 인산 이 수소 칼슘 0.3wt%, 전체 용액 총중량인 중량 100wt%가 되도록 하는 잔량의 물로 이루어진 용액6이었다.
도 6의 실험 결과에 의하면, 표 2의 용액을 분사한 모든 용융 아연 도금 강판 시편에서 스팽글이 227㎛이하로 미세하고 균일하였으며 밝고 색차가 없었다.
특히, 인산 이 수소 암모늄과 인산 이 수소 칼슘의 함량이 스팽글 크기에 영향을 많이 미쳤으며, 인산 이 수소 암모늄 3.0wt%, 인산 이 수소 칼슘 0.3wt%를 함유하는 용액6을 분사한 경우 스팽글 평균크기가 가장 미세하였으며, 스팽글 크기 편차도 7.2로 높지 않았다.
이는 도 7에 도시된 표 2의 용액 함량과 스팽글 크기에 대한 주효과도를 나타낸 그래프에서도 확인되는 바와 같이, 인산 이 수소 암모늄이 3.0wt%, 인산 이 수소 칼슘이 0.3wt%를 포함하는 경우 스팽글 미세화 효과가 최대가 된다.
용액 안정성은 각각의 용액을 밀봉하여 40일간 보관 후 용액의 PH를 측정하고 침전물 유무를 평가하였다. 모든 발명예의 용액에서 침전물은 없었으며, 흡열량을 결정하는 PH도 4.1~4.3으로 변화가 없었다.
실험 3
스팽글 미세화 용액의 분사 조건이 스팽글 미세화에 미치는 영향을 실험하였다. 스팽글 미세화 용액은 인산 이 수소 암모늄 3.0wt%, 인산 이 수소 칼슘 0.3wt%, 잔부 물로 이루어진 인산계 수용액을 사용한다.
참고로, 실험시 공정변수는 고정하였다.
<분사 시작온도 421℃, 강판 두께 0.7t, 용융 도금욕 침적온도 460℃, 침적시간 30초, 용융 도금욕 내 용탕물질: Zn, Fe, Al, Pb> 분사는 정전기 스프레이 설비를 이용한 정전 분무 방법을 채용하였다.
표 3은 분사 조건에 따른 스팽글 미세화 효과를 나타낸 것이다.
| 구분 | 용액압력(kg/㎠) | 공기압력(kg/㎠) | 정전대전압(kv) | 스팽글 크기(㎛) |
| 1 | 2 | 2 | 5 | 178 |
| 2 | 1 | 5 | 5 | 145 |
| 3 | 1 | 5 | 5 | 110 |
| 4 | 2 | 5 | 5 | 94 |
| 5 | 1 | 3.5 | 31.5 | 86 |
| 6 | 2.34 | 3.5 | 31.5 | 66 |
| 7 | 1.5 | 0.97 | 31.5 | 156 |
| 8 | 1.5 | 6 | 31.5 | 151 |
| 9 | 1.5 | 3.5 | 0.38 | 121 |
| 10 | 1.5 | 3.5 | 62 | 116 |
| 11 | 2.34 | 3.7 | 26 | 62 |
실험 결과, 용액압력 1~3kg/㎠, 공기압력 2~5kg/㎠, 정전대전압 13~50kv의 범위에서 스팽글 크기가 86㎛ 이하로 미세하고, 용액압력 2.34kg/㎠, 공기압력 3.7kg/㎠, 정전대전압 26kv에서 스팽글 크기가 62㎛로 최소화 되었다.
도 8의 실험결과에서도, 용액압력 2.34kg/㎠, 공기압력 3.7kg/㎠, 정전대전압 26kv에서 스팽글 크기가 최소값을 가짐이 확인된다.
실험 4
본 발명의 스팽글 미세화 용액을 분사한 용융 아연 도금 강판 시편에 대한 내식성 평가를 수행하였다. 스팽글 미세화 용액은 인산 이 수소 암모늄 3.0wt%, 인산 이 수소 칼슘 0.3wt%, 잔부 물로 이루어진 인산계 수용액을 사용하였다.
내식성 평가는 염수 분무 시험과 동전위 분극실험을 수행하였다.
일례로서, 3.5% NaCl 용액을 자연냉각한 용융 아연 도금 강판 시편과 스팽글 미세화 용액을 분사한 용융 아연 도금 강판 시편에 각각 분무하고 3시간 경과 후 이들 시편의 표면을 촬영하였으며, 그 결과를 도 9에 나타내었다.
도 9에 나타난 바와 같이, 자연냉각시 백청이 용융 도금 강판 전면에서 발생한 반면, 본 발명의 스팽글 미세화 용액을 분사한 용융 아연 도금 강판은 3시간 후에도 백청이 훨씬 적게 발생하였다. 이는 용융 아연 도금 강판 표면에 인산염 막이 형성되고 스팽글이 미세화 되었기 때문이다.
동전위 분극실험은 한국산업규격 KS D ISO 17475에 의해 실험하였다.
용액은 3.5% NaCl용액을 사용하였으며, Scan Rate 1mV, 포화 카로멜 전극(SCE)이 기준전극으로 사용하였다.
도 10에 도시된 바와 같이, 동전위 분극실험에서도 스팽글 미세화 용액을 분사한 용융 아연 도금 강판의 경우 전류밀도(icorr)값이 자연냉각에 비해 더 낮은 수치를 보였다. 전류밀도값이 낮을수록 내식성이 더 우수하다.
상기 실험 결과와 같이, 본 발명의 스팽글 미세화 용액은 용액 안정성이 좋았으며, 염수 분무 시험과 동전위 분극실험에 대한 내식성이 좋았으며, 용액의 제조도 용이했다.
또한, 스팽글 미세화 용액의 분사를 통해 제조된 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 효과는 우수했고, 스팽글 미세화 용액의 분사시 정전 분무 방법을 채용한 경우에는 스팽글 미세화 효과가 더 증대되었다. 이를 통해 본 발명의 스팽글 미세화 용액을 최적의 조성으로 정전 분무 방법으로 분사하는 것에서 스팽글 미세화 효과가 최대가 됨을 알 수 있었다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
1:풀림틀 2:입측 저장틀
3:세정 설비 4:열처리 설비
5:도금 설비 6:에어 나이프 설비
7:정전기 스프레이 설비 8:냉각 설비
9:조질 압연 설비 10:후처리 설비
11:출측 저장틀 12:감김틀
S:강판
3:세정 설비 4:열처리 설비
5:도금 설비 6:에어 나이프 설비
7:정전기 스프레이 설비 8:냉각 설비
9:조질 압연 설비 10:후처리 설비
11:출측 저장틀 12:감김틀
S:강판
Claims (7)
- 강판을 용융 아연 도금액에 침적하여 강판 표면에 용융 아연을 도금하는 도금 단계와;
상기 도금 단계에서 용융 아연이 도금된 강판을 에어 나이프 설비를 통과시키면서 부착량을 조절하는 부착량 조절 단계와;
상기 부착량 조절 단계 후, 상기 강판 표면의 용융 아연이 응고하기 직전에 상기 용융 아연에 스팽글 미세화 용액을 정전 분무 방법으로 분사하는 분사 단계를 포함하며,
상기 스팽글 미세화 용액은
용액 총 중량에 대하여
인산 마그네슘 0 초과 0.3wt% 이하,
전체 용액 총 중량인 중량 100wt%가 되도록 하는 잔량의 물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 스팽글 미세화 용액은
인산 이 수소 암모늄을 더 포함하며,
상기 인산 이 수소 암모늄은
용액 총 중량에 대하여 0.5wt% 이상 3.0wt% 이하 범위로 함유되는 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 스팽글 미세화 용액은
인산 이 수소 칼슘을 더 포함하며,
상기 인산 이 수소 칼슘은
용액 총 중량에 대하여 0 초과 0.3wt% 이하 범위로 함유되는 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 방법. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 분사 단계는
정전기 스프레이 설비에 의해 용액압력 1~3kg/㎠, 공기압력 2~5kg/㎠, 정전대전압 13~50kv의 조건으로 상기 스팽글 미세화 용액을 분사하는 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 분사 시작온도는 419.6~430℃인 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판의 스팽글 미세화 방법.
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2010
- 2010-05-17 KR KR1020100046144A patent/KR101182056B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100415677B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2004-01-31 | 주식회사 포스코 | 스팽글이 없는 용융도금강판 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20110126462A (ko) | 2011-11-23 |
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