KR101388332B1 - 내식성이 우수한 아연합금도금강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

내식성이 우수한 아연합금도금강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

내식성이 우수하며, 드로스 저감을 통하여 도금품질을 향상시킬 수 있는 아연합금도금강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 아연합금도금강판은 베이스 강판 표면에 아연합금도금층이 형성되어 있되, 상기 아연합금도금층은 아연(Zn) 100 중량부에 대하여, 알루미늄(Al) 5.2~6.5중량부 및 마그네슘(Mg) 1.07중량부 이하를 포함하는 합금으로 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

내식성이 우수한 아연합금도금강판 및 그 제조 방법 {ZINC ALLOY PLATING STEEL SHEET WITH EXCELLENT CORROSION RESISTANT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 자동차 외판 등에 사용되는 아연합금도금강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄, 마그네슘 성분 조절을 통하여 내식성이 우수한 아연합금도금강판에 관한 것이다.
자동차 외판용 강판의 경우, 고강도와 함께 높은 내식성, 그리고 우수한 표면품질이 요구된다.
고강도의 경우, 강판 제조시 성분의 제어 혹은 공정 조건의 제어를 통하여 이루어지고 있다.
내식성의 경우, 주로 아연도금 혹은 아연합금도금을 통하여 이루어지고 있다. 이러한 아연합금도금의 경우, 통상 Al-Mg-Si-Zn계 합금으로 조성됨으로써 강판의 내식성 향상에는 크게 기여할 수 있으나, 드로스 발생에 의해 도금품질이 저하되는 문제점이 있어, 이를 개선하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2003-0054469호(2003.07.02. 공개)에 개시된 내식성 및 도금작업성이 우수한 Zn-Al-Mg계 합금도금강판이 있다.
본 발명의 하나의 목적은 도금층 성분 조절을 통하여 내식성이 우수하면서도 도금 품질이 우수한 아연합금도금강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 우수한 내식성을 가질 수 있으며, 도금욕 내 드로스 발생 저감을 통하여 도금 품질을 향상시킬 수 있는 아연합금도금강판 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 아연합금도금강판은 베이스 강판 표면에 아연합금도금층이 형성되어 있되, 상기 아연합금도금층은 아연(Zn) 100 중량부에 대하여, 알루미늄(Al) 5.2~6.5중량부 및 마그네슘(Mg) 1.07중량부 이하를 포함하는 합금으로 형성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 아연합금도금층은 3~25㎛ 두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 아연합금도금강판 제조 방법은 아연(Zn) 100 중량부에 대하여, 알루미늄(Al) 5.2~6.5중량부 및 마그네슘(Mg) 1.07중량부 이하를 포함하는 아연합금도금액에 베이스 강판을 연속적으로 침지시켜, 상기 베이스 강판 표면에 아연합금도금층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 아연합금도금액의 온도는 430~480℃로 유지되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상기 베이스 강판의 침지 후, 에어 나이프(air knife)를 이용하여 상기 아연합금도금층의 두께를 3~25㎛ 두께로 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 아연합금도금강판 및 그 제조 방법은 아연(Zn) 100 중량부에 대하여, 알루미늄(Al) 5.2~6.5중량부 및 마그네슘(Mg) 1.07중량부 이하를 포함하는 아연합금 조성을 통하여, 우수한 내식성과 함께 도금욕의 드로스 저감 효과를 통하여 도금 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 아연합금도금강판을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 내식성이 우수한 아연합금도금강판 및 그 제조 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 아연합금도금강판을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 도시된 아연합금도금강판(100)은 베이스 강판(110) 및 아연합금도금층(120)을 포함한다.
베이스 강판(110)은 슬라브 재가열, 열간압연 및 냉각/권취되는 과정으로 제조되는 열연강판이 될 수 있다. 또한, 베이스 강판(110)은 상기의 열연강판을 산세, 냉간압연 및 소둔처리하는 과정으로 제조되는 냉연강판이 될 수 있다.
즉, 베이스 강판(110)은 열연강판 및 냉연강판 어느 것이라도 제한없이 이용될 수 있다.
아연합금도금층(120)은 베이스 강판(110) 표면에 형성된다.
이때, 아연합금도금층(120)은 아연(Zn), 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg)을 포함한다. 보다 구체적으로 아연합금도금층(120)은 아연(Zn) 100 중량부에 대하여, 알루미늄(Al) 5.2~6.5중량부 및 마그네슘(Mg) 1.07중량부 이하를 포함한다.
한편, 본 발명에서는 실리콘(Si)이 포함되지 않는다. 이는 실리콘을 의도적으로 첨가하지 않는 것을 의미하며, 도금액 등 제조과정에서 미량이 불순물로 첨가될 수는 있다.
이하, 상기의 아연합금도금층(120)에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명하기로 한다.
알루미늄(Al)
알루미늄(Al)은 내식성 향상에 기여하며, 또한 도금액의 드로스 형성을 억제하는데 기여한다.
상기 알루미늄(Al)은 아연(Zn) 100 중량부에 대하여, 5.2~6.5중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 첨가량이 아연 100 중량부 대비 5.2중량부 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 알루미늄의 첨가량이 아연 100 중량부 대비 6.5중량부를 초과하는 경우, 밀착성 및 용접성이 저하되는 문제점이 있다.
마그네슘(Mg)
마그네슘(Mg) 내식성을 향상시키는데 기여한다.
상기 마그네슘은 아연(Zn) 100 중량부에 대하여, 1.07중량부 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 마그네슘의 첨가량이 아연 100 중량부 대비 1.07중량부를 초과하면, 도금액의 드로스 발생의 원인이 된다.
상기 조성으로 이루어지는 아연합금도금층(120)은 3~25㎛ 두께로 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 아연합금도금층 두께 조절을 위하여, 에어 나이프(air knife) 등이 이용될 수 있다.
아연합금도금층의 두께가 3㎛ 미만일 경우, 충분한 희생방식성을 보장하기 어려워질 수 있다. 반대로, 아연합금도금층의 두께가 25㎛를 초과하는 경우, 소지철의 희생방식이 가능한 내식 기간은 연장될 수 있으나, 강판 제조 비용이 크게 증가할 수 있다.
본 발명에 따른 아연합금도금강판은 용융아연합금 도금액 마련 단계 및 도금층 형성 단계를 포함하는 과정으로 제조될 수 있다.
용융아연합금 도금액 마련 단계에서는 전술한 조성, 즉 아연(Zn) 100 중량부에 대하여, 알루미늄(Al) 5.2~6.5중량부 및 마그네슘(Mg) 1.07중량부 이하를 포함하는 아연합금 도금액을 마련한다.
다음으로, 도금층 형성 단계에서는 베이스 강판을 아연합금 도금액에 연속적으로 침지시켜, 베이스 강판 표면에 도금층을 형성한다.
이때, 도금액은 온도는 430~480℃로 유지되는 것이 바람직하다. 도금시 도금액의 온도가 430℃ 미만인 경우, 도금액의 유동성이 부족하여 베이스 강판 표면에 도금층이 충분히 형성되기 어려워질 수 있다. 반대로, 도금시 도금액의 온도가 480℃를 초과하는 경우, 도금 밀착성이 저하될 수 있다.
베이스 강판이 침지 후에는 에어 나이프를 이용하여, 아연합금도금층의 두께를 3~25㎛ 두께로 조절할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 아연합금도금강판의 제조
표 1에 도시된 조성을 갖는 실시예 1~6 및 비교예 1~5에 따른 도금액을 각각 마련한 후, 각각의 도금액을 470℃로 유지한 상태에서 냉연강판을 각각 침지시켜 두께 10㎛의 도금층을 형성하여 아연합금도금강판을 제조하였다.
[표 1](단위 : 중량부)
Figure 112011095161390-pat00001

2. 물성 평가 방법
(1) 내식성 평가
내식성은 ASTM B117에 규정한 방법에 의거하여 실시예 1~3 및 비교예 1~3에 따른 도금액을 이용하여 제조된 도금강판 표면에 연속적으로 염수를 분무하여 소지철의 적청 발생시까지의 저항 시간을 기준으로 평가하였다.
○ : 1000시간 이상
△ : 500시간 이상, 1000시간 미만
X : 500시간 미만
(2) 밀착성 평가
밀착성은 KS D0254에서 규정한 인발 시험 방법에 의거하여 플랜지로 눌러서 금속 소지와 도금된 부분 변형을 발생시킨 후 도금층의 박리 여부를 관찰하여 평가하였다.
◎ : 도금층의 박리 없음(매우 우수)
○ : 도금층의 미세 박리 발생(우수)
△ : 도금층의 박리 다소 발생(보통)
X : 전 도금층의 박리 발생(불량)
(3) 드로스 발생
드로스 발생은 도금액을 30분간 대기에 방치한 후, 표면을 걷어내어 면적당 질량(g/m2)을 측정하여 평가하였다.
◎ : 249g/m2 이하 (매우 우수)
○ : 250~499 g/m2 (우수)
△ : 500~999 g/m2 (보통)
X : 1000g/m2 이상 (불량)
3. 물성 평가 결과
실시예 1~6 및 비교예 1~5에 이용된 도금액 및 각 도금액을 이용하여 제조된 아연합금도금강판에 대한 물성 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
[표 2]
Figure 112011095161390-pat00002
표 2를 참조하면, 실시예 1~6에 따른 아연합금도금강판의 경우, 내식성 및 밀착성이 우수(O) 이상의 결과를 나타내었으며, 실시예 1~6에 적용된 도금액의 경우에도 드로스 발생량이 매우 적었다.
반면, 마그네슘이 아연 100중량부 대비 1.1중량부 첨가된 비교예 1의 경우, 드로스 발생량이 다소 많았다. 또한, 마그네슘을 첨가하지 않은 비교예 2의 경우, 내식성이 다소 저하되는 결과를 나타내었다.
또한, 알루미늄이 아연 100중량부 대비 5.0중량부 첨가된 비교예 3의 경우, 내식성이 다소 낮았으며, 드로스 발생량도 다소 많았다. 또한, 알루미늄이 아연 100중량부 대비 6.8중량부 첨가된 비교예 4의 경우, 밀착성이 약간 저하되는 결과를 나타내었다.
또한, 마그네슘이 아연 100중량부 대비 5.0중량부 첨가된 비교예 5의 경우, 드로스 발생량이 매우 많았다.
이상의 결과에 따르면, 본 발명에서 제시된 도금조성을 만족하는 경우, 내식성 및 밀착성이 우수하고, 드로스 발생이 억제됨으로써, 전체적인 도금 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 아연합금도금강판
110 : 베이스 강판
120 : 아연합금도금층

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 베이스 강판 표면에, Zn-Al-Mg계 아연합금도금층이 3~25㎛ 두께로 형성되어 있되,
    상기 아연합금도금층은 아연(Zn) 100 중량부에 대하여, 알루미늄(Al) 5.2~6.5중량부 및 마그네슘(Mg) 0.5~1.07중량부를 포함하는 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 아연합금도금강판.
  3. Zn-Al-Mg계 아연합금도금액에 베이스 강판을 연속적으로 침지시켜, 상기 베이스 강판 표면에 3~25㎛ 두께의 Zn-Al-Mg계 아연합금도금층을 형성하되,
    상기 아연합금도금액은 아연(Zn) 100 중량부에 대하여, 알루미늄(Al) 5.2~6.5중량부 및 마그네슘(Mg) 0.5~1.07중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 아연합금도금강판 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 아연합금도금액의 온도를 430~480℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 아연합금도금강판 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 베이스 강판의 침지 후, 에어 나이프(air knife)를 이용하여 상기 아연합금도금층의 두께를 상기 3~25㎛로 조절하는 것을 특징으로 하는 아연합금도금강판 제조 방법.
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