KR101413450B1 - 알루미늄/아연계 합금 코팅 제품의 처리방법 - Google Patents

알루미늄/아연계 합금 코팅 제품의 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 서브스트레이트 상에 알루미늄/아연계(Al/Zn-based) 합금으로 코팅하는 과정을 포함하는 알루미늄/아연계 합금 코팅 제품을 처리하는 방법을 개시한다. 본 방법은 매우 짧은 지속 시간 동안 합금 코팅에 대해 신속하게 강력한 가열을 행하는 과정과, 합금 코팅에 대해 신속한 냉각을 행하는 과정과, 그리고 합금 코팅의 변형된 결정 미세구조를 형성하는 과정을 포함하여 이루어진다.
서브스트레이트, 알루미늄/아연계(Al/Zn-based) 합금 코팅 제품, 냉각속도, 수지상 결정, 단상(single phase)

Description

알루미늄/아연계 합금 코팅 제품의 처리방법{TREATING AL/ZN-BASED ALLOY COATED PRODUCTS}
본 발명은 일반적으로 합금의 주요 성분으로서 알루미늄 및 아연을 함유하는 합금으로 코팅(또는 도금)된 제품들(이하, "알루미늄/아연계 합금 코팅 제품"이라 칭함)의 제조에 관한 것이다.
상기한 용어 "알루미늄/아연계 합금 코팅 제품(Al/Zn-based alloy coated product)"은 해당 제품의 표면의 적어도 일부에 알루미늄/아연계(Al/Zn-based) 합금으로 된 코팅이 입혀진, 예를 들면, 스트립, 관 및 구조물의 형태로 된 제품들을 망라하고 있는 것으로 해석된다.
본 발명은 더 상세하게는, 알루미늄/아연계 합금으로 도금된 강철 스트립으로부터 제조된 강철 스트립 및 강철 제품들의 형태로 된 알루미늄/아연계 합금 도금제품에 관한 것이지만, 반드시 그것에만 한정되는 것은 아니다.
상기 알루미늄/아연계 합금으로 도금된 강철 스트립은 보호적, 미학적 또는 다른 이유로 인해 무기 및/또는 유기 합성물로써 도금된 스트립일 수도 있다.
본 발명은 더욱 상세하게는, 미량(trace amount)을 초과해 존재하는 알루미늄 및 아연과는 다른 둘 이상의 요소로 이루어진 합금의 코팅을 갖는 알루미늄/아연계 합금으로 도금된 강철 스트립에 관한 것이다. 그러나 반드시 그것에만 한정되 는 것은 아니다.
본 발명은 더욱 상세하게는, 20-95% 알루미늄(Al), 0-5% 실리콘(Si), 나머지 비율의 불가피한 불순물을 갖는 아연(Zn)을 함유하는 알루미늄/아연계 합금의 코팅을 갖는 알루미늄/아연계 합금으로 도금된 강철 스트립에 관한 것이지만, 반드시 그것에만 한정되는 것은 아니다. 상기한 코팅은 0-10% 마그네슘(Mg) 및 소량의 다른 성분들을 또한 포함하고 있다.
본 발명은 또한 총괄적으로는 상기 합금 코팅 합성물 성분들의 그 이상의 동종혼합물(homogenous mixture)에 기초한 변형 결정 미세구조(modified crystalline microstructure)를 제공하기 위해 제품 코팅의 알루미늄/아연계 합금을 처리하는 방법에 관한 것이다.
박막 알루미늄/아연계 합금 코팅(2-100㎛)은 종종 공기로 인한 부식에 대한 보호를 위하여 강철 스트립의 표면에 적용된다.
이러한 합금 코팅은 일반적으로 Al, Zn, Mg, Si, Fe, Mn, Ni, Sn 과 같은 성분들, 그리고 미량의 V, Sr, Ca, Sb와 같은 기타 성분들로 이루어진 합금의 코팅이지만, 그러나 이들에만 한정되는 것은 아니다.
이러한 합금 코팅들은 일반적으로 용융 합금의 욕(bath)을 통해 스트립을 통과시켜 그 스트립을 용융 도금 코팅함으로써 강철 스트립에 적용된다. 그러나 여기에만 한정되는 것은 아니다. 강철 스트립은 스트립 서브스트레이트에 대한 합금의 결합(본딩)을 촉진하기 위하여 도금 이전에 가열되는 것이 전형적이지만 반드시 그 렇지는 않다. 상기 합금은 후속해서 스트립 상에서 응고하고 스트립이 용융 욕에서 드러날 즈음에는 응고된 합금 코팅을 형성하게 된다.
상기 합금 코팅의 냉각율은 상대적으로 낮은데, 전형적으로 100℃/s 미만이다. 냉각율은 스트립의 열 질량(thermal mass)에 의해서 그리고 냉각 매개체에 의한 고온의 부드러운 코팅의 충격 손상에 의해서 제한된다.
상기한 낮은 냉각율은 알루미늄/아연계 합금의 미세구조가 상이한 조성물들의 상(phase)들의 혼합물을 포함하는 상대적으로 거친 수지상(dendritic) 및/또는 층상(lamellar) 조직이라는 것을 의미한다.
철강 스트립에 알루미늄/아연계 합금 코팅을 형성하는 다른 공지의 방법에서는 용융 도금(hot-dip) 코팅과는 다른 방식으로 응고하는 용융 합금 코팅을 제조한다. 그러나, 상기 알루미늄/아연계 합금의 코팅들은 여전히 상이한 조성물들의 상들의 상대적으로 거친 혼합물로서 존재한다.
이에 따라서 본 출원인은 강철 스트립 상의 알루미늄/아연계 합금 코팅의 미세구조는 합금 코팅에 대한 매우 빠른 가열과 후속적인 매우 빠른 냉각에 의해 전술한 거친 다상(multiple phase)의 미세구조(microstructure)로부터 바람직하게는 구조적으로 그리고 화학적으로 벗어나서 변형될 수 있다는 것을 발견하였다.
특히, 본 출원인은 알루미늄/아연계 합금 코팅 스트립에 대한 매우 급격한 강렬한 가열과 그 스트립에 대한 매우 급격한 냉각을 수행함으로써 변형된 미세구조, 즉 전형적으로는 더 큰 미세구조적 특징들이 그 크기에서 감소되었거나, 그렇지 않으면 동종화(homogenized)가 이루어지는 하나의 정제된(refined) 구조를 포함하는 미세구조로 귀결되는 것을 알게되었다.
이론이나 설명에 의해서 본 출원인은, 알루미늄/아연계 합금 코팅 스트립에 대한 매우 빠른 가열은 서브스트레이트 스트립에 대해서보다는 합금 코팅에 대해 한정해서 가열하는 것을 가능하게 만들고, 이로써 합금 코팅의 매우 빠른 냉각을 촉진하는 하나의 열 싱크(heat sink)로서 서브스트레이트 스트립이 작용하는 것을 가능하게 하는데, 그 결과 다음과 같은 결과를 가져온다는 것을 발견하였다:
(a) 상승된 온도에서 생성된 코팅 합금의 동종화된 미세구조의 유지,
(b) 코팅 합금의 매우 미세한 수지상(dendritic) 미세구조로의 변환 또는
(c) 코팅 합금의 다른 미세한 분산 혼합물들의 상(phase)들로의 변환.
본 발명에 따르면, 서브스트레이트 상에 알루미늄/아연계 합금 코팅을 포함하는 알루미늄/아연계 합금 코팅 제품을 처리하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은:
(a) 매우 짧은 지속 시간 동안 상기 합금 코팅에 대해 급격히 고강도의 가열을 행하는 과정, 그리고
(b) 상기 합금 코팅에 대해 급격한 냉각을 행하는 과정과,
그리고 상기 합금 코팅의 변형된 결정 미세구조를 형성하는 과정을 포함한다.
본 발명에 따르면, 서브스트레이트 상에 알루미늄/아연계 합금 코팅을 포함하는 알루미늄/아연계 합금 코팅 제품을 처리하는 방법이 또한 제공되는데, 상기 방법은:
(a) 상기 서브스트레이트에 대한 현저한 가열이 없이 상기 합금 코팅을 가열하는 과정, 그리고
(b) 열 싱크로서 상기 서브스트레이트를 이용하여 상기 합금 코팅에 대한 매우 급격한 냉각을 행하는 과정과,
그리고, 상기 합금 코팅의 변형 결정 미세구조를 형성하는 과정을 포함한다.
전술한 방법은 전형적으로 100℃/sec 미만의 냉각속도에서 알루미늄/아연계 합금 코팅들의 통상적인 응고 중에 발생하는 구성성분들의 정상적인 재분배(normal redistribution)를 회피하거나 최소화한다.
상기한 변형된 결정 미세구조는 합금 코팅의 원래의 미세구조의 고체상태 변화로서 과정 (a)에서 형성될 수도 있다.
선택적으로는, 상기 과정 (a)는 알루미늄/아연계 합금 코팅의 적어도 부분적인 용융, 바람직하게는 완전한 용융을 야기할 수도 있으며, 이로써 변형된 결정 미세구조는 상기 과정 (b)에서 합금 코팅이 응고할 때 형성된다.
바람직하게는, 상기한 과정 (a)는 알루미늄/아연계 합금 코팅의 온도를 전형적으로 100℃/s 미만의 냉각속도에서 통상적으로 응고하는 합금 코팅에 존재하는 성분들 또는 그 성분들의 화합물들의 미세한 그리고 거친 입자들 모두의 용해를 가능하게 하도록 충분히 높게 상승시킨다. 이러한 재-용해(re-dissolution)는 본 방법의 짧은 지속시간에 관계없이 고용융점 화합물에 대하여조차도 발생할 수 있다.
상기 알루미늄/아연계 합금 코팅의 변형된 결정 미세구조는 단상(single phase)이어도 좋다.
예를 들면, 상기한 단상은 고용체에 아연을 갖는 알루미늄 농후(Al-rich) 상이어도 좋다.
상기 알루미늄/아연계 합금 코팅의 변형된 결정 미세구조는 하나의 상과 또 다른 상으로 이루어진 입자들의 균일하게 분산된 것이어도 좋다.
예를 들면, 상기 변형된 결정 미세구조는 코팅 합금의 매트릭스를 형성하는 알루미늄-농후 상에 있어서의 아연-농후(Zn-rich) 상의 미세 입자들의 균일한 분산이어도 좋다.
상기 알루미늄/아연계 합금 코팅의 변형 결정 미세구조는 하나의 상의 미세한 1차 수지상 결정(promary dendrites)과 다른 상들의 수지상간(interdendritic) 영역들의 균일한 분산이어도 좋다.
예를 들면, 상기 변형 결정 미세구조는 알루미늄-농후 상의 미세 수지상 결정들과 그리고 아연-농후 수지상간 상 및 알루미늄에서 제한된 용해도를 갖는 추가된 성분들을 함유하는 다른 상들의 균일한 분산이어도 좋다.
일례를 들면, 1차상(primary phase) 수지상 결정(덴드라이트)의 핵화(nucleation) 및 성장에 의해 응고화가 일어나는 알루미늄/아연계 합금 코팅에 대하여 전형적인 1차상의 구조 간격(primary phase structural spacing)은 2차 수지상 결정의 암(arm)들의 간격에 의해 정의된다. 본 발명은 보통 100℃/s 미만의 냉각속도에서 통상적으로 응고되는 구조에 대하여, 전형적으로 약 10-15㎛의 2차 수지상 결정의 암 간격에 비교하여 5㎛ 미만의, 더욱 바람직하게는, 2㎛ 미만의 2차 수지상 결정 암 간격을 달성한다.
바람직하게는, 상기 과정 (a)는 알루미늄/아연계 합금 코팅을 매우 빠르게 가열하는 과정을 포함한다.
바람직하게는, 상기 과정 (a)는 적어도 500℃/s의 가열속도로, 더욱 바람직하게는, 적어도 10,000℃/s의 가열속도로 상기 알루미늄/아연계 합금 코팅을 가열하는 과정을 포함한다.
바람직하게는, 상기 과정 (a)는 200㎳(밀리세컨드) 미만의, 바람직하게는 20㎳ 미만의, 더욱 바람직하게는 2㎳ 미만의 가열 지속시간을 포함한다.
본 출원인은 전술한 알루미늄/아연계 합금 코팅을 가열하는 과정은 고출력밀도의 가열원을 이용하여 아래에 있는 서브스트레이트의 온도를 현저하게 상승시킴이 없이 수행될 수 있으며 또한 상대적으로 차가운 서브스트레이트는 필요한 매우 높은 냉각율의 달성에 이바지한다는 것을 알게되었다.
여기서 상기 "고출력밀도 가열원(high power density heating source)"이라는 용어는, 예를 들면, 레이저, 직접 플라즈마, 간접 고밀도 플라즈마 아크 램프 그리고 통상적인 필라멘트형 근적외선(filament-based Near Infrared: NIR) 시스템을 포함하는 것으로 해석된다. 요구되는 가열율, 온도 및 두께 온도 배분 등을 달성하기 위해서는 70W/㎟를 넘는, 더욱 바람직하게는 300W/㎟를 넘는 출력밀도를 방출하는 열원을 이용하는 것이 필요하다.
상기 과정(a)는 주변온도 위의 온도로부터 알루미늄/아연계 합금 코팅을 가열하는 과정을 포함해도 좋다. 예를 들면, 용융도금 코팅 라인에서 생산되는 알루미늄/아연계 합금 코팅된 강철 스트립의 형태로 알루미늄/아연계 합금 코팅된 제품을 처리하는 경우에, 과정(a)에 대한 공급물질로서 알루미늄/아연계 합금으로 코팅된 강철 스트립을 사용하면 전체적인 에너지 소비를 최소화할뿐만 아니라 원하는 알루미늄/아연계 합금 코팅의 미세구조와 무결성의 획득을 보장하기 위하여 필요한 냉각율을 여전히 유지케 하여준다.
과정(a)에 대한 투입 스트립 온도는 바람직하게는 300℃ 미만이고, 더욱 바람직하게는 250℃미만이다.
상기 방법은 양쪽 표면들에 동시에 또는 각 표면에 개별적으로 적용될 수도 있다. 어떤 임의의 시점에서 상기 방법에 의해 처리되고 있는 것과는 반대쪽 측면에서 상기한 알루미늄/아연계 합금 코팅의 유연화를 최소화하기 위하여 그리고 냉각율을 향상시키기 위하여, 반대쪽 표면은 고정된 온도에서, 바람직하게는 300℃ 미만에서, 그리고 더욱 바람직하게는 250℃미만에서 유지되어도 좋다.
바람직하게는, 상기한 과정(a)는 250-910℃ 범위에서, 바람직하게는 380-800℃ 범위에서, 그리고 더욱 바람직하게는 450-800℃ 범위에서의 온도로 합금 코팅을 가열하는 과정을 포함한다.
바람직하게는, 상기한 과정(a)는 합금 코팅과 서브스트레이트의 인터페이스 부위에서 금속간 합금층의 최소한의 성장이 존재하도록 선택된 시간 동안 및/또는 온도로 상기 알루미늄/아연계 합금 코팅을 가열하는 과정을 포함한다.
바람직하게는, 상기 금속간 합금층은 0-5㎛의 범위, 바람직하게는 0-3㎛, 그리고 더욱 바람직하게는, 0-1㎛ 범위 내에 유지된다.
바람직하게는, 상기 과정 (a)는 서브스트레이트 특성에 해로울지도 모르는 기판에서의 상(phase)의 변화 또는 회수된 어닐링(annealed) 처리 서브스트레이트의 재결정화를 방지하기 위해 충분히 낮은 온도로 상기 서브스트레이트가 처리되는 동안 상기 알루미늄/아연계 합금 코팅을 가열하는 과정을 포함한다.
상기 과정 (a)에서 알루미늄/아연계 합금 코팅을 가열한 후에 상대적으로 차가운 상기 서브스트레이트는 과정 (b)에서 합금 코팅으로부터 열을 끌어내는데, 상기 서브스트레이트는 열 싱크로서 작용하는 한편 변형된 결정 미세구조를 유지 또는 형성하는 합금 코팅에 있어서의 매우 높은 냉각율을 야기하게 된다.
여기서, "매우 신속한 또는 급격한 냉각(very rapid cooling)"이라는 용어는 고체상태에서의 동종의 단상 구조(homogeneous single phase structure) 또는 동종의 용융 알루미늄/아연계 합금 코팅으로부터 구성성분들의 재분배(redistribution)를 최소화하는 냉각율로 또는 상기 합금 코팅의 용융된 형태의 응고화 제어(controlled solidification)를 가능하게 하는 냉각율로 냉각하는 과정을 의미하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
여기서 요구되는 냉각율은 적어도 100℃/s, 바람직하게는 적어도 500℃/s, 더욱 바람직하게는 적어도 2000℃/s이다.
본 출원인은 두꺼운 강철 스트립(대략 5㎜에 달하는) 형태의 서브스트레이트에 적합한 그리고 또한 통상적으로는 더 작은 열 싱크를 제공하게 되는 매우 얇은 강철 스트립 형태의 서브스트레이트에 적합한 프로세싱 조건을 확인하였다.
가열율이 낮은 경우, 필요한 서브스트레이트의 온도는 더 높은데, 과정 (b)에서는 소망하는 변형 미세구조를 유지하기 위한 강제적인 냉각과정을 포함할 수도 있다.
변형 결정 미세구조를 유지하기 위해 필요한 강제적인 냉각의 수준은 통상적인 프로세싱에 필요한 그것보다 더 낮은데, 그 이유는 냉각은 더 차가운 서브스트레이트로부터 이루어지기 때문이다. 여기에서 필요한 강제적인 냉각의 정도는 상기 합금 코팅의 표면을 파열시키지 않고도 달성될 수가 있다.
본 발명에 따르면, 전술한 방법에 따라 처리된 알루미늄/아연계 합금 코팅 제품이 제공된다.
본 발명에 따르면, 알루미늄/아연계 합금으로 강철 스트립 형태의 서브스트레이트를 용융도금하고 그리고 전술한 처리방법에 따라서 코팅된 강철 스트립을 처리하는 과정을 포함하는, 알루미늄/아연계 합금 코팅 제품을 제조하는 방법이 제공된다.
상기한 방법은 서브스트레이트를 용융도금한 다음에 바로 실행되는 처리방법으로써 일관공정으로(in-line) 실시될 수도 있다.
선택적으로는, 상기 방법은 서브스트레이트를 용융도금함으로써 제조되는 코일형 스트립 상에서 처리과정이 실시되는 개별적 공정라인에서 실행되어도 좋다.
이하 본 발명의 실시예가 하기의 도면을 참조하여 예시적으로 기술된다.
도 1 내지 도 8은 본 출원인에 의해 실시된 본 발명의 전술한 방법과 관련하여 실험 작업에 의해 테스트된 샘플들에 대한 현미경사진들이다.
도 9는 상기 실험 작업에서 테스트된 샘플들에 대한 부식성 실험의 결과를 보고하는 그래프이다.
도 10은 상기 실험 작업에서 테스트된 샘플의 볼타 전위도(Volta Potential Map)이다.
알루미늄/아연계(Al/Zn-based) 합금으로 고온 용융도금된 강철 스트립의 시료 샘플들에 대하여 일련의 실험 작업을 수행하였다. 본 실험 작업은 레이저 형태의 고출력밀도의 가열원에 의해서 그리고 근적외선 방사(Near Infrared Radiation: NIR)에 의해 샘플들에 대해 합금 코팅을 가열하는 과정과 그 다음에 상기 합금 코팅을 냉각하는 과정을 포함하였다.
도 1에 통상적인 용융도금이 된 알루미늄/아연계 합금 코팅 강철 스트립의 미세구조의 예가 도시된다. 이러한 미세구조는 두 개의 별개의 상, 즉 알루미늄-농후 수지상결정 상(Al-rich dendritic phase)과 아연-농후 수지상간 혼합 상(Zn-rich interdendritic mixture of phases)을 우세하게 포함하고 있다. 상기 미세구조는 또한 적은 숫자의 거친 실리콘 입자들을 포함하고 있다.
상기 샘플들의 합금 코팅은 상이한 열 프로파일들(온도 및 유지 시간)의 범위에서 급속히 가열되었으며, 그 다음 본 발명의 방법에 따라 급속히 냉각되었다.
현저한 양의 알루미늄 및 아연을 함유하는 합금 코팅에 대하여, 본 발명의 방법에 따른 급속 가열 및 급속 냉각 후의 코팅의 미세구조는 현저한 알루미늄 상과 2차 아연-농후 상의 미세하고 균일한 분산의 일차 매트릭스(primary matrix)를 포함하였다.
가열 및 냉각 조건들에 따라서 상기 2차 아연-농후 상은 (a) 아연-농후 상들의 수지상간 혼합물들의 상호연결된 영역들, 또는 (b) 5㎛ 미만의 크기, 이상적으로는 2㎛ 미만의, 더욱 이상적으로는 0.5㎛ 미만의 크기의 이산된 아연-농후 입자들을 포함하였다.
도 2에는 아연-농후 상들의 수지상간 혼합물들의 일례가 나타나 있다. 도 3, 도 4 및 도 5에는 상기 아연-농후 입자들이 예시된다.
도 6에는 실리콘을 함유하고 있는 코팅 합금에 있어서의 통상적인 고온 용융도금 알루미늄/아연계 코팅 강철 스트립의 미세구조의 예가 보여진다. 여기서 실리콘은 상대적으로 거친 바늘 형상의 입자들의 형태로 또는 거친 금속간 화합물(intermetallic compound) 입자들의 형태로 미세구조에 존재한다(예를 들면, 마그네슘(Mg)이 코팅 합금에 또한 존재할 경우 - 도 6에서 화살표 B에 의해 지시되는 구역을 참조).
본 출원인은 실험 작업을 통해서 본 발명의 방법에 의한 처리 후에 실리콘을 함유하는 알루미늄/아연계 코팅 합금에 존재하는 실리콘이 바람직하게는 실리콘 또는 실리콘 금속간 화합물(예를 들면, 코팅 합금에 마그네슘이 또한 존재할 경우)의 미세한 분산된 입자들 및/또는 일차 매트릭스에서의 원자들의 형태로 존재한다는 것을 알게되었다(도 7 및 도 8 참조).
본 출원인은 또한 실험 작업을 통해서 코팅의 부식과 코팅의 성형성(formability)에 해로운 매우 거친 입자로서 알루미늄/아연계 코팅 합금에 전형 적으로 존재하는, 예를 들면, 마그네슘 및 아연과 같은 성분들의 다른 금속간 화합물들이 본 발명의 처리방법에 의해 또한 정제되고 그리고 균일한 미세 입자들의 분산으로서 상기 합금 코팅 전체에 걸쳐 분포된다는 것을 발견하였다. 도 6의 화살표 A는 미처리된 코팅 합금 내의 마그네슘 및 아연의 매우 거친 금속간 입자들을 나타내고 있다. 도 7 및 도 8은 처리된 코팅의 상태를 예시한다.
본 출원인은 또한 성분 분석에 의거하여 성능을 더욱 향상시키기 위해, 예를 들면 실리콘 및 마그네슘 등과 같은 다른 성분들을 함유할 수도 있는 알루미늄/아연계 합금 코팅의 합성물들의 조성은 본 발명의 처리방법에 의해서 변화되지 않는다는 결론을 내렸다.
발명의 효과
본 출원인은 전기화학적 테스트, 가속형 내부식성 테스트(accelerated corrosion testing), 장기간의 대기 노출 테스트 등을 통해서 본 발명의 방법에 의해 제조된 변형 결정 미세구조가 통상적으로 제조된 거친 미세구조의 알루미늄/아연계 합금 코팅 강철 스트립보다 더 양호한 내부식성을 갖는다는 것을 발견하였다. 도 9에서 내부식성 테스트 작업의 결과가 도시된다. 도 9에서 샘플 "R"은 본 발명의 방법에 따라 처리된 샘플이다. 다른 샘플들은 통상적으로 제조된 샘플들이다.
본 출원인은 더 자유롭게 부식하는 상들, 예를 들면, 아연 및/또는 마그네슘 농후 상들, 또는 다른 반응성 성분들의 크기와 연속성을 감소시킴으로써 내부식성이 더욱 향상된다는 것을 발견하였다.
본 발명에 의해 처리된 알루미늄/아연계 합금 코팅의 표면 내부식성의 향상 은 도 10에 도시된 볼타 전위도에 의해 입증된다. 이 도면의 좌측은 알루미늄/아연계 합금 코팅을 포함하는 샘플의 상부 평면을 도시하고 있는데, 그의 어떤 부분들은 본 발명에 따른 방법으로 처리되고 다른 부분들은 미처리 된 상태이다. 도면의 우측은 샘플에 대한 볼타 전위도를 도시하고 있다.
본 출원인은, 예를 들어, 마그네슘 및 실리콘 함유 알루미늄/아연계 합금 코팅에서 표면 부식은 마그네슘-함유 화합물들의 거친 금속간 화합물(InterMetallic Compound: IMC) 입자들을 따라 급속하게 진행할 수 있다고 판단하였다. 본 출원인은 그러한 큰 입자들은 본 발명의 처리방법에 의해 정제되며 부식성 통로(corrosion pathways)가 제거된다는 것을 알게 되었다.
고온 용융도금 또는 기타 열처리 프로세스에 의해 제조된 통상적인 알루미늄/아연계 합금 코팅의 내부식성 성능은, 상기 코팅의 두께가 미세구조의 거칠기 정도(coarseness)에서, 예를 들면 5-10㎛에 근접할 때, 잘 형성된 부식의 통로로 인하여 현저하게 저하된다. 본 출원인은 이러한 부식 통로가 본 발명의 처리방법에 의해 제조된 변형 결정 미세구조에서는 제거된다는 것을 알게되었다.
본 출원인은 또한 가속형 부식 실험 및 장기간의 대기 노출 실험에 의해 본 발명의 처리 방법에 의해 제조된 변형 결정 미세구조는 또한 알루미늄/아연계 합금 코팅 강철 스트립이 무기화합물(inorganic compound) 및/또는 유기기제의 폴리머(organic based polymer)의 화합물로써 후속해서 코팅되었을 때 더 큰 내부식성을 갖는다는 것을 알게 되었다.
도장된 알루미늄/아연계 합금 코팅 강철 스트립의 부식성은 일반적으로 그 스트립의 모서리나 스트립에 있는 구멍들에서부터 더 빨리 진행한다. 본 출원인은 도장된 알루미늄/아연계 합금 코팅 강철 스트립에서의 부식성이 (a) 스트립의 모서리에 합금 코팅의 협 밴드에서, 및/또는 (b) 완전한 스트립 표면 위의 전체 합금 코팅에서 변형 결정 미세구조를 형성하지 않고 스트립 표면에 걸쳐 있는 다양한 규칙적인 또는 불규칙적인 패턴들에서 본 발명의 처리방법에 의해 제조된 변형 결정 미세구조를 형성함으로써 경감될 수 있다는 것을 알게되었다.
상기한 알루미늄/아연계 합금 코팅의 비율을 부분적으로 처리함으로써 또한 부분적인 이익을 획득할 수 있다. 강철 스트립에 대한 처리는 동시에 또는 연속적으로, 양 표면에 대해 또는 단지 하나의 표면에 대해서만 실시될 수도 있다.
본 출원인은 알루미늄/아연계 합금 코팅의 연성(ductility)에 해로운 것으로 알려져 있는 거친 입자 성분들 및 금속간 화합물들이 제거되었다고 판단하였다.
본 발명의 정신과 영역을 이탈함이 없이 본 발명에 대한 수많은 변형이 이루어질 수 있으며, 본 발명의 범위는 하기의 청구범위에 의해 정의된다.

Claims (21)

  1. 코팅의 내부식성을 향상시키기 위하여 강철 스트립 상에 알루미늄/아연계 합금 코팅을 포함하는 알루미늄/아연계(Al/Zn-based) 합금 코팅 제품을 처리하는 방법으로서,
    (a) 200㎳ 미만의 가열 지속시간 동안 적어도 500℃/s의 가열속도로 알루미늄/아연계 합금 코팅을 가열하는 과정, 그리고
    (b) 적어도 100℃/s의 냉각속도에서 상기 합금 코팅을 냉각시키는 과정과,
    그리고 상기 합금 코팅의 변형 결정 미세구조를 형성하는 과정을 포함하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 과정 (a)는 상기 강철 스트립에 대한 가열이 없이 상기 합금 코팅을 가열하는 과정을 포함하고, 상기 과정 (b)는 열 싱크로서 상기 강철 스트립을 이용하여 상기 합금 코팅을 냉각시키는 과정을 포함하는, 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변형 결정 미세구조는 합금 코팅의 원래의 미세구조의 고체상태 변화로서 과정 (a)에서 형성됨을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 과정 (a)는 알루미늄/아연계 합금 코팅을 적어도 부분적으로 용융하는 과정을 포함하고, 이로써 상기 변형 결정 미세구조는 상기 과정 (b)에서 합금 코팅이 응고할 때 형성됨을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기한 과정 (a)는 알루미늄/아연계 합금 코팅을 완전히 용융하는 과정을 포함하고, 이로써 상기 변형 결정 미세구조는 상기 과정 (b)에서 합금 코팅이 응고할 때 형성됨을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 과정 (a)는 합금 코팅에 존재하는 성분들의 입자들 또는 그 성분들의 화합물들을 용해시킬 정도로 알루미늄/아연계 합금 코팅의 온도를 상승시키는 과정을 포함함을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄/아연계 합금 코팅의 변형 결정 미세구조는 단상(single phase)임을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄/아연계 합금 코팅의 변형 결정 미세구조는 하나의 상과 또 다른 상으로 이루어진 입자들의 균일한 분산으로 이루어짐을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄/아연계 합금 코팅의 변형 결정 미세구조는 하나의 상의 일차 수지상 결정(primary dendrites)과 다른 상들의 수지상간(interdendritic) 영역들의 균일한 분산으로 이루어짐을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 과정 (a)는 상기 알루미늄/아연계 합금 코팅을 적어도 10,000℃/s의 가열속도로 가열하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 과정 (a)는 20㎳ 미만의 가열 지속시간 동안 상기 알루미늄/아연계 합금 코팅을 가열하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 과정(a)는 주변온도 위의 온도로부터 상기 알루미늄/아연계 합금 코팅을 가열하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 과정 (a)는 250-910℃ 범위의 온도로 상기 합금 코팅을 가열하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 과정 (a)는 합금 코팅과 강철 스트립의 인터페이스 부위에서 금속간 합금층이 0-5㎛의 범위 내에 유지되도록 선택된 시간 동안 그리고 선택된 온도로 상기 알루미늄/아연계 합금 코팅을 가열하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 과정 (a)는 상기 강철 스트립에서의 상(phase)의 변화 또는 회수된 어닐링(annealed) 처리된 강철 스트립의 재결정화를 방지하는 온도에서 상기 강철 스트립이 존재하도록 하면서 상기 알루미늄/아연계 합금 코팅을 가열하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 과정 (a)에서 알루미늄/아연계 합금 코팅을 가열한 연후에, 상기 강철 스트립은 과정 (b)에서 상기 합금 코팅으로부터 열을 끌어내어서, 상기 강철 스트립이 열 싱크로서 작용하는 한편 상기한 변형 결정 미세구조를 유지 또는 형성하는 합금 코팅에서 적어도 100℃/s의 냉각속도를 야기하는 것을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 냉각속도는 적어도 500℃/s인 것을 특징으로 하는 합금 코팅 제품의 처리 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 처리된 알루미늄/아연계 합금 코팅 제품.
  19. 제1항에 따른 방법에 따라서 알루미늄/아연계 합금으로 강철 스트립을 고온 용융도금하고 또한 상기 도금된 강철 스트립을 처리하는 과정을 포함하는 알루미늄/아연계 합금 코팅 제품의 제조 방법.
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