KR101518618B1 - 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법 및 이를 이용하여 처리된 강판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 강판의 표면에 처리된 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법 및 이를 이용하여 처리된 강판에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법은 강판의 표면에 실리카(SiO2)를 증착시켜 산화막을 형성하는 과정; 상기 강판의 평활도를 향상시킬 수 있도록 상기 산화막이 증착된 강판의 표면에 나노 스피어를 도포하여 상기 산화막이 증착된 강판의 표면결함을 메워 평탄화하는 과정; 및 상기 나노 스피어가 도포된 강판을 200 ~ 500℃의 온도로 열처리하여 상기 나노 스피어의 밀착력을 향상시키는 과정;을 포함한다.

Description

밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법 및 이를 이용하여 처리된 강판{THE COATING METHOD OF IMPROVING ADHESION FOR STEEL SHEET AND STEEL SHEET TREATED WITH TEM}
본 발명은 강판의 코팅 방법 및 이를 이용하여 처리된 강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 강판의 표면에 처리된 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법 및 이를 이용하여 처리된 강판에 관한 것이다.
일반적으로 금속 또는 플라스틱의 표면에는 물리적 화학적 내구성을 향상시키도록 보호막이 코팅된다. 이러한 보호막은 기판과 물리적, 화학적 결합력이 좋아야 하며 동시에 내부식성과 연관된 치밀도가 높아야 하고, 물리적 내구성을 향상시키도록 그 표면은 평활하게 형성되어야 한다.
이에, 치밀한 보호막을 통해 부식성 물질이 침투되는 것을 방지하고, 표면의 물리적 내구성이 향상되어 깨끗한 제품의 표면을 보여주고, 내마모성도 향상된다.
종래 강판의 표면 내부식성 및 내마모성을 향상시키기 위해 강판의 표면에 코팅되는 소재는 주로 사용되는 무기물 실리카를 사용하여, 강판 표면의 결함지역을 채워 코팅하는 방법을 사용하였다.
그러나, 코팅층의 치밀도가 떨어지는 부위에 부식성 물질이 침투하여 강판의 부식을 발생시키거나, 코팅된 무기질 실리카가 강팡의 표면에서 쉽게 탈락되어 강판의 평활도를 저하되는 문제점을 가지고 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 강판 표면의 치밀도 및 평탄도를 향상시키기 위해 무기질 실리카의 양을 증가시키는 경우 코팅층이 지나치게 두꺼워져 이후 박리 현상이 발생되는 원인이 되며, 무기질 실리카의 코팅층과 강판의 열 팽창률의 차이에 의해 열충격에 의해 고팅층의 기계적 부착강도를 초과하는 응력이 발생되어 코팅층에 크랙을 발생시키는 문제점이 있었으며, 코팅층을 얇게 하는 경우 다공성으로 형성되기 쉽고 치밀한 코팅층을 얻기 어려워 내부식성이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.
종래 강판의 표면에 존재하는 산화막의 두께를 측정하고, 잔존하는 산화막이 자연 산화막 두께의 70% 이하가 되도록 식각하여 코팅층의 밀착성을 향상시키는 코팅방법 및 강판에 대해서는 "강판 표면 코팅방법 및 밀착성이 우수한 강판 (공개특허 10-2011-0114339)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.
그러나, 강판의 표면결함을 메워 평활도를 향상시키도록 도포되는 실리카 재질의 나노 스피어와 강판 사이 결합력이 낮아, 나노 스피어가 강판의 표면으로부터 쉽게 탈락되는 문제점을 해결하지 못하였다.
공개특허 10-2011-0114339 (2011. 10.19.)
본 발명은 강판의 평활도를 향상시키도록 강판의 표면에 코팅된 코팅층과 강판사이 밀착력을 향상시킬 수 있는 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법을 제공한다.
또한, 강판의 평활도가 향상시키면서 내구성이 향상시킬 수 있는 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 강판의 평활도를 향상시키도록 표면에 처리된 코팅층의 밀착성이 우수한 강판을 제공한다.
또한, 내부식성 및 내마모성이 우수한 코팅층의 밀착성이 우수한 강판을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법은 강판의 표면에 실리카(SiO2)를 증착시켜 산화막을 형성하는 과정; 상기 강판의 평활도를 향상시킬 수 있도록 상기 산화막이 증착된 강판의 표면에 나노 스피어를 도포하여 상기 산화막이 증착된 강판의 표면결함을 메워 평탄화하는 과정; 및 상기 나노 스피어가 도포된 강판을 200 ~ 500℃의 온도로 열처리하여 상기 나노 스피어의 밀착력을 향상시키는 과정;을 포함한다.
상기 산화막을 형성하는 단계에서 상기 산화막은 10 ~ 500㎚ 두께로 증착되는 것을 특징으로 한다.
상기 나노 스피어는 상기 산화막과 동일한 실리카(SiO2) 재질인 것을 특징으로 한다.
상기 나노 스피어의 밀착력을 향상시키는 과정에서, 상기 열처리는 30 ~ 120분간 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기 산화막을 증착시키는 과정은, 화학 기상 증착법(CVD), 양극 산화법(Anodization) 및 전기 도금법(Electroplating) 중 하나를 사용하여 실리카를 상기 강판에 화학적으로 증착시키고, 상기 평탄화하는 과정은, 드라이 플레이팅법(PVD), 스퍼터링법(Sputtering), 열증착법(Thermal Evaporation) 및 스핀 코팅법(Spin Coating) 중 하나를 사용하여 상기 나노 스피어를 물리적으로 코팅하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코팅층의 밀착성이 우수한 강판은 강판; 상기 강판의 표면에 화학적 방법으로 증착된 실리카 층; 및 상기 강판의 표면결함을 채워 평활도를 향상시킬 수 있도록 상기 실리카 층에 물리적 방법으로 코팅된 나노 스피어;를 포함한다.
상기 실리카 층은 10 ~ 500㎚의 두께를 갖도록 상기 강판에 증착된 것을 특징으로 한다.
상기 나노 스피어는 실리카(SiO2) 재질인 것을 특징으로 한다.
상기 실리카 층은, 화학 기상 증착법(CVD), 양극 산화법(Anodization) 및 전기 도금법(Electroplating) 중 하나를 사용하여 상기 강판에 화학적으로 증착되고, 상기 나노 스피어는, 드라이 플레이팅법(PVD), 스퍼터링법(Sputtering), 열증착법(Thermal Evaporation) 및 스핀 코팅법(Spin Coating) 중 하나를 사용하여 상기 실리카 층 상면에 물리적으로 코팅된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 나노 스피어의 밀착력을 향상시켜 치밀하고 평활도가 향상된 코팅층을 형성하여, 내부식성 및 내마모성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 나노 스피어의 밀착력을 향상시키도록 강판의 표면에 증착되는 산화물층을 최소화함으로써, 열 팽창률의 차이 등에 따른 응력을 최소화하여 크랙 등 결함이 발생되는 것을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 나노 스피어와 동일한 재질의 산화물층을 형성함으로써, 나노 스피어의 밀착력을 향상시켜 강판의 평활도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법을 도시한 순서도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅층의 밀착성이 우수한 강판의 단면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법을 도시한 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법은 강판 표면에 실리카를 증착시켜 산화막을 형성하는 과정과 상기 산화막이 증착된 강판의 표면에 나노 스피어를 도포하여 평탄화하는 과정 및 상기 나노 스피어의 밀착력을 향상시킬 수 있도록 상기 나노 스피어가 도포된 강판을 열처리하는 과정을 포함한다.
상기 산화막을 형성하는 과정은 상기 나노 스피어의 밀착력을 향상시킬 수 있도록 상기 강판의 표면에 실리카(SiO2)를 화학적 방법으로 증착시키며, 이때 상기 실리카를 증착시키는 화학적 방법은 화학 기상 증착법(CVD), 양극 산화법(Anodization) 및 전기 도금법(Electroplating) 중 하나를 사용한다.
또한, 상기 산화막은 약 10 ~ 500㎚ 두께를 갖도록 증착되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 산화막이 10㎚ 이하로 형성되는 경우 산화막의 치밀도가 떨어져 내부식성 및 내마모성이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.
상기 평탄화하는 과정에서 도포되는 나노 스피어는 상기 산화막과 동일한 실리카(SiO2) 재질로 형성된다. 이에, 상기 나노 스피어와 상기 산화막의 결합력이 향상되어 상기 나노 스피어가 상기 강판으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기 나노 스피어는 상기 산화막의 표면에 나노 스피어 용액을 도포하여 상기 산화막과 결합시키며, 이때, 상기 나노 스피어는 드라이 플레이팅법(PVD), 스퍼터링법(Sputtering), 열증착법(Thermal Evaporation) 및 스핀 코팅법(Spin Coating) 중 하나를 사용하여 상기 산화막 표면에 물리적으로 결합시킨다.
상기 나노 스피어의 밀착력을 향상시키는 과정은 상기 산화막 표면에 도포된 나노 스피어 용액을 건조하는 열처리를 실시한다. 이때, 열처리 온도는 200 ~ 500℃ 로 건조하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 열처리 온도가 200℃ 이하인 경우 열 에너지가 부족하여 상기 나노 스피어의 증착이 원활하게 이루어지지 않으며, 500℃를 초과하는 경우 생산비용이 증가하는 문제점을 가지고 있기 때문이다.
이때, 열처리 30 ~ 120분간 실시하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 30분 이하로 열처리를 실시하는 경우 나노스피어 용액이 완전히 건조되지 않아 최종제품의 표면결함을 유발할 수 있으며, 120분을 초과하는 경우 생산비용이 증가되는 문제점을 가지고 있기 때문이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅층의 밀착성이 우수한 강판의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅층의 밀착성이 우수한 강판은 강판(100)과 상기 강판(100) 표면에 증착된 실리카 층(200) 및 평활도를 향상시킬 수 있도록 상기 실리카 층(200)의 표면에 도포된 나노 스피어(300)를 포함한다.
상기 실리카 층(200)은 실리카(SiO2) 재질을 갖는 상기 나노 스피어(300)의 밀착력을 향상시킬 수 있도록 상기 강판(100)의 표면에 화학적 방법으로 증착되며, 이때 상기 실리카 층(200)은 예를 들어 화학 기상 증착법(CVD), 양극 산화법(Anodization) 및 전기 도금법(Electroplating) 중 하나의 방법으로 상기 강판(100)의 표면에 증착된다.
또한, 상기 실리카 층(200)은 10 ~ 500㎚의 두께를 갖도록 증착되는 것이 바람직히다. 왜냐하면, 상기 실리카 층(200)의 두께가 10㎚ 이하로 형성되는 경우 실리카 층(200)의 치밀도가 저하되는 부위에 부식성 물질이 침투되어 부식을 유발하거나, 상기 강판(100)의 표면에서 쉽게 탈락되거나, 상기 나노 스피어(300)의 밀착력을 저하되어 평활도를 저하시키고, 상기 실리카 층(200)의 두께가 500㎚를 초과하는 경우 상기 강판(100)과 실리카 층(200)의 열 팽창률 차이에 의해 열충격 등이 상기 실리카 층(200)의 기계적 부착강도를 초과하여 상기 실리카 층(200)에 크랙 등 결함을 방생시키는 문제점을 가지고 있었다.
상기 나노 스피어(300)는 상기 실리카 층(200)이 증착된 상기 강판(100)의 표면의 복수의 표면결함(110)에 채워져 제품의 평활도를 향상시킨다.
이때, 상기 나노 스피어(300)는 상기 실리카 층(200)과 동일한 재질로 상기 실리카 층(200)이 증착된 상기 강판의 표면에 물리적 방법으로 코팅된다. 이에, 상기 강판(100)에 화학적으로 증착된 상기 실리카 층(200)과 밀착력이 증대되어 건조 후 상기 나노 스피어(300)가 이탈 또는 탈락되는 것을 방지하여 최종 제품의 내구성을 향상시키고, 평활도를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 강판 110: 표면결함
200: 실리카 층 300: 나노 스피어

Claims (9)

  1. 강판의 표면에 화학 기상 증착법(CVD), 양극 산화법(Anodization) 및 전기 도금법(Electroplating) 중 하나를 사용하여, 실리카(SiO2)를 증착시켜 산화막을 형성하는 과정;
    상기 강판의 평활도를 향상시킬 수 있도록 상기 산화막이 증착된 강판의 표면에 나노 스피어를 도포하여 상기 산화막이 증착된 강판의 표면결함을 메워 평탄화하는 과정; 및
    상기 나노 스피어가 도포된 강판을 200 ~ 500℃의 온도로 열처리하여 상기 나노 스피어의 밀착력을 향상시키는 과정;을 포함하는 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화막을 형성하는 단계에서 상기 산화막은 10 ~ 500㎚ 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 나노 스피어는 상기 산화막과 동일한 실리카(SiO2) 재질인 것을 특징으로 하는 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 나노 스피어의 밀착력을 향상시키는 과정에서, 상기 열처리는 30 ~ 120분간 진행되는 것을 특징으로 하는 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 평탄화하는 과정은, 드라이 플레이팅법(PVD), 스퍼터링법(Sputtering), 열증착법(Thermal Evaporation) 및 스핀 코팅법(Spin Coating) 중 하나를 사용하여 상기 나노 스피어를 물리적으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 코팅층의 밀착력이 향상된 강판의 표면 코팅 방법.
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  7. 삭제
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