KR101535073B1 - 가공성 및 내식성이 우수한 아연-알루미늄계 합금도금강판의 제조방법 - Google Patents

가공성 및 내식성이 우수한 아연-알루미늄계 합금도금강판의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101535073B1
KR101535073B1 KR1020130066466A KR20130066466A KR101535073B1 KR 101535073 B1 KR101535073 B1 KR 101535073B1 KR 1020130066466 A KR1020130066466 A KR 1020130066466A KR 20130066466 A KR20130066466 A KR 20130066466A KR 101535073 B1 KR101535073 B1 KR 101535073B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel sheet
zinc
plating bath
plated steel
weight
Prior art date
Application number
KR1020130066466A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140018098A (ko
Inventor
문병선
임병문
송용근
정수환
권철호
Original Assignee
동국제강주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=50266410&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR101535073(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 동국제강주식회사 filed Critical 동국제강주식회사
Priority to JP2013145171A priority Critical patent/JP6026968B2/ja
Priority to TW103142742A priority patent/TWI641722B/zh
Priority to TW102125871A priority patent/TWI496946B/zh
Priority to AU2013209303A priority patent/AU2013209303B2/en
Priority to CN201310314043.2A priority patent/CN103572189B/zh
Priority to US13/950,318 priority patent/US20140037856A1/en
Publication of KR20140018098A publication Critical patent/KR20140018098A/ko
Priority to US14/594,291 priority patent/US20150184275A1/en
Publication of KR101535073B1 publication Critical patent/KR101535073B1/ko
Application granted granted Critical
Priority to AU2015207962A priority patent/AU2015207962B2/en
Priority to JP2015181698A priority patent/JP6092969B2/ja
Priority to US14/940,689 priority patent/US9863029B2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/06Zinc or cadmium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/12Aluminium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/14Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness
    • C23C2/16Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness using fluids under pressure, e.g. air knives
    • C23C2/18Removing excess of molten coatings from elongated material
    • C23C2/20Strips; Plates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26After-treatment
    • C23C2/261After-treatment in a gas atmosphere, e.g. inert or reducing atmosphere
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
    • C23C2/36Elongated material
    • C23C2/40Plates; Strips

Abstract

아연-알루미늄계 합금도금강판을 아연 35~55중량%, 실리콘 0.5~3중량%, 크롬 0.005~1.0중량%, 마그네슘 0.01~3.0중량%, 칼슘이 마그네슘 중량%의 1~10중량%, 티타늄 0.001~0.1중량%를 나머지가 알루미늄 및 불가피하게 포함되는 불순물인 도금욕에서 도금처리함으로써, 가공성과 내식성이 우수한 아연-알루미늄계 합금도금강판의 제조가 가능하다. 도금층내의 Cr 성분에 의한 금속간화합물층(Zn-Al-Si-Cr)의 제어와 AlCr2상의 형성으로 가공성이 우수하기 때문에 성형가공 시에 나타나는 도금층의 박리 및 도금피막의 균열이 감소되어 가공후에도 내식성이 우수해지며, Mg2Si 합금상 및 산화피막특성으로 인하여 한층 우수한 내식성을 갖는 아연-알루미늄계 합금도금강판의 제조가 가능해진다.

Description

가공성 및 내식성이 우수한 아연-알루미늄계 합금도금강판의 제조방법{PRODUCTION METHOD FOR ZN-AL ALLOY COATED STEEL SHEET AND ITS PRODUCTION DEVICE}
본 발명은 가공성 및 내식성이 우수한 아연-알루미늄계 합금도금강판의 제조방법 및 이를 위한 에 관한 것이다.
소지강판의 내식성을 확보하고자 하는 일환으로 아연도금은 경제성과 풍부한 자원을 바탕으로 널리 이용되고 있으며, 현재에도 가장 많이 이용되고 있는 도금강판의 한 종류이다. 또한, 이러한 아연도금강판의 내식성을 향상시키고자 많은 연구가 이루어져 그 가운데에서도 55%Al-Zn(일명 Galvalume) 알루미늄도금강판이 1960년대 후반에 제안되어 현재 우수한 내식성과 미려한 외관을 나타내고 있다.
이러한 알루미늄 도금강판은 아연 도금강판과 비교하여 내식성과 내열성이 우수하여 자동차 머플러, 가전제품, 내열소재 등에 많이 적용되고 있다.
예컨대 일본국 특개소 57-47861호의 철 중에 Ti을 함유하는 알루미늄강판, 특개소 63-184043호의 철 중에 C, Si, Cu, Ni 및 소량의 Cr을 함유하는 알루미늄 도금강판, 특개소 60-243258호의 망간 0.01~4.0%, 티타늄0.001~1.5%, 실리콘3.0~15.0%을 함유한 알루미늄도금강판 등이다.
또한 알루미늄과 철과의 반응에 의한 Fe - Al 합금층의 성장이나 철속으로 알루미늄금속의 급속한 확산 등을 억제하기 위해서 알루미늄 도금욕에 10%이하의 Si를 첨가하고 있다. 이 방법에 의해 제조된 도금강판은 비교적 가공성 및 내열성이 우수하므로 자동차의 머플러, 온수기, 난방기, 전기밥솥 내피 등과 같은 내열부품에 많이 사용되고 있다.
그러나 합금층의 형성 억제를 위하여 첨가되는 실리콘이 경우에 따라서는 오히려 도금강판의 표면외관을 해쳐 선명하지 못한 외관을 갖게되는 문제점이 발생되는데, 이러한 실리콘 첨가에 의한 표면외관의 손상은 소량의 마그네슘의 첨가로 어느 정도 해결되는 것으로 알려져 있다.(U.S. Patent No. 3,055,771 to Sprowl)
또한 최근에는 특히 자동차 배기가스계에 사용되는 부품의 수명의 장기화에 따라 알루미늄이 도금되는 강판에 Cr을 함유하는 강판이 개발되어지고 있다. 예를 들면 일본국 특개소 63-18043호의 1.8 - 3.0 %의 크롬을 함유하는 도금강판이나 특개소 63-47456호와 같이 Cr을 2-3%함유하는 강판 등이다.
한편, 위와 같은 Zn-Al 합금도금강판의 경우, 가공 절단부가 충분하게 내식성을 발휘하지 못하는 단점이 나타난다. 이러한 현상은 절단 단면부에 노출된 면이 아연-알루미늄 합금층으로 인하여 철의 부식을 막는 희생방식성 아연의 저감으로 인한 내식성 저하의 요인에 기인된 것이다. 또한, Zn-Al합금도금강판은 이종의 합금상을 가지지 않는 형태로 도금층이 형성됨으로 굴곡가공이나 드로잉 가공후 사용시에 경계면이 취약하여 가공후 내식성이 열하되는 단점을 가지고 있다.
이러한 특성을 개선하고자 한국등록특허 제10-0586437호의 내식성이 우수한 Zn-Al-Mg-Si 합금도금강판의 강재에 있어서 Al 45~70 중량%, Mg 3~10중량%, Si 3~10중량%, 나머지가 Zn 및 불가피한 불순물로 이루어지는 도금욕에서 도금처리하는 방법이 제안된 바 있고, 한국등록특허 10-0928804호에는 내식성 및 가공성이 우수한 Zn-Al-Mg 합금도금강판 등이 제안되었다.
본 발명은 기존의 아연-알루미늄-실리콘 조성 도금욕에 크롬, 마그네슘 및 티타늄을 적절한 함량으로 동시에 도금욕조에 첨가하여 가공성 및 내식성을 더욱 향상키는 아연-알루미늄계 합금도금강판의 도금방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 도금욕조에 칼슘을 일정비율 추가하여 도금강판의 표면에 MgO 산화피막이 형성되는 것을 억제하는 아연-알루미늄계 합금도금강판의 도금방법을 제공함에 그 목적이 있다.
더 나아가 본 발명은 도금욕조의 표면으로부터 올라오는 도금강판의 둘레를 질소가스로 둘러싸서 상기 도금강판의 표면에 산화피막이 형성되는 것을 더욱 억제하는 질소장막형성장치 를 제공한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명은 아연 35~55중량%, 실리콘 0.5~3.0중량%, 크롬 0.005~1.0중량%, 마그네슘 0.01~3.0중량%, 티타늄 0.001~0.1중량%를 나머지가 알루미늄 및 불가피하게 포함되는 불순물인 도금욕에서 도금처리함으로써, 가공성과 내식성이 우수한 아연-알루미늄계 합금도금강판의 제조가 가능하다.
또한 본 발명은 상기 도금욕에 상기 마그네슘 전체중량을 기준으로 1~10중량%의 칼슘을 더 포함하여 도금강판의 표면에 MgO 산화피막이 형성되는 것을 억제하는 아연-알루미늄계 합금도강판의 제조방법을 개시한다.
본 발명의 상기 도금층은 일반적인 Galvalume도금강판 조직의 전형적인 표면 조직에 Mg2Si상, Al상, Zn상, MgZn2상, Al-Zn-Mg-Ca혼재상, Al-Zn-Si-Cr-Ca혼재상, AlCr2상이 복합적으로 혼재된 조직을 형성하는 것임을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 도금부착량은 적은부착량에 따른 조직의 불안정 성장에 따른 내식성의 저하와 많은 부착량에 따른 경제성의 불합리성을 고려하여 20~100g/m2(편면 기준)으로 설정함이 바람직하다.
또한 도금욕의 온도는 550~650℃로 하고, 도금후의 냉각속도는 15~30℃로 제어하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 도금욕조의 표면으로부터 올라오는 도금강판의 둘레를 질소가스로 둘러싸서 상기 도금강판의 표면에 산화피막이 형성되는 것을 더욱 억제하는 장치를 제공한다.
본 발명의 장치는 아연-알루미늄계 합금도금강판을 제조하기 위한 도금욕조 표면과 에어나이프 설비 사이에 설치되어 상기 도금욕조에서 올라오는 도금강판의 둘레에 질소장막을 형성하기 위한 장치이다.
이러한 장치는 상기 도금욕조의 표면에서 일정거리 이격되어 상기 도금강판의 둘레를 따라 상기 도금욕조의 표면방향으로 질소가스를 배출하기 위한 하단질소배출바와 상기 하단질소배출바의 측면에서부터 상기 도금강판방향으로 상향경사지게 연장되는 측면커버와 상기 측면커버의 상단에 형성되어 하방으로 질소가스를 배출하는 상단질소배출바를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면, 도금욕 성분의 비를 적절히 조절하여 금속간화합물층 및 결정립의 크기를 제어하여 가공성과 내식성이 우수한 아연-알루미늄 합금도금강판의 제조가 가능하다.
또한 도금욕조에 적절한 비율의 Ca을 첨가하고 도금욕조로부터 올라오는 도금강판의 주변을 질소장막으로 둘러싸서 도금강판의 표면에 MgO 산화피막이 형성되는 것을 억제하여 도금층 표면품질을 저하시키는 단점을 해결하였다.
따라서, 건축 내외장재, 가전용 부품 및 내열용 소재 등의 내식성이 요구되는 분야에 널리 이용될 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 갈바륨베이스 Mg, Mg-Cr-Ca 첨가 도금강판 표면의 1,000배 확대사진이고,
도 2는 본 발명의 갈바륨베이스 Mg, Mg-Cr-Ca 첨가 도금강판 단면의 2,000배 확대사진이다.
도 3는 본 발명의 갈바륨베이스 Mg, Mg-Cr- Ca 첨가에 따른 MgO 산화 피막억제 효과를 나타낸 모식도 이다.
도 4는 본 발명의 질소댐설비(질소장막형성장치)의 평면 모식도이고,
도 5는 도 4의 A-A'단면을 모식적으로 그린 도면이고,
도 6은 도 4의 정면도를 모식적으로 표현한 도면이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 방법에서 도금욕조는 35~55중량%의 아연을 포함한다. 아연은 소지철보다 희생방식성을 가져 부식을 억제하는 역할을 한다. 35 중량% 이상의 확보가 필요한데, 이는 이 이하가 되면 도금욕의 온도가 상승하게 되고 이로 인한 Top 드로스의 증가와 함께 조업상의 지장을 초래하는 작업성이 나빠지게 된다. 또한, 55 중량% 이상의 경우는 도금강판의 비중의 상승으로 인한 원가가 상승하여 경제성이 저하하게 된다.
본 발명 도금욕조는 0.5~3.0중량%의 실리콘을 포함한다. 실리콘은 합금층의 성장을 억제하려는 목적과 함께 도금욕의 유동성을 향상시켜서 광택을 부여하는 효과가 있으며 첨가량은 0.5중량% 이상을 첨가해야 한다. 이는 도금층에서 실리콘의 중요한 역할이 소지강판과 알루미늄의 합금층 형성을 제어하는 역할인데, 첨가량이 0.5중량% 이하이면 그 기능이 제한되어 가공성이 현저히 떨어지는 문제점이 발생한다. 반면 3중량% 이상을 첨가하면 도금층의 내식성 향상에 기여하는 인자로 작용하는 Mg2Si 상의 표면상의 과다 생성 및 성장으로 표면이 거칠고, 조기에 표면변색을 야기시키는 현상과 후처리 피복특성을 저해하는 것으로 나타나게 된다. 따라서 실리콘의 첨가량은 0.5~3중량%로 하는 것이 바람직하다.
도금욕에 첨가되는 크롬은 도금층 중의 표면에 치밀한 부동태 산화피막을 형성하여 알루미늄도금강판의 내식성을 향상시킬 뿐만 아니라 도금욕 중에 크롬 원소가 균일한 분포를 이루게 됨에 의해 도금층의 결정립을 미세화시키는 작용을 한다.
아울러 도금층 내에 집적된 일정형태의 Al-Zn-Si-Cr혼재상의 띠(band)를 형성하는 것(도 2)과 도금층내의 크롬 성분은 알루미늄과 반응하여 AlCr2상의 형성으로 가공성 및 가공 후 파단면의 내식성을 향상시키는 작용을 한다. 이러한 크롬의 역할이 상기의 실리콘 함량을 3중량% 이하로 관리되어 도금층내에 실리콘 성분의 침상 형태로 과다 석출되는 것을 제어하는 역할을 하는 요인으로 작용한다.
이러한 효과를 갖는 크롬의 함량은 0.1 이상 첨가되어야 하는 것으로 알려져 있다. (U.S. Patent No. 3,055,771 to Sprowl) 그러나 본 발명의 방법에서는 크롬의 함량이 0.005 ~ 1.0 중량% 이다. 크롬의 함량이 0.005 중량% 이하이면 도금욕 중에 균일하게 분포되는 효과가 적고, 1.0중량% 이상일 경우에는 크롬 함량이 증가함에 따라 도금욕의 온도 상승이 필요하며 도금욕의 온도가 상승됨에 따라 드로스(dross)가 증가되고, 이 드로스가 도금강판 표면에 부착되어 외관이 손상되는 문제점이 있다.
따라서 크롬의 첨가량은 0.005~1.0중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 도금욕조는 또한 마그네슘을 0.01~3.0중량% 포함한다. 상기 크롬과 함께 첨가되는 마그네슘은 도금층에 접하고 있는 공기 중의 산소와 결합하여 부동태 피막을 형성하여 합금층 내부로 산소가 확산되는 것을 방지하고, 추가적인 부식현상을 저지하여 내식성을 개선시킨다. 도금층중의 마그네슘과 실리콘 성분의 반응으로 형성된 Mg2Si 상(도 1, 2 참조)과 마그네슘과 아연의 반응으로 형성된 MgZn2 상의 존재는 부식이 진행되는 과정에서 아연의 희생방식성과 함께 국부전지의 형성으로 부식속도를 저감하는 역할을 하게 된다. 또한 알루미늄과 반응하여 산소의 확산을 차단하는 효과가 있어 가공 후 전단면(剪斷面) 내식성을 현저히 개선시킨다.
만일 마그네슘의 첨가량이 0.01중량% 이하이면 분산도 및 산화특성으로 인한 내식성 개선 효과가 적고, 3.0중량%를 초과하면 도금욕이 포화됨과 동시에 용융점이 높아져서 작업성이 저하되고 지속적인 상부드로스의 발생으로 표면품질이 저하하는 문제점으로 제조원가의 상승과 함께 생산공정상의 문제점이 증가하게 된다.
그러므로 마그네슘의 첨가량은 0.01~3.0중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 도금욕조는 또한 칼슘을 마그네슘 중량비의 1~10중량% 포함한다. 상기 마그네슘, 크롬과 함께 첨가되는 칼슘은 도금용탕 계면에 발생하는 마그네슘 산화물의 생성을 억제함으로 인하여 마그네슘 미세산화 피막이 도금강판 표면에 부착되어 외관품질을 저해하는 현상을 방지한다.
Mg용탕에 Ca, Be, Al등을 첨가할 경우 고온에서도 용탕의 산화 및 발화가 상당히 억제되는 것으로 알려져 있다. 칼슘을 첨가하여 용탕의 산화력을 억제하는 방법의 메커니즘은 칼슘 첨가에 의해 Mg용탕의 발화온도는 200℃ 이상 증가하는데 칼슘의 첨가에 의해 Mg합금의 발화온도가 상승하는 것은 일반적으로 표면에 형성되는 산화층이 다공질의 산화층에서 치밀한 산화층으로 변화하여 산소의 유입을 효과적으로 차단 가능하다
만일 칼슘의 첨가량이 마그네슘의 중량%대비 1중량% 이하이면 분산도 및 MgO 산화피막의 억제효과가 적고 마그네슘 중량%대비 10중량%를 초과하면 알루미늄, 칼슘의 금속간 화합물 생성에 의한 도금층 가공성 저하를 유발 할 수 있다. 그러므로 칼슘의 첨가량은 마그네슘 중량비의 1~10중량%인 것이 바람직 하다.
본 발명의 도금욕조의 Air Knife 하단부에 질소 Purge 및 산화피막이 Strip에 흡착되지 못하도록 차단 가능한 질소 분사노즐이 부착된 Dam 적용을 포함한다. Strip이 도금욕에 침적후 도금욕 계면으로 상승되는 Air knife 하단부를 질소분위기로 Purge 하여 산화피막 생성을 억제하며, 도금용탕 표면 외권부에서 공기와 접촉하여 생성된 미세 산화 피막이 Dam 내부로 유입되어 Strip에 흡착됨을 방지하기 위하여 질소 Dam 하단부에 질소 커튼 노즐을 통하여 질소 Wiping을 실시한다.
더해서, 본 발명에 있어서는 도금층의 외관 및 도금층의 꽃무늬 형상인 스팽글(Spangle)의 미세화를 위해서 티타늄을 0.001~0.1 중량%를 포함한다. 티타늄의 첨가량이 0.001 중량% 이하이면 강판상의 분산도가 떨어지며, 0.1 중량% 이상이면 도금욕의 용해가 용이하지 못하며 그 효과성의 향상에 영향을 주지 못하였다.
본 발명은 종래의 Galvalume 도금강판인 알루미늄과 아연, 실리콘을 함유하는 도금욕에 크롬과 마그네슘, 칼슘, 티타늄을 동시에 적절한 조성으로 첨가하여 핵생성 기회를 많이 만들어줌으로써 스팽글(spangle)을 미세화 한다는 것에 근거한다.
즉 첨가된 성분들은 용탕내에서 강판이 도금처리된 이후에 도금층 내에 분산되어 Mg2Si상, MgZn2상, AlCr2상 등의 무수한 핵을 생성함으로써 도금재가 응고하는 과정 중 결정입계간 상호 간섭하는 작용을 해서 결정립의 성장을 제어하는 역할을 하게 된다.
따라서 미려한 표면외관이 확보되며 입계간 부식을 억제하여 내식성이 강화되는 효과가 더불어 발휘된다. 또한 알루미늄과 철과의 합금층 성장을 억제하여 가공성이 우수한 도금피막층이 형성되는 것이다.
한편, 도금욕 용탕내 입욕할 때의 소지강판의 온도는 570~650℃, 용탕온도는 550~650℃로 설정하는 것이 바람직하다.
소지강판의 입욕온도가 550℃ 이하가 되면 도금욕의 유동성이 떨어져 도금피막의 외관이 불량해지고 도막밀착성이 저하되며, 반면 650℃ 이상이 되면 소지강판의 열적 확산이 빨라져서 합금층의 이상 성장을 초래하게 되어 가공성이 떨어짐과 동시에 용탕내 Fe산화물층이 과다 생성되는 문제점이 발생되기 때문이다.
도금부착량은 편면기준으로 20~100g/㎡로 하는 것이 바람직한데, 만일 도금부착량을 20g/㎡ 이하로 하면 부착량을 제어하는 에어 나이프 설비의 공기압력이 과다하게 증가되어 도금부착량의 편차가 발생되며 이와 함께 용탕내 표면산화물의 급속한 증가로 인해 피막의 외관 손상 및 산화 드로스의 부착이 발생된다.
또한 100g/㎡ 이상이 되면 합금층이 과다 형성되어 가공성이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
한편, 본 발명은 도금욕조의 표면으로부터 올라오는 도금강판의 둘레를 질소가스로 둘러싸서 상기 도금강판의 표면에 산화피막이 형성되는 것을 더욱 억제하는 질소장막형성장치를 제공한다.
도 4 내지 6에는 본 발명의 장치가 모식적으로 도시되어 있다.
본 발명의 장치는 도금욕조(3)의 표면에서부터 일정거리 이격되어 설치되어 리프팅수단(5)에 의해 상기 도금욕조(3)의 표면에서부터 에어나이프(2)사이에서 상하 이동가능하게 구성된다.
본 발명의 장치는 상기 도금욕조(3)의 표면에서부터 올라오는 도금강판(1)의 둘레를 따라 직사각 형태로 형성된 하단질소배출바(41, 42)를 포함한다. 상기 하단질소배출바(41, 42)는 측면의 질소공급파이프(46)로부터 질소를 공급받아 상기 도금욕조(3)의 표면방향으로 질소가스를 배출한다. 도시되지는 않았지만 상기 하단질소배출바(41, 42)의 하면에는 질소가스를 분출하는 구멍(노즐)이 일정 간격 다수개 형성되어 있다.
상기 하단질소배출바(41, 42)는 직사각형 형태의 파이프로서 일체로 형성된 것일 수도 있지만, 도면에 도시된 것처럼 제1바(41)와 제2바(42)로 분리되어 상기 제1바(41)와 제2바(42)가 서로 떨어져서 폭방향으로(도면에서 상하방향으로) 벌여질 수도 있다.
또한 본 발명의 장치는 상기 하단질소배출바(41, 42)의 측면에서부터 상기 도금강판(1)방향으로 상향경사지게 연장되는 측면커버(43)와 상기 측면커버(43)의 상단에 형성되어 하방으로 질소가스(10)를 배출하는 상단질소배출바(44, 45)를 포함한다.
상기 상단질소배출바(44, 45)는 도금욕조의 표면 방향으로 질소 배출구멍(미도시)이 형성된 파이프 형태의 것으로서, 상기 측면커버(43)의 상단에서 서로 마주보면서 형성되어 안쪽으로 질소가스를 분출한다. 상기 상단질소배출바(44, 45)는 상기 질소공급파이프(46)로부터 질소를 공급받는다.
한편, 상기 측면커버(43)는 상기 하단질소배출바(41, 42)에서부터 상기 상단질소배출바(44, 45)까지 상기 도금강판(1)방향으로 상향경사지게 형성되는데, 이에 따라 배출된 질소가스(10)가 흩어지지 않고 상기 도금강판(1)의 주변에 잡혀있도록 하게 해준다.
이상 설명한 본 발명의 질소장막 형성장치에 의해 도금욕조(3) 표면으로부터 올라는 비교적 고온의 도금강판(1)의 주변에 질소장막(47)을 형성하여 상기 도금욕조(3) 표면에 산화피막을 형성되는 것을 억제할 수 있게된다.
이하, 본 발명을 실시예와 비교예를 대비하여 설명하고자 한다. 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체화하나 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
강판두께 0.8㎜, 폭 120㎜, 길이 250mm크기의 탈지된 냉연강판을 용융도금 시뮬레이터를 이용하여 도금을 실시하였다. 표 1과 같이 도금욕의 조성을 변화시켜 아연-알루미늄계 합금도금강판을 제조하였다. 또한 도 4 내지 6에 도시한 질소장막형성장치를 통해서 질소장막을 형성하였다.
도금부착량은 에어 나이프로 조절하였으며, 제조된 아연-알루미늄계 합금도금강판의 편면 도금부착량을 기준으로 한 평가결과를 표 1에 나타내었다.
평가항목으로는 내식성 및 가공성 대상으로 하였으며, 내식성은 KSD 9504 시험법에 따라 5%, 35℃ NaCl 염수분무시험 분위기에서 초기 적청 발생시간(5%)으로 비교, 평가하였으며, 가공성은 KSD 0006 시험법에 따라 180° OT 벤딩(bending)시험을 한 후 발생된 균열(crack)의 폭(파단면의 폭)을 30~50 배율의 입체현미경(stereo microscope)으로 관찰하여 파단면의 폭 크기를 측정함으로써 비교 평가하였다. 합금상의 관찰은 X-선 회절(XRD) 장비를 이용하였다.
구체적인 시험평가방법에 따른 평가결과는 아래와 같다.
1. 가공성 : Crack 발생 폭의 정도에 따른 구분을 하여 그 정도를 관찰하였다.
◎ : 파단폭 10~20μm
△ : 파단폭 20~30μm
X : 파단폭 40~50μm
2. 드로스 발생정도 : 도금 조성별 용해 도금시편 제작 후, 도금욕 상부에 발생한 드로스량을 측정한 결과이다.
◎ : 도금욕 대비 드로스 발생량 5% 이하
△ : 도금욕 대비 드로스 발생량 10~20%
X : 도금욕 대비 드로스 발생량 20% 이상
3. 표면외관 : 도금층의 표면외관의 스팽글 선명도와 형성 정도를 육안으로 관찰한 결과이다.
◎ : 스팽글 형성이 뚜렷하고 광택이 높음
△ : 스팽글 형성이 뚜렷하지 않음
X : 스팽글 형성이 미약하고 외관이 불량함
4. 전단면 내식성 : 염수분무시험 1,000시간 실시 후의 적청발생 정도를 평가하였다.
◎ : 적청발생비율 5% 이하
△ : 적청발생비율 10~20%
X : 적청발생비율 30% 이상
5. 평판 내식성 : 염수분무시험 2,500시간 실시 후의 적청발생 정도를 평가하였다.
◎ : 적청발생비율 5% 이하
△ : 적청발생비율 20~30%
X : 적청발생비율 30% 이상
Figure 112013052441914-pat00007
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 발명예가 가공성 및 내식성이 우수함을 알 수 있다. 즉 발명예의 경우 180° OT 벤딩(bending)시험을 실시한 후에도 발생된 크랙(파단면)이 10~20㎛정도로 비교예의 경우보다 우수한 것으로 판정되었으며, 내식성에 있어서도 발명예의 경우 평단부 적청은 도금부착량이 편면기준 50g/m2에서 3,000시간 이상, 전단부 적청은 1000시간 이상으로 나타나 기존의 조성에 비해 훨씬 우수함을 알 수 있다.
또한 육안 관찰 결과, 발명예에 따른 표면외관이 비교예보다 양호한 것으로 나타났다. 이는 스팽글 사이즈가 미세화됨에 따른 결과이다.
1: 도금강판(STRIP) 3: 오금용탕(도금욕조)
5: 리프팅수단(설비전체를 상하로 이동)
41: 하부질소배출노즐바 42: 상부질소배출노즐바
43: 측면 커바 44: 측면 질소배출노즐바
45: 질소장막 46: 질소공급배관

Claims (4)

  1. 소지강판을 아연 35~55중량%, 실리콘 0.5~3중량%, 크롬 0.005~1.0중량%, 마그네슘 0.01~3.0중량%, 티타늄 0.001~0.1중량%, 나머지가 알루미늄 및 불가피하게 포함되는 불순물인 도금욕에서 도금처리함으로써, 가공성과 내식성이 우수한 아연-알루미늄계 합금도금강판을 제조하는 방법으로서,
    도금욕조(3)의 표면에서 일정거리 이격되어 도금강판(1)의 둘레를 따라 상기 도금욕조(3)의 표면방향으로 하단질소배출바(41, 42)에서 질소가스를 배출하고, 상기 하단질소배출바(41, 42)의 측면에서부터 상기 도금강판(1)방향으로 상향경사지게 연장되는 측면커버(43)의 상단에 형성된 상단질소배출바(44, 45)로부터 하방으로 질소가스를 배출하여 상기 도금욕조(3)의 표면과 에어 나이프 설비와의 사이에서 상기 도금욕조(3)에서 올라온 상기 도금강판(1)의 주위에 질소 장막을 형성하는 아연-알루미늄계 합금 도금 강판 제조 방법.
  2. 1항에 있어서 상기 도금욕에는 상기 마그네슘 전체중량을 기준으로 1~10중량%의 칼슘을 더 포함함을 특징으로 하는 아연-알루미늄계 합금도금강판을 제조하는 방법
  3. 1항에 있어서 상기 도금층은 일반적인 Galvalume도금강판 조직의 전형적인 표면 조직에 Mg2Si상, Al상, Zn상, MgZn2상, Al-Zn-Mg-Ca혼재상, Al-Zn-Si-Cr-Ca혼재상, AlCr2상이 복합적으로 혼재된 조직을 형성하는 것을 특징으로 하는 아연-알루미늄계 합금도금강판의 제조방법
  4. 삭제
KR1020130066466A 2012-08-01 2013-06-11 가공성 및 내식성이 우수한 아연-알루미늄계 합금도금강판의 제조방법 KR101535073B1 (ko)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013145171A JP6026968B2 (ja) 2012-08-01 2013-07-11 加工性及び耐食性に優れた亜鉛−アルミニウム系合金めっき鋼板の製造方法
TW103142742A TWI641722B (zh) 2012-08-01 2013-07-19 一種可加工性和耐蝕性優良的鋅-鋁合金鍍敷鋼板製造設備
TW102125871A TWI496946B (zh) 2012-08-01 2013-07-19 一種可加工性和耐蝕性優良的鋅-鋁合金鍍敷鋼板製造方法
AU2013209303A AU2013209303B2 (en) 2012-08-01 2013-07-23 Method and apparatus for producing zinc-aluminum alloy-coated steel sheet with superior workability and corrosion resistance
CN201310314043.2A CN103572189B (zh) 2012-08-01 2013-07-24 可加工性和耐蚀性优良的锌-铝合金镀敷钢板的生产方法及装置
US13/950,318 US20140037856A1 (en) 2012-08-01 2013-07-25 Method and apparatus for producing zinc-aluminum alloy-coated steel sheet with superior workability and corrosion resistance
US14/594,291 US20150184275A1 (en) 2012-08-01 2015-01-12 Method and apparatus for producing zinc-aluminum alloy-coated steel sheet with superior workability and corrosion resistance
AU2015207962A AU2015207962B2 (en) 2012-08-01 2015-08-02 Method and apparatus for producing zinc-aluminum alloy-coated steel sheet with superior workability and corrosion resistance
JP2015181698A JP6092969B2 (ja) 2012-08-01 2015-09-15 窒素帳膜形成装置
US14/940,689 US9863029B2 (en) 2012-08-01 2015-11-13 Apparatus for forming nitrogen cloud to produce hot dip coated steel sheet

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120084357 2012-08-01
KR20120084357 2012-08-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140018098A KR20140018098A (ko) 2014-02-12
KR101535073B1 true KR101535073B1 (ko) 2015-07-10

Family

ID=50266410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130066466A KR101535073B1 (ko) 2012-08-01 2013-06-11 가공성 및 내식성이 우수한 아연-알루미늄계 합금도금강판의 제조방법

Country Status (4)

Country Link
JP (2) JP6026968B2 (ko)
KR (1) KR101535073B1 (ko)
AU (1) AU2015207962B2 (ko)
TW (2) TWI641722B (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101692118B1 (ko) * 2014-12-12 2017-01-17 동부제철 주식회사 도금 조성물, 이를 이용한 도금 강재의 제조방법 및 도금 조성물이 코팅된 도금 강재
KR101758717B1 (ko) * 2016-05-17 2017-07-18 동국제강주식회사 표면 품질이 우수한 용융도금강판을 제조하기 위한 질소구름을 형성하기 위한 장치 및 이를 이용한 아연-알루미늄합금도금강판을 제조하는 방법
CN107723641B (zh) * 2017-09-12 2019-03-12 广东坚朗五金制品股份有限公司 耐腐蚀镀层的热镀方法
KR102305753B1 (ko) 2019-12-18 2021-09-27 주식회사 포스코 가공부 내식성이 우수한 Zn-Al-Mg계 용융합금도금 강재 및 그 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940021756A (ko) * 1993-03-31 1994-10-19 송용호 에어커튼(Air Curtain)을 이용한 증착도금강판의 제조방법
KR20050071522A (ko) * 2002-10-08 2005-07-07 블루스코프 스틸 리미티드 용융 도금강판 제조장치
JP3769199B2 (ja) * 2000-02-29 2006-04-19 新日本製鐵株式会社 高耐食性めっき鋼材およびその製造方法
JP2008504440A (ja) * 2004-06-29 2008-02-14 コラス・スタール・ベー・ブイ 溶融亜鉛合金めっき鋼板およびその製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5591967A (en) * 1978-12-30 1980-07-11 Nippon Steel Corp One-side hot dipping method for steel strip
AU538925B2 (en) * 1979-04-16 1984-09-06 Ak Steel Corporation Finishing of hop dip coating of ferrous base metal
US4444814A (en) * 1982-06-11 1984-04-24 Armco Inc. Finishing method and means for conventional hot-dip coating of a ferrous base metal strip with a molten coating metal using conventional finishing rolls
JP2848208B2 (ja) * 1992-08-27 1999-01-20 日本鋼管株式会社 溶融金属めっき装置
KR960007551B1 (ko) * 1994-03-10 1996-06-05 연합철강공업 주식회사 도금 강판의 제조방법
US6465114B1 (en) * 1999-05-24 2002-10-15 Nippon Steel Corporation -Zn coated steel material, ZN coated steel sheet and painted steel sheet excellent in corrosion resistance, and method of producing the same
JP3718479B2 (ja) * 2001-03-30 2005-11-24 新日本製鐵株式会社 耐食性に優れる溶融Zn−Al−Cr合金めっき鋼材
JP2002348651A (ja) * 2001-05-22 2002-12-04 Nisshin Steel Co Ltd Mg含有溶融亜鉛基めっき鋼板の製造方法及び製造装置
JP2003231945A (ja) * 2002-02-12 2003-08-19 Nippon Steel Corp 耐食性に優れたAl−Zn系めっき鋼板
JP2006219716A (ja) * 2005-02-09 2006-08-24 Jfe Galvanizing & Coating Co Ltd 溶融Zn−Al系合金めっき鋼板およびその製造方法
KR101324836B1 (ko) * 2008-10-01 2013-11-01 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 용융 도금 강판의 제조 방법 및 용융 도금 장치
JP2010202951A (ja) * 2009-03-05 2010-09-16 Nippon Steel Corp 溶融金属めっき鋼線の製造方法およびその装置
WO2011102434A1 (ja) * 2010-02-18 2011-08-25 日鉄住金鋼板株式会社 溶融めっき鋼材及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940021756A (ko) * 1993-03-31 1994-10-19 송용호 에어커튼(Air Curtain)을 이용한 증착도금강판의 제조방법
JP3769199B2 (ja) * 2000-02-29 2006-04-19 新日本製鐵株式会社 高耐食性めっき鋼材およびその製造方法
KR20050071522A (ko) * 2002-10-08 2005-07-07 블루스코프 스틸 리미티드 용융 도금강판 제조장치
JP2008504440A (ja) * 2004-06-29 2008-02-14 コラス・スタール・ベー・ブイ 溶融亜鉛合金めっき鋼板およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI641722B (zh) 2018-11-21
JP6026968B2 (ja) 2016-11-16
TWI496946B (zh) 2015-08-21
AU2015207962A1 (en) 2015-08-20
AU2015207962B2 (en) 2016-05-19
TW201406993A (zh) 2014-02-16
JP2016027210A (ja) 2016-02-18
JP6092969B2 (ja) 2017-03-08
TW201512456A (zh) 2015-04-01
KR20140018098A (ko) 2014-02-12
JP2014031578A (ja) 2014-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2749695C (en) Hot-dip zn-al-mg-si-cr alloy-coated steel material with excellent corrosion resistance
US9080231B2 (en) Hot-dipped steel and method of producing same
CN113508186B (zh) 熔融Al-Zn-Mg-Si-Sr镀覆钢板及其制造方法
CN117026132A (zh) 熔融Al-Zn-Mg-Si-Sr镀覆钢板及其制造方法
JPWO2020179147A1 (ja) 溶融Al−Zn−Mg−Si−Srめっき鋼板及びその製造方法
KR101535073B1 (ko) 가공성 및 내식성이 우수한 아연-알루미늄계 합금도금강판의 제조방법
US20150184275A1 (en) Method and apparatus for producing zinc-aluminum alloy-coated steel sheet with superior workability and corrosion resistance
CN113631748A (zh) 熔融Al-Zn-Mg-Si-Sr镀覆钢板及其制造方法
KR102527548B1 (ko) 도금 강재
JP2005272967A (ja) めっき欠陥の少ない溶融Al系めっき鋼板の製造方法
JP2004238682A (ja) 耐食性に優れた自動車排気系材用溶融Al系めっき鋼板
CN116685706B (zh) 镀覆钢材
KR101758717B1 (ko) 표면 품질이 우수한 용융도금강판을 제조하기 위한 질소구름을 형성하기 위한 장치 및 이를 이용한 아연-알루미늄합금도금강판을 제조하는 방법
US9863029B2 (en) Apparatus for forming nitrogen cloud to produce hot dip coated steel sheet
CN114901853B (zh) 加工部耐蚀性优异的Zn-Al-Mg系热浸镀合金钢材及其制造方法
KR20160057998A (ko) 내식성 및 표면품질이 우수한 아연-알루미늄계 합금도금강판의 제조방법 및 그 장치
JP2020503439A (ja) クラック抵抗性に優れた合金めっき鋼材及びその製造方法
TW202405207A (zh) 鍍敷鋼板
JP2023074874A (ja) 溶融Zn-Al-Mg系めっき鋼板、自動車用部品、及びこれらの製造方法
KR20030010333A (ko) 알루미늄-아연계 합금도금강판의 도금방법
KR20140062645A (ko) 내식성 및 표면외관이 우수한 아연-알루미늄계 합금도금강판의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180418

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190619

Year of fee payment: 5