KR101714898B1 - 아연계 전기도금강판용 인산염 용액 및 이를 이용한 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법 - Google Patents

아연계 전기도금강판용 인산염 용액 및 이를 이용한 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면은 1000~3000 ppm의 아연이온, 1000~2500 ppm의 니켈이온, 및 1000~2500 ppm의 망간이온을 포함하는 아연계 전기도금강판용 인산염 용액에 관한 것이다.
본 발명의 다른 일 측면은 아연계 전기도금강판을 준비하는 단계; 상기 전기도금강판을 표면조정용액에 침지하는 표면조정 단계; 및 상기 침지한 전기도금강판을 1000~3000 ppm의 아연이온, 1000~2500 ppm의 니켈이온, 및 1000~2500 ppm의 망간이온을 포함하는 아연계 전기도금강판용 인산염 용액으로 처리하여 인산염 피막을 형성하는 단계를 포함하는 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법에 관한 것이다.

Description

아연계 전기도금강판용 인산염 용액 및 이를 이용한 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법{PHOSPHATE SOLUTION FOR ELECTRO GALVANIZED STEEL SHEETS AND PHOSPHATE TREATMENT METHOD USING THE SAME}
본 발명은 아연계 전기도금강판용 인산염 용액 및 이를 이용한 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 EGI (Electrolytic Gavanizing Iron) 강판에 대한 인산염 처리는 자동차사에서 도장 전 실시하는 공정으로 알려져 있다. 최근 일부 자동차사에서는 자동차사 도장 전에 처리하는 3원계 인산염(Ni, Mn, Zn)과 동일한 인산염을 EGI 강판 표면에 처리해 줄 것을 요구하고 있다.
하지만 EGI 강판 표면에 처리된 인산염의 부착량이 너무 높을 경우, 자동차사 가공시 롤과 EGI 강판 표면에 생성된 인산염층이 부딪쳐 인산염 조직이 깨어지면서 인산염층의 일부가 탈락되고, 상기 탈락된 인산염 조직이 롤 표면에 묻어 EGI 강판이 롤을 통과시 눌림성 형태의 Dent 등을 유발하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 인산염 부착량 등을 제어할 필요가 있다. 하지만 현재까지 인산염 처리 공정에 따른 인산염 부착량을 제어하는 기술이 명확하게 정립되어 있지 않다.
본 발명은 아연계 전기도금강판용 인산염 용액 및 이를 이용한 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법을 제공하기 위함이다.
한편, 본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 측면은 1000~3000 ppm의 아연이온, 1000~2500 ppm의 니켈이온, 및 1000~2500 ppm의 망간이온을 포함하는 아연계 전기도금강판용 인산염 용액에 관한 것이다.
본 발명의 다른 일 측면은 아연계 전기도금강판을 준비하는 단계; 상기 전기도금강판을 표면조정용액에 침지하는 표면조정 단계; 및 상기 침지한 전기도금강판을 1000∼3000 ppm의 아연이온, 1000∼2500 ppm의 니켈이온, 및 1000∼2500 ppm의 망간이온을 포함하는 아연계 전기도금강판용 인산염 용액으로 처리하여 인산염 피막을 형성하는 단계를 포함하는 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법에 관한 것이다.
덧붙여, 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면 눌림성 형태의 Dent 등의 결함이 발생하지 않는 아연계 전기도금강판용 인산염 용액 및 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법을 제공할 수 있다.
도 1은 비교예 2의 표면을 촬영한 사진이다.
도 2는 비교예 3의 표면을 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 아연계 전기도금강판용 인산염 용액에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 아연계 전기도금강판용 인산염 용액은 1000~3000 ppm의 아연이온, 1000~2500 ppm의 니켈이온, 및 1000~2500 ppm의 망간이온을 포함한다.
아연이온 농도: 1000~3000ppm
Zn농도가 1000ppm 미만의 경우, Zn도금 강판이 인산염 용액 내 인입시 Zn도금강판의 Zn이 인산염 용액내로 용출이 된다. 또한, Zn도금 강판 전체에서 인산염 생성이 되기에 Zn농도가 부족하여 인산염 조직이 형성된 부분과 인산염 조직이 형성되지 못하는 부분으로 얼룩 형태의 결함이 발생하는 문제점이 발생한다.
Zn농도가 3000ppm 초과의 경우는 인산염 부착량이 너무 많아 져서, 인산염 조직이 형성된 강판이 롤을 통과시에 표면의 인산염 조직이 깨어지면서 인산염층의 일부가 탈락되고, 상기 탈락된 인산염 조직이 롤 표면에 묻어 강판이 롤을 통과시 눌림성 형태의 Dent 등을 유발하게 된다.
따라서, 인산염 용액 내 Zn농도는 1000~3000ppm인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1500~2500ppm이다.
니켈이온: 1000~2500 ppm
인산염 용액내 니켈이온은 인산염 조직이 형성되기 위해 핵생성 사이트(Site) 역할을 한다. 니켈이온 자체는 인산염 생성에 참여하지 않지만 니켈이온 량에 따라 인산염 조직의 형태와 크기를 결정한다. 니켈이온 량이 너무 적은 경우에는 인산염 조직 생성시 핵생성 Site 부족으로 불균일한 인산염 조직이 형성되며, 니켈이온 량이 너무 많은 경우에는 인산염 조직이 조대해지는 경향을 나타낸다. 따라서, 인산염 용액 내 Ni이온 농도는 1000~2500ppm인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1500~2000ppm이다.
망간이온: 1000~2500 ppm
인산염 용액내 망간이온은 인산염의 내식성을 크게 향상시키는 역할을 한다. 망간이온 농도가 1000ppm 미만인 경우에는 내식성 향상 효과가 충분하지 않으며, 망간이온 농도가 2500ppm 초과인 경우에는 내식성 향상 효과가 둔화되며 비용이 상승하는 문제점이 있다. 따라서 인산염 용액 내 망간이온 농도는 1000~2500 ppm인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1500~2000 ppm이다
상술한 아연이온, 니켈이온 및 망간이온의 농도를 만족함으로써 눌림성 형태의 Dent 등의 결함이 발생하지 않는 인산염 용액을 제공할 수 있다. 한편, 상기 인산염 용액의 음이온 성분에 대해서는 특별히 한정할 필요는 없으나, 예를 들어, 질산이온 1~2 중량%, 인산이온 25~30 중량%를 포함할 수 있다.
이때, 상기와 같은 아연, 니켈 및 망간이온을 포함하는 인산염 용액의 전산도는 20~40인 것이 바람직하다.
전산도(Total Acid 농도, TA)는 인산염 용액 중에 인산아연이 존재하는 농도를 나타낸다. 구체적으로 전산도의 측정방법은 인산염 용액 10ml를 취하고 페놀프탈렌(Phenolphthaleine)을 지시약으로 사용하여 0.1N NaOH로 적정하여, 인산의 제2중화점(적정점: 인산염 용액이 무색에서 분홍색으로 변할 때, pH로 약 8.3)까지 소비된 0.1N NaOH의 양(단위: ml)을 전산도라고 한다. 예를 들어, 0.1N NaOH가 20ml 소요되었으면 전산도는 20이다.
일반적으로 전산도가 높을 때 인산염 피막은 치밀해진다. 이것은 농도가 높으면 반응성이 좋아져 초기 핵생성이 용이해지기 때문인데, 대게 핵생성 속도보다 피막이 자라는 속도가 커지면 거친 피막이 석출되고 핵생성속도가 피막이 자라는 속도보다 커지면 치밀한 피막이 얻어진다.
전산도가 40 초과인 경우, 3원계 인산염 용액 사용량이 증가되는 문제점이 있다. 반면에, 전산도가 20 미만인 경우, 반응성이 저하되어 치밀한 피막을 얻기 어려운 문제점이 있다.
따라서 전산도는 20~40인 것이 바람직하다.
또한, 상기와 같은 아연, 니켈 및 망간이온을 포함하는 인산염 용액의 유리산도는 5~7인 것이 바람직하다. 구체적으로 유리산도의 측정방법은 인산염 용액 10ml를 취하고 브롬폐놀블루(Brom phenol blue)를 지시약으로 사용하여 0.1N NaOH로 적정하여, 인산의 제1중화점(적정점: 인산염 용액이 황색에서 청자색으로 변할 때, pH로 약 3.8)까지 소비된 0.1N NaOH의 양(단위: ml)을 유리산도라고 한다. 예를 들어, 0.1N NaOH가 5ml 소요되었으면 유리산도는 5이다.
유리산도가 7 초과인 경우, 반응성이 저하되어 치밀한 피막을 얻기 어려운 문제점이 있다. 반면에, 전산도가 5 미만인 경우, 인산염 용액의 안정성이 저하되어 슬러지(Sludge)가 발생하는 문제점이 있다.
따라서 유리산도는 5~7인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 다른 일 측면인 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 다른 일 측면인 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법은 아연계 전기도금강판을 준비하는 단계; 상기 전기도금강판을 표면조정용액에 침지하는 표면조정 단계; 및 상기 침지한 전기도금강판을 1000∼3000 ppm의 아연이온, 1000∼2500 ppm의 니켈이온, 및 1000∼2500 ppm의 망간이온을 포함하는 아연계 전기도금강판용 인산염 용액으로 처리하여 인산염 피막을 형성하는 단계를 포함한다.
아연계 전기도금강판을 준비하는 단계
본 발명에 따른 인산염 처리방법은 아연계 전기도금강판에 바람직하게 적용될 수 있으며, 강판의 종류에 대해서 특별히 한정하지는 않는다.
예를 들어, 아연계 전기도금강판 중 EDDQ(Extra Deep Drawing Quality), DDQ(Deep Drawing Quality), CQ(Commercial Quality)재 등의 자동차 외판재에 보다 바람직하게 적용될 수 있다.
표면조정 단계
상기 전기도금강판을 표면조정용액에 침지한다. 표면조정 단계는 도금강판 표면의 산화물층 제거에 의한 표면 활성화, 인산염 피막결정 형성속도 증가, 피막입자 조밀화 및 균일화를 위하여 행한다.
인산염 피막처리는 전처리 방법에 따라 크게 영향을 받는다. 예를 들어 기름이 묻은 철판을 휘발유로 탈지한 후 깨끗한 헝겊으로 잘 닦아서 처리하면 매우 미세한 결정을 얻을 수 있다. 이것을 Wiping 효과라고 한다. 강알칼리 탈지나 산세 후 수세할 때에 연마사로 잘 문질러도 역시 그대로 처리한 것에 비해 피막이 아주 미세하게 된다. 그러나, 실제로 처리물 하나하나를 이런식으로 작업한다는 것은 매우 곤란하다.
본 발명에서는 전기도금강판을 표면조정용액에 침지함으로써, 표면조정용액의 콜로이드가 균일하게 분산되어 강판 표면에 흡착되어 인산염 피막 생성의 핵으로서 작용하게 되어 미세한 피막을 얻을 수 있어 상기 Wipping 효과를 얻을 수 있다.
표면조정용액은 Ti3(PO4)2, TiH4(PO4)4 등의 티탄콜로이드를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 티탄콜로이드가 강판 표면에 흡착되어 인산염 피막 생성의 핵이 된다.
이때, 상기 표면조정용액의 드레인량은 2~4 ℓ/분인 것이 바람직하다.
표면조정용액의 콜로이드 성분이 균일하게 분산되어 있을 경우 균일한 인산염 피막을 생성할 수 있는데, 콜로이드 성분은 시간이 경과함에 따라 응집되는 경향이 있기 때문에 콜로이드 성분을 균일하게 분산시키기 위해서는 표면조정용액이 담긴 용기에서 일정량을 빼고 다시 넣는 순환작업이 필요하다. 상기 일정량을 드레인량이라고 한다.
드레인량이 2 ℓ/분 미만인 경우, 상기 효과를 나타내기에 불충분하며, 드레인량이 4 ℓ/분 초과인 경우 그 효과가 포화된다. 따라서, 표면조정용액의 드레인량은 2~4 ℓ/분인 것이 바람직하다.
인산염 피막을 형성하는 단계
상기 침지한 전기도금강판을 1000∼3000 ppm의 아연이온, 1000∼2500 ppm의 니켈이온, 및 1000∼2500 ppm의 망간이온을 포함하는 아연계 전기도금강판용 인산염 용액으로 처리하여 인산염 피막을 형성시킨다.
이때, 상기 인산염 피막의 부착량은 0.7~2.0 g/m2인 것이 바람직하다.
인산염 피막의 부착량이 2.0 g/m2초과인 경우, 가공시 롤과 강판 표면에 생성된 인산염층이 부딪쳐 인산염 조직이 깨어지면서 인산염층의 일부가 탈락되고, 상기 탈락된 인산염 조직이 롤 표면에 묻어 강판이 롤을 통과시 눌림성 형태의 Dent 등을 유발하게 되는 문제점이 있다.
반면에, 인산염 피막의 부착량이 0.7 g/m2미만인 경우 인산염 피막 형성에 따른 내식성, 도장성 및 가공성 향상 효과가 충분하지 못하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
( 실시예 1)
아연계 전기도금강판(Electrolytic Galvanized Iron)을 표면조정 용액에 침지하고, 하기 표 1에 기재된 성분을 갖는 인산염 용액으로 인산염 처리를 한 후, 인산염 부착량을 측정하고, 인산염 피막을 관찰하여 하기 표 1에 기재하였다. 단, 상기 표면조정 용액의 드레인 량은 3 ℓ/분이었다.
구분 아연이온(ppm) 니켈이온(ppm) 망간이온(ppm) 부착량(g/m2) 피막 상태
발명예1 1000 1000 1000 0.8 양호
발명예2 2000 2000 2000 1.2 양호
발명예3 3000 2500 2500 1.8 양호
비교예1 500 1000 1000 0.5 얼룩무늬 발생
비교예2 700 1500 1500 0.6 얼룩무늬 발생
비교예3 400 3500 3500 2.5 찍힘마크 발생
발명예 1 내지 3은 인산염 용액의 조성이 본 발명의 범위를 만족하여 표면이 양호하고 결함이 없는 것을 확인할 수 있다.
비교예 1 및 2의 경우 부분적으로 인산염 피막이 형성되지 않은 부분이 존재하였고, 도 1과 같이 얼룩무늬 형태의 결함이 발생하였다.
비교예 3의 경우 인산염 피막이 과생성되었고, 도 2와 같이 눌림성 Dent(찍힘 마크) 결함이 발생하였다.
( 실시예 2)
아연계 전기도금강판(Electrolytic Gavanized Iron)을 표면조정 용액에 침지하고, 아연이온 2000ppm, 니켈이온 2000ppm, 망간이온 2000ppm의 조성을 갖는 인산염 용액으로 인산염 처리를 한 후, 인산염 부착량을 측정하고, 인산염 피막을 관찰하여 하기 표 1에 기재하였다. 또한, 각 실시예에서 표면조정 용액의 드레인은 하기 표 2에 기재된 드레인 량으로 행하였다.
구분 Drain량(ℓ/분) 부착량(g/m2) 피막 상태
발명예4 2 1.1 양호
발명예5 2.5 1.2 양호
발명예6 4 1.5 양호
비교예4 미실시 2.3 불량
발명예 4 내지 6은 드레인 량이 본 발명의 범위를 만족하여 표면불량이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.
반면에 드레인을 실시하지 않은 비교예 4의 경우, 균일한 인산염 피막이 형성되지 않았으며 인산염 부착량도 과다하여 얼룩무늬 형태의 결함 및 눌림성 Dent(찍힘 마크) 결함이 발생하였다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. EDDQ(Extra Deep Drawing Quality), DDQ(Deep Drawing Quality) 및 CQ(Commercial Quality)재 중 어느 하나인 아연계 전기도금강판을 준비하는 단계;
    상기 전기도금강판을 티탄콜로이드를 포함하는 표면조정용액에 침지하는 표면조정 단계; 및
    상기 침지한 전기도금강판을 1000∼3000 ppm의 아연이온, 1000∼2500 ppm의 니켈이온, 및 1000∼2500 ppm의 망간이온을 포함하는 아연계 전기도금강판용 인산염 용액으로 처리하여 인산염 피막의 부착량이 0.7~2.0 g/m2이 되도록 인산염 피막을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 표면조정용액의 드레인량은 2~4 ℓ/분인 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 인산염 용액의 전산도는 20~40인 것을 특징으로 하는 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 인산염 용액의 유리산도는 5~7인 것을 특징으로 하는 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
KR1020150133110A 2015-09-21 2015-09-21 아연계 전기도금강판용 인산염 용액 및 이를 이용한 아연계 전기도금강판의 인산염 처리방법 KR101714898B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0525652A (ja) * 1990-01-26 1993-02-02 Ppg Ind Inc リン酸塩被膜組成物および亜鉛・ニツケル・マンガンホスフエート塗料の適用方法
KR950703075A (ko) * 1992-08-27 1995-08-23 게오르그 챠이트, 한스-크리스토프 빌크 한 면만이 아연 도금된 강철의 인산염 처리 방법(process for phosphatizing steel zinc-coated on one side only)
JP2001105528A (ja) * 1999-08-02 2001-04-17 Nkk Corp リン酸亜鉛複合処理鋼板
JP2011001626A (ja) * 2009-06-18 2011-01-06 Nippon Parkerizing Co Ltd 低撹拌速度による金属構成体の表面処理方法

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