KR101999009B1

KR101999009B1 - 압연롤 및 이에 의해 제조된 도금강판

Info

Publication number: KR101999009B1
Application number: KR1020170178085A
Authority: KR
Inventors: 전선호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-07-10
Also published as: KR20190076355A

Abstract

본 발명은 도금강판의 표면에 규칙적인 미세요철을 부여하여 프레스 성형시 발생하는 골링을 방지하도록 하는 압연롤 및 이에 의해 제조된 도금강판에 관한 것으로, 압연롤은, 롤본체; 및 상기 롤본체의 표면에 형성되고, 볼록부와 오목부를 구비한 요철패턴을 포함하고, 상기 볼록부는 상기 볼록부의 주변을 가공하는 양각 가공에 의해 형성되며, 상기 요철패턴은 조도 스큐니스(Rsk)가 음(-)의 값을 갖도록 형성된다.

Description

압연롤 및 이에 의해 제조된 도금강판{ROLLING ROLL AND COATED STEEL SHEET MANUFACTURED THEREBY}

본 발명은 도금강판의 프레스 성형시 표면 품질을 향상시킬 수 있는 압연롤 및 이에 의해 제조된 도금강판에 관한 것이다.

일반적으로 도금강판의 일례인 용융아연도금강판은 내식성, 용접성 및 도장성이 우수하여 자동차 외판용으로 사용되고 있다. 자동차 외판으로 사용되기 때문에, 용융아연도금강판은 미려한 표면 외관뿐 아니라 프레스 성형시 우수한 성형성이 요구되고 있다.

하지만, 이러한 용융아연도금강판의 도금층은 순수한 아연(η상)으로 구성되어 있으므로 도금 후의 표면이 평활하며 피막 자체가 부드럽고 융점이 낮기 때문에, 프레스 성형시 프레스 금형과의 응착이 발생하여 도금층의 일부가 탈락하는 골링(Galling)이 생기기 쉽다.

이러한 골링은, 도금층의 일부가 박리된 후 프레스 금형의 표면에 냉간 압접되고 나서, 새로운 소재가 프레스 금형의 내부로 유입되어 성형될 때 새로운 소재의 표면에 스크래치 등과 같은 결함을 일으키거나, 성형 중에 새로운 소재와의 마찰로 인하여 프레스 금형의 표면에 압접된 상기 도금층의 일부가 박리되면서 프레스 금형의 표면의 일부를 같이 박리시키는 것을 말한다.

이와 같이, 용융아연도금강판의 프레스 성형시 발생하는 골링은 성형품의 표면 품질 및 프레스 금형의 수명에 막대한 영향을 주기 때문에, 프레스 성형의 비용을 상승시키는 요인이 되고 있다.

따라서 자동차 외판용 용융아연도금강판에는 프레스 성형시 발생하는 골링을 방지하기 위하여 표면에 미세한 요철이 부여되고 있다. 이러한 용융아연도금강판의 표면에 형성된 미세한 요철은 프레스 성형시 프레스 금형과의 접촉점을 감소시키고, 프레스유, 윤활유 및 방청유 등을 보유하는 오일 포켓(Oil Pocket)의 역할을 수행하여 슬라이딩 저항(마찰)을 저감시킴과 동시에, 프레스 금형의 손상을 방지하는 효과를 나타내고 있다.

이러한 미세한 요철은, 예를 들면 규칙적인 요철을 가지는 압연롤을 사용하여 도금강판의 표면에 부여될 수 있다. 그러나 압연롤 및 도금강판이 가진 요철의 형상에 따라 오일 함유량과 마찰 특성이 변동됨으로써 프레스 성형시 매우 다른 골링 거동을 나타낸다.

더욱이, 규칙적인 요철이 도금강판에 형성되더라도 오일 포켓의 역할을 제대로 수행하지 못할 정도로 미비하게 형성되면 프레스 성형시 프레스 금형과 도금강판 사이의 마찰을 감소시키는 윤활 작용이 이루어지지 않는 실정에 있다.

(특허문헌 1) JP H05-192701 A

(특허문헌 2) JP H07-136701 A

이에 본 발명은 도금강판의 표면에 규칙적인 미세요철을 부여하여 프레스 성형시 발생하는 골링을 방지하도록 하는 압연롤 및 이에 의해 제조된 도금강판을 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다.

본 발명에 따른 도금강판은, 압연롤에 의해 압연되어 상기 압연롤의 요철패턴에 대응하는 요철압흔이 표면에 형성된 도금강판으로서, 상기 요철압흔은 규칙적으로 형성된 요홈부를 구비하고, 상기 요철압흔은 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 갖도록 형성되며, 상기 요철압흔의 조도 스큐니스가 적어도 0.19이며, 상기 요철압흔의 요홈부에 형성되어 오일이 잔류할 수 있는 오일 포켓의 단면적이 적어도 450n㎡인 것을 특징으로 한다.

삭제

이상과 같이 본 발명에 의하면, 도금강판에 별도로 윤활 처리하거나, 기계적으로 볼록부를 제거하여 조도 스큐니스를 최적화하는 등의 추가적인 조치 없이도 프레스 성형시 우수한 성형성을 가진 자동차 외판용 도금강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 압연롤의 정면도 및 부분 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 압연롤을 사용하여 도금강판을 압연하는 상태를 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 압연롤의 정면도 및 부분 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선 단면도이다. 또한, 도 3은 본 발명에 따른 압연롤을 사용하여 도금강판을 압연하는 상태를 도시한 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압연롤(10)은, 롤본체(11); 및 이 롤본체의 표면에 형성되고, 볼록부(13)와 오목부(14)를 구비한 요철패턴(12)을 포함하고, 여기서 볼록부는 볼록부의 주변을 가공하는 양각 가공에 의해 형성되며, 요철패턴은 조도 스큐니스가 음(-)의 값을 갖도록 형성되어 있다.

본 발명의 압연롤(10)은, 예를 들어 조질압연기 등과 같은 압연기(미도시)에 설치되어, 도금강판(20)과 같은 소재의 압연에 활용되는 압연롤일 수 있다.

특히 용융아연도금강판과 같은 도금강판은 도금 후의 표면이 평활하고 피막 자체가 부드럽고 융점이 낮기 때문에, 프레스 성형시 프레스 금형과의 응착이 발생하여 도금층의 일부가 탈락하는 골링이 생기기 쉽다. 이로 인해, 프레스 금형으로 성형하기 전에 도금강판(20)의 표면을 조질압연하여 요철압흔(22)을 형성하는 공정이 진행될 수 있다.

이를 위해, 롤본체(11)의 표면에 형성되어 도금강판(20)과 직접적으로 접촉되는 요철패턴(12)은 복수의 볼록부(13)와 이들 볼록부 주변의 오목부(14)로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 압연롤(10)의 요철패턴(12)에 의해, 압연공정에서 도금강판(20)의 표면에는 요철패턴과 반대의 형상으로 요철압흔(22)이 전사되어 형성될 수 있다.

예컨대, 자동차 외판용 용융아연도금강판과 같은 도금강판의 프레스 성형시 발생하는 골링을 방지하기 위하여, 도금강판(20)의 표면에 요철압흔(22)의 요홈부(24)가 규칙적으로 형성되도록, 요철패턴(12)이 가공된 압연롤(10)로 조질압연을 실시하더라도 도금강판의 오일 함유량, 반복마찰계수 및 골링 발생의 정도는 상당히 다른 거동을 나타낸다.

이로부터, 본 출원인은, 도금강판(20)의 표면에 요철압흔(22)의 요홈부(24)가 형성되는 정도에 따라 오일 함유량, 반복마찰계수 및 골링 발생의 정도가 결정됨을 확인하였다.

보다 구체적으로, 용융아연도금강판과 같은 도금강판의 프레스 성형시 발생하는 골링을 방지하기 위하여, 도금강판(20)에 형성된 요철압흔(22)의 돌출부(23)와 요홈부(24)의 크기나 모양이 어떠한지를 나타내는 조도 스큐니스(Rsk)가 양(+)의 값을 갖도록 요철압흔의 형상을 조정하여, 프레스 성형시 윤활 작용을 위한 오일이 잔류할 수 있는 오일 포켓의 단면적인 V2를 크게 하는 것이 유효함을 확인하였다.

여기서, 조도 스큐니스는 조도 프로파일의 3차원 함수로서, 산(볼록부 또는 돌출부)의 높이에 대한 골(오목부 또는 요홈부)의 깊이가 갖는 비로 대변될 수 있다. 이러한 조도 스큐니스는, 골과 산이 동일한 치수를 가진 요철패턴들 사이에서도 예컨대 평활한 정도와 같은 형상 인자에 따라 상이한 값을 가질 수 있다.

조도 스큐니스가 양(+)의 값일 때에는 산의 높이가 골의 깊이보다 크게 되고, 이와 반대로 음(-)의 값일 때에는 산의 높이가 골의 깊이보다 작게 된다.

또한, 오일 포켓의 단면적인 V2(Lubricant Filled Profile Valley Area)는 예컨대 요철압흔과 같은 요철에 도포된 윤활유 등의 오일이 잔류할 수 있는 프로파일 면적을 나타내는 형상 인자이다.

그러므로, 예를 들어 용융아연도금강판과 같은 도금강판에서 조질압연 등에 의해 형성된 요철압흔(22)의 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 가질 경우에, 프레스 성형시 프레스 금형과 접촉하는 도금강판의 접촉 면적이 감소하고 윤활유의 저장소 역할을 하는 오일 포켓의 단면적인 V2가 크게 되며, 이에 따라 골링 현상이 쉽게 발생하지 않는다.

반면에, 도금강판(20)에서 요철압흔(22)의 조도 스큐니스가 음(-)의 값을 가질 경우에는, 프레스 금형과의 접촉 면적이 증가하고 V2는 작게 되며, 이로써 골링 현상이 쉽게 발생할 수 있다.

이와 같이 도금강판(20)에서 요철압흔(22)의 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 갖도록, 본 발명에 따른 압연롤(10)에서 요철패턴(12)은 조도 스큐니스가 음(-)의 값을 갖도록 롤본체(11)의 표면에 형성된다.

이를 위해, 롤본체(11)에 규칙적이고 미세한 요철패턴(12)을 형성시키는 것이 가능하고 볼록부(13)와 오목부(14)의 표면을 평활하게 하면서 깊이에 관계없이 폭 또는 직경의 변화가 없도록 가공하는 것이 가능한 전자빔(Electron Beam Texturing) 또는 레이저(Laser Texturing) 등이 사용될 수 있다.

이때, 미세한 요철패턴(12)의 볼록부(13)가 갖는 단면 형상은 원형 또는 정다각형인 것이 바람직하다. 도면들에는 볼록부가 원형의 단면 형상을 가진 예가 나타나 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다. 볼록부는 예를 들면, 타원형이나 임의의 다각형으로 된 단면 형상을 가질 수도 있다.

이로써, 요철패턴(12)의 볼록부(13)를 연마 등에 의해 추가로 가공하지 않고서도 압연롤(10)에서 요철패턴의 조도 스큐니스가 음(-)의 값을 갖도록 형성할 수 있는 장점이 있다.

한편, 압연롤(10)의 롤본체(11)에 규칙적인 요철패턴(12)을 형성하고 볼록부(13) 및 오목부(14)의 표면을 평활하게 하면서 깊이에 관계없이 폭 또는 직경의 변화가 없도록 가공하여 압연롤에서 요철패턴의 조도 스큐니스가 음(-)의 값을 갖도록 하여도, 음각 가공한 요철패턴, 즉 원형 또는 다각형의 단면 형상을 가진 오목부를 가공하여 그 주변부가 볼록부가 되는 요철패턴이 형성된 압연롤을 사용하여 압연하게 되면, 도금강판(20)의 표면에 형성되는 요철압흔(22)은 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 가질 수 있으나, 오일 포켓의 단면적인 V2가 매우 작게 되어 프레스 성형시 슬라이딩 저항(마찰)을 저감시키는 윤활 작용이 충분치 않게 되고, 결국 골링이 발생할 수 있다.

음각 가공으로 형성된 요철패턴은 단속적이고 폐쇄적인 오목부를 구비하게 된다. 이렇게 음각 가공으로 형성된 요철패턴을 가진 압연롤로 압연을 하게 되면, 요철패턴의 단속적이고 폐쇄적인 오목부에는 압연유가 채워져 예컨대 500톤의 높은 압하력으로 압연한다 하더라도 오목부에 갇힌 압연유의 압력(유압)에 의해 도금강판의 표면에 원하는 깊이를 가진 요철압흔이 형성되지 못하게 되는 것이다.

때문에, 비록 압연롤의 규칙적인 요철패턴의 조도 스큐니스가 음(-)의 값을 갖고 이에 따라 도금강판의 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 나타내어도, 도금강판에서 오일 포켓의 단면적인 V2가 예컨대 50n㎡ 이하로 매우 작게 되어, 프레스 성형시 프레스 금형과 도금강판 사이의 마찰을 감소시키는 것이 불가능하다. 이 경우에, 반복마찰계수는 0.2 이상으로 되고, 40회 이내의 마찰횟수에서도 골링이 발생한다.

따라서, 본 발명에 따른 압연롤(10)은, 도금강판의 프레스 성형시 발생하는 골링을 방지하기 위하여, 도금강판(20)에서 요철압흔(22)의 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 갖도록, 요철패턴(12)이 갖는 형상을 조정하여 그 조도 스큐니스가 음(-)의 값을 갖도록 하고 있다.

더불어, 도금강판에서 윤활유가 잔류할 수 있는 오일포켓의 단면적인 V2를 크게 하기 위해, 본 발명에 따른 압연롤(10)에서는, 미세한 요철패턴(12)의 볼록부(13)가 도면들에 도시된 바와 같이 규칙적이고 독립적으로 형성되도록 볼록부를 둘러싸고 있는 주변, 즉 오목부(14)를 가공하는 양각 가공을 실시함으로써, 압연롤의 표면에 미세한 요철패턴을 부여할 수 있다.

이에 의해, 본 발명에 따른 압연롤(10)에서는, 압연시 유압이 작용할 수 있는 폐쇄적인 오목부가 형성되지 않게 되고, 이에 따라 도금강판(20)의 표면에는 정상적이고 원하는 깊이를 가진 요철압흔(22)이 형성될 수 있다.

궁극적으로, 도금강판(20)에서 오일 포켓의 단면적인 V2가 예컨대 450n㎡ 이상의 획기적으로 매우 큰 값을 가질 수 있게 되어, 도금강판의 프레스 성형시 골링의 발생이 방지될 수 있게 되는 것이다. 참고로, 오일 포켓의 V2가 450n㎡ 이상인 경우에 매우 큰 값이라는 기준은 실제 조업을 수행하면서 얻어진 경험치일 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 도금강판(20)은, 전술한 압연롤(10)에 의해 압연되어 압연롤의 요철패턴(12)에 대응하는 요철압흔(22)이 표면에 형성되고, 요철압흔은 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 갖도록 형성되며, 요철압흔의 돌출부(23) 사이에 형성되어 오일이 잔류할 수 있는 오일 포켓의 단면적이 적어도 450n㎡인 것을 특징으로 한다.

추가적으로, 본 발명의 압연롤(10)에서, 양각 가공된 요철패턴(12)의 볼록부(13)는 약 50 ~ 500㎛의 폭(w) 또는 직경을 가질 수 있고, 볼록부와 볼록부 사이의 간격(d), 즉 오목부(14)의 폭은 약 40㎛ 이상이며, 볼록부의 높이(h), 즉 오목부의 깊이는 약 10㎛ 이상인 것이 바람직하다. 그리고 요철패턴의 볼록부의 면적율은 롤본체(11)의 표면이 갖는 표면적의 대략 20 ~ 50% 정도인 것이 바람직하다.

압연롤(10)에서 요철패턴(12)의 볼록부(13)의 폭(w) 또는 직경이 50㎛ 미만이면, 도금강판(20)의 표면에 전사되는 요철압흔(22)의 요홈부(24)가 갖는 V2가 450n㎡ 미만의 작은 값을 갖게 되어, 프레스 성형시 윤활 작용이 충분치 않게 된다. 이 경우에, 반복마찰계수는 0.16 이상으로 되고, 40회 이내의 마찰횟수에서 골링이 발생한다.

반면에, 압연롤(10)에서 요철패턴(12)의 볼록부(13)의 폭(w) 또는 직경이 500㎛를 초과하면, 도금강판(20)의 표면에 전사되는 요철압흔(22)의 형상이 육안으로 관찰될 수 있기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 압연롤(10)에서 요철패턴(12)의 볼록부(13)와 볼록부 사이의 간격(d)이 40㎛ 미만인 경우에는, 도금강판(20)의 표면에 형성되는 요철압흔(22)의 돌출부(23)가 갖는 폭이 약 40㎛ 미만으로 좁아지기 때문에, 프레스 성형시 오일 함유량에 관계없이 마찰력이나 충격에 의해 돌출부의 도금층이 깨져 탈락하게 됨으로써 골링이 발생한다.

압연롤(10)에서 요철패턴(12)의 볼록부(13)의 높이(h)가 약 10㎛ 이상으로 되는 것에 의해, 도금강판(20)의 표면에 6㎛ 이상의 깊이를 가진 요철압흔(22)의 요홈부(24)가 형성되고, 이로써 도금강판에서 윤활유가 잔류할 수 있는 오일 포켓의 단면적인 V2가 450n㎡ 이상으로 확보될 수 있다.

압연롤(10)에서 요철패턴(12)의 볼록부(13)의 높이(h)가 10㎛ 미만인 경우에는, 도금강판(20)의 표면에 형성되는 요철압흔(22)의 요홈부(24)의 깊이가 6㎛ 미만으로 얕아지기 때문에, 도금강판에서 오일 포켓의 단면적인 V2를 450n㎡ 이상으로 확보하는 것이 불가능하다. 이 경우에, 반복마찰계수는 0.15 이상으로 되고, 40회 이내의 마찰횟수에서 골링이 발생한다.

한편으로, 압연롤(10)에서 요철패턴(12)의 볼록부(13)의 높이(h)가 약 20㎛ 이상일지라도 동일한 압하력에서 도금강판(20)에 형성되는 요철압흔(22)의 요홈부(24)가 갖는 깊이는 한정되기 때문에, 요철압흔의 요홈부가 갖는 깊이를 12㎛ 이상으로 확보하는 것은 불가능하고, 이로 인해 V2 값의 획기적인 증가에 의한 골링성 개선을 기대하기는 어렵다.

따라서 본 발명에 따른 압연롤(10)에서, 요철패턴(12)의 볼록부(13)는 10㎛ 이상의 높이(h)를 가질 수 있는데, 보다 바람직하기로는 약 10 ~ 20㎛의 높이를 가질 수 있다.

또, 본 발명의 압연롤(10)에서, 요철패턴(12)의 볼록부(13)의 면적율이 롤본체(11)의 표면적 대비 20 ~ 50%가 되도록 하는 것은, 압연에 의해 도금강판(20)의 표면에 형성되는 요철압흔(22)의 요홈부(24)가 갖는 면적을 대략 20% 이상으로 확보하는 것이 가능하기 때문이다.

이렇게 형성된 요철압흔(22)의 요홈부(24)는 도금강판의 프레스 성형시 윤활유로 작용하는 오일이 저장될 수 있는 오일 포켓의 역할을 수행하게 되므로, 요홈부의 면적이 증가할수록 도금강판(20)의 프레스 성형성은 우수하게 된다.

하지만, 요홈부(24)의 면적이 50%를 초과하게 되면, 도금강판(20)의 표면에 형성되는 요철압흔(22)의 돌출부(23)는 상대적으로 그 폭이 약 40㎛ 미만으로 좁아지기 때문에, 프레스 성형시 오일 함유량에 관계없이 마찰력이나 충격에 의해 돌출부의 도금층이 깨져 탈락하게 됨으로써 골링을 발생시키므로 바람직하지 않다.

또한, 요홈부(24)의 면적이 20% 미만인 경우에는 오일 함유량이 충분치 않아 도금강판(20)의 프레스 성형성이 저하되게 된다.

따라서 본 발명에 따른 압연롤(20)에서, 요철패턴(12)의 볼록부(13)의 면적율은 롤본체(11)의 표면이 갖는 표면적의 대략 20 ~ 50% 정도를 차지하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 압연롤(10)에 의한 압연시 그 압하력은 약 200톤 이상으로 하는 것이 바람직하다.

압하력이 200톤 미만인 경우에는, 도금강판(20)의 표면에 6㎛ 미만의 깊이를 가진 요철압흔(22)의 요홈부(24)가 형성되고, 이로써 프레스 성형시 도금강판에서 윤활유가 잔류할 수 있는 오일 포켓의 단면적인 V2가 450n㎡ 이상으로 확보될 수 없어, 골링이 발생하므로 바람직하지 않다.

실시예

이하 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

본 발명의 압연롤(10)에는, 롤본체(11)의 표면에 광학 폴리머를 도포하고, 레이저에 의해 패턴을 형성한 다음, 에칭 용액에 침적하여 식각함으로써, 볼록부(13)와 오목부(14)의 표면을 평활하게 하고, 깊이에 관계없이 폭 또는 직경의 변화가 없도록 가공하여 미세한 요철패턴(12)을 부여하였다.

압연롤(10)에서 미세한 요철패턴(12)의 가공은 원형의 단면 형상을 가공하는 음각 가공(비교예)과, 원형의 단면 형상 주위부를 가공하여 단면 형상을 노출시키는 양각 가공(발명예)으로 실시하였다.

압연롤(10)의 요철패턴(12)이 갖는 크기는 표 1과 같이, 폭, 간격, 높이 및 볼록부의 면적율을 변경하여 조정하였다.

참고로, 종래예는 압연롤의 표면에 전기방전(Electric Discharge Texturing)으로 요철패턴을 부여하였으며, 이러한 요철패턴의 형상은 가공 특성상 일정한 패턴이 없는 무정형이었다.

음각 가공된 압연롤(비교예)의 평균 조도(Ra)는 1.56㎛이고, 조도 스큐니스(Rsk)는 -0.66이다.

[표 1]

양각 가공된 압연롤(발명예)의 평균 조도(Ra)는 2.7㎛이고, 조도 스큐니스(Rsk)는 -0.83이다.

이러한 압연롤들을 사용하여, 200 ~ 500톤의 압하력으로 용융아연도금강판을 조질압연함으로써, 도금강판(20)의 표면에 미세한 요철압흔(22)이 전사되게 하였다.

압연롤(10)의 요철패턴(12) 및 이러한 압연롤에 의해 압연된 도금강판(20)의 표면에 있는 요철압흔(22)의 평균조도, 단위 길이당 피크수(RPc) 등의 조도값과, 조도 스큐니스(Rsk) 및 V2 등의 형상 인자는 3차원 표면조도계(Veeco사 NT8000)를 사용하여 측정하였다.

압연된 도금강판의 프레스 성형성은 반복마찰계수와 반복마찰 시험시 도금층이 탈락하는 마찰횟수인 골링 발생 횟수로 평가하였다.

즉, 반복마찰계수는 고속회전 마찰시험기로 200㎜×200㎜인 용융아연도금강판의 표면에다 크기가 18㎜×28㎜인 팁(Tip)에 의해 하중을 5MPa로 가하여 초당 200㎜의 속도로 40회 회전시킨 후의 마찰계수값으로 하였다.

또한, 골링 발생 횟수는 전술한 반복마찰 시험의 횟수별로 도금층의 탈락 여부를 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰하여 평가하였다.

이들 상관성 평가의 결과, 반복마찰계수가 0.16 이하일 때 40회의 마찰횟수까지 도금층의 탈락이 발생하지 않아 골링이 발생하지 않았다. 이 결과를 표 1에 나타내었다.

이 결과에 의하면, 요철패턴(12)이 양각으로 가공되면서 이러한 요철패턴의 볼록부(13)가 50 ~ 500㎛의 폭(w) 또는 직경을 갖고 볼록부와 볼록부 사이의 간격(d)은 40㎛ 이상이며 볼록부의 높이(h)가 10㎛ 이상이고, 볼록부의 면적율이 20 ~ 50%인 압연롤(10)을 사용하여 200톤 이상의 압하력으로 압연한 발명예의 경우(No.12~16, 19~22, 24~27, 30~32)에는, 도금강판(20)의 표면에 형성된 요철압흔(22)의 조도 스큐니스는 0.19 이상의 양(+)의 값을 가지며, V2는 450n㎡ 이상이어서, 40회의 마찰횟수까지 도금층이 탈락하지 않이 골링성이 우수하였다.

이에 반해, 압연롤을 전기방전으로 가공한 종래예의 경우(No.1)에는 도금강판의 조도 스큐니스는 -0.97의 음(-)의 값이고, V2는 250n㎡으로 반복마찰계수가 0.268이며, 마찰횟수가 7회일 때 도금층이 탈락하여 골링이 발생하였다.

또, 압연롤의 요철패턴이 음각으로 가공된 비교예의 경우(No.2~10)에는 도금강판의 요철압흔이 규칙적으로 형성되고 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 갖게 되지만, 요철압흔의 요홈부가 매우 얕게 형성되어 V2가 50n㎡ 이하로 매우 작게 되기 때문에 반복마찰계수는 0.2 이상이고, 40회의 마찰횟수에 도달하기 전에 도금층이 탈락하여 골링이 발생하였다.

특히, 압연롤의 요철패턴이 양각으로 가공되더라도, 압연시 압하력이 200톤 이하인 경우(No.11), 요철패턴의 볼록부가 가진 폭(w) 또는 직경이 50㎛ 미만인 경우(No.29), 볼록부와 볼록부 사이의 간격이 40㎛ 미만인 경우(No.17~18), 그리고 볼록부의 면적율이 20 ~ 50%를 벗어나는 경우(No.17~18, 23, 29, 33)에는, 도금강판의 요철압흔의 V2가 450n㎡ 미만이거나 요철압흔의 돌출부가 깨져서 반복마찰계수가 0.16을 초과하고 40회의 마찰횟수에 도달하기 전에 도금층이 탈락하는 골링이 발생하였다.

또한, 본 발명에 의하면, 도금 과정 중에 생성된 흐름무늬, 스팡글(Spangle) 불균일 등의 표면 결함이 압연시 제거될 수 있으므로, 표면 품질을 향상시킬 수 있는 부가적인 효과도 얻게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

본 명세서에서는 압연롤이 용융아연도금강판과 같은 도금강판을 조질압연하는 데에 활용되는 것으로 기재하고 있으나, 소재의 구체적인 예는 반드시 이에 한정되지 않으며, 다양한 형태로 된 도금강판의 압연에 활용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 압연롤은 전기아연도금강판, 전기합금도금강판, 합금화 용융아연도금강판, 용융알루미늄도금강판, 알루미늄합금도금강판 등의 도금강판에도 사용되어 동일한 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 압연롤 11: 롤본체
12: 요철패턴 13: 볼록부
14: 오목부 20: 도금강판
22: 요철압흔 23: 돌출부
24: 요홈부

Claims

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압연롤에 의해 압연되어 상기 압연롤의 요철패턴에 대응하는 요철압흔이 표면에 형성된 도금강판으로서,
상기 요철압흔은 규칙적으로 형성된 요홈부를 구비하고,
상기 요철압흔은 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 갖도록 형성되며,
상기 요철압흔의 조도 스큐니스가 적어도 0.19이며,
상기 요철압흔의 요홈부에 형성되어 오일이 잔류할 수 있는 오일 포켓의 단면적이 적어도 450n㎡인 도금강판.
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제5항에 있어서,
상기 요철압흔의 요홈부는 6 ~ 12㎛의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 도금강판.
제5항에 있어서,
상기 압연롤에 의한 압연시 압하력은 200톤 이상인 것을 특징으로 하는 도금 강판.