KR102214385B1 - 다층 기판 및 제조 방법 - Google Patents

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KR102214385B1
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에릭 질버베르크
브루노 슈미츠
에인드 사비에 방덴
세르히오 파케
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아르셀러미탈
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    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/321—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/321—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer
    • C23C28/3215—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer at least one MCrAlX layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
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    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/322—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer only coatings of metal elements only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
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    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
    • C23C28/3455—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer with a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxide, ZrO2, rare earth oxides or a thermal barrier system comprising at least one refractory oxide layer
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    • C23C—COATING 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C23C28/42—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by the composition of the alternating layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
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    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
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Abstract

복수의 층들을 구비한 기판에 관한 것으로, 상기 층들 중 적어도 하나는 금속 산화물을 포함하고 적어도 8 중량% 의 니켈과 적어도 10 중량% 의 크롬을 함유하고 잔부는 철, 부가적 원소들 및 제조 프로세스로부터 기인한 불순물인 금속 코팅층에 의해 직접 덮여있고, 상기 금속 코팅층 자체는 내식 코팅층에 의해 직접 덮여있다. 대응하는 제조 방법이 또한 제공된다.

Description

다층 기판 및 제조 방법{MULTI-LAYER SUBSTRATE AND FABRICATION METHOD}
본 발명은 다층 기판 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.
강판들은 일반적으로 금속 코팅으로 커버되고, 상기 금속 코팅의 조성은 강판의 최종 용도에 따라 변한다. 이 코팅은, 예를 들어, 아연, 알루미늄, 마그네슘 또는 그것의 합금들일 수 있고, 하나 이상의 층들을 포함할 수 있고 예를 들어, 진공 증착 방법들, 핫 딥 코팅 또는 전착과 같은 본 기술분야의 당업자에게 공지된 다른 코팅 기술들을 사용해 적용될 수 있다. 이 설명의 나머지에서, 용어 "금속 코팅" 은 또한 금속을 포함하는 코팅 뿐만 아니라 금속 합금을 포함하는 코팅을 표시하는데 사용될 것이다.
금속 코팅은 무엇보다 핫 딥 코팅에 의해 적용될 수 있고, 이 프로세스는 일반적으로 다음 단계들을 포함한다:
- 판의 표면의 산화를 제한하도록 불활성 또는 환원 분위기 하에 노를 통과할 때 강판을 어닐링하는 단계;
- 판이 욕에서 배출될 때, 판이 금속/금속 합금으로 코팅되도록 액체 상태의 금속 또는 금속 합금욕을 통과하는 동안 판을 딥 코팅하는 단계;
- 판이 액체 욕에서 배출된 후, 금속/금속 합금층이 이 층의 균일하고 고른 두께를 보장하도록 표면에 가스를 분무함으로써 건조되는 단계.
어닐링 단계 동안, 강판이 금속욕으로 들어가기 전 (본문의 아래 부분에서 용어들 "금속욕" 및 "금속층" 은 또한 임의의 금속 합금욕 및 대응하는 금속 합금층들을 표시하는데 사용됨) 판은 일반적으로 직접 화염 또는 방사관 어닐링 노에서 가열된다. 하지만, 불활성 분위기의 제어와 같은, 취해진 많은 조치들에도 불구하고, 강판을 가열하는데 이런 노들을 사용하는 것은 표면에 금속 산화물의 형성을 유발할 수 있고, 금속 산화물은 후에 강판의 표면에서 액체 금속의 적절한 습윤성을 보장하고 판의 표면에서 미코팅 영역들의 발생을 방지하도록 제거되어야 한다.
이 문제점은 특히 강의 조성이 Si, Mn, Al, Cr, B, P 등과 같은 상당량의 쉽게 산화되는 원소들을 포함할 때 직면하게 된다. 예를 들어, 0.2 중량% Mn, 0.02 중량% Si 및 5 ppm B 를 함유한 IF (무침입형) 강은, 이미, 판의 표면으로 빠르게 확산하고 연속 필름들의 형태로 Mn 및 Si 의 산화물을 석출하여서, 불량한 적심을 유발하는 B 의 존재 때문에 이런 습윤성 문제점들을 부여받게 된다.
보다 일반적으로, 액체 금속에 의한 불량한 적심 위험은 또한 모든 고강도 강들에서 직면하게 되는데 왜냐하면 이 강들은 2 상 강들, TRIP (변태 유기 소성) 강들, TWIP (쌍정 유기 소성), 전기 강들 등과 같이 상기 쉽게 산화되는 원소들 중 적어도 하나를 함유하기 때문이다.
2 상 강들에 대해, Mn 의 양은 일반적으로 3 중량% 미만이고, Cr, Si 또는 Al 의 부가량은 일반적으로 1 중량% 미만이다. TRIP 강들에 대해, Mn 의 양은 일반적으로 최대 2 중량% 의 Si 또는 Al 과 연관된 2 중량% 미만이다. TWIP 강들에 대해, Mn 의 양은, Al 또는 Si (최대 3 중량%) 와 조합된, 최대 25 중량% 일 수 있다.
금속 코팅은 또한 전착에 의해 적용될 수 있다. 이 방법에서, 코팅될 강판은, 하나 이상의 가용성 애노드들이 또한 침지되는 전해질 욕으로 침지되고, 애노드들은 판의 표면에 적용될 코팅에 대응하는 금속 또는 금속 합금을 포함한다. 전해질 욕으로 전류의 인가는, 애노드(들)를 만드는 금속 또는 금속 합금의 용해를 유발하고 그렇게 형성된 이온들은 금속 또는 금속 합금 코팅층을 형성하도록 강판의 표면에 성막된다. 전해욕으로 들어가기 전, 강판들은 표면에 존재하는 금속 산화물을 제거하기 위해서 산세척 단계를 거쳐야 한다. 사실상, 전기분해 프로세스가 효과적이도록, 매체는 반드시 도체이어야 하지만, 코팅될 강판의 표면에 금속 산화물이 존재하는 경우라면 그렇지 않다. 더욱이, 금속 산화물의 존재는 성막물의 배태 (germination) 와 성장에 영향을 미칠 수 있어서 코팅의 부착 및 품질 문제 (미세조직, 밀도 등) 를 유발한다.
금속 코팅은 또한 진공 증착에 의해 적용될 수 있다. 진공 증착 기법들은 주로 3 가지 구성요소들을 요구한다:
- 성막될 재료를 구성하거나 포함하는 소스. 이 소스는, 예를 들어, 진공 증발기 또는 스퍼터링 타겟의 도가니일 수 있다. 성막될 재료는 이온들, 원자들 또는 원자군들 또는 분자군들의 형태로 이 소스에서 떠나야 한다;
- 코팅될 부분에 대응하는 기판. 소스에서 비롯되는 재료는 기판에 부착되어서 기원 (핵형성) 을 형성하고, 이것은 점점 발달 (성장) 하고 거의 정돈된 코팅층을 유발한다;
- 기판으로부터 소스를 분리하고 증기상으로 재료의 전이 현상의 로케이션인 매체.
다른 것 중에서, 증기상을 형성하는데 사용된 수단에 따른 다른 유형들의 진공 성막물들간 구별이 이루어진다. 증기상이 화학 반응 또는 분자의 분해로부터 유발된다면, 프로세스는 CVD, 또는 화학 기상 증착으로 불린다. 한편, 이 증기가 열 증발 또는 이온 스퍼터링과 같은 순수한 물리적 현상에 의해 발생된다면, 프로세스는 물리 기상 증착 또는 PVD 이다. PVD 성막 프로세스들은 스퍼터링, 이온 주입 및 진공 증발을 포함한다.
하지만, 사용된 진공 증착 기법에 관계없이, 그것은 금속 코팅의 적절한 부착을 보장하고 그리하여 코팅 박리 문제점들을 방지하도록 코팅될 강판의 표면에 금속 산화물이 없도록 표면 처리를 요구한다.
사용된 코팅 방법에 관계없이, 코팅 전 강 스트립의 표면 상태가 최종 코팅 품질의 중요한 인자이다. 코팅될 강판의 표면에서 금속 산화물의 존재는 적용될 코팅의 적절한 부착을 막고 최종 제품에 코팅이 없는 구역들 또는 코팅의 박리에 관련된 문제점들을 유발할 수 있다. 이 금속 산화물은 강판의 표면에서 연속 필름 형태로 또는 불연속 점들의 형태로 존재할 수 있다. 금속 산화물은 또한 프로세스의 다른 단계들 중 형성될 수 있고 그것의 조성은 당해 판을 만드는 강의 등급에 따라 달라진다. 이 유형의 산화물은, 예를 들어, 산화철 FeO 및 Fe2O3, 산화알루미늄 Al2O3 뿐만 아니라 MnSiOx 또는 AlSiOx 를 포함한다.
이 금속 산화물의 제거는 부가적 프로세스 단계, 즉 산세척의 실행을 요구한다. 이 설명의 나머지에서, 산세척은, 그것이 금속 산화물을 제거하는 프로세스일지라도 하부 금속층을 노출시키지 않고 금속 산화물의 표면층을 단지 제거하도록 된 예를 들어 광택화 방법과 비교해 표면에 이 금속층이 나타나도록 하부 금속층의 산화에 의해 형성된 금속 산화물의 제거를 유발하는 임의의 방법을 의미한다.
이 금속 산화물의 제거는, 예를 들어, 에칭으로도 불리는 마그네트론 분쇄에 의한 진공 산세척에 의해 달성될 수 있다. 이 프로세스는, 라디칼들 및/또는 이온들을 생성하는 것을 가능하게 하는 가스에서 스트립과 보조 전극 사이에 플라즈마를 형성하는 것을 포함한다. 정상 작동 조건들 하에, 이 이온들은 산세척될 스트립의 표면을 향하여 가속화되고 표면 원자들을 블라스팅 (blast) 하여서, 표면에 존재하는 금속 산화물을 제거한다. 이 방법은 제거될 금속 산화물 층의 두께에 크게 의존하고, 이 금속 산화물의 조성에 따라, 전기 아크를 발생시킬 수 있다. 따라서, 프로세스는 불안정하고 그다지 견고하지 않다. 게다가, 프로세스는 양호한 결과를 얻기 위해서 라인 속도를 엄격하게 제한하는데, 이것은 생산성 문제점들을 제기한다.
또한, 표면에서 금속 산화물의 성질에 따라 선택되고 대략 80 ~ 90 ℃ 의 온도에서 유지되는, 염산 또는 황산과 같은 강산의 하나 이상의 연속 욕들로 스트립을 통과시킴으로써 스트립을 산세척할 수 있다. 이 프로세스는 다량의 유출액을 발생시키는데 이것은 후속 처리를 요구하고 환경 친화적이지 않다.
게다가, 이런 유형의 산세척은 후속 코팅의 적절한 부착을 보장하기 위해서 제거된 금속 산화물의 두께를 제어해야 하는 문제점을 제기한다.
끝으로, 예를 들어, 충분한 운동 에너지를 가지고 튀어나오는 작은 연마 입자들의 다수의 충돌 때문에, 기계적 작용에 의해, 예를 들어 금속 산화물을 제거하는 숏 블라스팅 프로세스를 사용함으로써, 금속 산화물 층들의 전부 또는 일부를 제거할 수 있다. 하지만, 이 유형의 프로세스는 스트립의 표면에 직접 영향을 미치고 또한 구현하기에 복잡하다. 더욱이, 이 프로세스들은, 예를 들어, 공기와 접촉에 의해 금속 표면들의 재산화를 방지하도록 불활성 또는 환원 분위기와 같은 특정 조건들에서 작업하는 것을 요구한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 다른 것 중에서, 기판에 후속 코팅의 부착을 개선하는 것을 가능하게 하는 표면 처리 방법을 제공하는 것이고 표면에 존재하는 산화물을 제거하는 단계를 요구하지 않는다.
이 목적으로, 본 발명은 복수의 층들을 포함한 기판을 제공하고, 상기 층들 중 적어도 하나는 금속 산화물을 포함하고 적어도 8 중량% 의 니켈과 적어도 10 중량% 의 크롬을 함유하고 잔부가 철, 부가적 원소들 및 제조 프로세스로부터 기인한 불순물인 금속 코팅층에 의해 직접 덮여있고 (topped), 상기 금속 코팅층 자체는 내식 코팅층에 의해 직접 덮여있다.
복수의 층들을 구비한 상기 기판은 또한 개별적으로 또는 조합하여 고려했을 때 다음과 같은 특징들을 가질 수 있다:
상기 기판은 금속판을 추가로 포함하고, 금속판의 표면들 중 적어도 하나는 제 1 산화물 층을 가지고, 상기 제 1 산화물 층은 적어도 8 중량% 의 니켈과 적어도 10 중량% 의 크롬을 함유하고 잔부는 철, 부가적 원소들 및 제조 프로세스로부터 기인한 불순물인 제 1 금속 코팅층에 의해 직접 덮여있고, 상기 제 1 금속 코팅층은 제 1 내식 코팅층에 의해 직접 덮여있고, 상기 제 1 내식 코팅층은, 적어도 8 중량% 니켈과 적어도 10 중량% 크롬을 함유하고 잔부는 철, 부가적 원소들 및 제조 프로세스로부터 기인한 불순물인 제 2 금속 코팅층에 의해 직접 덮여있는 제 2 산화물 층에 의해 덮여있고, 상기 제 2 금속 코팅층은 제 2 내식 코팅층에 의해 직접 덮여있고;
상기 금속 코팅층(들)은 10 ~ 13 중량% 니켈, 16 ~ 18 중량% 크롬을 함유하고 잔부는 철 및 제조 프로세스로부터 기인한 잠재적 불순물인 스테인리스 강으로 구성되고;
상기 금속 코팅층(들)은 0.02 중량% 탄소, 16 ~ 18 중량% 크롬, 10.5 ~ 13 중량% 니켈, 2 ~ 2.5 중량% 몰리브덴, 0.9 ~ 1.3 중량% 규소, 1.8 ~ 2.2 중량% 망간을 함유하고 잔부는 철 및 제조 프로세스로부터 기인한 잠재적 불순물인 스테인리스 강의 층(들)으로 구성되고;
상기 금속 코팅층(들)은 2 ~ 15 ㎚ 의 두께를 가지고;
상기 내식 코팅층(들)은 아연, 알루미늄, 구리, 마그네슘, 티타늄, 니켈, 크롬, 망간 및 그것의 합금들을 포함하는 군 중에서 선택된 금속으로 구성되고;
상기 내식 코팅층(들)은 아연 또는 아연 합금으로 구성되고;
상기 내식 코팅층(들)은 복수의 금속 코팅 서브층들로 구성되고;
적어도 하나의 내식층은 산화물 층 아래에 위치하고 상기 산화물 층과 직접 접촉하고;
상기 기판은 상기 산화물 층 아래에 위치한 강판을 추가로 포함하고; 그리고/또는
상기 강판은 450 ㎫ 이상의 강도를 가지는 강이다.
본 발명은, 금속 코팅층(들)이 진공 증착 프로세스 및 전착 프로세스로부터 선택된 프로세스에 의해 성막되는 복수의 층들을 구비한 기판의 제조 방법을 제공한다.
상기 제조 방법은, 마그네트론 캐소드 분쇄 프로세스인 성막 프로세스를 포함할 수도 있다.
상기 제조 방법은, 진공 증착 프로세스 및 전착 프로세스로부터 선택된 프로세스에 의해 상기 내식층(들)을 성막하는 것을 추가로 포함할 수도 있다.
본 발명은 기판의 표면을 처리하기 위한 방법을 추가로 제공한다. 상기 방법은 적어도 8 중량% 니켈과 적어도 10 중량% 크롬을 함유하고, 잔부는 철 및 제조 방법으로부터 기인한 불순물인 금속 코팅이 산화물 층의 사전 산세척 없이 상기 산화물 층에 성막되는 적어도 하나의 금속 산화물 층을 포함한다.
이런 표면 처리 방법은 금속 코팅에 내식 코팅을 성막하는 것을 추가로 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 특징들과 장점들은 이하 더 상세히 설명된다.
본 발명을 보여주기 위해서, 테스트들이 수행되었고 특히 첨부 도면들을 참조하여 비제한적인 실시예들의 형태로 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 기판의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태의 기판의 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태의 기판의 개략도이다.
도 1 내지 도 3 은 본 발명의 다른 실시형태들을 도시한다. 나타낸 층들의 두께는 전적으로 예시를 위한 것이고 다른 층들을 일정한 비율로 나타낸 것으로 간주되지 않는다.
도 1 내지 도 3 전체에 대해, 여기에서 사용된 바와 같은 용어 "강" 은 모든 공지된 등급들의 강을 포함하고, 예를 들어, THR (매우 높은 강도, 일반적으로 450 ~ 900 ㎫) 또는 UHR (초고강도, 일반적으로 900 ㎫ 초과) 의 다음 등급들 중 하나의, 다량의 산화가능한 원소들을 함유한 강일 수 있다:
- 최대 0.1 중량% Ti 를 함유할 수 있는 침입형 원소들이 없는 강들 (IF - 무침입형);
- 최대 1 중량% Si, Cr 및/또는 Al 과 공동으로 최대 3 중량% Mn 을 함유할 수 있는 예로 DP 500 강들 내지 DP 1200 강들까지의 2 상 강들;
- 예를 들어, 대략 1.6 중량% Mn 및 1.5 중량% Si 를 함유하는, TRIP 780 과 같은 TRIP (변태 유기 소성) 강들;
- 인을 함유한 TRIP 또는 2 상 강들;
- TWIP (쌍정 유기 소성) 강들 - 고 함량의 Mn (일반적으로 17 ~ 25 중량%) 을 가지는 강들;
- 예를 들어, 최대 10 중량% Al 을 함유할 수 있는 Fe-Al 강들과 같은 저밀도 강들;
- 다른 합금 원소들 (Si, Mn, Al 등) 과 공동으로, 고함량의 크롬 (일반적으로 13 ~ 35 중량%) 을 가지는 스테인리스 강들.
도 1 은 본 발명에 따른 여러 층들을 구비한 기판의 제 1 실시형태를 도시한다. 이 기판은 그것의 표면들 중 적어도 하나에 산화물 층 (2) 을 가지는 강판 (1) 을 포함한다. 이 층 (2) 은 당해 강 표면 (1) 에서 연속적이거나 불연속적일 수 있고 산화철, 산화크롬, 산화망간, 산화알루미늄, 산화규소 또는 혼합된 Mn-Si 산화물 또는 Al-Si 산화물과 같은 강 합금 원소들을 함유한 하나 이상의 혼합된 산화물을 포함하는 군으로부터의 금속 산화물을 포함한다. 이 금속 산화물 층 (2) 의 두께는, 일반적으로, 예를 들어, 3 나노미터 ~ 대략 60 나노미터, 바람직하게 3 ㎚ ~ 대략 20 ㎚ 까지 다양할 수 있다.
따라서, 이 산화물 층 (2) 은 산세척에 의해 제거되지 않고, 적어도 8 중량% 니켈과 적어도 10 중량% 크롬을 함유하고 잔부는 철, 탄소, 몰리브덴, 규소, 망간, 인 또는 황과 같은 부가적 원소들 및 제조 프로세스로부터 기인한 불순물을 포함하는 금속 코팅층 (3) 으로 커버된다. 이 코팅 (3) 은, 예를 들어, 스테인리스 강, 바람직하게 316 스테인리스 강 (16 ~ 18 중량% Cr, 10 ~ 14 중량% Ni) 일 수 있고 그것의 두께는, 예를 들어, 2 ㎚ 이상일 수 있다. 이 금속 코팅 (3) 은 임의의 공지된 코팅 방법에 의해, 특히, 예를 들어, 마그네트론 캐소딕 분쇄에 의해 또는 전착에 의해 적용될 수 있다.
일반적으로 "스퍼터링" 으로 불리는 마그네트론 캐소딕 분쇄에 의해 기판에 코팅을 형성하기 위한 방법은, 진공이 설정되었고 타겟 및 타겟으로부터 임의의 거리에서 타겟에 대향하여 위치한 기판이 설치되는 폐쇄된 인클로저에서 실시된다. 타겟은, 코팅이 형성될 기판의 면을 향해 배향되는 표면층을 갖는다. 이 표면층은 결국 스퍼터링에 의해 기판에 성막될 코팅을 구성하는 원소들 중 하나를 함유한다.
인클로저는 아르곤과 같은 불활성 가스의 플라즈마를 함유한다.
한 가지 스퍼터링 방법에서, 원자들은 표면층의 표면으로부터 토출되고 기판에 코팅의 형태로 성막된다. 음 전압이 타겟에 인가되고 그 결과 토출될 표면층의 재료에 인가된다. 결과적으로, 이온들, 전자들 및 불활성 가스 입자들에 의해 형성된 플라즈마를 조성하는 방출 (discharge) 이 발생된다. 양전하의 이온들은 음 전위인 타겟을 향하여 가속화되어서, 상기 이온들은 표면층으로부터 원자들의 토출을 유발하기에 충분한 에너지를 가지고 타겟에 도달한다. 이런 분리된 원자들은 기판을 향해 이동하고, 기판의 면에 잘 부착되는 재생가능하고 본질적으로 균일한 코팅의 형태로 기판에 성막된다.
이 제 1 실시형태에서, Fe-Ni-Cr 금속 코팅층 (3) 은 내식 금속 코팅층 (4) 에 의해 커버된다. 이 내식 금속 코팅층 (4) 은, 예를 들어, 순수한 아연 (제조 프로세스로부터 기인한 잠재적 불순물 포함), 또는 Zn-Al, Zn-Al-Mg, Zn-Mg, Zn-Fe 또는 Zn-Ni 와 같은 아연 합금들을 포함할 수 있다. 그것은 또한, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 마그네슘, 티타늄, 니켈, 크롬, 순수한 망간 (제조 방법으로부터 기인한 잠재적 불순물 포함), 또는 그것의 합금들, 예로 Al-Si 또는 Mg-Al 을 포함할 수 있다. 이 내식 금속 코팅 (4) 은, 예를 들어, JVD (제트 증기 성막) 로도 불리는 소닉 (sonic) 증기 제트 성막 프로세스, SIP (자기 유도 도금) 로도 불리고 특히 특허 EP0780486 에서 설명되는 전자 총 성막 방법 또는 플라즈마 보조 증발과 같은 임의의 공지된 코팅 방법에 의해 적용될 수 있다.
JVD 방법은, 진공 인클로저에 코팅 금속욕을 포함한 도가니를 유도 가열함으로써 금속 증기가 발생되는 진공 증착 방법이다. 스팀은 도가니로부터 스팀을 운반하는 도관을 통하여 배출 오리피스로 빠져나가고, 이것은 코팅될 기판의 표면으로 향하는 음속으로 제트를 형성하도록 바람직하게 보정된다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에서, 기판은 도 1 에서처럼 강판 (21) 을 포함한다. 이 강판 (21) 은, 예를 들어, 알루미늄-규소 코팅 (10 ~ 12 중량% Si) 과 같은 알루미늄 기반 내식 코팅층 (25) 으로 코팅된다. 이 알루미늄 기반 코팅 (25) 은 핫 디핑에 의해 성막될 수 있고, 예를 들어 10 ~ 30 ㎛ 의 두께를 가질 수 있다. 이 알루미늄 기반 코팅층 (25) 은 금속 산화물 층 (22) 에 의해 덮여있다. 이 층 (22) 은 당해 알루미늄 기반 코팅 (25) 의 표면에 대해 연속적이거나 불연속적일 수 있고 산화알루미늄 및/또는 Al-Si 산화물과 같은 혼합된 산화알루미늄을 포함할 수 있다. 이 금속 산화물 층 (22) 의 두께는 일반적으로 3 나노미터 ~ 대략 60 나노미터, 바람직하게 3 ㎚ ~ 대략 20 ㎚ 까지 다양할 수 있다.
따라서, 이 산화물 층 (22) 은 산세척에 의해 제거되지 않고, 적어도 8 중량% 니켈과 적어도 10 중량% 크롬을 함유하고 잔부는 철, 전술한 바와 같은 부가적 원소들 및 제조 프로세스로부터 기인한 불순물을 포함하는 금속 코팅층 (23) 에 의해 커버된다. 이 금속 코팅 (23) 은, 예를 들어, 스테인리스 강, 바람직하게 스테인리스 강 316 (16 ~ 18 중량% Cr, 10 ~ 14 중량% Ni) 일 수 있다. 이 금속 코팅 (23) 은 임의의 공지된 코팅 방법에 의해 적용될 수 있고, 예를 들어, 2 ㎚ 이상의 두께를 가질 수 있다.
이 제 2 실시형태에서 이런 금속 코팅층 (23) 은 제 1 실시형태를 참조로 설명된 내식 금속 코팅들 중에서 선택된 내식 금속 코팅층 (24) 에 의해 덮여있다. 이 내식 금속 코팅 (24) 은, 선택적으로 후 확산 처리가 뒤따르는, 예를 들어, 진공 방법 또는 핫 딥 방법과 같은 임의의 공지된 코팅 프로세스에 의해 적용될 수 있다.
예를 들어, 고려될 수 있는 코팅들은 Al-Si-베이스 코팅 (25) 에 의해 코팅된 강 (21) 의 층을 포함하여서, 이 코팅 (25) 은 혼합된 Al-Si 산화물로 이루어진 산화물 층 (22) 에 의해 덮여있고, 산화물 층 (22) 은 스테인리스 강 316 의 층 (23) 에 의해 코팅되고, 이 스테인리스 강의 층 (23) 은 Zn-Mg 합금 내식 코팅 (24) 으로 코팅된다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태를 도시한다. 이 제 3 실시형태에서, 기판은 제 1 실시형태에서처럼 표면들 중 적어도 하나에 제 1 산화물 층 (32) 을 갖는 강판 (31) 을 포함한다. 이 제 1 층 (32) 은 강 (31) 의 표면에 대해 연속적이거나 불연속적일 수 있고 예를 들어, 산화철, 산화크롬, 산화망간, 산화알루미늄, 산화규소 또는 혼합된 Al-Si 산화물 또는 Mn-Si 산화물과 같은 강의 합금 원소들을 함유한 혼합된 산화물 중 하나를 포함하는 군으로부터의 금속 산화물을 함유할 수 있다. 이 제 1 금속 산화물 층 (32) 의 두께는, 일반적으로, 예를 들어 3 ㎚ ~ 대략 60 ㎚, 바람직하게 3 ㎚ ~ 대략 20 ㎚ 까지 다양할 수 있다.
제 1 실시형태에서처럼, 이 산화물 층 (32) 은 따라서 산세척에 의해 제거되지 않고, 적어도 8 중량% 니켈과 적어도 10 중량% 크롬을 함유하고 잔부는 철, 전술한 바와 같은 부가적 원소들 및 제조 프로세스로부터 기인한 불순물을 포함하는 금속 코팅층 (33) 에 의해 커버된다. 이 코팅 (33) 은, 예를 들어, 스테인리스 강, 바람직하게 스테인리스 316 (16 ~ 18 중량% Cr, 10 ~ 14 중량% Ni) 일 수 있다. 이 금속 코팅층 (33) 의 두께는, 예를 들어, 2 ㎚ 이상일 수 있다. 이 금속 코팅 (33) 은 임의의 공지된 코팅 프로세스에 의해 적용될 수 있고, 특히, 예를 들어, 마그네트론 캐소딕 분쇄에 의해 또는 전착에 의해 적용될 수 있다. 이 실시형태에서, Fe-Ni-Cr 금속 코팅층 (33) 은 제 1 내식 금속 코팅층 (34) 에 의해 커버된다. 이런 제 1 내식 금속 코팅층 (34) 은, 예를 들어, 순수한 아연 (제조 프로세스로부터 기인한 잠재적 불순물 함유), 또는 Zn-Al, Zn-Al-Mg, Zn-Mg 또는 Zn-Ni 와 같은 아연 합금들을 포함할 수 있다. 그것은 또한 알루미늄, 구리, 마그네슘, 티타늄, 니켈, 크롬, 순수한 망간 (제조 프로세스로부터 기인한 잠재적 불순물 함유) 또는, 예를 들어, Al-Si 또는 Mg-Al 과 같은 그것의 합금들을 포함할 수 있다. 이런 제 1 내식 금속 코팅층 (34) 은, 예를 들어, 진공에서 실시되는 프로세스 또는 핫 딥 프로세스와 같은 임의의 공지된 코팅 방법에 의해 적용될 수 있다.
이 제 3 실시형태에서, 제 1 내식 금속 코팅층 (34) 은 제 2 금속 산화물 층 (36) 에 의해 덮여있다. 이 층 (36) 은 내식 금속성 코팅 (34) 의 표면에서 연속적이거나 불연속적일 수 있고 산화물을 포함할 수 있고, 그것의 조성은 내식 금속 코팅 (34) 의 구성 재료에 의존한다. 예를 들어, 이 산화물은 산화아연, 산화알루미늄 또는 혼합된 Al-Si, Zn-Mg 또는 Zn-Al 산화물일 수 있다. 이 금속 산화물 층 (36) 의 두께는 일반적으로 예를 들어 3 ㎚ ~ 대략 60 ㎚, 바람직하게 3 ㎚ ~ 대략 20 ㎚ 까지 다양할 수 있다.
이 제 2 산화물 층 (36) 은 산세척에 의해 제거되지 않고, 적어도 8 중량% 니켈과 적어도 10 중량% 크롬을 함유하고 잔부는 철, 전술한 바와 같은 부가적 원소들 및 제조 프로세스로부터 기인한 불순물인 금속 코팅층 (37) 에 의해 커버된다. 이 코팅 (37) 은, 예를 들어, 스테인리스 강, 바람직하게 스테인리스 강 316 (16 ~ 18 중량% Cr, 10 ~ 14 중량% Ni) 일 수 있다. 이 금속 코팅 (37) 은 임의의 공지된 코팅 프로세스에 의해 적용될 수 있고 금속 코팅 (33) 과 동일할 수 있지만 동일할 필요는 없다. 이 금속 코팅층 (37) 의 두께는, 예를 들어, 2 ㎚ 이상일 수 있다.
이 제 3 실시형태에서, 이 금속 코팅층 (37) 은 제 1 실시형태를 참조로 설명된 내식 금속 코팅들 중에서 선택된 제 2 내식 금속 코팅층 (38) 에 의해 덮여있다. 이 내식 금속 코팅 (38) 은, 선택적으로 후 확산 처리가 뒤따르는, 예를 들어 진공 방법 또는 핫 딥 방법과 같은 임의의 공지된 코팅 방법에 의해 적용될 수 있다. 이 내식 금속 코팅 (38) 은 제 1 내식 금속 코팅 (34) 과 동일할 수 있지만 동일할 필요는 없다.
예를 들어, 강 층 (31), 제 1 산화철 층 (32), 스테인리스 강 316 으로 구성된 제 1 금속 코팅 (33), Al-Si 합금으로 구성된 제 1 내식 금속 코팅 (34), 혼합된 Al-Si 산화물로 구성된 제 2 산화물 층 (36), 스테인리스 강 316 으로 구성된 제 2 금속 코팅 (37), 및 Zn-Al-Mg 합금으로 구성된 제 2 내식 금속 코팅 (38) 이 고려될 수 있다.
본 발명은 이하 제한하려는 것이 아니라 단지 예시를 목적으로 수행된 테스트들을 기반으로 설명될 것이다.
테스트들
수용 기준
T-벤드 테스트
이 테스트의 목적은, 180°의 각도로 코팅된 판을 벤딩함으로써 코팅들의 부착력을 결정하는 것이다. 적용된 벤딩 반경은 사용된 기판 두께의 2 배와 같다 ( "2T" 벤드에 대응). 코팅의 부착력은 접착 테이프의 적용에 의해 검증된다. 코팅이 테스트된 판에 유지되고 테이프가 제거된 후 접착 테이프에 나타나지 않는다면 테스트 결과는 긍정적으로 판단된다.
후술되는 테스트들에서 이 테스트의 수행을 위해 사용되는 접착 테이프는 상업용 접착제, TESA4104 이다.
컵 테스트
이 방법은, 컵을 형성하는 스탬핑 테스트를 수행하는 것으로 구성된다. 금속 코팅 뿐만 아니라 재료의 이런 변형은 기판에서 금속 성막물의 부착에 관한 잠재적인 문제점들을 확인한다. 부착력 손실 (또는 더스팅) 은, 스탬핑 전후 칭량되는, 컵의 중량 감소 (단위; g/㎡) 로 표현된다.
다임러 벤딩
이 테스트의 제 1 스테이지는, 코팅된 강판에 펀치를 적용하고 30 kN 이상의 강도 감소가 관찰되는 벤딩 각도를 측정하는 것으로 구성된다. 이런 강도 강하는 기판의 균열에 대응한다. 그 후, 금속 코팅의 부착 테스트는 이 균열 지점에 가깝지만 그 미만인 각도로 코팅된 판을 굽히고 접착 코팅을 적용함으로써 아연 부착력을 체크하는 것으로 구성된다. 아연 코팅이 판에 유지되고 테이프가 제거된 후 접착 테이프에 나타나지 않는다면 테스트 결과는 긍정적으로 판단된다.
후술되는 테스트들을 수행하는데 사용된 접착 테이프는 400 ~ 460 N/m 의 접착 강도를 가지고, 예컨대 Scotch® 3M595 이다.
테스트들-1-부착력
모든 테스트들에 대해 사용된 스테인리스 강 316L 의 조성은 0.02% C, 16 ~ 18% Cr, 10.5 ~ 13% Ni, 2 ~ 2.5% Mo, 1% Si, 2% Mn, 0.04% P, 0.03% S 이다. 퍼센트는 중량 퍼센트이고, 잔부는 철 및 제조로부터 기인한 잠재적 불순물이다.
ArcelorMittal 에 의해 판매되는 유형의 DP 1180 강판의 일련의 8 개의 시편들이 처리되었다. 샘플들에 사용된 강의 정확한 조성은 0.15% C, 1.9% Mn, 0.2% Si, 0.2% Cr, 및 0.013% Ti 이다. 퍼센트는 중량 퍼센트이고, 잔부는 철 및 제조로부터 기인한 잠재적 불순물이다. 샘플들 전부 후술되는 단계들을 부여받았다:
- 50℃ 미만의 온도로 유지되는 포름산 HCOOH 또는 황산 H2S04 를 함유한 욕으로 강판을 통과시킴으로써 강판의 광택화. 이 단계의 목적은 FeO 유형의 산화철의 상부 층을 제거하는 것이지만, 그것은 산화물의 하부 층을 제거하지는 않는다.
- 물로 헹굼.
- 헹굼 단계 중 흡착된 물을 제거하기 위해서 건조.
- 압력 P < 10-3 mbar 를 가지는 진공 챔버로 스트립 삽입.
- 5 ㎛ 의 아연 층의 진공 증발 성막.
종래 기술에 의해 설명된 유형을 가지는 시편 2 및 시편 6 은 이 건조 단계 후 에칭 단계를 부여받아서 강판의 표면에 존재하는 금속 산화물을 제거한다.
그 후, 본 발명의 바람직한 실시형태들에 따른 시편 1, 시편 5 및 시편 9 는, 진공 챔버로 삽입하는 단계 후, 시편들이 마그네트론 캐소딕 분쇄 (상기 이 방법에 대한 설명 참조) 에 의해 10 ㎚ 의 스테인리스 강 316L 의 층으로 코팅되는 단계를 부여받는다.
시편 4 및 시편 8 은, 진공 챔버로 삽입한 후, 시편들이 마그네트론 캐소딕 분쇄 (상기 이 방법에 대한 설명 참조) 에 의해 10 ㎚ 의 티타늄의 층으로 코팅되는 단계를 부여받는다.
시편 9 는 광택화 단계를 부여받지 않았다.
각각의 시편의 특징들은 아래 표에 제공된다:
Figure 112018058114899-pat00001
그 후, 이 시편들 전부 전술한 T-벤드 테스트 및 컵 테스트를 부여받았다.
"컵 테스트" 의 결과들은, 컵의 아연의 초기 중량과 비교되는 아연 손실 퍼센트로서 표현된다.
결과들은 아래 표에서 제공된다.
Figure 112018058114899-pat00002
종래 기술에 의해 설명된 바와 같은 시편 2 및 시편 6 은 두 테스트들 모두에 대해 긍정적인 결과를 가졌다. 종래 기술의 이런 2 개의 시편들은 표면에 존재하는 금속 산화물을 제거하는 것을 가능하게 하고 따라서 코팅 전 양호한 표면 상태를 보장하여 아연 코팅의 적절한 부착력을 획득하는 에칭 단계를 부여받았기 때문에 이 결과는 놀라운 일이 아니다.
본 발명에 따른 시편 1, 시편 5 및 시편 9 에 대해, 2 가지 테스트들은 확실하고, 광택화에 사용된 산에 관계없이 그리고 심지어 사전 광택화 단계가 없어도 (시편 9), 에칭 단계로 획득될 수 있는 것과 등가인, 양호한 아연 부착력을 나타내었다.
게다가, 아연 코팅의 부착력이 불충분하기 때문에 스테인리스 강 316 코팅 대신에 티타늄 코팅을 갖는 시편 4 및 시편 8 은 수행된 2 가지 테스트들에서 어떠한 확실한 결과도 제공하지 못하였다.
테스트들-2
다른 강 등급들과 다른 프로세스 파라미터들을 갖는 일련의 12 개의 시편들이 처리되었다. 시편들의 세트는 본 발명에 따라 제조되었고 다음 프로세스 단계들을 부여받았다:
- 강판의 표면에 존재하는 잠재적 유기 잔류물들을 제거하는 알칼리성 그리스 제거. 이 그리스 제거는 60 ℃ 로 유지되는 염기성 용액의 욕에 스트립을 디핑함으로써 수행되었다. 각각의 시편에 사용된 욕의 특징들 뿐만 아니라 딥 시간이 아래 표에 나타나 있다.
- 물로 헹굼.
- 헹굼 단계 중 흡착된 물을 제거하기 위해서 건조.
- 압력 P < 10-3 mbar 인 진공 챔버로 스트립 삽입.
- 대략 120 ℃ 의 온도로 스트립 예열.
- 마그네트론 캐소딕 분쇄 (상기 이 방법에 대한 설명 참조) 에 의한 스테인리스 강 316L 의 층의 성막. 이 스테인리스 강 316L 의 층의 두께는 시편마다 다양하고 아래 표에 나타나 있다.
- JVD (상기 이 프로세스에 대한 설명 참조) 에 의한 아연 층의 성막. 각각의 시편의 특징들은 아래 표에 열거된다:
Figure 112018058114899-pat00003
Novaclean™ 및 Ridosol® 은 Henkel 에서 판매되는 제품들이다. Gardoclean S5183 은 Chemetall 에서 판매된다.
시편 10 내지 시편 12 는 ArcelorMittal 에 의해 판매되는 것과 같은 DP1180 강판들로 출발해 처리되었다. 시편들에 사용된 강의 정확한 조성은 0.15% C, 1.9% Mn, 0.2% Si, 0.2% Cr, 및 0.013% Ti 이었다. 퍼센트는 중량 퍼센트이고, 잔부는 철 및 제조로부터 기인한 잠재적 불순물이다. 강판의 표면에 존재하는 금속 산화물 대부분은 산화크롬과 산화철이다. 산화된 강판은 스테인리스 강 316L 의 층으로 코팅되었고, 그것의 두께는 시편마다 다양하였고, 그 후 7.5 ~ 8 ㎛ 의 두께를 갖는 아연 층으로 코팅되었다.
시편 13 내지 시편 15 는 ArcelorMittal 에 의해 판매되는 것과 같은 MS 1500 강판들로 출발해 처리되었다. MS 는 마텐자이트 강을 의미한다. 시편들에 사용된 강의 정확한 조성은 0.225% C, 1.75% Mn, 0.25% Si, 0.2% Cr, 0.035% Ti 이다. 퍼센트는 중량 퍼센트이고, 잔부는 철 및 제조로부터 기인한 잠재적 불순물이다. 강판의 표면에 존재하는 금속 산화물 대부분은 산화철이다. 산화된 강판은 스테인리스 강 316L 의 층으로 코팅되었고, 그것의 두께는 시편마다 다양하였고, 그 후 7.5 ~ 8 ㎛ 의 두께를 갖는 아연 층으로 코팅되었다.
시편 16 내지 시편 18 은 ArcelorMittal 에 의해 판매되는 것과 같은 Trip Dual 1200 강판들로 출발해 처리되었다. 시편들에 사용된 강의 정확한 조성은 0.2% C, 2.2% Mn, 1.5% Si, 및 0.2% Cr 이다. 퍼센트는 중량 퍼센트이고, 잔부는 철 및 제조로부터 기인한 잠재적 불순물이다. 강판의 표면에 존재하는 금속 산화물 대부분은 혼합된 망간과 산화규소이다. 산화된 강판은 316L 스테인리스 강의 층으로 코팅되었고, 그것의 두께는 시편마다 다양하였고, 그 후 7.5 ~ 8 ㎛ 의 두께를 갖는 아연 층이 뒤따랐다.
시편 19 및 시편 20 은 Usibor® AS150 강판들로 출발해 처리되었다. 당해 강은 150 g/㎡ 의 AluSi® 의 층, 알루미늄- 및 규소 기반 코팅으로 코팅된 Usibor® 강이다. 이 시편들에 사용된 AluSi® 코팅의 정확한 조성은 90% Al, 10% Si 이었다. 퍼센트는 중량으로 표현된다. 강판의 표면에 존재하는 금속 산화물 대부분은 혼합된 알루미늄 및 규소 산화물이다. 산화된 강판은 스테인리스 강 316L 의 층으로 커버되었고, 그것의 두께는 시편마다 다양하였고, 그 후 4 ~ 5 ㎛ 의 두께로 아연 층이 뒤따랐다.
이 시편들 세트는 그 후 전술한 대로 T-벤드 테스트와 다임러 벤딩 테스트를 부여받았다.
결과는 아래 표에 제공된다:
Figure 112018058114899-pat00004
이 결과들은, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 기판으로, 표면에 존재하는 금속 산화물의 조성 또는 그리스 제거에 사용된 용액의 pH 에 관계없이 아연 코팅이 부착성이 있음을 입증한다. 게다가, 아연 코팅의 부착 테스트 결과들은, 스테인리스 강 316 의 2.5 ㎚ 의 두께 적용으로 시작할 때 긍정적이다.
테스트-3
일련의 2 개의 시편들은 Usibor® 강으로 출발해 처리되었다. 2 개의 시편들은 다음 프로세스 단계들을 부여받았다:
- 강판의 표면에 존재할 수도 있는 임의의 잠재적 유기 잔류물을 제거하는 알칼리성 그리스 제거. 이 그리스 제거는 60 ℃ 로 유지되는 염기성 용액의 욕에 스트립을 디핑함으로써 수행된다. 각각의 시편에 사용된 욕의 특징들 뿐만 아니라 딥 시간이 아래 표에 나타나 있다.
- 물로 헹굼.
- 헹굼 단계 중 흡착된 물을 제거하기 위해서 건조.
- 압력 P < 10-3 mbar 인 진공 챔버로 스트립 삽입.
- 금속 코팅의 성막.
종래 기술에 의해 설명된 바와 같은 시편 31 은 건조 단계 후 에칭 단계를 부여받아서 강판의 표면에 존재하는 금속 산화물을 제거한다. 그 후, 본 발명에 의해 주장된 바와 같은 시편 32 는, 진공 챔버로 삽입하는 단계 후, 마그네트론 캐소딕 분쇄 (상기 이 프로세스에 대한 설명 참조) 에 의한 스테인리스 강 316L 의 층으로 코팅되는 단계를 부여받는다.
이 코팅 두께는 10 ㎚ 이다.
에칭 단계 후 또는 스테인리스 강 316L 의 층의 성막 단계 후, 시편들은 마그네트론 캐소딕 분쇄에 의해 5 ㎛ 의 알루미늄 층으로 코팅되었다.
각각의 시편의 특징들은 아래 표에 제공된다:
Figure 112018058114899-pat00005
그 후, 각각의 시편의 상단 금속 코팅의 부착력이 평평한 시편에 적용된 후 제거되는 접착 테이프에 의해 테스트되었다. 사용된 접착 테이프는 400 ~ 460 N/m 의 접착 강도를 가지고, 예컨대 Scotch® 3M595 이다. 코팅이 시편 표면에 유지되고 테이프가 제거될 때 접착 테이프에 나타나지 않는다면 결과는 긍정적이다. 테스트된 시편들 전부에 대해, 접착 테이프는 테스트 후 어떠한 코팅도 포함하지 않았고, 이것은 코팅이 부착성이 있음을 의미한다. 이런 결과는 종래 기술의 시편 31 에 대해서도 예상되었는데, 왜냐하면 그것은 코팅 여부에 관계없이 강판의 표면에 존재하는 금속 산화물을 제거하는 에칭 단계를 부여받았기 때문이다. 한편, 이 결과들은, 산화된 표면에 직접 스테인리스 강 316L 의 층을 성막함으로써 산화물을 제거하는 이 단계를 삭제할 수 있음을 보여주는데, 왜냐하면 부착 테스트 결과는 본 발명의 바람직한 실시형태의 구성에 대해 또한 긍정적이기 때문이다.

Claims (16)

  1. 복수의 층들을 구비한 기판으로서,
    상기 층들 중 적어도 하나는, 금속 산화물을 포함하고 금속 코팅층에 의해 직접 덮여있는 (topped) 산화물 층이고,
    상기 기판은 상기 산화물 층에 의해 직접 덮여있는 강판을 포함하고,
    상기 금속 코팅층은 적어도 8 중량% 의 니켈과 적어도 10 중량% 의 크롬을 함유하고 잔부가 철, 부가적 원소들과 제조 프로세스로부터 기인한 불순물이고, 상기 금속 코팅층 자체는 내식 코팅층에 의해 직접 덮여있고,
    상기 내식 코팅층은 아연으로 구성되고,
    상기 금속 코팅층은 2 ~ 15 ㎚ 의 두께를 가지는, 복수의 층들을 구비한 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강판의 표면들 중 적어도 하나는 제 1 산화물 층을 가지고, 상기 제 1 산화물 층은, 적어도 8 중량% 의 니켈과 적어도 10 중량% 의 크롬을 함유하고 잔부가 철, 부가적 원소들 및 제조 프로세스로부터 기인한 불순물인 제 1 금속 코팅층에 의해 직접 덮여있고, 상기 제 1 금속 코팅층 자체는 제 1 내식 코팅층에 의해 직접 덮여있고, 상기 제 1 내식 코팅층 자체는, 적어도 8 중량% 니켈과 적어도 10 중량% 크롬을 함유하고 잔부가 철, 부가적 원소들 및 제조 프로세스로부터 기인한 불순물인 제 2 금속 코팅층에 의해 직접 덮여있는 제 2 산화물 층에 의해 덮여있고, 상기 제 2 금속 코팅층 자체는 제 2 내식 코팅층에 의해 직접 덮여있는, 복수의 층들을 구비한 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 코팅층은 10 ~ 13 중량% 니켈, 16 ~ 18 중량% 크롬을 함유하고 잔부가 철 및 제조 프로세스로부터 기인한 잠재적 불순물인 스테인리스 강을 포함하는, 복수의 층들을 구비한 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 코팅층은 0.02 중량% 탄소, 16 ~ 18 중량% 크롬, 10.5 ~ 13 중량% 니켈, 2 ~ 2.5 중량% 몰리브덴, 0.9 ~ 1.3 중량% 규소, 1.8 ~ 2.2 중량% 망간을 함유하고 잔부가 철 및 제조 프로세스로부터 기인한 잠재적 불순물인 스테인리스 강의 층을 포함하는, 복수의 층들을 구비한 기판.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 내식층이 상기 산화물 층 아래에 위치하고 상기 산화물 층과 직접 접촉하는, 복수의 층들을 구비한 기판.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 강판은 450 ㎫ 이상의 강도를 가지는 강인, 복수의 층들을 구비한 기판.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항, 및 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 층들을 구비한 기판의 제조 방법으로서,
    금속 코팅층 또는 금속 코팅층들이 진공 증착 프로세스 및 전착 프로세스로부터 선택된 프로세스에 의해 성막되는 (deposited), 복수의 층들을 구비한 기판의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    성막 프로세스는 마그네트론 캐소드 분쇄 (magnetron cathode pulverization) 프로세스인, 복수의 층들을 구비한 기판의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    내식 코팅층 또는 내식 코팅층들은 진공 증착 프로세스 및 전착 프로세스로부터 선택된 프로세스에 의해 성막되는, 복수의 층들을 구비한 기판의 제조 방법.
  14. 적어도 하나의 금속 산화물 층에 의해 직접 덮여 있는 강판을 포함하는 기판의 표면을 처리 (prepare) 하기 위한 방법으로서,
    적어도 8 중량% 니켈과 적어도 10 중량% 크롬을 함유하고 잔부가 철 및 제조 방법으로부터 기인한 불순물인 금속 코팅층이, 상기 산화물 층의 사전 산세척 없이 상기 산화물 층에 성막되고,
    상기 금속 코팅층 자체는 내식 코팅층에 의해 직접 덮여있고,
    상기 내식 코팅층은 아연으로 구성되고,
    상기 금속 코팅층은 2 ~ 15 ㎚ 의 두께를 가지는, 기판의 표면을 처리하기 위한 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
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