KR102305208B1 - 인장시험을 이용한 도금강판의 접합강도 측정방법 - Google Patents

인장시험을 이용한 도금강판의 접합강도 측정방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102305208B1
KR102305208B1 KR1020200059862A KR20200059862A KR102305208B1 KR 102305208 B1 KR102305208 B1 KR 102305208B1 KR 1020200059862 A KR1020200059862 A KR 1020200059862A KR 20200059862 A KR20200059862 A KR 20200059862A KR 102305208 B1 KR102305208 B1 KR 102305208B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel sheet
bonding strength
plating layer
plated steel
measuring
Prior art date
Application number
KR1020200059862A
Other languages
English (en)
Inventor
박형권
김학철
정영중
Original Assignee
현대제철 주식회사
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
Application filed by 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to KR1020200059862A priority Critical patent/KR102305208B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102305208B1 publication Critical patent/KR102305208B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/04—Measuring adhesive force between materials, e.g. of sealing tape, of coating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/32—Polishing; Etching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/34—Purifying; Cleaning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)

Abstract

본 발명은, 강도, 강종 및 도금층의 종류에 상관없이 도금층-모재 계면에서의 박리현상을 인장시험을 이용하여 평가하는 도금강판의 접합강도 측정방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 도금강판의 접합강도 측정방법은, 도금층이 형성된 도금강판 시편을 준비하는 단계; 상기 도금층을 산성 용액을 이용하여 표면식각하는 단계; 상기 도금강판 시편의 도금층과 스터드 핀을 접착층을 이용하여 접착하는 단계; 및 상기 스터드 핀을 상기 도금강판 시편으로부터 분리하여, 상기 도금층의 접합강도를 측정하는 단계;를 포함한다.

Description

인장시험을 이용한 도금강판의 접합강도 측정방법{Method of measuring bonding strength of coated steel sheet using tensile test}
본 발명은 도금강판의 접합강도 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강도, 강종 및 도금층의 종류에 상관없이 도금층-모재 계면에서의 박리현상을 인장시험을 이용하여 평가하는 도금강판의 접합강도 측정방법에 관한 것이다
도금강판은 강판 표면 상에 Zn, Zn-Fe, Zn-Mg, Al, Al-Si, 등의 다양한 도금층을 형성시킨 것이다. 상기 도금강판은 비도금 강판에 비하여 아연과 같은 도금 물질에 의하여 물리적 및 화학적으로 보호되어, 다양한 환경에 노출되는 강판에 높은 내식성을 부여하고, 더 나아가 구조재의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 핫스탬핑 같은 고온 공정에서 발생하는 산화 문제를 해결할 수 있다. 예를 들어, 합금화용융도금강판(Galvannealed: GA)은 비도금 강판에 비하여 뛰어난 내식성을 가지며, 일반용융아연도금(Galvanized: GI) 강판에 비하여도 용접성 및 도장성 등의 표면 품질이 우수하다.
그러나, 도금층과 모재 사이의 연신율 및 열팽창계수 등의 물성 차이로 인하여 성형시 도금층이 박리되어 모재 표면을 노출시켜 내식성을 저하시키거나, 박리된 파편으로 인하여 강판의 표면 품질 결함을 발생시킬 수 있고, 더 나아가 프레스 금형의 유지 및 보수에 문제점을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 합금화용융도금강판은 아연 용융도금 후 열처리를 통해 도금층 내 Fe-Zn 합금상을 형성시키게 되는데, 이때 경질의 합금상이 형성되기 때문에 성형시 낮은 인성, 금형 마찰, 모재와의 연신률 차이 등으로 인하여 도금 내 박리인 파우더링(Powdering)과 도금과 모재의 계면에서 박리되는 플레이킹(Flaking)이 발생되는 문제점을 갖고 있다. 이러한 도금강판의 박리 문제는 프레스 성형시 강판을 표면에 노출시킴으로써 내식성을 저하시키고, 표면 품질 결함을 발생할 수 있기 때문에 제품의 수명 단축과 감성 품질 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 도금강판의 접합강도를 측정할 필요가 있다.
일반적으로 도금층의 접합강도를 측정하는 방법으로는 두 시편의 코팅부를 접착제 등으로 접합하여 인장을 통해 측정을 하거나 비슷한 원리의 스터드 핀(Stud pin) 시험이라는 간소화된 방법을 통해 면적대비 인가된 힘으로 접합강도를 측정한다.
한국공개특허공보 제10-2018-0102157호
그러나, 일반적인 도금강판을 사용하여 접합강도를 평가했을 때, 충분한 표면 세척을 했음에도 불구하고 도금층의 표면, 즉 접착제와 도금층 표면부에서 탈락되어 도금층의 접착력을 측정할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 강도, 강종 및 도금층의 종류에 상관없이 도금층-모재 계면에서의 박리현상을 인장시험을 이용하여 평가하는 도금강판의 접합강도 측정방법을 제공하는 데 있다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 강도, 강종 및 도금층의 종류에 상관없이 도금층-모재 계면에서의 박리현상을 인장시험을 이용하여 평가하는 도금강판의 접합강도 측정방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 도금강판의 접합강도 측정방법은, 도금층이 형성된 도금강판 시편을 준비하는 단계; 상기 도금층을 산성 용액을 이용하여 표면식각하는 단계; 상기 도금강판 시편의 도금층과 스터드 핀을 접착층을 이용하여 접착하는 단계; 및 상기 스터드 핀을 상기 도금강판 시편으로부터 분리하여, 상기 도금층의 접합강도를 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 도금강판의 접합강도 측정방법은, 도금층이 각각 형성된 한 쌍의 도금강판 시편들을 준비하는 단계; 상기 도금층을 산성 용액을 이용하여 표면식각하는 단계; 상기 도금강판 시편들의 도금층을 접착층을 이용하여 서로 접착하는 단계; 및 상기 도금강판 시편들을 서로 분리하여, 상기 도금층의 접합강도를 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 도금강판의 접합강도 측정방법은, 상기 산성 용액을 이용하여 표면식각하는 단계를 수행하기 전에, 상기 도금층을 세척하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 도금강판의 접합강도 측정방법은, 상기 접착하는 단계를 수행한 후에, 상기 접착층을 경화 열처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 도금층은 아연(Zn), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 도금강판의 접합강도 측정방법은, 도금층을 접착층과 접착하기 전에, 산성 용액을 이용하여 상기 도금층의 표면을 식각함으로써, 상기 도금층과 상기 접착층의 접착력을 증가시키고, 이에 따라 인장력이 인가되는 경우 상기 도금층과 상기 접착층의 분리를 방지함으로써, 상기 도금층의 접합강도를 신뢰성있게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 도금강판의 접합강도 측정방법은 종래의 도금박리 평가법으로 측정이 불가능한 고강도강과 초고강도강에 대한 도금 박리성 평가를 할 수 있다. 또한, 상기 도금강판의 접합강도 측정방법은 강도, 강종 및 도금층의 종류에 상관없이 다양한 종류의 모재와 도금층에 적용될 수 있고, 도금강판 시편의 크기를 다양하게 변화시킬 수 있다. 상기 도금강판의 접합강도 측정방법은 공정이 간단하고 단순하므로, 공정 비용을 감소시킬 수 있고, 더 나아가 자동화가 용이한 효과를 제공할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법을 수행하는 경우의 도금층 박리를 설명하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법을 수행하는 경우의 도금층 박리를 설명하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법을 수행한 도금강판 시편의 인장시험 후의 결과를 나타내는 사진들이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법으로 측정한 도금층의 접합강도와 종래의 전단응력 시험법으로 측정한 도금층의 접합강도를 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법으로 측정한 도금층의 접합강도와 종래의 햇 비드 시험법으로 측정한 도금층의 접합강도를 비교한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법으로 측정한 도금층의 접합강도와 종래의 고속인장시험법을 이용한 도금박리성 평가법의 결과를 비교한 표이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
종래의 도금층의 접합강도를 직접적으로 측정하는 방법이 거의 없으며, 대신 주로 특정 성형모사 시험을 통해 그 박리정도를 평가하고, 그 정도에 따라 접합강도를 간접적으로 예측하는 방법이 사용된다. 도금강판의 도금 박리성을 평가하는 방법은 파우더링(powdering) 또는 플레이킹(flaking)과 같은 도금 박리현상에 따라 다르게 평가하는 것이 일반적이다. 이는 두 박리현상이 주로 다른 변형모드에서 발생되는 것으로 이해되고 있기 때문이다. 이에 따라 도금 박리성 평가에는 브이 밴딩(V-bending), 커핑(Cupping), 드로 비드 테스트(Draw bead test), 햇 채널 드로잉 테스트(Hat channel drawing with bead test) 등 다양한 시험이 적용되고 있다. 하지만 대부분의 시험에서는 모재의 성형이 동반되기 때문에 고강도 강 또는 초고강도 강에서는 사용할 수 없는 단점이 있다. 즉, 박리성 평가를 위한 모재 성형시 굽힘에 의해 모재가 파괴되기 때문에 도금층의 박리 정도를 평가하기 어렵다. 따라서 굽힘에 의한 파괴가 제외된 다양한 강종에 적용될 수 있는 평가방법의 개발이 필요한 실정이다. 뿐만 아니라, 시험법에 따라 특정크기 이상의 시험편이 소모되기 때문에 작은 시편의 경우 평가를 할 수 없는 문제점이 있다. 도금강판 이외에도 일반적으로 박막(예를 들어, 10μm 이하)의 도금에서는 도금층의 접합강도를 평가하기가 난해하다. 박막의 경우 굽힘시험법 또는 스크래치법을 활용하여 접합강도를 측정하는 것이 일반적이나, 굽힘시험법의 경우 고강도강, 초고강도강 또는 취성이 강한 소재의 경우 시편의 파괴가 일어날 수 있으며, 스크래치법의 경우 금속 박막은 측정이 어렵다.
본 발명의 기술적 사상은 수직인장시험법을 활용하여 강도 및 강종, 코팅 종류에 상관없이 도금층-모재 계면에서의 박리 현상을 평가하는 방법에 관한 것이다. 특히, 통상적인 수직인장법을 활용하여 도금층과 모재 간의 접합강도를 측정함에 있어, 도금층의 표면 전처리를 수행하여 도금층과 접착층과의 이탈을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법(S100)을 도시하는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 도금강판의 접합강도 측정방법(S100)은, 도금층이 형성된 도금강판 시편을 준비하는 단계(S110); 상기 도금층을 산성 용액을 이용하여 표면식각하는 단계(S120); 상기 도금강판 시편의 도금층과 스터드 핀을 접착층을 이용하여 접착하는 단계(S130); 및 상기 스터드 핀을 상기 도금강판 시편으로부터 분리하여, 상기 도금층의 접합강도를 측정하는 단계(S140);를 포함한다.
상기 도금강판 시편은 모재로서 다양한 강판을 포함할 수 있다. 상기 도금층은 금속을 포함할 수 있고, 예를 들어 아연(Zn), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 예를 들어 아연-철(Zn-Fe) 합금, 아연-마그네슘(Zn-Mg) 합금, 알루미늄-실리콘(Al-Si) 합금 등을 포함할 수 있다. 그러나 이는 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도금강판 시편은 다양한 표면적을 가질 수 있고, 예를 들어 10 x 10 mm2 또는 그 이상의 표면적을 가질 수 있다. 그러나, 상기 스터드 핀(stud pin)의 가공이 가능하고, 도금층의 손상이 없는 경우 그 이하의 표면적을 가질 수 있다. 하기의 접합강도를 계산하기 위하여, 상기 도금강판 시편의 표면적을 측정할 수 있다. 다만, 상용적으로 구할 수 있는 스터드 핀을 사용하는 경우에는, 상기 스터드 핀의 표면적을 미리 알 수 있다.
또한, 도금강판의 접합강도 측정방법(S100)은, 상기 산성 용액을 이용하여 표면식각하는 단계(S120)를 수행하기 전에, 상기 도금층을 세척하는 단계(S115)를 더 포함할 수 있다. 상기 도금강판 시편이 후속의 공정에서 산성 용액에 의하여 세척이 잘되는 경우에는 상기 단계(S115)는 생략될 수 있다. 상기 세척은 탈이온수 용액, 염기성 용액, 산성 용액 등 다양한 세정 물질을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 도금층을 산성 용액을 이용하여 표면식각하는 단계(S120)는 상기 도금강판 시편을 산성 용액에 침지하여 수행되거나, 또는 상기 도금강판 시편의 상기 도금층에 산성 용액을 도포하여 수행될 수 있다. 상기 단계(S120)를 수행하면, 상기 도금층의 표면이 산성 용액에 의하여 식각되어 거칠어지게 되고, 표면 면적이 커지게 되어 상기 접착층의 도금층과의 접착력이 더 강하게 된다. 따라서, 접착층과 도금층과의 분리를 발생시키지 않고, 도금층과 모재의 분리를 용이하게 한다. 상기 산성 용액에 의한 식각 정도는 상기 도금층의 표면을 상기 도금층 전체 질량에서 무시할 수 있을 수준으로 식각한다.
상기 산성 용액은 다양한 산을 포함할 수 있고, 예를 들어 염산, 질산, 황산, 왕수, 또는 불산 등을 포함할 수 있다. 도금층의 종류에 따라 산성 용액에 의한 식각 가능 여부가 달라질 수 있다. 또한, 상기 산성 용액의 농도와 산성 용액에 의한 식각 처리 시간은 상기 산성 용액의 종류에 따라 다르게 설정할 필요가 있다. 상기 산성 용액액이 충분한 농도가 되지 못하거나, 산성 용액에 의한 식각 시간이 짧을 경우에는, 접착층과 도금층이 분리될 수 있다. 반면, 상기 도금층의 성분에 비하여 지나치게 강한 산성 용액을 사용하거나 상기 산성 용액의 농도가 높은 경우, 또는 산성 용액에 의한 식각 시간이 길 경우에는 도금층이 과하게 식각되므로, 정확한 도금층의 접합강도를 측정하기 어렵다. 예를 들어, 1% 내지 10% 범위의 농도를 가지는 산성 용액을 이용하여 30초 내지 5분의 시간 범위로 식각할 수 있다. 이하의 실시예에서는 5% 이내의 질산 용액을 사용하여 1분 이내 동안 식각하였다. 상기 식각이 종료되면 탈이온수 등을 이용하여 상기 도금층을 세정하여, 상기 도금층의 추가적인 식각의 진행을 종료할 수 있다.
상기 도금강판 시편의 도금층과 스터드 핀을 접착층을 이용하여 접착하는 단계(S130)는, 상기 도금층 상에 접착제를 도포한 후, 상기 도금층에 상기 스터드 핀을 부착하거나 또는 상기 스터드 핀에 접착제를 도포한 후, 상기 스터드 핀을 상기 도금층에 부착할 수 있다. 접착층이 미리 형성된 상태로 판매되는 스터드 핀을 사용할 수도 있다. 상기 접착제는 다양한 접착제를 사용할 수 있고, 예를 들어 에폭시계 수지 또는 아크릴계 수지에 경화제(hardener)가 포함된 접착제를 사용할 수 있고, 예를 들어 비스페놀 A(bisphenol A)-에폭시계 수지를 사용할 수 있다. 그러나, 이러한 접착제의 종류는 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 접착하는 단계(S130)에서, 상기 도금층에 대하여 수직으로 배치되도록 상기 스터드 핀을 접착한다.
또한, 도금강판의 접합강도 측정방법(S100)은, 상기 접착하는 단계(S130)를 수행한 후에, 상기 접착층을 경화 열처리하는 단계(S135)를 더 수행할 수 있다. 상기 경화 열처리는 50℃ 내지 200℃ 범위에서 수행될 수 있다. 상기 접착층이 경화 열처리를 요구하지 않는 경우에는, 상기 단계(S135)는 생략될 수 있다.
상기 도금층의 접합강도를 측정하는 단계(S140)는, 상기 스터드 핀과 상기 도금강판 시편에 인장력을 부여하여, 서로 분리시킨다. 이때, 분리되는 상기 스터드 핀에 상기 접착층과 상기 도금층이 부착된 상태로, 상기 도금강판 시편으로부터 상기 스터드 핀이 분리되며, 이에 따라, 상기 도금강판 시편에 대한 상기 도금층의 접합강도를 측정할 수 있다. 상기 단계(S140)는 인장력을 부여할 수 있는 다양한 장치를 사용하여 수행될 수 있고, 예를 들어 만능재료시험기(UTM)를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 인장 시험의 결과로서 인장력 데이터를 취득할 수 있고, 상술한 시편 표면적을 고려하여 계산하면 상기 접합강도를 측정할 수 있다.
상술한 단계들은 전체적으로 또는 개별적으로 자동화를 통해 신속하고 간편한 수행이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법(S100)을 수행하는 경우의 도금층 박리를 설명하는 개략도이다.
도 2에서, 실시예는 본 발명의 기술적 사상에 따라 도금층의 표면식각이 수행된 것이며, 비교예는 도금층의 표면식각을 수행하지 않고 준비된 것이다.
도 2를 참조하면, 비교예의 경우에는 시편으로부터 스터드 핀을 분리하면, 접착층(16)과 도금층(14) 중 어느 하나와의 계면에서 분리가 일어난다. 즉, 접착층(16)이 도금층(14)으로부터 분리될 수 있다. 이 경우, 측정된 인장시험 결과는 도금층(14)의 접합 강도와 관련되지 않는다.
반면, 실시예의 경우에는, 도금강판 시편(10)으로부터 스터드 핀(18)을 분리하면, 접착층(16)이 도금층(14)으로부터 분리되지 않는다. 이는 도금층(14)이 표면식각에 의해 표면이 거칠어지면서 표면 조도 증가에 따라 도금층(14)과 접착층(16) 사이의 접촉 면적이 증가함에 따라 접착력이 향상되기 때문이다. 이를 대신하여, 모재(12) 상의 도금층(14)의 일부가 모재(12)로부터 분리되고, 스터드 핀(18)에 도금층(14)의 일부가 부착되어 모재(12)로부터 분리된다. 따라서, 측정된 인장시험 결과는 도금층(14)과 모재(12) 사이의 접합 강도와 관련된다.
이하에서는, 상기 스터드 핀을 대신하여, 한 쌍의 도금강판 시편들을 이용하여 접합강도를 측정하는 방법을 설명하기로 한다. 도 1을 참조하여 상술한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법(S200)을 도시하는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 도금강판의 접합강도 측정방법(S200)은, 도금층이 각각 형성된 한 쌍의 도금강판 시편들을 준비하는 단계(S210); 상기 도금층을 산성 용액을 이용하여 표면식각하는 단계(S220); 상기 도금강판 시편들의 도금층을 접착층을 이용하여 서로 접착하는 단계(S230); 및 상기 도금강판 시편들을 서로 분리하여, 상기 도금층의 접합강도를 측정하는 단계(S240);를 포함한다.
또한, 도금강판의 접합강도 측정방법(S200)은, 상기 산성 용액을 이용하여 표면식각하는 단계(S220)를 수행하기 전에, 상기 도금층을 세척하는 단계(S215)를 더 포함할 수 있다.
또한, 도금강판의 접합강도 측정방법(S200)은, 상기 접착하는 단계(S230)를 수행한 후에, 상기 접착층을 경화 열처리하는 단계(S235)를 더 수행할 수 있다.
상기 도금층은 아연(Zn), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 예를 들어 아연-철(Zn-Fe) 합금, 아연-마그네슘(Zn-Mg) 합금, 알루미늄-실리콘(Al-Si) 합금 등을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법(S200)을 수행하는 경우의 도금층 박리를 설명하는 개략도이다.
도 4에서, 실시예는 본 발명의 기술적 사상에 따라 도금층의 표면식각이 수행된 것이며, 비교예는 도금층의 표면식각을 수행하지 않고 준비된 것이다.
도 4를 참조하면, 비교예의 경우에는 시편들을 분리하면, 접착층(26)과 도금층(24) 중 어느 하나와의 계면에서 분리가 일어난다. 즉, 접착층(26)이 도금층(24)으로부터 분리될 수 있다. 이 경우, 측정된 인장시험 결과는 도금층(24)의 접합 강도와 관련되지 않는다.
반면, 본 발명의 실시예의 경우에는, 도금강판 시편(20)들을 분리하면, 접착층(26)이 도금층(24)으로부터 분리되지 않는다. 이를 대신하여, 모재(22) 상의 도금층(24)이 모재(22)로부터 분리된다. 따라서, 측정된 인장시험 결과는 도금층(24)과 모재(22) 사이의 접합 강도와 관련되게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법을 수행한 도금강판 시편의 인장시험 후의 결과를 나타내는 사진들이다.
도 5에서, 모재는 강재였고, 도금층은 아연-철(Zn-Fe) 합금이었다. 실시예의 경우 도금층의 식각은 5% 이내의 질산 용액을 사용하여 1분 이내 동안 수행하였다.
도 5를 참조하면, 스터드 핀을 이용하여 인장 시험한 결과를 나타낸다. 좌측 사진의 흑색 점선원 영역은 접착된 상기 스터드 핀이 분리된 영역을 나타내며, 우측 사진에 그 내부 조직이 확대되어 있다.
비교예의 경우에는, 접착된 상기 스터드 핀이 분리된 영역에 모재가 아닌 도금층 등이 잔존함을 알 수 있다. 즉, 상기 영역에 도금층을 구성하는 아연이 전체적으로 잔존한다. 따라서, 상기 도금층과 접착층이 분리됨을 알 수 있다. 더 나아가, 일부 영역에서는 적색 점선원 영역과 같이 접착층도 잔존하며, 이는 상기 접착층이 파괴죔을 의미한다. 따라서, 상기 도금층이 상기 모재로부터 분리되지 않고, 이를 대신하여 상기 접착층이 상기 도금층으로부터 분리됨을 알 수 있다. 그러므로, 인장시험의 결과 값은 상기 도금층의 접합강도를 나타내지 못하는 것으로 분석된다.
반면, 본 발명의 실시예의 경우에는, 스터드 핀이 부착된 영역이 다른 영역과는 상이하게 모재를 노출시키고 있다. 즉, 상기 영역에 모재인 철이 전체적으로 노출되고, 적색 점선원 영역에서는 분리에 의하여 파괴된 도금층이 일부 잔존한다. 그러므로, 인장시험의 결과 값은 상기 도금층의 접합강도를 나타내는 것으로 분석된다.
표 1은 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법을 이용하여 얻은 다양한 도금강판 시편의 접합 강도를 나타내는 표이다.
도금강판 시편 GA1 GA2 GA3 GA4 GA5 GI AlS
접합강도(MPa) 38.00 17.33 4.75 6.50 4.00 32.14 62.58
표 1에서, GA는 합금화용융도금강판, GI는 용융도금강판, AlS는, Al-Si 도금 강판을 나타낸다. 상기 GA1 내지 GA5는 다른 합금화도를 가지는 합금화용융도금강판으로서, 상기 합금화도에 따라 접합강도가 변화됨을 알 수 있다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법으로 측정한 도금층의 접합강도와 종래의 전단응력 시험법으로 측정한 도금층의 접합강도를 비교한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 도금강판 시편은 합금화용융도금강판(GA)을 사용하였다. 종래의 전단응력 시험법(Lap shear test)의 결과와 본 발명의 도금강판의 접합강도 측정방법(stud pin test) 의 결과를 비교하면, 도금층의 접합강도들의 경향성이 매우 유사함을 알 수 있다. 따라서, 종래의 전단응력 시험법과 본 발명의 도금강판의 접합강도 측정방법은 매우 높은 연관성을 가지는 것으로 분석된다.
종래의 전단응력 시험법은 상대적으로 크기가 큰 시편을 요구하므로, 도금모사 시편 또는 작은 쿠폰 형태의 시편에는 적용하기 어려운 한계가 있고, 변수가 다양하며 시험 과정이 복잡하므로 사용이 용이하지 않은 한계가 있다. 그러나, 본 발명의 도금강판의 접합강도 측정방법은 간단하고 작은 시편을 사용할 수 있고, 인장 시험을 이용하므로 시험 과정이 용이한 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법으로 측정한 도금층의 접합강도와 종래의 햇 비드 시험법으로 측정한 도금층의 접합강도를 비교한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 도금강판 시편은 합금화용융도금강판(GA)을 사용하였다. 종래의 햇 비드 시험법(Hat-bead test)의 결과와 본 발명의 도금강판의 접합강도 측정방법(stud pin test) 의 결과를 비교하면, 도금층의 접합강도들의 경향성이 매우 유사함을 알 수 있다. 따라서, 종래의 햇 비드 시험법과 본 발명의 도금강판의 접합강도 측정방법은 매우 높은 연관성을 가지는 것으로 분석된다.
참고로, 상기 햇 비드 시험법은 hat channel drawing with bead test 로 지칭되며, "hci"는 "hat-bead contrast index"를 의미한다. 시험 후 파편의 박리양이 많을수록, 즉 도금층의 접합강도가 낮을 수록, hci 수치가 높으며, 반대로 파편의 박리양이 적을수록, 즉 도금층의 접합강도가 높을 수록, hci 수치가 낮게 된다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 도금강판의 접합강도 측정방법으로 측정한 도금층의 접합강도와 종래의 고속인장시험법을 이용한 도금박리성 평가법의 결과를 비교한 표이다.
도 8을 참조하면, 도금강판 시편은 합금화용융도금강판(GA)을 사용하였다. 도금강판 시편의 접합강도가 증가될수록, 파괴 파면이 불균일하게 나타났고, 파편의 양이 증가되었다. 따라서, 종래의 고속인장시험법을 이용한 도금박리성 평가법과 본 발명의 도금강판의 접합강도 측정방법은 매우 높은 연관성을 가지는 것으로 분석된다.
참고로, 상기 고속인장시험법을 이용한 도금박리성 평가법에 대하여는 한국특허출원번호 제10-2019-0010403호를 참조하기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (5)

  1. 도금층이 형성된 도금강판 시편을 준비하는 단계;
    상기 도금층을 산성 용액을 이용하여 표면식각하는 단계;
    상기 도금강판 시편의 도금층과 스터드 핀을 접착층을 이용하여 접착하는 단계; 및
    상기 스터드 핀을 상기 도금강판 시편으로부터 분리하여, 상기 도금층의 접합강도를 측정하는 단계;를 포함하고,
    상기 도금층의 표면식각에 의하여, 상기 도금층의 표면이 식각되어 거칠어지게 되고, 표면 면적이 커지게 되어 상기 접착층의 상기 도금층과의 접착력을 증가시키는,
    도금강판의 접합강도 측정방법.
  2. 도금층이 각각 형성된 한 쌍의 도금강판 시편들을 준비하는 단계;
    상기 도금층을 산성 용액을 이용하여 표면식각하는 단계;
    상기 도금강판 시편들의 도금층을 접착층을 이용하여 서로 접착하는 단계; 및
    상기 도금강판 시편들을 서로 분리하여, 상기 도금층의 접합강도를 측정하는 단계;를 포함하고,
    상기 도금층의 표면식각에 의하여, 상기 도금층의 표면이 식각되어 거칠어지게 되고, 표면 면적이 커지게 되어 상기 접착층의 상기 도금층과의 접착력을 증가시키는,
    도금강판의 접합강도 측정방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 산성 용액을 이용하여 표면식각하는 단계를 수행하기 전에, 상기 도금층을 세척하는 단계;를 더 포함하는,
    도금강판의 접합강도 측정방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 접착하는 단계를 수행한 후에, 상기 접착층을 경화 열처리하는 단계;를 더 포함하는,
    도금강판의 접합강도 측정방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도금층은 아연(Zn), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 또는 이들의 합금을 포함하는,
    도금강판의 접합강도 측정방법.
KR1020200059862A 2020-05-19 2020-05-19 인장시험을 이용한 도금강판의 접합강도 측정방법 KR102305208B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200059862A KR102305208B1 (ko) 2020-05-19 2020-05-19 인장시험을 이용한 도금강판의 접합강도 측정방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200059862A KR102305208B1 (ko) 2020-05-19 2020-05-19 인장시험을 이용한 도금강판의 접합강도 측정방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102305208B1 true KR102305208B1 (ko) 2021-09-27

Family

ID=77925114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200059862A KR102305208B1 (ko) 2020-05-19 2020-05-19 인장시험을 이용한 도금강판의 접합강도 측정방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102305208B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116593387A (zh) * 2023-07-18 2023-08-15 唐山曹妃甸通益机电设备有限公司 一种轧辊修复镀铬层强度测试装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS64446A (en) * 1987-06-23 1989-01-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for testing adhesion of coated film
JPH0247537A (ja) * 1988-08-10 1990-02-16 Hitachi Cable Ltd めっき密着性試験方法
KR0122334B1 (ko) * 1994-11-21 1997-12-03 김만제 용융아연 도금강판의 표면 에칭 방법
KR20180102157A (ko) 2016-02-25 2018-09-14 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 내충격 박리성 및 가공부 내식성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS64446A (en) * 1987-06-23 1989-01-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for testing adhesion of coated film
JPH0247537A (ja) * 1988-08-10 1990-02-16 Hitachi Cable Ltd めっき密着性試験方法
KR0122334B1 (ko) * 1994-11-21 1997-12-03 김만제 용융아연 도금강판의 표면 에칭 방법
KR20180102157A (ko) 2016-02-25 2018-09-14 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 내충격 박리성 및 가공부 내식성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116593387A (zh) * 2023-07-18 2023-08-15 唐山曹妃甸通益机电设备有限公司 一种轧辊修复镀铬层强度测试装置
CN116593387B (zh) * 2023-07-18 2023-09-29 唐山曹妃甸通益机电设备有限公司 一种轧辊修复镀铬层强度测试装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2600459C2 (ru) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛИСТА С Zn-Al-Mg ПОКРЫТИЕМ, ВКЛЮЧАЮЩИЙ НАНЕСЕНИЕ РАСТВОРА КИСЛОТЫ И КЛЕЯ, И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЛИСТ И СБОРКА
EP3219828A1 (en) Aluminum alloy material, bonded body, member for automobiles, and method for producing aluminum alloy material
JP2010504420A (ja) 耐食平鋼生成品の製造方法
KR102305208B1 (ko) 인장시험을 이용한 도금강판의 접합강도 측정방법
US11401574B2 (en) Method for producing a steel component provided with a coating, and steel component
Saubestre et al. The adhesion of electrodeposits to plastics
US20170066220A1 (en) Aluminum alloy plate, joined body, and automotive member
EP2135974A1 (en) Method of surface treatment for metal glass part, and metal glass part with its surface treated by the method
HUE030342T2 (en) Copper-foil composite, extruded body, and method for producing it
JP3631090B2 (ja) 鋼材の水素脆化感受性評価方法および耐水素脆性に優れた鋼材
KR102122653B1 (ko) 강재의 수소 취성 특성 평가방법
US20180216236A1 (en) Aluminum alloy material production method, aluminum alloy material, and bonded article
US10563662B2 (en) Metal surface preparation
JP3119998B2 (ja) 接着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法
TW200538008A (en) Method for evaluating bonding strength of roughened surface of copper foil
KR20070024713A (ko) 수지 피복 금속판
JP5653679B2 (ja) ゴム補強用スチールワイヤの製造方法およびゴム補強用スチールワイヤ
Holubka et al. Durability of adhesive bonds to zinc-coated steels: effects of corrosive environments on lap shear strength
KR102177872B1 (ko) 도금강판의 박리성 평가방법
JP3092929B2 (ja) Ｎｉ，Ｃｕ被覆ステンレス鋼板およびその製造方法
JP2003268521A (ja) 溶融Ｓｎ−Ｚｎめっき鋼板
JP2897042B2 (ja) ゴム複合体の製造方法
KR100244644B1 (ko) 표면처리 강판의 도금밀착성 평가방법 및 그 장치
JPH0247537A (ja) めっき密着性試験方法
JP6251829B2 (ja) アルミニウム表面処理材料およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant