KR19980051183A - 알루미늄 용융도금 스테인레스강판의 전처리방법 - Google Patents
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Abstract
알루미늄 용융도금 스테인레스 강판을 용융도금하기 전에 전처리하는 방법이 제공된다. 자동차용배기계용으로 사용되는 알루미늄 용융도금 스테인레스강판을 제조하는 경우, 알루미늄 용융도금하기전에 스테인레스 강판을 300℃이상의 온도로 유지하면서 스테인레스 강판위에 니켈 혹은 철을 0.5㎛이상의 도금두께로 전자빔증착하여 전처리함을 포함한다.
이와같이 전처리함으로써, 종래와 가이 스테인레스강판 표면에 존재하는 크롬산화물 피막을 제거하기 위한 별도의 산세작업 및 활성화처리 등을 필요로 하지 않음으로 공정이 보다 용이하며, 그후 알루미늄의 도금성 및 밀착성이 우수할 뿐만 아니라 진공하에서 도금하게 됨으로, 종래 산세작업, 활성화작업 및 전기도금 작업등에서 발생하는 환경공해 문제가 발생되지 않으며 폐수처리를 필요로 하지 않는다.
Description
본 발명은 자동차 배기관용으로 사용되는 알루미늄 용융도금 스테인레스 강판을 용융도금을 하기전에 전처리하는 방법에 관하 것이며, 보다 상세하게는 알루미늄 용융도금 스테인레스 강판을 용융도금하기전에 전자빔 증착(Electron-beam Evaporation)법으로 니켈 및 철을 얇게 코팅하여 전저리하는 방법에 관한 것이다.
현재 자동차 배기관 재료로 널리 사용되고 있는 스테인레스 강판은 내식성이 우수함으로 북미등에서 특히 널리 사용되고 있다. 그러나 스테인레스 강판은 파이프가공시에 용접부가 취약하여 녹이 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 스테인레스 강판에 알루미늄을 도금하여 사용한다.
알루미늄이 도금된 스테인레스 강판은 가혹한 부식분위기하에서도 우수한 내식성을 나타내며, 특히 흠집이 발생하거나 용접부 등의 취약한 부위에서도 쉽게 녹이 발생되지 않음으로 부식방지에 매우 유리하다. 더욱이 1990년 이후 생산되는 고급 승용차의 배기관 재료로는 80년대 주로 사용되던 알루미늄 도금강판 및 SUS 409L은 최근들어 SUS 436L이나 알루미늄이 표면에 도금된 SUS 409L강판으로 대체되고 있는 추세이다. 그러나 스테인레스 강판에 용융도금방법으로 알루미늄을 도금하는 경우 다음과 같은 문제가 있는 것이다. 즉 스테인레스 강판은 기지내에 크롬성분을 함유하기 때문에 소둔과정에서 강판표면에 크롬산화물이 형성된다. 표면에 형성된 크롬산화물 피막은 알루미늄 도금욕에서 알루미늄을 도금하는 공정에서 용융 알루미늄의 젖음성을 악화시켜서 도금성을 열화시긴다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 몇가지방법이 개발되어 적용되고 있다. 그 중에서 가장 일반적으로 사용되는 방법은 용융도금 전에 강판의 표면을 미리 다른 금속으로 처리하는 방법이다. 즉 스테인레스강판위에 산화성이 비교적 적은 니켈금속이나 니켈 합금을 전기도금으로 도금하는방법이다[US 특허 제 4,891,27]. 그러나 스테인레스강판에 존재하는 부동태막을 형성하는 크롬산화물로 인하여 스테인레스 강판 표면에 전기도금법으로 니켈을 도금하는 것이 매우 어렵고 조업조건도 까다로운 공정이다. 왜냐하면 이 부동태막은 보통 두께가 수십 Å으로 스테인레스 강판의 내식성을 향상시키는 중요한 인자이나, 전기도금이나 용융도금측면에 있어서는 가장 큰 장애요인이 되고 있다. 또한 이 피막은 일단 제거되더라도 빠른 속도로 재생성되기 때문에 전기도금을 성공적으로 수행하기 위해서는 강판 표면의 피막을 제거하는 전처리 과정인 표면활성학 과정이 필수적이며, 피막이 재생성 되기 이전에 도금이 이루어져야한다. 일반적으로 스테인레스 강판의 전처리공정은 제 1도에 도시된 바와 같이 탈지→수세→산세→수세→활성화→수세→전기도금의 복잡한 단계를 거쳐야만 한다. 여기서 활성화 공정으로는 염산이나 황산욕에 침지하는 침지법, 음극처리법 혹은 활성학도금법이 사용된다 [ASTM B254-791」.
그리고, 최근에는 이러한 문제점을 해소하기 위하여 일본특허 평6-240432, 일본특허 평 6-228728등에서는 내열성 및 내식성이 우후한 강판을 제조함에 있어서 용융도금법으로 강판위에 도금하기 전에 Ti이나 Cr을 진공증착법으로 하층에 코팅하여내식성 및 내열성이 우수한 이층도금강판을 제조하였다고 보고한 바 있다. 이들 강판은 특성평가 결과 비교적 상온의 염수(NaC1)분위기에서 내식성이 우수하다고 기술하고 있다. 그러나 배기관용으로 사용되고 있는 알루미늄 용융도금 스테인레스강판은 고온산화성, 고온염부식성 및 응축수부식성 등의 내식성이 우수하여야 하나 Ti금속을 하층에 도금한 알루미늄 용융도금강판의 경우 고온산화분위기에서는 내고온산화성이 우수하지만, 내고온염부식성은 매우 취약하여 고온의 배기관재료로 사용을 하기가 어려운 것이다. 그리고 Cr은 전공증착법으로 코팅하는 경우 완전하게 용융되지 않음으로 진공증착법으로 증착하기 힘든 금속중 하나이다. 또한 고체상태에서 직접 휘발되기 때문에 두께를 조절하기 어렵다는 단점이 있다. 그리고 Cr을 코팅하였을 경우, 표면에 다시 Cr산화막이 형성되기 쉬워 권장할 만한 금속이 되지 못한다. 또한 Cr 코팅층은 깨지기 쉬운 성질을 가지고 있기 때문에 코팅두께에 대한 제한도 많이 받게 된다.
이에, 본 발명의 목적은 종래 스테인레스강판 표면에 존재하는 크롬산화물을 제거하기 위하여 필수적으로 반복되는 산세작업, 수세작업, 까다로운 활성화공정 및 곧 이어서 실시되는 전기도금공정 등을 필요로 하지않는 보다 간편한 알루미늄 용융도금 스테인레스강을 전처리하는 방법을 제공하는 것이다.
나아가, 본 발명의 또 다른 목적은 스테인레스강판에 용융도금하여 알루미늄을 코팅하는 경우, 종래 제조공정의 복잡성을 간소화하기 위해 종래의 전처리공정을 행하지 않고 진공증착법으로 스테인레스강판에 산화성이 비교적 적은 Ni혹은 Fe을 전처리함으로써 강표면에 산화물이 형성되지 않은 상태에서 용융도금법으로 알루미늄을 도금할 수 있게 하는 알루미늄 용융도금 스테인레스강판의 전처리 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 알루미늄 용융도금 스테인레스강판 제조공정을 나타내는 개략도이며,
도 2는 본 발명에 의한 전처리방법으로 스테인레스강을 전처리하는 알루미늄 용융 도금 스테인레스강판의 제조공정을 나타내는 개략도이다.
본 발명에 의하면, 자동차 배기계용 알루미늄 용융도금 스테인레스강판을 제조함에 있어서, 용융도금하기전에 스테인레스강판을 300℃이상의 온도로 유지하면서 그 표면에 니켈 혹은 철을 전자빔증착시킴을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 자동차 배기관용 알루미늄 용융도금 스테인레스강판을 제조함에 있어서, 스테인레스강판 표면에 존재하는 크롬산화물 피막을 제거하지 않고 전자빔 증착방법으로 진공중에서 스테인레스강판 표면의 크롬산화물 피막에 니켈이나 철을 진공 증착한 후 알루미늄 용융도금을 행함으로써, 종래 크롬산화물 피막을 제거하기 위한 공정을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 증착에 의해 표면에 코팅된 니켈이나 철은 기존에 존재하는 크롬 산화물 피막에 의해 영향을 받지 않고 밀착력이 우수한 코팅층을 형성한다. 또한 이러한 전처리 공정에서 얻어진 니켈이나 철 코팅층은 알루미늄 도금욕에서 스테인레스강판 표면에 알루미늄을 도금하는 경우, 알루미늄의 젖음성(Wetting 성)을 증가시켜 균일하고 깨끗한 도금층을 얻게된다.
본 발명의 방법에서는 다음과 같이 스테인레스강판에 니켈 혹은 철을 진공증착하게된다. 먼저 소지기관인 스테인레스강을, 전자빔 증착장치의 진공조안에 장입한다. 이때 스테인레스강판은 표면에 존재하는 오일 및 오염물질을 제거하기 위하여 중성세제를 이용하여 탈지작업을 하게된다. 그러나 종래의 방법에서와 같이 스테인레스강판표면에 존재하는 크롬산화물 피막을 제거하기 위하여 특별한 산세작업이나 활성화 작업을 실시하는 것은 아니다. 진공조안에는 또한 증착물질인 니켈 또는 철을 낟알(grain)형태로 하여 구리도가니에 장입한다. 그리고 진공조의 진공도를 10-4torr까지 진공배기 한후, 전자빔으로 니켈 또는 철을 도가니내에서 용융시킨 후 증발시킨다. 여기서 니켈이나 철을 선택한 이유는 니켈이나 철은 크롬보다도 산화력이 작기 때문에 쉽게 산화물피막을 형성하지 않으며 또한 전자빔으로 증착하기가 쉬운 금속이기 때문이다. 한편 니켈 혹은 철을 스테인레스강판에 증착시킬 때, 스테인레스강판의 온도는 300℃이상을 유지하여야 한다. 300℃이하에서 니켈 혹은 철을 스테인레스강판에 증착하게되면 코팅층의 밀착성이 저하되기 때문이다. 한편 기판온도의 상한선에는 특별한 제한이 없다. 왜냐하면 일정온도 이상에서 코팅층의 밀착성이 확보되면, 그 이상의 온도에서는 기판의 기계적 특성에 영향을 주지 않는 이상 기판온도를 증가시킬 수도 있다. 그러나 기판온도를 증가시킴에 따라 그 만큼 에너지가 소비됨으로 안정한 코팅층의 밀착력을 얻기에 충분한 온도에 도달하면 그 이상 기판온도를 증가시키지 않는 것이 바람직하다. 또한 코팅시 니켈이나 철의 코팅두께는 0.5㎛ 이상이 되도록 하여야 한다. 알루미늄을 용융도금하기전에 실시되는 니켈이나 철의 도금 두께는 소지기판에 존재하는크롬산화물 피막물을 피막을 완전하게 덮을 수 있도록 하여야 한다. 즉 니켈이나 철의 도금두께가 너무나 작으면 크롬산화물 피막을 완전하게 덮을 수 없기 때문에, 최종 공정인 알루미늄 용융도금작업시 알루미늄의 젖음성을 악화시키기 때문이다. 그러나 코팅두께를 상한선은 철과 니켈의 경우가 각각 다르다. 우선 철의 경우는 코팅두께를 3㎛미만으로 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 철의 코팅두께가 3㎛ 이상이 되면 알루미늄을 용융도금법으로 도금할 때, 철과 알루미늄과의 반응에 의하여 하층과 상층의 계면에서 깨지기 쉬운 금속간 화합물이 두껍게 형성되기 때문에 가공성 및 밀착성이 약화된다. 그리고 고온 산화시 Fe의 외부확산으로 철산화물이 형성되기 때문에 Fe의 코팅층 두께를 두껍게 하면 이롭지 못하다. 그러나 니켈의 경우 코팅 두께의 상한선에는 특별한 제한이 없다. 단지 하층에 코팅되는 니켈은 알루미늄을 용융도금할 때 젖음성(wetting)을 증가시키기는 기능을 하기 때문에 지나치게 두껍게 코팅할 필요는 없는 것이다.
이와같이 니컬이나 철을 도금하여 전처리된 스테인레스 강판에 종래와 같이 용융도금법으로 알루미늄을 도금한다. 도금욕에서 알루미늄을 도금하기 전에 소둔공정을 거치게 되는데, 소둔공정은 850℃ 온도 그리고 20%H2十80%N2분위기에서 약 7분간 행하여진다. 그리고 660℃까지 냉각공정한후, 660℃의 도금욕에서 알루미늄을 약 20㎛ 두께로 도금한다. 여기서 도금욕내의 성분은 90wt%알루미늄에 10wt%의 실리콘이 첨가된 것이다.
본 발명에 의한 알루미늄 용융도금 스테인레스 강판의 전처리 방법을 도면을 참조하여 종래의 알루미늄 용융도금 스테인레스 강판처리방법과 비교하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 알루미늄 용융도금 스테인레스강판의 제조공정을 그리고 도 2는 본발명의 방법에 따라 스테인레스 강판을 전처리한 후 알루미늄용융도금 강판을 제조하는 공정을 나타내고 있다.
각 도면에서 (1)은 스테인레스강판 표면에 존재하는 크롬산화물 피막을 (2)는 전기도금법에 의한 니켈 도금층, (3)은 용융도금법에 의한 알루미늄 도금층을, (3)은 용융도금법에 의한 알루미늄 도금층 그리고(4)는 진공증착법에 의한 니켈 도금층 혹은 철도금층을 나타낸다.
종래의 방법은 도 1에서 나타낸 바와같이 크롬산화물 피막제거→활성화 공정→전기도금→용융도금의 단계를 거쳐야만 하였다. 왜냐하면 전처리공정인 크롬산화물 피막 제거공정 및 활성화 공정이 선행되지 않으면 전기도금이 제대로 이루어지지 않고 전기도금이 제대로 이루어지지 않으면 용융도금공정이 이루어지지 않기 때문에, 이런 방법에 의한 알루미늄 용융도금법은 크롬산화물 피막제거와 활성화 공정같은 전처리공정이 필수적이다. 그러나 본 발명에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 크롬산화물층을 제거할 필요가 없는 것이다. 즉, 스테인레스강판 표면에 존재하는 크롬산화물 피막을 제거하지 않고 진공중에서 니켈이나 철을 증착시켜 도금함으로써 증착에 의해 표면 코팅된 니켈이나 철은 강중에 존재하는 크롬 산화물 피막에 의해 영향을 받지 않고 밀착력이 우수한 코팅층을 형성하며, 또한 그위에 알루미늄 도금시 깨끗한 도금층을 얻게된다. 즉 본 발명의 방법에 따라 2에서와 같이 스테인레스강판에 형성된 니켈 혹은 철도금층 및 그위에 알루미늄 도금층이 형성된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
하기 실시예에서는 스테인레스강판 전처리후 디음과 같은 방법으로 각 시편의 특성을 평가하였다.
(1)젖음성 시험
시편의 젖음성시험이란 용융도금법으로 알루미늄을 도금할 때, 스테인레스강판에 알루미늄이 얼마나 잘 도금이 되는가에 대한 평가이다. 즉, 알루미늄을 도금하기 전에 실시되는 전처리작업 공정이 제대로 이루어졌는가를 평가하는 것이다.
본 실시예에서는 알루미늄을 용융도금한 후, 표면에 도금된 면적을 계산하여 평가하였다. 스테인레스강판 표면 전체에 알루미늄이 모두 도금이 되었을 때를 100%로하였다.
(2)밀착성 시험
밀착성 시험이란 기지 기판인 스테인레스강판과 도금층과의 밀착력을 평가하는 것이다. 여기서는 시편을 180도 구부린후, 도금층의 박리현상을 관찰하였다.
(3)고온산화 시험
자동차 배기관의 고온부식환경하에서 재료의 특성을 평가하기 위해 고온산화시험을 반복하여 실시하였다. 반복 고온산화시험은 재료의 열응력성과 고온산화성을 동시에 평가하기 위한 항목으로 Box Furnace의 공기 분위기하에서 온도 900℃ 를 유지하고 20시간 가열한후, 공기중으로 직접 꺼내서 4시간동안 냉각하는 것을 1회로 하여,10회 반복시험하였다. 10회 실시한 후 무게증가량을 측정하였다. 무게 증가량이 적을수록 내고온산화성이 우수함을 나타내는 것이다.
(4)고온염부식 시험
제설염에 의한 배기관의 외면부의 고온염부식성을 평가하였다. 고온열부식은 5% NaC1 수용액에서 시편을 5분간 침지한 후 꺼내어 650℃에서 2시간 유지하는 것을 1 회로 하여 20회 반복시험한 후, 무게변화를 측정하였다. 무게중량이 적을수록 또는 부식감소량이 적을수록 내고온염 부식성이 우수함을 나타내는 것이다.
(5)응축수 부식시험
배기가스의 응축용액에 의한 응축수부식 시험을 행하였다. 응측수 부식시험에서는 증류수 11에 SO4 2-5000ppm, CO3 2-3000ppm, NH42000ppm, NO3 -150ppm, C1-1000ppm을 첨가하여 용액을 제조하였다. 이때 용액의 배는 8.9로 조정하였다. 제조된 용액속에 시편을 침지한 상태에서 오븐온도를 200℃까지 1시간동안 가열한 후 그 온도에서 2시간 유지하고 다시 3시간 동안 냉각하는 것을 1회로 하여 30회 반복시험을 실행하여 시험폄의 최대 부식깊이를 측정하였다.
발명예 1
두께 1.2㎜ 평균 표면거칠기 0.45㎛ 이하인 스테인레스강판 409L을 탈지한 후, 곧바로 전자빔 증착장치의 진공조안에 장입하였다. 이때 크롬 산화물 피막을 제거하기 위한 별도의 전처리작업이나 활성화 처리를 행하지 않았다. 한편 진공조안에는증착물질인 니켈을 낟알(grin)형태로 하여 동도가니에 장입하였다. 그리고 진공조의 진공도를 10-4torr로 진공배기 한 후, 전자빔을 사용하여 니켈을 SUS409L표면에 증발시켜서 도금시켰다. 이때 니켈의 도금두께는 0.5㎛로 하였고, 니켈을 도금할때 SUS409L기관의 온도는 300℃에서 유지하였다.
이와같이 전자빔 증착법으로 하층에 니켈을 도금한 시편은 그후 통상의 용융도금법으로 니켈 도금층위에 알루미늄을 도금하였다. 도금욕에서 알루미늄을 도금하기전에 소둔공정을 거치게 되는데 소둔공정은 85O℃ 온도에서 2O%H2+ 8O%N2분위기에서 약 7분간 실시하였다. 그리고 660℃로 냉각한 후, 660℃의 도금욕에서 용융도금법으로 알루미늄을 약 20㎛두께로 도금하였다. 이때 도금욕내의 성분은 90wt%알루미늄 10wt%의 실리콘이 첨가된 것이다. 이와같이 제조된 시편의 특성은 상기한 바와같은 방법으로 젖음성, 밀착성, 고온산화성, 고온염부식성 및 응축수 부식성을 평가하여 표 1에 나타내었다.
발명예 2
본 발명예(2)는 발명예(1)처럼, 전자빔을 가지고 니켈을 SUS409L표면에 증발시켜서 도금시켰다. 이때 니켈의 도금두께는 0·5㎛로 하였고, 니켈을 도금할 때 SUS409L 기판의 온도는 400℃로 유지하였다.
발명예 3
본 발명예(3)는 발명예(1)처럼, 전자빔을 가지고 니켈을 SUS409L 표면에 증발시켜서 코팅하였다. 이때 니켈의 도금두께는 1㎛로 하였고, 니켈을 도금할 때 SUS409L 기판의 온도는 300℃로 유지하였다.
발명예 4
본 발명예(4)는 발명예(1)처럼, 전자빔을 가지고 니켈을 SUS409L 표면에 증발시켜서 코팅하였다. 이때 니켈의 도금두께는 1㎛로 하였고, 니켈을 도금할 때 SUS409L 기판의 온도는 400℃로 유지하였다.
발명예 5
본 발명예(5)는 발명예(1)처럼, 전자빔을 가지고 니켈을 SUS409L표면에 증발시켜서 코팅하였다. 이때 니켈의 도금두께는 3㎛로 하였고, 니켈을 도금할 때 SUS409L 기판의 온도는 300℃로 유지하였다.
발명예 6
두께 1.2㎜, 평균 표면거칠기 0.45·45㎛이하인 스테인레스강판 409L을 탈지한 후, 전자빔 증착장치의 진공 조안에 장입하고 동시에 증착물질인 철을 낟알/grain)형태로하여 동도가니에 장입하였다, 그리고 진공조의 진공도를 10-4torr 로 진공배기한후, 전자빔을 사용하여 철을 SUS409L 표면에 증발시켜서 도금하였다. 이때 철의 도금두께는 0·5㎛로 하였고, 철을 도금할 때 SUS409L기판의 온도는 300℃에서 유지하였다.
이와같이 전자빔 증착법으로 하층에 철을 도금한 시편은 그후 통상의 용융도금법으로 철도금층위에 알루미늄을 도금하였다. 도금욕에서 알루미늄을 도금하기 전에 소둔공정을 거치게 되는데, 소둔공정은 850℃온도에서 20%H2+80%N2분위기하에서 약 7분간 실시하았다. 그리고 660℃로 냉각한 후, 660℃의 도금욕에서 용융도금법으로 알루미늄을 약 20㎛두께로 도금하였다. 이때 도금욕내의 성분은 90wt% 알루미늄10wt%의 실리콘이 첨가된 것이다. 이와같이 제조된 시편의 특성을 상기한 바와같은 방법으로 젖음성, 밀착성, 고온산화성 고온염 부식성 및 응축수 부식성을 평가하여 표 1에 나타내었다.
발명예 7
본 발명예(7)는 발명예(6)처럼, 전자빔을 가지고 철을 SUS409L표면에 증발시켜서코팅하였다. 이때 철의 도금두께는 0·5㎛로 하였고, 철을 도금할 때 SUS409L기판의온도는 400℃로 하였다.
발명예 8
본 발명예(8)는 발명예(6)처럼, 전자빔을 가지고 철을 SUS409L표면에 증발시켜서 코팅하였다. 이때 철의 도금두께는 1㎛로 하였고, 철을 도금할 때 SUS409L기판의온도는 300℃로 유지하였다.
발명예 9
본 발명예(9)는 발명예(6)처럼, 전자빔을 가지고 철을 SUS409L표면에 증발시켜서 코팅하였다. 이때 철의 도금두께는 1㎛로 하였고, 철을 도금할 때 SUS409I)기판의 온도는 400℃로 유지하였다.
발명예 10
본 발명예(10)는 발명예(6)과 같이, 전자빔을 가지고 철을 SUS409L 표면에 증발시켜서 코팅하였다. 이때 철의 도금두께는 2㎛로 하였고, 철을 도금할 때 SUS409L 기판의 온도는 300℃로 유지하였다.
비교예 1
본 비교예(1)은 발명예(1)과 같이, 전자빔을 가지고 니켈을 SUS409L표면에 증발 시켜서 코팅하였으나, 니켈의 도금두께는 0.2㎛로 하였다.
비교예 2
본 비교예(2)은 발명예(6)처럼, 전자빔을 가지고 철을 SUS409L표면에 증발 시켜서 코팅하였으나, 철의 도금두께는 0.2㎛로 하였다.
비교예 3
본 비교예(3)은 발명예(1)처럼, 전자빔을 가지고 니켈을 SUS409L표면에 증발 시켜서 1㎛로 두께로 도금하였으나, 증착시 기판의 온도를 200℃로 하였다.
비교예 4
본 비교예(4)은 발명예(6)처럼, 전자빔을 가지고 철을 SUS409L표면에 증발 시켜서 1㎛ 두께로 도금하였으나, 증착시 기판의 온도를 200℃로 하였다.
비교예 5
본 비교예(5)은 발명예(6)처럼, 전자빔을 가지고 철을 SUS409L 표면에 증발시켜서 3㎛ 두께로 하였다.
비교예 6
본 비교예(6)은 스테인레스강 409L 표면에 존재하는 크롬산화물 피막을 제조하기위하여 35% 농도의 HC1용액에서 약 10분간 산세처리 하였다. 그리고 전기도금을실시하기전에 활성화처리를 하였다. 활성화처리시 용액은 전체용액 1ℓ당, NiC12·6H2O 240g에 HC1을 125㎖ 첨가하여 제조하였다. 그리고 니켈양극을 사용하여 용액온도 50℃에서 전류밀도 5A/dm2로 시편을 약 1분간 음극화 처리하였다. 활성화처리한 후 시편은 수세처리해 곧바로 니켈을 도금하기 위해 전기도금조에 장입하였다. 전기도금용액은 전체 용액 1ℓ당 NiSO4·6H2O 24Og, NiCl2·6H2O 23g, H3BO3를 30g, (NH4)2SO41.5g 첨가하여 제조하였다.용액온도 40℃에서 전류밀도를 5A/dm2로 하여 약 2분간 전기도금을 실시하였다.
이와같이 니켈을 전기도금된 스테인레스 강판에 통상의 용융도금법으로 알루미늄을 도금하였다. 알루미늄을 도금욕에서 도금하기 전에 소둔공정을 거치게 되는데, 소둔공정은 850℃온도에서 20%H2+80%N2분위기에서 약 7분간 실시하였다. 그리고 660℃로 냉각한 후, 660℃ 도금욕에서 알루미늄 약 20㎛두께로 도금하였다. 이때 도금내의 성분은 90wt% 알루미늄에 10wt% 실리콘이 된 것이다.
비교예 7
본 비교예(7)은 크롬산화물 코팅제거를 위한 전처리 작업을 실시하지 않았다. 그리고 니켈을 전기도금하기 전에 활성화 처리 또한 행하지 않았으며 비교예 (6)에서와 같이 곧바로 니켈을 전기도금법으로 1㎛ 두께로 도금하였다. 그후 용융도금법으로 용융알루미늄을 20㎛두께로 도금한 후, 제품의 특성을 평가하였다.
비교예 8
본 비교예(8)에서는 하층금속의 영향을 알아보기 위하여 진공증착법으로 기판은 300℃에서 Cr을 1㎛ 코팅한후, 용융금속법으로 알루미늄을 도금하였다. 기타 다른제조조건은 본 발명예(1)과 같이 하였다.
비교예 9
본 비교예(8)에서는 하층금속의 영향을 알아보기 위하여 진공증착법으로 기판은 300℃에서 Ti을 1㎛ 코팅한후, 용융금속법으로 알루미늄을 도금하였다. 기타 다른제조조건은 본 발명예(1)과 같이 하였다.
비교예 10
본 비교예(10)은 크롬산화물 피막제거를 위한 전처리작업과 활성화 처리를 실시하지 않고 또한 니켈을 전기도금하지 않은 상태에서 곧바로 용융알루미늄을 용융도금법으로 20㎛ 두께로 도금하여 제품의 특성평가를 설시하였다.
비교예 11
본 비교예(11)은 본 실험에서 사용한 스테인레스강판 409L자체이다. 아무런 도금작업을 실시하지 않은 상태에서, 다른 발명재 및 비교재와의 제품특성을 비교하기위하여 사용하였다.
상기 각기 다른 조건으로 처리된 알루미늄 용융도금 스테인레스강판의, 특성을 상기한 바와 같이 평가하여 하기표 1에 나타냈다.
상기 표 1에서 알수 있듯이, 발명예(1-10)는 종래 별도의 전처리 작업을 행하지 않고 본 발명에 의한 방법으로 스테인레스강판 위에 곧바로 전자빔증착법으로 니켈이나 철을 도금한 알루미늄 용융도금 스테인레스강판이다. 상기 발명예들은 알루미늄을 용융도금법으로 도금하는 경우, 젖음성 및 도금층의 밀착성 또한 우수하였다. 그리고 고온산화성, 고온염부식성 및 응축수부식성 또한 양호하였다. 고온화 분위기하에서는 도금된 알루미늄이 대기중의 공기와 만나서 치밀하고 안정한 산화피막인 알루미늄 산화물을 형성하게 되며 고온염 부식분위기에서도 알루미늄 산화막이 염에 의한 부식을 방지하기 때문이다. 한편, 알루미늄 자체가 내부식성이 우수하고 회생방식 때문에 응축수부식성 또한 우수한 것이다. 이러한 평가결과는 기존의 전통적인 방법으로 제조한 비교예(6)의 제품과 동일한 수준이었다. 알루미늄 도금시 젖음성은 하지에 도금된 니켈이나 철의 두께에 의존하며 도금층의 밀착성은 하지도금시 기판의 온도에 의존한다. 상기표 1에서 나타낸 바와같이 니켈 도금두께가 약 0.5㎛ 이상인 경우 알루미늄의 젖음성이 우수하였고, 철의 경우 도금 두께가 0.5㎛ 이상인 경우 알루미늄의 젖음성이 우수하고 도금두께가 0.2㎛이하에서는 여러 가지 품질특성이 우수함을 나타낸다. 한편 이들 금속을 코팅하는 경우 300℃ 이상의 기판온도에서 우수한 밀착성을 확보할 수 있었다.
비교예(1-2)는 니켈이나 철의 도금두께가 0.2㎛인 경우로 알루미늄의 젖음성이 매우 불량함을 알 수 있다. 이는 니켈이나 철의 도금두께가 너무 작아 스테인레스강판 표면에 존재하는 크롬산화물을 완전하게 덮지 못하기 때문이며 따라서 고온산화성, 고온염부식성 및 응축수부식성도 또한 저조하였다.
비교예(3-4)는 니켈이나 철의 코팅두께를 1㎛로 하되, 기판의 온도를 200℃로 도금한 경우인데, 알루미늄의 젖음성과 내식성은 양호하였으나 도금층의 밀착성이 불량하였다. 밀착력이 불량하면 자동차 배기관용 파이프로 제조하는 경우 도금층이 분리됨으로 배기계용 파이프 제조시 사용할 수가 없게 된다
비교예(5)는 철을 3㎛로 도금한 경우로서, 상기표에서 알 수 있듯이 가장 밀착성이 떨어지고 고온산화특성도 열악하였다.
비교예(6)는 종래의 방법으로 제조된 시편이다. 즉, 크롬산화물 피막을 제거하기 위한 산세작업 및 활성화처리후, 전기도금법으로 니켈을 도금하였다. 그리고 용융도금법으로 알루미늄을 도금하였다. 비교예(6)는 알루미늄의 젖음성 및 밀착성이 우수하고, 내식성 평가에서는 본 발명예(1-10)와 같이 우수한 결과를 나타냈다. 그러나 비교예(6)는 본 발명예(1-10)과는 제품을 제조하는 공정상에 큰 차이가 있는 것이다. 즉, 비교예(6)의 경우에는 알루미늄 전기도금을 행하기 위하여, 크롬 산화물 피막을 제거하기 위한 산세작업 및 활성화처리를 필수적으로 실시하여야 한다. 만약 이러한 전처리 작업을 행하지 않으면 비교예(7)이나 비교예(10)에서와 같이 알루미늄의 젖음성 불량하기 때문에 알루미늄의 용융도금이 이루어지지 않고, 충분한 내식성을 얻을 수 없게 된다. 한편 비교예(8)과 비교예(9)는 하층금속의 영향을 알아보기 위하여 진공증착법으로 Cr과 Ti을 코팅한 후, 용융도금법으로 알루미늄을 도금한 경우이다. Cr의 경우는 젖음성과 밀착성이 다소 떨어졌으며, Ti의 경우는 고온염부식성에서 열악한 특성을나타낸다.
마지막으로 비교예(11)은 본 실험에서 사용한 스테인레스강판 409L 자체이다. 아무런 도금작업을 실시하지 않은 상태에서, 다른 발명제 및 비교제와의 제품특성을비교하기 위하여 사용하였다. 스테인레스강판 409L은 상기 표 1에 나타낸 바와같이l 900℃ 고온산화 시험에서 100mg/㎠이상으로 급격한 무게가 증가되었다. 그리고30회 고온염부식 시험에서도, 염부식에 의해 시편표면이 전체적으로 파괴되어 무게가 현저하게 감소하였다. 또한 응축수부식 시험에서는 공식(pitting corrosion)에 의해 부식깊이가 최대 100㎛ 이상되는 부식부위가 많이 관찰되었다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 자동차 배기계용으로 사용하기 위하여 현재 사용되는 알루미늄 용융도금 스테인레스강판을 제조함에 있어서, 종래의 크롬 산화물 피막 제거공정, 활성화공정 및 전기도금공정을 행하지 않고 전자빔 증착 방법으로 니켈 또는 철을 얇게 코팅한 후, 알루미늄을 용융도금하는 것이다. 즉, 종래의 방법에 사용되는 복잡한 전처리 공정을 생략하여도 최종공정인 용융도금작업시, 알루미늄 도금욕에서 스테인레스강판 표면에 알루미늄을 도금하는 경우, 알루미늄의 젖음성(Wetting성)을 증가시키기 때문에 균일하고 깨끗한 도금층 얻을 수 있으며, 밀착성 또한 증대된다.
또한 본 발명은 종래의 방법에 비하여 공정이 간편할 뿐만 아니라, 전공중에서 도금을 행함으로서 산세작업, 활성화작업 및 전기도금 작업등에서 발생하는 환경공해
문제가 발생되지 않으며 폐수처리를 필요로 하지 않는 것이다.
Claims (3)
- 자동차 배기관용으로 사용되는 알루미늄 용융도금 스테인레스강판을 제조함에 있어서, 알루미늄 용융도금하기전에 스테인레스 강판을 300℃ 이상의 온도로 유지하면서 그 표면에 니켈 혹은 철을 전자빔증착시킴을 특징으로 하는 스테인레스강판 전처리방법
- 제 1항에 있어서, 상기 철 및 니켈은 0.5㎛이상의 두께로 증착됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 철은 3㎛ 미만의 두께로 증착됨을 특징으로 하는 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960070057A KR100286661B1 (ko) | 1996-12-23 | 1996-12-23 | 알루미늄 용융도금 스테인레스강판의 전처리방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960070057A KR100286661B1 (ko) | 1996-12-23 | 1996-12-23 | 알루미늄 용융도금 스테인레스강판의 전처리방법 |
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ID=37514818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1019960070057A KR100286661B1 (ko) | 1996-12-23 | 1996-12-23 | 알루미늄 용융도금 스테인레스강판의 전처리방법 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100376522B1 (ko) * | 1996-12-24 | 2003-06-09 | 주식회사 포스코 | 도금밀착성 및 내식성이 우수한 용융알루미늄 도금스테인레스 강판의 제조방법 |
| KR101038340B1 (ko) * | 2010-12-30 | 2011-06-01 | 김용명 | 자기부상 열차에 적용되는 리액션 플레이트의 개량구조 |
| CN111139477A (zh) * | 2014-04-04 | 2020-05-12 | 安赛乐米塔尔公司 | 多层基材及制造方法 |
Families Citing this family (1)
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| KR100558059B1 (ko) * | 2001-10-17 | 2006-03-07 | 주식회사 포스코 | 젖음성 및 고온 산화성을 향상시킨 스테인레스 알루미늄용융도금강판의 제조방법 |
Family Cites Families (1)
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1996
- 1996-12-23 KR KR1019960070057A patent/KR100286661B1/ko not_active IP Right Cessation
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