KR19990011061A - 도장성이 우수한 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법에 관한 것으로서 특히 소지강판(5)을 0.12wt.%의 알루미늄이 함유된 용융아연 도금욕(1)에서 20∼30g/㎡의 도금량으로 용융도금을 실시하는 단계와, 상기 도금된 소지강판(5)에 Cr6+가 1∼50g/L 용해된 크롬 수용액을 분사하는 단계와, 상기의 소지강판(5)을 합금화 열처리로(3)에서 400∼450℃의 온도로 5∼10초 동안 합금화 열처리를 실시하는 단계로 구성되는 도장성이 우수한 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명에 의하여 기존보다 적은 양의 도금량으로도 동일한 내파우더링성을 갖고 도장후 내식성은 오히려 향상된 합금화 용융아연 도금강판을 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법에 관한 것으로서 특히 도금층 표면에는 아연-크롬의 합금층을 도금층 하부에는 아연-철 합금층을 생성시켜 도장후 내식성을 향상시킨 것을 특징으로 하는 도장성이 우수한 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 합금화 용융아연 도금강판은 도장성, 용접성 및 도장후 내식성이 우수하여 자동차 강판으로 널리 사용되고 있다.
이러한 특성은 합금화 용융아연 도금강판의 아연과 철의 합금화 도금층에 의해 발생하는 것으로 합금화 도금층은 연속 용융도금 공정중에 용융아연 욕조를 통과하여 아연도금된 강판을 표면의 아연도금층이 완전히 굳기 전에 용융아연 욕조의 직상부에 설치된 합금화 열처리로에서 도금층을 가열한 후 공기 냉각대에서 급속 냉각시켜 제조하게 된다.
이러한 합금화 열처리시 용융상태에서 도금층의 아연과 소지의 철성분이 확산반응으로 합금층을 생성시키고 상온으로 냉각함에 따라 그 반응은 멈추게 된다.
이와 같이 형성된 합금화 용융아연 도금층에 존재하는 각각의 상과 그 특성은 먼저 소지철과의 계면에는 케피탈 감마(Γ)상과 케피탈 감마원(Γ 1)상이 존재하고 이러한 상들은 각각 합금층중 철 성분의 함량이 24∼31at.% 및 18.5∼23.5at.%이고, 금속학적 격자구조는 체심입방정계와 면심입방정계이다.
이중 케피탈 감마상이 가장 취약한 상으로서 가공시 합금층의 파우더링(Powdering)을 발생시키는 주요인이다.
상기의 층 상부에는 델타(δ)상이 존재하는데 철 성분은 8.5∼13at.%이고 육방정계로 격자구조가 되어 있어 케피탈 감마층에 비해 가공성이 우수하며 또한 마찰계수가 낮다.
제일 상층에 존재하는 제타(ζ)상은 철성분이 6.7∼7.2at.%이고 격자구조가 단사정계로 이루어져 있어 합금상중 가공성은 가장 좋으나 마찰계수가 높아 가공시 합금층의 플래킹(Flaking) 현상을 유발하게 된다.
이러한 상들은 열 확산에 의해 도금층중의 아연과 소지의 철성분이 합금화 반응을 일츠켜 생성되는 것으로 합금화 열처리 온도, 합금화 열처리 시간, 합금화 열처리 후 냉각속도 그리고, 요융아연 도금욕중의 성분에 따라 합금층상에서의 분포가 달라지게 된다.
일반적으로 용융아연 도금강판 제조시에는 0.14∼0.20wt.%의 알루미늄, 0.01wt.%이하의 납 및 0.25wt% 이하의 철원소를 함유하는 용융아연 도금욕에서 작업을 실시하게 된다.
이때 도금욕중의 알루미늄 성분은 도금욕에서 소지강판과 먼저 반응하여 소지철 표면에 알루미늄 합금층을 형성하고 그 후 아연과 반응하여 철-알루미늄-아연의 3원 합금을 이루어 소지철과 도금층의 계면에 존재함으로써 밀착성을 향상시키는 역할을 한다.
그리고, 납은 스팽글(Spangle)이라고 부르는 아연 고유의 응고 무늬를 생성시키는 원소이나, 현재 대부분의 수요가가 이러한 스팽글을 원하지 않으므로 납 성분을 0.01wt.% 이하로 관리하여 스팽글의 생성을 억제하고 있다.
또한 도금욕중의 철성분은 용융아연 도금욕중에서 소지철이 용해하여 생성되는 것으로 도금욕내의 철성분이 증가하게 되면 철-아연의 화합물을 형성하여 도금욕내의 구동부분에 융착하여 구동 불량 및 표면불량을 유발하게 된다.
특히, 이러한 철성분은 요융아연 도금욕내에서 알루미늄 함량이 낮을 때 많아지게 된다.
한편, 합금화 용융아연 도금강판은 용융아연 도금강판과 같은 공정에서 생산되지만 제조 공정이 약간의 차이를 나타내게 된다.
합금화 용융아연 도금강판의 제조를 위하여 소지강판은 먼저 0.10∼0.14wt.% 알루미늄, 0.01wt.% 이하의 납 및 0.28wt.% 이하의 철을 함유하는 용융아연 도금욕을 통과하게 된다.
이와 같은 합금화 용융아연 도금강판의 제조시 용융아연 도금욕내의 알루미늄 함량을 0.10∼0.14wt.%로 하여 용융아연 도금강판 제조시의 용융아연 도금욕의 알루미늄 함량보다 낮게 유지하는 것은 용융아연 도금강판 제조시의 용융아연 도금욕으 알루미늄 함량이 0.14wt.% 이상일때는 소지철과 도금층 계면에 생성되는 철-찰루미늄-아연의 3원계 화합물의 두께가 두꺼워지기 때문이다.
이러한 3원계 화합물은 차후의 합금화 열처리 과정시 소지철로부터의 철원자가 아연도금층내로 확산하는 것을 억제하여 확산반응을 지연시키는 요인이 된다.
따라서, 합금화 용융아연 도금강판 제조시에는 신속하고 균일한 합금화 열처리를 위해 알루미늄 함량을 0.10∼0.14wt.%로 낮게 유지하는 것이 바람직하다.
도금량의 경우 일반적으로 편면 40g/㎡정도가 사용되어지고 있다.
그 양이 40g/㎡이상일경우는 도금량의 증가에 따른 아연의 희생방식에 의해 도장후의 내식성이 급격히 증가하게 되나 합금화 반응시 표층까지 완전히 합금화가 되는 합금화 반응완료 시간이 증가하여 도금층과 소지철 계면에 발생하는 철-알루미늄-아연의 3원 합금층의 두께가 증가하여 가공시 내파우더링성을 열화시키는 문제가 발생한다.
따라서, 40g/㎡ 이상으로 도금층의 두께를 증가시키는 것은 현재 불가능하다.
종래에는 이러한 문제의 해결을 위하여 도금욕중의 알루미늄의 함량을 증가시키거나, 합금화 온도를 500℃이하로 낮추어 반합금화 용융아연 도금강판을 제조하는 방법을 사용하였고, 아연-철 합금화 강판을 대신하는 아연-크롬의 도금을 개발하였다.
그러나, 전자의 경우 도금욕중의 알루미늄의 증가에 따른 합금화 온도가 증가하여 내파우더링성의 열화를 가져왔고, 반합금화를 위해 정확한 온도 및 시간의 조절을 필요로 하며 표면의 합금화 되지 않은 용융아연 도금층으로 인하여 도장성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 후자의 경우 아연-크롬 합금 도금강판은 기존의 표면처리 강판과 비교하여 적은 도금량에서도 우수한 도장성 및 내식성을 나타내고 있으나 이 도금층은 전기도금으로 제조할 경우 전기화학반응의 여러가지 문제점으로 인해 생산성이 낮고 표면 품질이 열화한 문제점이 있으며 용융 도금으로 제조된 도금강판에 아연-크롬의 도금층을 전기적으로 부착한다는 것은 불가능한 것으로 생각되고 있다.
상기한 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 용융아연 도금강판의 제조후 표면에 크롬이 30%이상 포함된 수용액을 도포한 후 적정한 온도에서 합금화 열처리를 실시하여 표면에는 수용액 상태로 부착된 크롬과 도금층중의 아연에 의한 아연-크롬 합금도금층 그리고, 도금층중에는 아연-철 합금화상을 생성시켜 편면 도금량이 30g/㎡일 경우에도 도금량이 40g/㎡일때와 동일한 특성의 내파우더링성, 용접성 그리고 우수한 도장성을 갖는 것을 특징으로하는 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 합금화 용융아연 도금강판을 제조하는 장치의 개략도,
도 2는 본 발명에 의해 제조된 합금화 용융아연 도금강판의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명
1 : 용융아연 도금 욕조, 2 : 수용액 분사장치, 3 : 합금화 열처리로,
4 : 스나우트(Snout), 5 : 소지강판, 6 : 싱크롤,
7 : 에어나이프
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명은 통상의 합금화 용융아연 도금강판의 도금욕 조건인 알루미늄이 0.12wt.% 함유된 용융아연 도금욕조에 도금량 20∼30g/㎡(두께 3∼4㎛)로 용융도금을 실시하고 상기 용융아연 도금강판을 도금욕 직상부에 설치된 용액 분사장치에 의해 크롬이 1∼50g/L 함유된 용액을 분사하고 상기 강판을 온도 400∼450℃에서 5∼10초 동안 합금화 열처리하여 표면에는 아연-크롬의 합금층이 그리고 도금층중에는 아연-철의 합금층이 생성되도록 하는 것을 특징으로하는 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법을 제공한다.
이하, 수치한정의 이유를 설명한다.
상기와 같은 제조공정중 크롬 수용액은 Cr6+로 1∼50g/L 용해된 수용액을 사용한 이유는 1g/L 이하에서는 표면에 크롬이 도포되지 않으며, 50g/L 이상에서는 50 g/L 이하와 동일한 결과를 나타내기 때문이다.
또한, 도금량을 20g/㎡∼30g/㎡로 한정한 이유는 30g/㎡ 이상일 경우 충분한 합금화 반응이 발생하지 않았고, 20g/㎡이하일 경우 과합금화가 발생하기 때문이고, 합금화 열처리시 합금화 온도와 시간을 각각 400∼450℃, 5∼10초로 한정한 이유는 합금화 온도 400℃, 합금화 시간 5초 이하에서는 합금화가 진행되지 않으며, 합금화 온도 450℃, 합금화 시간 10초 이상에서는 과합금화에 의한 내파우더링성의 열화가 발생하기 때문이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 합금화 용융아연 도금강판을 제조하는 장치의 개략도이고 도 2는 본 발명에 의해 제조된 합금화 용융아연 도금강판의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 합금화 용융아연 도금장치는 크게 용융아연 도금욕조(1), 수용액 분사장치(2), 합금화 열처리로(3)로 구성되어 있고 용융아연 도금욕조(1)는 일정한 온도로 수둔처리후 스나우트(4)를 통하여 용융아연 도금욕조(1)로 들어오는 소지강판(5)을 지지하는 싱크롤(6), 공기압에 의해 도금량을 조절하는 에어나이프(7)로 구성되어 있다.
상기와 같은 구성의 합금화 용융아연 도금강판의 제조장치의 작용을 살펴보면 용융아연 도금될 소지강판(5)은 스나우트(4)를 통하여 환원성 분위기를 유지한 채 0.12wt.%의 알루미늄을 함유하는 용융아연 도금욕조(1)내로 주입되어 도금이 된 후 에어나이프(7)에 의해 편면 20∼30g/㎡(두께 3∼4㎛)으로 도금이 된다.
상기 도금된 소지강판(5)은 수용액 분사장치(2)를 통과하면서 공기와 섞인 크롬 수용액이 반용융상태의 도금층에 분사되고, 합금화 열처리로(3)를 통과하면서 합금화 온도 400∼450℃, 합금화 시간 5∼10초의 조건에서 합금화 열처리가 진행되게 된다.
상기와 같은 과정을 거쳐 소지강판(5)의 표면에는 아연-크롬 합금층이 생성되며, 도금층중에는 낮은 합금화 온도로 내파우더링성 및 가공성이 취약한 케피탈 감마(Γ)상은 발생하지 않고 델타(δ)상 및 제타(ζ)상만을 가진 아연-철 합금화상이 생성된다.
한편, 상기의 도 1에 도시된 장치를 이용하여 도금욕 조성, 도금량, 크롬용액 및 합금화 열처리 조건에 따라 실험을 실시한 결과와 통상의 합금화 용융아연 도금강판의 조건에 따른 비교예를 하기의 표 1에 기재하였다.
표 1.
* P/I : 파우더링 인덱스 : 1(좋음) ↔5(나쁨)
* 내식성 : 전착도장후 도장표면에 X자로 홈을 가공한 후 염수에서 240시간동안 침적후 X자 홈주위의 도장 부식홈의 폭을 관찰.
상기와 같은 본 발명에 의하여 기존보다 적은 양의 도금량으로도 동일한 내파우더링성을 갖고 도장후 내식성은 오히려 향상된 합금화 용융아연 도금강판을 제조할 수 있다.
Claims (1)
- 소지강판(5)을 0.12wt.%의 알루미늄이 함유된 용융아연 도금욕(1)에서 20∼30g/㎡의 도금량으로 용융도금을 실시하는 단계와,상기 도금된 소지강판(5)에 Cr6+가 1∼50g/L 용해된 크롬 수용액을 분사하는 단계와,상기의 소지강판(5)을 합금화 열처리로(3)에서 400∼450℃의 온도로 5∼10초 동안 합금화 열처리를 실시하는 단계로 구성되는 도장성이 우수한 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970034002A KR100431604B1 (ko) | 1997-07-21 | 1997-07-21 | 도장성이 우수한 합금화 용융아연 도금강판의제조방법. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970034002A KR100431604B1 (ko) | 1997-07-21 | 1997-07-21 | 도장성이 우수한 합금화 용융아연 도금강판의제조방법. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990011061A true KR19990011061A (ko) | 1999-02-18 |
| KR100431604B1 KR100431604B1 (ko) | 2004-10-14 |
Family
ID=37340868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019970034002A KR100431604B1 (ko) | 1997-07-21 | 1997-07-21 | 도장성이 우수한 합금화 용융아연 도금강판의제조방법. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100431604B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010056280A (ko) * | 1999-12-14 | 2001-07-04 | 이구택 | 크레이터 결함을 감소시키는 합금화 용융아연 도금방법 |
| KR20010063534A (ko) * | 1999-12-22 | 2001-07-09 | 이구택 | 내 파우더링성이 우수한 후도금 합금화 용융아연도금강판의 제조방법 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59104463A (ja) * | 1982-12-06 | 1984-06-16 | Nippon Steel Corp | 溶接性に優れた溶融亜鉛メツキ鋼板の製造方法 |
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| JPH02263964A (ja) * | 1989-04-04 | 1990-10-26 | Nippon Steel Corp | スポット溶接性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 |
| JPH042758A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-01-07 | Nippon Steel Corp | プレス成形性及び塗装耐食性に優れた溶融系合金亜鉛めっき鋼板の製造方法 |
| JP2936718B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1999-08-23 | 日本鋼管株式会社 | 電着塗装性および加工性に優れた、複数の鉄系合金めっき層を有する鉄系合金めっき鋼板の製造方法 |
-
1997
- 1997-07-21 KR KR1019970034002A patent/KR100431604B1/ko active IP Right Grant
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| KR20010056280A (ko) * | 1999-12-14 | 2001-07-04 | 이구택 | 크레이터 결함을 감소시키는 합금화 용융아연 도금방법 |
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| Publication number | Publication date |
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| KR100431604B1 (ko) | 2004-10-14 |
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