KR20020041029A

KR20020041029A - 내식성이 우수한 용융아연합금계 도금강판

Info

Publication number: KR20020041029A
Application number: KR1020000070747A
Authority: KR
Inventors: 김흥윤
Original assignee: 이구택; 주식회사 포스코
Priority date: 2000-11-25
Filing date: 2000-11-25
Publication date: 2002-06-01

Abstract

본 발명은 자동차, 가전제품 및 건재 등에 사용되는 용융아연합금계 도금강판에 관한 것으로, 드로스 생성을 효과적으로 억제하고 우수한 내식성을 제공할 수 있는 용융아연합금계 도금강판을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로, Al:1.0~4.0%, Mg:2.0~20.0%, Ti:0.01~1.0%, Na:0.01~2.0%, 나머지는 Zn, 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 도금액으로 코팅된 내식성이 우수한 용융아연합금계 도금강판을 기술적 요지로 한다.

Description

내식성이 우수한 용융아연합금계 도금강판{HOT-DIP ZINC ALLOY COATING STEEL SHEET WITH SUPERIOR CORROSION RESISTANCE}

본 발명은 자동차, 가전제품 및 건재 등에 사용되는 용융아연합금계 도금강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도금액 중 Mg의 함량을 높이고 Na을 첨가함으로써, 드로스 생성을 효과적으로 억제하고 우수한 내식성을 제공할 수 있는 용융아연합금계 도금강판에 관한 것이다.

아연도금은 철강재료를 부식으로부터 보호하는데, 하나는 희생방식작용으로서 철의 일부가 노출된 경우 산화전위가 더 높은 아연이 먼저 용해되어 보호하는 것이며, 다른 하나는 부식억제작용으로서 아연의 부식생성물이 치밀하여 부식을 지연시키는 것이다. 통상 용융아연 도금강판은, 전원지대에서 5~10g/㎡·year, 해안지대에서 20~30g/㎡·year 정도의 내식성을 갖는 것으로 알려져 있으며, 도금부착량이 증가하면 도금의 수명이 늘어나 결국은 철강의 수명도 늘어난다.

도금부착량의 증가 이외에, 도금의 수명을 향상시키는 방법으로는, 도금액내에 내식특성을 갖는 합금원소를 첨가하여, 도금층 자체의 내식성을 향상시키는 방법이 있다. 대표적으로는, Zn-Al계 합금도금액이 있으며, 이를 사용하여 제조된 도금강판으로 갈판(Galfan), 갈바륨(Galvalume) 등이 있는데, 이들은 Zn도금의 수배에 해당하는 내식성을 나타내고 있다.

한편, 최근에는, 도금욕에 Mg을 첨가하여 대폭적으로 내식성을 향상시키는 방법이 제안되어, 높은 성과를 보이고 있다. 그러나, Mg은 산화성이 강하여 용융도금욕중에서 대기에 노출되면 급격한 산화반응으로 드로스발생량이 증가하기 때문에, 용융도금욕을 비산화성분위기로 형성시켜야 하는 것이 요구된다.

이에, 보다 진보된 기술로서 도금욕면을 대기에 노출시켜도 드로스발생이 억제되는 기술이 개발되고 있다. 일례로, 일본특개평11-199956에서는, Zn-Al-Mg합금계 도금액에, 강산화성으로 드로스를 발생시켜 종래 첨가량이 최고 1.0wtMg%까지로 제한받던 Mg을 4.0wt%Mg까지 확대 첨가함으로써, Mg첨가량 증가에 따른 내식성향상효과를 얻는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 상기 기술에서는, 드로스생성을 억제함과 함께 내식성향상도 도모하기 위해, 3~10wt%의 Al을 첨가하고 있기 때문에, Mg을 4.0wt%이상으로는 첨가할 수 없는 한계가 있다.

또한, 일본특개평8-35049는, 내식성 및 내마모성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것으로서, 강산화성인 Mg을 포함하는 Zn-Al-Mg합금계 도금욕에서 Ca, Be, Li등의 원소를 미량 첨가하여 도금욕의 산화방지효과를 얻고 있다. 그러나, 도금응고조직의 입계에 이들 금속이 편석하게 되어, 오히려 내식성이 열화되는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 드로스 생성을 효과적으로 억제하고 우수한 내식성을 제공할 수 있는 용융아연합금계 도금강판을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로, Al:1.0~4.0%, Mg:2.0~20.0%, Ti:0.01~1.0%, Na:0.01~2.0%, 나머지는 Zn, 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 도금액으로 코팅된 내식성이 우수한 용융아연합금계 도금강판에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명자는 도금액의 성분에 Na을 첨가하고 Mg의 함량을 높이면, 드로스 발생을 억제하면서도 우수한 내식성을 제공할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 도금액 중 Al은, Fe, Al과 함께 Fe-Al-Zn의 3원계 합금층을 이루고, 도금층과 소지철 경계에 균일하게 연속적으로 형성됨으로써 밀착성을 향상시키는 역할을 한다. 통상의 경우는, 0.2%만으로 밀착성이 확보되지만, Mg이 다량 함유되어 있는 경우 고온의 도금욕에서 Zn-Fe합금화반응이 일어날 수 있기 때문에, 이를 효과적으로 억제하여 밀착성을 확보하기 위해서는 1.0% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 그러나, 4.0% 이상 첨가하는 경우에도, 밀착성은 더 이상 좋아지지 않기 때문에, 상한은 4.0%로 설정하는 것이 바람직하다.

Mg은 내식성향상에 중요한 역할을 하며, 또한 염수분무시험 등의 부식성 환경에서 부식생성물인 아연수산화물과 아연산화물이 생성되는 경우, 초기 부색생성물인 아연산화물을 억제하고 아연수산화물을 안정화시키는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 상기 Mg은 도금층의 극표층에서 산화물로서 존재하여, 내식성 향상에도 기여하는 것으로 추정되는데, 그 함량이 미량인 경우에도 내식성효과는 크다. 본 발명에서는, 뚜렷이 차별화되는 내식성을 확보하기 위해서, 2.0%이상 첨가하는 것이 바람직하지만, 강산화성인 마그네슘을 과량 포함하는 경우, 도금욕을 다루기가 어렵고, 비용이 추가되므로 상한은 20.0%로 설정하는 것이 바람직하다.

Ti은 도금층표면에 농화되고 티타늄산화물을 형성하여 내식성 향상을 돕고, 내식성에 우수한 Zn₂Mg 금속간화합물의 성장을 촉진하는 역할을 하는 원소로, 함량은 0.01~1.0%로 설정하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 Ti의 함량이 0.01%미만이면 효과가 불충분하고, 1.0%보다 많으면 도금욕의 점성이 증대되어 도금부착량 제어가 곤란하기 때문이다.

Na은 Al과 함께 Mg을 안정화시켜 산화를 억제하고, 드로스발생을 억제하는 원소로서, 그 함량은 0.01~2.0%로 설정하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 0.01wt%미만에서는 효과가 불충분하고 2.0wt%이상에서는 그 이상의 효과를 기대할 수 없기 때문이다.

한편, 본 발명에서는 Pb, Sb, Sn, Cu와 같은 불가피한 불순물을 0.02%이하로 관리하는데, 그 이유는 상기 불순물들의 함량이 0.02%이상이면 입계부식을 촉진시킬 수 있기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예)

두께, 폭, 길이가 각각 0.8mm x 110mm x 220mm인 경질 냉연강판을 아세톤에 침지시킨 상태에서 초음파로 세척하여 표면의 이물질과 기름을 제거하여 시편을 준비하였다. 준비된 시편은, 환원분위기에서 요구되는 기계적 성질에 적합하게 700~820℃로 열처리한 다음, 도금욕의 온도와 같게 되도록 냉각하였다. 이 때, 도금욕 조성은 하기 표1과 같이 하였다. 도금욕에 시편을 약 3초간 침지시킨 후, 에어 와이프(Air Wiper)를 이용해, 도금부착량을 약 150g/㎡(편면)으로 조정하면서 도금을 실시하였다.

이 후, 내식성, 밀착성, 드로스발생 등의 물성을 측정하고, 그 결과를 하기표1에 나타내었다. 상기 물성측정은 다음과 같은 식으로 수행하였다.

내식성 : 각 도금조성으로 제조된 도금시편의 무게를 측정해 놓는다. 그 다음 SST에 의한 부식촉진시험을 120시간동안 실시한다. 그후 아연 부식생성물만을 용해하는 특성을 가진 염화암모늄 10%용액에서 60분간 침적하여 표면에 생성된 부식생성물을 용해하여 제거한 다음 다시 무게를 측정한다. 그리고 처음 무게와의 차이를 무게감량이라 한다. 무게감량은 작을 수록 내식성이 우수한 것을 의미한다.

○ : 무게감량이 10g/㎡미만

△ : 무게감량이 10~30g/㎡

x : 무게감량이 30 ~ 90g/㎡

밀착성 : 도금된 시편에 대하여 180°굴곡시험을 하여 스카치테이프로 붙여서 떼어내어 평가한다.

○: 스카치테이프에 도금박리조각이 부착되어 있지않으면 밀착성이 양호

x : 스카치테이프에 도금박리조각이 부착되어 도금박리가 일어나면 밀착성이 불량

드로스발생정도 평가 : 도금욕면을 1시간동안 대기에 방치했을 때 욕면에 발생되는 드로스를 육관관찰하여 평가한다.

○ : 드로스가 거의 발생되지 않음

△ : 드로스발생이 약간 관찰되나, 도금층에 부착되지 않음.

x : 드로스 발생으로 도금처리하기가 곤란하며, 도금층에 부착됨

구분	도금액 조성(중량%)	물성평가
구분	Al	Mg	Ti	Na	불순물	Zn	내식성	밀착성	드로스억제효과
발명예1	1.0	6.3	0.5	0.5	0.02% 이하	나머지	○	○	○
발명예2	3.2	6.3	0.5	0.5
발명예3	4.0	6.3	0.5	0.5
발명예4	3.2	2.0	0.5	0.5
발명예5	3.2	6.3	0.5	0.5
발명예6	3.2	11.9	0.5	0.5
발명예7	3.2	20.0	0.5	0.5
발명예8	3.2	6.3	0.01	0.5
발명예9	3.2	6.3	0.5	0.5
발명예10	3.2	6.3	1.0	0.5
발명예11	3.2	6.3	0.5	0.01
발명예12	3.2	6.3	0.5	2.0
비교예1	－	－	－	－			X	X	○
비교예2	0.5	3.0	0.5				○	X	X
비교예3	6.8	3.5	0.5				○	○
비교예4	1.0	2.0	－				△
비교예5	1.0	3.5	－				○
비교예6	3.2	6.3	0.5				○

상기 표1에 나타난 바와 같이, 비교예(1)은 합금원소가 첨가되지 않은 Zn 도금액을 이용한 경우로, 드로스는 거의 발생하지 않았지만, 내식성 및 밀착성이 좋지 않았다. 비교예(2)~(6)은 Na이 첨가되지 않아 드로스 억제효과가 나빴으며, 특히 비교예(2)는 Al의 함량이 적어 밀착성도 좋지 않았다.

그러나, 본 발명의 발명예(1)~(12)에서는, 드로스 발생없이 내식성이 매우우수하고 밀착성 양호한 도금강판을 얻을 수 있었다.

상기한 바와 같은 본발명에 의하면, 드로스 발생을 억제하여 고내식성을 갖는 용융아연합금계 도금강판이 제공되기 때문에, 이를 소재로 하는 2차 가공제품에서 내식성을 비약적으로 향상시킬 수 있을 효과가 있는 것이다.

Claims

중량%로, Al:1.0~4.0%, Mg:2.0~20.0%, Ti:0.01~1.0%, Na:0.01~2.0%, 나머지는 Zn, 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 도금액으로 코팅된 내식성이 우수한 용융아연합금계 도금강판
제1항에 있어서, 상기 불가피한 불순물은 Pb, Sb, Sn, Cu이고, 그 함량은 0.02중량% 이하인 것을 특징으로 하는 내식성이 우수한 용융아연합금계 도금강판