KR20030053118A - 유색 용융아연도금강판 제조방법 - Google Patents

Abstract

유색 용융아연도금강판 제조방법이 제공된다.

본 발명은, 탈지처리된 강판을 연속하여 아연 도금욕에 침적하여 아연을 도금하는 연속식 용융도금강판을 제조공정에 있어서, 상기 강판을, Ti와 Zr이 각각 0.2 ∼ 0.5%중량와 0.03 ∼ 0.05%중량범위로 첨가되어 있는 아연 도금욕에 침적한 후 재가열함을 특징으로 하는 유색 용융도금강판 제조방법에 관한 것이다.

Description

유색 용융아연도금강판 제조방법{A method for manufacturing colored galvanized steel sheet by oxidation}

본 발명은 유색 용융아연 도금강판 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 징크 포트 도금욕 조성을 제어함으로써 별도의 도장작업을 행하지 않아도 그 도금층으로 고유한 색상을 낼 수 있는 유색 용융아연 도금강판을 제조방법에 관한 것이다.

용융아연도금강판은 전기화학적 특성이 철보다 전위가 낮기 때문에 희생 방식 내식성이 우수하여 건자재용, 가전용, 자동차용 강판용으로 수요가 증대되고 있다. 그러나 최근에는 미관을 중시하는 소비패턴에 의해 아연이 갖고 있는 금속 색을 띄는 것보다도 주위 환경과 조화를 이루는 미관이 우수한 칼라화가 활발하게 이루어지고 있다.

용융아연 도금강판에 색상을 부여하기 위해 종래에는 용융아연 도금 후 용제도장 또는 분체도장을 실시하였으나, 이 방법은 용융아연 도금강판에 부가적으로도장처리를 실시하기 때문에 비용 및 공정 증가를 가져오게 될 뿐만 아니라 도료 및 용제에 의한 환경 오염문제를 일으키게 된다. 또한 용융아연 도금강판의 아연은 활성상태이기에 도료 유분의 구성 성분인 지방산이 천천히 알칼리 분해되어 아연을 부식시켜, 도막이 박리되는 결점도 가지고 있다.

따라서 도금욕에 고유한 색상을 갖는 금속원소를 첨가하고 이러한 첨가원소가 도금층 표면에서 산화되어 산화물의 고유한 색상을 내도록 하는 용융아연 도금층 자체로 칼라화시킬 수 있는 방법들에 대하여 많은 연구가 이루어졌는데, 이들은 주로 불연속적인 공정을 기술개발의 대상으로 하였다. 예를 들면, 일본 특허공보 소 63-247331호는 아연 도금욕에 Ti, Pb, Cd, Cu, Sn, Bi, Sb 및 In 등의 1종이상을 첨가한 도금 욕에서 60초 이상 침적하고, 450 ∼ 530 ℃ 온도 분위기에서 5 ∼ 30 초 유지하여 산화물의 고유한 색상을 부여하였다.

그러나 이러한 불연속 도금공정의 색상 부여방법은 침적시간이 장시간으로서 도금후 재산화시키기 위해서 가열을 해야 하는 문제점을 내포하고 있다.

연속식 도금공정은 징크 포트 통과시간이 3초 이하로 짧고, 도금 후 장시간 재가열 할 수 없기 때문에, 이를 해결하기 위해 도금욕의 성분계를 재설정 해야 하는 필요성이 대두되고 있다. 더욱이, 도금욕 표면에서 첨가원소의 산화에 의한 드로스 발생 및 이들의 도금층 표면 부착에 의해서 폭 방향과 길이 방향의 색상차 발생 하고 표면 외관을 저해하는 문제도 있다.

따라서 연속식 도금공정에서 드로스 발생 및 그 부착이 없고, 젖음성이 양호하고, 폭 방향과 길이 방향의 균일한 색상을 담보할 수 있는 아연 도금욕 조성계의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 연속식 도금공정에서, 아연도금욕에 첨가되는 첨가원소 및 그 함량을 제어함으로써 도금욕의 드로스 발생 및 그 부착이 없을 뿐만 아니라 균일한 색상의 도금층을 가질 수 있는 용융아연 도금강판 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 탈지처리된 강판을 연속하여 아연 도금욕에 침적하여 아연을 도금하는 연속식 용융도금강판을 제조공정에 있어서, 상기 강판을, Ti와 Zr이 각각 0.2 ∼ 0.5%중량와 0.03 ∼ 0.05%중량범위로 첨가되어 있는 아연 도금욕에 침적한 후 재가열함을 특징으로 하는 유색 용융도금강판 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명에서는 유색 용융아연 도금강판을 제조하기 위하여 아욘도금욕에 티타늄과 지르코늄을 첨가함을 특징으로 한다.

본 발명에서 도금욕에 티타늄(Ti)을 투입하는 이유는 티타늄이 도금층에서 티타늄산화물로 형성될 때 티타늄 산화물이 갖고 있는 고유한 색상을 도금판에 띄우게 하기 위함이다.

그리고 지르코늄(Zr)은 은백색 또는 회백색의 광택이 나는 금속원소로서 티타늄과 유사하게 산화지르코늄을 형성할 때 산화물이 갖고 있는 고유한 백색을 띄게 되고, 티타늄 산화물의 색상을 균일하고 더욱 선명하게 하는 역할을 한다. 또한 티타늄 산화물의 색상이 균일하게 표면에 채색되도록 색조정 역할을 하기도 한다.

아울러, 도금욕 표면에서의 과도한 산화 피막 발생을 억제하여 드로스 발생 및 부착을 막아주며, 이 때문에 젖음성이 개선되어 미도금 (Bare Spot)결함을 억제해준다. 본 발명에서 산화 티타늄 자체도 도금 표면위에 아연층을 보호하여 아연 및 소지철을 보호하는 방식효과가 우수하나, 산화지르코늄은 더욱 치밀한 산회피막을 형성하여 아연층을 보호하는 배리어(barrier) 역할을 하여 내식성을 더욱 개선시킨다.

본 발명에서는 아연 도금욕에 첨가되는 티타늄(Ti) 첨가량을 0.2~0.5중량%로 제한할 것이 요구된다. 만일 그 첨가량이 0.2중량% 미만에서는 도금층위에서의 티타늄 산화층 반응 속도가 느리기 때문에 산화물의 형성두께가 작아 균일한 색상을 확보 할 수가 없다. 반대로 0.5중량%를 초과하면 도금층위에서의 티타늄 산화층 반응 속도가 너무 급격하게 일어나기 때문에 산화물의 발생이 급격하게 일어 나면서 불균일한 색상차를 유발시킬 수 있으며, 아울러, 도금욕 에서의 산화드로스 발생량이 또한, 급격히 증가하면서 젖음성을 감소시켜 국부적인 미도금을 일으킬 수 있기 때문이다.

지르코늄은 산화시 백색의 조정제 역할을 하는 원소로 균일한 산화색상을 낼수 있도록 보조하는 역할을 하다. 본 발명에서는 이러한 지르코늄의 첨가량을 0.02~0.05중량%로 제한하는데, 이는 그 첨가량이 0.02중량%미만이면 첨가에 따른 효과를 기대할 수 없으며, 0.05중량%를 초과하면 젖음성이 과도해져 흐름무늬를 만들어 표면외관이 좋지 않기 때문이다.

본 발명에서는 상기와 같이 조성된 아연 도금욕에서 강판을 침적시켜 도금할때 그 도금욕의 온도를 580 ~ 600 ℃로 제어함이 바람직하다. 왜냐하면 이러한 온도범위에서 균일한 색상을 내기 위한 첨가원소의 산화반응 제어, 욕중 구동성 확보, 및 스트립 표면의 젖음성을 확보할 수 있기 때문이다. 특히, 도금욕 온도가 600 ℃를 초과하면 첨가 원소의 과도한 산화 반응 속도로 인하여 균일하지 못한 색상이 나타나는 문제가 생기기도 한다.

상기와 같이 조성된 아연도금욕에 침적된 강판은 다시 재가열되는데, 이때 첨가원소의 산화 반응을 일으키기 위한 적정 온도로서 재가열온도를 480 ~ 500 ℃ 내로 관리함이 바람직하다. 왜냐하면 그 재가열온도가 480℃미만이면 연속식 도금공정에서 짧은 시간 내에 산화 반응을 일으킬 수 없는 문제가 있으며, 500 ℃를 초과하면 역시 과도한 산화 반응으로 인해 색상 편차가 발생 할 수 있기 때문이다.

상기와 같은 조건으로 도금된 도금층 표면의 화학 조성과 화합 결합 상태,산화물 두께를 엑스선 광전자 분광분석기로 분석하게 되면, 도금층의 색상에는 상관 없이 TiO₂, ZnO, ZrO₂등으로 동일하게 구성되어 있고, 단지 이 산화물의 두께에 따라 빛의 간섭 현상에 의한 색상 변화가 나타나 황색 또는 황자주색의 색상을 갖게 된다. 이러한 산화물의 두께 증가에 따라 색상이 황색에서 황자주색으로 변화되는 결과는 산화물 두께 측정을 통해 알수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예)

강판을 탈지한후 그 크기를 7 ×15mm의 크기로 다수 절단하였다. 이렇게 절단된 시편들을 760℃로 가열한후 표 1과 같이 Ti와 Zr이 첨가되어 있는 아연 도금조에 수초간 침적하였으며, 이때 도금욕의 온도는 580~600℃범위로 유지하였다.

상기 침적된 시편들은 꺼낸후 480℃에서 재가열 처리하였으며, 이후 도금된 도금층에서의 산화물 두께를 엑스선 광전자 분광분석기로 분석하여 그 결과를 표 1에 나타내었으며, 아울러 도금층의 색상 및 균일도를 육안으로 관찰하여 그 결과를 또한 표 1에 나타내었다. 한편 표 1에서 색상 균일도는 양호한 색을 균일하게 보유한 경우를 ○, 부분적 편차가 있는 경우를 △, 그리고 색상이 불량하고 조잡한 경우를 X라 평가하였다.

	아연 합금계(중량%)	도금품질 특성평가
	Ti첨가량	Zr 첨가량	티타늄 산화물두께(Å)	지르코늄 산화물두께(Å)	색상	균일도
발명예	1	0.5	0.03	540	40	황자주색	O
	2	0.5	0.05	520	50	황자주색	O
	3	0.4	0.03	500	30	황색	O
	4	0.4	0.05	500	40	황색	O
	5	0.3	0.05	480	50	황색	O
	6	0.3	0.05	480	40	황색	O
비교예	1	0.1	0.05	350	50	연노랑	X
	2	0.7	0.01	540	10	적색	X
	3	0.7	0.05	540	50	적색	△
	4	0.6	0.05	530	50	적색	△
	5	0.6	0.01	530	10	적색	X
	6	0.2	0.07	390	60	연노랑	△
	7	0.1	0.02	350	10	연노랑	X

표 1에 나타난 바와 같이, 아연 도금욕에 Ti와 Zr이 적정량 첨가된 본 발명예(1~6)은 모두 각 산화물의 두께도 양호하며, 색상도 황색 내지 황자주색으로 양호할 뿐 아니라 그 균일도도 우수함을 알 수 있다.

이에 대하여, Ti첨가량이 과도한 비교예(2~5)는 그 도금층의 색상이 적색을 나타내었으며, 그 균일도도 좋지 않았다. 또한 Ti첨가량이 너무 적은 비교예(1,7)은 도금층의 색상은 연노랑이었으며, 그 균일도가 좋지 않았다.

또한 Zr의 첨가량이 과도한 비교예(6)도 그 색상균일도가 좋지 않았다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 아연도금욕에 첨가되는 첨가원소 및 그 함량을 제어함으로써 도금욕의 드로스 발생 및 그 부착이 없을 뿐만 아니라 균일한 색상의 도금층을 가질 수 있는 용융아연 도금강판 제조에 유용한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 탈지처리된 강판을 연속하여 아연 도금욕에 침적하여 아연을 도금하는 연속식 용융도금강판 제조공정에 있어서,

   상기 강판을, Ti와 Zr이 각각 0.2 ∼ 0.5%중량와 0.03 ∼ 0.05%중량범위로 첨가되어 있는 아연 도금욕에 침적한 후 재가열함을 특징으로 하는 유색 용융도금강판 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 재가열은 480 ~ 500 ℃에서 행하여짐을 특징으로 하는 유색 용융도금강판 제조방법.