KR20030091942A - 용융 아연도금용 플럭스 및 용융 아연도금 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 60 내지 80 중량%의 염화아연(ZnCl2); 7 내지 20 중량%의 염화암모늄(NH4Cl); 2 내지 20 중량%의 적어도 하나의 알칼리 또는 알칼리토금속을 포함하는 유동성 변형제; 0.1 내지 5 중량%의 NiCl2, CoCl2, MnCl2중 적어도 하나의 화합물; 및 0.1 내지 1.5 중량%의 PbCl2, SnCl2, BiCl3, SbCl3중 적어도 하나의 화합물을 포함하는 용융 아연도금용 플럭스에 관한 것이다.
Description
철 또는 강의 물품을 용융 아연욕에 침지하는 것으로 이루어지는 종래의 아연 도금법은 용융 아연도금의 부착성, 연속성 및 균일성을 보장하기 위해 주의 깊게 표면 처리를 해야만 한다. 아연도금하고자 하는 철 또는 강의 물품 표면을 처리하는 종래의 방법은 건식 플럭스법(dry fluxing)으로, 플럭스막을 물품의 표면에 퇴적시키는 것이다. 따라서, 물품을 탈지하고 통상 세정, 산세척을 실시한 후, 다시 세정 및 최종 건식 플럭싱, 즉 물품을 플럭스욕에 침지시킨 후 건조시킨다. 종래의 플럭싱에 사용된 재료는 통상 아연 및 염화암모늄이다.
아연 도금된 물품의 특성을 향상시키는 것은 아연과 알루미늄의 합금에 의해 달성될 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 예를 들면 5%의 알루미늄을 첨가하면 최저 융점을 가진 아연-알루미늄의 합금을 제조할 수 있다. 이 합금이 순수한 아연에 비해 유동성이 향상된다는 것은 알려져 있다. 또한, 아연-알루미늄 합금으로부터 생산된 도금막은 순수한 아연(pure zinc)으로부터 생산된 도금막보다 내부식성이 더욱 크고(순수한 아연보다 2 내지 6배), 성형성이 향상되고, 도막성이 우수해진다. 또한, 납이 없는 도금막이 이 방법으로 달성될 수 있다.
그러나, 아연-알루미늄 도금법에서 종래의 플럭스를 사용하면 얻어지는 막에 여러 가지 결점이 생긴다. 구체적으로, 표면의 일부 영역이 도포되지 않거나 충분하게 도포되지 않을 수가 있고, 막이 분출(outburst), 블랙스팟(black spot) 또는 심지어 분출구(crater)가 나타나서, 제품의 마감성 및/또는 내부식성이 허용할 수 없게 된다. 따라서, 아연-알루미늄 도금에 적용할 수 있는 플럭스의 개발을 위한 연구가 행해지고 있다. 이러한 노력에도 불구하고, 아직도 배치식 작업에서 아연-알루미늄욕에서 철 또는 강의 물품을 아연도금하는 경우, 즉, 공업용 물품을 아연도금하는 경우, 종래의 플럭스로는 만족할 만한 것은 여전히 없다.
본 발명의 목적은 아연-알루미늄 합금으로 철 또는 강의 물품을 용융 아연도금하는 경우, 더욱 연속적이고, 균일하며, 평활하고, 공극이 없는 막을 생산할 수 있는 플럭스를 제공하고자 하는 것이다. 이러한 문제는 특허청구범위 제1항에 정의된 플럭스에 의해 해결된다.
본 발명은 용융 아연도금용 플럭스(flux) 및 플럭스욕, 철 또는 강의 물품을 용융 아연도금하는 방법 및 용융 아연도금욕에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 용융 아연도금용 플럭스는
· 60 내지 80 중량%의 염화아연(ZnCl2);
· 7 내지 20 중량%의 염화암모늄(NH4Cl);
· 2 내지 20 중량%의 적어도 하나의 알칼리 또는 알칼리토금속의 염;
· 0.1 내지 5 중량%의 NiCl2, CoCl2, MnCl2중 적어도 하나의 화합물; 및
· 0.1 내지 1.5 중량%의 PbCl2, SnCl2, SbCl3, BiCl3중 적어도 하나의 화합물을 포함한다.
"용융 아연도금(hot dip galvanization)"이라는 용어는 철 또는 강의 물품을 아연 또는 아연-합금의 용융욕에 연속적으로 또는 배치식으로 침지하여 아연도금하는 것을 의미한다.
이러한 플럭스는 각 화합물 또는 화합물군의 중량을 플럭스 총 중량에 대한 비율로 나타내어, 특히 배치식 공정에서 철 또는 강의 물품을 아연-알루미늄 합금으로 용융 아연도금을 하여, 철 또는 강의 물품에 연속적이고, 평활하며, 공극이 없는 막을 제조할 수 있도록 한다. ZnCl2의 선택된 비율은 아연도금하고자 하는 물품의 우수한 도막성을 보장하고, 아연도금 전에 물품을 건조하는 동안 물품의 산화를 효과적으로 방지하게 한다. NH4Cl의 비율은 잔류 녹(residual rust) 또는 불량한 산세척(pickled) 스팟을 제거하기 위한 고온 침지 단계동안 충분한 에칭효과를 달성하지만, 물품에서 막이 형성되지 않은 영역인 블랙스팟(black spot)은 형성하지 않도록 결정된다. 이하에 설명되는 바와 같이 용융염은 활성을 변경하기 위해 알칼리 또는 알칼리 토금속은 염의 형태로 사용된다. NiCl2, CoCl2, MnCl2의 화합물은 용융 금속에 의한 강의 젖음성을 상승효과에 의해 더욱 향상시키는 것으로 알려져 있다. PbCl2, SnCl2, BiCl3, 및 SbCl3중 적어도 하나가 0.1 내지 1.5 중량%로플럭스에 존재하는 것으로, 플럭스로 도포된 철 또는 강의 물품의 도금욕에서 용융 아연에 의한 젖음성이 향상된다. 본 발명의 플럭스의 다른 이점은 적용범위가 넓다는 것이다. 앞에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 플럭스는 순수한 아연뿐만 아니라 아연-알루미늄 합금을 이용한 배치식 용융 아연도금처리에 특히 적합하다. 또한, 본 발명의 플럭스는 아연-알루미늄욕 또는 순수한 아연욕을 이용하여, 예를 들면 와이어, 파이프, 또는 코일(시트) 등을 아연도금하는 연속식 아연도금 공정에도 사용할 수 있다. 본 명세서에서 "순수한 아연(pure zinc)"이라는 용어는 아연-알루미늄 합금의 상대적인 의미로, 순수한 용융 아연도금욕은 예를 들면 Pb, Sb, Bi, Ni, Sn과 같은 임의의 첨가물을 함유할 수도 있다.
염화아연의 비율은 플럭스 총중량에 대해 70 내지 78 중량%인 것이 바람직하다. 염화암모늄의 비율은 11 내지 15 중량%인 것이 바람직하다. 플럭스에서 NiCl2의 함량은 1 중량%인 것이 바람직하다. 플럭스는 1 중량%의 PbCl2를 더욱 포함하는 것이 바람직할 것이다.
알칼리 또는 알칼리토금속은 더욱 구체적으로 Na, K, Li, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, 및 Ba(선호되는 순서)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 유익하다. 플럭스는 알칼리 또는 알칼리토금속의 혼합물을 포함하는 것이 이들이 상승효과를 일으켜 융점과 용융된 염의 점도를 제어하도록 하여 용융된 아연 또는 아연-알루미늄 합금에 의해 물품의 표면의 젖음성을 제어할 수 있도록 하기 때문에 바람직할 것이다. 이들은 또한 플럭스의 내열성을 더욱 높이도록 하는 것으로 추정된다.바람직하게, 플럭스는 6 중량%의 NaCl 및 2 중량%의 KCl을 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 정의된 플럭스의 특정 함량을 물에 용해시킨 용융 아연도금용 플럭스욕이 제공된다. 플럭스욕에서 플럭스의 농도는 200 내지 700 g/ℓ, 바람직하게는 350 내지 550 g/ℓ, 가장 바람직하게는 500 내지 550 g/ℓ가 될 것이다. 플럭스욕은 배치식 또는 연속식 작업 중에 특히 아연-알루미늄욕을 이용한 용융 아연도금에 사용될 뿐만 아니라, 순수한 용융 아연도금욕에도 사용할 수 있다.
플럭스욕은 50 내지 90℃, 바람직하게는 60 내지 80℃, 가장 바람직하게는 70℃의 온도에서 유지되는 것이 유익할 것이다.
플럭스욕은 또한 Du Pont de Nemours사의 Merpol HCS, Henkel사의 FX701, Lutter Galvanotechnik Gmbh 사의 Netzmittel B 등과 같은 비이온성 계면활성제를 0.01 내지 2 부피% 포함할 수도 있다.
본 발명의 추가의 특징에 따르면, 철 또는 강의 물품을 용융 아연도금하는 방법이 제공된다. 제1 처리 단계(a)에서, 물품을 탈지욕에서 탈지시킨다. 후자는 초음파, 알칼리 탈지욕이 바람직할 것이다. 이후, 제2 처리 단계(b)에서, 물품을 세정한다. 후속 단계(c)와 (d)에서, 물품을 산세척한 후, 세정한다. 이러한 예비 처리 단계는 필요에 따라 개별적으로 반복하거나 순환하여 반복한다. 전체 예비 처리 사이클((a)에서 (d)까지 단계)은 2회 반복하는 것이 바람직하다. 다음 단계(e)에서 물품을 본 발명에 따르는 플럭스욕에서 처리하여 물품의 표면에 플럭스 막을 형성시킨다는 것은 이해할 수 있을 것이다. 물품을 10분까지 플럭스욕에서 침지할 수는 있으나, 5분 이상은 하지 않는 것이 바람직하다. 플럭스로 처리한 물품을 이어서 건조한다(단계 (f)). 다음 단계 (g)에서, 물품에 금속막을 형성하기 위해 고온 도금욕에 담근다. 담그는 시간은 물품의 크기와 형태, 원하는 코팅의 두께, 알루미늄 함량(Zn-Al 합금이 도금욕으로 사용되는 경우)에 따라 달라진다. 최종적으로, 물품을 도금욕에서 꺼내 냉각한다(단계 (h)). 이것은 물품을 물에 담그거나 간단하게 공기중에서 냉각하도록 하는 것으로 실시할 수 있다.
본 발명의 방법에 의해, 구체적으로, 아연-알루미늄 도금욕이 사용된 경우, 연속적이고, 더욱 균일하며, 평활하고 공극이 없는 코팅을 개별 철 또는 강의 물품에 퇴적시키게 한다는 것을 알게 되었다. 이것은 특히 개별 철 또는 강의 물품을 배치식으로 용융 아연도금하는 데 적합하지만, 또한 다른 처리단계를 거쳐 연속적으로 도입되는 와이어, 파이프, 또는 코일재의 코팅을 개선시키는 데에도 적합하다. 또한, 순수한 아연도금욕도 본 발명의 방법에서 사용할 수 있다. 따라서, 단계 (g)의 도금욕은 0 내지 56 중량%의 알루미늄 및 0 내지 1.6 중량%의 실리콘을 포함할 수 있는 용융 아연욕이 바람직하다. 더욱 구체적으로, 이것은 다음과 같이 잘 알려져 있는 합금도 도금욕으로 사용할 수 있다는 것을 의미한다.
- SUPERGALVA®, 일본의 Mitsui Mining & Smelting Co. Ltd.의 등록상표임. 3-7 중량%의 Al, 0-3 중량%의 Mg, 0-0.1 중량%의 Na와 잔부에 필수적인 Zn을 함유함.
- GALFAN®, International Lead Zinc Research Organization, Inc.의 등록상표임. 4.2-7.2 중량%의 Al, 0.03-0.10 중량%의 미쉬 금속과 잔부에 필수적인 Zn을 함유함.
- GALVALUME®, BIEC International, Inc.의 등록상표임. 55 중량%의 Al, 1.6 중량%의 Si와 잔부에 필수적인 Zn을 함유함.
도금욕은 380 내지 700℃의 온도에서 유지되는 것이 바람직하다.
단계 (f)에서, 물품은 200 내지 350℃의 온도에서 가열된 강제 공기 스트림(forced air stream) 내에서 건조하는 것이 바람직하다. 또한, 물품의 표면은 단계 (g)에서 도금욕 내에 담그기 전에 170 내지 200℃의 온도를 나타내는 것이 바람직할 것이다. 이것은 본 발명의 플럭스욕이 높은 내열성을 가지고, 물품의 부식을 제한하는 효능이 있으므로 가능해 지는 것이다. 단계 (g) 전에 물품을 예열함으로써, 도금욕에 침지한 직후 물품의 표면에 형성되는 동결된 금속층을 재용융하는 것이 용이해 진다.
동결된 금속층을 재용융하는 것과 동일한 목적을 위해, 물품을 도금욕에 도입한 후 적어도 1분 동안 도금욕에서 움직이도록 하는 것이 유리하다. 도금욕 위에 떠있는 찌끼 및 먼지가 물품의 표면에 퇴적하는 것을 방지하기 위해 도금욕에서 물품을 꺼내기 전에 교반을 멈추어야 한다. 일반적으로, 물품의 두께가 두껍고 부피가 클수록, 교반의 강도는 더 커진다. 또한, 질소(N2) 또는 아르곤(Ar)과 같은 불활성 기체를 도금욕에 바람직하게 미세한 거품 형태로 도입하여 거품 발생 효과(bubbling effect)를 얻을 수도 있다.
본 발명의 방법을 다양한 종류의 강으로 제조된 강의 물품을 도금하는 데 사용할 수 있다는 점을 주목해야 할 것이다. 구체적으로, 0.25 중량% 이하의 탄소, 0.005 내지 0.1 중량%의 인, 0.0005 내지 0.5 중량%의 실리콘으로 이루어진 강의 물품을 본 발명의 방법에 따라 도금할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 용융 아연도금욕이 제공된다. 이것은
· 56 중량%의 Al;
· 0.005 내지 0.15 중량%의 Sb 및/또는 0.005 내지 0.15 중량%의 Bi;
· 최대 0.005 중량%의 Pb, 최대 0.005 중량%의 Cd, 및 최대 0.002 중량%의 Sn; 및
· 잔부에 필수적인 Zn을 포함한다.
이러한 도금욕은 철 또는 강의 물품에 코팅을 개선시킬 수 있다. Sb 및/또는 Bi의 선택된 농도가 이 도금욕에서 Pb, Cd, 및 Sn의 농도를 제한하는 것과 함께, 얻어진 코팅의 백색의 녹(white rust) 및 입자간 부식에 대한 내성을 향상시키는 것으로 추정된다. 이것은 특히 알루미늄의 함량이 2 내지 56 중량%인 경우 관찰된다. 또한 얻어진 코팅은 평활하고 매력적인 외양을 가지게 된다. 이러한 도금욕을 특히 본 발명의 방법에서 사용하기에 적합한 것이다.
언급된 바와 같이, 도금욕에서 동일한 효과를 가지는 것으로 예상되는 Sb 또는 Bi는 소정의 함량으로 개별적으로 또는 함께 존재할 수도 있다. 그러나 0.005 내지 0.04 중량%의 Sb 농도가 바람직하다.
다른 실시 형태에서, 도금욕은 GALFAN®의 조성을 바탕으로 하여, Bi 및/또는 Sb를 상기 기재된 함량으로 첨가하는 것이다. 따라서, 도금욕은 4.2-7.2 중량%의 Al, 0.005-0.15 중량%의 Sb 및/또는 0.005-0.15 중량%의 Bi, 최대 50 ppm의 Pb 및 0.03-0.10%의 미쉬금속, 최대 150 ppm의 Si, 최대 750 ppm의 Fe, 최대 50 ppm의 Cd, 최대 20 ppm의 Sn 및 잔부에 필수적인 Zn을 포함한다. Si, Fe, Cd, 및 Sn의 비율은 GALFAN®에서 통상적인 것이다. 그러나, 도금욕은 또한 소량의 Mg, Cu, Zr, 또는 Ti를 함유할 수 있다. 그러나 종래의 GALFAN®의 명세와는 달리, 본 발명의 도금욕은 10 ppm 이하, 더욱 바람직하게 5 ppm 이하의 Sn;m 25 ppm 이하, 더욱 바람직하게는 12 ppm 이하의 Pb; 25 ppm 이하, 더욱 바람직하게는 12 ppm 이하의 Cd를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 화합물은 입자간 부식을 촉진하는 것으로 알려져 있다. 또한, 도금욕은 500 ppm 이하, 더욱 바람직하게는 150 ppm 이하의 Mg를 포함해야 한다. Mg 함량을 제한하는 것은 완성품의 표면 특징을 향상시킨다.
이하, 본 발명을 설명하기 위해, 플럭스, 방법, 도금욕의 바람직한 실시형태를 예와 함께 상세하게 설명할 것이다.
플럭스는 연속적이고, 더욱 균일하며, 평활하고, 공극이 없는 코팅, 특히 배치식으로 도금된 철 또는 강의 물품을 형성하도록 한다. 바람직한 실시형태에서, 플럭스 조성은 다음과 같다: 75 중량%의 ZnCl2, 15 중량%의 NH4Cl, 6 중량%의 NaCl, 2 중량%의 KCl, 1 중량%의 NiCl2및 1 중량%의 PbCl2.
이 방법은 주로 코팅하고자 하는 철 또는 강의 물품을 예비처리하는 단계;플럭스로 처리하는 단계; 용융 아연-알루미늄 합금을 함유한 도금욕에서 코팅하는 단계; 및 냉각하는 단계를 포함한다. 이 방법은 광범위한 강의 물품, 예를 들면 탑, 교량 및 공업용 또는 건축용 빌딩과 같은 대형 구조강의 부품, 철도에서 펜스와 같은 다양한 형태의 파이프, 자동차 저면의 강 부품(서스펜션 아암, 엔진 마운트...), 코팅 및 소형 부품에 적용할 수 있다.
부품의 예비처리는 우선 아연도금하고자 하는 부품을 주로 수산화나트륨, 탄산나트륨, 폴리인산나트륨을 포함하는 염의 혼합물 및 Lutter Galvanotechnik GmbH의 Solvopol SOP 및 Emulgator SEP와 같은 텐사이드(tenside) 혼합물을 포함하는 알칼리 탈지욕에서 15 내지 60분 동안 실시하는 것이다. 염 혼합물의 농도는 2 내지 8 중량%인 것이 바람직하고 텐사이드 혼합물의 농도는 0.1 내지 5 중량%인 것이 바람직하다. 탈지욕의 온도는 60 내지 80℃로 유지한다. 초음파 발생기가 탈지욕에 제공되어 탈지 공정을 보조한다. 이 단계 후에 2회의 물세정을 실시한다.
이후, 예비처리는 물품을 억제제(헥사메틸렌 테트라아민...)를 함유한 염산의 10 내지 22% 수용액에 60 내지 180분간 침지시켜 30 내지 40℃의 온도에서 유지하여 물품에서 스케일과 녹을 제거하는 산세척 단계를 계속한다. 이후에, 2회의 물세정을 다시 실시한다. 산세척 후의 세정은 물품을 1 이하의 pH에서 물탱트에 3분 미만동안, 더욱 바람직하게 약 30초간 침지하여 실시하는 것이 바람직하다. 탈지 및 산세척의 단계는 필요에 따라 반복할 수 있다는 것은 명확하다.
플럭스 처리는 상기 플럭스가 물에 용해된 플럭스욕에서 실시한다. 플럭스의 농도가 350 내지 550 g/ℓ인 플럭스욕은 약 70℃의 온도에서 유지되고 이의 pH는 1.5 내지 4.5인 것이다. 이러한 물품은 10분 이하, 바람직하게 약 3 내지 5분동안 플럭스욕에 침지시켜서, 물품의 표면에 젖은 플럭스층을 형성시킨다.
이후, 물품을 약 250℃의 온도를 가지는 강제 공기 스트림에서 건조시킨다. 플럭스가 높은 내열성을 가진다는 것을 주목해야 할 것이다. 따라서, 이 물품은 현저한 부식이 없이도 고온의 공기에서 건조할 수 있다. 또한, 물품의 표면이 170 내지 200℃의 온도가 될 때까지 물품을 건조시키는 것이 바람직하다. 그러나 물품의 예비가열, 즉 아연도금 전에 일정량의 열을 물품에 부여하는 것은 플럭스 공정 후에 건조 단계 동안 실시할 필요가 없다는 것은 명확한 것이다. 이것은 개별 예열 단계에서, 건조 직후, 또는 물품이 즉시 아연도금되지 않은 경우, 후속 공정에서 실시할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 도금욕은 4.2-7.2%의 Al, 0.005-0.15 중량%의 Sb 및/또는 0.005-0.15 중량%의 Bi, 최대 50 ppm의 Pb, 최대 50 ppm의 Cd, 최대 20 ppm의 Sn, 0.03-0.10%의 미쉬 금속, 최대 150 ppm의 Si, 최대 750 ppm의 Fe, 및 잔부에 필수적인 Zn을 포함한다. 도금욕은 380 내지 700℃의 온도에서 유지된다.
플럭스 처리되고 바람직하게 예열된 물품을 도금욕에 약 1 내지 10분간 침지시킨다. 침지시간은 주로 물품의 전체 크기와 형태에 따라 달라진다는 것은 명확하다. 침지시 첫 1분간, 물품의 표면에 형성되는 동결된 금속층을 재용융하는 것을 도와주기 위해 욕에서 물품을 움직여 주는 것이 바람직하다. 또한, 미세한 거품 형태로 도입된 N2에 의해 도금욕에 거품을 형성시키는 것이 유리하다. 이것은 도금욕에서 예를 들면 세라믹 또는 소결된 스테인리스 스틸로 이루어진 가스 확산기를 제공하여 달성할 수 있다. 적절한 침지시간이 지난 후, 코팅된 물품을 적합한 속도로 도금욕에서 들어올려, 액상 합금을 제거하여 평활하고 물결모양이 없는 연속적인 코팅을 물품의 표면에 제공하는 것이다.
마지막으로, 코팅된 물품을 30 내지 50℃ 온도의 물에 담그거나 공기 중에 노출시켜 냉각을 실시한다. 결과적으로, 연속적이고, 균일하며, 평활하고, 공극이 없으며, 도포되지 않은 영역, 거칠거나 덩어리가 없는 코팅이 물품의 표면에 형성되었다.
본 발명을 더욱 설명하기 위해서, 본 발명의 서로 다른 3가지 실시예에서 3가지 서로 다른 강의 샘플을 처리하였다. 각 강의 샘플을 OBLF QS750 기기의 분광기에 이해 화학분석을 실시하였다.
실시예 1
100×100㎜ 크기와 2㎜의 두께를 가진 강판(ref. 2130)을 실시예 1의 방법에 따라 처리하였다. 강판 2130의 조성은 C: 0.091 중량%, Nb: 0.003 중량%, Si: 0.005 중량%, Pb: 0.001 중량%, Mn: 0.353 중량%, Co: 0.004 중량%, P: 0.009 중량%, W: <0.003 중량%, S: 0.006 중량%, Al: 0.037 중량%, Cr: 0.020 중량%, Ni: 0.025 중량%, Mo: 0.001 중량%, Cu: 0.009 중량%, B: <0.0001 중량%, Ti: <0.001 중량%, V: 0.004 중량%.
이 강판 2130은 우선 70℃의 Solvopol SOP라 칭하는 염 혼합물(NaOH, Na2CO3, 폴리인산나트륨,...) 20 g/ℓ 및 Emulgator SEP라 칭하는 텐사이드 혼합물 1 g/ℓ를 함유하는 알칼리의 탈지욕에서 15분간 탈지시켰다(2가지 상품 모두 Lutter Galvanotechnick GmbH 제품). 탈지를 돕기 위해 탈지욕에 초음파 발생기를 제공하였다. 이 단계 후에 2개의 부동의 세정욕(즉, 정체된 액체)에 강판을 계속하여 침지시켜 물세정 단계를 실시하였다. 강판의 스케일과 먼지를 제거하기 위해, 30℃의 온도로 유지되는, 15 내지 22%의 염산 수용액을 포함하는 산세척욕에서 강판을 40분간 침지시키는 산세척 단계로 예비처리를 계속하였다. 이 산세척욕은 염산(32%) 1 리터당 헥사메틸렌테트라아민 3 g 및 산세척욕 1 리터당 C75 2g을 추가로 포함하였다. 여기에 2개의 연속 세정욕에서 세정을 반복하였다. 이후, 예비처리를 반복하였다: 15분간 초음파 탈지, 30℃에서 15분간 세정, 산세척. 이 2번째 산세척 단계 후에, 이 강판을 pH0에서 부동의 세정욕(세정욕 1)에서 15분간 세정하고 실온에서 pH1의 부동의 세정욕(세정욕 2)에서 5분간 세정하였다.
이후, 500 g/ℓ의 플럭스(조성: 75 중량%의 ZnCl2, 15 중량%의 NH4Cl, 1 중량%의 Pd Cl2, 1 중량%의 NiCl2, 6 중량%의 NaCl 및 2 중량%의 KCl)를 물에 용해시킨 플럭스욕에서 플럭스 처리를 실시하였다. 플러스욕의 온도는 약 70℃로 유지하고 pH는 약 4.2로 하였다. 강판을 플럭스욕에서 3분간 침지시켰다. 이 강판을 표면의 온도가 170 내지 200℃가 될 때까지 250℃ 온도의 강제 공기 스트림에서 건조하였다.
예비 처리되고 플럭스 처리가 된 강판 2130을 5.42 중량%의 Al, 최대 50 ppm의 Pb, 최대 50 ppm의 Cd, 최대 20 ppm의 Sn. 0.03-0.10 중량%의 미쉬 메탈, 최대 150 ppm의 Si, 최대 750 ppm의 Fe 및 잔부에 필수적인 Zn을 함유하는 아연도금욕에서 5분간 침지시켰다. 도금욕의 온도를 450℃로 유지시켰다. 도금욕에서 이 강판을 꺼낸 후, 공기 중에서 냉각시켰다. 강판 2130은 연속적이고 균일하며, 공극이 없으며, 완전히 평활한 코팅(분출구(crater)가 없음)이 형성되었다.
실시예 2
100×100㎜ 크기와 5㎜의 두께를 가진 강판(ref. 5808)을 실시예 2의 방법에 따라 처리하였다. 강판 5808의 조성은 C: 0.095 중량%, Nb: <0.001 중량%, Si: 0.204 중량%, Pb: 0.002 중량%, Mn: 0.910 중량%, Co: 0.004 중량%, P: 0.016 중량%, W: <0.003 중량%, S: 0.014 중량%, Al: 0.001 중량%, Cr: 0.021 중량%, Ni: 0.021 중량%, Mo: 0.002 중량%, Cu: 0.008 중량%, B: 0.0002 중량%, Ti: <0.001 중량%, V: 0.004 중량%.
이 강판은 우선 70℃의 온도를 유지하는 초음파 알칼리의 탈지욕(실시예 1의 강판 2130과 동일한 조건)에서 15분간 침지하고, 이어서 2개의 세정욕에서 세정하였다. 이후, 15 내지 22%의 HCl, 32% HCl 1 리터당 헥사메틸렌 테트라아민 3 g 및 산세척욕 1 리터당 C75(Lutter) 2g을 포함하는 산세척욕에서 120분간 침지시켰다. 산세척욕을 30℃에서 유지시키고, 연속하여 세정욕에서 2회 세정을 반복하였다. 이후, 이 강판에 2차 탈지처리를 한 후, 세정욕 1 및 2(실시예 1 참조)에서 각각 10초간 연속적으로 2번 침지하였다.
이후, 424 g/ℓ의 플럭스(조성: 77.7 중량%의 ZnCl2, 15 중량%의 NH4Cl, 0.9 중량%의 PbCl2, 0.9 중량%의 NiCl2, 5.5 중량%의 NaCl)를 물에 용해시킨 플럭스욕에서 플럭스 처리를 실시하였다. 이 강판을 약 70℃의 온도로 유지시킨 플럭스욕세어 4분간 침지시켰다. 이후, 강판을 이 강판을 표면의 온도가 170 내지 190℃로 예열되도록 300℃의 강제 공기 스트림에서 건조하였다.
이후, 예비 처리되고 플럭스 처리가 된 강판 5808을 4.2-7.2 중량%의 Al, 최대 50 ppm의 Pb, 0.01-0.03 중량%의 미쉬 메탈, 최대 150 ppm의 Si, 최대 750 ppm의 Fe, 최대 50 ppm의 Cd, 최대 20 ppm의 Sn 및 잔부에 필수적인 Zn을 함유하는 종래의 도금욕에서 5분간 침지시켰다. 이 도금욕의 온도를 450℃에서 유지시켰다. 처음 3분 동안은 4 m/분의 속도로 도금욕조에서 이 강판을 수직으로 왕복하여 이동시켰다. 도금욕에서 꺼낸 후, 강판을 공기 중에서 냉각시켰다. 강판 5808에는 연속적이고 공극이 없으며, 균일한 코팅을 형성하였다. 그러나 일부 매우 작은 분출구와 플럭스 잔류물이 관찰되었다. 그러나, 얻어진 코팅의 품질은 매우 우수하였다(종래의 플럭스 및 Zn-Al 합금용으로 개발된 플럭스에서 얻어지는 것보다도 훨씬 우수함).
실시예 3
외부 지름 45 ㎜, 벽의 두께 4 ㎜, 길이 120 ㎜인 강파이프(ref. 34)를 실시예 3의 방법에 따라 처리하였다. 파이프 34의 조성은 C: 0.149 중량%, Nb: 0.002 중량%, Si: 0.272 중량%, Pb: <0.001 중량%, Mn: 1.377 중량%, Co: 0.007 중량%,P: 0.023 중량%, W: <0.003 중량%, S: 0.015 중량%, Al: 0.046 중량%, Cr: 0.020 중량%, Ni: 0.012 중량%, Mo: 0.003 중량%, Cu: 0.036 중량%, B: <0.0001 중량%, Ti: 0.002 중량%, V: 0.005 중량%.
이 파이프는 우선 70℃의 온도를 유지하는 초음파 알칼리의 탈지욕(실시예 1의 강판 2130과 동일한 조건)에서 15분간 침지하고, 이어서 2개의 세정욕에서 세정하였다. 이후, 강판 2130에서 사용된 것과 유사한 산세척욕에서 60분간 침지시키고 이어서 세정욕 1(실시예 1 참조)과 세정욕 2에서 적어도 1분 이상 연속하여 세정하였다. 이 파이프를 2차로 동일한 탈지 처리를 실시한 후 세정하고, 30℃에서 2차 산세척(12 내지 15%의 염산을 가진 산세척욕)를 5분간 실시한 후, 세정욕조 1 및 2(실시예 1 참조)에서 각각 1분 이상 2회 연속적으로 침지시켰다.
이후, 530 g/ℓ의 플럭스(조성: 76.6 중량%의 ZnCl2, 12.5 중량%의 NH4Cl, 0.8 중량%의 NiCl2, 0.7 중량%의 PbCl2, 7.2 중량%의 NaCl, 2.2 중량%의 KCl)를 물에 용해시킨 플럭스욕에서 플럭스 처리를 실시하였다. 이 파이프를 약 70℃의 온도로 유지시킨 플럭스욕에서 3분간 침지시켰다. 이후, 물품의 표면 온도가 170 내지 190℃로 예열되도록 250℃의 강제 공기 스트림에서 6분간 건조하였다.
이후, 예비 처리되고 플럭스 처리가 된 파이프 34를 4.94 중량%의 Al, 176 ppm의 Sb, 15 ppm의 Pb, 82 ppm의 Ce, 56 ppm의 La, 110 ppm의 Si, 129 ppm의 Mg, 및 잔부에 필수적인 Zn을 함유하는 도금욕에서 5분간 침지시켰다. 이 도금욕의 온도를 450℃에서 유지시켰다. 5분 동안은 4 m/분의 속도로 도금욕에서 이 파이프를수직으로 왕복하여 움직여 주었다. 도금욕에서 꺼낸 후, 파이프를 공기 중에서 냉각시켰다. 파이프 34에는 연속적이고 공극이 없으며 균일하고 완전하게 평활한 코팅(분출구가 없음)이 형성되었다.
Claims (25)
- · 60 내지 80 중량%의 염화아연(ZnCl2);· 7 내지 20 중량%의 염화암모늄(NH4Cl);· 2 내지 20 중량%의 적어도 하나의 알칼리 또는 알칼리토금속의 염;· 0.1 내지 5 중량%의 NiCl2, CoCl2, MnCl2중 적어도 하나의 화합물; 및· 0.1 내지 1.5 중량%의 PbCl2, SnCl2, BiCl3, SbCl3중 적어도 하나의 화합물을 포함하는 용융 아연도금용 플럭스(flux).
- 제1항에 있어서,ZnCl2의 함량이 70 내지 78 중량%인 용융 아연도금용 플럭스.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,NH4Cl의 함량이 11 내지 15 중량%인 용융 아연도금용 플럭스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,PbCl2의 함량이 1 중량%인 용융 아연도금용 플럭스.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 알칼리 또는 알칼리 토금속이 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, 및 Ba로 이루어진 군으로부터 선택되는 용융 아연도금용 플럭스.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,NaCl의 함량은 6 중량%이고 KCl의 함량은 2 중량%인 용융 아연도금용 플럭스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,NiCl2의 함량이 1 중량%인 용융 아연도금용 플럭스.
- 물에 소정량이 용해된 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따르는 플럭스를 포함하는 용융 아연도금용 플럭스욕.
- 제8항에 있어서,200 내지 700 g/ℓ, 바람직하게 350 내지 550 g/ℓ, 가장 바람직하게 500 내지 550 g/ℓ의 플럭스를 포함하는 용융 아연도금용 플럭스욕.
- 제8항 또는 제9항에 있어서,50 내지 90℃, 바람직하게 60 내지 80℃, 가장 바람직하게 70℃의 온도에서 유지되는 용융 아연도금용 플럭스욕.
- 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,0.01 내지 2 부피% 농도의 비이온성 계면활성제를 포함하는 플럭스욕.
- 철 또는 강의 물품을 용융 아연도금하는 방법으로,(a) 상기 물품을 탈지욕조에서 탈지시키는 단계;(b) 상기 물품을 세정하는 단계;(c) 상기 물품을 산세척하는 단계;(d) 상기 물품을 세정하는 단계;(e) 상기 물품을 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따르는 플럭스욕에서 처리하는 단계;(f) 상기 물품을 건조하는 단계;(g) 상기 물품을 용융 아연도금욕에 침지시켜 그 표면에 금속 코팅을 형성하는 단계;(h) 상기 물품을 냉각하는 단계를 포함하는 용융 아연도금 방법.
- 제12항에 있어서,단계 (e)에서 상기 물품을 10분 이하, 바람직하게 5분 이하동안 플럭스욕에서 침지하는 용융 아연도금 방법.
- 제12항 내지 제13항에 있어서,단계 (f)에서, 상기 물품을 200 내지 350℃, 바람직하게 250℃ 온도의 공기에 의해 건조시키는 용융 아연도금 방법.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,물품의 표면 온도가 단계 (g) 전에 170 내지 200℃인 용융 아연도금 방법.
- 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,도금욕조의 온도가 380 내지 700℃로 유지되는 용융 아연도금 방법.
- 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,상기 물품을 상기 도금욕에서 움직이게 하는 용융 아연도금 방법.
- 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,상기 도금욕에 불활성 가스를 주입하는 용융 아연도금 방법.
- 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 물품은 단계 (a)에서 (h)까지 배치식으로 통과하는 개별 물품이거나; 또는 상기 물품은 단계 (a)에서 (h)까지 연속적으로 도입되는 와이어, 파이프, 또는 코일(시트)재인 용융 아연도금 방법.
- 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,상기 도금욕은 0 내지 56 중량%의 Al, 0 내지 1.6 중량%의 Si, 잔부에 필수적인 Zn을 포함하는 용융 아연도금 방법.
- 제20항에 있어서,상기 도금욕이 3-7 중량%의 Al, 0-3 중량%의 Mg, 및 0-0.1 중량%의 Na를 포함하는 용융 아연욕;4.2-7.2 중량%의 Al 및 0.03-0.10 중량%의 미쉬 금속을 포함하는 용융 아연욕; 또는55 중량%의 Al 및 1.6 중량%의 Si를 포함하는 용융 아연욕인 용융 아연도금 방법.
- 제12항 내지 제21항에 있어서,상기 도금욕이56 중량% 이하의 Al;0.005 내지 0.15 중량%의 Sb 및/또는 0.005 내지 0.15 중량%의 Bi;최대 0.005 중량%의 Pb, 최대 0.005 중량%의 Cd, 및 최대 0.002 중량%의 Sn; 및잔부에 필수적인 Zn을 포함하는 용융 아연도금 방법.
- 56 중량% 이하의 Al;0.005 내지 0.15 중량%의 Sb 및/또는 0.005 내지 0.15 중량%의 Bi;최대 0.005 중량%의 Pb, 최대 0.005 중량%의 Cd, 및 최대 0.002 중량%의 Sn; 및잔부에 필수적인 Zn을 포함하는 용융 아연도금욕.
- 제23항에 있어서,4.2 내지 7.2 중량%의 Al; 0.005 내지 0.15 중량%의 Sb 및/또는 0.005 내지 0.15 중량%의 Bi; 최대 150 ppm의 Si; 최대 750 ppm의 Fe; 최대 0.005 중량%의 Cd; 최대 0.002 중량%의 Sn; 최대 0.005 중량%의 Pb; 및 잔부에 필수적인 Zn을 포함하는 용융 아연도금욕.
- 제23항 또는 제24항에 있어서,0.005 내지 0.04 중량%의 Sb를 포함하는 용융 아연도금욕.
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