KR20040111214A - 볼트 너트 용융 아연 도금 처리방법 - Google Patents

볼트 너트 용융 아연 도금 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 볼트 너트 용융 아연 도금처리방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 조선 생산 작업시 파이프와 파이프, 파이프와 장비(MACHINERY)간의 연결부 작업 및 의장품 고정작업 등에 사용되는 볼트 너트로써, 현 전기 아연 도금 볼트 너트(ELEC. GAL'V BOLT NUT)를 사용함에 따른 폭로 부위 및 WET SPACE에서의 조기 발청등의 품질 문제가 발생되고 있어 내식성이 양호하고 선박용으로 적합한 용융 아연 도금으로 대체코져 함에 국내 도금 기술력 부재로 인한 적용이 어려워 용융 아연 도금 기술 및 공정 제반 조건을 개선 개발 적용함에 선박품질 향상에 따른 조선 산업의 획기적 발전을 도모하고자 하는 도금 방법에 관한 것이다.
본 발명은 전처리된 볼트/너트를 도금하는 도금공정과, 상기 도금된 볼트/너트를 원심분리기에 의해 탈루하는 탈루공정과, 상기 아연탈루된 볼트/너트를 냉각/후처리하는 냉각/후처리공정과, 이를 포장하여 배출하는 포장공정으로 이루어진 용융 아연 도금 볼트 너트의 도금처리방법에 있어서; 전처리된 볼트/너트를 도금온도 530∼535℃를 유지하며 도금로에서 30∼35초간 침적하여 볼트/너트를 용융 아연 도금하고, 상기 도금된 볼트/너트를 도금로에서 건져 탈루공정의 원심분리기로 4초내에 이송하며, 이송된 볼트/너트를 원심분리기에 의해 7 초이상 회전시켜 볼트/너트 스레드의 아연 탈루를 증대시킴으로서 아연도금 도막 두께를 조절하도록 되어 있다.

Description

볼트 너트 용융 아연 도금 처리방법{Treatment Technology of Hot-dip galvanized coating for Bolt/nut}
본 발명은 볼트 너트 용융 아연 도금 처리방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 조선 생산 작업시 파이프와 파이프, 파이프와 장비(MACHINERY)간의 연결부 작업 및 의장품 고정작업 등에 사용되는 볼트 너트로써, 현 전기 아연 도금 볼트 너트(ELEC. GAL'V BOLT NUT)를 사용함에 따른 폭로 부위 및 WET SPACE에서의 조기 발청 등의 품질 문제가 발생되고 있어 용융 아연 도금으로 대체코져 함에 국내 도금 기술력 부재로 인한 적용이 어려워 용융 아연 도금 기술 및 공정 제반 조건을 개선 개발 적용함에 선박품질 향상에 따른 조선 부품 산업의 획기적 발전을 도모하고자 하는 도금 방법에 관한 것이다.
ASTM 규격은 도 3 에 도시된 바와 같이, M10, M12, M16, M20, M30 등의 볼트/너트의 오버태핑 치수범위가 매우 정밀함을 알 수 있으며, 피막의 두께는 기본적인 나사치수 허용범위내에서 제한하고 있다.
그러나, 기존의 용융 아연 도금 볼트 너트의 도금 공정 및 조건은 전처리→도금(온도:545∼550℃/침적시간:50∼55초)→탈루(원심분리기/3∼4초)→냉각→후처리→포장 순으로 되어 있으며, 적용상 문제점으로는 현 국내 너트 오버 탭핑 생산 적용가능치수 및 볼트/너트 용융 아연 도금 기술 수준이 ASTM 규정 불만족으로 도금 정도 불량으로 인한 체결불량, 도금후 너트를 다시 탭핑을 행하더라도 유격증가로 인한 체결력 불량, 스레드(THREAD)부 BARE 현상발생 및 너트 겉돌림 현상 등의 문제점이 발생하여 선박용으로 적용이 불가하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 전기 아연 도금 보다 내식성이 우수한 용융 아연 도금 볼트 너트로의 대체 적용을 위한 용융 아연 도금 기술 및 제품 개발에 의거한 도금 공정 개발, 도금 작업 기준의 개발 정립, ASTM 규정 규격의 용융 아연 도금 적용 가능 개발품의 과제를 달성하고자 하는데 그 목적에 있는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 도금층의 균질화 및 너트 가공 개선에 따른 치수의 안정화를 통해 볼트/너트의 체결력을 향상시키고, 볼트/너트의 불량률을 최소화하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 볼트 너트의 용융 아연 도금 공정에 있어서; 볼트를 전처리와 도금 기준을 정한 도금과, 탈루 시간을 적용한 탈루(원심분리기)와 냉각/ 후처리 그리고 포장의 순으로 작업 공정을 수행하고, 너트는 전처리와 도금 기준을 정한 도금과, 탈루 시간을 적용한 1차 탈루(원심분리기)와 2차 탈루(탈 아연기)공정과, 냉각/ 후처리 그리고 포장의 순으로 작업 공정을 적용함으로 탈루 작업을 반복하는 것을 제공함에 있는 것이다.
도 1 은 용융 아연 도금 볼트 너트의 개발 전후 비교표
도 2 는 용융 아연 도금 볼트 너트의 도금 작업 기준 개발표
도 3 은 용융 아연 도금 적용을 위한 너트 오버 탭핑 치수 비교표
도 4 는 본 발명에 따른 용융 아연 도금 볼트/너트와 종래의 볼트/너트의 도금층 두께 균질화 결과를 보인 예시도
도 5 는 본 발명에 따른 용융 아연 도금 볼트/너트와 종래의 볼트/너트의 가공개선에 따른 치수 안정화 결과를 보인 예시도
종래의 아연욕의 재질은 철강재를 사용하고 있으며, 도금시 도금욕의 온도 및 도금욕의 조성이 전혀 변화가 없으면, 열역학적으로 도금욕중에 고용된 철은 과포화될 수가 없다. 그러나, 통상의 상업적 생산라인에서는 인입되는 피도금품에 의한 온도변화 및 도금욕의 성분변화는 일어날 수 밖에 없고, 이에 따라 주어진 조건에서의 철의 포화용해도가 실제 철농도보다 작게되면 과포화상태가 되어 드로스가생성되는 현상이 발생된다. 상기 드로스는 도금욕중 각종 철구조물이 침식, 용해되어 도금욕중의 아연 및 알루미늄성분과 결합함으로써 형성된 아연-철-알루미늄의 금속간 화합물로, 드로스의 생성은 미세한 결함을 유발하게 된다. 이와 같은 드로스의 생성은 통상적으로 ±5℃정도의 온도편차에서도 제품의 품질에 영향을 미칠정도로 생성되므로, 드로스의 생성을 억제하기 위해서는 도금욕의 온도관리범위 설정이 매우 중요하다. 또한, 용융아연도금의 외관상태는 피도금물의 도금의 디핑시 또는 인양시 불순물제거와 드로스 부착방지등에 따라 차이가 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 용융아연도금에서 발생되는 사항을 고려하여 ASTM 규정 규격의 용융 아연 도금 적용가능 개발품을 생산하는 것으로, 도금온도를 조절하여 도금피막형성 정도를 고려하고, 디핑시간을 조절하여 모재와 아연의 반응시간을 최적화하였으며, 공정간 단위시간을 최소화하여 아연응고시간을 단축하고, 너트 탈아연기공정을 추가하여 너트의 나사골에 잔존하는 아연의 탈루를 증대시킴으로써, 도금층의 균질화 및 볼트/너트 가공 개선에 따른 치수의 안정화를 이루도록 되어 있다.
이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 용융 아연 도금 볼트 너트의 개발 전후 비교표를, 도 2 는 용융 아연 도금 볼트 너트의 도금 작업 기준 개발표를 도시한 것으로, 볼트를 전처리와 도금 기준을 정한 도금과, 탈루 시간을 적용한 탈루(원심분리기)와 냉각/ 후처리 그리고 포장의 순으로 작업 공정을 수행하고, 너트는 전처리와 도금 기준을 정한 도금과, 탈루 시간을 적용한 1차 탈루(원심분리기)와 2차 탈루(탈 아연기)공정과, 냉각/ 후처리 그리고 포장의 순으로 작업 공정을 적용함으로 탈루 작업을 반복하는 것으로 구성되어진 것이다.
상기의 볼트와 너트의 도금 온도는 530∼535℃로 디핑 시간은 30∼35초 공정간 단위 시간 즉 도금로에서 원심 분리기까지 도달시간은 4초이내, 탈루 방법 및 시간은 원심 분리기를 이용하여 7초이상 그리고 너트 탈 아연기 공정을 적용하여 하는 것이다.
상기의 공정을 거침으로 인해 도금 기술의 효과는 다음과 같다.
도 3 은 용융 아연 도금 적용을 위한 너트 오버 탭핑 치수 비교표를 도시한 것으로, 도금 온도를 530∼535℃, 디핑 시간을 30∼35초로 조절하여 용융아연도금시의 최적의 반응온도 및 반응시간을 추구하므로, 도금 피막 형성 정도 제고가 되고, 수려한 피막을 형성할 수 있다. 또한, 장시간의 디핑시간(50∼55초)을 구비할 경우, 연속적인 반응에 의해 피막두께가 점차 증가되어 ASTM 의 허용 피막두께를 초과할 수 있으나, 본 발명의 도금온도 및 디핑시간, 탈루방법을 적용할 경우, ASTM 의 허용 피막두께를 초과하지 않는 범위내에서 피막의 두께가 형성된다.
또한, 공정간 단위시간을 줄임으로 인해 아연이 자연 응고되는 시간을 최소화 할 수 있으며, 이로 인해 원심분리기를 통한 아연탈루의 증대를 꾀할 수 있다. 즉, 볼트 너트의 아연피막 형성시 여분의 아연제거가 필수적이며, 특히 너트 스레드 부분에 있는 아연의 탈루가 볼트/너트의 품질에 매우 중요하므로, 응고시간을최소화하고, 원심분리기를 7초 이상 동안 장시간에 걸쳐 작동시켜 볼트 너트 스레드(THREAD)부의 잔여아연 탈루를 증대시킬 수 있으며, 너트의 탈 아연기 공정 적용은 너트 스레드(THREAD)부에 있는 아연의 탈루를 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 용융 아연 도금처리된 볼트/너트와 종래의 방법에 의해 도금처리된 볼트/너트의 외경, 내경, 도금두께 및 체결성을 대비하였으며, 이에 대한 결과는 [표1]과 같다.
[표 1]
상기에서와 같이, 도금 온도를 530∼535℃로 유지하고, 디핑 시간을 30∼35초로 조절하여 용융아연도금시의 최적의 반응온도 및 시간을 구비하도록 도금 처리한 본 발명에 따른 볼트/너트의 경우, 볼트/너트의 규격에 관계없이 모두 ASTM 규정 규격의 범위 예컨대, M30의 경우 볼트 외경이 29.80㎜(ASTM 규격범위 : 29.522-29.947), 볼트 유효경이 27.57㎜(ASTM 규격범위 : 27.462-27.674), 볼트 도금두께가 50-60㎛, 너트 내경이 26.70㎜(ASTM 규격범위 : 26.211-26.771), 너트 유효경이 27.90㎜(ASTM 규격범위 : 27.727-28.007), 너트 도금두께가 50-60㎛ 으로 모두 ASTM 규정 규격내의 범위에 해당됨을 알 수 있다.
이에 반하여, 도금 온도를 545∼550℃로 유지하고, 디핑 시간을 50∼55초로 조절하여 도금 처리한 종래의 볼트/너트는 볼트/너트의 규격에 관계없이 모두 ASTM 규정 규격의 범위를 초과 또는 미달하는 경향을 보이고 있음을 알 수 있다. 예컨대, M30의 경우 볼트 외경이 29.40㎜(ASTM 규격범위 : 29.522-29.947), 볼트 유효경이 27.86㎜(ASTM 규격범위 : 27.462-27.674), 볼트 도금 두께가 85-140, 너트 내경이 27.10㎜(ASTM 규격범위 : 26.211-26.771), 너트 유효경이 28.50㎜(ASTM 규격범위 : 27.727-28.007), 도금두께가 80-130㎛ 으로 모두 ASTM 규정 규격의 범위에 미달 및 초과하는 경향이 있으며, 특히 도금두께의 경우 현저한 차이가 있음을 알 수 있다. 상기와 같은 표 1 을 그래프에 의해 도시하면 도 4 및 도 5 와 같다.
그러므로 본 발명은 ASTM 규정에 준하는 볼트/너트 용융 아연 도금 생산기술을 개발 정립하므로써, 선박용 용융 아연 도금 볼트/너트 생산 적용가능함으로 인한 선박품질 향상, 조선산업의 국제 경쟁력 강화, 국내 용융 아연 도금 생산기술의 발전기여 등을 가져왔으며 장기적으로 볼 때 국내 아연도금 기술의 우위확보 및 생산 제품 수출에 적극적으로 기여할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 전처리된 볼트/너트를 도금하는 도금공정과, 상기 도금된 볼트/너트를 원심분리기에 의해 탈루하는 탈루공정과, 상기 아연탈루된 볼트/너트를 냉각/후처리하는 냉각/후처리공정과, 이를 포장하여 배출하는 포장공정으로 이루어진 용융 아연 도금 볼트 너트의 도금처리방법에 있어서;
    전처리된 볼트/너트를 도금온도 530∼535℃를 유지하며 도금로에서 30∼35초간 침적하여 볼트/너트를 용융 아연 도금하고,
    상기 도금된 볼트/너트를 도금로에서 건져 탈루공정의 원심분리기로 4초내에 이송하며,
    이송된 볼트/너트를 원심분리기에 의해 7초 이상 회전시켜 볼트/너트 스레드의 아연 탈루를 증대시킴으로서 아연도금 도막 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 용융 아연도금 볼트 너트의 도금처리방법.
  2. 제 1 항에 있어서;
    상기 원심분리기에 의해 아연탈루된 너트는 너트 탈아연기 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 아연도금 볼트 너트의 도금처리방법.
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