KR20090016852A - 표면품질이 우수한 용융아연도금강판, 합금화용융아연도금강판 및 이들의 제조방법 - Google Patents

표면품질이 우수한 용융아연도금강판, 합금화용융아연도금강판 및 이들의 제조방법 Download PDF

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Abstract

자동차용 강판 등으로 사용되고, 표면품질이 우수한 용융아연도금강판, 합금화 용융아연도금강판 및 이들의 제조방법이 제공된다.
이 용융아연도금강판은 냉연강판의 표면에 코팅된 니켈-텅스텐 합금 도금층,
상기 니켈-텅스텐 합금 도금층 상에 형성된 용융아연도금층을 포함하는 것이다.
본 발명에 따르면, 표면품질을 향상시킨 우수한 용융아연도금강판 및 합금화 용융아연도금강판을 제공할 수 있는 효과가 있다.
용융아연도금강판, 합금화 용융아연도금강판, 표면품질, 니켈-텅스텐 합금 도금층, 스팽글, 합금화도

Description

표면품질이 우수한 용융아연도금강판, 합금화 용융아연도금강판 및 이들의 제조방법{Hot dip galvanized steel sheet, galvannealed steel sheet having excellent surface property, and method for manufacturing the same}
본 발명은 자동차용 강판으로 주로 사용되는 아연도금강판에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 아연도금강판을 용융도금하기 전에 선도금하여 우수한 표면품질을 확보할 수 있는 용융아연도금강판, 합금화 용융아연도금강판 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 강판은 내식성, 젖음성, 도장성 등의 표면품질이 엄격하게 관리되고 있으나 강판의 고강도화를 위해 첨가되는 원소들에 의해 표면이 미려한 강판 표면을 확보하기가 어렵다는 것은 이미 잘 알려져 있는 사실이다. 따라서, 기존의 냉연강판으로는 고객의 요구를 만족시키는데 한계가 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 냉연강판에 아연도금을 적용하게 된다. 아연도금은 크게 용융아연도금과 합금화 아연도금으로 나누어지며, 용융아연도금강판 (GI 강판)은 두꺼운 도금층으로 인하여 내식성은 양호하나 도금층의 조대한 스팽클 (Spangle)로 인하여 도장 후 불균일한 도장면이 나타나므로 표면품질이 저하되는 문제를 가지고 있다.
또한, 합금화 아연도금강판(GA 강판)은 용접성은 양호하나 강도 향상을 위해 첨가하는 강도 향상원소(Si,Mn 등)들의 산화물에 의한 표면 미도금이 발생하며, 합금화온도 과다에 따른 파우더링 및 플레이킹과 같은 합금화 품질 불량의 문제를 가지고 있다.
합금화 아연도금강판에서 선도금 기술을 적용한 종래기술로는 일본 공개특허공보 평04-333552호 및 평04-346644호가 있다. 상기 종래기술에서는 Si: 0.2~0.5%와 P: 0.03~0.2%를 함유하는 고장력 강판에 Ni 도금층을 0.2~2g/m2 도금하고, 비산화성 분위기속에서 430~500℃, 30℃/s 이상의 승온속도로 급속 가열한 후 알루미늄을 0.05~0.25% 함유하는 아연 도금욕에서 용융도금하고, 와이핑 후, 20℃/s 이상의 승온속도로 470~550℃에서 급속 승온하고, 10~40초 동안 합금화 가열처리를 행하여 도금밀착성이 우수한 고장력 합금화 용융아연도금강판의 제조방법을 제안하고 있다.
그러나 상기 종래기술들은 용융아연도금강판의 스팽클(Spangle) 생성 효과 및 합금화용융아연도금강판의 미세한 표면 델타상 형성에 대한 고찰이 충분하지 않 다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 표면품질이 우수한 용융아연도금강판, 합금화 용융아연도금강판 및 이들의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉연강판의 표면에 코팅된 니켈-텅스텐 합금 도금층,
상기 니켈-텅스텐 합금 도금층 상에 형성된 용융아연도금층을 포함하는 표면품질이 우수한 용융아연도금강판에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 냉연강판의 표면에 코팅된 니켈-텅스텐 합금 도금층,
상기 니켈-텅스텐 합금 도금층 상에 형성된 합금화 용융아연도금층을 포함하는 표면품질이 우수한 합금화 용융아연도금강판에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 냉연강판의 표면에 전기도금법으로 니켈-텅스텐 합금 도금층을 10~2000mg/m2 형성한 후 소둔한 다음 알루미늄을 0.1~0.3% 함유한 아연도금욕에서 용융도금하는 것을 포함하며, 상기 니켈-텅스텐 합금 도금층은 니켈: 80~99.5중량% 및 텅스텐: 0.05~20중량%으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수 한 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 냉연강판의 표면에 전기도금법으로 니켈-텅스텐 합금 도금층을 10~2000mg/m2 형성한 후 소둔한 다음 알루미늄을 0.1~0.3% 함유한 아연도금욕에서 용융도금하고 500~530℃의 온도에서 합금화 가열처리를 행하는 것을 포함하며, 상기 니켈-텅스텐 합금 도금층은 니켈: 80~99.5중량% 및 텅스텐: 0.05~ 20중량%으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 냉연강판을 소지금속으로 하는 아연도금강판에 있어서 표면품질을 개선할 수 있는 방법을 연구하던 중, 아연도금강판을 용융도금하기 전에 니켈-텅스텐 합금을 선도금하여 소지금속과 아연도금층 사이에 니켈-텅스텐 합금 도금층을 형성시키면 아연도금강판에서 핵생성 사이트를 제공하여 스팽글을 미세하게 함으로써 도장 후 균일한 도장면을 확보할 수 있고, Si, Mn계 산화물의 형성을 억제하며, 합금화 용융아연도금강판에서 Fe와 Zn의 확산반응을 촉진하여 합금화도를 개선함으로써 우수한 표면품질을 확보할 수 있다는 것을 규명하고, 그 결과에 기초하여 본 발명을 완성하게 되었다.
이하, 본 발명의 표면품질이 우수한 용융아연도금강판 및 합금화 용융아연도금강판에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 용융아연도금강판은 냉연강판을 소지금속으로 하여 그 표면에 코팅된 니켈-텅스텐 합금 도금층을 가지며, 상기 니켈-텅스텐 합금 도금층 상에 형성된 용융아연도금층을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 합금화 용융아연도금강판은 냉연강판을 소지금속으로 하여 그 표면에 코팅된 니켈-텅스텐 합금 도금층을 가지며, 상기 니켈-텅스텐 합금 도금층 상에 형성된 합금화 용융아연도금층을 포함할 수 있다.
니켈과 텅스텐은 철족 금속으로서, 전기화학적으로 안정하여 내마모성 및 내식성을 확보하기 위하여 단독으로 코팅되어 사용되며, 텅스텐은 용융점 3382℃로 녹는점이 높아 전구의 필라멘트나 고내식 용도에 사용되는 금속이다. 따라서 두 금속을 합금 도금하면 자동차강판의 높은 내마모성 및 고내식성을 확보할 수 있는 ㄱ것이다.
상기 니켈-텅스텐 합금 도금층은 니켈: 80~99.5중량% 및 텅스텐: 0.05~20중량%로 이루어지고, 10~2000mg/m2의 부착량으로 도금층을 형성시킨다. 상기 도금층 중 니켈 함량이 80중량% 미만인 경우에는 목표로 하는 스팽글 크기 및 합금화도를 확보할 수 없는 반면, 99.5중량%를 초과하는 경우에는 텅스텐과의 복합적인 효과를 기대하기 어렵다.
또한, 도금층 중 텅스텐의 함량이 0.05중량% 미만인 경우에는, 본 발명에서 목표로 하는 스팽글 크기 및 합금화도를 확보할 수 없는 반면, 20중량%를 초과하는 경우에는 더 이상의 개선효과를 나타내지 못하므로 도금층 중 텅스텐의 함량은 0.05~20중량%인 것이 바람직하다.
아연도금강판에 대한 니켈-텅스텐 합금 도금층의 부착량이 10 mg/m2미만인 경우에는 표면에 극히 적은 부분만 도금이 되므로 본 발명에서 목표로 하는 스팽글 크기 및 합금화도를 확보할 수 없는 반면, 2000mg/m2을 초과하는 경우에는 표면품질의 개선대비 생산성이 감소되고 제품원가 상승을 초래하므로 상기 니켈-텅스텐 합금 도금층의 부착량은 10~2000mg/m2인 것이 바람직하다.
또한, 상기 니켈-텅스텐 합금 도금층은 니켈: 95~99.9중량% 및 텅스텐: 0.1~5중량%로 이루어지고, 20~200mg/m2의 부착량으로 도금층을 형성시키는 것이 보다 바람직하다.
이하, 본 발명의 표면품질이 우수한 용융아연도금강판 및 합금화 용융아연도 금강판의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 아연도금강판 제조방법의 공정을 나타내는 개요도이다. 열연강판을 냉간압연한 소지금속을 알칼리,전해탈지 후 연마브러시와 피클링을 통해 표면의 산화층을 제거한 후 전기도금법으로 니켈-텅스텐 합금 도금층을 10~2000mg/m2 형성하고, 790~820℃의 환원성 소둔로에서 가열과 냉각과정을 거친 다음 알루미늄을 0.1~0.3% 함유한 아연도금욕에 침지하여 120~150mg/m2의 도금량을 확보하여 용융아연도금강판을 제조한다. 추가로 아연도금욕에서 90~120mg/m2의 도금량을 확보한 후 500~530℃에서 20~30초 가량의 승온,냉각 과정을 통하여 합금화용융아연도금강판을 제조하는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 아연도금강판을 용융도금하기 전에 니켈-텅스텐 합금 도금층을 형성시킴으로써 표면품질을 향상시킨 우수한 용융아연도금강판 및 합금화 용융아연도금강판을 제공할 수 있는 효과가 있다.
(실시예)
하기 표 1과 같은 화학성분을 갖는 소지금속 1 및 2를 하기 표 2의 니켈-텅스텐 도금 조업조건으로 전처리에서 선도금을 실시하였다.
소둔로에서 790~820℃로 가열하여 재질을 확보한 후 알루미늄을 0.1~0.3% 함 유한 아연도금욕에 침지하여 용융아연도금을 행하여 발명예 2 및 발명예 4를 제조하였으며, 합금화 처리를 실시하여 각각 발명예 1 및 발명예 3를 제조하였다.
반면, 비교예 2 및 비교예 4는 니켈-텅스텐 합금 도금처리하지 않은 용융아연도금강판이고, 비교예 1 및 비교예 3은 니켈-텅스텐 합금 도금처리를 한 합금화 용융아연도금강판이다.
상기에서 준비된 발명예(2,4) 및 비교예(2,4)의 스팽글 크기는 FGS 측정법과 유사하게 단위길이 1mm 의 직선을 그은 후 그 길이 이내에 들어오는 스팽클의 수를 서로 나누어 크기를 측정하였다. 발명예(1,3) 및 비교예(1,3)의 합금화도는 X-Ray를 도금층에 조사하여 발생되는 소프트(Soft) X-Ray의 강도를 가지고 합금화 정도를 측정하는 XRF 측정기를 이용하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
구분 C Mn Si Al P Ti Nb
소지금속1 0.059 2.23 0.977 0.047 0.013 0.003 0.022
소지금속2 0.147 1.91 1.474 0.034 0.015 0.004 0.023
구분 니켈 텅스텐 붕산 온도 PH 전류 밀도 도금 시간 유속
조건 99% 1% 35g 60℃ 2.5 12.5A/dm2 3~4sec 1.5m/sec
구분 항목 소지금속1 소지금속2
Ni-W처리 Ni-W무처리 Ni-W처리 Ni-W무처리
GA GI GA GI GA GI GA GI
순서 발명예1 발명예2 비교예1 비교예2 발명예3 발명예4 비교예3 비교예4
실험 조건 알칼리 탈지 NaOH 2.5%, 50℃ 용액에 침지하여 탈지
연마브러시 HOTANI 연마브러시 3Set 사용 (회전수:1200rpm, 압하향:3mm)
피클링 HCl 5%, 60℃ 용액에 3초간 침지
Ni-W부착량 99mg/m2 99mg/m2 - - 102mg/m2 102mg/m2 - -
소둔온도 793℃ 790℃ 793℃ 790℃ 824℃ 821℃ 824℃ 821℃
합금화온도 511℃ - 511℃ - 518℃ - 518℃ -
실험 결과 스팽글 사이즈 - 43㎛ - 313㎛ - 56㎛ - 334㎛
합금화도 11.79% - 10.10% - 13.04% - 10.22% -
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 니켈-텅스텐 합금 도금처리를 한 용융아연도금강판인 발명예 (2,4)의 경우에는 스팽글 크기 43㎛ 및 56㎛로서, 니켈-텅스텐 합금 도금처리를 하지 않은 비교예(2,4)의 스팽글 크기 313㎛ 및 334㎛ 보다 미세한 스팽글 크기를 나타내었고, 따라서, 도장 후 우수한 표면품질을 확보할 수 있음을 잘 알 수 있다.
또한, 니켈-텅스텐 합금 도금처리를 한 합금화 용융아연도금강판인 발명예 (1,3)의 경우에는 합금화도 11.79% 및 13.04%로서, 니켈-텅스텐 합금 도금처리를 하지 않은 비교예(1,3)의 합금화도 10.10% 및 10.22% 보다 높은 합금화도를 나타내었고, 따라서, 표면품질이 향상된 우수한 합금화 용융아연도금강판을 확보할 수 있음을 잘 알 수 있다.
도 2는 니켈-텅스텐 합금 도금처리재와 무처리재의 용융아연도금강판 및 합금화 용융아연도금강판의 SEM 사진으로서, 용융아연도금강판의 경우 니켈-텅스텐이 아연도금층 아래에서 핵생성 사이트를 제공하여 스팽글의 크기를 줄이고, 합금화용융아연도금강판의 경우 Al의 균일한 억제층 형성을 도와 합금화를 촉진할 수 있는 것이다.
도 3은 니켈-텅스텐 합금의 도금 처리재와 무처리재의 용융아연도금강판 및 합금화 용융아연도금강판의 표면 사진이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아연도금강판 제조방법의 공정을 나타낸 개요도이다.
도 2는 니켈-텅스텐 합금의 도금 처리재와 무처리재의 용융아연도금강판 및 합금화 용융아연도금강판의 SEM 사진이다.
도 3은 니켈-텅스텐 합금의 도금 처리재와 무처리재의 용융아연도금강판 및 합금화 용융아연도금강판의 표면 사진이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1: 페이오프릴(Pay-Off Reel, POR), 2: 레이저 웰더(Laser Welder), 3: 알칼리 탈지(Alkali-Cleaning, ACT), 4: 전해탈지(Electro-Cleaning, ECT), 5: 피클링 (Pickling), 6: Ni-W 도금유닛(Ni-W Plating Unit), 7: 열처리로(Furnace), 8: 아연 도금욕(Zn Pot), 9: 냉각탑(Cooling Tower, CT), 10: 스킨패스밀(Skin Pass Mill, SPM),11: 후처리 탱크(Post-treatment Tank), 12: 텐션릴(Tension Reel, TR)

Claims (6)

  1. 냉연강판의 표면에 코팅된 니켈-텅스텐 합금 도금층,
    상기 니켈-텅스텐 합금 도금층 상에 형성된 용융아연도금층을 포함하는 표면품질이 우수한 용융아연도금강판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 니켈-텅스텐 합금 도금층은 니켈: 80~99.5중량% 및 텅스텐: 0.05~20중량%으로 이루어지고, 도금부착량이 10~2000mg/m2인 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 용융아연도금강판.
  3. 냉연강판의 표면에 코팅된 니켈-텅스텐 합금 도금층,
    상기 니켈-텅스텐 합금 도금층 상에 형성된 합금화 용융아연도금층을 포함하는 표면품질이 우수한 합금화 용융아연도금강판.
  4. 제3항에 있어서, 상기 니켈-텅스텐 합금 도금층은 니켈: 80~99.5중량% 및 텅스텐: 0.05~20중량%으로 이루어지고, 도금부착량이 10~2000mg/m2인 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 합금화 용융아연도금강판.
  5. 냉연강판의 표면에 전기도금법으로 니켈-텅스텐 합금 도금층을 10~2000mg/m2 형성한 후 소둔한 다음 알루미늄을 0.1~0.3% 함유한 아연도금욕에서 용융도금하는 것을 포함하며, 상기 니켈-텅스텐 합금 도금층은 니켈: 80~99.5중량% 및 텅스텐: 0.05~20중량%으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법.
  6. 냉연강판의 표면에 전기도금법으로 니켈-텅스텐 합금 도금층을 10~2000mg/m2 형성한 후 소둔한 다음 알루미늄을 0.1~0.3% 함유한 아연도금욕에서 용융도금하고 500~530℃의 온도에서 합금화처리를 행하는 것을 포함하며, 상기 니켈-텅스텐 합금 도금층은 니켈: 80~99.5중량% 및 텅스텐: 0.05~20중량%으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법.
KR1020070081135A 2007-08-13 2007-08-13 표면품질이 우수한 용융아연도금강판, 합금화용융아연도금강판 및 이들의 제조방법 KR20090016852A (ko)

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KR101253818B1 (ko) * 2009-12-29 2013-04-12 주식회사 포스코 표면특성이 우수한 열간 프레스용 용융아연도금강판, 이를 이용한 열간 프레스 부재 및 이들의 제조방법

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