KR20090023213A - 용융도금강재의 표면개질 처리방법 및 표면개질된 용융금속도금강재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용융도금된 강재의 표면에 하지밀착성, 내알칼리성, 내결로방청성, 덧칠밀착성, 내손상성이 뛰어난 표면개질피막층을 형성하는 것으로, 강재에 실시된 금속용융도금 표면에, 이것이 활성을 가지는 동안에 (A) 콜로이드 분산물; (B) 상기 콜로이드(A)와는 금속종류가 다른 추가 콜로이드 성분(a) 및/또는 상기 콜로이드 분산물의 금속과 다른 금속의 염기성 화합물 성분(b); 및 필요에 따라 (C) 알칼리 또는 알칼리토류 금속 화합물 성분;을 함유하는 수성처리액을 접촉시켜서 표면개질피막층을 형성한다.
용융도금, 표면개질, 콜로이드 분산물
Description
본 발명은 용융도금 강재(鋼材)의 표면개질 처리방법 및 표면개질된 용융금속 도금강재에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 의해, 건축재료, 자동차 부품 및 가정용 전기제품용 고내식성 재료로서 유용한 표면개질된 용융금속 도금강재를 제조할 수 있다.
용융도금강재는, 표면청정화한 강재를 용융한 도금금속조에 침지하고, 소정의 도금두께로 제어한 후에 냉각하여 제조된다. 또한, 강재의 기능을 향상시키기 위하여, 용융상태의 도금표면에 대한 처리나 냉각후에 크로메이트(chromate) 처리와 같은 후처리를 실시하는 경우가 많다.
용융상태의 도금표면에 대한 처리는, 용융아연 도금강판의 경우에는 종래부터 알려져 있으며, 스팽글(spangle) 제어, 흑변(黑變) 대책, 화성성(化成性)의 향상, Ni 플래시 효과, 내식성 향상 등의 기능부여를 목적으로 하고 있다. 처리방법으로는 수용액 분무, 금속 및/또는 금속산화물 분말 스프레이 등이 알려져 있다.
수용액 분무 및 금속 및/또는 금속산화물 분말 스프레이에 대해서는 아래의 종래기술이 알려져 있다.
1. 수용액 분무법
(1) 인산 암모늄, 인산 나트륨 수용액 등을 이용하는 스팽글 제어방법(예를 들어, 일본특허공개 평7-18399호 공보, 일본특허공개 평11-100653호 공보)
(2) 코발트, 철의 질산염, 염화물을 이용하는 흑변 대책법(예를 들어, 일본특허공개 소62-156272호 공보, 일본특허공개 2001-140052호 공보)
(3) 인산염 수용액을 이용하는 화성성 향상법(예를 들어, 일본특허공개 평8-260123호 공보)
(4) (황산, 질산, 인산, 불산 등)과 (Ni 화합물 또는 Ni 금속) 수용액을 이용하여 Ni 플래시 효과를 얻는 방법(예를 들어, 일본특허공개 평8-296014호 공보)
2. 금속 및/또는 금속산화물 분말 스프레이법
(1) Al, Zn, Si, Zr, Mg 등의 산화물을 사용하는 스팽글 제어법(예를 들어, 일본특허공개 소63-157849호 공보)
(2) 염기성 화합물이나 다가 금속염분말을 이용하는 내식성 향상법(예를 들어, 일본특허공개 2002-256405호 공보)
이 기술들 중, 수용액 분무에 의한 처리는, 수용액 중의 약제 성분을 도금층 표면에 부착 또는 환원석출시켜, 목적으로 하는 기능을 발현시키는 이 물질의 형성을 노린 것이다. 금속 및/또는 금속산화물 분말 스프레이에 의한 처리는, 용융도금과 이들의 금속성분의 금속간 화합물을 형성, 또는 금속성분의 부착에 의해 목적으 로 하는 기능 발현을 꾀한 것이다.
하지만, 지금까지 검토되었던 수용액 분무처리의 약제 성분계의 경우, 도금 표면에 목적으로 하는 성분을 핵으로서 부착시킨 것으로서, 표면에 약제성분끼리의 네트워크 형성에 의해 치밀한 고기능성 피막을 형성하려는 본 발명의 취지와는 근본적으로 다른 것이며, 내알칼리성도 확보하기 어렵다. 또한, 금속 및/또는 금속산화물 분말 스프레이의 경우에도, 도금표면 처리에 대한 생각이 본 발명의 취지와 근본적으로 다르고, 또한 이 경우, 스프레이양이 적으면 전면 피복이 불가능하여 마찬가지로 내알칼리성을 확보하기 어려워지고, 너무 많으면 기재와의 밀착력에 문제가 발생하는 경우가 있다.
또한, 도금강재는 도금에 의해 강재의 내식성능을 향상시키는 것인데, 일시방청, 고내식, 도장 하지(下地), 내지문, 접착성 등의 기능을 부여하기 위해서는 후처리가 실시되고 있다. 이 때, 도금후의 냉각을 포함한 처리과정에서의 여러가지 조업 요인에 의해, 표면에 형성된 산화물 등의 불규칙적인 성상에 기인한 반응성 차이에 따른 제품 품질불량이 발생하는 경우가 있다. 특히, 근래 환경대책으로서 채용이 확대되고 있는 크로메이트 대체처리에서는, 대체처리제의 낮은 에칭성에 기인하여 도금표층성상의 영향을 받기 쉬워, 처리불량 등의 발생이 우려되고 있다.
본 발명은, 용융금속도금이 실시된 강재의 표면에 뛰어난 하지밀착성, 내알칼리성, 내결로방청성, 덧칠밀착성 및 내손상성을 가지는 표면개질피막층을 형성하는 방법, 및 그에 의해 상기의 뛰어난 특성을 가지는 표면개질된 용융금속 도금강재를 제공하려는 것이다.
본 발명의 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법은, 강재의 표면에 용융금속도금을 실시하여 형성된 금속도금층이 활성상태에 있는 동안에, 이 금속도금층의 표면에, (A) 금속성분을 함유하는 콜로이드 분산물의 1종으로 이루어지는 제1 성분과, (B) 상기 제1 성분(A) 중의 콜로이드 분산물과는 그것에 함유되는 금속성분이 다른 종류인 금속성분을 함유하는 콜로이드 분산물의 1종 이상으로 이루어지는 추가 콜로이드 성분(a) 및 상기 제1 성분(A)용 콜로이드 분산물에 함유되는 금속성분과 다른 종류의 금속의 염기성 화합물의 1종 이상으로 이루어지는 염기성 화합물 성분(b) 중 어느 하나 또는 양쪽 모두로 이루어지는 제2 성분을 함유하는 수성처리액을 접촉시켜, 상기 금속도금층 위에 표면개질피막층을 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법에 있어서, 상기 활성상태에 있는 금속도금층이 그 융점보다 50℃ 높은 온도로부터 상기 융점보다 50℃ 낮은 온도까지의 온도범위내에 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법에 있어서, 상기 제1 성분(A) 중의 금속성분 함유 콜로이드 분산물이 실리카졸, 알루미나졸, 티타니아졸 및 지르코니아졸로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법에 있어서, 상기 제2 성분(B)용 추가 콜로이드 성분(a)에 함유되는 금속성분 함유 콜로이드 분산물이, 실리카졸, 알루미나졸, 티타니아졸 및 지르코니아졸로부터 선택되며, 단 상기 제1 성분(A)에 함유되는 콜로이드 분산물과는 금속성분에 있어서 서로 다른 것인 것이 바람직하다.
본 발명의 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법에 있어서, 상기 제2 성분(B)용 염기성 화합물 성분(b)에 함유되는 염기성 화합물이, 티탄, 바나듐, 지르코늄, 몰리브덴, 텅스텐, 실리콘 및 알루미늄으로부터 선택되며, 단 상기 제1 성분(A)에 함유되는 콜로이드 분산물의 금속성분과는 다른 종류의 금속의 염기성 화합물로부터 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명의 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법에 있어서, 상기 수성처리액에 함유되는 제1 성분(A)과 제2 성분(B)의 배합비가, 금속산화물의 몰비로 환산하여 100:10~100:100의 범위내에 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법에 있어서, 상기 수성처리액이 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속의 화합물로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 제3 성분(C)을 더욱 함유하고 있어도 된다.
본 발명의 용융금속 도금강재의 표면개질 방법에 있어서, 상기 제3 성분(C) 에 함유되는 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속이 리튬, 마그네슘 및 칼슘으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명의 용융금속 도금강재의 표면개질 방법에 있어서, 상기 수성처리액에 함유되는 제1 성분과 제3 성분의 배합비가, 금속산화물의 몰비로 환산하여 100:5~100:20의 범위내에 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 용융금속 도금강재의 표면개질 방법에 있어서, 상기 용융금속도금이 용융아연도금, 합금화 용융아연도금, 용융아연-알루미늄 합금도금, 용융 알루미늄 도금, 또는 용융주석계 합금도금인 것이 바람직하다.
본 발명의 용융금속 도금강재의 표면개질 방법에 있어서, 상기 표면개질피막의 피막량이 5~150mg/m2인 것이 바람직하다.
본 발명의 표면개질된 용융금속 도금강재는, 강재로 이루어지는 기재와, 이 기재의 표면 상에 용융금속도금에 의해 형성된 금속도금층과, 이 금속도금층 위에 형성된 표면개질피막층을 가지고, 상기 표면개질피막층이, 상기 용융금속도금에 의해 형성된 금속도금층이 활성상태에 있는 동안에 이 금속도금층의 표면에, (A) 금속성분을 함유하는 콜로이드 분산물의 1종으로 이루어지는 제1 성분과, (B) 상기 제1 성분(A) 중의 콜로이드 분산물과는 그것에 함유되는 금속성분이 다른 종류인 금속성분 함유 콜로이드 분산물의 1종 이상으로 이루어지는 추가 콜로이드 성분(a) 및 상기 제1 성분(A)용 콜로이드 분산물에 함유되는 금속성분과 다른 종류의 금속의 염기성 화합물의 1종 이상으로 이루어지는 염기성 화합물 성분(b)으로부터 선택 된 적어도 1종 이상으로 이루어지는 제2 성분을 함유하는 수성처리액을 접촉시킴으로써 형성된 것인 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 표면개질된 용융금속 도금강재에 있어서, 상기 표면개질피막층 형성용 수성처리액이 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속의 화합물의 1종 이상을 더욱 함유하고 있어도 된다.
본 발명은, 용융도금표면이 활성인 상태에서 콜로이드 분산체를 주성분으로 한 혼합수성매체로 처리하고, 표면개질에 의해 고기능 박막피막을 형성시킨 것이며, 처리/장치의 간이성, 다기능 발휘, 환경부하경감 대체처리로서의 활용, 또한 용융도금강재 전반에 대한 적용이 가능하다는 범용성으로부터 공업적인 효과도 매우 크다.
본 발명의 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법에 있어서, 강재표면에 용융금속도금을 실시하여 형성된 금속도금층이 활성상태에 있는 동안에, 이 금속도금층의 표면에 소정의 성분을 함유하는 표면개질용 수성처리액을 접촉시켜서 상기 금속도금층 위에 표면개질피막층을 형성한다.
상기 표면개질용 수성처리액은, (A) 금속성분을 함유하는 콜로이드 분산물의 1종으로 이루어지는 제1 성분과, (B) 상기 제1 성분(A) 중의 콜로이드 분산물과는 그것에 함유되는 금속성분이 다른 종류인 금속성분을 함유하는 콜로이드 분산물의 1종 이상으로 이루어지는 추가 콜로이드 성분(a) 및 금속의 염기성 화합물의 1종 이상으로 이루어지는 염기성 화합물 성분(b) 중 어느 하나 또는 양쪽 모두로 이루어지는 제2 성분과, 물을 함유하는 것이다.
본 발명의 방법에 있어서, 강재의 형상에는 제한이 없고, 예를 들어 강띠, 강판, 강덩어리, 강블록, 강파이프, 강선재를 포함한다. 강재의 조성에 대해서도 특별한 제한이 없고, 예를 들어 극저탄소강(極低炭素鋼) 및 크롬함유강 등을 포함한다.
본 발명의 방법에 있어서, 강재에 실시되는 용융금속도금의 금속종류 및 조성에 대해서도, 용융도금에 이용되는 것인 한 특별한 제한이 없고, 예를 들어 용융아연도금, 합금화 용융 아연도금, 용유아연-알루미늄 합금도금, 용융 알루미늄 도금, 또는 용융주석계 합금도금 등을 포함한다.
상기 용융금속도금층의 활성상태란, 상기 용융금속도금층의 융점보다 50℃ 높은 온도에서부터 상기 융점보다 50℃ 낮은 온도까지의 온도범위에 있는 상태를 의미한다. 예를 들어, 용융아연도금층의 경우, 그 활성상태는 그 융점 약 420℃±50℃, 즉 370~470℃의 온도범위에 있는 것이 바람직하고, 약 420℃±30, 즉 390~450℃의 범위내에 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 55% Al-Zn 용융도금층의 경우, 그 융점 약 550℃±50℃, 즉 500~600℃의 온도범위 내에 있는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 융점 약 550±30℃, 즉 520~580℃이다. 본 발명의 방법에 있어서, 용융금속도금층의 온도가 그 융점 +50℃보다 높으면, 에너지 비용상의 불이익을 발생시키는 경우가 있고, 또한 그 융점 -50℃보다 낮으면, 얻어지는 표면개질피막층의 품질이 충분하지 않게 되어, 예를 들어 표면개질피막층의 하지밀착성 등이 불충분해지는 경우가 있다.
용융아연도금의 경우, 표면개질처리를 도금금속의 융점 이상의 온도에서 실시하였을 때에는, 수성처리액 중의 약제 성분이 핵이 되어 제로스팽글(zero-spangle) 외관을 부여할 수 있고, 또한 그것을 융점보다 낮은 온도에서 실시하였을 때에는, 스팽글 형상 외관을 부여할 수 있다. 즉, 아연도금 표면외관을, 수성처리액에 의한 표면개질처리가 실시될 때의 용융금속도금의 표면온도에 따라 선택조정할 수 있다.
또한, 표면개질처리는 용융금속도금 표면에 아직 견고한 산화물막이 형성되어 있지 않은 활성상태에서 실시되기 때문에, 개질피막은 균일하고 안정적인 상태로 형성된다.
본 발명의 방법에 이용되는 수성처리액에 함유되는 제1 성분(A)은, 금속성분을 함유하는 콜로이드 분산물의 1종으로 이루어지는 것이며, 그것이 콜로이드 분산물인 한 그 금속성분의 종류, 조성에 특별한 이점은 없다. 상기 제1 성분(A)용 콜로이드 분산체의 금속성분에는 규소가 포함된다. 본 발명의 방법에 사용되는 제1 성분(A)용 금속함유 콜로이드 분산물은, 실리카졸, 알루미나졸, 티타니아졸 및 지르코니아졸로부터 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법에 사용되는 제2 성분(B)은, 추가 콜로이드 성분(a) 및 염기성 화합물 성분(b) 중 어느 하나 또는 양쪽 모두로 이루어지는 것이다. 추가 콜로이드 성분(a)은 제1 성분(A)용 콜로이드 분산체와는 그것에 함유되는 금속성분이 다른 종류인 금속성분을 함유하는 콜로이드 분산물의 1종 이상으로 이루어지는 것 이다. 여기서 금속성분이란 규소를 포함하는 것이다. 추가 콜로이드 성분(a)에 함유되는 금속성분함유 콜로이드 분산물은, 실리카졸, 알루미나졸, 티타니아졸 및 지르코니아졸로부터 선택되며, 단 그것과 함께 사용되는 제1 성분(A)에 함유되는 콜로이드 분산물과는 금속성분이 서로 다른 것이다.
본 발명의 방법에 사용되는 제2 성분(B)용 염기성 화합물 성분(b)은, 금속의 염기성 화합물의 1종 이상으로 이루어지는 것으로서, 이 염기성 화합물은 그것이 산과 반응하여 염기를 생성하는 화합물인 한 특별히 제한은 없다. 여기서 금속이란 규소를 포함한다. 이와 같은 염기성 화합물 성분(b)용 염기성 화합물은, 티탄, 바나듐, 지르콘, 몰리브덴, 규소 및 알루미늄의 염기성 화합물로부터 선택되는 것이 바람직하고, 구체적으로 나열하면, 티탄, 바나듐, 지르콘, 몰리브덴, 텅스텐, 규소 및 알루미늄의 산화물(예를 들어, 규산소다), 수산화물(예를 들어, 수산화 알루미늄), 산소산염(예를 들어, 몰리브덴산 암모늄) 및 탄산염(예를 들어, 탄산 질르코늄암모늄) 등으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법에 사용되는 수성처리액에는, 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속 화합물로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 제3 성분(C)을 더욱 함유하고 있는 것이 바람직하다. 제3 성분(C)용 화합물로서는 그것이 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속이면 되는데, 바람직하게는 리튬, 마그네슘, 칼슘의 질산염이 사용된다.
본 발명의 방법에 있어서, 수성처리액과 활성상태에 있는 용융금속도금층의 표면이 접촉하면, 용융금속도금층 위에 형성된 수성처리액층은 바로 가열, 건조되어, 표면개질피막층이 형성된다. 이 표면개질피막층의 형성에 있어서, 제1 성분(A) 은 피막의 주골격을 구성하고, 제2 성분(B)(추가 콜로이드 성분(a) 및/또는 염기성 화합물 성분(b))은 피막의 보조골격을 구성하며, 제3 성분(C)이 포함될 때는 그것이 상기 주골결 및 보조골격 안에 혼입되는 것으로 생각할 수 있다.
제1 성분(A)용 콜로이드 분산물에, 그것에 함유되는 금속성분과 다른 종류의 금속을 함유하는 제2 성분(B)(추가 콜로이드 성분(a) 및/또는 염기성 화합물 성분(b))을 사용함으로써, 얻어지는 표면개질피막층의 피막구조가 강화되는 것으로 추측되며, 그것이 상기와 같이 특정된 제1 성분(A)과 제2 성분(B)을 병용하는 것에 의한 효과일 것이다.
피막구조 형성의 메커니즘은 아래와 같이 추정된다.
(1) 용융도금금속이 표면활성인 상태에서 수성처리액 중의 성분과 접촉하는 것.
(2) 물 존재하, 도금금속표면에 도금금속과 콜로이드 성분을 중심으로 한 각종 화합물이 반응한 수화물 중간체가 형성되는 것.
(3) 고온조건하, 탈수축합반응을 동반하여 산소기를 통한 도금금속과의 강고한 결합이 형성되는 것.
(4) 더욱이 콜로이드 성분, 염기성 화합물 성분의 수화물 중간체를 경유한 탈수축합반응에 의한 네트워크 결합을 반복하면서 입체그물코 구조가 형성되는 것.
(5) 또한 처리매체안에 알칼리·알칼리토류 금속이 포함되는 경우에는, 이 그물코 구조 안에 그 금속이 혼입되는 것.
(6) 도금 최표층에 개질된 박막피막이 형성되는 것.
이 때, 상술한 바와 같이, 용융금속도금층을 철, 코발트, 니켈 화합물 등의 수용액으로 처리하여도, 고온상태에서 금속성분이 환원석출하고, 그것이 핵물질로서 용융금속도금층의 표면에 부착하여 버려, 이 때문에 상술한 바와 같이 수화물 중간체를 경유하여 네트워크 피막구조의 형성에까지는 이르지 않는다.
또한, 콜로이드 금속성분의 염기성 화합물 수용액만으로 처리하였을 경우, 1) 탄산 지르코늄 암모늄과 같이 열조건하에서 쉽게 분해하여 금속산화물 구조 골격을 형성하는 것, 및 2) 규산염, 과산화금속염 등과 같이 수용액 안에서 수산기·옥소수산기·페르옥소기 배위구조를 형성하는 것은, 물·열조건에서 처리함으로써 박막 피막이 형성된다. 이는, 물·열조건에서 형성된 구조물이 수응집보유력에 의해 수화물 중간체를 형성하고, 이것을 경유하여 탈수·축합반응이 진행되는 것으로 생각된다. 하지만, 수용액 성분만으로 처리하여 형성된 피막은, 콜로이드 분산체를 주골격으로 하여 형성된 피막과 비교하여 내알칼리성, 덧칠도장성 등의 기능이 열화한 결과를 나타내었다. 그 원인은 명확하지 않지만, 콜로이드에 의해 형성된 피막의 경우, 콜로이드의 응집체에 기인한다고 생각되는 요철이 표면에 확인되어, 그에 의해 골격구조 형성 프로세스, 그리고 형성된 골격구조의 형태에 차이를 만들어내는 것에 의한 것으로 추측된다.
피막구조형성에서의 제1 성분(A)의 콜로이드 분산체의 역할을 정리하면 다음과 같다.
(1) 콜로이드 입자의 강한 수분자 응집보유력에 의해, 고온활성 상태에서도 준안정적인 수화물 중간체로서 존재하고, 탈수·축합반응을 경유하여 피막구조골격 의 형성에 기여한다.
(2) 콜로이드는 수매체 안에서 응집체로서 존재하고 있으며, 물·열조건하에서 처리되었을 경우, 응집체 코어부에서의 탈수·축합반응과 응집체 외곽부에서의 기재나 다른 응집체 또는 염기성 화합물과의 탈수·축합반응에 의해, 요철형상의 형성이나 치밀하고 견고한 피막형성에 기여한다.
이와 같이 하여 형성된 박막피막의 발현기능으로는, 하지밀착성, 내알칼리성, 내결로방청성, 덧칠밀착성, 내손상성 등을 들 수 있으며, 이 기능들은 형성된 피막구조 및 조성에 기인하는 것으로 추측된다.
하지밀착성은, 물존재하, 고온이며 표면활성인 도금금속과 콜로이드를 주성분으로 한 약제성분과의 수화물 중간체의 탈수축합을 경유하여 형성된 산소기를 통한 결합의 견고함에 의해, 내알칼리성은, 도금표면에 치밀하게 형성된 박막피막의 배리어성, 그리고 그 피막을 구성하고 있는 콜로이드를 주골격으로 한 입체그물코 구조 안에서, 보조골격성분 금속을 함유한 구조로서 구축되는 것에 의한 구조골격의 강화에 의한 것으로 생각된다.
내결로방청성은, 도금표면에 치밀하게 형성된 박막피막의 배리어성, 피막의 입체그물코 구조 안에 혼입된 알칼리·알칼리토류 금속성분의 작용에 의해, 덧칠밀착성은, 콜로이드 분산체의 응집물에 의한 피막구조의 요철모양에 기인한 앵커효과(anchor effect), 형성된 그물코 골격구조, 그리고 박막피막 최표층에 생성되어 있는 관능기의 반응성에 의해, 양호한 밀착성을 확보하는 것으로, 또한 내손상성은, 도금표면개질에 의해 형성된 무기계 산화물 피막 자체의 물리적 특성에 기인하 는 것으로 생각된다.
본 발명의 방법에 사용되는 수성처리액에 있어서, 그것에 함유되는 제1 성분(A)과 제2 성분(B)의 배합비는, 각각의 배합량을 금속산화물의 몰량으로 환산하여 산출된 몰비가 100:10~100:100의 범위내가 되도록 특정되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100:30~100:70이다. 제1 성분(A)과 제2 성분(B)의 배합비가 상기 금속산화물의 몰비로 환산하여 100:10~100:100의 범위를 벗어나면, 얻어지는 표면개질피막층에 형성되는 주골격 및 보조골격에 의해 구성되는 구조가, 본 발명의 목적을 달성하는 기능특성을 발휘하기에 부적절해지는 경우가 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 수성처리액이 제3 성분(C)을 포함할 때, 제1 성분(A)의 제3 성분(C)에 대한 배합비는, 각각의 성분의 배합량을 함유금속의 산화물의 몰비로 환산하였을 때의 몰비가 100:5~100:20의 범위내에 있도록 조제하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100:10~100:15이다. 제3 성분(C)의 배합량이 매우 적어지면((A)/(C)의 비가 100/5보다 커지면), 얻어지는 표면개질피막층의 내결로방청성이 불충분해지는 경우가 있으며, 또한 그것이 너무 많아지면((A)/(C)의 비가 100/20보다 작아지면), 처리액의 분산 균일성이 불충분해지는 경우가 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 수성처리액은 상온에서 사용되며, 활성상태에 있는 용융금속도금층의 표면에 접촉된다. 상온에서의 수성처리액의 pH는 6~10인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7~9.5이다. 수성처리액의 pH가 6 미만일 때는, 작업환경에 문제가 발생하는 경우가 있고, 그것이 10보다 높을 때에는 수성처리액의 안정성이 떨어지는 경우가 있다. 수성처리액의 pH 조정제로서는 수산화 암모늄 및 인산을 사용하는 것이 바람직하다.
수성처리액을 활성상태에 있는 용융금속도금층에 접촉시키기 위해서는, 에어스프레이법 또는 침지 냉각(quench)법을 이용하는 것이 바람직하고, 에어 스프레이법을 이용할 때의 수성처리액의 고형성분 합계농도는 1~5 질량%인 것이 바람직하고, 침지 냉각법을 이용할 때는 수성처리액의 고형성분 합계농도는 0.5~3 질량%로 하는 것이 바람직하다.
수성처리액을 활성상태에 있는 용융금속도금층 표면에 접촉시키면, 용융금속도금층 위에 부착한 수성처리액층은 단시간 안에 건조되고 열처리를 받아 표면개질피막층을 형성한다. 이 표면개질피막층의 피막량은 5~150mg/m2인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10~100mg/m2이고, 더욱 바람직하게는 15~50mg/m2이다. 피막층이 5mg/m2 미만이면, 소요 성능을 충분히 부여할 수 없는 경우가 있고, 또한 그것이 150mg/m2을 넘으면, 피막층과 용융금속도금층의 밀착성이 불충분해지는 경우가 있으며, 또한 그에 의해 피막층으로부터 가루가 발생하여, 처리라인의 운전에 문제를 일으키는 경우가 있고, 또한 제품강재를 가공할 때, 가공부분에 박리 등의 문제를 일으키는 경우가 있다. 본 발명에 의해 제조된 제품에 후가공을 실시하지 않을 때에는, 표면개질피막층의 피막량이 150mg/m2을 넘어도 된다.
본 발명의 방법에 의해 형성되는 표면개질피막층 중의 제1 내지 제3 성분에 유래하는 각 금속성분의 함유비율은, 수성처리액 중의 제1 내지 제3 성분 중의 각 금속성분의 함유비율과 거의 일치하는 것이 확인되어 있으므로, 수성처리액의 성분조성을 관리함으로써, 얻어지는 표면개질피막층 안의 조성(금속성분의 함유비율)을 제어할 수 있다. 또한, 피막량을 제어하기 위하여, 용융금속 도금조건, 수성처리액에 의한 처리방법과 조건을 감안하여, 수성처리액의 조성 및 함유성분 농도를 제어하면 된다.
본 발명의 방법에 의해 용융금속도금층의 표면 위에 형성된 표면개질피막층의 성능은, 이 표면개질피막층에 표면조도를 조정하기 위한 스킨패스(skin pass), 레벨러(leveler) 등에 의한 가벼운 가공에 의해 열화되지 않는다. 이는, 본 발명의 방법에 의해 형성된 표면개질피막층이 그 하지 즉, 용융금속도금된 강재의 도금층에 뛰어난 밀착성을 가지는 비정질 극박피막이기 때문이며, 가벼운 기계적 가공에 의해 크랙을 발생시키지 않는 것에 기인한다고 생각된다.
본 발명의 방법은, 상술한 바와 같은 여러 가지 형상을 가지는 강재에 상술한 바와 같은 여러 가지 금속의 용융도금이 실시된 금속재료를 적용할 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 표면개질된 용융금속 도금강재는, 강재로 이루어지는 기재와, 이 기재의 표면 위에 용융금속도금에 의해 형성된 금속도금층과, 이 금속도금층 위에 형성된 표면개질피막층을 가지는 것이다. 이 표면개질피막층은 상기 용융금속도금에 의해 형성된 금속도금층이 활성상태에 있는 동안에 이 금속도금층의 표면에, (A) 금속성분을 함유하는 콜로이드 분산물의 1종으로 이루어지는 제1 성분과, (B) 상기 제1 성분(A) 중의 콜로이드 분산물과는 그것에 함유되는 금속성분이 다른 종류인 금속성분 함유 콜로이드 분산물의 1종 이상으로 이루어지는 추가 콜로이드 성분(a) 및 상기 제1 성분(A)용 콜로이드 분산물에 함유되는 금속성분과 다른 종류의 금속의 염기성 화합물의 1종 이상으로 이루어지는 염기성 화합물 성분(b)으로부터 선택된 적어도 1종 이상으로 이루어지는 제2 성분을 함유하는 수성처리액을 접촉시킴으로써 형성된 것이다.
또한 상기 표면개질피막층 형성용 수성처리액은, 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속의 화합물의 1종 이상으로 이루어지는 제3 성분(C)을 더욱 함유할 수 있다.
상기 활성상태에 있는 용융금속도금층, 수성처리액에 함유되는 제1 내지 제3 성분의 상세, 접촉방법 등은 상술한 바와 같다.
실시예
본 발명을 실시예에 따라 더욱 설명한다. 하기 실시예에서는 용융금속 도금강재의 대표적인 예로서 용융아연 도금강재를 사용하는데, 본 발명은 이 예로 한정되지 않는다.
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 강재, 용융도금, 표면개질피막층의 형성에 사용된 약제, 금속의 정량방법, 성능특성의 측정방법에 대하여 아래에 설명한다.
1. 기재용 강재의 종류
저탄소 알루미늄 킬드강(killed steel)
2. 용융도금 처리
기재용 강재를 용융아연도금 욕조 안에 460℃에서 침지하고, 한면당 도금량 이 100g/m2인 아연도금층을 형성하였다.
3. 표면개질피막층의 형성
도금층이 420~430℃의 온도를 가지고, 활성상태에 있는 동안에 그 도금층 위에 표면개질피막 형성처리를 실시하였다.
표면개질피막층 형성용 처리액을 도금층 표면에 3kg/cm2의 공기압으로 에어 스프레이하고, 자기 잠열(潛熱)에 의해 건조하여, 표면개질피막층을 형성하였다.
4. 표면개질피막층 형성용 처리액 성분용 재료
- 제1 성분(A) 및 제2 성분(B)용 추가 졸 성분(a)
Si: 콜로이달실리카(고형분농도: 20질량%,
상표: 스노텍0, 닛산 카가쿠고교사 제품)
Zr: 지르코니아졸(고형분농도: 10질량%,
상표: ZSL-10A, 다이이치키겐소 카가쿠고교사 제품)
Al: 알루미나졸(고형분농도: 20질량%,
상표: 알루미나졸 520, 닛산 카가쿠고교사 제품)
Ti: 티타니아졸(고형분농도: 6질량%,
상표: TKS-201, 테이카사 제품)
- 제2 성분(B)용 수용성 염기성 성분(b)
규산소다 3호 (니혼카가쿠고교사 제품)
탄산지르코늄암모늄 (니혼케이긴조쿠사 제품)
몰리브덴산 알루미늄 (니혼무키카가쿠고교사 제품)
메타바나딘산 암모늄 (신코카가쿠고교사 제품)
메타텅스텐산 암모늄 (니혼신긴조쿠사 제품)
- 제3 성분(C)용 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속의 수용성 염
질산 마그네슘
질산 리튬
질산 칼슘
5. 피막중 성분금속의 정량방법
- Ca, Mo, Si, Ti, V, W, Zr에 대하여
피막을 형광 X선법(측정기: 모델 NIS1000형, 리가쿠덴키사 제품)으로 피막중의 금속량을 측정하였다.
- Al, Li, Mg에 대하여
피막을 용해하고, 이 용액을 ICP 발광분석법(측정기: 모델 ICPS-1000IV형, 시마츠세이사쿠쇼 제품)으로 금속량을 측정하였다.
측정된 각 성분 금속량을 금속산화물량으로 환산하여 그 합계량으로 피막량을 나타내었다.
6. 성능특성의 측정방법
(1) 하지밀착성
표면개질처리한 처리재로부터 30mmΦ의 시료를 4장 떠내고, 2장(a, b)은 형광X선 측정용으로, 2장(c, d)은 ICP 분석용으로 하였다. 떠낸 그대로의 시료 a에 형광X선을 가하고, 해당 성분의 피막량을 산화물 환산으로 합계하여 m1을, 시료 c의 ICP 분석에 의해 해당 성분의 산화물 피막량 m2를 구하고, M1=m1+m2로 하여 개질처리 피막량이 측정된다. 이어서, 시료 b, d 위에 점착 테이프(닛토덴코사 제품)를 밀착시키고 그 표면을 사람의 힘으로 강하게 누른 후, 점착 테이프를 신속하게 벗겨낸다. 테이프 박리한 시료 b를 형광X선 측정하고, 해당 성분의 피막량을 산화물 환산으로 합계하여 m3을, 마찬가지로 테이프 박리한 시료 d의 ICP 분석에 의해 해당 성분의 산화물 피막량 m4를 구하고, M2=m3+m4로 하여 테이프 박리후의 피막량이 구해진다. 하지밀착성 평가로서 피막잔존율(%)=M2/M1×100을 산출하고, 하지밀착성을 아래와 같이 표시하였다.
피막잔존율
하지밀착성
80% 이상 3
50% 이상 80% 미만 2
50% 미만 1
(2) 내알칼리성
표면개질처리한 처리재로부터 30mmΦ의 시료를 4장 떠내고, 2장(a', b')은 형광X선 측정용으로, 2장(c', d')은 ICP 분석용으로 하였다. 떠낸 그대로의 시료 a'에 형광X선을 가하고, 해당 성분의 피막량을 산화물 환산으로 합계하여 m1'를, 시료 c'의 ICP 분석에 의해 해당 성분의 산화 피막량 m2'를 구하고, M1'=m1'+m2'로 하여 개질처리 피막량이 측정된다. 이어서, 내알칼리성 시험으로서, 시료 b', d'를 0.1N 수산화 나트륨 수용액 안에 온도 30℃에서 5분간 침지하고, 꺼내어 물로 씻어 내고 건조시켰다. 시료 b'를 형광X선으로, 또한 시료 d'를 ICP 분석에 의해 피막의 산화물 환산량으로서 각각 m3' 및 m4'가 측정된다. 내알칼리 시험후의 피막량이 M2'=m3'+m4'로서 구해진다. 내알칼리성 평가로서 표면개질피막층의 보존율(%)=M2'/M1'×100을 산출하여, 내알칼리성을 아래와 같이 표시하였다.
표면개질피막층의 보존율
내알칼리성
90% 이상 4
70% 이상 90% 미만 3
50% 이상 70% 미만 2
50% 미만 1
(3) 내결로방청성
공시 시료의 표면개질피막층 표면에 대하여,
(분위기 온도 35℃에서 20℃의 물을 노즐압력 0.1MPa에서 2시간 분무처리) - (온도 60℃, 상대습도 30%의 분위기 안에서 4시간 건조) - (온도 50℃, 상대습도 95%의 분위기 안에서 2시간 습윤처리)를 1사이클로 하는 처리를 10 사이클 실시한 후, 공시의 표면개질피막층 위에 발생한 백청(white rust)의 합계면적을 측정하고, 피막층 면적에 대한 백청 면적율을 산출하여, 상기 표면개질피막층의 내결로방청성을 아래와 같이 표시하였다.
백청면적율
내결로방청성
20% 미만 3
20% 이상 50% 미만 2
50% 이상 1
(4) 덧칠밀착성
공시 시료의 표면개질피막층 위에 논크로메이트 화성처리액(상표: CT-E300, 니혼 파커라이징사 제품)을 바코팅법으로 1㎛의 도포두께로 도포하고, 베이킹 온도(baking temperature) PMT 100℃에서 구웠다. 기반눈금 에릭슨 테이프 박리 테스트법에 준거하여, 이 화성처리층에 사각 1mm의 기반눈금 100개를 형성하도록 강판기재 바탕에 이르는 틈을 형성하고, 이것에 에릭슨 시험기를 이용하여 돌출(overhang) 깊이 5mm의 압출을 실시하며, 그 표면에 점착 테이프를 붙이고 그것을 한번에 벗겨낸 후 잔존하는 기반눈금수를 세어, 그 잔존개수에 의해 표면개질피막층의 덧칠밀착성을 아래와 같이 표시하였다.
잔존 기반눈금 개수
덧칠밀착성
80개 이상 3
50~79개 2
49개 이하 1
(5) 내손상성
공시 시료의 표면개질피막층 위에 10원 동전을 45도의 각도로 누르고, 1kg의 하중하에서 속도 0.5m/초로 문질러서, 손상정도를 육안으로 관찰하여 아래와 같이 표시하였다.
손상정도
내손상성
경미 3
중간정도 2
심각 1
실시예 1
기재용 강판에 실시된 용융아연도금층 위에, 그것이 420~430℃의 온도를 가지고 활성상태에 있는 동안에, 하기 처리액에 의한 표면개질피막층 형성용 스프레이 처리를 실시하였다.
처리액 조성:
성분 농도 금속산화물 몰비
콜로이달실리카 12g/ℓ 100
지르코니아졸 24g/ℓ 50
질산마그네슘 0.5g/ℓ 10
물 964g(합계고형분농도를 0.5질량%로 하는 양)
pH 9
형성된 표면개질피막층의 피막량은 5mg/m2이었다.
실시예 2~ 실시예 5
실시예 2~ 실시예 5 각각에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 실시예 2~ 실시예 5 각각에 있어서, 실시예 1에서의 표면개질피막층의 피막량 5mg/m2을 표 1에 기재한 바와 같이 변경하였다.
기능특성 측정결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 1
실시예 1과 마찬가지로 제조된 용융아연 도금강재의 기능특성 측정결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 2
실시예 2와 마찬가지로 하여, 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 표면개질 처리용 처리액을 용융금속도금층이 실온까지 냉각한 후에 냉간 바코팅 도포하고, 80℃에서 60초간 건조 베이킹을 실시하였다.
비교예 3
실시예 2와 마찬가지로 강재에 용융아연도금을 실시하고, 420~430℃의 온도를 가지는 용융아연도금층의 표면에 제로스팽글 처리제(상표: 엑셀 602, 니혼 파커라이징사 제품, 인산염계 처리제, pH:7, 고형분농도: 20g/ℓ)를 미스트 스프레이(mist spray)하였다.
비교예 4
실시예 2와 마찬가지로 하여 강재에 용융아연도금을 실시하고, 그 420~430℃의 온도를 가지는 용융아연도금층의 표면에, 제1 성분(A)용 콜로이드 분산체를 포함하지 않고, 규산소다와 탄산 지르코늄 암모늄과 질산 마그네슘을 금속산화물 몰비로 환산하여 100:50:10이 되도록 포함하는 처리액을 실시예 2와 마찬가지로 스프레이하여, 20mg/m2의 피막층을 형성하였다.
실시예 6
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 제1 성분(A)용 콜로이달실리카 대신 지르코니아졸을 사용하고, 제2 성분용 지르코니아졸 대신 콜로이달실리카를 사용하였다.
실시예 7
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 콜로이달실리카 대신 알루미나졸을 사용하였다.
실시예 8
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 콜로이달실리카 대신 티타니아졸을 사용하였다.
실시예 9
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 사용한 콜로이달실리카와 지르코니아졸의 지르코늄산화물 환산몰비를 100:50에서 100:100으로 변경하였다.
실시예 10
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 사용한 콜로이달실리카와 지르코니아졸의 금속산화물 몰비를 100:50에서 100:20으로 변경하였다.
실시예 11
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 사용한 콜로이달실리카와 지르코니아졸의 금속산화물 몰비를 100:10으로 변경하였 다.
비교예 5
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 표면개질 처리용 처리액에 제2 성분(B)용 지르코니아졸을 함유시키지 않았다.
실시예 12
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 제2 성분(B)으로서 지르코니아졸 대신 탄산 지르코늄 암모늄을 사용하였다. 사용된 콜로이달실리카와 탄산 지르코늄 암모늄의 금속화물 환산몰비는 100:50이었다.
실시예 13
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 제2 성분(B)으로서 지르코니아졸 대신 몰리브덴산 암모늄을 사용하였다. 사용된 콜로이달실리카와 몰리브덴산 암모늄의 금속산화물 환산몰비는 100:50이었다.
실시예 14
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 제2 성분(B)으로서 지르코니아졸 대신 티타니아졸을 사용하였다. 콜로이달실리카와 티타니아졸의 금속산화물 환산몰비는 100:50이었다.
실시예 15
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 제2 성분(B)으로서 지르코니아졸 대신 메타바나딘산 암모늄을 사용하였다. 사용된 콜로이달실리카와 메타바나딘산 암모늄의 금속산화물 환산몰비는 100:50이었다.
실시예 16
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 제2 성분(B)으로서 지르코니아졸 대신 메타텅스텐산 암모늄을 사용하였다. 사용된 콜로이달실리카와 메타텅스텐산 암모늄의 금속산화물 환산몰비는 100:50이었다.
실시예 17
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 제2 성분(B)에서 지르코니아졸의 사용량을 줄이고 탄산 지르코늄 암모늄을 추가하여, 콜로이달 실리카와 지르코니아졸과 탄산 지르코늄 암모늄의 금속산화물 환산몰비를 100:30:20으로 변경하였다.
실시예 18
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 제3 성분(C)으로서 질산 마그네슘의 사용량을 콜로이달 실리카와 질산 마그네슘의 금속산화물 환산몰비가 100:20이 되도록 변경하였다.
실시예 19
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 제3 성분(C)으로서 질산 마그네슘의 사용량을 콜로이달 실리카와 질산 마그네슘의 금속산화물 환산몰비가 100:5가 되도록 변경하였다.
실시예 20
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 표면개질 처리용 처리액에 질산 마그네슘을 함유시키지 않았다.
실시예 21
실시예 6과 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 표면개질 처리용 처리액에 질산 마그네슘을 함유시키지 않았다.
실시예 22
실시예 7과 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 표면개질 처리용 처리액에 질산 마그네슘을 함유시키지 않았다.
실시예 23
실시예 8과 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 표면개질 처리용 처리액에 질산 마그네슘을 함유시키지 않았다.
실시예 24
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 제3 성분(C)으로서 질산 마그네슘 대신 질산 리튬을 사용하였다. 콜로이달 실리카와 질산 리튬의 금속산화물 환산몰비는 100:10이었다.
실시예 25
실시예 2와 마찬가지로 하여 표면개질 용융아연 도금강재를 제조하였다. 단, 제3 성분(C)으로서 질산 마그네슘 대신 질산 칼슘을 사용하였다. 콜로이달 실리카와 질산 칼슘의 금속산화물 환산몰비는 100:10이었다.
실시예 1~ 실시예 25 및 비교예 1~ 비교예 5의 표면개질 피막용 처리액의 조성(금속산화물 환산몰비), pH값, 형성된 피막의 양(함유금속산화물로 환산한 양의 합계치)을 표 1에 나타내고, 얻어진 표면개질된 용융아연 도금강재의 기능성능 측 정결과를 표 2에 나타낸다.
표 1의 제1 성분(A)에 있어서, 기호의 표시사항
Si: 콜로이달 실리카
Zr: 지르코니아졸
Al: 알루미나졸
Ti: 티타니아졸
표 1의 제2 성분(B)-(a)의 기호의 표시사항
Zr: 지르코니아졸
Si: 콜로이달실리카
Ti: 티타니아졸
표 1의 제2 성분(B)-(b)의 기호의 표시사항
*1: 규산소다 및 탄산지르코늄 암모늄과의 금속산화물 환산몰비
100:50의 혼합물
Zr*2: 탄산 지르코늄 암모늄
Mo*3: 몰리브덴산 암모늄
V*4: 메타바다딘산 암모늄
W*5: 메타텅스텐산 암모늄
표 1의 제3 성분(C)의 기호의 표시사항
Mg: 질산 마그네슘
Li: 질산 리튬
Ca: 질산 칼슘
실시예 1~ 실시예 25에 의해, 하지밀착성, 내알칼리성, 내결로방청성, 덧칠밀착성 및 내손상성에 있어서, 실용상 균형적으로 만족할 만한 성능을 가지는 표면개질 용융금속 도금강재가 본 발명의 방법에 의해 얻어지는 것이 확인되었다.
특히, 실시예 1~ 실시예 25를 비교예 1과 대비함으로써, 본 발명의 방법에 의한 표면개질에 의해, 얻어지는 표면개질 용융아연 도금강판의 내결로방청성 및 내손상성이 현저히 향상되는 것이 분명해졌다.
또한, 실시예 2를 비교예 2와 대비함으로써, 본 발명의 방법에 있어서, 표면개질처리를 용융아연도금층이 활성상태에 있는 동안에 실시함으로써, 하지 즉 용융도금강재와 표면개질피막층의 밀착성이 현저히 향상되고, 또한 내알칼리성 및 내결로방청성을 향상시키는 것이 분명해졌다.
또한, 실시예 1~ 실시예 25와 비교예 3을 대비함으로써, 본 발명의 방법에 있어서, 특정 조성의 표면개질처리액에 의한 처리를 실시함으로써, 제로스팽글 처리액을 사용한 경우와 비교하여, 내알칼리성, 내결로방청성, 내손상성이 뛰어난 표면개질피막층이 얻어지는 것이 분명해졌다.
또한, 실시예 1~ 실시예 25와 비교예 4를 대비함으로써, 본 발명의 방법에 있어서, 특정 조성을 가지는 처리액을 사용함으로써, 규산소다 및 탄산지르토늄 암모늄(50:50) 함유(단, 제1 성분(A)을 함유하지 않음) 처리액과 비교하여, 내알칼리성, 덧칠도장성이 뛰어난 표면개질피막층이 얻어지는 것이 확인되었다.
또한, 실시예 2를 비교예 5와 대비함으로써, 본 발명의 방법에 있어서, 사용되는 표면개질 피막형성용 처리액을 사용함으로써, 제1 성분(A) 및 제3 성분(C)을 함유하지만, 제2 성분(B)을 함유하지 않는 처리액을 사용하였을 때와 비교하여, 내알칼리성, 내결로방청성 및 덧칠밀착성이 뛰어난 표면개질피막층이 얻어지는 것이 확인되었다.
본 발명의 용융도금/강재의 표면개질 처리방법은, 표면개질된 용융금속 도금 강재를 쉽고 효율적으로 제조할 수 있으며 환경부하도 적다. 또한, 본 발명의 표면개질된 용융금속 도금강재는, 건축재료, 도장원판, 가전부품재료, 자동차 부품재료 등의 범용의 용도로 바람직한 재료이다.
Claims (13)
- 강재의 표면에 용융금속도금을 실시하여 형성된 금속도금층이 활성상태에 있는 동안에, 이 금속도금층의 표면에, (A) 금속성분을 함유하는 콜로이드 분산물의 1종으로 이루어지는 제1 성분과, (B) 상기 제1 성분(A) 중의 콜로이드 분산물과는 그것에 함유되는 금속성분이 다른 종류인 금속성분을 함유하는 콜로이드 분산물의 1종 이상으로 이루어지는 추가 콜로이드 성분(a) 및 상기 제1 성분(A)용 콜로이드 분산물에 함유되는 금속성분과 다른 종류의 금속의 염기성 화합물의 1종 이상으로 이루어지는 염기성 화합물 성분(b) 중 어느 하나 또는 양쪽 모두로 이루어지는 제2 성분을 함유하는 수성처리액을 접촉시켜, 상기 금속도금층 위에 표면개질피막층을 형성하는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 활성상태에 있는 금속도금층이 그 융점보다 50℃ 높은 온도로부터 상기 융점보다 50℃ 낮은 온도까지의 온도범위내에 있는 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1 성분(A) 중의 금속성분 함유 콜로이드 분산물이 실리카졸, 알루미나졸, 티타니아졸 및 지르코니아졸로부터 선택되는 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제2 성분(B)용 추가 콜로이드 성분(a)에 함유되는 금속성분 함유 콜로이드 분산물이, 실리카졸, 알루미나졸, 티타니아졸 및 지르코니아졸로부터 선택되며, 단 상기 제1 성분(A)에 함유되는 콜로이드 분산물과는 금속성분에 있어서 서로 다른 것인 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제2 성분(B)용 염기성 화합물 성분(b)에 함유되는 염기성 화합물이, 티탄, 바나듐, 지르코늄, 몰리브덴, 텅스텐, 실리콘 및 알루미늄으로부터 선택되며, 단 상기 제1 성분(A)에 함유되는 콜로이드 분산물의 금속성분과는 다른 종류의 금속의 염기성 화합물로부터 선택되는 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 수성처리액에 함유되는 제1 성분(A)과 제2 성분(B)의 배합비가, 금속산화물의 몰비로 환산하여 100:10~100:100의 범위내에 있는 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 수성처리액이 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속의 화합물로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 제3 성분(C)을 더욱 함유하는 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 제3 성분(C)에 함유되는 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속이 리튬, 마그네슘 및 칼슘으로부터 선택되는 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 수성처리액에 함유되는 제1 성분과 제3 성분의 배합비가, 금속산화물의 몰비로 환산하여 100:5~100:20의 범위내에 있는 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 용융금속도금이 용융아연도금, 합금화 용융아연도금, 용융아연-알루미늄 합금도금, 용융 알루미늄 도금, 또는 용융주석계 합금도금인 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 표면개질피막의 피막량이 5~150mg/m2인 용융금속 도금강재의 표면개질 처리방법.
- 강재로 이루어지는 기재와, 이 기재의 표면 상에 용융금속도금에 의해 형성된 금속도금층과, 이 금속도금층 위에 형성된 표면개질피막층을 가지고, 이 표면개질피막층이, 상기 용융금속도금에 의해 형성된 금속도금층이 활성상태에 있는 동안에 이 금속도금층의 표면에, (A) 금속성분을 함유하는 콜로이드 분산물의 1종으로 이루어지는 제1 성분과, (B) 상기 제1 성분(A) 중의 콜로이드 분산물과는 그것에 함유되는 금속성분이 다른 종류인 금속성분 함유 콜로이드 분산물의 1종 이상으로 이루어지는 추가 콜로이드 성분(a) 및 상기 제1 성분(A)용 콜로이드 분산물에 함유되는 금속성분과 다른 종류의 금속의 염기성 화합물의 1종 이상으로 이루어지는 염기성 화합물 성분(b)으로부터 선택된 적어도 1종 이상으로 이루어지는 제2 성분을 함유하는 수성처리액을 접촉시킴으로써 형성된 것인 것을 특징으로 하는 표면개질된 용융금속 도금강재.
- 제 12 항에 있어서,상기 표면개질피막층 형성용 수성처리액이 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속의 화합물의 1종 이상을 더욱 함유하는 표면개질된 용융금속 도금강재.
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