KR20100075185A - 페인트 밀착성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 합금화 용융 아연 도금공정에 대기압 플라즈마 처리를 추가하여 후공정에서의 페인트 밀착성을 향상시킬 수 있도록 해주는 합금화 용융 아연 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술구성은, 연속 소둔 처리된 스트립을 용융 아연 도금조 내로 통과시킨 다음 일정한 온도로 가열하여 합금화 용융 아연 도금강판을 제조하는 단계, 이 합금화 용융 아연 도금강판의 표면에 대기압 플라즈마 처리를 하여 표면을 활성화시키는 단계, 및 상기 합금화 용융 아연 도금 강판의 활성화된 표면에 페인트를 코팅하는 단계로 이루어진다.
합금화 용융 아연 도금강판, 대기압 플라즈마, 페인트 밀착성
Description
본 발명은 페인트 밀착성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 합금화 용융 아연 도금공정에 대기압 플라즈마 처리를 추가하여 후공정에서의 페인트 밀착성을 향상시킬 수 있도록 해주는 합금화 용융 아연 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
아연 도금강판(Galvanized Steel Sheet)은 표면에 아연을 도금한 강판 전체를 총칭하는 것으로 그 제조방법에 따라 용융 아연 도금강판(Hot Dipped Galvanized Iron. CGI, GI)과 전기 아연 도금강판(Electrolytic Galvanized Iron, EGI)으로 구분된다.
용융 아연 도금강판은 일반 용융 아연 도금강판(CGI, GI) 이외에 합금화 용융 아연 도금강판(Galvannealed Steel Sheet, GA)이 있다. 일반 용융 아연 도금강판은 용융 도금조에 냉연 또는 열연 스트립을 통과시켜 그 표면에 아연 피막을 입힌 것으로 아연 도금층이 두꺼워 내식성이 우수하여 자동차용, 건재용, 가전용 등 산업계 전반에서 널리 사용된다.
합금화 용융 아연 도금강판은 용융 아연 도금 후에 500℃ 정도의 고온으로 재가열함으로써 도금층 속에 철(Fe)을 확산시켜서 철이 9 ~ 12 중량% 함유된 철-아연 합금층을 형성시킨 것으로서 내식성과 용접성이 우수하여 자동차의 내외판용, 내부구조용으로 많이 사용된다.
전기 아연 도금강판은 냉연 또는 열연 스트립의 표면에 전해법에 의해 아연 피복을 입혀 내식성을 높인 강판으로 일반적인 용융 아연 도금강판보다 도금 부착량이 적고 균일하며 평활하기 때문에 도장 마무리성, 도장 후 내식성이 뛰어나 우수한 표면 품질이 요구되는 제품에 사용된다.
상기한 바와 같이, 합금화 용융 아연 도금강판은 내식성과 용접성이 우수한 반면에 후공정으로 페인트 작업을 할 경우 다른 아연 도금강판에 비해 페인트층과의 밀착성이 떨어지는 단점이 있다. 그 이유가 명확히 규명되지는 않았으나, 용융 도금 후 합금화 처리를 위해 가열하는 동안 알루미늄, 망간, 실리콘과 같은 합금 원소들이 도금층의 표면으로 확산하여 편석되기 때문인 것으로 생각된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 합금화 용융 아연 도금강판의 표면에 인산염 처리를 하여 페인트와의 밀착성을 향상시켜 왔다. 그러나, 합금화 용융 아연 도금강판에 인산염 처리를 하게 되면, 추가적인 코팅 및 건조 공정이 추가되어 생산 단가가 높아지는 것 외에 다음과 같은 공정 상의 문제점이 있다.
인산염처리는 반응형과 도포형이 있는데, 반응형은 인산염용액에 강판을 일정시간 통과시켜 도금층과 용액과의 상호 산화환원 반응에 의해 도금층이 용해되면서 인산염피막을 형성시키는 방식인데, 합금화 용융 아연 도금강판과 같이 표면이 전기화학적으로 귀한(noble) 경우는 인산염 용액에 의한 강판의 용해가 쉽지 않아 원하는 부착량만큼 피막이 형성되는데 수십초 이상 걸린다는 단점을 가지고 있다.
그리고, 도포형은 롤 코터를 이용하여 인산염용액을 강판 표면에 도포한 후 즉시 건조시켜 피막을 형성하는 방식인데, 이 방법은 작업중 부착량 조절이 용이하지 않다는 단점을 가지고 있다. 왜냐하면, 부착량을 조절하기 위해서는 용액의 농도를 바꾸어 주어야 하는데, 작업 중에 용액의 농도를 즉시 변경시켜 부착량을 조절하는 것은 매우 어렵기 때문이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 합금화 용융 아연 도금강판의 제조 공정에서 대기압 플라즈마 처리 공정을 추가하여 강판 표면을 활성화시킴으로써 별도의 인산염 처리 공정이 없이도 페인트 밀착성을 향상시킬 수 있도록 해주는 페인트 밀착성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술구성은, 연속 소둔 처리된 스트립을 용융 아연 도금조 내로 통과시킨 다음 일정한 온도로 가열하여 합금화 용융 아연 도금강판을 제조하는 단계, 이 합금화 용융 아연 도금강판의 표면에 대기압 플라즈마 처리를 하여 표면을 활성화시키는 단계, 및 상기 합금화 용융 아연 도금 강판의 활성화된 표면에 페인트를 코팅하는 단계로 이루어진다.
또한, 상기 표면 활성화 단계는 직류 또는 교류 전원, 펄스형 전원, 고주파(RF) 전원, 마이크로파(Microwave) 전원 중에서 선택된 하나의 전원을 사용하여 대기압 플라즈마 처리를 하도록 구성된다.
또한, 상기 표면 활성화 단계는 1.5kV ~ 20kV의 상기 직류 또는 교류 전원을 사용하여 대기압 플라즈마 처리를 하도록 구성된다.
또한, 상기 표면 활성화 단계는 불활성 가스 하에서 대기압 플라즈마 처리를 하도록 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 합금화 용융 아연 도금강판의 제조방법에 따르면, 간단한 방법으로 합금화 용융 아연 도금강판의 표면을 활성화시켜 페인트 밀착성을 향상시킬 수 있다. 그 결과 우수한 표면 품질을 가진 강판을 제공하여 수요자의 높아진 요구를 충족시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고 부가가치의 창출에 기여할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 기술구성을 보다 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 페인트 밀착성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판의 제조공정을 간단히 나타낸 것이다.
냉연 또는 열연 스트립(S)은 페이 오프 릴(10)로부터 언코일링되고, 연속 용융 아연 도금을 실시하기 위해 선행 및 후행하는 것끼리 용접된다. 용접된 스트립(S)은 연속 소둔로(20)를 통과하는 동안에 환원 가열되어 표면이 활성화된 다음 용융 도금조(30)로 보내진다. 이 때, 스트립(S)의 활성화된 표면이 외부로 노출되면 쉽게 산화되어 도금 밀착성이 저하되기 때문에 상기 연속 소둔로(20)와 용융 도금조(30) 사이는 스나우트에 의해 밀폐 연결된다. 용융 도금조(30)에서 아연 도금된 스트립(S)의 표면에는 에어 나이프(40)를 통해 고압의 에어가 분사되어 도금 두께가 조절된다.
합금화 용융 아연 도금강판의 경우 철-아연의 합금을 만들기 위해 가열 히터(50) 내에서 일정한 온도로 가열하여 철이 아연 도금층 내로 확산되도록 해준다. 철-아연 합금화가 이루어진 스트립(S)은 냉각대, 스킨 패스롤, 텐션 레벨러 등의 후공정을 거쳐 텐션 릴(70)에 최종 권취된다.
본 발명은 도 1에 도시된 일반적인 합금화 용융 아연 도금강판(이하 "도금강판"이라 함)의 제조 공정에서 상기 가열 히터(50)와 텐션 릴(70) 사이에 대기압 플라즈마 장치(60)를 추가로 설치함으로써, 아연 도금층의 표면을 활성화시켜 페인트의 밀착성을 향상시킨 것이다.
상기 대기압 플라즈마 장치(60)는 도금강판의 양쪽에 서로 대응되게 설치된 두 전극 사이에 고압의 전원을 인가함으로써 대기압 상태에서 플라즈마를 발생시킨다. 도금강판은 플라즈마 장치를 연속적으로 통과하므로 고진공에 꼭 필요한 밀폐 수단을 설치하기가 어렵기 때문에 대기압 상태에서 발생된 저온 플라즈마로 처리하도록 구성하는 것이 바람직하다. 플라즈마는 두 전극 사이의 기체가 이온화된 것으로서, 이온화된 기체 원자가 전기적 인력에 의해 도금층 표면에 강하게 충돌함으로써 표면의 성질을 변화시킨다. 이와 같이 변화된 도금강판의 표면은 활성화되어 페인트와의 밀착성이 향상되는 것이다.
대기압 플라즈마 처리를 한 도금강판은 그 표면 활성화 효과가 없어지기 전에 페인팅 작업을 하여야 페인트의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 표면 활성화 효과의 지속 시간은 짧게는 수 시간에서 길게는 일주일 이상 가는 경우가 있으므로, 최적의 플라즈마 처리 조건을 찾아내어 장시간 효과를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 제조 공정에서 대기압 플라즈마 처리를 하는 것이 어려울 경우에는 권취 후 실제 페인트 작업을 하기 전에 대기압 플라즈마 처리를 하여도 동일한 효과 를 얻을 수 있다.
대기압 플라즈마 장치(60)는 다양한 형태의 전원을 사용할 수 있다. 즉, 직류 또는 교류 전원, 펄스형 전원, 고주파(RF) 전원, 마이크로파(Micro wave) 전원 중에서 선택된 하나의 전원을 사용할 수 있다. 상기 직류 또는 교류 전원을 사용하는 경우에는 효과적인 대기압 저온 플라즈마를 생성하기 위하여 1.5kV ~ 20 kV의 전원을 사용하는 것이 바람직하다. 전원이 1.5kV보다 작으면 대기압 상태에서 플라즈마의 발생이 어렵고, 20kV보다 크면 스트리머(streamer) 현상에 의해 표면에 로컬한 손상이 발생할 염려가 있다.
상기 고주파 전원을 사용하는 경우에는 통상 13.56MHz의 고주파를 이용하며 이 때에는 매칭 네트워크(Matching network)가 필요하다. 상기 마이크로파 전원을 사용할 경우에는 도파관을 써야 하는 등 장치가 복잡해지지만 플라즈마의 발생 효율이 높기 때문에 경제적인 면에서 더 유리할 수 있다.
또한, 대기압 플라즈마 장치(60)는 다양한 종류의 분위기 가스를 사용할 수 있다. 대기압 상태에서 통상의 공기를 사용할 수도 있고, 산소와 수소 등의 가스를 사용할 수도 있으나, 안정적인 저온 플라즈마를 발생시키기 위해서는 헬륨(He), 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
<실시예 1>
본 발명에 따른 대기압 플라즈마 처리의 페인트 밀착성 향상 효과를 알아보기 위해 다음과 같은 실험을 실시하였다. 먼저, 통상의 방법으로 제조된 합금화 용 융 아연 도금강판에 RF 전원을 이용하여 대기압 플라즈마를 발생시키고, 도금강판의 표면에 약 5초 간 플라즈마 처리를 하였다. 이 때 RF 전원으로 300W, 13.56MHz의 고주파를 사용하였고 분위기 가스로는 He을 100sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)의 밀도로 흘려주었다.
페인트 밀착성을 테스트하기 위해 대기압 플라즈마 처리를 하기 전, 후의 도금강판에 페인트 코팅을 하고 칼을 이용하여 1mm 간격의 격자 형태로 선을 그어 테스트용 시료를 제작하였다. 이 시료의 표면에 스카치 테이프를 붙였다가 다시 떼어낸 후 테이프에 묻어나온 페인트의 양을 비교한 결과가 도 2에 나타나 있다. 대기압 플라즈마 처리를 하기 전(a)에는 페인트가 80% 이상 묻어 나왔지만, 대기압 플라즈마 처리를 한 후(b)에는 5% 이하로 감소되어 페인트 밀착성이 획기적으로 향상되었음을 알 수 있었다.
<실시예 2>
상기 실시예1과 동일한 조건으로 대기압 플라즈마 처리를 한 시료를 대상으로 물방울 젖음성 실험을 실시하였는 바, 그 결과가 도 3에 나타나 있다. 대기압 플라즈마 처리를 하기 전(a)에는 물방울 젖음성이 낮아 물방울이 거의 원형을 이루고 있었으나, 대기압 플라즈마 처리를 한 후(b)에는 젖음성이 커져 물방울이 시료와의 접촉각이 작아지도록 퍼져 있음을 알 수 있었다.
도 1은 본 발명에 따른 용융 아연 도금강판의 제조공정을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 페인트 밀착성의 실험 결과를 나타낸 사진.
도 3은 본 발명에 따른 페인트 밀착성의 또 다른 실험 결과를 나타낸 사진.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
10: 페이 오프 릴 20: 연속 소둔로
30: 연속 용융 아연 도금라인 40: 에어 나이프
50: 가열 히터 60: 대기압 플라즈마 장치
60: 텐션 릴
Claims (4)
- 연속 소둔 처리된 스트립을 용융 아연 도금조 내로 통과시킨 다음 일정한 온도로 가열하여 합금화 용융 아연 도금강판을 제조하는 단계,이 합금화 용융 아연 도금강판의 표면에 대기압 플라즈마 처리를 하여 표면을 활성화시키는 단계, 및상기 합금화 용융 아연 도금 강판의 활성화된 표면에 페인트를 코팅하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 페인트 밀착성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 표면 활성화 단계는 직류 또는 교류 전원, 펄스형 전원, 고주파(RF) 전원, 마이크로파(Microwave) 전원 중에서 선택된 하나의 전원을 사용하여 대기압 플라즈마 처리를 하는 것을 특징으로 하는 페인트 밀착성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판의 제조방법.
- 청구항 2에 있어서,상기 표면 활성화 단계는 1.5kV ~ 20kV의 상기 직류 또는 교류 전원을 사용하여 대기압 플라즈마 처리를 하는 것을 특징으로 하는 페인트 밀착성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판의 제조방법.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,상기 표면 활성화 단계는 불활성 가스 하에서 대기압 플라즈마 처리를 하는 것을 특징으로 하는 페인트 밀착성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판의 제조방법.
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| KR1020080133817A KR20100075185A (ko) | 2008-12-24 | 2008-12-24 | 페인트 밀착성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080133817A KR20100075185A (ko) | 2008-12-24 | 2008-12-24 | 페인트 밀착성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100075185A true KR20100075185A (ko) | 2010-07-02 |
Family
ID=42637603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080133817A KR20100075185A (ko) | 2008-12-24 | 2008-12-24 | 페인트 밀착성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20100075185A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101103662B1 (ko) * | 2009-12-16 | 2012-01-11 | 주식회사 포스코 | 마이크로웨이브를 이용한 수지피복강판 제조방법 |
| WO2022184545A1 (de) * | 2021-03-04 | 2022-09-09 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Oberflächenmodifikation von metallischen beschichtung auf basis von zink im feuerbeschichtungsprozess |
-
2008
- 2008-12-24 KR KR1020080133817A patent/KR20100075185A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101103662B1 (ko) * | 2009-12-16 | 2012-01-11 | 주식회사 포스코 | 마이크로웨이브를 이용한 수지피복강판 제조방법 |
| WO2022184545A1 (de) * | 2021-03-04 | 2022-09-09 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Oberflächenmodifikation von metallischen beschichtung auf basis von zink im feuerbeschichtungsprozess |
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