KR20140138354A

KR20140138354A - 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재

Info

Publication number: KR20140138354A
Application number: KR1020147032295A
Authority: KR
Inventors: 야스토 고토오; 마사오 구로사키; 다츠야 구와나; 히데아키 스다
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2014-12-03
Also published as: KR101536550B1; JP5522318B2; IN2014DN09152A; WO2013176219A1; CN104334765B; JPWO2013176219A1; CN104334765A; MY185188A

Abstract

본 발명의 Al계 합금 도금 강재는 Si와 잔량부의 Al 및 불순물을 포함하는 도금층의 표면에 헤어 라인이 형성된, 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재이며, 상기 도금층은 상기 도금층의 편면당의 부착량이 20 내지 100g/㎡; 상기 도금층 전체의 상기 Si의 함유량이 5 내지 12질량％; 상기 도금층의 표층의 두께 2㎛의 영역에 있어서의 상기 Si의 최대 함유량이 12 내지 24질량％이고, 상기 헤어 라인은 상기 헤어 라인과 직각 방향의 표면 거칠기 Ra가 0.3 내지 2.0㎛; 기준 레벨 300μin의 PPI가 0; 기준 레벨 200μin의 PPI가 10 미만; 기준 레벨 30μin의 PPI가 50 이상이다.

Description

헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재 {AL ALLOY－PLATED STEEL MATERIAL HAVING HAIRLINE APPEARANCE}

본 발명은 전기 기기의 표층재, 건축물이나 차량 등의 내장재나 외장재 등에 사용되는 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재에 관한 것이다.

본원은 2012년 05월 23일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-117284호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래의 헤어 라인 외관을 갖는 강재로서는, 스테인리스 강재가 잘 알려져 있다. 즉, 스테인리스 강재의 표면 마무리의 하나로서, 헤어 라인 마무리(HL 마무리)가 JIS-G4305에 규정되어 있다. 이 규정에 있어서, 헤어 라인 마무리는 「적당한 입도의 연마제로 연속한 폴리싱 마크가 나타나도록 연마하여 마무리한 것」으로 정의되어 있는 바와 같이, 연마 표면이 머리카락과 같이 길게 연속된 표면 마무리를 의미한다. 도 1은 헤어 라인 마무리의 개요를 도시하는 도면이다.

통상의 헤어 라인 마무리 방법은, 도 1에 도시한 바와 같이 콘택트 휠(1)과 아이들 롤(2)에 권회한 엔드리스 페이퍼 연마 벨트(3)를, 콘택트 휠(1)을 회전시킴으로써 고속 회전시켜, 언코일러(4)로부터 코일러(5)로 이동하는 금속대(6)의 표면을 연마 벨트로 연마하는 가공 방법인 것은 잘 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조). 헤어 라인 마무리된 스테인리스 강재는 내식성이 있음과 함께, 독특한 표면 모양이 있으므로 의장성이 중시되는 전기 기기의 표층재, 건축재의 내장재나 외장재 등에 널리 사용되고 있다.

그러나, 스테인리스 강재는 고가이므로, 스테인리스 강재 대신에, 새로운 저렴한 재료로 스테인리스 강재와 동일한 고의장성 및 고내식성을 구비하고 있고, 전기 기기나 건축재 등에 사용하는 데 적합한 헤어 라인 외관을 갖는 강재가 요망된다.

따라서, 본 발명자는 스테인리스 강재와 마찬가지로 내식성이 우수하고, 또한 저렴한 Al계 합금 도금 강재에 착안하여, 이것에 헤어 라인 마무리를 실시하는 것에 대해 연구하였다.

도금층에 헤어 라인 마무리를 실시하는 종래의 기술로서는, 경량의 Mg계 부재의 표면에 도금 피복층을 형성하고, 헤어 라인 마무리에 의해 도금 피복층 표면에 헤어 라인 모양을 형성하려고 하면, 도금 피복층의 하지(下地)가 노출되어 버려 내식성이 나빠져, 안정적으로 양질의 부재를 얻을 수 없다는 문제를 해결한 기술이 제안되어 있다. 즉, Mg계 부품 표면에, 건식 도금법에 의해 형성한, Cu, Cu 합금, Au, Au 합금, Al 및 Al 합금으로부터 선택되는 도금 피복층(1)과, 해당 도금 피복층(1) 상에, 습식 도금법에 의해 형성한 Cu, Ni, Au, Cr, Zn, Pa, Pt, Rh, Fe, Co, Sn, Cd, Ru 및 그들의 합금으로부터 선택되는 도금 피복층(2)을 더 갖는 Mg계 부품 표면에 헤어 라인 마무리를 실시하는 기술이다(예를 들어, 특허문헌 3 참조). 그러나, 이 기술은 후육의 도금 피복층을 이중으로 설치해야만 하고, 또한 건식 도금법과 습식 도금법을 조합할 필요가 있으므로, 이 기술을 그대로 Al계 합금 도금 강재에 적응시키는 것은 곤란하다.

또한, 고내식성 Zn계 도금 강판에 대한 헤어 라인 외관의 기술도 제안되어 있지만, 스테인리스 강재와 같은 고급감이 있는 의장성을 얻는 데에는 이르고 있지 않다(예를 들어, 특허문헌 4, 5 참조).

일본 특허 출원 공개 평1－306162호 공보 일본 특허 출원 제2055570호 공보 일본 특허 출원 제3934810호 공보 일본 특허 출원 제4546848호 공보 일본 특허 출원 제4757608호 공보

본 발명은 헤어 라인 외관을 갖는 스테인리스 강재의 용도와 동일한 용도로, 마찬가지로 적용할 수 있는 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하여 이러한 목적을 달성하기 위해 이하의 수단을 채용한다. 즉,

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재는 Si와 잔량부의 Al 및 불순물을 포함하는 도금층의 표면에 헤어 라인이 형성된, 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재이며, 상기 도금층은 상기 도금층의 편면당의 부착량이 20 내지 100g/㎡; 상기 도금층 전체의 상기 Si의 함유량이 5 내지 12질량％; 상기 도금층의 표층의 두께 2㎛의 영역에 있어서의 상기 Si의 최대 함유량이 12 내지 24질량％이고, 상기 헤어 라인은 상기 헤어 라인과 직각 방향의 표면 거칠기 Ra가 0.3 내지 2.0㎛; 기준 레벨 300μin의 PPI가 0; 기준 레벨 200μin의 PPI가 10 미만; 기준 레벨 30μin의 PPI가 50 이상이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재에 있어서, 상기 헤어 라인과 직각 방향의 표면 거칠기 Ra가 0.3 내지 1.0㎛인 경우, 기준 레벨 300μin의 PPI가 0; 기준 레벨 200μin의 PPI가 0; 기준 레벨 100μin의 PPI가 10 미만; 기준 레벨 30μin의 PPI가 50 이상이어도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재가, 상기 도금층의 표면에, 화성 처리층을 1 내지 1000㎎/㎡ 가져도 된다.

(4) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재가, 상기 도금층의 표면에 두께 0.5 내지 100㎛의 투명 피막층을 가져도 된다.

(5) 상기 (3)에 기재된 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재에 있어서, 상기 화성 처리층의 표면에 두께 0.5 내지 100㎛의 투명 피막층이 형성되어 있어도 된다.

상기 형태의 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재는 양호한 헤어 라인 외관을 구비하고 있고, 내식성 및 내변색성도 우수하므로, 종래의 헤어 라인 외관을 갖는 스테인리스 강재의 용도와 동일한 용도에 적용하는 것이 가능하다. 또한, 고가의 스테인리스 강재보다도 저렴한 값으로 공급하는 것이 가능해진다.

도 1은 헤어 라인 마무리의 개요를 도시하는 도면이다.
도 2는 도금층의 표면으로부터의 깊이와 Si 농도의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.

헤어 라인 외관을 갖는 강재로서는, 헤어 라인 마무리를 실시한 스테인리스 강재가 있지만, 스테인리스 강재는 고가이다. 따라서, 본 발명자들은 저렴하게 내식성을 확보하는 관점에서 도금 강재에 착안하였다. 또한, 스테인리스 강재의 금속감은 고급감이 있는 한편, 약간 명도가 떨어진다. 따라서, 도금의 종류로서는 Al계 합금 도금을 검토하였다. Al은 무채색이고 색감의 성질이 없어, 반사율이 높은 금속이다. 또한, Al 자체는 활성의 금속이지만, 극히 얇은 산화 피막을 형성하므로, 예를 들어 Zn과 같이 즉시 백청이 발생하는 경우도 없다. 따라서, 스테인리스 강재와 동일한 무채색을 Al계 합금 도금 강재의 적용에 의해 저렴하게 달성할 수 있다. 또한, 스테인리스 강재를 경면 마무리했을 때의 반사율은 70％ 정도이지만, Al계 합금 도금 강재를 경면 마무리했을 때의 반사율은 75 내지 90％가 되고, 스테인리스 강재보다도 Al계 합금 도금 강재의 쪽이, 밝은 무채색을 얻을 수 있다.

Al계 합금 도금 강재의 표면 마무리 방법으로서, 전기 도금, 용융 도금, 증착 등이 있다. 그러나, Al은 비수 용매로부터밖에 전석하지 않으므로, 전기 도금은 공업상 적합하지 않다. 또한, 증착도 제막 속도가 느리다는 과제가 있어, 공업상 적합하지 않다. Al계 합금 도금 강재의 표면 마무리의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 공업상 무엇보다 적정한 방법인 용융 도금을 사용하는 것이 바람직하다.

다음에, Al계 합금 도금 강재의 도금층의 조성을 한정한 이유를 나타낸다.

Si를 함유하지 않은 순Al 도금 강재에 스테인리스 강재와 동등한 헤어 라인 마무리를 실시하면, 헤어 라인의 산부가 늘어지거나, 헤어 라인이 찌부러져 양호한 외관을 갖는 헤어 라인이 얻어지지 않고, Al-Fe 합금층이 노출된 부분도 있었다. 또한, 헤어 라인 마무리용 연마 벨트에 막힘이 발생한다는 문제도 있었다. 이와 같이 양호한 헤어 라인이 얻어지지 않는 이유로서는, 순Al 도금 강재가 비커스 경도 약 120Hv 정도로 연질인 것, 또한 순Al 도금 강재의 경우에는, 모재(강판)와 도금층 사이에 단단하고 무른 금속간 화합물(Al-Fe 합금층)이 현저하게 성장하는 것 등을 들 수 있다. Si는 비커스 경도 약 1050Hv 정도로 경질이므로, 도금층에 Si를 적절하게 함유시킴으로써, 도금층의 경도가 상승한다. 또한, 공정 조성까지의 첨가는 Al-Si계의 액상선 온도를 저하시켜, Al-Fe 합금층 성장 억제에 유효하다. 이 도금층 경도 상승과 Al-Fe 합금층 성장 억제 효과를 발현하기 위해, 도금층 전체에 있어서의 Si 함유량의 하한은 5질량％인 것이 바람직하다.

한편, 도금층에 Si를 첨가하면, Al계 합금 도금 강재의 색도 및 명도가 변화되어, 도금층의 Si 함유량의 상승에 수반하여 서서히 선명하지 않은 외관이 된다. 이 이유로서, Al-Si는 공정 합금이고, 특히 공정 조성의 Al-12.6질량％ Si를 초과하면, 반사율이 Al보다 낮은 초정 Si가 정출되므로 명도가 현저하게 저하되는 것을 들 수 있다. 또한, 공정 조성을 초과하면 액상선 온도가 높아지므로, Al-Fe 합금층 성장이 오히려 촉진되게 된다. 이로 인해, 도금층 전체에 있어서의 Si 함유량의 상한은 실조업의 변동도 고려하여, 12질량％인 것이 바람직하다. 또한, 도금층의 Si 함유량의 증가에 의해, 색도가 청색 방향으로 시프트해 가는 경향이 색 측정 결과로부터 인정되었으므로, 도금층 전체에 있어서의 Si 함유량은 12질량％로 하는 것이 바람직하다.

헤어 라인 마무리를 행하는 데 적합한 도금층의 부착량은 모재(강재)의 편면당 20 내지 100g/㎡인 것이 바람직하다. 특히, 도금층의 부착량은 모재의 편면당 40 내지 80g/㎡인 것이 보다 바람직하다. 도금층의 부착량이 20g/㎡ 미만인 경우, 도금층이 얇기 때문에, 내식성이 부족함과 함께, 헤어 라인 마무리에 의해 강재 소지가 용이하게 노출되어 버리게 된다. 도금층의 부착량이 100g/㎡를 초과하는 경우, 도금층이 지나치게 두꺼워져 외관의 균일한 도금층을 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 도금층이 박리되기 쉬워져 비용의 관점에서도 바람직하지 않다. 따라서, 도금층의 부착량은 20 내지 100g/㎡인 것이 바람직하다.

또한, 도금층의 표층의 두께 2㎛의 영역에 있어서의 Si의 최대 함유량은 12 내지 24질량％인 것이 바람직하다. 이하, 그 이유에 대해 설명한다.

도금층의 표면에 깔끔한 헤어 라인을 형성하기 위해서는, 도금층의 형성 과정에서 도금층의 표면에 남은 응고 모양(소위, 스팽글)을 제거할 필요가 있다. 그로 인해, 헤어 라인의 형성 전에, 도금층의 표면 거칠기 Ra가, 0.5㎛ 이하로 되도록, 도금층의 평탄화 처리를 행할 필요가 있다.

여기서, 본원 발명자는 도금층의 평탄화 처리를 행할 때에, 표면으로부터 2㎛ 정도의 깊이까지 도금층의 표층을 연삭한 후에 헤어 라인을 형성한 경우, 시간 경과에 수반하여 도금층의 표면이 변색된다(즉, 내변색성이 저하됨)는 문제에 직면하였다.

본원 발명자는 이 원인을 예의 조사한바, 도 2에 도시한 바와 같이, 도금층의 표층(표면으로부터 2㎛ 정도의 깊이까지의 영역)에는 벌크 Si 농도(표면으로부터 2㎛보다 깊은 영역의 Si 농도)에 대해, 최댓값으로 2배 정도의 농도로 Si가 존재하는 것을 발견하였다. 도 2는 벌크 Si 농도(베이스 Si 농도)가 10％인 경우의 Si 농도 곡선을 예시하고 있다. 즉, 도금층의 평탄화 처리 시에, 상기와 같은 Si 농화층(도금층의 표층의 두께 2㎛의 영역)이 제거되어 버림으로써, 내변색성이 저하된다고 생각된다.

따라서, 본원 발명자는 상기의 조사 결과를 기초로, Si 농화층을 남긴 상태에서 헤어 라인을 형성한바, Si 농화층에 있어서의 Si의 최대 함유량이 12 내지 24질량％이면, 내변색성이 향상되는 것을 발견하였다(상세는 후술하는 실시예 참조).

따라서, 도금층의 표층의 두께 2㎛의 영역(Si 농화층)에 있어서의 Si의 최대 함유량은 12 내지 24질량％인 것이 바람직하다. 또한, Si 농화층을 남기기 위해서는, 도금층의 평탄화 처리로서, 예비 스킨 패스(조도가 낮은 롤로 행하는 경도의 압연)를 채용하는 것이 바람직하다.

Al계 합금 도금 강재의 표면(즉, 도금층의 표면)에, 외관이 우수한 헤어 라인을 형성하기 위해서는, 헤어 라인과 직각 방향(C방향)의 표면 거칠기 Ra를, 0.3 내지 2.0㎛, 바람직하게는 0.3 내지 1.0㎛로 하는 것이 바람직하다. C방향의 표면 거칠기 Ra가 하한 미만이면, 헤어 라인이 두드러지지 않게 되어, 헤어 라인 마무리를 한 것이 의미가 없어진다. 또한, 반대로 표면 거칠기 Ra가 상한을 초과하면, 헤어 라인이 지나치게 거칠어져, 깔끔한 헤어 라인으로 되지 않고, 헤어 라인으로서의 의장성이 손상되어 상품 가치가 없어진다. 또한, 표면 거칠기 Ra는 JIS B060(1997)에 규정되어 있는 측정법에 따라서, 기준 길이 0.8㎜를 채용하여 측정하였다.

또한, 헤어 라인과 직각 방향의 표면 거칠기 Ra가 0.3 내지 2.0㎛인 경우, 기준 레벨 300μin의 피크수(PPI:Peaks Per Inch)를 0, 기준 레벨 200μin의 PPI를 10 미만, 기준 레벨 30μin의 PPI를 50 이상으로 하는 것이 바람직하다. 기준 레벨은, SAEJ911에 기초하여, 부기준 레벨 －H를 초과한 후 정기 준레벨 ＋H를 초과했을 때에 1마루로 계수하는 방법을 채용하였다.

기준 레벨 200μin 이상인 경우, PPI가 상기의 수치를 초과하면, 강재 소지가 노출되거나, 혹은 도금층이 국소적으로 얇아지는 부위가 발생하여, 내식성에 영향을 미칠 가능성이 있다. 한편, 기준 레벨 30μin의 PPI가 50 미만인 경우, 헤어 라인이 두드러지지 않게 된다.

또한, 헤어 라인과 직각 방향의 표면 거칠기 Ra가 0.3 내지 1.0㎛인 경우, 기준 레벨 300μin의 PPI를 0, 기준 레벨 200μin의 PPI를 0, 기준 레벨 100μin의 PPI를 10 미만, 기준 레벨 30μin의 PPI를 50 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이는, 표면 거칠기 Ra가 0.3 내지 2.0㎛인 경우와 동일한 이유이다. 즉, 기준 레벨 100μin 이상인 경우, PPI가 상기의 수치를 초과하면, 강재 소지가 노출되거나, 혹은 도금층이 국소적으로 얇아지는 부위가 발생하여, 내식성에 영향을 미칠 가능성이 있다. 한편, 기준 레벨 30μin의 PPI가 50 미만인 경우, 헤어 라인이 두드러지지 않게 된다. 이 표면 거칠기 Ra 및 PPI로 규정되는 헤어 라인은 부드러운 인상을 부여하는 헤어 라인 외관을 갖는다. 또한, 헤어 라인의 연삭량이 감소하므로, 연마 벨트의 막힘의 완화 등 연속 조업성에 있어서 우위에 있다. 여기서 피크수 PPI는 SAEJ911-1986의 규정에 따라서, 측정 길이를 1inch로 하여 측정하였다.

상기의 표면 거칠기 Ra, 피크수 PPI의 요건을 만족시키는 헤어 라인을 형성하기 위해서는, #150 내지 #320 정도의 벨트 샌더(연마 벨트)를 사용하여 헤어 라인 마무리를 행하는 것이 바람직하다. 혹은, 헤어 라인 모양이 표면에 형성된 롤로부터 전사하는 방법을 채용해도 된다. 의장성의 관점에서는 가공품의 표면이 되는 측만을 헤어 라인 가공하면 충분하지만, 양면에 헤어 라인 가공을 해도 상관없다.

헤어 라인 가공을 행한 후에, 도금층에 크로메이트 처리, 혹은 크로메이트 프리 처리를 실시하여 1차 방청 처리를 행하는 것이 바람직하다. 이는 변색을 방지하는 목적과 후술하는 투명 피막층의 밀착성을 개선하는 목적으로, 도금층에 헤어 라인 마무리를 행한 후에, 크로메이트 처리, 혹은 크로메이트 프리 처리에 의해 방청 피막층을 형성하는 1차 방청 처리를 행한다. 크로메이트 처리의 경우, 예를 들어 크롬산과 반응 촉진제를 주성분으로서 함유하는 크로메이트 처리액에 의한 크로메이트 처리를 적용할 수 있고, 크로메이트 부착량을 1 내지 200㎎/㎡로 한다. 크로메이트 부착량이 1㎎/㎡ 미만인 경우에는, 충분한 방청 효과를 얻을 수 없다. 또한, 크로메이트 부착량이 200㎎/㎡를 초과하는 경우에는, 헤어 라인 마무리가 두드러지지 않게 될 뿐만 아니라, 방청 효과가 포화되어 버려 경제적으로 고비용으로 된다. 또한, 크로메이트 처리와 마찬가지로 크로메이트 프리 처리(논크로메이트 처리)에서도 1차 방청 처리를 행할 수 있다.

크로메이트 프리 처리(논크로메이트 처리)에 사용 가능한 처리액으로서는, 환경상 유해한 6가 크롬을 함유하고 있지 않은 처리액, 예를 들어 Zr, Ti의 염 등을 포함하는 처리액, 혹은 실란 커플링제를 포함하는 처리액 등을 들 수 있다. 이 크로메이트 프리 처리에서는 Ti, Zr, P, Ce, Si, Al, Li 등을 주성분으로 하는 크롬을 함유하지 않은 크로메이트 프리 처리층(화성 처리층)이 형성된다. 이 크로메이트 프리 처리층의 부착량은 1 내지 1000㎎/㎡로 하는 것이 바람직하다. 크로메이트 프리 처리층의 부착량이 1㎎/㎡ 미만인 경우에는, 충분한 방청 효과를 얻을 수 없다. 또한, 크로메이트 프리 처리층의 부착량이 1000㎎/㎡를 초과하는 경우, 헤어 라인 마무리가 두드러지지 않게 될 뿐만 아니라, 방청 효과가 포화되어 버려 경제적으로 고비용으로 된다.

또한, Al계 합금 도금 강재에 헤어 라인 마무리를 실시하고, 대기 중에 방치하면, 도금 표면이 산화되어, 변색된다. 변색되면, 헤어 라인 마무리가 두드러지지 않게 되어 헤어 라인의 외관을 손상시킨다. 또한, Al계 합금 도금층은 경질의 것과 충돌하거나 하면 흠집이 생기기 쉽다. 이로 인해, 헤어 라인 마무리를 실시한 도금 표면에, 투명 수지 피막층을 0.5 내지 100㎛의 두께로 형성시키면, 내변색성이나 내긁힘성을 개선할 수 있다. 투명 수지 피막층은 유기 클리어 도료를 사용하는 등의 공지된 도장 방법으로 형성할 수 있다. 이와 같은 유기 클리어 도료로서는, 구체적으로는, 아크릴계 베이킹 클리어 도료, 우레탄계 클리어 도료, 에폭시계 클리어 도료, 폴리에스테르계 클리어 도료, 폴리에테르술폰계 클리어 도료, 멜라민알키드계 클리어 도료 등을 들 수 있다. 또한, 이들 도료의 혼합물도 사용해도 된다. 유기 클리어 도료의 도장 방법으로서는, 구체적으로는 롤 코터법, 커튼 코터법, 스프레이건법, 정전법 등의 방법을 들 수 있다. 이들 중에서는, 롤 코터법, 커튼 코터법이 바람직하다.

또한, 이와 같은 투명 수지 피막층은 도금층의 표면에 직접 형성되어 있어도 되고, 혹은 도금층의 표면에 형성된 화성 처리층(예를 들어, 크로메이트 프리 처리층 등)의 표면에 형성되어 있어도 된다.

실시예

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

판 두께가 0.6㎜인 저탄소 강판을 도금 원판으로서 사용하였다. 무산화로 타입의 연속 용융 도금 라인에서, 상기의 도금 원판에 대해, 가열 처리, 어닐링 처리 및 도금 처리를 행함으로써, 도금 원판에 도금층을 형성하였다. 어닐링 분위기는 10％ 수소, 나머지 90％ 질소 가스 분위기를 둘러싸고, 이슬점을 －30℃로 하였다. 어닐링 온도는 730℃, 어닐링 시간은 3분이다. 도금욕 조성은, Al에 Si를 첨가하여 조정하였다. 도금 욕온은 각 도금 조성의 액상선 온도＋20℃로 설정하고, 도금욕에 2초 침지 후, 도금 부착량을 질소 가스 와이핑법에 의해 제어하였다.

도금층의 형성 후, 예비 압연을 사용한 평활화 처리를 행하여, 표면 거칠기 Ra를 0.5㎛로 한 후, 연마지 번수가 다른 벨트 샌더를 사용하여, 통판 속도 0.25m/초, 연마 시간 3초의 조건으로 헤어 라인 마무리를 행하였다. 또한, 연마지 번수 #120, #150에 관해서는 가압 압력을 변화시켜 기준 레벨 300㎛, 200㎛의 PPI에 미치는 영향에 관하여 조사하였다. 헤어 라인과 직각 방향의 표면 거칠기(Ra) 및 피크수(PPI)는 조도계를 사용하여 조사하였다. 또한, PPI가 어느 기준 레벨에서 본 발명예를 만족시키지 않았을 때에는, 다른 기준 레벨에서는 측정을 실시하지 않고, 표 중에는 「-」로 표기하였다. 또한, JIS Z2331의 염수 분무 시험 24시간 후의 발청 상황에 의해, 도금층의 손상 상태를 조사하여, 헤어 라인 오목부로부터 발청이 확인된 경우는 불합격으로 하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1에 나타낸 바와 같이, No.4 내지 7은 표면 거칠기(Ra), 피크수(PPI)의 조건을 만족시키고 있고, 깔끔한 헤어 라인 외관을 갖는 고내식성 도금 강재로 되어 있었다. No.4, 5는 샤프한 선예성을 원하는 경우에 적합하고, No.6, 7은 약간 소프트한 외관을 원하는 경우에 적합하다. 또한, No.4, 5에 대해서는 벨트 샌더의 막힘이 통판 거리 500m를 초과하면 서서히 발생하고, 약간 연속 조업 시에는 주의를 필요로 하는 결과로 되었다.

이에 대해, #120번의 벨트 샌더로 헤어 라인 마무리를 행한 No.1 내지 2와, #150번의 벨트 샌더를 사용하여 높은 가압 압력으로 헤어 라인 처리를 행한 No.3은 깊은 헤어 라인 흠집이 있고, 헤어 라인 오목부로부터 발청이 인정되었다. No.8은 헤어 라인 마무리를 행하였지만, 벨트 샌더가 #500번으로 거칠기가 지나치게 미세하고, 본 발명에서 규정하는 헤어 라인의 요건을 만족시키고 있지 않아, 외관으로 헤어 라인을 명확하게 관찰할 수 없었다. 이상의 시험 결과로부터, 본 발명에서 규정하는 요건을 만족시키는 도금 강판만이, 깔끔한 헤어 라인 외관을 갖는 도금 강판으로 되어 있었다.

다음에, 도금층의 조성을 다양하게 변화시킨 도금 강판을 작성하여, 도금 후, 예비 압연을 사용한 평활화 처리를 행하고, 표면 거칠기 Ra를 0.5㎛로 한 후, 연마지 번수 #180의 벨트 샌더를 사용하여, 통판 속도 0.25m/초, 연마 시간 3초, 가압 압력 0.2㎫의 조건으로 헤어 라인 마무리를 행하였다. 그때의, 헤어 라인 외관, 잔여물의 부착 상황을 조사하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. No.8 내지 15는 본 발명에서 규정하는 도금 조성을 갖고, 헤어 라인 외관, 벨트 샌더의 잔여물, 즉 내식성의 어느 것에 있어서도 양호한 결과였다. 한편, No.7, 16은 본 발명이 규정하는 조성 이외의 도금이고, 표면 거칠기의 값은 본 발명이 규정하는 값을 만족시키지만, 헤어 라인의 외관을 명확하게 관찰할 수 없어, 잔여물의 발생이나 내식성이 불량했다. 헤어 라인의 외관을 명확하게 관찰할 수 없었던 이유는, 잔여물의 발생이나 벨트 샌더의 늘어짐 등이 있기 때문이라고 생각된다.

다음에, 도금층의 부착량을 다양하게 변화시킨 도금 강판을 작성하여, 도금 후, 예비 압연을 사용한 평활화 처리를 행하여, 표면 거칠기 Ra를 0.5㎛로 한 후, 연마지 번수 #180의 벨트 샌더를 사용하여, 통판 속도 0.25m/초, 연마 시간 3초, 가압 압력 0.2㎫의 조건으로 헤어 라인 마무리를 행하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다. No.18 내지 24는 본 발명에서 규정하는 도금 부착량을 갖고, 헤어 라인 외관, 벨트 샌더의 잔여물, 즉, 내식성의 어느 것에 있어서도 양호한 결과였다. 한편, No.17은 본 발명이 규정하는 부착량 미만의 도금이고, 표면 거칠기의 값은 본 발명이 규정하는 값을 만족시키지만, 내식성이 불량했다. No.25는 부착량이 많아, 외관 불량이었다.

또한, Al-10질량％ Si의 조성을 갖는 도금 강판을 사용하여, 크로메이트 처리, 크로메이트 프리 처리, 클리어 도장 처리, 내식성 평가를 행하였다. 그 결과를 표 4 및 표 5에 나타낸다. 또한, 크로메이트 처리는 크롬산 100g/l 용액을 도포한 후, 60℃의 열풍로에서 30초간 건조시켰다. 크로메이트 프리 처리는 탄산지르코늄암모늄, 질산코발트, 실리카, 인산 암모늄을 포함하는 약제를 도포한 후, 60℃의 열풍로에서 30초간 건조시켰다. 또한, 멜라민알키드계 클리어 도료(용제계), 우레탄계 클리어 도료(수분산계)를 도포하여, 220℃(멜라민알키드계) 및 150℃(우레탄계)의 판 온도까지 가열하였다.

평면부 내식성 및 내변색성의 평가는 JIS Z2331의 염수 분무 시험 240시간 후의 백청 발생량으로, A:변색, 백청 발생 1％ 이하, B:10％ 이상으로 판단하였다. 크로스컷부는 염수 분무 시험 240시간 후의 팽윤 폭으로 평가하여, AA:2㎜ 미만, A:5㎜ 미만, B:5㎜ 이상으로 판단하였다.

내긁힘성의 평가는 JIS K5600의 연필 경도에 의해 평가하여, 시험은 2회 반복하고, 2회의 판정이 다른 경우는, 시험을 다시 하고, 흠집이 생기지 않는 경도까지 경도 스케일을 저하시켜 가, 2H 이상을 합격으로 판단하였다. 또한, 연필 경도의 서열은 (연) 6B 내지 HB 내지 6H (경)이다.

본 발명에서 규정하는 화성 처리, 도장 요건을 만족시킨 수준은 평면부, 크로스컷부 모두 내식성, 내변색성 및 내긁힘성이 양호했다.

다음에, 욕 중 Si 농도를 5 내지 12％의 범위에서 변화시킨 도금 강판을 작성하여, 도금 후, 예비 압연을 사용한 평활화 처리를 행하였다. 그때에, 압연 하중을 변화시켜 표면 거칠기 Ra를 0.3 내지 1㎛의 범위에서 변화시켰다. 그 후, 연마지 번수 #180의 벨트 샌더를 사용하여, 통판 속도를 0.25m/초로 하고, 연마 시간을 3 내지 30초의 범위에서 변화시키고, 깔끔한 헤어 라인 외관이 얻어지는 조건을 발견하였다. 평활화 처리 후의 표면 거칠기가 큰 경우, 오랜 시간 연마하지 않으면 깔끔한 헤어 라인이 얻어지지 않았다. 또한, 헤어 라인 마무리 전후의 단위 면적당의 중량을 측정함으로써, 헤어 라인 마무리 시에 연마된 도금 두께를 구하였다. 그 결과를 표 6에 나타낸다. No.64 내지 66, 68, 69, 71, 72는 평활화 처리 후의 표면 거칠기가 0.5㎛ 이하이고, 깔끔한 헤어 라인을 얻기 위해 연삭된 도금층 두께가 0.5㎛로 적기 때문에, 본 발명에서 규정하는 Si의 최대 함유량(12 내지 24질량％)의 Si 농화층을 갖는 도금 강판으로, 시간 경과에 수반하는 변색이 발생하지 않았다(내변색성 합격). 한편, No.61 내지 63, 67, 70은 본 발명의 규정 외의 Si의 최대 함유량(12질량％ 미만)의 Si 농화층을 갖는 도금 강판으로, 시간 경과에 수반하는 변색이 발생하였다(내변색성 불합격).

또한, 내변색성의 합격 여부 판정은 색차 측정 ΔE에 의해 평가를 행하였다. 또한, 색차 측정 ΔE는 하기 식 1로 정의되는 값이다.

[식 1]

여기서, ΔL, Δa, Δb는 JIS Z 8729에 규정하는 Lab 표시계에 있어서의 2개의 물체색의 CIE1976 명도 L의 차 및 색 좌표 a, b의 시험 전후의 차이다. 평가 기준은 이하와 같다.

합격:ΔE≤2 육안으로 색조 변화나 불균일이 인정되지 않는다.

불합격:ΔE>2 육안으로 색조 변화나 불균일을 식별할 수 있다.

이상의 결과로부터 본 발명예는 깔끔한 헤어 라인 외관을 갖고, 내식성, 내변색성 및 내긁힘성이 우수한 것이 확인되었다.

본 발명의 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재에 의해, 전기 기기의 표층재, 건축물이나 차량 등의 내장재나 외장재 등의 용도에, 저비용, 고내식성, 고내변색성 및 고의장성이 우수한 재료를 제공할 수 있다.

1 : 콘택트 휠
2 : 아이들 롤
3 : 연마 벨트
4 : 언코일러
5 : 코일러
6 : 금속대

Claims

Si와 잔량부의 Al 및 불순물을 포함하는 도금층의 표면에 헤어 라인이 형성된, 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재이며,
상기 도금층은,
상기 도금층의 편면당의 부착량이 20 내지 100g/㎡;
상기 도금층 전체의 상기 Si의 함유량이 5 내지 12질량％;
상기 도금층의 표층의 두께 2㎛의 영역에 있어서의 상기 Si의 최대 함유량이 12 내지 24질량％;
이고,
상기 헤어 라인은,
상기 헤어 라인과 직각 방향의 표면 거칠기 Ra가 0.3 내지 2.0㎛;
기준 레벨 300μin의 PPI가 0;
기준 레벨 200μin의 PPI가 10 미만;
기준 레벨 30μin의 PPI가 50 이상;
인 것을 특징으로 하는, 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재.
제1항에 있어서, 상기 헤어 라인과 직각 방향의 표면 거칠기 Ra가 0.3 내지 1.0㎛인 경우,
기준 레벨 300μin의 PPI가 0;
기준 레벨 200μin의 PPI가 0;
기준 레벨 100μin의 PPI가 10 미만;
기준 레벨 30μin의 PPI가 50 이상;
인 것을 특징으로 하는, 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도금층의 표면에, 화성 처리층을 1 내지 1000㎎/㎡ 갖는 것을 특징으로 하는, 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도금층의 표면에 두께 0.5 내지 100㎛의 투명 피막층을 갖는 것을 특징으로 하는, 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재.
제3항에 있어서, 상기 화성 처리층의 표면에 두께 0.5 내지 100㎛의 투명 피막층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 헤어 라인 외관을 갖는 Al계 합금 도금 강재.