KR20150077694A - 합금화 알루미늄 도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

합금화 알루미늄 도금강판 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면인 합금화 알루미늄 도금강판은 소지강판; 및 상기 소지강판의 일면 또는 양면에 형성된 합금화 알루미늄 도금층;을 포함하며, 상기 합금화 알루미늄 도금층은, 중량%로, Fe: 15~50%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

합금화 알루미늄 도금강판 및 그 제조방법{ALLOYED Al PLATED STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 보일러 연통 등 각종 조관용 소재로 사용할 수 있는 합금화 알루미늄 도금강판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

알루미늄 도금강판은 냉연강판에 알루미늄-실리콘 합금을 도금한 것으로 알루미늄 도금층 및 소지철과 알루미늄의 반응물인 금속간 화합물로 구성된 제품으로 알루미늄의 우수한 내식성을 지니고 있음은 물론, 피복된 알루미늄의 특성에 의해서 내열성, 내산화성 및 열반사성 등도 아연도금강판에 비해 훨씬 우수한 것으로 알려져 있다.

따라서 일반 내식용 건자재는 물론 비교적 높은 온도에서 사용되는 가전주방용품, 보일러 부품, 열교환기, 벽난로 등에 다양하게 쓰이며 자동차의 배기계용 소재로 상당히 많은 양이 소비되고 있다. 알루미늄 도금강판은 도금층의 표면에 형성되는 안정한 산화막에 의하여 높은 온도에서도 쉽게 부식되지 않으며, 또한 낮은 비중 때문에 동일한 도금 부착량으로도 아연보다 3배 가까운 도금층 두께를 나타내므로 경제적인 측면에서도 유리하다.

그러나, 상기와 같은 장점에도 불구하고, 알루미늄 도금층의 주성분인 알루미늄의 끓는점이 2500℃로 매우 높기 때문에 각종 용접시에 용접 전극 오염으로 인한 생산성 저하가 발생하며, 용접부 계면에서 알루미늄 잔존물에 의한 용접 불량이 발생하는 단점이 있었다.

본 발명의 일 측면은, 조관 용접성 및 열 흡수율이 우수한 합금화 알루미늄 도금강판 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면인 합금화 알루미늄 도금강판은 소지강판; 및 상기 소지강판의 일면 또는 양면에 형성된 합금화 알루미늄 도금층;을 포함하며, 상기 합금화 알루미늄 도금층은, 중량%로, Fe: 15~50%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 일 측면인 합금화 알루미늄 도금강판의 제조방법은 용융알루미늄 도금강판을 준비하는 단계; 및 상기 용융알루미늄 도금강판을 450~650℃의 온도에서 열처리하는 단계를 포함한다.

덧붙여, 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점 및 효과는 하기의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 합금화 알루미늄 도금강판은 조관 용접성 및 열 흡수율이 매우 우수하여 보일러 연통 등 각종 조관용 소재에 바람직하게 적용될 수 있다.

본 발명자들은 용융알루미늄 도금강판의 용접시 발생하는 용접 전극 오염으로 인한 생산성 저하 및 알루미늄 잔존물에 의한 용접 불량을 해결하기 위해 깊이 연구하던 중, 상기 용융알루미늄 도금강판을 적절한 조건에서 열처리하여 합금화 알루미늄 도금강판을 제조할 경우, 조관 용접성이 크게 향상될 뿐만 아니라 열 흡수율이 크게 향상된다는 것을 인지하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이하, 본 발명의 일 측면인 합금화 알루미늄 도금강판에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면인 합금화 알루미늄 도금강판은, 소지강판; 및 상기 소지강판의 일면 또는 양면에 형성된 합금화 알루미늄 도금층을 포함한다.

본 발명에서 상기 소지강판의 합금조성 및 종류에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면, 통상의 알루미늄 도금강판의 소지로 사용되는 열연강판 또는 냉연강판일 수 있다. 다만, 열연강판의 경우 그 표면에 다량의 산화 스케일을 가지며, 이러한 산화 스케일은 도금 밀착성을 저하시켜 도금 품질을 저하시키는 문제가 있으므로, 산 용액에 의해 미리 산화 스케일이 제거시킨 열연강판을 소지로 함이 보다 바람직하다.

상기 합금화 알루미늄 도금층은 Fe: 15~50중량%, 잔부 알루미늄(Al) 및 불가피한 불순물을 포함한다. 상기 조성 이외에 유효한 성분의 첨가가 배제되는 것은 아니다.

상기 Fe 함량이 15중량% 미만일 경우에는 목표하는 용접성 확보에 어려움이 있으며, 반면, 50중량%를 초과하는 경우에는 도금강판의 내식성이 급격히 저하되는 문제가 있다. 따라서, 상기 Fe 함량은 15~50중량%인 것이 바람직하며, 20~40중량%인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 합금화 알루미늄 도금층은 Si: 5~15.0%를 더 포함할 수 있다. Si는 소지강판과 도금층의 계면에 형성되는 Fe-Al계 금속간 화합물의 성장을 억제함으로써, 본 발명 합금화 알루미늄 도금강판의 내열성 및 가공성을 보다 향상시킨다. 본 발명에서 이러한 효과를 얻기 위해서는 상기 Si 함량이 5중량% 이상인 것이 바람직하다. 반면, 상기 Si 함량이 15중량%를 초과하는 경우에는 도금층 내 Si 편석이 심해지고, 미세한 조직을 얻기 위해서는 높은 출력의 도금 후 냉각처리가 필요한 단점이 있다. 따라서, 상기 Si 함량은 5~15중량%인 것이 바람직하며, 6~12중량%인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 합금화 알루미늄 도금층의 두께는 10~40㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 도금층의 두께가 10 ㎛ 미만인 경우, 과합금화로 인해 내식성 확보가 어려우며, 반면, 40㎛를 초과하는 경우, 원하는 수준의 합금화 열처리 시간이 장기간 소요로 인해 열처리 비용이 증가하는 문제가 있다.

본 발명에 따른 합금화 알루미늄 도금강판은 조관 용접성 및 열 흡수율이 매우 우수하여 보일러 연통 등 각종 조관용 소재에 바람직하게 적용될 수 있다.

이하에서는, 상술한 합금화 알루미늄 도금강판을 제조하기 위한 바람직한 일 예로써, 본 발명의 다른 일측면인 합금화 알루미늄 도금강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 용융알루미늄 도금강판을 준비한다. 본 발명에서 상기 용융알루미늄 도금강판을 준비하는 단계는 특별히 한정하지 않으며, 예를 들어, 소지강판을 용융알루미늄 도금욕에 침지하여 용융알루미늄 도금강판을 제조한 후, 도금 부착량 조절 및 냉각하는 것일 수 있다.

이후, 상기 용융알루미늄 도금강판을 열처리하여 합금화 알루미늄 도금강판을 제조한다. 이때, 상기 열처리는 인라인 방식으로 연속적으로 진행되는 것이 아닌, 별도의 소둔로에서 진행하는 것이 바람직하다. 알루미늄 도금강판은 고온에서 일정 시간 노출되더라도 도금층 특성을 그대로 유지하는 성질을 갖고 있기 때문에, 소지강판의 Fe가 도금층으로의 확산이 충분하게 또한 균일하게 일어나게 하기 위해서는 별도의 소둔로에서 열처리를 수행함이 바람직하다.

상기 열처리시, 열처리 온도는 450~650℃인 것이 바람직하다. 상기 열처리 온도가 450℃ 미만인 경우에는 장시간 열처리를 하더라도 합금화, 즉 Fe의 확산이 충분하게 일어나지 않는 문제가 있으며, 반면, 650℃를 초과하는 경우에는 열처리 중 코일 상태의 알루미늄도금강판이 서로 융착되는 문제가 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 열처리는, 48~120시간 수행하는 것이 바람직하다. 열처리 시간이 48시간 미만인 경우에는 Fe 확산이 균일하게 일어나지 않을 우려가 있으며, 반면, 120시간을 초과하는 경우에는 효과가 포화될 뿐만 아니라, 열처리 비용의 과다로 경제적으로 불리하며, 최종 제품의 기계적 특성이 저하될 우려가 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

( 실시예 )

냉연강판의 표면에 중량%로, Al: 89%, Si: 9% 및 Fe: 2%를 포함하는 알루미늄 도금층이 형성된 용융알루미늄 도금강판을 준비하고, 하기 표 1의 조건으로 열처리 하여 합금화 알루미늄 도금강판을 제조하였다. 이후, 제조된 각각의 합금화 알루미늄 도금강판의 도금층 내 Fe 함량을 SEM-EDS를 통해 분석하고, 점용접 방식에 따른 연속타점 시험 후, 용접부의 단면형상을 평가하는 방식에 의하여 조관 용접성을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.

상기 조관 용접성 평가기준은 아래와 같다.

◎: 300타점까지 건전한 용접부가 유지된 경우

○: 250타점까지 건전한 용접부가 유지된 경우

Ⅹ: 250타점에서 건전한 용접부가 유지되지 못한 경우

No.	열처리 조건		Fe 함량 (중량%)	용접성	비고
	온도(℃)	시간(hr)
1	-	-	0~2%	Ⅹ	종래예1
2	400	24	5	Ⅹ	비교예1
3	400	120	10	Ⅹ	비교예2
4	500	72	40	◎	발명예1
5	500	24	20	○	비교예3
6	700	24	55	◎	비교예4

표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제조조건을 만족하는 발명예 1은 조관 용접성이 매우 우수함을 확인할 수 있다. 반면, 합금화 열처리를 수행하지 아니한 종래예1과 본 발명의 제조조건을 만족하지 않는 비교예 1 내지 3은 조관 용접성이 열위하게 나타남을 알 수 있다.

한편, 비교예 4의 경우, 용접성은 우수하게 나타났으나, 열처리 중 코일 상태의 알루미늄도금강판이 서로 융착되는 문제가 발생하여 비교예로 분류하였다.

Claims (6)

1. 소지강판; 및 상기 소지강판의 일면 또는 양면에 형성된 합금화 알루미늄 도금층;을 포함하며,
   상기 합금화 알루미늄 도금층은, 중량%로, Fe: 15~50%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 합금화 알루미늄 도금강판.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 소지강판은 열연강판 또는 냉연강판인 합금화 알루미늄 도금강판.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 합금화 알루미늄 도금층은 중량%로, Si: 5~15.0%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합금화 알루미늄 도금강판.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 합금화 알루미늄 도금층의 두께는 10~40㎛인 합금화 알루미늄 도금강판.
   
5. 용융알루미늄 도금강판을 준비하는 단계; 및
   상기 용융알루미늄 도금강판을 450~650℃의 온도에서 열처리하는 단계를 포함하는 합금화 알루미늄 도금강판의 제조방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 용융알루미늄 도금강판의 열처리는 48~120시간 수행되는 것을 특징으로 하는 합금화 알루미늄 도금강판의 제조방법.