KR20160038013A - 아연 코팅을 구비하는 스틸 시트 - Google Patents

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KR20160038013A
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브루노 슈미츠
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아르셀러미탈
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Abstract

본 발명은 아연 방출 챔버 내측의 압력 P방출 대 증착 챔버 내측의 압력 P챔버 의 비가 2.10-3 내지 5,5.10-2 인 음속 증기 제트를 사용하여 진공 증착 코팅 방법에 의해 제조된 적어도 하나의 아연의 층을 포함하는 코팅이 제공되는 스틸 시트에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그 관련된 제조 방법에 관한 것이다.

Description

아연 코팅을 구비하는 스틸 시트{STEEL PLATE PROVIDED WITH A ZINC COATING}
본 발명은 선택적으로 페인트에 의해 덮혀진 아연의 층을 포함하는 코팅을 구비한 스틸 시트에 관한 것이고, 상기 스틸 시트는 특히 자동차 부품들의 제조를 위해 의도된 것이지만, 상기 적용에 제한되지 않는다.
본질적으로 아연을 포함하는 아연 도금된 코팅들은 종래에 예를 들면 자동차 부문에서 또는 건설 산업에서 부식에 대해 효과적인 보호부를 제공하기 위해 사용되어 왔다.
다음의 텍스트에서, 아연 코팅은 제조 중에 취득되고 미량들로 존재하는 불가피한 불순물들을 잠재적으로 포함하는 순수 아연의 코팅을 의미한다.
이러한 방식으로 코팅된 스틸의 코일들은 때때로 몇달 동안 저장 창고에서 유지될 수 있고, 그들의 표면은 최종 유저에 의해 성형되기 전에 표면 부식의 발생에 의해 변경되지 않아야 한다. 특히, 어떠한 저장 환경이라도, 심지어 스틸이 태양에 및/또는 축축한, 다습의 또는 심지어 염분 환경에 노출될 지라도 어떠한 초기 부식도 발생되지 않아야 한다. 보호성 오일의 층은 또한 축축한 또는 다습의 환경에서의 저장의 경우에도 일시적인 보호부를 제공하도록 스틸 코일의 표면에 적용될 수 있다.
스틸 시트의 표면 상에 아연 코팅을 성막 (deposit) 하는 데 가장 흔히 사용되는 방법들은 아연 도금 및 전기 아연 도금이다. 그러나, 이들 종래의 방법들은 높은 레벨들의 산화 가능한 원소들, 예를 들면 Si, Mn, Al, P, Cr 또는 B 을 포함하는 등급의 스틸을 코팅하는 것을 불가능하게 하고, 이는 새로운 코팅 방법들, 및 특히 진공 증착 기술들, 예를 들면 제트 증기 증착 (JVD) 의 개발에 이르게 되었다.
그럼에도 불구하고, 이들 진공 코팅들은 심지어 보호성 오일의 층의 적용 후에 종래의 코팅들과 동일한 레벨의 일시적인 보호부를 제공하지 않는다.
따라서 본 발명의 목적은 부식에 대해 양호한 일시적인 보호부를 제공하는 진공 증착에 의해 아연으로 코팅된 스틸 시트를 이용함으로써 종래 기술 분야의 방법들을 사용하여 코팅된 스틸들의 단점들을 제거하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 제 1 과제는 제 1 항에 인용된 바와 같은 스틸 시트이다.
시트는 또한 개별적으로 또는 조합으로 구현되는 제 2 항 내지 제 5 항의 특징을 가질 수 있다.
본 발명의 부가적인 과제는 제 6 항에 인용된 바와 같은 방법이다.
상기 방법은 또한 개별적으로 또는 조합으로 구현되는 제 7 항 내지 제 8 항의 특징들을 가질 수 있다.
본 발명의 부가적인 특징들 및 이점들은 아래에 상세하게 설명된다.
본 발명을 예시하도록, 테스트들이 행해졌고 특히 첨부된 도면들을 참조하여 비제한적인 예들에 의해 설명될 것이다:
- 도 1 은 본 발명에 의해 청구된 방법을 실행하는 데 사용될 수 있는 제트 증기 증착 설치부를 예시한다.
- 도 2 는 종래 기술 분야에 따라 코팅된 시트의 실물 크기의 사진이다.
- 도 3 은 본 발명에 따라 코팅된 시트의 실물 크기의 사진이다.
본 발명에 따라 코팅된 시트는 첫째 자동차 본체 부품들을 제조하기 위해 사용될 수 있도록 바람직하게 열간 압연된, 그 후 냉간 압연된 스틸 기재를 포함한다. 본 발명은 이러한 분야에 제한되지 않지만, 그 의도된 최종 사용과 관계없이 임의의 스틸 부품을 위해 사용될 수 있다.
스틸 기재는 특히 다음의 등급들의 VHS (Very High Strength steel, 일반적으로 450 내지 900 MPa) 또는 UHS (Ultra High Strength, 일반적으로 900 MPa 보다 높음) 스틸 중 하나일 수 있고, 이들은 높은 레벨들의 산화 가능한 원소들을 포함한다:
- 최대 0.1중량% Ti 를 포함할 수 있는, 격자간 원소들이 없는 (IF, Interstitial Free) 스틸들;
- 최대 1중량% Si, Cr 및/또는 Al 과 관련하여 최대 3중량% Mn 을 포함할 수 있는 듀얼-페이즈 스틸들, 예를 들면 DP 500 스틸들, 최대 DP 1200 스틸들,
- 예를 들면, 거의 1.6중량% Mn 및 1.5중량% Si 를 포함하는 TRIP (TRansformation Induced Plasticity) 스틸들, 예를 들면 TRIP 780 스틸;
- 인을 포함하는 TRIP 스틸들 또는 듀얼 페이즈 스틸들;
- 높은 함유량의 Mn (일반적으로 17 - 25중량%) 을 갖는 TWIP (TWinning Induced Plasticity) 스틸들,
- 예를 들면 최대 10중량% Al 을 포함할 수 있는 저밀도 스틸들, 예를 들면 Fe-Al 스틸들;
- 다른 합금 원소들 (Si, Mn, Al 등) 과 관련하여 높은 농도의 크롬 (일반적으로 13-35중량%) 을 갖는 스테인레스 스틸들.
스틸 시트는 최종 제품의 원하는 특성들에 적합한 방식으로 아연 층 뿐만 아니라 하나 이상의 부가적인 층들로 선택적으로 코팅될 수 있다. 아연 층은 바람직하게 코팅의 상단 층일 것이다.
본 발명에 따른 스틸 시트의 제조를 위한 방법은 진공 증착 챔버 (2) 를 포함하는 설치부 (1) 를 도시하는 도 1 에 보다 구체적으로 예시된다. 이러한 챔버는 코팅될 스틸 시트 (3) 가 순환하는 진입 로크 및 진출 로크 (도시 생략) 를 포함한다. 시트 (3) 는 스트립이 지지될 수 있는 임의의 적절한 수단, 예를 들면 회전하는 지지 롤러에 의해 이동될 수 있다.
슬롯 (8) 이 구비된 인젝션 챔버 (7) 는 코팅될 스트립의 표면을 마주보며 위치되고, 슬롯 (8) 의 상부 부품은 예를 들면, 코팅될 스트립의 표면으로부터 20 내지 60 mm 의 간격 (d) 으로 위치된다. 이러한 챔버 (7) 는 스틸 스트립 (3) 의 표면 상에 성막될 액체 아연 (9) 을 포함하는 증기화 도가니 (4) 상에 장착된다. 증기화 도가니 (4) 에는 유리하게 증기의 형성을 가능하게 하는 유도-가열 디바이스 (5) 가 구비된다. 증기는 그 후 도가니로부터 도관 (10) 을 통해 탈출하고 상기 도관은 바람직하게 인젝션 챔버 (7) 및 코팅될 기재의 표면을 향해 지향된 제트를 형성하도록 캘리브레이팅된 슬롯 (8) 으로 증기를 안내한다. 슬롯 (8) 의 존재는 균일한 성막을 달성하는 이점을 갖도록 슬롯 (소닉 스로트 (sonic throat)) 을 따라 일정한 음속으로 증기의 질량 유량의 규제를 허용한다. 두문자어 "JVD" (제트 증기 증착) 를 사용하는 이러한 기술은 아래에 참조된다. 이러한 기술에 대한 부가적인 정보는 특허 EP07447056 에 제공된다.
예시되지 않은 또 다른 실시형태에서, 도가니 및 방출 챔버는 코팅될 기재의 표면을 향해 지향된 슬롯을 포함하는 일체의 그리고 동일한 부품이다. 이러한 실시형태에서, 아연을 가열함으로써 생성된 증기는 슬롯을 향해 바로 상승되고 코팅될 기재의 표면을 향해 지향된 제트를 형성한다.
증착 챔버 (2) 에서의 압력 P챔버 및 방출 챔버 (7) 에서의 압력 P방출 은 P챔버 대 P방출 의 비가 2·10-3 내지 5.5·10-2 로 되도록 유지된다.
증착 챔버 (2) 에서의 압력은 코팅의 표면 외관을 개선시키도록 6·10-2 mbar 내지 2·10-1 mbar 의 압력에서 선택적으로 유지된다.
그 후 이송 전에 또는 최종 제품으로 변환 전에 시트가 축축한, 다습의 및/또는 염분 환경에서 저장될 때에 오일의 층은 시트의 표면에 적용되고 따라서 일시적인 보호부를 제공하도록 코팅된다.
그 후 스킨 패스 단계를 거칠수 있거나 또는 거칠 필요가 없는 시트 1 은 예를 들면 스탬핑, 벤딩 또는 세이핑에 의해 절단되고 성형되어 부품을 형성할 수 있고 상기 부품은 그 후 코팅 상에 페인트 필름을 형성하도록 페인팅될 수 있다.
본 발명은 지금부터 비제한적인 예들에 의해 수행된 테스트에 기초하여 아래에 설명될 것이다.
테스트들
표면 부식
수행된 테스트는 또한 소위 "humidotherm test" 이며 DIN EN ISO 6270-2 에 의해 규정된 바와 같은 온도 제어 챔버 (controlled-climate chamber) 에서 행해진다.
부식에 대한 일시적인 보호부는 저장 또는 운반 중에 시트를 시뮬레이팅하는 플랫 패널들 상에서, 또는 하나의 장소에서 스탬핑되어 또 다른 장소로 운반되는 금속 부품 (예를 들면 차량 도어) 을 대표하는 변형된 패널 상에서 평가될 수 있다.
테스트될 각각의 패널은 탈지되고, 그 후 ISO 6270-2 에 의해 규정된 바와 같은 오일-스프레이 디바이스에 의해 적절한 오일로 양쪽 면에 코팅된다. 패널들은 테스트가 German automaker 에 대해 수행될 때에 1.2 g/㎡ 에서 Fuchs Anticorit RP 4107s, Fuchs 3802/395 또는 Zeller PL61 를 사용하여, 또는 테스트가 French automaker 에 대해 수행될 때에 1.2 g/㎡ ± 0.3g/㎡ 에서 Quaker Ferrocoat N 6130 를 사용하여 오일링된다. 패널들은 조립되지 않고 페인팅되지 않은 채 둔다.
일련의 24-시간 열화 사이클들이 그 후 패널들에 적용되고, 각각의 사이클은:
- 40℃ ± 3℃ 및 거의 100% 상대 습도 (가열 중을 포함하는 폐쇄된 온도 제어 챔버) 에서 8 시간, 그 후
- 18℃ 내지 28℃ 에서 그리고 주변 습도 (냉각 중을 포함하는 개방된 또는 환기된 온도 제어 챔버) 에서 16 시간을 포함한다.
일련의 사이클들의 마지막에, 패널들의 표면 외관의 변화는 변한 표면의 퍼센트의 관점에서 평가된다.
표면 외관의 변화의 비율은 Quaker 오일로 처리된 견본들에 대해 10 사이클들 후에 또는 Fuchs 오일들 또는 Zeller 오일 중 하나로 처리된 샘플들에 대해 15 사이클들 후에 10% 보다 적어야만 한다.
테스트들
ArcelorMittal 에 의해 시장에서 입수 가능한 타입의 네개의 일련의 냉간 압연된 IF 스틸 시트 견본들, 타입 DC06 가 제조되었고, 이것들은 아연 코팅 7.5 ㎛ 두께를 포함한다. 이러한 코팅은 제트 증기-증착 방법을 사용하여 성막되었다.
견본들의 각각에 대해, 코팅은 증착 챔버에서의 압력 P챔버 대 방출 챔버에서의 압력 P방출 에서 상이한 압력 비로 적용되었다. 방출 챔버의 슬롯 (8) 의 상부 부품과 코팅될 스트립의 표면 사이의 간격 (d) 은 동일하고 거의 35 mm 과 동등하고, 방출 챔버 (7) 내측의 압력은 거의 3.4 mbar 이다. 상기 설명된 바와 같이 코팅된 견본들은 그 후 보호성 오일로 덮혀지고 그 후 소정 수의 사이클들을 거친다.
테스트들은 적용된 오일의 타입에 따라 10 또는 15 사이클들 동안 실행되지만, 전체 표면이 열화된다면 10 또는 15 사이클들의 종료 전에 중단된다.
표 1
Figure pct00001
그것들은 그 후 표면 부식 테스트들을 거치고, 그 결과들은 표 2 에 제공되고, 증착 챔버에서의 압력 P챔버 대 방출 챔버에서의 압력 P방출 의 비는 다음과 같다:
표 2
Figure pct00002
* 본 발명에 따름
본 발명에 따라 코팅된 시트들은 본 발명에 따라 코팅되지 않은 시트들보다 양호한 표면 부식 저항성을 나타낸다는 것이 밝혀졌다.
도 2 는 상기 설명된 바와 같은 6 열화 사이클들 후에 2.9·10-5 의 압력비로 코팅된 견본 No.1 의 실물 크기의 사진이다. 도 2 는 6 사이클들 후에 시트의 전체 표면이 변한 부분 (11) 을 나타낸다.
도 3 은 상기와 같은 견본 No.1 의 실물 크기의 사진이지만 상기 설명된 바와 같이 10 열화 사이클들 후에 3.23·10-2 의 압력비로 코팅된다. 도면은 시트의 전체 표면이 실제적으로 변하지 않는다는 것을 도시한다.

Claims (8)

  1. 증착 챔버 내측의 압력 P챔버 대 아연 방출 챔버 내측의 압력 P방출 의 비가 2·10-3 내지 5.5·10-2 인 제트 증기 증착 방법에 의해 얻어진, 적어도 하나의 아연 층을 포함하는 코팅을 구비한 스틸 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착 챔버는 6·10-2 mbar 내지 2·10-1 mbar 의 압력 P챔버 로 유지되는 방법에 의해 얻어지는 스틸 시트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방출 챔버 (7) 의 슬롯 (8) 의 상부 부분과 코팅될 상기 스틸 시트 사이의 간격 (d) 은 20 내지 60 mm 인 방법에 의해 얻어지는 스틸 시트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아연 층은 상기 코팅의 상단 층인, 스틸 시트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅된 상기 스틸은 초고강도 스틸 (Very High Strength Steel) 인, 스틸 시트.
  6. 압력 P챔버 로 유지되는 증착 챔버 내측에 포함되고 압력 P방출 로 유지되는 방출 챔버 (7) 를 통해 아연의 음속 증기 제트에 의한 시트의 코팅을 포함하는 코팅된 시트의 제조 방법으로서,
    P챔버 대 P방출 의 압력들의 비는 2·10-3 내지 5.5·10-2 인, 코팅된 시트의 제조 방법.
  7. 6·10-2 mbar 내지 2·10-1 mbar 의 압력 P챔버 로 유지되는 증착 챔버 내측에서 아연의 음속 증기 제트에 의한 시트의 코팅을 포함하는 코팅된 시트의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    방출 챔버 (7) 의 슬롯 (8) 의 상부 부분과 코팅될 스틸 시트 사이의 간격 (d) 은 20 내지 60 mm 인, 코팅된 시트의 제조 방법.
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