KR20160074704A - 도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20160074704A KR1020140182127A KR20140182127A KR20160074704A KR 20160074704 A KR20160074704 A KR 20160074704A KR 1020140182127 A KR1020140182127 A KR 1020140182127A KR 20140182127 A KR20140182127 A KR 20140182127A KR 20160074704 A KR20160074704 A KR 20160074704A
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plated
plate
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염준성
안지천
정종운
노범식
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Abstract

본 발명은, 강판에 인가되는 전류밀도와, 도금용액의 유속과, 도금용액의 온도 및, 강판에 도금되는 도금량 중 적어도 하나 이상을 조절하여, 강판의 표면에 대해
Figure pat00045
또는
Figure pat00046
의 결정면을 갖는 판상 조직구조의 도금층을 형성하는 도금강판 및 그 제조방법이 소개된다.
상기한 도금강판 및 그 제조방법에 따르면, 강판 표면에 코팅되는 아연도금층의 조직을 강판에 대해 수직한 판상구조의 비율이 높아지도록 형성함으로써, 도금층을 통한 가스 배출이 원활하게 이루어지는바, 강판 도장 후 소부과정에서 도금층이 볼록하게 돌출되는 블리스터 현상을 예방하게 되고, 이로 인해 고품질의 도장성능 및 제품 생산성을 확보하는 것은 물론, 블리스터 결함에 의한 강판 품질 클레임을 방지하는 효과가 있다.

Description

도금강판 및 그 제조방법{PLATING STEEL SHEET AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 강판 표면에 도금층을 형성하는 기술에 관련된 것으로, 도금층 형성을 위한 특정 도금조건을 구현하여, 강판 표면에 '미세 흠(Micro Flap)'이 있더라도 도장 후 소부과정에서 기포 내의 가스가 원활하게 방출되어 도장불량이 발생되는 것을 방지하도록 한 도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 강재 중 가장 많이 활용하는 소재는 철(Fe) 강판이며, 특히 자동차외판용 강판은 내식성을 보증하기 위해서 아연도금강판을 적용하고 있다.
일본계 자동차사는 GA(Galvanealed)도금강판을 주로 채택하고 있으며, 미주/유럽계 자동차사는 GI(Galvanized) 또는 EG(Electrolytic Galvanized)도금강판을 주로 채택하고 있다.
한편, 자동차사에서 자동차강판을 제조하는 공정을 간단히 살펴보면, 철판을 일정모양으로 자르는 블랭킹(Blanking) 공정 후 프레스공정을 거쳐 도장(Painting)공정을 거친다.
도장공정은 다시 1차도장(전착도장) → 2차도장(중도) → 3차도장(상도) → 4차도장(Clear)으로 이루어지는데, 도장 후 소부(Baking)과정 중에 강판의 표면에 ‘블리스터(Blister)’라고 불리는 기포가 발생되는 경우가 있다. 이 경우, 도장불량으로 분류되고 해당 강판은 불량처리를 하게 된다.
이 같은, Blister는 대부분 고객사 도장공정 중 페인트 내 이물질 혼입 및 도장공정 중 전압(Voltage)불량으로 발생되지만, 철판의 표면 불량 원인으로도 발생하게 된다.
도 1은 철판의 표면 불량에 의해 블리스터가 발생되는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면으로, 도면을 참조하면, 철판의 표면에 형성된 '미세 흠(Micro Flap)' 위에 전기아연도금이 이루어지면서 미세 흠 안에 미량의 수분 또는 오일성분이 갇혀있다가 자동차사에서 도장 후 소부과정에서 급격히 팽창하여 기포모양의 결함을 유발하게 되는 것이다.
한편, EG도금강판을 생산하는 설비를 EGL(Electrolytic Galvanizing Line)이라고 하며, EGL에서도 아연도금이 이루어지는 도금설비를 '도금셀'이라고 하는데, 상기한 도금셀 내에서 이루어지는 도장공정의 최적화를 통해서, 블리스터에 의한 강판 불량이 발생하는 문제를 해소할 필요성이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2002-0047425 A KR 10-1999-0002578 A KR 10-1997-0043318 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 도금층 형성을 위한 특정 도금조건을 구현하여, 강판 표면에 ‘미세 흠(Micro Flap)’이 있더라도 도장 후 소부과정에서 기포 내의 가스가 원활하게 방출되어 도장불량이 발생되는 것을 방지하도록 한 도금강판 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도금강판 제조방법은, 강판에 인가되는 전류밀도와, 도금용액의 유속과, 도금용액의 온도 및, 강판에 도금되는 도금량 중 적어도 하나 이상을 조절하여, 강판의 표면에 대해
Figure pat00001
또는
Figure pat00002
의 결정면을 갖는 판상 조직구조의 도금층을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
강판에 인가되는 전류밀도는 150A/dm2 이상일 수 있다.
도금용액의 유속은 1m/sec 이하일 수 있다.
도금용액의 온도는 50℃ 이하일 수 있다.
강판에 도금되는 도금량은 50g/㎡ 이상일 수 있다.
Figure pat00003
또는
Figure pat00004
의 결정면을 갖는 판상 조직구조는 전체 도금층을 이루는 조직구조에 대해 30% 이상 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 도금강판 제조방법은, 강판에 인가되는 전류밀도가 150A/dm2 이상이고, 도금용액의 유속이 1m/sec 이하이며, 도금용액의 온도는 50℃ 이하이고, 강판에 도금되는 도금량은 50g/㎡ 이상으로 조절하여, 강판의 표면에 대해
Figure pat00005
또는
Figure pat00006
의 결정면을 갖는 판상 조직구조의 도금층을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 도금강판은, 강판에 인가되는 전류밀도와, 도금용액의 유속과, 도금용액의 온도 및, 강판에 도금되는 도금량 중 적어도 하나 이상을 조절하여, 강판의 표면에 대해
Figure pat00007
또는
Figure pat00008
의 결정면을 갖는 판상 조직구조의 도금층을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 강판 표면에 코팅되는 아연도금층의 조직을 강판에 대해 수직한 판상구조의 비율이 높아지도록 형성함으로써, 도금층을 통한 가스 배출이 원활하게 이루어지는바, 강판 도장 후 소부과정에서 도금층이 볼록하게 돌출되는 블리스터 현상을 예방하게 되고, 이로 인해 고품질의 도장성능 및 제품 생산성을 확보하는 것은 물론, 블리스터 결함에 의한 강판 품질 클레임을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 철판의 표면 불량에 의해 블리스터가 발생되는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 전기아연도금을 실시하기 위한 도금설비의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 의한 도금강판 제조방법에서 전류밀도, 도금용액 유속, 도금용액 온도에 따른 도금층 조직 구조의 변화를 설명하기 위한 그래프.
도 4는 본 발명에 의한 도금강판 제조방법에서 도금량에 따른 도금층 조직 구조의 변화를 설명하기 위한 그래프.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의해 강판에 도금층을 형성하기 위해서는 전기도금법에 의해 도금층을 형성할 수 있는데, 이는 도 2에 도시된 도금설비(도금셀)를 이용할 수 있다. 다만, 본 발명의 도금방법이 상기한 도금설비의 구조에 한정하여 구현되는 것은 아님을 밝혀둔다.
이에, 본 발명의 특징적 구성을 설명하기에 앞서, 상기한 도금설비의 구조와, 상기 도금설비 구조에 의한 도금층 형성 원리에 대해 살펴보기로 한다.
상기 도금설비는 교류전류를 직류전류로 변환시켜주는 정류기(Rectifier)에서 전류를 공급받으며, 양(+)극을 형성하는 애노드(Anode)와, 음(-)극을 형성하는 통전롤(Conductor Roll)(5)이 구비되고, 상기 통전롤(5)이 설치된 강판(S)의 반대쪽에 백업롤(7)이 설치되며, 상기 통전롤(5)에 음(-)극 전류를 이어주는 컬렉터(Collector)(11)와, 그리고 아연이온(Zn2+)이 용해되어 있는 도금용액이 마련될 수 있다.
그리고, 상기 도금용액을 공급하기 위해 용액이송관 및 정압노즐(9)이 마련되며, 다수의 애노드를 고정하여 양(+)극을 형성하는 상부 셀(Upper Cell)(1) 및 하부 셀(Lower Cell)(3)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 구성에 따르면, 상부 셀(1)과 하부 셀(3) 사이의 공간을 통해 강판(S)이 진행되며, 상기 강판(S)과 상부 셀(1)과 하부 셀(3) 사이에는 간격이 형성된다. 그리고, 정압노즐(9)을 통해 상기 강판(S)과 상부 셀(1)과 하부 셀(3) 사이의 간격을 통해 도금용액이 공급된다.
이때에, 상기 통전롤(5)은 강판(S)에 접촉하여 회전되게 함으로써, 통전롤(5)을 통해 음극이 인가될 수 있도록 하고, 상기 강판(S)을 중심으로 통전롤(5)의 반대쪽에 설치된 백업롤(7)에 의해 강판(S)이 소정 압하력으로 통전롤(5)에 밀착되게 한다.
즉, 상기 통전롤(5)에 음극을 인가하고, 상부 셀(1) 및 하부 셀(3)에 양극을 인가하여 강판(S)에 전류가 통하게 됨으로써, 도금용액에 있던 아연이 강판(S)의 표면에 코팅되어 아연도금층을 형성하게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 특징적 기술구성으로, 강판의 표면에 도금층을 형성하기 위한 특정 도금조건을 구현하여, 상기 도금조건으로 강판에 도금층을 형성한다.
구체적으로, 소정의 도금조건을 구현하여 강판의 표면에 대해
Figure pat00009
또는
Figure pat00010
의 결정면을 갖는 판상 조직구조의 도금층을 형성한다.
즉, 상기와 같은 소정의 도금조건으로 강판에 도금층을 형성하게 되는바, 상기 도금층이 갖는 전체 판상 조직구조 중에서 강판의 표면에 대해 수직형태 또는 수직형태에 가까운 판상 조직구조의 비율이 크게 증대된다.
따라서, 도금층 아래에 수분 및 이물질에 의한 기포가 발생되더라도, 수직 또는 수직에 가까운 형태의 결정면을 갖는 판상 조직을 통해 기포 내의 가스 배출이 원활하게 이루어지게 되고, 이로 인해 블리스터에 의한 강판 불량을 방지하게 되는 것이다.
특히, 본 발명에서 상기 도금조건은, 강판에 인가되는 전류밀도와, 도금용액의 유속과, 도금용액의 온도 및, 강판에 도금되는 도금량으로, 이 중 적어도 하나 이상을 조절하여 도금층을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 도금용액은 아연이 함유된 아연도금용액일 수 있다.
즉, 전기아연도금층은 판상의 적층구조를 갖게 되는데, 상기한 도금조건에 따라 도 3 및 도 4와 같이 강판의 표면에 대해
Figure pat00011
또는
Figure pat00012
의 결정면을 갖는 수직 또는 수직에 가까운 형태의 판상 조직이 많도록 적층할 수 있고, 또한
Figure pat00013
또는
Figure pat00014
의 결정면을 갖는 수평 또는 수평에 가까운 형태의 판상 조직이 많도록 적층할 수도 있다.
따라서, 본 발명에서는
Figure pat00015
또는
Figure pat00016
의 결정면을 갖는 수직형태 또는 수직형태에 가까운 도금층 구조를 최대화하는 도금조건으로 도금층을 형성하게 됨으로써, 미세 흠(Micro Flap) 안에 존재하는 미량의 수분 또는 오일성분으로 인해, 도장 후 소부과정에서 가스가 방출되는 경우, 수직구조의 도금층 구조를 통해서 가스가 원활하게 방출될 수 있는 것이다.
이하에서는, 상기한 각 도금조건에 대한 실시예를 구체적으로 살펴보기로 한다.
(전류밀도 조건)
상기한 도금조건의 일 실시예로서, 상기 강판의 단위면적당 인가되는 전류량을 나타내는 전류밀도는, 예컨대 150 ~ 200A/dm2 일 수 있다.
즉, 도 3과 같이 전류밀도가 150A/dm2 이상의 조건에서 도금층 형성시,
Figure pat00017
의 결정면을 갖는 판상조직과,
Figure pat00018
의 결정면을 갖는 판상조직이 증대되는 반면에,
Figure pat00019
의 결정면을 갖는 판상조직과
Figure pat00020
의 결정면을 갖는 판상조직의 비율은 감소하게 된다. 따라서, 강판의 표면에 대해 수직 또는 수직에 가까운 결정면의 판상 조직구조를 크게 증대시켜 블리스터 형성에 따른 가스 배출성을 향상시키게 되는 것이다.
(도금용액 유속조건)
상기한 도금조건의 다른 실시예로서, 상기 도금설비에서 도금용액의 흐름속도를 나타내는 유속은, 예컨대 0.1 ~ 1 m/sec 일 수 있다.
즉, 도 3과 같이 도금용액의 유속이 1 m/sec 이하의 조건에서 도금층 형성시,
Figure pat00021
의 결정면을 갖는 판상조직과,
Figure pat00022
의 결정면을 갖는 판상조직이 크게 증대되는 반면에,
Figure pat00023
의 결정면을 갖는 판상조직과
Figure pat00024
의 결정면을 갖는 판상조직의 비율은 크게 감소하게 된다. 따라서, 강판의 표면에 대해 수직 또는 수직에 가까운 결정면의 판상 조직구조를 크게 증대시켜 블리스터 형성에 따른 가스 배출성을 향상시키게 되는 것이다.
(도금용액 온도조건)
상기한 도금조건의 또 다른 실시예로서, 상기 도금용액의 온도는, 예컨대 20 ~ 50℃ 일 수 있다.
즉, 도 3과 같이 도금용액의 온도가 50℃ 이하의 조건에서 도금층 형성시,
Figure pat00025
의 결정면을 갖는 판상조직과,
Figure pat00026
의 결정면을 갖는 판상조직이 크게 증대되는 반면에,
Figure pat00027
의 결정면을 갖는 판상조직과
Figure pat00028
의 결정면을 갖는 판상조직의 비율은 크게 감소하게 된다. 따라서, 강판의 표면에 대해 수직 또는 수직에 가까운 결정면의 판상 조직구조를 크게 증대시켜 블리스터 형성에 따른 가스 배출성을 향상시키게 되는 것이다.
(도금량 조건)
상기한 도금조건의 또 다른 실시예로서, 상기 강판의 단위면적당 도금되는 아연 도금량은, 예컨대 50 ~ 150g/㎡ 일 수 있다. 여기서, 상기 도금량은 강판의 편면을 기준으로 한 단위면적당 도금량이다.
즉, 도 4와 같이 도금량이 50g/㎡ 이상의 조건에서 도금층 형성시,
Figure pat00029
의 결정면을 갖는 판상조직과,
Figure pat00030
의 결정면을 갖는 판상조직이 크게 증대되는 반면에,
Figure pat00031
의 결정면을 갖는 판상조직과
Figure pat00032
의 결정면을 갖는 판상조직의 비율은 큰 폭으로 감소하게 된다. 따라서, 강판의 표면에 대해 수직 또는 수직에 가까운 결정면의 판상 조직구조를 크게 증대시켜 블리스터 형성에 따른 가스 배출성을 향상시키게 되는 것이다.
여기서, 본 발명의 도금층은 위와 같이, 강판에 인가되는 전류밀도와, 도금용액의 유속과, 도금용액의 온도 및, 강판에 도금되는 도금량 중 적어도 하나 이상의 도금조건을 조절하여 형성할 수 있고, 경우에 따라 상기한 네 가지의 도금조건을 모두 조절하여 형성할 수도 있다.
즉, 강판에 인가되는 전류밀도가 150A/dm2 이상이고, 도금용액의 유속이 1m/sec 이하이며, 도금용액의 온도는 50℃ 이하이고, 강판에 도금되는 도금량은 50g/㎡ 이상으로 조절하여, 강판의 표면에 대해
Figure pat00033
또는
Figure pat00034
의 결정면을 갖는 판상 조직구조의 도금층을 형성할 수 있다.
그리고, 상기한 강판도금 제조방법에 의해 제조되는 도금층의 조직구조에서,
Figure pat00035
또는
Figure pat00036
의 결정면을 갖는 판상 조직구조가 전체 도금층을 이루는 조직구조에 대해 30% 이상 형성될 수 있고, 이에 도금층을 통한 가스 배출이 원활하게 이루어지게 되는 것이다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 상부 셀 3 : 하부 셀
5 : 통전롤 7 : 백업롤
9 : 정압노즐

Claims (8)

  1. 강판에 인가되는 전류밀도와, 도금용액의 유속과, 도금용액의 온도 및, 강판에 도금되는 도금량 중 적어도 하나 이상을 조절하여, 강판의 표면에 대해
    Figure pat00037
    또는
    Figure pat00038
    의 결정면을 갖는 판상 조직구조의 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 도금강판 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    강판에 인가되는 전류밀도는 150A/dm2 이상인 것을 특징으로 하는 도금강판 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    도금용액의 유속은 1m/sec 이하인 것을 특징으로 하는 도금강판 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    도금용액의 온도는 50℃ 이하인 것을 특징으로 하는 도금강판 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    강판에 도금되는 도금량은 50g/㎡ 이상인 것을 특징으로 하는 도금강판 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    Figure pat00039
    또는
    Figure pat00040
    의 결정면을 갖는 판상 조직구조는 전체 도금층을 이루는 조직구조에 대해 30% 이상 형성한 것을 특징으로 하는 도금강판 제조방법.
  7. 강판에 인가되는 전류밀도가 150A/dm2 이상이고, 도금용액의 유속이 1m/sec 이하이며, 도금용액의 온도는 50℃ 이하이고, 강판에 도금되는 도금량은 50g/㎡ 이상으로 조절하여, 강판의 표면에 대해
    Figure pat00041
    또는
    Figure pat00042
    의 결정면을 갖는 판상 조직구조의 도금층을 형성한 것을 특징으로 하는 도금강판 제조방법.
  8. 강판에 인가되는 전류밀도와, 도금용액의 유속과, 도금용액의 온도 및, 강판에 도금되는 도금량 중 적어도 하나 이상을 조절하여, 강판의 표면에 대해
    Figure pat00043
    또는
    Figure pat00044
    의 결정면을 갖는 판상 조직구조의 도금층을 형성한 것을 특징으로 하는 도금강판.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR970043318A (ko) 1995-12-05 1997-07-26 김종진 도장후 내식성 및 가공성이 우수한 아연-철 합금 전기도금 강판 제조방법
KR19990002578A (ko) 1997-06-20 1999-01-15 김종진 표면외관 및 후처리성이 우수한 전기아연도금강판의 제조방법
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