KR20190078326A - 접착성이 우수한 코팅강판 및 이를 이용한 금속접합체, 그리고 이들의 제조방법 - Google Patents

접착성이 우수한 코팅강판 및 이를 이용한 금속접합체, 그리고 이들의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 접착성이 우수한 코팅강판은, 강판; 및 강판의 적어도 일 면에 금속분말을 이용하여 형성된 금속 코팅층을 포함하되, 상기 금속 코팅층의 표면부는 개방형 공극이 형성된 공극구조로 제공될 수 있다.

Description

접착성이 우수한 코팅강판 및 이를 이용한 금속접합체, 그리고 이들의 제조방법{Coated steel sheet having excellent adhesion property and metal bonded body using the same, and manufacturing method manufacturing method thereof}
본 발명은 접착성이 우수한 코팅강판 및 이를 이용한 금속접합체, 그리고 이들의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 접착성이 우수한 코팅층을 구비하는 코팅강판 및 이를 이용한 금속접합체, 그리고 이들의 제조방법에 관한 것이다.
최근 자동차 차체의 강성, 충돌성능, 내구성 등을 향상시키기 위하여 초고강도강과 같은 최신 소재의 적용 및 접착제를 이용하는 새로운 접합공법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 접착제는 구조상 용접이 곤란한 부위에 적용이 용이하고, 용접이나 기계적 체결에 비해 넓은 접합면의 형성이 가능하며, 용접이 어려운 알루미늄이나 CFRP(carbon fiber reinforced plastics) 등에도 적용 가능하다는 장점이 있기 때문이다. 자동차용 접착제는 그 적용부위에 따라 구조용, 준구조용, 비구조용 접착제로 분류될 수 있으며, 이중 가장 강력한 접착성능을 요구하는 구조용 접착제로는 기계적 강도가 우수한 에폭시 접착제가 주로 사용되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0074533호(2006.07.03. 공개)
본 발명의 한 가지 측면에 따르면, 접착성이 우수한 코팅층을 구비하는 코팅강판 및 이를 이용한 금속접합체, 그리고 이들의 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 않는다. 통상의 기술자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접착성이 우수한 코팅강판은, 강판; 및 강판의 적어도 일 면에 금속분말을 이용하여 형성된 금속 코팅층을 포함하되, 상기 금속 코팅층의 표면부는 개방형 공극이 형성된 공극구조로 제공될 수 있다.
상기 금속 코팅층의 표면에 노출된 상기 공극의 평균 크기는 0.5~2.0㎛일 수 있다.
상기 금속 코팅층 표면부의 상단 및 하단에서의 공극율은 상기 금속 코팅층 표면부의 두께방향 중심부에서의 공극율보다 더 큰 공극율로 구비될 수 있다.
상기 금속분말의 평균 입도는 0.5~20㎛일 수 있다.
상기 금속분말은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 코발트(Co), 망간(Mn), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr) 및 주석(Sn) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 금속분말일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속접합체는, 상기 코팅강판 중 어느 하나의 코팅강판에 접착제를 도포하여 형성된 접착제층을 더 포함하며, 상기 접착제의 접착력에 의해 동종 또는 이종의 소재에 상기 강판이 접합될 수 있다.
상기 금속 코팅층의 공극에 상기 접착제가 충진될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접착성이 우수한 코팅강판의 제조방법은, 가열된 기체의 진공분사에 편승하여 가열된 금속분말을 분사하여 강판의 표면에 금속 코팅층을 형성하되, 상기 금속분말의 분사가 진행됨에 따라 상기 금속분말의 분사속도를 차등 적용하여 상기 금속 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 금속분말의 분사 시기는 상기 금속분말의 개시 직후로부터의 치밀화구간 및 상기 치밀화구간 이후로부터 상기 금속분말의 분사 종료시까지의 세공화구간으로 구분되며, 상기 세공화구간에서는 상기 치밀화구간에서의 상기 금속분말의 평균 분사속도보다 느린 평균 분사속도로 상기 금속분말을 분사할 수 있다.
상기 세공화구간에서의 상기 금속분말의 분사속도는 시간의 경과에 따라 점진적으로 감소할 수 있다.
상기 금속분말은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 코발트(Co), 망간(Mn), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr) 및 주석(Sn) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 금속분말이며, 상온 이상 연화점 미만의 온도범위로 가열되어 상기 기체의 진공분사에 편승할 수 있다.
상기 금속분말의 평균 입도는 0.5~20㎛일 수 있다.
상기 기체는 질소(N2), 헬륨(H2) 및 공기 중 어느 하나 이상이거나, 질소(N2), 헬륨(H2) 및 공기 중 하나 이상의 혼합물이며, 150~600℃의 온도범위로 가열되어 진공분사될 수 있다.
상기 가열된 기체는 0.01~20Torr의 압력으로 구비되는 저압공간을 향해 진공분사되며, 상기 저압공간에서 상기 강판의 적어도 일 표면에 상기 금속 코팅층이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속접합체의 제조방법은, 상기 제조방법에 의해 제조된 코팅강판의 금속 코팅층 상에 접착제를 도포하고; 상기 접착제가 도포된 코팅강판에 이종 또는 동종의 소재를 밀착하여 접합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접착성이 우수한 강판 및 그 제조방법은, 금속 코팅층의 표면부를 공극구조로 제공하므로, 접착제 도포시 접착제와의 접착력을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속접합체 및 그 제조방법은, 강성 및 구조적 안전성이 효과적으로 향상된 금속접합체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 접착성이 우수한 코팅강판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 A로 표시한 코팅층의 단면을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 급속접합체의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 금속분말의 분사 시간과 금속분말 분사속도의 관계를 예시적으로 도시한 그래프이다.
본 발명은 접착성이 우수한 코팅강판 및 이를 이용한 금속접합체, 그리고 이들의 제조방법에 관한 것으로, 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 접착성이 우수한 코팅강판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 접착성이 우수한 코팅강판(1)은 강판(3) 및 강판(3)의 적어도 일 면에 형성된 금속 코팅층(5)을 포함할 수 있다. 본 발명의 강판(3)은 금속 코팅 방법이 적용될 수 있는 강판으로 특별히 제한되는 것은 아니나, 열연강판, 냉연강판, 냉연소둔강판, 아연도금강판, 아연계 합금도금강판 및 알루미늄계 합금도금강판으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 강판일 수 있다.
본 발명의 금속 코팅층(5)은 분사된 금속분말(4)에 의해 형성될 수 있으며, 특히 저진공 분말 분사법에 의하여 분사된 금속분말(4)에 의해 형성될 수 있다. 본 발명의 금속분말(4)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 코발트(Co), 망간(Mn), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr) 및 주석(Sn) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 금속분말일 수 있다. 다만, 본 발명의 금속분말(4)은 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 이들 중 어느 하나의 금속, 이들 중 2 이상의 합금 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 합금일 수 있고, 예를 들어 스테인레스강 분말을 사용할 수 있으며, 200계, 300계, 400계 등의 스테인레스강 분말과 같은 Fe계 금속은 물론, 고강도 합금 분말 등도 사용할 수 있다.
금속 코팅층(5)의 표면부(5b)에는 다수의 공극(6)이 형성되는바, 표면부(5b)는 공극구조로 제공될 수 있다. 표면부(5b)의 공극(6)은 표면부(5b)를 구성하는 금속분말(4) 또는 금속분말(4)의 집합체 사이에 형성될 수 있으며, 표면부(5b)에 형성된 공극(6)은 개방형 공극일 수 있다. 즉, 표면부(5b)에 형성된 공극(6)은 금속 코팅층(5)의 외부와 연결되는 형상의 개방형 공극일 수 있다.
표면부(5b)에 다수의 개방형 공극(6)이 형성되는바, 접착제의 도포 시 공극(6)의 내부로 접착제가 유입되어 충진 될 수 있다. 공극(6) 내부로 접착제가 유입되어 충진되는바, 공극(6)이 형성되지 않은 경우에 대비하여 금속 코팅층(5)과 접착제의 접촉 면적이 넓어지게 되며, 그에 따라 금속 코팅층(5)과 접착제의 접착력이 향상될 수 있다. 공극(6) 내부로 유동성 접착제가 원활하게 유입되기 위해서는, 공극(6)의 크기가 일정 크기 이상으로 구비되어야 한다. 즉, 본 발명은 유동성 접착제가 공극 내부로 충분히 유입되도록, 금속 코팅층(5)의 표면에서 외부에 노출된 공극(6)의 평균 크기를 0.5㎛ 이상으로 제한할 수 있다. 공극(6)의 크기가 커질수록 하나의 공극(6)에 유입되는 유동성 접착제의 유입량은 증가할 수 있으나, 공극(6)의 평균 크기의 상한은 금속분말(4)의 입도에 의해 결정되는 요소이므로, 본 발명에서 금속 코팅층(5)의 표면에서 외부에 노출된 공극(6)의 평균 크기는 20㎛로 제한될 수 있다.
금속 코팅층(5)의 형성에 이용되는 금속분말(4)의 평균 입도는 0.5~20㎛ 일 수 있다. 금속분말(4)의 평균 입도가 과도하게 작은 경우, 기체의 분사량이 과다하게 소요되는바 경제적 측면에서 바람직하지 않다. 또한, 금속 코팅층(5)의 표층부에 목적하는 크기의 공극(6)을 형성하기 위해, 본 발명은 금속분말(4)의 평균 입도의 하한을 0.5㎛로 제한할 수 있다. 또한, 금속분말(4)의 평균 입도가 과도하게 큰 경우, 강판(3)과 금속 코팅층(5)의 결합력을 일정 수준 이상으로 확보하기 어려운바, 본 발명은 금속분말(4)의 평균 입도의 상한을 20㎛로 제한할 수 있다.
강판(3)과 금속 코팅층(5) 간의 결합력을 향상시키기 위하여, 강판(3)과 금속 코팅층(5) 사이의 계면과 인접한 금속 코팅층(5)의 하부(5b)에는 금속분말(4)이 치밀하게 밀집될 수 있으며, 그에 따라 금속 코팅층(5) 하부(5a)의 공극률은 금속 코팅층(5) 표면부(5b)의 공극률에 비해 현저히 낮은 수준으로 구비될 수 있다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해 상대적으로 유사한 높이로 구비되는 금속 코팅층(5)의 하부(5a) 및 표면부(5b)를 도시하였으나, 이는 발명의 설명을 위한 일 예에 불과하며, 목적하는 금속 코팅층(5)의 두께 및 금속분말(4)의 크기에 따라 금속 코팅층(5)의 하부(5a) 및 표면부(5b)의 두께는 다양하게 구비될 수 있다.
도 2는 도 1의 A로 표시한 코팅층의 단면을 확대하여 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 금속 코팅층(5)의 표면부(5b)를 상부(x-x'), 중심부(y-y') 및 하부(z-z')로 구분할 경우, 상부(x-x') 및 하부(z-z')에서의 평균 공극률은 중심부(y-y')에서의 평균 공극률보다 더 큰 수준으로 구비될 수 있다. 즉, 표면부(5b)를 구성하는 금속분말(4) 또는 금속분말(4)의 집합체는 구형 또는 찌그러진 구형 등의 형상을 가지며, 공극(6)은 이들 금속분말(4) 또는 금속분말(4) 집합체의 형상과 대응하는 형상을 가질 수 있다. 공극(6) 단면의 평균 면적은 상부(x-x')로부터 중심부(y-y')를 향해 감소는 경향을 나타내며, 중심부(y-y')로부터 하부(z-z')를 향해 증가하는 경향을 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명의 표면부(5b)에는 중심부(y-y')의 평균 단면 면적이 상부(x-x') 및 하부(z-z')의 평균 단면 면적보다 작은 형상의 공극(6)들이 형성되는바, 공극(6) 내부로의 접착제의 침투의 용이성을 효과적으로 확보함과 동시에, 공극(6) 내에서 응고된 접착제와 금속 코팅층(5)의 물리적 결합력을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 코팅강판(1)은 금속 코팅층(5)의 표면부(5b)를 공극구조로 제공하는바, 접착제와의 접착력을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 급속접합체의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속접합체(10)는 전술한 코팅강판(5), 금속 코팅층(5) 상에 형성된 접착제층(7), 접착제에 의해 접착되는 동종 또는 이종의 소재(9)를 포함할 수 있다. 본 발명의 접착제는 에폭시수지, 합성고무, PVC 등을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 소재와 소재 간에 접착력을 제공 가능한 모든 접착제가 이에 포함될 수 있다.
전술한 바와 같이, 코팅강판(5)의 금속 코팅층(5)에는 다공성의 표면부(5b)가 구비되는바, 접착제와 코팅강판(5)의 접착력을 효과적으로 확보할 수 있는바, 발명의 일 실시예에 따른 금속접합체(10)는 일정 수준 이상의 강성 및 구조적 안전성을 확보할 수 있다. 또한, 도 3에 직접적으로 도시하지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 의한 급속접합체(10)는 표면부(5b)가 서로 마주보도록 배치되어 접착제에 의해 접착되는 코팅강판(5)을 포함할 수 있으며, 보다 향상된 강성 및 구조적 안정성을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명의 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접착성이 우수한 강판의 제조방법은, 가열된 기체의 진공분사에 편승하여 금속분말을 분사하여 강판의 표면에 금속 코팅층을 형성하되, 금속분말의 분사 시간이 경과함에 따라 금속분말의 분사속도를 차등 적용하여 금속 코팅층을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 접착성이 우수한 강판의 제조방법은, 저진공 분말 분사법에 의해 강판의 표면에 금속 코팅층을 형성하되, 금속 분말의 분사시간에 따라 금속 분말의 분사속도를 조절하여 코팅층 표면부를 개방된 공극구조로 제공할 수 있다.
저진공 분사 분말법은 일정한 온도 이상으로 가열된 공기를 일정한 압력으로 유지되는 진공챔버 내에서 분사하되, 가열된 기체의 분사에 편승하여 가열된 금속분말을 분사함으로써 진공챔버 내부에 배치된 강판의 표면에 금속 코팅층을 형성하는 코팅방법이다. 즉, 가열된 기체는 상대적으로 높은 압력을 가지며, 상대적으로 저진공 상태인 진공챔버 내부를 향해 가열된 기체를 분사하는바, 압력차이에 의해 기체의 분사속도가 가속화될 수 있다.
진공챔버 내부의 압력은 0.01~20 Torr의 수준으로 유지될 수 있다. 진공챔버 내부의 압력이 0.01Torr 미만인 경우, 고진공을 형성하기 위해 제조비용이 과도하게 상승할 수 있으며, 진공챔버 내부의 압력이 20 Torr를 초과하는 경우, 진공챔버 내부의 압력이 과도하여 기체의 가열에도 불구하고 충분한 기체의 분사 속도를 확보할 수 없기 때문이다.
본 발명의 기체는 공기 이하의 밀도를 가지는 것이 바람직하며, 질소(N2), 헬륨(H2) 및 공기 중 어느 하나 이상이거나, 질소(N2), 헬륨(H2) 및 공기 중 하나 이상의 혼합물일 수 있다. 기체의 가열 온도는 150~600℃ 일 수 있으며, 바람직한 기체의 가열 온도는 200~500℃ 일 수 있다. 기체의 가열 온도가 150℃ 미만인 경우, 금속분말의 분사를 위한 충분한 가스 압력을 확보할 수 없으며, 기체의 가열 온도가 600℃를 초과하는 경우, 금속분말의 분사 속도가 지나치게 상승하여 강판 표면에 손상을 주거나, 고온으로 인한 소재 굴곡 문제 등이 발생할 수 있기 때문이다. 즉, 본 발명은 적정 온도로 가열된 기체의 분사 시 금속분말을 편승시켜 분사하는바, 저온 저압의 분위기에서 금속 분말을 분사하여 금속 코팅층을 형성할 수 있다.
금속 분말은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 코발트(Co), 망간(Mn), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr) 및 주석(Sn) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 금속분말일 수 있다. 다만, 본 발명의 금속분말은 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 이들 중 어느 하나의 금속, 이들 중 2 이상의 합금 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 합금일 수 있고, 예를 들어 스테인레스강 분말을 사용할 수 있으며, 200계, 300계, 400계 등의 스테인레스강 분말과 같은 Fe계 금속은 물론, 고강도 합금 분말 등도 사용할 수 있다.
금속분말의 평균 입도는 0.5~20㎛ 일 수 있으며, 보다 바람직한 금속분말의 평균 입도는 0.5~10㎛ 일 수 있다. 금속분말의 평균 입도가 0.5㎛ 미만인 경우, 금속 코팅층의 표면부에 목적하는 크기의 공극을 형성할 수 없으며, 금속 코팅층의 형성에 과도한 비용이 소모될 수 있다. 반면, 금속분말의 평균 입도가 20㎛를 초과하는 경우, 금속 코팅층의 표면 형상이 불균일해질 수 있다. 금속분말의 가열 온도는 상온 이상 연화점 미만의 온도범위일 수 있으며, 여기서 상온은 약 15~25℃의 온도범위를 의미할 수 있다.
도 4는 금속분말의 분사 시간과 금속분말 분사속도의 관계를 예식적으로 도시한 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 금속 코팅층 형성 시 금속분말의 분사 시간이 경과함에 따라 금속분말의 분사속도를 차등 적용할 수 있다. 즉, 금속분말의 분사시간은 금속분말의 개시 직후로부터의 치밀화구간(t1) 및 치밀화구간(t1) 이후로부터 금속분말의 분사 종료 시까지의 세공화구간(t2)으로 구분될 수 있으며, 세공화구간(t2)에서는 치밀화구간(t1)에서의 금속분말의 평균 분사속도(ve1)보다 낮은 평균 분사속도(ve2)로 금속분말을 분사할 수 있다. 치밀화구간(t1)에서는 금속 코팅층과 강판 사이의 계면측에 금속분말이 치밀하게 밀집되도록 일정 수준 이상의 평균 분사속도(ve1)로 금속분말을 분사해야 하며, 세공화구간(t2)에서는 금속 코팅층의 표면부에 목적하는 공극을 형성하기 위하여 금속분말의 순간 분사속도(v2)가 점진적으로 감소하도록 금속분말을 분사할 수 있다.
치밀화구간(t1) 및 세공화구간(t2)은 목적하는 코팅층의 두께, 금속 코팅층 표면부의 두께에 따라 해당 구간의 비율이 결정될 수 있다. 또한, 세공화구간(t2)에서의 금속분말의 분사량은 목적하는 공극의 형상 및 공극률에 따라 평균 분사속도(ve2) 및 순간 분사속도(v2)의 감소비가 결정될 수 있다. 도 4에는 세공화구간(t2)에서 금속분말의 순간 분사속도(v2)가 선형적으로 감소하는 것을 도시하였으나, 이는 금속분말 분사속도 변화의 일 예에 불과하며, 본 발명은 세공화구간(t2)에서 비선형적으로 금속분말의 분사속도가 감소하는 경우를 포함할 수 있다.
금속분말의 분사속도는 기체의 가열 온도 또는 진공챔버 내부의 압력을 조절하여 제어할 수 있다. 즉, 기체의 가열 온도를 낮추거나 진공챔버 내부의 압력을 상승시켜 금속분말의 분사속도를 감소시킬 수 있으며, 기체의 가열 온도는 높이거나 진공챔버 내부의 압력을 낮춤으로써 금속분말의 분사속도를 상승시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접착성이 우수한 코팅강판의 제조방법은, 저진공 분말 분사법에 의해 강판 표면에 금속 코팅층을 형성하되, 금속분말의 분사 시간에 따라 금속분말의 분사량을 적절히 조절하여 금속 코팅층의 표면을 다공성 공극구조로 제공하는바, 접착제에 의한 코팅강판의 접착력을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 급속접합체의 제조방법은, 전술한 제조방법에 의해 제조된 강판의 코팅층 상에 접착제를 도포하고, 동종 또는 이종의 소재를 밀착하여 접합시킴으로써 금속접합체를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속접합체는 전술한 제조방법에 의해 제조된 코팅강판과 동종 또는 이종 소재를 접착제에 의해 접착하여 제조하는바, 이에 의해 제조된 금속접합체의 강성 및 구조적 안전성을 효과적으로 확보할 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(실시예)
표 1에 기재된 평균입도를 가지는 Zn 분말을 동일한 분사조건에서 분사하여 코팅층이 형성된 시편을 각각 제조하였다. 시편을 각각 25mm*100mm의 크기로 2매씩 가공하여 세정유를 도포하였으며, 이들 시편을 수직으로 세워 1일 동안 방치하여 건조하였다. 건조된 시편의 끝단으로부터 10mm 이내의 지점에 25mm(폭)*25mm(길이)*3mm(높이)의 크기로 접착제(mastic sealer)를 도포하고, 나머지 시편을 포개어 170℃에서 20분 동안 경화시킨 후, 두께방향을 따라 전단시험을 실시하였으며, 접착제의 응집파괴율을 측정하여 표 1에 나타내었다. 응집파괴율은 각 시편의 접착면적 내에서 접착제가 잔존하는 비율을 의미하며, 100%의 응집파괴율은 분리된 시편의 접착면적 내에 접착제가 잔존하는 비율이 100%임을 의미한다.
구 분 금속분말 평균입도
(㎛)		 표층 공극 평균 크기
(㎛)		 응집파괴율
(%)
비교예1 코팅층 미형성 5
비교예2 0.3 0.15 10
비교예3 0.4 0.3 30
발명예1 0.5 0.5 90
발명예2 1 0.8 100
발명예3 5 3.5 100
발명예4 10 5.2 100
발명예5 20 13.5 100
표 1에 나타난 바와 같이, 금속분말의 평균입도가 증가할수록 금속 코팅층의 표면에 노출된 공극의 크기가 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 0.5㎛의 금속분말 평균입도를 기준으로 응집파괴율이 현저하게 증가함을 확인할 수 있다.
비교예 1은 발명예와의 비교를 위해 코팅층을 형성 단계를 거치지 않고, 추가의 연마 작업을 실시하여 조도 평탄화를 수행한 시편이다. 비교예 1의 경우 응집파괴율이 5% 수준으로 접착체의 접착력이 현저히 낮은 수준인 것을 확인할 수 있다.
비교예 2 및 3는 금속 코팅층을 형성하였으나, 금속 코팅층의 표면에 노출된 공극이 유동성 접착제가 원활하게 유입할 수 있는 크기로 제공되지 않는바, 응집파괴율의 증가량이 30%를 초과하지는 못함을 확인할 수 있다.
반면, 발명예 1 내지 5의 경우, 금속 코팅층의 표면에 노출된 공극의 크기가 일정 수준 이상으로 확보되며, 그에 따라 접착제의 접착 면적이 현저하게 상승되는바, 90% 이상의 응집파괴율을 확보함을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 접착성이 우수한 강판 및 그 제조방법은, 금속 코팅층의 표면부를 공극구조로 제공하므로, 접착제 도포시 접착제와의 접착력을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.
1: 코팅강판 3: 강판 5: 금속 코팅층
5a: 하부 5b: 표면부 7: 접착제층
9: 소재 10: 금속접합체

Claims (15)

  1. 강판; 및
    강판의 적어도 일 면에 금속분말을 이용하여 형성된 금속 코팅층을 포함하되,
    상기 금속 코팅층의 표면부는 개방형 공극이 형성된 공극구조로 제공되는, 접착성이 우수한 코팅강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 코팅층의 표면에 노출된 상기 공극의 평균 크기는 0.5~2.0㎛인, 접착성이 우수한 코팅강판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 코팅층 표면부의 상단 및 하단에서의 공극율은 상기 금속 코팅층 표면부의 두께방향 중심부에서의 공극율보다 더 큰 공극율로 구비되는, 접착성이 우수한 코팅강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속분말의 평균 입도는 0.5~20㎛인, 접착성이 우수한 코팅강판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속분말은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 코발트(Co), 망간(Mn), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr) 및 주석(Sn) 중 에서 선택된 적어도 하나 이상의 금속분말인, 접착성이 우수한 코팅강판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 코팅강판에 접착제를 도포하여 형성된 접착제층을 더 포함하며, 상기 접착제의 접착력에 의해 동종 또는 이종의 소재에 상기 강판이 접합된, 금속접합체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 금속 코팅층의 공극에 상기 접착제가 충진된, 금속접합체.
  8. 가열된 기체의 진공분사에 편승하여 가열된 금속분말을 분사하여 강판의 표면에 금속 코팅층을 형성하되, 상기 금속분말의 분사가 진행됨에 따라 상기 금속분말의 분사속도를 차등 적용하여 상기 금속 코팅층을 형성하는, 접착성이 우수한 코팅강판의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 금속분말의 분사 시기는 상기 금속분말의 개시 직후로부터의 치밀화구간 및 상기 치밀화구간 이후로부터 상기 금속분말의 분사 종료시까지의 세공화구간으로 구분되며,
    상기 세공화구간에서는 상기 치밀화구간에서의 상기 금속분말의 평균 분사속도보다 느린 평균 분사속도로 상기 금속분말을 분사하는, 접착성이 우수한 코팅강판의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 세공화구간에서의 상기 금속분말의 분사속도는 시간의 경과에 따라 점진적으로 감소하는, 접착성이 우수한 코팅강판의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 금속분말은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 코발트(Co), 망간(Mn), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr) 및 주석(Sn) 중 에서 선택된 적어도 하나 이상의 금속분말이며, 상온 이상 연화점 미만의 온도범위로 가열되어 상기 기체의 진공분사에 편승하는, 접착성이 우수한 코팅강판의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 금속분말의 평균 입도는 0.5~20㎛인, 접착성이 우수한 코팅강판의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 기체는 질소(N2), 헬륨(H2) 및 공기 중 어느 하나 이상이거나, 질소(N2), 헬륨(H2) 및 공기 중 하나 이상의 혼합물이며, 150~600℃의 온도범위로 가열되어 진공분사되는, 접착성이 우수한 코팅강판의 제조방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 가열된 기체는 0.01~20Torr의 압력으로 구비되는 저압공간을 향해 진공분사되며,
    상기 저압공간에서 상기 강판의 적어도 일 표면에 상기 금속 코팅층이 형성되는, 접착성이 우수한 코팅강판의 제조방법.
  15. 제8항 내지 제14항의 제조방법에 의해 제조된 코팅강판의 금속 코팅층 상에 접착제를 도포하고;
    상기 접착제가 도포된 코팅강판에 이종 또는 동종의 소재를 밀착하여 접합되는, 금속접합체의 제조방법.
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