KR20210069457A - 내식성이 우수한 접합강판 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20210069457A
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이승환
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Abstract

본 발명의 일 측면은, 탄소강의 실 사용시에 외부에 직접적으로 노출된 부위의 부식 특성이 열위한 문제를 해결할 수 있도록, 부식 특성이 취약한 부위의 내부식 특성을 크게 향상시킬 수 있는 방안을 제공하고자 하는 것이다.
이에, 본 발명은 내식성이 우수한 접합강판 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

내식성이 우수한 접합강판 및 이의 제조방법 {BONDED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT CORROSION RESISTANCE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 내식성이 우수한 접합강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일정 수준으로 탄소(C)를 함유하는 탄소강은 그 적용분야가 지속적으로 확대되고 있어, 그 수요가 증가하고 있는 실정이다.
그런데, 이러한 탄소강을 실제 사용환경에 적용하는 경우, 특히 습도가 높은 외부의 부식 환경에 노출될 경우, 노출된 부위에서 부식이 진행되는 등 내부식 특성이 취약한 단점이 있다.
이를 보완하기 위하여, 도장 및 코팅 등의 표면처리방법을 이용하여 완제품의 탄소강의 내부식 특성을 향상시키고자 하는 노력이 있어왔다.
하지만, 표면처리방법은 제품 표면에만 한정적으로 적용할 수 있으므로, 단면부, 에지부 등의 실질적인 노출 부위는 여전히 내부식 특성이 열위한 문제가 있다.
이에, 실제 사용환경, 즉 부식 환경에 노출되는 부위까지 내부식 특성을 향상시킬 수 있는 방안의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1499352호
본 발명의 일 측면은, 탄소강의 실 사용시에 외부에 직접적으로 노출된 부위의 부식 특성이 열위한 문제를 해결할 수 있도록, 부식 특성이 취약한 부위의 내부식 특성을 크게 향상시킬 수 있는 방안을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 측면은, 도금강판 및 상기 도금강판의 일면에 접합된 미도금 강판을 포함하며, 상기 도금강판은 일면 또는 양면에 Zn-Mg-Al계 도금층을 포함하고, 상기 도금강판의 Zn-Mg-Al계 도금층과 미도금 강판 사이에 접합층을 포함하고,
부식 환경에서 상기 Zn-Mg-Al계 도금층으로부터 Zn 이온, Mg 이온이 용출되어 부식피막을 형성하고, 상기 부식피막이 상기 접합층의 단면부 또는 에지부를 거쳐 상기 미도금 강판으로 전이되는 것을 특징으로 하는 내식성이 우수한 접합강판을 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면은, 도금강판 및 미도금 강판을 준비하는 단계 및 상기 도금강판의 일면에 상기 미도금 강판을 접합하는 단계를 포함하며,
상기 도금강판은 일면 또는 양면에 Zn-Mg-Al계 도금층을 포함하고, 상기 접합은 상기 도금강판의 Zn-Mg-Al계 도금층과 상기 미도금 강판이 맞닿도록 행하며, 상기 접합 후, 상기 Zn-Mg-Al계 도금층과 상기 미도금 강판 사이에 접합층을 포함하는 내식성이 우수한 접합강판의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 단면부 또는 에지부의 부식이 취약한 탄소강의 내부식 특성을 향상시키는 효과가 있다.
이에, 본 발명의 접합강판은 부식 환경에서 유리하게 적용할 수 있으므로, 그 적용범위의 제약을 최소화하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 종래의 방법으로 표면처리된 탄소강의 내식성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전기아연도금강판(Zn 도금층)을 접합한 탄소강의 내식성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, Zn-Mg-Al계 도금강판(Zn-Mg-Al계 도금층)을 접합한 탄소강의 내식성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전기아연도금강판(Zn 도금층)을 접합한 탄소강의 단면을 SEM으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, Zn-Mg-Al계 도금강판(Zn-Mg-Al계 도금층)을 접합한 탄소강의 단면을 SEM으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
본 발명의 발명자들은 다양한 분야에서 적용되고 있는 강 소재, 특히 탄소강을 실 사용환경에서 사용하는 경우, 내부식 특성이 취약한 문제를 해결하기 위하여 깊이 연구하였다.
특히, 기존 강 소재의 표면을 도장, 도금, 증착 등과 같은 다양한 표면처리공정을 통해 내부식 특성을 향상시키고자 한 기술의 한계를 확인함에 따라, 표면처리공정으로 보호하기 어려운 단면부, 에지부 등의 부위까지도 내부식 특성을 향상시킬 수 있는 방안을 모색하였다.
그 결과, 탄소강을 특정 소재로 접합한 새로운 접합강판을 제공하며, 이하 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 접합강판은 도금강판 및 상기 도금강판의 일면에 적합된 미도금 강판을 포함하며, 내식성이 우수한 효과를 가진다.
구체적으로, 상기 도금강판은 일면 또는 양면에 Zn-Mg-Al계 도금층을 포함하며, 상기 도금강판은 상기 미도금 강판이 접합하는 일면에 Zn-Mg-Al계 도금층을 포함할 수 있다.
이와 같은 접합에 의해, 상기 도금강판의 Zn-Mg-Al계 도금층와 상기 미도금 강판 사이에 접합층을 포함할 수 있다.
상기 접합층은 상기 미도금 강판과 상기 도금층을 접합할 수 있는 수단에 의해 형성된 것이며, 반드시 이로 한정하는 것은 아니다. 일 예로 접합 수지 조성물에 의해 형성된 접합층이거나 용접에 의해 용접부를 가지는 접합층일 수 있다. 또한, 이로 한정하는 것은 아니나, 상기 접합층은 그 두께가 수백㎚ 내지 수십㎛ 일 수 있다.
한편, 상기 미도금 강판의 일면만을 상기 도금강판과 접합하는 경우, 상기 미도금 강판의 다른 일면 즉, 상기 도금강판과 접합하지 아니한 일면에는 클리어 도막층을 포함할 수 있다.
상기 미도금 강판은 다양한 산업분야에 적용되고 있는 탄소강일 수 있으며, 상기 탄소강은 열연강판, 냉연강판 및 스테인리스강판 중 어느 하나일 수 있다. 일 예로, 탄소(C)를 0.05~2.0중량%로 포함하는 어떠한 강도 무방하다 할 것이다.
또한, 상기 일면 또는 양면에 Zn-Mg-Al계 도금층을 포함하는 도금강판은, 소지강판 및 상기 소지강판의 적어도 일면에 Zn-Al-Mg계 도금층을 포함할 수 있으며, 일 예로, 상기 Zn-Al-Mg계 도금층은 중량%로 1.0~11.0%의 Al, 1~5%의 Mg, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것일 수 있다.
여기서, 소지강판은 그 표면에 Zn-Mg-Al계 도금층을 형성할 수 있는 어떠한 소재(예컨대, 강판)도 가능한 바, 본 발명에서는 구체적으로 제한하지 아니한다.
상기와 같이, 본 발명의 접합강판은 미도금 강판과 도금강판을 접합한 것이며, 보다 구체적으로 완제품의 철강 소재를 접합하기 위한 소재로서 삼원계 도금강판을 이용하는 특징이 있다.
이에, 본 발명의 접합강판은 상기 삼원계 도금강판이 가지는 특성을 그대로 가질 수 있으며, 특히 내부식 특성이 우수한 장점이 있다.
특별히, 본 발명의 접합강판은 부식 환경, 예를들어 염수 환경, 다습 환경 등에 노출되는 경우, 부시피막이 부식 환경에 노출된 부위, 예컨대 도금층의 에지부(또는 단면부 등)에서 형성되며, 이러한 부식피막이 접합층의 에지부(또는 단면부 등)을 거쳐 상기 미도금 강판의 에지부(또는 단면부 등)로 전이되는 특징이 있다. 여기서, 부식피막이라하면 산화아연(ZnO), 시몬클라이트 등일 수 있다.
이러한 현상은 한 가지 예로서, 부식 환경에서 상기 도금층의 주성분인 Zn 이온과 Mg 이온이 용출되어 도금층의 에지부로 이동하여 부식피막을 형성하는 메커니즘으로 설명할 수 있다. 즉, 도금층의 에지부로 이동된 Zn, Mg 이온들이 층상 구조로 이루어진 접합층의 에지부로 이동한 다음, 미도금 강판의 에지부까지 이동하여 부식피막을 형성하는 것으로 이해할 수 있다.
여기서, 에지부 또는 단면부라하면, 도금 또는 표면처리가 되어있지 않아 외부 환경(ex, 부식 환경)에 노출된 부분으로서, 도금강판 및 미도금 강판의 폭 방향 끝단뿐만 아니라, 별도의 가공을 거친 후 외부 환경에 노출되는 모든 부분을 의미한다.
이에, 본 발명은 상기 Zn-Mg-Al계 도금층이 직접적으로 맞닿지 않은 부위, 즉 상기 미도금 강판의 에지부의 내부식 특성을 크게 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
한 가지 예로서, 상기 미도금 강판의 부식 환경에 노출시 직접적으로 노출된 에지부에서 적청(red-rust)이 발생할 수 있는데, 상기 Zn-Mg-Al계 도금층으로부터 용출된 Zn 이온과 Mg 이온이 상기 미도금 강판의 에지부로 이동하여 적청이 형성된 부위에서 부식피막을 형성함으로써 내부식 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기 도금강판과 미도금 강판을 접합함에 있어서, 그 접합면으로서 Zn-Mg-Al계 도금층이 형성된 면을 상기 미도금 강판과 직접적으로 접합함으로써, 상술한 내부식 특성을 보다 유리하게 확보할 수 있다.
한편, 본 발명은 다른 일 측면으로서, 내식성이 우수한 접합강판을 제조하는 방법을 제공하며, 이에 대하여 하기에 구체적으로 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 접합강판은 도금강판 및 미도금 강판을 준비하는 단계 및 상기 도금강판의 일면에 상기 미도금 강판을 접합하는 단계를 포함하여 제조할 수 있다. 이때, 상기 도금강판은 일면 또는 양면에 Zn-Mg-Al계 도금층을 포함할 수 있다.
상기 미도금 강판은 앞서 언급한 바와 같은 탄소강일 수 있으며, 그 종류 역시 이미 밝혔는 바, 특별히 언급하지 아니한다. 또한, 상기 Zn-Mg-Al계 도금층을 포함하는 도금강판 역시 상술한 바와 같다 할 것이다.
상기 접합은 상기 도금강판의 Zn-Mg-Al계 도금층과 상기 미도금 강판의 표면이 맞닿도록 행하며, 상기 접합 후, 상기 Zn-Mg-Al계 도금층과 상기 미도금 강판 사이에 접합층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 접합은 상기 도금강판을 상기 미도금 강판을 접합할 수 있는 어떠한 수단으로도 행할 수 있으며, 일 예로서 접합하기 위한 부위(접합 부위)에 접합 수지 조성물을 도포하여 행할 수 있다.
상기 접합 수지 조성물로서는 에스테르계 수지, 에폭시계 수지 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 접합을 행함에 있어서, 상기 미도금 강판의 일면만을 상기 도금강판과 접합하는 경우, 상기 미도금 강판의 다른 일면 즉, 상기 도금강판의 Zn-Mg-Al계 도금층과 접합하지 않는 일면에는 클리어 도막층을 형성할 수 있다.
상기 클리어 도막층은 통상의 클리어 도료(유광 또는 무광)를 사용하여 형성할 수 있으며, 상기 도료를 코팅 및 건조하는 공정을 거칠 수 있다. 이때, 코팅 및 건조 조건은 통상의 조건에 의할 것인 바, 본 발명에서는 구체적으로 언급하지 아니한다.
상술한 바에 따라 제조된 본 발명의 접합강판은 부식 환경에서 상기 Zn-Mg-Al계 도금층으로부터 용출된 Al, Mg 등의 원소에 의해 부식피막이 형성되며, 상기 부식피막이 상기 접합층을 거쳐 미도금 강판으로 전이되는 특징을 가지며, 이로부터 접합강판의 내식성이 향상되는 효과를 가질 수 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 1)
중량%로 0.2%의 C를 함유하는 저탄소강(냉연강판)을 준비한 다음, 상기 저탄소강의 표면을 폴리에스테르계 수지 조성물로 코팅처리하였다.
이후, 상기 표면코팅처리된 탄소강의 에지부 부식 특성을 평가하기 위하여, 복합 사이클 시험(CCT)을 실시하였다. 이때, 염수분무 2Hr(5% NaCl, 35℃) 행한 다음, 4Hr 건조(30%RH, 60℃) 한 후 2Hr 습윤 처리(95%RH, 50℃)를 행하였다.
그 결과, 도 1에 나타낸 바와 같이, CCT 3 cycles(24시간)만에 에지부에 적청이 발생하며, CCT 29 cycles(232시간)에는 완전히 부식된 것을 확인할 수 있다.
( 실시예 2)
중량%로 0.2%의 C를 함유하는 저탄소강(냉연강판)을 준비한 다음, 상기 저탄소강의 일면을 전기아연도금강판(EGI)으로 접합하였다. 이때, 에폭시 수지계열 조성물을 이용하여 접합을 행하였다. 상기 EGI를 접합한 탄소강의 단면을 SEM으로 관찰하였으며, 도 4에 나타낸 바와 같다.
이후, 상기 EGI를 접합한 탄소강의 에지부 부식 특성을 평가하기 위하여, 복합 사이클 시험(CCT)을 실시하였으며, 그 조건은 상기 실시예 1과 동일하였다.
그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, CCT 3 cycles(24시간)에 탄소강 소재에서부터 부식이 시작되어, CCT 29 cycles(232시간)에는 부식이 완전히 확산되는 현상을 관찰할 수 있다.
이 경우, 접합된 아연도금강판의 아연 도금층에서 용출된 Zn이 탄소강의 에지부로 이동하여 부식피막이 일부 형성되었으나, 적청을 완전히 덮는데에는 한계가 있었다.
( 실시예 3)
중량%로 0.2%의 C를 함유하는 저탄소강(냉연강판)을 준비한 다음, 상기 저탄소강의 일면을 Zn-Mg(1.5%)-Al(1.5%)계 도금강판으로 접합하였으며, 이때 에폭시 수지 계열의 조성물을 이용하였다. 상기 Zn-Mg-Al계 도금강판을 접합한 탄소강의 단면을 SEM으로 관찰하였으며, 도 5에 나타낸 바와 같다.
이후, 상기 Zn-Mg-Al계 도금강판을 접합한 탄소강의 에지부 부식 특성을 평가하기 위하여, 복합 사이클 시험(CCT)을 실시하였으며, 그 조건은 상기 실시예 1과 동일하였다.
그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 시험 초기에 탄소강의 에지부 일부에서 적청이 발생하나 (a, b, c), 배면부에 접합된 Zn-Mg-Al계 도금강판에 의해 부식피막이 상기 적청 위에 형성됨에 따라 부식이 억제됨을 확인할 수 있다.
즉, 상기 도금강판의 Zn-Mg-Al계 도금층에서 용출된 Zn 이온과 Mg 이온이 접합층을 넘어 탄소강 에지부까지 이동하여 부식피막을 형성한 것이다. 이와 같이, 형성된 부식피막이 부식 환경으로부터 탄소강의 에지부를 보호함에 따라 내부식 특성이 향상된 것으로 해석할 수 있다.

Claims (7)

  1. 도금강판 및 상기 도금강판의 일면에 접합된 미도금 강판을 포함하며,
    상기 도금강판은 일면 또는 양면에 Zn-Mg-Al계 도금층을 포함하고,
    상기 도금강판의 Zn-Mg-Al계 도금층과 미도금 강판 사이에 접합층을 포함하고,
    부식 환경에서 상기 Zn-Mg-Al계 도금층으로부터 Zn 이온, Mg 이온이 용출되어 부식피막을 형성하고, 상기 부식피막이 상기 접합층의 단면부 또는 에지부를 거쳐 상기 미도금 강판으로 전이되는 것을 특징으로 하는 내식성이 우수한 접합강판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 Zn-Mg-Al계 도금층을 포함하는 도금강판은,
    소지강판 및 상기 소지강판의 적어도 일면에 Zn-Al-Mg계 도금층을 포함하며,
    상기 Zn-Al-Mg계 도금층은 중량%로 1.0~11.0%의 Al, 1~5%의 Mg, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것인 내식성이 우수한 접합강판.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 미도금 강판은 탄소강이며,
    상기 탄소강은 열연강판, 냉연강판 및 스테인리스강 중 어느 하나인 내식성이 우수한 접합강판.
  4. 도금강판 및 미도금 강판을 준비하는 단계 및 상기 도금강판의 일면에 상기 미도금 강판을 접합하는 단계를 포함하며,
    상기 도금강판은 일면 또는 양면에 Zn-Mg-Al계 도금층을 포함하고,
    상기 접합은 상기 도금강판의 Zn-Mg-Al계 도금층과 상기 미도금 강판이 맞닿도록 행하며,
    상기 접합 후, 상기 Zn-Mg-Al계 도금층과 상기 미도금 강판 사이에 접합층을 포함하는 내식성이 우수한 접합강판의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 접합은 접합 부위에 접합 수지 조성물을 도포하여 행하는 것인 내식성이 우수한 접합강판의 제조방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 Zn-Al-Mg계 도금층은 중량%로 1.0~11.0%의 Al, 1~5%의 Mg, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 내식성이 우수한 접합강판의 제조방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 미도금 강판은 탄소강이며,
    상기 탄소강은 열연강판, 냉연강판 및 스테인리스강판 중 어느 하나인 내식성이 우수한 접합강판의 제조방법.
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WO2023210072A1 (ja) * 2022-04-28 2023-11-02 日本製鉄株式会社 接合体

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101499352B1 (ko) 2013-10-21 2015-03-05 현대제철 주식회사 내흑변성이 우수한 유무기 복합 코팅액 및 이를 이용한 표면처리강판 제조 방법

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