KR910000915B1 - Alloyed-zinc- plated steel sheet and process for preparing the same - Google Patents

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Abstract

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Description

합금된 아연-도금 강판 및 이의 제조방법Alloyed zinc-plated steel sheet and method for manufacturing same

제1도는 본 발명의 방법을 실시하는데 사용할 수 있는 연속 진공 증착 도금장치의 개략도이다.1 is a schematic of a continuous vacuum deposition plating apparatus that can be used to practice the method of the present invention.

제2도 및 제3도는 각각 실시예 3과 비교실시예 2의 합금된 아연-도금 강판 합금층의 구조를 나타내는 전자현미경 사진이다.2 and 3 are electron micrographs showing the structures of the alloyed zinc-plated steel sheet alloy layers of Example 3 and Comparative Example 2, respectively.

본 발명은 합금된 아연-도금 강판(Steel sheet) 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an alloyed zinc-plated steel sheet and a method of manufacturing the same.

합금된 아연-도금 강판은 스포트용접(Spot welding)의 연속 작업성, 전착된 피막의 접착성 및 내식성에 있어서 통상적인 아연-도금 강판보다 우수하다. 따라서, 이들은 자동차 산업과 광범위한 기타의 산업분야에서 널리 사용되고 있다.Alloyed zinc-plated steel sheet is superior to conventional zinc-plated steel sheet in the continuous workability of spot welding, the adhesion and corrosion resistance of the electrodeposited coating. Thus, they are widely used in the automotive industry and a wide range of other industries.

합금된 아연-도금 강판이 상기한 바와 같이 피막의 접착성과 스포트 용접에서의 용접성이 우수하더라도, 이들은 합금층 속에 형성된 금속간 화합물(Intermetallic compounds)의 취성(Brittleness) 때문에 일반적으로 가공성이 좋지 않다. 특히, 통상적인 용융도금법(Hotdip plating)과 전기도금법으로 제조한 합금된 아연-도금 강판은 합금층에서의 피복 중량과 Fe 함량이 증가할수록 현저하게 분말화되는 것으로 밝혀졌다.Although alloyed zinc-coated steel sheets are excellent in adhesion of the coating and weldability in spot welding as described above, they are generally poor in workability due to brittleness of the intermetallic compounds formed in the alloy layer. In particular, alloyed zinc-plated steel sheets prepared by conventional hot plating and electroplating methods have been found to be significantly powdered as the coating weight and Fe content in the alloy layer increase.

한편, 통상적인 용융도금과 전기도금 이외에, 연속 진공 증착 아연도금이 오늘날 실용적으로 사용할 수 있게 되었으며 진공 증착법에 의한 합금된 금속-도금 강판의 제조도 또한 시도되고 있다. 연속 진공 증착 도금법은 도금 두께가 얇은 것에서부터 두꺼운 범위인 단면 도금 및 양면 도금 시트 또는 두께가 상이한 양면 도금 시트를 고속으로 용이하게 제조할 수 있다는 점에서 통상적인 용융도금 및 전기도금보다 훨씬 우수하다.On the other hand, in addition to conventional hot dip and electroplating, continuous vacuum evaporation galvanization has become practically available today and the manufacture of alloyed metal-plated steel sheets by vacuum evaporation is also attempted. The continuous vacuum deposition plating method is far superior to the conventional hot dip plating and electroplating in that it is easy to manufacture a single-sided and double-sided sheet or a double-sided coated sheet having a different thickness from a thin thickness to a high speed easily.

본 발명자들은 진공 증착 아연도금을 규정된 수준으로 조절된 산소 함유 대기하에서 수행할 경우 합금층은 미세하게 기포화됨으로써, 생성된 합금층의 분말화를 충분히 방지할 수 있음을 알아내었다.The inventors have found that when the vacuum evaporation galvanizing is performed under an oxygen-containing atmosphere controlled to a prescribed level, the alloy layer is finely bubbled, thereby sufficiently preventing powdering of the resulting alloy layer.

본 발명은 합금층이 미세하게 기포화된 합금된 아연-도금 강판을 제공한다.The present invention provides an alloyed zinc-plated steel sheet in which the alloy layer is finely bubbled.

또한, 본 발명은 산소 농도가 1.0 내지 30ppm인 불활성 대기하에서 강판의 진공 증착 아연도금을 수행하고 이로써 도금된 강판을 열처리하여 합금시킴을 특징으로 하는 합금된 아연-도금 강판의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing an alloyed zinc-plated steel sheet, which is characterized by performing vacuum evaporation galvanizing of the steel sheet under an inert atmosphere having an oxygen concentration of 1.0 to 30 ppm, thereby heat-treating the plated steel sheet.

본 발명에서, 용어 "합금층"은 실질적으로 금속간 화합물인 아연-철 합금층을 의미한다.In the present invention, the term "alloy layer" means a zinc-iron alloy layer that is substantially an intermetallic compound.

"기포화(Cellulation)"는 합금층이 미세하게 분포되고 양호하게 생장된 철-아연 금속간 화합물의 입자(이의 크기는 1mm2당 104내지 106그레인이다)로 구성되어 있음을 의미한다."Cellulation" means that the alloy layer consists of finely distributed and well-grown particles of iron-zinc intermetallic compound, the size of which is 10 4 to 10 6 grains per mm 2 .

본 발명의 방법에서, 강판에 아연을 도금시키는 진공 증착법은 공지된 진공 증착 도금장치를 사용하여 수행할 수 있다.In the method of the present invention, the vacuum deposition method of plating zinc on a steel sheet can be performed using a known vacuum deposition plating apparatus.

진공 증착 아연도금을 상기의 한정된 수준으로 유지된 산소를 포함하는 대기하에서 수행하고 아연-도금된 강판을 합금시키는 열처리를 수행할 경우, 합금층은 미세하게 기포화된다. 이와 같은 기포화에 대한 원인은 완전히 분명치는 않지만, 이는 증착을 수행하는 대기에 존재하는 소량의 산소가 아연 증착 전에 강판의 표면에 미세하게 분포된 극히 얇은 산화물을 형성하는 것에 의한 것으로 추측되며, 따라서 아연 증기는 이와 같이 분포된 산화물에 증착된다. 그러므로, 이와 같이 미세하게 분포된 산화물을 장벽으로서 작용하며, 철과 아연간의 상호 확산을 극부적으로 방지하고, 형성된 철-아연 금속간 화합물을 기포화시킨다.When the vacuum evaporation galvanizing is carried out in an atmosphere containing oxygen maintained at the above defined level and the heat treatment to alloy the zinc-plated steel sheet is performed, the alloy layer is finely bubbled. The cause for such bubbling is not entirely clear, but it is presumed that a small amount of oxygen present in the atmosphere performing the deposition forms an extremely thin oxide that is finely distributed on the surface of the steel sheet before zinc deposition. Zinc vapor is deposited on the oxides thus distributed. Therefore, this finely distributed oxide acts as a barrier, extremely prevents mutual diffusion between iron and zinc, and bubbles the formed iron-zinc intermetallic compound.

대기의 산소 농도가 1.0ppm 미만일 경우, 합금층은 그다지 만족스러울 정도로 기포화되지 않으므로 분말화 방지효과는 충분하지 않다. 산소 농도가 30ppm을 초과할 경우, 산화물은 과량으로 생성되고, 도금층의 접착은 손상된다. 더욱 바람직한 산소 농도는 1.5 내지 15ppm이다.If the oxygen concentration in the atmosphere is less than 1.0 ppm, the alloy layer is not bubbled to such a satisfactory level that the powdering prevention effect is not sufficient. When the oxygen concentration exceeds 30 ppm, oxides are produced in excess, and adhesion of the plating layer is impaired. More preferred oxygen concentration is 1.5 to 15 ppm.

증착 및 합금처리 그 자체는 이미 확립된 기술이다. 합금처리는 통상적인 용융도금 라인내에 설치된 것과 같은 통상적인 가열로 또는 배치형 가열로를 사용하여 수행할 수 있다.Deposition and alloying per se are already established techniques. The alloying process can be carried out using a conventional furnace or batch furnace such as installed in a conventional hot dip plating line.

증착시키기 직전의 강철 스트립(Steel strip)의 바람직한 온도는 190℃ 내지 280℃이다.The preferred temperature of the steel strip just prior to deposition is 190 ° C to 280 ° C.

바람직한 합금처리 온도는 220℃ 내지 360℃이다.Preferred alloying temperatures are 220 ° C to 360 ° C.

철-아연 금속간 화합물의 입자(기포라고 함)의 바람직한 크기는 1mm2당 104내지 106그레인이다.The preferred size of the particles of iron-zinc intermetallic compounds (called bubbles) is 10 4 to 10 6 grains per mm 2 .

합금층이 미세하게 기포화된 본 발명의 합금된 아연-도금 강판은 가공성이 우수하다. 합금층은 미세하게 기포화되어 있기 때문에, 이것이 가공되는 경우에 합금층 내에서 발생되는 응력은 미세한 입자간의 가장자리 또는 공간을 통하여 경감되므로, 합금층 분말화는 상당히 방지된다.The alloyed zinc-plated steel sheet of the present invention in which the alloy layer is finely bubbled is excellent in workability. Since the alloy layer is finely bubbled, the stress generated in the alloy layer when it is processed is reduced through the edges or spaces between the fine particles, so that the alloy layer powdering is significantly prevented.

본 발명의 방법에 진공 증착법을 이용한다. 따라서, 당해 방법은 진공 증착의 장점을 얻을 수 있다. 즉, 당해 방법으로, 단면 도금 또는 양면 도금시킨 것중의 어느 하나에 도금 두께가 얇은 것에서부터 두꺼운 범위의 합금된 아연-도금 강판 또는 도금 두께가 상이한 합금된 아연-도금 강판을 제조할 수 있다. 따라서, 가공성이 우수하고 분말화 내성이 있는 합금된 아연-도금 강판을 용이하게 제조할 수 있다.The vacuum deposition method is used in the method of the present invention. Thus, the method can obtain the advantages of vacuum deposition. That is, by this method, it is possible to produce an alloyed zinc-plated steel sheet or an alloyed zinc-plated steel sheet having a different plating thickness from a thin plating thickness to either one of single-side plating or double-side plating. Therefore, an alloyed zinc-plated steel sheet excellent in workability and resistant to powdering can be easily manufactured.

몇가지 유형의 연속 진공 증착 도금장치가 제안되었다. 한 실례가 제1도에 도시되어 있다. 이러한 장치에는, 예를 들면, 닛신 신호(Nisshin Giho) 제51호에 언급되어 있다. 여기에 언급된 장치는 양면 도금을 수행하기 위한 두 개의 증착실이 있다. 단면 도금에 대해서는 단지 하나의 증착실이면 충분하다.Several types of continuous vacuum deposition plating apparatus have been proposed. One example is shown in FIG. Such devices are mentioned, for example, in Nisshin Giho No. 51. The apparatus mentioned here has two deposition chambers for carrying out double-sided plating. Only one deposition chamber is sufficient for single-sided plating.

증착 라인은 예비처리로(2), 가스 젯트 냉각기(3), 압축실(4), 제1 및 제2봉합 롤러실(5a,5b), 제1증착실(6a), 제2증착실(6b), 도금된 강판이 냉각되는 냉각실(7) 및 합금된 가열로(도시하지 않았음)를 포함한다. 진공 증착실(6a,6b)내에는 가이드 롤러(8a,8b)와 아연-증기욕(도시하지 않았음)이 장착되어 있다. 강철 스트립(1)은 이러한 증착 라인을 통과한다.The deposition line is a pretreatment furnace (2), gas jet cooler (3), compression chamber (4), first and second sealing roller chamber (5a, 5b), first deposition chamber (6a), second deposition chamber ( 6b), a cooling chamber 7 in which the plated steel sheet is cooled, and an alloyed furnace (not shown). In the vacuum deposition chambers 6a and 6b, guide rollers 8a and 8b and zinc-vapor baths (not shown) are mounted. The steel strip 1 passes through this deposition line.

예비처리로(1)는 주위압력보다 약간 산화 및/또는 환원되는 대기를 지닌다. 강철 스트립의 표면은 강철 스트립이 예비가열로를 통과할 때에 정화된다.The pretreatment furnace 1 has an atmosphere that is slightly oxidized and / or reduced below ambient pressure. The surface of the steel strip is cleaned as the steel strip passes through the preheating furnace.

가스 젯트 냉각기(3)는 예비처리된 강철 스트립을 증착용으로 바람직한 온도로 냉각시킨다.The gas jet cooler 3 cools the pretreated steel strip to the temperature desired for deposition.

압축실(4)은 예비처리로(2), 가스 젯트 냉각기(3) 등을 포함하는 주위 압력 시스템 및 봉합 롤러실(5a,5b), 증착실(6a,6b) 등을 포함하는 배출 시스템과 연결된다.The compression chamber 4 includes an ambient pressure system including a pretreatment furnace 2, a gas jet cooler 3, and the like, and an exhaust system including a sealing roller chamber 5a, 5b, a deposition chamber 6a, 6b, and the like. Connected.

봉합 롤러실은 각각 한쌍의 봉합 롤러를 갖추고 있으며 배출 시스템으로 통하는 다수의 진공실을 포함하고 있고 증착실내의 압력이 0.01 내지 0.1토르(Torr)로 될 때까지 단계적으로 배출시킨다.The sealing roller chamber is equipped with a pair of sealing rollers each and includes a plurality of vacuum chambers leading to the discharge system and is discharged in stages until the pressure in the deposition chamber is 0.01 to 0.1 Torr.

압축실(4)은 폭발의 원인이 될 수도 있는 공기 또는 공기와 수소가 진공 증착실(들)속으로 도입되는 것을 방지하기 위하여 압력이 주위압력 시스템보다 약간 높도록불활성 가스(예:질소)로 가압한다.The compression chamber 4 is inert gas (e.g. nitrogen) such that the pressure may be slightly higher than the ambient pressure system to prevent the introduction of air or hydrogen into the vacuum deposition chamber (s), which may cause an explosion. Pressurize.

진공 증착이 수행되는 대기중에 산소 농도는 압축실 속으로 도입되는 불활성 가스(예:질소)에 규정된 양의 산소를 혼합시킴으로써 조절한다.The oxygen concentration in the atmosphere where the vacuum deposition is carried out is controlled by mixing the specified amount of oxygen with an inert gas (eg nitrogen) introduced into the compression chamber.

본 발명은 다음 실시예 및 비교실시예를 통하여 예시된다.The invention is illustrated by the following examples and comparative examples.

연속 진공 증착 아연도금을 표 1에 기재된 조건하에서 실질적으로 제1도에서 설명한 장치를 사용하여 수행한다. 도금 라인의 총 길이 70m이다. 합금의 열처리는 분리 배치형 로(Furnace)를 사용하여 수행한다.Continuous vacuum deposition galvanizing is carried out using the apparatus substantially described in FIG. 1 under the conditions described in Table 1. The total length of the plating line is 70m. The heat treatment of the alloy is carried out using a separate batch furnace.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00001
Figure kpo00001

[표 2]TABLE 2

Figure kpo00002
Figure kpo00002

분말화 내성은 도금 견본을 시험 조각의 두께의 6배의 간격으로 180°의 각도로 구부린 다음 원상태로 회복시키고, 셀로판 접착 테이프를 당해 부위에 붙이고, 이를 구부리고 다시 원상태로 한 후에 테이프를 제거할 경우에 발생하는 분말화로 판단한다. 도금층이 벗겨지는 정도를 관찰한다.Powdered resistance is when the plated specimen is bent at an angle of 180 ° at an interval of six times the thickness of the test piece and then restored to its original state, and the tape is removed after the cellophane adhesive tape is applied to the site, and it is bent and returned to its original state. Judging from the powdering occurring in the The degree to which the plating layer peels off is observed.

합금처리에 의해 도금층은 표면까지 합금된다. 제2도는 실시예 3의 생성물 표면의 전자현미경 사진이며, 제3도는 비교실시예 2의 생성물의 전자현미경 사진이다.The plating layer is alloyed to the surface by the alloy treatment. 2 is an electron micrograph of the product surface of Example 3, and FIG. 3 is an electron micrograph of the product of Comparative Example 2. FIG.

제2도에서 알 수 있는 바와 같이, 분리 결정 즉, 기포는 잘 발달되어 있는 반면, 제3도에서의 합금층은 흐릿하게 나타나 있다.As can be seen in FIG. 2, the separation crystals, ie bubbles, are well developed while the alloy layer in FIG. 3 is blurred.

Claims (4)

합금층이 미세하게 기포화되어 있는 합금된 아연-도금 강판.Alloyed zinc-plated steel sheet with finely bubbled alloy layer. 제1항에 있어서, 합금층이 크기가 1mm2당 104내지 106그레인인 입자로 기포화되어 있는 합금된 아연-도금 강판.The alloyed zinc-coated steel sheet according to claim 1, wherein the alloy layer is bubbled into particles having a size of 10 4 to 10 6 grains per 1 mm 2 . 산소농도가 1.0 내지 30ppm인 불활성 대기하에서 강판의 진공 증착 아연도금을 수행한 다음 도금된 강판을 열처리하여 합금시킴을 특징으로 하는, 합금된 아연-도금 강판의 제조방법.A method of producing an alloyed zinc-plated steel sheet, characterized in that the alloy is performed by vacuum-deposited galvanizing the steel sheet under an inert atmosphere having an oxygen concentration of 1.0 to 30 ppm and then heat-treating the plated steel sheet. 제3항에 있어서, 진공 증착 대기의 산소 농도가 1.5 내지 15ppm인 방법.The method of claim 3 wherein the oxygen concentration in the vacuum deposition atmosphere is between 1.5 and 15 ppm.
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