KR920009844B1 - 도장성이 우수한 도금강판(Plated steel sheet) - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
도장성이 우수한 도금강판(Plated steel sheet)
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
이 발명은 자동차 차체의 부재(component)의 경우에서와 같이 양이온(cation)전착도장 용도에 사용한 경우 도장외관이 우수한 도금강판에 관한 것이다.
[배경기술]
북미, 캐나다, 북구 등에서 겨울에 도로동결방지를 위하여 암염을 살포하므로 자동차 차체의 부재로 사용하는 강판에는 우수한 내식성능이 요구되고 있다.
이 때문에 이와 같은 용도에는 최근 내식성이 우수한 순 zn도금강판이나 Zn계 합금도금강판(예를 들면 Zn-Fe계 합금도금강판, Zn-Ni계 합금도금강판등)이 사용되었다. 그러나, 이들의 도금강판은 단층도금의 경우 인산염 처리후 양이온 전착도장을 할때 도포막에 크레이터링(cratering)이 발생하여 도장외관이 뒤떨어지는 문제가 있다. 따라서, 이와 같은 도장외관 문제를 개선한 도금강판으로 순Zn 또는 Zn계 합금도금 위에 다시 전착도장성이 좋은 Fe계 도금을 실시한 복층도금강판이 제안되었다.
이 종류의 강판으로 종래에 알려진 것으로는 그 상층이 Fe함유율 60-90wt%를 가진 Fe-Zn계 합금도금으로 구성된 것과 Fe도금으로 구성된 것이 있는데, 이들의 복층도금강판에 양이온 전착도장을 실시하여 보면 확실히 도포막의 크레이터링 발생은 감소되며 도장외관은 개선된다. 그러나, Fe함유율 60-90wt%를 가진 Fe-Zn계 합금도금에 의하여 도포막에 크레이터링 발생을 감소시키려면 도금부착량을 5g/㎡(한쪽면) 이상으로 해야하기 때문에 제조비용이 높다. 또 이 Fe계 합금도금은 경질이고(hard)취성(brittle)이므로 도금강판을 부재로 가공할 경우 무수한 균열(cracks)이 형성된다. 그 결과 그 균열부분에서는 그 하층이 노출된다. 따라서, 전착도장을 실시할 경우 그 하층에 직접 전착도장이 처리되고 또 도포막에 크레이터링의 발생이 용이하였다.
한편, Fe도금은 Fe-Zn계 합금도금 보다 더 유연하기 때문에 도금강판을 부재로 가공하여도 균열이 발생하지 않으며 그 도포막에 크레이터링의 발생은 적다.
그러나, 도금부착량이 3g/㎡(한쪽면)보다 적으면 크레이터링의 발생량에 변동이 나타난다. 이 변동원인은 명확하지는 아니하나 하층도금에 대한 상층 도금의 피복율이 빈약하거나 또는 상층도금의 순도가 높아 전착도장전 처리로서 인산염 처리를 할때 큰 인산염 결정의 생성이 용이하게 된다. 그 결과, 인산염 결정에 의한 도금층 표면의 피복율이 저하되고, 또 그 피복율도 변동하여 인산염 결정이 석출한 부분과 석출되지 아니한 부분 사이에서 전착도장시의 통전성(electrolytic conduction)이 달라지게 되기 때문이라고 판단된다.
따라서, Fe도금에 의한 도포막에 크레이터링의 발생을 감소시키기 위하여 도금부착량을 3g/㎡(한쪽면)으로 하여야 하며 또 그 결과, 비용이 더 높아진다.
이와 같이 이 발명은, 순Zn도금(pure Zn coating) 또는 Zn계 합금 도금상에 Fe계 도금을 실시하여 얻어진 복층도금강판에 있어서도 전착도장성이 완전하지(perfact) 못하였으므로, 전착도장성을 더 개선하고, 제조비용이 염가인 도금강판을 제공하는데 그 목적이 있다.
[발명의 개시]
이 발명은 도금강판(plated steel sheet)을 제공하는 것으로, 이 도금강판은 강판(steel sheet)에 구성되는 순Zn 또는 Zn계합금의 하층도금(lower layer coating)과, 그 하층도금상에 구성되는 B(붕소)함유 Fe 또는 B함유 Fe%(boron-containing Fe percentage) 50wt% 이상을 가진 Fe-Zn계 합금의 상층도금(upper layer coating)을 구성하여 도포막(coating film)에 크레이터링의 발생을 억제하며 그 상층도금량을 적게할 수 있도록 하는 도금강판을 구성한다.
이 발명의 도금강판에 있어 전착도장성이 뛰어난 것은 상층도금을 할때 전조(bath)중에 B가 첨가되어 있으면 도금의 균일한 전착성이 개선되어 도금층이 균일하게 되며, 또 상층에 B가 함유되어 있으면 전착도장전 처리로서 인산염처리를 할때 그들이 인산염 석출시에 핵(uncleus)으로 되어 미세하고도(fine) 치밀한(dense) 인산염피막이 형성되며, 그 결과 강판 표면 전체의 통전성이 균일하게 되어 전착도장을 할때 도장재료가 균일하게 전착되고, 크레이터링의 발생을 안정적으로 억제시킬 수 있기 때문이라고 판단된다.
[발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태]
이 발명의 도금강판은 상층이 B함유 Fe도금의 경우 도금부착량이 한쪽면당 3g/m÷屋도, 또 상층이 상기 원소함유 Fe계 합금의 경우 도금부착량이 한쪽면당5g/㎡이하라도 도포막에서 크레이터링의 발생이 억제된다.
이것은 도금부착량이 적더라도 상층의 하층에 대한 피복성이 우수하기 때문에 상층에 의한 하측피복율을 향상시킬 수 있다고 본다.
또, 상층이 Fe-Zn합금도금으로 구성되어 있는 경우, 종래에는 Fe함유율을 60-100wt% 미만으로 조절하지 않으면 도포막에 크레이터링 발생을 감소시킬 수 없었으나, B를 함유시키면 그 Fe함유율을 50-100wt% 미만으로 감소시켜도 도포막에 크레이터링 발생을 감소시킬 수 있다. 그 이유는 B에 의한 상기인산염 처리성 개선효과에 의한 것으로 추정되나 Fe함유율을 일단 이와 같이 감소시키면 상층과 하층 사이의 부식 전위차가 작아져, 도금층 전체의 장기내식성을 향상시킬 수 있다. 그 상층중에 함유되는 B함유율이 0.001-3wt%로 하는 것이 바람직하다. 이것은 B함유율이 0.001wt% 미만으로 되면 전착도장에서의 크레이터링 발생 및 그 변동이 B를 함유하지않는 상층과 다를바 없으며, 그 B함유율이 3wt%를 초과하여도 그 효과는 포화되므로(saturation) B량 함유율을 증가시켜도 의미가 없기 때문이다.
그 상층의 도금부착량(한쪽면)은 B함유 Fe도금의 경우 0.5g10g/㎡으로 조절하고, Fe계 합금도금의 경우 0.2-8g/㎡으로 조절하는 것이 바람직하다.
이것은 도금부착량을 0.5g/㎡(B함유 Fe도금의 경우) 또는 0.2g/㎡(Fe합금도금의 경우) 미만으로 하면 하층을 환전하게 피복할 수 없으며, 전착도장을 할때 하층의 노출에 기인되는 도포막에서 크레이터링이 발생하고 도금부착량이 10g/㎡(B함유 Fe도금의 경우) 또는 8g/㎡(Fe합금도금의 경우)를 초과하면 도포막에서 크레이터링의 발생 억제효과가 포화되어 도금부착량을 이보다 더 많게 할 필요가 없기 때문이다.
그리고, 이 도포막에서 크레이터링의 발생억제효과의 포화는 B를 함유하지 않은 종래의 Fe-Zn합금으로 구성되는 상층도금의 경우, 그 도금부착량은 10g/㎡이나 이점에서도, B첨가에 의한 도금부착량의 감소화과가 인정된다. 전기도금법에 의하여 B를 상층중에 0.003-3wt% 함유시키려면 통상의 Fe도금전조(plating bath) 또는 Fe-Zn, Fe-Zn, Fe-Ni등의 Fe합금도금전조에 붕산, 메타붕산, 수용성 메타붕산염, 수용성 4붕산염, 4플루오로 붕산염등의 붕소화합물을 하나 또는 2이상 첨가하여 전조(bath)의 PH를 1-3에 조정하여 도금할 수 있다.
이 발명에 의한 도금강판은 하층이 순Zn도금 또는 Zn계 합금도금강판의 전착도장성을 개선한 것이나, 하층이 Zn-Ni계 또는 Zn-Fe계 합금의 Zn계 합금으로 구성될 경우 Ni(단 Zn-Fe계 합금에 대하여, Fe(단 Zn-Ni계합금에 대하여), Co, Cr, Mn, Mo 및 Ti 등의 원소 하나 또는 2이상을 미량함유하는 것이라도 크레이터링 발생을 억제할 수 있다. 또 그 하층이 순 Zn도금으로 구성될 경우, 그 도금이 전기 도금법(electroplating), 증착도금법(vacuum deposition), 또는 용융도금법(hot dipping)등에 의하여 실시된 것이라도 억제되며, 더우기 상층이 Zn계 합금도금으로 구성되는 경우, 상기 방법으로 도금하는 것 이외에 합금화 아연도금강판(alloyed Zinc-plated steel sheet)과 같이 용융아연도금 또는 증착아연도금을 한후 열확산(thermal diffusion)에 의하여 Zn-Fe계 합금에 합금화시킨 것이라도 억제시킬 수 있다.
다음은 실시예에 의하여 이 발명을 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
판두께 0.8mm의 냉연강판에 통상의 탈지 및 산세척처리를 하여 표면을 깨끗이 한 다음, 전기도금법에 의하여 다음 제1표에 표시하는 조건으로 우선 순Zn 또는 Zn-Fe합금 혹은 Zn-Ni합금의 하층도금을 실시하며 그 다음, 그 위에 동일한 도금법에 의하여 Fe, Fe-B의 상층도금을 실시하였다.
그 다음으로, 이와 같이 하여 도금한 도금강판에서 샘플을 각 도금조건당 10매 채취하여 그들을 시판되는 인산염 처리액(Bt3030, 니폰파커(추)제품)으로 처리한후 양이온 전착도장을 실시하고, 건조후 도포막에 발생한 크레이터링 수를 조사하였다. 그리고, 전착도장의 경우 도장재료로는 엘렉트론(Electron) #9000(일본국 칸사이 페인트(주)제품)를 사용하여 순간승압법(instantaneousvoltage -increase method)에 의하여 300v에서 도포막 두께 25㎛로 전착하고 건조는 180℃에서 20분간 실시하였다.
다음에 나타낸 제2표에서는 상층에 Fe-B도금을 실시할때 도포막의 크레이터링 발생수를 나타낸다.
제2표에서 명백한 바와 같이, 상승에 Fe-B도금을 실시한 이 발명의 도금강판은 하층이 순 Zn도금 또는 Zn합금도금이라도 종래의 상층에 Fe도금을 실시한 전착도장성의 양호한 복층도금강판보다 크레이터링의 발생수와 그 변동이 적다.
[제1표]
Figure kpo00001
[제2표]
Figure kpo00002
[실시예 2]
판두께 0.8mm의 냉연강판을 실시예 1과 같은 방법으로 표면을 깨끗이 한후 제3표에 표시하는 조건으로 먼저 Zn-Fe합금 또는 Zn-Ni합금의 하층도금을 실시하고, 그 다음에 그 위에 B를 함유하는 고(高) Fe- Zn합금 또는 B를 함유하지 않는 고 Fe-Zn합금의 상층도금을 실시하였다.
다음으로 이 도금강판에서 샘플을 채취하여 실시예 1과 같은 방법으로 인산염처리, 전착도장을 실시하여 도포막두께 23㎛의 도장강판으로 하였다.
제4표에서는 상층에 B함유 고 Fe-Zn합금도장을 실시한 경우 도포막에 발생한 크레이터링 발생수를 나타낸다.
[제3표]
Figure kpo00003
[제4표]
Figure kpo00004
[실시예 3]
판두께 0.6mm, 폭 300mm의 띠강(steel strip)을 가스환원방식의 전처리 오븐(ovem)에서 환원시킨 다음 가스나 공기의 유입을 방지하는 부압실(賦壓室) 및 다수의 시일롤(seal roll)로 단계적으로 감압하는 시일롤 실(seal rollchamber)을 통과시켜 띠강 위치의 하측에 전지저항가열방식의 증착 Zn전조(vacuum deposition Zn bath)가 배치된 제1증착 도금실로 안내하여 띠강의 한쪽면에 순Zn을 증착도금하였다.
이어서 그 띠강을 상기 제1증착도금실의 하측에 배치된 제1증착도금실과 같은 구조의 제2증착도금실에 안내하여 그 반대쪽면에 순Zn을 증착도금한 후 그 시일롤실 및 부압실을 통과시켜 도금부착량 50g/㎡(한쪽면)을 가진 증착도금 띠강을 제조하였다. 그리고 도금은 띠강 이동속도(steel strip moving speed) 15m/min, 제1 및 제2증착도금실 진공도 0.01 torr의 조건에서 실시하였다.
다음은 이와 같이 제조한 순Zn 도금 띠강의 일부를 분위기가 H23%, N297%의 혼합가스(이슬점 : -25℃)의 오븐에 넣어 280℃로 가열시켜 도금층을 Zn-Fe합금으로 생성하여 Fe%가 10wt%인 Zn-Fe합금 도금으로 구성된 띠강으로 하였다.
그후, 이 Zn-Fe합금 띠강과 순Zn순금 띠강에 제1표에 표시한 상층도금조건과 동일조건으로 Fe도금 또는 Fe-B도금을, 또는 제3표의 상층도금과 동일조건으로 B함유 고Fe-B합금도금을 전기도금법으로 실시한후 실시예 1과 동일한 조건으로 전착도장을 실시하였다.
제5표 및 제6표에서는 도포막에서의 크레이터링 발생상태를 나타낸다.
[제5표]
Figure kpo00005
[제6표]
Figure kpo00006
[산업상의 이용가능성]
이 발명의 도금강판은 자동차 차체부재 이외에 전착도장을 실시하는 가정용 전기기기부재, 건축부재등의 다른 부재에 사용하여도 양호한 도장외관을 얻을 수 있다. 또 전착도장재료 이외의 도장재료의 도장성에도 뛰어나 일반도장재료로서의 용도에도 사용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 강판에 순Zn 또는 Zn계 합금의 하층도금이 실시되고 이하층 도금상에 B(붕소)를 함유하는 Fe 또는 B를 함유하는 Fe%가 50wt% 이상의 Fe-Zn합금의 상층도금이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 도장성이 우수한 도금강판.
  2. 제1항에 있어서, 상층도금이 B를 0.001-3wt% 함유하는 Fe도금인 것을 특징으로 하는 도장성이 우수한 도금강판.
  3. 제1항에 있어서, 상층도금은 B를 0.001-3wt% 함유하는 Fe-Zn 합금도금인 것을 특징으로 하는 도장성이 우수한 도금강판.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상층이 B를 함유하는 Fe도금인 경우 그 도금부착량이 한쪽면당 0.5-10g/㎡인 것을 특징으로 하는 도장성이 우수한 도금강판.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상층이 B를 함유하는 Fe 50wt% 이상의 Fe-Zn합금도장인 경우 도금부착량이 한쪽면당 0.2-8g/㎡인 것을 특징으로 하는 도장성이 우수한 도금강판.
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