KR930011763B1 - 주석-알미늄 합금 도금강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

주석-알미늄 합금 도금강판의 제조방법

본 발명은 도금층이 치밀하고 내식성 및 용접성도 우수한 주석-알미늄 합금 도금강판의 제조방법에 관한 것이다. 주석-알미늄 합금 도금강판은 주석도금강판 보다 주석을 적게 도금하는 것이 가능하고 막치밀성, 내식성 등이 훨씬 우수하며, 알미늄 도금강판에서는 매우 힘든 용접도 용이하다. 이러한 주석-알미늄 합금 도금강판의 제조방법으로서 기존도금 방법인 용융도금법과 전기도금법을 생각할 수 있는데 용융도금 방법을 사용하면 주석과 알미늄은 서로 고용한이 없고 밀도차가 심하여 주석이 아래로 침적(沈積)하고 알미늄이 위로 유동하는 형태가 되어 도금두께나 조성의 조절이 매우 어렵게 되며, 높은 도금욕 온도 때문에 강판과 도금층 사이에 취약한 알미늄-철(Al-Fe)화합물로도 형성된다. 또한 수용액을 이용한 전기도금법에 의하여 주석-알미늄 합금 도금강판을 제조하는 것도 거의 불가능한데 이는 알미늄이 안정한 수화물을 잘 형성하기 때문이다. 한편 기존의 전기도금법에 의한 여러가지 형태의 주석도금강판은 제조공정이 복잡하고 도금용액으로 불화화합물이나 시안화합물을 사용하는데 이는 심한 공해유발 물질로서 폐수처리에 상당한 어려움이 따를뿐 아니라 공해관련 규제가 엄격해짐에 따라 폐수처리 비용도 증가추세에 있다.

본 발명은 제조공정이 간단하고 공해문제가 거의 없는 주석-알미늄 합금 도금강판의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 주석-알미늄 합금 도금강판은 진공증발법에 의하여 제조 가능하며 이때 주석과 알미늄을 각각 동시에 증발시키는 동시 증발법이나, 주석과 알미늄을 혼합한 합금을 이용하여 증발시키는 방법 모두 이용 가능하다. 또한 주석과 알미늄 합금을 이용하였을 경우는 이온플레이팅(ion-plating) 방법으로도 주석-알미늄 합금 도금강판의 제조가 가능하다. 진공증발법은 제조설비 및 공정제어가 단순하고 생산성이 높아서 경제적인 진공증착법이며, 이온플레이팅법은 진공증발법에 비하여 제조설비가 복잡하고 공정제어가 까다로워 생산성이 낮으나 막밀착성이 더 우수한 도금강판을 얻을 수 있다. 본 발명에 의해 진공증착된 주석-알미늄 합금 도금층의 상층부는 주석이 대부분이고 알미늄이 적게 함유되어 있으며, 강판과 계면(界面)을 이루는 하층부는 알미늄이 대부분이고 주석을 적게 함유한 도금형태를 가졌다. 이와같은 도금형태는 주석과 알미늄이 고용한(固溶限)을 거의 가지지 않으며 더불어 높은 용융점을 가진 알미늄이 주석보다 과냉정도가 심하여 빠른 핵생성속도를 가질 것으로 생각되며 따라서 진공도금중 주석과 알미늄의 상분리가 진행되어 이와같은 이층형태의 도금층구조를 갖는 것으로 보인다.

본 발명의 주석-알미늄 합금 도금강판을 진공증발법으로 제조할 경우 기판온도는 상온에서 200℃까지 범위로 하였는데, 그 이유는 기판온도가 200℃보다 높은 경우 융점이 낮은 주석 때문에 도금층이 거칠게 되었으며, 막치밀성도 저하됨을 알 수 있었다. 또한 이온플레이팅 방법을 사용하여 주석-알미늄 합금 도금강판을 제조할 경우에도 기판의 온도는 150℃ 이하로 하였고, 기판 바이어스 전압은 -300V보다 이하로 하였다. 그 이유는 기판온도가 150°C보다 높거나 기판 바이어스 전압을 -300V보다 크게 하였을 경우 이온충돌효과로 인해 기판 온도가 많이 상승하여 도금층의 색상이 어두운 회색을 나타내고 도금표면도 평탄하지 않았으며 기판의 소지철이 도금층까지 상당히 심하게 확산되어 있어 내식성과 막치밀성이 열화되었다.

본 발명의 주석-알미늄 합금 도금강판의 제조공정을 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼제 소지기판인 석도원판(Black Plate)을 알칼리 용액으로 전해탈지 후 다시 알코올 용액으로 초음파 세척하였다. 다음으로 소지기판을 진공조에 장입하고 두 개의 증발원에 각각 낟알 형상의 주석 및 알미늄을 장입하여 10^-5torr까지 지공배기하였다. 이때 증발원 사이의 간격과 증발원과 기판사이의 거리 등은 기판의 크기에 맞추어 미리 설정하되, 도금층 두께의 편차 및 알미늄 함량의 편차가 5% 이내가 되도록 조정한다. 진동도가 10^-5torr 이하가 되면 기판의 청정 및 활성도를 높이기 위해 10^-2torr 범위의 알곤 개스 분위기에서 기판에 -500에서 -1000V의 범위의 전압을 인가하여 약 10분 정도 글로우 방전에 의한 기판 청정을 행한다.

기판 청정이 끝나고 기판이 원하는 온도에 도달하면 진공증발법에서는 각각의 증발원에 전자빔 가열원으로 가열 및 증발시켜 도금하였다.

이온플레이팅법에서는 하나의 증발원에 주석과 알미늄을 혼합하여 넣고 전자빔 가열에 의해 가열하여 용융시켜 합금화한 뒤 증발시켰으며 동시에 증발원 바로 위에 위치한 열전자 방출용 필라멘트와 이온화 양극을 이용하여 플라즈마를 발생시켜 증발 물질을 이온화시켰다. 더불어 기판에는 -300V이하의 적정한 기판 바이어스를 부가하였다.

본 발명을 통하여 공정이 간단하여 공해가 거의 없이 주석-알미늄 합금 도금강판 제조가 가능하다. 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1-3]

소지기판으로 0.23×100×150㎣ 크기의 BP 강판(Black Plate)을 전해탈지 및 알코올로 초음파 세척한 후, 진공조에 장입하여 4×10^-5torr까지 진공배기한 후 진공증발법에 의하여 진공증착하였다. 이때 기판온도는 상온에서 200℃범위로 하고 도금층 두께는 0.3에서 3미크론범위로 하였으며, 도금층의 조성은 주석함량을 기준으로 30∼95중량%범위로 하였다. 전자빔의 출력은 알미늄의 경우 67kW로 하였으며, 주석은 2.53kW로 하여 조성에 따라 조절하였다.

[실시예 4]

이온플레이팅법에 의하여 진공증착하였으며, 이때 기판온도는 100℃, 기판바이어스 전압은 -100V로 하였으며, 전자빔 출력은 4kW로 하였다.

[비교예]

비교예 1은 진공증발 방법에 의하여 제조된 주석-알미늄 합금 도금한 강판으로써 기판온도는 240℃로 한것이고, 비교예 2는 이온플레이팅방법으로 도금한 강판이며 기판바이어스 전압은 -350V로 한 것이다.

비교예 3은 주석-알미늄 합금용융도금조에서 용융도금에 의해 제조된 도금강판으로써 도금욕조의 온도는 690℃로 하였다.

본 발명의 제품과 비교제품은 35℃ 항온에서 5% NaCl 용액으로 염수 분무시험을 통하여 나내식성을 평가하였으며, 밀착성은 도금강판을 180°, Ot 굴곡후 스카치테이프를 사용한 박리시험으로 평가하였다. 또한 용접성 평가를 심(Seam) 전기용접기를 사용하여 실험하였으며, 그 결과는 표 1과 같다.

[표 1]

(주) *1 밀착성

○ : 우수(테이프에 아무런 흔적 없음)

△ : 양호(테이프에 약간의 흔적이 남음)

× : 불량(상당한 도금박리가 있음)

*2 용접성

○ : 우수(용접이 잘됨)

△ : 보통(용접조건이 까다로움)

× : 불량(용접이 잘되지 않음)

Claims (4)

1. 진공증착 방법에 의한 주석-알미늄 합금 도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 기판온도를 상온에서 200℃ 범위로 하고 기판 바이어스 전압을 -500∼-1000V로 하여 주석과 알미늄을 함께 증발시켜서 주석-알미늄 합금 도금강판을 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 주석과 알미늄을 각각 동시에 증발시킨후, 이를 소지기판에 증착시키는 방법.
3. 제1항에 있어서, 주석과 알미늄의 합금을 증발시킨 후, 이를 소지기판에 증착시키는 방법.
4. 제3항에 있어서, 주석과 알미늄의 합금을 증발시킨 후, 열전자 방출용 필라멘트와 이온화 양극을 이용하여 프라스마를 발생시켜 증발물질을 이온화하여 소지기판에 증착시키는 방법.