KR940000079B1 - 밀착성 및 내식성이 우수한 아연 및 아연-망간 합금의 이층도금 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

밀착성 및 내식성이 우수한 아연 및 아연-망간 합금의 이층도금 강판 및 그 제조방법

제1도는 종래의 아연-망간 합금도금강판의 단면구성을 나타낸 구성도.

제2도는 본 발명에 따라 진공증착을 구현하기 위한 진공증착장치의 참고 개략도.

제3도는 본 발명에 부합되는 아연 및 아연-망간합금의 이층도금강판의 단면구성을 나타낸 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 진공용기 2a,2b : 증발원

3 : 기판 4 : 기판홀더

5 : 아르곤가스 유입구 6 : 기판가열장치

7a,7b : 셔터

본 발명은 자동차, 가전제품 및 건재용 구조재로 사용되는 아연 및 아연-망간합금의 이층도금강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 내식성이 우수하고 밀착성이 양호한 아연 및 아연-망간 합금의 이층도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 철강의 부식을 방지하는 대표적인 도금강판으로는 아연도금강판을 들수 있는데, 이 도금강판은 아연의 희생방식작용을 이용하여 내식성을 유지하지만 충분한 내식성 확보에 어려움이 있다.

예컨데, 아연 부착량이 40g/m²인 전기도금강판은 5% 염수분무시험을 약 40시간 실시하면 적청이 발생하게 된다.

따라서, 아연 부착량을 증가시키면 강판의 내식성은 향상되지만 생산성과 경제성이 저하되는 문제점이 발생한다.

이러한 이유로 아연도금강판의 내식성 향상을 위해 용융도금법과 전기도금법에 의한 아연도금강판과 이층도금강판이 제안 또는 개발되어 있다.

그러나 상기 용융도금법과 전기도금법으로는 새로운 도금계를 개발, 적용하는데 한계가 있으므로 최근에는 진공증착법이 새로운 도금방법으로 대두되어 몇가지 물질계가 개발되어 있으며, 그 대표적인 예로서는 일본특허공보 소 64-39364호에 의해 제안된 아연-망간 합금도금강판을 들 수 있다.

상기 아연-망간 합금도금강판은 제1도에 나타난 바와같이, 표층에 60% 이상의 망간을 함유하고 그 하층에 망간함량이 10-59%가 되도록 조정하여 내식성, 내공식성 및 내알칼리성을 향상시킨 것을 특징으로 하고 있다.

그러나, 상기 아연-망간 합금도금강판의 경우 합금층을 조절함에 있어서, 기판과 증발원과의 거리를 알맞게 조절해야 하는 반복조작을 행해야 하므로 증착률과 이송속도등에 제약이 있을 뿐만 아니라, 소지기판과 도금층의 계면에 필연적으로 망간이 함유되어 있어 밀착성이 저하되는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 진공증착법을 이용하여 아연과 망간을 동시에 증발시키면서 아연측 증발원의 셔터를 먼저 열어 아연을 일정 두께로 박도금한 다음, 망간측 증발원의 셔터를 열어 아연 증착층 위에 아연-망간 합금도금층을 일정량 이층도금함으로써, 내식성 및 밀착성이 우수한 아연 및 아연-망간합금의 이층도금강판을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 진공용기내에 아연과 망간을 증발시키기 위한 각각의 증발원을 설치하고 증발원위에 기판을 장착하여 진공증착법에 의해 도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 진공용기내의 진공도가 10^-5Torr 이하가 되도록 배기하는 단계; 진공용기내에 아르곤 가스를 유입하여 1×10^-2∼1×10^-1Torr정도의 아르곤 가스분위기를 유지한 다음, 기판에 500∼1000V의 부(負)전압을 인가하여 방전에 의한 기판청정을 행하는 단계; 상기와 같이 기판청정 단계가 완료되면 기판의 온도를 상온∼250℃가 되도록 조절하는 단계; 상기 기판의 온도조절단계가 완료된 후, 각각의 증발원에 전원을 공급하여 탈가스 시킨 다음, 아연측 증발원의 셔터를 열어 아연의 부착량이 1∼10g/m²이 되도록 아연을 진공증착시키는 단계; 상기 아연이 진공증착되고 나면, 망간측의 증발원 셔터를 열어 7∼86wt%의 망간과 14∼93wt%의 아연으로 이루어진 아연-망간 합금층을, 도금층의 총 부착량이 20-40g/m²이 되도록, 상기 아연 진공 증착층위에 증착시키는 단계를 포함하는 밀착성 및 내식성이 우수한 아연 및 아연-망간합금의 이층도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 진공증착법에 의해 제조된 것으로서, 하층이 1∼10g/m²의 부착량을 갖는 아연진공증착층이고, 상층이 7∼86wt%의 망간 및 14∼93wt%의 아연으로 이루어진 아연-망간 합금진공증착층이고, 그리고 도금층의 총 부착량이 2∼40g/m²인 밀착성 및 내식성이 우수한 아연 및 아연-망간합금의 이층도금강판에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 통하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 제2도에 나타난 바와같이, 진공용기(1)내의 각각의 증발원(2a)(2b)에 아연과 망간을 각각 넣은 다음, 기판(3)을 기판홀더(4)에 장착하고 진공펌프(도시되어 있지 않음)를 이용하여 원하는 진공이 될 때까지 배기한다.

이때의 진공도는 10^-5Torr 이하가 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 증발원 (2a)(2b) 사이의 간격과 증발원(2a)(2b)가 기판(3) 사이의 거리등을 기판(3)의 크기에 맞추어 미리 설정하되, 코팅층 두께의 편차 및 망간함량을 편차가 5% 이내가 되도록 조정한다.

또한, 상기 기판(3)은 진공용기(1)에 장입하기 전에 알칼리 탈지와 유기용매를 이용한 초음파세척을 행하는 것이 바람직하다.

다음에, 진공도가 10^-5Torr 이하가 되면, 아르곤 가스 유입구(5)를 통해 진공용기(1)내에 아르곤 가스를 유입하여 1×10^-2∼1×10^-1Torr정도의 아르곤 가스분위기를 유지한 후, 기판(3)에 500∼1000V의 부전압을 인가하여 방전에 의해 기판(3)의 청정과 활성도를 높인다.

이때, 진공도를 10^-5Torr 이하로 하는 이유는 불순무을 충분히 배출시킴으로써 글로우방전청정시 불순물의 유입이 없도록 하기 위함이며, 아르곤 가스를 1×10^-2∼1×10^-1Torr로 유지하는 이유는 이 정도의 개스분위기가 되어야 글로우방전이 일어나 글로 방전청정을 보다 효과적으로 수행할 수 있기 때문이다.

또한, 기판(3)에 500∼1000V의 부전압을 인가하는 이유는 목적하는 시간에 충분한 청정효과를 얻기 위함이며, 전압이 낮으면 시간이 오래 걸리고, 너무 높으면 이상방전이 생겨 기판(3)을 손상시킬 우려가 있기 때문이며, 부전압을 인가하여 청정효과가 나타난다.

이때, 기판(3)의 청정정도는 기판(3)에 흐르는 전류를 읽어 간접적으로 판단한다. 또한 초기에는 불순물 또는 산화막등의 영향으로 많은 전류가 흐르다가 어느정도 깨끗해지면 전류가 감소하여 포하되는 단계에 접어들게 되는데, 이때에 청정작업을 끝내는 것이 바람직하다.

기판청정이 끝나면 기판가열장치(6)에 의해 기판(3)의 온도를 상온∼250℃로 맞추고 각각의 증발원(2a)(2b)에 적당량의 전원을 공급하여 증발원(2a)(2b)를 탈가스 시킨다.

상기 기판(3)의 온도가 250℃ 이상이 되면 증착되었던 물질이 다시 증발되어 증착률이 현저히 저하되므로 기판(3)의 온도를 250℃ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

탈가스가 끝나면, 처음에는 아연측 증발원(2a)의 셔터(7a)를 열어 목적하는 두께(부착량)의 아연을 증착시킨 다음, 망간측 증발원(2b)의 셔터(7b)를 열어 목적하는 조성의 아연-망간 합금피막을 형성한다.

상기에서, 아연진공증착층의 부착량은 1∼10g/m²이 바람직한데, 그 이유는 상기 부착량이 1g/m²이하일 경우에는 밀착성이 저하되고, 10g/m²이상일 경우에는 경제성이 떨어지기 때문이다.

또한, 아연과 망간의 합금피막은 7∼86wt%의 망간과 14∼93wt%의 아연으로 이루어지는 것이 바람직한 데, 그 이유는 망간의 함량이 7wt% 이하이거나 아연의 함량이 93wt% 이상일 경우에는 내식성이 현저히 저하될 뿐만 아니라 밀착성도 떨어지게 되고, 망간의 함량이 86wt% 이상이거나 아연의 함량이 14wt% 이하일 경우에는 밀착성 및 내식성이 나빠지기 때문이다.

또한, 도금층의 총 두께는 20-40g/m²으로 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 도금층의 총 두께가 20g/m²이하일 경우에는 아연과 비슷한 정도의 내식성을 나타내어 합금증착의 효과가 없고, 40g/m²이상일 경우에는 밀착성이 나빠질 뿐만 아니라 도금층에 박리가 발생하기 때문이다.

상기와 같이 제조된 아연 및 아연-망간 합금의 이층도금강판은 제3도에 나타낸 바와같이, 소지강판위에 아연진공증착도금층이 형성되고 그 위에 아연-망간합금층이 형성된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

[발명예 1∼5]

아연 및 망간의 증발을 위해 각각 덮개가 있는 Ta 보우트를 증발원으로 사용하고, 기판으로는, 0.6×100×150mm의 저탄소강판을 사용하였다.

상기 기판 및 각각의 증발원을 진공용기내에 위치시킨 다음 배기하여 진공도가 5×10^-5Torr/가 되도록 하였다.

다음에, 10^-2Torr 정도의 아르곤 가스분위기에서 기판 1000V의 부전압을 인가하여 15분 정도 글로우 방전에 의한 기판청정을 행하였다.

다음에, 기판온도가 150℃가 되도록 조절하였다.

다음에, 각각의 증발원에 전원을 공급하여 탈가스 시킨후, 아연층 증발원의 셔터를 열어 상기 기판상에 아연을 하기 표 1과 같이 부착량으로 증착하였다.

다음에, 하기표 1과 같은 조성비를 갖는 아연-망간 합금을 상기 아연증착층위에 증착시켜 아연과 아연-망간합금의 이층도금강판을 제조하였다.

[비교예 1]

아연 및 망간을 증발시키기 위해 각각 덮개가 있는 Ta 보우트를 증발원으로 사용하고, 기판으로는 0.6×100×150mm의 저탄소 강판을 사용하였다.

기판의 온도는 150℃이고, 증발도중의 진공도가 5×10^-5Torr에서 망간의 중량을 53wt%로 하여 도금층의 두께가 20g/m²이 되도록 아연-망간합금층만을 상기 기판상에 증착하였다.

[비교예 2]

비교예 1과 동일한 방법으로 증착하되 다만, 아연-망간 합금중 망간함량이 67wt%가 되도록 하였다.

[비교예 3]

아연을 증발시키기 이해 덮개가 있는 Ta 보우트를 증발원으로 사용하고, 기판으로는 0.6×100×150mm의 저탄소 강판을 사용하였다.

[비교예 4]

망간을 증발시키기 위해 덮개가 있는 Ta 보우트를 증발원으로 사용하고, 기판으로는 0.6×100×150mm의 저탄소 강판을 사용하였다.

기판의 온도는 150℃이고, 증발도중의 진공도가 5×10^-5Torr인 진공하에 망간 증발원의 셔터를 열어 망간만을 20g/m²의 부착량으로 상기 기판상에 증착하였다.

[비교예 5]

전기도금법으로 0.6×100×150(mm)의 강판상에 Zn-13% Ni을 30g/m²의 부착량으로 피복하여 전기도금강판을 제조하였다.

상기 발명예(1∼5) 및 비교예(1∼5)에 따라 제조된 도금강판에 대하여 나내식성 및 밀착성 시험을 행하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

여기서, 나내식성은 5% NaCl용액중에서의 초기 적청발생시간으로 평가하였으며, 밀착성은 180°Ot굴곡을 1회 행한 후 테이프에 의한 박리시험을 실시하여 평가하였다.

[표 1]

* ○ : 박리가 일어나지 않음, × : 박리됨.

상기 표 1에 나타난 바와같이, 본 발명예(1-5)가 비교예(1-5)에 비하여 나내식성 및 밀착성이 우수한 것임을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 종래의 도금강판 보다 훨씬 우수한 나내식성 및 밀착성을 갖는 아연 및 아연-망간 합금의 이층도금강판을 제공하므로서, 자동차, 가전제품 및 건자재등에 있어서 고 내식성이 요구되는 제품에 보다 적절하게 사용될 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 아연 및 아연함유 합금의 이층도금강판에 있어서, 하층이 1∼10g/m²의 부착량을 갖는 아연 진공증착층이고; 상층이 14∼93wt%의 아연 및 7-86wt%의 망간으로 이루어진 아연-망간합금 진공증착층이고; 그리고 도금층의 총 부착량이 20∼40g/m²인 것을 특징으로 하는 밀착성 및 내식성이 우수한 아연 및 아연-망간 합금의 이층도금강판.
2. 진공용기내에 아연과 망간 각각의 증발원을 설치하고 증발원 위에 기판을 장착하여 진공증착법에 의해 도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 진공용기내의 진공도가 10^-5Torr 이하가 되도록 배기하는 단계; 진공용기내에 아르곤 가스를 유입하여 1×10^-2∼1×10^-1Torr정도의 아르곤 가스 분위기를 유지한 다음, 기판에 500∼1000V의 부전압을 인가하여 방전에 의한 기판청정을 행하는 단계; 상기와 같이 기판청정 단계가 완료되면 기판의 온도를 상온∼250℃가 되도록 기판의 온도를 조절하는 단계; 상기 기판의 온도조절단계가 완료되면 각각의 증발원에 전원을 공급하여 탈가스 시킨 다음, 아연 측 증발원의 셔터를 열어 아연의 부착량이 1∼10g/m²이 되도록 상기 기판에 아연을 진공증착하는 단계; 및 망간 측 증발원 셔터를 열어 14∼93wt%의 아연 및 7-86wt%의 망간으로 이루어진 아연-망간 합금층을, 도금층의 총 부착량이 20-40g/m²이 되도록, 상기 아연 진공 증착층위에 증착시키는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀착성 및 내식성이 우수한 아연 및 아연-망간 합금의 이층도금강판의 제조방법.