KR950009320B1 - 경시도금밀착성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법 - Google Patents
경시도금밀착성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
[발명의 명칭]
경시도금밀착성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 도금밀착성이 우수한 아연도금강판의 제조방법, 특히 고온다습 분위기 또는 옥내장기보관시에도 도금밀착성이 저하되지 않는 경시도금밀착성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
용융아연도금강판은 건축자재, 착색도장강판, 가전제품 및 자동차등의 수요분야에서 가장 널리 사용되는 표면처리강판이다. 최근 이들의 용도가 다양하고 그 형상이 복잡하기 때문에 도장처리기술의 발전과 함께 품질이 더 우수한 표면처리강판이 요구되고 있다.
용융아연도금강판 및 이를 소재로 한 착색도장강판 등은 고온다습 분위기에 노출되어 사용될 수 있다. 그러나 착색도장강판의 경우 폴리에스테르 피복층과 함께 아연도금층이 박편(Flake) 또는 점(Spot)형태로 소지철로부터 분리되는 현상이 최근 관찰되었으며 이것은 소지철과 아연도금층 계면의 결합분위기의 변화에 기인하는 것으로 밝혀졌다.
전술한 아연도금층의 결함에 대한 방지대책으로서, 0.1-0.2wt% Al, 0.1-0.5wt% SB, Fe를 제외한 Pb, Cd, Sn 등의 불가피한 불순물 함량 0.02wt% 이하 및 나머지는 아연으로 구성되며 Sb/Pb의 비가10-250으로 된 도금욕 조성을 특징으로 하는 제조방법이 영국특허 GB2080340A에 개재되어 있다. 또한, 0.1-10-wt% Al, 0.1-0.5wt% Sb에 Mg, Cu, Cr, Ni, Co, Mn 중 1종 또는 2종 이상이 0.01-5wt%, Fe를 제외한 Pb, Cd, Sn 등의 불가피한 불순물 0.02wt% 미만 및 나머지는 아연으로 된 도금욕 조성을 특징으로 하는 경시도금밀착성이 우수한 용융 아연도금강판 제조법이 일본특허출원공개소 57-67153에 개시 되어 있다. 그밖에, Al 0.30-10wt%, Sb 0.2-1.5wt%, Pb, Sn 등의 불가피한 불순물 0.02wt% 이하, 및 나머지는 아연으로 조성된 도금욕에서 도금후 자연냉각 및 50-300℃/sec의 냉각속도로 인산염 수용액을 분사하여 급냉처리함으로써 스팽클 미세화하는 것을 특징으로 하는 내경시도금 박리성이 우수한 용융아연·알루미늄합금도금강판의 제조법이 일본 특허출원공개소 62-89856 등에 제안되고 있다. 상기 공지기술들은 도금욕에 Sb를 첨가하는 방법에 관한 것으로서, 별도의 원소를 첨가함에 따라 제조 경비가 증가하고, 후도금에서 흐름무늬등의 결함이 발생되기 쉽다.
본 발명자들은 경시도금밀착성에 대해 조사한 결과 다음과 같은 사실들을 알아냈다 (1) 고온다습 분위기(95℃, 상대습도＞95%)에서 경시촉진시 뿐만 아니라 착색도장 유무에 관계없이 도금후 옥내에서 0.5-1년 이상 경과후에도 가공에 의해 도금박리현상이 발생된다. (2) 경시도금박리를 일으키는 부분의 오제전자분광(AES)분석에 의하면 도금층/소지철 계면에서 산소성분이 검출되고 이는 도금층 균열(Crack)에 가까울수록 그 강도가 증가한다.
(3) 도금후 고온다습 분위기 또는 옥내보관 초기에는 경과시간의 증가에 따라 도금층의 균열이 급격히 증가하며, 그후에는 일정한 수준을 유지한다. 또한 도금강판표면의 스팽글이 미세할 수록 경시도금박리가 발생되기 쉽다.
(4) 경시도금밀착성은 도금욕에 첨가되는 Al, Pb 성분의 함량 변화에 민감하다. 경시도금박리 발생원인은 용융상태의 도금층이 급냉될때 응고수축으로 인한 도금층 균열이 발생·전파되고, 이런 균열을 통하여 산소가 도금층과 소지철 계면으로 침투 및 반응하여 계면을 산화시키므로서 도금층과 소지철의 밀착력을 약화시키며, 이에 기인하여 도금층이 소지철로부터 박리되는 것으로 조사되었다.
따라서, 전술한 사실들을 토대로하여, 특정 원소의 첨가없이 통상의 아연도금욕 조성에서 경시도금 밀착성이 우수한 용융아연도금강판을 제조하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명에 의하여, Fe, Cd, Sn 등의 불순물 함량이 0.04wt% 이하인 통상의 용융 아연도금욕에서 침적 도금후 응고시키는 용융아연도금강판의 제조공정에 있어서, Al 0.10-0.138wt%, Pb 0.04-0.10wt%인 경우에는 아연 분말분사로 응고시키고, Al 0.143-0.5wt%, Pb 0.0050-0.04wt%인 경우에는 공기강제냉각법으로 응고시킴으로써 경시도금밀착성이 우수한 용융아연도금강판을 제조하는 방법이 제공된다. 즉, 본 발명은 도금욕중 Al 및 Pb의 함량이 따라 응고방법을 달리하는 것을 특징으로 하는, 경시도금밀착성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법에 있어서, 도금욕에 침적 도금후 아연분말분사로 응고시키는 경우, Pb함량에 관계없이 Al 0.1wt% 미만에서는 아연도금층의 초기 도금 밀착성 확보에 필요한 Fe-Al-Zn 3원합금층이 연속적이며 균일하게 성장되는 것이 방해되고, 가공에 취약한 Fe-Zn 2원합금층의 이상성장이 조장되기 때문에 불리하다. 상온에서 Zn에 대한 Al과 Pb의 용해도는 각각 0.05wt% Al, 0.002wt% Pb이며 이 이상 첨가되면 편석현상이 발생하는데, 이 가운데 Al은 소지철과 반응하여 우선적으로 Fe-Al-Zn 3원 합금층을 형성하여 초기 도금밀착성을 부여하는 역할을 한다. Pb는 소지철과의 반응성이 없어 입계 또는 도금층 표면에 구형입자로 편석 및 석출된다. Al0.10-0.138wt% 범위에서 아연분말분사로 응고시키면 Fe-Al-Zn 3원 합금층이 생성되고 도금층내 Al은 균일하게 분포하며 입계현석현상도 거의 발생되지 않는다.
그러나 Al 0.14wt% 이상일때 아연분말분사로 응고하면 Al의 입계에도 부분적으로 편석현상이 발생된다. 한편, Al 0.10-0.138wt%, Pb 0.04-0.10wt% 범위에서는 Pb의 도금층 입계편석이 발생되지만, Al은 입계편석이 거의 발생되지 않아서 입계부식에 의한 도금층이 균열발생이 억제된다.
그러나 상기 Pb범위에서 Al 0.14wt% 이상에서는 Pb의 입계편석과 더불어 Al도 입계편석되므로 도금층 균열발생 및 전파, 확대가 촉진되며 이를 통해 침투된 산소와의 반응으로 경시밀착성이 약화된다. Pb의 첨가는 액상아연의 표면장력을 감소시키지만, 0.5wt% 이상 첨가하면 미도금을 발생시키므로 그 이상 첨가는 제한하고 있으며 통상 연속아연도금공정에서는 0.1wt% 이하로 조절하고 있다. 따라서 Al 0.10-0.138wt%, Pb 0.04-0.10wt% 포함시 아연분말을 분사할 경우 도금층 균열발생 및 전파을 억제하기 때문에 경시도금밀착성 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, Pb 함량에 관계없이 Al 약 0.14wt% 이상인 경우 아연분말분사의적용은 바람직하지 못하다.
따라서, Al 0.14wt% 이상일때 도금욕에 침적 도금후 공기강제 냉각(Air-forced cooling)으로 응고시키는 경우, Al 0.5wt%을 초과하면 도금욕조, 싱크롤(Sink roll) 등의 설비에 대한 침식작용이 촉진되고 드로스(Dross)가 과다하게 발생되어 도금층에 혼입됨으로서 작업성 및 품질저하를 초래하고, 초기 도금밀착성이 극히 나쁘기 때문에 불리하다. Al 0.143-0.50wt%에서 공기강제냉각으로 응고하면 아연분말분사에 비해 냉각속도가 낮아 Fe-Al-Zn 3원합금층이 두꺼워져 계면이 안정된다. 또한 Pb 0.005-0.04wt%에서는 Pb의 입계편석이 감소하여 입계부식에 의한 도금층 균열발생 및 전파, 확대를 억제할 수 있다. Pb 0.005wt%은 용융 아연도금욕 조성용으로 사용되는 아연괴에서 불가피한 불순물 수준이다. 또한 Pb 0.02wt% 이상으로 증가할 수록 도금층표면에 스팽글 크기는 증가하며 Pb 0.04wt% 이상에서는 공기강제냉각에 의한 스팽글 미세화에 불리하다. 따라서 Pb 0.005-0.04wt%, Al 0.143-0.50wt% 포함될 경우 공기강제냉각함으로써 도금층 균열의 발생 및 전파·확대를 억제하고 계면을 안정화시키므로서 경시도금 밀착성을 향상시킬 수 있다.
이하 실시예들을 통하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.
[실시예들]
다음 공정에 따라서 용융아연도금 강판들을 제조한다.
센지미어형(Sendzimir type)의 용융아연도금공정에서 강판소재두께 0.6㎜, 폭 921㎜인 저탄소강을 특정소둔 사이클(Cycle)로 공정속도(Line speed) 150m/min으로 무산화소둔로를 통과시킨 다음 도금욕온도 460℃ 특정도금욕조성에 침적한다. 그후 스트립(Strip)에 부착되는 도금부착량은 포트로부터 침출후 즉시 에어 와이핑(Air wiping)장치에 의해 조절된다. 제로 또는 미니 스팽글 형성은 반용융상태의 아연도금면에 공기강제냉각 또는 아연분말을 분사하여 이루어진다. 그다음 조질압연을 거쳐 릴(Reel)에 감긴다.
14개 시편들에 대하여 시험된 도금욕조성, 응고방법, 및 결과 제조된 도금강판들의 도금층 초기밀착성 및 경시밀착성을 다음 표 1에 표기하였다. 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명의 방법으로 제조된 용융아연도금 강판들인 시편 Nos. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 및 9는 고온다습분위기에서 비교시편들인 시편 No 10, 11, 12, 13 및 14 보다 우수한 경시도금 밀착성을 나타냈다.
[표 1]
이상에서 설명하였듯이, 본 발명의 방법을 사용함으로써, 통상의 아연도금욕에 별도의 원소첨가없이 경시 도금밀착성이 우수한 용융아연도금강판을 제조하는 것이 가능하다.
Claims (1)
- Fe, Cd, Sn 등의 불순물 함량이 0.04wt% 이하인 통상의 용융아연도금욕에서 침적도금후 응고시키는 용융아연도금강판의 제조공정에 있어서, Al 0.10-0.138wt%, Pb 0.04-0.10wt%인 경우에는 아연분말분사로 응고시키고, Al 0.143-0.5wt%, Pb 0.005-0.04wt%인 경우에는 공기강제냉각법으로 응고시킴을 특징으로 하는, 경시도금밀착성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법.
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