KR960006049B1 - 합금화 용융아연도금강판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
본 발명은 고알루미늄 도금욕에서 장시간 작업시에도 표면 외관 및 내파우더링성이 우수한 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
합금화 용융아연도금강판은 도장성, 용접성 및 도장후 내식성이 우수하여 자동차용 강판으로 널리 사용되고 있다. 이러한 특성은 합금화 용융아연도금강판의 아연과 철의 합금화 도금층에 의해 나타나는 것이다. 합금화 도금층은 연속용융도금공정중에서 용융아연욕조를 통과한 후 아연도금된 강판을 표층의 아연도금층이 완전히 굳기전 직상부에 설치된 합금화 열처리로에서 도금층을 가열한 후 공기냉각대에서 급속냉각시켜 제조하게 된다. 이러한 합금화 열처리시 용융상태의 도금층 아연과 소자의 철성분이 열확산 반응으로 합금층을 생성시키게 되고 상온으로 냉각됨에 따라 그 반응은 중지하게 된다.
합금화 용융아연도금층에 존재하는 각 상과 그 특성을 설명하면 먼저 소지철과의 계면에 존재하는 케피탈 감마(Γ)상과 케피탈감마원(Γ1)상은 각각 철성분의 함량이 24-31%(a/o) 및 18.5-23.5%(a/o)이고, 격자구조는 체심입방정계와 면심입방정계이다. 이중 케피탈 감마(Γ)상이 가장 취약한 상으로서, 가공시 합금층의 분상박리를 일으키는 주요인이다. 그 상층에 존재하는 델타(δ)상은 철성분이 8.5-13%(a/o)이고 육방정계로 격자구조가 되어 있어 케피탈 감마(Γ)층에 비해 가공성이 우수하며 또한 마찰계수가 낮다. 제타(ζ)층은 철성분이 6.7-7.2%(a/o)이고, 격자구조는 단사정계로 이루어져 있어 합금상중 연성은 가장 좋으나 마찰계수가 높아 가공시 합금층의 박리를 유발시키게 된다.
이러한 상들은 열확산에 의해 도금층중의 아연과 소지의 철성분이 합금화 반응을 일으켜 생성되는 것으로 합금화 열처리온도, 합금화 열처리시간, 합금화 열처리후 냉각속도 그리고, 아연도금욕중의 성분에 따라 합금층 상의 분포가 달라지게 된다. 일반적으로, 용융아연도금강판의 제조시에는 0.14-0.20wt%의 Al, 0.01wt% 이하의 Pb, 및 0.25wt% 이하의 Fe를 함유하는 아연도금욕에서 작업을 실시하게 된다. 이때 도금욕 중의 알루미늄 성분은 도금욕에서 소지철과 먼저 반응하여 철-알루미늄-아연의 3원 합금을 이루며 소지철과 도금층의 계면에 존재함으로서 밀착성을 향상시키는 역할을 한다. 그리고, 납은 스팡글(Spangle)이라고 불리우는 아연고유의 응고무늬를 생성시키는 원소이나, 현재 대부분의 경우 0.01% 이하로 관리하여서 스팡글의 생성을 억제시키고 있다. 도금욕중 철은 소지철의 용식에 의하여 생성되는 것으로서 도금욕내에서 철의 성분이 증가하게 되면 철-아연 화합물을 형성하여 도금욕내 기구에 용착하여 작업성을 저하시키게 된다.
합금화 용융아연도금강판은 0.10-0.14wt%의 Al, 0.01wt% 이하의 Pb, 및 0.28wt% 이하의 Fe를 함유하는 아연도금욕에서 도금을 실시하여 제조한다.
합금화 용융아연도금강판의 제조시에는 아연도금욕내의 알루미늄의 함량을 0.10-0.14% 하향하여 작업하게 되는데 이는 알루미늄의 함량이 높을 경우 소지철/도금층 계면에 생성된 철-알루미늄-아연의 화합물이 합금화 과정시 소지철로부터 철이 도금층내로 확산하는 것을 억제하게 된다. 따라서, 합금화 용융아연도금강판의 제조시에는 알루미늄의 함량을 가능한 낮게 관리하는 것이 유리하다.
그러나, 도금욕내에 알루미늄의 함량이 낮을 경우 48시간 이상의 장시간 작업시 소지강판의 철성분의 용출이 심하게 되어 도금욕내의 여러 기구(싱크롤, 스태빌라이징롤) 등에 흡착하여 구동불량등을 일으키게 되고, 이로 인하여 여러가지 표면결함을 일으키게 되며, 작업중단등에 의해 생산성을 저하시키게 되는 문제점이 있다. 그리고, 아연도금욕의 알루미늄 성분 조절을 위하여 합금화 용융아연도금강판의 작업전후에 상당한 시간이 필요한 문제점이 있었다.
종래에는 이와같은 문제점을 해결하기 위하여 0.14-0.16%의 알루미늄을 포함하는 용융아연욕을 사용하여 합금화 용융아연도금강판을 생산하였으나, 아연도금욕내에 알루미늄의 함량이 높을 경우 소지철과 도금층의 계면에 두껍게 생기게 되고, 이로 인하여 확산에 의한 철-아연 합금화 반응이 억제되는 것은 물론이며, 불균일한 합금화 반응으로 인한 합금화 불량을 일으키는 문제가 발생하게 된다. 그리고, 알루미늄의 영향으로 합금화 작업온도가 500-550℃ 대비 550-650℃로 상향 조정됨에 따라 과합금화에 따른 합금층내의 취약한 케피탈 감마상(Γ)의 생성 및 성장으로 가공시 내파우더링성의 열화가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명자는 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 통상의 용융아연도금욕에 망간, 안티몬 및 납을 첨가하여 도금욕 알루미늄 함량이 0.14wt% 이상에서 작업시에 발생할 수 있는 합금화 불량등을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 내파우더링성 및 가공성은 종래의 0.10-0.14wt% 알루미늄 함유 아연도금욕에서 제조한 것과 동등한 품질을 갖는 합금화 용융아연도금강판을 제조하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 중량%로, Al : 0.16-0.20%, Mn : 0.05-0.30%, Sb : 0.05-0.20%, 및 Pb : 0.01% 이하를 함유하는 용융아연도금욕에서 용융도금을 한 후, 400-500℃의 온도에서 15-25초 동안 합금화 열처리하여 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
합금화 반응시 도금욕내의 알루미늄은 도금욕내에서 소지철과 우선 반응하여 소지철과 도금층과의 계면에 농화되어 존재하게 된다. 이후 합금화를 위하여 도금층을 가열할 경우 소지철내의 철성분이 도금층내의 아연속으로 확산하여 철-아연의 합금상을 이루게 된다. 이때 계면에 생성된 철-알루미늄-아연 화합물은 철성분의 확산을 방지하게 된다. 따라서, 도금욕내의 알루미늄 성분이 0.14% 이상일 경우 전술한 바와같은 철의 확산 반응의 억제가 더욱 심하게 된다. 따라서, 일반적으로 합금화 반응시에는 도금욕내의 알루미늄을 최대한 억제하는 것이 좋다. 그러나, 도금욕내의 알루미늄이 낮을 경우, 48시간 이상 장시간 작업시 도금욕내에서 소지강판 및 도금욕내 기기의 용식을 가속화시켜 다량의 철-아연 화합물을 형성하여 도금욕내 기구에 흡착하게 되어 각종 결함을 유발하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 통상적인 용융아연도금강판 제조용 아연도금욕에서 합금화 반응을 가능하게 하고자 도금욕내에 망간, 안티몬 및 납을 소량 첨가하여 알루미늄 화합물이 소지철과 아연도금층 계면에 두껍게 존재하는 것을 방지함으로서 합금화 열처리시에 소지철/도금층 계면에서의 철의 확산 반응억제 효과를 감소시켜 0.16-0.20wt% 알루미늄을 포함한 용융아연도금욕에서 발생할 수 있는 합금화 불량등을 방지하고 또한 기존의 합금화 처리온도인 500-550℃ 보다 낮은 400-500℃(강판온도 기준)에서 합금화 용융아연도금강판의 제조를 가능하게 하였다.
상기 도금욕 성분에 있어, 망간(Mn)의 경우 도금시에 알루미늄과 우선적으로 반응하여 도금층내에 알루미늄-망간 화합물로 고르게 분포하게 되어 알루미늄의 소지철/도금층 계면에서의 농화현상을 방지하게 된다. 그러나, 망간의 함량이 0.05wt% 이하인 경우 망간에 의한 알루미늄의 소지철/계면 농화방지 효과가 없어지게 되어 상기와 같은 고알루미늄욕에서는 합금화 반응의 억제가 일어나게 된다. 또한, 망간의 함량이 0.3%를 초과할 경우 도금욕내에서, 망간과 알루미늄에 의한 상부 드로스의 발생이 심하게 되어 작업성을 저해하게 되는 문제가 발생된다.
따라서, 상기 Mn의 함량은 0.05-0.3%로 제한하는 것이 바람직하다.
또한, 안티몬의 경우는 망간과는 달리, 아연도금욕중에 첨가시 아연도금욕내에서 알루미늄과 먼저 반응하여 도금욕중의 유효 알루미늄량을 낮추게 되고 이에 따라 도금층과 소지철 계면에 철-알루미늄 화합물의 생성을 저해하게 되므로, 합금화 반응을 촉진시킬 수가 있다.
그러나, 안티몬의 첨가량이 0.05% 이하인 경우에는 첨가효과가 없고, 0.20% 이상인 경우에는 아연도금욕내에서 용해하지 않고 부유하게 되어 심각한 표면결함을 발생시키므로, 상기 안티몬의 첨가량은 0.05-0.20%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 납의 경우에는 합금화 반응을 촉진하지만, 그 첨가량이 0.01% 이상인 경우에는 스팡글이라고 불리우는 아연특유의 응고 무늬를 생성하게 되고 합금화 용융아연도금강판과 스팡글이 존재하지 않는 미니마이즈(Minimized) 용융아연도금강판을 동시에 생산하게 되는 연속용융아연도금공정에서 미니마이즈 용융아연도금강판의 생산이 불가하게 되는 문제점이 있으므로, 상기 납의 첨가량은 0.01% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
티타늄(Ti) 및 니오븀(Nb)을 복합 첨가한 극저탄소강을 소재로 하여 하기 표 1과 같이 조성되는 도금욕에서 460℃의 도금욕 온도조건으로 하기 표 2의 도금량만큼 용융도금한 후, 하기 표 1의 합금화 조건으로 합금화 열처리한 다음, 내파우더링성 및 가공성을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
하기 표 1에서의 내파우더링성은 60 벤딩시험(bending test)에 의해 측정된 값이다.
[표 1]
상기 표 1에 나타난 바와같이, 본 발명에 부합되는 아연도금욕에서 용융아연도금한 후 400-500℃에서 합금화 열처리하는 발명예(1-6)가 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예(1-4)에 비하여 내파우더링성 및 가공성이 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와같이, 본 발명은 통상의 용융아연도금욕에서 알루미늄 함량의 조절없이 종래의 합금화 용융아연도금강판과 동등한 수준의 품질인 제품의 생산이 가능하고, 장시간 작업시 발생되는 도금용기에 의한 각종 표면결함의 발생방지가 가능한 효과가 있는 것이다.
Claims (1)
- 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 중량%로, Al : 0.16-0.20%, Mn : 0.05-0.30%, Sb : 0.050-0.20%, 및 Pb : 0.01% 이하를 함유하는 용융아연도금욕에서 용융도금을 한 후, 400-500℃의 온도에서 15-25초 동안 합금화 열처리하는 것을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금강판의 제조방법.
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| KR950018607A (ko) | 1995-07-22 |
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