KR960007551B1 - 도금 강판의 제조방법 - Google Patents

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon

Abstract

내용 없음.

Description

도금 강판의 제조방법
제1도는 본 발명에 의한 강판의 도금 공정 일부를 설명하는 공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 도금 포트 2 : 예비용융 포트
3 : 전기로 4 : 탕도
5 : 강판 6 : 에어와이핑 장치
7 : 냉각 장치
본 발명은 55중량% Al, 43.4중량% Zn, 1.6중량% Si를 포함하는 합금 용융 도금강판(이하 갈바륨(Galvalume)이라 한다)의 도금 공정중에 도금재가 응고시 강판 표면에 형성되는 스팽글(Spangle)이 미세한 형태로 형성되도록 한 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
상술한 갈바륨은 통상의 아연 도금강판보다 내식성, 내구성, 및 열반사성이 뛰어나고 제품의 표면이 은백색의 미려한 색상을 가지기 때문에 주로 건축물의 외장재인 벽체, 지붕재로써 많이 사용되어 오고 있었다.
이와같은 외장재의 외관성은 주로 강판 표면에 나타나는 스팽글의 크기에 따라 좌우되는바 스팽글입자의 크기를 최소화시키는 것이 외관 뿐만 아니라 도금 표면이 치밀해지므로 내식성 및 가공성이 향상되는 잇점이 있기때문에, 스팽글의 크기를 최소화시키는 것이 본 기술 분야에서는 매우 중요한 과제로 되어 왔었다.
종래의 갈바륨의 제조방법은, 55중량% Al, 43.4중량% Zn, 1.6중량% Si로 이루어지는 합금 용융 금속내에 도금 처리하고자 하는 일반 강판 즉 철판을 통과시킨 후, 에어와이핑(Air wiping)법에 의해 도금 부착량을 조절한 후, 강제냉각 방식에 의해 급냉처리를 한다. 이때 급냉처리 장치를 통과하는 도금된 강판의 도금 표면은 급냉 효과에 의해 스팽글의 입자 크기가 결정된다.
그러나 이와같은 종래의 급냉처리 장치에 의한 급냉 방식은 급냉처리 장치의 순간적인 급냉능력, 급냉장치의 길이, 욕온도, 도금강판의 생산 라인속도 등의 여러 요인들에 의해 스팽글의 입자의 크기를 미세화 및 균일화시키는데 매우 어려운 단점이 있었다. 비록 급냉효과를 높혀 스팽글 입자크기를 미세화시키고자 할 경우엔 상대적으로 급냉설비가 대형화 및 고가로 되므로 생산성에 있어 비효율적으로 되어버리는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 도금강판의 표면이 응고시 핵효과(Seed effect : 스팽글을 형성하는 핵이 자랄때 핵간에 서로 상층하는 간섭에 의해 핵이 크게 성장되는 것을 방지하여 조직을 치밀하게 해주는 효과)에 의해 무수한 핵이 미세하게 생성되도록 함으로써 스팽글 입자의 크기를 최소화시키도록 한 것이다.
이에 본 발명에서는 상기한 효과를 위해 도금욕내에 적정함량의 Ti 금속원소를 포함토록 한 것이다.
이하, 본 발명의 제조방법을 상세히 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 Ti 모합금을 제조하는 방법은, 기존의 도금 포트(pot)외에, 금속지금을 미리 용해시켜 도금 포트(1)로 보내기 위한 예비용융 포트(2)를 준비한다. 한편 도금 포트(1)내에 투입되는 Ti의 함량을 조절하기 위하여는 Ti 성분을 미리 용융상태로 만들어줄 필요가 있다. Ti 성분은 비중이 4.51 용융점이 1668℃으로 매우 높아 용해하기가 매우 어렵다. 그러나 예비용융 포트(2)에서외 지금용해 온도는 통상 620∼680℃으로 유지된다. 이에 따라 본 발명에서는 Ti 성분을 예비용융 포트(2)에서 용이하게 용해시키기 위해 Ti-Al 합금을 미리 만들어 사용함으로써 용해가 가능토록 하였다.
즉, Ti를 Al과 합금화 하여 녹이면 용융점이 떨어져 예비용융 포트(2)에서 용해가 용이하게 이루어진다.
Ti-Al 합금에서 Ti 성분의 함유량 및 단위중량은 예비용융 포트(2)내에서의 용해도와 도금 포트(1)내에서의 Ti 성분 함량을 감안하여 제조된다.
본 발명에 의한 실시예를 들면, 도금 포트(1)내의 욕성분중 Ti 함유량이 0.001%~0.5%의 범위가 유지되도록 하는 것이 최대로 미세한 스팽글을 형성시킬 수 있다. 상기한 범위의 Ti 함량을 위하여는 Ti-Al을 합금화 하여 잉곳(ingot)을 제작하여 사용하는 것이 바람직하다.
다음은, 도금재의 욕성분 조성에 대하여 설명한다. 통상적으로 갈바륨의 욕성분 범위는 Al 20∼80중량%, Si 0.1~2.0중량%, 잔량 Zn 범위로써 조성되나, 본 발명에서 적용되는 욕성분의 조성범위는 앞선 설명에서와 같이 최적치로써 55중량% Al, 43.4중량% Zn, 1.6중량% Si을 기준으로 조성한다. 한편 미리 제조된 Ti-Al 모합금을 예비용융 포트(2)에서 용해시키는데, 용해 열원으로는 전기로(3)를 사용한다. 이때 예비용융 포트(2)내의 620℃ 내지 680℃ 이상의 용탕온도와 전기로(3)의 전기적 자장력에 의해 발생되는 핀치효과(Pinch effect)에 의한 이로젼(Erosion), 코로젼(Corrosion) 현상에 의해 Ti가 쉽게 용해되어 용탕내에 균등 확산된다. 이와같이 조성된 용탕은 탕도(4)를 따라 도금 포트(1)내로 주입한다. 그리고 강판(5)이 도금 포트(1)를 통과하면서 도금처리가 이루어지고 도금 포트(1)를 지난 강판(5)은 에어와이핑 장치(6)를 경유하여 냉각 장치(7)를 통과하면서 급냉각 된다. 이때 도금처리된 강판 표면에 Ti 성분이 함유되어 있어 무수한 핵을 형성시켜 도금재의 냉각응고 과정시 각 핵의 결정경계선 사이에 상호 간섭을 일으키게 함으로써 결정입자가 성장하는 것을 억제시키는 효과를 얻는다. 그리하여 미세한 스팽글을 형성시킬 수 있다. 이와같이 본 발명에 의하면 소량의 Ti 성분을 도금욕(도금 포트)에 함유시켜 도금처리 함으로써 별도의 냉각설비 투자 또는 냉각설비를 대형시키지 않고 스팽글 입자의 크기를 최소화, 균일화하여 도금강판 표면의 외관이 미려하고 내식성, 및 가공성을 증대시킬 수 있다. 이하 본 발명에 의한 시험예를 구체적으로 설명한다.
1. Ti 첨가 전, 후의 스팽글 입자 크기 비교.
유첨 1에서 비교한 표면 확대사진에서 보듯이 Ti 금속원소를 첨가한 제품은 스팽글의 크기가 매우 미세하게 나타났다. 강판의 두께는 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 1.0mm에 대해 각각 비교하였다.
2. Ti를 첨가한 갈바륨 제품의 강판 두께에 따른 스팽글 입자 크기 변화 비교.
강판의 두께에 따라 강판이 갖는 잠열에 의해 스팽글 입자의 크기 변화가 다소 크나 유첨 2에 의하면 Ti를 첨가한 본 발명에 의한 갈바륨 제품 표면은 강판의 두께에 큰 영향없이 미세하고 균일한 스팽글 입자를 형성하고 있음을 알 수 있다.
3. 내식성 비교시험 및 필름 특성 비교평가.
Ti 첨가 전, 후의 갈바륨 제품의 내식성 시험을 위해 염수분무시험(S.S.T) 및 습윤상(H.T) 시험을 실시하였으며, 시험 조건은 아래와 같다.
시험편 준비
시험 조건
3-1) 내식성의 비교 평가
o 900시간의 염수분무시험 결과 Ti 첨가 갈바륨의 내식성이 Ti 미첨가 갈바륨보다 우수하였다.(유첨 3 참조)
o 900시간의 습윤상시험 결과 Ti 첨가 갈바륨의 내식성이 Ti 미첨가보다 우수하였다.(유첨 4 참조)
3-2) 도금층 특성 비교 평가
o O-T 굽힘시험 결과 양쪽 모두 헤어크랙 현상이 발생하였으나 Ti 첨가의 크랙양상이 미세하므로 양호한 결과로 나타났다.(유첨 5-1 참조)
o 충격시험 결과 Ti 미첨가 갈바륨은 크랙 현상이 발생되었으나 Ti 첨가 갈바륨은 크랙이 발생되지 않았다.(유첨 5-2 참조)
o 깊이 5mm 에릭션시험 결과 양쪽 모두 크랙 현상이 나타나지 않았으나, 외관상 Ti 첨가 갈바륨이 다소 양호하였다.(유첨 6 참조)
4. 시험 결과 종합
1) 스팽글 크기 평가 비교
55중량% Al, 43.4중량% Zn, 1.6중량% Si의 합금 도금강판에 있어서, 도금 용탕에 Ti 0.001∼0.5중량%를 첨가하여 제조한 결과 스팽글 입자의 크기를 미세화 및 균일화시킬 수 있었으며 또한 본 발명에 의하면 강판의 두께에 따른 잠열의 영향을 크게받지 않아 강판의 두께에 상관없이 거의 균일하고 미세한 스팽글이 형성되었다.
2) 내식성 및 도금층 특성 비교평가
① S.S.T ; Ti 미첨가 갈바륨 ≪ Ti 첨가 갈바륨
② H.T ; Ti 미첨가 갈바륨 ≪ Ti 첨가 갈바
③ O-T 굽힘시험 ; Ti 미첨가 갈바륨 ≤ Ti 첨가 갈바륨
④ 충격시험 ; Ti 미첨가 갈바륨 ≪ Ti 첨가 갈바륨
⑤ 에릭션시험 ; Ti 미첨가 갈바륨 ≤ Ti 첨가 갈바륨
이상과 같은 시험예에 의하면 도금강판 표면의 조직이 치밀하게 되어 강판 표면의 외관성, 내식성, 및 가공성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 55중량% Al, 43.4중량% Zn, 1.6중량% Si로 이루어지는 합금용융 도금강판을 형성함에 있어서, 상기한 합금성분으로 이루어지는 도금용 용탕에 0.001∼0.5중량%의 Ti 성분을 더 포함시켜 도금처리한 것을 특징으로 하는 도금강판의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 Ti 성분은 Ti-Al 합금을 사용하여 예비용융 포트(2)에서 용융시켜, 탕도(4)를 거쳐 도금 포트(1)에 주입하는 것을 특징으로 하는 도금강판의 제조방법.
    유첨 1 : Ti 첨가 전, 후의 스팽글 입자 비교. (실물배율)
    유첨 2 : Ti를 첨가한 강판의 두께에 따른 스팽글 입자 비교. (실물비교)
    유첨 3 : 900 시간 염수분무 시험결과
    유첨 4 : 900 시간 습윤상시험 결과
    유첨 5 : o'-T 굽힘시험 및 충격시험
    유첨 6 : 5mm 깊이 DEPTH 에릭션시험
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