KR960009194B1 - 내식성이 우수한 알루미늄-망간 합금도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

내식성이 우수한 알루미늄-망간 합금도금강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용없음

Description

내식성이 우수한 알루미늄-망간 합금도금강판 및 그 제조방법
제1도는 본 발명의 방법으로 제조한 32중량%의 망간을 함유한 알루미늄-망간 피막의 깊이방향 성분분포를 오오제 전자분광기를 이용하여 분석한 그림
제2도는 본 발명의 방법으로 제조한 11,32,60중량%의 망간을 함유한 알루미늄-망간 피막을 X-선 회절을 이용하여 분석한 그림
제3도는 본 발명의 방법으로 제조한 망간 중량%에 따른 알루미늄-망간 피막을 5% NaCl용액을 이용하여 염수분무시험을 실시했을때의 초기 적청발생시간을 나타낸 그림
본 발명은 내식성이 우수한 알루미늄-망간 합금도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자동차, 가전, 건재 등의 중요한 공업재료로서 광범위하게 사용되고 있는 도금 강판으로서는 아연도금강판이 경제성 및 생산성의 측면에서 널리 사용되고 있지만, 고내식화 고내열화 등의 요구가 높은 곳에서는 알루미늄이 기능성, 가격, 자원 등의 범용성에서 아연과 병행하여 우수한 도금금속으로서의 위치를 차지하고 있으며 현재 용융도금법, 융사법, 전기도금법 등에 의해 알루미늄 피복이 행하여지고 있다.
최근에 와서는 수요가의 요구조건이 엄격해지고, 고내식, 고내열 및 경제성을 확보하고자 용융도금법에 의한 Al-Zn, Al-Zn-Si, Al-Zn-Mg, Al-Zn-Sn 등이나, 전기도금법에 의한 Al-Mn, Al-Ti, Al-Pb, Al-Sn, Al-Ni, Al-Cr 등의 알루미늄계 합금도금 제품의 개발이 활발히 진행되고 있다.
그러나 용융도금법은 설비특성상 현재 부착량 조절(특히 20g/m2이하의) 및 폭방향 두께 편차의 조절이 용이하지 못하며, 전기적인 석출방법에 의해서 행하여지고 있는 전기도금법은 공업설비에 있어시 안정제조성, 생신성, 경제성 등의 문제가 극복되어야 하는 기술의 한계가 있어 제한적으로만 용융되고 있다. 아울러 이 두가지 방법은 양면, 편면도금시 도금부착량 조절이 용이하지 못하며, 합금 조성의 조합에 한계가 있게 된다. 본 발명은 이러한 문제점 및 도금재의 제특성을 향상시키고자 이의 해결 수단으로 진공용기내에시 각종의 도금물질을 용이하게 도금할 수 있는 방법인 진공도금범으로 알루미늄-망간 합금도금강판을 제조함에 있어서 약 20g/m2범위의 두께에서 망간함량이 11∼60중량%로 되도록 제조한 것을 특징으로 하는 알루미늄-망간 합금도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 이하 본 발명을 설명한다.
본 발명에서의 알루미늄-망간 합금피막은 공히 5×10-5Torr 이하의 진공하에서 증착시켰다. 우선 진공용기에 낟알형상의 알루미늄과 플레이크(flake)형상의 망간을 각각 서로 다른 증발원속에 넣은 다음 기판을 장착하고 진공펌프를 이용하여 원하는 진공이 될때까지 배기한다.
이때 증발원 사이의 간격과 증발원과 기판 사이의 거리 등은 기판 크기에 맞추어 미리 설정하되, 도금층 두께의 편차 및 망간 함량의 편차가 5% 이내가 되도록 조정한다. 기판은 0.8mm 두께의 냉연강판을 사용하였고, 진공 챔버에 장입하기전 알카리 탈지와 유기용매를 이용한 초음파 세척도의 아르곤 개스 분위기에서 기판에 100V의 부(-)전압을 인가하여 15분 정도 글로우 방전에 의한 기판 청정을 행한다. 기판의 청정 정도는 기판에 흐르는 전류를 읽어 간접적으로 판단한다. 초기에는 불순물 또는 산화막 등의 영향으로 많은 전류가 흐르다가 어느정도 깨끗해지면 전류가 감소하여 포화되는 단계에 접어들게 되는데, 이때 청정작업을 끝내는 것이 적당하다. 기판청정이 끝나면 기판의 온도를 200∼300℃로 맞추고, 각각의 증발원에 적당량의 전원을 공급하여 증발원을 탈개스시킨다. 탈개스가 끝나면 알루미늄과 망간 각각의 증발율을 이미 설정된 증발율로 조절하여 원하는 중량%의 알루미늄-망간 합금피막을 만든다.
이온플래이팅법에서는 알루미늄, 망간을 증발시키면서 열전자 방출원과 이온화전극을 이용하여 증발물질을 이원화시키고 기판에 100∼1000V의 전압을 인가하여 실시하였다.
제1도는 이와 같은 방법으로 0.8×l00×150mm의 저탄소 강판상에 망간함량이 32중량%가 되도록 제조한 시편을 오오제 전자분광기(AES)를 이용하여 측정한 깊이 방향에 따른 성분분포를 나타낸 그림이다. 그림에서 보듯이 깊이 방향에 따라 알루미늄과 망간이 고르게 분포되어 있으며 상당량의 산소가 계면까지 고르게 존재하였다.
제2도는 X-선 회절기를 이용하여 분석한 회절패턴을 보여주고 있다. 망간함유량이 11중량%의 경우 알루미늄만의 상이 관찰되나, 망간함유량이 32중량%에 있어서는 알루미늄상과 비정질 금속간화합물상인 MnAl6상이 관찰되었다. 망간함유량이 60중량%에서는 Al6Mn 금속간화합물(metalic compound)상이 관찰되었다. 제3도는 망간의 중량%에 따른 알루미눔-망간 피막을 5% NaCl용액을 이용하여 염수분무시험을 실시했을때의 초기 적청발생시간을 나타낸 그림이다. 망간의 함유량이 23∼40중량%의 범위에서 600시간 이상이 되는 매우 우수한 나내식성을 보여주고 있다. 본 발명을 통해 기존의 도금제품과 훨씬 나내식성이 우수한 도금제품을 실현한 알루미늄합금피막을 제조함으로써 자동차, 가전, 건재 등에서 고내식성 및 고내열성이 요구되는 제품에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
하기 실시예는 본 발명의 방법으로 진공도금한 알루미늄-망간 피막을 제조하여 그 특성을 조사하였으며, 비교재료서 진공도금한 알루미늄과 망간 단독도금제품, 전기 및 용융도금 아연 단독도금 제품을 사용하였다. 특성 평가 및 비교로는 나내식성 시험을 하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다. 나내식성은 5% NaCl 용액중에서 초기 적청발생시간으로 비교하였다.
(실시예 1)
알루미늄 증발을 위해 그라파이트(Graphite) 보우트 위에 액체 질화붕소(Boron-Nitride)를 분사응고시킨 보우트를 망간 증발을 위해 그라파이트 보우트를 증발원으로 사용했으며, 기판온도가 250℃이고, 증발도중의 진공도가 5×l0-5Torr에서 망간의 중량을 11%로 하고 20g/m2의 부착량으로 0.8×100×150mm의 저탄소 강판에 증착했을때의 제품이다.
(실시예 2-5)
실시예 1과 동일하되 망간의 중량을 각각 23,32,40,60%로 했을때의 제품이다.
(비교예 1)
실시예 1과 동일하되 망간의 중량을 5%로 한 제품의 경우이다.
(비교에 2)
단금속 알루미늄을 증착함에 있어 그라파이트 보우트 위에 액체 질화붕소(Boron-Nitride)를 분사응고시킨 보우트를 증발원으로 사용하고 기판온도를 250℃, 증발도중의 진공도가 5×10-5Torr에서 20g/m2을 0.8×100×150mm의 저탄소 강판상의 증착한 제품의 경우이다.
(비교예 3)
단금속 망간을 증착함에 있어 그라파이트 보우트를 증발원으로 사용하고 기판온도는 250℃, 증발도중의 진공도가 5×10-5Torr에서 20g/m2을 0.8×100×150mm이 저탄소 강판상에 증착한 제품의 경우이다.
(비교예 4)
전기도금법에 의해 제작된 아연단독도금제품 20g/m2피복된 제품의 경우이다.
(비교예 5)
용융도금법에 의해 제작된 아연단독도금제품 20g/m2피복된 제품의 경우이다.
[표1]

Claims (2)

  1. 진공증착 알루미늄-망간 합금도금강판에 있어서, 알루미늄-망간 합금증착층의 망간함량이 11∼60wt%이고 합금증착층의 부착량이 20g/m2정도인 알루미늄-망간 합금도금강판.
  2. 진공증착방법 또는 이온플레이팅 방법으로 알루미늄-망간 합금도금강판을 제조함에 있어서, 증발원으로 저항가열식, 유도용해가 열식 또는 전자빔 가열식을 이용하고 기판온도를 상온∼300℃의 범위로 하여 두개의 증발원을 동시에 증발시켜 강판표면에 알루미늄-망간 합금증착층의 망간 함량을 11∼60wt%로 하고 합금층의 부착량을 20g/m2정도로 알루미늄-망간 합금층을 증착시키는 알루미늄-망간 합금도금강판의 제조방법.
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