KR960009195B1

KR960009195B1 - 내식성 및 밀착성이 우수한 알루미늄-마그네슘 합금박도금강판 제조방법

Info

Publication number: KR960009195B1
Application number: KR1019930031357A
Authority: KR
Inventors: 이호중; 전중환; 정진호; 신정철
Original assignee: 이사장 백덕현; 한국신철강기술연구조합
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1993-12-30
Publication date: 1996-07-16
Also published as: KR950018648A

Abstract

내용없음

Description

내식성 및 밀착성이 우수한 알루미늄-마그네슘 합금박도금강판 제조방법

제1도는 마그네슘 함유량에 따른 피막의 X선 회절분석(X-ray diffractometry) 결과를 나타낸 것이다.

제2도는 Al-56wt% Mg 합금피막의 깊이 방향 성분분포를 글로우 분광 분석기(Glow Discharge lamp Spectrometer)를 이용하여 분석한 결과를 나타낸 것이다.

본 발명은 진공증착법에 의하여 내식성 및 밀착성이 우수한 알루미늄-마그네슘 합금박도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

알루미늄 용융도금강판은 냉연강판이 갖고 있는 기계적, 물리적 성질에 알루미늄의 내열성, 내식성, 열반사성 및 전기전도성 등의 특성을 부과한 우수한 도금강판으로 온열계통 및 가전기기, 자동차 머플러 등에 널리 쓰이고 있다. 하지만 용융도금이라는 제조공정의 특성상 편면 20g/m²이하로 알루미늄 부착량을 조절하는 것이 어렵기 때문에 그 용도에 제한을 받게 된다. 이런 상황하에서 진공증착에 의한 알루미늄 도금강판이 개발되었고, 이와 같은 진공증착법에 의해 박도금이 가능해짐으로써 일부 그 용도가 대체되거나 기존도금강판이 쓰이지 않았던 새로운 용도의 창출도 가능하게 되었다.

하지만 알루미늄 진공증착강판 또는 알루미늄의 도금두께가 약 5μm(부착량 13 5g/m²) 이하일때는 낮은 부착량 때문에 도금피막의 표면에 작은 구멍(pin hole)이 생기는 것을 완전히 방지하기가 어렵고 그로 인해 내식성이 떨어지는 단점이 있기 때문에 내식성을 요구하는 용도의 경우에는 대부분 5μm 이상으로 부착두께를 유지하여야 한다. 그러나 이러한 작은 구멍의 단점이 제거된다면 5μm 이하의 적은 부착량으로도 내식성이 요구되는 용도에 적용이 가능하게 된다.

본 발명은 진공증착법에 의해 알루미늄과 마그네슘을 합금도금하여 알루미늄만을 도금했을때 생기는 작은구멍(pin hole)을 제거, 5μm 이하의 부착두께하에서 알루미늄만을 도금했을때의 내식성을 크게 개선하며 자동차 머플러와 같이 내식성이 크게 요구되는 용도에 적합한 알루미늄-마그네슘 합금박도금강판 제조방법에 관한 것이다.

이하 본 발명의 알루미늄-마그네슘 합금박도금강판의 제조방법에 대하여 자세히 설명한다.

100×1500mm²크기의 일반적인 냉연강판의 소재를 알카리 전해탈지하고, 아세톤에 의해 초음파세척 하였다. 이러한 소지기판을 합금증착장치의 진공증착조내에 고정시키는데, 증발원과의 거리는 도금두께의 편차가 5% 이내가 되도록 사전에 조절하였다. 그리고 증착조내의 두개의 증발원에 각각 낟알형성의 알루미늄과 마그네슘을 장입하고, 10^-5Torr까지 진공배기한 후, 기판예열온도를 도막과 모재와의 밀착성에 최적인 250℃로 유지시켰다. 그후 두개의 증발원을 두개의 전자빔으로 가열, 증발시켜 알루미늄과 마그네슘을 합금상태로 약 3μm정도 증착시켰다. 이때 마그네슘의 조성은 0∼100%까지 단계적으로 변화시켰다.

전자빔 전력에 따른 알루미늄과 마그네슘의 증발형태를 관찰할때, 알루미늄의 경우는 5KW 이상의 전력에서 약 20Å/s 이상의 증발속도를 보이는 반면, 마그네슘의 경우는 상대적으로 낮은 전력인 0.05KW의 전력에서 100Å/s 이상의 증발속도를 보임으로써 합금조성을 결정하는 입력전력 결정에 어려움이 따르고 있다. 이는 마그네슘이 불안정한 승화성 물질로서, 도가니(Crucible)의 장입용량을 단시간내에 국부적으로 소모시킴에 따른 것으로, 보다 안정된 증발형태를 유지하기 위해 장시간의 예열이 필요하였다.

제조된 시험편의 외관은 모든 조성범위에 걸쳐 금속광택을 나타내었고, 피막표면형상은 약 1μm 이하의 입자들이 매우 균일하고 치밀하게 분포되어 있었다.

제1도는 상기와 같은 공정에 의해 제조된 시험편의 마그네슘 조성량의 변화에 따른 피막의 X선 회질분적결과이다. 그림에 나타난 바와 같이 Al-8.4wt% Mg의 합금피막에서 Al₃Mg₂와 β-AlMg의 합금상이 나타나기 시작하였다. 이러한 합금상은 Mg함량이 증가함에 따라 점차 발달하는 반면, Al의 피크(peak)는 점차 감소하고, Al-43.5wt% Mg의 합금피막에서 단금속인 Mg이 나타남으로서 Mg과 Al₃Mg₂,β-AlMg의 혼합상을 이루고 있다. Al₃Mg₂와 β-AlMg의 합금상은 Mg합량이 증가함에 따라 점차 사라지는 양상을 나타내고 있으며, Al-82wt% Mg의 합금피막까지 Al₃Mg₂와 β-AlMg의 존재가 확인되었다.

제2도는 본 발명의 방법으로 제조한 Al-56wt% Mg 합금피막의 깊이방향 성분분포를 글로우 분광 분석기(Glow Discharge Spectrometer)를 이용하여 분석한 결과이다.

제2도에서와 같이 알루미늄과 마그네슘의 피크(peak) 강도가 도금층 깊이 방향에 대하여 거의 일정한 것으로 보아 알루미늄과 마그네슘의 양은 깊이 방향에 따라 매우 고르게 분포되어 있으며, X선 회절결과에 의해 이때 존재하는 상온 Al과 Mg, Al₃Mg₂, β-AlMg의 혼합상으로 이러한 혼합상이 그 형성과정에서 작은 구멍(pin hole)의 제거에 기여, 치밀한 도금막을 형성시킴으로써 무수한 내식성에 기여하게 되는 것으로 생각된다.

본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하면 다음과 같다

(실시예 (1∼5))

소지기판인 100×150mm²크기의 일반적인 냉연강판을 전해탈지 및 아세톤으로 초음파 세척한 후 합금증착장치의 진공조내에 장입하고 진공증발법에 의해 진공증착하였다. 이때 기판온도는 250℃로 하였고, 도금두께는 3μm 전후로 하였으며, 도금층의 조성은 마그내슘함량을 기준으로 41.0∼82.0wt% 범위에서 변화시켜 보았다. 전자빕출력은 알루미늄의 경우 4∼5KW로 하였으며, 마그네슘은 0.02∼0.05KW로 하여 조성에 따라 조절하였다.

실시예의 방법에 따라 제조된 시형핀을 Ot, 180°굴곡후 테이프시험에 의해 밀착성을 평가하였고, 5%NaCl용액의 염수분무시험을 하여 적청발생시간으로 내식성을 평가하였다.

그 결과를 표 1에 나타내었다.

(비교예 (1∼7))

도금층의 조성범위를 제외하고는 실시예의 방법에 따라 실시하였다.

비교예의 방법에 따라 제조된 시험편을 Ot, 180°굴곡후 테이프시험에 의해 밀착성을 평가하였고 5% NaCl 용액의 염수분무시험을 하여 적청발생시간으로 내식성을 평가하였다. 그 결과를 표 Ⅱ에 나타내었다.

[표 I]

(주) 밀착성 : Ot, 180° 굴곡후 테이프시험에 의해 평가

[표 Ⅱ]

상기 표에 나타낸 바와 같이 8.4wt%와 16wt%, 39.2wt%의 마그네슘을 함유한 합금피막의 경우는 15시간 이내에 적청이 발생되고 있는데, 이는 같은 두께의 순알루미늄피막의 경우와 거의 유사한 결과를 보이는 것으로, 피막두께 3μm인 알루미늄피막이 가지는 작은 구멍(pin hole)의 결점을 40%이내의 마그네슘함량으로는 극복하지 못한다는 것을 보여주고 있다. 또한 93.0wt% 이상의 마그네슘을 함유함 합금피막은 내식성은 순알루미늄피막에 비해 약간 증가하지만 밀착성이 불량한 것으로 나타났다.

그 반면 41.0wt%, 43.5wt%, 56wt%, 71.7wt%, 82wt%의 마그네슘을 함유한 합금피막의 경우는 약 4배 이상의 적청발생 지연효과를 보이고 있으며, 특히 Al-43.5wt% Mg합금피막의 시험편은 158시간후 적청을 발생시킴으로써 우수한 내식성 향상효과를 나타내었다. 이는 마그네슘함량이 41.0∼82.0wt% 이상일때 앞의 X선 회절 결과에서 나타난 Mg과 Al₃Mg₂, β-AlMg상들이 발달하게 되는데, 그러한 혼합상이 형성됨에 따라 피막의 결정구조에 변화가 옴으로써 알루미늄만을 도금했을때의 작은 구멍이 사라지기 때문이라 생각된다.

따라서, 본 발명은 5μm 이하의 알루미늄 진공증착강판이 가지는 작은 구멍(pin hole)의 단점을 제거하고 박도금으로도 내식성이 우수한 알루미늄-마그네슘 합금도금강판 제조방법을 제공함으로써 경제적인 제조공정과 도금강판의 용도 확대에 기여할 것이라 생각된다.

Claims

진공증착조내에서 알루미늄과 마그내슘의 2개의 증발원을 동시에 증발시켜 진공증착 알루미늄-마그네슘 합금박도금강판을 제조하는 방범에 있어서, 기판온도를 250℃에서 알루미늄-마그네슘 합금도금층의 두께를 5μm 이하로 하고 도금층의 알루미늄 함량을 18.0∼59.0wt%로 하는 진공증착 알루미늄-마그네슘 합금박도금강판의 제조방법.