KR970009430B1 - 아연-철합금 전기도금용액 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

아연-철합금 전기도금용액

본 발명은 전기도금용액에 관한 것으로, 보다 상세히는 아연-철합금의 전기도금시 슬러지발생이 없고 강판상에 양호한 도금층을 얻을수 있는 도금용액에 관한 것이다.

일반적으로 강판의 내식성을 향상하기 위하여 전기아연 도금이 실시되고 있으며, 이와 같이 도금된 전기아연도금강판은 가전, 자동차, 건설 등의 분야에 널리 사용되고 있다.

그러나 상기 전기아연도금강판이 가혹한 분위기하에서도 충분히 내식성을 확보하기 위해서는 아연도금층의 두께를 증가시켜야 하는데, 이럴 경우 이로 인하여 비용이 증가하고 도금밀착성, 가공성, 용접성, 도장성 등의 품질특성이 저하되는 문제점이 발생한다. 따라서 이러한 문제점을 개선하기 위해서 자동차용 강판을 중심으로 아연-철합금을 전기도금한 강판이 개발되어 사용되고 있다.

상기와 같은 아연-철합금 전기도금강판을 제조하기 위한 방법으로는 도금욕의 성분에 따라서 종래 여러 방법들이 제안되어 사용되고 있으나, 그중 산성욕을 기본으로 한 도금액을 사용하는 방법이 일반적으로 가장 많이 사용되고 있으며 산성도금액은 황화물욕과 염화물욕으로 구분할 수 있다. 염화물욕은 황화물욕에 비하여 전기 전도도가 우수하고 고전류밀도로 도금이 가능하고, 주로 용해성 양극을 사용하므로 불용성 양극을 사용하는 황화물욕에 비하여 용액의 관리가 용이하고 비용이 적게 드는 장점이 있다. 한편, 상기 용해성 양극은 주로 아연과 철을 혼합하여 사용하는데, 일반적으로 아연양극이 주류를 이루며, 우수한 아연-철합금 전기도금제품을 생산하기 위해서는 아연 양극상에 슬러지(Sludge)나 이물질이 생성되지 않을 뿐만 아니라 아연 양극이 도금액내로 균일하게 용해가 되어야 한다.

그러나 아연과 철 사이에는 전위차가 존재하기 때문에 도금 과정중에 아연수산화물계의 슬러지가 아연양극에 생성되며, 이렇게 생성딘 슬러지는 연속도금작업에서 아연양극의 도금액 내로의 정상적인 용해를 방해할 뿐만 아니라 아연양극상에 계속하여 쌓이므로서 아연-철합금 전기도금층 표면을 손상시키게 된다. 또한 상기 슬러지는 도금액의 농도변화를 야기시키고, 아연양극과 강판간의 통전을 방해하기 때문에 도금전압이 상승하며, 아연-철합금 도금층에 에지버닝(Edge Burning) 현상을 발생시켜 아연-철합금 도금강판의 품질을 저하시킨다.

따라서, 상기와 같이 아연-철합금을 강판상에 전기도금시 아연양극에서 발생하는 슬러지에 의한 문제점을 해결하기 위해 다각적이고도 반복적인 연구 결과, 제시된 종래방법들 중 대표적인 방법으로는 (1) 아연-철합금의 전기도금시 도금액에 구연산을 첨가하는 방법과, (2) 아연-니켈합금을 전기도금시 도금액에 구연산, 초산 등의 카복실기가 포함된 유기산을 첨가하는 방법(일본공고특허(소) 61-6290)이 있으나 이 방법들은 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 (1)의 방법과 같이 도금용액 내에 구연산을 첨가할 경우, 도금용액 중의 Fe²⁺이 Fe³⁺으로 산화되는 것을 억제하는 효과가 주로 나타나며, 부수적으로 아연양극에서 발생되는 슬러지를 억제하는 효과가 나타나기는 하나 그 효과는 슬러지 발생으로 인해 야기되는 문제점을 해소하기에는 미흡하다.

또한, 상기 (2)의 방법에서와 같이, 아연-니켈합금을 전기도금시 도금액에 구연산, 초산 등의 카복실기가 포함된 유기산을 0.01mol/l∼용해도 한계까지 첨가하게 되면, 전기도금시 허용되는 한계전류밀도의 범위가 확장되므로서 에지버닝 현상을 개선시켜 도금품질을 향상시키는 효과가 있으나, 이 방법 또한 상기 (1)의 방법에서와 마찬가지로 슬러지 발생으로 인한 문제점 제거에는 미흡하다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 방법들의 문제점을 해결하기 위해 지속적인 연구와 반복실험결과 제안된 것으로, 아연-철합금 전기도금시 도금액 내에 양극반응개선제를 일정비율로 첨가하므로서 아연양극의 슬러지발생이 억제되고 아연양극 반응성이 양호해지게 되어 우수한 품질의 아연-철합금 전기도금강판을 제조할 수 있는 아연-철합금 전기도금용액을 제공함에 그 목적이 있다.

이하 본 발명을 설명한다.

본 발명은 아연이온의 몰농도 : 0.8-2.0mol/l, 철이온의 몰농도 : 0.15-0.5mol/l, 염소이온의 몰농도 : 5.0-9.0mol/l 및 철이온 : (철이온+아연이온)의 몰비가 0.08-0.3:1을 기본으로 하여 조성되는 아연-철합금 전기도금용액에 있어서, 상기 도금용액에 1M 농도의 양극반응 개선제 용액을 1.0-20.0mol/l 첨가하고, 상기 양극반응 개선제는 카복실기를 가진 유기산과 과산화산소로 구성되며, 상기 카복실기를 가진 유기산과 과산화수소의 M농도비는 1:4.0×10^-5-1:6.0×10^-4인 아연-철합금 전기도금용액에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에서 사용되는 도금액은 도금액중 아연이온의 몰농도 : 0.8-2.0mol/l, 철이온의 몰농도 : 0.15-0.5mol/l, 염소이온의 몰농도 : 5.0-9.0mol/l 및 철이온 : (철이온+아연이온)의 몰비가 0.08-0.3:1인 통상적인 전기도금용액이다.

상기와 같은 도금용액을 사용할시, 도금용액 중의 아연이온의 몰농도가 0.8mol/l 이하일 경우에는 강판표면에 피복될 아연이온의 농도부족에 의해서 도금강판 표면이 검게 그을리는 현상(burning)이 일어나고, 2.0mol/l 이상일 경우에는 도금층이 분말 형태의 도금이 되어서 밀착성이 떨어지고 도금층의 철함량이 저하되어 내식성이 떨어지기 때문에, 상기 도금용액 중의 아연이온 몰농도는 0.8-2.0mol/l로 제한함이 바람직하다.

그리고 상기 도금용액중 철이온의 몰농도는 0.15-0.5로 제한함이 바람직한데, 그 이유는 상기 철이온의 몰농도가 0.15mol/l 이하일 경우에는 도금층의 철함량이 감소하여 용접성 및 도장성이 열화되며, 0.5mol/l 이상에서는 도금층의 철함량이 너무 높아 가공성이 저하되는 경향이 나타나기 때문이다.

또한, 상기 염소이온의 몰농도는 5.0mol/l-9.0mol/l로 제한함이 바람직하며, 그 이유는 상기 몰농도가 5.0mol/l 이하이면 전기전도도의 감소로 인하여 버닝현상이 다량 발생하고, 9.0mol/l 이상에서는 용해도 문제로 인하여 염소이온이 석출되어 도금작업성이 저하되고 도금액 농도관리가 어렵게 되기 때문이다.

뿐만 아니라, 상기와 같은 몰농도로 조성되는 도금액은 각 이온들간에 철이온 : (철이온+아연이온)의 몰비가 0.08-0.3:1이 되도록 제안함이 바람직한데, 그 이유는 상기 몰비가 0.08 이하이면 도금층중의 철함량이 5% 이하로 낮아지므로서 내식성이 떨어지며, 0.3 이상이면 도금층중의 철함량이 30% 이상이 되어 가공성이 발량해지기 때문이다.

한편, 본 발명에서는 상기와 같은 몰농도 및 몰비로 조성되는 도금액에 구연산, 초산 등과 같은 카복실기를 포함한 유기산과 과산화수소의 몰농도비가 1:4.0×10^-5-6.0×10^-4가 되도록 조정한 양극반응조절제를 몰과 몰농도비가 1:1이 되도록 녹인 용액을 1.0-20.0mol/l 첨가하여 본 발명의 아연-철합금 전기도금용액을 제조한다.

본 발명에서는 카복실기를 가진 유기산과 과산화수소를 일정비율로 혼합하여 분말상태의 양극반응 조절제를 제조하는데, 이때 상기 유기산과 과산화수소간의 몰농도비가 1:4.0×10^-5이하일 경우에는 아연-철합금 전기도금시 아연양극에서의 슬러지 발생억제효과가 낮으며, 상기 몰농도비가 1:6.0×10^-4이상일 경우에는 아연-철합금 전기도금시 도금용액 내의 철이온을 Fe²⁺에서 Fe³⁺으로 산화시켜서 도금용액의 청정성을 감소시키므로서 제조된 아연-철합금 전기도금강판의 표면상태가 불량해진다.

따라서, 아연-철합금을 전기도금시 아연양극에서의 슬러지 발생을 억제하므로서 아연-철합금 전기도금 강판의 품질을 향상시키기 위해서는 양극반응 조절제로 혼합 첨가되는 카복실기를 포함한 유기산과 과산화수소의 몰농도비를 1:4.0×10^-5-1:6.0×10^-4범위로 제한함이 바람직하다.

이때 과산화수소와 혼합되는 유기산은 카복실기를 가진 유기산이면 모두 사용가능하며, 그 혼합방법에 있어서도 1종 또는 2종 이상 혼합하여 양극반응 조절제를 제조하여도 무방하다.

또한 본 발명에서는 상기와 같은 몰농도비로 혼합제조된 양극반응 조절제를 물과 혼합하여 그 몰농도가 1M이 되도록 양극반응 조절제 용액을 만든 다음, 상기 양극 반응조절제 용액을 통상의 아연-철합금 전기도금용액에 첨가하여 본 발명의 아연-철합금 전기도금용액을 제조한다.

이때 상기 통상의 아연-철합금 도금용액에 첨가되는 양극반응 조절제 용액의 양은 1.0-20.0mol/l로 함이 바람직한데, 그 이유는 상기 첨가되는 양극반응 조절제용액의 첨가량이 1.0ml/l 이하일 경우에는 아연양극의 슬러지 발생을 충분히 억제시키지 못하며, 20ml/l 이상일 경우에는 아연 철합금 도금층의 표면 외관이 거칠어져 제품품질이 불량해지기 때문이다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

냉연강판을 소지금속으로 하여 하기 표 1의 조성을 갖는 도금용액을 사용하여 2시간 동안 아연-철합금을 전기 도금하였다.

이때 양극반응 조절제의 유기산으로는 구연산을 사용하였으며, 도금액의 pH : 2.0, 온도 : 60℃, 상대유속 : 1/5m/sec, 전류밀도 : 60A/dm²이었다.

상기와 같이 전기도금한 후 아연양극에 붙어있는 슬러지의 무게를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

또한, 상기와 동일한 도금조건하에서 도금을 실시하여 도금부착량이 40g/dm²이 되었을 때의 도금층 표면 상태를 관찰한후,그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 부합되는 설명에(3-5,8-11)에서는 아연양극에 부착된 슬러지의 양이 현저히 줄어들며 도금표면 상태도 양호하지만, 본 발명의 범위를 벗어난 도금용액에서 실시된 비교예에서는 아연양극에 슬러지가 다량 발생되거나(1,2,7,16) 또는 표면외관이 불량함(6,12,13,14,15,16)을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 아연-철의 합금을 전기도금함에 있어서 도금액에 카복실산이 포함된 유기산과 과산화수소를 일정 비율로 첨가하여 아연양극에서 슬러지발생을 억제하므로서 아연양극의 반응성을 개선하고 도금용액의 안정성을 확보하여 품질이 우수한 아연-철합금 전기도금강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 아연이온의 몰농도 : 0.8-2.0mol/l, 철이온의 몰농도 : 0.15-0.5mol/l, 염소시온의 몰농도 : 5.0-9.0mol/l 및 철이온 : (철이온+아연이온)의 몰비가 0.08-0.3:1을 기본으로 하여 조성되는 아연-철합금 전기도금용액에 있어서, 상기 도금용액에 1M농도의 양극반응 개선제용액을 1.0-20.0ml/l 첨가하고, 상기 양극반응 개선체는 카복실기를 가진 유기산과 과산화수소로 구성되며, 상기 카복실기를 가진 유기산과 과산화수소의 M농도비는 1:4.0×10^-5-1:6.0×10^-4임을 특징으로 하는 아연-철합금 전기도금용액.