WO2019124705A1 - 압연롤, 압연롤의 표면 처리 방법 및 압연롤에 의해 제조된 도금강판 - Google Patents

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rolling
plating
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a rolling roll capable of improving the press formability and coating line spirit of a coated steel sheet, a surface treatment method of the rolling roll, and a coated steel sheet produced by a rolling roll.
  • the hot-dip galvanized steel sheet which is one example of the coated steel sheet, is excellent in corrosion resistance, weldability and paintability, and is used for automotive shell plating. Since the steel sheet is used as an automobile sheathing, a hot-dip galvanized steel sheet is required not only to have an excellent surface appearance but also to have excellent formability during press molding and after-painting.
  • the plating layer of such a hot-dip galvanized steel sheet is composed of pure zinc (? Phase)
  • the surface after plating is smooth, the coating itself is soft and the melting point is low, so that adhesion with the press mold occurs during press molding, It is easy to get dropped galling.
  • Such goring may cause defects such as scratches on the surface of a new material when a new material flows into the inside of the press mold after cold-pressing the surface of the press die after part of the plating layer is peeled off, Means that a part of the surface of the press mold is peeled off due to peeling of a part of the plating layer which is in contact with the surface of the press mold due to friction with the material.
  • the galling generated in the press-forming of the hot-dip galvanized steel sheet greatly affects the surface quality of the molded product and the service life of the press mold, which causes the cost of the press molding to increase.
  • the surface of the hot-dip galvanized steel sheet for automobile sheathing is processed after processing, the surface of the hot-dip galvanized steel sheet has surface irregularities such as grain boundary and bending due to formation of a spangle which is a solidification structure of zinc, When the object remains on the painting surface, the image is distorted and the painting line spirituality is lowered.
  • the surface of the hot-dip galvanized steel sheet for automotive shell plating is provided with fine irregularities on the surface thereof in order to prevent galling occurring during press forming and to improve the coating line spirit after coating.
  • the fine irregularities formed on the surface of such a hot-dip galvanized steel sheet reduce the contact points with the press mold during press forming and serve as oil pockets for holding press oil, lubricating oil and rust preventive oil, And also shows the effect of preventing the press die from being damaged.
  • the fine irregularities formed on the surface of the hot-dip galvanized steel sheet serve to mitigate or eliminate the surface unevenness due to the formation of spangles, which is a solidification structure of zinc, to improve the spirituality of the coating line after coating.
  • Such fine irregularities can be imparted to the surface of the plated steel sheet, for example, by using a rolling roll having regular irregularities.
  • a rolling roll having regular irregularities there are a method of applying fine irregularities to the rolling roll at regular intervals, a method of applying a resin to the surface of the rolling roll, forming a pattern with a laser and then etching to give irregularities, A method has been used in which a pattern is formed by an exposure process of the printed photomask and the pattern is etched to give irregularities.
  • the surface of the iron (Fe) rolled roll is oxidized by the degreasing solution and the rinsing solution during the degreasing process in order to remove the contamination source of the rolling roll before applying the resin or sensitizing solution, Or the photoresist solution is not properly applied, so that the pattern formed by the laser or the exposure process is not formed regularly, or even if a pattern is formed, it is formed on the bluish green. If this is etched with the etching solution, the etching solution is not etched by the rust-off, or the etching solution penetrates into the gap between the resin or the photosensitive film and the concave / convex portion and is unevenly etched. Also, when the resin or photosensitive film is removed after the etching, the point rust is formed again on the surface of the rolled roll formed by the film removing agent and the degreasing solution.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H07-136701 discloses a prior art related to the present invention.
  • the rolling roll according to the present invention comprises a roll body; And a plating section formed on a surface of the roll body, wherein the plating section is provided with a concavo-convex pattern.
  • a surface treatment method of a rolling roll comprising: forming a plating portion on a surface of a roll body; Forming a masking layer on the plating portion; Forming a pattern on the masking layer; And etching the pattern with an etching solution to impart a concave-convex pattern to the plating portion.
  • the coated steel sheet according to the present invention is rolled by the above-mentioned rolling roll to form a concavo-convex indentation corresponding to the concavo-convex pattern of the rolling roll on its surface, and the concavo-convex indentation has a positive And a cross-sectional area of an oil pocket formed between protrusions of the indentation indentations to allow the oil to remain is at least 450 nm 2, and the long-wavelength waveness (Wsa 1 - 5) after processing at a strain of 5% is 0.35 ⁇ or less .
  • FIG. 1 is a front view and a partial perspective view of a rolling roll according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a coated steel sheet is rolled by using a rolling roll according to the present invention.
  • Fig. 3 is a process diagram schematically showing a surface treatment method of a rolling roll according to the present invention.
  • FIG. 1 is a front view and a partial perspective view of a rolling roll according to the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state where a rolled steel sheet is rolled by using a rolling roll according to the present invention.
  • the rolling roll 10 comprises a roll body 11; And a plating section (12) formed on the surface of the roll body, wherein the plating section has a concavo - convex pattern (13).
  • the rolling roll 10 of the present invention may be, for example, a rolling roll installed in a rolling mill (not shown) such as a temper rolling mill and used for rolling a material such as the coated steel 20.
  • the plating section 12 covering the circumferential surface of the roll body 11 is made of chromium, nickel, chromium alloy, nickel alloy or an alloy of chromium and nickel, which is used for providing corrosion resistance and wear resistance and is easy to be electroplated . It is preferable that the plating portion has a thickness of about 20 ⁇ or more.
  • the rolling roll 10 according to the present invention has improved corrosion resistance and abrasion resistance, and its service life can be greatly extended.
  • a plated steel sheet 20 such as a hot-dip galvanized steel sheet has a smooth surface after plating, a smooth film itself and a low melting point, so that adhesion with the press mold occurs during press forming, easy.
  • the surface of the hot-dip galvanized steel sheet for automobile sheathing is processed after the processing, the surface of the hot-dip galvanized steel sheet has surface irregularities such as grain boundary or bending due to formation of spangles, which is a solidification structure of zinc, When the object is touched on the surface, the image is distorted and the painting line spirituality is lowered.
  • the step of temper rolling the surface of the coated steel sheet 20 to form the concavo-convex indentations 23 can be proceeded before molding into the press mold.
  • the concave and convex indentations 23 can be transferred and formed in a shape opposite to the concave and convex pattern.
  • the concavo-convex pattern may consist of a plurality of convex portions 14 and concave portions 15 around these convex portions.
  • the rolling of the coated steel sheet such as the hot-dip galvanized steel sheet for automotive exterior plating and to improve the coating line spirit after coating.
  • the unevenness of the indentations 23 formed on the plated steel sheet 20 Roughness Skewness (Rsk), which indicates the size and shape of the mountain and the valley, and roughness such as V2 (Lubricant Filled Profile Valley Area), which is the cross-sectional area of the oil pocket where oil can remain for lubricating action during press forming It is greatly influenced by the shape factor.
  • the illuminance skewness can be represented by the ratio of the depth of the valley to the height of the mountain as a three-dimensional function of the illuminance profile.
  • Such roughness skewness may have a different value depending on the shape factor such as the degree of smoothness even between the irregularities having the same dimensions of the bones and the mountains.
  • the illuminance skewness is a positive value
  • the height of the mountain becomes larger than the depth of the valley.
  • the negative value is negative
  • the height of the mountain becomes smaller than the valley depth.
  • the cross-sectional area V2 of the oil pocket is a shape factor indicating a profile area in which oil such as lubricating oil applied to the unevenness such as concavo-convex indentations can remain.
  • the applicant of the present invention has found that it is possible to prevent the rolling of the coated steel sheet such as the hot-dip galvanized steel sheet and the uneven pattern formed on the plating section 12 of the rolling roll 10,
  • the roughness skewness of the steel sheet 13 has a negative value and the rough rolling is carried out by the rolling roll to transfer the concavo-convex pattern, whereby the roughness indentation 23 formed on the surface of the coated steel sheet 20,
  • the shape of the concavo-convex pattern formed on the plated portion of the rolling roll is adjusted so that the contact area of the plated steel sheet in contact with the press mold at the time of press forming is reduced and the oil pocket It was confirmed that it is effective to increase the sectional area V2.
  • the concavo-convex pattern 13 is formed so that the roughness skewness becomes negative (-) so that the roughness skewness of the concavo-convex indentation 23 in the plated steel sheet 20 has a positive value. ), And is formed in the plating section 12 of the roll body 11.
  • the cross-sectional shape of the convex portion 14 of the fine concavo-convex pattern 13 is preferably circular, elliptical or polygonal.
  • the drawings show examples in which the convex portion has a rectangular cross-sectional shape, but the present invention is not limited thereto.
  • a surface treatment method of a rolling roll having the above-described roughness skewness there are usually a method of applying a resin to the surface of a roll body, then forming a pattern with a laser and then etching to give irregularities,
  • a method may be used in which a mask pattern is formed by exposing a photomask on which a pattern is printed on a roll body, and then etching is performed to give irregularities.
  • the surface of the iron (Fe) based roll body is oxidized by the degreasing solution and the rinsing solution during the degreasing process to remove the contamination source of the rolling roll before applying the resin or the photosensitive liquid to form a spot rust partly.
  • the resin or photosensitive film is not properly applied to the portion where the spot rust is formed, so that the pattern formed by the laser or the exposure treatment is not formed regularly or is formed on the bluish green even if the pattern is formed. If this is etched with the etching solution, the etching solution is not etched by the rust-off, or the etching solution penetrates into the gap between the resin or the photosensitive film and the concave / convex portions and is unevenly etched.
  • the roughness skewness of the rolling roll becomes a small value (a positive or negative sign is the same but a small absolute value)
  • the roughness skewness of the plated steel sheet subjected to the rough rolling by using this rolling roll becomes a value smaller than the normal value and the value of V2 which is the sectional area of the oil pocket is reduced to 200 nm2 or less, It is not preferable.
  • the surface treatment method of the rolling roll 10 includes the steps of forming a plating section 12 on the surface of the roll body 11, as shown in Fig. 3; Forming a masking film (16) on the plating portion; Forming a pattern on the masking film; And etching the pattern with the etching solution to give the uneven pattern 13 to the plating portion.
  • the surface of the roll body is plated with, for example, chrome or nickel to form a plating portion 12 having a thickness of about 20 ⁇ m or more before applying the resin or photosensitive liquid to the roll body 11.
  • plating unit 12 it is preferable to form the plating unit 12 by performing plating as quickly as possible after completing the degreasing and washing process for removing the contamination source of the rolling roll 10.
  • the plating part 12 is coated with a resin or photosensitive liquid and dried to form a masking film 16 such as a resin film or a photosensitive film, and then a pattern is formed on the surface of the masking film by laser or exposure treatment.
  • a resin or photosensitive liquid such as a resin film or a photosensitive film
  • the method of surface treatment of the rolling roll 10 according to the present invention is advantageous in that the convex portion 14 of the regular and fine concavo-convex pattern 13 formed on the plating portion 12, And the concave portion 15 are all smoothed so that the roughness skewness has a negative value.
  • the convex-concavo-convex pattern 23 having a depth of about 6 mu m or more is formed on the surface of the plated steel sheet 20 by forming the concavo-convex pattern 13 thus formed to have a concavo-convex depth of about 10 mu m or more, It is possible to secure a V2 of 450 nm < 2 > or more.
  • the depth of the fine uneven pattern 13 is less than 10 mu m
  • the depth of the concavo-convex indentations 23 formed on the plated steel sheet 20 becomes less than 6 mu m, and it is impossible to secure the value of V2 to 450 nm2 or more.
  • the repetitive friction coefficient becomes 0.17 or more, and the number of times of friction within 40 times causes the golfer.
  • the depth of the concavo-convex indentation 23 formed on the coated steel sheet 20 is limited at the same elongation (down force) even if the depth of the fine concavo-convex pattern 13 is about 20 ⁇ or more, Since it is impossible to secure a thickness of 12 mu m or more, it is difficult to expect an improvement in the gullability due to the remarkable increase of V2.
  • the depth of the fine uneven pattern 13 is preferably limited to a range of approximately 10 to 15 ⁇ ⁇ .
  • the cross-sectional area V2 of the oil pocket in the coated steel sheet 20 can have a remarkably large value of, for example, 450 n ⁇ m ⁇ or more, so that the occurrence of golfering can be prevented during press molding of the plated steel sheet .
  • the criterion of a very large value when the V2 of the oil pocket is 450 nm2 or more may be the experiential value obtained by carrying out the actual operation.
  • the rolling reduction force of the rolling roll 10 of the present invention is about 200 tons or more.
  • a concavo-convex indentation 23 having a depth of less than 6 mu m is formed on the surface of the coated steel plate 20, whereby the sectional area of the oil pocket where the lubricating oil can remain in the plated steel sheet during press forming V2 can not be secured at 450 nm < 2 >
  • Wsa1-5 has a shape profile including a nonuniformity within a measurement length (50 mm), a dent, and the like, and has a wavelength of 1 to 5 mm. The most visible profile is filtered by long wavelength wavefront.
  • the numbers 1 and 5 represent the lower limit and the upper limit of the cut-off value
  • 1 is the roughness cutoff (? C) value for removing the roughness component of 1 mm or less in wavelength in the shape profile, Quot; means a coarse cutoff (? F) value for removing a coarse shape of 5 mm or more from the coarse cutout.
  • Wsa1-5 can exhibit only a pure long-wavelength wavelenght obtained by removing a coarse shape that is not observed by the roughness orange filter defect or the like, and the roughness component covered by the plating layer in the shape profile.
  • the coating line spirituality can be evaluated by measuring the long-wavelength wavenumbers (Wsa1 - 5) after processing the plated steel sheet at a strain of 5%.
  • the wave value can be measured with an illuminometer and is roughly proportional to the illuminance value.
  • the strain rate of the coated steel sheet may be deformation rate at the time of press forming, and for the measurement of the waveness value, the coated steel sheet may be subjected to, for example, cupping so that the deformation rate is 5%.
  • the coated steel strip 20 according to the present invention is rolled by the above-described rolling roll 10 to form a concavo-convex indentation 23 on the surface corresponding to the concavo-convex pattern 13 of the rolling roll, (Wsa1-5) is formed so that the cross-sectional area of the oil pocket in which the oil of the indentation indentations can remain is at least 500 nm2, the strain is 5%, and the long- Is 0.35 ⁇ ⁇ or less.
  • chrome plating or nickel plating was performed before giving a regular and uniform uneven pattern.
  • chromium anhydride (CrO 3 ) is used as a supply source of chromium, and a slight amount of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and a catalyst such as a fluorine compound may be added thereto.
  • the insoluble anode of Pt-Ti is used as the anode, and the cathode serves as the roll body of the rolling roll.
  • chromium ions of the chromium plating solution are deposited on the negative electrode roll body to be plated.
  • the thickness of the chrome plated portion of the surface of the roll body thus formed was adjusted within the range of 10 to 30 mu m.
  • nickel plating when nickel plating is applied, a solution in which nickel chloride capable of high-speed plating is used as a supply source of nickel, and a pH buffer such as ammonium chloride and boric acid is added to adjust the pH can be used as a base solution.
  • Nickel ions were electrodeposited on the roll body of the rolling roll as the anode by adjusting the solution temperature, time and current density, and the thickness of the nickel plated part on the surface of the roll body was adjusted within the range of 10 to 30 mu m.
  • the thickness of the plating section 12 of the rolling roll 10 was changed and adjusted as shown in Table 1.
  • the surface of the chromium-plated or nickel-plated roll body 11 was coated with resin and dried to form a resin masking film 16, and a laser pattern was formed on the surface of the masking film. This was immersed in the etching solution and etched until the depth of the irregularities reached 15 ⁇ . As a result, not only the plating section 12 but also the roll body were etched to give a fine concavo-convex pattern. After the etching, the resin masking film was removed with a film remover and a degreasing solution.
  • a resin pattern is formed on the surface of a roll body on which a masking film is formed by washing with water to remove a contamination source on the surface of the roll without chromium plating or nickel plating, and then drying and applying the resin.
  • This was immersed in an etching solution and etched so as to have a depth of 15 mu m to give a fine uneven pattern.
  • the masking film made of resin after etching was removed with a film remover and a degreasing solution.
  • the rolling rolls of the inventive and comparative examples had an average roughness Ra of 2.7 ⁇ ⁇ , a peak number per unit length RPc of 102 pieces / cm and an illuminance skewness Rsk of -0.83.
  • the hot-dip galvanized steel sheet was rough-rolled at a downward force of 250 tons, whereby fine irregular indentations were transferred to the surface of the coated steel sheet.
  • the roughness patterns of these rolling rolls and the roughness values such as the average roughness Ra of the concavo-convex indentations on the surface of the rolled steel sheet rolled by the rolling rolls and the number of peaks per unit length RPc, V2 and the like were measured using a three-dimensional surface roughness meter (Veeco Co., Ltd. NT8000).
  • the press formability of the rolled coated steel sheet was evaluated by the repetitive friction coefficient and the number of times of occurrence of the gauling, which is the number of times of friction at which the plating layer fell off during the repeated friction test.
  • the repetitive friction coefficient was measured by a high-speed rotation tester using a tip having a size of 18 mm ⁇ 28 mm on the surface of a 200 mm ⁇ 200 mm hot-dip galvanized steel sheet at a load of 5 MPa and rotating at a speed of 200 mm / And the value of the coefficient of friction was obtained.
  • the number of times of occurrence of the gingling was evaluated by observing with a scanning electron microscope (SEM) whether or not the plating layer was dropped by the number of times of the repetitive friction test described above.
  • the coated steel sheet of the rolled steel sheet was evaluated by evaluating the long wave length (Wsa1-5) measured by an illuminometer and the occurrence of point rust after processing by cooperating so that the strain was 5%.
  • the roughness of the fine irregular indentations 23 formed on the surface of the coated steel sheet 20 has a positive value of 0.4 or more , V2 was 450 nm2 or more, and the repetition coefficient of friction was 0.15 or less, so that the plating layer did not drop to the number of times of friction of 40 times, and the galling property was excellent.
  • Uniform rolling irregularities 23 are formed on the surface of the rolled coated steel sheet 20 in the absence of a point rust in the process of applying the fine irregular patterns 13 of the rolling roll 10
  • the long-wavelength wavenumbers (Wsa1-5) were 0.35 mu m or less, and thus exhibited superior coating line spirituality.
  • the roughness skewness of the plated steel sheet provided with the indentation indentation is 0.08, and the value of the illuminance skewness is positive (+) but is much smaller than that of the above- , V2 was 170 nm2, and the repetition coefficient of friction was 0.234.
  • the number of times of friction was 25, the plating layer fell off and the resultant golfing occurred.
  • the roughness indentation can not be formed deeply on the surface of the coated steel sheet during rolling, and the illuminance skewness is 0.32 to 0.35, which is small when compared with the conventional method and V2 is reduced to 300 nm2 or less. , And the plating layer fell off before reaching the number of rubbing times of 40 times, so that the golning occurred.
  • the roll body is not directly etched, an additional effect that the service life of the rolling roll can be extended is also obtained.
  • the rolling roll is used for temper rolling a hot-dip galvanized steel sheet such as a hot-dip galvanized steel sheet, but a specific example of the material is not necessarily limited thereto. have.
  • the rolling roll of the present invention can be used for a galvanized steel sheet, an electro-alloy coated steel sheet, a galvannealed galvanized steel sheet, a molten aluminum coated steel sheet, an aluminum alloy coated steel sheet and the like to obtain the same effect.
  • the present invention is useful for temper rolling a plated steel sheet such as a hot-dip galvanized steel sheet or the like.

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Abstract

본 발명은 도금강판의 프레스 성형성 및 도장 선영성을 향상시킬 수 있는 압연롤, 압연롤의 표면 처리 방법 및 압연롤에 의해 제조된 도금강판에 관한 것으로, 압연롤은, 롤본체; 및 상기 롤본체의 표면에 형성된 도금부를 포함하고, 상기 도금부에 요철패턴이 형성되어 있다.

Description

압연롤, 압연롤의 표면 처리 방법 및 압연롤에 의해 제조된 도금강판
본 발명은 도금강판의 프레스 성형성 및 도장 선영성을 향상시킬 수 있는 압연롤, 압연롤의 표면 처리 방법 및 압연롤에 의해 제조된 도금강판에 관한 것이다.
일반적으로 도금강판의 일례인 용융아연도금강판은 내식성, 용접성 및 도장성이 우수하여 자동차 외판용으로 사용되고 있다. 자동차 외판으로 사용되기 때문에, 용융아연도금강판은 미려한 표면 외관뿐 아니라 프레스 성형시 우수한 성형성 및 도장 후 도장 선영성이 요구되고 있다.
하지만, 이러한 용융아연도금강판의 도금층은 순수한 아연(η상)으로 구성되어 있으므로 도금 후의 표면이 평활하며 피막 자체가 부드럽고 융점이 낮기 때문에, 프레스 성형시 프레스 금형과의 응착이 발생하여 도금층의 일부가 탈락하는 골링(Galling)이 생기기 쉽다.
이러한 골링은, 도금층의 일부가 박리된 후 프레스 금형의 표면에 냉간 압접되고 나서, 새로운 소재가 프레스 금형의 내부로 유입되어 성형될 때 새로운 소재의 표면에 스크래치 등과 같은 결함을 일으키거나, 성형 중에 새로운 소재와의 마찰로 인하여 프레스 금형의 표면에 압접된 상기 도금층의 일부가 박리되면서 프레스 금형의 표면의 일부를 같이 박리시키는 것을 말한다.
이와 같이, 용융아연도금강판의 프레스 성형시 발생하는 골링은 성형품의 표면 품질 및 프레스 금형의 수명에 막대한 영향을 주기 때문에, 프레스 성형의 비용을 상승시키는 요인이 되고 있다.
또한, 자동차 외판용 용융아연도금강판은 가공 후에 도장 처리되는데, 용융도금강판의 표면은 아연의 응고 조직인 스팡글(Spangle) 형성에 의해 입계나 굴곡 등의 표면 불균일을 가지고 있기 때문에 도장 후에도 이러한 불균일이 잔류하여 도장 표면에 물체를 비쳤을 때 상이 왜곡되어 도장 선영성을 저하시키게 된다.
따라서 자동차 외판용 용융아연도금강판에는 프레스 성형시 발생하는 골링을 방지하고 도장 후 도장 선영성을 향상시키기 위하여 표면에 미세한 요철이 부여되고 있다. 이러한 용융아연도금강판의 표면에 형성된 미세한 요철은 프레스 성형시 프레스 금형과의 접촉점을 감소시키고, 프레스유, 윤활유 및 방청유 등을 보유하는 오일 포켓(Oil Pocket)의 역할을 수행하여 슬라이딩 저항(마찰)을 저감시킴과 동시에, 프레스 금형의 손상을 방지하는 효과를 나타내고 있다. 동시에, 용융아연도금강판의 표면에 형성된 미세한 요철은 아연의 응고 조직인 스팡글 형성에 의한 표면 불균일을 완화시키거나 제거하여 도장 후 도장 선영성을 향상시키는 역할을 하게 된다.
이와 같은 미세한 요철은, 예를 들면 규칙적인 요철을 가지는 압연롤을 사용하여 도금강판의 표면에 부여될 수 있다. 이를 위해 압연롤에 규칙적인 미세 요철을 부여하는 방법으로, 압연롤의 표면에 수지를 도포한 다음에 레이저로 패턴을 형성한 후 식각하여 요철을 부여하는 방법과, 감광액을 도포한 압연롤에 패턴이 인쇄된 포토 마스크의 노광 처리로 패턴을 형성시키고 이를 식각하여 요철을 부여하는 방법이 사용되고 있다.
그러나 수지나 감광액을 도포하기 전 압연롤의 오염원을 제거하기 위해 탈지하는 과정 중에 철(Fe)계 압연롤의 표면이 탈지 용액 및 수세 용액에 의해 산화되어 부분적으로 점녹이 형성되고, 이러한 부분에 수지나 감광액이 제대로 도포되지 않아 레이저 또는 노광 처리에 의한 패턴이 규칙적으로 형성되지 않거나 패턴이 형성되더라도 점녹 위에 형성되게 된다. 이를 에칭 용액으로 식각하게 되면 점녹에 의해 식각이 되지 않거나, 수지 또는 감광 피막과 점녹 사이의 틈으로 에칭 용액이 침투하여 불균일하게 식각됨으로써, 요철이 형성되지 않게 된다. 또한, 식각 후 수지 또는 감광 피막을 제거할 때에도 피막 제거제 및 탈지 용액에 의해 요철이 생긴 압연롤의 표면에 점녹이 다시 형성되게 된다.
이러한 압연롤을 사용하여 압연하게 되면 불규칙적인 요철뿐 아니라 점녹의 형상이 도금강판 표면에 그대로 전사되어 도금강판의 골링성 및 선영성을 저해함은 물론 표면 결함을 유발한다.
참고로, 본 발명과 관련된 선행기술로는 일본국 공개특허공보 H07-136701호가 있다.
이에 본 발명은 도금강판의 프레스 성형성 및 도장 선영성을 향상시킬 수 있는 압연롤, 압연롤의 표면 처리 방법 및 압연롤에 의해 제조된 도금강판을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 압연롤은, 롤본체; 및 상기 롤본체의 표면에 형성된 도금부를 포함하고, 상기 도금부에 요철패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 압연롤의 표면 처리 방법은, 롤본체의 표면에 도금부를 형성하는 단계; 상기 도금부에 마스킹 막을 형성하는 단계; 상기 마스킹 막에 패턴을 형성시키는 단계; 및 상기 패턴을 에칭 용액으로 식각하여 상기 도금부에 요철패턴을 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 도금강판은, 전술한 압연롤에 의해 압연되어 상기 압연롤의 요철패턴에 대응하는 요철압흔이 표면에 형성되고, 상기 요철압흔은 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 갖도록 형성되며, 상기 요철압흔의 돌출부 사이에 형성되어 오일이 잔류할 수 있는 오일 포켓의 단면적이 적어도 450n㎡이고, 변형율 5%로 가공한 후 장파장 파상도(Wsa1-5)가 0.35㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 압연롤의 표면에 규칙적인 요철이 부여되면서도 점녹이 방지되어, 프레스 성형성 및 도장 선영성이 우수한 도금강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 롤본체에 대해 직접적으로 식각을 하지 않기 때문에, 압연롤의 수명이 연장될 수 있는 부가적인 효과를 얻게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 압연롤의 정면도 및 부분 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 압연롤을 사용하여 도금강판을 압연하는 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 압연롤의 표면 처리 방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.
이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 압연롤의 정면도 및 부분 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 압연롤을 사용하여 도금강판을 압연하는 상태를 도시한 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압연롤(10)은, 롤본체(11); 및 이 롤본체의 표면에 형성된 도금부(12)를 포함하고, 이 도금부에는 요철패턴(13)이 형성되어 있다.
본 발명의 압연롤(10)은, 예를 들어 조질 압연기 등과 같은 압연기(미도시)에 설치되어, 도금강판(20)과 같은 소재의 압연에 활용되는 압연롤일 수 있다.
롤본체(11)의 원주면을 덮어씌우는 도금부(12)는, 내식성 및 내마모성을 갖게 하는 데에 사용되고 전기 도금이 용이한 크롬이나 니켈, 크롬 합금, 니켈 합금 또는 크롬과 니켈의 합금으로 형성될 수 있다. 이 도금부는 약 20㎛ 이상의 두께를 갖는 것이 좋다.
이에 따라, 본 발명에 따른 압연롤(10)은 내식성 및 내마모성이 향상되고 그 수명이 대폭 연장될 수 있게 된다.
한편, 예컨대 용융아연도금강판과 같은 도금강판(20)은 도금 후의 표면이 평활하고 피막 자체가 부드럽고 융점이 낮기 때문에, 프레스 성형시 프레스 금형과의 응착이 발생하여 도금층의 일부가 탈락하는 골링이 생기기 쉽다.
또한, 자동차 외판용 용융아연도금강판은 가공 후에 도장 처리되는데, 용융도금강판의 표면은 아연의 응고 조직인 스팡글 형성에 의해 입계나 굴곡 등의 표면 불균일을 가지고 있기 때문에 도장 후에도 이러한 불균일이 잔류하여 도장 표면에 물체를 비쳤을 때 상이 왜곡되어 도장 선영성을 저하시키게 된다.
이로 인해, 프레스 금형으로 성형하기 전에 도금강판(20)의 표면을 조질압연하여 요철압흔(23)을 형성하는 공정이 진행될 수 있다.
즉, 롤본체(11)의 표면에 형성된 도금부(12)에 구비되어 도금강판(20)과 직접적으로 접촉되는 압연롤(10)의 요철패턴(13)에 의해, 압연공정에서 도금강판의 표면에 요철패턴과 반대의 형상으로 요철압흔(23)이 전사되어 형성될 수 있다. 요철패턴은 복수의 볼록부(14)와 이들 볼록부 주변의 오목부(15)로 이루어질 수 있다.
예컨대, 자동차 외판용 용융아연도금강판과 같은 도금강판의 프레스 성형시 발생하는 골링을 방지하고 도장 후 도장 선영성을 향상시키는 것은, 압연의 실시 후 도금강판(20)에 형성된 요철압흔(23)의 산과 골의 크기나 모양이 어떠한지를 나타내는 조도 스큐니스(Roughness Skewness; Rsk)와, 프레스 성형시 윤활 작용을 위한 오일이 잔류할 수 있는 오일 포켓의 단면적인 V2(Lubricant Filled Profile Valley Area) 등과 같은 조도 형상 인자에 의해 크게 영향을 받는다.
여기서, 조도 스큐니스는 조도 프로파일의 3차원 함수로서, 산의 높이에 대한 골의 깊이가 갖는 비로 대변될 수 있다. 이러한 조도 스큐니스는, 골과 산이 동일한 치수를 가진 요철들 사이에서도 예컨대 평활한 정도와 같은 형상 인자에 따라 상이한 값을 가질 수 있다.
조도 스큐니스가 양(+)의 값일 때에는 산의 높이가 골의 깊이보다 크게 되고, 이와 반대로 음(-)의 값일 때에는 산의 높이가 골의 깊이보다 작게 된다.
또한, 오일 포켓의 단면적인 V2는 예컨대 요철압흔과 같은 요철에 도포된 윤활유 등의 오일이 잔류할 수 있는 프로파일 면적을 나타내는 형상 인자이다.
본 출원인은, 예를 들어 용융아연도금강판과 같은 도금강판의 프레스 성형시 발생하는 골링을 방지하고 도장 후 도장 선영성을 향상시키기 위해서는, 압연롤(10)의 도금부(12)에 형성된 요철패턴(13)의 조도 스큐니스가 음(-)의 값을 갖고 이 압연롤에 의해 조질압연을 실시하여 요철패턴을 전사시킴으로써 도금강판(20)의 표면에 형성되는 요철압흔(23)의 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 갖도록, 압연롤의 도금부에 형성된 요철패턴의 형상을 조정하여, 프레스 성형시 프레스 금형과 접촉하는 도금강판의 접촉 면적을 감소시키고 윤활유의 저장소 역할을 하는 오일 포켓의 단면적인 V2를 크게 하는 것이 유효함을 확인하였다.
이와 같이 도금강판(20)에서 요철압흔(23)의 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 갖도록, 본 발명에 따른 압연롤(10)에서 요철패턴(13)은 조도 스큐니스가 음(-)의 값을 갖게 하여 롤본체(11)의 도금부(12)에 형성된다.
이때, 미세한 요철패턴(13)의 볼록부(14)가 갖는 단면 형상은 원형, 타원형 또는 다각형인 것이 바람직하다. 도면들에는 볼록부가 사각형의 단면 형상을 가진 예가 나타나 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
전술한 조도 스큐니스를 가지도록 하는 압연롤의 표면 처리 방법으로는, 통상 롤본체의 표면에 수지를 도포한 다음에 레이저로 패턴을 형성한 후 식각하여 요철을 부여하는 방법과, 감광액을 도포한 롤본체에 패턴이 인쇄된 포토 마스크의 노광 처리로 마스크 패턴을 형성시키고 이를 식각하여 요철을 부여하는 방법이 사용될 수 있다.
그러나 수지나 감광액을 도포하기 전 압연롤의 오염원을 제거하기 위해 탈지하는 과정 중에 철(Fe)계 롤본체의 표면이 탈지 용액 및 수세 용액에 의해 산화되어 부분적으로 점녹이 형성된다. 이렇게 점녹이 형성된 부분에 수지나 감광 피막이 제대로 도포되지 않아 레이저 또는 노광 처리에 의한 패턴이 규칙적으로 형성되지 않거나 패턴이 형성되더라도 점녹 위에 형성되게 된다. 이를 에칭 용액으로 식각하게 되면 점녹에 의해 식각이 되지 않거나, 수지 또는 감광 피막과 점녹 사이의 틈으로 에칭 용액이 침투하여 불균일하게 식각됨으로써, 롤본체에 요철패턴이 형성되지 않게 된다.
이와 같이, 점녹 형성에 의해 요철패턴이 형성되지 않거나 불균일하게 형성되면, 압연롤의 조도 스큐니스가 정상 대비 작은 크기의 값(양 또는 음의 부호는 동일하지만 절대값의 크기가 작은 값)이 되고, 이 압연롤을 사용하여 조질압연한 도금강판의 조도 스큐니스도 정상 대비 작은 크기의 값이 되어, 오일 포켓의 단면적인 V2의 값이 200n㎡ 이하로 작게 됨으로써, 프레스 성형시 골링이 발생하게 되므로 바람직하지 않다.
또한, 압연롤의 표면에 있는 점녹 형상이 도금강판에 그대로 전사되므로 도금강판의 표면 품질을 저해할 뿐만 아니라, 이러한 부분은 변형율 5%로 가공한 후의 장파장 파상도(Wsa1-5)가 0.35㎛를 초과하게 되므로 도장 선영성이 매우 열악하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 압연롤(10)의 표면 처리 방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 롤본체(11)의 표면에 도금부(12)를 형성하는 단계; 이 도금부에 마스킹 막(16)을 형성하는 단계; 이 마스킹 막에 패턴을 형성시키는 단계; 및 이 패턴을 에칭 용액으로 식각하여 도금부에 요철패턴(13)을 부여하는 단계를 포함하고 있다.
보다 구체적으로 본 발명에서는, 롤본체(11)에 수지나 감광액을 도포하기 전에 롤본체의 표면을 예컨대 크롬 또는 니켈로 도금하여 약 20㎛ 이상의 두께를 가진 도금부(12)를 형성한다.
특히 압연롤(10)의 오염원을 제거하기 위한 탈지 및 수세 과정이 완료된 후 가능한 조속히 도금을 실시하여 도금부(12)를 형성하는 것이 바람직하다.
이 도금부(12)에 수지나 감광액을 도포한 후 건조시켜 수지나 감광 피막 등과 같은 마스킹 막(16)을 형성시키고 나서 이 마스킹 막의 표면에 레이저 또는 노광 처리로 패턴을 형성한다.
이를 에칭 용액에 침적하여 식각시킴으로써, 요철의 깊이가 대략 10 ~ 15㎛인 요철패턴(13)이 크롬 또는 니켈의 도금부(12)에만 형성되게 한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 압연롤(10)의 표면 처리 방법은 압연롤의 표면에 점녹이 생기는 것을 방지하면서, 도금부(12)에 형성된 규칙적이고 미세한 요철패턴(13)의 볼록부(14)와 오목부(15)가 모두 평활하게 되어, 조도 스큐니스가 음(-)의 값을 가지도록 요철패턴을 부여하는 것을 특징으로 한다.
이렇게 형성된 요철패턴(13)이 약 10㎛ 이상의 요철 깊이를 갖게 됨으로써, 도금강판(20)의 표면에 약 6㎛ 이상의 깊이를 가진 요철압흔(23)이 형성되고, 윤활유가 잔류할 수 있는 오일 포켓의 단면적인 V2가 450n㎡ 이상으로 확보되는 것이 가능하게 된다.
미세한 요철패턴(13)의 깊이가 10㎛ 미만일 경우에는 도금강판(20)에 형성되는 요철압흔(23)의 깊이가 6㎛ 미만으로 되고 V2의 값을 450n㎡ 이상으로 확보하는 것이 불가능하다. 이 경우에, 반복마찰계수는 0.17 이상으로 되고 40회 이내의 마찰횟수에서도 골링이 발생한다.
한편으로, 미세한 요철패턴(13)의 깊이가 약 20㎛ 이상일지라도 동일한 연신율(압하력)에서 도금강판(20)에 형성되는 요철압흔(23)의 깊이는 한정되기 때문에, 요철압흔의 깊이를 최대 12㎛ 이상으로 확보하는 것이 불가능하므로, V2의 획기적인 증가에 의한 골링성의 개선을 기대하기 어렵다.
따라서, 본 발명에 따른 압연롤(10)에서, 미세한 요철패턴(13)의 깊이는 바람직하기로 대략 10 ~ 15㎛의 범위로 한정되는 것이다.
이와 같이 하여, 궁극적으로 도금강판(20)에서 오일 포켓의 단면적인 V2가 예컨대 450n㎡ 이상의 획기적으로 매우 큰 값을 가질 수 있게 되어, 도금강판의 프레스 성형시 골링의 발생이 방지될 수 있게 되는 것이다. 참고로, 오일 포켓의 V2가 450n㎡ 이상인 경우에 매우 큰 값이라는 기준은 실제 조업을 수행하면서 얻어진 경험치일 수 있다.
본 발명의 압연롤(10)에 의한 압연시 그 압하력은 약 200톤 이상으로 하는 것이 바람직하다.
압하력이 200톤 미만인 경우에는, 도금강판(20)의 표면에 6㎛ 미만의 깊이를 가진 요철압흔(23)이 형성되고, 이로써 프레스 성형시 도금강판에서 윤활유가 잔류할 수 있는 오일 포켓의 단면적인 V2가 450n㎡ 이상으로 확보될 수 없어, 골링이 발생하므로 바람직하지 않다.
특히 도금강판(20)에 전사된 규칙적이고 균일한 요철압흔(23)은 도금강판의 표면 불균일을 완화시키거나 제거하는데 효과적으로 작용하게 되므로, 도금강판을 변형율 5%로 가공한 후 장파장 파상도(Wsa1-5)는 약 0.35㎛ 이하의 작은 값을 나타내고, 이로써 도장 선영성이 매우 우수함을 알 수 있다.
여기서, 장파장 파상도는 Wsa1-5를 사용하는 것이 바람직한데, SEP 1941 규정에 의하면, Wsa1-5는 측정 길이(50mm) 내의 불균일, 덴트 등이 포함된 형상 프로파일에서 파장 1 ~ 5mm 크기의 육안으로 가장 잘 볼 수 있는 형상 프로파일인 장파장 파상도만으로 필터링하여 나타낸 것이다.
즉, 숫자 1과 5는 컷 오프(cut-off) 값의 하한과 상한을 나타내는 것으로, 1은 형상 프로파일에서 파장 1mm 이하의 조도 성분을 제거하는 조도 컷 오프(λc) 값이고, 5는 형상 프로파일에서 5mm 이상의 조대 형상을 제거하는 조대 형상 컷 오프(λf) 값을 의미한다.
이와 같이, Wsa1-5는 형상 프로파일에서 도금층에 의해 덮이는 조도 성분과 형상이 조대하여 오렌지 필 결함 등으로 관찰되지 않은 조대 형상을 제거한 순수 장파장 파상도만을 나타낼 수 있다.
이로써, 도금강판을 변형율 5%로 가공한 후 장파장 파상도(Wsa1-5)를 측정함으로써, 도장 선영성을 평가할 수 있다.
파상도값은 조도계로 측정될 수 있으며, 조도값과 대략 비례 관계에 있다. 또한, 도금강판의 변형율은 프레스 성형시 변형율로서, 파상도값의 측정에서는 도금강판을 변형율이 5%가 되도록 예를 들면 컵핑(Cupping)하여 가공한 후 장파장 파상도를 측정할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 도금강판(20)은, 전술한 압연롤(10)에 의해 압연되어 압연롤의 요철패턴(13)에 대응하는 요철압흔(23)이 표면에 형성되고, 이 요철압흔은 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 갖도록 형성되며, 요철압흔의 오일이 잔류할 수 있는 오일 포켓의 단면적이 적어도 500n㎡이고, 변형율 5%로 가공한 후 장파장 파상도(Wsa1-5)가 0.35㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
실시예
이하 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
본 발명의 압연롤(10)에는, 규칙적이고 균일한 요철패턴을 부여하기 전에 크롬 도금 또는 니켈 도금을 실시하였다.
크롬 도금이 적용된 경우에는, 크롬의 보급원으로 무수크롬산(CrO3)을 사용하고, 여기에 약간의 황산(H2SO4)과 불소화합물 등의 촉매가 첨가될 수 있다. 양극은 Pt-Ti의 불용성 양극이 사용되고, 음극은 압연롤의 롤본체가 된다. 이 두 극 사이의 전극 반응에 의해서 크롬 도금액의 크롬 이온이 음극인 롤본체에 석출되어 도금이 된다. 이렇게 해서 형성된 롤본체 표면의 크롬 도금부의 두께를 10 ~ 30㎛ 범위 내에서 조정하였다.
또한, 니켈 도금이 적용된 경우에는, 고속 도금이 가능한 염화니켈을 니켈의 보급원으로 사용하고, 여기에 염화암모늄과 붕산 등의 pH 완충제를 첨가하여 pH를 조정한 용액을 기본 용액으로 사용할 수 있다. 용액온도, 시간 및 전류밀도를 조정하여 음극인 압연롤의 롤본체에 니켈 이온을 전착시켰으며, 롤본체 표면의 니켈 도금부의 두께를 10 ~ 30㎛ 범위 내에서 조정하였다.
압연롤(10)의 도금부(12)가 갖는 두께는 표 1과 같이 변경하여 조정하였다.
이렇게 크롬 도금 또는 니켈 도금된 롤본체(11)의 표면에 수지를 도포한 후 건조하여 수지로 된 마스킹 막(16)을 형성시키고, 이 마스킹 막의 표면에 레이저로 패턴을 형성시켰다. 이를 에칭 용액에 침적하여 요철의 깊이가 15㎛에 도달할 때까지 식각하였다. 이로써, 도금부(12)뿐 아니라 롤본체까지 식각되도록 하여 미세한 요철패턴을 부여하였다. 식각 후 수지로 된 마스킹 막은 피막 제거제 및 탈지 용액으로 제거하였다.
참고로, 종래예는 크롬 도금이나 니켈 도금 없이, 압연롤 표면의 오염원을 제거하기 위하여 수세하고 건조한 후 수지를 도포한 다음 건조하여 마스킹 막이 형성된 롤본체의 표면에 레이저로 패턴을 형성시켰다. 이를 에칭 용액에 침적하여 15㎛의 깊이를 갖도록 식각하여 미세한 요철패턴을 부여하였다. 마찬가지로, 식각 후 수지로 된 마스킹 막은 피막 제거제 및 탈지 용액으로 제거하였다.
상기와 같은 조도 부여 공정에서의 점녹 발생 여부 및 식각 여부는 육안으로 관찰하였다.
[표 1]
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발명예와 비교예의 압연롤은 평균 조도(Ra)가 2.7㎛이고, 단위 길이당 피크수(RPc)가 102개/㎝이며, 조도 스큐니스(Rsk)가 -0.83이다. 이러한 압연롤들을 사용하여 압하력 250톤으로 용융아연도금강판을 조질압연함으로써, 도금강판의 표면에 미세한 요철압흔이 전사되게 하였다.
이들 압연롤의 요철패턴 및 이러한 압연롤에 의해 압연된 도금강판의 표면에 있는 요철압흔의 평균 조도(Ra), 단위 길이당 피크수(RPc) 등의 조도값과, 조도 스큐니스(Rsk) 및 V2 등의 형상 인자는 3차원 표면조도계(Veeco사 NT8000)를 사용하여 측정하였다.
압연된 도금강판의 프레스 성형성은 반복마찰계수와 반복마찰 시험시 도금층이 탈락하는 마찰횟수인 골링 발생 횟수로 평가하였다.
즉, 반복마찰계수는 고속회전 마찰시험기로 200mm × 200㎜의 용융아연도금강판의 표면에다 크기가 18mm × 28㎜인 팁(tip)에 의해 하중을 5MPa로 가하여 초당 200㎜의 속도로 40회 회전시킨 후의 마찰계수값으로 하였다.
또한, 골링 발생 횟수는 전술한 반복마찰 시험의 횟수별로 도금층의 탈락 여부를 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰하여 평가하였다.
이들 상관성 평가의 결과, 반복마찰계수가 0.15 이하일 때 40회의 마찰횟수까지 도금층의 탈락이 발생하지 않아 골링이 발생하지 않았다. 이 결과를 표 1에 나타내었다.
압연된 도금강판의 도장 선영성은 변형율이 5%가 되도록 컵핑하여 가공한 후 조도계로 측정한 장파장 파상도(Wsa1-5)와, 점녹의 발생 유무로 평가하였다.
이 결과에 의하면, 압연롤의 표면에 균일한 요철패턴을 부여하기 전에 크롬 도금 또는 니켈 도금을 식각 깊이인 15㎛보다 두껍게 실시한 발명예의 경우(No.4~5, 8~9)에는 압연롤(10)의 미세한 요철패턴(13)의 부여 과정에서 점녹이 발생하지 않았으며, 규칙적이고 균일한 요철패턴의 조도 스큐니스는 -0.5 이하의 큰 음(-)의 값을 갖는다.
이들 발명예의 압연롤(10)을 사용하여 압하력 250톤으로 조질압연하면, 도금강판(20)의 표면에 형성된 미세한 요철압흔(23)의 조도 스큐니스는 0.4 이상의 양(+)의 값을 가지고, V2는 450n㎡ 이상으로 반복마찰계수가 0.15 이하여서, 40회의 마찰횟수까지 도금층이 탈락하지 않아 골링성이 우수하였다.
압연롤(10)의 미세한 요철패턴(13)의 부여 과정에서 점녹이 발생하지 않음에 따라, 압연된 도금강판(20)의 표면에는 점녹 형상이 없는 규칙적이고 균일한 요철압흔(23)이 형성되게 되므로, 변형율 5%로 가공한 후 장파장 파상도(Wsa1-5)가 0.35㎛ 이하여서 우수한 도장 선영성을 나타내었다.
이에 반해, 압연롤에 요철패턴을 부여하기 전에 도금을 실시하지 않고서 탈지 및 수세가 이루어지고, 게다가 에칭 용액으로 식각한 후에 수지로 된 마스킹 막을 피막 제거제로 제거 후 탈지 및 수세한 종래예의 경우(No. 1)에는 압연롤의 표면에 다량의 점녹이 형성되어 불규칙한 요철패턴이 형성될 뿐만 아니라 요철패턴의 형성 후에도 점녹이 잔류하였다.
이 종래예의 압연롤을 사용하여 조질압연하면, 요철압흔이 부여된 도금강판 의 조도 스큐니스는 0.08로서 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 갖지만 전술한 발명예보다 매우 작은 크기의 값을 가지며, V2은 170n㎡으로 반복마찰계수가 0.234이며, 마찰횟수가 25회일 때 도금층이 탈락하여 골링이 발생하였다.
더욱이, 압연롤의 표면에 있는 다량의 점녹 형상이 압연에 의해 도금강판에 그대로 전사되고, 불규칙적인 요철압흔의 형성으로 변형율 5%로 가공한 후 장파장 파상도(Wsa1-5)가 0.49㎛로 높은 값을 가져서 도장 선영성이 매우 열악하였다.
또, 압연롤의 표면에 균일한 요철패턴을 부여하기 전에 크롬 도금 또는 니켈 도금을 실시하더라도 도금부의 두께가 식각 깊이보다 얇은 비교예의 경우(No.2~3, 6~7)에는 식각에 의해 노출된 롤본체의 표면에 수분이 접촉하여 점녹을 형성하게 된다.
이에 따라 압연시 도금강판의 표면에 요철압흔이 깊게 형성되지 못하여, 조도 스큐니스가 0.32 ~ 0.35로서 발명예와 대비할 때 그 크기가 작고, V2은 300n㎡ 이하로 작게 되기 때문에 반복마찰계수는 0.17 이상이고, 40회의 마찰횟수에 도달하기 전에 도금층이 탈락하여 골링이 발생하였다.
더구나, 압연롤에 형성된 점녹의 형상이 압연에 의해 도금강판에 전사되고, 불규칙적인 요철압흔의 형성으로 변형율 5%로 가공한 후 장파장 파상도(Wsa1-5)가 0.38㎛로 높은 값을 가지므로 도장 선영성이 열악하였다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 압연롤의 표면에 규칙적인 요철이 부여되면서도 점녹이 방지되어, 프레스 성형성 및 도장 선영성이 우수한 도금강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 롤본체에 대해 직접적으로 식각을 하지 않기 때문에, 압연롤의 수명이 연장될 수 있는 부가적인 효과도 얻게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
본 명세서에서는 압연롤이 용융아연도금강판과 같은 도금강판을 조질압연하는 데에 활용되는 것으로 기재하고 있으나, 소재의 구체적인 예는 반드시 이에 한정되지 않으며, 다양한 형태로 된 도금강판의 압연에 활용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 압연롤은 전기아연도금강판, 전기합금도금강판, 합금화 용융아연도금강판, 용융알루미늄도금강판, 알루미늄합금도금강판 등의 도금강판에도 사용되어 동일한 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상과 같이, 본 발명은 예를 들어 용융아연도금강판 등과 같은 도금강판을 조질압연하는 데에 유용하다.

Claims (13)

  1. 롤본체; 및
    상기 롤본체의 표면에 형성된 도금부
    를 포함하고,
    상기 도금부에 요철패턴이 형성된 압연롤.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도금부는 크롬이나, 니켈, 크롬 합금, 니켈 합금 또는 크롬과 니켈의 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 압연롤.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도금부는 20㎛ 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 압연롤.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 요철패턴은 조도 스큐니스가 음(-)의 값을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 압연롤.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 요철패턴의 조도 스큐니스는 -0.5 이하인 것을 특징으로 하는 압연롤.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 요철패턴의 깊이가 10 ~ 15㎛인 것을 특징으로 하는 압연롤.
  7. 롤본체의 표면에 도금부를 형성하는 단계;
    상기 도금부에 마스킹 막을 형성하는 단계;
    상기 마스킹 막에 패턴을 형성시키는 단계; 및
    상기 패턴을 에칭 용액으로 식각하여 상기 도금부에 요철패턴을 부여하는 단계
    를 포함하는 압연롤의 표면 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 도금부를 형성하는 단계는 금속 이온을 전착시켜 도금하는 것을 특징으로 하는 압연롤의 표면 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마스킹 막은 수지를 도포한 후 건조시켜 형성되고,
    상기 패턴은 레이저로 형성되는 것을 특징으로 하는 압연롤의 표면 처리 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 마스킹 막은 감광액을 도포한 후 건조시켜 형성되고,
    상기 패턴은 포토 마스크를 사용한 노광 처리로 형성되는 것을 특징으로 하는 압연롤의 표면 처리 방법.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 압연롤에 의해 압연되어 상기 압연롤의 요철패턴에 대응하는 요철압흔이 표면에 형성되고,
    상기 요철압흔은 조도 스큐니스가 양(+)의 값을 갖도록 형성되며,
    상기 요철압흔의 돌출부 사이에 형성되어 오일이 잔류할 수 있는 오일 포켓의 단면적이 적어도 450n㎡이고,
    변형율 5%로 가공한 후 장파장 파상도(Wsa1-5)가 0.35㎛ 이하인 도금강판.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 요철압흔의 조도 스큐니스가 적어도 0.4인 것을 특징으로 하는 도금강판.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 압연롤에 의한 압연시 압하력은 200톤 이상인 것을 특징으로 하는 도금 강판.
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