WO2020130640A1 - 합금 코팅강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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정재인
이경황
정용화
김태엽
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Definitions

  • heat treatment may be performed at a temperature of 300 to 450°C.

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Abstract

강판; 및 상기 강판 상에 위치하는 Al-Mg-Si-Zn 합금층을 포함하고, 상기 Al-Mg-Si-Zn 합금층은 Mg-Zn 합금상을 포함하며, 상기 Mg-Zn 합금상은, MgZn2 및 Mg2Zn11를 포함하고, MgZn, Mg21Zn25, Mg51Zn20 및 Mg2Zn3 중에서 1종 이상을 더 포함하는 합금 코팅강판이 소개된다.

Description

합금 코팅강판 및 그 제조방법
본 발명은 합금 코팅강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 내식성과 희생방식성을 향상시킬 수 있는 합금 코팅강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
철은 풍부한 자원과 우수한 특성으로 인해 산업적으로 가장 많이 이용되는 금속이다. 철은 많은 장점에도 불구하고 산소 또는 물과 전기화학적인 반응을 일으켜 철 이온이 용출하는 부식이 발생하여 성능이 낮아지는 단점을 가지고 있다. 철의 부식으로 발생하는 녹은 다양한 화학양론의 산화물 및 수산화물로 이루어지며 시간이 지나면서 지속적으로 산화가 일어나는 것이 철의 특징 중의 하나이다. 철은 여러 가지 형태로 가공하여 사용되는데, 자동차나 건자재 및 가전 제품의 경우, 냉간 압연된 강판 즉, 냉연강판이 주로 이용되고 있다.
강판의 부식을 방지하기 위한 방법으로 대표적인 것이 강판의 표면에 다른 금속을 도금하는 것이다. 도금 피막의 종류는 희생방식형 피막과 차단방식형 피막으로 나눌 수 있다. 희생방식형 피막에는 아연이나 마그네슘, 알루미늄 등과 같이 철보다 산화가 용이하고, 녹이 발생하기 쉬운 금속을 피복하는 것으로 피복한 금속이 우선적으로 부식되어 강판을 보호해 준다. 차단방식형 피막은 납이나 주석 등 부식이 되지 않는 금속으로 철을 피복하여 물과 산소가 철에 도달하지 않도록 차단하는 것이다.
현재 강판의 부식을 방지하기 위해 가장 널리 사용되는 방법은 아연도금이다. 아연도금 강판이 개발된 이후 내식성 향상을 위한 다양한 노력이 진행되었는데 그 중의 하나가 아연 합금을 피복하는 것이다. 합금을 이용한 고내식성 물질계로는 Zn-Al, Zn-Ni, Zn-Fe, Zn-Al-Mg 등이 있다. 이러한 아연 또는 아연합금도금 강판은 자동차를 비롯하여 건자재 및 가전제품에 폭넓게 이용되고 있다.
알루미늄 또한 강판의 부식 방지용으로 사용되고 있는데, 알루미늄은 아연과는 달리 그 응용분야가 더욱 다양하다. 알루미늄 피막은 색상이 미려하고 내식성 및 내열성이 우수하여 화장품 케이스나 액세서리 등의 장식용 피막은 물론 반도체의 도전막, 자성재료나 강판의 보호피막, 온열 계통의 가전제품, 자동차용 머플러 등에 이용되고 있다.
알루미늄 피막은 진공코팅이나 전기도금 또는 용융도금 방법을 이용하여 제조한다. 그러나 전기도금의 경우는 그 효율이 낮아 생산성이 떨어지기 때문에 대부분 용융도금법과 진공코팅 방법을 이용하고 있다.
알루미늄 도금강판은 내식성이 우수한 반면 피막에 결함이 발생하면 그 부위에서 집중적으로 부식이 발생하는 단점이 있는데, 이는 알루미늄이 아연에 비해 희생방식성이 떨어지기 때문이다. 따라서 용융 알루미늄 도금강판의 경우 두께를 15㎛ 이상으로 두껍게 하여 이를 극복하고 있다. 용융 알루미늄 도금강판은 또한 고온에서 공정이 이루어지므로 계면에 Al-Fe 합금이 만들어지면서 가공성이 떨어지는 단점이 있다.
진공코팅을 이용한 알루미늄 피막은 대부분의 용도에서는 두께를 얇게 하여 응용이 되고 있으며 내식성 코팅에 있어서도 수 미크론 정도의 두께로 코팅하는 것이 일반적이다.
알루미늄 피막의 경우, 두께가 수 미크론 이하가 되면 염수분무시험에서 72시간 정도에서 적청이 발생한다. 따라서 알루미늄을 내식성 코팅으로 강판에 적용하기 위해서는 특성 향상이 필요하다. 또한, 아연에 비해 희생방식 특성이 떨어지기 때문에 한번 적청이 발생하면 짧은 시간에 표면 전체로 퍼져가는 단점이 있다. 이에, 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 연구가 시급한 실정이다.
내식성과 희생방식성을 향상시킬 수 있는 합금 코팅강판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 합금 코팅강판은 강판; 및 상기 강판 상에 위치하는 Al-Mg-Si-Zn 합금층;을 포함하고, 상기 Al-Mg-Si-Zn 합금층은 Mg-Zn 합금상을 포함하며, 상기 Mg-Zn 합금상은, MgZn2 및 Mg2Zn11를 포함하고, MgZn, Mg21Zn25, Mg51Zn20 및 Mg2Zn3 중에서 1종 이상을 더 포함한다.
상기 Al-Mg-Si-Zn 합금층은, Al-Mg 합금상 및 Mg-Si 합금상 중에서 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 Al-Mg-Si-Zn 합금층은, 전체 100 중량%에 대하여, 1 내지 45 중량%의 Zn을 포함할 수 있다.
상기 Al-Mg-Si-Zn 합금층은, 전체 100 중량%에 대하여, 5 내지 30 중량%의 Mg를 포함할 수 있다.
상기 Al-Mg-Si-Zn 합금층은, Al-Mg 합금상 및 Mg-Si 합금상 중에서 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 Al-Mg 합금상은, Al3Mg2 및 Al12Mg17 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 Mg-Si 합금상은, Mg2Si를 포함할 수 있다.
상기 강판 및 상기 Al-Mg-Si-Zn 합금층 사이에 위치하는 Al-Fe-Si 합금층;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 합금 코팅강판 제조방법은 Al 및 Si를 포함하는 도금층이 형성된 도금강판을 마련하는 마련단계; 상기 도금층 상에 Mg가 포함된 Mg 코팅층을 형성시키는 제1코팅단계; 상기 Mg 코팅층 상에 Zn이 포함된 Zn 코팅층을 형성시키는 제2코팅단계; 및 상기 Mg 코팅층 및 Zn 코팅층이 형성된 도금강판을 열처리하여 상기 Mg 및 상기 Zn을 상기 도금층으로 확산시키는 열처리단계;를 포함한다.
상기 마련단계에서, 상기 도금강판은 용융 알루미늄 도금강판일 수 있다.
상기 제1코팅단계 및 상기 제2코팅단계에서, 물리기상증착(PVD)을 이용하여 상기 Mg 코팅층 및 상기 Zn 코팅층을 형성시킬 수 있다.
상기 열처리단계에서, 300 내지 450℃의 온도로 열처리할 수 있다.
상기 열처리단계에서, 5 내지 600초 동안 열처리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 합금 코팅강판 및 그 제조방법에 따르면 Mg-Zn 합금상이 포함된 Al-Mg-Si-Zn 합금층을 형성하여 내식성과 희생방식성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 합금 코팅 강판의 제조에 사용될 수 있는 연속코팅 장치의 개략적인 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 합금 코팅강판의 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 합금 코팅강판의 글로우 방전 분광 분석 결과이다. 도 3(a)는 Zn 함량이 1.2 중량%, 도 3(b)는 Zn 함량이 2.6 중량%, 도 3(c)는 Zn 함량이 7.9 중량%인 코팅 강판의 글로우 방전 분광 분석결과이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 합금 코팅강판의 X-선 회절 분석 결과이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 합금 코팅강판의 염수분무시험 결과이다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는" 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다.
보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
최근, 용융알루미늄 도금강판이 갖는 문제점을 해결하기 위해 실리콘이 함유된 용융알루미늄 도금강판에 마그네슘을 첨가하여 내식성과 함께 희생방식성을 향상시키고자 하는 연구가 진행되고 있다.
일 예로, 용융도금으로 Al-Mg-Si 도금강판을 제조하여 내식성이 우수한 코팅강판을 제조하려는 연구가 있다. 그러나 용융도금 방식으로 제조하는 경우, Mg 함량 제어에 한계가 있고 20g/m2 이하 박도금의 경우 내식성이 급격히 떨어지는 단점이 있다. 또한, Mg2Si 합금상이 내식성 향상의 역할을 하는 것으로 알려져 있으나 이 경우 Mg이 6% 내외의 좁은 범위에서만 특성이 향상되는 문제가 있다.
Al-Mg-Si 도금강판은 Mg2Si상이 도금층에 형성되어 우수한 내식성을 갖는 것으로 알려져 있다. Mg2Si상은 도금층 내에 면적비로 0.5% 이상, 및 30% 이하, Mg2Si상의 장경은 10 ㎛ 이하일 때 Al-Mg-Si 도금강판의 내식성이 향상되는 것으로 보고된 바 있다. 그러나, 용융도금 방법으로 제작되는 Al-Mg-Si 도금강판은 제작 공정상 Mg 함량 조절에 한계가 있기 때문에 일정 함량 이상의 Mg 함량(약 15% 이상)을 갖는 Al-Mg-Si 도금강판을 제작하는 것이 용이하지 않다. Al-Mg-Si 도금강판의 Mg 함량 한계와 높은 공정 온도로 금속간화합물인 Mg2Si상 이외의 Al3Mg2상 또는 Al12Mg17상은 Al-Mg-Si 합금층 내에서 형성되기 어렵다.
또 다른 예로, 알루미늄이 코팅된 기판을 진공 중에서 350℃ 이상, 및 500℃ 이하로 가열한 상태에서 Mg를 증착하여 Al-Mg 합금층을 형성하는 방법과 용융알루미늄 도금강판에 물리기상증착으로 Mg를 코팅한 후 열처리하는 방법에 관한 연구가 있다. 그러나 이 방법들은 진공 중에서 고온으로 가열된 기판에 Mg를 증착하므로 증기의 손실이 발생할 수 있으며 Al-Mg-Si 층에 대해서는 금속간화합물 생성 또는 금속간화합물에 따른 특성변화 자료를 제시하지 않고 있다.
상술한 용융알루미늄 도금강판이 갖는 문제점 및, Al-Mg 합금 강판의 문제점을 해결하기 위해 물리기상증착을 이용하여 용융알루미늄 강판 상에 Mg를 코팅하고 확산 열처리를 실시하여 Mg 함량은 높이고 도금층에 금속간화합물을 형성하여 희생방식성을 향상한 Al-Mg-Si 코팅강판이 개발되었다. 개발된 코팅강판은 Mg을 용융알루미늄 도금강판 위에 물리기상증착 방법으로 코팅하기 때문에 Al-Mg-Si 코팅층의 Mg 함량 제어에 한계가 없고 다양한 코팅층의 구조를 제작하는 것이 가능하다. 실리콘이 함유된 용융알루미늄 도금강판에 Mg을 증착하여 열처리를 통해 합금 피막을 형성하여 희생방식성을 부여함과 동시에, 얇은 두께에서도 고내식성 특성을 가지는 합금코팅 강판을 제공한다.
본 발명은 Al-Mg-Si 코팅강판에 Zn를 첨가하여 내식성이 향상된 고내식 강판과 그 제조 방법을 제공한다. 구체적으로 Al, 및 Si를 포함하는 도금층을 포함하는 알루미늄 도금 강판 위에 Mg, 및 Zn를 물리기상증착으로 코팅하고 확산 열처리를 실시함으로써 도금층 내에 금속간화합물과 고용된 Mg, 및 Zn가 존재하여 코팅강판의 내식성과 희생방식성을 향상할 수 있다.
합금 코팅강판 제조방법
본 발명의 일 실시예에 의한 합금 코팅강판 제조방법은 Al 및 Si를 포함하는 도금층이 형성된 도금강판을 마련하는 마련단계, 도금층 상에 Mg가 포함된 Mg 코팅층을 형성시키는 제1코팅단계, Mg 코팅층 상에 Zn이 포함된 Zn 코팅층을 형성시키는 제2코팅단계 및 Mg 코팅층 및 Zn 코팅층이 형성된 도금강판을 열처리하여 Mg 및 Zn을 도금층으로 확산시키는 열처리단계를 포함한다.
먼저, 마련단계에서는 Al 및 Si를 포함하는 도금층이 형성된 도금강판을 마련한다. 도금강판은 용융 알루미늄 도금강판일 수 있다. 구체적으로 도금층은 전체 100 중량%에 대하여, 88 내지 90 중량%의 Al, 8 내지 10 중량%의 Si 및 5 중량% 이하의 Fe를 포함할 수 있다.
도금층은 강판 상에 형성된 Al-Fe-Si 합금층 및 Al-Fe-Si 합금층 상에 형성된 Al-Si층을 포함할 수 있다. Al-Fe-Si 합금층은 도금강판의 제조 시, 도금강판의 Fe가 도금층으로 확산되어 형성된 것일 수 있다.
다음으로, 제1코팅단계에서는 도금층 상에 Mg가 포함된 Mg 코팅층을 형성시킨다. 이때, Mg의 코팅은 물리기상증착(PVD)으로 수행되는 것일 수 있다. 구체적으로, 전자기부양 물리기상증착(EML-PVD)으로 수행되는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니고, 전자빔 증발장치, 열 증발장치, 스퍼터링 소스, 음극 아크 소스 등 물리적인 방법으로 Mg의 증착이 가능하다면 다양한 방법을 채용하여 Mg를 코팅할 수 있다.
다음으로, 제2코팅단계에서는 Mg 코팅층 상에 Zn이 포함된 Zn 코팅층을 형성시킨다. 이때, Zn의 코팅은 물리기상증착(PVD)으로 수행되는 것일 수 있다. 구체적으로, 전자기부양 물리기상증착(EML-PVD)으로 수행되는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니고, 전자빔 증발장치, 열 증발장치, 스퍼터링 소스, 음극 아크 소스 등 물리적인 방법으로 Zn의 증착이 가능하다면 다양한 방법을 채용하여 Zn을 코팅할 수 있다.
다음으로, 열처리단계에서는 Mg 코팅층 및 Zn 코팅층이 형성된 도금강판을 열처리하여 Mg 및 Zn을 도금층으로 확산시킨다. 유도가열 장치를 이용하여 열처리할 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니고, 적절한 다른 열처리 수단을 채용할 수 있다.
구체적으로, 300 내지 450℃의 온도로 열처리할 수 있으며, 5 내지 600초 동안 열처리할 수 있다.
열처리에 의해 Mg 및 Zn을 도금층으로 확산시킴으로 인해 열처리 후, Al-Mg-Si-Zn 합금층이 형성된다. Al-Mg-Si-Zn 합금층은 Mg-Zn 합금상을 포함하며, Al-Mg 합금상 및 Mg-Si 합금상 중에서 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
Mg-Zn 합금상은 MgZn2 및 Mg2Zn11를 포함하고, MgZn, Mg21Zn25, Mg51Zn20 및 Mg2Zn3 중에서 1종 이상을 더 포함한다.
Al, Mg, Si 및 Zn이 포함된 도금욕에 강판을 침지시켜 용융 도금을 실시하는 것이 아니라, 도금강판 상에 Mg 코팅층 및 Zn 코팅층을 증착시킨 다음 열처리하는 방식으로 제조하기 때문에 Mg-Zn 합금상 중에서 안정한 형태의 MgZn2 및 Mg2Zn11은 물론이고, 비교적 불안정한 상인 MgZn, Mg21Zn25, Mg51Zn20 및 Mg2Zn3 중에서 1종 이상을 더 포함하는 것이다.
이외에, Al-Mg 합금상은 Al3Mg2 및 Al12Mg17 중에서 1종 이상을 포함할 수 있고, Mg-Si 합금상은 Mg2Si를 포함할 수 있다.
도 1은 합금 코팅강판의 제조에 사용될 수 있는 연속코팅 장치의 모식도이다. 다만, 이는 본 발명의 일 실시예에 의한 예시일 뿐 이에 한정하는 것은 아니다.
도 1에 개시된 장치는 대기 중에서 용융알루미늄 도금강판(17)을 공급하는 강판 공급장치(11), 진공 중에서 강판을 전처리할 수 있는 역마그네트론 스퍼터링 소스(Inverse Magnetron Source)(12), 전처리 후에 Mg 및 Zn를 코팅하는 물리기상증착(physical vapor deposition: PVD) 장치(13), 그리고 대기 중으로 배출된 강판을 열처리할 수 있는 유도가열 장치(14), 열처리된 코팅강판을 다시 되감는 강판 배출장치(15)로 구성되어 있다.
물리기상증착 장치(13)는 전자기부양(electromagnetic levitation; EML) 소스일 수 있다. 역마그네트론 스퍼터링 소스(12)와 물리기상증착 장치(13)는 진공용기(16) 내에 설치되어 운용될 수 있다.
우선, 용융 알루미늄 도금강판(17)을 준비하고, 도금강판의 표면 위에 묻어 있는 방청유와 같은 잔류 오일을 제거하기 위해 알칼리 탈지를 실시할 수 있다.
이후, 도금강판을 강판 공급장치(11)를 통해 이송시키면서 진공용기(16)에 공급한다. 이 후, 진공용기(16) 내에 설치된 역마그네트론 스퍼터링 소스(12)에 전력을 인가하여 도금강판의 표면 청정을 실시할 수 있다.
청정을 완료한 후, 계속해서 도금강판을 이송시키면서 진공용기(16) 내에 설치된 전자기부양 소스(13)를 통해 도금층 상에 Mg 및 Zn를 진공 코팅할 수 있다. Mg 및 Zn 코팅은 2층 형태와 동시 코팅에 의해 형성될 수 있다.
코팅이 완료된 후, 계속해서 도금강판을 이송시켜 대기 중으로 배출 한 뒤, 대기중에서 유도가열장치(14)를 이용하여 일정 온도 및 시간으로 열처리할 수 있다. 열처리가 완료된 후, 계속해서 강판을 이송시켜 제조된 합금 코팅강판을 수득할 수 있다.
합금 코팅강판
본 발명의 일 실시예에 의한 합금 코팅강판은 도 2를 참조할 때, 강판 및 강판 상에 위치하는 Al-Mg-Si-Zn 합금층을 포함하고, Al-Mg-Si-Zn 합금층은 Mg-Zn 합금상을 포함하며, Mg-Zn 합금상은 MgZn2 및 Mg2Zn11를 포함하고, MgZn, Mg21Zn25, Mg51Zn20 및 Mg2Zn3 중에서 1종 이상을 더 포함한다.
Mg-Zn 합금상 중에서 안정한 형태의 MgZn2 및 Mg2Zn11은 물론이고, 비교적 불안정한 상인 MgZn, Mg21Zn25, Mg51Zn20 및 Mg2Zn3 중에서 1종 이상을 더 포함한다. 이는 도금강판 상에 Mg 코팅층 및 Zn 코팅층을 증착시킨 다음 열처리하는 방식으로 합금 코팅강판을 제조하는 방식에 기인할 수 있다. 이와 같은 Mg-Zn 합금상의 존재에 따라 코팅강판의 내식성과 희생방식성이 향상될 수 있다.
이외에 Al-Mg-Si-Zn 합금층은 Al-Mg 합금상 및 Mg-Si 합금상 중에서 1종 이상을 더 포함할 수 있다. Al-Mg 합금상은 Al3Mg2 및 Al12Mg17 중에서 1종 이상을 포함할 수 있고, Mg-Si 합금상은 Mg2Si를 포함할 수 있다.
Al-Mg-Si-Zn 합금층은 전체 100 중량%에 대하여, 40 내지 80 중량%의 Al, 15 내지 30 중량%의 Mg, 1 내지 10 중량%의 Si 및 1 내지 20 중량%의 Zn을 포함할 수 있다. Zn이 45 중량%를 초과할 경우, Zn이 과도하여 Zn-Mg 금속간화합물이 양이 증가하고 표면 흑변, 내식성 감소 등의 문제가 발생할 수 있다.
Al 및 Si를 포함하는 도금층이 형성된 도금강판 상에 Mg 코팅층 및 Zn 코팅층을 형성시킨 다음 열처리하여 제조함에 따라 도금강판의 Fe가 도금층에 일부 확산되어 강판 및 Al-Mg-Si-Zn 합금층 사이에 Al-Fe-Si 합금층이 위치할 수 있다.
이외, 합금 코팅강판에 대한 설명은 상기한 합금 코팅강판 제조방법에 대한 설명으로 대신하기로 한다.
이하 본 발명의 구체적인 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
(1) 합금 코팅강판의 제조
[실시예 1] Al 및 Si를 포함하는 도금층이 형성된 용융 알루미늄 도금강판 상에 물리기상증착(PVD)을 이용하여 Mg 코팅층 및 Zn 코팅층을 형성시킨 다음 열처리 온도 400℃를 기준으로 300 초간 열처리를 실시하였다. Zn은 열처리 후, 생성된 Al-Mg-Si-Zn 합금층을 기준으로 1.2 중량%였다.
[실시예 2] Zn이 2.6 중량%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 제조하였다.
[실시예 3] Zn이 5.0 중량%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 제조하였다.
[실시예 4] Zn이 8.0 중량%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 제조하였다.
[실시예 5] Zn이 10.0 중량%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 제조하였다.
[실시예 6] Zn이 15.0 중량%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 제조하였다.
[실시예 7] Zn이 42.6 중량%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 제조하였다.
[비교예 1] Zn 코팅층을 형성시키지 않은 채, 열처리를 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 제조하였다.
(2) 합금 코팅강판의 미세구조 변화 관찰
도 3은 Zn 함량에 따른 코팅층 조성을 글로우 방전 분광기로 분석한 결과이다. 도 3(a)는 Zn 함량이 1.2 중량%, 도 3(b)는 Zn 함량이 2.6 중량%, 도 3(c)는 Zn 함량이 7.9 중량%인 코팅 강판의 글로우 방전 분광 분석결과이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 열처리 시간 400℃에서 300 초간 실시하면 Mg 및 Zn의 확산이 일어나 알루미늄 도금층으로 확산된다. Mg 및 Zn의 확산 깊이는 약 3㎛였다.
한편, 도 4는 Zn 중량%에 따른 X-선 회절 분석결과로 Zn 함량에 관계없이 Al-Mg, Mg-Si 합금상이 형성된 것을 알 수 있다. Mg-Zn 합금상은 30°이하에서 MgZn, MgZn2, Mg21Zn25 등의 형태로 관찰된다. Zn 함량이 낮을수록 X-선 회절 분석결과에서 Mg-Zn 합금상의 세기가 Al-Mg 합금상 및 Mg-Si 합금상의 세기보다 작은 것을 확인할 수 있다.
(3) 합금 코팅강판의 내식성 평가
도 5는 Zn가 함유되지 않은 Al-Mg-Si(비교예 1) 코팅강판과 Zn가 1.2 중량% 함유된 Al-Mg-Si-Zn 코팅강판(실시예 1)의 염수분무시험 결과를 보여준다. 염수분무시험은 ASTM B-117에 따라 실시하였다.
도 5 및 표 1과 같이, Zn가 함유되지 않은 코팅강판은 2700시간 후에 시편 전체로 적청이 확산된 것을 확인할 수 있다. Zn가 1.2 중량% 함유된 코팅강판은 2700시간 후에도 적청이 시편 전면적으로 확산되지 않은 것을 확인할 수 있다. 실시예 3, 5, 6은 4500시간 후에도 실시예 1보다 적청 면적이 작은 것을 확인할 수 있다. 실시예 7은 Zn 함량이 42.6 질량%로 실시예 중 가장 낮은 내식성을 보였다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 Zn 함량이 높아지면 금속간화합물이 증가하여 흑변 및 내식성 저하 현상에 의한 것으로 판단된다.
Figure PCTKR2019018027-appb-T000001
본 발명은 상기 구현예 및/또는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현예 및/또는 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (13)

  1. 강판; 및
    상기 강판 상에 위치하는 Al-Mg-Si-Zn 합금층;을 포함하고,
    상기 Al-Mg-Si-Zn 합금층은 Mg-Zn 합금상을 포함하며,
    상기 Mg-Zn 합금상은,
    MgZn2 및 Mg2Zn11를 포함하고,
    MgZn, Mg21Zn25, Mg51Zn20 및 Mg2Zn3 중에서 1종 이상을 더 포함하는 합금 코팅강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Al-Mg-Si-Zn 합금층은,
    Al-Mg 합금상 및 Mg-Si 합금상 중에서 1종 이상을 더 포함하는 합금 코팅강판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Al-Mg-Si-Zn 합금층은,
    전체 100 중량%에 대하여, 1 내지 45 중량%의 Zn을 포함하는 합금 코팅강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Al-Mg-Si-Zn 합금층은,
    전체 100 중량%에 대하여, 5 내지 30 중량%의 Mg를 포함하는 합금 코팅강판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Al-Mg-Si-Zn 합금층은,
    Al-Mg 합금상 및 Mg-Si 합금상 중에서 1종 이상을 더 포함하는 합금 코팅강판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 Al-Mg 합금상은,
    Al3Mg2 및 Al12Mg17 중에서 1종 이상을 포함하는 합금 코팅강판.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 Mg-Si 합금상은,
    Mg2Si를 포함하는 합금 코팅강판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 강판 및 상기 Al-Mg-Si-Zn 합금층 사이에 위치하는 Al-Fe-Si 합금층;을 더 포함하는 합금 코팅강판.
  9. Al 및 Si를 포함하는 도금층이 형성된 도금강판을 마련하는 마련단계;
    상기 도금층 상에 Mg가 포함된 Mg 코팅층을 형성시키는 제1코팅단계;
    상기 Mg 코팅층 상에 Zn이 포함된 Zn 코팅층을 형성시키는 제2코팅단계; 및
    상기 Mg 코팅층 및 Zn 코팅층이 형성된 도금강판을 열처리하여 상기 Mg 및 상기 Zn을 상기 도금층으로 확산시키는 열처리단계;를 포함하는 합금 코팅강판 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마련단계에서,
    상기 도금강판은 용융 알루미늄 도금강판인 합금 코팅강판 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1코팅단계 및 상기 제2코팅단계에서,
    물리기상증착(PVD)을 이용하여 상기 Mg 코팅층 및 상기 Zn 코팅층을 형성시키는 합금 코팅강판 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 열처리단계에서,
    300 내지 450℃의 온도로 열처리하는 합금 코팅강판 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 열처리단계에서,
    5 내지 600초 동안 열처리하는 합금 코팅강판 제조방법.
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