KR100435473B1

KR100435473B1 - 내표면 부식성이 우수한 합금전기도금강판 제조방법

Info

Publication number: KR100435473B1
Application number: KR10-1999-0061563A
Authority: KR
Inventors: 박흥수; 한국진; 김영근
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2004-06-10
Also published as: KR20010058085A

Abstract

본 발명은 아연-철(Zn-Fe) 합금전기도금강판의 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 제품표면결함의 발생을 막으면서 아연-철 도금층내의 철 함량을 14-20%로 높여서 내표면부식성을 개선할 수 있는 도금방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

Zn⁺²이온의 농도:56∼60g/ℓ, Fe⁺²이온의 농도:11∼13g/ℓ, Fe⁺³이온의 농도:1.0g/ℓ이하, Cl^-이온의 농도:220∼240g/ℓ, 유기첨가제:1.5∼2.5이고 pH:1.5∼2.5이고 용액의 온도가 50∼60℃인 도금욕에 스트립을 75∼90mpm의 라인속도로 통과시켜 철함량이 14∼20%의 아연-철 도금층을 형성하는 것을 포함하여 이루어지는 내표면부식성이 우수한 아연-철 합금도금강판의 제조방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

Description

내표면 부식성이 우수한 합금전기도금강판 제조방법{Method for Manufacturing alloy plating strip having superior surface corrosion resistance}

본 발명은 아연-철(Zn-Fe) 합금전기도금강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제품표면결함의 발생을 막으면서 아연-철 도금층내의 철 함량을 14-20%로 높여서 내표면부식성을 개선할 수 있는 도금방법에 관한 것이다.

아연-철 합금 전기도금강판은 주로 자동차 외판용으로 사용되며, 가장 중요한 특성이 내표면부식성이다. 내표면부식성은 아연-철 합금층내의 철함량이 14-20%로 유지될때에 가장 좋은 것으로 알려져 있다. 아연-철 합금층내의 철함량은 도금조건과 밀접한 관계가 있다.

그런데, 종래의 아연-철 합금도금강판의 제조방법으로는 도금층내에 철의 함량을 13% 정도 밖에 올리지 못하고 있다. 간혹, 도금층내에 철함량을 14-20%정도로 높아지는 경우도 있는데, 이는 전체생산량중의 3%정도에 불과하다. 그 만큼 아연-철 도금층내에 철함량을 14% 이상으로 높일 수 있는 완성도 있는 조업조건의 도출은 어려운 실정이다.

아연-철 합금도금강판의 조업조건은 용액의 조성, 용액의 pH, 라인속도(강판의 도금욕내 이송속도)등이 있는데, 이들의 엄밀한 제어를 통해 아연-철 도금층내에 철함량을 높일 수 있는 것이다. 실제 라인속도를 높이면 아연-철 도금층내에 철함량이 높아지기도 하는데, 그렇게 되면 도전롤 고무의 부풀음으로 아킹(Arcing)이 발생하여 제품표면에 또 다른 결함이 유발할 수 있다. 즉, 라인속도가 높아지면 용액의 온도가 상승하게 되어 도전롤에서 고무부분이 부풀어 오르게 되고, 이에 따라 스트립과의 이격 공간의 발생으로 아크 스폿(Arc Spot)이 발생하여 제품표면에 치명적인 결함을 생기게 한다. 또한, Fe(OH)₃을 주성분으로 하는 슬러지가 발생되어 도금층내에 철함량의 상향에 장애가 된다.

본 발명은 제품표면의 결함발생 없이 아연-철 합금도금층내에 철함량을 안정적으로 확보할 수 있는 도금방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 아연-철 합금도금강판의 Fe%함량과 내표면부식성과의 관계를

나타내는 그래프

도 2는 라인속도와 전류밀도와의 상관관계를 나타내는 그래프

도 3은 라인속도와 아연-철 합금도금강판의 Fe함량과의 관계를

나타내는 그래프

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 아연-철 합금도금강판의 제조방법은, Zn⁺²이온의 농도:56∼60g/ℓ, Fe⁺²이온의 농도:11∼13g/ℓ, Fe⁺³이온의 농도:1.0g/ℓ미만, Cl^-이온의 농도:220∼240g/ℓ, 유기첨가제:1.5∼2.5이고 pH:1.5∼2.5이고 용액의 온도가 50∼60℃인 도금욕에 스트립을 75∼90mpm의 라인속도로 통과시켜 철함량이 14∼20%인 아연-철 도금층을 형성하는 것을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 아연-철 합금도금층내의 철함량을 14-20%로 하기 위한 도금방법을 제공하는데 그 특징이 있다. 아연-철 합금도금층내의 철함량이 14%가 되어야 내표면부식성을 확보할 수 있으며 20%를 넘으면 도금층파우더링이 발생할 우려가 있다.

Zn⁺²의 농도는 56∼60g/ℓ이 되도록 하는데, 이는 56g/ℓ 미만의 경우 Zn도금층의 형성이 저하되어 도금층 파우더링이 발생할 우려가 있으며, 60g/ℓ을 초과하는 경우에는 도금용액중의 Fe⁺²보다 먼저 도금에 참여하는 Zn⁺²이온의 과다로 도금층내 철함량의 확보에 어려움이 있기 때문이다.

Fe⁺²이온의 농도는 11∼13g/ℓ로 하는데, 이는 11g/ℓ미만의 경우 용액중 Fe이온의 농도비가 적기 때문에 도금층내 철함량을 14∼20%로 하기 어려우며, 13g/ℓ를 초과하는 경우 도금층내 철함량의 과다로 도금층의 파우더링이 발생하기 때문이다.

Fe⁺³이온이 도금용액중에 다량 존재하면 용존산소에 의해 산화되어 아래 화학식(1)과 같이 Fe(OH)₃을 주성분으로 하는 슬러지가 생성되어 도금층내 철함량의 확보에 방해가 되므로, Fe⁺³이온의 농도는 1g/ℓ미만으로 하는 것이 바람직하다.

Fe⁺²→ Fe⁺³+ e^-, Fe⁺³+ 3OH → Fe(OH)₃

도금용액중에 Fe⁺³이온의 농도를 1g/ℓ미만으로 유지하기 위해서는 도금용액에 Fe분말 및 HCl을 투입하여 화학식(2)와 같이 Fe⁺³를 Fe⁺²로 환원시키는 방법이 있다.

Fe분말 → Fe⁺²↑+ 2e^-

2Fe⁺³↓ + Fe⁺²+2e^-→ 3Fe⁺²

Cl^-이온은 도금용액내에 철함량확보에 도움을 주는 인자로서 Cl^-의 첨가로 저전류밀도에서도 철함량의 확보가 용이한데 이를 위해서는 220∼240g/ℓ의 첨가가 바람직하다. 240g/ℓ를 넘는 경우에는 도금층의 파우더링이 발생하기 때문이다.

유기첨가제(USS-P)는 도금반응시 석출과 전압을 크게 하기 때문에 도금조직을 미세화하는 것은 물론, 도금층내의 철함량 확보에 유리하게 작용하는 유기물로서 그 첨가량은 1.5∼2.5g/ℓ로 하는 것이 좋다. 1.5g/ℓ미만의 경우 철함량의 확보가 곤란하며, 2.5g/ℓ를 초과하는 경우 슬러지 발생이 증가하여 농도불균일, 폐수처리부하가 증대되는 문제가 있다.

또한, 도금용액의 pH는 1.5∼2.5가 바람직한데, 이는 1.5미만의 경우 용액중 슬러지 발생은 감소하나 도금줄무늬 결함발생이 용이하고 양극의 화학적 소모량이 증가하여 용액농도가 불균일해지며, 2.5를 초과하는 경우 슬러지 발생이 증가하여 농도불균일, 폐수처리부하 증대등을 가져온다.

도금용액의 온도는 50∼60℃로 하는 것이 바람직한데, 이는 온도가 50℃미만의 경우 KCl이 석출될 우려가 있고 60℃를 초과할 경우 도전롤의 고무가 부풀어 아킹(Arching)이 발생할 가능성이 있기 때문이다.

라인속도(Line Speed)는 전류밀도와 직접적인 관계를 가지는 인자로서 도 2에서와 같이, 라인속도가 상승함에 따라 전류밀도가 상승함을 알 수 있다. 또한, 도금층내 철함량을 14∼20%로 유지하기 위해서는 도 3에서와 같이 라인속도를 75ppm이상에서 작업할 필요가 있으나, 90mpm을 초과할 경우 한계전류밀도에서 작업이 이루어져 파우더링의 발생할 우려가 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표 1과 같은 도금조건으로 도금을 행한 다음, 도금층중의 Fe 함량 및 도금층 파우더링성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

구분	도금용액(g/ℓ)	pH	유기첨가제	라인속도	용액온도	전류밀도
구분	Zⁿ⁺²	pH	유기첨가제	라인속도	용액온도	전류밀도	Fe⁺²	Fe⁺³	Cl^-
비교예1	54	9	3.0	200	0.5	0.5	60	45	36
비교예2	55	10	3.0	210	1.0	1.0	65	45	39.2
발명예1	56	11	1.0	220	1.5	1.5	75	50	45.2
발명예2	57	12	0.8	230	1.5	1.5	75	52	45.2
발명예3	58	12	0.7	230	2.0	2.0	80	54	48.2
발명예4	59	12	0.7	230	2.0	2.0	80	56	48.2
발명예5	60	13	0.7	240	2.5	2.5	85	60	51.2
비교예3	61	14	0.6	250	3.0	3.0	90	62	54.2
비교예4	62	15	0.6	260	3.0	3.0	90	66	54.2
비교예5	63	16	0.6	270	3.0	3.0	90	70	54.2

구분	Fe함량(%)	도금층 파우더링
비교예1	5.0	미발생
비교예2	9.9
발명예1	14.5
발명예2	15.2
발명예3	15.8
발명예4	18.0
발명예5	20.0
비교예3	21.3	발생
비교예4	22.8
비교예5	25.0

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 조건을 만족하는 경우에는 내표면부식성 확보에 필요한 도금층내 철의 함량이 14∼20%를 만족하며, 파우더링의 발생도 없었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 내표면부식성이 우수하고 도금층 파우더링이 발생되지 않는 아연-철 합금도금층을 갖는 도금강판을 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

Zn⁺²이온의 농도:56∼60g/ℓ, Fe⁺²이온의 농도:11∼13g/ℓ, Fe⁺³이온의 농도:1.0g/ℓ미만, Cl^-이온의 농도:220∼240g/ℓ, 유기첨가제:1.5∼2.5이고 pH:1.5∼2.5이고 용액의 온도가 50∼60℃인 도금욕에 스트립을 75∼90mpm의 라인속도로 통과시켜 철함량이 14∼20%인 아연-철 도금층을 형성하는 것을 포함하여 이루어지는 내표면부식성이 우수한 아연-철 합금도금강판의 제조방법.