KR20040054271A - 마찰특성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속 융융아연도금강판의 제조과정에서 조질압연 후 GA강판을 알칼리용액에 침지 내지는 분사해 줌으로써 우수한 마찰특성을 갖는 GA강판을 제조하는 방법에 관한 것으로, 연속 융융아연도금강판의 제조과정에 있어서, 조질압연 후 GA강판을 알칼리용액에 침지하거나 상기 GA강판 표면에 알칼리용액을 분사하되, 상기 알칼리용액은 탄산나트륨, 탄산칼륨, 규산나트륨, 규산칼륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 인산나트륨 또는 인산칼륨 중에서 임의로 선택된 1종 이상으로 pH가 10 내지 14이고, 용액의 온도가 30 내지 80℃로 조절하고, 상기 GA강판을 상기 알칼리용액에 침지하거나 상기 GA강판 표면에 상기 알칼리용액을 분사하는 시간은 2 내지 10초로 제어되는 것이 바람직하다.
Description
본 발명은 합금화 용융 아연 도금강판(이하 "GA강판"이라 한다)의 마찰특성을 개선하기 위해 연속 용융아연도금공정에서 조질압연한 GA 도금층을 알칼리용액에 침지 내지는 용액을 강판에 분사하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 및 가전용으로 사용되는 GA강판의 마찰특성을 개선하기 위하여 조질압연후 1종 혹은 2종 이상의 알칼리염을 물에 녹인 용액에 GA강판을 침지하거나 용액을 강판에 분사하는 마찰특성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판 제조방법에 관한 것이다.
GA강판은 아연이 녹아 있는 도금욕에 강판을 통과시킨 후 500oC 전후로 열을 가함으로써 얻어지는 아연-철 합금도금강판으로 가격이 저렴하고 내식성, 용접성 등의 품질이 우수하여 자동차 및 가전용으로 그 수요가 계속 증가하고 있다. 그러나, 열에 의한 합금화 과정에서 도금층의 결정립은 커지고 조도는 거칠어지며 높은 열로 인하여 극표층은 산화물이 형성되어 있기 때문에 가공시 마찰저항이 대단히 큰 결점을 가지고 있다. 따라서, 자동차용으로 사용될 경우 가공이 심한 부위에서는 프레스 성형시 강판이 깨지기 때문에 적용이 곤란하다. 이를 해결하기 위하여 미국 특허 US677746, US5468461, US6376433, US6231687, 일본특허 JP2002-012983, JP2001-214182, JP2001-179873~4, JP1996-702871 등은 GA강판 표면에 인산염 피막 혹은 여러 가지 유,무기 윤활처리를 실시하여 표면 윤활성을 부여하고 있으나 이는 제조원가가 많이 들고 작업성 측면에서도 어려운 문제가 있다.
한편 GA강판은 앞에서도 언급한 바와 같이 결정립이 크고 거칠기 때문에 도금층이 형성된 이후 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 롤로 도금층을 눌러 평활하게 해주는 조질압연 공정을 거친다. 이때 윤활성분을 부여하기 위해 기름성분이 2% 이하로 함유된 조질압연유를 뿌려주는데 이후 탈지공정이 없기 때문에 도금층의 결정립 사이에 기름성분이 잔류할 수 있고 이는 후처리 공정에 결함으로 작용하게 된다. 또한 압연시 강한 압하력으로 인하여 도금층은 산화피막을 형성하게 되고 이피막은 가공시 다이와의 저항을 증대시키기 때문에 마찰특성을 나쁘게 만든다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은, 연속 용융아연도금공정에서 조질압연후 알칼리용액을 강판에 침지 내지는 분사해 주는 알칼리염 처리공정을 수행하여 마찰특성이 우수한 GA강판의 제조방법을 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 연속 융융아연도금강판의 제조과정에 있어서, 조질압연후 GA강판을 알칼리용액에 침지하거나 상기 GA강판 표면에 알칼리용액을 분사하되, 상기 알칼리용액은 탄산나트륨, 탄산칼륨, 규산 나트륨, 규산칼륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 인산나트륨 또는 인산칼륨 중에서 임의로 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 마찰특성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 알칼리용액은 pH가 10 내지 14이고, 용액의 온도가 30 내지 80℃인 것이 바람직하다.
본 발명은 GA강판을 알칼리용액에 침지하거나 GA강판 표면에 알칼리용액을 분사하는 시간을 2 내지 10초로 제한하는 것이 바람직하다.
철강에 대한 연속 아연-철 합금도금방법으로는 전기도금법과 용융도금법이 있다. 전기도금은 아연과 철의 금속염을 물에 녹여 전해액으로 만든 다음 외부에서 전기에너지를 가하여 음극인 강판 상에 금속이온을 환원석출시키는 방법으로 도금조직이 미세하고 치밀하며 외관이 미려한 장점이 있으나, 여러 개의 도금조에서 용액을 취급하기 때문에 폐수처리에 부하가 많이 걸리고 전기를 다량 사용하기 때문에 전력비가 많이 소모되는 등 제조원가 및 작업성 측면에서는 불리하다. 이에 반해 용융도금은 아연이 녹아 있는 도금욕을 강판이 통과하여 아연도금을 먼저 실시하고 즉시 500oC 전후의 고온에서 합금화 반응을 시키면 끝나기 때문에 제조가 용이하고 용액을 사용하지 않아 폐수처리 문제가 없으며 원가가 적게 든다.
그러나, 합금화시키기 위해서는 고온이 필요하고 이 과정에서 강판중의 철이 아연도금층으로 확산되어 나와야 하기 때문에 도금층은 여러 가지 상이 혼재하게 된다. 강판과 경계를 이루는 부분은 철 함량 20% 이상의 감마상이 존재하고 중간 부분은 철 11중량%의 델타상, 가장 표층은 철함량 5% 이내의 제에타상 또는 순수 아연인 이타상이 혼재한다. 감마상은 취약하여 가공시 깨지기 쉽기 때문에 가능하면 얇게 형성시킬 필요가 있으며 제에타상이나 이타상은 철함량이 적어 가공시 마찰저항이 크기 때문에 역시 적거나 없어야 한다.
그리고, 열적으로 합금화되었기 때문에 도금결정이 전기도금에 비하여 대단히 조대하고 치밀하지 못하다. 따라서 도금층이 형성된 후 압연을 실시하여 강제로 도금층을 눌러 주는 조질압연 과정을 거치게 된다. 조질압연을 하고 나면 거친 도금층은 눌려져 평탄해 지나 나머지는 원래 상태 그대로 유지된다. 도금층 전체를 평활하게 하기 위하여 조질압연을 심하게 하면 도금층이 깨져 박리량이 많아지고 소지강판의 기계적 성질도 나빠지기 때문에 적당한 압하량이 요구된다. 또한 압력을 받은 도금층은 눌려 평활해지기는 하나 쉽게 산화되어 산화물을 형성하게 된다.
한편, 알칼리 용액은 탈지에 사용되는 것은 물론 도 3 및 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 아연을 용해, 침식시키는 성질이 있다. 알칼리용액의 pH가 10 이상 되면 아연을 침식시키기 때문에 이를 적절하게 이용하면 거친 아연도금층을 평활하게 할 수 있고 산화피막도 제거할 수 있다. 알칼리용액은 여러 가지 알칼리염을 물에 녹여 얻어 진다. 주로 사용되는 것으로는 탄산나트륨(칼륨), 규산 나트륨(칼륨), 수산화나트륨(칼륨), 인산나트륨(칼륨) 등이 있으며 그 밖에 다른 알칼리 금속염도 사용 가능하다.
이들 알칼리염은 한 종류만 사용하거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있고 필요에 따라서는 계면활성제나 소포제 등을 사용할 수도 있다. 단 용액의 pH는 10 이상이어야 하고 온도는 30~80oC가 적당하며 용액에 대한 강판의 침지나 분사 시간은 2~10초 가 필요하다. 본 발명에서 제시한 이들의 한정 사유는 다음과 같다.
알칼리용액의 pH가 10 이하면 아연도금층을 용해나 침식시키지 못하기 때문에 평활한 도금층을 얻을 수 없고, 온도가 30oC 이하면 pH가 10 이상일지라도 용해반응이 일어나지 않으며, 온도가 80oC 이상이면 용해속도가 너무 커서 도금층 손실양이 많아지고 증발량이 많아 농도 조절이 어려워지며 환경에도 해롭다.
또한 침지나 분사 시간을 2초 이하로 하면 시간이 짧아 도금층이 용해되는 것을 기대할 수 없고 10초 이상이면 도금층이 검게 타거나 얼룩을 형성한다.
도 1은 종래기술에 의한 연속 용융아연 도금공정을 나타내는 공정도.
도 2는 본 발명에 의한 연속 용융아연 도금공정을 나타내는 공정도.
도 3은 pH가 10이고 온도가 40oC인 알칼리용액에서 침지시간에 따른 GA강판의 도금층 용해량을 나타내는 그래프.
도 4는 침지시간 5초이고 온도가 40oC인 알칼리용액의 pH에 따른 GA강판의 도금층 용해량을 나타내는 그래프.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다.
실시예
조질압연을 실시한 GA강판을 75X150mm로 절단하여 수산화나트륨 첨가량으로 용액의 pH를 변화시키고 동시에 온도와 침지시간을 아래와 같이 변화시킨 후 수세한 다음 강판의 표면조도와 마찰계수를 각각 측정하였다.
1) 용액 pH : 9~14
2) 온도 : 20~90oC
3) 침지시간 : 1~12초
마찰계수는 세정유를 강판에 도포한 후 평면 다이를 이용하여 인발하중을 가압하중으로 나누어줌으로써 구하였고 조도는 비접촉식 표면조도계를 이용하였다. 용액에 처리 후 육안 관찰하여 표면에 얼룩이 형성된 경우는 " X"로 양호한 경우는 "O"로 표기하였다. 하기 표 1은 그 평가결과를 나타낸 것이다.
상기 평가결과에서 볼 수 있는 바와 같이 알칼리용액에 처리하지 않은 종래 예는 마찰계수가 0.174이고 표면조도가 1.5로 표면이 매우 거칠고 가공성도 매우 나쁜 것을 알 수 있고, 본 발명에서 제시한 용액의 폐하를 가지고 있으나 온도와 시간이 맞지 않으면 마찰계수가 작고 조도는 낮으나 표면에 얼룩을 형성하는 현상이 발생하고 용액의 pH가 9로 약간 낮고 온도나 시간이 적당하면 조도와 마찰계수가 높은 경향을 나타냈다.
그러나, 용액 pH 10~14를 유지하고 온도 30~80oC, 시간 2~10초인 경우는 모두 마찰계수 0.129 이하, 표면조도 0.97 이하로 표면이 평활하고 가공성이 우수한 것은 물론 표면외관도 모두 양호하였다.
이상에서 설명된 본 발명은 일실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.
이상의 구성을 갖는 본 발명은 연속 융융아연도금강판의 제조과정에서 조질압연후 GA강판을 알칼리용액에 침지 내지는 분사해 줌으로써 우수한 마찰특성을 제공할 수 있는 이점(利點)이 있다.
Claims (3)
- 연속 융융아연도금강판의 제조과정에 있어서,조질압연후 GA강판을 알칼리용액에 침지하거나 상기 GA강판 표면에 알칼리용액을 분사하되,상기 알칼리용액은 탄산나트륨, 탄산칼륨, 규산 나트륨, 규산칼륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 인산나트륨 또는 인산칼륨 중에서 임의로 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 마찰특성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 알칼리용액은 pH가 10 내지 14이고, 용액의 온도가 30 내지 80℃인 것을 특징으로 하는 마찰특성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 GA강판을 상기 알칼리용액에 침지하거나 상기 GA강판 표면에 상기 알칼리용액을 분사하는 시간은 2 내지 10초인 것을 특징으로 하는 마찰특성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판 제조방법.
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| KR1020020081120A KR20040054271A (ko) | 2002-12-18 | 2002-12-18 | 마찰특성이 우수한 합금화 용융 아연 도금강판 제조방법 |
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| KR (1) | KR20040054271A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101367189B1 (ko) * | 2006-02-23 | 2014-03-06 | 아토테크 도이칠란드 게엠베하 | 마찰방지 코팅, 마찰방지 코팅의 제조 방법 및 마찰방지 코팅을 포함하는 물품 |
| KR101878220B1 (ko) * | 2014-02-27 | 2018-07-13 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 아연계 도금 강판 및 그 제조 방법 |
| KR101878222B1 (ko) * | 2014-02-27 | 2018-07-13 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 아연계 도금 강판 및 그 제조 방법 |
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2002
- 2002-12-18 KR KR1020020081120A patent/KR20040054271A/ko not_active Application Discontinuation
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