KR20140082216A - Ceramic-coated steel sheet with high formability - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 상온진공분사법을 이용하여 기능성 세라믹 재료를 고밀도로 코팅한 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 세라믹 코팅층에서 구현하기 어려운 가공성(굽힘, 늘림) 및 밀착성이 우수한 강판에 관한 것이다.
The present invention relates to a steel sheet coated with a functional ceramic material at a high density by a room-temperature vacuum spraying method and a method of manufacturing the same, and relates to a steel sheet excellent in workability (bending, stretching) and adhesion.
세라믹을 철강재에 코팅함으로써 세라믹이 가지고 있는 고유의 기능성을 강판소재에 부여할 수 있다.By coating ceramics on the steel material, the inherent functionality of the ceramic material can be imparted to the steel sheet material.
기존의 기능성 세라믹 재료를 코팅하는 방법으로, 상기 세라믹 재료를 고분자수지용액에 첨가하여 코팅 후 경화시키는 방법이 있으나, 고분자수지용액 내에 기능성 세라믹 재료를 첨가하는 함량에는 용액안정성, 수지밀착성 등의 문제로 인하여 한계가 존재하므로, 고밀도의 세라믹 코팅은 불가능하다. 또한, 세라믹재료의 기능성(예>내식성, 고경도(내스크래치성), 가공성(마찰계수), 내열성, 방열성, 열전도성, 광특성, 항균성, 칼라링 등)을 극대화 시키기 어렵다.
There is a method of coating the existing functional ceramic material by adding the ceramic material to the polymer resin solution and curing after coating. However, the content of the functional ceramic material added in the polymer resin solution has problems such as solution stability and resin adhesion Due to the limitations, high-density ceramic coatings are not possible. Further, it is difficult to maximize the functionality (e.g., corrosion resistance, hardness (scratch resistance), workability (friction coefficient), heat resistance, heat radiation, thermal conductivity, optical characteristics, antibacterial properties, coloring and the like) of the ceramic material.
이에 따라, 기능성 세라믹 재료를 고밀도로 코팅하기 위하여, 건식코팅법이 사용되었으나, 원자 또는 분자 단위로 증착되는 PVD, CVD 등의 방법으로는 속도가 매우 느리며, 생산성이 떨어지는 문제점 때문에 고속으로 생산되는 강판의 표면처리에는 적절하지 못하다.Accordingly, although a dry coating method has been used to coat the functional ceramic material at a high density, it is very slow in the methods such as PVD and CVD which are deposited at atomic or molecular level, and because of the low productivity, Is not suitable for the surface treatment of the substrate.
기능성 세라믹 재료를 고밀도 및 고속으로 코팅하는 방법으로 입자코팅방법이 있다. 상기 입자코팅은 코팅되는 재료가 입자상태이며, 수백 nm 내지 수십 ㎛ 크기의 입자가 고속으로 소재에 충돌하여 코팅되기 때문에 피막 형성속도가 매우 빠르다는 장점을 가진다. There is a particle coating method as a method of coating a functional ceramic material at a high density and at a high speed. The particle coating is advantageous in that the material to be coated is in the form of particles, and particles having a size of several hundreds of nanometers to several tens of micrometers collide with the material at a high speed to coat the particles.
이러한 입자코팅방법의 일례로, 용사코팅(기존용사코팅, cold spray, warm spray, shot coating 등) 방법이 있으나, 용융-충돌-급냉-응고-적층의 과정을 통하여 형성되는 피막은 잔류응력 문제로 보통 수 내지 수십 mm 두께로 코팅되기 때문에 박막코팅이 곤란하며, 피막 내 기공 및 크랙 발생으로 치밀한 피막형성이 곤란하므로 내식성 등의 기능성에 문제를 일으킬 우려가 있다. 기존용사코팅 대비 저온에서 작업이 이루어지는 cold spray법은 금속, 합금, cermet 등의 재료를 코팅하는 매우 유용한 방법이기는 하나, 상압 조건에서 코팅되기 때문에 일반적으로 세라믹 재료의 고밀도 코팅은 매우 어렵고 한정되어 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 상압조건의 공기저항 문제로 고속분사를 위해서는 수십 ㎛ 수준의 입자크기가 필요하기 때문에 수 ㎛ 두께의 박막형성이 곤란하다. 이러한 용사코팅법은 주로 고경질 후막코팅을 위한 방법으로 이용되며, 경도는 매우 뛰어나나 가공성(연성, 벤딩성)이 취약한 코팅피막을 형성한다.As an example of such a particle coating method, spray coating (existing spray coating, cold spray, warm spray, shot coating, etc.) is used but the coating formed through the process of melt-collision-quench- It is difficult to form a dense film due to pores and cracks in the film, which may cause problems in the functionality such as corrosion resistance. The cold spray method, which is performed at low temperature compared with the existing spray coating, is a very useful method for coating materials such as metal, alloy, and cermet, but since it is coated under normal pressure conditions, high density coating of ceramic materials is generally very difficult and limited It is known. Further, due to the problem of air resistance at normal pressure, it is difficult to form a thin film having a thickness of several micrometers because a particle size of several tens micrometers is required for high-speed injection. Such a spray coating method is mainly used as a method for coating a high hardness thick film and forms a coating film having excellent hardness but poor workability (ductility, bending property).
즉, 세라믹 재료를 직접 코팅하는 용사법이나 상온진공분사법과 같은 입자코팅법은 세라믹재료를 고밀도로 코팅할 수는 있느나, 세라믹재료가 가지는 취성으로 인하여 강판소재에 요구되는 가공성이 매우 열위한 코팅층이 형성될 우려가 있다(KR2002-0063563, JP2007-154269).
In other words, the particle coating method such as the spray coating method of directly coating a ceramic material or the room-temperature vacuum spraying method can coat the ceramic material at a high density. However, since the brittleness of the ceramic material makes the coating layer (KR2002-0063563, JP2007-154269).
본 발명은 상온진공분사법을 이용하여 세라믹 재료를 코팅 시 고분자 및/또는 금속과 복합코팅함으로써 세라믹이 가지는 특성은 유지하면서, 가공성을 향상시킨 고밀도 세라믹 코팅강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a high-density ceramic-coated steel sheet having improved workability while maintaining the characteristics of the ceramic by coating the ceramic material with a polymer and / or a metal when coating the ceramic material using a room-temperature vacuum spraying method.
본 발명에서는 강판; 및In the present invention, And
상기 강판의 일면 또는 양면에 형성되고, 세라믹을 함유하는 세라믹 코팅층을 포함하는 세라믹 코팅강판을 제공한다. And a ceramic coating layer formed on one or both surfaces of the steel sheet and containing a ceramic.
상기 세라믹 코팅층은 세라믹 외에 고분자 및 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다. The ceramic coating layer may further include at least one selected from the group consisting of polymers and metals in addition to ceramics.
또한, 본 발명에서는 강판의 일면 또는 양면에 상온진공분사법을 이용하여 세라믹을 증착시키는 단계를 포함하는 세라믹 코팅강판의 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a method of manufacturing a ceramic-coated steel sheet, which comprises vapor-depositing ceramics on one side or both sides of a steel sheet using a room-temperature vacuum spraying method.
본 발명에서는 강판 표면에 상온진공분사법을 이용하여 세라믹 코팅층을 형성함에 있어서, 세라믹 재료와 고분자 및/또는 금속을 복합 코팅함으로써 세라믹이 가지는 취성을 보완하여 가공성을 향상시킨 고밀도 세라믹 코팅강판을 제조할 수 있으며, 세라믹 코팅층 내 세라믹 함량이 높기 때문에 세라믹이 가지는 기능성을 극대화시킬 수 있다.
In the present invention, a high-density ceramic-coated steel sheet having improved machinability is prepared by complementing the brittleness of a ceramic by coating a ceramic material with a polymer and / or a metal in forming a ceramic coating layer on the surface of a steel sheet using a room temperature vacuum spraying method And because the ceramic content in the ceramic coating layer is high, the functionality of the ceramic can be maximized.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 세라믹 코팅강판의 모식도룰 나타낸다.1 shows a schematic diagram of a ceramic-coated steel sheet according to an example of the present invention.
본 발명은 강판; 및The present invention relates to a steel plate; And
상기 강판의 일면 또는 양면에 형성되고, 세라믹을 함유하는 세라믹 코팅층을 포함하는 세라믹 코팅강판에 관한 것이다.
And a ceramic coating layer formed on one or both surfaces of the steel sheet and containing a ceramic.
이하, 본 발명에 따른 세라믹 코팅강판을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the ceramic-coated steel sheet according to the present invention will be described in more detail.
본 발명에서 세라믹 코팅강판은 강판 및 세라믹 코팅층의 계면에서 일부 세라믹 코팅층이 강판 쪽으로 파고들어간 구조를 가질 수 있다. 이에 의해, 본 발명의 세라믹 코팅강판은 피막밀착성이 우수하며, 또한, 고밀도를 가진다. In the present invention, the ceramic-coated steel sheet may have a structure in which a part of the ceramic coating layer penetrates into the steel sheet at the interface between the steel sheet and the ceramic coating layer. Thus, the ceramic-coated steel sheet of the present invention is excellent in film adhesion and has a high density.
본 발명의 세라믹 코팅강판에서 강판의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 냉연강판; 아연도금강판; 아연계 전기도금강판; 용융아연도금강판; 알루미늄도금강판; 도금층에 코발트, 몰리브덴, 텅스텐, 니켈, 티탄, 알루미늄, 망간, 철 마그네슘, 주석, 동 또는 이들의 혼합물인 불순물 또는 이종금속을 함유한 도금강판; 실리콘, 동 마그네슘, 철, 망간, 티탄, 아연 또는 이들의 혼합물을 첨가한 알루미늄 합금판; 인산염이 도포된 아연도금강판; 냉연강판; 및 열연강판으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 또한, 강판의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 사용되는 용도에 따라 그 두께를 조절할 수 있다. In the ceramic-coated steel sheet of the present invention, the kind of the steel sheet is not particularly limited, and a cold-rolled steel sheet; galvanized steel; Galvanized electroplated steel sheet; Hot - dip galvanized steel; Aluminum-plated steel sheet; A coated steel sheet containing an impurity or a dissimilar metal such as cobalt, molybdenum, tungsten, nickel, titanium, aluminum, manganese, iron magnesium, tin, copper or a mixture thereof; Aluminum alloy plate to which silicon, copper magnesium, iron, manganese, titanium, zinc or a mixture thereof is added; Galvanized steel plates coated with phosphate; Cold rolled steel sheets; And a hot-rolled steel sheet. In addition, the thickness of the steel sheet is not particularly limited, and its thickness can be adjusted according to the intended use.
본 발명의 세라믹 코팅강판에서 세라믹 코팅층은 강판의 일면 또는 양면에 형성된다. 이 때, 세라믹 코팅층의 피막치밀도는 60% 이상일 수 있다. 상기 피막치밀도가 60% 미만이면, 가공시 탈막이나 피막변형이 일어나 강판에 요구되는 가공성을 확보할 수 없을 뿐 아니라, 내식성과 같은 기타 요구물성 또한 만족할 수 없을 수 있다. 즉, 본 발명의 범위에서 가공성 및 내식성 등이 우수한 코팅강판을 제조할 수 있다. In the ceramic-coated steel sheet of the present invention, the ceramic coating layer is formed on one or both surfaces of the steel sheet. At this time, the coating density of the ceramic coating layer may be 60% or more. If the film compactness is less than 60%, deformation of the film or film may occur during processing, so that not only the workability required for the steel sheet can be ensured but also other required properties such as corrosion resistance may not be satisfied. That is, it is possible to produce a coated steel sheet excellent in workability and corrosion resistance within the scope of the present invention.
본 발명에서 세라믹은 강판에 코팅됨으로써 세라믹이 가지는 고유의 기능성, 구체적으로 고경도, 고/저열전도, 방열 및 촉매능을 강판에 부여할 수 있다. In the present invention, since the ceramic is coated on the steel sheet, inherent functionality of the ceramic, specifically high hardness, high / low thermal conductivity, heat radiation and catalytic ability, can be imparted to the steel sheet.
상기 세라믹의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 금속 원소의 산화물, 수산화물, 탄화물, 질화물, 붕소화합물, 탄산염 또는 인산염을 포함하는 세라믹 물질; 티탄산바륨 등과 같은 세라믹 물질과 금속의 화합물; cermet와 같은 세라믹합금일 수 있다. 또한, 본 발명에서는 실리콘 등과 같은 반금속물질도 사용할 수 있다. The type of the ceramics is not particularly limited and includes ceramic materials including oxides, hydroxides, carbides, nitrides, boron compounds, carbonates or phosphates of metal elements; A compound of a ceramic material and a metal such as barium titanate and the like; ceramic alloy such as cermet. Semi-metallic materials such as silicon may also be used in the present invention.
구체적으로 본 발명에서는 세라믹으로 산화타타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2), 질화알루미늄(AlN), 질화실리콘(Si3N4) 및 산화지르코늄(ZrO2)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. More specifically, in the present invention, the ceramic is formed of a material selected from the group consisting of TiO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , AlN, Si 3 N 4 , and ZrO 2, 2 ) may be used.
본 발명에서 세라믹 코팅층은 세라믹 외에 고분자 및 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다. In the present invention, the ceramic coating layer may further include at least one selected from the group consisting of polymers and metals in addition to ceramics.
즉, 세라믹 코팅층은 세라믹과 고분자 및 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 혼합물을 포함한다. That is, the ceramic coating layer includes at least one selected from the group consisting of ceramics, polymers and metals.
본 발명에서 고분자는 세라믹 코팅층의 문제점인 취성을 극복하고, 우수한 가공성을 부여하게 할 수 있다. In the present invention, the polymer can overcome the problematic brittleness of the ceramic coating layer and impart excellent workability.
상기 고분자의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 유기고분자 또는 무기고분자일 수 있으며, 구체적으로 일반 유기고분자, 이들의 3차원 구조인 유기계 수지와 실리콘 수지 등과 같은 연성을 가지는 무기계 수지 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. The type of the polymer is not particularly limited and may be an organic polymer or an inorganic polymer. Specifically, a general organic polymer, an organic resin having a three-dimensional structure of the polymer and an inorganic resin having a softness such as a silicone resin, have.
보다 구체적으로 본 발명에서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, ABS수지, 아크릴수지, PTFE(Polytetrafluoroethylene), EVOH(Ethylene Vinyl Alcohol), EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 등과 같은 열가소성수지를 사용할 수 있다. 상기 열가소성 수지는 세라믹 코팅강판의 가공시 열가소성 수지의 용융점 근처온도에서 성형함으로써 가공성을 더욱 향상시킬 수 있다는 장점을 가진다. More specifically, in the present invention, it is preferable to use polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, nylon, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, ABS resin, acrylic resin, PTFE (Polytetrafluoroethylene), EVOH (Ethylene Vinyl Alcohol) Acetate and the like can be used. The thermoplastic resin has an advantage that the workability can be further improved by molding at a temperature near the melting point of the thermoplastic resin during the processing of the ceramic-coated steel sheet.
또한, 본 발명에서 금속은 세라믹 코팅층에 가공성을 부여할 수 있다. Further, in the present invention, the metal can impart processability to the ceramic coating layer.
상기 금속은 세라믹 코팅층 내에서 금속 결정입자로 존재할 수 있다. 상기 금속의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 연성을 가지는 일반 금속 또는 합금을 사용할 수 있다. The metal may be present as metallic crystal grains in a ceramic coating layer. The kind of the metal is not particularly limited, and a general metal or alloy having ductility may be used.
구체적으로 본 발명에서는 주석(Sn), 아연(Zn), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 알루미늄(Al) 등과 같은 고연성 금속 또는 이들의 합금을 사용할 수 있다. Specifically, in the present invention, a highly soft metal such as tin (Sn), zinc (Zn), copper (Cu), nickel (Ni), aluminum (Al)
상기 세라믹 코팅층에 함유되는 고분자 및 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 세라믹 코팅층에 대하여 10 내지 90 volume%, 구체적으로는 20 내지 80 volume%, 보다 구체적으로는 30 내지 60 volume%로 포함될 수 있다. 상기 함량이 10 volume% 미만이면, 세라믹이 가지는 특성은 충분히 발휘할 수 있으나, 가공성을 확보하기 어려워 질 우려가 있으며, 90 volume%를 초과하면, 가공성은 향상되나 세라믹이 가지는 기능성을 충분히 발휘할 수 없다. 특히, 고분자의 함량이 90 volume%를 초과하도록 코팅하면, 혼합 분말원료 중의 경도가 낮은 고분자수지 분말의 함량이 증가하여, 상온진공분사법에 의한 코팅층의 형성에 있어서 경도가 낮은 고분자 수지가 강판과 충돌 시 높은 충격에너지를 얻을 수 없기 때문에 코팅은 되더라도 피막밀착성이 저하될 우려가 있다.The content of at least one selected from the group consisting of polymers and metals contained in the ceramic coating layer is not particularly limited and is preferably 10 to 90% by volume, more preferably 20 to 80% by volume, more preferably 30 to 60% by volume based on the ceramic coating layer %. ≪ / RTI > If the content is less than 10 volume%, the ceramic can exhibit sufficient properties, but it may be difficult to ensure workability. If the content exceeds 90 volume%, the workability improves, but the functionality of the ceramic can not be fully exhibited. Particularly, when the polymer is coated so as to have a content of more than 90 volume%, the content of the polymer resin powder having a low hardness in the mixed powder raw material is increased and the polymer resin having a low hardness in the formation of the coating layer by the room- High impact energy can not be obtained at the time of impact, so that even if the coating is performed, there is a possibility that the film adhesion is deteriorated.
전술한 바와 같이, 본 발명의 세라믹 코팅층은 세라믹 또는 세라믹과 고분자 및 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 혼합물을 포함하며, 구체적으로 (1) 세라믹, (2) 세라믹 및 고분자의 혼합물, (3) 세라믹 및 금속의 혼합물 및 (4) 세라믹, 고분자 및 금속의 혼합물을 포함할 수 있다. As described above, the ceramic coating layer of the present invention includes at least one selected from the group consisting of ceramic or ceramic, polymer and metal, and specifically includes (1) a ceramic, (2) a mixture of ceramic and polymer, (3) And mixtures of metals, and (4) mixtures of ceramics, polymers and metals.
상기 (1) 세라믹을 포함하는 세라믹 코팅층은 세라믹의 기능을 강판에 부여할 수 있으나, 세라믹 자체의 취성으로 인하여 가공 시 크랙이나 파우더링이 발생할 우려가 있다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 세라믹 코팅층의 두께를 5 ㎛ 이하로 할 수 있다. 상기 두께에서 가공시 파우더링이 발생하지 않으며, 가공부의 피막밀착성이 우수하여 세라믹 피막이 떨어지는 문제가 발생하지 않는다. The ceramic coating layer containing (1) ceramics can impart a ceramic function to the steel sheet, but cracking or powdering may occur during processing due to the brittleness of the ceramic itself. In order to solve such a problem, the thickness of the ceramic coating layer can be set to 5 탆 or less in the present invention. There is no occurrence of powder ring during processing at the above-mentioned thickness, and there is no problem that the coating film adhesion of the processed portion is excellent and the ceramic coating is dropped.
또한, 상기 (2) 세라믹 및 고분자의 혼합물을 포함하는 세라믹 코팅층에서 세라믹은 정질 또는 비정질 입자상으로 코팅층 내에 분포할 수 있다. 상기 세라믹 입자는 1 ㎛ 이하의 크기로 피막 내에 존재할 수 있다. 세라믹이 정질 입자인 경우 다결정의 구조를 가지고, 결정간 계면이 존재하며, 이들의 입자상으로 코팅층 내에 분포할 수 있다. Further, in the ceramic coating layer containing the mixture of (2) ceramic and polymer, the ceramic may be distributed in the coating layer in the form of a crystalline or amorphous particle. The ceramic particles may be present in the coating in a size of 1 mu m or less. When the ceramic is a crystalline particle, it has a polycrystalline structure, intergranular interfaces exist, and the particles can be distributed in the coating layer.
또한, 상기 (3) 세라믹 및 금속의 혼합물을 포함하는 세라믹 코팅층에서 세라믹과 금속은 합금이 아닌 서로 다른 상으로 존재하며, 성분간 계면이 존재할 수 있다. 세라믹은 정질 또는 비정질 상으로 존재할 수 있으며, 정질일 경우 다결정의 구조를 가지고, 결정간 계면이 존재하며, 이들의 집합체로 코팅층 내에 분포할 수 있다. Further, in the ceramic coating layer including the ceramic and metal mixture (3), the ceramic and the metal are present in different phases rather than the alloy, and the interface between the components may exist. The ceramics may exist in a crystalline or amorphous phase, and when they are crystalline, they have a polycrystalline structure, intergranular interfaces exist, and they may be distributed in the coating layer as an aggregate thereof.
또한, 상기 (4) 세라믹, 고분자 및 금속의 혼합물을 포함하는 세라믹 코팅층에서 세라믹 및 금속은 합금이 아닌 서로 다른 상으로 코팅층 내에 분포할 수 있다. 세라믹은 정질 또는 비정질 상으로 존재할 수 있으며, 정질일 경우 다결정의 구조를 가지고, 결정간 계면이 존재하며, 이들의 집합체로 코팅층 내에 분포할 수 있다.Further, in the ceramic coating layer including the mixture of (4) ceramic, polymer and metal, ceramics and metal may be distributed in the coating layer in different phases other than the alloy. The ceramics may exist in a crystalline or amorphous phase, and when they are crystalline, they have a polycrystalline structure, intergranular interfaces exist, and they may be distributed in the coating layer as an aggregate thereof.
본 발명에서 세라믹과 고분자 및 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 혼합물을 함유하는 세라믹 코팅층, 즉, (2), (3) 및 (4)의 세라믹 코팅층의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 20 ㎛ 이하, 구체적으로 10 ㎛ 이하, 보다 구체적으로 5 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 두께에서 우수한 효과를 지니는 세라믹 코팅층을 제조할 수 있다. In the present invention, the thickness of the ceramic coating layer containing the ceramic, at least one selected from the group consisting of polymers and metals, that is, the ceramic coating layers of (2), (3) and (4) is not particularly limited, Specifically, it may be 10 占 퐉 or less, more specifically 5 占 퐉 or less. A ceramic coating layer having an excellent effect on the thickness can be produced.
본 발명에 따른 세라믹 코팅강판은 세라믹 코팅층 상에 형성된 유기고분자 코팅층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 유기고분자 코팅층은 심한 가공시 발생하는 크랙이나 파우더링 등의 문제점을 해결할 수 있다.The ceramic coated steel sheet according to the present invention may further include an organic polymer coating layer formed on the ceramic coating layer. The organic polymer coating layer can solve problems such as cracks and powdering which are generated during severe processing.
특히, 본 발명에서 세라믹 코팅층이 세라믹을 함유할 경우, 상기 세라믹 코팅층 상에 유기고분자 코팅층을 형성하는 것이 좋다. 상기 유기고분자 코팅층을 형성함으로써, 크랙 발생으로 인한 강판 표면 노출을 방지하고, 세라믹 코팅층을 보호할 수 있다. Particularly, in the present invention, when the ceramic coating layer contains ceramic, it is preferable to form an organic polymer coating layer on the ceramic coating layer. By forming the organic polymer coating layer, the surface of the steel sheet can be prevented from being exposed due to cracks, and the ceramic coating layer can be protected.
상기 유기고분자 코팅층은 이 분야에서 일반적으로 사용되는 유기고분자를 이용한 코팅층일 수 있다. The organic polymer coating layer may be a coating layer using an organic polymer generally used in this field.
또한, 본 발명에서는 세라믹 코팅층 및 상기 유기고분자 코팅층 사이에 형성된 하도층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 하도층은 세라믹 코팅층과 유기고분자 코팅층과의 화합적 결합력을 보완하여 피막밀착력을 향상시킬 수 있다. In addition, the present invention may further include a lower coating layer formed between the ceramic coating layer and the organic polymer coating layer. The undercoating layer can improve the coating adhesion by complementing the cohesive bonding force between the ceramic coating layer and the organic polymer coating layer.
본 발명에서 하도층은 이 분야에서 일반적으로 사용되는 하도층을 사용할 수 있으며, 유기계, 무기계 또는 유/무기 혼합계 하도층을 사용할 수 있다.
In the present invention, the undercoat layer may be a subbing layer generally used in this field, and an organic, inorganic or organic / inorganic mixed undercoat layer may be used.
또한, 본 발명은 강판의 일면 또는 양면에 상온진공분사법을 이용하여 세라믹을 증착시키는 단계를 포함하는 세라믹 코팅강판의 제조방법에 관한 것이다. The present invention also relates to a method of manufacturing a ceramic-coated steel sheet, which comprises vapor-depositing ceramic on one side or both sides of a steel sheet using a room-temperature vacuum spraying method.
본 발명에서는 세라믹 코팅층의 형성 시 세라믹과 고분자 및 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 혼합물을 이용하여 강판에 증착시키는 것이 좋다. In the present invention, the ceramic coating layer may be formed on the steel sheet by using at least one selected from the group consisting of ceramic, polymer and metal.
기존의 상온진공분사법, 즉, 세라믹 소재를 사용한 상온진공분사법은 세라믹의 취성으로 인하여 피막가공성(연성, 벤딩성)이 떨어져 크랙이나 파우더링이 발생할 우려가 있다. The conventional room-temperature vacuum spraying method, that is, the room-temperature vacuum spraying method using a ceramic material, may have cracking and powdering due to the brittleness of the ceramic, resulting in poor film formability (ductility and bending property).
따라서, 본 발명에서는 고분자 및 금속 중에서 선택된 하나 이상과 세라믹의 혼합물을 상온진공분사법을 이용하여 강판에 증착시킴으로써 기존의 문제점을 해결할 수 있다.
Accordingly, in the present invention, a mixture of at least one selected from the group consisting of a polymer and a metal and a ceramic is deposited on a steel sheet by a room temperature vacuum spraying method, thereby solving the existing problems.
본 발명에서 '상온진공분사법'은 취성재료 미립자를 상온에서 음속정도의 고속으로 소재와 충돌시킴으로써 취성재료 미립자를 파괴시키고, 파쇄에 의해 형성된 매우 활성인 신생면의 재결합에 의해 치밀한 취성재료의 피막을 형성시키고, 피막과 소재와의 계면에서는 일부 미립자가 소재표면에 박혀 들어감으로써 기계적인 힘에 의하여 밀착성이 우수한 피막을 형성하는 코팅법이다. In the present invention, the 'room temperature vacuum spraying method' is a method in which a brittle material particle is collided with a material at a high speed of about a sonic speed at room temperature to destroy the brittle material fine particles and the dense brittle material coating And some fine particles are embedded in the surface of the workpiece at the interface between the coating and the workpiece to form a coating having excellent adhesiveness by mechanical force.
이와 같은 상온진공분사법은 상온에서 코팅이 이루어진다는 점에서 유기물의 코팅도 가능하다는 장점이 있다. 기타 입자코팅법의 경우, 수백 내지 수천도의 고온열원이나 플라즈마와 같은 고에너지원을 사용하기 때문에 일반적인 유기물은 사용하기 곤란한 점이 있다. 그러나, 상온진공분사법의 경우, 세라믹과 유기물의 복합코팅이 가능하기 때문에 이를 통하여 세라믹 코팅의 문제점인 취성을 극복하고 강판에 요구되는 물성인 가공성을 확보할 수 있게 된다. 또한, 세라믹과 유기물을 복합코팅하더라도 코팅층과 소재와의 계면에서 코팅층의 일부가 소재쪽으로 파고들어가는 구조를 형성함으로써 기계적인 힘에 의한 피막 밀착성이 우수한 세라믹 코팅강판을 제조할 수 있다. 또한, 유기물 외에도 금속코팅도 가능하기 때문에 연질금속과 세라믹을 복합코팅하는 방법으로도 가공이 가능한 고밀도 세라믹 코팅강판을 제조할 수 있다.Such a room-temperature vacuum spraying method has an advantage that coating of organic material can be performed because coating is performed at room temperature. In the case of the other particle coating method, since a high energy source such as a high-temperature heat source or plasma of several hundreds to several thousands degrees is used, general organic materials are difficult to use. However, in the case of the room-temperature vacuum spraying method, a composite coating of a ceramic and an organic material is possible, thereby overcoming the problem of brittleness of the ceramic coating and ensuring workability as a physical property required for a steel sheet. Also, even when ceramic and organic materials are coated in a composite, a part of the coating layer penetrates into the material at the interface between the coating layer and the material, thereby forming a ceramic coated steel sheet having excellent film adhesion by mechanical force. In addition, in addition to the organic material, since the metal coating is also possible, a high-density ceramic-coated steel sheet which can be processed by a composite coating of a soft metal and a ceramic can be manufactured.
본 발명에서는 전술한 바와 같이, 세라믹 코팅강판을 강판 상에 고분자 및 금속 중에서 선택된 하나 이상과 세라믹의 혼합물을 상온진공분사법을 이용하여 증착시켜 제조할 수 있다. In the present invention, as described above, the ceramic-coated steel sheet can be produced by depositing a mixture of ceramics and at least one selected from a polymer and a metal on a steel sheet using a room temperature vacuum spraying method.
이 때, 강판, 고분자, 금속 및 세라믹의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 앞에서 전술한 종류를 사용할 수 있다. At this time, the kind of the steel sheet, the polymer, the metal and the ceramic is not particularly limited, and the above-mentioned kinds can be used.
본 발명에서 혼합물을 이용한 상온진공분사법은 당업계의 일반적인 상온진공분사법을 이용할 수 있으며, 구체적으로, 하기와 같이 수행할 수 있다. The room-temperature vacuum spraying method using the mixture in the present invention can be carried out by the ordinary room-temperature vacuum spraying method in the art.
상온진공분사법은 전술한 바와 같이, 원료미립자를 상온에서 음속정도의 고속으로 소재와 충돌시킴으로써 발생하는 충격에너지에 의하여 피막이 형성되는 코팅법이다. As described above, the room-temperature vacuum spraying method is a coating method in which a coating film is formed by the impact energy generated by colliding the raw material fine particles at room temperature and at a high speed of about a sound speed.
분말입자에 음속정도의 선속도를 부여하기 위하여, 코팅이 이루어지는 코팅 챔버의 압력은 펌프를 사용하여 약 10-2 내지 10 Torr 정도의 저진공 상태로 하고, 캐리어 가스와 분말입자가 만나는 분말원료 챔버의 압력은 100 내지 700 Torr 정도로 조정해 줌으로써, 양쪽 챔버의 압력차에 의하여 캐리어가스와 함께 이송되는 분말입자가 노즐로부터 분사되어 비행하는 속도는 200 내지 600 m/sec의 속도를 가지게 할 수 있다. 상기 속도에서 강판에의 혼합물의 증착이 용이하다. The pressure of the coating chamber in which the coating is carried out is set to a low vacuum of about 10 -2 to 10 Torr by using a pump and the pressure of the powder raw material chamber May be adjusted to about 100 to 700 Torr so that the powder particles to be delivered together with the carrier gas by the pressure difference between both chambers can be jetted from the nozzle and flow at a speed of 200 to 600 m / sec. The deposition of the mixture on the steel sheet at this speed is easy.
상기 상온진공분사법에 사용되는 혼합물의 분말입자의 입경은 특별히 제한되지 않으며, 세라믹 분말 0.1 내지 10 ㎛, 고분자 분말 0.1 내지 10 ㎛ 및 금속 분말 0.1 내지 10 ㎛ 일 수 있는데, 각각의 분말 입경이 0.1㎛ 미만이면, 입자의 질량저하 문제로 운동에너지가 떨어지고 결국 소재와 충돌하더라도 충분한 충격에너지를 얻지 못하여 피막형성이 어려워질 우려가 있으며, 각각의 분말 입경이 10 ㎛를 초과하면, 캐리어 가스에 의한 이송이 어려워져 이 또한 충분한 속도를 얻지 못할 뿐만 아니라, 충분한 속도로 피막이 형성되더라도 본 발명에서 제안하는 두께의 박막코팅이 불가능해질 우려가 있다. The particle diameter of the powder of the mixture used in the room-temperature vacuum spraying method is not particularly limited, and may be 0.1 to 10 탆 in ceramic powder, 0.1 to 10 탆 in polymer powder and 0.1 to 10 탆 in metal powder, If the diameter is less than 10 mu m, the kinetic energy is lowered due to the problem of lowering the mass of the particles. As a result, even if the particles collide with the material, sufficient impact energy can not be obtained and there is a fear that the film formation becomes difficult. This not only makes it difficult to obtain a sufficient speed, but even if a film is formed at a sufficient speed, there is a fear that the thin film coating of the thickness proposed in the present invention may become impossible.
분말입자를 이송하는 캐리어 가스로는 건조공기(dry air), 질소(N2) 또는 헬륨(He) 등이 사용될 수 있으나, 사용량이나 가격 등을 고려하여 건조 공기가 좋으며, 압축된 건조 공기를 확보하기 위하여 공기 중 수분을 제거할 수 있는 컴프레서를 설치할 수 있다. Dry air, nitrogen (N 2 ), or helium (He) may be used as the carrier gas for transporting the powder particles, but it is preferable to use dry air in consideration of the usage amount and the price. A compressor capable of removing moisture in the air can be installed.
혼합물의 분말원료와 캐리어 가스의 혼합은 분말원료 챔버 안에서 이루어지는데, 분말원료가 적치된 챔버를 진동시킴으로써 분말원료가 부유하고, 부유된 분말원료는 캐리어 가스에 의해 코팅 챔버로 연결되는 이송관을 따라 이동하게 된다. 또는 캐리어 가스를 분말 챔버 하부로부터 상방향으로 주입함으로써 분말 챔버 내에 적치된 분말원료는 상방향 유로에 의해 부유하게 되고, 상부에 설치된 이송관을 따라 캐리어 가스와 함께 코팅 챔버 내로 이동하게 된다. 분말원료 챔버와 코팅 챔버 사이에 필요에 따라 분말원료의 입자크기를 분급할 수 있는 분급장치를 설치할 수 있다.Mixing of the powdery material of the mixture with the carrier gas is carried out in the powdery material chamber in such a manner that the powdery material floats by oscillating the chamber in which the powdery material is deposited and the suspended powdery material flows along the conveyance line connected to the coating chamber by the carrier gas . Or the powdery material deposited in the powder chamber by injecting the carrier gas upward from the bottom of the powder chamber is floated by the upward flow path and moved into the coating chamber along with the carrier gas along the transport pipe installed on the top. Between the powder raw material chamber and the coating chamber, a classifier capable of classifying the particle size of the powder raw material may be provided as required.
코팅 챔버 내부에서 강판표면으로 분말원료를 분사하는 노즐은 슬릿형이나 실린더형 노즐을 사용한다. 노즐과 소재의 간격은 구체적으로 10 내지 20 mm일 수 있으며, 노즐 폭이나 슬릿 크기는 코팅재료, 코팅면적 등에 따라 달라질 수 있다. The nozzle for spraying the powder raw material from the coating chamber to the surface of the steel sheet is a slit type or a cylindrical type nozzle. The gap between the nozzle and the material may be specifically 10 to 20 mm, and the nozzle width or the slit size may vary depending on the coating material, the coating area, and the like.
본 발명의 복합코팅의 경우, 2가지 이상의 분말원료를 적정 조성비로 혼합하여 하나의 챔버 안에 적치시켜 사용할 수 있으며, 2가지 이상의 분말원료를 혼합 시 응집 등의 문제를 일으키는 경우, 필요에 따라 2개 이상의 분말원료 챔버를 설치하고 각기 다른 이송관을 따라 이송되는 2가지 이상의 분말원료를 분사노즐 앞에서 혼합할 수 있는 연결부를 설치하고, 밸브를 설치하여 조성비를 제어할 수 있다.In the case of the composite coating of the present invention, two or more powder raw materials may be mixed in a proper composition ratio and used in a single chamber. When two or more powder raw materials are mixed to cause problems such as agglomeration, The above-mentioned powder raw material chamber can be provided, and a connection part for mixing two or more powder raw materials conveyed along different conveyance pipes in front of the injection nozzle can be provided, and a composition can be controlled by installing a valve.
또한, 본 발명에서는 세라믹 코팅층 상에 유기고분자 코팅층을 형성시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the present invention may further include a step of forming an organic polymer coating layer on the ceramic coating layer.
또한, 본 발명에서는 유기고분자 코팅층 하부에 하도층을 형성시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. In addition, the present invention may further include forming a primer layer under the organic polymer coating layer.
상기 유기고분자 코팅층은 가공시 발생하는 크랙이나 파우더링 등의 문제를 해결할 수 있으며, 하도층은 유기고분자 코팅층과 세라믹 코팅층의 밀착력을 향상시킬 수 있다. The organic polymer coating layer can solve the problems such as cracking and powdering occurring during processing, and the undercoat layer can improve adhesion between the organic polymer coating layer and the ceramic coating layer.
상기 유기고분자 코팅층 및 하도층을 형성하는 수지는 당업계에서 사용하는 일반적인 수지 조성물을 이용할 수 있다. As the resin for forming the organic polymer coating layer and the undercoat layer, general resin compositions used in the art can be used.
상기 유기고분자 코팅층 및 하도층의 형성은 기존에 가장 널리 사용되고 있는 방법인 수지 조성물을 도포, 건조 및 경화시키는 방법에 의해 코팅(형성)될 수 있다. The formation of the organic polymer coating layer and the undercoat layer can be performed by coating, drying and curing the resin composition, which is the most widely used method.
이 때, 수지 조성물은 폴리우레탄(polyurethane)계, 폴리아크릴(polyacryl)계, 에폭시 수지(epoxy resin)계, 페녹시 수지(phenoxy resin)계 또는 폴리에스터(polyester) 등의 수지계 또는 상기 수지의 혼합물의 형태로 수용성 또는 용제형 모두 사용 가능하다.
At this time, the resin composition may be a resin such as a polyurethane, a polyacryl, an epoxy resin, a phenoxy resin or a polyester, or a mixture of the resins Both water-soluble and solvent-type.
본 발명에서 도 1은 본 발명의 일례에 따른 세라믹 코팅강판을 나타낸다. 1 shows a ceramic-coated steel sheet according to an example of the present invention.
상기 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹 코팅강판은 강판 상에 세라믹 코팅층, 하도층 및 유기고분자 코팅층이 순차적으로 형성되고, 상기 세라믹 코팅층은 그 일부가 강판쪽으로 파고들어간 구조를 갖는다.
As shown in FIG. 1, the ceramic-coated steel sheet according to the present invention has a structure in which a ceramic coating layer, a subbing layer and an organic polymer coating layer are sequentially formed on a steel sheet, and a part of the ceramic coating layer is dug into a steel sheet.
본 발명은 이들의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법을 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 청구항의 범위에 의해 정의될 뿐이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, in which: FIG. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and is defined only by the scope of the claims of the invention.
실시예 Example
(1) 강판 상에 세라믹 코팅층 형성(1) Formation of a ceramic coating layer on a steel sheet
① 세라믹 및 고분자 혼합물을 이용한 세라믹 코팅층 형성① Formation of ceramic coating layer using ceramic and polymer mixture
상기 세라믹 및 고분자 혼합물을 이용한 세라믹 코팅층은 상온진공분사법을 이용하여 형성하였다. 형성된 세라믹 코팅층의 가공성, 피막밀착성 및 경도에 대한 물성을 평가하여 세라믹 단독 코팅층과 비교하였다.The ceramic coating layer using the ceramic and polymer mixture was formed using a room temperature vacuum spraying method. The properties of the formed ceramic coating layer in terms of processability, film adhesion and hardness were evaluated and compared with the ceramic single coating layer.
강판은 0.5 mm 두께의 냉연강판을 사용하였으며, 세라믹 분말 재료는 루타일형 TiO2(입자크기: 약2 내지 4㎛), 고분자수지 분말 재료는 LDPE(Low Density Polyethylene, 입자크기: 약 3㎛)를 사용하였다. A cold-rolled steel sheet having a thickness of 0.5 mm was used as the steel sheet, rutile type TiO 2 (particle size: about 2 to 4 μm) as the ceramic powder material, LDPE (low density polyethylene, particle size: about 3 μm) Respectively.
코팅조건으로 초기 코팅 챔버 압력 5 X 10-2Torr, 분말원료 챔버 압력 600 Torr로 설정하고, 코팅 시 2가지 이상의 분말원료의 조성비를 달리하여 하나의 분말원료 챔버 내에 적치하여 코팅실험을 진행하였다. 분말원료의 조성비에 따라 형성되는 피막 내 각 성분 함량(Vol%)을 표 1에 나타냈다. 캐리어 가스는 Dry Air를 사용하여 유량을 20 L/min으로 설정하였고, 분사노즐은 슬릿 크기가 0.7 X 20 mm인 실린더형 노즐을 사용하여 강판과 10 mm 거리를 두고, 1개의 분사노즐이 고정된 상태에서 강판을 1 mm/sec 속도로 좌우 이동시키면서 코팅두께가 5 ㎛(피막치밀도 70% 이상)가 될 때까지 수회 반복하여 코팅 폭이 20 mm인 시편을 제작하였다.
The coating conditions were set to an initial coating chamber pressure of 5 X 10 < -2 > Torr and a powder raw material chamber pressure of 600 Torr, and the coating experiment was carried out by depositing two or more powder raw materials in one raw material chamber at different coating ratios. Table 1 shows the content (Vol%) of each component in the film formed according to the composition ratio of the powder raw materials. The carrier gas was set at a flow rate of 20 L / min using dry air. The injection nozzle was a cylindrical nozzle having a slit size of 0.7 X 20 mm. A nozzle was fixed at a distance of 10 mm from the steel sheet. A steel sheet was moved left and right at a speed of 1 mm / sec, and a test piece having a coating width of 20 mm was prepared by repeating several times until the coating thickness became 5 탆 (coating density is 70% or more).
② 세라믹 및 금속 혼합물을 이용한 세라믹 코팅층 형성② Formation of ceramic coating layer using ceramic and metal mixture
혼합물로 세라믹 및 금속 혼합물을 사용한 것을 제외하고는, (1) ①과 동일한 방법으로 시편을 제작하였다. Specimens were prepared in the same manner as (1) (1) except that ceramic and metal mixtures were used as the mixture.
이 때, 세라믹 분말 재료는 루타일형 TiO2(입자크기: 약 2 내지 4 ㎛), 금속 분말 재료는 Cu(입자크기: 약 0.5 내지 1 ㎛)를 사용하였다. 분말원료의 조성비에 따라 형성되는 피막 내 각 성분 함량(Vol%)을 표 2에 나타냈다.
At this time, rutile type TiO 2 (particle size: about 2 to 4 μm) was used as the ceramic powder material, and Cu (particle size: about 0.5 to 1 μm) was used as the metal powder material. Table 2 shows the content (Vol%) of each component in the film formed according to the composition ratio of the powder raw materials.
③ 세라믹, 고분자 및 금속 혼합물을 이용한 세라믹 코팅층 형성③ Formation of ceramic coating layer using ceramic, polymer and metal mixture
혼합물로 세라믹, 고분자 및 금속 혼합물을 사용한 것을 제외하고는, (1) ①과 동일한 방법으로 시편을 제작하였다. A specimen was prepared in the same manner as in (1) (1), except that a mixture of ceramic, polymer and metal was used as the mixture.
이 때, 세라믹 분말 재료는 루타일형 TiO2(입자크기: 약 2 내지 4 ㎛), 고분자수지 분말 재료는 LDPE(Low Density Polyethylene, 입자크기: 약 3㎛), 금속 분말 재료는 Cu(입자크기: 약 0.5 내지 1 ㎛)를 사용하였다. 분말원료의 조성비에 따라 형성되는 피막 내 각 성분 함량(Vol%)을 표 3에 나타냈다.In this case, the rutile type TiO 2 (particle size: about 2 to 4 μm) is used as the ceramic powder material, LDPE (low density polyethylene, particle size: about 3 μm) is used as the polymer resin powder material, About 0.5 to 1 mu m) was used. Table 3 shows the content (Vol%) of each component in the film formed according to the composition ratio of the powder raw materials.
(2) 시편의 물성 측정(2) Measurement of physical properties of specimen
① 피막밀착성 측정① Measurement of film adhesion
피막밀착성에 대한 평가는 시편 표면에 상하좌우로 폭 1 mm의 Cross-cut을 하여 100개의 사각눈금메쉬를 형성한 후, 시판되는 셀로판테이프를 이용하여 강하게 접착시킨후 평판에 대하여 수직방향으로 뜯어낸 다음, 탈막된 사각 메쉬의 개수로 평가하였다. The evaluation of the film adhesion was made by cross-cutting 1 mm wide, 100 square grid meshes vertically and horizontally on the surface of the specimen, then strongly adhering with a commercially available cellophane tape, Next, the number of the square meshes was evaluated.
탈막된 사각메쉬의 개수가 10개 이상인 경우 X When the number of squared meshes is 10 or more, X
탈막된 사각메쉬의 개수가 10개 미만일 경우 △When the number of the removed square meshes is less than 10,
탈막된 사각메쉬의 개수가 1개 또는 없을 경우 ○
When the number of the squared mesh is 1 or absent ○
② 가공성 측정② Processability measurement
가공성에 대한 평가는 90°벤딩(곡율반경1 mm) 평가를 실시하였다. Evaluation of the workability was carried out by 90 ° bending (radius of
가공부의 크랙 폭을 SEM으로 관찰하여 The crack width of the processed portion was observed by SEM
크랙폭이 10 ㎛ 이상일 경우 XWhen the crack width is 10 탆 or more, X
크랙폭이 10 ㎛ 미만일 경우 △When the crack width is less than 10 탆,
크랙폭이 1 ㎛ 미만이거나 없을 경우 ○
When the crack width is less than 1 μm or there is no crack
가공부의 피막밀착성은 시판되는 셀로판테이프를 이용하여 가공부위에 강하게 접착시킨 후 수직방향으로 뜯어낸 다음, 탈막 여부를 관찰하였다. The film adhesion of the processed part was strongly adhered to a processed part using a commercially available cellophane tape, and then torn off in a vertical direction, and then it was observed whether or not the film was removed.
또한, 융점이 약 105℃인 LDPE와의 복합코팅 시편의 경우((1) ①, ③), 벤딩 평가 시 금형의 온도를 25℃ 내지 150℃ 범위로 변화를 주어 온도에 따른 가공성도 평가하였다.
In addition, in the case of a composite coated specimen with LDPE having a melting point of about 105 ° C ((1) (1) and (3)), the die temperature was varied in the range of 25 ° C to 150 ° C during bending evaluation.
③ 연필경도 측정③ Pencil hardness measurement
(1) ①의 세라믹 및 고분자를 이용한 복합코팅피막의 경도는 연필경도측정법(ASTM D3363)을 이용하여 평가하였다. LDPE 단독피막의 연필경도가 4B 내지 6B인 것을 고려하여, TiO2와 LDPE의 복합코팅피막의 연필경도 값이 4B 이하일 경우 X, 3B 내지 HB 사이일 경우 △, F 이상일 경우 ○로 표기하였다.(1) The hardness of the composite coating film using the ceramics and polymers of (1) was evaluated using a pencil hardness measurement method (ASTM D3363). When the pencil hardness value of the composite coating film of TiO 2 and LDPE is 4B or less and X, 3B to HB, and when the pencil hardness of the LDPE single film is 4B to 6B, Δ is indicated.
(1) ②의 세라믹 및 금속을 이용한 복합코팅피막의 경도는 비커스(Vickers) 미소경도측정법을 이용하여 평가하였다. Cu 단독피막의 Hv값이 369 MPa인 점을 고려하여, 370 MPa 이하일 경우 X, 370 내지 1000 MPa사이일 경우 △, 1000 MPa 이상일 경우 ○로 표기하였다.The hardness of the composite coating film using ceramic and metal of (1) (2) was evaluated by Vickers microhardness measurement method. Considering that the Hv value of the Cu single coating film is 369 MPa, X is indicated when it is 370 MPa or less,? When it is between 370 and 1000 MPa, and? When it is 1000 MPa or more.
(1) ③의 세라믹, 고분자 및 금속을 이용한 복합코팅피막의 경도는 비커스(Vickers) 미소경도측정법을 이용하여 평가하였다. TiO2가 없는 일정함량의 LDPE와 Cu의 복합코팅피막의 Hv값을 기준으로 동등 이하일 경우 X, 초과하게 되면 ○로 표기하였다.
(1) The hardness of the composite coating film using the ceramic, polymer and metal of (3) was evaluated by Vickers microhardness measurement method. When the Hv value of the composite coating film of a certain amount of LDPE and Cu without TiO 2 is equal to or less than the value of Hv, it is indicated as "O".
밀착성Membrane
Adhesiveness
(℃)Processing temperature
(° C)
상기 표 1은 (1) ①의 세라믹 및 고분자 혼합물의 함량에 따른 제조되는 세라믹 코팅층의 물성을 나타내는 표이다. Table 1 is a table showing the physical properties of the ceramic coating layer produced according to the content of the ceramic and polymer mixture in (1) (1).
TiO2와 LDPE의 세라믹 코팅층 내 LDPE 함량이 90 Vol%를 초과하면(비교예 1 및 2), 연필경도가 벌크 상태의 LDPE와 비교하여 동등 이하의 값을 나타내며, 코팅층내 TiO2가 세라믹 재료로써의 역할을 제대로 발현할 수 없음을 알 수 있다. 또한, TiO2 대비 경도가 낮은 LDPE의 함량이 많은 관계로 소재와 충돌 시 소재쪽으로 파고 들어가는 효과가 적어 피막밀착성에도 문제가 있는 것으로 나타났다. When the LDPE content in the ceramic coating layer of TiO 2 and LDPE exceeds 90 vol% (Comparative Examples 1 and 2), the pencil hardness shows a value equal to or less than that of the bulk LDPE, and TiO 2 in the coating layer is a ceramic material Can not be properly expressed. In addition, due to the high content of LDPE having a low hardness as compared with TiO 2 , it was found that there was a problem in film adhesion due to the effect of poking into the material side when colliding with the material.
한편, LDPE 함량이 10 Vol% 미만에서는(비교예 6 및 7) 높은 세라믹 함량으로 인하여 피막 취성을 극복할 수 없는 것으로 나타났다.On the other hand, when the LDPE content was less than 10 vol% (Comparative Examples 6 and 7), it was found that the film embrittlement could not be overcome due to the high ceramic content.
가공 시 금형온도를 LDPE의 융점 근처 온도(60℃, 90℃)로 조정하여 온간 상태에서 가공하면 가공부 크랙 발생은 미미하며, 피막밀착성도 양호한 것으로 나타났다. 그러나, 상온에서 가공할 경우(비교예 3), LDPE는 일반적인 고분자수지 중에서도 어느정도 경도(Shore경도 D형 40 내지 50)를 가지는 고분자 수지이며 세라믹과의 계면에서 접착력이 떨어지기 때문에, 10 ㎛ 이상의 크랙 발생으로 소재표면이 노출되는 문제가 발생한다. 또한, LDPE의 융점을 초과하여 가공하면(비교예 4 및 5) 열에 의해 용융된 고분자수지가 금형에 붙는 문제가 발생할 뿐만 아니라, 피막이 변형하여 제품으로써의 가치가 떨어지게 된다.When the mold temperature was adjusted to a temperature near the melting point of LDPE (60 ° C, 90 ° C) during processing, cracking occurred in the processed portion was slight and the film adhesion was good. However, in the case of processing at room temperature (Comparative Example 3), LDPE is a polymer resin having hardness (Shore hardness D type 40 to 50) somewhat among the general polymer resins, and the adhesive strength is lowered at the interface with ceramics, There arises a problem that the surface of the material is exposed. In addition, when processed to exceed the melting point of LDPE (Comparative Examples 4 and 5), there is a problem that the polymer resin melted by heat adversely affects the mold, and the film is deformed and the value as a product is lowered.
가공성의 확보를 위하여 세라믹 코팅층 상에 유기고분자 코팅층 및 하도층을 형성시킬 수 있다. 비교예 3, 6 및 7의 경우, 크랙은 발생하나 피막밀착성은 양호한 것으로 나타났다. 따라서, 상기 비교예의 세라믹 코팅층 상에 유기고분자 코팅층을 형성하면, 상온에서 가공시에도 크랙에 의한 강판 표면의 노출을 방지할 수 있다.
The organic polymer coating layer and the undercoat layer may be formed on the ceramic coating layer in order to ensure workability. In the case of Comparative Examples 3, 6 and 7, cracks were generated but the film adhesion was good. Therefore, when the organic polymer coating layer is formed on the ceramic coating layer of the comparative example, it is possible to prevent the surface of the steel sheet from being exposed due to cracking even at room temperature.
밀착성Membrane
Adhesiveness
미소경도Vickers
Micro hardness
상기 표 2는 (1) ②의 세라믹 및 금속 혼합물의 함량에 따른 제조되는 세라믹 코팅층의 물성을 나타내는 표이다.Table 2 shows the physical properties of the ceramic coating layer to be produced according to the content of the ceramic and metal mixture of (1) ②.
TiO2와 Cu의 세라믹 코팅층 내 Cu 함량이 90 Vol%를 초과하면(비교예 8 및 9), 피막경도가 벌크 상태의 Cu와 비교하여 동등 이하의 값을 나타내며, 코팅층 내 TiO2가 세라믹 재료로써의 역할을 제대로 발현할 수 없음을 알 수 있다. 또한, Cu 함량이 10 Vol% 미만이면(비교예 10 및 11), 높은 세라믹 함량으로 인하여 피막취성을 극복할 수 없다.
When the Cu content in the ceramic coating layer of TiO 2 and Cu exceeds 90 vol% (Comparative Examples 8 and 9), the film hardness is equal to or less than that of the bulk Cu, and TiO 2 in the coating layer is a ceramic material Can not be properly expressed. Also, if the Cu content is less than 10 Vol% (Comparative Examples 10 and 11), the film embrittlement can not be overcome due to the high ceramic content.
밀착성Membrane
Adhesiveness
미소경도Vickers
Micro hardness
상기 표 3은 (1) ③의 세라믹, 고분자 및 금속 혼합물의 함량에 따른 제조되는 세라믹 코팅층의 물성을 나타내는 표이다.Table 3 is a table showing the physical properties of the ceramic coating layer to be produced according to the contents of (1) (3) ceramic, polymer and metal mixture.
TiO2, LDPE, Cu의 세라믹 코팅층의 경우도 상기 표 1, 2와 마찬가지로 코팅층 내 TiO2 함량이 10 Vol% 미만이면(비교예 12 및 13) TiO2가 세라믹재료로써의 역할을 제대로 발현할 수 없다. 또한, LDPE의 함량이 90 vol% 이하에서 피막밀착성은 양호하며, LDPE가 코팅층 내 존재할 경우 가공시 금형온도를 융점근처까지 승온시켜 가공할 필요가 있다.
In the case of TiO 2 , LDPE and Cu ceramic coating layers, as in Tables 1 and 2, TiO 2 can exhibit a role as a ceramic material when the TiO 2 content in the coating layer is less than 10 Vol% (Comparative Examples 12 and 13) none. When the content of LDPE is 90 vol% or less, the film adhesion is good. When LDPE is present in the coating layer, it is necessary to raise the mold temperature to near the melting point during processing.
본 실시예에서 제안하는 제품구조 및 세라믹 코팅층 조성비는 90°벤딩(곡율반경1mm) 가공이 요구되는 제품에 대한 예이며, 실제 강판에 요구되는 가공성(벤딩가공성, 연신가공성 등)의 정도에 따라 제품구조 및 복합코팅시의 복합코팅재료나 세라믹 코팅층 조성비를 선정할 필요가 있다.
The product structure and the ceramic coating layer composition ratio proposed in the present embodiment are examples of products requiring 90 ° bending (
1: 강판
2: 세라믹 코팅층
3: 유기고분자 코팅층
4: 세라믹 코팅층(2)의 일부가 강판쪽으로 파고들어간 부분
5: 하도층1: steel plate
2: Ceramic coating layer
3: organic polymer coating layer
4: a portion of the ceramic coating layer 2 that partly penetrates toward the steel sheet
5: Lower layer
Claims (15)
상기 강판의 일면 또는 양면에 형성되고, 세라믹을 함유하는 세라믹 코팅층을 포함하는 세라믹 코팅강판.
Steel plate; And
And a ceramic coating layer formed on one or both surfaces of the steel sheet and containing ceramic.
강판 및 세라믹 코팅층의 계면에서 세라믹 코팅층이 강판쪽으로 파고들어간 구조를 가지는 세라믹 코팅강판.
The method according to claim 1,
A ceramic-coated steel sheet having a structure in which a ceramic coating layer penetrates into a steel sheet at an interface between a steel sheet and a ceramic coating layer.
세라믹 코팅층의 피막치밀도는 60% 이상인 세라믹 코팅강판.
The method according to claim 1,
The coating density of the ceramic coating layer is 60% or more.
세라믹 코팅층의 두께는 5 ㎛ 이하인 세라믹 코팅강판.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the ceramic coating layer is 5 占 퐉 or less.
세라믹 코팅층은 고분자 및 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 추가로 포함하는 세라믹 코팅강판.
The method according to claim 1,
Wherein the ceramic coating layer further comprises at least one selected from the group consisting of polymers and metals.
고분자는 유기고분자 또는 무기고분자인 세라믹 코팅강판.
The method according to claim 1,
Polymers are organic polymers or inorganic polymers.
고분자는 열가소성 수지인 세라믹 코팅강판.
6. The method of claim 5,
The polymer is a thermoplastic resin.
금속은 연성금속 또는 상기 연성금속의 합금인 세라믹 코팅강판.
6. The method of claim 5,
Wherein the metal is a soft metal or an alloy of the soft metal.
금속은 주석, 아연, 구리, 니켈 및 알루미늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 세라믹 코팅강판.
6. The method of claim 5,
Wherein the metal comprises at least one selected from the group consisting of tin, zinc, copper, nickel and aluminum.
세라믹 코팅층 내에 함유된 고분자 및 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 함량은 10 내지 90 volume%인 세라믹 코팅강판.
6. The method of claim 5,
Wherein the content of at least one selected from the group consisting of polymers and metals contained in the ceramic coating layer is 10 to 90 volume%.
세라믹 코팅층의 두께는 20 ㎛ 이하인 세라믹 코팅강판.
6. The method of claim 5,
Wherein the thickness of the ceramic coating layer is 20 占 퐉 or less.
세라믹 코팅층 상에 형성된 유기고분자 코팅층을 추가로 포함하는 세라믹 코팅강판.
The method according to claim 1,
A ceramic-coated steel sheet further comprising an organic polymer coating layer formed on the ceramic coating layer.
세라믹 코팅층 및 유기고분자 코팅층 사이에 형성된 하도층을 추가로 포함하는 세라믹 코팅강판.
13. The method of claim 12,
A ceramic coated steel sheet further comprising a ground layer formed between the ceramic coating layer and the organic polymer coating layer.
A method for manufacturing a ceramic-coated steel sheet, comprising the steps of: forming a ceramic coating layer on one side or both sides of a steel sheet by vapor-depositing ceramics using a room-temperature vacuum spraying method.
세라믹 코팅층의 형성 시 세라믹과 고분자 및 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 혼합물을 증착시키는 세라믹 코팅강판의 제조방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the ceramic coating layer is formed by depositing at least one selected from the group consisting of ceramic, polymer and metal.
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