WO2015099354A1 - 마그네슘-알루미늄 코팅 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

마그네슘-알루미늄 코팅 강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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양지훈
김태엽
정용화
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Definitions

  • the present invention relates to a magnesium-aluminum coated steel sheet and a method for producing such a steel sheet, and more particularly, to a steel sheet formed with a magnesium-aluminum coating layer in order to prevent corrosion of the steel sheet by galvanic coupling, and a method for producing such a steel sheet.
  • a magnesium-aluminum coated steel sheet and a method for producing such a steel sheet, and more particularly, to a steel sheet formed with a magnesium-aluminum coating layer in order to prevent corrosion of the steel sheet by galvanic coupling, and a method for producing such a steel sheet.
  • Steel has excellent physical properties and is used in various industries such as automobiles, home appliances, and construction. However, since steel is likely to cause corrosion by reacting with oxygen, it is necessary to apply a protective film to prevent such corrosion.
  • These steels are processed in various forms such as plates, rods, tubes, etc.
  • the thin steel sheet is one of the most commonly used forms of steel products in the industrial field.
  • the protective film acts as a sacrificial anode to delay the corrosion of the steel sheet by coating a metal protective film having high reaction resistance with oxygen on the surface of the steel sheet.
  • Representative metals used in the coating of such steel sheets are zinc and
  • Aluminum, and the method used for coating this metal on a steel plate includes hot-dip plating, electroplating, and the like. Since the plating method is easy and inexpensive, it is currently used in most steel plate surface treatment processes.
  • a method of increasing the plating amount of zinc may be considered in order to improve the corrosion resistance of the steel sheet.
  • a method of lowering the plating rate is used, which causes a problem of lowering productivity.
  • heterogeneous elements are not increased without increasing the zinc plating amount. Adding a method to improve the corrosion resistance of the existing galvanized steel sheet has been developed.
  • Such hetero elements include aluminum and magnesium.
  • Magnesium-aluminum coating layer which is a metal used to prevent corrosion of the steel plate, forms a coating layer of magnesium-aluminum using aluminum having excellent appearance characteristics and magnesium having excellent sacrificial anticorrosive properties, but gives a concentration gradient to the total magnesium content.
  • An object of the present invention is to provide a steel sheet on which a steel sheet is formed and a method of manufacturing such steel sheet.
  • the lower concentration may be used as the sacrificial anode due to the concentration gradient of magnesium formed in the coating layer.
  • a first magnesium-aluminum alloy layer formed on an upper portion of the steel sheet
  • It includes a coating layer formed of a second magnet-aluminum alloy layer formed on the first magnesium-aluminum alloy layer,
  • the magnesium content of the first magnesium-aluminum alloy layer is higher than the magnesium content of the second magnesium-aluminum alloy layer.
  • a steel plate on which a magnet-aluminum alloy coating layer is formed.
  • the magnesium content of the first magnesium-aluminum alloy layer is
  • magnesium content of the said 2nd magnesium-aluminum alloy layer is 5-40 increase%.
  • the total magnesium content of the coating layer formed by the first magnesium-aluminum filler and the second magnesium-aluminum alloy layer is preferably 12.5% by weight or more.
  • the thickness of the first magnesium-aluminum alloy layer and the second magnesium-aluminum alloy layer is preferably 0.5 to 30 kPa, respectively, and the first magnet-aluminum
  • the total thickness of the coating layer formed on the steel sheet by the alloy layer and the second magnesium-aluminum alloy layer is more preferably 1 to 50 ⁇ .
  • the total thickness of the coating layer formed on the steel sheet by the first magnesium-aluminum alloy layer and the second magnesium-aluminum alloy layer is even more preferably 5 / or less.
  • ⁇ -phase and ⁇ -phase are mixed in the coating layer.
  • the coating layer is any one part or the whole of the coating layer is formed in the crystal grain shape, the crystal grains of the coating layer is ⁇ phase and ⁇ phase (Al 3 Mg 2 ) respectively
  • the area ratio of the ⁇ phase / ⁇ phase of the coating layer crystal grains is 10 to 70%, and the ⁇ phase and the ⁇ phase of the coating layer preferably have an XRD intensity ratio ⁇ (880) / ⁇ (1 1 1) of 0.01 to 1.5. .
  • ⁇ (880) / ⁇ (1 1 1) 0.01 to 1.5.
  • the magnesium content of the first magnesium aluminum alloy layer is higher than the magnesium content of the second magnesium aluminum alloy layer.
  • Method j for forming a magnesium-aluminum alloy coating layer wherein the total magnesium content of the first magnesium-aluminum alloy layer is 20 to 95% by weight, the second magnesium-aluminum The total magnesium content of the alloy layer is preferably 5-40% by weight.
  • the total magnesium content of the coating layer formed by the first magnesium-aluminum alloy layer and the second magnesium-aluminum alloy layer is 12.5% by weight or more. desirable.
  • the first magnesium-aluminum alloy layer vacuum-deposited on the steel sheet has an iron contained in the first magnesium-aluminum alloy layer reacted with iron on the steel sheet by diffusion, and the iron-based alloy layer on the first magnesium-aluminum alloy layer. Vacuum deposition to a thickness capable of forming an aluminum alloy layer
  • a method of forming a magnesium-aluminum alloy coating layer on a steel sheet is provided.
  • the thicknesses of the first and second magnesium-aluminum alloy layers are preferably 0.5 to 30, respectively.
  • the total thickness of the coating layer formed on the steel sheet by the first magnesium-aluminum alloy layer and the second magnesium-aluminum alloy layer is preferably 1 to 50.
  • the total thickness of the coating layer formed on the steel sheet by the first magnesium-aluminum alloy layer and the second magnesium-aluminum alloy layer is more preferably 5 or less.
  • the first and second magnesium-aluminum alloy layers are preferably vacuum deposited by magnetron sputtering.
  • the first and second magnesium-aluminum alloy layers are vacuum-deposited by repeatedly reciprocating or rotating the magnesium-aluminum alloy source or the aluminum source or the steel plate disposed on the magnesium source.
  • the first and second magnesium-aluminum alloy layers preferably change the magnesium content in the first and second magnesium-aluminum alloy layers by changing the current or voltage applied to the source.
  • the method of forming a magnesium-aluminum alloy coating layer on a steel sheet is a method of phase transformation of the structure of the coating layer by heat-treating the steel sheet formed with the first and second magnesium-aluminum alloy coating layer in a heat treatment furnace It includes more. '
  • the heat treatment is performed for 2 to 10 minutes at 350 600 ° C in an inert atmosphere. It is preferable to carry out.
  • the first and second magnesium-aluminum alloy coating layers form at least one of an iron-aluminum alloy layer and a magnet-aluminum alloy layer.
  • first and second magnesium-aluminum alloy coating layers form at least one of ⁇ phase or ⁇ phase (Al 3 Mg 2 ) by the heat treatment.
  • the steel sheet having a magnesium-aluminum alloy coating layer having a magnesium concentration gradient may have the same or more corrosion resistance while having a thickness thinner than that of a galvanized layer of a conventional galvanized steel sheet, and at the same time a colorful color and Can exhibit aesthetics
  • a steel sheet having a magnesium-aluminum alloy coating layer having a magnesium concentration gradient according to an embodiment of the present invention is sacrificed by galvanically coupling two magnesium-aluminum alloy layers having a magnesium concentration gradient by using a potential difference between the alloy layers. Because of the anticorrosion method, a steel sheet excellent in corrosion resistance can be provided.
  • a steel sheet having a magnesium-aluminum alloy coating layer having a magnesium concentration gradient simultaneously contains aluminum having excellent surface color characteristics, thereby providing a steel sheet having a beautiful surface with excellent corrosion resistance. can do.
  • the steel sheet provided with a magnesium-aluminum alloy coating layer formed with a magnesium concentration gradient may further provide a steel sheet which improves corrosion resistance characteristics by heat treatment and simultaneously maintains an elegant surface.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a vacuum coating equipment used to deposit a magnesium-aluminum alloy layer used in an embodiment according to the present invention on a steel sheet.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a vacuum coating equipment for depositing pure magnesium and pure aluminum on a two-layer magnesium-aluminum alloy layer substrate 14 as a deposition source, which is another embodiment of the present invention.
  • 3A is a schematic diagram showing the first coating layer 22 and the second coating layer 23 deposited on the cold rolled steel sheet 21 according to Examples 1 and 3 of the present invention.
  • 3B is a schematic diagram showing the results of heat treatment according to Examples 2 and 4 of the present invention.
  • Example 4A is a scanning electron micrograph of Example 1 of the present invention.
  • Example 4b is a scanning electron micrograph of Example 2 of the present invention.
  • Example 5 is a graph evaluating corrosion resistance of each Example and Comparative Example according to the present invention.
  • a magnesium-aluminum alloy layer having a different magnesium content is deposited in multiple layers on the upper portion of the steel sheet.
  • the concentration of magnesium at is formed higher than the magnesium content in another magnet-aluminum alloy layer relatively far from the steel sheet.
  • the multilayer magnesium-aluminum alloy layer thus formed is formed on the steel sheet.
  • Forming a single coating layer as a whole and by heat-treating this coating layer can further increase the corrosion resistance characteristics by the phase transformation of the crystal structure of the coating.
  • the magnesium-aluminum alloy layer of the multiple layers deposited on the steel sheet has galvanic coupling of the alloy layer itself by varying the magnesium content in each alloy layer, so that the outer alloy layer acts as a sacrificial layer. .
  • the magnesium-aluminum alloy coating layer includes aluminum, although the regenerated anticorrosive property is weak aluminum, but this sacrificial anticorrosive property enhances the role of magnesium, and the surface color of the aluminum itself is brilliant. Make it work.
  • the magnesium-aluminum alloy layer to be deposited may be deposited in multiple layers, but for the convenience of description, the deposition in two layers will be described in detail.
  • magnesium is first deposited on the steel sheet-aluminum alloy layer has a magnesium content contained in the alloy layer is preferably from 20 to 95 increased 0/0.
  • the reason for limiting the magnesium content in the first alloy layer is that when the magnesium content is 20wt% or less, the sacrificial anticorrosive property is lowered, and when the magnesium content is 95wt% or more, the effect of improving the characteristics by alloying disappears.
  • the magnesium content in the second magnesium-aluminum alloy layer deposited on the first alloy layer is preferably 5 to 40% by weight.
  • the reason for limiting the magnesium content in the second alloy layer as described above is that when the magnesium content is 5 wt% or less, the effect of alloying improves, and when the wt% or more is 40 wt% or more, the durability of the coating surface is reduced.
  • the total magnesium content in the coating layer formed by the first magnesium-aluminum alloy layer and the second magnesium-aluminum alloy layer is preferably 12.5 increase of 0 / ° or more.
  • the reason for limiting the content in the entire coating layer as described above is that the sacrificial anticorrosive properties of the coating layer are deteriorated when the total magnesium content is 12.5 increase 0 / ° or less.
  • first magnesium-aluminum alloy layer and the second magnesium-aluminum alloy layer preferably have a thickness of 0.5 to 30, respectively. This is because when the thickness of the coating layer is 0.5 or less, the corrosion resistance is not sufficient, and when the thickness of the coating layer is 30 or more, problems such as peeling due to increased stress occur.
  • the total thickness of the coating layer formed on the steel sheet by the first magnesium-aluminum alloy layer and the second magnesium-3 ⁇ 4 aluminum alloy layer is preferably 1 to 50, and more preferably 5 or less.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a vacuum coating equipment used to deposit a magnesium-aluminum alloy layer onto a steel sheet.
  • a vacuum coating method can be used.
  • This vacuum coating method has a high process cost compared to the conventional plating method, but can be competitive in productivity because it can quickly produce a thin coating layer.
  • a cold rolled steel sheet may be used as a substrate on which a multilayer of a magnesium-aluminum alloy is coated according to an embodiment of the present invention.
  • the cold-rolled steel sheet is preferably a carbon content of 0.3 wt. 0 /. Or less preferably a low carbon steel of, and used as automobile steel sheet or steel sheet or building material steel sheet for household appliances for automobiles.
  • a plasma vacuum deposition method may be used to form a multilayer of magnesium-aluminum alloy.
  • the deposition source used is a magnesium-aluminum alloy and these deposition sources may be provided in plural.
  • a plurality of magnesium-aluminum alloy deposition sources that is, a source, are simultaneously mounted in a deposition apparatus and operated by applying a current or a voltage to reciprocate or electrophorically move a sputtered source on a sputtered source. Form a coating layer.
  • Each of the second alloy evaporators 6 is provided, and a substrate holder 3 for mounting and transporting a steel plate, that is, a substrate 4, is provided above the vacuum chamber 1.
  • the substrate holder 3 for mounting and transporting a steel plate, that is, a substrate 4, is provided above the vacuum chamber 1.
  • the substrate transfer guide (2) can be moved to the prisoner. And a linear ion beam source 9 can be mounted on the side of the vacuum chamber 1 to clean the substrate 4.
  • the first alloy evaporator (5) forming a magnesium-aluminum alloy vapor
  • the second alloy evaporation source (6) is equipped with magnet-aluminum alloy targets (7,8) having different component contents from each other so that the alloy vapor generated from this target is coated on the substrate.
  • substrate 4 using the above vacuum deposition equipment is as follows.
  • a crab alloy target 7 and a second alloy target 8 are installed in the first alloy evaporator 5 and the second alloy evaporator 6, respectively, and the substrate 4 is attached to the substrate holder 3.
  • the substrate 4 is placed on the first alloy evaporator 5, and then evacuated using a vacuum pump (not shown) so that the degree of vacuum is 10 -5 Torr or less.
  • the substrate 4 is cleaned using the linear ion beam source 9, and then a plasma is generated in the first alloy evaporation source 5 to coat the substrate 4 with the lower layer first.
  • the substrate 4 is positioned on the second alloy evaporation source 6, and then a plasma is generated in the second alloy source 6 to coat the second layer film.
  • the magnesium-aluminum alloy is used as the deposition source used to deposit the coating layer of the magnesium-aluminum alloy, but the present invention is not limited thereto.
  • a magnesium-aluminum alloy layer can be deposited on the substrate (1).
  • a method of depositing two layers of magnesium-aluminum alloy layers on the substrate 14 using pure magnesium and pure aluminum as a deposition source is as follows.
  • an aluminum target 17 having a purity of 99.995% was mounted on the aluminum evaporation source 15, and a magnesium target 18 having a purity of 99.99% was mounted on the magnesium evaporation source 16, and two evaporation sources were installed in close proximity to each other.
  • a substrate 14 made of a cold rolled steel sheet was installed in the substrate holder 13, and then evacuated.
  • the vacuum is less than 10 -5 Torr, the substrate 14 is placed over the linear ion beam source 19 for cleaning of the substrate 14, and then the linear ion beam source 19 is used to Impurities and oxide films are removed.
  • Cleanliness of the substrate 14 is controlled by ion beams in an argon gas atmosphere.
  • the substrate 14 may be moved to the left or right using the substrate transfer guide 12.
  • the substrate transfer guide 12 is used to position the substrate 14 over two evaporation sources installed side by side, while applying power to the aluminum evaporation source 15 and simultaneously to the magnesium evaporation source 16. By applying electric power, two evaporation sources are simultaneously generated to coat the underlying magnesium-aluminum alloy worms on the substrate 14.
  • the substrate 14 can be alternately coated left and right on the two evaporation sources to be coated with aluminum and magnesium alternately to control the magnesium content in the magnesium-aluminum alloy layer.
  • the vacuum heat treatment furnace may be a heat treatment furnace formed by continuously connecting the preheating furnace, the heat treatment furnace and the crack furnace. At this time, the preheating furnace, the heat treatment furnace, and the cracking furnace have a barrier to block the space of each furnace at each connection part and a steel sheet is used for the barrier. It is preferred that a door is formed for movement.
  • Such a heat treatment furnace may evacuate in a vacuum state and then supply a noble gas such as nitrogen gas to the atmosphere gas.
  • the steel sheet formed with the magnesium-aluminum alloy coating layer is first charged into a preheating furnace, and then the steel sheet is heated to a heat treatment silver and moved to a heat treatment furnace in a state where the temperature is stabilized to perform heat treatment.
  • Heat treatment of the steel sheet on which the alloy coating layer is formed is preferably performed at 350 to 600 ° C. for 2 to 10 minutes.
  • bun stress increases in the coating layer-heat-treated when magnesium performed in less than two minutes or less 350 ° C - failure to the respective components diffusion in the aluminum alloy layer cheungbun magnesium Due to this, the coating layer may peel off.
  • This heat treatment is preferably carried out at 350 ° C for 10 minutes or 400 ° C for 4 minutes.
  • the iron component of the steel sheet diffuses into the coating layer at the interface between the steel sheet and the coating layer to form an AbcFey layer, and in the magnesium-aluminum alloy coating layer, the phase changes to a magnesium-aluminum alloy layer.
  • x is preferably 1 to 3 and y is preferably 0.5 to 1.5, and the thickness of the AlxFey layer is preferably 0.2 to 1 ⁇ .
  • the xy value is in a range that shows brittleness in Al-Fe alloy phase due to diffusion so that alloy phases having poor mechanical properties (eg FeAl 2 , Fe 2 Al 5 , FeAl 3, etc.) are not produced.
  • alloy phases having poor mechanical properties eg FeAl 2 , Fe 2 Al 5 , FeAl 3, etc.
  • Al-Fe phases for example, Fe 3 Al, FeAl, etc.
  • X to 1 to 3 and y to 0.5 to 1.5 are limited to this range because they improve the adhesion between the steel sheet and the magnesium-aluminum alloy layer.
  • the layer thickness of the Al-Fe alloy phase is limited to 0.2 to 1, and as the thickness of the Al-Fe layer is increased, A1 is relatively limited, and the Fe content is increased, resulting in brittle Al-Fe alloy phase. This is because the mechanical properties of the coating layer can be reduced.
  • the AlxFey layer formed on the interface between the steel sheet and the coating layer is an aluminum-iron alloy layer containing a small amount of magnesium and the AlxFey layer is in the direction of the coating layer in the steel sheet It is preferable that it consists of 1-50% of the thickness of a magnesium-aluminum coating layer.
  • AlxFey layer is limited to 1 to 50% of the coating thickness is that if the AkFey layer is formed to be more than 50% of the thickness of the coating layer, the Fe content may increase and an alloy phase having poor mechanical properties may be generated.
  • the magnesium-aluminum alloy layer phase-changed by heat treatment is in a state in which ⁇ and ⁇ phases are common.
  • the a phase means the aluminum phase of the face centered cubic lattice (FCC)
  • the ⁇ phase means Al 3 Mg 2 of the face centered cubic lattice.
  • the ratio of ⁇ and ⁇ phases is 0.01 to 1.5 as XRD intensity ratio, ⁇ (880) / ⁇ (11 1).
  • the ratio of ⁇ and ⁇ phases in the magnesium-aluminum alloy layer is set to 0.01 to 1.5 as ( ⁇ / ⁇ ) in the Mg-Al alloy phase ( ⁇ phase) generated according to the Mg content when the Mg-Al coating layer is heat treated. This is to limit the Mg content in which the ⁇ phase is generated because the XD peak intensity is different. .
  • the magnesium-aluminum alloy layer phase-changed by heat treatment forms grains such as columnar crystals, and such crystal grains are preferably 0.2 to 1 urn.
  • the size of the crystal grains is limited to 0.2-1, which is not easy to form under the control of heat treatment conditions when the crystal grain size of the Mg-Al alloy layer is 0.2 or less. This is because separation occurs in layers, which is undesirable.
  • the crystal grains of the magnesium-aluminum alloy layer thus formed have an area ratio of 10 to 70% of the ⁇ phase / ⁇ phase.
  • the area ratio of the ⁇ phase / ⁇ phase in the crystal grains of the magnesium-aluminum alloy is the area ratio of the ⁇ phase / ⁇ phase in the crystal grains of the magnesium-aluminum alloy
  • the reason for limiting the content to 10 to 70% is not preferable because the Mg-Al alloy phase ( ⁇ phase) is not formed when out of this range.
  • the steel sheets used in Examples and Comparative Examples to be described below are all C; 0.12 weight 0 / ⁇ or less (except 0%), ⁇ : 0.50 increment% or less (except 0%), ⁇ ; 0.04 weight% (except 0%) and S; A steel sheet containing 0.040 weight 0 / ° (except 0%) and the balance Fe and other unavoidable impurities and rolled to a thickness of 0.8 mm through hot and cold rolling was used.
  • a thin steel sheet having a width of 300 mm and a thickness of 0.8 mm was used as the substrate 4.
  • the 20% increase in the magnesium alloy first evaporation source (5) is an aluminum weight of 80 0/0,
  • the second alloy evaporation source 6 was provided with a second alloy target 8 having 5 wt% magnesium and 95 wt% aluminum.
  • the exhaust vacuum within the vacuum chamber (1) to remove impurities and oxide films which vacuum is present in the substrate (4) using the following linear ion source pan (9) is 10-5. Torr or less.
  • the cleaning of the substrate 4 was carried out four times, while adjusting the conditions of the ion beam to 3 kV and 400 mA in an argon gas atmosphere of 5 ⁇ 10 -4 Torr and moving the substrate 4 to the left and right using the substrate transfer guide 2. ⁇ during
  • Example 2 a specimen in which the first magnesium-aluminum alloy layer and the second magnesium-aluminum alloy layer were successively deposited on a cold rolled steel sheet according to Example 1 was charged into a heat treatment furnace, and then, in a 400 ° C. atmosphere under a nitrogen atmosphere, Heat treatment was performed for minutes.
  • Example 3 the first magnesium-aluminum alloy layer and the second magnesium-aluminum alloy layer were sequentially increased by using the deposition apparatus described in FIG.
  • the deposition source used here was not a magnesium-aluminum alloy but a single metal target of aluminum and magnesium.
  • the aluminum metal used as the aluminum evaporation source is 99.995% purity
  • Magnesium metal used as a magnesium evaporation source has a purity of 99.99%.
  • Such aluminum and magnesium were mounted with aluminum targets 17 and magnesium targets 18, respectively, and these targets were placed adjacent to each other.
  • the inside of the vacuum chamber 1 was evacuated in the state in which the board
  • the degree of vacuum to remove impurities and oxide films present on the substrate 14 by operating the linear ion beam source (19) for cleaning of the substrate 14 in a state that is reached in less than 10-5 torr.
  • the cleaning of the substrate 14 is performed by adjusting the conditions of the ion beam to 3 kV and 400 mA in an argon gas atmosphere of 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Torr, and moving the substrate 14 from side to side using the substrate transfer guide 12. Conducted for a time.
  • the substrate 14 is placed on two evaporation sources installed side by side using the substrate transfer guide 12 in the state where the substrate 14 is cleaned. Then, 8 kW of power is applied to the aluminum evaporation source 15. A power of 3 kW was applied to the magnesium evaporation source 16 to generate two plasma sources at the same time to deposit a first magnesium-aluminum alloy layer film on the substrate 14.
  • the substrate 14 was alternately coated on both evaporation sources while moving left and right, and the magnesium content of the first magnesium-aluminum alloy layer was controlled to be 40wt%. At this time, the film thickness of the first magnesium-aluminum alloy layer was 2.5 kPa.
  • the first magnesium-aluminum alloy layer was deposited on the substrate 14, and then the second magnesium-aluminum alloy layer was continuously deposited.
  • the deposition conditions of the second magnesium-aluminum alloy layer lowered the power of the magnesium evaporation source 16 to lkW so that the magnesium content of the second magnesium-aluminum alloy layer was reduced.
  • the amount was adjusted to 10 wt%.
  • the film thickness of the second magnet-aluminum alloy layer was 2.5 // m.
  • Example 4 comprises a first magnesium-aluminum alloy layer on a cold rolled steel sheet according to Example 3 A specimen in which 2 magnesium-aluminum alloy layers were continuously deposited was charged into a heat treatment furnace, and then heat treated for 10 minutes in a 400 ° C. atmosphere under a nitrogen atmosphere.
  • Example 3 in the same manner as the substrate 14 to the aluminum remaining conditions other than vacuum evaporation point such that only a thickness of 5 (100 parts by weight 0/0) was carried out in the same manner as in Example 3.
  • Comparative Example 2 pure zinc was coated on the cold rolled steel sheets used in Examples 1 to 4 by a conventional electroplating method to a thickness of 5.6? 1.
  • Example 3 a magnesium-aluminum alloy layer was deposited on a cold rolled steel sheet in the same manner as in Example 1, but without a concentration gradient of magnesium, that is, without forming the first and second magnesium-aluminum alloy layers, one layer of magnet -The remaining conditions were carried out in the same manner as in Example 1 except that the aluminum alloy layer was vacuum deposited on the cold rolled steel sheet to have a thickness of 5 ⁇ .
  • FIG. 3A is a schematic diagram showing the first coating layer 22 and the low second coating layer 23 deposited on the cold rolled steel sheet 21 according to the first and third embodiments described above.
  • 3B is a schematic diagram showing the results of heat treatment according to the second and fourth embodiments described above.
  • the first Mg-Al alloy layer 22 and the second Mg-Al alloy layer 23 deposited on the steel sheet are formed of the lower layer and the upper layer. It is characterized by a clear interface.
  • the so-called magnesium concentration gradient gradually increases from the top to the bottom (tilt).
  • the layer 24 is formed.
  • FIG. 4A is a scanning electron micrograph of Example 1, in which two alloy layers are clearly formed on the steel plate 30.
  • reference numeral 31 denotes the first Mg-Al alloy layer
  • reference numeral 32 denotes the second Mg-Al alloy layer.
  • the first Mg-Al alloy layer 31 is in a state in which crystal growth is not obvious and the structure is dense.
  • the second Mg-Al alloy layer 32 the columnar crystal structure is developed. It can be seen.
  • This phenomenon is because the crystal growth structure depends on the magnesium content in the alloy deposition layer.
  • Figure 4b is a scanning electron micrograph of Example 2 shows the shape of the alloy layer 41 deposited on the steel sheet 40, the boundary of the two alloy layers are diluted and combined into one by heat treatment. This phenomenon is judged that the first and second Mg-Al alloy layers on the steel sheet 40 are diffused into each other by the heat treatment process, and then aggregated into one. The upper portion of the combined coating layer 41 forms a so-called concentration gradient (tilt) layer in which the magnesium content is small and the magnesium content increases toward the substrate.
  • concentration gradient tilt
  • Figure 5 is a graph evaluating the corrosion resistance for each of the specimens according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3.
  • the corrosion resistance was evaluated using the salt spray test (ASTM B-117) and evaluated based on the initial red blue development time.
  • the occurrence time is more than 400 hours, exhibiting excellent corrosion resistance.

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Abstract

갈바닉 커플링을 이용한 내식성이 우수한 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판에 관한 것으로서, 강판과, 상기 강판의 상부에 형성된 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과, 상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층 상부에 형성된 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층으로 형성된 코팅층을 포함하며, 상기 제1 마그네슘-알루미늄 합금층의 마그네슘 함유량이 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층의 마그네슘 함유량 보다 높은 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판을 제공한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
마그네슘-알루미늄 코팅 강판 및 그 제조 방법
【기술분야】
본 발명은 마그네슘-알루미늄 코팅 강판 및 그러한 강판의 제조방법에 관한 것으로서 , 보다 구체적으로는 갈바닉 커플링에 의한 강판의 부식을 방지하기 위하여 마그네슘-알루미늄 코팅층을 형성한 강판 및 그러한 강판의 제조방법에 관한 것이다. 【발명의 배경이 되는 기술】
철강은 우수한 물리적 특성을 가지고 있어 자동차， 가전， 건축 등 다양한 산업분야에 이용되고 있는 소재이다. 그러나, 철강은 산소 등과 반웅하여 부식을 일으키기 쉽기 때문에 이러한 부식을 방지하기 위하여 보호막을 입히는 등
표면처리가 필수적으로 요구된다.
이러한 철강은 판， 봉， 관 등 다양한 형태로 가공되는데， 그 중 얇은 판 형태인 강판은 산업분야에 가장 많이 이용되는 형태의 철강제품 중 하나이다.
이러한 강판의 부식을 방지하기 위해서 가장 흔히 사용되는 방법은 철보다
산소와의 반웅성이 높은 금속 보호막을 강판 표면에 코팅함으로써 그 보호막이 희생양극 (sacrificial anode)으로 작용하여 강판의 부식을 지연시키는 방법이다.
이러한 강판의 코팅 시 사용되는 금속 증 대표적인 것은 아연과
알루미늄이며， 이러한 금속을 강판에 코팅하기 위하여 사용하는 방법에는 용융 도금, 전기 도금 등이 있다. 도금법은 그 공정이 용이하고 비용도 저렴하기 때문에 현재 대부분의 강판 표면처리 공정에 이용되고 있다.
아연 도금법을 이용하여 강판을 코팅하는 경우， 강판의 내식성을 향상하기 위하여 아연의 도금량을 증가시키는 방법을 고려할 수 있다. 그러나， 아연의 도금량을 증가시키기 위해서는 도금 속도를 낮추는 방법이 사용되는데， 이러한 방법은 생산성 저하라는 문제를 발생시킨다.
또한 아연 도금량의 증가는 필연적으로 도금된 강판의 중량 증가를 수반하기 때문에， 수송기계 등의 경우 중량 증가로 인한 연료소비 효율의 감소로 이어지게 된다. 거기다가 최근에는 아연의 부존자원이 급격하게 감소하고 있기 때문에 아연을 대체할 수 있는 재료의 발굴이 시급하다.
이러한 시도의 일환으로서 아연의 도금량은 증가시키지 않고 이종원소를 첨가하여 기존 아연도금 강판의 내식성을 향상시킬 수 있는 방법이 개발되고 있다. 이러한 이종원소로는 알루미늄， 마그네슘 등이 있다.
【발명의 내용】
【해결하고자 하는 과제】
강판의 부식을 방지하기 위해서 사용되는 금속으로， 피막의 외관 특성이 우수한 알루미늄과 희생방식 특성이 우수한 마그네슘을 이용하여 마그네슘- 알루미늄의 코팅층을 형성하되 전체 마그네슘 함유량에 대하여 농도 구배를 부여한 마그네슘-알루미늄 코팅층을 형성한 강판과그러한 강판의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
코팅층에서 형성된 마그네슘의 농도 구배차에 의하여 농도가 낮은 쪽을 희생양극으로 사용될 수 있으므로， 마그네슘 -알루미늄의 조성을 적절히
조절함으로써, 우수한 내식성 및 화려한 미관을 동시에 가지는 보호막을 구현할 수 있다.
【과제의 해결 수단】
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 마그네슴-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판은, 강판과
상기 강판의 상부에 형성된 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과
상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층 상부에 형성된 제 2 마그네슴-알루미늄 합금층으로 형성된 코팅층을 포함하며，
상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층의 마그네슘 함유량이 제 2 마그네슘- 알루미늄 합금층의 마그네슘 함유량 보다 높은
마그네슴-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판을 제공한다.
이때 상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층의 마그네슘 함유량은
20~95증량0 /。이고， 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층의 마그네슘 함유량은 5~40 증량 % 인 것이 바람직하다.
여기서 상기 제 1 마그네슴-알루미늄 합금충과 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층에 의해 형성된 코팅층의 전체 마그네슘 함유량은 12.5 중량 % 이상인 것이 바람직하다.
또한상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층의 두께는 각각 0.5 30卿인 것 바람직하며， 상기 제 1 마그네슴-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층에 의하여 상기 강판상에 형성된 상기 코팅층의 전체 두께는 1 ~ 50 μ 인 것이 더욱 바람직하다.
그리고 상기 제 1 .마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층에 의하여 상기 강판상에 형성된 상기 코팅층의 전체 두께는 5 / 이하인 것이 더더욱 바람직하다.
이상과 같이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판은 상기 코팅층에 α상과 β상 (Al3Mg2)이 혼재되어 있다.
이 때 상기 코팅층은 상기 코팅층의 어느 일 부분 또는 전체가 결정입자 형상으로 형성되고, 상기 코팅층의 결정입자는 α상과 β상 (Al3Mg2)이 각각
결정입자를 형성하며, 결정입자의 평균입경이 0.1 내지 2 ； 인 것이 바람직하다. 또한 상기 .코팅층 결정입자의 β상 /α상의 면적비가 10~70%이고， 상기 코팅층의 α상과 β상은 XRD 강도비 Ιβ(880)/Ια( 1 1 1 )이 0.01~1.5인 것이 바람직하다. 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에서는,
강판을 준비하는 단계;
상기 강판의 상부에 마그네슘-알루미늄 합금 소스를 사용하여 적어도 1회 이상 진공 증착하여 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층을 형성하는 단계;
상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층 상부에 상기 마그네슘-알루미늄 합금 소스를 사용하여 적어도 1회 이상 진공 증착하여 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층을 형성하는 단계; 포함하며，
상기 제 1 마그네슴-알루미늄 합금층의 마그네슘 함유량이 제 2 마그네슘- 알루미늄 합금층의 마그네슘 함유량 보다 높은
상기 강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법을 제공한다. 여기서 상기 마그네슘-알루미늄 합금 소스를 대체하여 순 마그네슘 소스와 순 알루미늄 소스를 사용할 수도 있다.
이상의 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슴-알루미늄 합금 코팅층올 형성하는 방법어 j서, 상기 제 1 마그네슴-알루미늄 합금층의 총 마그네슘 함유량은 20~95중량%이고, 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층의 총 마그네슘 함유량은 5-40 중량 % 인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층에 의해 형성된 코팅층의 전체 마그네슘 함유량은 12.5 중량 % 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에서는,
상기 강판상에 진공 증착하는 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층은 상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층에 포함된 알루미늄이 확산에 의해 상기 강판상의 철과 반웅하여 상기 제 1 마그네습-알루미늄 합금층에 철-알루미늄 합금층을 형성할 수 있는 두께로 진공 증착하는
강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슴-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법에서 상기 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층의 두께는 각각 0.5 내지 30 인 것이 바람직하다.
이 때 상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층에 의하여 상기 강판상에 형성된 상기 코팅층의 전체 두께는 1 ~ 50 인 것이 바람직하다.
그리고 상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층에 의하여 상기 강판상에 형성된 상기 코팅층의 전체 두께는 5 이하인 것이 더욱 바람직하다ᅳ
본 발명와일 실시예에 따른 강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법에서는 상기 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층은 마그네트론 스퍼터링에 의하여 진공 증착하는 것이 바람직하다.
이 때 상기 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층은 마그네슘-알루미늄 합금 소스 또는 알루미늄 소스 또는 마그네슘 소스 상부에 배치된 상기 강판을 반복하여 왕복운동 또는 회전을 시켜 진공 증착하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층은 상기 소스에 인가되는 전류 또는 전압을 변화시켜 상기 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층 내의 상기 마그네슘 함유량을 변화시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강판 상에 마그네슴-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법에서는 상기 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판을 열처리로에 열처리하여 코팅층의 조직을 상변태 시키는 방법을 더욱 포함한다. '
이 때 상기 열처리는 불활성분위기에서 350 600 °C 에서 2 ~ 10분간 실시하는 것이 바람직하다.
이와 같은 상기의 열처리에 의하여 상기 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 철-알루미늄 합금층 또는 마그네슴-알루미늄 합금층 중 어느 하나 이상을 형성하게 된다.
또한상기 열처리에 의하여 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층은 α상 또는 β상 (Al3Mg2) 중 어느 하나 이상을 형성하게 된다.
【발명의 효과】
본 발명의 일실시예에 따른 마그네슘 농도 구배가 형성된 마그네슴-알루미늄 합금 코팅층을 구비한 강판은 기존 아연도금 강판의 아연 도금층보다 얇은 두께를 가지면서도 동일하거나 그 이상의 내식성을 가질 수 있으면서 동시에 화려한 색상과 미감을 발휘할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 마그네슘 농도 구배가 형성된 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 구비한 강판은 마그네슴 농도 구배를 갖는 2개의 마그네슘-알루미늄 합금층을 갈바닉 커플링하여 각 합금층 간의 전위차를 이용하여 희생방식하므로 내식성이 우수한 강판을 제공할 수 있다.
아을러 본 발명의 일실시예에 따른 마그네슘 농도 구배가 형성된 마그네슘- 알루미늄 합금 코팅층을 구비한 강판은 표면의 색상 특성이 우수한 알루미늄을 동시에 함유하고 있어서 내식특성이 우수하면서 동시에 미려한 표면을 갖는 강판올 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 마그네슘 농도 구배가 형성된 마그네슴- 알루미늄 합금 코팅층을 구비한 강판은 열처리에 의하여 내식성 특성을 보다 향상시키고 아을러 미려한 표면을 동시에 유지시키는 강판을 제공할 수 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에서 사용된 마그네슘-알루미늄 합금층을 강판에 증착시키기 위해서 사용하는 진공 코팅 장비의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예인 순 마그네슘 과 순 알루미늄을 증착원으로 2층의 마그네슘-알루미늄 합금층올 기판 (14)상에 증착하는 진공 코팅 장비의 개략도이다.
도 3 a 는 본 발명의 실시예 1과 실시예 3에 따라 냉연강판 (21) 위에 증착된 제 1 코팅층 (22)과 제 2코팅층 (23)을 나타내는 모식도이다. 도 3의 b는 본 발명의 실시예 2와 실시예 4에 따라 열처리한 결과를 나타내는 모식도이다.
도 4의 a는 본 발명의 실시예 1에 대한 주사전자현미경 사진이다.
도 4의 b는 본 발명의 실시예 2에 대한 주사전자현미경 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 각 실시예 및 비교예에 대하여 내식성올 평가한 그래프이다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것아아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일실시예에 따른 마그네슴-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판은, 강판의 상부에 마그네슴 함유량이 서로 다른 마그네슘-알루미늄 합금층을 복층으로 증착하며， 이 때 강판과 가까운 마그네슘-알루미늄 합금층에서의 마그네슘의 농도가 강판에서 상대적으로 먼 또 다른 마그네슴-알루미늄 합금층에서의 마그네슴 함유량 보다 높게 형성한다.
이와 같이 형성된 복층의 마그네슘-알루미늄 합금층이 강판상에서
전체적으로 하나의 코팅층을 형성하게 되고 이러한 코팅층을 열처리하여 코팅충의 결정조직을 상변태 시킴으로써 내식 특성을 더욱 증가시킬 수 있다.
여기서 상기 강판 상에 증착되는 복 층의 마그네슘-알루미늄 합금층은 각 합금층에서의 마그네슘 함유량을 달리 함에 따라 이러한 합금층 자체가 갈바닉 커플링을 하게되어 외부의 합금층이 희생 방식층으로 작용하게 한다.
동시에 본 발명에 따른 일 실시예에서 마그네슴-알루미늄 합금 코팅층에는 알루미늄이 포함되어 있어서, 비록 회생 방식특성이 약한 알루미늄이지만 이러한 희생방식특성은 마그네슘으로 그 역할을 강화하면서 , 알루미늄 자체의 표면 색상을 화려하게 발휘할 수 있게 한다.
이상의 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판에서 강판상에 증착되는 마그네슘-알루미늄 합금층은 복층으로 증착할 수 있으나 이하에서는 설명의 편의를 위해 2개의 층으로 증착한 것을 증심으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 강판상에 먼저 증착되는 제 1 마그네슘- 알루미늄 합금층은 이 합금층에 함유된 마그네슘 함유량은 20~95증량0 /0 인 것이 바람직하다.
이와 같이 제 1 합금층에서 마그네슘 함유량을 한정한 이유는 마그네슘 함량이 20wt% 이하가 되면 희생방식 특성이 저하되고， 95wt% 이상이 되면 합금화에 의한 특성향상 효과가사라지기 때문이다.
그리고， 제 1 합금층 상부에 증착되는 제 2 마그네슴-알루미늄 합금층에서의 마그네슘 함유량은 5~40 중량 % 인 것이 바람직하다.
이와 같이 제 2 합금층에서 마그네슘 함유량을 한정한 이유는 마그네슘 함량이 5wt% 이하가 되면 합금화에 의한 특성향상 효과가사라지고， 40wt% 이상이 되면 코팅 표면의 내구성이 저하되기 때문이다.
한편， 상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층에 의해 형성된 코팅층에서의 전체 마그네슘 함유량은 12.5 증량0 /。 이상인 것이 바람직하다. 이와 같이 전체 코팅층에서의 함유량을 한정한 이유는 전체 마그네슘 함유량이 12.5 증량0 /。 이하가 되면 코팅층의 희생방식 특성이 저하되기 때문이다.
또한상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층의 두께는 각각 0.5 ~ 30 인 것 바람직하다. 이와 같이 코팅층의 두께가 0.5 이하가 되면 내식성이 충분하지 못하고 , 30 이상이 되면 피막이 스트레스 증가에 따른 박리 등의 문제가 발생하기 때문이다
그리고 상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슘- ¾루미늄 합금층에 의하여 상기 강판상에 형성된 상기 코팅층의 전체 두께는 1 ~ 50 인 것이 바람직하고 더욱 바람직한 전체 코팅층의 두께는 5 이하이다.
이하에서는 강판상에 마그네슘-알루미늄 합금층이 복수로 형성되어 하나의 코팅층을 형성하는 과정을 설명한다.
도 1은 마그네슘-알루미늄 합금층을 강판에 증착시키기 위해서 사용하는 진공 코팅 장비의 개략도를 도시하고 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 마그네슘-알루미늄 합금층을 강판 위에 코팅하기 위해서 예컨대 진공 코팅 방법을 이용할 수 있다. 이러한 진공 코팅 방법은 기존 도금법과 비교하면 공정 비용이 높지만 얇은 두께의 코팅층을 빠르게 제조할 수 있기 때문에 생산성에서는 경쟁력을 가질 수 있다.
여기서 본 발명의 일실시예에 따라 마그네슴-알루미늄 합금의 복층이 코팅되는 기판은 예컨대, 냉연 강판이 사용될 수 있다. 여기서 냉연 강판은 탄소 함유량이 0.3 중량0 /。 이하의 저탄소강이 바람직하고, 자동차용 강판이나 가전용 강판 또는 건축자재용 강판으로 사용되는 것이 바람직하다.
그리고 마그네슘-알루미늄 합금의 복층을 형성하기 위하여 플라즈마 진공 증착방법이 사용될 수 있다. 이때 사용한증착원은 마그네슘 -알루미늄합금이고 이러한 증착원은 복수로 설치할 수 있다. 증착시키는 방법은 증착 장비내에 상기 복수의 마그네슘-알루미늄합금 증착원 즉， 소스를 동시에 장착하여 전류 또는 접압을 인가하여 작동시킨 상태에서 상부에 이동 가능하게 설치된 기판을 스퍼터링 소스 위로 왕복 운동 또는 희전 운동하여 코팅층을 형성한다.
먼저 증착장비의 진공실 (1) 내의 하부에 제 1합금증발원 (5)과
제 2합금증발원 (6)을 각각 설치하고 진공실 (1)상부에는 강판 즉, 기판 (4)을 장착하여 이송시키기 위한 기판홀더 (3)가 구비되어 있다. 여기서 기판홀더 (3)는
기판이송가이드 (2)를 통해 죄우로 이동이 가능하다. 그리고 진공실 (1)의 측면에는 기판 (4)을 청정시키기 위해 선형 이온빔 소스 (9)가 장착될 수 있다.
마그네슘-알루미늄 합금 증기를 형성시키는 제 1합금증발원 (5)과
제 2합금증발원 (6)에는 서로 성분 함량이 다른 마그네슴-알루미늄 합금 타켓 (7,8)이 부착되어 있어서 이 타겟으로부터 발생된 합금 증기가 기판에 코팅된다ᅳ
이상과 같은 진공증착 설비를 이용하여 기판 (4) 표면에 마그네슘알루미늄 합금층을 코팅하는 공정은 다음과 같다.
먼저， 게 1 합금타겟 (7)과 제 2 합금타겟 (8)을 제 1합 금증발원 (5) 및 제 2합 금증발원 (6)에 각각 설치하고 기판 (4)을 기판홀더 (3)에 장착한 다음 기판 (4)을 제 1합금증발원 (5) 위에 위치시킨 후 진공펌프 (미도시)를 이용하여 진공도가 10-5 토르 이하가 되도록 배기한다. 이와 같이 배기가 완료되면 선형 이온빔 소스 (9)를 이용하여 기판 (4)의 청청을 실시한 다음, 제 1합금증발원 (5)에 플라즈마를 발생시켜 기판 (4)에 하층의 피막을 먼저 코팅한다. 그리고 기판 (4)을 제 2합금증발원 (6) 위에 위치사킨 다음 제 2합금원 (6)에 플라즈마를 발생시켜 제 2층 피막을 코팅한다. 이상 설명한 실시예에서는 마그네슘-알루미늄 합금의 코팅층을 증착시키기 위해 사용한 증착원으로 마그네슘-알루미늄합금올 예로 들었으나 본 발명은 이에 한정되지 않고 순 마그네슘 과 순 알루미늄 소스를 동시에 설치하여 이러한 상태에서 기판 (1)을 왕복시켜 마그네슘-알루미늄 합금층을 기판 (1)상에 증착시킬 수 있다.
도 2에서는 이와 같이 순 마그네슘 과 순 알루미늄을 증착원으로 2층의 마그네슘-알루미늄 합금층을 기판 (14)상에 증착하는 방법은 다음과 같다.
먼저， 알루미늄 증발원 (15)에 순도 99.995%의 알루미늄 타겟 (17)을 장착하고 마그네슘 증발원 (16)에 순도 99.99%의 마그네슘 타겟 (18)을 장착한 다음 두 개의 증발원을 근접시켜 나란히 설치하였다.
그 다음 냉연강판으로 한 기판 (14)을 기판홀더 (13)에 설치한 다음 진공 배기를 실시하였다. 진공도가 10-5 토르 이하가 되면 기판 (14)의 청정을 위해 기판을 (14)을 선형 이온빔 소스 (19) 위에 위치시킨 후, 선형 이온빔 소스 (19)를 이용하여 기판 (14)에 존재하는 불순물 및 산화막을 제거한다.
기판 (14)의 청정은 알곤 가스 분위기에서 이온빔꾀 조절한
상태에서기판이송가이드 (12)를 이용하여 기판 (14)을 좌우로 이동하면서 실시할 수 있다.
기판 (14)의 청정이 완료되면 기판이송가이드 (12)를 이용하여 기판 (14)을 나란히 설치된 두 개의 증발원 위로 위치시키고, 알루미늄 증발원 (15)에 전력을 인가함과 동시에 마그네슘 증발원 (16)에도 전력을 인가하여 두 개의 증발원을 동시에 플라즈마를 발생시켜 기판 (14)에 하층의 마그네슘-알루미늄 합금충을 코팅한다.
이때 기판 (14)은 두 개의 증발원 위에서 좌우로 연속적으로 이동시키면서 알루미늄과 마그네슘이 번갈아 코팅되도록 하여 마그네슘-알루미늄 합금층에서의 마그네슘 함량을 조절할 수 있다.
이상과 같이 강판상에 마그네슴-알루미늄 합금층이 복층으로 코팅된 강판을 진공 열처리로에서 열처리를 하는 것이 바람직하다.
진공 열처리로는 예열로와 열처리로 그리고 균열로가 연속으로 연결되어 형성된 열처리로를 사용할 수 있다. 이때 예열로와 열처리로 그리고 균열로는 각 연결부분에 각 로의 공간을 차단하는 차단막과 이러한 차단막에는 강판을 이동시키기 위한 문이 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 열처리로는 진공상태로 배기한 다음 블활성 가스 예를 들면 질소 가스를 분위기 가스로 공급할 수 있다.
마그네슴-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판의 열처리는 먼저 예열로에 상기 강판을 장입한 다음 열처리 은도까지 상기 강판을 가열하여 온도가 안정화 된 상태에서 열처리로로 이동시켜 열처리를 실시한다.
합금 코팅층이 형성된 강판의 열처리는 350 ~ 600 °C 께서 2 ~ 10분간 실시하는 것이 바람직하다. 열처리를 350 °C 이하 2 분 이내로 실시하면 마그네슘- 알루미늄 합금층에서의 각 성분의 확산이 층분하지 못하여 마그네슘-알루미늄 합금을 충분히 형성하지 못하고 600 °C 이상 10분 이상으로 실시하면 코팅층의 스트레스 증가로 인하여 코팅층이 박리될 수 있다.
이러한 열처리는 바람직하게는 350 °C 에서 10분간 또는 400 °C에서 4분간 실시한디-.
마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판을 열처리하게 되면 강판과 코팅층의 경계면에서는 강판의 철 성분이 코팅층으로 확산하여 AbcFey 층을 형성하고 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층 내에서는 마그네슘-알투미늄 합금층으로 상변화하게 된다.
여기서 AlxFey 층에서 x 는 1 내지 3， y는 0.5 내지 1.5 가 바람직하고 이러한 AlxFey 층의 두께는 0.2 ~ 1 μιη가 바람직하다. '
AlxFey 층에서 x y값은 확산에 의한 Al-Fe 합금상 증에서 취성 (brittle)을 나타내어 기계적 특성이 좋지 않은 합금상 (예; FeAl2, Fe2Al5, FeAl3 등)이 생성되지 않는 범위이며, X 가 1 내지 3 이고, y가 0.5 내지 1.5인 범위 내에서의 Al-Fe 상 (예: Fe3Al, FeAl 등)은 강판과 마그네슘-알루미늄 합금층간의 밀착력을 향상시키기 때문에 이 범위로 한정한다.
또한 Al-Fe 합금상의 층 두께를 0.2 ~ 1 으로 한정한 것은 Al-Fe 층의 두께가 증가하면 상대적으로 A1은 한정되어 있고 Fe 함량이 증가하게 되어 취성을 갖는 Al-Fe 합금상이 생성되고 이로 인하여 코팅층의 기계적 특성을 저하시킬 수 있기 때문이다.
이때 강판과 코팅층의 경계면에 형성되는 AlxFey 층은 마그네슘이 미량 포함되는 알루미늄-철 합금층이며 이러한 AlxFey 층은 강판에서 코팅층 방향으로 마그네슘-알루미늄 코팅층 두께의 1~50%로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서 AlxFey 층을 코팅충 두께의 1~50%로 한정한 이유는 만약 AkFey 층이 코팅층 두께의 50%를 넘게 형성되면 Fe 함량이 증가하여 기계적 특성이 좋지 않은 합금상이 생성될 수 있기 때문이다.
그리고 열처리에 의해 상변화한 마그네슘-알루미늄 합금층은 α와 β상이 흔재된 상태가 된다. 여기서 a 상은 면심입방격자 (FCC)의 알루미늄 상을 의미하며， β상은 면심입방격자의 Al3Mg2 을 의미한다. 이와 같이 형성된 마그네슘-알루미늄 합금층에서 α와 β상의 비율은 XRD 강도비 즉， Ιβ(880)/Ια(11 1)로 0.01~1.5가
바람직하다.
이와 같이 마그네슘-알루미늄 합금층에서 α와 β상의 비율을 (Ιβ/Ια)로 0.01~1.5 로 정한 것은 Mg-Al 코팅층을 열처리 할 경우 Mg 함량에 따라서 생성되는 Mg-Al 합금상 (β 상)의 X D peak 강도가 다르게 나타므로 β 상이 생성되는 Mg 함량을 한정하기 위함이다. .
또한 열처리에 의해 상변화한 마그네슘-알루미늄 합금층은 주상정과같은 결정입자 (grain)을 형성하며 이러한 결정입자는 0.2 ~ 1 urn 가 바람직하다.
여기서 결정입자의 크기를 0.2 - 1 으로 한정한 것은 Mg-Al 합금층의 결정입자 크기가 0.2 이하일 경우 열처리 조건을 제어하여 형성하기에는 용이하지 않은 크기이며 1 이상으로 커지게 되면 Al-Fe 층과 Mg 층으로 분리가 일어나게 되어 바람직하지 않기 때문이다.
그리고 이와 같이 형성된 마그네슘-알루미늄 합금층의 결정입자는 β상 /α상의 면적비가 10 70%인 것이 바람직하다.
여기서 마그네슘-알투미늄 합금의 결정입자 내에서 β상 /α상의 면적비를
10~70%으로 한정한 이유는 이 범위를 벗어날 경우 Mg-Al 합금상 (β 상)이 형성되지 않으므로 바람직하지 않기 때문이다.
이하에서는， 본 발명에 따른 실시예와 실시예와 비교하기 위한 비교예를 설명한다.
여기서 하기 설명할 실시예와 비교예에서 사용한 강판은 모두, C ; 0.12 중량0 /。이하 (단, 0%는 제외 )， Μη : 0.50 증량 % 이하 (단, 0% 제외 ), Ρ; 0.04 중량 % (단, 0% 제외) 그리고 S ; 0.040 중량0 /。(단 , 0% 제외) 및 잔부 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하고 열간압연 및 냉간압연을 거쳐 두께 0.8 mm 로 압연된 강판을 사용하였다. <실시예 1>
도 1에 설명한 증착장비의 진공실 (1)내에 가로， 세로가 각각 300mm이고 두께가 0.8mm인 넁연강판을 기판 (4)으로 사용하였다.
그리고 증착장비의 진공실 (1) 하부에는 스퍼터링 타겟으로
제 1합금증발원 (5)에 마그네슘이 20 증량%이고 알루미늄이 80 중량0 /0인
제 1합금타켓 (7)을 설치한 다음， 제 2합금증발원 (6)에 마그네슘이 5 중량%이고 알루미늄이 95중량 %인 제 2합금타겟 (8)을 설치하였다.
이러한상태에서 진공실 (1)내를 진공 배기하여 진공도가 10-5.토르 이하가 된 다음 선형 이온범 소스 (9)를 이용하여 기판 (4)에 존재하는 불순물 및 산화막을 제거하였다.
이 때 기판 (4)의 청정은 5 xl0-4토르의 아르곤 가스 분위기에서 이온빔의 조건을 3kV, 400mA로 조절하고 기판이송가이드 (2)를 이용하여 기판 (4)을 좌우로 이동하면서 왕복 4회 동안 실시하였다ᅳ
이상과 같이 기판 (4)의 청정이 완료된 다음 먼저 제 1합¾증발원 (5)에 5kW의 전력을 인가하여 기판 (4) 상부에 게 1 합'금층의 피막을 증착하였고 이 때 증착은 두께가 2.5 가 되도록하였다.
그 다음 계속해서 기판 (4)을 제 2합금증발원 (6)으로 이동시킨 다음
2합금증발원 (6)에 5.5kW의 전력을 인가하여 제 1 합금층 상부에 제 2 합층을 2.5卿 두께로 증차하여 2개 합금층의 전체 두께가 5/ira가 되도록 조절하였다.
<실시예 2>
실시예 2는 실시예 1에 따라 냉연강판상에 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층이 연속하여 증착된 시편을 열처리로 내에 장입한 다음 질소분위기하의 400 °C 분위기에서 10분간 열처리를 실시하였다.
<실시예 3>
실시예 3은 도 에 설명한 증착장비를 이용하여 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층이 연속적으로 증차하여 코팅층을 형성한 것이다ᅳ
따라서 이때 사용한 증착원은 마그네슘-알루미늄 합금이 아니라 알루미늄 및 마그네슘의 단일 금속 타겟을 이용하였다.
이 때 알루미늄 증발원으로 사용한 알루미늄 금속은 순도 99.995%이고， 마그네슘 증발원으로 사용한 마그네슘 금속은 순도 99.99%이다.
이와 같은 알루미늄과 마그네슘을 각각 알루미늄 타켓 (17)과 마그네슘 타겟 (18)을 장착하고 이 들 타켓은 근접시켜 나란히 설치하였다.
한편， 기판 (14)으로는 실시예 1과 동일한 냉연강판을 사용하였다.
이상과 같이 기판 (14)과 증착 타켓 (17,18)이 장착된 상태에서 진공실 (1)내를 진공 배기하였다. 진공도가 10-5 토르 이하로 도달한 상태에서 기판 (14)의 청정을 위해 선형 이온빔 소스 (19)를 작동하여 기판 (14)에 존재하는 불순물 및 산화막을 제거하였다.
이 때 기판 (14)의 청정은 5 xl0-4토르의 아르곤 가스 분위기에서 이온빔의 조건을 3kV, 400mA로 조절하고, 기판이송가이드 (12)를 이용하여 기판 (14)을 좌우로 이동하면서 왕복 4회 동안 실시하'였다.
이상과 같이 기판 (14)의 청정이 완료된 상태에서 기판이송가이드 (12)를 이용하여 기판 (14)을 나란히 설치된 두 개의 증발원 위로 위치시킨 다음, 알루미늄 증발원 (15)에는 8kW의 전력을 인가하고. 마그네슘 증발원 (16)에는 3kW의 전력을 인가하여 두 개의 증발원을 동시에 플라즈마를 발생시켜 기판 (14) 상에 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층 피막을 증착하였다.
이때 기판 (14)은 두 개의 증발원 위에서 좌우로 연속적으로 이동시키면서 알루미늄과 마그네슘이 번갈아 코팅되도록 하였으며， 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층의 마그네슘 함량이 40wt%가 되도록 제어하였다. 이 때 제 1 마그네슘- 알루미늄 합금층의 피막 두께는 2.5卿 이었다.
이상과 같이 기판 (14)상에 제 1 마그네슴-알루미늄 합금층을 증착시킨 다음 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층올 연속해서 증착시켰다.
제 2 마그네슘-알루미늄 합금층의 증착 조건은, 마그네슘 증발원 (16)의 전력을 lkW로 낮추어서, 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층의 마그네슘 함량이
10wt%가 되도록 조절하였다. 이 때 제 2 마그네슴-알루미늄 합금층의 피막두께는 2.5//m 이었다.
따라서 제 1과 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층에 의한 코팅층의 전체 두께는 되었다.
<실시예 4>
실시예 4는 실시예 3에 따라 냉연강판상에 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층이 연속하여 증착된 시편을 열처리로 내에 장입한 다음 질소분위기하의 400 °C 분위기에서 10분간 열처리를 실시하였다.
<비교예 1 >
비교예 1은 실시예 3과 동일한 방법으로 기판 ( 14)상에 알루미늄 (100 중량0 /0)만 두께 5 가 되도록 진공증착한 점 이외에 나머지 조건은 실시예 3과 동일하게 실시하였다.
<비교예 2>
비교예 2는 통상적인 전기 도금 방법으로 본 실시예 1 내지 4에서 사용한 냉연강판 상에 순 아연을 5.6 Π1의 두께로 코팅하였다.
<비교예 3>
비교예 3은 실시예 1과 동일한 방법으로 냉연강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금층을 증착하되 마그네슘의 농도 구배 없이 즉, 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층을 형성하지 않고, 한 층의 마그네슴-알루미늄 합금층을 냉연강판 상에 두께 5βηι 가 되도록 진공증착한 점 이외에 나머지 조건은 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
이하에서는 이상 설명한 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 3에 의한 실험결과를 도 3 내지 도 5을 참조하여 설명한다.
도 3 의 a 는 이상 설명한 실시예 1과 실시예 3에 의해 냉연강판 (21 ) 위에 증착된 제 1 코팅층 (22)과 저2코팅층 (23)을 나타내는 모식도이다. 도 3의 b는 이상 설명한 실시예 2와 실시예 4에 따라 열처리한 결과를 나타내는 모식도이다.
도 3의 a에 나타나 있는 바와 같이 실시예 1과 실시예 3의 경우， 강판상에 증착된 제 l Mg-Al 합금층 (22)과 제 2 Mg-Al 합금층 (23)은 하층과 상층의 계면이 뚜렷이 드러나는 것이 특징이 있다.
그러나 이러한 제 1 및 제 2 Mg-Al 합금 코팅층은 열처리를 하게 되면 도 3의 b에서와 같이 각 층에 있는 마그네슘과 알루미늄이 상호 확산되면서 마그네슘 함량이 위에서 아래로 점차 증가하는 소위 마그네슘 농도 구배 (경사)층 (24)이 형성되게 된다.
이와 같이 실시예 1에 따른 증착 후의 제 l Mg-Al 합금층 (22)과 제 2 Mg-Al 합금층 (23)이 형성된 결정 조직사진과 실시예 2에 따른 열처리 후의 결정조직 사진을 비교하기 위해 열처리 전후의 결정조직 사진을 도 4의 a와 도 4의 b 에 각각 나타내었다.
도 4의 a는 실시예 1에 대한 주사전자현미경 사진으로 강판 (30) 상부에 2개의 합금층이 명확히 구분되게 형성되어 있다. 도 4의 a에서 도면부호 31은 제 l Mg-Al 합금층을 가르키며， 도면부호 32는 제 2 Mg-Al 합금층을 가르킨다. 그리고 도 4의 a에서 나타나 있듯이 제 l Mg-Al 합금층 (31)은 결정성장이 뚜렷하지 않고 조직이 치밀한 상태이지만， 제 2 Mg-Al 합금층 (32)는 주상정 결정조직이 발달해 있음을 알 수 있다.
이러한 현상은 합금 증착층에서 마그네슘 함량에 따라 결정 성장 조직이 달라지기 때문이다.
한편 도 4의 b는 실시예 2에 대한 주사전자현미경 사진으로 강판 (40) 상부에 증착된 합금층 (41)이 열처리에 의하여 2개 합금층의 경계가 희석되어 하나로 합쳐진 형상을 나타내고 있다. 이러한 현상은 강판 (40) 상의 제 1 및 제 2 Mg-Al 합금층이 열처리 과정을 통해 각 성분이 서로 확산되어 하나로 뭉쳐진 것으로 판단된다. 이러한 합쳐진 코팅층 (41)의 상층부에는 마그네슘 함량이 적고 기판쪽으로 갈수록 마그네슘 함량이 증가하는 소위 농도 구배 (경사)층을 형성하고 있다.
한편， 도 5 는 상기 실시예 1 내지 실시예 4와 비교예 1 내지 비교예 3 에 따른 각 시편에 대해서 내식성을 평가한 그래프이다.
이와 같은 내식성 평가는 염수분부시험 (ASTM B-117)올 이용하였고 초기 적청발생시간을 기준으로 평가하였다.
도 5에서 알 수 있듯이 적청 발생시간이 비교예 1은 72시간, 비교예 2는 48시간을 나타낸 반면, 실시예 1 내지 실시예 4는 모두 200시간 이상동안 적청이 발생하지 않았다. 따라서' 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 강판은 고내식성을 나타내었고, 특히 열처리를 실시한 실시예 2와 실시예 4의 경우에는 적청
발생시간이 400시간 이상을 나타내어 우수한 내식성을 발휘 하고 있다는 것을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
【부호의 설명】 ， 1 1： 진공실 2， 12： 기판 이송 가이드, 13： 기판 홀더 4, 14： 기판
： 제 1 합금 증발원 6 ： 제 2 합금 증발원 ： 제 1 합금 타켓 기판 이송 가이드, 19： 이온빔 소스 15 ： 알루미늄 증발원6 ： 마그네슘 증발원 17 ： 알루미늄 타켓8 ： 마그네슘 타켓

Claims

【특허청구범위】
【청구항 1】
강판과
상기 강판의 상부에 형성된 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과
상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층 상부에 형성된 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층으로 형성된 코팅층을 포함하며,
상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층의 마그네슴 함유량이 제 2 마그네슘- 알루미늄 합금층의 마그네슴 함유량 보다 높은
마그네슴-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판.
【청구항 2】
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층의 마그네슘 함유량은 20~95중량%이고, 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층의 마그네슴 함유량은 5~40 중량 % 인 마그네슴-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판.
【청구항 3】
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층에 의해 형성된 코팅층의 전체 마그네슘 함유량은 12.5 중량 % 이상인
마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판.
【청구항 4】
제 3 항에 있어서，
상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층의 두께는 각각 0.
5 ~ 30 인 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판. 【청구항 5】
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 마그네슴-알루미늄 합금층과 상기 제 2마그네슘-알루미늄 합금층에 의하여 상기 강판상에 형성된 상기 코팅층의 전체 두께는 1 ~ 50 인 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판.
【청구항 6】
제 4 항에 있어서, 상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층에 의하여 상기 강판상에 형성된 상기 코팅층의 전체 두께는 5 //m 이하인 마그네슴-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판.
【청구항 7】
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서，
상기 코팅층은 α상과 β상 (Al3Mg2)이 흔재된 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판.
【청구항 8]
제 7 항에 있어서,
상기 코팅층은 상기 코팅층의 어느 일 부분 또는 전체가 결정입자 형상으로 형성된 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판.
【청구항 9】
저 1 8 항에 있어서,
상기 코팅층의 결정입자는 α상과 β상 (Al3Mg2)이 각각 결정입자를 형성하며, 결정입자의 평균입경이 으 1 내지 2 인 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판.
【청구항 10】
제 9 항에 있어서，
상기 코팅층 결정입자의 β상 A상의 면적비가 10~70%인 마그네슴-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판.
【청구항 1 1】
제 10 항에 있어서,
상기 코팅층의 α상과 β상은 XRD 강도비 Ιβ(880)/Ια(1 11)이 0.01~1.5인 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판.
【청구항 12]
강판을 준비하는 단계;
상기 강판의 상부에 마그네슘-알루미늄 합금 소스를 사용하여 적어도 1회 이상 진공 증착하여 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층을 형성하는 단계;
상기 계 1 마그네슘-알루미늄 합금층 상부에 상기 마그네슘-알루미늄 합금 소스를 사용하여 적어도 1회 이상 진공 증착하여 제 2마그네슘-알루미늄 합금층을 형성하는 단계 ; 포함하며 ,
상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층의 마그네슘 함유량이 제 2 마그네슘- 알루미늄 합금층의 마그네슘 함유량 보다 높은
상기 강판 상에 마그네슴-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
【청구항 13 ]
제 12 항에 있어서，
. 상기 마그네슘-알루미늄 합금 소스를 대체하여 순 마그네슘 소스와 순 알루미늄 소스를 사용하여 상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슴-알루미늄 합금층을 각각 형성하는
상기 강판상에 마그네슴-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
【청구항 14]
제 U 항 또는 제 12 항에 있어서，
상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층의 총 마그네슴 함유량은
20~95중량0 /。이고,
상기 제 2 마그네슴-알루미늄 합금층의 총 마그네슘 함유량은 5~40 중량 % 인
상기 강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
【청구항 15 ]
제 14 항에 있어서,
상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슴-알루미늄 합금층에 의해 형성된 코팅층의 전체 마그네슴 함유량은 12.5 중량 % 이상인
상기 강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
【청구항 16】
제 15 항에 있어서，
상기 강판상에 진공 증착하는 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층은 상기 제 1 마그네슴-알루미늄 합금층에 포함된 알루미늄이 확산에 의해 상기 강판상의 철과 반웅하여 상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층에 철-알루미늄 합금층을 형성할 수 있는 두께로 진공 증착하는
상기 강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
【청구항 17】 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층의 두께는 각각 0.5 내지 30/m인，
상기 강판상에 마그네슴-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
【청구항 18]
제 17 항에 있어서
상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층에 의하여 상기 강판상에 형성된 상기 코팅층의 전체 두께는 1 ~ 50 ra 인 상기 강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
【청구항 19】
제 17 항에 있어서,
상기 제 1 마그네슘-알루미늄 합금층과 상기 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층에 의하여 상기 강판상에 형성된 상기 코팅층의 전체 두께는 5 /zm 이하인 상기 강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
【청구항 20】
제 19 항에 있어서
상기 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층은 플라즈마 진공 증착하는 상기 강판상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
【청구항 21】
제 20 항에 있어서
상기 제 1 및 제 2 마그네슴-알루미늄 합금층은 마그네슴-알투미늄 합금 소스 또는 알루미늄 소스 또는 마그네슴 소스 상부에 배치된 상기 강판을 반복하여 왕복운동 또는 회전을 시켜 진공 증착하는
상기 강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
【청구항 22]
제 21 항에 있어서
상기 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층은 상기 소스에 인가되는 전류 또는 전압을 변화시켜 상기 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금층 내의 상기 마그네슴 함유량을 변화시키는
상기 강판상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
【청구항 23]
제 22 항에 있어서
상기 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층이 형성된 강판을 열처리로에 열처리하여 상변태 시키는 것을 특징으로 하는
상기 강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법ᅳ
【청구항 24]
제 23 항에 있어서
상기 열처리는 불활성분위기에서 350 600 °C 에서 2 ~ 10분간 실시하는 상기 강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
【청구항 25]
제 24 항에 있어서
상기 열처리에 의하여 상기 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 철-알루미늄 합금층 또는 마그네 ^-알루미늄 합금층 중 어느 하나 이상을 형성하는 상기 강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
【청구항 26】
제 25 항에 있어서
상기 열처리에 의하여 제 1 및 제 2 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층은 α 상 또는 β상 (Al3Mg2) 중 어느 하나 이상을 형성하는
상기 강판 상에 마그네슘-알루미늄 합금 코팅층을 형성하는 방법.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101696046B1 (ko) * 2014-12-23 2017-01-13 주식회사 포스코 밀착성이 우수한 도금 강판 및 그 제조 방법
US10577686B2 (en) * 2017-06-09 2020-03-03 The Boeing Company Corrosion resistant and low embrittlement aluminum alloy coatings on steel by magnetron sputtering
CN109564955A (zh) * 2017-08-02 2019-04-02 深圳市柔宇科技有限公司 成膜设备及成膜方法
KR102043782B1 (ko) * 2017-12-26 2019-11-12 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 방향성 전기강판의 제조방법
US11905587B2 (en) 2018-12-18 2024-02-20 Posco Co., Ltd Alloy coated steel sheet
US11661665B2 (en) 2020-04-30 2023-05-30 The Boeing Company Aluminum and aluminum alloy electroplated coatings
CN112663008B (zh) * 2020-11-30 2022-12-23 江苏理工学院 一种利用射频磁控制备镁铝复合板的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120075196A (ko) * 2010-12-28 2012-07-06 주식회사 포스코 도금밀착성 및 내식성이 우수한 Ａｌ도금층／Ａｌ?Ｍｇ도금층의 다층구조 합금도금강판 및 그 제조방법
KR20130074647A (ko) * 2011-12-26 2013-07-04 재단법인 포항산업과학연구원 도금강판 및 이의 제조방법
KR20130074646A (ko) * 2011-12-26 2013-07-04 재단법인 포항산업과학연구원 도금 강판 및 이의 제조방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0517865A (ja) 1991-07-11 1993-01-26 Nisshin Steel Co Ltd 蒸着Ａｌ合金めつき鋼板
JPH10158801A (ja) 1996-12-03 1998-06-16 Nippon Steel Corp 金属めっき鋼板の製造方法及び金属めっき鋼板ならびにその用途
CN2362869Y (zh) * 1998-12-30 2000-02-09 中国科学院上海冶金研究所 钢铁储罐底板外面的牺牲阳极复合防护涂层
JP3986878B2 (ja) 2002-05-02 2007-10-03 日新製鋼株式会社 溶接部耐食性に優れた溶接めっき鋼管の製造方法
DE10240160A1 (de) 2002-08-30 2004-03-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Korrosionsgeschütztes Bauteil und Verfahren zu seiner Herstellung und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP1518941A1 (en) 2003-09-24 2005-03-30 Sidmar N.V. A method and apparatus for the production of metal coated steel products
KR100711488B1 (ko) * 2005-12-24 2007-04-24 주식회사 포스코 알루미늄-마그네슘 합금 피막의 제조방법
CN100457975C (zh) 2006-03-08 2009-02-04 中国科学院海洋研究所 双层铝合金复合牺牲阳极
CN100432295C (zh) * 2006-03-22 2008-11-12 西安建筑科技大学 铝镁系牺牲阳极材料
JP5230318B2 (ja) * 2008-09-18 2013-07-10 新日鐵住金株式会社 高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材およびその製造方法
EP2578719B1 (en) * 2010-05-31 2019-05-01 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Hot-dip aluminum alloy plated steel having excellent shear cut edge corrosion resistance and processed part corrosion resistance, and method of manufacturing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120075196A (ko) * 2010-12-28 2012-07-06 주식회사 포스코 도금밀착성 및 내식성이 우수한 Ａｌ도금층／Ａｌ?Ｍｇ도금층의 다층구조 합금도금강판 및 그 제조방법
KR20130074647A (ko) * 2011-12-26 2013-07-04 재단법인 포항산업과학연구원 도금강판 및 이의 제조방법
KR20130074646A (ko) * 2011-12-26 2013-07-04 재단법인 포항산업과학연구원 도금 강판 및 이의 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PARK, GANG GEUN: "A Study on the Electrochemical Properties Fabrication Process of Mg-Ca Sacrificial Anode for the Corrosion Protection of Steel Structures", JOURNAL OF THE KOREAN ASSOCIATION FOR SPATIAL STRUCTURES, vol. 6, no. 4, December 2006 (2006-12-01), pages 73 - 80 *

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Publication number Publication date
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