KR101263072B1 - 초음파를 이용한 전기아연도금 강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아연도금액에 전류를 인가하여 전기아연도금하는 아연도금강판의 제조방법에 있어서, 상기 아연도금액에 초음파를 인가하는 것을 포함하는 아연도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 전기아연도금시 아연도금액에 초음파를 인가시켜 아연도금시 발생하는 아연도금 석출물 구조를 기본 방향으로 성장시키면서도 도금조직을 치밀하게 하여 마찰특성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

전기아연도금, 초음파, 마찰계수, 도금조직

Description

초음파를 이용한 전기아연도금 강판의 제조방법{A Preparation Method for a Steel Sheet having Electroplated Zinc Layer Using Ultrasonic}

본 발명은 아연도금강판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아연도금액에 전류를 인가하여 전기도금을 수행할 경우, 상기 전류가 인가되는 아연도금액에 초음파를 함께 인가하여 보다 치밀한 도금조직을 형성함으로써 마찰특성을 향상시킨 아연도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 강판의 방청성을 확보하기 위한 방법으로서 아연도금이 널리 사용되고 있으며, 특히 전기아연도금은 용융아연도금에 비해 도금부착량 조절이 용이하고, 박 도금이 가능하며 제조된 아연도금층의 표면외관이 양호하다.

그러므로 이러한 전기아연도금은 도장처리에서부터 수요자의 요구에 따라 인산염처리 또는 크로메이트처리 및 유기수지를 도포처리하여 내식성, 내지문성 또는 윤활성 등의 기능을 부여함으로써, 가전, 자동차, 건축자재 둥에 폭넓게 사용되고 있다.

이와 같은 아연도금강판은 아연도금층의 표면외관 및 균일성이 불량할 경우, 여러 가지 후처리 공정(인산염처리, 크로메이트처리, 내지문 또는 윤활수지피복처리)을 거친다 하더라도 전기도금층의 불량이 그대로 나타나게 되어 표면불량이 선명해질 뿐만 아니라, 일부는 도장(분체도장 또는 전착도장) 외관 및 선영성에 좋지 않은 영향을 미치게 된다.

한편, 전술한 전기아연도금은 아연이온, 전도보조제 등을 주성분으로 하는 아연도금액에 강판을 침적시켜 강판에 음극(-) 전압을 인가하면 아연이온(Zn²⁺)이 강판표면에 석출되고, 석출된 아연은 강판에 비하여 활성전위를 갖게 되어 갈바닉 커플링을 형성함으로써 강판을 보호하게 된다.

여기서, 상기 아연 석출물의 결정 구조상은 기본 방향(basal plane), 프리즈마틱 방향(prismatic plane) 및 피라미달 방향(pyramidal plane)으로 분류될 수 있으며, 상기 기본 방향이 우선적으로 성장한 아연도금 석출물 구조가 가장 우수한 기계적 가공성을 갖게 된다.

그러나, 전술한 기본 방향으로 성장한 아연도금 석출물 구조의 경우 마찰특성이 열위하다는 문제점이 있다.

여기서 상기 마찰특성이 열위하다는 것은 기계적 마찰 접촉시, 전기아연도금층이 탈막되는 것을 의미하며, 이는 프레스 가공성형 성능을 저하시키는 원인이 된다.

그러므로 강판에 우수한 기계적 가공성을 제공하기 위해서 아연도금 석출물 구조를 기본 방향으로 성장시키는 동시에 기본 방향으로 성장한 아연도금 석출물 구조의 마찰특성 열위 문제를 해결하는 것이 필요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전기아연도금을 이용한 강판의 아연도금시 발생하는 아연도금 석출물 구조를 기본 방향으로 성장시켜 강판에 우수한 기계적 가공성을 제공하는 동시에 강판에 도금되는 도금층의 도금조직을 치밀하게 하여 마찰계수를 감소시킴으로써 기본 방향으로 성장한 아연도금 석출물 구조의 마찰특성 열위 문제를 해결하자 하는 것을 제공한다.

본 발명은 아연도금액에 전류를 인가하여 전기아연도금하는 아연도금강판의 제조방법에 있어서, 상기 아연도금액에 초음파를 인가하는 것을 포함하는 아연도금강판의 제조방법을 제공하는 것에 과제 해결수단이 있다.

본 발명은 전기아연도금시 아연도금액에 초음파를 인가시켜 아연도금시 발생하는 아연도금 석출물 구조를 기본 방향으로 성장시키면서도 도금조직을 치밀하게 하여 마찰특성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 아연도금액에 전류를 인가하여 전기아연도금하는 아연도금강판의 제조방법에 있어서, 상기 아연도금액에 초음파를 인가하는 것을 포함하는 아연도금강판의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 아연도금강판은 강판 표면에 아연으로 이루어진 도금층, 바람직하게는 3 내지 5㎛의 두께로 이루어진 도금층이 형성된 것을 의미한다. 여기서, 상기 아연도금강판은 전기아연도금에 의하여 도금층을 형성하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 전기아연도금은 아연이온, 전도보조제 등을 주성분으로 하는 아연도금액에 강판을 침적시킨 뒤 전류를 인가하여 강판표면에 아연이 전착 석출되며 성장하도록 하는 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 전기아연도금 방법이라면 특별히 한정되지 않는다.

이때, 상기 강판의 결정학적 구조는 체심 입방정이고, 전착되는 아연, 특정적으로 아연이온은 조밀 입방정으로 구성된다.

본 발명에 따른 아연도금액은 아연이온, 전도보조제 등을 포함한다면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 아연농도 50 내지 100g/L;와 클로라이드 농도 120 내지 300g/L; 또는 설페이트 50 내지 200g/L 를 포함하는 것이 좋다.

또한, 본 발명에 따른 아연도금액의 전기아연도금을 위하여 인가되는 전류, 바람직하게는 전류의 전류밀도는 당업계의 통상적인 전류밀도라면 그 밀도범위가 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 50 내지 120A/dm²인 것이 좋다.

여기서, 상기 전류밀도가 20 A/dm² 이하이면 아연도금층이 거칠어지고 표면외관이 불균일할 뿐만 아니라 낮은 전류밀도 조업으로 생산성이 감소하며, 상기 전류밀도가 350A/dm² 이상이면 한계전류밀도 범위를 넘게 되어 도금표면이 검게되고, 도금층 결정립이 크게 나타나는 탄도금이 발생되어 정상적인 아연도금의 품질을 얻을 수 없다.

본 발명에 따른 초음파는 전기아연도금에 사용되는 아연도금액에 인가되어 도금조직을 보다 치밀하게 함으로써 마찰특성, 바람직하게는 마찰계수가 감소할 수 있도록 마찰특성을 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위한 당업계의 통상적인 초음파라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 20 내지 300KHz의 주파수 범위를 갖는 것이 좋다.

여기서, 상기 초음파의 주파수가 20KHz 미만이면 초음파 인가의 효과가 관찰되지 않고 300KHz 이상이면 조직이 과대성장하는 부작용이 발생하여 바람직하지 못하다.

삭제

본원 발명은 아연의 전착속도를 증가시키기 위해 기존의 전류인가와 함께 물리적인 초음파를 사용함으로써, 핵생성 속도와 성장 속도를 유사하게 조절하여 도금조직이 조대해지지 않고 치밀하게 제조될 수 있도록 한다.

이때, 상기 아연도금액에 제공되는 초음파는 전기아연도금을 위하여 아연도금액에 인가되는 전류와 함께 인가되는 것이 좋다.

그러므로 본 발명에 따른 초음파를 이용한 아연도금강판에 있어서 아연도금층을 구성하는 아연 석출물의 결정 구조상이 기본방향 우선 성장하고, 기본방향 우선 성장한 아연도금층의 기본방향면 분율은 적어도 65%이상, 바람직하게는 70%이상 인 것이 좋다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 전기아연도금은 아연도금액이 채워져 있는 도금욕에 강판을 침지시킨 후 전기도금을 수행할 수 있는바, 상기 도금욕에 채워지는 아연도금액의 온도는 특별히 제한적인 것은 아니지만, 바람직하게는 40 내지 70℃, 보다 바람직하게는 50 내지 60℃, 추천하기로는 약 55℃인 것이 좋다.

여기서, 상기 아연도금액의 온도가 40℃ 이하의 경우 도금밀도가 증가될 뿐만 아니라 아연도금층의 백색도 및 광택이 저하되고; 70℃ 이상의 경우 도금액 증발이 심하여 농도편차가 발생되고 공해 문제를 유발시켜 도금작업성이 열악하게 될 뿐만 아니라 도금줄무늬 발생이 증가될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기아연도금에 있어서, 강판에 대한 도금액의 상대 이동속도를 나타내는 유속이 0.5m/sec 미만일 경우에는 저속작업에 따른 도금층 표 면오염과 저전류밀도에 의해 도금표면이 거칠어지는 문제점이 있으며, 3.0m/sec 이상인 경우에는 상대유속 증가에 따른 도금액의 비산의 문제점이 예상되므로 상판에 대한 도금액의 상대유속은 0.5 내지 3.0m/sec로 제한하는 것이 바람직하다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

<실시예 1 내지 실시예 6>

아연농도 72g/L 및 클로라이드 농도 240g/L로 이루어진 아연도금액을 55℃로 유지되는 도금욕에 채운 뒤 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조건으로서 인가 전류밀도를 50 내지 90A/dm²로 변화시키면서 강판을 전기아연도금하여 아연도금강판을 제조하였다.

이때, 상기 아연도금액에 가해지는 전류와 함께 하기 표 1에 나타낸 조건으로서 20 에서 300KHz 의 범위로 초음파를 인가하였다.

구체적인 전기아연도금 조건은 표 1과 같다.

<비교실시예 1 내지 비교실시예 3>

상기 실시예 1 내지 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하되 아연도금액에 초 음파를 인가하지 않았다.

구체적인 전기아연도금 조건은 표 1과 같다.

<실험>

상기 실시예 및 비교실시예에 따라 제조된 아연도금강판의 마찰성능을 평가하기 위하여 드로비드 편면마찰 시험법을 사용하였다.

그 결과를 표 1로 나타냈다.

표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 6에 보여지듯이 인가되는 전류밀도가 증가할수록 강판에 형성되는 도금층의 두께가 증가하고, 기본 방향면 분율 및 마찰계수가 감소하는 것을 알 수 있었다. 여기서, 마찰계수 값이 감소할수록 마찰 특성이 우수한 것을 나타낸다.

또한, 실시예 1 내지 실시예 3에서 보여지듯이 동일 초음파 조건에서 도금전류밀도가 증가할수록 기본방향면 분율이 증가하며 마찰계수가 낮아지는 경향을 나타내며, 실시예4 내지 실시예 6에서 보여지듯이 동일 전류밀도에서는 인가 초음파가 고주파로 증가할수록 기본방향면이 증가하고 마찰계수가 낮아지는 것을 알 수 있었다.

한편, 비교실시예 1 내지 비교실시예 3과 동일한 전류밀도 조건에서 도금이 이루어진 실시예 1 내지 실시예 3에 나타난 바와 같이, 초음파를 인가하게 되면 도금층의 두께 및 기본방향면 분율의 변화 없이 마찰계수가 비교실시예 1 내지 비교실시예 3 보다 현저하게 감소하는 것을 알 수 있었다. 이는 전기아연 도금층의 표면면적이 감소한 효과를 나타내는 것으로서, 도금층 조직이 보다 치밀해 졌음을 의미한다.

또한, 비교실시예 4 내지 비교실시예 5에서 보여 지듯이 초음파를 20KHz 미만 300KHz 이상 인가할 경우 기본방향면 분율은 큰 변화가 없으나 마찰계수는 실시예에 나타낸 바와 같이 감소하지 않았다.

이는 20KHz미만 및 300KHz 이상의 초음파 범위에서 인가 초음파에 의한 도금층 조밀구조 형성 효과가 없는 것을 나타낸다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.　 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

1. 아연도금액에 전류를 인가하여 전기아연도금하는 아연도금강판의 제조방법에 있어서,

   상기 아연도금액에 초음파를 인가하는 것을 포함하며,

   형성된 아연도금층이 기본방향 우선 성장 도금층이고, 상기 기본방향 우선 성장 아연도금층의 기본방향면 분율이 65% 이상이고,

   제조된 강판의 마찰계수가 0.15 이하인 아연도금강판의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 아연도금액에 인가되는 전류는 50 내지 120A/dm²의 전류밀도를 포함하는 것을 특징으로 하는 아연도금강판의 제조방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 초음파는 20 내지 300KHz인 것을 특징으로 하는 아연도금강판의 제조방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 초음파가 아연도금액에 전류가 인가되는 동시에 인가되는 것을 포함하는 아연도금강판의 제조방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 아연도금액은 아연농도 50 내지 100g/L;와 클로라이드 농도 120 내지 300g/L; 또는 설페이트 50 내지 200g/L 를 포함하는 것을 특징으로 하는 아연도금강판의 제조방법.
8. 기본방향 우선 성장 아연도금층을 포함하며, 기본방향 우선 성장 아연도금층의 기본방향면 분율이 65% 이상이고,

   아연도금강판의 마찰계수가 0.15 이하인 아연도금 강판.
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10. 삭제