KR20070042578A

KR20070042578A - 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Ｚｎ계 합금 도금 강재

Info

Publication number: KR20070042578A
Application number: KR1020077005960A
Authority: KR
Inventors: 아키라 다카하시; 요시오 기마타; 사토루 다나카
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2005-04-04
Publication date: 2007-04-23
Anticipated expiration: 2025-04-04
Also published as: CN101027422B; KR100881777B1; JP4546848B2; JP2006124824A; CN101027422A; WO2006035527A1; PH12013500067A1

Abstract

본 발명은 스테인레스 강재의 용도와 동일한 용도에 적용할 수 있는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 아연계 합금 도금 강재를 제공하는 것으로, 도금 부착량이 10 내지 600 g/m²이고, Al: 1 내지 60 질량%, Mg: 0.1 내지 10 질량% 함유하고 잔부가 Zn 및 불가피 불순물로 이루어진 도금층의 표층에 형성된 헤어라인을 가지며, 상기 헤어라인은 헤어라인과 직각 방향의 표면 거칠기(Ra)가 0.2 내지 2.5 ㎛, 피크수(PPI)가 50 내지 400이고, 헤어라인 방향의 표면 거칠기(Ra)가 0.1 내지 1.2 ㎛, 피크수(PPI)가 1 내지 100이고, 헤어라인과 직각 방향의 표면 거칠기(Ra)는 헤어라인 방향의 표면 거칠기(Ra)의 1.2배 이상, 헤어라인과 직각 방향의 PPI는 헤어라인 방향의 PPI의 2.0배 이상인 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.

헤어라인 외관, Zn계 합금 도금 강재

Description

헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Ｚｎ계 합금 도금 강재{HIGHLY CORROSION RESISTANT Zn ALLOY PLATED STEEL MATERIAL HAVING HAIRLINE APPEARANCE}

본 발명은 건축물이나 차량 등의 내장재나 외장재, 전기 기기의 표층재 등에 사용되는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재에 관한 것이다.

종래의 헤어라인 외관을 갖는 강재로서는 스테인레스 강재가 잘 알려져 있다. 즉, 스테인레스 강재의 표면 마무리의 하나로서 헤어라인 마무리(HL 마무리)가 JIS G 4305 및 4307에 규정되어 있으며, 헤어라인 마무리는 "적당한 입도의 연마재로 연속된 연마 자국이 남도록 연마하여 마무리한 것"이라고 정의되어 있는 바와 같이, 연마 표면이 머리카락처럼 길게 연속된 표면 마무리를 의미한다.

도 1은 헤어라인 마무리의 개요를 나타내는 도면이다. 통상의 헤어라인 마무리 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 컨택트 휠을 회전시킴으로써 콘택트 휠(1)과 아이들 롤(2)에 걸쳐 감겨 있는 엔드리스 페이퍼 연마 벨트(3)를 고속 회전시켜서 언코일러(4)로부터 코일러(5)로 이동하는 스테인레스 강재(6)의 표면을 연마 벨트로 연마하는 가공 방법인 것은 잘 알려져 있다(예를 들면 일본 공개 특허 공보 1-306162호 및 일본 특공평 7-96183호 참조). 헤어라인 마무리 처리한 스테인레스 강재는 내식성을 갖는 동시에 독특한 표면 모양이 있으므로 디자인성이 중시되는 건 축 재료의 내장재나 외장재, 전기 기기의 표층재 등에 넓게 사용되고 있다.

그러나, 스테인레스 강재는 고가이므로 스테인레스 강재를 대체하는 새로운 저렴한 재료로서 스테인레스 강재와 동등한 고내식성을 가지며, 건재나 전기 기기 등의 사용에 적합한 헤어라인 외관을 갖는 강재가 요구된다.

따라서, 본 발명자는 스테인레스 강재와 같이 내식성이 우수하며 저렴한 아연 도금 강재에 주목하여, 이것에 헤어라인 마무리를 한 것에 대하여 연구하였다.

도금층에 헤어라인 마무리를 하는 종래의 기술로서는, 얇고 가벼운 마그네슘계 부재의 표면에 도금 피복층을 형성하고, 헤어라인 마무리에 의하여 도금 피복층 표면에 헤어라인 모양을 형성하려고 하면, 도금 피복층의 하지 금속이 노출되고 내식성이 저하되어 안정적인 양질의 부재를 얻을 수 없는 문제를 해결한 기술이 제안되어 있다.

즉, Mg계 부품 표면에 건식 도금법에 의하여 형성한 Cu, Cu 합금, Au, Au 합금, Al, Al 합금으로부터 선택된 도금 피복층(1)과, 상기 도금 피복층(1) 위에 습식 도금법에 의하여 추가로 형성한 Cu, Ni, Au, Cr, Zn, Pa, Pt, Rh, Fe, Co, Sn, Cd, Ru 및 이들의 합금에서 선택된 도금 피복층(2)을 갖는 Mg계 부품 표면을 헤어라인 마무리하는 기술이다(예를 들면 일본 특개 2000-219977호 공보 참조). 그러나, 이 기술은 두꺼운 도금 피복층을 이중으로 형성하여야 하고, 건식 도금법과 습식 도금법의 조합이 필요하기 때문에,이 기술을 그대로 아연 도금 강재에 적응시키는 것은 곤란하다.

또한, 고내식성 Zn계 합금 도금 강판에 대하여는 다양한 발명이 이루어지고 있고, 예를 들면 Zn-Al- Mg계 합금 도금 강판에는 질량%로 Al: 3 내지 17%, Mg: 1 내지 5%, 잔부 Zn으로 이루어진 도금욕을 사용한 도금 강판이나, 이것에 Ti, B를 첨가한 도금욕을 사용한 도금 강판(예를 들면 일본 공개 특허 공보 10-306357호 공보 참조), 혹은 Zn-Al- Mg-Si계 합금 도금 강판에는 질량%로 Al: 5 내지 8%, Mg: 1 내지 10%, Si: 0.01 내지 2%, 필요에 따라 Fe: 1% 이하 또는 추가로 Sn: 0.1 내지 2%를 함유시킨 도금층을 갖는 도금 강판이 알려져 있다(예를 들면 일본 특개 2001-355053호 공보 참조).

본 발명은 헤어라인 외관을 갖는 스테인레스 강재의 용도와 동일한 용도로, 동일하게 적용할 수 있는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 아연계 합금 도금 강재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 헤어라인 외관을 갖는 스테인레스 강재를 대체하는 재료로서, 스테인레스 강재보다 저렴하고, 동일한 내식성을 갖는 재료인 아연 도금 강재에 헤어라인 마무리를 하는 것에 대하여 예의 연구하였다. 그 결과, 순수 아연 도금 강재에 헤어라인 마무리 처리를 하면, 아연은 연질이기 때문에 형성된 헤어라인이 무너지기 쉽고, 또한 가공 시에 헤어라인 마무리용 연마 벨트에 찌꺼기가 부착하기 쉽기 때문에 양호한 헤어라인을 얻지 못하고 헤어라인 마무리를 하기가 곤란하였다. 또한, 헤어라인 마무리 처리한 아연 도금 강재는 대기 중에서 아연 표면에 백청이 발생하고, 백청이 발생하면 헤어라인 외관이 소실되어 헤어라인을 형성한 효과가 없어진다.

따라서, 본 발명에서는 도금층 중에 경질의 상을 포함한 고내식성 Zn계 합금 도금에 주목하여, 이를 헤어라인 마무리 처리하면 양호한 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 아연 도금 강재를 얻을 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 요지는 이하와 같다.

(1) 도금 부착량이 10 내지 600 g/m²이고, Al을 1 내지 60질량%, Mg를 0.1 내지 10질량% 함유하고 잔부가 Zn 및 불가피한 불순물로 이루어진 도금층의 표층에 형성된 헤어라인을 가지며, 상기 헤어라인은 헤어라인과 직각 방향의 표면 거칠기(Ra)가 0.2 내지 2.5 ㎛, 피크수(PPI)가 50 내지 400이고, 헤어라인 방향의 표면 거칠기(Ra)가 0.1 내지 1.2 ㎛, 피크수(PPI)가 1 내지 100이고, 헤어라인과 직각 방향의 표면 거칠기(Ra)는 헤어라인 방향의 표면 거칠기(Ra)의 1.2배 이상, 헤어라인과 직각 방향의 PPI는 헤어라인 방향의 PPI의 2.0배 이상인 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.

(2) 도금 부착량이 10 내지 600 g/m²이고, Al을 1 내지 60 질량%, Mg를 0.1 내지 10질량% 함유하고 잔부가 Zn 및 불가피한 불순물로 이루어진 도금층의 표층에 형성된 헤어라인을 가지며, 상기 헤어라인은 헤어라인과 직각 방향의 피크수(PPI)가 50 내지 400, 헤어라인 방향의 피크수(PPI)가 1 내지 100이고, 헤어라인과 직각 방향의 PPI는 헤어라인 방향의 PPI의 2.0배 이상인 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.

(3) 도금 부착량이 10 내지 600 g/m²이고, Al을 1 내지 60 질량%, Mg를 0.1 내지 10 질량% 함유하고 잔부가 Zn 및 불가피한 불순물로 이루어진 도금층의 표층에 형성된 헤어라인을 가지며, 상기 헤어라인은 헤어라인과 직각 방향의 표면 거칠기(Ra)가 0.1 내지 2.5 ㎛, 피크수(PPI)가 50 내지 400이고, 헤어라인 방향의 표면 거칠기(Ra)가 0.1 내지 1.2 ㎛, 피크수(PPI)가 1 내지 100이고, 헤어라인과 직각 방향의 표면 거칠기(Ra)는 헤어라인 방향의 표면 거칠기(Ra)의 1.2배 이상, 헤어라인과 직각 방향의 PPI는 헤어라인 방향의 PPI의 2.0배 이상인 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.

(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 도금층은 추가로 Si를 0.001 내지 3질량% 함유하는 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.

(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 도금층은 추가로 Ti를 0.0001 내지 0.1 질량%, B를 0.0001 내지 0.1 질량%의 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.

(6) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 도금층은 Zn과 Al의 2원 공정이 체적율로 1 내지 80 vol%, Zn과 Al과 ZnMg 합금의 3원 공정이 체적율로 10 내지 90 vol%이고, 양자의 합계가 50% 이상인 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.

(7) (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 도금층 표면에 크로메이트 처리층을 1 내지 1000 mg/m² 갖는 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.

(8) (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 도금층 표면에 크롬을 함유하지 않는 크로메이트 프리 처리층을 1 내지 200 mg/m² 갖는 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.

(9) (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 표면에 두께가 0.5 내지 100 ㎛인 투명 수지 피막층을 갖는 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.

(10) (1) 내지(9) 중 어느 하나에 있어서, 도금층 표면과 크롬을 함유하지 않는 크로메이트 프리 처리층과의 계면 근방에 Co, Fe, Ni, Pt, Mn의 1종 또는 2종 이상의 금속 형태 혹은 수산화물 형태의 부착물층을 0.1 내지 10 mg/m² 가지고, 습윤 환경하에서의 내흑변성이 우수한 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.

도 1은 헤어라인 마무리의 개요를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 Zn계 합금 도금층의 조직을 나타내는 도면이며, 도 2a는 본 발명의 Zn계 합금 도금층의 현미경 사진, 도 2b는 그 조직의 모식도이다.

도 3은 헤어라인 마무리 처리한 고내식성 Zn계 합금 도금 강재(Zn-11%Al-3 Mg-0.2Si도금, 도금 부착량: 90g/m²)를 #80 사포로 연마한 후의 표면의 단면 현미경 사진(배율: 1000배)이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 실시 형태

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

헤어라인 외관을 갖는 강재로서는 헤어라인 마무리를 한 스테인레스 강재가 있지만, 스테인레스 강재는 고가이다. 따라서, 본 발명자들은 스테인레스 강재와 같이 고내식성을 구비한 아연계 도금 강재에 주목하여, 아연계 도금 강재를 헤어라인 마무리 하는 것에 대하여 연구하였다.

순수 아연 도금 강재에 헤어라인 마무리를 하면 헤어라인의 산부(山部)가 느슨해지거나 헤어라인이 무너져서 양호한 외관을 갖는 헤어라인을 얻지 못하고, 하지 금속이 노출되는 부분도 있다. 또한, 헤어라인 마무리용 연마 벨트에 찌꺼기가 부착되는 문제도 발생하고, 헤어라인 마무리 후에 대기 중에 방치하면 백청이 발생하여 헤어라인 외관이 소실되는 문제도 있었다.

이와 같이 양호한 헤어라인을 얻을 수 없는 이유는 아연 도금층이 경도가 약 50 Hv 정도로 연질인 것에 기인하는 것으로 생각된다. 따라서, 경질상을 함유하는 아연 합금계 도금층에 주목하여, 이를 헤어라인 마무리 처리한 결과, 외관이 우수하고 양호한 헤어라인을 얻을 수 있었다. 그리고, 경질층을 함유하는 아연 합금계 도금층으로서는 Al, Mg를 함유하는 아연 합금계 도금층이며, Zn과 Al의 2원 공정 및 Zn과 Al과 ZnMg 합금과의 3원 공정의 경질층을 함유하는 도금층이 적합한 것을 알았다. 도금층의 성분은 질량%로 Al: 1.0 내지 60%, Mg: 0.1 내지 10%, 잔부 Zn 및 불가피한 불순물로 이루어진 도금층이며, 내식성 향상의 목적으로 Si: 0.001 내지 3.0%, 외관성 향상의 목적으로 Ti: 0.0001 내지 0.1%, B: 0.0001 내지 0.1%의 1 종 또는 2종을 필요에 따라 선택하여 함유시켜도 좋다.

아연 합금계 도금층의 성분을 한정한 이유에 대하여 설명한다.

Al은 도금층 중에서 경질상의 Zn/Al의 2원 공정 및 Zn/Al/Zn₂Mg의 3원 공정을 형성함과 동시에 도금층의 내식성을 개선하고, 또한 도금욕 중의 드로스(dross) 발생을 억제하는 작용이 있다. Al이 1.0% 미만이면 경질상이 되는 2원 공정 및 3원 공정의 체적 점유율이 부족하여 헤어라인 마무리로 외관이 우수한 양호한 헤어라인을 얻지 못하고, 또한 도금 강재의 내식성이 저하된다. 한편, Al이 60%를 초과하면 도금 표면에 푹 꺼진 모양의 요철이 발생하여 외관이 균일한 도금층을 얻을 수 없으며, 내식성 개선 효과가 포화되는 동시에, 하지 금속에 대한 희생 방식 작용이 소실되어 흠부의 내식성이 악화된다. 따라서 Al 함유량을 1.0 내지 60%로 하였다.

Mg는 3원 공정을 형성시키는데 필요한 성분인 동시에, 도금 표면에 부식 생성물을 형성하여 도금 강재의 내식성을 향상시키는 효과가 있다. Mg가 0.1% 미만에서는 3원 공정의 체적 점유율이 부족하고, 헤어라인 마무리로 외관이 우수한 양호한 헤어라인을 얻지 못하고, 또한 내식성을 향상시키는데 필요한 부식 생성물을 형성시킬 수 없다. 한편, Mg가 10%를 초과하면 도금욕은 대기 접촉에 의하여 산화가 진행되어 흑색 산화물(드로스)이 발생하여 도금 처리가 어렵게 되는 동시에 내식성 개선 효과가 포화된다. 따라서 Mg 함유량을 0.1 내지 10%로 하였다.

Si는 내식성 향상, 도금 밀착성 향상을 위하여 필요에 따라 첨가한다. 첨가량이 0.001% 미만에서는 이러한 효과를 얻지 못하고, 3.0%를 초과하면 이러한 효과 가 포화되어 오히려 드로스 생성이 증가하게 되므로, Si 첨가량은 0.001 내지 3.0%로 하였다.

Ti는 초정 Al상의 석출 핵을 생성하고, 조직을 미세화하여 외관을 향상시키기 위하여 필요에 따라 첨가하는 성분이며, 0.0001% 이상의 첨가가 필요하다. 그러나, 0.1%를 초과하여 첨가하면 도금욕 중에서의 용해도 이상으로 되고, Ti-Al계 석출물이 성장하여 도금층의 표면에 요철이 발생하여, 외관 품위가 악화되므로, Ti는 0.0001 내지 0.1%로 하였다.

B는 Ti와 마찬가지로 도금 외관을 개선하는 효과가 있지만, 0.0001% 미만에서는 그 효과를 얻지 못하고, 0.1%를 초과하면 그 효과가 포화하므로, B는 0.0001 내지 0.1%로 하였다.

도금 부착량은, 도금 부착량이 10 g/m² 이하에서는 내식성이 저하되므로 이를 하한으로 하고, 600 g/m² 이상에서는 도금층의 균일한 부착성이 악화되어 흘러내린 부분이 있는 외관이 되어 바람직하지 않다. 또한, 절곡 가공 등에 의한 도금층의 균열이 발생하기 쉽다. 따라서, 600 g/m²를 상한으로 하였다.

도 2a는 본 발명의 Zn계 합금 도금층의 조직의 현미경 사진이고, 도 2b는 그 조직의 모식도이다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 예를 들면 Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si로 이루어진 고내식성 Zn계 합금 도금층의 단면 조직은 [Zn/Al /Zn₂Mg]의 3원 공정상(7)의 조직 중 에 [Zn/Al]의 2원 공정상(8)이 혼재되어 있고, 또한 [Zn₂Mg 단상](9)이 섬 형상으로 존재하는 조직으로 되어 있다.

상기 3원 공정 상은 연질인 Zn 및 Al의 상과 경질인 Zn₂Mg가 복합·분산된 구조로 이루어지고, 조직 전체로서는 점도와 경도를 겸비한 특성을 나타낸다. 이와 같은 상이 표면에도 존재하는 도금 강재에 헤어라인 마무리 처리를 실시하면, 도금 표면은 연마 벨트에 의하여 도금 표면으로부터 용이하게 박리되고, 헤어라인의 산부가 느슨해지지 않아서 미려한 헤어라인이 되며, 연마 벨트에 찌꺼기가 부착하지 않고, 외관이 우수한 양호한 헤어라인을 얻을 수 있다.

도 3은 헤어라인 마무리 처리한 고내식성 Zn계 합금 도금 강재(Zn-11%Al-3 Mg-0.2Si도금, 도금 부착량: 90 g/m²)를 #80 사포 연마한 후의 표면의 단면 현미경 사진(배율: 1000배)이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 헤어라인의 홈에 흐름이 발생하지 않고 양호한 외관을 가지고 있다.

고내식성 Zn계 합금 도금 강재에 헤어라인 마무리 처리하여 외관이 우수한 헤어라인을 얻으려면, 도금층의 조직으로서, [Zn/Al] 2원 공정 상이 체적 점유율로 1 내지 80vol%, [Zn/Al/Zn₂Mg] 3원 공정 상이 체적 점유율로 10 내지 90 vol% 존재하고, 잔부 Zn, Zn₂Mg 합금, Mg₂Si, TiAl₃ 등으로 이루어지는 조직인 것이 바람직하다. [Zn/Al] 2원 공정 상은 3원 공정 상과 비교하면 연질이지만, Zn 및 Al 단상의 상과 비교하면 경질이다. 따라서, 체적 점유율이 작을수록 헤어라인 처리성은 향상 된다. 90 vol% 이상에서는 도금층 전체가 연질화하여 헤어라인성이 저하되고, 1 vol% 이하로 하는 것은 공학적으로 곤란하다. 3원 공정의 체적 비율이 작아지면 도금층의 경도와 점도 특성이 감소되어, 헤어라인 처리 시의 외관이 악화되고, 연마재에 찌꺼기가 부착되기 쉽다. 따라서, 3원 공정의 체적 점유율의 하한은 10 vol%로 하였다. 한편, 상한은 도금층의 응고 과정에서 Al상이나 Zn₂Mg상이 발생되기 쉽기 때문에 90 vol%가 공학적인 제조에 있어서의 상한이었다. 또한, 양자를 합한 공정상의 체적 점유율이 저하되면 도금층 전체의 경도, 점도가 저하되고, 헤어라인 외관 불량이 되기 때문에 50% 이상으로 하였다.

헤어라인 마무리를 하기에 적합한 도금층의 두께는 도금 부착량이 10 내지 600 g/m², 바람직하게는 100 내지 500 g/m²의 범위 내이다. 도금 부착량이 10 g/m² 미만이면 도금층이 얇기 때문에 내식성이 부족하며, 헤어라인 마무리로 강재 소지가 노출되게 된다. 도금 부착량이 600 g/m²를 초과하면 도금층이 너무 두꺼워져서 외관이 균일한 도금층으로 할 수 없을 뿐만 아니라, 도금층이 박리하기 쉽고 비용 면에서도 바람직하지 않다. 따라서 도금 부착량을 10 내지 600 g/m²로 하였다.

도금 강재에 형성한 외관이 우수한 헤어라인 형상으로서는, 헤어라인과 직각 방향(C방향)의 표면 거칠기가 표면 거칠기 Ra: 0.2 내지 2.5 ㎛, 바람직하게는 1.2 내지 1.8 ㎛이고 피크수 PPI: 50 내지 400이며, 헤어라인 방향(L방향)의 표면 거칠기가 Ra: 0.1 내지 1.2 ㎛, 바람직하게는 0.5 내지 1.0 ㎛이고 피크수(PPI)가 1 내 지 100이고, 또한 헤어라인과 직각 방향(C방향)의 Ra는 헤어라인 방향(L방향)의 Ra의 1.2배 이상(C방향 Ra/L방향 Ra≥1.2)이고, 또한 헤어라인과 직각 방향(C방향)의 PPI는 헤어라인 방향(L방향)의 PPI의 2배 이상(C방향 PPI/L방향 PPI≥2)으로 하는 것이 바람직하다.

여기서 규정하는 C방향 및 L방향의 표면 거칠기(Ra), 피크수(PPI) 및 이들의 비의 하한 미만이면, 헤어라인이 눈에 띄지 않게 되어 헤어라인 마무리를 한 의미가 없어진다. 또한, 반대로 C방향 및 L방향의 표면 거칠기(Ra), 피크수(PPI)의 수치의 상한을 초과하면, 헤어라인이 너무 거칠어져서 미려한 헤어라인이 되지 않아서 헤어라인으로서의 디자인성이 손상되어 상품 가치가 없어진다.

따라서, 본 발명에서는 헤어라인의 형상을 상술한 표면 거칠기, 피크수 및 그들의 비율로 규정하였다. 또한, 표면 거칠기(Ra)는 JIS B060(1997)에 규정되어 있는 측정법에 따라서, 기준 길이를 0.8mm로 채용하여 측정하였다. 또한, 피크수(PPI)(Peaks Per Inch)는 SAEJ911-1986의 규정에 따라 측정 길이를 1 inch, 플러스, 마이너스의 기준 레벨 간의 폭(2H)을 50 μinch로 하여 측정하였다.

본 발명에서 규정한 표면 거칠기, 피크수 및 그들의 비의 요건을 만족하는 헤어라인을 형성하기 위해서는 #60 내지 #320 정도의 벨트 샌더(연마 벨트)를 사용하여 헤어라인 마무리 처리하는 것이 바람직하다.

헤어라인 마무리 처리한 후에 도금층에 크로메이트 처리 또는 크로메이트 프리 처리하여 1차 방청 처리하는 것이 바람직하다.

아연 도금 강재는 백청이 발생되기 쉽기 때문에 이것을 방지할 목적으로, 도 금층을 헤어라인 마무리를 실시한 후에 크로메이트 처리, 혹은 크로메이트 프리 처리에 의하여 방청 피막층을 형성하는 1차 방청 처리를 한다.

크로메이트 처리의 경우에는 공지된 크로메이트 처리, 예를 들면 크롬산과 반응 촉진제를 주성분으로서 함유하는 크로메이트 처리액에 의한 크로메이트 처리를 적용할 수 있고, 크로메이트 부착량을 1 내지 200 mg/m²로 한다.

크로메이트 부착량이 1 mg/m² 미만이면 충분한 방청 효과를 얻지 못하고, 또한 200 mg/m²를 초과하면 헤어라인 마무리가 눈에 띄지 않게 될 뿐만 아니라, 방청 효과가 포화되어 경제적으로 고비용이 든다.

또한, 크로메이트 처리와 마찬가지로 공지된 크로메이트 프리 처리(non chromate 처리)로 1차 방청 처리를 할 수 있다.

크로메이트 프리 처리(non chromate 처리)는 환경에 유해한 6가 크롬을 처리액 중에 함유하지 않고, 예를 들면 Zr, Ti의 염 등을 포함한 처리액, 실란 커플링제를 함유한 처리액 등이 있고, 공지된 크로메이트 프리 처리액을 이용하는 크로메이트 프리 처리를 적용할 수 있다. 이러한 크로메이트 프리 처리에서는 Ti, Zr, P, Ce, Si, Al, Li 등을 주성분으로 하는 크롬을 함유하지 않는 크로메이트 프리 처리층이 형성되며, 부착량을 1 내지 1000 mg/m²로 하는 것이 바람직하다.

크로메이트 프리 처리의 부착량이 1 mg/m² 미만이면 충분한 방청 효과를 얻 지 못하고, 또한 1000 mg/m²를 초과하면 헤어라인 마무리가 눈에 띄지 않게 될 뿐만 아니라, 방청 효과가 포화되어 경제적으로 고비용이 든다.

또한, 아연 도금 강재를 헤어라인 마무리 처리하여 대기 중에 방치하면 도금 표면이 산화하여 검게 변색된다. 검게 변색(흑변)되면 헤어라인 마무리가 눈에 띄지 않게 되어 헤어라인의 외관이 손상된다. 또한, 아연 도금층은 경질의 물체와 충돌하거나 하는 경우 흠이 발생하기 쉽다. 따라서, 헤어라인 마무리를 한 도금 표면에 투명 수지 피막층을 0.5 내지 100 ㎛의 두께로 형성시키면 내흑변성이나 내흠성을 개선할 수 있다. 투명 수지 피막층은 종래 공지된 유기 클리어 도료를 이용하여 종래 공지된 도장 방법으로 형성할 수 있다. 이와 같은 유기 클리어 도료로서, 구체적으로는 아크릴계 소부 클리어 도료, 우레탄계 클리어 도료, 에폭시계 클리어 도료, 폴리에스테르계 클리어 도료, 멜라민알키드계 클리어 도료 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 폴리에스테르계 및 아크릴계 소부 클리어 도료가 바람직하게 사용된다.

유기 클리어 도료의 도장 방법으로서, 구체적으로는 롤 코터법, 커튼 코터법, 스프레이 건법, 정전법 등의 방법을 들 수 있다. 이들 중에서는 롤 코터법, 커튼 코터법이 바람직하다.

내흑변성을 향상시키려면, 크로메이트 혹은 크로메이트 프리 처리층과의 계면 근방에 Co, Fe, Ni, Pt, Mn의 1종 또는 2종 이상의 금속 상태 또는 수산화물 상태의 부착물층을 형성하는 것이 좋다. 상기 부착물층의 부착량은 0.1 내지 10 mg/m² 가 좋고, 바람직하게는 0.5 내지 3.0 mg/m²가 좋다. 상기 처리에 의하여 습윤 환경하에서의 내흑변성이 대폭적으로 향상된다. 부착량이 0.1 mg/m² 이하에서는 내흑변성의 효과가 충분하지 않고, 10 mg/m² 이상에서는 내식성의 악화가 발생하여 바람직하지 않다. 상기 처리층의 부여 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 일례로서 해당 염 수용액의 침지법이나, 스프레이법, 진공 증착법 등이 있다. 침지법은 헤어라인 처리한 도금 강판을 0.1 내지 10 g/L의 해당 금속염 수용액에 0.5 내지 10초간 침지한 후에 물 세정한다.

이하, 실시예에 근거하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

판 두께가 0.8 mm 및 1.6 mm인 2종류의 판 두께의 저탄소 강판을 도금 원판으로서 사용하였다.

도금은 무산화로 타입의 연속 용융 아연 도금 라인에서 가열, 소둔, 도금을 실시하였다. 소둔 분위기는 10% 수소, 나머지 90% 질소 가스 분위기를 형성하여 노점을 -30℃로 하였다. 소둔 온도는 730℃, 소둔 시간은 3분이다. 도금욕 조성은 질량%로 Al: 11.0%, Mg: 3.0%, Si: 0.2%, 잔부 Zn 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 도금욕 온도는 450℃이었다. 도금 부착량은 통상의 질소 가스 와이핑법에 의하여 조정하였다.

도금 후, 번호 수가 다른 벨트 샌더(크기 100 mm × 915 mm)를 사용하여, 벨트 속도 약 3.5/초, 연마 시간 3 내지 4초의 조건으로 헤어라인 마무리를 하였다. 그 후, 표면 거칠기(Ra) 및 피크수(PPI)를 조사하였다.

그 결과를 표1에 나타낸다.

표1에 나타낸 바와 같이, No.1, No. 2 및 No. 5는 본 발명에서 규정한 표면 거칠기(Ra), 피크수(PPI) 및 그들의 비의 조건을 만족하고, 미려한 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 도금 강재로 되었다.

이에 대하여, #80의 비드 블라스트 처리를 한 No.3은 표면에 균일한 미세 요철이 형성되어 있었지만, L방향의 표면 거칠기 및 피크수가 작고, 표면 거칠기, 피크수의 비도 작아서 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하고 있지 않으며, 비드 블라스트 처리와 헤어라인 마무리는 명확하게 다르다.

No.4는 헤어라인 마무리를 하였지만 벨트 샌더가 #600으로 거칠기가 너무 세밀하여 본 발명에서 규정한 헤어라인의 요건을 만족하고 있지 않아서, 외관의 헤어라인을 명확하게 관찰할 수 없었다.

또한, No.6 및 No.7은 헤어라인 마무리를 하지 않은 경우이지만, 이 경우에는 C방향의 표면 거칠기 및 피크수가 작고, 또한 그들의 비도 작았다. 이 경우에도 당연히 헤어라인은 관찰되지 않았다.

이상의 시험 결과로부터, 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하는 헤어라인 마무리를 한 도금 강판만이 미려한 헤어라인 외관을 갖는 도금 강판으로 되었다.

다음으로, 도금층의 조성을 여러 가지로 변화시킨 도금 강판을 작성하고 도금한 후, 번호 수 #80의 벨트 샌더(크기 100 mm × 915 mm)를 사용하여, 벨트 속도 약 3.5/초, 연마 시간 3 내지 4초의 조건으로 헤어라인 마무리를 하였다. 그 때의 헤어라인 외관, 찌꺼기의 부착 상황을 조사하였다.

그 결과를 표 2에 나타낸다. No.1 내지 No. 17은 본 발명에서 규정한 도금 조성을 가지며, 헤어라인 외관, 샌더의 찌꺼기 부착, 내식성의 어느 것에 있어서도 양호한 결과였다. 한편, No.18 내지 No. 20은 본 발명에서 규정한 조성 이외의 도금이며, 표면 거칠기의 값은 본 발명에서 규정한 값을 만족하지만, 헤어라인의 외관이 명확하게 관찰되지 않았고, 찌꺼기의 발생이나 내식성이 불량하였다. 헤어라인의 외관이 명확하게 관찰되지 않은 이유는 찌꺼기의 발생이나 연마 흠의 흐름 등이 있기 때문으로 생각할 수 있다.

또한, 도금층 중의 공정상의 체적 점유율을 변화시킨 도금을 작성하여 그 성능을 조사하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다. No.1 내지 No. 5는 본 발명에서 규정한 상 구조를 가지며, 헤어라인 외관, 샌더의 찌꺼기 부착, 내식성의 어느 것에 있어서도 양호한 결과이었다. 한편, No.6, No. 7은 본 발명에서 규정한 상 구조 이외의 도금이며, 헤어라인의 외관이 좋지 않고 찌꺼기 발생이 불량하였다.

또한, Zn-11Al-3Mg-0.2Si의 조성을 갖는 도금 강판을 사용하여, 크로메이트 처리, 크로메이트 프리 처리, 클리어 도장 처리, 내흑변 처리를 하였다. 크로메이트 처리는 크롬산 100 g/ℓ 용액을 도포한 후, 60℃의 열풍로에서 30초간 건조시켰다. 크로메이트 프리 처리는 탄산지르코늄암모늄, 질산코발트, 실리카, 인산암모늄으로 이루어지는 약제를 도포한 후, 60℃의 열풍로에서 30초간 건조시켰다. 또한, 멜라민알키드계 클리어 도료(용제계), 아크릴계 클리어 도료(수분산계)를 도포하여 220℃(멜라민알키드계) 및 150℃(아크릴계)의 판 온도까지 가열하였다. 내흑변 처 리는 1 g/L의 황산Ni 수용액에 3초간 침지한 후, 수세, 건조하여 상기 크로메이트 프리 처리와 멜라민알키드계 클리어 도장을 하였다. 평면부 내식성의 평가는 JIS Z2331의 염수 분무 시험 240시간 후의 백청 발생량으로, ○: 백청 발생 1% 이하, ×: 10% 이상으로 판단하였다. 크로스 컷부는 염수 분무 시험 1000시간 후의 블리스터 폭으로 평가하여, ○: 2mm 미만, ×: 2mm 이상으로 판단하였다. 내흑변성의 평가는 처리 강재를 60℃, 상대 습도 85%의 고온 고습 조에 7일간 정치하여 정치 전후의 색차 δE 값으로 평가하였다. 색차 δE의 측정은 JIS Z8722를 따랐다. δE 가 1 이하이면 흑변이 없어서 양호(○)로, 1에서 2는 약간 인정되어 약간 양호(△)로, 2보다 큰 경우에는 흑변이 인정되어 불량(×)으로 하였다.

No.1 내지 No. 46은 본 발명에서 규정한 내흑변 처리, 전처리, 도장 요건을 만족하며, 평면부, 크로스 컷부 모두 내식성이 양호하였다. 또한, 내흑변 처리를 실시한 No.23, No. 46은 내흑변성도 우수하였다. 한편, No.47 내지 No. 49는 본 발명의 요건을 벗어나, 내식성이 불량하였다.

본 발명의 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 아연 도금 강재는 양호한 헤어라인 외관을 구비하고 내식성도 우수하기 때문에, 종래의 헤어라인 외관을 갖는 스테인레스 강재의 용도와 동일한 용도에 적용할 수 있다. 또한, 고가의 스테인레스 강재보다 저렴한 가격으로 공급할 수 있게 된다.

Claims

도금 부착량이 10 내지 600 g/m²이고, Al을 1 내지 60 질량%, Mg를 0.1 내지 10 질량% 함유하고 잔부가 Zn 및 불가피한 불순물로 이루어진 도금층의 표층에 형성된 헤어라인을 가지며, 상기 헤어라인은 헤어라인과 직각 방향의 표면 거칠기(Ra)가 0.2 내지 2.5 ㎛, 헤어라인 방향의 표면 거칠기(Ra)가 0.1 내지 1.2 ㎛이고, 또한 헤어라인과 직각 방향의 표면 거칠기(Ra)는 헤어라인 방향의 표면 거칠기(Ra)의 1.2배 이상인 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.
도금 부착량이 10 내지 600 g/m²이고, Al을 1 내지 60 질량%, Mg를 0.1 내지 10 질량% 함유하고 잔부가 Zn 및 불가피한 불순물로 이루어진 도금층의 표층에 형성된 헤어라인을 가지며, 상기 헤어라인은 헤어라인과 직각 방향의 피크수(PPI)가 50 내지 400, 헤어라인 방향의 피크수(PPI)가 1 내지 100이고, 또한 헤어라인과 직각 방향의 PPI는 헤어라인 방향의 PPI의 2.0배 이상인 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.
도금 부착량이 10 내지 600 g/m²이고, Al을 1 내지 60 질량%, Mg를 0.1 내지 10 질량% 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피한 불순물로 이루어진 도금층의 표층에 형 성된 헤어라인을 가지며, 상기 헤어라인은 헤어라인과 직각 방향의 표면 거칠기(Ra)가 0.1 내지 2.5 ㎛, 피크수(PPI)가 50 내지 400이고, 헤어라인 방향의 표면 거칠기(Ra)가 0.1 내지 1.2 ㎛, 피크수(PPI)가 1 내지 100이고, 또한 헤어라인과 직각 방향의 표면 거칠기(Ra)는 헤어라인 방향의 표면 거칠기(Ra)의 1.2배 이상, 헤어라인과 직각 방향의 PPI는 헤어라인 방향의 PPI의 2.0배 이상인 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

도금층은 추가로 Si를 0.001 내지 3 질량% 함유하는 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

도금층은 추가로 Ti를 0.0001 내지 0.1 질량%, B를 0.0001 내지 0.1 질량%의 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

도금층은 Zn과 Al의 2원 공정이 체적율로 1 내지 80 vol%, Zn과 Al과 ZnMg 합금의 3원 공정이 체적율로 10 내지 90 vol%이고, 양자의 합계가 50% 이상인 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

도금층 표면에 크로메이트 처리층을 1 내지 1000 mg/m² 갖는 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

도금층 표면에 크롬을 함유하지 않는 크로메이트 프리 처리층을 1 내지 200 mg/m² 갖는 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

표면에 두께 0.5 내지 100 ㎛의 투명 수지 피막층을 갖는 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

도금층 표면과 크롬을 함유하지 않는 크로메이트 프리 처리층과의 계면 근방에 Co, Fe, Ni, Pt, Mn의 1종 또는 2종 이상의 금속 상태 또는 수산화물 상태의 부착물층을 0.1 내지 10 mg/m² 가지고, 습윤 환경 하에서의 내흑변성이 우수한 것을 특징으로 하는 헤어라인 외관을 갖는 고내식성 Zn계 합금 도금 강재.