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1. WO2020111775 - TÔLE EN ACIER GALVANISÉ PRÉSENTANT D'EXCELLENTES PROPRIÉTÉS D'ADHÉRENCE DE PLACAGE ET DE RÉSISTANCE À LA CORROSION ET SON PROCÉDÉ DE FABRICATION

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

12   13   14  

과제 해결 수단

15   16   17   18  

발명의 효과

19   20  

도면의 간단한 설명

21   22   23   24   25  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91  

발명의 실시를 위한 형태

92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

도면

1   2   3   4   5  

명세서

발명의 명칭 : 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판 및 이의 제조방법

기술분야

[1]
본 발명은 아연도금강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도금밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

배경기술

[2]
기존의 용융아연도금강판은 모재 강판과 도금층 사이(계면)에 형성된 Fe-Al 억제층(inhibition layer)이 존재하고, 이러한 억제층은 모재 강판과 도금층의 계면에서 도금 밀착력을 확보하는 동시에, 모재에서 도금층 내로 농도 구배에 의한 Fe 확산을 억제하는 것으로 알려져 있다.
[3]
모재와 도금층의 계면에서 억제층이 연속적으로 생성되지 못하는 경우 모재 내 Fe가 도금층 내로 용출되고, 도금 밀착력이 저하됨에 따라 도금층이 박리되는 문제가 있다. 따라서, 일정 수준 이상의 도금 밀착력을 확보하기 위해서는 억제층이 연속적으로 생성되어야만 한다.
[4]
[5]
한편, 모재 내 Fe가 도금층으로 확산하는 경우 도금층의 조도 및 표면 거칠기의 향상과 같은 마찰특성에 대한 효과를 얻을 수 있다.
[6]
하지만, 모재와 도금층 계면에 억제층이 연속적으로 형성되는 경우에는 Fe의 확산이 억제되어 상기 마찰특성에 대한 효과를 이용하기에 많은 제약이 따른다.
[7]
[8]
이에, 도금 밀착력을 유지한 채로 Fe 확산에 따른 효과를 동시에 얻을 수 있는 방안에 대한 기술의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
[9]
[선행기술문헌]
[10]
[특허문헌]
[11]
(특허문헌 1) 한국 공개특허공보 제10-2015-0074882호

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[12]
본 발명의 일 측면은, 도금 밀착성이 우수할 뿐만 아니라 일정 수준의 Fe 용출에 의해 도금층의 마찰특성이 향상되고 우수한 내부식성을 가지는 아연도금강판 및 이의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
[13]
[14]
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구라도 본 발명 명세서 전반에 걸친 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 어려움이 없을 것이다.

과제 해결 수단

[15]
본 발명의 일 측면은, 소지강판 및 상기 소지강판의 적어도 일면에 형성된 아연도금층을 포함하고, 상기 아연도금층은 중량%로 알루미늄(Al): 5.1~35.0%, 마그네슘(Mg): 4.0~25.0%, 잔부 아연(Zn) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 소지강판과 아연도금층 계면에 두께 0.01~15㎛의 Al-Fe 억제층을 포함하는 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판을 제공한다.
[16]
[17]
본 발명의 다른 일 측면은, 중량%로 알루미늄(Al): 5.1~35.0%, 마그네슘(Mg): 4.0~25.0%, 잔부 아연(Zn) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 아연도금욕을 준비하는 단계; 상기 아연도금욕에 소지강판을 침지하고, 도금을 행하여 아연도금강판을 제조하는 단계; 및 상기 아연도금강판을 냉각하는 단계를 포함하고,
[18]
상기 아연도금욕의 온도는 555℃ 초과~600℃ 미만이고, 상기 소지강판의 인입온도는 565℃ 초과~600℃ 미만인 것을 특징으로 하는 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판의 제조방법을 제공한다.

발명의 효과

[19]
본 발명에 의하면, 소지철로부터 도금층 내로 Fe 용출이 발생하더라도 도금 밀착성이 우수한 아연도금강판을 제공할 수 있다.
[20]
또한, 본 발명의 아연도금강판은 내부식성이 우수할 뿐만 아니라, 도금층의 마찰특성이 향상됨에 따라 가공성의 향상을 유도하는 효과가 있다 할 것이다.

도면의 간단한 설명

[21]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1과 비교예 5의 단면을 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
[22]
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1과 비교예 5의 실러벤딩 실험(sealer-bending test) 결과를 나타낸 것이다 (여기서, 스케일 바(scale bar)는 2mm 이다).
[23]
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1과 비교예 5의 굽힘시험 후 외권부 크랙의 형상을 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
[24]
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1과 비교예 5의 표면을 3D 조도 스캔한 결과를 나타낸 것이다.
[25]
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예1과 비교예 5의 염수분무시험 후 표면을 촬영한 사진을 나타낸 것이다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[26]
본 발명자들은 아연도금강판의 도금 밀착성은 유지한 채 도금층의 마찰특성과 내부식성을 향상시킬 수 있는 방안에 대하여 깊이 연구하였다.
[27]
그 결과, 도금욕 내 합금조성과 도금조건을 최적화하는 것으로부터, (기존 Fe-Al 합금층을 소지강판(소지철)과 도금층의 계면에 형성하는 것과는 다르게) 도금층 내에서 소지철로부터 확산된 Fe이 농도 구배를 가지도록 도금층을 구성함으로써 의도하는 물성을 가지는 아연도금강판을 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
[28]
[29]
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
[30]
[31]
본 발명의 일 측면에 따른 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판은 소지강판 및 상기 소지강판의 적어도 일면에 형성된 아연도금층을 포함할 수 있다.
[32]
[33]
본 발명에서는 상기 소지강판의 종류에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면, 통상의 아연도금강판의 소지로 사용되는 Fe계 소지강판 즉, 열연강판 또는 냉연강판일 수 있다. 다만, 열연강판의 경우 그 표면에 다량의 산화 스케일을 가지며, 이러한 산화 스케일은 도금 밀착성을 저하시켜 도금 품질을 열위하게 하는 문제가 있으므로, 산 용액에 의해 미리 산화 스케일을 제거한 열연강판을 소지로 함이 보다 바람직하다. 일 예로, 자동차용 소재로 사용되는 탄소강, 극저탄소강, 고망간강 등을 들 수 있다.
[34]
한편, 상기 아연도금층은 상기 소지강판의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다.
[35]
[36]
상기 아연도금층은 중량%로 알루미늄(Al): 5.1~35.0%, 마그네슘(Mg): 4.0~25.0%, 잔부 아연(Zn) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있으며, 이는 상기 함량으로 Al, Mg, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 도금욕으로부터 형성할 수 있다.
[37]
[38]
상기 아연도금층 내 Mg은 도금층의 내식성 향상에 매우 주요한 역할을 하는 원소로서, 도금층 내부에 함유된 Mg은 가혹한 부식 환경에서 내식성 향상 효과가 적은 아연산화물계 부식생성물의 성장을 억제하고, 치밀하며 내식성 향상 효과가 큰 아연수산화물계 부식생성물을 도금층 표면에서 안정화시킨다.
[39]
이러한 Mg의 함량이 4.0% 미만이면 Zn-Mg계 화합물 생성에 의한 내식성 향상 효과를 충분히 얻을 수 없고, 반면 그 함량이 25.0%를 초과하게 되면 내식성 향상 효과가 포화되는 한편, Mg 산화성 드로스가 도금욕 욕면에 과도하게 생성되는 문제가 있다.
[40]
[41]
따라서, 본 발명에서는 상기 아연도금층 내에 Mg은 4.0~25.0%로 함유됨이 바람직하다. 상기 Mg은 보다 유리하게는 5.1% 이상으로 함유할 수 있으며, 상기 Mg 은 보다 더 유리하게는 9.0% 이하로 함유할 수 있다.
[42]
[43]
상기 아연도금층 내 Al은 Mg을 첨가한 용융아연합금 도금욕 내에서 Mg 산화반응에 의해 발생하는 드로스를 감소시키기 위한 목적으로 첨가하며, Al은 Zn 및 Mg와 조합하여 도금강판의 내식성을 향상시키는데에도 유리하다.
[44]
이러한 Al의 함량이 5.1% 미만이면 Mg 첨가에 의한 도금욕 표층부 산화를 방지하는 효과가 미흡하고, 내식성 향상 효과를 충분히 얻을 수 없다. 반면, 그 함량이 35.0%를 초과할 경우에는 도금욕에 침지된 강판의 Fe 용출량이 급증하여 Fe 합금계 드로스가 형성되고, 더욱이 도금층 내 Zn/Al 2원 공석상이 형성되어 단면부 및 도장부에 대한 Mg의 내식성 향상 효과를 저하시킨다.
[45]
따라서, 본 발명에서는 상기 아연도금층 내에 Al을 5.1~35.0%로 포함함이 바람직하며, 보다 유리하게는 11~15%로 포함할 수 있다.
[46]
[47]
상술한 바와 같이, 본 발명에서 아연도금층은 일정량의 Al, Mg과 잔부로 Zn 및 불가피한 불순물을 포함하는 것으로 Zn-Al-Mg계 합금도금층이라 칭할 수 있으며, 20~40㎛의 두께, 바람직하게는 20~35㎛의 두께를 가질 수 있다.
[48]
[49]
본 발명의 아연도금강판은 상기 소지강판과 아연도금층 계면에 두께 0.01~15㎛의 Al-Fe 억제층을 포함할 수 있으며, 상기 상기 Al-Fe계 억제층은 FeAl 3 합금상인 것이 바람직하다.
[50]
[51]
구체적으로, 상기 Al-Fe계 억제층은 소지철과 도금층의 사이에 개재되어, 소지철과 합금 도금층 간 밀착력을 부여하는 역할을 할 수 있다. 특히, 아연도금강판의 가공시 상기 Al-Fe계 억제층이 도금층의 박리를 예방함으로써 가공성을 보다 향상시키는 효과도 얻을 수 있다.
[52]
[53]
한편, 상기 Al-Fe 억제층은 두께 편차가 0.01~3㎛를 만족하는 것이 바람직하다. Al-Fe 억제층의 두께 편차가 3㎛를 초과하게 되면 억제층이 불연속성으로 형성되어 억제층에 의한 도금 밀착성 효과를 충분히 얻을 수 없다. 상기 Al-Fe 억제층의 두께 편차가 0인 것이 가장 바람직할 것이나, 본 발명은 후술하는 바와 같이 소지철로부터 도금층 내로 Fe이 확산 되는 바, 이를 고려하여 상기 두께 편차의 하한을 0.01㎛로 제한할 수 있다.
[54]
[55]
본 발명의 아연도금층은 내부에 Fe 함량이 40~95%인 제1 영역 및 Fe 함량이 0.01% 이상~40% 미만인 제2 영역을 포함하며, 상기 Fe은 소지철로부터 도금층 내로 확산(용출)된 것을 주로 포함한다.
[56]
상기 제1 영역과 제2 영역은 상기 Al-Fe 억제층 상부에 형성된 것으로, 이 중 상기 제1 영역은 상기 아연도금층 내에서 주로 소지철과 인접하여 존재하고, 상기 제2 영역은 주로 상기 아연도금층의 표면과 인접하여 존재한다. 이에 따라, 상기 제2 영역은 상기 아연도금층의 표층부에 면적분율 0.01~40%로 형성될 수 있다.
[57]
도 1을 참조하여 설명하면, 발명예를 나타내는 도면에서 소지철과 도금층의 계면에서 연속적으로 어둡게 보여지는 부분이 제1 영역이고, 이를 제외한 도금층 표층까지의 나머지 영역이 제2 영역인 것이다.
[58]
본 발명은 상기 아연도금층 내에서 상기 제1 영역과 제2 영역은 도금층 전 두께에 걸쳐 형성될 수 있으나, 그 크기, 형상, 분율(도금층 단면 또는 표면에서 차지하는 분율) 등에 대해서는 특별히 한정하지 아니하며, 본 발명에서 제안하는 도금조건에 의할 경우 상기와 같이 Fe 함량에 따른 영역이 구분되어 형성될 것임을 밝혀둔다.
[59]
[60]
상술한 바와 같이, 본 발명의 아연도금층은 소지철로부터 도금층 내로 Fe 확산이 일어남에도 불구하고, 소지철과 도금층 계면에 Al-Fe 억제층이 연속적으로 형성되어 도금 밀착성이 우수할 뿐만 아니라, Fe 확산(용출)에 의해 도금층의 표면 특성이 개선되어 3~4㎛의 표면조도(Ra)를 가질 수 있다.
[61]
즉, 기존 아연도금재 대비 높은 표면조도(Ra)를 가짐으로써 마찰 및 윤활 특성이 향상되어 이후 가공시 가공성 향상에 유리한 효과가 있는 것이다.
[62]
[63]
이하, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판을 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.
[64]
[65]
본 발명의 아연도금강판은, 소지강판과 함께 아연도금욕을 준비하는 단계; 상기 아연도금욕에 상기 소지강판을 침지하고, 도금을 행하여 아연도금강판을 제조하는 단계; 및 상기 아연도금강판을 냉각하는 단계를 포함하여 제조할 수 있다.
[66]
이때, 상기 아연도금층은 상기 소지강판의 단면 또는 양면에 형성할 수 있다.
[67]
[68]
상기 소지강판은 앞서 언급한 바와 같으며, 상기 아연도금욕은 본 발명에서 의도하는 아연도금층을 얻기 위하여 중량%로 알루미늄(Al): 5.1~35.0%, 마그네슘(Mg): 4.0~25.0%, 잔부 아연(Zn) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것이 바람직하다. 보다 유리하게는 상기 Al을 11~15%로 포함할 수 있다. 또한 보다 유리하게는, Mg을 5.1% 이상으로 포함할 수 있으며, 9.0% 이하로 포함할 수 있다.
[69]
[70]
본 발명은 상술한 합금조성을 가지는 아연도금욕에 소지강판을 침지하여 도금을 행함에 있어서, 상기 아연도금욕의 온도는 555℃ 초과~600℃ 미만이고, 상기 소지강판의 인입 온도는 565℃ 초과~600℃ 미만인 것을 특징으로 한다.
[71]
[72]
통상, 아연도금강판을 제조하는 경우 도금욕의 온도를 융점 이상, 최대 500℃를 넘지 않는 온도로 제어하는 반면, 본 발명에서는 아연도금욕의 온도를 상대적으로 높게 제어함으로써 의도하는 도금층을 형성할 수 있는 것이다.
[73]
[74]
구체적으로, 본 발명은 소지강판을 아연도금욕 내에 침지하여 도금을 행할시 소지철과 도금층 계면에 Al-Fe 억제층을 형성하는 동시에 소지철 내 Fe가 도금층 내로 확산이 가능하도록 열적 에너지를 충분히 제공할 필요가 있으며, 이는 상기 아연도금욕의 온도를 555℃ 이하로 제어하거나, 소지강판의 인입 온도를 565℃ 이하로 제어하는 경우에는 달성할 수 없다. 즉, Al-Fe 억제층이 불연속적으로 형성되거나, 도금층 내로 Fe 확산이 충분히 일어나지 못하게 되어 의도하는 물성을 가지는 아연도금층을 얻을 수 없게 된다.
[75]
반면, 상기 아연도금욕의 온도가 600℃ 이상이면 소지강판 및 도금욕 내부 설비가 침식되어 장비의 수명 단축을 초래할 가능성이 높아진다. 또한, 상기 아연도금욕의 온도가 너무 높거나, 상기 소지강판의 인입 온도가 600℃ 이상이면 Fe 합금 드로스가 증가하여 도금재의 표면이 불량해지는 문제가 있다.
[76]
보다 바람직하게, 상기 소지강판의 인입 온도는 상기 아연도금욕 온도 대비 5~20℃ 높게 제어할 수 있다.
[77]
[78]
본 발명은 상술한 바에 따라 도금을 행함에 있어서 130~180g/m 2의 도금 부착량으로 행할 수 있으며, 이로부터 두께 20~40㎛의 아연도금층을 얻을 수 있다.
[79]
[80]
상기에 따라 아연도금욕 내에서 도금을 완료한 후 얻어진 도금재를 냉각할 수 있으며, 본 발명에서는 상술한 제1 영역 및 제2 영역을 가지는 아연도금층을 얻기 위하여 단계적으로 냉각을 수행할 수 있다.
[81]
구체적으로, 상기 냉각은 230~270℃까지 0.01~5℃/s의 냉각속도로 냉각하는 제1 냉각 단계 및 상온까지 0.05~20℃/s의 냉각속도로 제2 냉각 단계를 포함할 수 있다.
[82]
본 발명에서는 제1 냉각 공정을 통해 단상의 응고를 충분히 진행시키면서 고체-액체상을 적절히 형성시킨 다음, 제2 냉각시 냉각속도를 제1 냉각 대비 상대적으로 높여 행함으로써 완전히 고상화시킬 수 있다.
[83]
[84]
본 발명에서는 상기 냉각시 수분을 포함하여 냉각하는 방법을 제외하며, 바람직하게 가스를 분사하여 행할 수 있다.
[85]
이때, 도금재의 전면 및 이면 모두에 가스를 분사하며, 상기 가스의 압력조절을 통해 원하는 냉각속도를 확보할 수 있다. 일 예로, 상기 가스로는 질소, 아르곤 등의 불활성 가스를 사용할 수 있다.
[86]
[87]
한편, 상기 냉각을 행하기에 앞서 도금층이 형성된 도금재를 가스 와이핑처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 가스 와이핑은 도금 부착량을 조정하기 위한 공정으로서, 그 방법에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니다.
[88]
이때, 사용되는 가스로는 공기 또는 질소를 이용할 수 있으며, 이 중 질소를 이용함이 보다 바람직하다. 이는, 공기를 사용할 경우 도금층 표면에서 Mg 산화가 우선적으로 발생함으로써 도금층의 표면결함을 유발할 수 있기 때문이다.
[89]
[90]
상술한 일련의 공정을 완료함으로써 소지철과 도금층 계면에 연속적으로 형성된 Al-Fe 억제층을 포함하면서, 도금층 내에 상술한 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 아연도금층이 형성된 본 발명의 일 측면에 따른 아연도금강판을 얻을 수 있다.
[91]
이러한 본 발명의 아연도금강판은 도금 밀착성 및 내부식성이 우수할 뿐만 아니라, 도금층 표면의 마찰특성이 개선됨에 따라 이후의 가공시 가공성이 향상되는 효과도 얻을 수 있다.

발명의 실시를 위한 형태

[92]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
[93]
[94]
(실시예)
[95]
도금용 시험편으로 두께 1.0mm, 폭 110mm, 길이 200mm인 냉연강판(0.0016%C-0.081%Mn-0.002%Si-0.0091%P-0.0043%S-0.036%Sol.Al)을 소지강판으로 준비한 후, 하기 표 1의 조건으로 도금을 행하여 각각의 아연도금강판을 제조하였다. 이때, 도금 후 냉각은 강판의 전면 및 이면에 질소를 분사하여 행하였으며, 제1 냉각은 250℃에서 종료하고, 제2 냉각은 상온까지 행하였다.
[96]
[표1]
구분 도금욕 조성(중량%) 도금 조건 도금층 두께(㎛)
Al Mg 도금욕온도(℃) 인입온도(℃) 제1 냉각속도(℃/s) 제2 냉각속도(℃/s)
발명예1 24 9 557 567 2.9 10 32
발명예2 24 4 557 567 2.9 10 28
발명예3 24 5.1 557 567 2.9 10 29
비교예1 24 4.5 545 560 2.9 10 34
비교예2 24 5.5 550 565 2.9 10 36
비교예3 24 3 557 567 2.9 10 25
비교예4 24 3.8 557 567 2.9 10 27
비교예5 24 3 555 565 2.9 10 29
비교예6 24 3.8 555 565 2.9 10 28

[97]
(표 1의 도금욕 조성 중 잔부는 Zn과 불가피한 불순물이다.)
[98]
상기에 따라 제조된 각각의 아연도금강판에 대해 도금 밀착성, 표면특성 및 내부식성에 대해 평가하였다.
[99]
먼저, 도금욕의 조성 뿐만아니라 도금강판 제조공정 조건이 본 발명의 범위를 만족하는 발명예 1-3의 경우, 모두 소지철과 도금층 계면에 연속적인 Fe-Al 억제층 형성이 가능하고, 조도 상승에 따라 마찰/윤활특성의 유지가 가능하여 가공 시 도금층 탈락을 효과적으로 억제할 수 있어 내부식성이 우수하였다.
[100]
한편 도금욕 조성은 본 발명범위 이내이나, 도금강판 제조공정 조건이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 1-2는 낮은 도금욕 및 인입온도 때문에 소지강판의 Fe 확산에 필요한 열적에너지가 낮아 연속적인 Fe-Al 억제층을 형성하기 어려웠다. 따라서 조도 감소에 따른 도금층의 마찰/윤활특성이 하락하여 가공후 도금층내 가지 형태의 크랙이 발생하고 도금층 탈락으로 내식성이 저하였다.
[101]
또한 비교예 3-4는 발명예 대비 Mg 함량이 낮아 표면 및 단면부의 내식성이 좋지 않았다.
[102]
아울러, 도금욕의 조성성분 뿐만 아니라 제조공정 조건이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 6은, 소지강판의 Fe 확산에 필요한 열적에너지가 낮아 연속적인 Fe-Al 억제층을 형성하기 어려웠다. 따라서 조도 감소에 따른 도금층의 마찰/윤활특성이 하락하여 가공후 도금층내 가지 형태의 크랙이 발생하고 도금층 탈락으로 내식성이 저하였다. 나아가, Mg-Zn 공석상 형성량이 작아 도금층 표면 및 단면부의 내식성이 저하하였다.
[103]
[104]
한편, 아연도금강판의 단면을 관찰하기 위하여, 압연 방향의 수직 방향(두께 방향)으로 절단한 다음, 전자주사현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 이용하여 관찰하였다. 도 1은 본 발명의 실시예에서 발명예 1과 비교예 5의 도금층 단면을 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
[105]
도 1에 나타낸 바와 같이, 발명예 1과 비교예 5 모두 소지철과 도금층 사이에 Fe-Al 억제층이 존재하고, 도금층 내로 Fe 확산이 일어난 것을 확인할 수 있다. 그런데, 상기 비교예 5의 경우 Fe의 확산이 일어남과 동시에 Fe-Al 억제층이 불연속적으로 형성됨에 따라 도금 밀착력이 저하될 것으로 예측된다.
[106]
한편, 아연도금강판의 단면을 관찰함에 있어서, 절단면을 FIB 가공하며, 가공부를 보호하기 위하여 평판부에 백금, 금 또는 카본으로 코팅을 행한다. 도 1은 평판부에 코팅된 영역의 일부가 함께 관찰된 것이다.
[107]
[108]
또한 아연도금강판의 도금 밀착력을 평가하기 위하여, 실러벤딩실험(sealer-bending test)을 행하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2는 본 발명의 실시예에서 발명예 1과 비교예 5의 실러벤딩 실험(sealer-bending test) 결과를 나타낸 것이다(여기서, 스케일 바(scale bar)는 2mm 이다). 상기 실러벤딩실험은 마스틱 실러(보라색)와 평판의 도금층에 접착제를 발라 서로 붙인 뒤 평판부를 90도로 굽힘(bending)함으로써 그 굽힘 부위의 마스틱 실러 부분에 도금층 묻어나오는 정도로 평가하였다. 이때, 광학현미경으로 상기 마스틱 실러 부분을 촬영한 사진을 도 2에 나타낸 것이다.
[109]
도 2에 나타낸 바와 같이, 발명예 1의 경우 도금층 박리가 발생하지 아니한 반면, 비교예 5에서는 도금층이 박리된 것을 확인할 수 있다.
[110]
[111]
그리고, 아연도금강판의 굽힘 시험 후 외권부의 크랙 발생 여부를 관찰하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3은 본 발명의 실시예에서 발명예 1과 비교예 5의 굽힘시험 후 외권부 크랙의 형상을 관찰한 사진을 나타낸 것이다. 이때, 상기 굽힘 시험은 도금재 자체를 180도 굽힌 뒤 외권부를 전자주사현미경으로 촬영한 사진을 도 3에 나타낸 것이다.
[112]
도 3에 나타낸 바와 같이, 발명예 1은 크랙의 형상이 한 방향으로 평행하게 형성되어 있는 반면, 비교에 5는 한 방향으로 평행하게 형성되는 거동에서 가지모양(branch-type)으로 변화되는 파괴 및 크랙 전파 거동을 관찰할 수 있다. 이러한 결과는 가공된 부위의 내식성에 영향을 미칠 것이라 예상된다.
[113]
[114]
또한 아연도금강판의 표면특성을 확인하기 위하여, 아연도금강판을 3D 조도 스캔하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4는 본 발명의 실시예에서 발명예 1과 비교예 5의 표면을 3D 조도 스캔한 결과를 나타낸 것이다.
[115]
도 4에 나타낸 바와 같이, 도금층 전체로 Fe 확산이 일어나고, 그러한 도금층 내에서 Fe 농도 구배에 따라 층이 분리된 발명예 1의 경우 비교예 5 대비 조도 및 표면 거칠기가 크게 향상된 것을 확인할 수 있다.
[116]
[117]
나아가, 도 5는 본 발명의 실시예에서 발명예 1과 비교예 5의 도금강판에 대한 1200시간 염수분무시험 후 표면을 촬영한 사진을 나타낸 것이다. 이때, 챔버 내에 5vol.%의 NaCl 염수(35℃)를 적치하고, 상기 염수를 각 도금재(150×70(mm 2) 크기의 시편)에 시간당 1.55ml로 분무하여 적청이 발생하는 시간을 통해 내부식성을 평가하였다.
[118]
도 5에 나타낸 바와 같이, 발명예 1은 부식 환경에서 1200시간 동안 내부식성을 유지하는 반면, 비교예 5의 경우 부식이 크게 일어난 것을 확인할 수 있다.

청구범위

[청구항 1]
소지강판 및 상기 소지강판의 적어도 일면에 형성된 아연도금층을 포함하고, 상기 아연도금층은 중량%로 알루미늄(Al): 5.1~35.0%, 마그네슘(Mg): 4.0~25.0%, 잔부 아연(Zn) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 소지강판과 아연도금층 계면에 두께 0.01~15㎛의 Al-Fe 억제층을 포함하는 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판.
[청구항 2]
제 1항에 있어서, 상기 아연도금층은 Fe 함량이 40~95%인 제1 영역 및 Fe 함량이 0.01% 이상~40% 미만인 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 영역은 상기 아연도금층의 표층부에 면적분율 0.01~40%로 형성된 것인 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판.
[청구항 3]
제 1항에 있어서, 상기 아연도금층은 중량%로 알루미늄(Al): 11~15%, 마그네슘(Mg): 5.1~9.0%, 잔부 아연(Zn) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판.
[청구항 4]
제 1항에 있어서, 상기 아연도금층은 표면조도(Ra)가 3~4㎛인 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판.
[청구항 5]
중량%로 알루미늄(Al): 5.1~35.0%, 마그네슘(Mg): 4.0~25.0%, 잔부 아연(Zn) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 아연도금욕을 준비하는 단계; 상기 아연도금욕에 소지강판을 침지하고, 도금을 행하여 아연도금강판을 제조하는 단계; 및 상기 아연도금강판을 냉각하는 단계를 포함하고, 상기 아연도금욕의 온도는 555℃ 초과~600℃ 미만이고, 상기 소지강판의 인입온도는 565℃ 초과~600℃ 미만인 것을 특징으로 하는 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판의 제조방법.
[청구항 6]
제 5항에 있어서, 상기 소지강판의 인입온도는 상기 아연도금욕 온도 대비 5~20℃ 높은 것인 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판의 제조방법.
[청구항 7]
제 5항에 있어서, 상기 냉각은 230~270℃까지 0.01~5℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계 및 상온까지 0.05~20℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계를 포함하는 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판의 제조방법.
[청구항 8]
제 5항에 있어서, 상기 냉각은 가스를 분사하여 행하는 것인 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판의 제조방법.
[청구항 9]
제 5항에 있어서, 상기 냉각을 행하기 전에 상기 아연도금강판을 가스 와이핑하는 단계를 더 포함하는 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판의 제조방법.
[청구항 10]
제 5항에 있어서, 상기 아연도금욕은 중량%로 알루미늄(Al): 11~15%, 마그네슘(Mg): 5.1~9.0%, 잔부 아연(Zn) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 도금 밀착성 및 내부식성이 우수한 아연도금강판의 제조방법.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]