일반기술

용융아연 도금층에 잔류한 드로스 검출방법

최근 자동차, 가전 및 건자재 용도로 용융아연도금 강판 및 강선의 수요증대와 함께 우수한 품질 특성이 요구되고 있다. 연속 용융아연 도금시 도금욕 중에서 석출하는 드로스가 강판에 부착되면 프레스 성형시 표면결함을 발생시키므로 제품특성 향상을 위하여 드로스 부착은 최소화 시켜야 한다. 드로스는 강판 및 강선으로 부터 용출된 Fe와 도금욕 성분이 반응하여 형성되며 철-알루미늄계 및 철-아연계의 금속간 화합물로 분류되고 각각의 비중차에 의해 철-알루미늄계는 도금욕 상부에 철-아연계는 도금욕 하부에 주로 잔류된다. 드로스 형성에 미치는 대표적인 인자로 도금욕 중 철과 알루미늄 농도, 도금욕 온도등이 보고되고 있으며 도금 욕내 드로스를 감소시키기 위해 Fe-Zn-Al 3원 상태도 및 도금욕의 유동등에 관한 다양한 연구결과가 발표되고 있다. 한편 드로스는 용융도금시 강판의 침적으로 Fe가 도금욕으로 용출되므로 형성되기 때문에 드로스 생성을 완전하게 제어 할 수는 없지만, 아연도금 강판에 드로스 부착을 억제시키기 위한 정량화된 평가방법이 필요하나 아직 개발되어 있지 않다.용융아연도금 강판 및 강선에 드로스가 부착되면 이차 가공시 핌플 및 도금박리 등의 도금결함을 발생하므로 드로스 부착을 최대한 억제시켜야 하나 아직 아연도금 강판 및 강선에 부착된 드로스의 정량화된 평가 방법이 요구된다. 본 발명으로 아연도금 강판 및 강선에 부착된 드로스를 신속하게 검출할 수 있으므로 드로스 부착을 억제하는 용융아연 도금공정 관리가 가능해진다.용융아연 도금공정에서 강판 및 강선으로부터 용출된 Fe가 도금욕 성분과 반응하여 상부 드로스 및 하부 드로스를 형성하고, 이러한 드로스가 용융도금시 도금모재에 부착되면 이차 가공할 때 도금 결함을 발생시킨다. 드로스는 주로 아연 도금층 내부에 잔류하고 크기가 작기 때문에 검출하기가 매우 어려우나 본 발명은 드로스와 도금층의 에칭 색상차로 드로스를 쉽게 검출하고 상부 및 하부 드로스도 판별할 수 있는 방법에 관한 것이다. 도금층과 드로스의 색상 균일성 및 상호 대비측면에서 고온에서 장시간 에칭하는 것이 유리하다고 판단되나 에치율이 빨라짐에 따라 에칭과정에서 부착된 드로스가 박리된다는 문제점이 발생되므로 본 발명에서는 현장 적용성 측면에서 에칭온도는 20-40℃, 에칭시간은 30-300초로 한정하였다. 용 융아연 도금욕 중에 생성된 하부 및 상부 드로스가 각각 부착된 용융아연 도금강판 및 강선을 50-100ml(4%피크린산)+40-50ml(1%티오황산나트륨)의 부식용액으로 에칭한 경우 아연은 연노랑색, 합금층은 암적색, 하부드로스는 연분홍색, 상부드로스는 회백색으로 각각 색상이 달라 드로스 검출과 합금상이 관찰되었다. 50-60ml(5%피크린산)+ 40-50ml(1%티오황산나트륨)에 0-2ml질산을 혼합한 부식용액과 80-100ml (티오황산나트륨 과포화용액) +2%K 2 S 2 O 5 부식용액으로 각각 에칭한 경우 하부 드로스는 연한 갈색이나 상부 드로스는 회백색이며 아연기지와 드로스의 색상대비로 드로스가 검출되었으며 형상 및 크기도 쉽게 관찰할 수 있었다. 본 발명의 에칭조건에서 상부 드로스는 내식성이 강하여 장시간 에칭하여도 색상변화가 거의 없으나 아연 도금층은 점차로 진한 색상으로 변하였다.