Zn-Mg-Zn 다층도금강판의 합금화 거동과 부식/밀착 특성 연구

Abstract

우수한 기계적, 물리적 특성으로 인해 다양한 산업 분야에서 널리 사용, 적용되고 있는 철강 소재는 공기 중에 노출되면 쉽게 산화되어 부식되는 특성이 있다. 이에 그 동안 철강 소재의 내부식 특성 향상을 위해 아연 도금을 적용하였고 이는 효과적이며 신뢰성을 가지는 방청기술로 오랜 기간 사용 되어왔다. 그러나 철강 소재의 적용 환경이 다양해짐에 따라 도금재의 긴 수명 및 품질 향상을 필요로 하게 되었으며, 이를 위해 도금재에 수은, 납, 카드뮴, 6가 크롬 등을 첨가하였고 이로 인해 도금 공정 중 발생하는 독성 물질과 산·알칼리 폐수 등에 의한 환경오염 문제가 야기되었다. 또한 매년 급증하는 아연의 소비량으로 인해 아연의 자원 고갈 문제와 함께 수요 및 공급의 불균형으로 인한 원자재 가격의 상승은 경제적인 문제를 초래하였다. 이에 많은 연구진들은 아연의 소비를 줄임과 동시에 환경 오염을 방지하고 도금층의 내식성을 더욱 향상시키기 위한 연구를 수행하였다. 최근에는 합금 도금재를 적용하거나 다양한 도금 방법을 적용하는 연구를 진행하고 있으며, 합금 도금재 중에서는 특히 아연-마그네슘 합금 도금이 기타 다른 아연 계열 합금 중에서 현저히 우수한 내식성을 지니는 것으로 알려져 각광 받고 있다. 또한 도금 방법 측면에서 PVD 공정은 기존 습식도금(용융도금)에 비해 환경 오염을 방지할 수 있다는 장점이 있으며 도금층의 두께 조절이 용이하다는 점에서 아연의 소비량을 최대한으로 줄일 수 있다는 장점이 있다. 하지만 이러한 PVD 공정은 진공 분위기에서 진행되기 때문에 진공 분위기 하 각 도금재의 증기압(vapor pressure)을 고려하면 균일한 조성 및 두께를 갖는 합금 도금층을 형성하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 PVD 공정을 통해 균일한 조성 및 두께를 갖는 아연-마그네슘 합금 도금층을 형성하기 위해 아연-마그네슘-아연 순으로 순차적으로 PVD 공정을 실시하였고, 별도의 열처리 과정을 통해 아연-마그네슘 합금 도금층을 형성하고자 하였다. 따라서 열처리 시간에 따른 도금층의 합금화 거동을 분석하고 합금화율에 따른 도금강판의 주요 물성인 밀착성(adhesion property)과 내식성(corrosion resistance)을 평가하고자 하였다.