[논문]플럭스액의 첨가제에 의한 용융아연도금 공정개선

문경만; 정재현; 박준무; 이명훈; 백태실

doi:10.5695/jkise.2016.49.6.513

Abstract ▼ AI-Helper

Many surface protection methods have been developed to apply to constructional steels which have been used under severe corrosive environments. One of these methods, hot dip galvanizing is being widely used to the numerous constructional steels such as a guard rail of high way, various types of stru...

Many surface protection methods have been developed to apply to constructional steels which have been used under severe corrosive environments. One of these methods, hot dip galvanizing is being widely used to the numerous constructional steels such as a guard rail of high way, various types of structural steel for manufacturing ship and for some other industrial fields etc.. Recently, the cost of zinc is getting higher and higher, thus, it is considered that improvement of hot dip galvanizing process to reduce the cost of production should be developed possibly. In this study, additives such as acid cleaning solution, $NH_4OH$, $Al(OH)_3$ and $H_2O_2$ were added to flux solution, and omission of water washing treatment after acid cleaning was investigated with some types of flux solutions added with some additives mentioned above. The decrement of pH by adding the acid cleaning solution could be controlled due to neutralization reaction with addition of $NH_4OH$. The flux solution added with both $NH_4OH$ and $Al(OH)_3$ exhibited nearly the same color and pH value as those of orignal flux solution with no added, and the sample dipped to the flux solution which was added with additives mentioned above indicated a relatively good corrosion resistance compared to other samples. However, the flux solution added with $NH_4OH$, $Al(OH)_3$ and $H_2O_2$ exhibited a different color, sediment and a bad corrosion resistance. Consequently, it is considered that omission of water washing treatment may be able to perform by adding optimum additives to the original flux solution.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

그러나 최근 아연 자재의 가격상승과 재래적인 공정기법(구조물의 표면의 두꺼운 녹 및 스캐일을 제거한 후 산세처리 → 수세 → 플럭스액 침지 → 용탕로 침지 → 냉각)을 탈피하지 못하고 있어 이들 중소기업의 운영에 어려움이 가중되고 있다. 본 연구에서는 플럭스액에 몇 종류의 첨가제를 첨가하였을 경우 산세 후 수세처리를 생략하고 피도금체를 플럭스액에 바로 침지해도 양호한 용융도금이 될 수 있는 가능성에 대해서 고찰하고자 한다. 플럭스액은 산세에 의해서 제거하기 힘든 산화물, 스머트 및 수세에 의해서도 제거하기 힘든 철염 등을 용해 제거하여 아연용탕에서 원활한 아연도금이 되도록 하는 역할을 한다.

제안 방법

지금까지 산세 후 수세처리를 하지 않고 플럭스액에 바로 침지하는 공정의 간소화를 위하여, 기존의 플럭스액에 첨가제를 첨가하여 몇 종류의 플럭스액을 조성하였다. 그리고 첨가제에 의해 조성된 이들 플럭스액의 물성치를 비교분석하고 또한 이들 플럭스액을 이용하여 용융도금된 아연도막의 내식성비교를 고찰한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
지금까지 산세 후 수세처리를 하지 않고 플럭스액에 바로 침지하는 공정의 간소화를 위하여, 기존의 플럭스액에 첨가제를 첨가하여 몇 종류의 플럭스액을 조성하였다. 그리고 첨가제에 의해 조성된 이들 플럭스액의 물성치를 비교분석하고 또한 이들 플럭스액을 이용하여 용융도금된 아연도막의 내식성비교를 고찰한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

대상 데이터

그리고 플럭스액의 산화 환원전위(ORP: oxidation and reduction potential)는 백금전극으로 측정하였다. 그리고 산세액은 도금현장의 (주)유성도금에서 사용 중인 액을 사용하였으며 플럭스액 역시(주)유성도금에서 사용 중인 액(ZnCl₂.3NH₄Cl)을 사용하였다. 그리고 산세액(HCl), 수산화암모늄(NH₄OH),수산화 알루미늄(Al(OH)₃) 및 과산화수소(H₂O₂)를 첨가제로 하여 각각의 플럭스액을 조성하였다.
본 실험에 사용된 아연용융도금용 시험편은 SS400강으로 가로 30 mm 세로 200 mm 두께 2 mm의 강판을 사용하였다. 그리고 표면의 산화막을 제거하기 위하여 30%의 염산용액에 24시간 침지한 후에 수세하였다.

성능/효과

1. 기존의 플럭스액에 산세액이 혼입되어 pH가 낮아지면 수산화암모늄의 첨가에 의한 중화반응에 의해서 pH를 원래의 값으로 회복할 수 있었다.
2. 기존의 플럭스액에 산세액과 수산화암모늄 및 수산화알루미늄을 첨가한 플럭스액의 경우 pH값은 거의 변하지 않았으며 플럭스액의 색상 또한 기존의 플럭스액과 유사하였고 또한 가혹한 부식환경 하에서는 우수한 내식성을 나타내는 경향을 알 수 있었다.
4. 본 실험의 결과 기존의 플럭스액에 첨가제를 첨가함으로써 산세 후 수세처리를 하지 않는 공정의 간소화가 가능할 수 있다는 결과를 얻을 수 있었다.

후속연구

또한 수세처리를 생략하면 공정의 간소화에 따른 생산성향상과 환경관리비의 절약 등에 의한 원가절감효과는 물론 환경오염의 예방차원에서 환경친화적인 공정 개선 기술이라는 측면에서 그 의미가 크다고 생각된다. 뿐만 아니라 본 연구의 결과는 타 업종의 관련 도금의 공정개선에도 유익한 참고자료가 되리라 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	아연을 전기 도금 또는 용융아연 도금하면 내식성이 우수해지는 이유는 무엇인가?	아연을 전기 도금 또는 용융아연 도금한 경우 대기 중에서 우수한 내식성을 나타낸다. 이것은 아연이 대기 오염이 적은 환경에서는 표면에 방식성이 뛰어나고 치밀한 β-Zn(OH)2와 염기성 탄산아연 Zn5(OH)6(CO3)2의 피막을 형성하여 아연 자신의 부식이 억제된다. 그리고 아연의 표면에 전해질이 존재할 경우 아연이 용해되어 소지철을 방식하는 희생 양극작용을 하여 우수한 내식성을 나타내게 된다[11]. 한편 아연 도금강판의 내식성은 대기환경오염물질의 종류 및 오염정도에 따라 다르며 아연 부착량이 많을수록 수명이 길어진다[12].
	환경오염이 중대한 사안인 이유는?	산업사회의 급격한 발전과 함께 환경오염은 증대되고 있으며, 이러한 환경오염은 가혹한 부식 환경을 조성하고 그리고 이들 환경에 노출되어 있는 강구조물의 부식 문제는 산업재해의 안전성 측면에서나 경제적인 측면에서 결코 경시할 수 없는 중요한 사안이라 할 수 있을 것이다. 따라서 이들의 강구조물의 부식에 관한 연구도 많이 보고 되고 있다[1-3].
	강구조물의 방식법은 무엇이 있는가?	따라서 이들의 강구조물의 부식에 관한 연구도 많이 보고 되고 있다[1-3]. 그리고 이들 강구조물의 방식법에는 음극방식법, 피복방식법 및 표면처리법 등과 같은 여러 가지 방식법이 있으며 주위환경의 상호관계 및 구조물의 안정성, 경제성 등에 의해서 적절한 방식법이 채택되어지고 있다[4-7]. 최근에 장기적으로 경제적인 측면 뿐만 아니라 미관상 및 방식의 용이성 등의 이유로 표면처리법의 일종인 용융아연 도금이 많이 성행되고 있다.

참고문헌 (15)

B. H. Jung, M. G. Kim, Effect of Thermal Cycle and Stress on the Intergranular Corrosion in 316 Stainless Steel, J. Kor. Soc. Mari. Eng. 80 (2006) 709-715.
S. J. Kim, J. Y. Ko, Investigation of Optimum Protection of High-Strength Al alloy for Application in Ships, J. Kor. Soc. Mari. Eng, 30 (2006) 57-168.
D. H. Youn, M. H. Lee, K. J. Kim, K. M. Moon, An Electrochemical Evaluation on the Corrosion Resistance of a Al Alloy, J. Kor. Soc. Mari. Eng. 29 (2005) 495-501.
Denny A. Jones, PRINCIPLES AND PREVENTION OF CORROSION, Maxwell Macmillian International Pub. Group, New York, USA,(1991) 398.
Techonlogy Center of the Coastal Development, Corrosion Control Manual of Harbor Steel Structure, Tokyo, Japan, (1987) 21.
W. Von Baeckmann, Handbook of CATHODIC CORROSION PROTECTION, Guef publishing Company, Houston Texas, USA (1997) 180.
Mars G. Fontana, Corrosion Engineering, McGraw-Hill, Inc,New Jersey, USA (1978) 39.
S. Maeda, M. Yamamoto, The role of Chromate treatment after phosphating in paint adhesion, Progress inorganic Coating, 33 (1998) 83-89.

상세보기
M. Kim, J. D. Lee, S. H. Kywon, The Trend of Study of Echo-Friendly Hard Trivalent Chromium Deposition, Kor. Inst. Surf. Eng., 37 (2004) 178-184.
J. B. Bajat, The influence of zinc surface pretreatment on the adhesion of epoxy coating electrodeposited on hot dip galvanized steel, progress in organic coating 58 (2007) 323-330.

상세보기
R. S. Treseder, Corrosion Engineers Reference Book, NACE,(1980) 71.
A. J. Stavros, Metals Handbook, Corrosion, 9th ed.by ASM International, Metals 13 (1987) 436.
Korea Institute Construction of Anti-corrosive Technology, Corrosion and Corrosion Control,(1998) 28-30.
H. T. Youm, The latest Metal Surface Treatment, Dong Myung Pub. (1991) 4.
Coating Technology handbook Editoral Committee, Coating Technology handbook, Nikan gougoy Shinbun Pub. Japan, (1963) 230.

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