강철의 아연 도금

강철 도금

강철의 아연 도금은 부식 방지를 위해 강철에 아연을 도포하는 것을 의미합니다. 상업적으로 이용 가능한 아연 코팅의 주요 유형은 용융 아연 도금, 연속 아연 도금 공정, 전기 아연 도금, 아연 도금, 기계적 도금, 아연 스프레이 및 아연 페인팅입니다. 이러한 아연 코팅 방법은 각각 고유한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성은 적용 가능성뿐만 아니라 상대적 경제성 및 예상 서비스 수명에도 영향을 미칩니다. 가공 방법, 모재에 대한 접착력, 모서리, 모서리 및 나사산에 제공되는 보호, 경도, 코팅 밀도 및 두께는 코팅마다 크게 다를 수 있습니다.

아연 도금의 기록된 역사는 1742년 프랑스 화학자 P.J. Malouin이 프랑스 왕립 아카데미에서 프레젠테이션에서 용융 아연에 철을 담가 코팅하는 방법을 설명했을 때로 거슬러 올라갑니다. 30년 후, 아연 도금의 이름을 딴 Luigi Galvani는 금속 사이에서 발생하는 전기화학적 공정에 대해 더 많이 발견했습니다. Galvani의 연구는 Michael Faraday가 아연의 희생 작용을 발견한 1829년에 더욱 진행되었으며, 1836년에는 프랑스 엔지니어 Sorel이 초기 아연 도금 공정에 대한 특허를 취득했습니다. 1850년까지 영국의 아연 도금 산업은 강철 보호를 위해 연간 10,000톤의 아연을 사용했으며 1870년에는 미국에서 최초의 아연 도금 공장이 시작되었습니다. 오늘날 아연 도금은 철 또는 강철이 사용되는 거의 모든 주요 응용 분야 및 산업에서 볼 수 있습니다. 용융 아연 도금 강판은 전 세계적으로 수많은 응용 분야에서 입증되고 성장하는 성공의 역사를 가지고 있습니다.

용융 아연 도금은 강철을 보호하는 가장 널리 사용되는 방법 중 하나입니다. 이 공정에서 아연 코팅의 적용은 용융 공정에 의한 것입니다. 이 과정에서 철 및 철강 제품의 아연 코팅은 액체 아연 수조에 재료를 담가서 얻습니다. 아연은 용융점이 낮기 때문에 용융 공정에서 강철 코팅으로 적용될 수 있습니다. 강재가 용융 아연에 잠겨 있기 때문에 아연이 오목한 부분과 접근하기 어려운 다른 영역으로 흘러 들어가 복잡한 모양의 모든 영역을 철저하게 부식 방지 코팅합니다. 코팅이 적용되기 전에 강철을 세척하여 모든 오일, 그리스, 오물, 밀스케일 및 녹을 제거합니다. 용융 아연 도금 코팅은 너트, 볼트 및 못과 같은 작은 부품부터 시트, 파이프 및 매우 큰 구조적 형태에 이르기까지 다양한 크기의 재료에 사용됩니다. 사용 가능한 아연 수조의 크기와 재료 취급에 따라 아연 도금할 수 있는 강철의 크기가 제한됩니다.

아연 도금 공정은 재료를 세척 용액과 용융 아연에 완전히 담그는 것을 포함하기 때문에 전체 내부 및 외부 표면이 코팅됩니다. 여기에는 속이 빈 관형 구조의 내부와 패스너의 나사산이 포함됩니다. 환경이 매우 습할 수 있고 일반적으로 결로가 발생하는 일부 중공 구조의 내부에서는 부식이 증가된 비율로 발생하는 경향이 있으므로 완전한 피복이 중요합니다. 도색된 중공 구조는 내부에 부식 방지 기능이 없습니다. 또한 나사산에 보호 장치가 없는 패스너는 부식되기 쉬우며 부식된 패스너는 구조적 연결의 무결성에 대한 우려로 이어질 수 있습니다.

아연 도금 공정은 자연스럽게 모서리와 가장자리에서 나머지 부품의 코팅만큼 두꺼운 코팅을 생성합니다. 철과 아연의 반응은 확산반응으로 코팅의 결정구조가 강표면에 수직으로 형성되기 때문이다. 코팅 손상은 가장자리에서 가장 잘 발생하기 때문에 추가 보호가 가장 필요한 곳입니다. 브러시 도포 또는 스프레이 도포 코팅은 모서리와 가장자리가 얇아지는 자연스러운 경향이 있습니다.

아연 코팅 및 부식

부식은 생산 및 성형 후 철강이 더 낮고 자연적인 에너지 상태인 광석으로 되돌아가는 경향으로 간단하게 볼 수 있습니다. 이러한 경향을 '엔트로피의 법칙'이라고 합니다. 강철을 보호하기 위해 사용되는 부식 방지 방법에는 (i) 합금을 통해 금속을 변경하고, (ii) 습도를 낮추거나 억제제를 사용하여 환경을 변경하고, (iii) 음극 또는 양극 전류를 적용하고 유기 및 금속 코팅.

아연은 대부분의 환경에서 철 및 철강 제품에 적합한 부식 방지 코팅이 되는 여러 특성을 가지고 있습니다. 강철과 환경 사이에 장벽을 만드는 것 외에도 아연은 음극 방식으로 모재를 보호하는 능력이 있습니다. 철 및 강철에 양극성인 아연은 코팅이 손상될 때 우선적으로 부식되어 철 또는 강철을 부식으로부터 보호합니다. 아연 도금 코팅이 물리적으로 손상된 경우 노출된 강철에 계속해서 음극 보호 기능을 제공합니다. 기본 강철 또는 철의 개별 영역이 최대 6mm 직경의 반점으로 노출되는 경우 코팅이 지속되는 동안 주변 아연이 이러한 영역에 음극 보호를 제공합니다.

아연 코팅의 뛰어난 현장 성능은 조밀하고 접착력이 있는 부식 생성물 필름을 형성하는 능력과 철 재료의 부식 속도보다 상당히 낮은 부식 속도(환경에 따라 약 10배에서 100배 더 느림)에서 기인합니다. 신선한 아연 표면은 대기에 노출될 때 매우 반응성이 높지만 부식 생성물의 박막이 빠르게 발달하여 추가 부식 속도를 크게 줄입니다.

용융 아연 도금은 특히 열악한 환경에서 강철에 탁월한 부식 방지 기능을 제공합니다. 강철에 대한 세 가지 수준의 내식성, 즉 (i) 배리어 보호, (ii) 음극 보호 및 (iii) 아연 녹청을 제공합니다.

장벽 보호는 부식 방지의 첫 번째 라인입니다. 페인트와 같은 용융 아연 도금 코팅은 강철을 환경의 전해질로부터 격리시켜 보호합니다. 장벽이 손상되지 않는 한 강철이 보호되고 부식이 발생하지 않습니다. 그러나 장벽이 무너지면 부식이 시작됩니다. 배리어는 내부식성을 제공하기 위해 손상되지 않은 상태로 유지되어야 하므로 배리어 보호의 두 가지 중요한 특성은 (i) 모재에 대한 접착력 및 (ii) 내마모성입니다. 단단히 결합된 아연 금속의 불침투성 특성으로 인해 매우 우수한 차단 코팅이 됩니다. 일반적으로 핀홀이 있는 도료와 같은 코팅은 도막 부식을 빠르게 확산시키는 요소의 침투에 취약합니다.

장벽 보호 외에도 용융 아연 도금은 음극 방식으로 강철을 보호합니다. 즉, 아연이 기본적으로 기본 강철을 보호하기 위해 우선적으로 부식됩니다. Galvanic Series of Metals(그림 1)는 해수(전해질)에서 전기화학적 활성 순서로 배열된 금속 목록입니다. 이 금속 배열은 양극과 음극이 둘을 갈바니 전지 또는 전해 전지에 넣을 때 금속 중 어느 것이 될 것인지를 결정합니다(그림 1). 목록에서 상위에 있는 금속은 그 아래에 있는 금속에 대해 양극성이므로 두 금속이 연결될 때 음극 또는 희생 보호를 제공합니다. 따라서 아연은 강철을 보호합니다. 사실, 이 음극 방식은 아연 도금 코팅이 철이 노출되는 지점(직경 최대 6mm)까지 손상되더라도 주변의 모든 아연이 소모될 때까지 부식이 시작되지 않도록 합니다.

갈바니 전지(그림 1)에는 부식이 발생하는 데 필요한 네 가지 요소가 있습니다. 그것들은 (i) 애노드 반응(들)이 전자를 생성하고 물질이 부식되는 전극인 애노드, (ii) 전자를 수신하고 부식으로부터 보호되는 전극인 캐소드 (iii) 전도체인 전해질이다. 어떤 이온 전류가 전달되고 여기에는 산, 염기 및 염의 수용액이 포함되며, (iv) 양극과 음극을 연결하는 금속 경로이며 종종 기본 금속인 복귀 전류 경로가 포함됩니다. 양극, 음극, 전해질 및 귀환 전류 경로의 4가지 요소 모두 부식이 발생하는 데 필요합니다. 이러한 요소 중 하나를 제거하면 전류 흐름이 중지되고 부식이 발생하지 않습니다. 양극 또는 음극을 다른 금속으로 대체하면 전류의 방향이 역전되어 전극이 부식될 수 있습니다.

그림 1 금속 쌍과 금속 갈바닉 계열에 의한

오래 지속되는 부식 방지를 위한 강철 아연 도금의 마지막 요소는 아연 녹청의 개발입니다. 아연 녹청은 강철 표면에 아연 부식 부산물이 형성되는 것입니다. 모든 금속과 마찬가지로 아연도 대기에 노출되면 부식되기 시작합니다. 아연 도금 코팅은 습기와 자유 유동 공기 모두에 노출되기 때문에 코팅 표면에 부식 부산물이 자연스럽게 형성됩니다. 이러한 부산물(산화아연, 수산화아연 및 탄산아연)의 형성은 환경의 자연적인 습윤 및 건조 주기 동안 발생합니다. 아연 녹청은 일단 완전히 발달하면 동일한 환경에서 아연의 부식 속도를 강철 속도의 약 1/30로 늦추고 용융 아연 도금 코팅에 대한 추가적인 수동적, 불침투성 장벽 역할을 합니다.

아연 도금 과정

아연 도금 공정(그림 2)은 (i) 표면 준비, (ii) 아연 도금, (iii) 검사의 세 가지 기본 단계로 구성됩니다.

그림 2 아연 도금 과정

표면 준비 – 표면 처리는 모든 코팅 적용에서 가장 중요한 단계입니다. 대부분의 경우 부정확하거나 부적절한 표면 처리는 일반적으로 예상 서비스 수명 전에 코팅 실패의 원인입니다. 아연 도금 공정의 표면 준비 단계에는 아연이 완벽하게 깨끗하지 않은 강철 표면과 야금학적으로 반응하지 않는다는 점에서 자체 품질 관리 수단이 내장되어 있습니다. 불결한 부분이 코팅되지 않은 상태로 남아 있고 즉각적인 시정 조치를 취해야 하기 때문에 용융 아연에서 강철을 빼낼 때 표면의 결함이나 부적절함을 즉시 알 수 있습니다.

아연 도금을 위한 표면 준비는 일반적으로 (i) 부식성 세척, (ii) 산세척 및 (iii) 플럭싱의 세 단계로 구성됩니다. 부식성 세척 단계에서 뜨거운 알칼리 용액은 일반적으로 금속 표면에서 먼지, 그리스 및 오일과 같은 유기 오염 물질을 제거하는 데 사용됩니다. 에폭시, 비닐, 아스팔트, 페인트 또는 용접 슬래그는 그릿 블라스팅, 샌드 블라스팅 또는 기타 기계적 수단으로 아연도금하기 전에 제거해야 합니다. 산세척 단계에서 일반적으로 뜨거운 황산(H2SO4)의 묽은 용액 또는 주변 온도의 염산(HCl)에서 산세척하여 강철 표면에서 스케일과 녹을 제거합니다. 표면 처리는 또한 화학적 세척의 대안으로 또는 화학적 세척과 함께 연마 세척을 사용하여 수행할 수 있습니다. 연마 청소는 공기 분사 또는 빠르게 회전하는 바퀴에 의해 금속 샷 또는 그릿이 강철 재료에 대해 추진되는 과정입니다.

세 번째 단계는 아연 도금 공정의 최종 표면 준비 단계인 플럭싱입니다. 플럭싱은 산화물을 제거하고 아연 도금 전에 금속 표면에 더 이상의 산화물이 형성되는 것을 방지합니다. 플럭스를 적용하는 방법은 아연 도금 작업 중에 습식 또는 건식 아연 도금 공정(그림 2)이 사용되는지 여부에 따라 다릅니다. 건식 아연도금 공정에서 강철 또는 철은 염화아연 암모늄 수용액에 담그거나 사전 용융됩니다. 그런 다음 용융 아연에 담그기 전에 재료를 건조시킵니다. 습식 아연 도금 공정에서 액체 아연 암모늄 클로라이드 블랭킷이 용융 아연 위에 떠 있습니다. 아연 도금된 철 또는 강철은 용융 아연으로 가는 도중에 융제를 통과합니다.

아연 도금 – 이 단계에서 재료는 최소 98% 순수 용융 아연으로 구성된 수조에 완전히 잠깁니다. 수조의 화학적 성질은 국내 또는 국제 표준에 명시된 사양에 따라야 합니다. 항온조 온도는 약 450~460°C로 유지됩니다. 가공된 강철 제품은 항온조 온도에 도달할 때까지 항온조에 담가집니다. 그런 다음 아연 금속은 강철 표면의 철과 반응하여 아연-철 금속간 합금을 형성합니다. 제품은 아연 도금 수조에서 천천히 꺼내고 배수, 진동 및/또는 원심 분리를 통해 과잉 아연을 제거합니다.

아연-철 합금 층의 형성 및 구조를 초래하는 야금학적 반응은 제품이 욕 온도 근처에 있는 한 제품을 욕에서 꺼낸 후에도 계속됩니다. 물품은 수조에서 꺼낸 직후에 물 또는 주변 공기 중에서 냉각됩니다. 아연 도금 공정은 재료 전체를 담그기 때문에 모든 표면이 코팅되는 완전한 공정입니다. 아연 도금은 속이 빈 구조의 외부 및 내부 보호 기능을 모두 제공합니다.

아연 도금 코팅의 두께와 외관에 영향을 미치는 요인에는 (i) 강철의 화학적 조성, (ii) 강철 표면 상태, (iii) 아연 도금 전 강철의 냉간 가공, (iv) 수조 침지 시간, (v) 수조가 있습니다. 철수율 및 (vi) 강철 냉각 속도.

아연 도금은 모든 날씨 또는 습도 조건에서 공장에서 수행됩니다. 대부분의 브러시 도포 및 스프레이 도포 코팅은 올바른 도포를 위한 적절한 날씨 및 습도 조건에 따라 달라집니다. 대기 조건에 대한 이러한 의존성은 종종 비용이 많이 드는 건설 지연으로 이어집니다.

검사 – 아연도금 후 면밀히 검토되는 용융아연도금의 두 가지 특성은 코팅두께와 코팅외관입니다. 다양한 단순 물리적 및 실험실 테스트를 수행하여 두께, 균일성, 접착력 및 외관을 결정할 수 있습니다. 제품은 국내 및 국제 표준에 따라 아연 도금됩니다. 이 표준은 다양한 범주의 아연 도금 품목에 필요한 최소 코팅 두께부터 공정에 사용되는 아연 금속의 조성에 이르기까지 모든 것을 다룹니다.

아연 도금 품목의 검사 프로세스는 간단하고 빠르며 최소한의 노동력만 필요합니다. 많은 브러시 도포 및 스프레이 도포 코팅의 경우 품질을 보장하기 위해 필요한 검사 프로세스가 노동 집약적이며 값비싼 숙련된 노동력을 사용하기 때문에 이것은 중요합니다.

코팅 두께는 일반적으로 자기 두께 게이지를 사용하여 테스트합니다. 최소 코팅 두께 및 샘플링 요구 사항은 일반적으로 국내 및 국제 표준에서 사용할 수 있습니다. 이 표준은 또한 전체 로트 크기를 기준으로 측정할 샘플 수에 대한 지침을 제공합니다.

가장 정확하고 틀림없이 가장 작동하기 쉬운 두께 측정기는 전자 자기 두께 측정기입니다. 샘플의 개별 판독값은 요구되는 코팅 등급보다 한 등급 낮을 수 없으며 평균은 요구되는 코팅 등급 이상이어야 합니다.

준수 테스트는 일반적으로 표준의 일부가 아니지만 튼튼한 칼을 사용하여 수행할 수 있습니다. 튼튼한 칼로 꾹꾹 눌러도 아연도금이 벗겨지지 않으면 정상입니다.

아연 도금 코팅의 물리적 품질

아연 도금 코팅의 물리적 품질은 야금 결합에 따라 다릅니다. 아연 도금은 아연과 기본 강철 또는 철을 결합하는 야금학적 결합을 형성하여 금속 자체의 일부인 장벽을 생성합니다. 아연 도금 중에 용융 아연은 강철의 철과 반응하여 일련의 아연-철 합금 층을 형성합니다. 그림 3은 아연도금강판의 단면 현미경 사진으로 3개의 합금층과 순수한 금속아연층으로 구성된 전형적인 코팅 미세구조를 보여줍니다. 아연 도금 코팅은 250kg/sq cm 정도의 기본 강철에 부착됩니다. 다른 코팅은 일반적으로 기껏해야 약 20~45kg/sq cm의 접착력을 제공합니다.

강철 표면에 아연 도금 코팅이 형성되는 것은 외부 층이 일반적으로 100% 아연(에타 층)이 되기 전에 아연과 강철이 결합하여 일련의 단단한 금속간 화합물 층을 형성한다는 점에서 야금학적 반응입니다. 현미경 사진(그림 3)은 아연 도금 강철 코팅의 단면입니다. 강철 표면 위의 첫 번째 아연-철 합금 층은 약 75%의 아연(Zn)과 25%의 철(Fe)을 포함하는 감마 층입니다. 다음 층인 델타 층은 약 90%의 아연과 10%의 철을 함유하고 있습니다. 세 번째 층인 제타 층은 약 94%의 아연과 6%의 철을 함유하고 있습니다. 재료가 아연 수조에서 회수될 때 형성되는 마지막 층(에타 층)은 아연 수조 화학 물질, 즉 순수 아연과 동일합니다. 현미경 사진에서 감마, 델타 및 제타 층이 전체 아연 도금 코팅의 약 60%를 형성하고 에타 층이 나머지를 구성하는 것을 볼 수 있습니다.

그림 3에서 각 층의 이름 아래에는 각각의 경도가 '다이아몬드 피라미드 번호'(DPN)로 표시되어 있습니다. DPN은 경도의 점진적 측정입니다. 숫자가 높을수록 경도가 높아집니다. 일반적으로 감마, 델타 및 제타 레이어는 기본 강철보다 더 단단합니다. 이 층의 경도는 마모로 인한 코팅 손상에 대한 탁월한 보호 기능을 제공합니다. 아연 도금 코팅의 에타 층은 매우 연성이 있어 코팅에 약간의 내충격성을 제공합니다. 경도, 연성 및 접착력이 결합되어 작업장으로 운송하는 동안 및/또는 작업 현장에서 그리고 서비스 수명 동안 거친 취급으로 인한 손상으로부터 아연 도금 코팅을 비할 데 없이 보호합니다. 아연 도금 코팅의 인성은 장벽 보호가 코팅 무결성에 달려 있기 때문에 매우 중요합니다. 올바르게 적용된 아연 도금 코팅은 불침투성입니다.

그림 3 아연 도금 코팅의 현미경 사진

아연 도금욕에서 강철과 용융 아연이 반응하는 동안 두 가지 요인이 코팅의 성장에 주된 영향을 미칩니다. 아연 도금 코팅 두께는 주로 강철의 두께와 코팅되는 강철의 화학적 조성에 의해 결정됩니다. 이것은 두 가지 이유 때문에 중요합니다. 즉 (i) 일반적으로 아연 코팅이 두꺼울수록 부식 방지 기능이 더 오래 제공되며 (ii) 코팅이 너무 두꺼울 수 있으므로 일반 두께의 코팅보다 접착력과 결합력이 낮을 수 있습니다.

아연 도금에 적합한 강철

대부분의 강철은 만족스럽게 용융 아연 도금될 수 있습니다. 그러나 실리콘 및 인과 같은 강철의 반응성 요소는 용융 아연 도금 공정에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 강철 조성을 적절하게 선택하면 외관, 두께 및 평활도와 관련하여 보다 일관된 코팅 품질을 제공할 수 있습니다. 강철의 이전 이력(예:열간 압연 또는 냉간 압연)도 아연 용융물과의 반응에 영향을 줄 수 있습니다. 미관이 중요하거나 특정 코팅 두께 또는 표면 평활도 기준이 있는 경우 용융 아연 도금 전에 강재 선택에 특별한 주의가 필요합니다.

철강 화학, 특히 규소, 인, 망간 및 탄소의 수준은 코팅 특성에 영향을 미칩니다. 실리콘은 특히 아연 도금 코팅의 성장에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다. 인과 망간은 또한 강철의 반응성을 증가시키고 특정 규소 수준과 결합하여 더 두꺼운 무광 회색 코팅을 생성할 수도 있습니다. 강철의 탄소, 황 및 망간 함량도 아연 도금 코팅 두께에 약간의 영향을 미칠 수 있습니다.

아연 도금되는 강의 화학 성분은 매우 중요합니다. 강철에 존재하는 규소와 인의 양은 아연 도금 코팅의 두께와 외관에 큰 영향을 미칩니다. 강철에서 0.04% 이상의 규소 수준 또는 0.05% 이상의 인 수준은 일반적으로 주로 아연-철 합금으로 구성된 두꺼운 코팅을 초래합니다. 최고 품질의 아연 도금 코팅의 경우 실리콘 수준은 0.04% 미만 또는 0.15%에서 0.23% 사이여야 합니다. 반응성 강철로 간주되는 이러한 범위를 벗어난 강철은 아연 도금될 수 있으며 일반적으로 허용 가능한 코팅을 생성합니다. 그러나 이러한 강철은 종종 더 두꺼운 코팅을 형성하므로 더 어두운 외관이 예상됩니다.

철 반응성에 대한 규소 및 인의 영향 – 철강 생산 중 산소를 제거하기 위해 실리콘 또는 알루미늄이 첨가됩니다. 이러한 강철은 킬드 스틸로 알려져 있습니다. 규소의 함량은 용융아연도금 반응에 영향을 미치기 때문에 규소 함량은 아연도금할 강재에 대해 항상 고려됩니다. 아연도금에 적합한 알루미늄 킬드강은 0.03% 미만의 규소 함량이 낮습니다. 0.14% 이상의 규소 함량을 갖는 규소 킬드강도 아연도금에 잘 작동하지만 알루미늄 킬드강보다 더 두꺼운 코팅을 제공합니다. 강의 인 함량은 특히 냉간 압연 강의 반응성에 영향을 미칩니다. 강철의 다른 합금 원소는 코팅에 큰 영향을 미치지 않습니다.

샌들린 제품군 – 0.03 % ~ 0.14 % 범위의 규소 + 인 함량을 갖는 강철을 아연 도금 용어로 '산들린 강철'이라고 합니다. 이러한 강은 피하거나 특수한 유형의 아연 도금욕을 사용해야 합니다. 기존의 아연 수조에서 이러한 유형의 강철과 아연 사이의 반응은 매우 강하고 코팅이 두껍고 불규칙해지며 ​​종종 접착력이 좋지 않습니다. 가장 바깥쪽에 있는 합금층의 결정인 제타상(zeta-phase)은 작고 얇은 입자로 성장합니다. 용융 아연은 입자 사이로 빠르게 확산되며 코팅의 성장이 매우 빠릅니다. 적절한 합금이 첨가된 아연 수조를 사용할 수 없는 경우 이러한 유형의 강철은 용융 아연 도금에 사용하지 않아야 합니다.

연구에 따르면 Sandelin 범위의 하한선은 이전에 제안된 것보다 낮습니다. 또한 인 함량은 냉간 압연 강재의 반응성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 이 연구에서는 다음과 같은 권장 사항을 제시했습니다.

아연 도금된 표면의 외관이 매우 중요한 경우, 예를 들어 건축 분야에서 냉연 강판에 권장되는 표현은 '실리콘 0.03% 미만, Si + 2.5 x P 0.04% 미만'입니다.

열연강판의 경우 규소 함량이 훨씬 더 중요하지만 인 함량은 덜 중요하며 권장되는 표현은 '실리콘 0.02% 미만 및 Si + 2.5 x P 0.09% 미만'입니다.

그러나 대부분의 경우 규소 + 인 함량이 0.03% 미만인 강철이 적합하며 냉간 압연 및 열간 압연 조건 모두에서 허용 가능한 표면 마감을 제공합니다.

알루미늄 킬드 스틸 – 알루미늄 킬드강에는 반응성에 중요한 낮은 수준의 규소도 포함되어 있습니다. 최근에는 규소 함유량이 0.01% 미만이고 알루미늄 함유량이 0.035%를 초과하는 이른바 초저 규소 킬드강이 보편화되었습니다. 이 강은 절단 및 성형성과 관련하여 많은 긍정적인 특성을 가지고 있습니다. 그러나 낮은 실리콘 함량과 높은 알루미늄 함량은 용융 아연 도금 표준에 명시된 것보다 아연 층을 더 얇게 만듭니다.

니켈이 여러 가지 긍정적인 특성을 추가하는 것으로 간주되기 때문에 오늘날 일반적으로 사용되는 니켈 합금 배스에서 아연 도금을 수행하면 반응성이 더욱 감소하고 결과적으로 층이 더 얇아집니다. 이러한 강철에 대한 표준과의 편차는 고객과 아연 도금 처리기 간에 합의될 수 있습니다. 편차를 허용할 수 없는 경우 아연 도금 전에 이러한 유형의 강철을 블라스트해야 합니다.

코팅 외관

규소 함량이 낮거나 인 함량이 낮은 강의 용융 아연 도금은 가볍고 반짝이는 아연 코팅을 제공합니다. 실외 환경에서는 일정 시간이 지나면 표면 색상이 칙칙하고 밝은 회색으로 바뀝니다. 0.15 % ~ 약 0.22 % – 0.23 % 범위의 규소 함량을 가진 강철은 일반적으로 가볍고 반짝이는 코팅을 제공합니다. 약 0.25%의 실리콘 함량은 밝은 표면에 회색 표면 또는 회색 네트워크를 제공할 수 있습니다. 니켈 합금 아연 욕을 사용하면 아연과 철 사이의 반응이 감소하고 코팅은 일반적으로 최대 0.22%의 규소로 밝습니다.

규소 함량이 더 높은(0.25% 초과) 강철은 일반적으로 무딘 회색 코팅을 제공하며, 이는 규소 함량이 증가함에 따라 더 어두워집니다. 짙은 회색은 코팅 두께가 동일한 한 부식 방지가 동일하거나 더 좋기 때문에 미적 효과일 뿐입니다. 짙은 회색 코팅은 철과 아연 사이의 반응성이 높기 때문에 일반적으로 더 거칠고 부식 방지 기능이 더 오래 지속되기 때문에 밝은 코팅보다 두꺼운 경우가 많습니다. 코팅의 색상은 더 순수한 아연인 코팅의 외부 표면에 순수한 아연과 혼합된 철-아연 결정의 비율에 의해 결정됩니다. 표면이 가벼울수록 철-아연 함량이 높을수록 표면이 더 어두워집니다.

철 함량이 높은 아연 코팅이 부식되면 철이 방출되어 산화되어 표면이 적갈색으로 변색될 수 있습니다. 철-아연 코팅의 더 많은 부분이 부식되면 적갈색이 증가합니다. 따라서 표면이 적갈색으로 변색된다고 해서 아연 코팅이 사라진 것은 아닙니다.

순수한 금속성 아연의 가장 바깥쪽 층과 가벼운 외관을 가진 아연 코팅은 순수한 아연 층이 부식되면 적갈색 변색을 일으킬 수 있습니다. 이 경우 순수한 아연층의 두께에 따라 적갈색 변색이 형성되는 시간이 더 길어집니다. 0.03% 이상의 규소 + 인 함량을 가진 강에서 순수 아연 함량은 일반적으로 총 코팅 두께의 30% -50%입니다.

지속적인 아연 도금 공정

연속 용융 도금 공정은 원래 1960년대 경에 강판, 스트립, 와이어 등의 제품에 아연도금을 하기 위해 개발된 널리 사용되는 공법입니다. 용융 코팅은 연속 공정으로 강철 표면에 적용됩니다. 강철은 분당 최대 200미터의 속도로 용융 아연 욕조를 통해 연속 리본으로 통과됩니다. 강판의 크기는 두께가 0.25mm에서 4.30mm, 너비가 최대 1830mm입니다.

이 연속 용융 코팅 공정은 일반적으로 브러싱, 헹굼 및 건조와 결합된 알칼리성 액체를 사용하는 공정 장치에서 강철을 세척하는 것으로 시작됩니다. 그런 다음 강철은 가열로 또는 어닐링로를 통과하여 연화되고 원하는 강도와 성형성을 부여합니다. 이 소둔로에서 강철은 수소와 질소로 구성된 환원성 가스 분위기에서 유지되어 강철 표면에 있을 수 있는 산화물을 제거합니다. 용광로의 출구 끝은 공기가 가열된 철강 제품을 재산화하는 것을 방지하기 위해 용융 코팅조에 '주둥이'로 알려진 진공 챔버와 연결되어 있습니다. 욕조에서 강철 제품은 잠긴 롤 주위로 보내지고 용탕과 반응하여 접합 피막을 생성한 다음 수직 방향으로 제거됩니다. 제품이 수조에서 제거되면 고압 공기를 사용하여 과잉 용융 아연을 제거하여 밀접하게 제어된 코팅 두께를 생성합니다. 그런 다음 강철이 냉각되어 금속이 강철 표면에 응고될 수 있도록 하며, 이는 강철이 코팅을 옮기거나 손상시키는 것을 방지하기 위해 강철이 다른 롤과 접촉하기 전에 수행됩니다.

판재 제품의 용융 공정은 오늘날 아연 도금(아연), 아연 도금(90% – 92% 아연 및 8% – 10% 철 합금), 두 가지 아연 및 알루미늄(55% 알루미늄 및 45% 아연 합금, 95% 아연 및 5% 알루미늄 합금), 두 가지 알루미늄 기반 합금(100% 알루미늄, 89% – 95% 알루미늄 및 5% – 11% 실리콘 합금), terne 코팅(85% – 97% 납 및 3% – 15% 주석 합금).