금속 코팅 강판: 강철 내구성 향상을 위한 전문 가이드

강철의 금속 코팅

금속 코팅 강판은 아연(Zn), Zn/Al(아연/알루미늄) 합금, Zn/Si(아연/실리콘) 합금, 순수 Al 등으로 코팅된 강철 기판으로 정의된다. 패시베이션 유무에 따른 금속 코팅 구조 개략도는 그림 1에 표시.

그림 1 패시베이션 유무에 따른 금속 코팅 구조

강철 금속 코팅은 강철 수명과 성능을 향상시킨다. 강철을 부식으로부터 보호하는 가장 효과적이고 경제적인 방법 제공. 금속 코팅 강판은 고강도, 성형성, 경량, 내식성, 심미성, 재활용성, 저비용의 독특한 조합 제공.

강철 금속 코팅 공정

강철 금속 코팅에는 여러 공정이 있다.

• 핫딥 코팅 공정: 강판을 용융 금속 욕조에 담금. 용융 금속 조성(Zn, Zn/Al, Al/Si, 순수 Al 등)이 금속 코팅 성격 결정.
• 전기도금 공정: 냉간 강판에 금속을 전해 증착.
• 진공 코팅: PVD(물리 기상 증착), CVD(화학 기상 증착) 등.

핫딥 코팅 공정이 강판 금속 코팅에 가장 대중적. 보통 연속 코팅 라인으로 금속 코팅 강제품 생산.

연속 코팅 라인에서 생산된 금속 코팅 강재는 뛰어난 경제적, 기술적, 환경적 이점으로 괄목할 성장 경험, 점점 더 다양한 새로운 분야에 사용.

오늘날 사용 가능한 광범위한 금속 코팅 강제품은 모든 부문 요구 충족. 금속 코팅 강재 선택 지배 매개변수:

• 강철 기판 품질 또는 등급
• 금속 코팅 유형
• 금속 코팅 중량 또는 두께
• 표면 외관
• 표면 품질
• 표면 처리
• 치수 및 형상 공차

금속 코팅은 강철 내식성 개선, 제품 수명 연장. 적절한 금속 코팅으로 강철 성형 및 저항 용접 특성, 도장성도 개선 가능.

코팅 제품 유형

1. 핫딥 아연도금 강판 (Hot Dip Galvanized)

ASTM 표준: A653M, A1063M. 아연도금 코팅은 강판에 Zn 코팅. '갈바나이즈'는 부식 환경 노출 시 Zn이 강철에 제공하는 갈바닉 보호에서 유래. 가장 일반적인 핫딥 코팅 제품으로 광범위 용도. Zn은 갈바닉 및 배리어 보호 모두 제공. 갈바닉 보호는 강철 상 다른 핫딥 코팅 유형보다 큼. 코팅은 일반적으로 0.20~0.30% Al 함유. Al은 용융 Zn 욕조에 첨가되어 합금층(강철과 Zn 코팅 사이 본드 존) 성장 속도 제어. 코팅 부착력 획기적 개선으로 코팅 강판 심한 성형 가능. 소량 납(Pb) 및/또는 안티모니(Sb) 함유로 스팽글 개발. 거의 모든 아연도금 강판은 Pb 미함유, 함유 시 0.03% 미만. 코팅 중량(질량): A653M 양면 합계 90~1200 g/㎡, A1063M 90~600 g/㎡.

2. 핫딥 합금화 아연도금 강판 (Galvannealed)

ASTM 표준: A653M. 핫딥 아연도금 코팅을 코팅 욕조 위 타워에서 추가 가열로 강철과 확산 합금화하여 생산. 대표적 금속 코팅 8~11% 철 함유. 주로 도장용. 높은 경도와 성형 시 취성 거동 특징. 아연도금 강판보다 스팟 용접과 도장 용이. 도장과 코팅 표면 간 우수한 본드 형성으로 도장 성능 시너지적 개선. 아연도금 강판 대비 도장된 모서리, 스크래치, 도장 결함 하부식 덜 발생. 자동차 차체 패널용. 코팅 중량: 양면 합계 90~180 g/㎡.

3. 핫딥 55% Al-Zn 합금 코팅 강판 (Galvalume)

ASTM 표준: A792M. 약 55% Al, 43.5% Zn, 1.5% Si 함유 Al-Zn 합금 코팅. 우수한 배리어 보호와 일부 갈바닉 보호 결합. 갈바닉 보호 유지가 이 코팅 중요 특징. 이 특수 Al-Zn 조합은 양호한 성능에 매우 중요한 코팅 미세조직 형성. 갈바닉과 배리어 보호 간 매우 좋은 균형 제공. Si는 합금층 성장 속도 제어용 첨가. 성형 시 부착력 개선. 대부분의 환경에서 아연도금 코팅보다 훨씬 높은 내식성. 장기 내구성 입증. 코팅 중량: 양면 합계 100~210 g/㎡.

4. 핫딥 Zn-5% Al 합금 코팅 강판 (Galfan)

ASTM 표준: A875M. 갈바닉 코팅 약 95% Zn, 5% Al 함유. 아연도금과 거의 같은 갈바닉 보호 제공, 대부분 환경에서 개선된 내식성. 좋은 코팅 연성(심드로잉 부품, 프리페인트 시트 등) 및 우수한 내식성 요구 용도에 주로 사용. 코팅 중량: 양면 합계 90~700 g/㎡.

5. 핫딥 Zn-Al-Mg(마그네슘) 합금 코팅 강판

ASTM 표준: A1046M. Zn, Al(5~11%), Mg(2~4%) 함유 갈바닉 코팅. 많은 가혹 환경에서 우수한 내식성 제공. 수송, 인프라, 건설, 농업, 전력, 자동차 등 용도. 코팅 중량: 양면 합계 60~600 g/㎡.

6. 핫딥 알루미나이즈드 강판 (Aluminized)

ASTM 표준: A463M. 두 유형: (1) Type 1 - Al + 5~11% Si, (2) Type 2 - 순수 Al 코팅. 가장 흔한 Type 1: 내열산화성 요구 용도(로 부품, 소형 가전, 배기 시스템 등). 알루미나이즈드 코팅은 강판용 최적 내열산화성 코팅. 스테인리스강 위에 적용 시 더 우수한 고온 성능. 순수 Al Type 2: 외부 용도. 이 코팅 내식 성능은 대부분 환경에서 갈바닉 보호 없이 배리어 보호 기반. Al이 코팅 표면에 안정한 알루미늄 산화막 형성으로 배리어 내식성 매우 우수. 코팅 중량: Type 1 양면 합계 75~300 g/㎡, Type 2 200~300 g/㎡.

7. 테른 코팅 강판 (Terne)

ASTM 표준: A308M. 3~15% Sn(주석) 함유 Pb 합금 코팅. Sn은 코팅과 강철 간 본드 개발 위해 첨가. 코팅 매우 성형 용이, 딥 드로잉 거동 개선. 코팅 강판 용접 용이. 휘발유에 매우 좋은 저항성(연료 탱크용 사용 감소는 Pb 관련 환경 이슈 때문, 코팅 성능 무관). 코팅 중량: 양면 합계 75~335 g/㎡.

금속 코팅 라인

금속 코팅 라인은 강철 기판을 검증된 금속 조합으로 코팅하여 효과적 내식성 제공. 라인 입구와 출구에 각각 1개씩 2개 스트립 어큐뮬레이터로 짧은 시간 강판 적재 가능. 이 기능으로 라인 나머지 부분이 일정한 속도로 계속 운전하면서 새 코일 교체 또는 완제품 코일 제거 가능. 공정 모든 부분에서 정밀도 유지로 일관된 표면과 균일한 코팅 결과. 금속 코팅 라인 기본 구성요소:

1. 냉간압연기(CRM)에서 코일이 두 페이오프 릴 중 하나로 코팅 라인 이송. 이전 코일 말단과 새 코일 선단 전단. 새 단부 전기 심 용접 또는 기계적 결합으로 공정 섹션 내 연속 강판 스트립 생성.
2. 강판 제1 스트립 어큐뮬레이터(보통 타워 형태) 진입.
3. CRM 냉간압연 후 잔류 윤활유 막 제거 위해 어닐링 전 알칼리 탈지 탱크에서 세정. 세정 후 강판 린스 및 건조.
4. 냉간 강철 밴드 노 진입. 노 목적: (1) 예열 구역 오픈 플레임 버너로 강판 표면 잔류 유막 연소로 최종 표면 세정, (2) 강철 가열로 적절한 기계적 특성 개발.
5. 강철 냉간압연으로 극심한 가공경화, 보통 풀 하드 강철. 어닐링 섹션에서 열처리로 기계적 특성 회복, 강철 의도 용도에 적합하게. 열처리 중 심한 냉간압연 미세조직 재결정화.
6. 어닐링 섹션 3구역: (1) 예열, (2) 유지, (3) 제어 냉각. 어닐링 구역 내 수소-질소 가스 혼합으로 강철 산화 방지. 버너 보통 복사형으로 화염이 강판 표면 직접 접촉 방지. 어닐링 사이클 최종 요구 기계적 특성에 따라 관리.
7. 냉각 구역 끝에서 스트립 온도 코팅될 용융 금속 온도 대비 적정 수준으로 냉각.
8. 강판이 요구 온도 도달하면 용융 금속 욕조 침지. 욕조 나올 때 용융 금속 두꺼운 층으로 코팅. 욕조 위 에어(또는 질소) 나이프 세트로 코팅 중량 요구 수준 조정. 코팅 중량 보통 자동 측정 장비로 영구 제어·모니터링.
9. 코팅 강판 냉각 타워 통과, 거의 실온으로 냉각.
10. 필요 시 표면 컨디셔닝 밀 통과로 컬러 코팅용 매끄러운 표면 생성.
11. 텐션 레벨러가 일련의 롤러 통과하며 금속 코팅 강판 당겨 우수한 평탄도 제공.
12. 컬러 코팅 라인 행 아닌 금속 코팅 강판은 코팅 열화 방지 임시 보호 위한 화학 처리. 표면 처리는 통상 분무 또는 딥핑 후 스퀴징 또는 롤 코터 직접 도포. 후처리는 표면 패시베이션 또는 박막 유기 코팅. 경우에 따라 출구 섹션에서 도포.
13. 코팅 강판 출구 어큐뮬레이터 진입, 재코일링 대기.
14. 코팅 강판 텐션 릴에 재코일링되어 컬러 코팅 또는 포장용 이송.

주요 장비 표시 전형적 금속 코팅 라인 개략도는 그림 2에.

그림 2 주요 장비 표시 전형적 금속 코팅 라인 개략도

용도

다양한 금속 코팅 강재 사용은 일상생활 필수 부분. 보호, 주거, 포장, 수송용뿐만 아니라 견고하고 내구성 있으며 심미적으로 만족스러운 소재 수요 충족.

• 건축·건설: 프로파일링, 클래딩, 지붕재로 다년간 사용. 도어, 계단, 천장 등에도 사용.
• 일반 산업: 가구, 에어컨, 덕트, 탱크, 열차폐 등 광범위 용도.
• 가전: 백색가전(냉장고, 세탁기, 오븐 등) 및 갈색가전(텔레비전, 비디오, 하이파이 등) 모두 금속 코팅 강재로 제작 추세.