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6.용융아연도금의 강재
관리자       조회 3,989       2013/12/05 13:43:48
용융아연도금의 강재

1. 도금용 강재의 재질

일반적으로 사용되고 있는 일반구조용 압연강재(SS계), 용접 구조용 강재(SM계)로 시작하여 주강, 주철등
많은 철강재료에 도금이 실시되고 있다.

건축분야에서는 도금에 의한 기계적 강도의 변화가 없는 SS41, SM41, SM50 등의 강재가 널리 이용되고 있다.
강재류중 일반구조용 강재, 용접구조용 강재 등이 인장강도 50kgf/mm2이하인 경우 양호한 도금을 얻을 수 있으나,
그 강재의 화학적 성분이나 제강법에 의해 철-아연의 반응속도가 크게 다르고 도금층의 두께, 외관이 달라지고
경우에 따라서는 밀착성에 이상을 초래하는 경우도 있다.

2. 강재 성분에 따른 도금 특성

2.1 화학성분

철강중의 합금성분이 철-아연합금 반응에 미치는 영향은 각 성분의 상호작용이나 도금조건에 의해서도
변화하지만 일반적인 경향은 다음과 같다.

1)탄 소
일반의 도금을 실시하는 탄소함유량은 0.04~0.3%이지만 0.2%까지는 통상 도금에 영향은 없다.

2)규 소
도금 부착량에 대하여 가장 영향이 큰 원소이며 일반적으로 함유량이 0.05%이하 또 0.15%~0.3% 사이
이외의 것은 반응이 심하고 이상의 두꺼운 도금층으로 되거나 버닝이 발생하는 것으로 알려져 있다.
단, 규소에 의한 영향은 다른 원소와의 관계에서 변화하기 쉽고 위에 서술한 경향의 것이 이 함유량 범위에서도
좋은 도금층을 제한할 수 없는 주의를 요하는 원소이다.

3)망 간
함유량이 1.35% 이하에서는 영향이 적지만 함유율이 높아지면 합금화반응이 심하게 되어 밀착성이 저하된다.

4)인
함유량이 0.05% 이하에서는 영향이 적지만 0.15%이상 함유하는 것에서는 합금층이 대단히 두껍게 된다.

5)크 롬
0.065이상 함유하는 것은 합금층의 두께가 약 2배로 된다.

일반적으로 사용되고 있는 강재류의 일반구조용 강재(SS재), 용접구조용 강재(SM재)등 에서 인장강도
50kgf/mm2 이하인 것 또 배관용 탄소강 강관(JIS G 3452)등과 동등의 강재는 양호한 도금을 얻을 수 있는 것이
보통이다.
그러나 강재의 화학분석치만으로 버닝이나 이상부착의 발생에 대하여 판단하면 때때로 예상에 반하는 결과가
나타날 경우도 있다.
이것은 도금반응에 관여하는 것이 강재 표층의 약 10㎛ 정도이고 이 표층과 강재 전체와의 성분차 때문이다.

2.2 도금소재 및 표면상태

소재의 상태에 의해서 도금제품에 이상이 발생하는 것이 있다. 도금면에서는 무도금, 버닝, 밀착성의 열화 등이
있고 강재에서는 휨 등이 일어나기 쉽다.

전처리 공정에서 제거불가능한 이물질이 부착한 소재는 도금에 부적당하다.
예를들면
강재의 압연시에 생기는 심한 손상, 주단조품에 나타나는 모래자국, 절단잔재, 산화물함침, 유지류함침 등이다.

통상의 탈지작업으로 제거되지 않는 도료, 타르, 피치 등이 부착된 것은 용제처리, 소각, 블라스트 등의 특별한
처리가 필요하다.
심하게 부식되어 표면의 녹이 조밀한 소재는 도금면도 조잡하고 부착량도 많아진다.

3. 도금에 의한 강재의 변화

3.1 강도의 변화

용융아연도금 온도는 통상 450~470℃ 이므로 철강의 변태점(723℃, 온도를 올리거나 내릴때 변태가 일어나는 온도)
보다 훨씬 낮으므로 도금시 가열 및 급냉에서 경화 및 취하는 발생하지 않으며 강재의 기계적 강도는 용융아연도금에
의하여 변화하지 않는다.

그러나 열처리를 하여 강도 90kg/mm2 정도로 높게 할 경우 강도가 약간 떨어지는 경우도 있다.


3.2 이종금속 부품의 취부

철강제품에 동, 납 등 비철금속 부품이 취부되어 있는 경우 용융아연도금중에 용출시 재질변화를 야기할 수 있다.

3.3 밀봉된 부분

피도금물에는 밀봉된 부분이 있어서는 안된다. 450℃ 전후의 고온으로 도금을 실시하면 밀봉상태인 것은 내압이
높아지고, 용접부가 불안전하면 밀폐부에 수분이 들어가서 급격한 온도 변화로 기화되어 압력이 높아지므로
심한 경우는 도금제품이 폭발할 위험성이 있다.

3.4 용접 및 용접슬래그

용접슬래그는 무도금과 외관 결함의 원인이 된다. 이러한 용접슬래그가 남아 있는 경우에는 숏블라스트로
제거해야 한다.

3.5 아연도금 취성

도금취성의 원인은 수소취성이라고 알려져 있다. 즉 도금전의 산세 및 도금욕중에 생성되는 수소취성이다.
강중에 발생기의 산소가 많이 침입할 수록 수소취성은 심하게 발생하고 자연파괴를 일으킨다.
일반적으로 경도가 높을 수록 그 경향이 크다.

도금공정중에서 수소취성은 제청작업에 이용되는 산류와의 반응으로 일어나지만 철과 산이 반응하여
생성되는 수소는 일부는 분자상태의 H2로 그대로 공중에 방출되기도 하고 일부는 원자상태로 강의 표면에서
확산하여 흡수된다.
흡수량은 일반적으로 황산이 염산보다 많고 산세시간이 길어지면 많아지게 된다.
황산은 농도를 증가시키면 수소흡수량이 많아지지만 염산은 거의 변하지 않는다.

이때 주요 화학 반응식은 다음과 같다.

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O

Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O

Fe3O4+6HCl → 3FeCl2+3H2O+½O2 Fe2O3+4HCl → 2FeCl2+2H2O+½O2

산세되는 제품에 대하여는 탄산, 규소, 망간 등이 고장력강, 굴곡가공 등의 기계공작이 실시된 제품, 열처리가
실시된 제품 등은 일반적으로 수소흡수량이 많고 취하를 일으키기 쉬운 경향이 있다.

일반의 도금취성을 방지하는 방법으로는

·도금전에 스트레스를 제거하여 둘 것

·열처리 제품의 경우는 도금전의 산세를 쇼트크리닝, 그리트블라스팅, 샌드블라스팅으로 바꿀 것

·열처리품의 경도는 가능한 한 HRC〈 48로 할 것

·도금후는 패킹을 실시할 것

·도금품은 가열하지 말 것


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