지테크 산업 (주)
도금공정에 영향을 미치는 설계 및 제작에 대하여
<밀봉된 부분>
피도금물에는 밀봉된 부분이 있어서는 안됩니다. 450℃ 전후의 고온으로 도금을실시하면 밀봉상태인 것은 높아집니다. 통상 대기중의 압력은 1기압입니다. 그러나 밀폐부가 있으면 온도의 변화로 공기는 팽창되어 압력이 올라갑니다. 그리고 용접부가 불완전하면 밀폐부에 수분(탈지, 산세, 플럭스 액등)이 들어가서 급격한 온도변화로 기화되어 압력이 높아지므로 심한 경우는 도금제품이 폭발되어 작업자가 위험하게 됩니다. 도금전 온도가 30℃이며 도금욕 온도가 450℃일 때 공기의 팽창은 약 2～3배의 압력이 됩니다. 수분의 기체에 의한 팽창시는 약 2,000배가 됩니다. 예를 들면 2매의 철판사이에 물이 들어있는 상태로 용접하여 접합하게 되면 평균 0.5㎜ 이상의 간격이 있게 됩니다. 철판의 면적이 1㎡이고 간격이 0.5㎜일 때 밀폐부의 용적은 500㎠가됩니다. 이 밀폐부에 용접부위의 핀홀(Pinhole)등에서 수분이 10㎠ 들어갔다고 하면 약 60기압이 됩니다. 피도금물에 밀폐된 곳이 있으면 필히 하단에 용융 아연이 들어가는 구멍과 공기가 빠지는 구멍을 만들어야 합니다.
<피도금물 강재의 조립접촉면>
KSD 9521 (용융 아연도금 작업표준)에 명시되어 있는 것과 같이 두 개의 철강부재를 조립하여 접촉시킬 경우에는 접촉면의 기름 및 그리스 등은 조립 전에 완전히 제거하여야 합니다, 이러한 오물이 접촉면에 부착되어 있으면 도금욕에 침적할 때 휘발되어 가스가 발생됩니다. 그리고 오물 때문에 완전히 접촉되지 않을 경우에는 전처리 공정에서 수분 등이 침투하여 도금욕에 침적할 때 기화되어 가스가 발생되며 그 부분은 아연이 확산되지 않는 상태가 되고, 도금 가공 후에도 그곳에서 녹이 발생합니다. 다른 형상의 물체를 용접하여 접합한,S 경우에는 소재의 두께를 고려하여야 합니다. 예를 들어 파이프와 앵글의 접합, 15㎜의 앵글과 3～4㎜의 앵글을 접합한 경우 팽창계수, 응력등의 차이에 의하여 용접 부위에 금이 가는 수가 있으므로 설계자는 강도 계산뿐만 아니라 이런 점도 주의 할 필요가 있습니다.
(단일소재 및 조합된 소재에 대하여 좋은 품질의 용융 아연도금을 얻기 위한 예방처리에 대해서는 ASTM Designation A385를 참고할 것)
1) 연속용접이 아닌 경우 또는 용접부위에 크랙 및 핀홀이 있으면 도금중에 아연이 충분히 들어가지 않습니다.
그러므로 무도금 또는 산이 겉으로 나오게 되고 부식의 원인이 됩니다.
2) 그리스 및 기름은 도금 온도로 휘발되고 발생 가스 때문에 관류 및 환봉과 강판의 접촉부위에 아연이 침투하지 못하므로 무도금 됩니다.
3) 용접 슬러그는 통상 산세액 중에서는 화학적으로 불활성이며 용접에는 불피복 용접봉을 사용하는 것이 좋습니다.
4) 열간 압연 강재의 산화물을 제거하는데 필요한 시간으로 주물 (Cast iron)을 산세하면 산세과다가 되며 화학성분 및 표면사상법이 다른
강재도 도금의 외관이 달라집니다.
5) 관은 양단을 밀봉해서는 안됩니다. 산세 중 용접부의 핀홀 등에 액이 내부에 침입하고 도금온도로 액이 기화되어 급격히 팽창되어 높은 압력으로 폭발하므로 특히 주의하여야 합니다.
6) 오래된 소재의 녹을 제거할 때 새로운 소재는 산세가 과다가 되며 오래된 소재의 도금은 평활한 도금을 얻을 수 없고 두꺼운 산화물이 있는 부분의 가공부위는 과산이 됩니다.
7) 대부분의 볼트의 나사 부위는 0.4㎜ 크게 제작하여야 합니다. 도금 후 너트의 나사산에는 아연피막 이 없는 상태가 되나, 볼트의 나사산에는 도금이 되어 있으므로 양측 공히 나사부위의 내식성을 좋게 합니다.
8) 철강소재에 동 및 동합금을 용접한 경우 용접부위가 용해되어 쉽게 떨어집니다.
9) 용융 아연 도금 후 움직이는 부분에 아연이 응고되어도 자유롭게 작동하게 하기 위해서는 충분한 빈틈을 만들 필요가 있습니다.
10) 많은 잔류 응력이 있는 소재는 수소취성, 변형, 파손 등이 발생되는 수가 있으므로 사전에 적당한 열처리를 하여야 합니다.
< 소재의 재질 >
철과 아연의 합금 반응으로 형성된 용융 아연 도금은 강재의 재질에 따라서 도금층의 두께 및 기타의 성질이 달라집니다.
특히 특수강 도금의 경우는 충분한 주의가 필요합니다. 일반적으로 고장력강은 탄소, 규소, 망간을 많이 함유하고 있으므로 용융 아연 도금을 실시할 때 흑회색의 무광택 외관상태가 될 염려가 있습니다. 이러한 현상을 2차 확산이라고 부르며 2차 확산이 잘 되는 강재는 동일한 조건으로 도금할 경우 아연 부착량은 증가합니다. 수요가들은 2차 확산을 외관상의 이유로 싫어하는 경향이 많으므로 도금업자는 2차 확산을 억제하기 위하여 도금조건, 조정에 의해 2차 확산을 감소시키는 것이 바람직합니다. 용융 아연 도금온도는 통상 440～470℃이므로 철강의 Al 변태점(723℃)보다 훨씬 낮으므로 도금시 가열 및 급냉에서 경화(梗化) 및 취화(脆化)는 발생하지 않으며, 강재의 기계적 강도는 용융 아연도금에 의하여 변화하지 않습니다. HT-60 강재의 흑피재(黑疲材)와 용융 아연도금의 강도는 표와 같습니다. 그러나 열처리를 하여 강도 90㎏/㎟ 정도로 높게 할 경우 강도가 약간 떨어지는 경우도 있습니다. 소려온도(瘙戾溫度)를 100℃까지 생각하는 것이 최근 증가하고 있습니다. 이와 같은 고장력강은 소둔온도 또는 소려온도가 도금온도에 비해 높을 경우 강재의 기계적 강도에 그다지 변화는 없으나 도금온도가 높을 경우는 용융 아연도금에 의해 기계적 강도가 저하되는 경우도 있으므로 주의하여야 합니다.
<이종(異種) 금속부품의 취부>
철강제품에 동, 석, 납, 땜납등 비철금속 부품이 취부되어 있는 경우는 사전에 도금 업자에게 연락을 하여야 합니다. 이런 금속이 용융 아연중에 용출(溶出)하면 재질변화를 야기할 수 있으므로 될 수 있는 대로 분해하여야 합니다. 동합금 부품을 사용한 철강제품은 그 접합하는데 통상 은랍(銀鑞)이 용출하여 동합금 부품이 떨어지는 수가 있습니다. 은랍에는 여러 가지 종류가 있으므로 적당한 것을 선택하여 이용하며 이종금속 부품을 취부하지 않는 것이 바람직하지만 부득이 취부해야 할 때는 도금업자와 상의해야 합니다.
<소재의 오염>
알카리성 수용액에서 제거가 안 되는 페놀계 수지, 에스테르 수지 이외의 합성수지, 콜타르, 피치류 및 중유 등의 유지류가 부착되어 있는 경우 적합한 탈지법을 사용하여야 합니다. 알카리 탈지법 이외의 탈지법으로써 삼염화 에틸렌, 석유 및 벤젠 등이 있으나 알카리 탈지에 비하면 원가가 높으며 인체에 대한 유해성과 방화대책의 검토를 사전에 충분히 실시하여야 합니다. 연소로에서 태우든가 브라스트 처리를 하여 제거하는 방법이 있으나 이러한 방법도 많은 공정이 필요하며 원가에 크게 영향을 미칩니다.
통상 용융 아연도금공장은 유기용제로 가동하는 탈지설비 및 연소로가 없으며 브라스트처리도 이러한 목적에는 사용하지 않습니다. 피도금물 표면에는 도막 및 오물이 부착되어서는 안되며 일시적인 마킹에 사용하는 페인트는 유성보다 수용성을 사용해야 합니다.
<용접 및 용접 슬러그>
피복용접봉을 사용하여 용접한 경우에 용접 슬러그는 보통의 산세에서는 제거가 곤란합니다. 이것은 무도금과 외관결함의 원인이 됩니다. 이러한 용접 슬러그가 남아 있을때는 도금하기 전에 용접 슬러그를 쇼트브라스트 등의 방법으로 제거하여야 합니다. 브라스트 처리는 도금층의 외관 및 부착량 등에 영향을 미치게 되므로 어느 부분을 브라스트처리 할 것인가를 정해야 합니다. 용접봉에는 엘리미네이트(Eliminate)계를 사용하면 용접슬러그 제거가 용이하므로 이 종류의 용접봉을 사용하는 것이 최선의 방법입니다. 용접 슬러그가 붙지 않게 하기 위해 용접 전에 용접부위 주위에 Carbide 슬러그의 수용 paste를 도포 하면 효과가 좋습니다.