KR102501440B1 - 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법 - Google Patents
표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102501440B1 KR102501440B1 KR1020200180064A KR20200180064A KR102501440B1 KR 102501440 B1 KR102501440 B1 KR 102501440B1 KR 1020200180064 A KR1020200180064 A KR 1020200180064A KR 20200180064 A KR20200180064 A KR 20200180064A KR 102501440 B1 KR102501440 B1 KR 102501440B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- hot press
- plating layer
- steel sheet
- content
- press forming
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 83
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 190
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 112
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 51
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 24
- 229910018137 Al-Zn Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910018573 Al—Zn Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 33
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 16
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 153
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 63
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 53
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 32
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 18
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 13
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 206010040844 Skin exfoliation Diseases 0.000 description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical group [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910007570 Zn-Al Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000905 alloy phase Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 229910015372 FeAl Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- -1 by weight Substances 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018084 Al-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018192 Al—Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
- C23C2/022—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas by heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/14—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness
- C23C2/16—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness using fluids under pressure, e.g. air knives
- C23C2/18—Removing excess of molten coatings from elongated material
- C23C2/20—Strips; Plates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
- C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
- C23C2/36—Elongated material
- C23C2/40—Plates; Strips
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
본 발명은 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생산성 및 내식성이 우수하면서도, 열간 성형 후에도 도금층이 모재에서 박리되지 않아 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차의 경량화를 위해 고강도강의 활용이 늘어가고 있다. 그러나, 고강도강은 가공 중 소재의 파단이 발생하거나 가공 후 스프링백의 현상이 발생함에 따라 복잡하고 정밀한 형상의 제품의 성형은 어렵다는 문제가 있다. 열간 프레스 성형(Hot Press Forming; HPF)은 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 최근 그 적용이 확대되고 있다.
열간 프레스 성형용 강판은 통상 800~950℃로 가열한 상태에서 프레스 가공을 함에 따라 성형이 용이하고, 금형을 통해 급냉 시 성형품의 강도를 높게 만들 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 강재를 고온으로 가열할 경우, 강재 표면에 산화가 발생하고, 이에 따라 프레스 성형 이후에 강판 표면의 산화물을 제거하는 과정이 추가되어야 하는 문제가 있다. 이를 방지하기 위해, 열간 프레스 성형을 위한 소재로서 강판 표면에 알루미늄 도금층이나 아연 도금층 혹은 그 둘을 혼합한 형태의 도금 강판이 사용되고 있다.
그러나, 알루미늄 도금 강판은 알루미늄 도금욕의 융점이 높아 도금욕 안에 사용되는 싱크롤의 수명이 3~4일에 불과하여 주기적으로 생산을 멈추고 싱크롤을 교체해야 함으로 인해 생산성이 매우 열위하다. 이러한 싱크롤의 수명은 도금욕의 온도에 반비례하기 때문에, 도금욕의 온도를 낮추는 것이 중요하다. 또한, 알루미늄 도금층은 열간 프레스 성형 후, 도금층의 희생 방식성이 없어 내식성이 열위하다는 문제도 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해, 열간 프레스 공정에 아연과 알루미늄이 혼합된 갈바늄(Galvalume)을 사용하여 도금욕의 온도를 낮추어 싱크롤 사용 주기를 늘려 생산성을 높이고 도금층의 내식성을 향상시키려는 시도가 있었다. 아연의 혼합에 따라 도금욕의 온도가 낮아져 도금강판의 생산성이 높아지고, 도금 후 도금층에 포함된 아연에 의해 열간 프레스 성형 후에도 도금층의 내식성이 알루미늄 대비 향상된다.
그러나, 아연이 첨가된 알루미늄 도금층은 열간 프레스 성형 후 금형에서 곡률이 있는 부위에서 도금층이 모재에서 쉽게 박리되는 문제점이 있어, 지금까지 엄격한 품질을 요구하는 고급 강재로의 수요를 충족할 수 없었다.
따라서, 내식성 및 생산성을 확보함과 동시에, 열간 성형 시 모재에서 도금층이 박리되지 않아 표면 품질이 우수한 기술 개발의 필요성이 있으나, 지금까지 내식성, 생산성과 더불어 표면 품질까지 양호한 고급의 수요를 충족할 수 있는 수준의 기술은 개발되지 않았다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
혹은, 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 생산성 및 내식성이 우수하면서도, 열간 성형 후에도 도금층이 모재에서 박리되지 않아 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 과제는 전술한 내용에 한정하지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구라도 본 발명 명세서 전반에 걸친 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는 데 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 측면은,
소지철; 및
상기 소지철의 적어도 일면에 구비되고, 중량%로, Zn: 21~34%, Si: 6.3~15%, Fe: 3~13%, 잔부 Al 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 도금층;
을 포함하고,
하기 관계식 1 및 2를 충족하는, 열간 프레스 성형용 도금 강판을 제공한다.
[관계식 1]
0.09 ≤ [Zn]/[Si] ≤ 4.8
[관계식 2]
3.6≤ [Al]/[Si] ≤8.5
(상기 관계식 1 및 2에 있어서, 상기 [Zn]은 상기 도금층 내 Zn의 평균 중량% 함량을 나타내고, 상기 [Si]는 상기 도금층 내 Si의 평균 중량% 함량을 나타내고, 상기 [Al]은 상기 도금층 내 Al의 평균 중량% 함량을 나타낸다.)
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
중량%로, Zn: 21~34%, Si: 6.3~15%, Fe: 2% 이하(0% 포함), 잔부 Al 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1 및 2를 충족하는 도금욕에 상기 소지철을 침지하여, 표면에 용융 도금층이 형성된 강판을 얻는 도금 단계; 및
상기 강판에 대한 용융 도금층의 표면 온도를 기준으로, 630~530℃인 제1 구간에서 평균 냉각 속도 Vc1이 25~90℃/s이고, 529~350℃인 제2 구간에서 평균 냉각 속도 Vc2가 3~15℃/s를 충족하도록 냉각하는 단계;
를 포함하는, 열간 프레스 성형용 도금 강판의 제조방법을 제공한다.
[관계식 1]
0.09 ≤ [Zn]/[Si] ≤ 4.8
[관계식 2]
3.6≤ [Al]/[Si] ≤8.5
(상기 관계식 1 및 2에 있어서, 상기 [Zn]은 상기 용융 도금층 내 Zn의 평균 중량% 함량을 나타내고, 상기 [Si]는 상기 용융 도금층 내 Si의 평균 중량% 함량을 나타내고, 상기 [Al]은 상기 용융 도금층 내 Al의 평균 중량% 함량을 나타낸다.)
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
전술한 열간 프레스 성형용 도금 강판을 열간 프레스 성형하여 얻어지는 열간 프레스 성형 부재를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은,
전술한 열간 프레스 성형용 도금 강판의 제조방법으로 얻어진 열간 프레스 성형용 도금 강판을 Ac3~950℃의 범위에서 1~1000초간 열처리하는 단계; 및
상기 열처리된 열간 프레스 성형용 도금 강판을 금형을 이용하여 열간 프레스 성형하는, 열간 프레스 성형 부재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 생산성 및 내식성이 우수하면서도, 열간 성형 후에도 도금층이 모재에서 박리되지 않아 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않고, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 발명예 11을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 특정 실시예를 설명하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 관련 정의가 이와 명백히 반대되는 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 구성을 구체화하고, 다른 구성의 존재나 부가를 제외하는 것은 아니다.
달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지도록 해석된다.
종래의 열간 프레스 성형용 도금 강판으로 주로 사용되던 알루미늄 도금 강판의 내식성이 부족하고 생산성이 열위한 문제를 개선하기 위해, 아연 및 알루미늄이 첨가된 Zn-Al계 도금 강판이 개발되었다.
그러나, Zn-Al계 도금 강판은 내식성과 생산성이 우수하더라도, Zn의 첨가에 의해 액체 금속 취성(Liquid metal embrittlement; LME)라고 불리는 재료 파괴 현상이 발생하는 문제가 있었다. 뿐만 아니라, 열간 성형 시 금형에서 곡률이 있는 부위에서 도금층이 모재에서 쉽게 박리되어 밀착성이 열위한 문제가 있었다.
이에, 본 발명자들은, 예의 검토를 행한 결과, Zn, Al, Si를 포함하는 성분계의 도금층을 갖는 도금 강판의 제조에 있어서, 알루미늄 초정이 발생하는 경우에 도금층의 박리가 주로 문제되는 것을 발견하고, Zn, Al, Si의 성분을 정밀하게 제어함으로써, 내식성, 생산성과 더불어, LME 방지 및 도금층 밀착성 개선의 효과가 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 열간 프레스 성형용 도금 강판에 대하여 자세히 설명한다.
본 발명에 의한 열간 프레스 성형용 도금 강판은, 소지철; 및 상기 소지철의 적어도 일면에 구비되는 도금층을 포함한다. 이 때, 상기 소지철의 종류에 대해서는 열간 프레스 성형용 강판으로서 사용될 수 있는 것이라면 제한 없이 모두 적용 가능하다. 따라서, 상기 소지철로는 800℃ 이상의 온도에서 오스테나이트 변태를 시작하고, 성형과 동시에 이루어지는 급냉에 의해 마르텐사이트 변태가 될 수 있는 강재이면 충분하다. 대표적인 일례로서, 중량%로, C: 0.15~0.39%, Mn: 0.5~3%, B: 0.01% 이하(0%를 포함), Ti: 0.1% 이하(0% 포함), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 갖는 소지철을 사용할 수 있고, 22MnB5 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 도금층은 중량%로, Zn: 21~34%, Si: 6.3~15%, Fe: 3~13%, 잔부 Al 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 갖는다. 이하에서는 각 성분의 첨가 이유 및 함량 한정 이유에 대하여 구체적으로 설명한다. 이 때, 각 원소의 함량을 나타낼 때에는 특별히 달리 정의하지 않는 한, 중량%를 의미한다.
Zn: 21~34%
아연(Zn)은 내식성을 향상시키기 위해 첨가하는 원소이다. 통상, 알루미늄 도금 강판은 희생 방식성이 없기 때문에, 아연을 첨가시킴으로써 내식성을 확보할 수 있다. 또한, 도금욕의 융점을 낮춰 싱크롤 수명을 향상시킴으로써 생산성을 향상시키기 위하여 아연을 첨가한다. 따라서, 본 발명에서는 목적하는 수준의 내식성 및 생산성을 확보하기 위해, Zn를 21% 이상 첨가한다. 다만, Zn를 과다하게 첨가하면 열간 프레스 성형 시, 액체 금속 취성 파괴(Liquid Metal Embrittlement; LME)가 발생할 우려가 있으므로, 본 발명에서는 Zn의 함량을 34% 이하로 제한한다. 다만, 본 발명의 목적하는 효과를 보다 개선하고자 하는 견지에서 바람직하게 상기 Zn 함량의 하한은 23%일 수 있고 보다 바람직하게는 25%일 수 있으며, 상기 Zn 함량의 상한은 31.2%일 수 있다.
Si: 6.3~15%
실리콘(Si)은 도금층에 포함되는 Al과 소지철에 포함되는 Fe의 합금화를 조절하기 위해 첨가되는 원소로서, Si를 첨가함으로써 과도한 합금화를 방지할 수 있다. 또한, Si는 Al의 융점 저하를 유발하여 도금욕의 온도를 낮추고, 이에 따라 도금욕의 애쉬(ash) 발생을 효과적으로 억제하는 원소이다. 따라서, 본 발명에서는 Al과 Fe간의 합금화 정도를 적절히 제어하기 위해, Si를 6.3% 이상 첨가한다. 다만, 도금층 내 Si 함량이 6.3% 미만이면 과도한 합금화로 인해 취성이 강한 Fe-Al계 계면 합금층이 너무 두껍게 형성됨으로 인해, 가공 시 취성이 발현되면서 도금층이 탈락되는 원인으로 작용할 수 있다. 다만, Si 함량이 15%를 초과하면, 도금욕의 융점이 순수한 알루미늄 융점보다도 과도하게 높아져 도금욕 속의 도금 설비가 열화되어 조업성이 열위해지는 문제가 생길 수 있으므로, 본 발명에서는 Si 함량을 15% 이하로 제한한다. 다만, 본 발명의 목적하는 효과를 보다 개선하기 위한 견지에서 보다 바람직하게 상기 Si 함량의 하한은 7.0%일 수 있고, 상기 Si 함량의 상한은 13.1%일 수 있다.
Fe: 3~13%
상기 도금층 중의 (Fe) 함량은 3~13%인 것이 바람직하다. 도금층 내 Fe 함량이 3% 미만이면 도금욕의 Al과 소지철의 Fe가 소지철 표면에 균일한 합금상이 아닌 불균일한 Al-Fe 합금상이 형성되고, 이로 인해 도금 표면이 거칠어지고 도금 결함이 증가하는 문제가 생길 수 있다. 또한, 도금층 내 Fe 함량이 13%를 초과하면 과도한 Fe-Al계 계면 합금층이 형성됨으로써, 취성이 강한 Fe-Al계 계면 합금층에 의해 가공 시 도금층이 탈락할 우려가 있다. 뿐만 아니라, 도금 시 형성된 과도한 Fe-Al계 계면 합금층은 열간 프레스 성형 시 수행되는 열처리 공정에서 Fe의 확산을 억제하는 역할을 하므로, 도금층이 액상 상태로 오래 남게 됨으로 인해 가열로 내 소착의 문제를 초래할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 도금층 중의 Fe 함량을 3~13%로 제어한다. 다만, 본 발명의 목적하는 효과를 보다 개선하기 위한 견지에서 보다 바람직하게 상기 Fe 함량의 하한은 3.8%일 수 있고, 상기 Fe 함량의 상한은 11.2%일 수 있다. 한편, 상기 Fe는 도금욕 내에 소량 포함되어 있을 수 있는데, 이는 제조 과정 중에 소지철로부터 도금욕으로 유입되는 Fe가 소량 포함된 것일 수 있다.
잔부 Al 및 기타 불가피한 불순물
전술한 도금층의 조성 외에 잔부는 Al 및 기타 불가피한 불순물일 수 있다. 불가피한 불순물은 통상의 알루미늄계 혹은 알루미늄 합금계 도금 강판의 제조 과정에서 의도치 않게 혼입될 수 있는 것이라면, 모두 포함될 수 있다. 이러한 불순물은 당해 기술분야의 기술자라면 그 의미를 쉽게 이해할 수 있으므로, 본 발명에서는 특별히 이를 한정하지는 않는다.
Mg: 1.4% 이하
특별히 한정하는 것은 아니나, 상기 도금층은 선택적으로 내식성을 보다 향상시키기 위하여, Mg을 1.4% 이하로 더 포함할 수 있다. 상기 Mg은 부식 환경에서 아연 산화물이 분해되는 것을 억제하는 버퍼 역할을 수행하여 내식성을 보다 향상시킬 수 있다. 따라서, 선택적으로 Mg을 1.4% 이하로 첨가할 수 있다. 다만, Mg은 선택적 원소이므로 그 함량의 하한을 별도로 한정하지 않을 수 있고, 일례로서 상기 Mg 함량의 하한은 0.05%일 수 있다.
한편, Zn-Al계 도금 강판은 내식성과 생산성이 우수하더라도, Zn의 첨가에 의해 액체 금속 취성(Liquid metal embrittlement; LME)라고 불리는 재료 파괴 현상이 발생하는 문제가 있었다. 상기 액체 금속 취성이란, 도금 과정 혹은 열간 성형 과정 중에, 도금층의 아연이 소지철로 확산하여 입계 균열에 의해 취성 파괴가 일어나는 현상을 말한다. 그런데, 이러한 도금층에서 소지철까지 연결되는 크랙이 발생한 도금 강판이 자동차 부재에 사용되는 경우에는 차량 운행 중에 발생하는 누적된 스트레스로 인해 피로파괴 발생이나 차량 충돌 시 차체의 강성을 취약하게 할 우려가 있으므로, 열간 프레스 성형 부품에서 LME 현상은 억제되어야 한다.
일반적으로 알루미늄 도금층의 경우에는 LME 현상이 발생하지 않으나, 아연을 첨가하는 경우에는 LME 현상이 쉽게 발생하다. 이에 본 발명자들은 예의 검토를 행한 결과, Al, Zn 간의 성분 조합에 따라 LME 발생 경향이 다르게 나타남을 확인하였다.
또한, Al, Zn와 더불어, 합금화 방지를 위해 Si가 첨가되는 경우, 3원계 조성을 가지게 되고, 연속 도금 후 응고하여 도금층을 형성하는 과정에서, Al, Zn, Si의 성분 조합이 변화함에 따라 알루미늄 초정이 발생하는 경우에 주로 도금층의 밀착성이 문제됨을 추가적으로 발견하였다.
즉, 본 발명에서 목적하는 내식성, 생산성과 더불어, LME 현상 방지 및 도금층의 밀착성을 동시에 확보하기 위해서는, Al, Zn, Si를 포함하는 세 성분간의 관계를 하기 관계식 1, 2와 같이 정밀하게 제어하는 것이 매우 중요한 요소임을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 의한 열간 프레스 성형용 도금 강판은 하기 관계식 1 및 2를 충족하는 것이 바람직하다.
[관계식 1]
[Zn]/[Si] ≤ 4.8
[관계식 2]
3.6≤ [Al]/[Si] ≤8.5
(상기 관계식 1 및 2에 있어서, 상기 [Zn]은 상기 도금층 내 Zn의 평균 중량% 함량을 나타내고, 상기 [Si]는 상기 도금층 내 Si의 평균 중량% 함량을 나타내고, 상기 [Al]은 상기 도금층 내 Al의 평균 중량% 함량을 나타낸다.)
구체적으로, 상기 관계식 1에서 정의된 [Zn]/[Si]의 값이 0.09 미만이면 목적하는 수준의 내식성을 확보하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 [Zn]/[Si]의 값이 4.8을 초과하면 도금층의 내식성을 확보되더라도, 도금층의 밀착성이 저하하거나, LME 현상이 발생할 우려가 있다.
또한, 상기 관계식 2에서 정의된 [Al]/[Si]의 값이 3.6 미만이면 열처리 후 표면에 매끄러운 알루미늄 산화물의 생성이 충분하지 못해 표면의 형상이 거칠어 질 수 있다. 또한, 상기 [Al]/[Si]의 값이 8.5를 초과하면 열간 프레스 성형 후 도금층 내취성이 높은 Fe-Al합금상이 생성되어 도금강판을 열간 프레스 성형전 부품에 맞게 도금강팡을 Blank 가공하거나 강판 운반 시 충격에 의해 Fe-Al계 합금상에 의한 도금 박리 우려가 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 도금층은, Al-Zn계 도금층; 및 상기 Al-Zn계 도금층과 상기 소지철 사이에 구비되는 Fe-Al계 계면 합금층;을 포함할 수 있다.
상기 Fe-Al계 계면 합금층이란 소지철 상에 접하여 구비되는 층으로서, Fe와 Al의 합금화 반응을 통해 형성된 Fe와 Al의 금속간 화합물을 포함하는 층이고, 상기 Fe와 Al의 금속간 화합물로는 예를 들어 FeAl, FeAl3, Fe2Al5 등을 들 수 있다. 이 때, 상기 Fe-Al계 계면 합금층에 대해서는 당해 기술분야에서 통상적으로 알려진 사항을 동일하게 적용할 수 있다. 따라서, 상기 Fe-Al계 계면 합금층은 중량%로, Fe: 30~50%, Al: 35~55% 포함할 수 있고, Fe 및 Al 외에도 Zn, Si 등과 같이 도금층 내 포함될 수 있는 성분을 일부 더 포함(예를 들어, Si 27% 이하)할 수 있다.
다시 말해, 상기 Fe-Al계 계면 합금층은 중량%로, Fe: 30~50%, Al: 35~55%, Si: 5 내지 27%, Zn: 4% 이하(0% 포함) 및 잔부 기타 불순물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 Al-Zn계 도금층은 전술한 도금층 중에, Fe-Al계 억제층이 아닌 층을 의미할 수 있다. 즉, 후술하는 용융 도금층이 응고되면서 형성되는 도금층 중에, Fe-Al계 억제층 상에 구비되고, 상기 Fe-Al계 억제층과는 함량으로 구분되는 층을 의미할 수 있다. 구체적으로는, 상기 Al-Zn계 도금층은 중량%로, Zn: 1531%, Si: 2~12%, Fe: 10% 이하, 잔부 Al 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
일례로, 도금층을 GDS로 분석 시, Fe 함량이 50%인 지점을 소지철과 도금층의 계면으로 판단하고, Fe-Al계의 두께는 Al-Zn계에 비해 두께가 30% 미만이므로 도금층 표면과 Fe함량이 50%인 깊이의 중간 지점에서 측정된 GDS값을 Al-Zn계의 조성 성분값으로 결정하고 Fe-Al계의 조성은 전자주사현미경으로 1500배 이상 배율로 Fe-Al합금층을 3회 이상 EDS 분석한 값의 평균값으로 조성을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 Fe-Al계 합금층 내 평균 Si 함량(Sb)과 상기 Al-Zn계 도금층 내 평균 Si 함량(Sa)의 중량비(Sb/Sa)는 1~3.1일 수 있다. 상기 Sb/Sa의 값이 1 미만이면 도금층 응고 시 Al-Zn상에 과도한 Si상이 형성되어 도금층 표면에 경질의 Si상으로 인하여 표면 결함의 우려가 있다. 한편, 상기 Sb/Sa의 값이 3.1 이상이면 Fe-Al계 합금층에 Si의 함량이 과도한 상태로 Fe-Al계 결정 구조에 Si이 침입하여 Fe-Al계의 Fe 확산 계수를 저해하여 열간 프레스 성형 시 초기 도금층의 합금화를 저해하여 소착 등의 문제를 야기할 수 있고, 이에 따라 도금층의 밀착성을 저해할 우려가 있다.
즉, 통상 열간 프레스 성형용 도금 강판은 자동차에 사용되어 전착 도장 후 사용되게 된다. 하지만, 열처리 과정 중 표면에 심한 색상차가 존재하거나 불균일한 산화물이 생성된다면 부품으로 사용하기 어렵게 된다. 이러한 표면 결함은 도금층에 존재하는 성분들이 열처리 과정중 균일하게 합금화되지 못하고 국부적으로 서로 다른 성분이 모여있을 때 발생하게 되는데, 본 발명자들은 예의 검토를 행한 결과, 상기 Sb/Sa의 값을 제어함으로써, 전술한 균일한 합금화를 도모할 수 있음을 확인하였다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 Al-Zn계 도금층에 대한 두께방향으로의 단면을 기준으로, 상기 도금층의 단위면적 100㎛2당 상기 Al-Zn계 도금층의 평균 Si 함량 대비 Si 함량이 40% 이상 농화된 영역을 포함할 수 있다. 이렇듯, Si가 농화된 영역을 포함함으로써, 열처리 초기 계면에 집중된 Si상과 도금층의 농화된 Si상이 동시에 용융된 알루미늄에 고용되면서 도금층 전체에 균일한 Si 함량을 유지시킴으로서 열간 프레스 성형 후의 도금 밀착성을 보다 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 Al-Zn계 도금층의 두께방향으로의 단면을 기준으로, Si상을 면적분율로, 3~30% 포함할 수 있다. 이, 상기 Si상이라 함은 중량%로, Si를 40~99.9% 포함하는 상을 의미한다.
본 발명에서는, Si상을 3~30% 정도로 포함하도록 제어함으로써, 열간 성형 전 소지철과 도금층 계면에서 취성이 강한 Fe-Al계 계면 합금층으로부터 유래되는 탈락 현상을 방지함과 동시에, 아연을 포함함으로써 열간 성형 시 쉽게 발생되는 도금층의 박리 현상도 동시에 방지할 수 있다. 따라서, Zn 및 Al을 포함하는 성분계의 도금층을 갖는 도금 강판을 열간 프레스 성형에 이용하더라도, 내식성, 생산성, LME 방지와 더불어, 도금층의 밀착성을 한층 더 개선할 수 있다.
즉, 열간 프레스 성형 부품은 냉간 성형 제품에 비해 형상이 복잡하고 강도가 높은 부품에 주로 적용된다. 이러한 사유로 인해 복잡한 형상을 제작하기 위해서는 심가공이 필요하고 금형이 많이 사용되는 열간 프레스 성형의 특성상, 금형과 도금층의 마찰 및 공차로 인해, 취성이 강한 Fe-Al계 계면 합금층이 과도하게 형성됨으로 인한 탈락 현상과는 별개로, 열간 프레스 성형을 적용한 후 도금층이 박리가 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있다.
지금까지 이러한 열간 프레스 성형 후 도금층이 쉽게 박리되어 버리는 문제에 대해서는 주목하지 않았으나, 본 발명자들은 예의 검토를 행한 결과, 전술한 Sb/Sa의 값, Si 함량이 농화된 영역의 존재 여부(C) 및 Si상의 면적분율 등의 조건을 정밀하게 제어함으로써, 소지철과 Fe-Al계 게면 합금층으로부터 유래되는 탈락 현상뿐만 아니라, Al-Zn계 도금층과 Fe-Al계 계면 합금층에서 주로 발생되는 부품 성형 후의 불량 문제까지도 해결할 수 있음을 확인하였다.
다음으로, 본 발명의 또 다른 일 측면인 열간 프레스 성형용 도금 강판의 제조방법에 대하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명의 열간 프레스 성형용 도금 강판이 반드시 이하의 제조방법에 의해 제조되어야 함을 의미하는 것은 아니다.
본 발명에 의한 열간 프레스 성형용 도금 강판은 중량%로, Zn: 21~34%, Si: 6.3~15%, Fe: 2% 이하(0% 포함), 잔부 Al 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1 및 2를 충족하는 도금욕에 상기 소지철을 침지하여, 표면에 용융 도금층이 형성된 강판을 얻는 도금 단계를 포함한다. 이 때, 도금욕 성분의 첨가 이유 및 함량 한정 이유에 대해서는 전술한 도금층에서의 설명을 동일하게 적용 가능하다. 즉, 도금층의 조성은 소지철로부터 유래되는 성분을 포함하게 되므로, 도금욕과 그 성분이 미세하게 달라질 수 있으나, 소지철로부터 유래되는 것 외에는 도금욕에서의 각 성분의 첨가 이유 및 수치한정이 하한 및 상한의 한정이유는 동일하다.
[관계식 1]
0.09 ≤ [Zn]/[Si] ≤ 4.8
[관계식 2]
3.6≤ [Al]/[Si] ≤8.5
(상기 관계식 1 및 2에 있어서, 상기 [Zn]은 상기 용융 도금층 내 Zn의 평균 중량% 함량을 나타내고, 상기 [Si]는 상기 용융 도금층 내 Si의 평균 중량% 함량을 나타내고, 상기 [Al]은 상기 용융 도금층 내 Al의 평균 중량% 함량을 나타낸다.)
이어서, 특별히 한정하는 것은 아니나, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 도금 단계 이후, 강판에 대한 용융 도금층의 표면 온도를 기준으로, 630~530℃인 제1 구간에서 평균 냉각 속도 Vc1이 25~90℃/s이고, 529~350℃인 제2 구간에서 평균 냉각 속도 Vc2가 3~15℃/s를 충족하도록 냉각을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 냉각 시에는 하기 관계식 3을 충족하도록 제어할 수 있다.
[관계식 3]
Vc2 ≤ Vc1/7
전술한 바와 같이, 도금 단계 이후, 용융 도금층의 냉각 속도를 정밀하게 제어함으로써, 도금층의 표면 품질을 개선하는 효과를 발휘할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 구간에서 냉각 속도를 25~90℃/s로 크게 제어함으로써, 상기 제 1구간의 도금층 응고시점에서 알루미늄 고유의 스팽글 크기가 작아지고 미세해져 표면 조도가 균일해지고 표면 품질이 향상되는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 상기 제 2구간에서는 평균 냉각 속도를 3~15℃/s 정도로 낮게 제어함으로써, 냉각 타워의 송풍량을 줄여 도금층에 이물질 혼입을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 도금 단계 전에, 온도가 650~850℃이고, 수소의 비율이 0.1~30%인 소둔로에서, 상기 소지철을 열처리할 수 있다. 상기 열처리는 재결정 이상 온도에서 실시하여 연속 도금 공정에서 소재의 가공 경화를 방지하고, 소지강판을 도금욕보다 높은 온도로 유지하여 도금성을 향상시킬 수 있다. 상기 열처리 온도가 650℃ 미만이면 연속 공정과 같은 롤을 통과 시 가공 경화에 의한 소재 변형 및 사행이 있을 수 있는 단점이 있다. 또한, 상기 열처리 온도가 850℃를 초과하면 소지강판 내에 존재하는 Mn 및 Si가 소지 표면으로 농화되어 산화물을 형성할 수 있고, 이에 따라 특성을 열위하게 할 수 있다. 따라서, 상기 도금 전 열처리의 온도는 650~850℃로 제어하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게 상기 열처리 온도의 하한은 700℃일 수 있고, 상기 열처리 온도의 상한은 810℃일 수 있다.
또한, 상기 열처리는 수소의 비율이 0.1~30%이고 잔부가 질소 가스로 구성되는 환원성 분위기로 제어될 수 있다. 고순도의 질소가스를 사용하지 않을 경우 열처리로 내의 환원분위기가 유지되기 어려워 소지강판의 표면 청정화가 어려울 수 있다. 이 때, 수소 가스를 0.1% 이상 첨가하게 되면 열처리로 내의 이슬점을 낮출 수 있고 환원 분위기를 유지하여 소지철의 추가 산화를 방지하고 소지 표면을 청정화시킬 수 있다. 다만, 상기 수소 가스의 분율이 30%를 초과하면 대기로 누출시 산소와의 접촉으로 열처리로 폭발 위험성이 있다. 따라서, 본 발명에서는 열처리 시 수소의 비율을 0.1~30%로 제어할 수 있고, 보다 바람직하게 상기 수소 비율의 하한은 5%일 수 있고, 상기 수소 비율의 상한은 25%일 수 있다.
이 때, 특별히 한정하는 것은 아니나, 상기 소둔은 이슬점 온도가 -30~-60℃인 분위기에서 수행될 수 있다. 상기 소둔 시 이슬점 온도가 -30℃ 미만이면 충분한 환원 분위기를 만들지 못해 표면에 생성된 Fe산화물의 환원성에 문제가 생길 수 있고, -60℃를 초과하면 청정분위기를 유지하기 위한 고순도 질소 등의 사용으로 비용이 많이 발생하는 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 도금욕의 온도는 도금욕 융점(Tb)를 기준으로, Tb+20℃ 내지 Tb+80℃가 되도록 제어할 수 있다. 상기 도금욕의 온도가 Tb+20℃ 미만이면 도금 Pot내에 싱크롤등 외부로 열이 빠져 나갈수 있는 위치 등에서 도금욕이 굳는 현상이 발생하고 전체적으로 낮은 온도에서는 유동성이 낮아지는 문제가 생길 수 있다. 또한, 상기 도금욕의 온도가 Tb+80℃를 초과하면 도금욕 온도가 높아 설비 등의 열화 문제로 인해 롤교체 주기가 짧아지고 고온으로 조업이 어려워지는 문제가 생길 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 도금욕의 온도를 Tb+20℃~Tb+80℃ 범위로 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은, 전술한 열간 프레스 성형용 도금 강판을 열간 프레스 성형하여 얻어지는 열간 프레스 성형 부재를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은, 전술한 열간 프레스 성형용 도금 강판의 제조방법으로 얻어진 열간 프레스 성형용 도금 강판을 Ac3~950℃의 범위에서 1~1000초간 열처리하는 단계; 및
상기 열처리된 열간 프레스 성형용 도금 강판을 금형을 이용하여 열간 프레스 성형하는, 열간 프레스 성형 부재의 제조방법을 제공한다.
다만, 상기 열간 프레스 성형 부재 및 이의 제조방법에 대해서는 당해 기술분야에서 통상적으로 알려진 사항을 제한없이 적용 가능하다. 따라서, 본 명세서에서는 이를 별도로 한정하지는 않는다.
(실시예)
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 예시를 통하여 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에서 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허 청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
(실험예 1)
중량%로, C: 0.23%, Mn: 1.3%, B: 0.002%, Ti: 0.03%, Si: 0.25%, Cr: 0.15%, 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 소지철을 준비하였다. 이슬점 온도 -50℃이고, 5% 수소와 95% 질소의 혼합 분위기인 소둔로에서 750℃로 상기 소지철을 열처리한 후, 하기 표 1에 기재된 조건으로 도금욕에 침지하여 소지철표면 상에 용융 도금층을 형성하였다. 이후, 하기 표 1에 기재된 조건으로, 에어 나이프로 처리하여 편면당 도금 부착량을 제어한 후 냉각하여 열간 프레스 성형용 도금 강판을 제조하였다.
| No. | 도금욕 조성 [wt%] (잔부 불순물) |
도금욕 융점 (Tb) [℃] | 도금욕 온도 [℃] |
편면당 도금 부착량 [g/m2] |
|||
| Al | Zn | Si | Fe | ||||
| 비교예 1 | 77 | 16.5 | 5.7 | 0.7 | 587 | 620 | 94 |
| 비교예 2 | 73 | 22.1 | 4.1 | 0.6 | 585 | 620 | 123 |
| 비교예 3 | 67 | 27.5 | 4.7 | 0.7 | 567 | 610 | 93 |
| 비교예 4 | 72 | 25.4 | 2.0 | 0.8 | 594 | 620 | 102 |
| 비교예 5 | 73 | 25.9 | 1.1 | 0.2 | 600 | 630 | 106 |
| 비교예 6 | 65 | 29.2 | 5.6 | 0.6 | 555 | 590 | 43 |
| 비교예 7 | 65 | 29.5 | 5.0 | 0.5 | 559 | 590 | 61 |
| 비교예 8 | 59 | 38.0 | 2.0 | 0.8 | 565 | 600 | 81 |
| 비교예 9 | 70 | 20.8 | 9.0 | 0.2 | 561 | 600 | 62 |
| 비교예 10 | 79 | 20.2 | 0 | 0.8 | 621 | 650 | 63 |
| 발명예 1 | 70 | 22.6 | 6.7 | 0.5 | 563 | 620 | 37 |
| 발명예 2 | 69 | 21.5 | 9.3 | 0.5 | 568 | 630 | 39 |
| 발명예 3 | 64 | 27.0 | 8.1 | 0.8 | 558 | 600 | 58 |
| 발명예 4 | 64 | 27.0 | 8.1 | 0.8 | 558 | 600 | 98 |
| 발명예 5 | 61 | 26.1 | 12.5 | 0.6 | 639 | 670 | 60 |
| 발명예 6 | 61 | 32.0 | 6.8 | 0.7 | 539 | 590 | 93 |
상기 표 1의 방법으로부터 얻어진 각 열간 프레스 성형용 도금강판에 대한 시편을 제조한 후, 도금층의 합금 조성을 분석하였다. 구체적으로, 도금층의 합금 조성은 표면에 존재하는 알루미늄 산화막을 제거하기 위해 먼저 NaOH 용액으로 10분 동안 용해한 후, HCl 용액과 inhibitor를 사용하여 도금층을 30분 용해하고 이렇게 용해된 두개의 용액을 합하여 ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy)를 통해 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
| No. | 도금층 조성 [wt%] | |||||
| Al | Zn | Si | Fe | [Zn]/[Si] | [Al]/[Si] | |
| 비교예 1 | 77.6 | 14.9 | 4.2 | 3.3 | 3.5 | 18.5 |
| 비교예 2 | 69.4 | 24.0 | 3.8 | 2.8 | 6.3 | 18.3 |
| 비교예 3 | 67.4 | 26.3 | 3.6 | 2.7 | 7.3 | 18.7 |
| 비교예 4 | 72.5 | 17.3 | 2.5 | 7.7 | 6.9 | 29.0 |
| 비교예 5 | 73.9 | 17.0 | 1.5 | 6.6 | 11.3 | 49.9 |
| 비교예 6 | 58.1 | 32.3 | 5.9 | 3.7 | 5.5 | 9.8 |
| 비교예 7 | 63.3 | 26.5 | 5.6 | 4.7 | 4.7 | 11.3 |
| 비교예 8 | 54.1 | 35.0 | 2.6 | 8.3 | 13.5 | 20.8 |
| 비교예 9 | 66.5 | 19.8 | 10.1 | 3.6 | 2.0 | 6.6 |
| 비교예 10 | 64.1 | 20.1 | 0.1 | 14.6 | 201.0 | 641.0 |
| 발명예 1 | 62.8 | 21.9 | 7.4 | 7.9 | 3.0 | 8.5 |
| 발명예 2 | 62.7 | 21.1 | 10.8 | 5.4 | 2.0 | 5.8 |
| 발명예 3 | 60.5 | 22.5 | 10.3 | 6.7 | 2.2 | 5.9 |
| 발명예 4 | 60.4 | 25.9 | 9.9 | 3.8 | 2.6 | 6.1 |
| 발명예 5 | 58.3 | 24.1 | 13.1 | 4.6 | 1.8 | 4.4 |
| 발명예 6 | 55.3 | 31.2 | 7.0 | 6.5 | 4.5 | 7.9 |
전술한 방법으로 제조된 도금강판의 시편을 채취한 후, 블랭크로 절단하고, 900℃의 로(furnace)에서 블랭크 시편이 900℃에 도달한 후 2분간 유지하였다. 이후, 가열된 블랭크 시편을 20초 이내에 금형으로 이송한 후, 금형을 이용하여 열간 성형하였고, 이어서 20℃/s의 냉각 속도로 냉각함으로써 열간성형 부재를 얻었다.
이어서, LME 발생 여부, 열간 프레스 성형 후 내식성, 열간성형 전 소지철과 도금층 계면에서 탈락이 발생하는 지 여부, 열간 프레스 성형 후 도금 밀착성을 하기와 같은 기준으로 각각 평가하여 하기 표 3에 나타내었다.
[LME 발생 여부]
열간 프레스 성형을 실시한 각 시편의 두께방향(압연방향과 수직인 방향을 의미)으로의 단면을 광학 현미경으로 관찰하여 모재의 크랙 깊이를 측정하여, 모재의 크랙 깊이가 30㎛ 이상인 경우를 LME의 '발생' 시편으로 표기하였다.
[열간 프레스 성형 후 내식성]
시편에 열처리하여 900℃에 도달한 후 2분간 유지하고 급냉한 시편을 부식 가속 평가중 하나인 SST(salt spray test)를 사용하여 평가하였다. 즉, SST에서 30일 동안 염수 분무를 시행한 시편의 부식 생성물을 숏 블라스트(shot blast)로 제거한 후 소지철에서 부식으로 생성된 크랙의 최대 깊이를 측정하였다.
○: 크랙의 깊이가 모재 두께의 30% 이하인 경우
Х: 크랙의 깊이가 모재 두께의 30%를 초과하는 경우
[소지철과 도금층 계면에서의 탈락 발생 여부]
소지철과 도금층 계면에서의 탈락 발생 여부를 평가하기 위해, 열간 프레스 성형 전 도금 강판에 대한 시편에 대하여 90도 굽힘 가공을 실시한 후, 소지철과 도금층 계면에서 취성이 강한 Fe-Al계 계면 합금층에 의한 탈락이 발생하는 지 여부를 평가하였다. 탈락이 발생하는 경우를 '탈락'으로 표시하였다.
[열간 프레스 성형 후 도금 밀착성]
시편에 열처리하여 900℃에 도달한 후 2분동안 가열한 시편을 프레스 가공하여 표면에 발생하는 도금층 박리 현상을 측정하였다. 시편 중에, 부품에서 박리된 부위의 장축 길이를 측정하여 하기와 같은 기준으로 평가하였다.
◎: 박리된 부위의 장축 1mm 미만
○: 박리된 부위의 장축 길이가 1mm 이상 3mm 미만
Х: 박리된 부위의 장축 길이가 3mm 이상
| No. | LME 발생 여부 |
열간 프레스 성형 후 내식성 |
소지철과 도금층 계면에서의 탈락 발생 여부 |
열간 프레스 성형 후 도금 밀착성 |
| 비교예 1 | - | Х | - | Х |
| 비교예 2 | - | ○ | - | Х |
| 비교예 3 | - | ○ | - | Х |
| 비교예 4 | - | Х | 탈락 | Х |
| 비교예 5 | - | Х | 탈락 | Х |
| 비교예 6 | - | ○ | - | Х |
| 비교예 7 | - | ○ | - | Х |
| 비교예 8 | 발생 | ○ | 탈락 | Х |
| 비교예 9 | - | Х | 탈락 | Х |
| 비교예 10 | - | ○ | 탈락 | Х |
| 발명예 1 | - | ○ | - | ○ |
| 발명예 2 | - | ○ | - | ○ |
| 발명예 3 | - | ○ | - | ○ |
| 발명예 4 | - | ○ | - | ○ |
| 발명예 5 | - | ○ | - | ○ |
| 발명예 6 | - | ○ | - | ○ |
상기 표 3에서 볼 수 있듯이, 본 발명에서 규정하는 도금층의 조성, 관계식 1, 관계식 2 및 제조조건를 모두 충족하는 발명예들은 LME 발생을 억제하면서도, 소지철과 도금층 계면에서 탈락이 발생하지 않고, 열간 프레스 성형 후 내식성, 열간 프레스 성형 후 도금 밀착성이 모두 우수함을 확인하였다.
반면, 본 발명에서 규정하는 도금층 조성, 관계식 1, 관계식 2 및 제조조건 중 하나 이상을 충족하지 않는 비교예 1~9의 경우, LME 특성, 소지철과 도금층 계면에서 탈락 발생 여부, 열간 프레스 성형 후 내식성, 열간 프레스 성형 후 도금 밀착성 중 하나 이상의 특성이 열위함을 확인하였다.
(실험예 2)
이슬점 온도 -50℃이고, 5% 수소와 95% 질소의 혼합 분위기인 소둔로에서 750℃로 상기 소지철을 열처리하기, 도금 후 하기 표 4에 기재된 조건으로 용융 도금층을 냉각한 것 외에는, 전술한 실험예 1과 동일한 방법으로 열간 프레스 성형용 도금 강판을 제조하였다.
| No. | 도금욕 조성 [wt%] (잔부 불순물) |
도금욕 융점 (Tb) [℃] |
도금욕 온도 [℃] |
편면당 도금 부착량 [g/m2] |
Vc1* [℃/s] |
Vc2* [℃/s] |
|||
| Al | Zn | Si | Fe | ||||||
| 비교예 11 | 77 | 16.5 | 5.7 | 0.7 | 587 | 620 | 94 | 60 | 5 |
| 비교예 12 | 73 | 22.1 | 4.1 | 0.6 | 585 | 620 | 123 | 60 | 5 |
| 비교예 13 | 67 | 27.5 | 4.7 | 0.7 | 567 | 610 | 93 | 50 | 10 |
| 비교예 14 | 72 | 25.4 | 2.0 | 0.8 | 594 | 620 | 102 | 60 | 5 |
| 비교예 15 | 73 | 25.9 | 1.1 | 0.2 | 600 | 630 | 106 | 60 | 10 |
| 비교예 16 | 65 | 29.2 | 5.6 | 0.6 | 555 | 590 | 43 | 30 | 5 |
| 비교예 17 | 65 | 29.5 | 5.0 | 0.7 | 559 | 590 | 61 | 30 | 5 |
| 비교예 18 | 59 | 38.0 | 2.0 | 0.8 | 565 | 600 | 81 | 40 | 5 |
| 발명예 7 | 70 | 22.6 | 6.7 | 0.5 | 563 | 620 | 37 | 60 | 5 |
| 발명예 8 | 69 | 21.5 | 9.3 | 0.2 | 568 | 630 | 37 | 70 | 10 |
| 발명예 9 | 64 | 27.0 | 8.1 | 0.8 | 558 | 600 | 58 | 40 | 5 |
| 발명예 10 | 64 | 27.0 | 8.1 | 0.8 | 558 | 600 | 98 | 80 | 5 |
| 발명예 11 | 61 | 26.1 | 12.5 | 0.6 | 639 | 670 | 60 | 80 | 10 |
| 발명예 12 | 61 | 32.0 | 6.8 | 0.7 | 539 | 590 | 93 | 305 | 5 |
Vc1*: 용융 도금층의 표면 온도를 기준으로, 630~530 ℃인 구간에서 평균 냉각 속도
Vc2*: 용융 도금층의 표면 온도를 기준으로, 530~350℃인 구간에서 평균 냉각 속도
실험예 1과 동일한 방법으로, 각 발명예 및 실시예로부터 얻어지는 열간 프레스 성형용 도금 강판의 도금층 조성을 분석하여 하기 표 5에 나타내었다.
| No. | 도금층 조성 [wt%] | |||||
| Al | Zn | Si | Fe | [Zn]/[Si] | [Al]/[Si] | |
| 비교예 11 | 77.6 | 14.9 | 4.2 | 3.3 | 3.5 | 18.5 |
| 비교예 12 | 69.4 | 24.0 | 3.8 | 2.8 | 6.3 | 18.3 |
| 비교예 13 | 67.4 | 26.3 | 3.6 | 2.7 | 7.3 | 18.7 |
| 비교예 14 | 72.5 | 17.3 | 2.5 | 7.7 | 6.9 | 29.0 |
| 비교예 15 | 73.9 | 17.0 | 1.5 | 6.6 | 11.3 | 49.9 |
| 비교예 16 | 58.1 | 32.3 | 5.9 | 3.7 | 5.5 | 9.8 |
| 비교예 17 | 63.3 | 26.5 | 5.6 | 4.7 | 4.7 | 11.3 |
| 비교예 18 | 54.1 | 35.0 | 2.6 | 8.3 | 13.5 | 20.8 |
| 발명예 7 | 59.5 | 21.9 | 7.4 | 11.2 | 3.0 | 8.0 |
| 발명예 8 | 59.1 | 21.1 | 10.8 | 9.0 | 2.0 | 5.5 |
| 발명예 9 | 60.5 | 22.5 | 10.3 | 6.7 | 2.2 | 5.9 |
| 발명예 10 | 60.4 | 25.9 | 9.9 | 3.8 | 2.6 | 6.1 |
| 발명예 11 | 58.3 | 24.1 | 13.1 | 4.6 | 1.8 | 4.4 |
| 발명예 12 | 55.3 | 31.2 | 7.0 | 6.5 | 4.5 | 7.9 |
이어서, 전술한 각 도금 강판에 대한 두께방향(강판의 압연방향과 수직인 방향을 의미)으로 자른 단면 시편을 만든 후, 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하였다. 이를 통해, 소지철 상에, 도금층이 형성되고, 상기 도금층으로서 소지철 상에 접하는 Fe-Al계 계면 합금층이 형성되고, 상기 Fe-Al계 계면 합금층 상에 Al-Zn 도금층이 형성되는 것을 확인하였다.
또한, 각 도금 강판의 도금층에 대하여, GDS를 이용하여 도금층 전체 두께 t를 기준으로 1/2t인 지점들에서의 Si 평균값을 측정하여, 하기 Sa로 나타내었다. 또한, 각 도금 강판의 두께방향으로의 단면 시편에 대해, 전자 현미경으로 관찰하여 소지철에 인접하여 형성된 Fe-Al계 계면 합금층을 EDS 포인트 분석을 3회 이상 실시하여 측정값의 평균을 하기 Sb로 나타내었다.
또한, 상기 단면 시편에 대하여, 전술한 방법과 동일하게 SEM 및 EDS 포인트 분석을 통해, 도금층의 단위면적 100㎛2당 상기 Al-Zn계 도금층의 평균 Si 함량 대비 Si 함량이 40% 이상 농화된 영역이 존재하는 지 여부(C)를 측정하였다. 또한, 마찬가지로 SEM, EDS를 이용하여, Si를 40~99.9% 포함하는 Si상을 탐지하였고, 도금층의 단면 기준으로, Si상의 면적분율(D)을 측정하였다. 이 때, 상기 D의 값은, 압연 방향으로의 전체 길이 75㎛ 이상 확보된 영역에서 측정하였다. 이러한 측정 값들을 하기 표 6에 나타내었다.
| No. | Sa* | Sb* | Sb/Sa | C* | D* |
| 비교예 11 | 3.4 | 13.0 | 3.8 | Х | - |
| 비교예 12 | 3.2 | 10.4 | 3.2 | Х | - |
| 비교예 13 | 2.8 | 16.4 | 5.8 | Х | - |
| 비교예 14 | 2.2 | 12.7 | 5.9 | Х | - |
| 비교예 15 | 1.0 | 10.3 | 10.0 | Х | - |
| 비교예 16 | 5.1 | 18.0 | 3.5 | Х | - |
| 비교예 17 | 4.9 | 15.8 | 3.2 | Х | - |
| 비교예 18 | 2.2 | 12.4 | 5.6 | Х | - |
| 발명예 7 | 5.9 | 17.6 | 3.0 | ○ | 4 |
| 발명예 8 | 10.3 | 12.0 | 1.2 | ○ | 12 |
| 발명예 9 | 9.6 | 18.1 | 1.9 | ○ | 10 |
| 발명예 10 | 9.5 | 13.0 | 1.4 | ○ | 7 |
| 발명예 11 | 8.6 | 16.7 | 1.9 | ○ | 19 |
| 발명예 12 | 6.3 | 15.4 | 2.4 | ○ | 5 |
Sa*: Al-Zn계 도금층 내 평균 Si 함량 [wt%]
Sb*: Fe-Al계 합금층 내 평균 Si 함량 [wt%]
C*: Al-Zn계 도금층의두께방향(압연방향과 수직인 방향) 단면을 기준으로, 도금층의 단위면적 100㎛2당, 도금층의 평균 Si 함량 대비 Si 함량이 40% 이상 농화된 영역이 존재하는 지 여부 [○/Х]
D*: Al-Zn계 도금층의 두께방향 단면을 기준으로, Si상의 면적분율 [%]
이렇게 얻어진 각 도금 강판에 대하여, 실험예 1과 동일한 방법으로 하기 표 7에 기재된 특성을 평가하였다. 또한, 추가적으로 하기와 같은 기준으로 표면 품질 특성을 더 평가하여 표 7에 나타내었다.
[표면 품질]
시편에 대하여, 육안상 관찰하여 표면 색상차가 있는 지 및 표면에 과다하게 생성된 아연 산화물로 인해 전체적으로 얼룩진 현상이 발견되는 지 여부를 평가하였고, 하기 기준으로 평가하였다.
양호: 표면 색상차 및 표면 얼룩 관찰되지 않음
표면 색상차: 표면에 주위 영역과 색상이 다른 50mm2 이상의 영역이 존재함
표면 얼룩: 표면에 얼룩진 현상이 발견됨
| No. | LME 크랙 | 열간 프레스 성형 후 내식성 |
소지철과 도금층 계면에서의 탈락 발생 여부 | 열간 프레스 성형 후 도금 밀착성 |
표면 품질 |
| 비교예 11 | - | Х | - | Х | 양호 |
| 비교예 12 | - | ○ | - | Х | 양호 |
| 비교예 13 | - | ○ | - | Х | 양호 |
| 비교예 14 | - | Х | 탈락 | Х | 표면 색상차 |
| 비교예 15 | - | Х | 탈락 | Х | 표면 색상차 |
| 비교예 16 | - | ○ | - | Х | 양호 |
| 비교예 17 | - | ○ | - | Х | 양호 |
| 비교예 18 | 발생 | ○ | 탈락 | Х | 표면 얼룩 |
| 발명예 7 | - | ○ | 탈락 | ◎ | 양호 |
| 발명예 8 | - | ○ | 탈락 | ◎ | 양호 |
| 발명예 9 | - | ○ | - | ◎ | 양호 |
| 발명예 10 | - | ○ | - | ◎ | 양호 |
| 발명예 11 | - | ○ | - | ◎ | 양호 |
| 발명예 12 | - | ○ | - | ◎ | 양호 |
상기 표 7에서 볼 수 있듯이, 본 발명에서 규정하는 도금층 조성, 관계식 1, 관계식 2을 충족할 뿐만 아니라, 표 6에서 규정하는 Sb/Sa의 값: 1~3.1, C가 존재하고, D가 3~30% 중 하나 이상을 충족하는 발명예의 경우, LME, 내식성, 도금 밀착성, 표면 품질뿐만 아니라, 표면 특성까지도 매우 우수함을 확인하였다.
특히, 발명예 11로부터 얻어진 도금 강판의 두께방향으로의 단면 시편을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하여 촬영한 사진을 도 1에 나타내었다. 이를 통해, 도금층 내에 도금층의 평균 Si 함량 대비 Si 함량이 40% 이상 농화된 영역이 존재하고, Si 함량이 40% 이상인 Si상이 면적분율로 3~30% 포함하는 점을 확인하였다.
반면, 본 발명에서 규정하는 도금층 조성, 관계식 1, 2와, 표 6에서 규정하는 Sb/Sa의 값: 1~3.1, C가 존재하고, D가 3~30% 중 하나 이상을 충족하지 못하는 비교예들의 경우, 전술한 특성들 중 하나 이상의 특성이 열위함을 확인하였다.
Claims (14)
- 소지철; 및
상기 소지철의 적어도 일면에 구비되고, 중량%로, Zn: 21~34%, Si: 6.3~15%, Fe: 3~13%, 잔부 Al 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 도금층;을 포함하고,
하기 관계식 1 및 2를 충족하고,
상기 도금층은,
Al-Zn계 도금층; 및
상기 Al-Zn계 도금층과 상기 소지철 사이에 구비되는 Fe-Al계 계면 합금층;을 포함하고,
상기 Fe-Al계 계면 합금층 내 평균 Si 함량(Sb)과 상기 Al-Zn계 도금층 내 평균 Si 함량(Sa)의 중량비(Sb/Sa)는 1~3.1인, 열간 프레스 성형용 도금 강판.
[관계식 1]
0.09 ≤ [Zn]/[Si] ≤ 4.8
[관계식 2]
3.6≤ [Al]/[Si] ≤8.5
(상기 관계식 1 및 2에 있어서, 상기 [Zn]은 상기 도금층 내 Zn의 평균 중량% 함량을 나타내고, 상기 [Si]는 상기 도금층 내 Si의 평균 중량% 함량을 나타내고, 상기 [Al]은 상기 도금층 내 Al의 평균 중량% 함량을 나타낸다.)
- 청구항 1에 있어서,
상기 도금층은 중량%로, Zn을 25~34% 포함하는, 열간 프레스 성형용 도금 강판.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 Al-Zn계 도금층에 대한 두께방향으로의 단면을 기준으로, 상기 도금층의 단위면적 100㎛2당 상기 Al-Zn계 도금층의 평균 Si 함량 대비 Si 함량이 40% 이상 농화된 영역을 포함하는, 열간 프레스 성형용 도금 강판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 Al-Zn계 도금층의 두께방향으로의 단면을 기준으로, Si상을 면적분율로, 3~30% 포함하는, 열간 프레스 성형용 도금 강판.
- 청구항 6에 있어서,
상기 Si상은 중량%로, Si를 40~99.9% 포함하는, 열간 프레스 성형용 도금 강판.
- 중량%로, Zn: 21~34%, Si: 6.5~15%, Fe: 2% 이하(0% 포함), 잔부 Al 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1 및 2를 충족하는 도금욕에 소지철을 침지하여, 표면에 용융 도금층이 형성된 강판을 얻는 도금 단계;
상기 도금 단계 이후, 에어 나이프 처리하여 편면당 도금 부착량을 제어하는 단계; 및
상기 도금 부착량이 제어된 강판에 대한 용융 도금층의 표면 온도를 기준으로, 630~530℃인 제1 구간에서 평균 냉각 속도 Vc1이 25~90℃/s이고, 529~350℃인 제2 구간에서 평균 냉각 속도 Vc2가 3~15℃/s를 충족하도록 냉각하는 단계;를 포함하고,
상기 도금욕의 온도는 도금욕 융점(Tb)를 기준으로, Tb+20℃ 내지 Tb+80℃가 되도록 제어하는, 열간 프레스 성형용 도금 강판의 제조방법.
[관계식 1]
0.09 ≤ [Zn]/[Si] ≤ 4.8
[관계식 2]
3.6≤ [Al]/[Si] ≤8.5
(상기 관계식 1 및 2에 있어서, 상기 [Zn]은 상기 용융 도금층 내 Zn의 평균 중량% 함량을 나타내고, 상기 [Si]는 상기 용융 도금층 내 Si의 평균 중량% 함량을 나타내고, 상기 [Al]은 상기 용융 도금층 내 Al의 평균 중량% 함량을 나타낸다.)
- 삭제
- 청구항 8에 있어서,
하기 관계식 3을 충족하는, 열간 프레스 성형용 도금 강판의 제조방법.
[관계식 3]
Vc2 ≤ Vc1/7
- 청구항 8에서,
상기 도금 단계 전에, 온도가 650 내지 850℃이고, 이슬점 온도가 -30~ -60℃이며, 수소의 비율이 0.1~30%인 소둔로에서, 소지철을 열처리하는 단계를 더 포함하는, 열간 프레스 성형용 도금 강판의 제조 방법.
- 삭제
- 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 열간 프레스 성형용 도금 강판을 열간 프레스 성형하여 얻어지는 열간 프레스 성형 부재.
- 청구항 8, 청구항 10 및 청구항 11 중 어느 한 항의 열간 프레스 성형용 도금 강판의 제조방법으로 얻어진 열간 프레스 성형용 도금 강판을 Ac3~950℃의 범위에서 1~1000초간 열처리하는 단계; 및
상기 열처리된 열간 프레스 성형용 도금 강판을 금형을 이용하여 열간 프레스 성형하는, 열간 프레스 성형 부재의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200180064A KR102501440B1 (ko) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200180064A KR102501440B1 (ko) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220089439A KR20220089439A (ko) | 2022-06-28 |
| KR102501440B1 true KR102501440B1 (ko) | 2023-02-20 |
Family
ID=82268372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200180064A KR102501440B1 (ko) | 2020-12-21 | 2020-12-21 | 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102501440B1 (ko) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023149586A1 (ko) * | 2022-02-03 | 2023-08-10 | 주식회사 포스코 | 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법 |
| KR20240048616A (ko) * | 2022-10-06 | 2024-04-16 | 주식회사 포스코 | 내금형소착성이 우수한 알루미늄 도금강판, 이를 이용한 열간 성형 부재 및 이들의 제조방법 |
| KR20240087218A (ko) * | 2022-12-12 | 2024-06-19 | 주식회사 포스코 | 도금강판 및 그 제조방법 |
| KR20240094462A (ko) * | 2022-12-16 | 2024-06-25 | 주식회사 포스코 | 도금강판 및 그 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101639843B1 (ko) * | 2013-12-24 | 2016-07-14 | 주식회사 포스코 | 열간 프레스 성형용 도금강판 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2780984B1 (fr) | 1998-07-09 | 2001-06-22 | Lorraine Laminage | Tole d'acier laminee a chaud et a froid revetue et comportant une tres haute resistance apres traitement thermique |
| KR102153164B1 (ko) * | 2017-12-26 | 2020-09-07 | 주식회사 포스코 | 열간 프레스 성형용 도금강판 및 이를 이용한 성형부재 |
| KR102354447B1 (ko) * | 2018-09-27 | 2022-03-21 | 주식회사 포스코 | 용접액화취성에 대한 저항성과 도금밀착성이 우수한 고내식 도금강판 |
-
2020
- 2020-12-21 KR KR1020200180064A patent/KR102501440B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101639843B1 (ko) * | 2013-12-24 | 2016-07-14 | 주식회사 포스코 | 열간 프레스 성형용 도금강판 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220089439A (ko) | 2022-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102501440B1 (ko) | 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법 | |
| TWI589709B (zh) | 熔融鍍鋅鋼板 | |
| KR102301116B1 (ko) | 부식에 대한 보호를 제공하는 금속성 코팅이 제공된 강 부품의 제조 방법, 및 강 부품 | |
| KR101849480B1 (ko) | 자동차 부품 및 자동차 부품의 제조 방법 | |
| TWI521091B (zh) | Hot-pressing method for hot-pressing plated steel sheet, plated steel sheet and automobile parts | |
| EP3733922A1 (en) | Plating steel sheet for hot press forming, forming member using same, and manufacturing method therefor | |
| KR101858863B1 (ko) | 내식성 및 가공성이 우수한 용융 알루미늄계 도금강재 | |
| EP2944705B1 (en) | Alloyed hot-dip galvanized steel plate and manufacturing method therefor | |
| KR102031465B1 (ko) | 가공 후 내식성 우수한 아연합금도금강재 및 그 제조방법 | |
| TW201903166A (zh) | 熱壓印構件 | |
| JP2011137210A (ja) | ホットスタンプ用鋼板及びその製造方法 | |
| KR101825857B1 (ko) | 소부 경화형 용융 아연 도금 강판 | |
| KR20070112874A (ko) | 합금화 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법 | |
| US20240052471A1 (en) | Plated steel sheet having excellent sealer adhesion and method for manufacturing same | |
| JP4506128B2 (ja) | 熱間プレス成形品およびその製造方法 | |
| KR20200066239A (ko) | 내식성 및 용접성이 우수한 열간 프레스용 알루미늄-철계 도금 강판 및 그 제조방법 | |
| WO2022039275A1 (ja) | ホットスタンプ部品 | |
| CN113994016A (zh) | 由设有腐蚀保护涂层的扁钢产品制造板材构件的方法 | |
| JP7393553B2 (ja) | 加工性及び耐食性に優れたアルミニウム系合金めっき鋼板及びこの製造方法 | |
| JP2006336097A (ja) | 焼付硬化性に優れた合金化溶融亜鉛めっき用鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板 | |
| KR102311503B1 (ko) | 가공성 및 내식성이 우수한 알루미늄계 합금 도금강판 및 이의 제조방법 | |
| CN118696145A (zh) | 表面质量优异的热压成型用镀覆钢板及其制造方法 | |
| JP2017048452A (ja) | 耐糸錆性、塗装焼付け硬化性及び加工性に優れた自動車ボディパネル用アルミニウム合金板及びその製造方法、ならびに、これを用いた自動車ボディパネル及びその製造方法 | |
| KR102453006B1 (ko) | 도금성이 우수한 고강도 용융아연도금강판 및 그 제조방법 | |
| JP5092858B2 (ja) | 溶融亜鉛めっき用鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |