CN114761603B - 加工性和耐蚀性优异的铝基合金镀覆钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种加工性和耐蚀性优异的铝基合金镀覆钢板及其制造方法，更详细地，涉及一种抑制热成型时产生的微裂纹的发生且粘连性和耐蚀性优异的铝合金镀覆钢板及其制造方法。

Description

加工性和耐蚀性优异的铝基合金镀覆钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种加工性和耐蚀性优异的铝基合金镀覆钢板及其制造方法。
背景技术
以往，为了热成型而使用镀铝(Al)钢板或镀锌(Zn)钢板，但存在产生微裂纹的问题，或者由于热处理时形成的合金相，还存在耐蚀性变差的问题。此外，存在热成型时镀层发生液化而熔合在辊的问题，无法迅速升温至900℃，因此还存在生产性降低的问题。此外，镀铝钢板的情况下，没有铝的牺牲防蚀性，因此加工后的耐蚀性可能成为问题。
为了改善这种耐蚀性和热成型性，以往公开了一种在镀浴中添加4％以下的Si，在700℃的合金化温度和20秒的合金化时间下使镀层合金化的铝合金化镀覆钢板。
但是，在上述条件下，需要20秒的长时间的合金化时间，因此难以在实际的产线上进行合金化处理，并且存在合金化后需要强冷的问题。此外，随着Si含量减少，镀浴温度非常高至700℃左右，因此存在浸入镀浴中的导辊等构造物的耐久性显著降低的问题。
(专利文献1)韩国专利公开公报1997-0043250号
发明内容
要解决的技术问题
根据本发明的一个方面，提供一种抑制热成型时产生的微裂纹且粘连性和耐蚀性优异的铝基合金镀覆钢板及其制造方法。
本发明的技术问题并不限于上述内容。本发明所属技术领域的技术人员基于本发明说明书全文可以容易地理解本发明的附加技术问题。
技术方案
本发明的一个方面，提供一种铝基合金镀覆钢板，其包括：基础钢板；以及单层的合金化镀层，其形成在所述基础钢板上，以重量％计，所述合金化镀层包含：Fe：35-50％、Zn：1-20％、Mn：5％以下、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质，将所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到合金化镀层的最底端线的距离设为t时，在所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比为30％以上。
另外，本发明的另一个方面提供一种铝基合金镀覆钢板，其包括：基础钢板；合金化镀层，其形成在所述基础钢板上，所述合金化镀层包括：第一合金化镀层，以重量％计，所述第一合金化镀层包含：Fe：35-50％、Zn：1-20％、Mn：5％以下、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质；以及第二合金化镀层，以重量％计，所述第二合金化镀层包含：Fe：30-40％、Zn：1-22％、Mn：2％以下、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质，其中，将所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到合金化镀层的最底端线的距离设为t时，在所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比为30％以上。
本发明的另一个方面提供一种制造铝基镀覆钢板的方法，其为制造用于热压成型的铝基镀覆钢板的方法，包括以下步骤：准备基础钢板；将所述基础钢板浸入铝镀浴中以获得镀铝钢板，以重量％计，所述铝镀浴包含：Zn：3-30％、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质；冷却步骤，镀铝后向所述镀铝钢板供应加热至200-300℃的空气以在镀铝钢板的表面形成氧化膜；以及所述冷却后连续地通过在线(on-line)合金化来获得铝基镀覆钢板，所述在线合金化是在650-750℃的加热温度范围内保持1-20秒以进行热处理。
此外，本发明的另一个方面提供一种热成型部件，其通过将上述铝基合金镀覆钢板进行热压成型而获得。
有益效果
根据本发明，可以有效地提供一种抑制热成型时产生的微裂纹且提高粘连性和耐蚀性的铝基合金镀覆钢板以及利用该铝基合金镀覆钢板的热成型部件。
附图说明
图1是示出呈现本发明的一个方面的制造方法的制造装置的示意图。
图2是示出用扫描电子显微镜(SEM)观察对应于现有技术的添加7％左右的Si且不添加Zn的铝基合金镀覆钢板的截面的照片。
图3是示出用扫描电子显微镜(SEM)观察发明例1中制造的铝基合金镀覆钢板的截面的照片。
图4是示出用扫描电子显微镜(SEM)观察发明例6中制造的铝基合金镀覆钢板的截面的照片。
最佳实施方式
以下，对本发明进行详细说明。首先，对本发明的一个方面的铝基合金镀覆钢板进行详细说明。
根据现有技术制造的铝基合金镀覆钢板的热成型性差，在热成型过程中产生微裂纹或者在热成型中发生辊的熔合，并且存在镀覆钢板的耐蚀性不足的问题。
为了解决这种问题，以往为了改善耐蚀性和热成型性，在镀浴中添加4％以下的Si。但是，如上述在Al镀浴中添加少量的Si时，Fe-Al合金相中包含Si，因此抑制Fe的扩散，存在无法在20秒以下的短时间内完成合金化的问题，而且由于镀浴的温度过高，而无法解决构造物的耐久性降低等问题。
因此，本发明人为了解决如上所述的现有技术的问题而进行深入分析的结果，发现以合金化镀层的表面和与母材侧相接的最底端的距离成为特定点的线作为基准，通过确保特定量以上的基础钢板的区域在上侧所占的面积时，可以解决上述现有技术的问题，从而完成了本发明。
具体地，本发明的铝基合金镀覆钢板包括合金化镀层为单层或两层的情况，下面分别说明各情况。
[合金化镀层为单层的情况]
本发明的一个方面，提供一种铝基合金镀覆钢板，其包括：基础钢板；和单层的合金化镀层，其形成在所述基础钢板上，以重量％计，所述合金化镀层包含：Fe：35-50％、Zn：1-20％、Mn：5％以下、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质，将所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到合金化镀层的最底端线的距离设为t时，在所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比为30％以上。
本发明的一个方面的铝基合金镀覆钢板可以包括基础钢板和形成在基础钢板上的单层或两层的合金化镀层(第一合金化镀层和第二合金化镀层)，所述单层或两层的合金化镀层可以形成在基础钢板的一面或两面。
另外，根据本发明的一个方面，将基础钢板浸入铝镀浴中以进行镀覆后经过合金化热处理的过程时，基础钢板的Fe和/或Mn扩散到镀层中。这种扩散的结果，镀层中发生合金化，由此在基础钢板上形成具有特定组成的单层或两层的合金化镀层。
下面，首先对本发明的一个方面的铝基合金镀覆钢板形成单层合金化镀层的情况进行说明。
即，当本发明的一个方面的合金化镀层为单层时，以重量％计，所述合金化镀层可以具有包含Fe：35-50％、Zn：1-20％、Mn：5％以下(包括0％)、Si：小于0.1％(包括0％)、余量的Al和其它不可避免的杂质的组成。
或者，根据本发明的一个方面，当合金化镀层为单层时，以重量％计，合金化镀层的组成可以由Fe：35-50％、Zn：1-20％、Mn：5％以下(包括0％)、Si：小于0.1％(包括0％)、余量的Al和其它不可避免的杂质组成。
本发明的一个方面的单层的合金化镀层中，所述Zn不仅提高镀覆钢板的粘连性和耐蚀性，而且起到提高合金化处理之后的合金化镀层的粘附性的作用。因此，本发明的镀覆钢板中合金化镀层中的Zn含量优选为1-20％。在本发明中，当所述合金化镀层中的Zn含量小于1％时，不能期待提高粘连性和耐蚀性的效果，当所述合金化镀层中的Zn含量超过20％时，存在合金化处理后的镀层的粘附性降低的问题。
另外，根据本发明的一个方面，在所述单层的合金化镀层中，所述Zn含量的下限优选可以为5％，更优选可以为10％。此外，所述Zn含量的上限优选可以为18％，更优选可以为15％。
此外，根据本发明的一个方面，在所述单层的合金化镀层中，所述Mn含量可以为5％以下，并且可以包括0％的情况。即，本发明中，合金化镀层中存在的Mn是基础钢板中存在的Mn通过合金化处理而引入的，因此对Mn含量的下限不作特别限定。但是，在确保镀覆性以抑制未镀覆的发生的方面，Mn含量的上限优选为5％以下。另外，更优选地，在所述单层的合金化镀层中，Mn含量可以为2-5％。
此外，根据本发明的一个方面，在所述单层的合金化镀层中，所述Si含量可以小于0.1％，并且包括0％的情况。即，在本发明中，热浸镀浴中可以包含小于0.1％的Si等元素作为附加的元素，也可以不包含Si，因此不单独限定Si含量的下限。另外，为了确保上述加工时的抗裂纹性方面，所述Si含量优选小于0.1％。另外，更优选地所述单层的合金化镀层中Si含量的上限可以为0.09％(即，0.09％以下)。
此外，根据本发明的一个方面，通过上述合金化处理的Fe和/或Mn的扩散，在单层的合金化镀层中，Al的含量为40-60％，Fe的含量优选为35-50％。通过满足上述组成，可以确保本发明中所期望的粘连性、耐蚀性，而且还可以确保镀层的粘附性。
另外，根据本发明的一个方面，在上述单层的合金化镀层中，在确保镀覆粘附性的方面，Al含量更优选为43-60％。
此外，根据本发明的一个方面，所述单层的合金化镀层的厚度可以为5-25μm。当所述合金化镀层的厚度为5μm以上时，可以确保耐蚀性，当所述合金化镀层的厚度为25μm以下时，可以确保焊接性。因此，在本发明中合金化镀层的厚度优选为5-25μm，更优选地，所述合金化镀层的下限可以为10μm，所述合金化镀层的上限可以为20μm。
另外，根据本发明的一个方面，所述单层的合金化镀层通过上述制造过程中的镀覆后的合金化处理，基础钢板的Fe和/或Mn扩散到Al和Zn的含量高的铝镀层，其结果可以形成主要由Fe和Al的金属间化合物组成的合金化镀层。
具体地，根据本发明的一个方面，当上述合金化镀层为单层时，主要形成合金化镀层的Fe-Al基金属间化合物的合金相优选为Fe2Al5。即，所述单层的合金化镀层可以包含80％以上的Fe2Al5的合金相，更优选地可以包含90％以上的Fe2Al5的合金相。因此，所述单层的合金化镀层可以形成为基于Fe2Al5(即，80％以上为Fe2Al5)的固溶有Zn、Mn和/或Si等的合金相。
在本说明书中，由所述合金相组成是涵盖还可以包含其它不可避免的杂质的情况，在不损害本发明的目的的范围内可以包含其它成分的情况。
另外，作为合金化镀层形成为单层的情况，本发明的铝基合金镀覆钢板中，将所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到合金化镀层的最底端线的距离设为t时，在所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比(As)为30％以上。
在本说明书中，所述合金化镀层的最底端线是指沿与钢板的厚度方向垂直的方向绘制合金化镀层的最底端的线。此外，根据本发明的一个方面，所述最底端线可以是指绘制成与所述表面粗糙度中心线水平的线。
具体地，图4中示出本发明的合金化镀层形成为单层的情况，如图4所示，单层的合金化镀层中合金化镀层和基础钢板的界面形成为锯齿形，使得在所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比(As)为30％以上。
本发明的一个方面的合金化镀层通过将与作为母材的基础钢板的界面形成为如上所述的锯齿形，可以抑制加工时产生的裂纹，从而可以确保优异的抗裂纹性。
此时，当所述合金化镀层为单层时，As值越大，加工时抗裂纹性的效果越优异，因此可以不单独限定As值的上限。但是，所述As值的上限更优选可以为80％(最优选为60％)。
在本发明中，在基础钢板上形成合金化镀层是指与基础钢板相接地形成合金化镀层。此外，在本发明中，合金化镀层形成为单层是指形成单层的合金化镀层，而并不是指不能在所述合金化镀层上设置其它层。
[合金化镀层为两层的情况]
另外，下面，首先对本发明的另一个方面的铝合金镀覆钢板形成两层合金化镀层的情况进行说明。
具体地，本发明的另一个方面提供一种铝基合金镀覆钢板，其包括：基础钢板；合金化镀层，其形成在所述基础钢板上，所述合金化镀层包括：第一合金化镀层，以重量％计，所述第一合金化镀层包含：Fe：35-50％、Zn：1-20％、Mn：5％以下、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质；以及第二合金化镀层，以重量％计，所述第二合金化镀层包含：Fe：30-40％、Zn：1-22％、Mn：2％以下、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质，其中，将所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到合金化镀层的最底端线的距离设为t时，在所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比为30％以上。
作为所述合金化镀层为两层的情况，除了形成第一合金化镀层和第二合金化镀层之外，可以相同地应用对设置上述单层的合金化镀层的情况的说明。
根据本发明的一个方面，当合金化镀层形成为包括第一合金化镀层和第二合金化镀层的两层时，以重量％计，所述第一合金化镀层包含：Fe：35-50％、Zn：1-20％、Mn：5％以下(包括0％)、Si：小于0.1％(包括0％)、余量的Al和其它不可避免的杂质，以重量％计，所述第二合金化镀层具有包含Fe：30-40％、Zn：1-22％、Mn：2％以下(包括0％)、Si：小于0.1％(包括0％)、余量的Al和其它不可避免的杂质的组成。
具体地，根据本发明的一个方面，所述第一合金化镀层是形成在所述基础钢板上的合金化镀层，以重量％计，包含Fe：35-50％、Zn：1-20％和Mn：5％以下(包括0％)、Si：小于0.1％(包括0％)、余量的Al，除此之外可以包含其它不可避免的杂质和在不损害本发明的目的的范围内的其它元素。或者，根据本发明的一个方面，以重量％计，所述第一合金化镀层可以由Fe：35-50％、Zn：1-20％、Mn：5％以下、Si：小于0.1％(包括0％)、余量的Al和其它不可避免的杂质组成。此外，根据本发明的一个方面，在所述第一合金化镀层中，以重量％计，Al含量可以为40-60％，更优选可以为43-60％。另外，在所述第一合金化镀层中，通过满足所述Al含量，可以容易地确保所期望的粘连性、耐蚀性和镀层的粘附性。
同样地，根据本发明的一个方面，在所述第一合金化镀层中，以重量％计，Fe含量优选为35-50％，在第一合金化镀层中，通过满足所述Fe含量，可以容易地确保所期望的粘连性、耐蚀性和镀层的粘附性。
根据本发明的一个方面，所述第二合金化镀层形成在所述第一合金化镀层上，并且是与所述第一合金化镀层相区分的合金化镀层，以重量％计，所述第二合金化镀层包含：Fe：30-40％、Zn：1-22％、Mn：2％以下(包括0％)、Si：小于0.1％(包括0％)和余量的Al，除此之外可以包含其它不可避免的杂质和在不损害本发明的目的的范围内的其它元素。或者，根据本发明的一个方面，以重量％计，所述第二合金化镀层可以由Fe：30-40％、Zn：1-22％、Mn：2％以下(包括0％)、Si：小于0.1％(包括0％)、余量的Al和其它不可避免的杂质组成。
此外，根据本发明的一个方面，在所述第二合金化镀层中，以重量％计，Al含量可以为40-65％，优选可以为44-65％，更优选可以为44-60％。另外，在所述第二合金化镀层中，通过满足所述Al含量，可以容易地确保所期望的粘连性、耐蚀性和镀层的粘附性。
此外，根据本发明的一个方面，在所述第二合金化镀层中，以重量％计，Fe含量优选为30-40％，更优选为32-40％。在第二合金化镀层中，通过满足所述Fe含量，可以容易地确保所期望的粘连性、耐蚀性和镀层的粘附性。
即，根据本发明的一个方面，第一合金化镀层和第二合金化镀层通过具有上述特定的组成，不仅可以提高镀覆钢板的粘连性和耐蚀性，还可以发挥称为合金化处理后的镀层的粘附性的本发明所期望的效果。因此，作为上述的第一合金化镀层和第二合金化镀层的组成，当不能满足任一种成分含量的情况下，不能期待根据本发明的优异的粘连性、耐蚀性和粘附性的效果。
此外，根据本发明的一个方面，在所述第一合金化镀层和第二合金化镀层中，所述Si含量可以小于0.1％，并且包括0％的情况。即，在本发明中，在热浸镀浴中作为附加的元素可以包含小于0.1％的Si等元素，也可以不包含Si，因此不单独限定Si含量的下限。另外，在确保上述加工时的抗裂纹性的方面，所述Si含量优选小于0.1％。另外，更优选地，在所述单层的合金化镀层中，Si含量的上限可以为0.09％(即，0.09％以下)。
特别地，根据本发明的一个方面，在所述第一合金化镀层和第二合金化镀层中，Zn不仅提高镀覆钢板的粘连性和耐蚀性，而且起到提高合金化处理后的镀层的粘附性的重要的作用。因此，在本发明的镀覆钢板中，优选地，所述第一合金化镀层中的Zn含量为1-20％，第二合金化镀层中的Zn含量为1-22％。在本发明中，当不满足所述第一合金化镀层和所述第二合金化镀层中的Zn含量的下限时，不能期待提高粘连性和耐蚀性的效果。此外，当不满足所述第一合金化镀层和所述第二合金化镀层中的Zn含量的上限时，存在合金化处理后的镀层的粘附性降低的问题。
根据本发明的一个方面，更优选地，所述第一合金化镀层中的Zn含量为1-20％，第二合金化镀层中的Zn含量为1.5-22％。
此外，根据本发明的一个方面，所述第二合金化镀层中的Zn含量可以大于所述第一合金化镀层中的Zn含量，这是因为，在将基础钢板浸入镀浴后，经过冷却和合金化处理过程时，基础钢板中的Fe扩散的结果，离基础钢板远的第二合金化镀层中富集Zn。
此外，根据本发明的一个方面，所述第一合金化镀层中的Mn含量可以大于所述第二合金化镀层中的Mn含量。此外，根据本发明的一个方面，所述第一合金化镀层中的Fe含量可以大于所述第二合金化镀层中的Fe含量。
根据本发明的一个方面，在上述制造过程中，将基础钢板浸入铝镀浴中而进行镀覆后，通过合金化热处理，基础钢板的Fe和/或Mn扩散到铝镀层，其结果形成主要由Fe和Al的金属间化合物组成的第一合金化镀层和第二合金化镀层。
另外，尽管不限于此，根据本发明的一个方面，优选地，所述第一合金化镀层可以主要包含Fe2Al5的合金相，所述第二合金化镀层可以主要包含FeAl3的合金相。具体地，根据本发明的一个方面，所述第一合金化镀层可以包含80％以上的Fe2Al5的合金相，所述第二合金化镀层可以包含80％以上的FeAl3的合金相。
此外，根据本发明的一个方面，所述第一合金化镀层可以包含90％以上的Fe2Al5的合金相，所述第二合金化镀层可以包含90％以上的FeAl3的合金相。
此外，根据本发明的一个方面，所述第一合金化镀层可以形成为基于Fe2Al5(即，80％以上为Fe2Al5)的固溶有Zn、Mn和/或Si等的合金相，所述第二合金化镀层可以形成为基于FeAl3(即，80％以上为FeAl3)的固溶有Zn、Mn和/或Si等的合金相。
即，在本说明书中，由所述合金相组成是涵盖还可以包含其它不可避免的杂质的情况，在不损害本发明的目的的范围内可以包含其它成分的情况。
另外，作为合金化镀层形成为两层的情况，本发明的铝基合金镀覆钢板中，将所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到合金化镀层的最底端线的距离设为t时，在所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比(As)为30％以上。
在本说明书中，所述合金化镀层的最底端线是指沿与钢板的厚度方向垂直的方向绘制合金化镀层的最底端的线。此外，根据本发明的一个方面，所述合金化镀层的最底端线可以是指绘制成与所述表面粗糙度中心线水平的线。
具体地，图3中示出本发明的合金化镀层形成为两层的情况，如图3所示，合金化镀层和基础钢板的界面形成为锯齿形，使得在所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比(As)为30％以上。
本发明的一个方面的合金化镀层通过将与作为母材的基础钢板的界面形成为如上所述的锯齿形，可以抑制加工时产生的裂纹，从而可以确保优异的抗裂纹性。
此时，所述As值越大，加工时抗裂纹性的效果越优异，因此可以不单独限定As值的上限。但是，所述As值的上限更优选可以为80％。
另外，当所述合金化镀层形成为两层时，上述合金化镀层与基础钢板的界面是指由于第一合金化镀层形成在作为母材的基础钢板上，因此具体地可以是指第一合金化镀层与基础钢板的界面。
此外，根据本发明的一个方面，所述第一合金化镀层的厚度可以为1-25μm，所述第二合金化镀层的厚度可以为3-20μm。根据本发明的一个方面，通过使所述第一合金化镀层的厚度为1μm以上，发挥耐蚀性的效果，通过使所述第一合金化镀层的厚度为25μm以下，可以确保粘附性。此外，通过使所述第二合金化镀层的厚度为3μm以上，可以发挥耐蚀性的效果，通过使所述第二合金化镀层的厚度为25μm以下，可以确保粘附性。
另外，在本发明中，在第一合金化镀层上形成第二合金化镀层是指在第一合金化镀层上相接地形成第二合金化镀层。
此外，根据本发明的一个方面，当合金化镀层形成为一层或两层时，铝基镀覆钢板中包括的基础钢板是用于热压成型的钢板，只要用于热压成型，则可以不作特别限定。
但是，列举一个非限制性的实例，可以使用包含1-25％的范围的Mn的钢板作为基础钢板。或者，更优选地，以重量％计，基础钢板可以使用具有包含C：0.05-0.3％、Si：0.1-1.5％、Mn：0.5-8％、B：50ppm以下、余量的Fe和其它不可避免的杂质的组成的基础钢板。
即，根据本发明，可以提供一种镀覆钢板，其可以抑制热成型时发生的附着在冲压模具(die)或辊上的镀层的粘连的同时，具有优异的耐蚀性和镀层的粘附性。
[制造铝基合金镀覆钢板的方法]
以下，如下说明对制造本发明的一个方面的用于热压成型的铝基合金镀覆钢板的方法的一个实例。但是，下述的制造用于热压成型的铝基合金镀覆钢板的方法是一种示例，本发明的用于热压成型的铝基合金镀覆钢板并非必须通过本制造方法制造。
本发明的另一个方面提供一种制造铝基镀覆钢板的方法，其为制造用于热压成型的铝基镀覆钢板的方法，包括以下步骤：准备基础钢板；将所述基础钢板浸入铝镀浴中以获得镀铝钢板，以重量％计，所述铝镀浴包含：Zn：3-30％、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质；冷却步骤，镀铝后向所述镀铝钢板供应加热至200-300℃的空气以在镀铝钢板的表面形成氧化膜；以及所述冷却后连续地通过在线合金化来获得铝基镀覆钢板，所述在线合金化是在650-750℃的加热温度范围内保持1-20秒以进行热处理。
首先，为了制造铝合金镀覆钢板，准备基础钢板。对于所述基础钢板，可以相同地应用上述说明。
接着，本发明的一个方面的铝基镀覆钢板可以通过以下方法获得：利用铝镀浴，在基础钢板的表面进行热浸镀铝，以重量％计，所述铝镀浴包含：Zn：3-30％、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质，并且在镀覆工艺后连续地进行冷却后接着进行立即进行热处理的在线合金化处理。
具体地，通过将基础钢板浸入热浸镀铝浴来进行镀覆。另外，根据本发明的一个方面，所述镀浴可以是包含Zn：3-30％、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质的组成的铝合金热浸镀浴，所述镀浴更优选可以包含Zn：3-30％、Si：小于0.1％和Al：70-97％，除此之外还可以包含其它不可避免的杂质。
此外，根据本发明的一个方面，在不损害本发明的目的的范围内，所述铝镀浴中还可以添加附加的元素。
此外，根据本发明的一个方面，所述铝合金热浸镀浴可以由Zn：3-30％、Si：小于0.1％、Al：70-97％和其它不可避免的杂质组成。
根据本发明的一个方面，以重量％计，所述铝镀浴中添加的Zn的添加量优选为3-30％。当所述Zn含量超过30％时，镀浴产生大量灰分(ash)，因此由于粉尘等的产生而发生作业性降低的问题。此外，当所述Zn含量小于3％时，镀浴的熔点不会大幅降低，合金化时因Zn的蒸发而镀层中不残留Zn，从而不能获得耐蚀性的提高。
但是，为了进一步极大化本发明的效果，所述Zn含量的下限优选为5％，更优选为10％。同样地，为了进一步极大化本发明的效果，所述Zn含量的上限优选为25％，更优选为20％。
另外，根据本发明的一个方面，优选将所述镀浴的温度控制为比镀浴的熔点(Tb)高20-50℃左右(即，Tb+20℃至Tb+50℃的范围)。通过将所述镀浴的温度控制在Tb+20℃以上，可以控制镀浴的流动性引起的镀覆附着量，通过将所述镀浴的温度控制在Tb+50℃以下，可以防止镀浴中的构造物的浸蚀。
此外，根据本发明的一个方面，所述镀覆时的每单面的镀覆量(镀层的每单面的附着量)可以为20-100g/m2，这可以通过将基础钢板浸入热浸镀铝浴后应用空气擦拭(airwipping)工艺来控制。当所述镀覆时的每单面的镀覆量为20g/m2以上时，发挥耐蚀性效果，当所述镀覆时的每单面的镀覆量为100g/m2以下时，可以发挥确保粘附性的效果。
接着，在镀铝后，可以向所述镀铝钢板供应加热至200-300℃的空气并进行冷却，使得在镀铝钢板的表面形成氧化膜。这种冷却步骤在本发明中是形成均匀的合金层的方法而重要。即，在冷却时通过向镀铝钢板供应加热至200-300℃的空气并使其暴露，因此在镀铝钢板的表面形成氧化膜(铝氧化膜；AlOx)。
根据本发明的一个方面，如上所述，在合金化处理之前，相对于热浸镀铝层的总厚度，可以在镀铝钢板的表面形成10％以上(更优选为10％以上且20％以下)的氧化膜。如上所述，通过形成10％以上的氧化膜，可以防止镀层中包含的Zn在合金化处理过程中挥发，由此可以确保优异的粘连性、耐蚀性和镀层的粘附性。
接着，在上述冷却后可以进行立即连续地进行热处理的在线合金化处理。通过这种合金化热处理，基础钢板的Fe和/或Mn扩散到铝镀层，由此可以实现镀层的合金化。
具体地，在本发明中，所述合金化热处理温度可以为650-750℃的范围，保持时间可以为1-20秒。
如图1中示出的示意图所示，本发明中在线合金化处理表示热浸镀铝后通过升温进行热处理的工艺。在本发明的在线合金化热处理方法中，热浸镀铝后，在镀层被冷却而凝固之前开始用于合金化的热处理，因此可以在短时间内进行合金化。在现有已知的镀铝钢板的镀层成分体系中，由于合金化速度慢，不能在短时间内完成充分的合金化，因此难以应用镀覆后立即进行热处理的在线合金化方法。但是，在本发明中，通过控制影响合金化速度的镀浴的组成和制造条件等，在1-20秒的较短的热处理时间下也可以实现铝镀层的合金化。
另外，所述合金化热处理温度以待热处理的钢板的表面温度为基准，当所述热处理温度低于650℃时，可能发生镀层的合金化不充分的问题，另一方面，当所述热处理温度超过750℃时，镀覆钢板的冷却发生问题，因此存在镀覆粘附性变差的问题。
另外，根据本发明的一个方面，通过调节合金化热处理温度，改变合金化镀层的组成，当合金化热处理温度为650-680℃时，合金化镀层形成为两层(对应上述第一合金化镀层和第二合金化镀层)，但在680-750℃下合金化镀层形成为单层。
此外，根据本发明的一个方面，所述合金化热处理时的保持时间可以在1-20秒范围内进行。本发明中保持时间是指在钢板保持所述加热温度(包括±10℃的偏差)的时间。通过使所述保持时间为1秒以上，从而可以进行充分的合金化，通过使所述保持时间为20秒以下，从而具有确保生产性的效果。
根据本发明的一个方面，为了进一步提高本发明的效果，所述合金化热处理时保持时间的下限可以为1秒，更优选可以为3秒。同样地，所述合金化热处理时保持时间的上限可以为20秒，更优选可以为10秒。
如上所述，在现有技术中，由于包含Si而抑制Fe的扩散，因此不能在20秒以下的短时间内进行合金化，但根据本发明，通过控制镀浴的组成和合金化热处理时的条件，可以在20秒以下的较短的时间内实现合金化。
另外，本发明的一个方面的制造铝合金镀覆钢板的方法还可以包括在所述合金化处理后进行冷却的步骤。
根据本发明的一个方面，所述冷却可以以15-25℃/秒的平均冷却速度将从合金化处理排出的钢板冷却至300℃以下。另外，所述冷却可以是空冷(air cooling)、快速冷却(喷雾冷却(mist cooling))，根据本发明的一个方面，最优选地，所述冷却可以是空冷和快速冷却(快速冷却)。根据本发明的一个方面，通过使所述平均冷却速度为15℃/秒以上，将钢板的温度冷却至300℃以下，从而可以防止吸附在辊的问题，通过使所述平均冷却速度为25℃/秒以下，发挥可以提高操作速度的效果。
此外，根据本发明的一个方面，所述冷却可以进行6-30秒，通过将所述冷却时间设为6秒以上，发挥可以冷却至期望的钢板温度的效果，通过将所述冷却时间设为30秒以下，可以发挥最大化生产性的同时可以将钢板温度冷却至期望的温度的效果。
另外，根据本发明的一个方面，通过本发明制造的镀覆钢板中，合金化镀层中的Fe含量可以由以下关系式1表示，通过将合金化中的热处理温度和镀浴中的Zn含量控制在适当范围，可以容易地发挥优异的粘连性、耐蚀性和/或镀层粘附性的效果。
[关系式1]
150-0.4×[T]+3.3×10-4×[T]2-0.38×[Zn重量％]≤[Fe重量％]≤180-0.4×[T]+3.3×10-4×[T]2-0.38×[Zn重量％]
(所述关系式1中，[T]表示合金化热处理温度(℃)，[Zn重量％]表示镀浴中的Zn重量％含量，[Fe重量％]表示合金化镀层中的Fe重量％含量。)
另外，本发明的另一个方面提供一种将上述铝合金镀覆钢板进行热压成型而获得的热成型部件。
所述热压成型可以利用本技术领域中通常利用的方法。例如，可以在800-950℃的温度范围内对镀覆钢板进行加热3-10分钟，然后利用冲压机(press)将经过加热的所述钢板热成型为期望的形状，但并不限于此。
此外，所述热压成型部件的基础钢板的组成可以与上述基础钢板的组成相同。
具体实施方式
以下，通过实施例对本发明进行更具体的说明。但是，需要注意的是，下述实施例仅仅是用于例示并具体化本发明，并不是用于限制本发明的权利范围。这是因为本发明的权利范围是由权利要求书中记载的内容和由此合理推导的内容所决定。
(实验例1)
首先，准备具有下表1的组成的厚度为1.2mm的热压成型用冷轧钢板作为基础钢板，然后将基础钢板浸渍并进行超声波洗涤，从而去除存在于表面的轧制油等物质。
之后，将其在保持还原性气氛的炉(Furnace)中，在800℃的退火温度、50秒的退火时间下进行热处理，然后在下表2中所示的镀浴组成和镀浴温度条件下将所述基础钢板浸入镀浴中并进行镀铝。浸入所述镀浴时，浸入温度保持与镀浴的温度相同的温度，并且将镀浴的温度保持在相对于各镀覆成分体系的熔点(Tb)整体提升40℃的温度。利用空气擦拭，将单面镀覆量保持为恒定的60g/m2，以用于比较合金化。
接着，向所述镀铝钢板供应加热至200-300℃的空气以冷却经镀铝的钢板，之后，以表2中所示的合金化热处理条件进行合金化热处理，并通过空冷将其冷却，从而制造铝合金镀覆钢板。
[表1]
元素 C Si Mn Al Ti B Fe
含量(％) 0.22 0.25 1.3 0.03 0.03 25ppm 余量(bal.)
[表2]
/>
[表3]
As*：将合金化镀层的表面粗糙度中心线到合金化镀层的最底端线的距离设为t时，在所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比[％]
另外，在通过上述方法制造的铝合金镀覆钢板中，将合金化镀层为单层的情况或两层的情况时的第一合金化镀层和第二合金化镀层中的各成分含量和厚度进行测量，并示于所述表3中。所述镀层中的成分通过能量色散谱(Energy Dispersive Spectroscopy，EDS)的方法的点分析进行测量，厚度是用电子显微镜测量截面的厚度。
此外，对于所述发明例4的形成为单层的合金化镀层，通过X射线衍射(X-RayDiffraction，XRD)的方法分析合金相，并且确认了合金化镀层由80％以上的Fe2Al5的合金相构成。
此外，对于所述发明例1的形成为两层的合金化镀层，也通过X射线衍射(XRD)的方法和EDS分析进行合金相分析，并且确认了第一合金化镀层主要由Fe2Al5的合金相组成，第二合金化镀层由80％以上的FeAl3的合金相组成。
对于如上所述制造的镀覆钢板，在整个镀层中上部镀层所占的比例是通过利用扫描电子显微镜(SEM)测量截面厚度的比例并示于下表4中。此外，为了评价镀覆钢板的物理性能，通过如下方法评价镀层上部比例、粘连性、耐蚀性和镀覆粘附性。
[粘连性]
对于如上所述制造的镀覆钢板，为了评价镀覆的物理性能，在900℃的条件下加热5分钟后，目视观察合金化镀层是否熔合在模具(die)，并根据以下基准进行评价。
○：不粘连
×：发生镀层熔融引起的模具吸附
[耐蚀性]
对镀覆钢板进行盐雾实验后放置720小时，之后去除形成在表面的腐蚀产物，并测量形成在表面的腐蚀产物的最大深度。
耐蚀性：进行盐雾实验720小时后，去除形成在表面的腐蚀产物，测量由于腐蚀而形成的腐蚀的深度，并根据下述在基准值(70μm)以下的情况下标记为良好。
○：70μm以下
×：超过70μm
[镀覆粘附性]
对于镀覆粘附性，利用胶带将合金化后的镀层通过单面摩擦实验向镀层施加剪切应力时产生裂纹(crack)而镀层被剥离的程度换算为重量并进行测量，并以以下基准进行评价。
○：0.5g/m2以下
×：超过0.5g/m2
[表4]
如所述表1至表4中所示，满足本发明中规定的镀浴组成和合金化条件的发明例1至发明例10的情况下，粘连性、耐蚀性和镀覆粘附性均良好，由此可以防止热成型时镀层粘连在冲压模具或辊，或者可以防止微裂纹的产生。
另一方面，不满足本发明中规定的镀浴的Zn含量或不满足合金化条件的比较例1至比较例8的情况下，粘连性、耐蚀性和镀覆粘附性中的一种以上的物理性能不优异，由此发生热成型时镀层粘连在冲压模具或辊，或者产生微裂纹等的问题。
另外，图1是示出用扫描电子显微镜观察根据现有技术在铝镀浴中添加7％的Si的附加的实验例的铝基镀覆钢板的截面的照片。在这种情况下，在合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比小于30％。
另一方面，图2是用扫描电子显微镜观察所述发明例1中制造的铝合金镀覆钢板的截面的照片，是形成两层的合金化镀层的实例，通过添加Zn，合金化镀层和作为母材的基础钢板的界面形成为锯齿形，由此确认了在上述合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比为30％以上。
此外，图3是用扫描电子显微镜观察发明例6中制造的铝基合金镀覆钢板的截面的照片，同样地，通过添加Zn，合金化镀层和作为母材的基础钢板的界面形成为锯齿形，由此在上述合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比为30％以上。
1：热处理炉
2：铝镀浴
3：冷却装置
4：合金化热处理装置

Claims (15)

1.一种铝基合金镀覆钢板，其包括：
基础钢板；以及
单层的合金化镀层，其形成在所述基础钢板上，
以重量％计，所述合金化镀层包含：Fe：35-50％、Zn：1-20％、Mn：5％以下、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质，将所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到合金化镀层的最底端线的距离设为t时，在所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比为30％以上。
2.一种铝基合金镀覆钢板，其包括：
基础钢板；
合金化镀层，其形成在所述基础钢板上，
所述合金化镀层包括：
第一合金化镀层，以重量％计，所述第一合金化镀层包含：Fe：35-50％、Zn：1-20％、Mn：5％以下、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质；以及
第二合金化镀层，以重量％计，所述第二合金化镀层包含：Fe：30-40％、Zn：1-22％、Mn：2％以下、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质，
其中，将所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到合金化镀层的最底端线的距离设为t时，在所述合金化镀层的表面粗糙度中心线到3/4t的区域内所述基础钢板所占的面积比为30％以上。
3.根据权利要求1所述的铝基合金镀覆钢板，其中，所述合金化镀层的厚度为5-25μm。
4.根据权利要求1所述的铝基合金镀覆钢板，其中，所述合金化镀层包含80％以上的Fe2Al5的合金相。
5.根据权利要求1所述的铝基合金镀覆钢板，其中，所述合金化镀层中的Al含量为40-60％。
6.根据权利要求2所述的铝基合金镀覆钢板，其中，所述第二合金化镀层中的Zn含量大于所述第一合金化镀层中的Zn含量。
7.根据权利要求2所述的铝基合金镀覆钢板，其中，所述第一合金化镀层中的Zn含量为1-20％，所述第二合金化镀层中的Zn含量为1.5-22％。
8.根据权利要求2所述的铝基合金镀覆钢板，其中，所述第一合金化镀层中的Al含量为40-60％，所述第二合金化镀层中的Al含量为40-65％。
9.根据权利要求2所述的铝基合金镀覆钢板，其中，所述第一合金化镀层的厚度为1-25μm，所述第二合金化镀层的厚度为4-20μm。
10.根据权利要求2所述的铝基合金镀覆钢板，其中，所述第一合金化镀层包含80％以上的Fe2Al5的合金相，所述第二合金化镀层包含80％以上的FeAl3的合金相。
11.根据权利要求1或2所述的铝基合金镀覆钢板，其中，以重量％计，所述基础钢板包含：C：0.05-0.3％、Si：0.1-1.5％、Mn：0.5-8％、B：50ppm以下、余量的Fe和其它不可避免的杂质。
12.一种制造权利要求1或2所述的铝基合金镀覆钢板的方法，其为制造用于热压成型的铝基合金镀覆钢板的方法，包括以下步骤：
准备基础钢板，以重量％计，所述基础钢板包含：C：0.05-0.3％、Si：0.1-1.5％、Mn：0.5-8％、B：50ppm以下、余量的Fe和其它不可避免的杂质；
将所述基础钢板浸入铝镀浴中以获得镀铝钢板，以重量％计，所述铝镀浴包含：Zn：3-30％、Si：小于0.1％、余量的Al和其它不可避免的杂质；
冷却步骤，镀铝后向所述镀铝钢板供应加热至200-300℃的空气以在镀铝钢板的表面形成氧化膜；以及
所述冷却后连续地通过在线合金化来获得铝基镀覆钢板，所述在线合金化是在650-750℃的加热温度范围内保持1-20秒以进行热处理。
13.根据权利要求12所述的制造铝基合金镀覆钢板的方法，其中，控制合金化温度，使得满足以下关系式1，
[关系式1]
150-0.4×[T]+3.3×10-4×[T]2-0.38×[Zn重量％]≤[Fe重量％]≤180-0.4×[T]+3.3×10-4×[T]2-0.38×[Zn重量％]
所述关系式1中，[T]表示合金化热处理温度且单位为℃，[Zn重量％]表示镀浴中的Zn重量％含量，[Fe重量％]表示合金化镀层中的Fe重量％含量。
14.根据权利要求12所述的制造铝基合金镀覆钢板的方法，其中，相对于热浸镀铝层的总厚度，在表面形成10％以上的所述氧化膜。
15.一种热成型部件，其通过将权利要求1或2所述的铝基合金镀覆钢板进行热压成型而获得。
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