KR0128126B1 - 내파우더링성이 우수한 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업용, 가전용, 자동차용 강판 등에 사용되는 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 도금층 표면에 Fe분말을 분사한 후 합금화 열처리를 행하여 Fe확산이 소지강판 표면과 도금층의 Fe분말에서 동시에 일어나도록 함으로써 도금층과 소지강판사이의 계면에 γ상의 생성, 성장을 억제하여 γ상에 의한 파우더링을 억제할 수 있는 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 냉연강판을 소둔, 용융아연도금 및 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 합금화 열처리전에 용융아연도금강판의 도금층에 Fe분말을 분사한 후, 합금화 열처리로에서 540-580℃까지 가열하고, 이 온도에서 10-20초동안 유지하여 합금화처리하는 내파우더링성이 우수한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법을 그 요지로 한다.

Description

내파우더링성이 우수한 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법

본 발명은 산업용, 가전용, 자동차용의 강판 등에 널리 사용되고 있는 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 내파우더링성이 우수한 합금화 용융아연도금강판(이하, GA강판이라고도 칭함)에 관한 것이다. 종래에는 용융아연도금강판이 산업용, 가전용, 자동차용 강판 등에 사용되어 왔는데, 보다 우수한 도장성과 용접성등이 요구되었다. 이러한 요구에 부응하여 아연도금층을 가열하여 Fe-Zn합금층을 형성해주므로서 용융아연도금강판의 도장성 및 용접성 등을 향상시킬 수 있는 GA강판을 개발하여 사용하게 이르렀다.

상기 GA 강판은, 통상, 냉간압연강판(이하, 스트립이라고도 함)을 소둔로에서 소둔한 다음, 아연욕에서 용융아연도금한 후, 에어나이프(air knife)로 도금량을 조절한 다음, 예열하여 합금화로 (이하, GA라고도 칭함)에서 합금화 열처리함으로서 제조된다.

상기 GA강판은 합금화 열처리시 Fe농도에 따라 ζ(zeta)상, δ(delta)상, γ(gamma)상 등으로 변태한다. 이러한 변태를 하는동안 결정구조의 차이에 의해 체적이 변화하게 되는데, 이로인하여 도금층내에 마이크로-크랙(micro-crack)이 형성된다.

이러한 마이크로 크랙에 의하여 거칠고 다공성(porous)의 표면을 만들고, 또한, 도금층내 Fe성분에 의해 인산염처리성이 우수해져 도장성이 좋하진다. 또한, 도금표면에서 소지철까지 연결된 마이크로-크랙은 스포트-용접(spot-welding)시 전류손실을 억제하여 용융도금강판에 비하여 저전류 용접이 가능 할 뿐만아니라 용접시 용접팁(welding tip)의 수명도 연장된다. 그러나, 기존의 합금화 열처리방법에 의하여 용융아연도금층을 합금화하는 경우에는 소지강판과 도금층간에 Fe농도증가로 인하여 γ상이 생성, 성장하게 되어 두꺼운 γ상층이 형성된다.

상기와 같이 소지강판과 도금층간에 두꺼운 γ상층이 형성되는 경우에는 γ상층에서 크랙이 수평으로전파되어 도금층의 파우더링(powdering)현상을 유발하게 된다. 이러한 파우더링은 아연부착량을 감소시켜 내식성을 열화시키고, 연속프레스 가공시에는 스크래치 등의 결함을 유발하게 된다.

이러한 파우더링은 아연부착량을 감소시켜 내식성을 열화시키고, 연속프레스 가공시에는 스크래치 등의 결함을 유발하게 된다. 이에 본 발명자들은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 도금층 표면에 Fe분말을 분사한 후 합금화 열처리를 행하여, Fe 확산이 소지강판표면에 도금층의 Fe분말에서 동시에 일어나도록 하므로서, 도금층과 소지강판사이의 계면에 γ상의 생성, 성장을 억제하여 γ상에 의한 파우더링을 억제할 수 있는 합금화 용융아연도금강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다. 이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 냉연강판을 소둔, 용융아연도금 및 합금화처리하여 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 합금화 열처리로에서 540-580℃까지 가열하고, 이 온도에서 10-20초동안 유지하여 합금화처리하는 내파우더링성이 우수한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따라 GA강판을 제조하기 위해서는 통상의 방법으로 용융아연도금된 용융아연도금강판의 도금층에 Fe분말을 분사시켜야 한다.

아연도금욕 직상에서의 스트립온도는 통상 460-480℃정도이며, GA로에 들어가기 직전의 스트립온도는 430-460℃정도이다. 본 발명에서 Fe분말의 양 등에 영향을 받게되는데, 10-15㎏/㎠정도가 바람직하고, 분사량은 Zn도금량의 5-10%가 바람직한데, 그 이유는 다음과 같다.

즉, Fe분말의 분사압력이 10㎏/㎠이하인 겨우에는 Fe 분말이 도금층의 표면에 붙어서 도금층내로 확산하는데 많은 시간이 소요되고, 미합금화된 Fe존재로 부식성이 열화되고, 15㎏/㎠이상인 경우에도 가능하지만, 더 이상의 효과를 기대하기 어려우므로, 상기 분사압력은 10-15㎏/㎠정도가 바람직하다.

또한, 상기 Fe분말의 분사량은 Zn도금량에 비례하여 결정되는데, 도금층의 합금화도가 8-12%가 일반적으로 가장 내식성 및 기계적성질이 우수하기 때문에, 8-12%의 합금화도를 달성할 수 있도록, Zn도금량의 5-10%선정하는 것이 바람직하다.

통상의 GA재의 도금량은 최고 60g/㎡정도이다.

한편, 통상 GA강판생산시 강판속도(line speed)는 50-100MPM정도인데, 그 이유는 강판속도가 느리면 생산성이 떨어지고, 100MPM이상의 경우에는 소둔조건 등에 의해제약을 받기 때문이다.

통상, 강판의 두께가 0.8-0.9㎜정도인 경우에는 강판속도가 80MPM이고, 0.5-0.6㎜정도인 경우에는 100MPM이고, 그리고, 1.5㎜이상은 50MPM정도이다.

본 발명에 따라 분사되는 Fe분말의 크기는 강판속도에 따라 선정되는데, 50MPM에서는 지름 5um까지 허용되고, 100MPM 에서는 지름 3 um까지 허용되는데, 그 이유는 분말의 크기가 너무 큰 경우에는 도금층내에 미합금화된 Fe가 남게되어 부식이 촉진되기 때문이다.

물론, 합금화로( GA로)에서의 유지시간을 길게할 수 있다면 Fe분말의 크기도 증가될 수 있다. 또한, 상기 Fe분말의 분사시 Fe분말을 확산 온도근처, 바람직하게는, 500℃정도로 예열하는 것이 바람직한데, 그 이유는 Fe분말의 온도가 낮으면 Fe분말이 도금층에 들어가는 순간 Zn층에서는 Zn이 응고되어 ζ상이 생성되므로 GA로내의 합금화시 합금화속도를 저해하기 때문이다.

다음에, 상기와 같이 용융아연도금강판의 도금층에 Fe분말을 분사한 후, 합금화로에서 합금화처리를 행하게 된다. 본 발명에서의 합금화처리는 합금화 열처리로에서 용융아연도금강판을 540-580℃까지 가열하고, 이 온도에서의 10-20초동안 유지하여 행하게 된다. 상기 합금화처리시 합금화 온도는 통상의 합금화처리시의 온도인600-650℃보다 훨씬 낮은 온도이다.

상기 유지온도(합금화온도)가 540℃이하인 경우에는 미합금화될 우려가 있고, 580℃이상인 경우에는 과합금화될 우려가 있기 때문에 상기 유지온도는 540-580℃로 제한하는 것이 바람직하다. 또한, 유지시간이 10초이하인 경우에는 미합금화될 우려가 있고, 20초 이상인 경우에는 과합금화될 우려가 있기때문에 상기 유지시간은 10-20초 정도가 바람직하다.

상기와 같이 합금화 처리된 다음에는 통상의 방법에 따라 냉각하게 된다. 상기와 같이 본 발명에 따라 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 경우에는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다. 종래의 방법으로 합금화 용융아연도금강판을 제조할 경우에는 소지철에서 Fe가 도금층의 표면까지 확산하는데 시간이 걸려 스트립의 라인속도가 낮아질 수밖에 없거나 또는 GA로의 온도를 과하게 올려야했는데, 이와같이 라인속도를 늦추어 합금화 시키거나 또는 온도를 상승시켜 합금화시킬 경우에는 γ상이 생성 및 성장하여 내파우더링성이 떨어지게 된다.

이에 반하여, 본발명에서는 도금층의 표면과 소지강판의 계면에서 동시에 Fe를 확산시켜 합금화시킴으로써, 합금화온도를, 도금층 높이의 ½정도만 Fe 원자를 소지강판에서 Zn도금층 내로 확산시킬 수 있는 정도의 온도로 선정하더라도 충분히 도금층의 합금화가 일어나므로, γ상이 생성되지 않거나, 생성된다하더라도 그 양이 매우 적어 파우더링 현상을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 합금화 시간을 단축시킬 수 있으므로, 강판의 라인속도를 상승시켜 생산성이 향상되고, 또한 γ상의 생성 및 성장을 억제하여 내파우더링을 향상시킬 수 있다.

이하,실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예1)

460℃에서 용융아연도금한 강판에 3um이하의 입도를 갖는 Fe분말을 하기 표1에서와 같이 그 분사량을 변화시켜 분사한 다음, 560℃온도에서 합금화하여 GA강판을 제조한 후, 드로잉시험(drawing test)에 의해 내파우더링성을 평가하고 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

이때, 강판폭은 1000㎜, 두께0.7㎜이고, 라인속도(L/S)는 70MPM이고, 도금량은 60g/㎡이고, Fe분말 분사압은 13㎏/㎠이였다. 여기서, 드로잉 시험에 의한 내파우더링성은 각 시편을 78㎜의 컵 형상으로 딥드로잉(deep draing)가공을 한 후 중량을 측정한 후 가공전후의 중량차로 평가한것으로써, 통상 자동차용 강판의 경우에는 15g/㎡이하, 기타용도에 사용되는 강판의 경우에는 20g/㎡ 이하가 되어야 한다.

상기 표1에서와 같이 분사량이 너무 적은 경우에는 미합금화부분이 잔류하게 되고, 너무 많은 경우에는 내파우더링성이 자동차이외의 기타 용도에서 사용될 수 없을 정도로 나빠짐을 알 수 있다.

(실시예 2)

Fe분말의 분사압을 하기 표2와 같이 변화시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게하여 GA강판을 제조한 후 상기 실시예 1에서와 같이 내파우더링성을 평가하고, 그 결과를 하기표 2에 나타내었다.

상기표 2에 나타난 바와 같이, 분사압이 너무 낮은 경우에는 미합금화부분이 잔류하게 되고, 분사압력이 너무 높은 경우에는 그 효과증대가 거의 없음을 알 수 있다.

(실시예3)

합금화온도를 하기 표3과 같이 변화시킨 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일하게하여 GA강판을 제조한 후, 상기 실시예 1에서와 같이 내파우더링성을 평가하고, 그 결과를 하기 표3에 나타내었다.

상기 표3에 나타난 바와 같이, 합금화온도가 너무 낮은 경우에는 미합금화부가 잔류하게 되고 너무 높은 경우에는 내파우더링성이 나빠짐을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 냉연강판을 소둔, 용융아연도금 및 합금화 열처리하여 합금화 용융아연도금 강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 합금화 열처리전에 용융아연도금강판의 도금층에 Fe분말을 분사한 후, 합금화 열처리로에서540-580℃까지 가열하고, 이 온도에서 10-20초동안 유지하여 합금화처리하는 것을 특징으로 하는 내파우더링성이 우수한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, Fe분말의 분사시 분사압력이 10-15㎏/㎠이고, Fe분말의 분사량이 Zn도금량의 5-10%이고, Fe분말의 크기가 지름 3 um 이하인 것을 특징으로하는 내파우더링성이 우수한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법.