KR100519854B1 - 도금 밀착성 및 가공성이 뛰어난 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법 - Google Patents

도금 밀착성 및 가공성이 뛰어난 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100519854B1
KR100519854B1 KR10-2003-0077110A KR20030077110A KR100519854B1 KR 100519854 B1 KR100519854 B1 KR 100519854B1 KR 20030077110 A KR20030077110 A KR 20030077110A KR 100519854 B1 KR100519854 B1 KR 100519854B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel sheet
plating
alloyed hot
less
dip galvanized
Prior art date
Application number
KR10-2003-0077110A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050042298A (ko
Inventor
김대온
문만빈
고흥석
Original Assignee
현대하이스코 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대하이스코 주식회사 filed Critical 현대하이스코 주식회사
Priority to KR10-2003-0077110A priority Critical patent/KR100519854B1/ko
Publication of KR20050042298A publication Critical patent/KR20050042298A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100519854B1 publication Critical patent/KR100519854B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/02Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C23C2/022Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas by heating
    • C23C2/0224Two or more thermal pretreatments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/002Pretreatement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/06Zinc or cadmium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26After-treatment
    • C23C2/28Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34Hot-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
    • C23C2/36Elongated material
    • C23C2/40Plates; Strips
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Abstract

본 발명은 자동차용 보강재 등에 쓰이는 고강도·고성형성 합금화 용융아연 도금강판을 제조하기 위한 것으로 C : 0.05∼0.2 wt%, Si : 0.2∼2.0 wt%, Mn : 0.2∼3.0 wt%를 함유한 냉연강판을 합금화 용융아연 도금설비의 소둔로에서 650∼900℃의 2상 온도범위로 재결정 소둔 후 200℃/sec 이하의 냉각속도로 냉각하여 300∼580℃의 온도에서 10분 이하로 유지한 후, 플라즈마를 이용하여 강판표면의 Si 및 Mn 산화막을 50∼500nm 에칭한 뒤 Al : 0.10∼0.20 wt% 나머지는 Zn과 불가피한 불순물을 포함한 도금욕에 침지하여 도금 후, 300∼580℃의 온도에서 2분 이하로 합금화 열처리를 하므로써 도금층 내 Fe%를 5∼20% 범위가 되도록 하고, 강철조직 중 잔류 오스테나이트 체적율 2∼20%를 만족하는 고강도·고성형성 합금화 용융아연 도금강판을 제조하는 것으로, 단일공정라인에서 도금 밀착성 및 가공성이 뛰어난 고강도 합금화 용융아연 도금강판을 제조하는 방법을 요지로 한다.

Description

도금 밀착성 및 가공성이 뛰어난 고강도 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법{The Method of developing high strength Hot Dip Galvannealed Steel Sheet with good adhesion and high formability}
본 발명은 자동차용 보강재 등에 쓰이는 고강도·고성형성 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 C : 0.05∼0.2 wt%, Si : 0.2∼2.0 wt%, Mn : 0.2∼3.0 wt%를 함유한 냉연강판을 합금화 용융아연도금 설비의 소둔로에서 재결정 소둔하고 냉각한 뒤, 300∼580℃의 온도에서 10분 이하로 유지하고, 도금 전 단계에서 플라즈마를 이용하여 Si 및 Mn 산화막을 50∼500nm 에칭 후, Al : 0.10∼0.20 wt% 나머지는 Zn과 불가피한 불순물을 포함한 도금욕에 침지하고 도금한 후 300∼580℃의 온도에서 합금화 처리를 하여 강철조직 중 잔류 오스테나이트 체적율 2∼20%를 만족하는 고강도·고성형성 합금화 용융아연 도금강판을 제조하기 위한 것으로 단일공정라인에서 도금 밀착성 및 가공성이 뛰어난 고강도 합금화 용융아연 도금강판을 제조하는 방법을 내용으로 한다.
최근 자동차제조회사에서는 지구환경보호와 연비향상을 위하여 차체경량화를 추진하고 있으며, 이를 위하여 자동차소재에 고장력 강판을 적용하여 차체 강판의 두께를 줄이는 방법을 이용하고 있다. 그러나, P, Si, Mn 등의 고용강화와 Ti, Nb 등의 석출강화를 이용하는 고장력강은 그 강도에 비하여 성형성이 열악하여, 최근에는 고강도와 고성형성을 동시에 만족시킬 수 있는 변태유기 소성강화(Transfor- mation Induced Plasticity : TRIP)강이 개발되는 추세에 있다.
변태유기 소성강화강은 비싼 합금원소를 포함하지 않고, 0.05∼0.2 wt% 정도의 C와 0.2∼2.0 wt% 정도의 Si 및 0.2∼3.0 wt% 정도의 Mn을 기본적으로 합금원소로 하여, 고온의 이상영역에서 오스테나이트를 생성시킨 후, 400℃ 정도에서 베이나이트로 변태처리하면, 이 때 탄소가 미변태 오스테나이트로 농화되어 상온에서도 안정된 잔류 오스테나이트를 얻을 수 있게 한 강판으로 일반적으로 '잔류 오스테나이트강' 혹은 'TRIP강'이라고도 불리어진다.
이와 같이 상온에서 잔류하는 오스테나이트강은 가공시에 경질의 마르텐사이트로 변태하면서 재로의 소성변형을 크게 해 주므로 강도와 성형성을 동시에 만족시켜주는 역할을 한다.
그러나 강성분 중에 Si를 0.2% 이상 함유한 경우 현재 자동차용 강판의 주류가 되고 있는 합금화 아연도금강판으로 적용할 때에는 다음과 같은 이유로 적당하지 않다.
즉, Si이 0.2% 이상 함유되면 통상의 합금화 용융아연 도금강판의 연속 소둔열처리공정 중에서 Si이 강판의 표면으로 확산농축되어 산화물 피막을 형성하여 합금화 용융아연 도금공정에서의 아연의 도금 부착성을 크게 저하시킨다. 그 결과 미도금 현상이 발생하거나, 용융도금이 되더라도 도금 밀착성을 열화시켜 가공시 도금박리가 발생하는 문제점이 발생한다.
이와 같은 변태유기 소성강화강의 도금 밀착성 문제를 해결하기 위하여 공지되어 있는 기술로는 첫번째로 강성분 중에 N(대한민국 출원공개번호 02-0002252)이나 Ni(대한민국 출원공개번호 01-0085282) 또는 Sn((대한민국 출원공개번호 03-0063484) 등을 다량 첨가하여 도금 밀착성을 개선시키는 방법이 있다. 그러나, 이렇게 강중 특정성분을 다량 첨가하여 도금 밀착성을 개선시키는 방법은 제강공정의 안정성을 해치고 경제성이 아직 충분히 검증되지 않았을 뿐 아니라 산화가 매우 잘되는 원소인 Si이 다량 첨가된 변태유기 소성강화강은 도금 밀착성 문제를 근본적으로 해결하기 힘들다는 문제가 있다.
두번째 방법으로 일본 특개평 04-333552호 공보나 일본 특개평 04-346644 공보에서는 용융아연 도금공정 전 단계에 Ni 등 합금원소를 사전도금하여, 고온소둔과정 중 Si이 사전도금층에 의해 표면으로의 확산이 효과적으로 방지되므로 도금 밀착성을 개선시키는 방법을 제시하고 있다. 그러나 사전도금하는 원소는 경도가 크고 연성이 부족하여 도금부착량이 큰 경우, 가공시 도금박리가 발생하는 문제가 있고, 또한 사전도금을 할 경우 새로운 설비라인이 필요하기 때문에 경제적으로 바람직하지 않다.
세번째 방법으로 한국 출원공개번호 03-0053834에서는 변태유기 소성강을 연속 소둔설비에서 재결정 소둔하고 냉각시킨 후, 상기 강판을 재차 산세용융아연 도금설비에서 산세하고, 브러쉬롤을 사용하여 강판표면에 실리콘 농화층을 0.1∼1㎛ 연삭한 후, 가열대에서 강판온도를 460∼550℃로 하여 열처리한 후 도금욕에 침지하여 도금하는 방법을 제시하고 있으나 이 방법 역시 연속 열처리 설비라인 외에 추가로 산세용융아연 도금설비라인이 필요하므로 경제적인 측면에서 바람직하지 않다.
본 발명의 목적은 기존의 검증된 변태유기 소성강화강의 기본 성분계를 그대로 이용하면서 단일공정라인에서 도금 밀착성 및 가공성이 뛰어난 고강도 합금화 용융아연 도금강판을 제조하는 방법 개발을 제공하기 위한 것으로, 이를 위하여 C : 0.05∼0.2 wt%, Si : 0.2∼2.0 wt%, Mn : 0.2∼3.0 wt%를 함유한 냉연강판을 합금화 용융아연 도금설비의 소둔로에서 재결정 소둔한다. 다음, 금속조직의 강도를 보다 강화하기 위하여 200℃/sec 이하의 적절한 냉각속도로 냉각한 뒤, 300∼580℃의 온도에서 10분 이하로 유지하고, 도금 전 단계에서 플라즈마를 이용하여 Si 및 Mn 산화막을 50∼500nm 에칭 후, Al : 0.10∼0.20 wt% 나머지는 Zn과 불가피한 불순물을 포함한 도금욕에 침지하여 도금한 후 300∼580℃의 온도에서 합금화처리를 하여 강철조직 중 잔류 오스테나이트 체적율 2∼20%를 만족하는 고강도·고성형성 합금화 용융아연 도금강판을 제조하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 C : 0.05∼0.2 wt%, Si : 0.2∼2.0 wt%, Mn : 0.2∼3.0 wt%를 함유한 냉연강판을 합금화 용융아연 도금설비의 소둔로에서 650∼900℃의 2상 온도범위로 재결정 소둔하고 2∼200℃/sec의 속도로 냉각하여 300∼580℃의 온도에서 10분 이하로 유지한 후 플라즈마를 이용하여 강판표면의 Si 및 Mn 산화막을 50∼500nm 에칭한 뒤, Al : 0.10∼0.20 wt% 나머지는 Zn과 불가피한 불순물을 포함한 도금욕에 침지하여 도금한 후 300∼580℃의 온도에서 2분 이하로 합금화 열처리를 하여 도금층 내 Fe%를 5∼20% 범위가 되도록 하므로써 용접성 향상과 가공시 분말화현상을 최소화하고, 강철조직 중 잔류 오스테나이트 체적율 2∼20%를 만족하는 고강도·고성형성 합금화 용융아연 도금강판을 제조하는 방법을 제시한다.
본 발명에서는 일반적으로 변태유기 소성강화강의 기본 성분계로 사용되고 있는 C : 0.05∼0.2 wt%, Si : 0.2∼2.0 wt%, Mn : 0.2∼3.0 wt%를 함유한 냉연강판을 대상으로 한다.
여기서 C는 오스테나이트 안정화 원소로, 2상 공존온도영역 및 베이나이트 변태온도영역에서 오스테나이트 안으로 농화하여 결과적으로 상온에서 안정된 오스테나이트를 2∼20% 정도 잔류시키므로써 변태유기소성에 의한 성형성을 확보할 수 있게 한다. C가 0.05 wt% 미만인 경우 2% 이상의 잔류 오스테나이트를 확보하기 힘들고, C가 0.2 wt% 이상인 경우 용접성을 악화시키게 된다.
Si는 세멘타이트에 고용되지 않고 그 석출을 억제하므로 350∼600℃에서 오스테나이트로부터 변태되는 것을 늦추고, 오스테나이트내로 C의 확산을 촉진시키는 역할을 한다. 그러나, Si농도가 0.2 wt% 미만인 경우 이러한 오스테나이트 안정화 효과가 없어지고, 2.0 wt% 이상의 경우 도금성이 악화된다.
Mn은 오스테나이트 안정화 성분으로 소둔 후 350∼600℃로 냉각하는 동안 오스테나이트에서 펄라이트로의 분해를 지연시키기 때문에, 상온으로 냉각하는 동안 미세조직내 잔류 오스테나이트의 개재물을 촉진한다. 만약 Mn을 0.2 wt% 이하로 첨가한다면 오스테나이트에서 펄라이트로의 분해를 지연시키기 힘들고, 3.0 wt% 이상인 경우 스팟용접부가 너깃내에서 쉽게 파단하여 바람직하지 못하다.
변태유기 소성강화 냉연강판은 현재 인장강도 60∼120kg/㎟ 까지 개발되어 있으나 Si이 0.2∼2.0 wt% 로 다량 포함되어 도금부착성이 열화되기 때문에 자동차용 강판으로 각광받고 있는 합금화 용융아연 도금강판으로는 적용되지 못하고 있다.
Si이 0.2 wt% 이상 함유된 경우 통상의 합금화 용융아연 도금강판의 연속소둔열처리공정 중에서 Si이 강판의 표면으로 확산농축되어 산화물 피막을 형성하고, 이러한 산화피막이 용융아연 도금공정에서 아연의 도금 밀착성을 크게 저하시킨다. 그 결과 미도금 현상이 발생하거나, 용융도금이 되더라도 도금부착성을 열화시켜 가공시 도금박리가 발생하는 문제점이 발생한다.
도 1은 이러한 변태유기 소성강화 냉연강판을 GDS(Glow Discharge Spectro- meter)를 이용하여 깊이방향으로 분석한 결과이다. 종축은 중량농도를 나타내고, 횡축은 시편의 깊이방향을 나타낸다. 도 1을 살펴보면 표면깊이 50nm까지 Si, Mn, O가 다량 검출되는 것을 볼 수 있다. 이것은 강판의 표면에 Si 및 Mn이 다량 산화물로 농축되어 있어 이러한 Si 및 Mn의 산화피막이 도금부착성을 저해시키므로써 일반적인 변태유기 소성강의 열악한 도금부착성의 원인이 된다는 것을 알 수 있다.
본 발명에서는 1차적으로 변태유기 소성강화강을 합금화 용융아연 도금설비의 소둔로엥서 재결정 소둔과 냉각과정을 거친 후, 300∼580℃의 온도를 유지하며 베이나이트 변태처리를 하고 그 뒤 소둔구간에서 형성된 산화피막을 플라즈마 에칭을 통하여 제거하는 것을 가장 중요한 내용으로 한다.
300∼580℃의 온도에서 10분 이하로 유지하는 것은 일부 오스테나이트를 베이나이트롤 변태시키면서 탄소를 미변태 잔류 오스테나이트에 농화시켜 상온에서 안정한 잔류 오스테나이트를 확보하기 위함인데, 10분 이상 유지할 경우 그 효과가 포화되어 더이상 효과를 개선시킬 수 없기 때문이다.
플라즈마 에칭 장치는 도 3에서와 같이 냉각대와 도금욕의 사이에 설치하고 통상의 DC(Direct Current)나 RF(Radio Frequency) 스퍼터링 혹인 마그네트론을 이용한 DC나 RF 스퍼터링 과정을 이용하여 Si 및 Mn 산화막을 50∼500nm 정도 에칭한다. 이 때 플라즈마를 형성하기 위하여 Ar 등의 불활성기체나 Si 산화막 에칭에 효과적인 CF4, CHF3, C2F6, C3F6 혹은 금속 및 Si 에칭에 효과적인 F, Cl, Cl2를 함유하고 있는 가스, 예를 들어 BCl3, CCl4, Cl2, SiCl4, CF4 , SF4, SF6 등을 하나이상 조합하여 이용하는 것이 바람직하다.
에칭깊이를 50nm에서 500nm 정도로 제한한 이유는 50nm 미만을 에칭할 경우 Si 및 Mn 산화막이 충분히 에칭되지 못하고 도금 밀착성을 저하시키기 때문이고 통상 산화피막의 두께가 500nm 이하이기 때문이다. 도 2에 이러한 플라즈마 에칭장치를 이용하여 산화막을 에칭한 강판을 GDS를 이용하여 분석한 결과를 나타내었는데, 표면에 Si과 Mn의 산화막이 효과적으로 제거된 것을 확인할 수 있었다.
도 4에 플라즈마 에칭 장치를 개략적으로 나타내었다. 개략도이므로 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀 둔다. 플라즈마 에칭 장치는 300∼580℃의 온도를 유지하고 있는 로 내에 위치시키고 외부의 공기가 유입되지 않도록 분위기를 차단하여 만들어 주는 것이 바람직하며, 분위기 유지를 위하여 지속적으로 펌핑해 주어야 한다.
본원발명에서는 산화피막을 에칭한 후에 즉시 아연도금욕조에서 도금을 하는 것이 바람직하다. 도금욕 중 Al의 농도를 0.10∼0.20 wt%로 제한한 이유는 Al의 농도가 0.10 wt% 이하인 경우 딱딱(硬)하고 부쉬지기 쉬운 아연과 철의 합금층이 도금막에 생성되기 때문이며, 0.20 wt% 이상인 경우 도금밀착성을 악화시키고 도금 후의 합금화 처리가 힘들어지기 때문이다.
아연도금을 한 후에는 합금화 로에서 300∼580℃로 2분 이하로 합금화 열처리를 하여 도금층의 합금화도(Fe%)를 5∼20% 범위가 되도록 한다. 합금화 온도가 300℃ 이하일 경우 합금화 시간이 너무 오래 걸리고, 580℃ 이상일 경우는 합금화가 너무 급속히 진행되어 조절이 불가능하게 된다. 또한 상기 온도에서 합금화 시간이 2분 이상일 경우 Fe%가 20%를 초과하게 된다. Fe%를 5∼20%로 제한한 이유는 Fe%가 5% 이상일 경우 용접성이 향상되고, 20%를 초과할 경우에는 가공시 분말화 (Powdering) 현상이 심하게 일어나기 때문이다. Fe%가 5∼20% 범위를 만족하기 위해서는 합금화 온도와 합금화 열처리 시간을 상기 기술한 범위 내에서 적절히 적용시켜야 하는데, Fe%가 5% 이하일 경우 합금화 온도를 높이거나 시간을 늘리고, Fe%가 20%를 상회할 경우 합금화 시간을 줄이거나 합금화 온도를 낮추어 조절한다. 일반적인 경우 라인 설비와 라인 속도에 의하여 합금화 시간은 고정이 되므로 주어진 합금화 시간에서 합금화 온도를 조절하여 Fe%를 만족시키는 것이 바람직 하다.
도금 밀착성은 표 3과 같은 방법으로 분말화(Powdering)%를 이용하여 평가하는데, 분말화%가 20% 이하일 경우 표면밀착성이 우수한 것으로 간주한다. 분말화%가 20% 이하가 되기 위해서는 Fe%를 상기 기술한 5∼20%가 되도록 합금화 처리를 하여야 하고, 특히 Fe%가 20%를 초과할 경우 분말화%도 20%를 초과하게 되어 도금 밀착성이 저하된다.
합금화 도금층은 도 5에서와 같이 감마(Γ; Fe5Zn21)상, 델타(δ1; FeZn7)상, 제타(ζ; FeZn13)상으로 이루어진다. 여기서 감마(Γ; Fe5Zn21)상은 딱딱한(硬) 성질을 갖고 있어 성형시 분말화(Powdering) 현상을 촉진시키므로 그 양이 적을 수록 이상적이고, 이를 위해서 합금화 온도를 상기 범위에서 너무 높지 않게 관리하는 것이 중요하다. 델타(δ1; FeZn7)상은 합금상 중 가장 많은 범위를 차지하고 있는 합금층으로 육방정계로서 비교적 인성이 강한 성질을 가지고 있다. 제타(ζ;FeZn13)상은 합금층의 표면 부위에 발달하는 합금상으로 표면마찰계수를 증가시키는 경향을 가지고 있어 성형성을 저해시키므로 그 양이 적을 수록 이상적이다. 이를 위해서는 합금화 온도를 상기 범위 내에서 너무 낮지 않게 관리하는 것이 중요하다.
위와 같은 공정을 거쳐 강철조직 중 잔류 오스테나이트 체적율 2∼20%를 만족하는 고강도·고성형성 합금화 용융아연 도금강판을 제조하게 된다.
이하 본 발명을 일실시예에 의해 설명한다.
(실시예)
표 1은 60kg급 변태유기 소성강화강을 시험재로 하여 시험한 결과를 나타낸 것이다. 소둔열처리는 800℃로 1분 50초 동안 가열해 준 뒤 냉각속도 20℃/sec로 400℃까지 냉각한 후 약 3분 동안 유지하고 Ar 플라즈마를 이용하여 각각 나타낸 바와 같이 에칭을 실시한 후 Al이 0.13% 함유된 Zn 도금조에서 아연을 도금하였다. 아연부착량은 전후면 각각 60g/㎡ 정도로 하여 주었다. 도금 후 유도가열로에서 520℃로 20초간 합금화 열처리를 행하였다. 도금부착성은 도금 후 표면을 육안 및 전자현미경을 이용하여 분석하여 표 2와 같은 기준으로 평가하였고, 도금 밀착성을 평가하기 위하여 표 3과 같은 방법으로 분말화(Powdering)%를 측정하였고, 분말화%가 20% 이하일 경우 표면밀착성이 우수한 것으로 나타났다. 기계적 성질은 인장시험기를 사용하여 인장강도 및 연신율을 측정하였다.
표면을 에칭하지 않은 경우(비교예 4, 5, 6) 표면의 산화막으로 인하여 미도금부분이 다량 발생하였고, 10nm 정도 에칭한 경우(비교예 1, 2, 3)도 산화막이 충분히 에칭되지 않아 미도금부가 비교적 다량 발생하였다. 그러나 100nm로 충분히 에칭한 본 발명예의 경우 표면에 미도금부가 발생하지 않았고, 분말화%도 20% 이하의 값을 얻어 밀착성이 우수한 품질의 변태유기 소성강화강의 합금화 용융아연 도금강판을 제조할 수 있었다.
[표 1]
에칭 깊이에 따른 도금 밀착성 및 기계적 성질
[표 2]
도금 외관 평가 기준
[표 3]
분말화(Powdering)% ωr 측정 방법
순서 내용
1 시편(130×130mm)을 준비하였다.
2 USTM 기기를 셋팅하였다.▷블랭크 칫수(Blank Size) : Φ98 mm▷펀치 칫수(Punch Size) : Φ50 mm▷드로잉 속도(Drawing Speed) : 13 m/sec▷블랭크 보지력(Blank Holding Force) : 1 ton
3 시편을 블랭크 작업(Blanking) 및 탈지를 실시한 다음, 초기무게(ω0)를 측정하였다.
4 오일(Oil)을 도포한 후, 드로잉(Drawing)시험을 실시하였다.
5 시험한 시편을 초음파세척기에 알콜(alchole)류로 2분간 세척한 후, 무게(ω1)를 측정하였다.
6 다음 수식에 의해 분말화(Powdering)%를 계산하였다.ω = (ω0 - ω1) / A (g/㎡)ωr = ω/ W × 100 (%)ω = 분말 박리량, ω0: 초기중량, ω1 : 박리 후 중량,A : 드로잉(Drawing)부 단면적 (㎡), W : 도금부착량 (g/㎡, 양면)
이상에서와 같이 본 발명에 따라, 합금화 용융아연 도금라인의 도금조 앞부분의 로 내에 플라즈마 에칭 장치를 설치하여, C : 0.05∼0.2 wt%, Si : 0.2∼2.0 wt%, Mn : 0.2∼3.0 wt%를 함유한 냉연강판을 소둔열 처리 및 냉각 후 300∼580℃의 온도를 유지한 뒤, Si 및 Mn 산화피막을 에칭시키므로써 도금 밀착성이 뛰어난 변태유기 소성강의 합금화 용융아연 도금강판을 한가지 설비라인만으로도 충분히 제조할 수 있어 원가절감은 물론 강 중에의 특정성분 첨가를 도모할 필요가 없으므로 더욱 품질관리가 용이하게 되고 생산성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 변태유기 소성강화 냉연강판의 표면을 GDS로 분석한 결과이다.
도 2는 종래의 일반적인 변태유기 소성강화 냉연강판을 소둔열처리 및 플라즈마 에칭을 한 후 그 표면을 GDS로 분석한 결과이다.
도 3은 합금화 용융아연도금 설비 내 플라즈마 에칭 장치의 위치를 나타내고 있다.
도 4는 플라즈마 에칭장치의 개략도를 나타내고 있다.
도 5는 용융아연 도금강판의 도금층 단면형상을 나타낸 단면도이다.

Claims (3)

  1. C : 0.05∼0.2 wt%, Si : 0.2∼2.0 wt%, Mn : 0.2∼3.0 wt%를 함유한 냉연강판을 합금화 용융아연도금 라인상의 소둔로에서 650∼900℃의 2상 온도범위로 재결정 소둔 후 2∼200℃/sec의 속도로 냉각하고, 300∼580℃의 온도로 10분 이하로 유지하고, 도금 전 단계에서 플라즈마 에칭 장치를 이용하여 플라즈마로 Si 및 Mn 산화막을 50∼500nm으로 에칭한 후, Al : 0.10∼0.20 wt%, 나머지는 Zn과 불가피한 불순물을 포함한 도금욕에 침지케 하여 도금한 후 300∼580℃의 온도에서 2분 이하로 합금화 열처리를 행하여 도금층내의 Fe%를 5∼20% 범위가 되도록 하므로써 용접성 향상과 가공시 분말화 현상을 최소화하고, 강의 조직 중 잔류 오스테나이트 체적율 2∼20%를 만족하도록 한 것을 특징으로 하는 도금 밀착성 및 가공성이 우수한 고강도·고성형성 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법
  2. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마를 이용하여 Si 및 Mn 산화막을 에칭한 후의 분말화(Powdering)는,
    분말화(ωr) = {(ω0 - ω1) / A} / W × 100 (%)
    로 측정되고 그 값은 20% 이하로 되는 것을 특징으로 하는 도금 밀착성 및 가공성이 우수한 고강도·고성형성 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법
    단, 여기에서 초기중량(g) ω0, 산화막 박리 후 중량(g)ω1, W : 도금부착량 (g/㎡), A : 드로잉(Drawing)부 단면적(㎡)
  3. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마의 에칭 장치는 통상의 DC나 RF 스퍼터링 또는 마그네트론을 이용한 DC나 RF 스퍼터링 과정을 이용하고, 이 때 플라즈마를 형성하기 위하여 He, Ne, Ar 등의 불활성기체나 Si 산화막 에칭에 효과적인 CF4, CHF3, C2F6, C3F6 또는 금속 및 Si 에칭에 효과적인 F, Cl, Cl2를 함유하고 있는 BCl3, CCl4, Cl2, SiCl4, CF4, SF4, SF6 가스 중 어느 하나이상을 선택조합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 도금 밀착성 및 가공성이 우수한 고강도·고성형성 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법
KR10-2003-0077110A 2003-11-01 2003-11-01 도금 밀착성 및 가공성이 뛰어난 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법 KR100519854B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0077110A KR100519854B1 (ko) 2003-11-01 2003-11-01 도금 밀착성 및 가공성이 뛰어난 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0077110A KR100519854B1 (ko) 2003-11-01 2003-11-01 도금 밀착성 및 가공성이 뛰어난 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050042298A KR20050042298A (ko) 2005-05-09
KR100519854B1 true KR100519854B1 (ko) 2005-10-10

Family

ID=37243328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0077110A KR100519854B1 (ko) 2003-11-01 2003-11-01 도금 밀착성 및 가공성이 뛰어난 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100519854B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101153547B1 (ko) * 2010-04-13 2012-06-11 주식회사 포스코 강판 표면 코팅방법 및 밀착성이 우수한 강판

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100617807B1 (ko) * 2004-12-27 2006-08-30 현대하이스코 주식회사 도금 부착성이 뛰어난 변태유기소성강의 합금화 용융아연도금강판 제조방법
KR100815811B1 (ko) * 2006-12-28 2008-03-20 주식회사 포스코 도금 젖음성 및 밀착성이 우수한 용융아연 도금강판의제조방법
KR101242953B1 (ko) 2010-12-27 2013-03-12 주식회사 포스코 도금 방법 및 아연 도금 장치
KR101714986B1 (ko) * 2016-08-29 2017-03-10 주식회사 포스코 고강도강판의 표면 처리 방법 및 도금 방법
KR102330604B1 (ko) 2019-12-03 2021-11-24 주식회사 포스코 전기저항 점용접부의 피로강도가 우수한 아연도금강판 및 그 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0688193A (ja) * 1992-09-03 1994-03-29 Nkk Corp 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
KR970023819A (ko) * 1995-10-19 1997-05-30 마에다 시게루 플라즈마 에칭 방법
KR100260225B1 (ko) * 1993-06-25 2000-07-01 에모토 간지 도금 결함이 적은 고장력강판의 용융아연도금방법
KR20030053834A (ko) * 2001-12-24 2003-07-02 주식회사 포스코 도금 부착성이 우수한 고강도 용융아연 도금강판의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0688193A (ja) * 1992-09-03 1994-03-29 Nkk Corp 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
KR100260225B1 (ko) * 1993-06-25 2000-07-01 에모토 간지 도금 결함이 적은 고장력강판의 용융아연도금방법
KR970023819A (ko) * 1995-10-19 1997-05-30 마에다 시게루 플라즈마 에칭 방법
KR20030053834A (ko) * 2001-12-24 2003-07-02 주식회사 포스코 도금 부착성이 우수한 고강도 용융아연 도금강판의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101153547B1 (ko) * 2010-04-13 2012-06-11 주식회사 포스코 강판 표면 코팅방법 및 밀착성이 우수한 강판

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050042298A (ko) 2005-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4730056B2 (ja) 伸びフランジ成形性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法
US8715427B2 (en) Ultra high strength steel composition, the process of production of an ultra high strength steel product and the product obtained
JP4503001B2 (ja) 耐パウダリング性と加工性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板
JP4542515B2 (ja) 成形性と溶接性に優れた高強度冷延鋼板、高強度溶融亜鉛めっき鋼板及び高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板、並びに、高強度冷延鋼板の製造方法、高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
CN111433380A (zh) 高强度镀锌钢板及其制造方法
JPH11279691A (ja) 加工性の良い高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法
JP6388056B2 (ja) 熱延鋼板の製造方法および冷延フルハード鋼板の製造方法
KR930001519B1 (ko) 강판의 제조방법
CN108474092B (zh) 高强度熔融镀敷热轧钢板及其制造方法
JP2010502845A (ja) 機械的性質及び表面品質の優れた高強度亜鉛メッキ鋼板及びその製造方法
JP4696870B2 (ja) 高強度鋼板及びその製造方法
CN112867807A (zh) 高延展性高强度电镀锌系钢板及其制造方法
JP4500197B2 (ja) 成形性と溶接性に優れた高強度冷延鋼板、高強度溶融亜鉛めっき鋼板及び高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
US6767652B2 (en) Galvannealed steel sheet superior in workability
JPH11131145A (ja) 高強度高延性溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
JP2010065269A (ja) 合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法
KR100519854B1 (ko) 도금 밀착성 및 가공성이 뛰어난 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법
KR100519856B1 (ko) 도금 부착성 및 가공성이 뛰어난 고강도 용융아연도금강판의 제조방법
JP4370795B2 (ja) 溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
JP2004211140A (ja) 溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法
JP3577930B2 (ja) 高強度高延性溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛 めっき鋼板
JP2005105399A (ja) 低降伏比型高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
JP3875958B2 (ja) 加工性に優れた高強度高延性溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法
JP2002317245A (ja) プレス加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法
JP4817749B2 (ja) 加工性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120903

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130902

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150824

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee