KR101032126B1

KR101032126B1 - 가공성이 우수한 고 Ａｌ 함유 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101032126B1
Application number: KR1020077010969A
Authority: KR
Inventors: 도루 이나구마; 다카유키 고바야시; 히로아키 사카모토
Original assignee: 신닛테츠 마테리알즈 가부시키가이샤
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2011-05-02
Also published as: TW200615388A; EP1811048A1; JP2006144116A; IN2012DN00730A; US9028625B2; EP1811048A4; JP5062985B2; ES2612214T3; MX2007004572A; EP1811048B1; US20090022636A1; BRPI0516949A; CA2584672A1; RU2355788C2; TWI323746B; RU2007118630A; KR20070057283A; WO2006043686A1; US9616411B2; US20150217277A1

Abstract

본 발명은 우수한 가공성을 가지는 고 Al 함유 강판 및 이것을 저렴한 비용으로 양산하는 제조 방법, 고 Al 함유 금속박 및 그 제조 방법 그리고 고 Al 함유 금속박을 사용한 메탈 담체를 제공하는 것으로, Al 함유량이 6.5 질량% 이상 10 질량% 이하의 고 Al 함유 강판으로서, 강판면에 대한 α-Fe 결정의 {222}면 집적도가 60% 이상 95% 이하, 또는 {200}면 집적도가 0.01% 이상 15% 이하의 한쪽 또는 양쪽 모두인 것을 특징으로 하는 고 Al 함유 강판 및 그 제조 방법, 고 Al 함유 금속박 및 그 제조 방법 및 고 Al 함유 금속박을 사용한 메탈 담체이다.

Description

가공성이 우수한 고 Ａｌ 함유 강판 및 그 제조 방법 {STEEL SHEET HAVING HIGH Al CONTENT AND EXHIBITING EXCELLENT WORKABILITY AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 고 Al 함유 강판 및 금속박 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.

철에 알루미늄을 첨가시킨 Al 함유 강판은 고온 내산화성, 높은 전기 저항을 가진 합금이다. Al 농도를 높임으로써 이들의 여러 특성이 향상될 것으로 생각되지만, 동시에 인성은 낮아지고 가공성이 현저하게 저하된다. 이 때문에, 통상의 제강, 압연 프로세스에서 공업적으로 양산 가능한 최대 Al 농도는 6.5 질량%에 머물고 있고, 가공성을 향상시켜 더 많은 Al을 함유하는 Al 함유 강판을 제조하는 양산 기술이 기대되어 있다.

고 Al 함유 강판의 가공성을 향상시키는 종래 기술로서, 일본 공개 특허 공보 평6-8486호에는 P 및 REM을 규정량만큼 첨가함으로써, REM 중의 Ce가 미세한 입상(粒狀)의 인화물로서 강 내에 존재하기 때문에, 열간 가공성이 향상된다고 기재되어 있다. 그러나, 고가의 첨가 원소를 필요로 하고 고비용으로 된다. 또한, 이 문헌에 기재되어 있는 Al 농도의 상한은 6.5 질량%이다.

일본 공개 특허 공보 평1-4458호에는 급랭 박대(薄帶)의 응고 조직의 70% 이상을 주상정(柱狀晶)으로 함으로써, Al 농도 1 내지 7 질량%를 함유하는 스테인레스 강의 인성이 향상한다고 기재되어 있다. 그러나, 급랭 박대를 제조하기 위하여 특별한 장치가 필요하다는 점 및 박대의 양산성을 고려하면 역시 고비용이 된다.

이에, 고 Al 함유 강판의 제조 방법으로서, 통상의 제강, 압연 프로세스로 양산 가능한 6.5 질량% 미만의 Al 농도를 가진 강판의 표면에, Al 또는 Al 합금을 부착시켜, 확산 열처리에 의하여 고 Al화하는 수법이 공지되어 있다.

예를 들면, 일본 공개 특허 공보 평4-80746호에서는 Al 도금재를 효율적으로 압연하는 기술로서 강판 표면에 Ni 도금한 위에, Al 또는 Al 합금 도금을 하고, 최종 제품 판 두께까지 압연한 후, 메탈 담체로 가공, 조립하고 나서 확산 열처리를 하는 것을 특징으로 하는 메탈 담체의 제조 방법이 개시되어 있다. 또한, 일본 공표 특허 공보 2003-520906호에서는 치수가 안정적인 Fe-Cr-Al박의 제조 방법으로서, 강판에 Al 또는 Al 합금을 피복시키고, 그 때의 피복량을 전체 질량의 0.5 내지 5 질량%로 함으로써, 냉간 압연한 후의 균일 확산 열처리에 있어서도, 길이 및/또는 폭 방향의 수축이 0.5% 이하가 된다고 기재되어 있다. 그러나, 이들의 제조 방법은 확산 열처리 후의 고 Al 함유 강판의 인성이나 가공성을 향상시키는 효과를 얻기 위한 것이 아니다.

일본 특허 공보 제3200160호에서는 Fe-Cr-Al 합금박의 제조 방법으로서, B를 규정량만큼 포함하는 스테인레스 강판에 Al 또는 Al 합금을 부착시키고, 확산 열처리에 의하여 부착 성분을 강판 중에 확산시키고, Al 농도 1 내지 10 질량%를 포함하는 강판으로 한 후에, 압하율 30% 이상의 냉간 압연 및 800℃ 내지 1200℃의 범위의 어닐링을 1회 이상 실시함으로써, B를 균일하게 분산시킬 수 있고, 내고온 취화 특성이 향상한다고 기재되어 있다. 이 제조 방법에서는 확산 열처리 후에 냉간 압연과 어닐링을 반복하므로 고비용이 된다.

전술한 바와 같이, 일본 공개 특허 공보 평6-8486호 및 일본 공개 특허 공보 평1-4458호에서 개시되어 있는 방법에서는, 가공성을 향상시키는 기술로서 특별한 첨가 원소 또는 급랭 장치를 이용하고 있어서 고비용이 된다. Al 또는 Al 합금을 강판에 부착시키고, 확산 열처리에 의하여 Al 농도를 부화(富化)시키는 일본 특허 공보 평4-80746호, 일본 공표 특허 공보 2003-520906호 및 일본 특허 공보 제3200160호에서 개시되어 있는 방법은, 주로 배기 가스 정화용 촉매 담체(메탈 담체)의 제조 방법으로서 공개되어 있지만, 확산 열처리 후의 고 Al 함유 강판의 가공성을 향상시키는 기술이 아니다. 이 때문에, 강판에 Al 또는 Al 합금을 부착시키고, 확산 열처리함으로써, 고 Al 함유 강판을 제조하는 것은 가능하지만, 그 후, 추가적으로 압연 및 굽힘 등의 가공을 고 Al 함유 강판에 실시한 경우에, 가공성이 낮기 때문에, 파단한다는 문제가 있었다.

본 발명에서는 이들 과제를 해결하기 위하여, 우수한 가공성을 가지는 고 Al 함유 강판 및 이를 저비용으로 양산하는 제조 방법, 고 Al 함유 금속박 및 그 제조 방법 그리고 고 Al 함유 금속박을 사용한 메탈 담체를 제공한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여, Al 함유량이 6.5 질량% 이상, 10 질량% 이하인 고 Al 함유 강판에 있어서, 특정의 집합 조직으로 제어함으로써 우수한 가공성을 부여할 수 있다는 것을 밝혀내었다. 또한, Al을 3.5 질량% 이상, 6.5 질량% 미만 함유하는 모재 강판에 Al 또는 Al 합금을 부착시켜 적층체로 하고, 이 적층체를 냉간 압연함으로써 가공 변형을 부여하고, 그 후 확산 열처리를 함으로써, 표면에 부착시킨 Al 또는 Al 합금을 강판 중에 확산시킴으로써, 확산 열처리 후의 고 Al 함유 강판의 집합 조직을 본 발명의 범위로 제어할 수 있고, 그 결과, 가공성이 매우 향상되는 것을 밝혀내었다. 본 발명의 요지는 이하와 같다.

(1) Al 함유량이 6.5 질량% 이상, 10 질량% 이하인 고 Al 함유 강판으로서, 강판면에 대한 α-Fe 결정의 {222}면 집적도가 60% 이상, 95% 이하, 또는 {200}면 집적도가 0.01% 이상, 15% 이하의 한쪽 또는 양쪽 모두인 것을 특징으로 하는 고 Al 함유 강판.

(2) (1)에 있어서, 강판 두께가 0.015 mm 이상, 0.4 mm 이하인 것을 특징으로 하는 고 Al 함유 강판.

(3) Al 함유량이 6.5 질량% 이상, 10 질량% 이하, 강판 두께가 0.005 mm 이상, 0.1 mm 이하인 고 Al 함유 금속박으로서, 강판면에 대한 α-Fe 결정의 {222}면 집적도가 60% 이상, 95% 이하 또는 {200}면 집적도가 0.01% 이상 15% 이하인 한쪽 또는 양쪽 모두인 것을 특징으로 하는 고 Al 함유 금속박.

(4) 금속박의 평박(平箔) 및 파박(波箔)을 포개어 감아서 이루어지는 허니콤(honeycomb) 구조체로서, 상기 금속박의 일부가 적어도 (3)에 기재된 고 Al 함유 금속박인 것을 특징으로 하는 허니콤 구조체.

(5) (4)에 기재된 허니콤 구조체와 금속제 외통을 납땜하여 이루어지는 메탈 담체.

(6) (4)에 기재된 허니콤 구조체를 금속제 외통과 납땜한 후, 촉매 층을 담지하여 이루어지는 메탈 담체.

(7) Al을 3.5 질량% 이상, 6.5 질량% 미만 함유하는 모재 강판에 적어도 한쪽 면에 Al 또는 Al 합금을 부착시켜 적층체로 하고, 상기 적층체에 냉간으로 가공 변형을 부여하고 나서, 확산 열처리를 하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판의 제조 방법.

(8) (7)에 있어서, 상기 Al 또는 Al 합금의 부착 방법이 강판에 대한 Al 또는 Al 합금의 용융 도금법인 고 Al 함유 강판의 제조 방법.

(9) (7)에 있어서, 상기 Al 또는 Al 합금의 부착 방법이 강판에 대한 Al 또는 Al 합금의 박을 부착하는 방법인 고 Al 함유 강판의 제조 방법.

(10) (7)에 있어서, 상기 냉간에서의 가공 변형 부여 방법이 냉간 압연인 고 Al 함유 강판의 제조 방법.

(11) (10)에 있어서, 상기 냉간 압연에 있어서의 적층체의 압하율 α(%)가 아래의 식 (a) 내지 (c)의 관계를 만족하는 범위인 고 Al 함유 강판의 제조 방법.

20≤α≤95 ‥‥(a)

35x-260≤α ‥‥(b)

6.5≤x ‥‥(c)

(이 때, x는 확산 열처리 후의 강판의 평균 Al 농도(질량%)이다.)

(12) (10) 또는 (11)에 있어서, 냉간 압연 후의 적층체 두께 t(mm)가 아래의 식 (d) 내지 (f)의 관계를 만족하는 범위인 고 Al 함유 강판의 제조 방법.

0.015≤t≤0.4 ‥‥(d)

t≤-0.128x + 1.298 ‥‥(e)

6.5≤x ‥‥(f)

(13) (7)에 있어서, 상기 확산 열처리의 온도가 800 내지 1250℃인 고 Al 함유 강판의 제조 방법.

(14) (7) 또는 (13)에 있어서, 상기 확산 열처리의 분위기가 비산화성 분위기인 고 Al 함유 강판의 제조 방법.

(15) (7) 내지 (14) 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 강판에 미리 예비 열처리를 한 후에, 적층체를 형성하는 고 Al 함유 강판의 제조 방법.

(16) (15)에 있어서, 상기 예비 열처리의 온도가 700 내지 1100℃인 고 Al 함유 강판의 제조 방법.

(17) (15) 또는 (16)에 있어서, 상기 예비 열처리의 분위기가 진공 중, 불활성 가스, 분위기 중 또는 수소 분위기 중 가운데에서 적어도 하나인 고 Al 함유 강판의 제조 방법.

(18) (7) 내지 (17) 중 어느 하나의 항에 기재된 제조 방법으로 얻은 고 Al 함유 강판을 추가로 냉간 압연하는 것을 특징으로 하는 고 Al 함유 금속박의 제조 방법.

(19) (18)에 기재된 제조 방법으로부터 얻는 금속박으로서, 그 박 두께가 5 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 고 Al 함유 금속박.

(20) 금속박의 평박 및 파박을 포개어 감아서 이루어지는 허니콤 구조체로서, 상기 금속박의 일부가 (19)에 기재된 고 Al 함유 금속박인 것을 특징으로 하는 허니콤 구조체.

(21) (20)에 기재된 허니콤 구조체와 금속제 외통을 납땜하여 이루어지는 메탈 담체.

(22) (20)에 기재된 허니콤 구조체를 금속제 외통과 납땜한 후, 촉매 층을 담지하여 이루어지는 메탈 담체.

도면의 간단한 설명

도 1은 적층체의 압하율과 Al 농도로 규정한 특허 청구 범위(도면 중의 수식은 각 선분을 나타낸다).

도 2는 냉간 압연 후의 적층체 두께와 Al 농도로 규정한 특허 청구 범위(도면 중의 수식은 각 선분을 나타낸다).

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

아래에 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 Al 함유량이 6.5 질량% 이상, 10 질량% 이하인 고 Al 함유 강판에 있어서, 굽힘이나 드로잉, 압연 등에 대한 가공성을 향상시키는 수법을 탐색하고, 강판의 집합 조직을 특정의 범위로 제어하면, 균열 발생이나 파단을 극히 효과적으로 억제할 수 있는 것을 밝혀내었다.

고 Al 함유 강판의 Al 함유량이 6.5 질량% 미만이면, 본 발명의 집합 조직이 아니라도 양호한 가공성을 얻을 수 있다. 1O 질량%를 초과하면, 금속간화합물 등의 영향이 나타나고, 본 발명의 집합 조직이라도 우수한 가공성을 얻을 수 없게 된다. 따라서, Al 함유량은 6.5 질량% 이상, 10 질량% 이하로 하였다.

본 발명의 집합 조직은 강판 표면에 대한 α-Fe 결정의 {222}면 집적도가 60% 이상, 95% 이하의 극히 높은 레벨, 또는 {200}면 집적도가 0.01% 이상, l5% 이하인 극히 낮은 레벨 중 어느 하나의 조건을 만족하는 것이다.

이 때, 면 집적도의 측정은 MoKα선에 의한 X선 회절로 실시하는 것이다. 상세하게 말하면, 각 시료에 대하여, 시료 표면에 대하여 평행한 α-Fe 결정의 11개의 방위면 ({110}, {200}, {211}, {310}, {222}, {321}, {411}, {420}, {332}, {521}, {442})의 적분 강도를 측정하고, 그 측정 값 각각을 랜덤 방위인 시료의 이론 적분 강도로 나눈 후, {200} 또는 {222} 강도의 비율을 백분율로 구하였다. 이것은, 예를 들면 {200} 강도 비율에서는 아래의 식(I)으로 나타낸다.

{200}면 집적도=[{i(200)/I(200)}/Σ{i(hkl)/I(hkl)}]×100 …… (I)

다만, 기호는 아래와 같다.

i(hkl): 측정한 시료에 있어서의 {hkl}면의 실측 적분 강도

I(hkl): 랜덤 방위를 가지는 시료에 있어서 {hkl}면의 이론 적분 강도

Σ: α-Fe 결정의 11개의 방위면에 대한 합

이 때, 랜덤 방위를 가지는 시료의 적분 강도는 시료를 준비하고 실측하여 구하여도 좋다.

고 Al 함유 강판의 {222}면 집적도가 60% 미만, 또한 {200}면 집적도가 15%이상이 되면, 드로잉, 굽힘, 압연 가공 시에 균열이나 파단이 발생하기 쉬워진다. 또한, {222}면 집적도가 95% 초과, 또한 {200}면 집적도가 0.01% 미만이 되면, 효과는 포화하고, 또한 제조도 어려워진다. 따라서, 본 발명의 고 Al 함유 강판의 집합 조직은 상기와 같이 하였다.

본 발명의 고 Al 함유 강판의 바람직한 두께는 0.015 mm 이상, 0.4 mm 이하이다. 두께가 0.015 mm 미만이면, 제조 수율이 저하되기 때문에 강판의 하한치는 0.015 mm로 하였다. 0.4 mm 초과에서는 본 발명의 집합 조직을 얻기 어려워지고, 가공성이 저하되므로 두께의 상한치는 0.4 mm로 하였다.

또한, 놀랍게도, 본 발명의 고 Al 함유 강판을 냉간 압연에 의하여 5 내지 1O0 ㎛ 두께의 금속 박으로 가공한 경우에, 상기 강판의 집합 조직은 압연하는 동안 유지되고, 냉간 압연 후의 집합 조직이 금속 박 표면에 대한 α-Fe 결정의 {222}면 집적도가 60% 이상 95% 이하의 극히 높은 레벨, 또는 {200}면 집적도는 0.01% 이상 15% 이하의 극히 낮은 레벨 중 어느 하나의 상태를 유지하고 있고, 우수한 가공성을 가지고 있는 것을 밝혀내었다. 이 때문에, 본 발명의 고 Al 함유 금속박은 냉간 압연한 그대로 임에도 불구하고, 집합 조직의 영향을 받아서 열처리 등의 연화 처리를 하지 않고, 굽힘이나 드로잉 등의 가공을 용이하게 실시할 수 있다.

냉간 압연 후의 고 Al 함유 금속박의 {222}면 집적도가 60% 미만, 또한 {200}면 집적도가 15% 이상이 되면, 드로잉, 굽힘, 압연 가공 시에 균열이나 파단이 발생하기 쉬어진다. 또한, {222}면 집적도가 95% 초과, 또한 {200}면 집적도가 0.01% 미만이 되면, 효과는 포화하고, 또한 제조도 어려워진다. 따라서, 본 발명의 고 Al 함유 금속박의 집합 조직은 상기와 같이 하였다. 이 때, 면 집적도의 측정은 위에서 설명한 방법과 동일하다.

고 Al 함유 금속박을 아래에 기재하는 메탈 담체용 소재로서 사용하는 경우에는 박 두께의 범위를 5 내지 100 ㎛로 하는 것이 바람직하다. 이것은 박 두께가 5 ㎛ 미만이면 고온 내산화 특성이 저하되기 때문이고, 10O ㎛ 초과이면 벽 두께가 두꺼워져서 배기 가스의 압력 손실이 커지고, 배기 가스 정화용 촉매 담체로서 바람직하기 때문이다. 또한, 바람직한 박 두께는 10 내지 60 ㎛이다.

고 Al 함유 금속박을 코러게이션(corrugation) 가공한 후, 평박과 파박을 포개어 감은 허니콤 구조체는 배기 가스와의 접촉 면적을 증대하고, 배기 가스 정화능을 향상시키기 위하여 실시된다. 본 발명의 금속박은 가공성이 우수하기 때문에, 냉간 압연한 그대로 코러게이션 가공 및 허니콤 구조체의 형성이 용이하게 가능하고, 우수한 가공 치수 정밀도를 가지므로 물결 주름(corrugation)의 높이 등의 편차가 작다.

메탈 담체로서 허니콤 구조체를 사용하는 경우에는, 예를 들면 Ni계의 납재를 사용하여, 허니콤 구조체에 금속제의 외통을 납땜한다. 납땜은 납땜재를 파박과 평박의 접점이나, 허니콤 구조체와 외통의 사이에 설치한 후, 진공 중에서 1000 내지 1200℃ 정도로 가열하여 실시한다. 본 발명의 고 Al 함유 금속박을 사용한 허니콤 구조체는 납땜성도 양호하고, 납땜 후의 구조 내구성도 우수하였다. 이것은 본 발명에 따라 제조한 고 Al 함유 금속박 및 허니콤 구조체는 가공성이 우수한 동시에 인성도 우수하기 때문인데, 메탈 담체로서 배기 가스 중에서의 사용 시에 박에 균열이 생기거나 떨어져 나가는 등의 파괴가 적어진다. 또한, 본 발명 메탈 담체에 촉매층을 부착시켰을 경우, 메탈 담체로서의 구조 내구성이 높기 때문에, 촉매층의 박리가 적고, 그 사용 시에 배기 가스의 정화 능력이 잘 저하되지 않는다.

다음으로, 본 발명의 고 Al 함유 강판의 제조 방법에 대하여, 이하에 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 Al을 3.5 질량% 이상, 6.5 질량% 미만 함유하는 모재 강판에 Al 또는 Al 합금을 부착시켜 적층체로 한 후에, 이 적층체를 냉간 압연하고, 그 후 확산 열처리를 함으로써 Al을 6.5 질량% 이상 가지는 고 Al 함유 강판을 제조하고, 이 고 Al 함유 강판이 본 발명의 집합 조직을 가지고, 우수한 가공성을 가지는 것을 밝혀내었다. 특히, 적층체를 냉간 압연할 때의 압하율 및 냉간 압연 후의 판 두께를 확산 열처리를 한 후의 소망하는 강판의 Al 농도에 의존하여 규정함으로써, 우수한 가공성을 얻을 수 있고, 고 Al 함유 강판의 가공을 보다 용이하게 실시할 수 있는 것을 밝혀내었다. 또한, Al 또는 Al 합금을 부착시키기 전의 강판에 예비 열 처리를 함으로써, 우수한 가공성을 발현하는 효과가 현저하게 향상되는 것을 밝혀내었다. 이들의 원인은 3.5 질량% 이상, 6.5 질량% 미만의 Al 농도를 가지는 모재 강판에 Al 또는 Al 합금을 부착시켜 적층체로 하고, 이 적층체를 냉간 압연함으로써, 적층체의 전위 구조나 모재 강판과 Al 또는 Al 합금층의 계면구조가, 종래의 방법으로 얻을 수 있는 경우와 달리, 그 결과 확산 열처리에 의하여 고 Al화한 후의 강판의 미세 구조가 변화하여, 가공성이 향상된 것으로 생각하고 있다. 또한, 예비 열처리를 함으로써, 우수한 가공성을 발현하기 위한 조직 변화가 더 효과적으로 작용한 것으로 생각하고 있다.

아래에 본 발명의 한정 조건에 대하여 설명한다.

Al 또는 Al 합금을 부착시키는 모재 강판은 Al을 3.5 질량% 이상, 6.5 질량% 미만 함유하는 강판을 사용한다. 이것은 모재가 되는 강판에 미리 3.5 질량% 이상의 Al을 함유하고 있는 경우에, 확산 열처리 후의 강판의 가공성이 향상되기 때문이다. 또한, Al 농도를 6.5 질량% 미만 함유하는 이유는 배경 기술에서도 설명한 바와 같이, 6.5 질량% 이상의 Al을 함유하는 강판은 인성이 낮고, 가공성이 나쁘기 때문에 양산하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 모재 강판의 상한은 6.5 질량% 미만으로 하였다. 또한, 바람직한 모재 강판의 Al 농도의 범위는 4.2 내지 6.0 질량% 이다. 또한, 이 모재가 되는 강판에는 그 외의 원소로서 최종 제품에 요구되는 기계적 특성이나 화학적 특성을 얻을 수 있는 합금 성분을 선정한다. 예를 들면, 고온 내산화성이 필요한 경우에는 Cr이나 희토류 원소를 적당량 첨가한 페라이트계 스텐레스강을 선택한다. 고강도가 요구되는 경우에는 고용 강화나 석출 강화를 실현할 수 있는 원소가 첨가된 강판을 사용한다.

Al 또는 Al 합금의 강판에의 부착은 용융 도금법, 전해 도금법, 드라이 프로세스법, 클래드법 등에 의하여 실시할 수 있고, 어느 방법으로 부착을 하여도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 부착시키는 Al 또는 Al 합금에 희망하는 합금 원소를 첨가시켜, 고 Al화와 동시에 합금화 시키는 것도 가능하다. 부착시키는 Al 또는 Al 합금의 양은 부착시의 모재 강판의 판 두께, 강판 중의 Al 농도 및 확산 열처리 후의 소망하는 Al 농도에 따라 결정한다. 예를 들면, 5 질량%의 Al 농도를 가지는 판 두께 0.4mm의 모재 강판에 90 질량% Al-10 질량% Si의 Al 합금을 양면에 부착시키고, 확산 열처리 후의 Al 농도를 8.l 질량%로 할 때의 편면 당 Al 합금 부착 두께는 약 20㎛이다.

본 발명의 또 다른 특징은 Al을 3.5 질량% 이상, 6.5 질량% 미만 함유하는 모재 강판에 Al 또는 Al 합금을 부착시킨 적층체에 대하여 실시하는 냉간 압연의 조건을 확산 열처리 후의 강판의 평균 Al 농도에 의존하여 최적화시킨 것에 있다. 적층체의 냉간 압연은 적층체의 전위 구조 및 모재 강판과 Al 또는 Al 합금간의 계면 구조를 변화시키기 위하여 실시하고, 이 냉간 압연에 의하여, Al 확산 열처리 후의 강판의 가공성이 현저하게 향상된다. 전술한 바와 같이, 이 효과는 모재 강판의 Al 농도가 3.5 질량% 이상, 6.5 질량% 미만일 때에 현저하다. 본 발명자들은 확산 열처리 후의 Al 농도에 의존하여 최적의 적층체의 냉간 압연 압하율 및 냉간 압연 후의 판 두께가 존재하는 것을 밝혀내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

적층체의 압하율 α(%)에 대하여, 본 발명에서 특히 바람직한 효과를 얻을 수 있는 범위를 도시하면, 도 1이 된다. 이 때, x(질량%)는 확산 열처리 후의 평균 Al 농도이다. 압하율 α(%)가 20≤α≤95인 이유는 Al 농도에 의하지 않고, 압하율이 20% 미만이면 부여되는 가공 변형량이 적기 때문에 큰 가공성 향상의 효과를 얻을 수 없기 때문이다. 95% 초과에서는 그 이상의 가공성의 향상은 인정되지 않을 뿐만 아니라 부분적으로 Al이 벗겨진다는 문제가 발생한다. 40x-300≤α인 이유는 Al 농도가 높아질수록 확산 열처리 후의 강판의 인성은 저하되고, 가공성이 저하되기 때문에 우수한 가공성을 나타내는 본 발명의 효과를 발현시키려면 Al 농도가 높은 만큼 압하율을 크게 할 필요가 있기 때문이다. 또한, 본 발명에서는 통상의 제강·압연 프로세스에서는 제조 곤란한 6.5 질량% 이상의 고 Al 농도를 함유하는 강판의 제조 방법이 대상이기 때문에, 적층체의 압하율의 범위에 있어서의 확산 열처리 후의 Al 농도 x는 x≥6.5 질량%로 하였다. 이상과 같이, 적층체의 압하율 α(%)을 Al 농도에 따라 상기 범위 내로 함으로써 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판을 제조할 수 있다.

냉간 압연 후의 적층체 두께 t(mm)에 대하여, 본 발명에서 특히 바람직한 효과를 얻을 수 있는 범위를 도시하면, 도 2가 된다. 이 때, x(질량%)는 확산 열처리 후의 평균 Al 농도이다. 냉간 압연 후의 적층체 두께 t(mm)가 0.015≤t≤0.4인 이유는 냉간 압연 후의 적층체 두께가 0.015 mm 미만이면, 적층체를 냉간 압연할 때에 부분적으로 부착시킨 Al 또는 Al 합금이 벗겨지는 등의 문제가 발생하고, 수율이 저하되기 때문에 t의 하한치를 0.015 mm로 하였다. 0.4 mm 초과에서는 Al 확산 열처리에 고온 또는 장시간의 열처리를 필요로 하고, Al 확산 열처리 후의 가공성이 향상한다는 본 발명의 효과를 얻기 어렵기 때문에 t의 상한값을 0.4 mm로 하였다. t≤-0.128x+1.298인 이유는 Al 농도가 높아질수록 확산 열처리 후의 강판의 인성은 저하되고, 가공성이 저하되기 때문에 우수한 가공성을 나타내는 본 발명의 효과를 발현시키려면 Al 농도가 높아질수록 냉간 압연 후의 적층체 두께 t를 작게 할 필요가 있기 때문이다. 본 발명에서는 통상의 제강·압연 프로세스에서는 제조하기 곤란한 6.5 질량% 이상의 고 Al 농도를 함유하는 강판의 제조 방법이 대상이기 때문에, 냉간 압연 후의 판 두께의 범위에 있어서의 확산 열처리 후의 Al 농도 x는 x≥6.5 질량%로 하였다. 이상과 같이, 소망하는 확산 열처리 후의 평균 Al 농도에 따라, 냉간 압연 후의 적층체 두께 t를 상기 범위 내로 함으로써, 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판을 제조할 수 있다.

이 때, 최적의 가공 변형의 도입법으로서 냉간 압연을 들어 설명하였지만, 인발 가공법 및 쇼트피닝법 등 다른 가공 변형을 부여할 수 있는 수법을 사용하여도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

확산 열처리 온도는 800℃ 내지 1250℃가 바람직하다. 이것은 800℃ 미만, 또는 1250℃ 초과이면, 확산 열처리 후에 우수한 가공성을 나타내는 본 발명의 효과를 얻기가 어려워지기 때문이다. 확산 열처리 시간은 표면에 부착시킨 Al 또는 Al 합금을 강판 중에 확산시키기에 적절한 시간을 선정한다. 다만, 표면에 부착시킨 Al 또는 Al 합금을 반드시 강판 중에 균일하게 만들 필요는 없다. 열처리 분위기는 진공 분위기, Ar 분위기, H₂ 분위기와 같은 비산화성 분위기의 어느 조건에 있어서도, 가공성을 향상시키는 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 우수한 본 발명의 효과를 발현시키려면 Al 또는 Al 합금 부착 전의 모재 강판에 700℃ 이상 1100℃ 이하로 예비 열처리를 하면 좋다. 이 예비 열처리는 선정한 모재 강판의 제조 과정에서 축적된 전위 구조를 재배열시킴으로써, 재결정을 일으키는 것이 바람직하지만, 반드시 재결정을 일으키게 할 필요는 없다. 700℃ 미만이면, 더 우수한 본 발명의 효과를 얻기 위한 전위 조직의 변화가 일어나기 어렵다. 1100℃ 초과로 하면, 강판 표면에 바람직하지 않은 산화 피막이 형성되고, 그 후의 Al 또는 Al 합금의 부착 및 냉간 압연에 악영향을 미치기 때문에 1100℃ 이하로 하였다. 이 예비 열처리의 분위기는 진공 중, 불활성 가스 분위기 중, 수소 분위기 중, 약산 화성 분위기 중의 어느 조건에 있어서도, 위에서 설명한 효과를 얻을 수 있지만, 예비 열처리 후의 Al 또는 Al 합금의 부착 및 그 후의 냉간 압연에 악영향을 미치는 강판 표면의 산화막을 형성하지 않는 조건이 요구된다. 예비 열처리의 시간은 특별히 한정할 필요는 없지만, 고 Al 강판의 제조성 등을 고려하면, 몇 초로부터 몇 시간 이내가 적당하다.

이상과 같이, 모재 강판에의 예비 열처리, Al 또는 Al 합금의 부착 및 냉간 압연을 최적인 범위에서 실시함으로써, 확산 열처리 후의 고 Al 함유 강판의 집합 조직은 본 발명의 범위에 들어가고, 가공성은 종래의 제조 방법에 따르는 것과 비교하여 현저하게 향상된다. 본 발명에 따라 제조한 고 Al 함유 강판을 사용함으로써, 종래 제조하는 것이 곤란하였던 고온 내산화성, 높은 전기 저항을 가지는 6.5 질량% 이상의 Al 농도를 가지는 고 Al 함유 강판의 가공을 저비용으로 실시할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 의하여 얻는 고 Al 함유 강판은, 예를 들면 1 패스 당 5% 이상의 높은 압하율로 효율적인 냉간 압연을 하는 것이 가능하고, 5 내지 100㎛ 두께와 같은 금속박으로 용이하게 가공할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따라 제조된 고 Al 함유 강판이나 고 Al 함유 금속박은 우수한 가공성을 가지고, 자동차용 재료, 전열 재료, 화학 플랜트 재료, 배관 재료 등, 여러 가지 용도에 유용된다. 또한, 본 발명 방법을 이용한 금속박을 메탈 담체에 사용한 경우에는 고온 내산화성 뿐만이 아니라, 구조 내구성 및 촉매층의 박리 특성에도 양호한 메탈 담체로서 유용된다.

본 발명에 의하여 얻을 수 있는 확산 열처리 후의 고 Al 함유 강판의 화학 조성은 Al 농도 이외는 한정되지 않지만, 대표적인 조성 범위(질량%)로서 Al: 6.5 내지 10%, C: 2% 이하, S: 0.1% 이하, P: 0.1% 이하, Si: 1% 이하, Mn: 2% 이하, 잔부: 철 및 불가피한 불순물로서, 최종 제품에 구하는 특성에 따라, Cr: 30% 이하, Ni: 15% 이하, Mo: 2% 이하, W: 2% 이하, V: 2% 이하, Ti: 5% 이하, Nb: 2% 이하, B: 0.1% 이하, Cu: 1% 이하, Co: 10% 이하, Zr: 1% 이하, Y: 1% 이하, Hf: 1% 이하, La: 1% 이하, Ce: 1% 이하, N: 0.1% 이하 등 중에서, 임의의 합금 성분을 선정한다.

이하, 실시예에 의하여, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

(실시예 1)

실시예 1에서는 모재 강판의 Al 농도에 대한 확산 열처리 후의 고 Al 강판의 가공성을 조사하였다. 집합 조직에 대하여는 X선 회절을 사용하여, 강판 표면에 대하여 평행한 {222}면 집적도와 {200}면 집적도를 구하였다. 측정 방법은 전술한 바와 같다. 표 1에 그들의 결과를 나타내었다.

진공 용해법에 의하여, 질량%로, Al 농도를 0, 1, 3, 3.5, 4.3, 5, 5.5, 6, 6.4, 7.0%, 그 외에 C: 0.007%, Si: 0.1%, Mn: 0.2%, Cr: 20%, Zr: 0.04%, La: 0.1%, 잔부: 철 및 불가피한 불순물을 포함하는 성분의 잉곳을 각각 용해하여 제작 하였다. 열간 압연에 의하여 3.2 mm 두께로 한 후, 냉간 압연에 의하여 0.4 mm 두께까지 압연하였다. 0 내지 6% Al재는 문제없이 제조 가능하였지만, 6.4% Al재는 열연 균열이 부분적으로 발생하였다. 7.0% Al재는 인성이 낮기 때문에 제조가 불가능하였다. 이 때, 7.0% Al재의 열연판의 {222}면 집적도는 60% 미만, 또한 {200}면 집적도는 15% 초과이며, 본 발명의 범위에는 들어가지 않았다.

각 Al 농도를 가진 모재 강판에, 용융 Al 도금법으로 Al 합금의 부착을 실시하였다. 도금욕의 조성은 90%Al-10%Si이며, 강판의 양면에 Al 합금을 부착시켰다. 이 때, 부착시킨 Al 합금의 두께는 확산 열처리 후의 Al 농도가 일정하게 되도록, 각각 표 1과 같이 조정하였다. Al 합금을 부착시킨 적층체를 판 두께 0.1 mm까지 냉간 압연을 실시하였다. 각 Al 농도의 시료의 적층체의 압하율을 표 1에 나타낸다. 그 후, 1000℃, 2 시간의 조건으로, Al 확산 열처리를 감압 수소 분위기에서 실시하고, 표면에 부착시킨 Al을 강판 중에 확산시켰다. Al 확산 열처리 후의 평균 Al 농도는 모든 시료에서 약 7.5 질량%이었다. 가공성의 평가는 상온에서 인장 시험을 실시하고, 인장 파단 연신율로 평가하였다. 인장 시험편의 채취 및 인장 시험 방법은 JIS Z 2201 및 JIS Z 2241에 준거하여 실시하였다(이하의 실시예에 있어도, 인장 시험은 JIS 규격에 준거하여 실시하였다).

표 1의 결과로부터 분명한 바와 같이, 모재 강판의 Al 농도가 3.5 질량% 이 상, 6.5 질량% 미만인 본 발명예 1 내지 5에 있어서, 인장 파단 연신율이 향상되고 있는 것을 알 수 있다. Al 농도가 4.2 내지 6.0%인 본 발명예 2 내지 4에서 특히 우수한 파단 연신율을 나타내었다. 이들에 대하여는 어느 경우에도, {222}면 집적도가 60% 이상이고, 또한 {200}면 집적도는 15% 이하로서, 본 발명의 고 Al 함유 강판의 범위에 포함되어 있었다. 한편, 비교예 1 내지 3에 대하여는 {222}면 집적도는 60% 미만이고, 또한 {200}면 집적도는 15% 초과이고, 본 발명의 범위에는 포함되어 있지 않았다.

(실시예 2)

실시예 2에서는 확산 열처리 후의 평균 Al 농도에 대한 적층체의 압하율이 확산 열처리 후의 강판의 가공성에 미치는 효과를 조사하였다. 진공 용해에 의하여, 질량%로, C: 0.05%, Si: 0.3%, Mn: 0.2%, Al: 4.5%, Cr: 17%, 잔부: 철 및 불가피한 불순물을 포함하는 성분의 잉곳을 용제하였다. 열간 압연에 의하여, 판 두께를 3 mm로 한 후, 냉간 압연에 의하여 소정의 판 두께까지 압연하였다. Al의 부착은 용융 Al 도금법으로 실시하였다. 도금 욕의 조성은 95%Al-5%Si이고, 강판의 양면에 Al 합금을 부착시켰다. 그 후, 표 2에 기재된 냉간 압연 후의 적층체 두께까지 냉간 압연 하였다. Al 합금 부착전의 모재 강판의 판 두께 및 부착시킨 Al 합금의 두께는 목표로 하는 확산 열처리 후의 평균 Al 농도 및 적층체의 압하율이 되도록 각각 조정하였다. 표 2에는 Al 합금 부착 전의 모재 강판의 판 두께 및 부착시킨 Al 합금의 편면 당의 두께를 기록한다. 각 Al 농도에 대하여, 냉간 압연 후의 적층체 두께를 일정하게 하고, 다른 압하율의 시료를 제작하였다. 그 후, 표 2에 기재된 조건으로, Al 확산 열처리를 Ar 분위기에서 실시하고, 표면에 부착시킨 Al 합금을 강판 중에 확산시켰다. Al 확산 열처리 후의 평균 Al 농도의 분석 결과를 표 2에 기록한다. 가공성의 평가는 상온에서 인장 시험을 실시하고, 인장 파단 연신율로 평가하였다.

X선 회절을 사용하여, 강판 표면에 대하여 평행한 {222}면 집적도와 {200}면 집적도를 구해 표 2에 나타내었다. 측정 방법은 전술한 바와 같다.

압하율이 0%인 시료는 적층체를 압연하지 않고 Al 확산 열처리를 실시하는 종래의 제조 방법이다. 이 경우에는 파단 연신율은 낮아서 0.5% 내지 2%이었다. {222}면 집적도는 60% 미만, 그리고 {200}면 집적도는 15% 초과이며, 모두 본 발명의 범위에는 포함되지 않았다.

다음으로, 어느 Al 농도로도 적층체를 압연함으로써, 단지 Al 확산 열처리만을 하는 종래법에 비하여, 파단 연신율이 향상되었다.

확산 열처리 후의 평균 Al 농도가 6.5 질량%인 경우, 적층체의 압하율이 20%이상인 범위에 있어서, 파단 신장은 크게 향상되었다. Al 농도가 7 질량%인 경우에는 적층체의 압하율이 22% 이상인 범위에 있어서, 파단 신장은 크게 향상되었다. Al 농도가 7.5 질량%인 경우에는 적층체의 압하율이 22% 이상인 범위에 있어서, 파단 신장은 크게 향상하였다. Al 농도가 8.3 질량%의 경우에는 적층체의 압하율이35% 이상의 범위에 있어서, 파단 신장이 향상하였다. Al 농도가 9.5 질량%인 경우에는 적층체의 압하율이 75% 이상의 범위에 있어서, 파단 신장이 향상하였다. 또한, 어느 Al 농도에 있어서도 적층체의 압하율이 96%에서는 부분적으로 부착시킨 Al이 벗겨지는 문제가 발생하였다.

이상의 결과로부터, 본 발명에 따라 Al 또는 Al 합금을 부착시킨 적층체를 냉간 압연하고, 가공 변형을 부여함으로써 Al 확산 열처리 후의 파단 연신율이 향상되는 것을 알 수 있다. 또한, 표 2에는 본원 발명의 효과가 더 현저하게 발현되는 압하율의 범위를 명확하게 하기 위하여, 각 Al 농도 x(질량%)에 대하여, 압하율 α(%)의 하한값인 α=35x-260 및 α=20 중의 큰 쪽의 값을 나타내고, 이 범위 그리고 95% 이하의 적층체의 압하율인 경우를 *를 붙여 표시하였다. 이들 결과로부터, 압하율 α가 α=35x-260 및 α=20 내의 큰 쪽의 값보다 큰 경우에는 파단 연신율은 6% 이상 나타내고, 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판을 얻었다.

이상의 본 발명의 방법으로 제조한 고 Al 함유 강판은 강판 표면에 대하여 평행한 {222}면 집적도가 60% 이상, 또는 {200}면 집적도가 15% 이하 중 한쪽 또는 양쪽인 본 발명의 범위에 포함되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 3)

실시예 3에서는 평균 Al 농도에 대하여, 적층체의 압하율을 일정하게 유지하고, 냉간 압연 후의 적층체 두께가 다른 경우의 확산 열처리 후의 강판의 가공성을 조사하였다.

진공 용해법에 의하여, 질량%로, C: 0.01%, Si: 0.1%, Mn: 0.2%, Cr: 20%, Ti: 0.1%, Al: 5%, La: 0.03%, Ce: 0.03%, 잔부: 철 및 불가피한 불순물을 포함하는 성분의 잉곳을 용제하였다. 열간 압연에 의하여 3.2 mm 두께로 한 후, 냉간 압연에 의하여 소정의 판 두께까지 압연하였다. Al의 부착은 용융 Al 도금법으로 실시하였다. 도금욕의 조성은 90%Al-10%Si이며, 강판의 양면에 Al 합금을 부착시켰다. 그 후, 표 3에 기재된 적층체 두께까지 냉간 압연하였다. 이 때, Al 합금을 부착시키기 전의 강판의 판 두께 및 Al 합금 부착량은 실시예 2와 마찬가지로, 목표로 하는 Al 확산 열처리 후의 평균 Al 농도 및 적층체의 압하율이 되도록 조정하였다. 표 3에는 Al 합금 부착 전의 강판의 판 두께 및 부착시킨 Al 합금의 편면 당의 두께를 기록한다. 그 후, 표 3에 기재된 조건으로, Al 확산 열처리를 수소 분위기로 실시하고, 표면에 부착시킨 Al 합금을 강판 중에 확산시켰다. Al 확산 열처리 후의 평균 Al 농도의 분석 결과를 표 3에 기재하였다. 가공성의 평가는 상온에 대하여 인장 시험을 실시하고, 인장 파단 연신율로 평가하였다.

X선 회절을 사용하여, {222}면 집적도와 {200}면 집적도를 구하여 표 3에 나타내었다. 측정 방법은 전술한 바와 같다.

Al 농도가 6.5 질량%의 경우에는 냉간 압연 후의 적층체 두께가 0.4 mm 이하인 범위에 있어서, 파단 신장은 더욱 크게 향상되었다. Al 농도가 7 질량%인 경우에는 적층체 두께가 0.4 mm 이하의 범위에 있어서 파단 연신율이 더 향상되었다. Al 농도가 7.5 질량%인 경우에는 적층체 두께를 0.3 mm 이하의 범위에 있어서, 파단 연신율이 더 향상되었다. Al 농도가 8.5 질량%인 경우에는 적층체 두께가 0.2 mm 이하인 범위에 있어서, 파단 연신율은 더 향상되었다. Al 농도가 9.5 질량%인 경우에는 적층체 두께가 O.05 mm에 있어서, 파단 연신율은 향상되었다. 그러나, 어느 Al 농도에서도 냉간 압연 후의 적층체 두께가 0.01 mm인 경우에는 부분적으로 부착한 Al가 벗겨지는 문제가 발생하였다.

표 3에는 본 발명의 효과가 더 현저하게 발현되는 냉간 압연 후의 적층체 두께의 범위를 명확하게 하기 위하여, 평균 Al 농도 x(질량%)에 대하여, 적층체 두께 t(mm)의 상한값인 t=-0.1283x+1.2983 및 t=0.4 중의 작은 쪽의 값을 나타내고, 이 범위 그리고 0.015 mm 이상으로 냉간 압연 후의 적층체 두께가 포함되는 경우에 *를 붙여 표시하였다. 이들의 결과로부터, 냉간 압연 후의 적층체 두께 t(mm)가 t=-0.1283x+1.2983 및 t=0.4인 작은 쪽의 값보다 작은 경우에, 파단 신장은 9% 이상을 나타내고, 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판을 얻을 수 있다. 다만, 적층체 두께 t(mm)가 O.O1 mm인 경우에는 적층체를 냉간 압연할 때에 부분적으로 부착시킨 Al 합금이 박리하는 문제가 발생하고, 수율이 저하되었다.

이상의 본 발명의 방법에서 제조한 고 Al 함유 강판은 강판 표면에 대하여 평행한 {222}면 집적도가 60% 이상, 또는 {200}면 집적도가 15% 이하의 한쪽 또는 양쪽 모두인 본 발명의 범위에 포함되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 4)

실시예 4에서는 예비 열처리의 효과를 조사하였다. 진공 용해법에 의하여, 질량%로, C: 0.01%, Cu: 0.4%, Al: 5.2%, Cr: 19%, Nb: 0.4%, 잔부: 철 및 불가피한 불순물을 포함하는 성분의 잉곳을 용제하였다. 열간 압연에 의하여 판 두께를 3 mm로 한 후, 냉간 압연에 의하여 0.38 mm의 판 두께까지 압연하였다. 그 후, 표 4에 기재된 온도로 30분간의 예비 열처리를 Ar 분위기에서 실시하였다. 다만, 본 발명예 62는 예비 열처리를 실시하지 않았다. 다음으로, 박 두께 9 ㎛의 Al박을 강판의 양면에 부착하여 적층체로 하고, 이 적층체를 0.1 mm까지 냉간 압연하였다. 이 때, 적층체의 압하율은 75%이다. 그 후, 1000℃, 2 시간의 Al 확산 열처리를 진공 분위기에서 실시하고, 표면에 부착시킨 Al박을 강판 중에 확산시켰다. Al 확산 열처리 후의 평균 Al 농도의 분석 결과는 모두 7 질량%이었다. 가공성의 평가는 상온에 있어서 인장 시험을 실시하고, 인장 파단 신장으로 평가하였다. 또한, X선 회절을 이용하여, 강판 표면에 대하여 평행한 {222}면 집적도와 {200}면 집적도를 구하여 표 4에 나타내었다. 측정 방법은 전술한 바와 같다.

예비 열처리를 하지 않았던 시료 및 650℃에서 실시한 시료의 파단 연신율은 12% 정도인 것에 대하여 700 내지 1100℃에서 실시한 시료의 파단 연신율은 16 내지 23%로 크게 향상되었다. 또한, 예비 열처리를 1200℃에서 실시한 본 발명예 68은 Al박을 부착한 적층체를 냉간 압연할 때에, 부분적으로 Al이 박리되는 문제가 생겼다. 이상의 결과로부터, 본 발명예에 따라서 예비 열처리를 700℃ 이상 1100℃ 이하의 온도에서 실시함으로써, Al 확산 열처리 후의 고 Al 강판의 가공성이 더욱 향상되는 것을 확인하였다. 또한, 어느 고 Al 함유 강판에 있어서도, 강판 표면에 대하여 평행한 {222}면 집적도가 60% 이상, 또는 {200}면 집적도가 15% 이하이고, 본 발명의 고 Al 함유 강판의 범위에 포함되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

구분	예비 열처리 온도/℃	평가 파단 연신율/%	면 집적도(%)
구분	예비 열처리 온도/℃	평가 파단 연신율/%	{222}	{200}
본 발명예 62	-	12	72	0.8
본 발명예 63	650	13	73	0.7
본 발명예 64	700	16	79	0.15
본 발명예 65	800	23	83	0.08
본 발명예 66	900	22	85	0.06
본 발명예 67	1100	20	80	0.15
본 발명예 68	1200	※19	80	0.18

※ 본 발명예 68은 부분적으로 Al이 벗겨지는 문제가 있음

(실시예 5)

실시예 5에서는 여러 가지 조건에 있어서의 가공성 평가를 하였다.

시료의 제조 방법은 실시예 3과 동일하게 하였지만, 몇 개의 시료에 대하여는 Al 합금을 부착시키기 전의 모재 강판에 표 5에 기재된 예비 열 처리 온도로 1분간, 수소 분위기에 의한 예비 열처리를 하였다. 표 5에는 제조 조건인 Al 합금 부착 전의 모재 강판의 판 두께, 예비 열처리 온도, 부착시킨 Al 합금의 한면당 두께, 적층체의 냉간 압연 후의 두께, 적층체의 압하율, Al 확산 열처리 조건 및 Al 확산 열처리 후에 있어서의 강판의 평균 Al 농도의 분석값을 기재하였다. 가공성의 평가도 지금까지와 마찬가지로 인장 파단 연신율로 하였다. 또한, X선 회절을 사용하여, 강판 표면에 대하여 평행의 {222}면 집적도와, {200}면 집적도를 구하여 표 5에 나타내었다. 측정 방법은 전술한 바와 같다.

Al 확산 열처리 후의 Al 농도가 6.5 질량%인 경우, 적층체의 압하율이 0%의 비교예 10의 파단 연신율은 2%인 것에 대하여, 예비 열처리를 800℃에서 실시하고, Al 부착 후의 적층체의 압하율을 50%, 적층체의 두께를 O.2 mm로 한 본 발명예 69는 22%의 파단 연신율을 나타내었다.

Al 확산 열처리 후의 Al 농도가 7.5 질량%인 경우, 적층체의 압하율이 0%인 비교예 11의 파단 신장은 1.5%인 데 대하여, 예비 열처리를 750℃로 실시하고, Al 부착 후의 적층체의 압하율을 50, 75, 88%, 적층체의 두께를 0.2, 0.1, 0.05 mm로 각각 압하율을 올리고, 두께를 얇게 한 본 발명예 70 내지 72는 파단 신장이 각각 14, 16, 18%로 향상되었다.

Al 확산 열처리 후의 Al 농도가 8.3 질량%인 경우, 적층체의 압하율이 0%인 비교예 12의 파단 연신율은 1%인 것에 대하여, 예비 열처리를 850℃에서 실시하고, Al 부착 후의 적층체의 압하율을 50, 75, 83, 88%, 적층체의 두께를 0.2, 0.1, 0.07, 0.05 mm로 각각 압하율을 올리고, 두께를 얇게 한 본발명예 73 내지 76은 파단 연신율이 13, 14, 15, 16%로 향상되었다.

Al 확산 열처리 후의 Al 농도가 9 질량%인 경우, 적층체의 압하율이 0%인 비교예 13의 파단 신장은 0.5%인 것에 대하여, 예비 열처리를 700℃에서 실시하고, Al 부착 후의 적층체의 압하율을 75, 83, 88%, 적층체의 두께를 0.1, 0.07, 0.05 mm로 압하율을 올리고, 두께를 얇게 한 본 발명예 77 내지 79에서는 파단 연신율이 각각 12, 13, 14%로 향상되었다.

Al 확산 열처리 후의 Al 농도가 9.5 질량%인 경우, 적층체의 압하율이 0%인 비교예 14의 파단 연신율은 0.5%인 것에 대하여, 예비 열처리를 800℃에서 실시하고, Al 부착 후의 적층체의 압하율을 90%, 적층체의 두께를 0.02 mm로 한 본 발명예 80에서는 파단 연신율이 11%로 향상되었다.

압하율이 0%인 시료의 경우에는 파단 연신율은 낮아서 0.5% 내지 2%이었다. 이 경우에는 {222}면 집적도는 60% 미만, 그리고, {200}면 집적도는 15% 초과이고, 모두 본 발명의 범위에 포함되어 있지 않았다. 한편, 본 발명의 방법으로 제조한 고 Al 함유 강판은 강판 표면에 평행한 {222}면 집적도가 60% 이상 또는 {200}면 집적도가 15% 이하의 한쪽 또는 양쪽 모두인 본 발명의 범위에 포함되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

이상의 결과로부터 Al 합금 부착 전의 모재 강판에 예비 열처리를 실시하고, 확산 열처리 후의 평균 Al 농도 x(질량%)의 값에 따라서, 적층체의 압하율 및 냉간 압연 후의 판 두께를 도 1 및 도 2에 나타낸 범위 내에서 선정함으로써, Al 확산 열처리 후의 고 Al 함유 강판의 파단 연신율은 현저하게 향상하고, 파단 연신율 11% 이상의 더 우수한 가공성을 나타내는 것을 확인하였다.

(실시예 6)

실시예 6에서는 확산 열처리 후의 강판의 가공성을 냉간 압연이 가능한지 여부에 따라 평가하고, 또한 내산화 특성에 대하여 평가하였다. 또한, 냉간 압연 후에 얻은 고 Al 함유 금속박의 {222}면 집적도 및 {200}면 집적도를 측정하고, 그 후 실시한 금속박의 굽힘 가공성의 평가와 비교하였다.

실시예 5에서 제작한 비교예 10, 11, 12, 13 및 본발명예 69, 71, 74, 78의 시료를 사용하여, 확산 열처리 후의 고 Al 강판을 0.02 mm까지 냉간 압연이 가능한지 여부를 조사하였다. 표 6에 나타낸 바와 같이, 비교예 10, 11, 12, 13의 강판에서는 0.02 mm까지 압연 초기를 중심으로 수 차례 파단하고, 압연 가공성은 현저하게 나빴다. 본발명예 69, 71, 74, 78의 강판은 모두 가공성이 우수하기 때문에 파단 없이 0.02 mm까지 압연 가능하였다.

냉간 압연으로 얻어진 고 Al 함유 금속박의 {222}면 집적도와 {200}면 집적도는 비교예 10, 11, 12, 13에 있어서는 모두 본 발명의 범위에는 포함되어 있지 않았다. 본발명예 69, 71, 74, 78의 고 Al 함유 금속박의 {222}면 집적도 또는 {200}면 집적도는 본 발명의 범위에 포함되어 있었다. 콜 게이트 가공에 의한 굽힘 가공을 실시하였더니, 비교예 10, 11, 12, 13의 금속박에서는 굽힘부에 많은 균열이 생기고 가공성이 떨어지는 것을 알 수 있었다. 본발명예 69, 71, 74, 78의 금속박에서는 균열의 발생은 없었으며, 가공성이 우수한 것을 알 수 있었다.

얻어진 0.02 mm 두께의 금속박을 잘라, 대기 중, 1100℃에서 보정(保定)하고, 박의 내산화 특성을 단위 체적 당의 질량 증가가 급격하게 상승하는 이상 산화를 일으킬 때까지의 시간으로서 조사하였더니, Al 농도를 5 질량% 포함한 통상의 제강, 압연 프로세스로 제조 가능한 종래의 박(두께는 1O㎛)과 비교하여, 이상 산화가 개시될 때까지의 시간은 6.5% Al의 본 발명예 69에서 5% Al재의 2배, 7.5% Al의 본 발명예 71에서 2.9배, 8.3% Al의 본 발명예 74에서 3.7배, 9% Al의 본 발명예 78에서 4.4배로 향상되었다.

이상 나타낸 바와 같이, 본 발명의 범위로 제어하여 얻어진 고 Al 함유 강판은 용이하게 냉간 압연에 의하여 얇은 금속박으로 가공할 수 있다. 또한, 냉간 압연에 의하여 얻어진 고 Al 함유 금속박은 또한 집합 조직이 본 발명의 범위에 포함되어 있고, 우수한 가공성을 가지고 있기 때문에 용이하게 콜 게이트 가공과 같은 굽힘 가공이 가능한 것을 알 수 있었다. 또한, 이들 고 Al 함유 금속박은 우수한 고온 내산화 특성을 가지기 때문에, 메탈 담체 등에 대한 적용이 가능하다.

(실시예 7)

실시예 7에서는 메탈 담체를 조립하고, 구조 내구성 및 촉매층의 부착성에 대하여 조사하였다. 박 소재로서 본 발명예 74의 시료를 0.03 mm까지 압연한 30 ㎛ 두께의 금속박 A를 준비하였다. 또한, 비교예로서 모재 강판의 Al 농도가 1.5 질량%이고, 다른 첨가 원소 등은 본 발명예 74와 마찬가지로 판 두께 0.36 mm의 모재 강판에 용융 도금법으로 90%Si-10%Al 합금을 편면 당 42 ㎛ 양면에 부착시키고, 확산 열처리를 하지 않고, 0.03 mm까지 압연한 적층체 금속박 B를 준비하였다. A 및 B의 박 각각을 코러게이션 가공하고, Ni계의 땜납 가루를 도포한 후, 파박과 평박을 서로 거듭하여 감아 돌려서 직경 80 mm의 허니콤 구조체로 하였다. 이 허니콤 구조체를 페라이트계 스테인레스강으로 이루어지는 외통에 수용하고, 진공 중 1180℃에서 20분간의 열처리를 하고, 박(箔) A는 납땜 처리, 박 B는 납땜 처리와 동시에 Al 확산 열처리를 하였다. 박 A 및 박 B의 Al 농도는 모두 8.3 질량%이었다. 그 후, 백금 촉매를 함침시킨 γ-Al₂O₃ 가루의 촉매층을 형성시키고, 12OO℃ 및 25℃를 3O분마다 반복하는 냉열 내구 시험을 100시간 실시하였다. 박 A를 사용한 메탈 담체는 전혀 이상이 없었지만, 박 B를 사용한 메탈 담체는 박이 빠지거나 허니콤 형상의 셀이 찌그러져 있고, 그 주변의 촉매층은 떨어져 나가 있었다. 이상으로부터, 본 발명에 의하여 얻을 수 있는 금속박으로 이루어지는 메탈 담체는 인성이 우수하기 때문에 구조 내구성 및 촉매층의 박리 특성도 우수하다는 것을 알게 되었다.

이상, 실시예에 있어서도 본 발명에 의하여 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판을 얻을 수 있는 것이 분명하다. 이 고 Al 함유 강판은 용이하게 여러 가지 형상으로 가공할 수 있고, 인성도 높기 때문에, 예를 들면 자동차용 배기 가스 정화 촉매 담체의 기재인 메탈 담체의 사용 등에 유용하다.

본 발명의 고 Al 함유 강판을 제조함으로써, 확산 열처리 후의 강판의 가공성이 현저하게 향상되고, 지금까지 곤란하였던 6.5 질량% 이상의 Al 농도를 가지는 고 Al 함유 강판의 가공을 저렴한 비용으로 실시할 수 있다. 본 발명에 의하여 제조한 고 Al 함유 강판은 가공성이 우수하므로, 여러 가지 형상으로 용이하게 가공할 수 있게 되어, 또한 냉간 압연에 의하여 얇은 박으로 하는 것도 가능하다. 이들은 예를 들면 고온 내산화성이 요구되는 자동차 등의 촉매 담체용 기재를 비롯한 각종 내열용 재료 등의 제조에 유용된다.

Claims

Al 함유량이 6.5 질량% 이상, 1O 질량% 이하의 고 Al 함유 강판으로서, 강판면에 대한 α-Fe 결정의 {222}면 집적도가 79% 이상, 95% 이하 또는 {200}면 집적도가 0.01% 이상, 1.8% 이하 중의 한쪽 또는 양쪽 모두인 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판.
제1항에 있어서, 강판 두께가 0.015 mm 이상, 0.4 mm 이하인 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판.
Al 함유량이 6.5 질량% 이상, 10 질량% 이하, 강판 두께가 0.005 mm 이상, 0.1 mm 이하의 고 Al 함유 금속박으로서, 강판면에 대한 α-Fe 결정의 {222}면 집적도가 79% 이상, 95% 이하 또는 {200}면 집적도가 0.01% 이상, 1.8% 이하 중의 한쪽 또는 양쪽 모두인 것을 특징으로 하는 고 Al 함유 금속박.
금속박의 평박 및 파박을 포개어 감아서 이루어지는 허니콤 구조체로서, 상기 금속박의 일부가 적어도 제3항에 기재된 고 Al 함유 금속박인 것을 특징으로 하는 허니콤 구조체.
제4항에 기재된 허니콤 구조체와 금속제 외통을 납땜하여 이루어지는 메탈 담체.
제4항에 기재된 허니콤 구조체를 금속제 외통과 납땜한 후, 촉매층을 담지하여 이루어지는 메탈 담체.
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Al을 3.5 질량% 이상, 6.5 질량% 미만 함유하는 모재 강판에 미리 예비 열처리를 실시한 후에, 적어도 한쪽 면에 Al 또는 Al 합금을 부착시켜 Al을 6.5 질량% 이상, 10 질량% 이하를 함유하는 적층체로 하고, 상기 적층체에 냉간에서 가공 변형을 부여하고 나서 확산 열처리를 하여, 강판면에 대한 α-Fe 결정의 {222}면 집적도가 79% 이상, 95% 이하 또는 {200}면 집적도가 0.01% 이상, 1.8% 이하 중의 한쪽 또는 양쪽 모두가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판의 제조 방법.
제23항에 있어서, 상기 Al 또는 Al 합금의 부착 방법이 강판에의 Al 또는 Al 합금 용융 도금법인 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판의 제조 방법.
제23항에 있어서, 상기 Al 또는 Al 합금의 부착 방법이 강판에의 Al 또는 Al 합금 박을 부착하는 방법인 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판의 제조 방법.
제23항에 있어서, 상기 냉간에서의 가공 변형 부여 방법이 냉간 압연인 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판의 제조 방법.
제26항에 있어서, 상기 냉간 압연에 있어서 적층체의 압하율 α(%)가 아래의 식 (a) 내지 (c)의 관계를 만족하는 범위인 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판의 제조 방법.

20≤α≤95 ‥‥(a)

35x-260≤α ‥‥(b)

6.5≤x ‥‥(c)

(여기서, x는 확산 열처리 후의 강판의 평균 Al 농도(질량%)이다.)
제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 냉간 압연 후의 적층체 두께 t(mm)가 아래의 식 (d) 내지 (f)의 관계를 만족하는 범위인 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판의 제조 방법.

0.015≤t≤0.4 ‥‥(d)

t≤-0.128x+1.298 ‥‥(e)

6.5≤x ‥‥(f)

(여기서, x는 확산 열처리 후의 강판의 평균 Al 농도(질량%)이다.)
제23항에 있어서, 상기 확산 열처리의 온도가 800 내지 1250℃인 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판의 제조 방법.
제29항에 있어서, 상기 확산 열처리의 분위기가 비산화성 분위기인 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판의 제조 방법.
제23항에 있어서, 상기 예비 열처리의 온도가 700 내지 1100℃인 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판의 제조 방법.
제31항에 있어서, 상기 예비 열처리의 분위기가 진공 중, 불활성 가스 분위기 중 또는 수소 분위기 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고 Al 함유 강판의 제조 방법.
제23항에 기재된 제조 방법으로 얻어진 고 Al 함유 강판을 추가로 냉간 압연하는 것을 특징으로 하는 고 Al 함유 금속박의 제조 방법.
제33항에 기재된 제조 방법으로 얻어진 금속박에 있어서, 상기 박 두께가 5~100㎛인 것을 특징으로 하는 고 Al 함유 금속박.
금속박의 평박 및 파박을 포개어 감아서 이루어지는 허니콤 구조체로서, 상기 금속박의 일부가 제34항에 기재된 고 Al 함유 금속박인 것을 특징으로 하는 허니콤 구조체.
제35항에 기재된 허니콤 구조체와 금속제 외통을 납땜하여 이루어지는 메탈 담체.
제35항에 기재된 허니콤 구조체를 금속제 외통과 납땜한 후, 촉매층을 담지하여 이루어지는 메탈 담체.