KR101143037B1

KR101143037B1 - 열간 프레스용 아연도금강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101143037B1
Application number: KR1020100137373A
Authority: KR
Inventors: 손일령; 민광태; 김종상; 박중철
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-05-08

Abstract

본 발명의 일측면은 소지강판; 상기 소지강판 위에 형성된 아연도금층; 상기 아연도금층 위에 형성된 Al 또는 Si가 포함된 금속 파우더층을 포함하고, 상기 금속 파우더층은 상기 아연도금층 위에 불연속적으로 존재하고, 평균 두께가 0.1~5.0㎛인 열간 프레스용 아연도금강판을 제공함으로써,
열간 프레스 가열에 의해 도금층 위에 Al₂O₃ 또는 SiO₂ 산화물을 형성시켜 도금층의 보호막 역할을 함으로써 열간 프레스 가열시에 아연도금층의 열화를 효과적으로 방지하고, 이에 따라 내식성을 우수하게 확보할 수 있으며, 상기 산화물이 연속적인 피막 형태로 이루어져 전착 도장시 도장성 및 도막밀착성도 우수하게 확보함으로써, 표면특성이 우수한 열간 프레스 성형부품를 얻을 수 있다.

Description

열간 프레스용 아연도금강판 및 그 제조방법{Zn-PLATED STEEL SHEET FOR HOT PRESS FORMING AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 열간 프레스용 아연도금강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열간 프레스 공정시 도금층의 열화를 방지함으로써 아연도금층을 안정적으로 확보할 수 있는 열간 프레스용 아연도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 환경 규제에 따른 자동차 연비 감소를 목적으로 고강도 강판에 대한 수요가 급증하고 있다. 자동차 강판이 고강도화 됨에 따라 프레스 성형시 마모, 파단 등이 발생하기 쉬우며 복잡한 제품 성형이 곤란해진다. 따라서 이러한 문제점을 해결하고자 강판을 가열하여 열간 상태에서 성형 가공하는 열간 프레스 공정에 의한 제품 생산이 크게 증가하고 있다.

열간 프레스 강판은 통상 800~900℃로 가열한 상태에서 프레스 가공을 거치게 되는데 가열시 강판 표면이 산화되어 스케일이 생성되게 된다. 따라서 제품 성형후 스케일을 제거하는 쇼트 브라스트와 같은 별도의 공정이 필요하게 되며, 제품의 내식성 또한 도금재에 비하여 열위하게 된다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하고자, 미국등록특허 US6296805호에서와 같이 강판 표면에 Al계 도금을 실시하여 가열로에서 도금층이 유지되면서 강판 표면의 산화 반응을 억제하고 Al의 부동태 피막 형성을 이용하여 내식성을 증대시키는 제품이 개발되어 상용화되어 있다.

그러나, 상기 Al 도금재의 경우 고온에서의 내열성은 우수하지만 희생 양극 방식의 Zn 도금에 비하여 내식성이 열위하며, 또한 제조 단가가 증가하게 되는 단점이 있다.

그러나, Zn의 경우 Al에 비하여 고온에서의 내열성이 크게 열위하여 통상적인 방법으로 제작된 Zn 도금강판은 800~900℃의 고온에서 Zn층의 합금화 및 고온 산화로 도금층이 불균일하게 형성되고 도금층중 Zn의 비율이 30% 미만으로 하향되어 내부식성 측면에서 도금재로서의 기능이 축소되는 문제가 있다.

본 발명의 일측면은 아연 도금을 이용한 도금재를 열간 프레스 성형시 아연도금층의 열화를 방지할 수 있고, 전착 도장시 도장성 및 도막밀착성도 확보할 수 있는 열간 프레스용 아연도금강판 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일측면은 소지강판; 상기 소지강판 위에 형성된 아연도금층; 상기 아연도금층 위에 형성된 Al 또는 Si가 포함된 금속 파우더층을 포함하고, 상기 금속 파우더층은 상기 아연도금층 위에 불연속적으로 존재하고, 평균 두께가 0.1~5.0㎛인 열간 프레스용 아연도금강판을 제공한다.

이때, 상기 금속 파우더층 중 Al 또는 Si의 함량이 30중량% 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 금속 파우더는 평균 직경이 5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.

한편, 본 발명의 또다른 일측면은 강판을 아연도금욕에 침지하는 단계;및 상기 침지 후 강판의 표면에 Al 또는 Si가 포함된 금속 파우더를 도포하는 단계를 포함하는 열간 프레스용 아연도금강판의 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 아연도금욕에 침지하는 단계는 430~500℃의 온도범위를 갖는 아연도금욕에서 행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 아연도금욕에 침지하는 단계는 Al이 0.5중량% 이하, 나머지는 Zn 및 불가피한 불순물을 포함하는 아연도금욕에 행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 금속 파우더를 도포하는 단계는 상기 침지 후 강판의 표면 온도가 430℃ 이상일 때 행하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 상기 금속 파우더를 도포하는 단계 후 400~600℃의 온도범위에서 합금화 열처리를 행하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 일측면에 따르면, 도금층 위에 Al₂O₃ 또는 SiO₂ 산화물을 형성시켜 도금층의 보호막 역할을 함으로써 열간 프레스 가열시에 아연도금층의 열화를 효과적으로 방지하고, 이에 따라 내식성을 우수하게 확보할 수 있으며, 상기 산화물이 연속적인 피막 형태로 이루어져 전착 도장시 도장성 및 도막밀착성도 우수하게 확보함으로써, 표면특성이 우수한 열간 프레스 성형부품를 얻을 수 있다.

본 발명의 아연도금강판의 종류에는 특별한 제한이 없고, 용융아연도금강판, 전기아연도금강판, 플라즈마에 의한 건식아연도금강판, 고온 액상Zn 스프레이에 의한 아연도금강판 등을 모두 포함할 수 있다.

상기 금속 파우더층은 Al 또는 Si를 포함하는 것이 바람직한데, 이는 프레스 가열후 Al₂O₃ 및 SiO₂ 산화물을 도금층 위에 형성시키기 위한 중간구조로서, 상기와 같이 아연도금층 위에 Al 또는 Si 파우더가 형성되면 프레스 가열에 의해 도금층 위에 상기 Al₂O₃ 또는 SiO₂ 산화물이 형성되고, 이러한 산화물은 아연도금층이 750℃ 이상의 고온에서도 열화되지 않고 안정적으로 유지시키는 역할을 한다.

또한, 프레스 가열 후 상기 Al₂O₃ 또는 SiO₂ 산화물이 아연도금층을 보호하는 역할을 원활히 수행하기 위해서는 연속적인 피막 형태로 존재하는 것이 바람직한데, 이는 열간 프레스 가열의 높은 온도에서 형성되는 것이고, 아연도금강판에서는 Al 또는 Si 파우더가 불연속적으로 존재할 수 있다.

또한, 상기 금속 파우더 층의 평균 두께는 0.1~5.0㎛인 것이 바람직한데, 만약 상기 두께가 0.1㎛에 미달하면 그 두께가 너무 얇아 열간 프레스 가열을 행하더라도 Al₂O₃ 또는 SiO₂ 산화물이 충분히 형성되지 않아 아연도금층의 보호 역할을 하기에는 부족할 수 있다. 즉, 상기 층의 두께가 0.1㎛에 미달하게 되면 추후 열간 프레스 가열을 통해 Al₂O₃ 또는 SiO₂ 산화피막을 형성시키더라도 그 양이 매우 미미하여 실질적으로 아연도금층을 열화를 방지하는 역할을 할 수 없게 될 수 있고, 금속의 부착상태도 불균일하게 일어날 가능성이 있으므로, 우수한 내열성 확보를 위해서는 금속 도포 단계에서 상기 두께 이상으로 충분히 금속 파우더를 부착시키는 것이 효과적이고, 보다 바람직하게는 두께 0.3㎛ 이상으로 형성시킬 경우 내열성을 더욱 우수하게 확보할 수 있다. 반대로 상기 두께가 5.0㎛를 초과하면 너무 두꺼워 열간 프레스 가열후 형성되는 산화물층의 두께가 과도해지므로 용접성이 열화되거나 산화물층이 박리되는 문제가 생길 수 있다.

이때, 상기 금속 파우더층 중 Al 또는 Si의 함량이 30중량% 이상인 것이 바람직하다. 금속 파우더에는 Al 또는 Si가 포함되는데, Al 또는 Si의 함량이 30중량% 이상이 되어야 열간 프레스 가열 후 형성되는 산화물층에서 실질적으로 아연도금층 보호 역할을 하는 Al₂O₃ 또는 SiO₂ 산화물의 양을 충분히 확보할 수 있게 된다.

또한, 상기 금속 파우더는 평균 직경이 5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 상기 직경이 크게 되면 파우더 간의 간격이 너무 커져 열간 프레스 가열 후에 산화피막이 불균일하게 형성될 가능성이 크므로, 상기 금속 파우더의 직경을 5㎛ 이하로 제어함으로써, 프레스 가열 후 산화피막이 연속적이고 밀착성있게 형성되도록 하는 것이 내열성 확보에 바람직하다.

종래에는 아연도금강판을 열간 프레스 공정에 적용함에 있어서, 420℃ 정도의 낮은 Zn의 융점으로 인해 프레스 가열시에 도금층이 쉽게 열화되어 소실되어 버리는 문제점이 있었다. 가열 도중에 Fe-Zn의 합금화가 일어나 어느 정도 융점 상승에 기여하기는 하나, 실험 결과 이것만으로는 대부분의 Zn가 녹아나와 실질적인 내열성 확보가 불가능함을 발견하였다.

따라서, 본 발명자들은 상기의 문제점을 해결하기 위해, 아연도금욕 침지 후에 강판의 표면에 Al 또는 Si가 포함된 금속 파우더를 도포하는 방법으로 용융아연도금강판을 제조할 경우 그 후 프레스 가열에 의해 강판의 표면에 Al₂O₃ 또는 SiO₂ 산화물이 형성되어 도금층의 열화를 방지하는 보호피막의 역할을 함을 인지하여, 고온에서도 도금층을 안정적으로 확보할 수 있는 발명을 해내기에 이른 것이다. 상기 금속 파우더는 Al 또는 Si가 포함되어야 있어야 하고, 이는 단독으로 포함될 수도 있고 AlSi, FeAl 또는 FeSi 등의 합금 형태로 포함될 수 있다.

본 발명의 아연도금강판 및 열간프레스 성형부품을 제조함에 있어, 아연도금법의 종류에는 특별한 제한이 없다. 즉, 용융아연도금을 적용하거나 전기아연도금을 적용하거나 플라즈마를 이용한 건식도금 또는 고온 액상Zn 스프레이법에 의한 아연도금을 할 수도 있고, 본 발명의 일측면은 상기 아연도금방법의 일례로서 용융아연도금법을 제시하여 설명한다.

이때, 상기 아연도금욕에 침지하는 단계는 430~500℃의 온도범위를 갖는 아연도금욕에서 행하는 것이 바람직하다. 상기 도금욕이 충분한 유동성을 갖추려면 430℃이상의 온도가 필요하고, 이때 도금층과 소지강판 계면에 Ni, Co 등 원소와 Al이 충분히 농화되기 위하여는 460℃ 이상으로 제어하는 것이 보다 바람직하나 500℃를 넘게 되면 도금욕내 드로스의 발생이 빈발하여 양산 효율 측면에서 바람직하지 못하게 되므로 상기 도금욕 온도의 상한은 500℃로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 아연도금욕에 침지하는 단계는 Al이 0.5중량% 이하, 나머지는 Zn 및 불가피한 불순물을 포함하는 아연도금욕에 행하는 것이 바람직하다. 도금층의 보호막 역할을 하는 Al₂O₃를 생성시키는 방법으로서, Al 금속을 직접 도포하는 상기의 방법이 바람직하고, 추가적으로 도금욕에 Al을 포함시킬 경우 Al이 소지강판과 도금층 사이의 계면에 농화되고, 상기 농화된 Al이 프레스 가열시에 도금층 밖으로 확산되어 Al₂O₃ 피막을 형성하는 데 기여할 수 있다.

즉, 이는 필수적인 과정은 아니지만, 상기 Al 금속의 도포에 의한 산화피막 형성에 더하여, 그 효과를 극대화시키기 위해 선택할 수 있는 방법이 될 수 있고, 이때 아연도금욕에 포함된 Al은 0.5중량% 이하인 것이 바람직하다. 만약, 아연도금욕에 포함된 Al의 양이 0.5중량%를 초과할 경우 프레스 가열 후 도금층 위에 형성되는 산화피막이 너무 두꺼워져 산화물층의 박리가 일어날 가능성이 생길 수 있으므로, 상한은 0.5중량%로 잡는 것이 바람직하다.

또한, 상기 금속 파우더를 도포하는 단계는 상기 침지 후 강판의 표면 온도가 430℃ 이상일 때 행하는 것이 보다 바람직하다. 만약, 상기 표면 온도가 430℃에 미달한 상태에서 금속 파우더를 도포하게 되면 아연도금층의 응고가 일어나기 시작하므로, 금속 파우더가 도금층의 표면에 부착이 되지 않고 비산될 가능성이 있으므로, 아연도금욕 침지 후 상기 온도 밑으로 떨어지기 이전에 금속 파우더를 도포할 필요가 있다.

한편, 상기 금속 파우더를 도포하는 단계 후 합금화 열처리를 행하는 단계로 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 합금화 열처리를 행하는 단계는 400~600℃의 온도범위에서 행하는 것이 바람직하다. 합금화 효과를 충분히 얻기 위해서는 최소한 400℃ 이상의 온도에서 가열할 필요가 있고, 다만 600℃를 초과할 경우 도금층의 합금화가 진행되어 열간 프레스 가열로에서 내열성이 증가하지만, 도금층의 취화로 균열이 발생할 수 있으며 가열로 내에서 도금층 표면에 스케일의 성장이 증가하기 때문에 합금화 열처리 온도를 600℃ 이하로 제한하고, 바람직하게는 500℃ 이하로 제한하여 도금층 내 Fe를 5중량% 이하로 억제함으로써 도금층내 미세 크랙 발생을 효과적으로 방지할 수도 있고, 보다 바람직하게는 450℃ 이하로 제어하여 미세 크랙 발생을 최대한 억제할 수 있다.

본 발명에 적용되는 강판의 종류는 열간 프레스용 강판이기만 하면 특별히 제한되지는 않으나, 고강도 등의 재질특성 확보를 위한 바람직한 일례로, 상기 강판은 C: 0.1~0.4%, Si: 2.0% 이하(0%는 제외), Mn: 0.1~4.0%, P: 0.03%이하, S: 0.01%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 Al: 0.05% 이하(0%는 제외), Ti: 0.1% 이하(0%는 제외), V: 0.1% 이하(0%는 제외), Cr: 1.5% 이하(0%는 제외), N: 0.015% 이하(0%는 제외), B: 0.0005~0.005%, Sb: 0.05% 이하(0%는 제외), W: 0.3% 이하(0%는 제외)를 더 포함하는 것이 효과적이다.

상기와 같이 제조된 용융아연도금강판은 열간 프레스 성형 후 용융아연 도금층의 Zn 함량이 30중량% 이상으로 확보하는 것이 바람직하고, 상기와 같이 열간 프레스 성형 후 형성된 산화물층에 의해 아연도금층의 Zn 휘발을 억제할 수 있으므로, 아연도금층이 안정적으로 유지되어 도금층의 Zn 함량이 30% 이상을 만족할 수 있다. 만약, 상기 도금층의 Zn 함량이 30% 미만일 경우 균일한 도금층의 형성이 불가능하고, 도금층의 희생양극 특성이 악화되어 내식성이 열화되기 쉽다.

또한, 상기 열간 프레스 성형 후 용융아연 도금층의 두께는 열간 프레스 성형 전보다 1.5배 이상인 것이 보다 바람직하다. 일반적으로, 열간 프레스 공정에서 가열에 의해 소지철의 Fe 확산이 더 일어나 열간 프레스 공정을 거치기 전보다 도금층이 더 두꺼워지게 되는데, 특히 본 발명은 열간 프레스가 완료된 강판의 표면에서부터 도금층에서 Zn의 함량이 30% 이상인 지점까지를 아연도금층의 두께라고 할 때, 본 발명에 따르면 상기와 같이 도금층내 Zn의 소실을 억제할 수 있으므로, 열간 프레스 성형 후 용융아연 도금층의 두께를 열간 프레스 성형 전보다 1.5배 이상으로 확보할 수 있다.

또한, 강판을 아연도금욕에 침지하는 단계; 상기 침지 후 강판의 표면에 Al 또는 Si가 포함된 금속 파우더를 도포하는 단계; 상기 도포 후 산화성 분위기에서 2~10℃/초의 승온속도로 750~950℃까지 가열하고 10분 이하로 유지하는 열처리를 행하는 단계; 및 상기 열처리를 행한 후 600~900℃의 온도범위에서 프레스 성형하는 단계를 포함하는 열간프레스 성형부품의 제조방법을 제공할 수 있다.

즉, 상기 제조된 용융아연도금강판을 먼저 열처리하게 되는데, 이때 2~10℃/초의 승온속도로 산화성 분위기에서 750~950℃로 가열하고 10분 이하로 유지하는 것이 바람직하다. 상기 열처리는 2~10℃/초의 승온속도로 750~950℃로 가열하고 10분 이하로 유지하는 것이 바람직하다. 상기 승온속도가 2℃/초 미만일 경우 가열로에서의 재로시간이 과도해져서 도금층이 열화되기 쉽고, 승온 속도가 10℃/초를 초과할 때는 아연도금층이 합금화가 충분히 이루어지지 않은 상태에서 도금층의 온도가 과도하게 상승하여 아연도금층이 열화될 위험성이 있기 때문이다.

가열시 최고 온도는 750~950℃이며 최고 온도에서의 유지 시간은 10분 이내가 바람직하다. 상기 최고 온도가 750℃에 미달하면 강의 미세조직이 오스테나이트 영역으로 충분하게 변태되지 않아 강도 확보가 용이하지 않고, 경제성 측면에서 상한은 950℃로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 온도에서의 유지 시간이 너무 길 경우에는 도금의 표면 품질이 저하될 우려가 있으므로, 30분을 초과하면 안 되고, 보다 바람직하게는 10분 이내로 제한하는 것이 효과적이다.

특히, 산화성 분위기에서 750~950℃로 가열하게 되면 강판의 표면에 Al₂O₃층이 형성되어 도금층의 Zn이 휘발되는 것을 억제하는 보호층으로 작용하는데, 이러한 보호층이 연속적으로 잘 형성되기 위해서는 가열분위기 중 산소분압이 10^-40atm 이상인 것이 유리하고, 보다 바람직하게는 10^-5atm 이상일 경우에 상기 보호층이 더욱 원활하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 열처리 후 프레스 성형하는 단계는 600~900℃의 온도범위에서 행하는 것이 바람직하다. 상기 온도가 600℃에 미달하면 오스테나이트가 페라이트로 변태하여 열간 프레스를 수행하더라도 충분한 강도를 확보하기 어렵고, 경제성 측면에서 상한은 900℃로 한정하는 것이 바람직하다.

상기에 따라 제조된 열간프레스 성형부품의 바람직한 일례를 제시하여 설명하면, 아연도금층 위에 형성된 평균 두께가 0.01~5㎛인 산화물층을 포함하고, 상기 산화물층은 SiO₂ 및 Al₂O₃로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 산화물로 이루어지는 평균 두께가 10~300nm인 연속적인 피막을 포함하는 열간프레스 성형부품을 제공할 수 있다.

상기 산화물층의 두께는 0.01~5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기 용융아연도금층 표면에 형성되는 산화물층의 두께가 5㎛를 초과하는 경우에는 산화물이 부스러지기 쉽고 성장 응력이 집중되어 산화물이 표면에서 박리되기 용이하므로, 제품 성형 후 쇼트 블라스트와 같은 산화물 제거공정이 필요하게 되는 바, 상기 산화물층의 두께를 5㎛이하로 관리하는 것이 필요하다. 다만, 상기 두께가 0.01㎛ 미만이면 상기 도금층 내 Zn의 휘발을 억제할 수 없는 문제가 있으므로, 상기 두께의 하한은 0.01㎛로 한정하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 산화물층은 SiO₂ 및 Al₂O₃로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 산화물로 이루어지는 평균 두께가 10~300nm인 연속적인 피막을 포함하는 것이 바람직하다. 특히, Al₂O₃ 산화물이 주로 형성되고, Al₂O₃ 산화물이 단독으로 형성될 수도 있고, 일부 SiO₂ 산화물이 포함될 수도 있다. 이러한 산화물층은 치밀하고 화학적으로 매우 안정적이기 때문에 매우 얇은 피막 형태로도 고온에서 도금층의 표면을 보호하는 역할을 하게 된다. 특히, Zn의 휘발을 방지하여 도금층을 보호하는 역할을 효과적으로 수행하기 위해서는 상기 산화물의 피막이 연속적인 형태로 이루어지는 것이 바람직하고, 만약 불연속적인 부분이 있으면 그 부분에서 도금층의 산화가 급격히 일어날 가능성이 있어 도금층을 제대로 보호할 수 없는 문제가 생길 수 있다.

또한, 본 발명자들은 상기와 같은 산화물층에 연속 피막이 형성될 경우 도금층의 내열성 뿐만 아니라 전착 도장 처리시 도장성 및 도막 밀착성이 매우 우수해짐을 발견하였다. 종래에는 전착 도장 처리시 도장성이 좋지 못하거나 형성된 도막의 박리되는 현상으로 인해 인산염 처리를 거칠 수밖에 없었다. 그러나, 본 발명과 같이, 도금층 위에 연속 피막을 포함하는 산화물층이 형성되면 별도의 인산염 처리를 행하지 않더라도 전착 도장성 및 도막 밀착성을 확보할 수 있어, 경제성 및 제조효율적인 측면에서 큰 향상을 가져올 수 있다.

또한, 상기 SiO₂ 및 Al₂O₃로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 산화물은 연속적일 뿐 아니라 그 두께가 10~300nm인 것이 바람직한데, 만약 10nm 미만이면 그 두께가 너무 얇아 상기 연속적인 피막을 형성하기 어려울 뿐 아니라 Zn의 휘발을 방지하는 역할을 충분히 수행하기 어려운 문제가 있고, 상기 두께가 300nm를 초과하면 그 양이 너무 많아 용접성이 열화되는 등의 문제가 생기므로, 상기 두께는 10~300nm로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 산화물층은 ZnO을 포함하고, MnO, SiO₂ 및 Al₂O₃로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 산화물 0.01~50중량%를 포함하는 것이 바람직하다. ZnO로 이루어진 산화물은 고온에서 내부 확산 속도가 빨라 빠르게 성장하므로 도금층을 보호할 수 없으므로, ZnO 이외에 MnO, SiO₂, Al₂O₃로 이루어진 산화물이 0.01중량% 이상 포함됨으로써, 산화물층의 성장을 억제하면서 도금층을 보호할 수 있는 보호적인 산화 피막으로서 기능을 할 수 있게 되는 것이다. 다만, 상기 함량이 50중량%를 초과하게 되면 용접성이 저해될 우려가 있으므로, 상한은 50중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 연속적인 피막 위에 ZnO 및 MnO를 포함하는 산화물이 형성되고, 상기 MnO의 함량은 ZnO보다 작은 것이 보다 바람직하다. MnO 산화물을 Mn 성분이 소지강판으로부터 도금층에 확산된 후 도금층 표면에 산화물을 형성한 것이므로, ZnO 산화물보다 MnO 산화물이 더 많이 형성되었다는 것은 그만큼 확산이 과다하게 일어나 표층 산화물이 급격하게 생성되었음을 의미하고, 또한 ZnO는 전기 전도성이 우수하여 전착도장 및 인산염 처리에 유리하므로, MnO의 함량은 ZnO보다 작은 것이 바람직하다.

또한, 상기 산화물층은 FeO가 10중량% 이하인 것이 바람직하다. 산화물층에 FeO 비율이 10%를 초과하게 되면 이는 다량의 Fe가 소지 강판으로부터 도금층을 확산하여 표면에 올라와 산화물을 형성하였다는 의미로, 이에 따르면 Zn 함량이 30%이상이 되는 균일한 도금층의 형성되지 않을 우려가 있고, 표면에 형성되는 Al₂O₃ 혹은 SiO₂로 형성되는 보호적인 산화피막의 연속성이 Fe의 확산에 의하여 깨질 우려가 있다. 그러므로 본 발명에서 얻어지는 열간 프레스 성형부품의 표면에는 형성되는 산화물중 FeO의 비율은 10% 미만이 적당하다. FeO의 양은 적을수록 좋기 때문에 하한에 대한 규제는 별도로 없다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하지만, 이는 본 발명의 보다 완전한 설명을 위한 것이고, 하기 개별실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

( 실시예 )

먼저, 표 1에 기재된 조성을 가진 강재를 냉간 압연한 강판을 대상으로 실험하였다.

구분(중량%)	C	Si	Mn	P	S	Al	두께
강1	0.24	0.04	2.3	0.008	0.0015	0.025	1.5mm
강2	0.22	1.0	1.7	0.01	0.001	0.04	1.8mm

상기 강판에 대해 용융아연 도금후 금속 파우더를 분사하여 도금층 위에 금속 파우더 층이 형성된 아연도금강판과 금속 파우더를 분사하지 않은 아연도금강판을 열간 프레스 공정에 적용하였고, 그후 도금층 위에 형성된 산화물층의 두께를 측정하였다. 각 실험조건 및 결과를 표 2에 나타내었다.

구분	강종	Zn 부착량 (g/㎡)	금속 파우더 종류	금속 파우더 부착량 (g/㎡)	금속 파우더 부착두께 (㎛)	금속파우더 도포시 강판표면 온도(℃)	열간프레스 가열온도(℃)	열간프레스 가열시간(분)	산화물층 두께(㎛)
발명예1	강1	7	Si	1.9	0.82	462	910	4	0.25
발명예2	강1	10	Al	1.7	0.71	452	910	5	0.32
발명예3	강2	12	AlSi	2.2	0.93	453	910	6	0.51
발명예4	강2	8	ZnAl	1.5	0.35	457	850	7	0.25
발명예5	강2	12	FeSi	3.2	0.63	462	930	7	0.89
발명예6	강2	10	NiAl	2.8	0.50	445	910	5	0.31
발명예7	강2	8	Al	1.2	0.50	475	910	5	0.35
비교예1	강1	8	-	-	-	-	850	6	7
비교예2	강2	12	-	-	-	-	910	5	12

먼저, 발명예 1 내지 7은 Al 또는 Si계 금속 파우더를 도포하여 금속 파우더 층을 형성하였고, 이에 따라 열간프레스 가열시 산화물층이 0.01~1㎛ 두께로 형성된 것으로 보아 SiO₂ 또는 Al₂O₃ 산화피막 형성에 의해 Zn의 휘발을 효과적으로 억제하였고, 이에 따라 상기 산화피막 위에 형성된 ZnO의 양이 적절히 제어되었음을 알 수 있다. 따라서, 상기 금속 파우더 분사에 의해 아연도금층의 열화를 방지하여 내열성이 우수하게 확보된 것으로 분석할 수 있다.

이에 반해, 비교예 1 및 2는 용융아연 도금후 금속 파우더를 분사하지 않아 산화물층의 두께가 7㎛ 이상 매우 두껍게 형성되었음을 알 수 있다. 이는 SiO₂ 또는 Al₂O₃ 산화피막이 제대로 형성되지 않아 Zn의 휘발이 과다하였고, 이에 따라 도금층 위에 형성된 ZnO의 양이 많아진 것으로 분석할 수 있다.

Claims

소지강판; 상기 소지강판 위에 형성된 아연도금층; 상기 아연도금층 위에 형성된 Si 또는 FeSi 금속 파우더층을 포함하고,
상기 금속 파우더층은 상기 아연도금층 위에 불연속적으로 존재하고, 평균 두께가 0.1~3.0㎛인 열간 프레스용 아연도금강판.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 파우더층 중 Si의 함량이 30중량% 이상 100중량% 미만인 열간 프레스용 아연도금강판.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 금속 파우더는 평균 직경이 5㎛ 이하인 열간 프레스용 아연도금강판.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제