KR101304831B1 - 도금성 및 도금밀착성이 우수한 용융아연도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

도금성 및 도금밀착성이 우수한 용융아연도금강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일측면인 용융아연도금강판은 소지강판, 상기 소지강판 표면에 형성된 다수의 홈, 상기 홈에 충진된 금속충진부 및 도금층을 포함하며, 상기 금속충진부의 금속의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)은, Mn의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 것일 수 있다. 더불어, 본 발명의 다른 일측면인 용융아연도금강판의 제조방법은 소지강판을 준비하는 단계, 상기 준비된 소지강판에 다수의 홈을 형성하는 단계, 상기 다수의 홈이 형성된 소지강판에 금속산화물을 충진하는 단계, 상기 금속산화물이 충진된 강판을 소둔하는 단계, 상기 소둔된 강판을 냉각하는 단계 및 상기 냉각된 강판을 용융아연도금하는 단계를 포함하며, 상기 금속산화물의 금속의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)은, Mn의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 것일 수 있다.

Description

도금성 및 도금밀착성이 우수한 용융아연도금강판 및 그 제조방법{GALVANIZED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT COATIBILITY AND COATING ADHESION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 자동차, 건축용 구조물 및 가전제품 등에 널리 사용되는 용융아연도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근들어 자동차의 안전규제가 강화되고, 온실가스의 배출을 저감하기 위한 친환경적인 노력의 일환으로 자동차강판의 고강도 및 경량화에 대한 요구가 증가하고 있다. 이를 위해 Si, Mn 또는 Al과 같은 난도금성 원소들을 다량 함유한 DP(Dual Phase)강, TRIP(Transformation Induced Plasticity)강 등에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다.
융융아연도금강판은 Al을 함유한 아연도금욕에 강판을 침지하여 도금층을 형성한 것으로서, 이러한 도금에 의해 소지강판과 아연도금층 계면에 Fe2Al5라는 합금화 억제층을 형성시키게 되고, 상기 합금화 억제층은 소지강판과 아연도금층 간의 밀착력을 증가시키는 역할을 하게 된다. 그러나, Si, Mn 또는 Al을 다량으로 함유한 고강도강의 경우 상기 합금화 억제층이 형성되지 않는 부분에는 Si, Mn 또는 Al이 강판의 표면으로 확산하여 산화물을 형성시킴으로써 아연젖음성 불량으로 미도금 현상이 나타나고, 이에 따라 도금층의 박리가 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 특허문헌 1이 제안되었으나, 소둔공정을 750℃ 이상으로 제어함에 따라, 코팅되어 있던 Ni이 소지강판과의 상호확산에 의해 Ni-Fe 합금을 형성하여 Ni 코팅층이 거의 존재하지 않거나 그 코팅층의 두께가 얇아져 Si, Mn 또는 Al의 표면 농화를 억제하는데 한계를 가지고 있다. 따라서, 고강도 용융아연도금강판의 도금성, 도금밀착성을 우수하게 확보할 수 있는 기술에 대한 요구가 매우 절실한 시점이다.
일본 특허공개 2008-195987호
용융아연도금강판에 관하여, 소둔시, 강중에 포함되어 있는 난도금성 원소인 Si, Mn 또는 Al의 표면농화 및 산화를 억제함으로써 도금성 및 도금밀착성을 우수하게 확보할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 일측면인 용융아연도금강판은 소지강판, 상기 소지강판 표면에 형성된 다수의 홈, 상기 홈에 충진된 금속충진부 및 도금층을 포함하며, 상기 금속충진부의 금속의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)은, Mn의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 것일 수 있다.
더불어, 본 발명의 다른 일측면인 용융아연도금강판의 제조방법은 소지강판을 준비하는 단계, 상기 준비된 소지강판에 다수의 홈을 형성하는 단계, 상기 다수의 홈이 형성된 소지강판에 금속산화물을 충진하는 단계, 상기 금속산화물이 충진된 강판을 소둔하는 단계, 상기 소둔된 강판을 냉각하는 단계 및 상기 냉각된 강판을 용융아연도금하는 단계를 포함하며, 상기 금속산화물의 금속의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)은, Mn의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, Si, Mn 또는 Al의 표면농화 및 산화를 억제하여 용융아연도금강판의 도금성, 도금밀착성을 향상시킬 수 있다. 추가적으로, 산세공정의 부산물인 Fe 산화물(Fe2O3)을 금속산화물 중의 하나로 사용하는 경우, 제조비용을 최소화할 수 있어 경제적 측면에서도 유리한 면이 있다.
도 1은 종래의 용융아연도금강판의 제조방법의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 용융아연도금강판의 제조방법의 모식도이다.
본 발명자들은 소지강판을 압입하여 상기 소지강판 표면에 적절한 크기의 홈을 형성한 후, 상기 홈에 금속산화물을 충진함으로써, 소둔시 Si, Mn, Al등의 농화물이 강판 표면에 형성되는 것을 방지하여, 도금성을 향상시키고, 성형과정에서 도금층이 탈락되는 현상을 방지하여, 도금밀착성을 향상시킬 수 있음을 인지하고, 본 발명에 이르게 되었다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래에는 소지강판(1)을 소둔하면, 상기 소지강판(1) 내에 포함된 Si, Mn, Al이 표면에 농화되거나 Si, Mn, Al 산화물(2)을 형성하여, 도금시 도금층(3)이 형성되지 못하거나, 도금층(3)이 형성되어도 박리가 쉽게 일어날 수 있었다. 본 발명의 일측면이 제안하는 바에 의하면, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상기 소지강판 표면에 적절한 크기의 홈을 형성한 후, 상기 홈에 금속산화물을 충진하고, 환원분위기에서 소둔을 실시하면, 상기 금속산화물의 상부는 금속으로 환원되고, 하부는 치환반응에 의하여, Si, Mn 및 Al산화물로 치환된다. 따라서, 도금을 실시하게 되어도, 도금층은 난도금성인 Si, Mn 및 Al산화물과 직접 접촉하지 않게 되어 도금성이 향상되고, 도금박리성도 최소화할 수 있는 것이다. 도 2에 본 발명의 일실시예에 대하여 도시하였으며, 소지강판(1)에 먼저 압자를 이용하여 압입하고, 상기 압입에 의하여 형성된 홈에 금속산화물(4)을 충진한다. 그리고, 환원분위기에서 소둔을 실시하면, 상기 금속산화물의 상부는 금속(예를 들면, 환원 Fe(5))으로 환원되고, 하부는 치환반응에 의하여, Si, Mn 및 Al산화물(6)로 치환되어, 도금층(3)이 용이하게 형성되고, 도금박리성 역시 저감시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 일측면인 용융아연도금강판에 대하여 상세히 설명한다. 상기 용융아연도금강판은 상기 소지강판을 포함하고, 상기 소지강판 상에 도금층을 포함한다. 더불어, 여기서 상기 도금층은 아연도금층일 수 있으며, 상기 아연도금층은 용융아연도금층 또는 합금화 용융아연도금층일 수 있다. 또한, 여기서, 용융아연도금강판은 합금화 열처리를 포함한 합금화 용융아연도금강판도 포함할 수 있다.
상기 소지강판은 Si, Mn 및 Al로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 0.5중량% 이상으로 포함할 수 있다. 단, 상기 함량보다 낮은 경우에도, 본 발명이 적용될 수 있으며, 상기 원소들이 다량 포함된 강종은 미도금현상이나 도금박리현상이 주로 문제가 될 수 있기 때문에 이러한 하한을 한정한 것 뿐이다. 더불어, 그 상한은 특별히 한정되는 것은 아니며, 상기 Si, Mn 및 Al 등으로 인하여, 미도금 또는 도금박리 현상이 발생되기 용이한 강종은 모두 포함될 수 있다.
상기 용융아연도금강판은 소지강판과, 상기 소지강판 표면에 형성된 다수의 홈을 포함한다. 상기 홈에는 금속충진부가 형성된다. 상기 금속충진부는 금속산화물이 채원진 후 환원분위기에서 소둔을 실시하여 형성된 것으로서, 상기 금속산화물의 상부는 금속으로 환원되고, 하부는 치환반응에 의하여, Si, Mn 및 Al산화물로 치환된다. 상기 금속충진부에 채워진 금속은 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 Mn의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 것이 바람직하다. 더불어, Ni, Fe, Co, Cu, Sn 및 Sb 중 1종 또는 2종이상인 것이 보다 바람직하다. 상기 금속은 Si, Mn 또는 Al의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량보다 더 큰 값을 갖고 있으므로 Si, Mn 또는 Al과 치환반응을 일으키기 용이하기 때문이다.
상기 금속산화물이 채워진 홈의 면적분율이 45%를 초과하게 되면 금속산화물이 환원되면서 강중에 포함된 Si, Mn 또는 Al 산화물이 레이어(layer)형태로 소지강판과 도금층 계면에 형성되어 이로 인해 도금층이 탈락하는 도금층 박리를 초래하게 된다. 또한, 금속산화물이 채워진 정렬된 홈의 면적분율이 5% 미만이 되면 홈이 없는 부위 즉, 금속산화물이 충진되지 않은 소지강판 표면에 강중에 포함된 Si, Mn 또는 Al이 농화되어 산화물을 형성함으로써 합금화 억제층이 형성되는 것을 방해하여 도금성 및 도금밀착성이 나쁘게 된다. 따라서, 도금성과 도금밀착성을 향상시키기 위해서는 금속산화물이 채워진 홈의 면적분율을 5~45%으로 제어하는 것이 바람직하다. 더불어, 산세공정의 부산물인 Fe2O3를 본 발명에서의 금속산화물 중의 하나로 사용할 수도 있으며, 이를 통하여, 제조비용을 최소화하는데 도움을 줄 수 있다.
상기 홈의 깊이는 일정 크기로 제어하는 것이 바람직한데, 홈의 깊이가 0.1㎛ 미만인 경우에는, 상기 홈의 깊이가 너무 낮아, 금속산화물을 치밀하게 채울 수 없을 뿐 아니라 홈 밖으로 돌출된 금속산화물이 소둔과정에서 롤과의 마찰에 의해 탈락현상이 발생하게 된다. 상기 홈의 깊이가 1.2㎛를 초과하는 경우에는, 금속산화물이 치밀하게 채워지지 않을 뿐 아니라 용융아연도금하는 과정에서 홈이 있는 부위와 그렇지 않은 부위 사이에 요철이 생겨 합금화 억제층이 불균일하게 형성되어 도금성을 열위하게 만들며 환원되지 않고 잔류하는 금속산화물이 도금 박리를 유발하게 된다. 따라서, 롤과의 마찰과정에서 금속산화물이 탈락되지 않는 동시에 형성된 홈에서 합금화 억제층이 균일하게 형성되도록 하기 위해 금속산화물이 채워지는 소지강판의 홈의 깊이는 0.1~1.2㎛로 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 홈의 면적 역시 일정 크기로 제어하는 것이 바람직한데, 홈의 평균면적이 0.3㎛2 미만이면 금속산화물의 입자크기를 감안할 때 정렬된 홈에 금속산화물이 채워지기가 용이하지 않거나, 돌출형상으로 금속산화물이 충진되어 소둔과정에서 금속산화물의 탈락현상을 초래할 수 있게 된다. 상기 홈의 평균면적이 1.0㎛2을 초과하면 소둔과정에서 롤과 금속산화물간의 접촉면적이 증가하여 금속산화물의 탈락현상을 유발할 수 있게 된다. 따라서, 소지강판의 정렬된 홈에 금속산화물이 안정적으로 충진됨과 동시에 소둔시 롤과의 마찰과정에서 금속산화물이 탈락되지 않도록 하기 위해, 금속산화물이 채워지는 소지강판의 홈의 평균면적은 0.3~1.0㎛2으로 제어하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 홈의 면적분율을 제어함에 따라 홈간의 간격이 영향받게 되는데, 도금성과 도금밀착성을 향상시키기 위해서는 금속산화물이 채워진 홈 간의 간격은 5㎛ 이하인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 다른 일측면인 용융아연도금강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 상기 제조방법은 소지강판을 준비하는 단계, 상기 준비된 소지강판에 압자를 이용하여 압입하여 다수의 홈을 형성하는 단계, 상기 다수의 홈이 형성된 소지강판에 금속산화물을 충진하는 단계, 상기 금속산화물이 충진된 강판을 소둔하는 단계, 상기 소둔된 강판을 냉각하는 단계 및 상기 냉각된 강판을 용융아연도금하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 소지강판을 준비한다. 상술한 바와 같이, 소지강판은 특별히 한정되는 것은 아니지만, Si, Mn 또는 Al이 다량 포함된 강종을 적용할 수 있다.
상기 준비된 소지강판에 다수의 홈을 형성한다. 상기 홈을 형성하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니나, 압자를 이용하여 홈을 형성하는 것이 바람직하다. 더불어, 상기 홈의 형상은 상술한 바와 같이, 그 깊이, 간격 및 면적을 제어되는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 다수의 홈이 형성된 소지강판에 금속산화물을 충진한다. 상기 소지강판을 금속산화물이 포함된 용액에 침지하여 상기 금속산화물을 상기 소지강판 표면에 형성된 홈에 충진시킬 수 있다. 상기 금속산화물이 포함된 용액은 1) 금속산화물과 물 또는 2) 금속산화물과 유기용제를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속산화물의 금속은 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 Mn의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 것이 바람직하다. 더불어, Ni, Fe, Co, Cu, Sn 및 Sb 중 1종 또는 2종이상인 것이 보다 바람직하다. 상기 금속은 Si, Mn 또는 Al의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량보다 더 큰 값을 갖고 있으므로 Si, Mn 또는 Al과 치환반응을 일으키기 용이하기 때문이다. 상기 금속산화물이 포함된 용액 중 금속산화물의 함량은, 10~30 중량%로 한정하는 것이 바람직한데, 만약 상기 금속산화물이 용액 중에 10 중량% 미만일 경우 홈에 채워지는 금속산화물의 양이 적어 본 발명의 효과를 기대하기 어려우며 금속산화물이 용액 중에 30 중량%를 초과할 경우 용액 중에 비중 차이로 가라 앉은 금속산화물이 발생하여 본 발명의 효과를 증대하기 보다는 오히려 용액 관리가 필요하다는 단점을 초래하게 된다.
더불어, 상기 소지강판 표면에 충진되는 금속산화물의 입경 역시 일정 크기로 제어하는 것이 바람직한데, 금속산화물의 입자 직경이 0.1㎛에 미달하는 경우 환원분위기에서 소둔하는 과정에서 금속산화물의 입자가 작아 Si, Mn 또는 Al과 치환반응이 일어나기도 전에 전부 금속으로 환원될 뿐 아니라 입자 직경이 작아 입자간의 뭉침현상이 일어나 금속산화물 덩어리가 홈 밖으로 돌출될 우려가 있다. 또한, 금속산화물의 입자 직경이 0.4㎛를 초과하는 경우, 소지강판의 홈을 최대 충진율로 채울 수 없게 되어 소지강판 표면으로 돌출하게 된다. 돌출된 금속산화물은 소둔과정에서 롤과의 마찰에 의해 탈락될 수 있을 뿐 아니라 아연도금층의 두께가 수 ㎛ 수준임을 감안할 때, 환원되지 않고 잔류하는 돌출된 Fe 산화물이 아연도금층에 전사되어 도금층의 불균일을 초래하는 등 도금품질을 열위하게 만든다. 따라서, 난도금성 원소들의 표면 농화를 효과적으로 억제하여 우수한 도금성을 보이며 아연도금층의 도금품질이 양호하도록 하기 위해 소지강판의 홈에 충진되는 금속산화물의 입자 직경은 0.1~0.4㎛로 제어하는 것이 바람직하다.
이 후, 상기 강판을 환원분위기에서 소둔할 수 있다. 소둔 과정에서 금속산화물의 상부는 환원분위기로 인해 금속으로 환원된다. 금속산화물의 하부는 강중에 함유된 다량의 Si, Mn 또는 Al이 소지강판 표면으로 확산되는 과정에서, Si, Mn 또는 Al이 금속산화물과 치환반응을 일으킨다. 이를 통하여, Si, Mn 또는 Al의 산화물이 표면에까지 농화되지 않도록 함으로써 미도금을 방지할 수 있다. 상기 환원분위기에서 소둔하는 단계는 750~850℃에서 행하는 것이 바람직한데, 소둔과정에서의 가열온도가 750℃보다 낮아지게 되면 강의 인장강도 또는 연신율 등의 재질특성을 우수하게 확보하기 어렵게 될 뿐 아니라 금속산화물의 환원속도가 느려 잔류하는 금속산화물에 의해 아연의 젖음성 및 도금층의 탈락을 유발할 수 있게 되며, 850℃를 초과하게 되면 금속산화물의 환원속도가 난도금성 원소대비 빨라지며 난도금성원소의 확산속도가 증가하여 Fe 금속산화물에 의한 난도금성 원소의 표면 농화 및 산화를 억제하는 데 효과적이지 않게 된다. 따라서, 소둔과정에서의 가열온도를 750~850℃로 제어하는 것이 바람직하다.
이러한 공정을 통하여, 소지강판 상에 형성된 홈의 면적분율을 5~45면적%로 제어할 수 있다. 홈의 면적분율이 5 면적% 미만이면 금속산화물이 충분히 강판 표면에 분포되지 않아 강중에 포함된 Si, Mn 또는 Al의 표면 농화 및 산화를 억제하는 데 효과적이지 못하며, 45 면적%을 초과하면 금속산화물이 채워진 홈끼리 서로 연결되어 금속산화물이 레이어(layer)를 형성하게 된다. 이에 따라 환원소둔시, 롤과의 마찰에 의해 금속산화물이 탈락되기 쉽고 강중에 포함된 Si, Mn 또는 Al 산화물이 소지강판과 도금층 계면에 레이어 형태로 형성되어 이로 인해 도금층이 탈락하는 도금층 박리를 초래하게 된다.
상기 소둔단계 후 상기 강판을 냉각할 수 있다. 여기서 냉각하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 어떠한 방법을 사용해도 무관하다.
상기 냉각된 강판을 도금욕에 침지하여 도금층을 형성할 수 있다. 상기 도금욕의 온도는 440~460℃로 제어하는 것이 바람직한데, 만약 상기 도금욕의 온도가 440℃ 미만일 경우 도금욕의 점도가 증가하여 강판을 감는 롤(roll)의 이동도가 감소되어 강판과 롤간의 미끄럼(slip)을 유발시켜 강판에 결함을 발생시키게 된다. 또한, 도금욕의 온도가 460℃를 초과하게 되면 강판의 용해를 촉진시켜 Fe-Zn 화합물 형태의 드로스 발생을 가속화시켜 미도금을 발생시킨다. 따라서, 강판의 결함발생을 최소화하기 위해서 도금욕의 온도를 440~460℃로 제어하는 것이 바람직하다.
상기 도금단계 후 상기 용융아연도금강판을 추가적으로 합금화 열처리할 수 있다. 상기 합금화 열처리 온도를 480℃ 이상으로 제어함으로써 아연도금층 내에 충분히 Fe 함유량을 확보할 수 있고 600℃ 이하로 제어함으로써 도금층 내에 Fe 함유량이 과도하여 가공하는 과정에서 도금층이 탈락하는 파우더링 현상을 방지할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
(실시예)
강판을 냉간압연하고, 탈지 및 산세공정을 거쳐 강판 표면을 청정화한 후 피라미드형상의 압자로 강판 표면에 압입하여 정렬된 홈을 형성시켰다. 물 또는 유기용제에 Fe2O3 금속산화물을 20 중량%로 혼합하여 바코터에 의하여 도포하였다. 금속산합물이 강판에 잘 부착되도록 하기 위해서 용액 중에 유기 수지를 용해시키고 바인더(binder)를 첨가하였다. 홈이 없는 강판 부위에 금속산화물이 잔류하지 않도록 스퀴징을 실시한 후, 이를 인덕션 히터(induction heater)를 이용하여 80~200℃로 건조시켜 강판 표면에 금속산화물을 충진시켰다. 5% 수소를 포함하는 질소 가스를 불어 주어 환원분위기에서 하기 표 1에 나타낸 온도에 따라, 60초 동안 소둔공정을 거친 강판을 아연도금욕에서 3초동안 침지한 후 에어와이핑(Air wipping)을 통해 표면에 입혀진 도금부착량이 60 g/㎡ 수준을 유지하도록 하였다.
상기 금속산화물이 채워진 정렬된 홈의 면적분율을 측정하기 위해 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy)을 사용하여 금속산화물이 충진된 강판 표면을 관찰하였고, 그 의 값을 하기 표 1에 기재하였다. 더불어, 홈의 깊이, 홈의 평균면적 및 금속산화물의 입자직경을 측정하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
상기 금속산화물이 채워진 정렬된 홈의 면적분율을 측정하기 위해 주사전자현미경을 사용하여 금속산화물이 충진된 강판 표면을 관찰하였고, 그 의 값을 하기 표 1에 기재하였다. 또한, 강판의 도금밀착성을 측정하기 위해 30x80㎟ 크기의 시편을 180도 각도로 굽힘 가공후 bending test를 실시하였다. 강판의 재질 특성에 따라 소재가 파단되지 않는 범위에서 0T 또는 1T bending을 실시하였다. Bending부에 투명 비닐테이프를 붙였다가 떼어냈을 때 도금층이 묻어나오면 '박리', 도금층이 전혀 묻어 나오지 않으면 '비박리'로 하기 표 1에 기재하였다.
구분 홈의 깊이
(㎛)
홈의
평균면적
(㎛2)
금속산화물의
평균입자직경
(㎛)
소둔
온도
(℃)
금속산화물이
채워진 홈의
면적분율(%)
아연도금층
피복
면적율(%)
도금
밀착성
발명예1 0.2 0.33 0.15 810 8 91.5 비박리
발명예2 1.1 0.9 0.2 813 39 99 비박리
발명예3 0.85 0.5 0.35 808 18 94.2 비박리
발명예4 0.18 0.3 0.12 800 10 92 비박리
발명예5 0.72 0.46 0.25 775 15 95.8 비박리
발명예6 0.23 0.35 0.11 822 22 96.5 비박리
발명예7 1.15 0.6 0.3 825 30 98 비박리
발명예8 0.45 0.7 0.28 838 25 97.1 비박리
비교예1 0.06 0.45 0.2 805 4.1 84.5 박리
비교예2 0.44 2.2 0.32 824 22 88 박리
비교예3 0.35 0.6 1.5 830 2.5 81.5 박리
비교예4 0.63 0.14 0.22 790 4.4 85 박리
비교예5 0.7 0.55 0.37 700 15 88.2 박리
비교예6 0.21 0.39 0.05 815 4.8 86 박리
비교예7 2.2 0.42 0.25 835 13 86 박리
비교예8 0.38 0.59 0.23 910 19 83.4 박리
비교예9 0.53 0.65 0.31 818 3.5 83 박리
비교예10 0.75 0.82 0.27 828 55 94.5 박리
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 발명예 1 내지 8은 소지강판의 정렬된 홈의 깊이, 그 홈의 평균면적, Fe 금속산화물의 입자직경, 소둔온도 모두 본 발명의 조건에 부합하여, Fe 금속산화물이 채워진 홈의 면적분율이 모두 5~45%에 해당하였다. 이에 따라, 아연도금층의 피복면적율이 모두 90% 이상으로 나타나 도금성이 우수하고, 박리된 부분이 없어 도금밀착성도 뛰어남을 확인할 수 있었다.
그러나, 비교예 1과 9는 홈에 채워진 Fe 금속산화물의 면적분율이 5% 미만에 그쳤다. 따라서, Fe 금속산화물의 부착량이 충분하지 못하여 Si, Mn 또는 Al 산화물이 표면에 농화되어 산화되는 것을 효과적으로 억제하지 못하였으며, 아연도금층의 피복면적율이 85% 미만으로서 미도금과 더불어 도금박리현상을 야기시켰다.
또한, 비교예 2는 Fe 금속산화물이 채워진 홈의 평균면적이 본 발명이 제어하는 면적을 초과하여, 소둔과정에서 롤과 금속산화물간의 접촉면적이 증가하여 금속산화물의 탈락현상을 유발할 수 있어 본 발명의 효과를 기대하기 어렵게 되며, 이에 따라 아연도금층의 면적분율이 88%로 낮아 도금박리를 초래하였다.
그리고, 비교예 3은 Fe 금속산화물의 입자직경이 너무 커서 환원분위기에서 소둔할 경우 롤과의 마찰에 의해 금속산화물이 탈락하기 쉬우며 환원이 되지 못한 채 잔류하는 Fe 금속산화물이 아연도금층에 전사되어 도금층의 불균일을 일으켜 아연도금층의 피복면적율이 81.5%에 그쳤을 뿐 아니라 아연도금층의 탈락성을 유발시키는 등 도금품질의 열위를 가져왔다.
또한, 비교예 4는 Fe 금속산화물이 채워진 홈의 평균면적이 본 발명이 제어하는 면적 미만이어서 금속산화물의 입자크기를 감안할 때 정렬된 홈에 금속산화물이 채워지기 용이하지 않거나 돌출형상으로 금속산화물이 충진되어 소둔과정에서 금속산화물의 탈락현상을 초래할 수 있게 됨에 따라 아연도금층의 면적분율이 85%로 낮아 도금밀착성이 열위하였다.
더불어, 비교예 5는 소둔온도가 너무 낮아 강의 인장강도 또는 연신율 등의 재질특성을 우수하게 확보하기 어렵게 될 뿐 아니라, Fe 산화물의 환원속도가 느려 잔류하는 Fe 산화물에 의해 아연의 젖음성 및 도금층의 탈락을 유발할 수 있게 되며 이에 따라 아연도금층의 면적분율도 88.2%로 낮고 결국 도금박리가 발생하여 도금밀착성이 좋지 못하였다.
또한, 비교예 6은 Fe 금속산화물의 입자직경이 너무 작아 입자간의 뭉침현상으로 인해 홈 밖으로 돌출된 금속산화물이 탈락하는 현상이 발생하였고 이로 인해 금속산화물이 채워진 홈의 면적분율이 4.8%에 그쳐 강중에 포함된 Si, Mn 또는 Al이 표면으로 농화되어 산화되는 것을 효과적으로 억제하지 못하였다. 이로 인해 아연도금층의 피복면적율이 86%에 그쳤고 표면에 농화된 Si, Mn 또는 Al 산화물로 인한 도금층의 박리현상을 초래하였다.
그리고, 비교예 7은 금속산화물이 채워지는 소지강판의 정렬된 홈의 깊이가 본 발명이 제어하는 깊이를 초과하여 금속산화물이 치밀하게 채워지지 않을 뿐 아니라 아연도금하는 과정에서 홈이 있는 부위와 그렇지 않은 부위 사이에 요철이 생겨 합금화 억제층이 불균일하게 형성되어 도금성을 열위하게 만들며 또한, 환원되지 않고 잔류하는 금속산화물이 도금 박리를 유발하게 되어 도금밀착성을 열위하게 하였다.
마지막으로, 비교예 8은 소둔온도가 본 발명이 제어하는 온도를 초과하여 Fe 금속산화물의 환원속도가 난도금성 원소대비 빨라지며 난도금성원소의 확산속도가 증가하여 난도금성 원소의 표면 농화 및 산화를 억제하는 데 효과적이지 않게 된다. 이로 인해 아연도금층의 피복면적율이 83.4%로 낮으며 농화된 Si, Mn 또는 Al 산화물에 의한 도금층의 탈락현상을 초래하였다.
1. 소지강판,
2. Si, Mn, Al 산화물,
3. 도금층,
4. 금속산화물,
5. 환원된 Fe,
6. Si, Mn, Al 산화물.

Claims (11)

  1. 소지강판; 상기 소지강판 표면에 형성된 다수의 홈; 상기 홈에 충진된 금속충진부; 및 도금층을 포함하며,
    상기 금속충진부의 금속의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)은, Mn의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 것을 특징으로 하는 용융아연도금강판.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 금속충진부의 금속원소는 Ni, Fe, Co, Cu, Sn 및 Sb 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융아연도금강판.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 다수의 홈의 총 면적분율은 상기 소지강판 대비, 5~45%인 것을 특징으로 하는 용융아연도금강판.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 홈의 간격은 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 용융아연도금강판.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 홈의 깊이는 0.1~1.2 ㎛인 것을 특징으로 하는 용융아연도금강판.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 홈의 평균면적은 0.3~1.0㎛2인 것을 특징으로 하는 용융아연도금강판.
  7. 소지강판을 준비하는 단계; 상기 준비된 소지강판에 다수의 홈을 형성하는 단계; 상기 다수의 홈이 형성된 소지강판에 금속산화물을 충진하는 단계; 상기 금속산화물이 충진된 강판을 소둔하는 단계; 상기 소둔된 강판을 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 강판을 용융아연도금하는 단계를 포함하며,
    상기 금속산화물의 금속의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)은, Mn의 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 것을 특징으로 하는 용융아연도금강판의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 금속산화물의 평균입경은 0.1~0.4 ㎛인 것을 특징으로 하는 용융아연도금강판의 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 소둔하는 단계는 750~850℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 용융아연도금강판의 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 용융아연도금하는 단계에서, 아연도금욕의 온도는 440~460℃인 것을 특징으로 하는 용융아연도금강판의 제조방법.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 용융아연도금하는 단계 후, 480~600℃에서 합금화 열처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 용융아연도금강판의 제조방법.
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