KR101349612B1 - 용융도금욕, 도금강재 및 도금강재의 제조방법 - Google Patents

용융도금욕, 도금강재 및 도금강재의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101349612B1
KR101349612B1 KR1020120029232A KR20120029232A KR101349612B1 KR 101349612 B1 KR101349612 B1 KR 101349612B1 KR 1020120029232 A KR1020120029232 A KR 1020120029232A KR 20120029232 A KR20120029232 A KR 20120029232A KR 101349612 B1 KR101349612 B1 KR 101349612B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel
hot
bath
dip
oxide film
Prior art date
Application number
KR1020120029232A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130107450A (ko
Inventor
이배근
박경관
Original Assignee
포스코강판 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 포스코강판 주식회사 filed Critical 포스코강판 주식회사
Priority to KR1020120029232A priority Critical patent/KR101349612B1/ko
Publication of KR20130107450A publication Critical patent/KR20130107450A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101349612B1 publication Critical patent/KR101349612B1/ko

Links

Images

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
    • C23C2/04Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/12Aluminium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/02Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • 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
    • 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
    • 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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/021Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer

Abstract

중량%로 Si: 8~10%, Mg: 3~5%, Fe: 0.5~1.5%, Sr: 0.01~0.04%, 기타 불가피한 불순물: 0.02%이하 및 잔부 Al로 이루어지는 용융도금욕, 상기 용융도금욕으로 도금층을 형성한 도금강재 및 그의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 부동태피막에 의한 내식 특성 및 희생방식 특성을 겸비한 도금강재를 제조할 수 있으며, 우수한 장단기 내식성 및 가공성을 구비한 강재를 제공할 수 있다.

Description

용융도금욕, 도금강재 및 도금강재의 제조방법{HOT-DIP BATH, HOT-DIP COATED STEEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 용융도금욕, 도금강재 및 도금강재의 제조방법에 관한 것이다.
강재의 내식성 확보를 위하여, 종래에는 아연으로 도금하는 방법, 알루미늄으로 도금하는 방법, 알루미늄-아연-실리콘의 합금으로 도금하는 방법 등을 사용하여 왔다.
그 중에서, 아연도금법은 그 방법에 따라 용융아연도금, 전기아연도금 등으로 나누며, 아연의 철에 대한 희생방식 특성에 의한 우수한 내식성 때문에 아연으로 도금한 강재는 자동차, 가전제품, 건축용 내외장재 등의 전반적인 산업 분야에서 광범위하게 사용된다.
그러나, 부식환경하에서 아연은 희생방식에 의해 분해 및 소실되어 시간이 지남에 따라 내식성을 상실하여 강재를 충분히 보호하지 못하게 된다. 또한, 아연은 금속 중에서 융점이 460℃로 비교적 낮은 편에 속하여 고온 안정성을 요구하는 부품에는 사용할 수 없는 단점이 있다.
다음으로, 아연도금 강재의 상기와 같은 단점을 보완할 수 있는 대안으로 알루미늄도금 강재가 사용되기 시작하였으며, 도금층 표면에 알루미늄산화물로 치밀한 부동태피막을 형성하여 장기적으로도 우수한 내식성을 나타내며, 융점이 660℃로 자동차 배기계통, 가정용 전열기기 등의 내열 부품에도 적용 가능하다.
또한, 순수 알루미늄에 통상 5~11%의 실리콘을 첨가함으로써 용융 상태의 유동성을 증가시켜 고속의 연속도금 작업이 가능하게 하며, 알루미늄의 높은 철 고용도에 기인한 합금층 형성을 적정 수준으로 제어하여 도금층과 강재와의 밀착성을 증가시킴으로써 다양한 형태의 가공이 가능하다.
그러나, 알루미늄도금 강재는 절단 또는 전단 가공 단계에서 나타나는 단면에 대하여 아연과 같은 희생방식 특성이 없으므로 강재를 보호하지 못하고, 도금층이 외부의 충격 등에 의하여 손상되면 손상부에서 부식이 진행되는 단점이 있다.
마지막으로, 상기의 단점을 보완하기 위하여 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금강재가 개발되었으나 내식성 증가에 반하여 도금층의 밀착성 저하, 도금층 내부의 화합물에 의한 균열 발생 등으로 가공이 제한적이다.
한국 공개특허 제10-2009-0038756호 한국 등록특허 제10-0448622호
본 발명의 일 측면은, 알루미늄으로 부동태피막을 형성함으로써 나타나는 내식성과 동시에 알루미늄의 단점을 보완할 수 있는 희생방식 특성을 겸비하여 복합적으로 방식성을 갖춘 도금강재 및 그의 제조방법을 제공하고자 한다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면은, 중량%로 Si: 8~10%, Mg: 3~5%, Fe: 0.5~1.5%, Sr: 0.01~0.04%, 기타 불가피한 불순물: 0.02%이하 및 잔부 Al로 이루어지는 용융도금욕을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 강재를 준비하는 단계, 300~550℃에서 상기 강재의 표면에 0.04~1.00㎛ 두께로 Fe-함유 산화피막을 형성하는 단계, 700~950℃에서 상기 강재 표면의 Fe-함유 산화피막을 환원하는 단계, 및 상기 강재를 용융도금욕에 인입하여 용융도금하는 단계를 포함하며, 상기 용융도금욕 인입시 상기 강재의 온도가 상기 용융도금욕의 온도보다 10~30℃ 더 낮으며, 상기 용융도금욕은 중량%로 Si: 8~10%, Mg: 3~5%, Fe: 0.5~1.5%, Sr: 0.01~0.04%, 기타 불가피한 불순물: 0.02%이하 및 잔부 Al로 이루어지는 도금용 합금을 용융하여 제조되는 것인, 도금강재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 강재의 표면에 Al-Fe 합금층을 형성하고, 상기 Al-Fe 위에 Al층을 가지며, 상기 Al층 내에 면적분율로, Mg2Si 결정립 3~8% 및 Al-Si 결정립 10~20%를 포함하는, 상기 용융도금욕으로 도금된, 도금강재를 제공한다.
부동태피막에 의한 내식 특성 및 희생방식 특성을 겸비한 도금강재를 제조할 수 있으며, 우수한 장단기 내식성 및 가공성을 구비한 강재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금층의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시에 적용할 수 있는 용융도금장치의 일례의 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여, 본 발명의 용융도금욕, 도금강재 및 도금강재의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
부동태피막에 의한 내식 특성 및 희생방식 특성을 겸비한 도금강재를 제조하기 위하여, 중량%로 Si: 8~10%, Mg: 3~5%, Fe: 0.5~1.5%, Sr: 0.01~0.04%, 기타 불가피한 불순물: 0.02%이하 및 잔부 Al로 이루어지는 용융도금욕을 준비한다.
상기 각 성분의 수치 한정 이유를 설명하면 다음과 같다. 이하, 각 성분의 함량 단위는 특별히 언급하지 않은 경우에는 중량%임에 유의할 필요가 있다.
Si : 8~10%
도금욕의 유동성 확보 및 Al 성분과 강재의 Fe 성분의 합금화를 제어하기 위하여 Si을 첨가한다.
실리콘 성분은 도 1에 나타낸 바와 같이 도금층으로 강재(3)의 철 성분 확산에 의한 알루미늄-철 합금층(2)이 형성되는 것을 장애물 효과로 억제한다. 또한, 실리콘은 알루미늄 용탕의 점성을 낮추어 유동성을 높이므로 도금욕의 균일한 온도 및 조성 유지가 가능하게 하고 피도금재인 강재에 부착하여 부착량 제어가 용이하게 하므로 통상 5중량% 이상을 첨가할 수 있으나. 실리콘을 11중량% 이상 첨가하면 도금층 내부에 과량의 실리콘이 석출되어 가공시 균열을 촉진시키므로 피해야 한다. 다만, Si은 Mg과 반응하여 강재 대비 전위차에 의한 희생방식 특성을 나타내는 Mg2Si(4) 화합물을 형성하므로 Mg 반응에 의한 소실분을 고려하여 8~10중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
Mg : 3~5%
희생방식 특성을 확보하기 위하여 Mg을 첨가한다.
마그네슘 성분은 상기 실리콘과 함께 희생방식 특성을 발휘하는 원소로서 첨가량의 증가와 함께 내식성을 증가시킨다. 그러나, 높은 산화 반응성과 다공질의 구조로 인하여 용융 금속 내에서 불순물로 간주되는 산화물을 다량 형성한다. 이러한 불순물은 도금 과정에서 젖음성을 저하시키고, 부착된 후에도 표면에 돌출되어 도금 강재의 결함으로 나타난다. 또한 도금층 내부에 형성되는 Mg2Si(4)는 결정립계에 그물과 같은 구조로 변형이 주어지면 균열을 급속히 전파시키고 도금층의 탈락을 유도한다. 따라서 희생방식 특성이 유지되는 수준에서 3~5중량%의 최소로 첨가하는 것이 바람직하다.
Fe : 0.5~1.5%
도금욕에서 강재의 급격한 용식을 방지하기 위하여 Fe를 첨가한다.
용융 상태의 알루미늄은 철을 2중량% 이상 용해할 수 있으며, 이는 도금욕을 통과하는 강재와 부대설비를 용식시키는 결과를 초래하므로 이를 방지하기 위해서는 사전에 도금욕에 철 성분을 0.5 ~ 1.5중량% 첨가하는 것이 바람직하다.
Sr : 0.01~0.04%
도금층 내부의 Si 및 Mg 화합물의 형상 제어 및 미세화를 위하여 Sr을 첨가한다.
도금층의 용융도금 합금의 응고과정은 알루미늄이 최초로 응고되기 시작하고 응고되는 알루미늄 결정립 사이에 실리콘 및 마그네슘이 석출되어 화합물을 형성한다. 이러한 실리콘과 실리콘-마그네슘의 화합물은 그 형상이 막대, 판, 그물망 등 복잡한 구조를 가지며, 수 ㎛의 크기를 가지고 취성이 크므로 강재를 가공하는 과정에서 균열의 시작점이 되며 도금층을 쉽사리 박리시킨다. 따라서 석출상의 형상을 구형으로 변화시키고 크기를 1㎛ 이내로 줄여 가공성을 보완하기 위하여 Sr을 0.01~0.04중량% 첨가한다.
상기 범위를 초과하여 Sr을 첨가하면 Mg과 마찬가지로 Sr의 급격한 반응에 의한 산화물 형성으로 도금성 및 표면 품질을 저하시킨다. 또한 Sr 과 별도로 또는 함께 사용하는 Na, Ca, Ti, 기타 희토류 등은 과량을 첨가하는 경우도 있으나 그 효과가 미미하므로 상용화 측면과 불순물 관리 차원에서 최대한 제거하는 것이 바람직하다.
기타 불가피한 불순물: 0.02%이하
기타 Zn, Cu, Mn, Ni, Ti, Pb, Sn 등의 비철 금속의 제련 과정에서 발생하는 불순물의 합이 0.02% 넘지 않는 것이 바람직하다.
그 이유는 상기 불순물이 형성하는 각종 화합물은 도금층의 응고 과정에서 외부로 돌출되면 각종 외관 결함을 발생시키고, 도금층 내부에 존재하면 취성을 증가시키고 입계부식을 촉진시키기 때문이다.
Al : 잔부
본 발명에서는 부동태피막에 의한 장기 내구성 확보를 위하여 Al을 주원소로 함유하며, Si, Mg, Fe, 기타 불순물 이외에는 잔부가 Al인 것을 특징으로 한다.
도금욕의 주 성분으로서 알루미늄 성분은 융점이 660℃로 도금층의 내열성을 확보하는 중요한 원소이며, 산화 반응성은 크나 산소와의 반응에 의하여 형성되는 Al2O3 산화물은 도금층에 수 Å 두께의 치밀한 피막을 형성하여 도금층과 강재를 보호하므로 85중량% 이상 유지하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 조성을 가지는 용융도금욕이 준비되면 강재를 상기 용융도금욕에 인입하여 도금층을 형성함으로써, 도금강재를 제조한다.
상기 도금강재를 제조하는 방법은 특별히 제한하지 않는다. 다만, 본 발명자들이 발견한 바람직한 한 가지 방법은, 강재를 준비하는 단계, 상기 강재의 표면에 Fe-함유 산화피막을 형성하는 단계, 상기 강재 표면의 Fe-함유 산화피막을 환원하는 단계, 및 상기 강재를 용융도금욕에 인입하여 용융도금하는 단계를 포함하며, 상기 용융도금욕 인입시 상기 강재의 온도가 상기 용융도금욕의 온도보다 10~30℃ 더 낮으며, 상기 용융도금욕은 중량%로 Si: 8~10%, Mg: 3~5%, Fe: 0.5~1.5%, Sr: 0.01~0.04%, 기타 불가피한 불순물: 0.02%이하 및 잔부 Al로 이루어지는 과정을 들 수 있다.
이하, 각 과정에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 도금강재를 제조하기 위하여 강재를 준비하는 단계가 선행한다. 이 때, 도금의 소지로 사용될 수만 있다면, 상기 강재의 종류는 특별히 제한하지 않는다
그리고 나서 준비된 강재에 Fe-함유 산화피막을 형성하는 단계가 후속한다. 상기 강재 표면의 Fe-함유 산화피막을 환원하고, 상기 용융도금욕 인입시 상기 강재의 온도가 상기 용융도금욕의 온도보다 10~30℃ 더 낮도록 하여 도금한다.
용융도금욕에 Mg 및 Sr을 첨가하면 용융 금속의 젖음성이 저하되는데, 이를 해결하기 위한 방안의 하나로서 상기 Fe-함유 산화피막 형성 및 상기 산화피막의 환원 과정을 거치고자 하였다. 이를 통해, 강재의 표면을 해면철 상태로 유지하여 용융도금욕에 포함된 Mg 및 Sr 등으로 인한 용융 금속의 젖음성이 개선되도록 하였다.
또한, 상기 산화피막 형성 및 환원 과정은 소둔로를 통하여 행할 수 있는데, 산화피막 형성 온도는 300~550℃로 한정할 수 있으며 이는 강재의 소둔 열처리에서 재결정 시작 온도 구간이기 때문이다. 또한, 상기 산화피막의 환원온도를 700~950℃로 한정할 수 있는데 그 이유는 강재의 소둔 열처리에서 오스테나이트 조직으로 완전 풀림하는 온도 구간이기 때문이다.
구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이 강재(6)가 이송되는 순서대로, 예열대(7), 온열대(8), 가열대(9), 냉각대(10) 및 보열대(11)를 구비한 소둔로와 그 후단에 구비된 용융도금욕조(12)에 강재를 연속적으로 인입시켜 열처리와 용융도금을 연속적으로 처리한다.
예열대(7)에서는 강재의 온도가 300~550℃가 되도록 승온하고, 온열대(8)에서는 승온된 온도를 유지하며, 가열대(9)에서는 700~950℃가 되도록 가열하며, 냉각대(10)에서는 도금욕 온도와의 편차가 적어지도록 700℃ 부근까지 냉각하며, 보열대(11)에서는 냉각 후의 온도를 유지한다. 상기 예열대, 가열대, 보열대에서는 간접가열을 하고, 각 구간에서의 분위기는 예열대: 수소 1% 이하, 온열대: 수소 1% 이하, 가열대: 수소 11% 내지 50%, 보열대: 수소 20% 이하로 조성하고, 나머지 분압기체는 질소 및 불가항력적으로 가열로 내에 침입하는 불순물로 이루어지게 한다. 또한 가열로 내부의 노점을 -15℃ 미만으로 하며, 가열대(9) 온도를 700~950℃로 유지하여 강재를 열처리한다. 간접가열이란 화염이 직접 강재에 접촉하지 않고 방사관(Radiant Tube)에서 발생한 복사열로 강재를 가열하는 방법이다.
예열대(7)와 온열대(8)에서 인위적으로 로내에 산화성 기체를 투입하여 산화분위기를 조성함으로써 강재의 표면에 Fe-함유 산화피막을 0.04㎛ ~ 1.00㎛으로 제어한다.
상기 Fe-함유 산화피막을 가열대(9) 및 보열대(11)에서 선택적으로 환원시켜 해면철(Sponge Iron) 상태를 유지할 수 있도록 냉각대(10)와 보열대(11)에 불활성 기체인 질소가스를 90% 이상 투입한다. 즉, 선택적으로 환원시킨다는 것은 수소가 Fe와 결합한 산소와 반응하여 H2O를 형성함으로써 산소를 분리시킴에 있어서 수소 농도를 제한하여 산화피막이 100% 환원되지 않도록 하는 것을 의미한다.
이후, 표면에 해면철이 유지된 강재를 순차적으로 이동시켜 용융도금욕조(12)로 방향전환(Turn Down)을 시행함에 있어서 강재의 온도를 용융도금욕조 온도와 10~30℃ 편차를 두어 열충격에 의한 젖음성 저해 불순물의 탈락을 유도하고 도금욕과 Fe와의 결합력에 의한 확산으로 도금 젖음성을 향상시킨다.
상기 방법에 의하여 용융도금욕으로 도금된 강재의 표면은 Al-Fe 합금층이 형성되며, 상기 Al-Fe 위에 Al층이 존재하고, 상기 Al층 내에 면적분율로, Mg2Si 결정립 3~8% 및 Al-Si 결정립 10~20%를 포함하게 된다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 강재의 표면에는 강재의 철 성분 확산에 의한 알루미늄-철 합금층(2)이 형성되고, 그 위에 용융도금에 의한 Al층이 형성된다.
Al층 내부에는 Mg2Si 결정립이 존재하는데 미세한 구상, 판상 등의 다양한 형태를 가지고 3~8% 함유될 수 있다. Mg2Si는 Si가 Mg과 반응하여 강재 대비 전위차에 의한 희생방식 특성을 나타낸다.
또한, Al층 내부에는 Al-Si이 형성될 수 있는데, 금속학의 공정반응으로 용융 합금이 응고되는 과정에서 실리콘과 알루미늄이 거의 동시에 각자 응고되어 두 가지 물질이 공존하는 공정조직으로 만들어진다. Al-Si 공정 조직은 Al 기지에 Si이 미세한 구상, 봉상, 판상 등의 다양한 형태로 박혀있는 것으로 10~20% 함유될 수 있다.
추가적으로 도금층의 최상부에는 Al2O3 산화물이 형성될 수 있는데, 이는 도금층과 공기가 접촉하여 부식된 상태에서 생길 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
[ 실시예 ]
두께가 1.0mm, 폭이 914mm, 코일 형태의 강재를 순차적으로 공급하여 표 1과 같은 열처리 조건으로 도 2에 나타낸 바와 같이 강재(6)가 이송되는 순서대로, 예열대(7), 온열대(8), 가열대(9), 냉각대(10) 및 보열대(11)를 거치면서 표면에 Fe-함유 산화피막을 형성한 후 환원이 이루어지게 하고, 표2의 조성을 가지는 용융도금욕(12)에서 발생하는 Mg, Sr 등의 금속 증기 및 산화물이 열충격에 의해 강재 표면에 쉽게 부착되지 못하도록 하여 도금강재를 제조하였다.
구분 표면산화
처리
간접가열식 소둔조건 미도금 유무
온도(℃) 가열대
예열 가열 보열 H2(%) 노점(℃)
종례예 480 830 670 25 -25
비교예 1&2 550 830 700 42 -44
실시예 1&2 550 830 700 42 -44
상기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 용융도금용 합금을 종례예와 동일한 방법으로 도금하면 점상의 미도금이 발생하여 표면 품질을 저하시키는 문제가 있으나, 본 발명에 따른 실시예의 조건으로 도금하면 이러한 문제를 해결할 수 있었다.
이렇게 얻어진 도금강재의 복합방식성능 확인을 위하여 일정 온도와 습도를 유지하는 항온항습시험을 KS M ISO 6270-1 규격에 따라 실시하였고, Fe-함유 산화피막에 의한 도금 밀착성을 확인하기 위하여 굽힘시험을 KS B 0804 규격에 따라 실시하였고, 그 평가 결과는 표 2에 나타내었다.
항온항습시험의 평가는 시편의 시험전후 절단면을 광학현미경을 이용하여 촬영하고 화상 분석기를 이용하여 녹의 발생 면적을 측정하였으며, 그 발생 정도에 따라 다음과 같이 평가하였다.
5 : 녹 발생율 0% 이상 5% 미만
4 : 녹 발생율 5% 이상 10% 미만
3 : 녹 발생율 10% 이상 25% 미만
2 : 녹 발생율 25% 이상 50% 미만
1 : 녹 발생율 50% 이상
굽힘시험의 평가는 시편의 시험전후 굽힘면을 광학현미경을 이용하여 촬영하고 화상 분석기를 이용하여 균열의 발생 면적을 측정하였으며, 그 발생 정도에 따라 다음과 같이 평가하였다.
5 : 균열 발생율 0% 이상 5% 미만
4 : 균열 발생율 5% 이상 10% 미만
3 : 균열 발생율 10% 이상 25% 미만
2 : 균열 발생율 25% 이상 50% 미만
1 : 균열 발생율 50% 이상
구분 도금욕의 조성(중량%) 성능 평가 결과
Al Mg Si Sr Fe 기타 녹 발생율 균열 발생율
종례예 89.9 - 8.9 - 1.2 0.009 3 4
비교예1 86.8 2.5 9.2 - 1.5 0.013 3 4
비교예2 83.4 7.1 8.5 0.101 0.9 0.010 4 3
실시예1 86.7 3.5 8.8 0.035 1.0 0.010 5 4
실시예2 85.7 4.5 8.7 0.025 1.1 0.011 5 4
상기 표 2에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 절단면 부위의 녹 발생 면적이 5% 미만으로 양호하고, 균열의 발생 정도가 합금을 첨가하지 않은 종래예와 동등한 수준을 나타내어 복합방식성능을 확보하면서 가공성을 유지할 수 있음을 확인하였다. Mg의 과량 첨가는 다량의 금속간 화합물을 만들어 Sr을 첨가하여도 가공성이 저하되며, 금속 증기에 의한 미도금 부위가 산재하여 내식성도 크게 증가하지 않았다. 소량의 Mg 첨가는 균열을 증가시키지는 않지만 Mg의 산화와 도금욕의 불순물 제거 과정에서 소실되어 복합방식성능을 나타내지 못하였다.
1: 알루미늄 2: 알루미늄-철 합금층 3: 강재
4: Mg2Si 5: Al-Si 6: 강재
7: 예열대 8: 온열대 9: 가열대
10: 냉각대 11: 보열대 12: 용융도금욕조

Claims (6)

  1. 중량%로 Si: 8~10%, Mg: 3~5%, Fe: 0.5~1.5%, Sr: 0.01~0.04%, 기타 불가피한 불순물: 0.02%이하 및 잔부 Al로 이루어지는 용융도금욕.
  2. 강재를 준비하는 단계;
    상기 강재의 표면에 Fe-함유 산화피막을 형성하는 단계;
    상기 강재 표면의 Fe-함유 산화피막을 환원하는 단계; 및
    상기 강재를 용융도금욕에 인입하여 용융도금하는 단계를 포함하며,
    상기 용융도금욕 인입시 상기 강재의 온도가 상기 용융도금욕의 온도보다 10~30℃ 더 낮으며,
    상기 용융도금욕은 중량%로 Si: 8~10%, Mg: 3~5%, Fe: 0.5~1.5%, Sr: 0.01~0.04%, 기타 불가피한 불순물: 0.02%이하 및 잔부 Al로 이루어지는 것인, 도금강재의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 Fe-함유 산화피막을 형성하는 단계는 300~550℃에서 수행하는 것인, 도금강재의 제조방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 Fe-함유 산화피막을 형성하는 단계에서의 산화피막의 두께는 0.04~1.00㎛ 인 것인, 도금강재의 제조방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 Fe-함유 산화피막을 환원하는 단계는 700~950℃에서 수행하는 것인, 도금강재의 제조방법.
  6. 강재의 표면에 Al-Fe 합금층을 형성하고, 상기 Al-Fe 위에 Al층을 가지며, 상기 Al층 내에 면적분율로, Mg2Si 결정립 3~8% 및 Al-Si 결정립 10~20%를 포함하는, 제 1항의 용융도금욕으로 도금된, 도금강재.
KR1020120029232A 2012-03-22 2012-03-22 용융도금욕, 도금강재 및 도금강재의 제조방법 KR101349612B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120029232A KR101349612B1 (ko) 2012-03-22 2012-03-22 용융도금욕, 도금강재 및 도금강재의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120029232A KR101349612B1 (ko) 2012-03-22 2012-03-22 용융도금욕, 도금강재 및 도금강재의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130107450A KR20130107450A (ko) 2013-10-02
KR101349612B1 true KR101349612B1 (ko) 2014-01-09

Family

ID=49630752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120029232A KR101349612B1 (ko) 2012-03-22 2012-03-22 용융도금욕, 도금강재 및 도금강재의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101349612B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110088573A (ko) * 2009-01-16 2011-08-03 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 내식성이 우수한 용융 Zn-Al-Mg-Si-Cr 합금 도금 강재
KR20120112450A (ko) * 2010-02-18 2012-10-11 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 용해 도금 강재 및 그 제조 방법
KR20120128648A (ko) * 2010-05-31 2012-11-27 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 절단 단부면 내식성 및 가공부 내식성이 우수한 용융 알루미늄 합금 도금 강재와 그 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110088573A (ko) * 2009-01-16 2011-08-03 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 내식성이 우수한 용융 Zn-Al-Mg-Si-Cr 합금 도금 강재
KR20120112450A (ko) * 2010-02-18 2012-10-11 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 용해 도금 강재 및 그 제조 방법
KR20120128648A (ko) * 2010-05-31 2012-11-27 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 절단 단부면 내식성 및 가공부 내식성이 우수한 용융 알루미늄 합금 도금 강재와 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130107450A (ko) 2013-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6839283B2 (ja) 耐食性及び加工性に優れた溶融アルミニウム系めっき鋼材及びその製造方法
KR102031465B1 (ko) 가공 후 내식성 우수한 아연합금도금강재 및 그 제조방법
JP6727305B2 (ja) めっき性に優れた高強度溶融亜鉛系めっき鋼材及びその製造方法
JPWO2020213686A1 (ja) めっき鋼板
JP5636683B2 (ja) 密着性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板および製造方法
KR101825857B1 (ko) 소부 경화형 용융 아연 도금 강판
EP3636790B1 (en) Hot dipped high manganese steel and manufacturing method therefor
EP3633061B1 (en) Hot dipped medium manganese steel and manufacturing method therefor
JP4264373B2 (ja) めっき欠陥の少ない溶融Al系めっき鋼板の製造方法
KR20200066239A (ko) 내식성 및 용접성이 우수한 열간 프레스용 알루미늄-철계 도금 강판 및 그 제조방법
KR102501440B1 (ko) 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법
WO2021039973A9 (ja) ホットスタンプ成形体
WO2021039971A9 (ja) ホットスタンプ成形体
KR101428151B1 (ko) 고망간 열연 아연도금강판 및 그 제조방법
JP2022513143A (ja) めっき密着性及び耐腐食性に優れた亜鉛めっき鋼板及びその製造方法
CN115109967B (zh) 一种热浸镀高强钢板及其制备方法
JP2003328099A (ja) 高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
JP7393551B2 (ja) 加工性及び耐食性に優れたアルミニウム系合金めっき鋼板及びこの製造方法
KR101349612B1 (ko) 용융도금욕, 도금강재 및 도금강재의 제조방법
KR101629260B1 (ko) 용융도금욕 조성물
KR102196210B1 (ko) 용융도금강판 제조방법
WO2022085287A1 (ja) めっき鋼板
KR102031459B1 (ko) 도금성이 우수한 초고강도 고망간 용융아연도금강판 및 그 제조방법
JP2007146200A (ja) アルミニウム材料に対するスポット溶接性に優れた溶融アルミニウムめっき鋼板
KR20230024333A (ko) 열간 프레스 성형용 도금강판 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161220

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171228

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181029

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191127

Year of fee payment: 7