KR101361227B1

KR101361227B1 - 열간 프레스부재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101361227B1
Application number: KR1020127010874A
Authority: KR
Inventors: 히로키 나카마루; 신지 오오츠카; 세이지 나카지마; 히로유키 마스오카
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2014-02-10
Also published as: TWI421351B; KR20120065428A; CN102686779A; CN102686779B; JP2011122207A; TW201127967A; WO2011070877A1; JP5110073B2

Abstract

우수한 열간 프레스성, 스폿 용접성, 도료 밀착성을 갖는 동시에, 부식에 수반하는 강중에의 수소 침입을 억제할 수 있는 열간 프레스부재 및 그 제조 방법을 제공한다. 부재를 구성하는 강판의 표층부에, Ni 부착량이 10∼90000mg/㎡의 Ni 확산 영역을 갖고, 상기 Ni 확산 영역상에 무기 화합물을 갖는 것을 특징으로 하는 열간 프레스부재.

Description

열간 프레스부재 및 그 제조 방법{HOT-PRESSED MEMBER AND PROCESS FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 가열된 강판을 프레스 가공하여 제조하는 열간 프레스부재, 특히, 자동차의 다리 주변부나 차체 구조부 등에서 이용되는 열간 프레스부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터, 자동차의 다리 주변 부재나 차체 구조 부재 등의 대부분은 소정의 강도를 갖는 강판을 프레스 가공하여 제조되고 있다. 근래, 지구환경의 보전이라고 하는 관점에서, 자동차 차체의 경량화가 열망되고, 사용하는 강판을 고강도화하여, 그 판두께를 저감하는 노력이 계속되고 있다. 그러나, 강판의 고강도화에 수반하여 그 프레스 가공성이 저하하기 때문에, 강판을 원하는 부재형상으로 가공하는 것이 곤란하게 되는 경우가 많아지고 있다.

그 때문에, 특허문헌 1에는 다이와 펀치로 이루어지는 금형을 이용하여 가열된 강판을 가공하는 동시에 급랭하는 것에 의해 가공의 용이화와 고강도화의 양립을 가능하게 한 열간 프레스라 불리는 가공 기술이 제안되어 있다. 그러나, 이 열간 프레스에서는 열간 프레스전에 강판을 950℃ 전후의 높은 온도로 가열하기 때문에, 강판 표면에는 스케일(Fe 산화물)이 생성되고, 그 스케일이 열간 프레스시에 박리하여 금형을 손상시키거나, 또는 열간 프레스 후의 부재 표면을 손상시킨다고 하는 문제가 있다. 또, 부재 표면에 남은 스케일은 외관 불량이나, 도포막 밀착성(도장성)의 저하나, 내식성의 저하의 원인으로도 된다. 이 때문에, 통상은 산세척이나 숏블라스트 등의 처리를 실행하여 부재 표면의 스케일은 제거되지만, 이것은 제조 공정을 복잡하게 하고, 생산성의 저하를 초래한다.

이러한 것으로부터, 열간 프레스전의 가열시에 스케일의 생성을 억제할 수 있고, 내식성이나 도장 밀착성이 우수한 열간 프레스부재가 요망되고, 표면에 도금층 등의 피막을 마련한 열간 프레스용 강판이나 그것을 이용한 열간 프레스 방법이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 2에는 Al 또는 Al합금이 피복된 피복 강판이 개시되어 있다. 이 피복 강판을 이용하는 것에 의해, 열간 프레스전의 가열시에 탈탄이나 산화가 방지되고, 극히 높은 강도와 우수한 내식성을 갖는 열간 프레스부재가 얻어지는 것이 나타나 있다. 또, 특허문헌 3에는 Zn 또는 Zn 베이스 합금을 피복한 강판을 열간 프레스할 때에, 열간 프레스전의 가열시에, 부식이나 탈탄을 방지하는 동시에, 윤활 기능을 갖는 Zn-Fe 베이스의 화합물이나 Zn-Fe-Al 베이스의 화합물 등의 합금 화합물을 강판 표면에 생성시키는 열간 프레스 방법이 개시되어 있다. 이 방법으로 제조된 부재, 특히, Zn-50∼55질량% Al의 피복된 강판을 이용한 열간 프레스부재에서는 Zn-Al-Fe 합금층이 형성되며, 우수한 부식 방지 효과가 얻어지는 것이 나타나 있다. 또한, 특허문헌 4에는 Al 혹은 Zn을 주체로 하는 도금을 실시한 강판을 이용하고, 수소농도 6체적% 이하, 노점 10℃ 이하의 분위기 중에서 Ac₃ 변태점 이상 1100℃ 이하의 가열 온도로 가열한 후 열간 프레스하는 내수소 취성이 우수한 열간 프레스 방법이 개시되어 있다. 이 열간 프레스 방법에서는 가열시에 분위기중의 수소나 수증기의 양을 저감하여 강중에 침입하는 수소량을 저감하고, 1000MPa를 넘는 고강도화에 수반하는 수소 취화의 회피가 도모되고 있다.

특허문헌 1: 영국특허공보 제1490535호 특허문헌 2: 일본국 특허공보 제3931251호 특허문헌 3: 일본국 특허공보 제3663145호 특허문헌 4: 일본국 특허공개공보 제2006-51543호

그러나, 상기의 특허문헌 2∼4에 기재된 기술에서는 이하와 같은 문제가 있다. 즉, 열간 프레스시에 금형 골링(die galling)(강판 표면으로부터 박리된 스케일이 금형을 손상시키는 것이 아니라, 금속면끼리의 접촉에 의해, 강판과 금형이 딱 달라붙어 버리는 현상을 말함)이 발생하기 쉬워, 열간 프레스성이 뒤떨어진다. Al 또는 Al합금이 피복된 강판을 이용하면, 스폿 용접시의 용접가능 전류 범위가 좁고, 스폿 용접성이 뒤떨어진다. Zn 또는 Zn합금이 피복된 강판을 이용하면, 열간 프레스전의 가열시에 Zn이 휘발하여 산화되고, 강판 표면에 석출해서 열간 프레스부재의 도료 밀착성을 저하시킨다. 열간 프레스전의 가열시에 있어서의 수소 침입보다 오히려 사용 환경중의 부식에 수반하는 수소 침입에 의해 수소 취화를 야기시킨다.

본 발명은 우수한 열간 프레스성, 스폿 용접성, 도료 밀착성을 갖는 동시에, 부식에 수반하는 강중에의 수소 침입을 억제할 수 있는 열간 프레스부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기의 목적으로 하는 열간 프레스부재에 대해 예의 검토한 결과, 이하의 지견을 얻었다.

i) 소재의 강판으로서 Ni 혹은 Ni합금 도금 강판을 이용하는 것에 의해, 우수한 스폿 용접성이나 도장 밀착성이 얻어진다.

ii) Ni 혹은 Ni합금 도금 강판상에 무기 화합물을 존재시키면, 우수한 열간 프레스성이 얻어진다.

iii) 열간 프레스부재를 구성하는 강판의 표층부에 Ni 확산 영역을 형성시키면, 부식에 수반하는 강중에의 수소 침입을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명은 이러한 지견에 의거하여 이루어진 것으로써, 부재를 구성하는 강판의 표층부에, Ni 부착량이 10∼90000mg/㎡의 Ni 확산 영역을 갖고, 상기 Ni 확산 영역상에 무기 화합물을 갖는 것을 특징으로 하는 열간 프레스부재를 제공한다.

본 발명의 열간 프레스부재의 표면에 존재하는 무기 화합물로서는 융점이 500∼1000℃이고, 알칼리 가용 성분을 포함한 무기 화합물이 바람직하다.

본 발명의 열간 프레스부재는 강판의 표면에, 차례로, Ni 부착량이 10∼90000mg/㎡의 Ni를 포함한 도금층과, 무기 화합물을 갖는 강판을, Ac₃ 변태점∼1200℃의 온도 범위로 가열한 후 열간 프레스하는 방법에 의해서 제조할 수 있다.

무기 화합물로서는 융점이 500∼1000℃이고, 알칼리 가용 성분을 포함한 무기 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 강판으로서는 질량%로, C:0.15∼0.5%, Si:0.05∼2.0%, Mn:0.5∼3%, P:0.1% 이하, S:0.05% 이하, Al:0.1% 이하, N:0.01% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강판이나, 또한 질량%로, Cr:0.01∼1%, Ti:0.2% 이하, B:0.0005∼0.08% 중에서 선택된 적어도 1종이나, Sb:0.003∼0.03%를, 개별적으로 혹은 동시에 함유하는 강판을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 우수한 열간 프레스성, 스폿 용접성, 도료 밀착성을 갖는 동시에, 부식에 수반하는 강중에의 수소 침입을 억제할 수 있는 열간 프레스부재를 제조할 수 있게 되었다. 본 발명의 열간 프레스부재는 980MPa 이상의 강도를 갖는 자동차의 다리 주변 부재나 차체 구조 부재에 바람직하다.

도 1은 본 실시예에서 이용한 프레스 방법을 모식적으로 나타내는 도면,
도 2는 본 실시예에서 이용한 전기 화학 셀을 모식적으로 나타내는 도면.

1) 열간 프레스부재

본 발명의 열간 프레스부재에서는 부재를 구성하는 강판의 표층부에 Ni 확산 영역을 존재시켜 부식에 수반하는 강중에의 수소 침입을 억제하고 있다. 그 이유는 반드시 명확하진 않지만, 다음과 같이 고려된다. 즉, 부식에 의한 강판 내부에의 수소 침입은 습윤 환경하에 있어서의 Fe녹의 산화 환원 반응에 관계하고 있고, 수소 침입을 억제하기 위해서는 Fe녹이 변화하기 어려운 안정된 녹인 것이 필요하다. Fe녹의 안정화에는 Ni 첨가가 유효하며, Ni 확산 영역의 존재가 부식에 수반하는 강중에의 수소 침입을 억제하게 된다. 또한, 여기서 말하는 Ni 확산 영역은 열간 프레스전의 가열시에 도금층으로부터 Ni가 강중에 확산되고 있는 영역, 혹은 Ni에 부가해서 도금층에 포함되는 Co, Zn, Cr, Mn, Cu, Mo 등의 금속 원소가 확산되고 있는 영역을 말한다.

그러나, 이러한 수소 침입의 억제를 효과적으로 도모하기 위해서는 Ni 확산 영역에 있어서의 편면당 Ni 부착량을 10mg/㎡ 이상, 바람직하게는 50mg/㎡ 이상, 더욱 바람직하게는 100mg/㎡ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 편면당 Ni 부착량이 90000mg/㎡를 넘으면, 그 효과는 포화되며, 비용 증가를 초래하므로, Ni 부착량은 90000mg/㎡ 이하, 바람직하게는 10000mg/㎡ 이하, 더욱 바람직하게는 5000mg/㎡ 이하로 할 필요가 있다. 또, Ni 확산 영역은 부재를 구성하는 강판의 표면으로부터 깊이 방향으로 0.1∼100㎛에 걸쳐 존재하는 것이 바람직하고, 1∼50㎛에 걸쳐 존재하는 것이 더욱 바람직하며, 3∼10㎛에 걸쳐 존재하는 것이 더욱 바람직하다.

Ni 부착량은 형광 X선 분석 또는 습식 분석에 의해서 구할 수 있다. Ni 확산 영역의 깊이는 EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)에 의한 두께 방향 단면의 분석이나, GDS(Glow Discharge Spectroscopy)에 의한 깊이 방향의 분석에 의해서 구할 수 있다.

본 발명의 열간 프레스부재는 표면에, 차례로, Ni를 포함한 도금층과 무기 화합물을 갖는 강판을 열간 프레스해서 제조된다. 그 때문에, 열간 프레스 후의 부재 표면에는 이 무기 화합물이 잔존한다. 그러나, 이 무기 화합물은 그 후, 열간 프레스부재에 도장 하지 처리로서 인산염 처리나 산화 지르코늄 처리 등의 화성(化成) 처리를 실시할 때, 특히 알칼리 탈지시에 제거되므로, 도료 밀착성 등을 손상시키는 일은 없다.

2) 제조 방법

본 발명의 열간 프레스부재는 강판의 표면에, 차례로, 편면당 Ni 부착량이 10∼90000mg/㎡의 Ni를 포함한 도금층과, 무기 화합물을 갖는 강판을, Ac₃ 변태점∼1200℃의 온도 범위로 가열한 후 열간 프레스하는 방법에 의해서 제조할 수 있다.

상기와 같은 Ni 부착량이 10∼90000mg/㎡의 Ni를 포함한 도금층을 갖는 강판을 Ac₃ 변태점∼1200℃의 온도 범위로 가열하는 것에 의해, 도금층의 Ni가 강판내로 확산하고, 부재의 표층부에 Ni 부착량이 10∼90000mg/㎡의 Ni 확산 영역이 형성되며, 부식에 수반하는 강중에의 수소 침입이 억제된다.

또, Al이나 저비점의 Zn이 아닌, 고융점, 고비등점의 Ni를 포함한 도금층, 즉 Ni 혹은 Ni합금의 도금층을 갖는 강판을 이용하고 있기 때문에, 스케일의 발생도 없고, 우수한 스폿 용접성이나 도장 밀착성이 얻어진다.

이러한 Ni를 포함한 도금층은 전기 도금법 등에 의해 형성할 수 있다.

Ni를 포함한 도금층상에 무기 화합물을 존재시키고, 열간 프레스전의 가열시에 이 무기 화합물을 용융시키면, 유체 윤활 효과에 의해 열간 프레스시의 슬라이딩성을 현저히 향상시킬 수 있으므로, 금형 골링은 발생하지 않고, 우수한 열간 프레스성이 얻어진다. 이 때문에, 무기 화합물로서는 융점이 500∼1000℃의 무기 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 무기 화합물의 융점을 500℃ 이상으로 하면, 열간 프레스전의 가열시의 승온 과정의 빠른 단계에서 무기 화합물이 용융하는 일이 없으므로, 용융된 무기 화합물이 가열로에 부착하는 일이 없고, 용융 상태의 무기 화합물의 양이 감소하지 않아, 열간 프레스시의 슬라이딩성이 향상한다. 한편, 무기 화합물의 융점을 1000℃ 이하로 하면, 가열시에 무기 화합물이 용융하지 않는 것, 또는 용융이 불충분한 일이 없고, 열간 프레스시의 슬라이딩성이 향상한다. 또한, 융점이 500∼900℃의 무기 화합물을 이용하는 것이 더욱 바람직하다.

무기 화합물로서는 또, 화성 처리의 알칼리 탈지시에 용이하게 제거되도록, 알칼리 가용 성분을 포함한 무기 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.

무기 화합물의 편면당 부착량은 1mg/㎡ 이상으로 하면, 용융 상태의 무기 화합물의 양이 너무 적은 일이 없고, 열간 프레스시의 슬라이딩성이 충분하게 되며, 5000mg/㎡ 이하로 하면, 경제적으로 슬라이딩성 향상의 효과가 얻어질 뿐만 아니라, 열간 프레스 후에 많은 무기 화합물이 잔존하는 일이 없기 때문에, 화성 처리나 도장 처리의 불균일을 초래하는 일이 없고, 도장 밀착성을 향상시키므로, 1∼5000mg/㎡로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 무기 화합물의 부착량은 예를 들면, 다음에 나타내는 방법에 의해 측정할 수 있다. 즉, 무기 화합물을 도포/건조시키기 전후의 중량 변화로부터 측정하는 방법, 무기 화합물만을 용해 가능한 용액에 의해 무기 화합물을 용해 제거하고 중량 변화로부터 측정하는 방법, 무기 화합물이 부착된 도금층마다 산으로 용해하여 그 용해액을 원자 흡광 분석 또는 ICP(Inductively Coupled Plasma) 분석 등에 의해 분석해서 마커로 되는 원소의 양을 정량하고 무기 화합물량으로 환산하는 방법 등이다.

무기 화합물을 Ni를 포함한 도금층상에 고정시키기 위해, 무기 화합물에 유기 화합물을 공존시키는 것도 가능하다. 단, 열간에서의 슬라이딩성을 향상시키는 효과를 갖는 것은 무기 화합물이기 때문에, 무기 화합물과 유기 화합물을 공존시키는 경우에는 무기 화합물의 비율을 50질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 화합물을 공존시켜도, 열간 프레스전의 가열은 900℃ 전후의 고온에서 실행되기 때문에, 유기 화합물은 대기중의 산소와 반응하여 이산화산소나 물로 되어 소실되므로, 슬라이딩성이나 도금층에는 아무런 영향을 주는 일은 없다.

이러한 무기 화합물로서, 예를 들면 융점이 741℃, 비점이 1575℃의 사붕산나트륨 + 수화물(붕사)이 바람직하다. 단, 열간 프레스전의 가열 조건에 따라서는 이 사붕산나트륨 + 수화물이 350∼400℃에서 무수물로 변화하고, 또한 승온을 계속하면 878℃에서 용융되는 경우가 있다. 따라서, 이 사붕산나트륨 + 수화물의 사용은 열간 프레스전의 가열 온도가 878℃ 이상인 경우에 바람직하다. 그 밖에, 본 발명에 적용할 수 있는 무기 화합물로서는 황산암모늄, 질산스트론튬, 산화안티몬(Ⅲ), 수산화칼슘, 탄산나트륨, 불화나트륨 등을 들 수 있다.

무기 화합물을 Ni를 포함한 도금층상에 존재시키기 위해서는 공지의 방법을 적용할 수 있다. 예를 들면, 무기 화합물을 포함한 수용액 등의 용액을 도금층 표면에 도포하고, 건조시키는 것에 의해 수분이나 용매를 증발시켜, 무기 화합물을 도금층상에 존재시키는 방법을 들 수 있다. 도포 방법으로서는 바 코터(bar coater)법, 브러시 도포법, 롤 코터법, 침지법, 스프레이법을 들 수 있다.

본 발명의 열간 프레스부재의 제조 방법에서는 열간 프레스전에 강판 온도가 Ac₃ 변태점∼1200℃가 되도록 가열할 필요가 있지만, 가열 방법으로서는 전기로나 가스로 등에 의한 가열, 화염 가열, 통전 가열, 고주파 가열, 유도 가열 등을 적용할 수 있다.

본 발명인 열간 프레스부재용의 강판으로서는 열간 프레스 후에 980MPa 이상의 강도가 얻어지는 담금질성이 풍부한 강판, 예를 들면 질량%로, C:0.15∼0.5%, Si:0.05∼2.0%, Mn:0.5∼3%, P:0.1% 이하, S:0.05% 이하, Al:0.1% 이하, N:0.01% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강판이나, 또한, 질량%로, Cr:0.01∼1%, Ti:0.2% 이하, B:0.0005∼0.08% 중에서 선택된 적어도 1종이나, Sb:0.003∼0.03%를, 개별적으로 혹은 동시에 함유하는 강판을 이용하는 것이 바람직하다.

각 성분 원소의 한정 이유를 이하에 설명한다. 여기서, 성분의 함유량을 나타내는 「%」는 특별히 단정하지 않는 한 「질량%」를 의미한다.

C:0.15∼0.5%

C는 강의 강도를 향상시키는 원소이며, 열간 프레스부재의 TS를 980MPa 이상으로 하기 위해서는 그 양을 0.15% 이상으로 할 필요가 있다. 한편, C량이 0.5%를 넘으면, 소재의 강판의 블랭킹 가공성이 현저히 저하한다. 따라서, C량은 0.15∼0.5%로 한다.

Si:0.05∼2.0%

Si는 C와 마찬가지로, 강의 강도를 향상시키는 원소이며, 열간 프레스부재의 TS를 980MPa 이상으로 하기 위해서는 그 양을 0.05% 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Si량이 2.0%를 넘으면, 열간 압연시에 적스케일이라 불리는 표면 결함의 발생이 현저하게 증대하는 동시에, 압연 하중이 증대하거나, 열연강판의 연성(延性)의 열화를 초래한다. 또한, Si량이 2.0%를 넘으면, Zn이나 Al을 주체로 한 도금 피막을 강판 표면에 형성하는 도금 처리를 실시할 때에, 도금 처리성에 악영향을 미치는 경우가 있다. 따라서, Si량은 0.05∼2.0%로 한다.

Mn:0.5∼3%

Mn은 페라이트 변태를 억제하여 담금질성을 향상시키는데 효과적인 원소이며, 또, Ac₃ 변태점을 저하시키므로, 열간 프레스전의 가열 온도를 저하시키는데도 유효한 원소이다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.5% 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Mn량이 3%를 넘으면, 편석해서 소재의 강판 및 열간 프레스부재의 특성의 균일성이 저하한다. 따라서, Mn량은 0.5∼3%로 한다.

P:0.1% 이하

P량이 0.1%를 넘으면, 편석해서 소재의 강판 및 열간 프레스부재의 특성의 균일성이 저하하는 동시에, 인성(靭性)도 현저하게 저하한다. 따라서, P량은 0.1% 이하로 한다.

S:0.05% 이하

S량이 0.05%를 넘으면, 열간 프레스부재의 인성이 저하한다. 따라서, S량은 0.05% 이하로 한다.

Al:0.1% 이하

Al량이 0.1%를 넘으면, 소재의 강판의 블랭킹 가공성이나 담금질성을 저하시킨다. 따라서, Al량은 0.1% 이하로 한다.

N:0.01% 이하

N량이 0.01%를 넘으면, 열간 압연시나 열간 프레스전의 가열시에 AlN의 질화물을 형성하고, 소재의 강판의 블랭킹 가공성이나 담금질성을 저하시킨다. 따라서, N량은 0.01% 이하로 한다.

잔부는 Fe 및 불가피한 불순물이지만, 이하의 이유에 의해, Cr :0.01∼1%, Ti:0.2% 이하, B:0.0005∼0.08% 중에서 선택된 적어도 1종이나, Sb:0.003∼0.03%를, 개별적으로 혹은 동시에 함유시키는 것이 바람직하다.

Cr:0.01∼1%

Cr은 강을 강화시키는 동시에, 담금질성을 향상시키는데 유효한 원소이다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 Cr량을 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Cr량이 1%를 넘으면, 현저한 비용 상승을 초래하기 때문에, 그 상한은 1%로 하는 것이 바람직하다.

Ti:0.2% 이하

Ti는 강을 강화시키는 동시에, 세립화에 의해 인성을 향상시키는데 유효한 원소이다. 또, 다음에 설명하는 B보다도 우선해서 질화물을 형성하여, 고용 B에 의한 담금질성의 향상 효과를 발휘시키는데 유효한 원소이기도 하다. 그러나, Ti량이 0.2%를 넘으면, 열간 압연시의 압연 하중이 극단적으로 증대하고, 또, 열간 프레스부재의 인성이 저하하므로, 그 상한은 0.2% 이하로 하는 것이 바람직하다.

B:0.0005∼0.08%

B는 열간 프레스시의 담금질성이나 열간 프레스 후의 인성 향상에 유효한 원소이다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 B량을 0.0005% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, B량이 0.08%를 넘으면, 열간 압연시의 압연 하중이 극단적으로 증대하고, 또, 열간 압연 후에 마텐자이트상(相)이나 베이나이트상이 생겨 강판의 깨짐 등이 발생하므로, 그 상한은 0.08%로 하는 것이 바람직하다.

Sb:0.003∼0.03%

Sb는 열간 프레스전에 강판을 가열하고 나서 열간 프레스의 일련의 처리에 의해서 강판을 냉각할 때까지의 동안에 강판 표층부에 생기는 탈탄층을 억제하는 효과를 갖는다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.003% 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Sb량이 0.03%를 넘으면, 압연 하중의 증대를 초래하여 생산성을 저하시킨다. 따라서, Sb량은 0.003∼0.03%로 한다.

열간 프레스전의 가열 방법으로서는 전기로나 가스로 등에 의한 가열, 화염 가열, 통전 가열, 고주파 가열, 유도 가열 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

질량%로, C:0.23%, Si:0.12%, Mn:1.5%, P:0.01%, S:0.01%, Al:0.03%, N:0.005%, Cr:0.4%, B:0.0022%를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, Ac₃ 변태점이 818℃이고, 판 두께 1.6㎜인 냉연강판에, 300g/L의 황산니켈 6수화물, 50g/L의 황산나트륨, 30g/L의 붕산으로 이루어지는 도금욕 중에서 전류 밀도 10A/d㎡로 전기 도금 처리를 실시하고, 표 1에 나타내는 Ni 부착량(편면당)이 다른 Ni 도금층을 양면에 형성하였다. 또, 일부의 냉연강판에는 300g/L의 황산니켈 6수화물, 10g/L의 황산아연 7수화물, 50g/L의 황산나트륨, 30g/L의 붕산으로 이루어지는 도금욕 중에서 전류 밀도 50A/d㎡로 전기 도금 처리를 실시하고, 표 1에 나타내는 Ni 부착량의 Ni-10질량% Zn 도금층을 양면에 형성하였다. 다음에, 형성한 Ni 도금층 혹은 Ni-10질량% Zn 도금층상에, 표 1에 나타내는 바와 같은 융점의 무기 화합물의 수용액을 바 코터에 의해 도포한 후, 120℃에서 10분간의 건조를 실행하여, 표 1에 나타내는 편면당 부착량의 무기 화합물을 존재시켰다.

이와 같이 하여 제작한 양면에 Ni를 포함한 도금층과 무기 화합물을 갖는 강판으로부터 채취한 200㎜×220㎜의 블랭크를, 대기 분위기의 전기로내에서 표 1에 나타내는 가열 온도로 10분간 가열한 후, 노내로부터 꺼내, 즉시 도 1에 모식적으로 나타낸 바와 같은 프레스 방법으로 Ni를 포함한 도금층과 무기 화합물을 갖는 면을 비펀치 접촉면으로 해서 드로잉 가공하고, 열간 프레스부재 No.1∼15를 제작하였다. 이 때, 펀치 폭은 70㎜, 가공 높이는 30㎜로 하였다. 또한, 비교를 위해, 무기 화합물을 존재시키지 않는 Ni 도금층을 갖는 강판, 편면당 도금 부착량이 40000mg/㎡의 Al-10질량% Si도금 강판, 냉연강판을 이용하여, 마찬가지의 방법으로 열간 프레스부재 No.16∼18을 제작하였다. 또한, 비교재로서 이용한 냉연강판 No.18은 열간 프레스시의 가열에 의한 스케일 발생이 현저하기 때문에, 열간 프레스 후에 숏블라스트로 표면의 스케일을 제거한 후에 이후의 평가를 실시하였다.

그리고, 부재 머리부의 평탄부로부터 시료를 채취하고, 상기의 방법으로, 비펀치 접촉면의 Ni 확산 영역의 깊이를 측정하였다. 또, 다음의 방법에 의해, 열간 프레스성, 스폿 용접성, 도장 밀착성, 내수소 침입성을 조사하였다.

열간 프레스성: 열간 프레스 후의 비펀치 접촉면측을 육안으로 관찰하고, 금형 골링에 기인하는 흠집 발생의 상태를 이하의 기준으로 평가하고, ○,△이면 본 발명의 목적을 만족시키고 있다고 하였다.

○：부재 표면에 흠집 없음

△：부재 표면의 일부에 흠집 있음

×：부재 표면의 전면에 흠집 있음

스폿 용접성: 부재 머리부의 평탄부로부터 시료를 채취하고, 키무라 덴요키(주)(Kimura Denyoki, Ltd.)제 스폿 용접기를 이용하여, 사용 전극 칩: DR6, 전극 가압력: 2KN, 스퀴즈 시간: 25사이클/50㎐, 용접 시간: 16사이클/50㎐, 유지 시간: 5사이클/50㎐의 조건에서 동종 시료끼리를 용접하고, 용접가능 전류 범위(ACR)를 측정하였다. 이하의 기준에서 평가하고, ◎, ○이면 본 발명의 목적을 만족시키고 있다고 하였다. 또한, 비펀치 접촉면끼리를 접촉시켜 용접하였다.

◎：ACR이 Al-Si 도금 강판의 경우의 2배 이상

○：ACR이 Al-Si 도금 강판의 경우의 1.5배 이상∼2배 미만

×：ACR이 Al-Si 도금 강판과 동등 이상∼1.5배 미만

도장 밀착성: 부재 머리부의 평탄부로부터 시료를 채취하고, 비펀치 접촉면에 니혼 패커라이징 주식회사(Nihon Parkerizing Co., LTd.)제 PB-L3020을 사용하여 표준 조건에서 화성 처리를 실시한 후, 간사이 페인트 주식회사(kansai paint Co.,Ltd.)제 전착 도료 GT-10HT 그레이를 170℃×20분간의 소결 조건에서 막두께 20㎛ 성막하여, 도장 시험편을 제작하였다. 그리고, 제작한 시험편에 대해 커터 나이프로 바둑판눈(10×10개, 1㎜ 간격)의 강 소지(素地)까지 도달하는 컷을 넣고, 접착 테이프에 의해 점착/박리하는 바닥판눈 테이프 박리 시험을 실행하였다. 이하의 기준으로 평가하고, ○,△이면 본 발명의 목적을 만족시키고 있다고 하였다.

○：박리 없음

△：1∼10개의 바둑판눈으로 박리

×：11개 이상의 바둑판눈으로 박리

내수소 침입성: 부재 머리부의 평탄부로부터 시료를 채취하고, 한쪽의 면(펀치 접촉면)을 경면 연삭하여 판 두께를 1㎜로 하였다. 다음에, 작용극을 시료, 대극(對極)을 백금으로 하고, 연삭면에 Ni도금을 실행하고, 수소 검출면으로서, 도 2에 모식적으로 나타내는 전기 화학 셀에 세트하고, 비연삭면을 대기 중, 실온에서 부식시키면서 강중에 침입하는 수소량을 전기 화학적 수소 투과법으로 측정하였다. 즉, 수소 검출면측에는 0.1MNaOH 수용액을 충전하고, 염교(salt bridge)를 통해 참조 전극(Ag/AgCl)을 세트하여, 비연삭면(평가면: 비펀치 접촉면)측에 0.5질량% NaCl 용액을 적하하고, 대기중, 실온에서 부식시키고, 수소 검출면측의 전위가 0VvsAg/AgCl이 되도록 하여, 1회/일의 빈도로 부식부에 순수한 물을 적하하면서 수소 투과 전류값을 연속적으로 5일간 측정하고, 그 최대 전류값으로부터 부식에 수반하는 내수소 침입성을, 이하의 기준으로 평가하였다. ○, △이면 본 발명의 목적을 만족시키고 있다고 하였다. 또한, 열간 프레스시의 스케일의 생성이 현저한 부재에 대해서는 숏블라스트로 표면의 스케일을 제거하고 나서 시험을 하였다.

○：최대 전류값이 냉연강판의 경우의 1/10 이하

△：최대 전류값이 냉연강판의 경우의 1/10 초과∼1/2 이하

×：최대 전류값이 냉연강판의 경우의 1/2 초과∼냉연강판과 동일

결과를 표 1에 나타낸다. 본 발명인 열간 프레스부재 No.1∼13은 열간 프레스성, 스폿 용접성, 도료 밀착성, 내수소 침입성이 우수한 것을 알 수 있다.

Claims

부재를 구성하는 강판의 표층부에, Ni 부착량이 10∼90000mg/㎡의 Ni 확산 영역을 갖고, 상기 Ni 확산 영역상에 무기 화합물을 갖고,
상기 무기 화합물의 융점은 500∼1000℃인 것을 특징으로 하는 열간 프레스부재.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 무기 화합물은 알칼리 가용 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스부재.
강판의 표면에, 차례로, Ni 부착량이 10∼90000mg/㎡의 Ni를 포함하는 도금층과, 무기 화합물을 갖는 강판을, Ac₃ 변태점∼1200℃의 온도 범위로 가열한 후 열간 프레스하고,
상기 무기 화합물로서, 융점이 500∼1000℃의 무기 화합물을 이용하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스부재의 제조 방법.
삭제
제 4 항에 있어서,
상기 무기 화합물로서, 알칼리 가용 성분을 포함하는 무기 화합물을 이용하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스부재의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 강판으로서, 질량%로, C:0.15∼0.5%, Si:0.05∼2.0%, Mn:0.5∼3%, P:0.1% 이하, S:0.05% 이하, Al:0.1% 이하, N:0.01% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강판을 이용하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스부재의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
질량%로, Cr:0.01∼1%, Ti:0.2% 이하, B:0.0005∼0.08% 중에서 선택된 적어도 1종을 더 함유하는 강판을 이용하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스부재의 제조 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
질량 %로, Sb:0.003∼0.03%를 더 함유하는 강판을 이용하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스부재의 제조 방법.
삭제
제 6 항에 있어서,
상기 강판으로서, 질량%로, C:0.15∼0.5%, Si:0.05∼2.0%, Mn:0.5∼3%, P:0.1% 이하, S:0.05% 이하, Al:0.1% 이하, N:0.01% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강판을 이용하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스부재의 제조 방법.
제 4 항, 제 6 항 또는 제 11 항에 있어서,
질량%로, Cr:0.01∼1%, Ti:0.2% 이하, B:0.0005∼0.08% 중에서 선택된 적어도 1종을 더 함유하는 강판을 이용하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스부재의 제조 방법.
제 4 항, 제 6 항 또는 제 11 항에 있어서,
질량 %로, Sb:0.003∼0.03%를 더 함유하는 강판을 이용하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스부재의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
질량 %로, Sb:0.003∼0.03%를 더 함유하는 강판을 이용하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스부재의 제조 방법.