KR101461725B1 - Steel for hot press forming and manufacturing maehtod the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차용 부품 등에 적합하게 사용될 수 있는 열간 프레스 성형용 강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명에서는 도금 강재의 도금층 상부에 윤활코팅층을 형성함으로써 상기의 목적을 달성할 수 있다.The present invention relates to a steel sheet for hot press forming which can be suitably used for automobile parts and the like, and a method for producing the same.
To this end, in the present invention, the above object can be achieved by forming a lubricating coating layer on the plating layer of the plated steel.
Description
본 발명은 자동차용 부품 등에 적합하게 사용될 수 있는 열간 프레스 성형용 강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a steel sheet for hot press forming which can be suitably used for automobile parts and the like, and a method for producing the same.
최근, 자동차의 경량화를 위해 고강도강의 활용이 증가하고 있으나, 이러한 고강도강은 상온에서 가공시 쉽게 마모되거나 파단되는 문제가 있다. 또한, 가공시 스프링 백의 현상도 발생함에 따라 정밀한 치수가공이 어려운 문제가 있다. 이에 따라, 고강도강을 가공하기 위한 바람직한 방법으로서, 열간 프레스 성형(Hot Press Forming, HPF)이 적용되고 있다.
In recent years, the use of high-strength steels has been increasing to lighten automobiles, but such high-strength steels are easily worn or fractured at room temperature. In addition, there is a problem that it is difficult to precisely process the dimension because spring back phenomenon occurs during processing. Accordingly, Hot Press Forming (HPF) has been applied as a preferable method for machining high strength steel.
열간 프레스 성형(HPF)은 강판이 고온에서는 연질화 되고, 고연성이 되는 성질을 이용하여 고온에서 복잡한 형상으로 가공을 하는 방법으로서, 보다 구체적으로 강판을 오스테나이트 영역 이상으로 가열한 상태에서 가공과 동시에 급냉을 실시함으로써 강판의 조직을 마르텐사이트로 변태시켜 고강도의 정밀한 형상을 가진 제품을 만들 수 있는 방법이다.
The hot press forming (HPF) is a method of processing a steel sheet into a complicated shape at a high temperature by using a property of softening and high ductility at a high temperature, more specifically, At the same time, quenching is performed to transform the structure of the steel sheet into martensite to form a product having high strength and precise shape.
다만, 강재를 고온으로 가열할 경우에는 강재 표면에 부식이나 탈탄 등과 같은 현상이 발생할 우려가 있는데, 이를 방지하기 위해 열간 프레스 성형을 위한 소재로서 표면에 아연계 또는 알루미늄계 도금층이 형성된 도금 강재가 많이 사용된다. 특히 아연계 도금층을 갖는 아연도금강판은 아연의 자기희생방식성을 이용하여 내식성을 향상시킨 강재이다. However, when the steel material is heated to a high temperature, a phenomenon such as corrosion or decarburization may occur on the surface of the steel material. To prevent this, there are many plated steel materials having a zinc- Is used. In particular, a galvanized steel sheet having a zinc-based plated layer is a steel material improved in corrosion resistance by utilizing the self-sacrificing corrosion resistance of zinc.
그러나, 이러한 도금 강재를 열간 프레스 성형하는 경우에 있어서, 금형과 도금층이 직접 맞닿아 표면 마찰이 심한 심가공 부위에서 도금층에 크랙이 발생되고, 도금층에 발생된 크랙을 따라 소지강판 표면에까지 미세한 균열을 발생하는 문제가 발견되었다. However, when such a plated steel material is subjected to hot press forming, cracks are generated in the plated layer at the deeply processed portion where the metal surface and the plated layer are in direct contact with each other, and the cracks generated in the plated layer are followed by fine cracks A problem has been discovered.
도금층에서 크랙이 주로 발생되는 부위는 성형을 위한 블랭크(도금 강재를 일정한 형태로 자른 소재)가 인장되어 이동하는 방향과 금형이 수직으로 접촉하여 전단응력을 발생시키는 부위로서, 블랭크가 이동하기 위해서는 금형에 주어지는 마찰력(F=μ·N)을 극복하여야 한다 (상기 마찰력에서 F는 블랭크와 금형 사이에 작용하는 마찰력이고, μ는 마찰계수, N은 수직항력을 나타내며 여기서는 블랭크에 작용하는 금형의 가공하중에 대응한다.).
The portion where cracks are mainly generated in the plating layer is a portion where a blank (a material obtained by cutting a plated steel material into a certain shape) is stretched and a direction in which the mold moves vertically to generate shear stress. In order to move the blank, (Where F is the friction force acting between the blank and the mold, μ is the friction coefficient, and N is the normal drag, where the working load of the mold acting on the blank .
즉, 열간 프레스 성형(HPF)의 경우 가공 중 높은 하중을 가하여 수직항력에 해당하는 밀착력이 상당히 크기 때문에, 소재의 마찰계수를 감소시키지 않는 이상 마찰에 의한 전단응력이 도금층에 전해져 도금층의 균열을 유발하고, 도금층에 발생된 균열이 소지강판의 표면까지 전해져 균열이 발생하게 되는 것이다. 이때, 발생되는 균열의 크기는 수μm~수십μm 정도이며, 균열의 일부는 도금층 내에서 끝나지만, 일부는 도금층과 연결된 소지강판의 표면까지 연결될 수 있다. 이러한 크랙은 소지강판에서 크랙이 전파되는 시작점으로 작용하거나, 피로균열을 일으키는 원인으로 작용할 수 있어 부품의 내구성을 저해할 소지가 높다.
That is, in the case of hot press forming (HPF), a high load is applied during machining and the adhesion force corresponding to the vertical drag is considerably large. Therefore, the shear stress due to friction is transmitted to the plating layer, And the cracks generated in the plating layer are transferred to the surface of the steel sheet to cause cracks. In this case, the size of the generated cracks is several μm to several tens of μm, and a part of the cracks ends in the plating layer, but a part of the cracks can be connected to the surface of the base steel sheet connected to the plating layer. These cracks may act as a starting point for propagating cracks in the steel sheet or may cause fatigue cracks, which may hinder the durability of parts.
이러한 현상은 도금 강재가 900℃를 넘는 고온 작업환경과 열간 성형시 높은 하중을 받는 상태에서, 상온에서의 마찰계수와 다른 마찰 특성을 보여 강판의 고온 윤활 특성이 저해되었기 때문이다.
This phenomenon is due to the fact that the high temperature lubrication properties of the steel sheet are impaired due to the friction coefficient and other friction characteristics at room temperature under conditions of high temperature work environment exceeding 900 캜 and high load during hot forming.
본 발명의 일 측면은, 고온의 환경과 산화성 분위기, 높은 압력 등의 가혹한 조건이 요구되는 열간 프레스 성형(HPF)에 있어서, 도금 강재에 고온 윤활특성을 부여할 수 있는 열간 프레스 성형품 제조방법과 상기 방법을 이용한 열간 프레스 성형품을 제공하고자 하는 것이다.
An aspect of the present invention is to provide a hot press forming method capable of imparting a high temperature lubrication property to a plated steel in a hot press forming (HPF) in which harsh conditions such as a high temperature environment, an oxidizing atmosphere, To provide a hot press molded product using the method.
본 발명의 일 측면은, 소지강판; 상기 소지강판 상에 형성된 도금층; 및 상기 도금층 상에 형성된 윤활코팅층을 포함하고,According to an aspect of the present invention, A plating layer formed on the base steel sheet; And a lubricating coating layer formed on the plating layer,
상기 윤활코팅층은 고체 윤활물질로서 흑연(Graphite), 보론 나이트라이드(Boron Nnitride, BN), 이황화몰리브덴(Molybdenum disulfide, MoS3) 및 이황화텅스텐(Tungsten disulfide, WS2)으로 구성된 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 결합제로서 우레탄 수지 또는 폴리비닐알콜 수지 중 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스 성형용 강판을 제공한다.
The lubricating coating layer may be a solid lubricant material selected from the group consisting of graphite, boron nitride, BN, molybdenum disulfide (MoS 3 ), and tungsten disulfide (WS 2 ) A steel sheet for hot press forming characterized by containing at least two kinds of urethane resin or polyvinyl alcohol resin as a binder.
본 발명의 다른 일 측면은, 소지강판 상에 도금층이 형성된 도금 강재를 준비하는 단계; 상기 도금 강재의 도금층 상부에 윤활코팅 조성물을 20mg/m2 내지 3000mg/m2의 도포량으로 도포하는 단계; 및 상기 윤활코팅 조성물이 도포된 도금 강재를 150℃ 이상에서 건조하는 단계를 포함하는 열간 프레스 성형용 강판의 제조방법 을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a steel sheet, comprising the steps of: preparing a plated steel material having a plated layer formed on a base steel sheet; Applying a lubricating coating composition to the top of the plated layer of the plated steel at a coverage of 20 mg / m 2 to 3000 mg / m 2 ; And drying the plated steel material coated with the lubricating coating composition at 150 캜 or higher.
본 발명에 따라, 도금층 상부에 윤활코팅층을 갖는 열간 프레스 성형용 강판을 이용하여 열간 프레스 성형을 실시하는 경우, 이 윤활코팅층이 열간 프레스 성형(HPF) 과정에서 금형과의 표면 마찰을 최소화할 수 있으므로, 열간 프레스 성형(HPF)시 심가공 부위에서 발생되는 균열의 발생을 저감시키거나, 발생하더라도 소지강판으로까지 전파되는 것을 저지할 수 있다.According to the present invention, when the hot press forming is performed by using the hot press forming steel sheet having the lubricating coating layer on the upper side of the plating layer, the lubricating coating layer can minimize the surface friction with the mold in the hot press forming (HPF) , It is possible to reduce the occurrence of cracks generated in the deep-drawn portion during hot press forming (HPF), or to prevent the crack from being propagated to the steel sheet even if it occurs.
따라서, 본 발명에 따라 제조되는 열간 프레스 부재는 내구성을 우수하게 확보할 수 있을 것이다.
Therefore, the hot press member manufactured according to the present invention can secure excellent durability.
도 1은 열간 프레스 성형(HPF)시 사용되는 형상의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2는 종래예, 실시예 1, 5 및 6을 열간 프레스 성형(HPF) 후 그 단면을 광학 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 종래예, 실시예 1, 5 및 6의 가공품(성형품)을 나타낸 것이다.Fig. 1 shows an example of a shape used in hot press forming (HPF).
Fig. 2 shows the result of observing the cross section of the conventional example, Examples 1, 5 and 6 after hot press forming (HPF) with an optical microscope.
Fig. 3 shows processed products (molded products) of the prior art examples 1, 5 and 6.
본 발명자들은 도금 강재를 이용하여 열간 프레스 성형품 제조를 위한 열간 프레스 성형(HPF)을 행하는 경우에 있어서, 금형과의 마찰에 의한 전단응력이 도금 강재의 도금층에 전해져 도금층의 균열이 유발되는 문제점을 해결하기 위한 방안으로서, 가공시 금형과의 마찰을 최소화할 수 있고, 고온에서 안정한 윤활코팅층을 갖는 도금 강재를 열간 프레스 성형용 강판으로서 이용할 경우, 도금 소재의 마찰계수를 감소시켜 열간 프레스 성형(HPF)시 균열의 발생 및 전파를 효과적으로 억제할 수 있음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
The present inventors have solved the problem that shear stress due to friction with a mold is transmitted to the plating layer of the plated steel and cracks of the plated layer are caused when the hot press forming (HPF) for producing the hot press molded product is performed using the plated steel material (HPF) can be reduced by reducing the coefficient of friction of the plated material when the plated steel material having the lubricating coating layer stable at high temperature is used as the steel sheet for hot press forming, It is possible to effectively suppress the generation and propagation of cracks at the time of the present invention.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[열간 프레스 성형용 강판][Steel sheet for hot press forming]
먼저, 본 발명의 일 측면인 열간 프레스 성형용 강판에 대하여 상세히 설명한다.
First, a steel sheet for hot press forming as one aspect of the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 열간 프레스 성형용 강판은 소지강판; 상기 소지강판 상에 형성된 도금층; 및 상기 도금층 상에 형성된 윤활코팅층을 포함하여 이루어질 수 있다.
The steel sheet for hot press forming according to the present invention comprises a base steel sheet; A plating layer formed on the base steel sheet; And a lubricating coating layer formed on the plating layer.
본 발명에서는 도금 강재를 이용하여 열간 프레스 성형품으로 제조함에 있어서, 도금 강재의 고온 윤활특성을 향상시키고자, 도금 강재의 도금층 상부에 윤활코팅층을 형성한다.
In the present invention, a lubricating coating layer is formed on the plating layer of the plated steel in order to improve the high-temperature lubrication property of the plated steel when the plated steel is used as a hot press formed product.
상술한 윤활코팅층을 갖는 열간 프레스 성형용 강판을 위한 소지강판으로는, 아연도금이 가능한 강재라면 특별히 한정되지는 않으나, 다만 열간 프레스 성형을 적용하는 강의 특성인 성형 후에도 고강도를 지니기 위해서, 가열 후 급냉에 의해 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 상 변태가 가능한 강종인 것이 바람직하다. 이를 만족하는 강종으로서 22MnB5 강종이 대표적이며, 일 예로서 탄소(C): 0.1~0.3중량%, 망간(Mn): 1.0~1.5중량%, 실리콘(Si): 0.02~0.30중량%, 보론(B): 5~45ppm을 함유하며, 일부 기타 성분을 포함하는 강종일 수 있다.
The base steel sheet for a hot-press forming steel sheet having the above-mentioned lubricating coating layer is not particularly limited as long as it is a steel material capable of being galvanized. However, in order to have high strength even after molding, It is preferable that the steel sheet is a steel sheet capable of undergoing phase transformation from austenite to martensite. Grades as is the typical 22MnB 5 grades to satisfy this requirement, a carbon (C) as an example: 0.1 to 0.3% by weight, manganese (Mn): 1.0 ~ 1.5% by weight, silicon (Si): 0.02 ~ 0.30% by weight, boron ( B): contains 5 to 45 ppm, and may be a steel grade containing some other components.
상기와 같은 소지강판을 열간 프레스 성형을 위한 강판으로서 적용하기 위해서는 상기 소지강판 상에 도금층을 갖는 것이 바람직하다. 이때, 상기 도금층은 아연계 도금층인 것이 바람직하며, 아연계 도금층으로서 용융아연 도금층 또는 용융아연합금 도금층일 수 있다.
In order to apply such a base steel sheet as a steel sheet for hot press forming, it is preferable to have a plating layer on the base steel sheet. At this time, the plated layer is preferably a zinc plated layer, and the zinc plated layer may be a hot-dip galvanized layer or a hot-dip galvanized layer.
상기 아연계 도금층은 열간 프레스 성형(HPF) 후에도 내식성이 확보될 수 있도록 30g/m2 이상으로 확보됨이 바람직하며, 다만 150g/m2 이상으로 할 경우에는 합금화를 위한 가열 시간이 길어지고, 불균일한 합금화에 의해 액상 취화 현상(Lipuid Metal Embrittlement, LME)이 있을 수 있으므로, 극도의 내식성을 요구하는 경우에만 150g/m2 이상으로 포함함이 바람직하다.
It is preferable that the zinc-based plated layer is secured at 30 g / m 2 or more so as to secure corrosion resistance even after hot press forming (HPF), but if it is more than 150 g / m 2 , the heating time for alloying becomes long, It is preferable to include not less than 150 g / m 2 only in the case where extreme corrosion resistance is required, since there may be a Lipid Metal Embrittlement (LME) due to alloying.
한편, 상기 아연계 도금층의 조성은 특별히 제한되는 것은 아니나, Al, Mg, Si, Sn, Pb 등의 합금 원소를 1종 또는 1종 이상으로 포함할 수 있다. 다만, 소지강판과의 밀착성을 향상시키기 위한 목적에서, 상기 아연계 도금층은 알루미늄(Al)을 0.05~1.0중량%로 더 포함할 수 있다. On the other hand, the composition of the zinc-based plated layer is not particularly limited, but one or more alloying elements such as Al, Mg, Si, Sn, and Pb may be included. However, for the purpose of improving the adhesion with the base steel sheet, the zinc-based plated layer may further contain aluminum (Al) in an amount of 0.05 to 1.0% by weight.
도금층 내의 Al은 도금층과 소지강판의 계면에서 농화되어 억제층(Al 농화층)을 형성함으로써 도금층과 소지강판의 밀착성을 향상시킬 수 있으며, 또한 소지강판에서 도금층으로 확산하는 Fe의 확산을 조절하는 역할도 한다. 즉, 열간 프레스 성형(HPF)을 위해 도금 강재를 가열하는 과정에서 소지강판으로부터 도금층으로 확산하는 Fe에 의해 합금화가 이루어지게 되는데, 이는 액상 취화 현상(LME)을 방지하는 효과가 있다. 따라서, 이러한 효과를 얻기 위해서는 합금화되는 Fe의 농도를 조절할 필요가 있으며, 바람직하게는 10~90%로 조절할 필요가 있으며, 보다 바람직하게 내식성을 유지하기 위해서는 50% 이하로 조절할 필요가 있다. 이와 같이, 바람직한 Fe의 농도는 아연도금욕에 포함된 Al이 소지철 표면에서 억제층(Fe2Al5)을 형성하게 되고, 이러한 억제층은 소지철에서 도금층으로의 Fe 확산을 막는 역할을 하게 되므로, 억제층의 형상 및 두께를 조절함으로써 도금층의 Fe 농도를 조절할 수 있다.
Al in the plated layer is thickened at the interface between the plated layer and the base steel sheet to form an inhibiting layer (Al-enriched layer) to improve the adhesion between the plated layer and the base steel sheet and also to control diffusion of Fe diffused from the base steel sheet to the plated layer Also. That is, in the process of heating the plated steel for the hot press forming (HPF), alloying is performed by Fe diffused from the base steel sheet to the plating layer, which has an effect of preventing LME embrittlement phenomenon (LME). Therefore, in order to obtain such an effect, it is necessary to control the concentration of Fe to be alloyed, preferably 10 to 90%, and more preferably 50% or less in order to maintain corrosion resistance. As described above, the preferable concentration of Fe is such that Al contained in the zinc plating bath forms an inhibiting layer (Fe 2 Al 5 ) on the surface of the base steel, and this inhibiting layer serves to prevent the diffusion of Fe from the base steel to the plating layer The Fe concentration of the plating layer can be controlled by adjusting the shape and thickness of the inhibiting layer.
이와 더불어, 상기 도금 강재를 가열함에 있어서, 가열 중 Zn의 증발을 억제하기 위해서는 도금층 표면에 ZnO층을 형성하거나, 가열공정 중 소지강판으로부터의 Fe 확산에 의한 Fe 합금화가 고르게 이루어져야 한다. 특히, Fe 합금화를 고르게 이루어지게끔 하기 위해서는 앞서 설명한 억제층(Al 농화층)을 균일하게 형성할 필요가 있다.In addition, in heating the plated steel, in order to suppress the evaporation of Zn during heating, a ZnO layer must be formed on the surface of the plating layer or the Fe alloying by the diffusion of Fe from the base steel sheet during the heating process must be uniform. Particularly, in order to uniformize the Fe alloying, it is necessary to uniformly form the inhibiting layer (Al-enriched layer) described above.
상기 억제층은 소지강판과 도금층 계면에서 Al과 Fe을 주로 하면서, 0.01~0.10μm의 평균 두께를 갖는데, 이때 상기 억제층은 직경 500nm 이하인 결정입자를 95% 이상으로 포함함이 바람직하며, 이러할 경우 통상 아연계 도금층에 비해 미세한 입자가 연속적으로 형성된 형태를 갖게 된다. 만일, 직경이 500nm를 초과하는 결정입자 비율이 5%를 초과할 경우, 이후의 열간 프레스 성형(HPF)을 위해 가열로에서 가열하는 과정에서 Fe이 아연계 도금층으로 불균일하게 확산되고, 확산되는 속도도 느려 Zn을 50% 함유하는 액상이 형성되는 문제가 있다. 이와 같이, 도금층 내에 액상이 형성되면 이후 성형하는 과정에서 액상 취화 현상(LME)이 발생하여 거시적인 결함을 유발할 수 있다.The inhibiting layer has an average thickness of 0.01 to 0.10 mu m while mainly containing Al and Fe at the interface between the base steel sheet and the plating layer. Preferably, the inhibiting layer contains 95% or more of crystal grains having a diameter of 500 nm or less, The fine particles are generally formed in a continuous manner as compared with the zinc-based plated layer. If the ratio of the crystal grains having a diameter exceeding 500 nm is more than 5%, Fe is diffused unequally to the zinc based plating layer during the heating process in the heating furnace for the subsequent hot press forming (HPF) There is a problem that a liquid phase containing 50% of Zn is formed. When a liquid phase is formed in the plating layer, a liquid-phase embrittlement phenomenon (LME) may occur during the subsequent molding process, thereby causing macroscopic defects.
상기 억제층의 결정입자의 입도를 제어하기 위해서는, 소지강판을 도금하기 전 강판이 가열되는 온도를 600℃ 이하로 제어하거나, 도금전 Ni 등의 특정 금속을 강판 표면에 확산시킴으로써 억제층의 생성 속도를 느리게 하여, 결정입자를 작고 미세하게 성장시키는 방법이 적용될 수 있다.
In order to control the grain size of the crystal grains of the inhibiting layer, the temperature at which the steel sheet is heated before plating the base steel sheet is controlled to 600 ° C or less, or the specific metal such as Ni is diffused on the surface of the steel sheet before plating, And a method of growing crystal grains small and fine can be applied.
본 발명에서는 도금 강재의 도금층 상부에 윤활코팅층을 더 포함함이 바람직하다. 본 발명에서 도금층 상부에 윤활코팅층을 포함하는 구성은 본 발명의 핵심이 되는 구성으로서, 상기 윤활코팅층은 고온에서 윤활 특성을 보이는 고체 윤활물질을 포함하고 있어, 이후 윤활코팅층을 갖는 도금 강재를 열간 프레스 성형(HPF)할 경우 상기 윤활코팅층에 의해 금형과의 윤활특성을 향상시킬 수 있을 것이다.
In the present invention, it is preferable to further include a lubricating coating layer on the plating layer of the plated steel. In the present invention, the structure including the lubricating coating layer on the upper part of the plating layer constitutes the core of the present invention. The lubricating coating layer includes a solid lubricating material exhibiting lubrication characteristics at a high temperature. The plated steel material having the lubricating coating layer is then hot- The lubricating property with the mold can be improved by the lubricating coating layer when forming (HPF).
상술한 바와 같이, 도금층 상부에 윤활코팅층을 더 포함하는 것은 이후에도 설명하겠지만, 윤활코팅 조성물을 도금 강재의 도금층 상부에 도포함으로써 이루어질 수 있다. 이때, 윤활코팅 조성물은 용매 물에 고체 윤활물질 및 결합제를 첨가하는 조성이며, 여기에 첨가제를 더 포함할 수 있는 구성으로 이루어져 있다.
As described above, further comprising a lubricating coating layer on the plating layer can be achieved by applying the lubricating coating composition on the plating layer of the plated steel, which will be described later. Here, the lubricating coating composition is a composition in which a solid lubricant and a binder are added to the solvent water, wherein the composition is capable of further containing an additive.
윤활코팅 조성물을 구성하는 성분들 중 고체 윤활물질은 윤활코팅 조성물이 도포되는 면의 마찰계수를 감소시키는 주된 역할을 하는 물질로서, 이러한 고체 윤활물질로는 흑연(Graphite), 보론 나이트라이드(Boron Nnitride, BN), 이황화몰리브덴(Molybdenum disulfide, MoS3) 및 이황화텅스텐(Tungsten disulfide, WS2)으로 구성된 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다. 상기 고체 윤활물질들 중 흑연, BN 및 MoS2는 헥사고날(hexagonal) 구조를 갖는 물질이고, WS2는 판상 형태의 구조를 갖는 물질로서, 이들 중 흑연은 수분이 흑연의 판상 결합사이로 침투되어야만 윤활특성을 보이며, MoS2는 열간 프레스 성형 온도가 900℃ 이상일 경우에는 산화되기 쉽고, WS2는 너무 고가인 단점이 있어, 가장 바람직하게 사용할 수 있는 고체 윤활물질은 BN이다.
Of the components constituting the lubricating coating composition, the solid lubricating material is a material that plays a major role in reducing the coefficient of friction of the surface to which the lubricating coating composition is applied. Examples of such solid lubricating materials include Graphite, Boron Nitride , BN), molybdenum disulfide (MoS 3 ), and tungsten disulfide (WS 2 ). Of these solid lubricants, graphite, BN and MoS 2 are hexagonal structures, and WS 2 is a material having a plate-like structure. Graphite among these solid lubricants must be permeated through the plate- MoS 2 is easily oxidized when the hot press forming temperature is 900 ° C or higher, and WS 2 is too expensive, and the solid lubricant which can be most preferably used is BN.
이러한, 고체 윤활물질은 그 함량이 적으면 적을수록 비용이 저감되어 경제적인 측면에서 유리하며, 작업성도 좋다. 따라서, 본 발명에 따른 윤활코팅 조성물에 있어서, 상기 고체 윤활물질은 0.05~10중량%로 함유함이 바람직하다.The lower the content of the solid lubricant, the lower the cost and the more economical, and the better the workability. Therefore, in the lubricating coating composition according to the present invention, it is preferable that the solid lubricating material contains 0.05 to 10% by weight.
또한, 윤활특성에는 큰 영향을 미치지는 않지만, 작업성의 향상을 도모하기 위한 목적에서, 상기 고체 윤활물질의 평균입경을 제어할 수 있다. 바람직하게는 100μm 이하인 것이 좋은데, 고체 윤활물질의 평균입경이 너무 크면 코팅시, 예컨대 롤코팅시 고체 입자가 강판에 덴트(흠집)를 유발하거나 구동부위에 들어가 롤의 구동에 영향을 미칠 우려가 있다. 따라서, 고체 윤활물질의 평균입경은 작을수록 작업성에 유리하지만, 비용이 증가한다는 단점이 있으므로 바람직하게 0.2μm 이상의 것을 사용함이 바람직하다.
In addition, although the lubricating property is not greatly affected, the average particle diameter of the solid lubricant can be controlled for the purpose of improving workability. When the average particle size of the solid lubricant is too large, the solid particles may cause a dent (scratch) on the steel sheet during coating, for example, roll coating, or may enter the driving part and affect the driving of the roll. Therefore, the smaller the average particle diameter of the solid lubricant is, the better the workability is, but the disadvantage is that the cost is increased.
또한, 상기 고체 윤활물질과 함께 첨가되는 결합제는 상기와 같은 고체 윤활물질을 도금층 표면에 부착시키는 역할을 하여 운송 중에 윤활물질이 탈락하거나 벗겨지는 현상을 방지하며, 윤활코팅 조성물의 도포 후 건조 과정 중에 일정한 경도와 인성을 부여하여 윤활코팅의 마찰계수를 낮추는 역할을 한다. 이러한 결합제로는 인산염 및 규산염 등의 무기계 물질이나, 우레탄 수지, 폴리비닐알콜 수지 등이 적합한데, 이들 중 우레탄 수지나 폴리비닐알콜 수지는 수용성으로서, 상기 고온 윤활물질로서 가장 바람직한 물질인 BN을 용이하게 분산시킬 수 있으며, 가장 바람직하게는 우레탄 수지를 사용할 수 있다. In addition, the binder added together with the solid lubricant serves to adhere the solid lubricant to the surface of the coating layer, thereby preventing the lubricant from falling off or peeling off during transportation, And provides a constant hardness and toughness to lower the friction coefficient of the lubricating coating. As such a binder, inorganic materials such as phosphates and silicates, urethane resins, polyvinyl alcohol resins and the like are suitable. Among them, urethane resin or polyvinyl alcohol resin is water-soluble, and BN, which is the most preferable material as the high- , And most preferably a urethane resin can be used.
윤활코팅 조성물에 함유되는 결합제는 1~20중량%의 범위로 함유됨이 바람직한데, 결합제의 함량이 1중량% 미만이면 도금층과의 부착력이 약하며, 반면 20중량%를 초과하게 되면 도금층과의 결합력은 충분하지만, 점도가 높아져 작업성이 저하되는 문제가 있다. 특히, 윤활코팅 조성물 중 고체 윤활물질로서 BN을 사용할 경우 과량으로 함유된 수지의 마찰특성이 BN의 효과를 상쇄하면서 고온 가공시 완전히 증발되지 못하고 도금층에 ash 형태로 남아, 오히려 윤활특성을 저해할 우려가 있으므로 바람직하지 못하다.
When the content of the binder is less than 1% by weight, the adhesion force with the plating layer is weak. On the other hand, when the content of the binder exceeds 20% by weight, the binding force with the plating layer There is a problem that the viscosity is increased and the workability is lowered. In particular, when BN is used as a solid lubricant in a lubricating coating composition, the friction characteristics of the resin contained in an excessive amount can not completely evaporate during the high-temperature processing while the effect of BN is canceled, and remain in the ash form in the plating layer. It is not preferable.
본 발명에 따른 윤활코팅 조성물은 상술한 고온 윤활물질 및 결합제 이외에도 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이때, 첨가제는 용액상에서 고체 윤활물질, 예컨대 BN의 분산성을 향상시켜 고체 윤활물질이 강판에 균일하게 코팅될 수 있도록 하는 역할을 한다.
The lubricating coating composition according to the present invention may further comprise additives in addition to the above-mentioned high temperature lubricating materials and binders. At this time, the additive improves the dispersibility of the solid lubricant, e.g., BN, in the solution so that the solid lubricant can be uniformly coated on the steel sheet.
본 발명에 의할 경우, 도금층 표면에 형성된 윤활코팅층을 갖는 열간 프레스 성형용 강판을 열간 프레스 성형함에 있어서, 윤활코팅층에 의해 도금 강재와 금형과의 표면 마찰이 최소화되어, 최종 성형 후 도금층에서의 균열발생이 억제된 성형품을 얻을 수 있다. 즉, 종래 도금 강재를 열간 프레스 성형(HPF)할 시, 도금층과 금형과의 표면 마찰 및 금형에 의해 가해지는 응력에 의해 도금층에서 균열이 발생되었으며, 이러한 균열이 소지강판으로까지 전파되는 문제가 있었으나, 본 발명에서는 도금층 표면에 윤활특성을 부여할 수 있는 윤활코팅층을 갖는 도금 강재를 열간 프레스 성형용 강판으로 이용함으로써 도금층에서의 균열발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 균열이 소지강판으로까지 전파되는 것을 저지할 수 있다.
According to the present invention, when the hot-press forming steel plate having the lubricating coating layer formed on the surface of the plating layer is hot-pressed, the surface friction between the plated steel and the metal is minimized by the lubricating coating layer, Whereby a molded article in which the occurrence is suppressed can be obtained. That is, when the conventional plated steel material is subjected to hot press forming (HPF), cracks are generated in the plated layer due to surface friction between the plated layer and the mold and stress applied by the mold, and such cracks have a problem of propagating to the plated steel sheet In the present invention, by using a plated steel material having a lubricating coating layer capable of imparting lubricating properties to the surface of the plated layer as a steel sheet for hot press forming, it is possible not only to suppress the occurrence of cracks in the plated layer, And the like.
이하, 본 발명에 따른 열간 프레스 성형용 강판을 제조하는 바람직한 방법에 대하여, 하기에 일 구현예로서 상세히 설명한다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a preferred method for producing a steel sheet for hot press forming according to the present invention will be described in detail as one embodiment.
[열간 프레스 성형용 강판의 제조방법][Method of producing steel sheet for hot press forming]
본 발명에 따른 열간 프레스 성형품 제조방법은, 소지강판 상에 도금층이 형성된 도금 강재를 준비하는 단계; 상기 도금 강재의 도금층 상부에 윤활코팅층을 형성하는 단계; 상기 도금 강재를 가열로에서 가열하는 단계; 및 상기 가열된 도금 강재를 열간 프레스 성형 및 냉각하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
A method of manufacturing a hot press formed article according to the present invention comprises the steps of preparing a plated steel material having a plated layer formed on a base steel sheet; Forming a lubricating coating layer on the plating layer of the plated steel; Heating the plated steel material in a heating furnace; And hot-pressing and cooling the heated plated steel material.
상기 소지강판을 열간 프레스 성형(HPF)하기에 앞서, 상기 소지강판을 도금하여 도금 강재로 제조함이 바람직하며, 상기 도금 강재는 아연계 도금 강재이고, 도금 방법은 용융도금, 합금화 용융도금 또는 전기도금 등의 방법으로 제조될 수 있으며, 특별히 한정하는 것은 아니다. 도금 후 형성된 도금층은 아연계 도금층으로서 용융아연 도금층 또는 용융아연합금 도금층일 수 있다.Preferably, the base steel sheet is plated with a plated steel material prior to the hot press forming (HPF) of the base steel sheet, and the plated steel material is a zinc-based plated steel material, and the plating method is a hot-dip galvanizing method, Plating, or the like, and is not particularly limited. The plated layer formed after plating may be a hot-dip galvanized layer or a hot-dip galvanized layer as a zinc-based plated layer.
상기 아연계 도금층은 열간 프레스 성형(HPF) 후에도 내식성이 확보될 수 있도록 30g/m2 이상으로 확보됨이 바람직하며, 다만 150g/m2 이상으로 할 경우에는 합금화를 위한 가열 시간이 길어지고, 불균일한 합금화에 의해 액상 취화 현상(Lipuid Metal Embrittlement, LME)이 있을 수 있으므로, 극도의 내식성을 요구하는 경우에만 150g/m2 이상으로 실시함이 바람직하다.
It is preferable that the zinc-based plated layer is secured at 30 g / m 2 or more so as to secure corrosion resistance even after hot press forming (HPF), but if it is more than 150 g / m 2 , the heating time for alloying becomes long, It is preferable to perform at least 150 g / m 2 only in the case where extreme corrosion resistance is required, since there may be a Lipid Metal Embrittlement (LME) due to alloying.
상술한 바와 같은 아연계 도금층을 갖는 도금 강재의 준비가 완료되면, 상기 도금 강재 표면에 고체 윤활코팅 조성물을 도포함으로써 도금층 상부에 윤활코팅층을 형성할 수 있다.When the plated steel having the zinc-based plated layer as described above is prepared, a lubricating coating layer can be formed on the plated layer by applying a solid lubricating coating composition to the surface of the plated steel.
본 발명에서 도금층 상부에 윤활코팅층을 형성시키는 구성은 본 발명의 핵심이 되는 구성으로서, 상기 윤활코팅층은 고온에서 윤활 특성을 보이는 고체 윤활물질을 포함하고 있어, 이후의 열간 프레스 성형(HPF)시 금형과의 윤활특성을 향상시킬 수 있을 것이다.
In the present invention, the lubricating coating layer is formed on the upper surface of the plating layer. The lubricating coating layer includes a solid lubricant exhibiting lubrication characteristics at a high temperature. The lubrication characteristics of the lubricating oil and the lubricating oil can be improved.
본 발명에 따라 도금층 상부에의 윤활코팅층 형성을 위해, 먼저 윤활코팅 조성물을 도금층 상부에 도포할 수 있다. 이때, 윤활코팅 조성물은 용매 물에 고체 윤활물질 및 결합제를 첨가하는 조성이며, 여기에 첨가제를 더 포함할 수 있다.
In order to form a lubricating coating layer on top of the plating layer according to the present invention, a lubricating coating composition may first be applied on top of the plating layer. Here, the lubricating coating composition is a composition in which a solid lubricant and a binder are added to the solvent water, and may further contain an additive.
상기와 같이 조성되는 윤활코팅 조성물은 앞서 언급한 바와 같이 도금층 표면에 윤활특성을 부여하여 마찰계수를 낮추기 위한 것으로서, 이러한 효과를 얻을 수 있을 만큼의 도포량으로 윤활코팅 조성물을 도포함이 바람직하며, 보다 바람직하게는 20mg/m2 내지 3000mg/m2의 도포량으로 도포함이 적당하다.The lubricating coating composition as described above is intended to lower the friction coefficient by imparting lubricating properties to the surface of the plating layer as described above. It is preferable to apply the lubricating coating composition at a coating amount sufficient to obtain such effects, Preferably in a coating amount of 20 mg / m 2 to 3000 mg / m 2 .
또한, 도포방법으로는 특별히 한정하는 것은 아니나, 예컨대 바-코터, 롤 코터 또는 커튼 코터 등의 방법으로 윤활코팅 조성물을 도포할 수 있으며, 바람직하게는 롤 코터 방법이 사용될 수 있다.
The coating method is not particularly limited, but it is possible to apply the lubricating coating composition by a method such as a bar coater, a roll coater or a curtain coater, and preferably a roll coater method can be used.
이와 같이, 도금층 상부에 상기한 윤활코팅 조성물을 도포한 후, 상기 조성물이 도금층과 충분한 밀착력을 갖도록 하기 위해 건조하는 단계를 거칠 수 있다. 이때, 건조조건은 상기 윤활코팅 조성물 내의 성분에는 영향을 미치지 않으면서, 조성물을 충분히 건조시킬 수 있는 온도에서 실시함이 바람직하며, 보다 바람직하게는 150~220℃의 온도에서 실시할 수 있다. 이때, 적용 가능한 수단은 온도를 제어할 수 있는 건조장치라면 본 발명에서 특별히 한정하지 아니하나, 열풍건조기 등을 사용할 수 있다.As described above, after the above-described lubricating coating composition is applied to the upper portion of the plating layer, drying may be performed to make the composition have sufficient adhesion with the plating layer. At this time, the drying conditions are preferably carried out at a temperature at which the composition can be sufficiently dried without affecting the components in the lubricant coating composition, more preferably at a temperature of 150 to 220 ° C. At this time, the applicable means is not particularly limited in the present invention as long as it is a drying device capable of controlling the temperature, but a hot air dryer or the like can be used.
한편, 건조시 건조온도가 150℃ 미만이면 상기 도포된 윤활코팅 조성물이 완전히 건조되지 아니할 수 있기 때문이며, 반면 그 온도가 220℃를 초과하게 되면 윤활코팅 조성물에 함유된 수지 성분이 타버리거나(burn) 변형된 상태로 윤활코팅층을 형성할 우려가 있기 때문이다.
On the other hand, if the drying temperature is lower than 150 ° C., the applied lubricating coating composition may not be completely dried, whereas when the temperature exceeds 220 ° C., the resin component contained in the lubricating coating composition burns or burns. There is a possibility that a lubricating coating layer is formed in a deformed state.
상기 건조공정까지 거치면 도금층 상부에 도포된 윤활코팅 조성물은 일정 두께를 갖는 윤활코팅층으로 형성되는데, 이때의 윤활코팅층은 고온 윤활특성이 향상된 상태로서 이후의 열간 프레스 성형(HPF)을 위한 고온 가열시 고온 가열에도 윤활특성을 유지할 것이며, 이후 성형시 금형과의 표면마찰을 최소화할 수 있다. 따라서, 이러한 윤활코팅층을 갖는 도금 강재는 기존의 열간 프레스 성형(HPF)시 문제가 되었던 도금층의 표면 및 도금층 내의 균열 발생을 억제할 수 있다.
The lubricating coating composition applied on the upper part of the plating layer is formed as a lubricating coating layer having a predetermined thickness. The lubricating coating layer is a state in which the high temperature lubrication property is improved. When the lubricating coating layer is heated at high temperature for subsequent hot press forming (HPF) The lubrication characteristics will be maintained even after heating, and surface friction with the mold during molding can be minimized. Thus, the plated steel material having such a lubricating coating layer can suppress cracking in the surface of the plating layer and in the plating layer, which has been a problem in the conventional hot press forming (HPF).
이후, 상술한 바에 따라 도금층 상부에 윤활코팅층을 갖는 도금 강재를 열간 프레스 성형(HPF)을 위해서, 먼저 가열로에서 가열하는 단계를 실시할 수 있다.Thereafter, a step of heating the plated steel material having the lubricating coating layer on the upper part of the plating layer for the hot press forming (HPF) first in the heating furnace can be carried out as described above.
이때, 도금 강재를 가열하는 단계는 가열로 내에서의 전체 유지시간과 상기 도금 강재의 표면온도가 목표 온도에 도달하였을 때의 유지시간을 각각 제어함이 바람직하다. 즉, 상기 가열시 가열시간은 가열로 내에 장입되는 때부터 출강될 때까지 유지되는 시간 및 가열로 내에 장입된 강재의 온도가 목표 온도(예컨대, 880~950℃)에 도달한 이후 유지되는 시간으로 구분하여 나타낼 수 있는데, 본 발명에서는 가열로내 전체 유지시간은 4~15분, 목표 온도 도달 후의 유지시간은 1~10분로 설정함이 바람직하다. In this case, it is preferable that the step of heating the plated steel material controls the total holding time in the heating furnace and the holding time when the surface temperature of the plated steel reaches the target temperature. That is, the heating time at the time of heating is a time during which the material is held from being charged into the heating furnace until the material is introduced, and the time during which the temperature of the steel material charged into the heating furnace reaches a target temperature (for example, 880 to 950 ° C) In the present invention, the total holding time in the heating furnace is preferably set to 4 to 15 minutes, and the holding time after reaching the target temperature is set to 1 to 10 minutes.
보다 구체적으로, 가열 목표 온도가 880℃ 미만이면 도금층의 합금화가 충분히 일어나지 못할 우려가 있으며, 전체 유지시간이 4분 미만이면 균일한 가열처리가 이루어지지 못해 재질이 불균일해 질 우려가 있다. 반면, 가열 목표 온도가 950℃를 초과하거나 전체 유지시간이 15분을 초과할 경우, 도금층이 부분적으로 열화될 우려가 있어 바람직하지 못하다. 더욱이, 가열시 초기 강 조직인 페라이트가 오스테나이트로 변태하기 위해서 도금 강재의 표면온도가 목표 온도에 도달 한 이후에 최소한의 시간으로 유지시킴이 바람직한데, 이를 위해 1~10분간 유지시킬 수 있다. 이때, 유지시간이 10분을 초과하게 되면 도금층의 열적 손상 또는 생산성의 저하를 가져오게 되는 문제가 있어 바람직하지 못하다.
More specifically, if the heating target temperature is lower than 880 DEG C, there is a possibility that the alloying of the plating layer may not be sufficiently performed. If the total holding time is less than 4 minutes, uniform heat treatment may not be performed and the material may be uneven. On the other hand, when the heating target temperature exceeds 950 DEG C or the total holding time exceeds 15 minutes, the plating layer may be partially deteriorated, which is undesirable. Further, in order to transform the ferrite as the initial steel structure into austenite during heating, it is preferable to maintain the surface temperature of the plated steel material for a minimum time after reaching the target temperature, which can be maintained for 1 to 10 minutes. At this time, if the holding time exceeds 10 minutes, there is a problem that thermal damage or productivity of the plating layer is lowered, which is not preferable.
이후, 상기 가열된 도금 강재를 열간 프레스 성형(HPF)하고, 냉각할 수 있다. 이때, 상기 성형 및 냉각은 통상의 열간 프레스 성형(HPF) 방법에 의하면 충분하므로, 본 발명에서는 이를 한정하지 않는다.
Thereafter, the heated plated steel material can be subjected to hot press forming (HPF) and cooled. At this time, the above-described molding and cooling is sufficient by a conventional hot press forming (HPF) method, and thus the present invention does not limit it.
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.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate the invention in more detail and not to limit the scope of the invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.
(( 실시예Example ))
본 발명의 실시를 위한 도금 강재의 제조를 위해 모재로서 22MnB5를 사용하였으며, 이 모재를 사용하여 용융도금을 실시함에 있어서 억제층이 균일하게 형성되도록 하기 위한 목적에서, 용융도금 전 상기 소지강판 표면 위에 전기도금으로 Ni 코팅을 실시하였다. 이후, 상기 Ni층 위에 편면 50g/m2의 도금 부착량으로 용융아연도금을 실시하였다. 상기 용융아연도금된 도금 강재의 도금층 위에 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 갖는 각각의 윤활코팅 조성물을 바코팅법을 이용하여 4~8g/m2의 도포량으로 도포한 후 윤활코팅 조성물이 도포된 도금 강재를 180℃에서 건조하여 윤활코팅층을 형성시켰다.22MnB5 was used as a base material for the production of the plated steel for the practice of the present invention. For the purpose of uniformly forming the inhibiting layer in performing the hot-dip coating by using the base metal, the surface of the base steel sheet before the hot- Ni coating was performed by electroplating. Thereafter, hot dip galvanizing was performed on the Ni layer at a plating amount of 50 g / m 2 on one side. On the plated layer of the hot-dip galvanized plated steel, each lubricating coating composition having the composition shown in the following Table 1 was applied by a bar coating method at a coating amount of 4 to 8 g / m < 2 > The steel material was dried at 180 캜 to form a lubricating coating layer.
이후, 상기 윤활코팅층이 형성된 도금 강재를 가열로에서 880~950℃에서 4~15분간 가열한 후, 도 1의 형상을 이용하여 열간 프레스 성형을 실시하였다.
Thereafter, the plated steel material having the lubricating coating layer formed was heated in a heating furnace at 880 to 950 캜 for 4 to 15 minutes, and hot press forming was performed using the shape shown in Fig. 1.
이후, 각각의 제조된 열간 프레스 성형품의 윤활특성을 평가하기 위해, 윤활코팅 조성물의 점착성과 균열의 최대 깊이를 측정하였다. 그리고, 윤활코팅 조성물을 도포하지 않은 시편의 균열 깊이와 비교하여 균열 개선효과를 평가하여, 하기 표 1에 나타내었다.Then, the tackiness of the lubricating coating composition and the maximum depth of the cracks were measured to evaluate the lubrication properties of each manufactured hot press molded article. Then, the crack improving effect was evaluated in comparison with the crack depth of the specimen not coated with the lubricating coating composition, and it is shown in Table 1 below.
이때, 윤활코팅 조성물의 점착성은 형성된 윤활코팅층과 도금층에 스카치테이핑을 실시할 경우, 테이프에 묻어나오는 정도를 측정하여, 테이프에 묻어나오는 물질이 없으면 우수(◎), 미세하게 묻어나오면 양호(○), 육안으로 묻어나오는 물질이 관찰되면 보통(△), 물질적으로 약간의 힘으로도 분리되면 불량(×)으로 평가하였다. 그리고, 균열 개선효과는 윤활코팅 조성물을 도포하지 않은 시편의 균열 깊이를 불량(×)으로 하여 평균 균열 감소효과가 10% 이하면 불량(×), 10% 초과 30% 이하면 보통(△), 70% 이상이면 양호(○), 그 이상(약 80% 이상)이면 우수(◎)로 평가하였다.
In this case, the stickiness of the lubricating coating composition was evaluated by measuring the degree of sticking to the tape when the lubricating coating layer and the plated layer were formed on the tape, and when the material was free from the tape, (△), and material (χ) when separated by slight force. The crack improvement effect is evaluated as a failure (×) when the average crack reduction effect is less than 10%, a normal (△) when the cracking depth is more than 10% and less than 30% (⊚) when it was 70% or more and excellent (⊚) when it was more than 80%.
(중량%)BN
(weight%)
및 함량(중량%)Binder type
And the content (% by weight)
개선효과crack
Improvement effect
(μm)Maximum crack depth
(μm)
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 종래예는 통상의 열간 프레스 성형(HPF) 방법을 통해 제조된 성형품으로서, 균열 최대깊이가 15.3μm로 매우 깊게 균열이 형성된 것을 확인할 수 있다.
As shown in Table 1, it can be confirmed that the conventional example is a molded article manufactured by a conventional hot press forming (HPF) method, and the crack has a deep maximum depth of 15.3 탆.
이에 반면, 실시예 1 내지 3은 윤활코팅 조성물 중 결합제 성분을 무기계로 하며, 이때 고체 윤활물질인 BN의 함량을 3~8중량%로 조절한 경우로서, 종래예에 비교해서는 균열 발생이 억제되긴 하였지만, 무기계를 사용한 윤활코팅 조성물이 건조온도인 180℃에서 완전히 소성되지 못하여 도금층과의 점착성이 미흡한 결과를 보였다. 즉, 무기계와 BN의 상호작용에 의한 윤활성이 원활하지 못함에 따라 균열 개선효과가 종래예에 비해서는 개선되었으나, 그 개선 효과가 미흡한 결과를 보였다.
On the other hand, in Examples 1 to 3, the binder component in the lubricating coating composition was made to be inorganic, and the content of BN, which is a solid lubricant, was adjusted to 3 to 8 wt% However, the lubricating coating composition using the inorganic material was not completely baked at a drying temperature of 180 캜, resulting in poor adhesion to the plating layer. That is, as the lubricity due to the interaction between the inorganic material and BN is not smooth, the crack improving effect is improved as compared with the conventional example, but the improvement effect is insufficient.
실시예 4 및 5는 윤활코팅 조성물 중 결합제 성분을 우레탄 수지로 하며, 이때 고체 윤활물질인 BN의 함량을 조절한 경우로서, 결합제로 무기계를 사용한 실시예 1 내지 3에 비해 점착성이 향상된 것을 알 수 있다. 또한, BN 효과에 의해 균열 개선효과가 종래예에 비해 매우 뛰어난 것이 확인되었다. 특히, BN 함량이 높은 실시예 5의 경우 균열 개선효과가 가장 높으며, 이는 종래예 대비 1/7 수준으로 감소된 것을 확인할 수 있다. 다만, 우레탄 수지의 함량을 높이면 점착성은 높아지나, 상대적으로 BN 함량이 적어져 균열 저감효과가 다소 저하된 결과를 보였다.
Examples 4 and 5 show that the binder component of the lubricating coating composition is a urethane resin, and the content of BN, which is a solid lubricant, is controlled, and the adhesion is improved as compared with Examples 1 to 3 using an inorganic binder as a binder have. Further, it was confirmed that the effect of improving the crack by the BN effect was much better than that of the conventional example. Particularly, in the case of Example 5 having a high BN content, the effect of improving cracks is the highest, which is reduced to 1/7 of that of the conventional example. However, when the content of the urethane resin is increased, the tackiness is increased, but the BN content is relatively decreased and the crack reducing effect is somewhat lowered.
실시예 6은 결합제 성분으로 폴리비닐알콜을 사용한 경우로서, 이때 BN 함량이 실시예 5와 유사함에도 불구하고 균열 개선효과가 미비한 것을 확인할 수 있다.
Example 6 shows the case where polyvinyl alcohol is used as the binder component, and it is confirmed that the BN content is similar to Example 5, but the crack improving effect is insufficient.
상기의 결과를 통해, 열간 프레스 성형(HPF)에 적용되는 도금 강재의 고온 윤활특성을 개선하기 위해서는 윤활코팅 조성물을 이루는 고온 윤활물질과 결합제의 적절한 조합이 이루어져야만 윤활특성이 향상되어 균열 발생의 저감 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
From the above results, in order to improve the high-temperature lubrication properties of the plated steel to be applied to the hot press forming (HPF), the proper combination of the high temperature lubricant and the binder constituting the lubricating coating composition is required to improve the lubrication property, Effect can be obtained.
도 2는 상기 실시예들 중, 종래예, 실시예 1, 5 및 6의 단면을 광학 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸 것으로서, 윤활코팅 조성물이 미처리된 종래예에서는 도금층에 발생된 균열의 일부가 소지강판으로까지 전파되어 소지강판 표면에 균열을 야기한 것을 확인할 수 있다. 이에 반면, 실시예 1, 5 및 6의 경우에는 윤활코팅 조성물의 조성에 따라 균열 개선에는 차이가 있지만, 전체적으로 종래예에 비해 균열 발생이 개선된 것을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 5에서는 균열 개선효과가 가장 극대화된 것을 확인할 수 있다.
FIG. 2 shows the results of observation of the cross sections of the conventional example and the examples 1, 5 and 6 by an optical microscope. In the conventional example in which the lubricant coating composition is not treated, It can be confirmed that the surface of the steel sheet is cracked due to propagation to the steel sheet. On the other hand, in the case of Examples 1, 5 and 6, although the crack improvement is different according to the composition of the lubricating coating composition, it can be confirmed that the crack generation is improved as a whole compared with the conventional example. Particularly, in Example 5, it can be confirmed that the effect of improving cracks is maximized.
도 3은 상기 종래예, 실시예 1, 5 및 6의 가공품을 나타낸 것으로서, 가공품은 한글 'ㄷ'자 형태로 상단에 굴곡이 있는 형태로 가공된 미니범퍼 형태이다.FIG. 3 shows the processed products of the conventional example, the first, the fifth and the sixth examples. The processed product is a mini bumper type which is formed into a shape having a curvature at the top in the shape of a letter 'C'.
도 3에 나타낸 바와 같이, 모재와 도금층은 모두 동일하나 적용된 윤활코팅 조성물의 조성 및 종류에 따라서 표면의 색깔 및 형태가 다양하게 관찰되었다. 종래예는 윤활코팅 조성물이 미처리된 경우로서 소지강판 내 망간이 도금층 외부로 확산하여 망간 산화물을 형성함에 따라 노란색이 나타나며, 실시예 1, 5 및 6은 고체 윤활물질인 BN의 함유되어 있어 그 표면이 흰색으로 보이며, BN 함유량에 따라 그 정도가 다르게 나타남을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 3, both the base material and the plated layer were the same, but the color and shape of the surface were variously observed depending on the composition and type of the applied lubricant coating composition. In the conventional example, when the lubricating coating composition is untreated, yellow appears as manganese in the coated steel sheet diffuses out of the plating layer to form manganese oxide. Examples 1, 5 and 6 contain BN, which is a solid lubricant, Is white, and the degree varies depending on the BN content.
Claims (10)
상기 소지강판 상에 형성된 도금층; 및
상기 도금층 상에 형성된 윤활코팅층을 포함하고,
상기 윤활코팅층은 고체 윤활물질로서 흑연(Graphite), 보론 나이트라이드(Boron Nnitride, BN), 이황화몰리브덴(Molybdenum disulfide, MoS3) 및 이황화텅스텐(Tungsten disulfide, WS2)으로 구성된 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 결합제로서 우레탄 수지 또는 폴리비닐알콜 수지 중 1종을 포함하고,
상기 윤활코팅층은 0.05~10중량%의 고체 윤활물질, 1~20중량%의 결합제 및 잔부 물을 포함하는 윤활코팅 조성물로부터 형성되는 것인 열간 프레스 성형용 강판.
Base steel sheet;
A plating layer formed on the base steel sheet; And
And a lubricating coating layer formed on the plating layer,
The lubricating coating layer may be a solid lubricant material selected from the group consisting of graphite, boron nitride, BN, molybdenum disulfide (MoS 3 ), and tungsten disulfide (WS 2 ) At least one of urethane resin or polyvinyl alcohol resin as a binder,
Wherein the lubricating coating layer is formed from a lubricating coating composition comprising from 0.05 to 10 weight percent solid lubricant, from 1 to 20 weight percent binder and balance.
상기 고체 윤활물질은 보론 나이트라이드(Boron Nnitride, BN)이고, 결합제는 우레탄 수지인 것을 특징으로 하는 열간 프레스 성형용 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the solid lubricant is boron nitride (BN), and the binder is a urethane resin.
상기 고체 윤활물질은 0.2~100μm의 평균입도를 갖는 열간 프레스 성형용 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the solid lubricant has an average particle size of 0.2 to 100 占 퐉.
상기 도금층은 용융아연 도금층 또는 용융아연합금 도금층인 열간 프레스 성형용 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the plating layer is a hot-dip galvanized layer or a hot-dip galvanized layer.
상기 도금층은 30g/m2 내지 150g/m2의 도금량으로 형성되는 열간 프레스 성형용 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the plating layer is formed with a plating amount of 30 g / m 2 to 150 g / m 2 .
상기 도금 강재의 도금층 상부에 윤활코팅 조성물을 20mg/m2 내지 3000mg/m2의 도포량으로 도포하는 단계; 및
상기 윤활코팅 조성물이 도포된 도금 강재를 150℃ 이상에서 건조하는 단계를 포함하고,
상기 윤활코팅 조성물은 0.05~10중량%의 고체 윤활물질, 1~20중량%의 결합제 및 잔부 물을 포함하는 것인 열간 프레스 성형용 강판의 제조방법.
Preparing a plated steel material having a plated layer formed on a base steel sheet;
Applying a lubricating coating composition to the top of the plated layer of the plated steel at a coverage of 20 mg / m 2 to 3000 mg / m 2 ; And
And drying the plated steel material coated with the lubricating coating composition at 150 DEG C or higher,
Wherein the lubricating coating composition comprises 0.05 to 10 wt% of a solid lubricant, 1 to 20 wt% of a binder, and the remainder.
상기 고체 윤활물질은 흑연(Graphite), 보론 나이트라이드(Boron Nnitride, BN), 이황화몰리브덴(Molybdenum disulfide, MoS3) 및 이황화텅스텐(Tungsten disulfide, WS2)으로 구성된 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상이고, 상기 결합제는 우레탄 수지 또는 폴리비닐알콜 수지인 열간 프레스 성형용 강판의 제조방법.
The method according to claim 6,
The solid lubricant may be one or more selected from the group consisting of Graphite, Boron Nitride (BN), Molybdenum disulfide (MoS 3 ) and Tungsten disulfide (WS 2 ) And the binder is a urethane resin or a polyvinyl alcohol resin.
상기 고체 윤활물질은 보론 나이트라이드(Boron Nnitride, BN)이고, 결합제는 우레탄 수지인 것을 특징으로 하는 열간 프레스 성형용 강판의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the solid lubricant is boron nitride (BN), and the binder is a urethane resin.
상기 윤활코팅 조성물은 첨가제를 더 포함하고, 상기 첨가제는 분산안정제인 열간 프레스 성형용 강판의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the lubricating coating composition further comprises an additive, and the additive is a dispersion stabilizer.
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