KR101461744B1 - Manufacturing method for hot press formed products of coated steel and hot press formed products using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도금된 열간 프레스 성형용 강재에 대한 열간 프레스 성형품 제조방법에 관한 것으로서, 자동차용 부품 등에 적합하게 사용될 수 있는 열간 프레스 성형품 제조방법 및 이를 이용한 열간 프레스 성형품에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명에서는 도금 강재의 도금층 상부에 유기피막층 및 산화물층을 형성시킴으로써 상기의 목적을 달성할 수 있다.
The present invention relates to a method of manufacturing a hot press molded product for a plated hot press forming steel product, and a hot press molded product which can be suitably used for automobile parts and the like, and a hot press molded product using the same.
To this end, in the present invention, the above object can be achieved by forming the organic coating layer and the oxide layer on the plating layer of the plated steel.

Description

열간 프레스 성형품 제조방법 및 이를 이용한 열간 프레스 성형품 {MANUFACTURING METHOD FOR HOT PRESS FORMED PRODUCTS OF COATED STEEL AND HOT PRESS FORMED PRODUCTS USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a hot press molded article and a hot press molded article using the same,

본 발명은 도금된 열간 프레스 성형용 강재에 대한 열간 프레스 성형품 제조방법에 관한 것으로서, 자동차용 부품 등에 적합하게 사용될 수 있는 열간 프레스 성형품 제조방법 및 이를 이용한 열간 프레스 성형품에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a hot press molded product for a plated hot press forming steel product, and a hot press molded product which can be suitably used for automobile parts and the like, and a hot press molded product using 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.

그러나, 상기와 같은 열간 프레스 성형(HPF)을 위해서는 고온에서의 가열 공정이 이루어져야 하기 때문에, 가열 도중 일어나는 표면 산화물의 형성을 피하기 어렵다. 가열 도중 형성된 표면 산화물은 이후의 가공시 금형에 달라붙어 생산성을 저하시키며, 제품의 표면형상을 나쁘게 한다.
However, since the above-mentioned hot press forming (HPF) requires a heating process at a high temperature, it is difficult to avoid the formation of surface oxides during heating. Surface oxides formed during heating adhere to the mold during subsequent processing, which decreases the productivity and deteriorates the surface shape of the product.

이를 방지하기 위해서 가열 공정의 분위기를 환원 분위기나 진공 상태로 유지시키는 방법이 있으나, 이는 제조비용의 상승을 초래하는 문제가 있다.
In order to prevent this, there is a method of keeping the atmosphere of the heating step in a reducing atmosphere or a vacuum state, but this causes a problem that the manufacturing cost is increased.

다른 방안으로서, 소지강판에 알루미늄 도금층을 형성한 도금강판을 이용하여 표면 산화를 방지하는 기술이 제안된바 있다. 알루미늄 도금강판은 알루미늄의 높은 융점과 도금층 상부에 생기는 치밀하고 얇은 산화막으로 인해 더 이상 도금층에 두꺼운 산화피막을 형성시키지 않는다는 장점이 있다. 하지만, 경량화와 더불어 강판의 내식성이 중요시 되면서, 알루미늄 도금강판을 대신할 수 있는 소재로서 아연 도금강판을 이용하여 열간 프레스 성형품을 제조하는 기술이 도입되었다. 아연 도금강판에서, 아연은 자기 희생 방식에 의해 단면부나 표면의 스크래치에도 강판의 부식을 보호하는 효과가 뛰어나 내식성 측면에서 알루미늄 도금강판에 비해 뛰어나다는 장점이 있다.
As another method, there has been proposed a technique for preventing surface oxidation by using a plated steel sheet having an aluminum plating layer formed on a base steel sheet. The aluminum-plated steel sheet has an advantage that a thick oxide film is not formed on the plating layer due to the high melting point of aluminum and the dense and thin oxide film formed on the plating layer. However, as the weight of the steel plate is increased and the corrosion resistance of the steel plate is important, a technique for manufacturing a hot press formed product using a galvanized steel sheet has been introduced as a substitute for an aluminum-plated steel plate. In the galvanized steel sheet, zinc has an advantage of protecting the corrosion of the steel sheet by scratching the cross section or the surface by the self-sacrificing method, and is superior in the corrosion resistance to the aluminum-coated steel sheet.

그러나, 아연 도금강판을 열간 프레스 성형하는 경우에 있어서, 금형에 의한 가공도가 심하고, 금형과의 표면 마찰이 심한 부위에서 표면 응력에 의해 아연 도금층에 균열이 형성되고, 이 균열을 따라 소지강판 표면에까지 미세한 균열을 발생하는 문제가 발견되었다. 이와 같은 미세한 균열을 마이크로 크랙(microcrack) 또는 미소 크랙이라고 하는데, 이러한 마이크로 크랙은 소지강판에서 크랙이 전파되는 시작점으로 작용하거나, 피로균열을 일으키는 원인으로 작용할 수 있어 부품의 내구성으 저해할 소지가 있다. 따라서, 아연 도금강판을 부품으로 가공하기 위해 열간 프레스 성형(HPF)할 시 발생되는 마이크로 크랙의 형성을 완전히 제거하거나 최소화할 필요가 있다.
However, when the galvanized steel sheet is subjected to hot press forming, cracks are formed in the galvanized layer by surface stress at a region where the degree of processing by the metal mold is severe and surface friction with the metal sheet is severe, And a fine crack is generated to the surface of the substrate. Such fine cracks are called microcracks or microcracks. These microcracks may act as a starting point for propagating cracks in the steel sheet, cause fatigue cracks, and may hinder durability of parts . Therefore, it is necessary to completely eliminate or minimize the formation of micro cracks that occurs when hot pressing (HPF) is performed to process the galvanized steel sheet into parts.

본 발명의 일 측면은, 열간 프레스용 도금 강재를 이용하여 열간 프레스 성형품으로 제조함에 있어서, 마이크로 크랙(microcrack) 발생을 저감시킬 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 method of manufacturing a hot press molded product capable of reducing the occurrence of microcracks in the production of a hot press molded product by using a plated steel material for hot press and a hot press molded product using the method I would like to.

본 발명의 일 측면은, 소지강판; 상기 소지강판 상에 형성된 도금층; 상기 도금층 상에 형성된 유기피막층; 및 상기 유기피막층 상에 형성된 산화물층을 포함하고, 상기 산화물층은 평균 두께가 0.1~20μm인 열간 프레스 성형품을 제공한다.
According to an aspect of the present invention, A plating layer formed on the base steel sheet; An organic coating layer formed on the plating layer; And an oxide layer formed on the organic coating layer, wherein the oxide layer has an average thickness of 0.1 to 20 占 퐉.

본 발명의 다른 일 측면은, 소지강판 상에 도금층이 형성된 도금 강재를 준비하는 단계; 상기 도금 강재의 도금층 상부에 유기피막층을 형성하는 단계; 상기 도금 강재를 가열로에서 가열하여 상기 유기피막층 상에 산화물층을 형성하는 단계; 및 상기 가열된 도금 강재를 열간 프레스 성형 및 냉각하는 단계를 포함하는 열간 프레스 성형품 제조방법을 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; Forming an organic coating layer on the plating layer of the plated steel material; Heating the plated steel material in a heating furnace to form an oxide layer on the organic coating layer; And a step of hot-pressing and cooling the heated plated steel material.

본 발명에 의하면, 도금 강재를 열간 프레스 성형함에 있어서, 도금층 상부에 유기피막층을 형성하고 가열공정에서의 가열조건을 제어하는 과정을 거쳐 도금층 최표층부에 주로 Mn 산화물로 이루어진 산화물층을 형성함으로써, 이 산화물층이 열간 프레스 성형 과정에서 금형과의 표면 마찰을 저감시킬 수 있으므로, 열간 프레스 성형시 심가공 부위에서 발생되는 균열(마이크로 크랙)의 발생을 저감시키거나, 발생하더라도 소지강판으로까지 전파되는 것을 저지할 수 있다.According to the present invention, in the hot press forming of the plated steel material, an organic coating layer is formed on the plating layer and the heating condition in the heating step is controlled to form an oxide layer mainly composed of Mn oxide on the most surface layer portion of the plating layer, Since the oxide layer can reduce the surface friction with the mold during the hot press forming process, it is possible to reduce the occurrence of cracks (microcracks) generated at the deeply processed portion during hot press forming, I can stop it.

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 실시예 강종 1 및 4를 열간 프레스 성형(HPF) 후 그 단면을 광학 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 강종 1 내지 4의 성형 후 도금층 최표층부의 산화물층으로부터 소지강판 방향으로 5μm 깊이 내에 존재하는 Mn의 함량을 GDS로 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 강종 1 내지 8을 열간 프레스 성형(HPF)한 후 도금층 최표층부의 산화물층 내의 최대 Mn 함량과 발생된 마이크로 크랙의 평균 깊이의 관계를 그래프로 나타낸 것이다.
Fig. 1 shows an example of a shape used in hot press forming (HPF).
Fig. 2 shows the results of observation of the cross sections of the steel grades 1 and 4 of the Examples by hot press molding (HPF) with an optical microscope.
3 shows the results of measurement of the content of Mn existing in the depth of 5 mu from the oxide layer in the outermost layer portion of the plating layer of the steel sheets of Examples 1 to 4 in the direction of the base steel sheet with GDS.
4 is a graph showing the relationship between the maximum Mn content in the oxide layer of the outermost layer of the plating layer and the average depth of generated micro cracks after hot pressing (HPF) the steel pieces 1 to 8 of the embodiment.

본 발명자들은 도금 강재를 이용하여 열간 프레스 성형품 제조를 위한 열간 프레스 성형(HPF)을 행하는 경우에 있어서, 금형에 의한 가공도가 심하고 금형과의 표면 마찰이 심한 심가공 부위에서 표면 응력에 의해 도금층에 형성된 균열에 의해 소지강판 표면에까지 형성되는 마이크로 크랙(microcrack)의 발생을 최소화할 수 있는 방안을 제시한다.
The inventors of the present invention have found that when performing hot press forming (HPF) for the production of hot press forming products by using a plated steel material, the surface stress at the deep processing region where the degree of processing by the mold is severe and surface friction with the mold is severe, And suggests a method for minimizing the occurrence of microcracks formed on the surface of the steel sheet due to the formed cracks.

도금층에 형성된 균열에 의해 소지강판 표면에까지 형성되는 마이크로 크랙(microcrack)은 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 정도의 크기로 형성되며, 이러한 마이크로 크랙은 주로 도금층에서 발생하지만, 표면 응력이 큰 경우에는 도금층과 연결된 소지강판의 표면에까지 연결되어 형성된다. 이는, 열간 프레스 성형시 금형의 표면이 도금강판의 표면과 접촉하면서 도금층 표면을 강하게 쓸어 내릴때 도금층에 균열을 형성하는 것이며, 이때의 표면 응력이 도금층에서 발달한 균열을 지나 소지강판까지 도달하였을 때 도금층의 계면에서 그 응력이 분산되지 못하거나 소지강판 표면에서 흡수되지 못할 경우, 소지강판으로까지 전파되어 발생하게 되는 것이다.
The microcracks formed on the surface of the steel sheet by the cracks formed on the plating layer are formed in a size of several micrometers to several tens of micrometers. Such micro cracks mainly occur in the plating layer, but when the surface stress is large, And connected to the surface of the connected ground steel sheet. This is because when the surface of the metal mold is in contact with the surface of the coated steel sheet during the hot press forming and the surface of the coated layer is strongly scratched off, cracks are formed in the coated layer. When the surface stress reaches the base steel sheet after cracking developed in the plating layer If the stress is not dispersed at the interface of the plating layer or is not absorbed at the surface of the base steel sheet, it is propagated to the base steel sheet.

이에, 본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위한 방안으로서, 가공시 금형과의 마찰을 최소화할 수 있고 고온에서 안정적인 산화물층을 형성시킨다면 균열의 발생 및 전파를 효과적으로 저지할 수 있음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
The inventors of the present invention have found that it is possible to minimize the friction with the metal mold during processing and effectively prevent cracking and propagation if a stable oxide layer is formed at a high temperature, .

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

[열간 프레스 성형품 제조방법][Method of Manufacturing Hot Press Molded Parts]

먼저, 본 발명의 일 측면인 열간 프레스 성형품의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
First, a method of manufacturing a hot press molded article which is one aspect of the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 열간 프레스 성형품 제조방법은, 소지강판 상에 도금층이 형성된 도금 강재를 준비하는 단계; 상기 도금 강재의 도금층 상부에 유기 피막층을 형성하는 단계; 상기 도금 강재를 가열로에서 가열하여 상기 유기 피막층 상에 산화물층을 형성하는 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 an organic coating layer on the plating layer of the plated steel material; Heating the plated steel material in a heating furnace to form an oxide layer on the organic coating layer; And hot-pressing and cooling the heated plated steel material.

본 발명의 열간 프레스 성형품 제조방법에서 적용되는 소지강판은 용융아연도금이 가능하다면 특별히 한정되지는 않으며, 다만 열간 프레스 성형을 적용하는 강의 특성인 가공 후에도 고강도를 갖기 위해서, 가열 후 급냉에 의해 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 변태가 가능한 강종인 것이 바람직하다. 통상적으로는 22MnB5 강종이 대표적이며, 일 예로서 탄소(C)의 함량이 0.1~0.3중량%, 망간(Mn)의 함량이 1.0~1.5중량%, 실리콘(Si)의 함량이 0.02~0.30중량%, 보론(B)의 함량이 5~45ppm을 함유하며, 일부 기타 성분을 함유하는 강종일 수 있다.
The base steel sheet to be applied in the method of the present invention is not particularly limited as long as it can be hot-dip galvanized. However, in order to have high strength even after processing, which is a steel characteristic of hot press forming, To a martensite transformation is preferable. Typically, 22MnB 5 steel species are representative. As one example, the content of carbon (C) is 0.1-0.3 wt%, the content of manganese (Mn) is 1.0-1.5 wt%, the content of silicon (Si) is 0.02-0.30 wt% , The content of boron (B) is 5 to 45 ppm, and it may be a steel containing some other components.

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 이 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 is a zinc-based plated layer and 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 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.

또한, 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. The composition of the zinc-based plated layer is not particularly limited, but may include one or more alloying elements such as Al, Mg, Si, Sn, and Pb. 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. 이러한 효과를 얻기 위해서 합금화되는 Fe의 농도를 조절할 필요가 있는데, 바람직하게는 10~90%로 조절할 필요가 있으며, 보다 바람직하게는 내식성을 유지하기 위해서는 50% 이하로 조절할 필요가 있다. 이와 같이, 바람직한 Fe의 농도는 적정량으로 함유된 Al에 의해 형성된 억제층으로써 얻을 수 있는 것이다.
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). In order to obtain such an effect, it is necessary to control the concentration of Fe to be alloyed, preferably to 10 to 90%, and more preferably to 50% or less to maintain corrosion resistance. Thus, the preferable concentration of Fe is obtained as an inhibiting layer formed of Al contained in an appropriate amount.

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.

상술한 바와 같은 아연계 도금층을 갖는 도금 강재의 준비가 완료되면, 상기 도금 강재의 도금층 상부에 유기 피막층을 형성할 수 있다. When the plated steel material having the zinc-based plated layer as described above is prepared, an organic coating layer can be formed on the plated layer of the plated steel material.

본 발명에서 도금층 상부에 유기 피막층을 형성시키는 구성은 본 발명의 핵심이 되는 구성으로서, 상기 유기 피막층을 갖는 도금 강재를 이후의 열간 프레스 성형(HPF)를 위해 가열로에서 가열 공정을 실시할 때, 상기 유기 피막층에 의해 대기 중의 산소 침투를 억제하면서, 산화물층 특히, Mn계 산화물을 포함하는 산화물층을 도금층 표층부에 형성시키기 위함이다. 이때의 Mn계 산화물을 포함하는 산화물층은 하기에서 보다 자세히 설명하겠지만, 고온에서 안정하여 열간 프레스 성형(HPF)시 금형과의 윤활특성을 향상시킬 수 있을 것이다.
The constitution of forming the organic coating layer on the plating layer in the present invention is a constitution which constitutes the core of the present invention. When the plated steel material having the organic coating layer is subjected to the heating process in the heating furnace for the subsequent hot press forming (HPF) An oxide layer containing an oxide layer, particularly a Mn-based oxide layer, is formed in the surface layer portion of the plating layer while suppressing oxygen penetration into the atmosphere by the organic coating layer. The oxide layer containing the Mn-based oxide at this time is stable at a high temperature and may be improved in lubrication characteristics with the mold during hot press forming (HPF), as will be described in detail below.

상기 도금층 상부에의 유기 피막층의 형성을 위해, 먼저 유기 피막 조성물을 도금층 상부에 도포할 수 있다. 이때, 유기 피막 조성물은 여러 가지 금속 이온 화합물을 포함할 수 있으며, 일 예로 Mn, Ni, B, Mo 등의 금속 이온 화합물과 바인더 역할을 하는 물질로서 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 및 PVA(Polyvinyl alcoho) 중 선택된 하나의 물질을 포함하는 유기 피막 조성물을 도금층 상부에 도포함이 바람직하다. 이때, 유기 피막 조성물의 도포량은 대기 중의 산소 침투를 충분히 억제할 수 있는 정도의 두께를 갖는 유기피막층이 형성되도록 500~5500mg/m2의 도포량으로 도포함이 바람직하다. 또한, 도포방법으로는 특별히 한정하는 것은 아니나, 예컨대 바-코터, 롤코터 또는 커튼 코터 등의 방법이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 롤코터 방법이 사용될 수 있다.
In order to form the organic coating layer on the plating layer, the organic coating composition may be first coated on the plating layer. At this time, the organic film composition may include various metal ion compounds. For example, the organic film composition may be selected from among PTFE (Polytetrafluoroethylene) and PVA (Polyvinyl alcoho) as a metal ion compound such as Mn, Ni, It is preferable to apply the organic film composition containing one substance on the plating layer. At this time, the coating amount of the organic coating composition is preferably applied in an application amount of 500 to 5500 mg / m < 2 > so as to form an organic coating layer having a thickness enough to suppress oxygen penetration into the atmosphere. The application method is not particularly limited, but a method such as a bar coater, a roll coater or a curtain coater can be used, and preferably a roll coater method can be used.

이후, 상술한 바에 따라 도금층 상부에 유기피막층을 갖는 도금 강재를 열간 프레스 성형(HPF)하기 위해서, 먼저 가열로에서 가열하는 단계를 실시할 수 있다.Thereafter, in order to perform the hot press forming (HPF) of the plated steel material having the organic coating layer on the plating layer as described above, it is possible to first carry out the step of heating in the heating furnace.

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 있다.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) .

본 발명에서는 가열로내 전체 유지시간은 4~15분, 목표 온도 도달 후의 유지시간은 1~10분로 설정함이 바람직하다.
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.

본 발명은 상술한 조건으로 가열로 내에서 가열을 수행함으로써, 도금 강재의 도금층 표층부에 Mn계 산화물을 포함하는 산화물층을 형성시킬 수 있다. 따라서, 가열로에서 가열시, 목표 온도 및 시간이 상술한 범위를 만족하지 못할 경우 목적하는 산화물층의 형성이 어려워진다.The present invention can form an oxide layer containing a Mn-based oxide in the surface layer portion of the plating layer of the plated steel by performing heating in the heating furnace under the above-described conditions. Therefore, when the target temperature and time do not satisfy the above-mentioned range when heating in the heating furnace, formation of the desired oxide layer becomes difficult.

보다 구체적으로, 가열 목표 온도가 880℃ 미만이면 도금층의 합금화가 충분히 일어나지 못할 우려가 있으며, 전체 유지시간이 4분 미만이면 소지강판 내 Mn의 확산이 충분하지 못하여 목적으로 하는 산화물층의 형성이 균일하지 못할 우려가 있고, 가열처리도 균일하지 못하여 재질이 불균일해질 우려가 있다. 반면, 가열 목표 온도가 950℃를 초과하거나 전체 유지시간이 15분을 초과하게 되면 충분한 산화물층의 확보에는 유지하지만, 도금층이 부분적으로 열화될 우려가 있어 바람직하지 못하다. 더욱이, 목표 온도 도달 후 초기 강 조직인 페라이트가 오스테나이트로 변태하기 위해서는 최소한의 유지시간이 필요한데, 바람직하게는 1~10분 동안 유지시킬 수 있다. 이때, 유지시간이 10분을 초과하게 되면, 도금층의 열적 손상 또는 생산성의 저하를 가져오게 되는 문제가 있다.
More specifically, if the heating target temperature is lower than 880 DEG C, alloying of the plating layer may not be sufficiently performed. If the total holding time is less than 4 minutes, diffusion of Mn in the steel sheet is insufficient, And there is a fear that the heat treatment is not uniform and the material becomes uneven. On the other hand, if the heating target temperature exceeds 950 DEG C or the total holding time exceeds 15 minutes, the sufficient oxide layer is maintained, but the plating layer may be partially deteriorated, which is undesirable. Furthermore, a minimum holding time is required for the ferrite, which is the initial steel structure after reaching the target temperature, to be transformed into austenite, and it is preferably maintained for 1 to 10 minutes. At this time, if the holding time exceeds 10 minutes, there is a problem that the plating layer is thermally damaged or the productivity is lowered.

가열에 따른 도금층 표층부에의 산화물층 형성은, 다음과 같은 원리로 설명될 수 있다. The formation of the oxide layer on the surface layer portion of the plating layer by heating can be explained by the following principle.

즉, 도금층 상부에 유기 피막층을 갖는 도금 강재를 이후의 열간 프레스 성형(HPF)을 위해 가열로에서 가열 공정을 행하게 되면, 유기 피막층에 함유된 금속 이온 물질들은 이후의 열간 프레스 성형을 위한 가열 공정에서 도금층 표층에 얇은 산화피막을 형성하며, 이러한 산화피막은 산소가 도금층 내부로 확산되는 것을 막아주는 역할을 하게 되며, 이때 산화피막은 주로 Zn 산화물(Zn Oxide)로 이루어져 있다. 또한, 상기 가열 공정시 산화피막의 형성과 동시에 소지강판으로부터 도금층 내부로 Mn의 확산이 일어나는데, 확산된 Mn은 상기와 같은 산화피막이 없을 경우에는 도금층 내부에서 산소와 결합하여 Mn 산화물을 형성시키나, 본 발명에서는 산화피막에 의한 산소 침투의 저해로 도금층 내부의 산소분압이 낮아진 상태이므로, 도금층 내부로 확산된 Mn은 깁스(Gibbs) 에너지의 평형을 위해 도금층의 극표층까지 확산하여 극표층에서 Mn 산화물을 형성하게 된다. 따라서, 도금층 표층부에 형성된 산화물층은 Zn 산화물을 주로하지만, 여기에 Mn계 산화물을 포함하는 형태가 된다.That is, when the plated steel material having the organic coating layer on the plating layer is subjected to a heating process in a heating furnace for subsequent hot press forming (HPF), the metal ion materials contained in the organic coating layer are heated in a heating process for subsequent hot press forming A thin oxide film is formed on the surface layer of the plating layer, and this oxide film prevents oxygen from diffusing into the plating layer, and the oxide film mainly consists of Zn oxide. In addition, during the heating process, diffusion of Mn into the plating layer occurs from the base steel sheet simultaneously with formation of the oxide film. In the case where there is no such oxide film, the diffused Mn bonds with oxygen in the plating layer to form Mn oxide, In the present invention, since the oxygen partial pressure inside the plating layer is lowered due to the inhibition of oxygen penetration by the oxide film, Mn diffused into the plating layer diffuses to the polar surface layer of the plating layer to balance Gibbs energy, Respectively. Therefore, the oxide layer formed on the surface layer of the plating layer mainly contains Zn oxide, but the oxide layer contains Mn oxide.

이때, 형성된 Mn 산화물은 MnO, MnO2, Mn2SiO4 및 MnSiO3 중 1종 또는 2종 이상의 Mn계 산화물로 이루어질 수 있으며, 상기 Mn계 산화물에 의한 효과를 얻기 위해서는 상기 Mn계 산화물 내 총 Mn 함량이 4.5~9.5 중량%로 함유함이 바람직하다. 이는, 하기의 실시예를 통해 확인할 수 있다.At this time, the formed Mn oxide is MnO, MnO 2, Mn 2 SiO 4 and MnSiO may be made in one or two or more of the 3 Mn-based oxide, and the order to obtain the effect of the Mn-based oxide the total inside of the Mn-based oxide Mn It is preferable that the content is from 4.5 to 9.5% by weight. This can be confirmed by the following examples.

즉, 본 발명에 따라 도금층 표층부에 형성된 산화물층은 Mn을 4.5~9.5%로 함유하고, 그외에 약 90% 정도의 Zn과 나머지 Al을 함유한다.
That is, the oxide layer formed in the surface layer portion of the plating layer according to the present invention contains Mn in an amount of 4.5 to 9.5%, and further contains about 90% of Zn and the remaining Al.

이와 같이, 도금층 극표층에서 치밀하고 균일하게 형성된 산화물층 내의 Mn계 산화물은 고온에서 강하고 경도가 높은 특성을 갖는데, 이러한 Mn계 산화물의 특성으로 아연계 도금 강재에 고온 윤활 특성을 부여할 수 있게 된다.
As described above, the Mn-based oxide in the oxide layer formed densely and uniformly in the surface layer of the plated layer has a strong property at high temperature and a high hardness. Such a Mn-based oxide can impart high temperature lubrication properties to the zinc- .

이에 반면, 도금층 상부에 유기 피막층을 갖지 않는 도금 강재를 가열로에서 가열하게 되면, 소지강판 내의 Mn은 가열 공정 중 자연적으로 억제층을 뚫고 도금층에 확산되어 도금층 표층부로 확산된다. 즉, Mn은 Fe나 Zn에 비해 깁스 자유에너지 변화량이 낮아 도금층 표층부로 이동하여 대기 중의 산소와 반응하여 Mn 산화물을 형성하게 된다. 하지만, Mn이 도금층 표층부로 확산되는 동안에 대기 중의 산소도 도금층 표면으로 상호확산이 일어나므로, Mn의 농도가 가장 높은 지점은 도금층의 표층부가 아닌 도금층 내부가 되어, Mn 산화물은 주로 도금층 내부에 존재하게 된다.
On the other hand, if a plated steel material having no organic coating layer on the upper surface of the plating layer is heated in a heating furnace, Mn in the base steel sheet naturally diffuses through the inhibiting layer to the plating layer and diffuses into the surface layer portion of the plating layer. That is, Mn has a lower amount of Gibbs free energy change than Fe or Zn and moves to the surface layer of the plating layer to react with oxygen in the atmosphere to form Mn oxide. However, since oxygen diffuses into the surface of the plating layer while Mn diffuses to the surface layer of the plating layer, the point where the concentration of Mn is highest is inside the plating layer, not in the surface layer portion of the plating layer, and Mn oxide is mainly present in the plating layer do.

한편, 유기피막층의 형성 없이 도금층 상부에 직접 Mn을 함유하는 금속 이온을 도포함으로써 Mn 산화물을 형성하는 방법이 제시될 수 있을 것으로 사료되는데, 이러할 경우 도금층 표층부에 도포된 Mn이 대기 중의 산소와 급격히 반응함에 따라 불균일하고 치밀하지 못한 Mn 산화물이 군상으로 형성되기 때문에 Mn 산화물에 의한 윤활 특성을 기대하기 어렵다. On the other hand, it can be suggested that a method of forming a Mn oxide by applying metal ions containing Mn directly to the upper part of the plating layer without forming an organic coating layer may be suggested. In this case, Mn applied to the surface layer of the plating layer rapidly reacts with oxygen It is difficult to expect lubrication characteristics due to Mn oxide because ununiform and inefficient Mn oxide is formed into a group.

또한, 도포된 금속 이온 입자가 그 자체로 윤활 특성을 갖도록 두껍게 코팅할 수도 있으나, 이 경우에는 피막 코팅에 한계가 있을 수 있으며, 비용이 상승하는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 이후의 열간 프레스 성형(HPF)시 두꺼운 코팅층이 금형에 달라붙어 작업효율을 저해할 여지가 있으므로 바람직하지 못하다.
Further, although the coated metal ion particles may be thickly coated so as to have a lubricating property by itself, in this case, coating coating may be limited and the cost is increased. In addition, since the thick coating layer adheres to the mold at the time of the subsequent hot press forming (HPF), the work efficiency may be hindered, which is not preferable.

도금층 표층부에 형성된 Mn계 산화물을 함유하는 산화물층은 이후의 열간 프레스 성형(HPF)시 금형과의 윤활 특성을 보여주는 역할을 하게 된다. 산화물층 내의 Mn계 산화물은, 이전에 형성된 유기피막층이 산소 침투를 효과적인 억제함에 따라 소지강판 내 Mn이 지속적으로 원활하게 도금층 표면으로 확산되어 형성된 것이기 때문에, 균일하고 치밀하게 형성되어 있다. 따라서, 이와 같이 균일하고 치밀하게 형성된 Mn계 산화물을 포함하는 산화물층은 이후의 열간 프레스 성형(HPF)시 금형과의 표면 마찰을 최소화 할 수 있으며, 이로 인해 기존 열간 프레스 성형(HPF)시 문제가 되었던 도금층 내의 균열 발생을 억제할 수 있다.The oxide layer containing the Mn-based oxide formed on the surface layer of the plating layer serves to show the lubrication characteristics with the mold during the subsequent hot press forming (HPF). The Mn-based oxide in the oxide layer is formed uniformly and densely because the previously formed organic coating layer effectively prevents the penetration of oxygen and Mn in the coated steel sheet is continuously and smoothly diffused to the surface of the plating layer. Therefore, the oxide layer including the Mn-based oxide thus formed uniformly and densely can minimize the surface friction with the mold during the subsequent hot press forming (HPF), thereby causing a problem in the conventional hot press forming (HPF) The generation of cracks in the plating layer can be suppressed.

상기의 효과를 얻기 위해서는 산화물층의 두께는 0.1μm 이상으로 형성시킬 필요가 있으며, 보다 바람직하게는 0.5μm 이상으로 형성시킴이 적절하며, 최대 20μm까지 형성됨이 바람직하다.
In order to obtain the above effect, it is necessary to form the oxide layer with a thickness of 0.1 탆 or more, more preferably 0.5 탆 or more, and preferably up to 20 탆.

이후, 상기 가열에 의해 도금층 상부에 산화물층을 형성한 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 plated steel material having the oxide layer formed on the plating layer by the above heating can be hot-pressed (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.

[열간 프레스 성형품][Hot press molded article]

이라, 본 발명의 또 다른 일 측면인 열간 프레스 성형품에 대하여 상세히 설명한다.
A hot press molded product which is another aspect of the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 열간 프레스 성형품은 소지강판; 상기 소지강판 상에 형성된 도금층; 상기 도금층 상에 형성된 유기피막층; 및 상기 유기피막층 상에 형성된 산화물층을 포함하여 이루어질 수 있다.
The hot press formed article according to the present invention comprises a base steel sheet; A plating layer formed on the base steel sheet; An organic coating layer formed on the plating layer; And an oxide layer formed on the organic coating layer.

본 발명에 의하면, 도금층 최표층부에 형성된 산화물층에 의해 열간 프레스 성형(HPF)시 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 소지강판으로 까지 전파되는 문제가 있었으나, 본 발명에서는 도금층 최표층부에 Mn계 산화물을 함유하는 산화물층을 갖는 도금 강재를 이용함으로써 도금층에서의 균열발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 균열이 소지강판으로까지 전파되는 것을 저지할 수 있다.According to the present invention, the oxide layer formed on the outermost layer of the plating layer minimizes the surface friction between the plated steel and the mold during the hot press forming (HPF), and can prevent the occurrence of cracks in the plating layer after final molding. 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 an oxide layer containing an Mn-based oxide in the outermost part of the plated layer, it is possible not only to suppress the occurrence of cracks in the plated layer but also to prevent such cracks from being propagated to the steel sheet .

이를 위해, 열간 프레스 성형품 내의 산화물층은 0.1μm 이상의 두께를 가짐이 바람직하며, 보다 바람직하게 0.1~20μm의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
For this purpose, the oxide layer in the hot press-molded article preferably has a thickness of 0.1 탆 or more, more preferably 0.1 to 20 탆.

또한, 상기 산화물층 내 Mn계 산화물은 MnO, MnO2, Mn2SiO4 및 MnSiO3 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어지고, 상기 Mn계 산화물 내 Mn 함유량은 4.5~9.5 중량%인 것이 바람직하다.
Further, the oxide layer within the Mn-based oxide is preferably from MnO, MnO 2, Mn 2 SiO 4 and MnSiO comprises three or more of one or two of the Mn oxide in the Mn content is 4.5 ~ 9.5 wt% .

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 강판으로 편면 50g/m2의 도금 부착량으로 아연 도금되어 있는 22MnB5 강재를 이용하였다. 상기 도금 강재에 유기피막 조성물을 하기 표 1에 나타낸 조건에 따라 처리/미처리한 후 각각의 도금 강재를 하기 표 1에 나타낸 조건에 따라 가열로에서 900℃ 또는 930℃로 6분간 가열한 후, 도 1의 형상을 이용하여 열간 프레스 성형을 실시하였다.
22MnB5 steel which is galvanized with a plating amount of 50 g / m < 2 > on one side was used as the coated steel sheet for the practice of the present invention. After treating the plated steel material with the organic film composition according to the conditions shown in Table 1 below, the plated steel materials were heated in a heating furnace at 900 ° C or 930 ° C for 6 minutes according to the conditions shown in Table 1 below, 1 was used for hot press forming.

이후, 형성된 산화물층의 두께 및 균열(마이크로 크랙)의 평균 깊이와 최대 깊이를 측정하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
Then, the thicknesses of the formed oxide layers and the average depth and maximum depth of the cracks (microcracks) were measured and are shown in Table 1 below.

구분division 유기피막 부착량
(mg/m2)
Organic coating weight
(mg / m 2 )
가열로 가열조건
(℃, min)
Heating furnace heating condition
(° C, min)
마이크로 크랙
평균 깊이 (μm)
Micro crack
Average depth (μm)
마이크로 크랙
최대 깊이 (μm)
Micro crack
Maximum depth (μm)
Mn 함량
(중량%)
Mn content
(weight%)
강종 1Grade 1 -- 900℃, 6900 ° C, 6 15.515.5 32.432.4 3.533.53 강종 2Gangjong 2 200200 900℃, 6900 ° C, 6 12.412.4 29.429.4 9.099.09 강종 3Gangjong 3 350350 900℃, 6900 ° C, 6 8.98.9 21.021.0 7.667.66 강종 4Grade 4 500500 900℃, 6900 ° C, 6 7.47.4 13.813.8 6.446.44 강종 5Grade 5 -- 930℃, 6930 ° C, 6 10.510.5 16.216.2 3.463.46 강종 6Grade 6 200200 930℃, 6930 ° C, 6 7.27.2 11.511.5 10.5510.55 강종 7Grade 7 350350 930℃, 6930 ° C, 6 8.58.5 12.612.6 9.419.41 강종 8Grade 8 500500 930℃, 6930 ° C, 6 10.810.8 21.021.0 8.388.38

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 유기피막 조성물을 처리하지 않은 강종 1의 경우에는 성형 후 형성된 마이크로 크랙의 평균 깊이가 각각 15.5μm로, 유기피막층을 형성하지 않음에 따라 균열 발생이 심한 것을 확인할 수 있다. 이에 반해, 강종 2 내지 4는 유기피막층의 형성으로 가열공정 동안 도금층 표층부에 산화물층을 형성시킨 경우로서, 강종 1에 비해 마이크로 크랙 형성이 저감된 것을 확인할 수 있다. 특히, 강종 4와 같이 500mg/m2의 부착량으로 유기피막층을 형성하는 경우, 대기로부터의 산소 침투를 효과적으로 차단하면서, 소지강판 내의 Mn 확산은 지속적으로 이루어지게 함으로써 충분한 산화물층을 형성시켰으며, 이에 따라 마이크로 크랙 발생이 매우 효과적으로 저지된 것으로 볼 수 있다.As shown in Table 1, in the case of the steel sheet 1 not treated with the organic coating composition, the average depth of micro cracks formed after molding was 15.5 占 퐉, which indicates that cracks were generated severely due to no organic coating layer formed . On the other hand, in the steel types 2 to 4, the formation of the organic coating layer resulted in the formation of the oxide layer in the surface layer portion of the plating layer during the heating process, and it was confirmed that the micro crack formation was reduced as compared with the steel type 1. Particularly, when the organic coating layer is formed with an adhesion amount of 500 mg / m < 2 > as in the case of the steel type 4, sufficient diffusion of Mn in the base steel sheet is ensured while effectively preventing oxygen penetration from the atmosphere, It can be seen that micro cracks are very effectively prevented from occurring.

도 2는 상기 강종 1과 4의 단면을 광학 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸 것으로, 강종 1의 경우에는 성형 후 도금층에 형성된 균열을 따라 소지강판으로까지 균열이 전파되어 있고, 그 깊이도 평균 15.5μm 정도에 이르나, 강종 4의 경우에는 도금층에 형성된 균열이 대부분 소지강판 표면에서 멈춰있는 것을 볼 수 있으며, 소지강판까지 전파되더라도 그 깊이가 평균 7.4μm 정도인 것을 확인할 수 있다.
Fig. 2 shows the results of observing the cross sections of the steel types 1 and 4 by an optical microscope. In the case of steel type 1, the cracks propagated to the steel sheet along the cracks formed in the steel plate after molding, In case of steel type 4, most of the cracks formed on the plating layer were found to be stopped on the surface of the base steel sheet. Even if it propagated to the base steel sheet, the depth was found to be about 7.4 μm on average.

또한, 상기 강종 1 내지 4의 성형 후 도금층 최표층부에 형성된 산화물층으로부터 소지강판 방향으로 5μm 깊이 내에 존재하는 Mn의 함량을 GDS로 측정한 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이 강종 1의 경우에는 산화물층에 비해 내부에 Mn의 함량이 높은 것에 반하여, 강종 2 내지 4는 산화물층에서 Mn 함량이 높은 것을 확인할 수 있다.
As a result of measuring the content of Mn existing in a depth of 5 mu from the oxide layer formed on the outermost surface layer portion of the steel plates 1 to 4 in the direction of the base steel sheet by GDS, as shown in Fig. 3, It can be confirmed that the Mn content in the oxide layer is high in the steel types 2 to 4.

상기의 결과에 따른다면, 강종 5 내지 8의 경우에서도 유기피막층을 미형성한 강종에 비해 유기피막층을 형성한 강종에서 마이크로 크랙의 깊이가 감소될 것이고, 또한 유기피막층을 형성하는 경우에서는 부착량이 클수록 마이크로 크랙의 깊이가 감소될 것이다.According to the above results, even in the case of the steel types 5 to 8, the depth of micro cracks will be reduced in the steel type in which the organic film layer is formed as compared with the steel type in which the organic film layer is not formed. In the case of forming the organic film layer, The depth of micro cracks will be reduced.

하지만, 실제로 표 1의 결과를 살펴보면, 강종 5 내지 8은 상기의 결과 추론을 만족하지 않는 것을 확인할 수 있다. 즉, 500mg/m2의 부착량으로 유기피막층을 형성하더라도(강종 8) 성형 후 형성된 마이크로 크랙의 깊이가 유기피막층을 형성하지 않은 경우(강종 5)와 유사한 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는, 가열공정에서 가열조건 및 유기피막층 형성을 위한 유기피막조성물 도포량에 따라 도금층 표층부에 형성되는 산화물층의 Mn 함량이 조절되고, 이때 최적의 Mn 함량이 도출될 경우 마이크로 크랙 발생 억제 효과가 탁월하다는 것을 예상할 수 있다.
However, if the results of Table 1 are actually taken into consideration, it can be confirmed that the steel species 5 to 8 do not satisfy the above result inference. That is, even if the organic coating layer is formed at an adhesion amount of 500 mg / m 2 (steel type 8), it can be confirmed that the depth of micro cracks formed after molding is similar to the case where the organic coating layer is not formed (steel type 5). These results indicate that when the Mn content of the oxide layer formed in the surface layer of the plating layer is controlled in accordance with the heating conditions and the amount of the organic coating composition applied for forming the organic coating layer in the heating process, It can be expected that it is excellent.

이를 확인하기 위해, 각 강종들을 성형한 후 도금층 표층부에 형성된 산화물층 내의 최대 Mn 함량과 발생된 마이크로 크랙의 평균 깊이의 관계를 관찰해본 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, 가열공정 조건이 900℃, 6분일 경우에는 유기피막조성물의 도포량을 증가시킬수록 마이크로 크랙 발생이 저감되었으나, 930℃에서 6분간 가열을 실시하는 경우에는 상대적으로 적은 양의 유기피막조성물로도 마이크로 크랙 발생 저감 효과가 우수하게 나타났다. 이러한 결과에 따라, 단순히 표면에 유기피막층을 형성함으로써 도금층 표층부에의 Mn 함량을 최대로 하는 것 보다는 마이크로 크랙을 저감시키는데 필요한 산화물층의 적정 Mn 함량이 필요하다는 것을 의미한다. As a result of observing the relationship between the maximum Mn content in the oxide layer formed in the surface layer portion of the plating layer and the average depth of generated microcracks after forming each steel sheet, In the case of 6 minutes, microcracking was reduced as the amount of the organic coating composition was increased. However, when the organic coating composition was heated at 930 ° C for 6 minutes, the effect of reducing the microcracking was excellent even with a relatively small amount of the organic coating composition . According to these results, it is required that the optimum Mn content of the oxide layer necessary for reducing microcracks is required, rather than simply maximizing the Mn content in the surface layer portion of the plating layer by forming the organic coating layer on the surface.

즉, 도 4에서 보여지는 바와 같이, 산화물층 내의 Mn 함량이 4.5~9.5 중량%일 경우, 마이크로 크랙 저감 효과가 두드러지는 것을 확인할 수 있다. That is, as shown in FIG. 4, when the Mn content in the oxide layer is 4.5 to 9.5 wt%, it can be confirmed that the effect of microcrack reduction is remarkable.

Claims (7)

소지강판;
상기 소지강판 상에 형성된 도금층;
상기 도금층 상에 형성된 유기피막층; 및
상기 유기피막층 상에 형성된 산화물층을 포함하고,
상기 산화물층은 평균 두께가 0.1~20μm이고, 상기 산화물층은 MnO, MnO2, Mn2SiO4 및 MnSiO3 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 Mn계 산화물을 포함하고, 상기 Mn계 산화물 내의 Mn 함량이 4.5~9.5 중량%인 것을 특징으로 하는 열간 프레스 성형품.
Base steel sheet;
A plating layer formed on the base steel sheet;
An organic coating layer formed on the plating layer; And
And an oxide layer formed on the organic coating layer,
Wherein the oxide layer is 0.1 ~ 20μm average thickness of the oxide layer is MnO, MnO 2, Mn 2 SiO 4 and MnSiO includes a Mn-based oxide composed of one or two or more of 3 and, Mn in the Mn-based oxide And the content is 4.5 to 9.5% by weight.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 도금층은 용융아연 도금층, 용융아연합금 도금층, 용융알루미늄 도금층 또는 용융알루미늄합금 도금층인 열간 프레스 성형품.
The method according to claim 1,
Wherein the plating layer is a hot-dip molded product of a hot-dip galvanized layer, a hot-dip galvanized layer, a hot-dip aluminum layer or a hot-rolled aluminum alloy layer.
제 1항에 있어서,
상기 도금층은 30g/m2 내지 150g/m2의 도금량으로 형성되는 열간 프레스 성형품.
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 .
제 1항에 있어서,
상기 유기피막층은 Mn, Ni, B 및 Mo로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속 이온과, PTFE(Polytetrafluoroethylene) 및 PVA(Polyvinyl alcoho) 중 1종 이상의 바인더를 포함하는 유기피막조성물을 500~5500mg/m2 도포량으로 도포하여 형성하는 열간 프레스 성형품.
The method according to claim 1,
Wherein the organic coating layer comprises an organic coating composition comprising one or more metal ions selected from the group consisting of Mn, Ni, B and Mo, and at least one binder selected from the group consisting of PTFE (Polytetrafluoroethylene) and PVA (Polyvinyl alcoho) A hot press molded product formed by coating at a coverage of 5500 mg / m 2 .
소지강판 상에 도금층이 형성된 도금 강재를 준비하는 단계;
상기 도금 강재의 도금층 상부에 유기피막층을 형성하는 단계;
상기 도금 강재를 가열로에서 가열하여 상기 유기피막층 상에 산화물층을 형성하는 단계; 및
상기 가열된 도금 강재를 열간 프레스 성형 및 냉각하는 단계를 포함하고,
상기 산화물층은 MnO, MnO2, Mn2SiO4 및 MnSiO3 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 Mn계 산화물을 포함하고, 상기 Mn계 산화물 내의 Mn 함량이 4.5~9.5 중량%인 열간 프레스 성형품 제조방법.
Preparing a plated steel material having a plated layer formed on a base steel sheet;
Forming an organic coating layer on the plating layer of the plated steel material;
Heating the plated steel material in a heating furnace to form an oxide layer on the organic coating layer; And
And hot-pressing and cooling the heated plated steel material,
The oxide layer is a hot press molded product prepared MnO, MnO 2, Mn 2 SiO 4 and MnSiO includes a Mn-based oxide composed of one or two or more of 3, and the Mn content in the Mn-based oxide 4.5 ~ 9.5 wt% Way.
제 6항에 있어서,
상기 가열하는 단계는 가열로 내 전체 유지시간과 상기 도금 강재의 표면온도가 880~950℃에 도달하였을 때 유지시간이 각각 4~15분 및 10분 이하인 열간 프레스 성형품 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the heating step includes a total holding time in the heating furnace and a holding time when the surface temperature of the plated steel reaches 880 to 950 占 폚 is 4 to 15 minutes and 10 minutes or less, respectively.
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