KR101543876B1

KR101543876B1 - 도금 밀착성이 우수한 고강도 Zn-Al-Mg 합금용융아연도금강판 제조방법

Info

Publication number: KR101543876B1
Application number: KR1020130151751A
Authority: KR
Inventors: 김태철; 김상헌; 김수영; 오민석; 유봉환
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2015-08-11
Also published as: KR20150066339A

Abstract

본 발명은 소둔 열처리 후에 표면상에 형성되는 Si, Mn계 산화물을 제거함으로써 미도금이 없고 도금 밀착성이 우수한 고강도 Zn-Al-Mg 합금용융아연도금강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, C 0.05~0.3중량%, Si 0.5~2.0중량% 및 Mn 0.5~3.0중량%를 함유하는 냉연강판을 700℃~900℃로 1차 열처리한 후 냉각하는 소둔 열처리 단계, 상기 열처리된 냉연 강판 표면에 숏 볼을 분사하여 강판 표면의 산화물을 제거하는 숏 블라스팅 단계 및 상기 산화물이 제거된 냉연 강판을 420~550℃로 2차 열처리하여 Zn-Al-Mg 용융아연도금욕에 침지하여 도금을 수행하는 용융도금단계를 포함하는 Zn-Al-Mg 용융아연도금강판 제조방법 및 C 0.05~0.3중량%, Si 0.5~2.0중량% 및 Mn 0.5~3.0중량%를 함유하는 강판; 및 상기 강판 표면에 Zn-Al-Mg 용융아연도금층을 포함하며, 상기 강판 표면에 0.5-3.0㎛의 평균 표면조도를 갖는 Zn-Al-Mg 용융아연도금강판을 제공한다.

Description

도금 밀착성이 우수한 고강도 Zn-Al-Mg 합금용융아연도금강판 제조방법{Manufacturing Method of High Strength Zn-Al-Mg Hot-dip Galvanized Steel Sheet Having Excellent Zn Adhesion Property}

본 발명은 도금 밀착성이 우수한 고강도 아연-알루미늄-마그네슘 합금 냉연용융아연도금강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

아연 매장량의 감소 추세로 인해, 전세계적으로 아연 부착량이 적으면서도 아연계 도금으로부터 얻을 수 있는 고유의 우수한 부식 방지 특성을 나타내는 도금층을 갖는 아연-알루미늄-마그네슘 합금도금강판이 크게 각광을 받고 있다. 나아가, 이러한 아연-알루미늄-마그네슘 합금 도금강판을 자동차용으로 사용하는 것을 고려하고, 이에 대한 연구가 진행 중에 있다.

한편, 자동차의 연비규제에 대한 해결방안의 하나로서, 강판의 고강도화를 통해 자동차 차체를 경량화하고자 하는 노력들이 많이 이루어지고 있다. 이러한 고강도강의 제조방법 중 하나로서 변태 유기 소성(Transformation Induced Plasticity, 이하 간단히 'TRIP'이라 약칭함)에 의해 고강도 및 고연성을 확보하는 방법이 있다. 이러한 TRIP강으로는, 기본적인 합금원소로 0.05~0.3중량%의 C와 0.5~2.0중량%의 Si 및 0.5~3.0중량% 정도의 Mn을 강 중에 첨가하여 냉간 압연하고, 이상역에서 열처리를 한 후, 약 400℃ 전후의 온도에서 베이나이트 변태를 시켜 미세 균질하게 분산된 잔류 오스테나이트가 강 중에 함유되도록 함으로써 상온에서 가공 시 마르텐사이트 변태를 유도하여 고강도 및 고연성을 확보하는 방법이다.

이와 같이 TRIP 고강도강에는 강성분으로서 Si 및 Mn을 1-2중량% 함유하게 되는데, 이들 Si 및 Mn은 소둔시 산화물 생성의 핵으로 작용하여 강 표면에 Si, Mn 산화물 피막을 형성하며, 표층에 다량 분포하게 됨으로써 용융아연과의 젖음성(Wettability)을 악화시키는 난도금성 성분으로 알려져 있다. 그 결과 도금 부착성 확보가 어려워 미도금(Bare spot)들이 발생하게 된다. 또한, 계면 억제층(Inhibition layer), 즉, Fe-Al 금속간 화합물인 Fe₂Al₅, FeAl₃가 도금 층과 소지 층의 계면에 균일하게 형성되지 못하여 도금 밀착성이 열화되며, 이로 인해 가공 시 도금박리가 나타나게 되며, 가공성 확보가 어렵게 된다.

이러한 Zn계 용융아연 도금성을 해결하기 위하여 종래 여러 가지 기술들이 제안되어 왔다.

예를 들어, 일본 특허공개공보 제2000-239788호는, 강 중에 Ni 또는 Zr을 첨가하여 Si계 산화물의 생성을 억제하고, SiO₂, Mn₂SiO₄, MnSiO₃의 표면 농화층을 감소시켜 도금성을 개선하는 방법을 제시하고 있다. 그러나 위의 방법은 고가의 Ni, Zr 등을 강 중에 첨가함으로 인해 제조원가를 상승시킨다는 문제점을 가지고 있다.

다른 방법으로서, 일본 특허공개공보 제2001-279409호는 고장력 강판의 표면에 전기도금에 의해 50-1000nm의 산화철 피막을 선도금으로 형성하여 Si, Mn의 농화를 억제함으로써 도금성을 개선하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 위 특허문헌에 개시된 기술은 선도금을 위한 전기도금 설비를 추가적으로 설치해야 할 필요가 있으며, 전기 도금에 의해 형성된 Fe, Ni 등의 산화 피막 두께가 얇거나 균일하지 않은 경우에는 Si, Mn계의 산화물이 표층으로 올라와 용융 도금성을 개선하지 못하게 되는 단점이 있다.

또 다른 방법으로 일본 특허공개공보 제2007-308261호에는 산화-환원법을 이용하여 산화 분위기에서 열처리를 행하여 Fe의 산화물을 형성한 후, 환원 분위기에서 환원함으로써 Si, Mn 산화물의 표층 분포를 억제하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 위 특허문헌에 개시된 기술은 산화 열처리에 의해 형성된 Fe 산화물의 두께가 얇게 형성되면 환원 공정 중 Si, Mn이 Fe 산화물층을 뚫고 표층으로 확산되어 Si, Mn계 산화물을 형성하게 되고, 또, FeO 산화물층의 두께가 두꺼울 경우에는 환원 과정에서 FeO 산화물이 모두 환원되지 못해 오히려 용융 도금성을 악화시키는 문제가 있다. 또한, Fe 산화물층과 소지층 계면 상에 Si, Mn계 산화물이 띠 형태로 형성되어 가공 시 계면 부위에서 도금박리가 일어날 우려가 있다. 따라서, 산화 분위기에서 생성되는 FeO층의 두께를 엄격하게 조절할 것이 요구된다.

상기와 같이 종래 도금 밀착성이 우수한 고강도 Zn-Al-Mg 합금용융아연도금강판의 제조를 위한 다양한 방법들이 개발되었으나, 이들 선행문헌들에 개시된 기술들은 모두 소둔 공정상에서 Si, Mn계 산화물의 표층 확산을 방지하고자 하는 간접적인 방법으로서, 근본적으로 Si 및 Mn 산화물을 제거하는 방법이 아니다.

또 다른 방법으로 일본 특허공개공보 제2003-056901호에는 소둔후 화학적인 산세를 한 후 도금하는 방법으로 Si, Mn 산화물을 염산 또는 황산을 사용하여 산화스케일을 제거한 후 도금하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이러한 경우 강산인 염산 혹은 황산을 사용함으로 설비 부식 및 산 회수의 어려움 등의 제반 문제들이 있다.

소둔 열처리 후에 표면상에 형성되는 Si, Mn계 산화물층은 용융아연도금의 젖음성(wettability)이 열악하여 용융아연도금 후 미도금 및 도금 밀착성 열화를 나타내는 근본적 원인이다.

따라서, 본 발명은 소둔 열처리 후에 표면상에 형성되는 Si, Mn계 산화물을 제거함으로써 미도금이 없고 도금 밀착성이 우수한 고강도 Zn-Al-Mg 합금용융아연도금강판 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 소둔 열처리 후에 표면상에 형성되는 Si, Mn계 산화물을 제거함으로써 미도금이 없고 도금 밀착성이 우수한 고강도 Zn-Al-Mg 합금용융아연도금강판 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 구현예에 따르면, C 0.05~0.3중량%, Si 0.5~2.0중량% 및 Mn 0.5~3.0중량%를 함유하는 냉연강판을 700℃~900℃로 1차 열처리한 후 냉각하는 소둔 열처리 단계, 상기 열처리된 냉연 강판 표면에 숏 볼을 분사하여 강판 표면의 산화물을 제거하는 숏 블라스팅 단계 및 상기 산화물이 제거된 냉연 강판을 420~550℃로 2차 가열하여 Zn-Al-Mg 용융아연도금욕에 침지하여 도금을 수행하는 용융도금단계를 포함하는 Zn-Al-Mg 용융아연도금강판 제조방법을 제공한다.

상기 숏 블라스팅 단계는 산화물이 제거된 강판 표면의 평균 표면조도가 0.5-3.0㎛의 범위가 되도록 수행하는 것이 바람직하며, 또, 상기 숏 블라스팅 단계는 지름 0.3~0.8mm의 숏볼을 40-78m/sec의 속도로 분사함으로써 수행할 수 있다.

상기 Zn-Al-Mg 용융아연도금욕은 Al 1-15중량% 및 Mg 1-4중량%를 포함하고, 나머지는 아연 및 불가피한 불순물을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 Zn-Al-Mg 용융아연도금욕은 430-500℃의 온도를 갖는 것일 수 있다.

한편, 본 발명은 미도금이 없고 도금 밀착성이 우수한 고강도 Zn-Al-Mg 합금용융아연도금강판에 관한 것으로서, 본 발명의 일 구현예에 따르면, C 0.05~0.3중량%, Si 0.5~2.0중량% 및 Mn 0.5~3.0중량%를 함유하는 강판; 및 상기 강판 표면에 Zn-Al-Mg 용융아연도금층을 포함하며, 상기 강판 표면에 0.5-3.0㎛의 평균 표면조도를 갖는 Zn-Al-Mg 용융아연도금강판을 제공한다.

상기 용융아연도금층은 Al 1-15중량% 및 Mg 1-4중량%를 포함하고, 나머지는 아연 및 불가피한 불순물을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법에 의해 Si 및 Mn 산화물을 제거함으로써 용융아연도금의 양호한 젖음성을 확보할 수 있으며, 이로 인해 미도금 발생을 억제할 수 있다. 또한, 강판의 평균 표면조도를 조절함으로써 젖음성을 개선하여 강판 표면에 대한 도금 밀착성을 향상시킬 수 있다.

나아가, 이에 의해 우수한 도금밀착성을 갖는 고품질의 고강도 변태유기 소성 Zn-Al-Mg 합금용융아연도금강판을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 고강도 Zn-Al-Mg 용융아연도금강판 제조 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 도금 밀착성이 우수한 고강도 Zn-Al-Mg 합금용융아연도금강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 소둔 열처리 공정 중 강재 표면에 농화되는 Si, Mn계 표면 산화물을 제거함으로써 미도금 및 도금 밀착성 열화를 초래하는 Si, Mn계 소둔 산화물의 생성 원인을 근본적으로 차단하여 미도금이 없고 도금밀착성이 우수한 고강도 Zn-Al-Mg계 용융아연도금강판을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 Si 및 Mn을 포함하는 냉연강판으로서, 소둔 열처리 공정 중에 Si 및 Mn에 의해 강판 표면에 산화막이 형성되어 용융아연도금의 도금 밀착성을 저하시키는 강판이라면 본 발명을 적용할 수 있다. 상기 강판의 조성에 대하여는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, C 0.05~0.3중량%, Si 0.5~2.0중량%, Mn 0.5~3.0중량%를 포함하며, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 냉연강판에 보다 적합하게 적용될 수 있다. 용용 도금용 강판의 성분 조성을 상기와 같이 한정한 이유를 이하에서 보다 상세히 설명한다.

C: 0.05~0.3중량%

C는 오스테나이트 안정화 원소이면서 2상 공존온도 영역 및 베이나이트 변태온도 영역에서 페라이트로부터 이동하여 오스테나이트에 농화된다. 그 결과 강판을 상온까지 냉각시켜도 안정화된 오스테나이트가 2~20% 수준으로 잔류할 수 있으며, 이에 의해 변태유기 소성에 의한 성형성을 확보할 수 있다.

이를 위해 상기 강판은 C를 0.05~0.3중량%의 범위로 포함하는 것이 바람직하다. C가 0.05중량% 미만인 경우에는 2% 이상의 잔류 오스테나이트 조직을 확보하기가 곤란하며, 반면 C가 0.3%를 초과하여 첨가되면 용접성이 악화된다.

Si: 0.5~2.0중량%

Si은 세멘타이트에 고용되지 않고 세멘타이트의 석출을 억제시킴에 따라 350~600℃의 온도에서 오스테나이트로부터의 변태를 지연시킨다. 따라서 오스테나이트로 C가 농화되는 것을 촉진시킬 수 있어 오스테나이트의 화학적 안정성을 향상시킬 수 있고, 변태유기 소성을 일으켜 성형성을 좋게 하는 잔류 오스테나이트를 확보할 수 있게 된다.

상기 Si 함량이 0.5중량% 미만인 경우에는 상기와 같은 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 2.0중량%를 초과하여 첨가되면 강의 특성이 브리틀하게 되어 바람직하지 않다. 따라서, Si의 첨가량은 상기 범위로 제한하는 것이 보다 바람직하다.

Mn: 0.5~3.0중량%

Mn은 오스테나이트 형성을 촉진하는 원소이면서 2상 공존 온도영역에서 소둔 후 350~600℃로 냉각하는 과정에서 오스테나이트가 펄라이트로 분해되는 것을 방지하여 상온까지의 냉각과정에서 금속조직에 오스테나이트를 잔류하도록 한다.

따라서, 본 발명에서는 오스테나이트의 잔류 및 펄라이트로의 변태를 억제하기 위하여 0.5중량% 이상 첨가하나, 그 함량이 3.0중량%를 초과하면 밴드조직이 많이 나타나 물성이 저하된다.

그밖에 본 발명 강판은 철 및 불가피한 불순물을 포함한다. 그러나, C, Si 및 Mn 이외에는 특별히 도금성에 영향을 미치지 않으므로, 다른 성분의 함량은 본 발명에서는 특별히 한정하지 않는다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기와 같은 냉연강판을 1차 환원 가열, 숏 블라스팅, 2차 환원가열 및 용융아연도금 단계를 거침으로써 용융아연도금강판을 얻는다. 이와 같은 용융아연도금강판을 제조하는 공정을 도 1에 개략적으로 나타내었는바, 이하, 본 발명의 용융아연도금강판 제조방법을 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에 나타난 바와 같이, 강판 표면에 부착된 윤활유 등을 제 탈지조(1)에서 탈지한 후, 냉연강판을 소둔로(3)에서 소둔한다. 상기 소둔로(3)에서의 소둔 온도는 통상적으로 수행되는 온도범위에서 수행할 수 있는 것으로서, 특별히 한정하지 않으며, 예를 들어, 700~900℃ 사이의 2상역 온도에서 가열하는 것이 바람직하다.

상기 소둔로(3)의 분위기는 특별히 한정하지 않으며 통상적으로 적용되는 환원분위기에서 수행할 수 있다. 상기 환원분위기로는, 예를 들어, H₂ 5~10% 및 N₂ 90~95%를 포함하며, 이슬점은 -20℃~-60℃에서 수행할 수 있다.

일반적으로 상기와 같은 소둔 처리 후에 강판을 공기 혹은 고수소 냉각을 이용하여 430~500℃ 정도로 냉각한 후, 용융아연 도금공정을 수행한다. 상기 소둔 과정에서 강 중에 포함되어 있는 Si 및 Mn이 표층으로 확산되어 SiO₂, Fe₂SiO₄, Mn₂SiO₄, MnSiO₃ 등의 산화물이 강판 표면에 농화된다. 이와 같이, 강판 표면에 Si, Mn계 산화물이 농화되어 산화물층을 형성하게 되면 소둔 후의 용융아연 도금 공정에서 강판 표면에 대한 용융아연의 젖음성이 저하된다. 따라서, Si, Mn계 산화물이 표면에 형성된 상태로 Zn-Al-Mg의 합금용융아연도금을 수행할 경우에는 다량의 미도금(Bare Spot) 발생 및 레인마크(Rain Mark)의 형성으로 인해 강판의 표면 결함을 유발하게 된다.

이에 본 발명은 상기 소둔로(3)에서 소둔 및 냉각 후에 강판 표층에 농화된 Si 및 Mn 산화물을 제거하기 위해, 강판을 숏 블라스팅 챔버(5)에 의해 숏 블라스팅 처리하여 Si, Mn계 산화물을 원천적으로 제거하는 공정을 포함한다.

숏 블라스팅 공정에서는 형상이 평탄한 냉연강대 표면에 숏 볼을 폭 방향으로 균일하게 분사함으로써 강판 표면에 존재하는 대부분의 농화된 Si 및 Mn계 산화물을 제거할 수 있다. 또한, 숏 블라스팅에 의해 강판의 표층에 농화된 Si 및 Mn 산화물층의 균열을 촉진하여 소지강판에 대한 용융도금액의 반응성을 향상시킴으로써 강판에 대한 Zn-Al-Mg 합금도금액의 반응성을 촉진할 수 있어, 용융아연합금도금 공정에서 이와 같은 산화물층으로 인한 미도금 결함발생을 억제할 수 있다.

나아가, 강판 표면에 숏블라스팅 처리를 수행함으로써 강판의 표면조도를 부여할 수 있으며, 이와 같은 표면조도에 의해 도금공정에서의 도금액에 대한 젖음성을 향상시킬 수 있고, 또 도금 밀착성을 향상시킬 수 있다.

이때, 숏 블라스팅 조건으로서는, 강판 표면 상에 형성되는 표면조도에 따라 상이할 수 있으나 0.3~0.8mm 직경을 갖는 숏볼을 사용할 수 있다. 숏볼의 직경이 0.3mm 미만인 경우에는 산화물 제거 효율이 떨어지며, 0.8mm를 초과하는 경우에는 조도가 커질 수 있다. 낮은 표면조도가 요구되는 경우에는 0.3~0.6mm 직경의 숏볼을 사용할 수 있다.

또한, 강판 표면상에 농화된 Si 및 Mn 산화물의 제거 및 표면조도 형성을 위해 숏볼을 40~78m/sec의 속도로 분사하는 것이 바람직하다. 이때, 분사속도가 높으면 충격량이 높아져 산화물의 제거는 용이하나 강판에 형성되는 표면 조도가 높아지며, 분사속도가 낮으면 산화물 제거 효율이 저하되는바, 상기 범위로 조절하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 분사속도는 블라스팅 휠 스피드를 조절함으로써 제어할 수 있으며, 기계적 특성에 따라 상이할 수 있으나, 통상 1200~2100rpm으로 블라스팅 휠 스피드를 제어함으로써 조절할 수 있다.

이때, 숏볼의 분사량은 숏 블라스팅에 의한 강판 표면의 산화물층의 효율적인 제거를 위해 800kg/min 이상으로 제어하는 것이 바람직하다. 그러나, 1300kg/min를 초과하는 경우에는 설비에 부담을 줄 수 있는바, 800-1300kg/min 범위로 분사하는 것이 바람직하다.

이와 같은 숏 블라스팅은 하나의 숏 블라스팅 챔버(5)에 의해 수행할 수 있음은 물론, 냉연강대의 라인 스피드에 따라 복수개, 예를 들어, 2~6개의 숏 블라스팅 챔버(5)를 사용할 수 있다.

상기한 바와 같이, 숏 블라스팅 분사 조건에 따라 강판의 표면조도를 조절할 수 있으며, 숏 볼의 충돌에 의해 강판 표면에 발생된 요철은 소지강판의 Fe와 Zn-Al-Mg 도금층 간의 밀착 강도를 증가시킨다. 이를 위해 숏 블라스팅 후의 냉연강판의 표면 평균조도(Ra)는 0.5~3.0㎛의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 표면 평균조도가 0.5㎛ 미만일 경우는 표면이 너무 평탄하여 용융아연의 젖음성이 좋지 못하고 흘러내리는 현상이 발생하며, 표면 평균조도가 3.0㎛를 초과할 경우에는 강판의 요철이 너무 심하여 용융도금 공정 이후에도 이러한 요철이 표면에 잔존하여 강판의 표면 품질을 저하시킬 수 있으며, 굴곡 가공시 도금층의 박리를 유발하는 등 작업성을 저해할 우려가 있다.

상기와 같은 숏 블라스팅 공정을 통한 Si, Mn계 산화물층을 제거한 후에는 필요에 따라 제2 탈지조(7)에 의해 강판 탈지 과정을 거친 후, 2차 환원 공정을 수행한다. 이때, 상기 환원로(9)는 통상적인 환원 분위기에서 수행할 수 있는 것으로서 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 상기 소둔 공정에서와 같이 질소 90~95%, 수소 5~10%, 이슬점은 -20~-60℃의 환원 분위기에서 수행할 수 있다.

다만, 상기 환원공정은 잔류 오스테나이트를 안정화하며, 냉연강대를 용융아연도금에 적합한 온도로 상승시키기 위한 것으로서, 420~550℃의 온도범위로 강판을 가열하여 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 환원로(9)의 온도는 Si, Mn의 표층확산을 최소화할 수 있는 온도이어야 하기 때문에 강판의 온도는 550℃를 넘지 않는 것이 바람직하다. 또한, 합금용융도금을 수행하기 위해서는 Zn-Al-Mg 용융아연의 용융점과 유사한 온도가 최소한 필요하기 때문에 강판 가열온도는 420℃ 이상인 것이 바람직하다.

상기 용융 아연 합금도금은 430~500℃의 온도범위의 도금욕이 담지된 용융 도금조(11)에 상기 처리된 강판을 침지함으로써 수행할 수 있다. 이때, 상기 도금욕은 특별히 한정하지 않으나, 통상 Zn-Al-Mg 합금 냉연용융아연도금강판의 제조에 사용되는 조성의 도금욕을 적용할 수 있으며, 예를 들어, Al 1 내지 15중량% 및 Mg 1 내지 4중량% 포함하고, 나머지는 아연과 불가피한 불순물을 포함하는 것을 사용할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 방법에 의해 용융 아연 합금 도금욕에 냉연 강판을 입하 직전에 강판의 표층으로부터 Si 및 Mn계 산화물을 최소화할 수 있기 때문에 소지 강판의 Fe와 도금욕의 Zn-Al-Mg 간의 젖음성이 우수하며, 소지강판과 도금층 간의 밀착성이 뛰어난 용융아연도금강판을 제조할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명을 실시 예를 들어 보다 상세히 설명한다. 아래 실시예는 본 발명의 일 구현예에 대한 예시에 불과한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 5 및 비교예 1-5

강 중에 C: 0.09중량%, Si: 1.2중량% 및 Mn 1.7중량%를 함유하는 590MPa급 변태 유기 소성강을 시험소재로 하였다.

탈지 처리된 상기 변태유기 소성 강판을 H₂ 5% 및 N₂ 95%의 환원분위기 및 이슬점 온도 -60℃로 유지된 800℃의 환원로에 넣고 30초간 유지하여 소둔처리한 후, 20℃/초의 냉각속도로 25℃로 냉각하였다. 이에 의해 소둔처리된 강판 표면을 관찰하였는바, Si 및 Mn이 강판 표층부에 농화되어 형성된 0.5㎛의 산화물층의 존재를 확인하였다.

상기 소둔처리된 강판 표면에 숏 블라스팅 처리를 수행하였다. 이때, 숏 볼의 크기 및 종류, 블레이드 휠의 속도를 표 1에 나타낸 바와 같이 조건을 변경하여 숏 블라스팅 처리를 수행하였다.

숏 블라스팅 처리된 강판의 표면에 Si 및 Mn 산화물층의 존재 여부를 관찰하고, 평균 표면조도(Ra)를 측정하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 평균 표면조도(Ra)는 3차원 표면 형상기 측정 부위 3.5mm x 4.7mm를 측정하여 평균표면조도를 구하였다.

상기 숏 블라스팅 처리를 행한 강판을 수세 처리한 후, H₂ 5% 및 N₂ 95%의 환원분위기 및 이슬점 온도 -60℃로 유지된 400℃의 환원로에 넣고 30초간 유지하여 환원 처리하였다.

상기 환원 처리된 강판을 Al 2.5중량%, Mg 함유량은 3중량% 및 잔부 아연 및 기타 불가피 불순물을 포함하는 450℃의 용융도금욕에 인입하여 용융도금을 수행하였다. 이때, 강판의 인입온도는 440℃이었으며, 건조 후 도금 부착량이 편면 60g/㎡이 되도록 도금하여 Zn-Al-Mg의 용융아연합금도금강판을 제조하였다.

비교예 6

숏 블라스팅 처리를 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 Zn-Al-Mg 용융아연도금강판을 제조하였다.

[평가]

이에 의해 얻어진 도금강판의 도금 품질을 다음과 같이 관찰 평가하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[도금 품질]

표면 외관을 육안으로 관찰하여, 미도금 발생량에 따라 도금 품질을 평가하였다. 평가 기준은 다음과 같이 수행하였다.

1: 미도금 발생 면적 0%

2: 미도금 발생 면적 0.1% 미만이고, 미도금 크기 0.1mm 이하

3: 미도금 발생 면적 0.1-0.3% 미만, 미도금 크기 0.5mm 이하

4: 미도금 발생 면적 0.3-0.5% 미만, 미도금 크기 1mm 이하

5: 미도금 발생 면적 0.5% 이상, 미도금 크기 1mm 초과

[도금밀착성]

Zn-Al-Mg 합금 도금된 각 시험편을 180°로 벤딩하였을 때 도금층의 박리여부에 따라 도금 밀착성을 관찰하였다.

구별	숏볼 크기 (㎛)	블라스팅 휠 회전속도 (rpm)	숏볼 분사속도 (m/sec)	숏볼 분사량 (kg/min)	산화물층 유무	평균 표면조도 Ra(㎛)	도금 품질	도금 밀착성
비교예 1	100	900	28	900	유	0.3	3	박리
비교예 2	200	900	28	500	유	0.4	2	박리
발명예 1	300	1200	40	1200	무	0.8	1	미박리
발명예 2	300	1300	44	1200	무	1.1	1	미박리
발명예 3	500	1500	52	1300	무	1.4	1	미박리
발명예 4	500	1600	57	1300	무	1.5	1	미박리
비교예 3	800	900	28	900	유	0.7	3	박리
발명예 5	800	1600	57	1300	무	2.5	1	미박리
비교예 4	1000	2000	73	1300	무	3.1	1	박리
비교예 5	1000	2300	86	1300	무	3.7	1	박리
비교예 6	-	-	-	-	유	0.3	5	박리

상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 1차 소둔 후 숏 블라스팅시의 숏 볼을 0.3~0.8mm로 하고, 숏 볼의 분사속도를 40-78m/sec(숏 블라스팅 휠 회전 속도 1200~2100rpm)로 제어하여 처리한 발명예 1 내지 5는 강판 표면에 농화된 Si, Mn계 산화물을 효과적으로 제거되었는바, 이로 인해 미도금 및 도금박리 특성이 없는 우수한 품질의 Zn-Al-Mg 합금 도금 강판을 제조할 수 있었다.

그러나 비교예 1 내지 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 숏 볼의 크기 및 숏 블라스팅 휠의 회전 속도가 상기의 조건에서 벗어나면 미도금 혹은 도금박리 현상이 관찰되었다. 숏 블라스팅을 처리하지 않은 도금강판의 경우 Si, Mn 소둔 산화물이 강판 표면에 존재하여 도금 젖음성이 확보되지 않았다.

1: 제1 탈지조 3: 소둔로
5: 숏 블라스팅 7: 제2 탈지조
9: 환원로 11: 용융 도금조
13: 가스 와이핑

Claims

C 0.05~0.3중량%, Si 0.5~2.0중량% 및 Mn 0.5~3.0중량%를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피 불순물을 포함하는 냉연강판을 700℃~900℃로 1차 열처리한 후 냉각하는 소둔 열처리 단계;
상기 열처리된 냉연 강판 표면에 지름 0.3-0.8mm의 숏 볼을 40-57m/s의 분사속도로 800 내지 1300kg/min의 분사량으로 분사하여 강판 표면의 산화물을 제거하는 숏 블라스팅 단계; 및
상기 산화물이 제거된 냉연 강판을 420~550℃로 2차 열처리하여 Al 1-15중량% 및 Mg 1-4중량%를 포함하고, 나머지는 아연 및 불가피한 불순물을 포함하는 Zn-Al-Mg 용융아연도금욕에 침지하여 도금을 수행하는 용융도금단계
를 포함하는 Zn-Al-Mg 용융아연도금강판 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 숏 블라스팅 단계는 산화물이 제거된 강판 표면의 평균 표면조도가 0.5-3.0㎛의 범위가 되도록 수행하는 것인 Zn-Al-Mg 용융아연도금강판 제조방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 Zn-Al-Mg 용융아연도금욕은 430-500℃의 온도를 갖는 것인 Zn-Al-Mg 용융아연도금강판 제조방법.
삭제
삭제