KR101568496B1 - 열간 프레스 성형용 아연도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소지 강판의 적어도 일 면에 형성된 도금층; 및 상기 도금층 상에 형성된 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은, 600℃ 내지 950℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 아연(Zn)의 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 금속 산화물을 1종 이상 포함하는 것인 열간 프레스 성형용 아연도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

열간 프레스 성형용 아연도금강판 및 그 제조방법{GALVANIZED STEEL FOR HOT PRESS FORMING AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 열간 프레스용 아연도금강판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
열간 프레스 성형(Hot Press Forming, HPF) 기술은 형상이 복잡한 고강도 부재를 제조하는 방법으로, 자동차용 부품 등의 제조에 많이 이용되고 있다. 상기 열간 프레스 성형 기술은 열간 소입성이 큰 강재를 오스테나이트 변태점 이상의 온도로 가열하여, 성형 가공함으로서 복잡한 형상의 제조가 가능하고, 동시에 1300MPa 급 이상의 강도를 확보할 수 있다.
통상적으로, HPF 기술은 900℃ 전후의 온도로 강재를 가열한 후, 금형(mold)에서 프레스 성형하는 기술로서, 성형 및 소입 열처리가 동시에 이루어진다. 또한, HPF 기술에는 소입 강도가 높은 성분을 갖는 강재가 사용되며, 상기 강재는 탄소(C) 및 망간(Mn) 등의 함량이 높은 특징을 갖는다.
따라서, 상기 강재에 HPF 기술을 적용할 때, 고온 가열 공정으로부터 강재 표면의 보호 및 내식성의 향상을 위해 용융도금 또는 용융합금도금을 적용할 수 있다. 이때에는 알루미늄계, 아연계 합금을 이용한 도금이 많이 이용되고 있다. 이렇게 도금이 적용된 열간 프레스 성형품은 고강도 특성을 가지며, 복잡한 형상으로의 성형이 가능하고, 고 내식성을 갖는 특성이 있으므로, 자동차용 부품으로 각광받고 있다.
그러나, 도금, 특히 아연 도금층을 갖는 도금 강재를 열간 프레스 성형하는 경우, 가공도가 심하고 표면마찰이 심한 가공 부위에서는 표면 응력에 의해 미세한 균열이 발생하는 문제가 있다. 이를 미소 크랙(micro-crack)이라 한다. 이러한 미소 크랙은 도금층내 액상이 존재할 때 성형하는 경우에 발생하는 액체취성크랙(LME crack)과는 달리, 성형시 도금층내 액상의 존재와는 무관하게 발생하는 것으로 알려져 있으며, 도금 표층에서 발생한 크랙은 성형시 마찰에 의한 변형으로 소지 강판의 내부까지 전파되며, 여러 가지 조건에 따라 수㎛에서 수십㎛ 정도의 크기로 나타난다.
이와 같이 소지철의 내부까지 전파된 미소 크랙은 열간 프레스 성형품의 피로 특성 및 내구성을 저해할 소지가 있으므로 이러한 균열 발생을 최소화할 필요가 있다. 이와 관련하여, 도금 강재의 미소 크랙에 대한 선행기술로 특허문헌 1이 공개된 바 있다. 그러나, 특허문헌 1은 액상 아연에 의한 액체금속취성(Liquid metal embrittlement)에 관한 것으로서, 응력에 의한 균열발생과는 관련이 없다. 즉, 현재까지 아연 도금 강재를 이용하여 다이렉트(Direct) 공법으로 열간 프레스 성형을 행하는 경우에, 상기 미소 크랙은 피할 수 없는 것으로 인식되어 있다.
따라서, 아연도금 강재를 이용하여 열간 프레스 성형을 실시하는 경우 미소 크랙 제어가 용이한 아연도금강판의 개발이 시급하다.
한국 공개특허 제2013-0019523호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 높은 온도, 산화성 분위기 및 높은 압력 등의 가혹한 조건이 요구되는 열간 프레스 성형시에도 미소 크랙이 소지 강판에까지 전파되는 것을 억제하여, 내구성을 개선할 수 있는 열간 프레스 성형용 아연도금강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
일 측면에서, 본 발명은, 소지 강판의 적어도 일 면에 형성된 도금층; 및 상기 도금층 상에 형성된 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은, 600℃ 내지 950℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 아연(Zn)의 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 금속 산화물을 1종 이상 포함하는 것인 열간 프레스 성형용 아연도금강판을 제공하고자 한다.
이때, 상기 금속 산화물을 포함하는 코팅층의 부착량은 50㎎/㎡ 내지 7500 ㎎/㎡ 일 수 있고, 상기 도금층의 부착량은 30g/㎡ 내지 150g/㎡ 일 수 있다.
또한, 금속 산화물은 Fe2O3, Cu2O, CoO, NiO 및 FeO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은, 소지 강판의 적어도 일 면에 도금층을 형성하는 단계; 및 상기 도금층 상에 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 코팅층은, 상기 코팅층은, 600℃ 내지 950℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 아연(Zn)의 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 금속 산화물을 1종 이상 포함하는 것인 열간 프레스 성형용 아연도금강판의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에 따른 열간 프레스 성형용 아연도금강판의 제조방법은, 상기 코팅층을 형성하는 단계 후에 상기 코팅층이 형성된 강판을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 건조하는 단계는 50℃ 내지 300℃에서 3초 내지 10초간 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 열간 프레스 성형용 아연도금강판은, 도금층 표면에 600℃ 내지 950℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 아연(Zn)의 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 금속 산화물 1종 이상 포함하는 코팅층을 형성시킴으로써, 도금층의 결정립을 보다 미세하게 발달시켜 열간 프레스 성형을 실시하더라도, 소지 강판의 표층에 미소 크랙이 발생하는 것을 현저히 저감시킬 수 있다.
또한, 이를 통해, 미소 크랙의 발생이 현저히 감소된 열간 프레스 성형용 아연도금강판을 상업적으로 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 미소 크랙 평가에 사용된 부품 단면 형상 및 미소 크랙 관찰 부위를 나타낸 것이다.
도 2 (a)는 비교예 1의 소지 강판 및 도금층의 측면 단면 형상을 나타낸 것이다.
도 2 (b)는 실시예 2의 소지 강판 및 도금층의 측면 단면 형상을 나타낸 것이다.
도 2 (c)는 실시예 3의 소지 강판 및 도금층의 측면 단면 형상을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명은 도금 강재, 특히 아연도금 강재를 이용하여 열간 프레스 성형 공정을 수행하는 경우에도, 성형 가공시 응력 집중과 표면 마찰로 인해 발생하는 미소 크랙(micro-crack)이 소지 강판에까지 전파되는 문제를 효과적으로 개선할 수 있는 아연도금강판을 제공하기 위한 방안을 제시한다.
이때, 상기 미소 크랙은 도금 강재를 이용하여 열간 프레스 성형을 수행하는 경우 성형 및 마찰에 의해 발생하는 응력에 의해 국부적인 소성변형의 집중으로 발생하는 것으로 현재까지 이해되고 있으며, 특히나 도금층과 소지 강판의 결합력이 우수한 아연도금강판의 경우, 도금층과 소지 강판의 계면을 지나 소지 강판에까지 전파되어, 부품의 내구성을 저하시키는 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 열간 프레스 성형시 국부적인 소성 변형량을 감소시키는 방안으로, 도금층 내에 균열을 많이 발생시켜, 한 곳으로 응력이 집중되는 것을 완화시킴으로써, 소지 강판에까지 미소 크랙이 전파되는 것을 방지할 수 있음을 인지하게 되었다. 이에 본 발명자들은 열간 프레스 성형 공정에서 도금층 내 균열 수를 늘리기 위해, 도금층 표면에 600℃ 내지 950℃의 온도 범위에서 산화 반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 아연의 그것 보다 큰 금속 산화물을 포함하는 코팅층을 형성함으로써, 양 방향 확산과 함께 합금화 반응이 일어나도록 하는 경우, 상기와 같은 목적을 달성할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
보다 구체적으로는, 종래의 아연도금강판을 이용하여 열간 프레스 성형을 실시하는 경우, 가열 중 소지 강판의 철(Fe) 성분만이 도금층으로 확산되어 합금화 반응이 일어난다. 그러나, 본 발명과 같이 특정 금속 산화물을 포함하는 코팅층이 형성된 아연도금강판을 이용하여 열간 프레스 성형을 실시하면, 가열 중 상기와 같은 소지 강판의 철(Fe) 성분의 확산과 함께 코팅층으로부터 환원된 금속의 확산이 동시에 이루어지고 이들의 합금화 반응을 통해 도금층의 결정립을 보다 미세화시킬 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 열간 프레스 성형용 아연도금강판은 소지 강판의 적어도 일 면에 형성된 도금층; 및 상기 도금층 상에 형성된 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은, 600℃ 내지 950℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 아연(Zn)의 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 금속 산화물을 1종 이상 포함할 수 있다.
이때, 상기 소지 강판은 아연도금이 가능한 강재라면 특별히 한정되는 것은 아니나, 본 발명은 열간 프레스 성형을 목적으로 하므로, 성형 후에도 고강도를 유지할 수 있고, 성형조건에 따른 물성 안정성을 확보할 수 있는 강재인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 예를 들면, 본 발명에 따른 소지 강판은 중량%로, 탄소(C) 0.15% 내지 0.3%, 실리콘(Si) 0.1% 내지 0.4%, 망간(Mn) 0.9% 내지 2%, 인(P) 0.001% 내지 0.1%, 황(S) 0% 초과 0.01% 이하, 알루미늄(Al) 0.03% 내지 0.1%, 보론(B) 0.001% 내지 0.005%, 티타늄(Ti) 0.01% 내지 0.1%, 질소(N) 0.001% 내지 0.01%, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것일 수 있다.
다음으로, 상기 소지 강판의 적어도 일 면에 형성되는 도금층은, 알루미늄계 도금층 또는 아연계 도금층 등 어느 경우도 무방하지만, 전술한 바와 같이, 아연계 도금층의 경우 소지 강판과의 결합력이 우수하여, 본 발명에서 얻어지는 효과가 크다.
한편, 본 발명에서, 상기 도금층의 도금 부착량은 예를 들면, 30g/㎡ 내지 150g/㎡ 일 수 있다. 특히, 열간 프레스 성형 후에도 내식성을 확보하기 위해서는 도금층의 도금 부착량이 30g/㎡ 이상인 것이 바람직하다. 다만, 도금층의 도금 부착량이 150g/㎡ 를 초과하는 경우에는 합금화를 위한 가열시간이 길어지고, 불균일한 합금화에 의해 액상취화현상(Liquid metal embrittlement, LME)이 발생할 수 있으므로, 바람직하지 않다.
또한, 본 발명에 따른 열간 프레스 성형용 아연도금강판은 도금층 상에 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 코팅층은 600℃ 내지 950℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 아연(Zn)의 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 것으로 1종 이상의 금속 산화물을 포함할 수 있다.
상기와 같이 금속 산화물을 포함하는 코팅층이 형성된 아연도금강판을 이용하여 열간 프레스 성형을 실시하면, 가열시 코팅층에 포함된 금속 산화물이 도금층에 포함된 아연(Zn)에 의해 환원되어 도금층 내로 확산된다. 이때, 소지 강판으로부터 확산된 철(Fe)과 상기 아연에 의해 환원된 금속 산화물이 모두 합금화 반응에 참여하므로 도금층의 결정립이 보다 미세하게 형성된다.
이때, 상기 코팅층은 코팅층 형성용 조성물에 의해 형성되며, 상기 코팅층 형성용 조성물은 상기 금속 산화물 이외에 용매 및 결합제를 포함할 수 있다. 이때 상기 용매 및 결합제는 당해 기술분야에 잘 알려진 것을 이용할 수 있으며, 금속 산화물 코팅층을 부착하는 방법에 따라 적절한 것을 선택하여 사용할 수 있다.
한편, 상기 코팅층에 포함되는 금속 산화물은 600℃ 내지 950℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 아연(Zn)의 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 것이 바람직하다. 본 발명과 같이 열간 프레스 성형을 실시하는 경우, 600℃ 미만의 온도 영역에서는 유지되는 시간이 매우 짧을 뿐만 아니라, 저온 영역에서는 반응이 활발하게 일어나지 않으므로, 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)을 비교하는 온도는 600℃ 이상인 것이 바람직하다. 다만, 상기 온도가 950℃를 초과하는 경우에는 반응은 활발하나, 도금층의 과산화로 인해 도금층의 손상이 발생할 수 있기 때문에 아연도금강판을 이용하여 열간 프레스 성형을 수행하는 온도로는 적합하지 않다.
또한, 도금층 상에 형성된 코팅층에 포함된 금속 산화물이 산화물 형태로 존재할 경우에는 도금층의 결정립 미세화를 위한 도금층의 합금화 거동에 큰 영향을 줄 수 없으므로, 코팅층에 포함되는 금속 산화물은 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 아연(Zn)의 경우보다 큰 것이 바람직하다.
나아가, 상기 금속 산화물을 포함하는 코팅층의 부착량은 50㎎/㎡ 내지 7500 ㎎/㎡ 인 것이 바람직하다. 코팅층 내에 포함되는 금속 산화물은 고온 가열시 환원되며, 환원된 금속은 도금층 내로 확산하여 도금층의 결정립을 미세하게 하는데, 이를 위해서는 적정량 이상의 금속 산화물이 필요하다. 다만, 과다한 금속 산화물은 생산 비용 증가와 작업성 열위의 원인이 되므로 일정 함량 이하인 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에서 상기 금속 산화물을 포함하는 코팅층의 부착량이 50㎎/㎡ 미만인 경우에는 소지 강판 및 도금층의 계면과 도금층 및 코팅층 계면에서의 철(Fe) 및 환원된 금속 산화물의 양 방향 확산을 통한 합금화 반응에 의한 도금층의 결정립 미세화가 잘 이루어지지 않아, 미소 크랙 감소 효과가 미미하고, 금속산화물의 양이 7500 ㎎/㎡를 초과하면, 미소 크랙 감소 효과 대비 경제성과 작업성이 떨어지는 문제가 있다.
한편, 상기와 같은 조건을 만족하는 것이면 본 발명의 코팅층에 포함되는 금속 산화물의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 다만, 본 발명에 있어서, 도금층의 결정립 미세화도 및 생산성을 고려할 때, 상기 금속 산화물은 Fe2O3, Cu2O, CoO, NiO 및 FeO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 열간 프레스 성형용 아연도금강판을 이용하여 열간 프레스 성형품을 제조하는 경우, 소지강판 상에, 소지강판의 철(Fe) 성분, 아연 도금층 및 코팅층이 합금화된 합금화층을 형성하고 상기 성형품의 합금화층은 미소 크랙을 포함하며, 상기 미소 크랙의 최대 깊이는 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기 미소 크랙의 최대 깊이를 10㎛ 이하를 설정한 것은 열간 프레스 성형 후 미소 크랙이 소지철까지 확산되지 않는 깊이이며, 피로특성과 관련하여 10㎛ 이하의 수준에서는 피로특성 저하에 큰 영향이 없기 때문이다.
이때, 상기 열간 프레스 성형품은 당해 기술분야에 잘 알려진 방법을 이용하여 제조될 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 본 발명에 따른 열간 프레스 성형용 아연도금 강판의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 열간 프레스 성형용 아연도금 강판의 제조방법은 소지 강판의 적어도 일면에 도금층을 형성하는 단계; 및 상기 도금층 상에 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 코팅층은, 상기 코팅층은, 600℃ 내지 950℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 아연(Zn)의 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 금속 산화물을 1종 이상 포함할 수 있다.
먼저, 상기 소지 강판, 상기 도금층 및 상기 도금층 상에 형성되는 코팅층에 관한 부분은 전술한 바와 같다.
한편, 소지 강판의 적어도 일면에 도금층을 형성한다. 도금층 형성 방법은 당해 기술분야에 잘 알려진 방법을 이용하여 수행될 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 용융도금, 합금화 용융도금, 전기도금 등이 사용될 수 있다.
다음으로, 상기 도금층 상에 본 발명에 따른 금속 산화물을 포함하는 코팅층 형성 조성물을 이용하여 코팅층을 형성한다. 코팅층 형성 방법은 당해 기술분야에 잘 알려진 방법을 이용하여 수행될 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 바 코팅법, 롤 코팅법 또는 스프레이 코팅법 등이 사용될 수 있다.
필요에 따라, 본 발명은, 상기와 같은 방법으로 도금층 상에 코팅층을 형성한 후, 상기 코팅층이 형성된 강판을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 코팅층을 건조하는 단계를 더 포함하는 경우 롤 오염 등을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이때, 상기 건조하는 단계는 50℃ 내지 300℃에서 3초 내지 10초간 수행되는 것이 바람직하다. 건조 온도가 50℃ 이상인 경우 건조 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다. 다만, 건조 온도의 상한은 크게 제약이 없으나, 높은 온도로 건조를 수행하기 위해서는 별도의 가열 설비가 필요하고 이로 인한 비용 증가도 발생하므로 생산성 측면에서 상기 건조 온도의 상한은 300℃ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 건조 시간이 상기 수치 범위를 만족하는 경우 생산성이 향상되는 효과가 있다.
상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명에 따른 열간 프레스 성형용 아연도금강판은 도금층 상에 금속 산화물을 포함하는 코팅층을 포함함으로써, 이를 이용하여 열간 프레스 성형을 실시하는 경우, 가열 중 소지 강판으로부터 확산된 철(Fe) 및 코팅층으로부터 확산된 환원된 금속 산화물들이 모두 도금층에서 합금화 반응에 참여하므로 도금층의 결정립을 보다 미세하게 발달시킬 수 있고, 이를 통해 열간 프레스 성형 후에도 미소 크랙이 소지 강판으로 전파되는 것을 방지할 수 있으므로 매우 유용하다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
소지 강판으로는, 중량%로, C: 0.21%, Si: 0.25%, Mn: 1.2%, Sol.Al: 0.03%, B: 0.003%, Ti: 0.03%, N: 0.005%를 포함하고, 잔부의 Fe 및 불가피한 불순물로 조성된 강판을 사용하였다. 상기 강판의 편면에 70g/m2 의 도금 부착량으로 용융아연도금을 실시하여 도금층을 형성하였고, 상기 도금층 상에 하기 표 1의 종류 및 부착량으로 금속 산화물을 포함하는 코팅 조성물을 이용하여 코팅층을 형성하였다. 이때 상기 코팅층은 바 코팅법을 이용하여 코팅 조성물을 도포한 후 180℃에서 5초간 건조시켜 형성하였다.
다음으로, 상기 금속 산화물을 포함하는 코팅층이 형성된 도금 강재를 가열로에서 900℃로 6분간 가열한 후, 도 1의 형상을 가지는 금형을 이용하여 열간 프레스 성형을 실시하였다. 상기 열간 프레스 성형에 사용한 도금 강재의 두께는 1.5mm였다.
실시예 1에 따라 제조된 아연도금강판으로 열간 프레스 성형을 실시한 후, 도 1에 나타낸 바와 같이, A 부위의 미소 크랙 발생 깊이를 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2 내지 8 및 비교예 1 내지 3
하기 표 1에 기재된 함량으로 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 아연도금강판을 제조한 후 열간 프레스 성형을 실시하여 미소 크랙 발생 깊이를 측정하였다.
구분 금속 산화물 종류 금속 산화물 부착량(g/㎡) 산화물 형성 깁스 자유에너지 변화량(kJ) 미소 크랙 깊이 (㎛)
평균 최대
실시예 1 Fe2O3 95 -346992 7.3 9.5
실시예 2 Fe2O3 550 -346992 5.1 7.5
실시예 3 Fe2O3 2030 -346992 2.3 3.1
실시예 4 Fe2O3 7045 -346992 2.1 3.3
실시예 5 Cu2O 2430 -166371 3.1 4.6
실시예 6 CoO 2620 -303080 2.9 4.2
실시예 7 NiO 2500 -269053 2.5 3.3
실시예 8 Fe2O3+Cu2O 2630 Fe2O3 : -346992
Cu2O : -166371		 2.7 3.4
비교예 1 없음 0 - 18.1 25.3
비교예 2 SiO2 2520 -700239 16.3 26.7
비교예 3 Al2O3 2380 -869395 14.8 23.9
*아연(Zn)의 산소(O2)1몰당 산화물 형성 깁스자유에너지 변화량 = -458996kJ
상기 [표 1]에 나타낸 바와 같이, 본 발명과 같이, 본 발명의 조건을 만족하는 실시예 1 내지 8의 경우는, 열간 프레스 성형 후에도 미소 크랙의 최대 깊이가 10㎛ 이하로 억제되는 것을 알 수 있다.
그러나, 금속 산화물을 포함하는 코팅층을 형성하지 않은 비교예 1이나 깁스 자유 에너지 변화량이 본 발명의 조건을 만족하지 않는 금속 산화물을 이용한 비교예 2 및 3의 경우는, 가열 중 코팅층에 포함된 금속 산화물이 도금층의 아연에 의해 환원되지 않기 때문에 양 방향 확산에 의한 응력 분산 효과가 부족하여, 미소 크랙의 깊이가 깊게 나타났고, 상기 미소 크랙이 소지 강판으로 확산될 가능성이 높아 내구성이 열위할 수 있음을 나타낸다.
한편, 본 발명의 비교예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 따른 아연도금강판의 열간 프레스 성형 후 단면을 형상을 측정하여 이를 각각 도 2(a), 도 2(b) 및 도 2(c)에 나타내었다. 실시예인 도 2(b) 및 도 2(c)의 경우, 미소 크랙의 발생 빈도가 많기는 하지만, 소지 강판까지 확산되어 있지는 않음을 확인할 수 있다. 그러나, 비교예 1인 도 2(a)에서는 미소 크랙의 발생 빈도는 많지 않으나 크랙이 소지 강판까지 확산되어 있는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
A : 미소 크랙 관찰 부위

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 소지 강판의 적어도 일 면에 형성된 아연 도금층 및 상기 아연 도금층 상에 형성된 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 600℃ 내지 950℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 아연(Zn)의 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 금속 산화물인 Fe2O3, Cu2O, 및 FeO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 아연도금강판에 대하여, 열간 프레스 성형 후, 상기 소지강판의 철(Fe) 성분, 상기 아연 도금층 및 상기 코팅층이 합금화되어 형성된 합금화층을 포함하고, 상기 합금화층은 10㎛ 이하의 미소 크랙을 포함하는 열간 프레스 성형품.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 아연도금강판을 가열하는 단계; 및
    상기 가열된 아연도금강판을 열간 프레스 성형하는 단계를 포함하고,
    상기 가열 및 열간 프레스 성형에 의하여, 상기 소지강판의 철(Fe) 성분, 상기 아연 도금층 및 상기 코팅층이 합금화되어 합금화층을 형성하고, 상기 합금화층은 10㎛ 이하의 미소 크랙을 포함하고,
    상기 아연도금강판은 소지 강판의 적어도 일 면에 아연 도금층을 형성하는 단계 및 상기 아연 도금층 상에 코팅층을 형성하는 단계를 포함하여 제조되고, 상기 코팅층은 600℃ 내지 950℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량(delta G)이 아연(Zn)의 산화반응시 산소(O2) 1몰당 깁스자유에너지 변화량 이상인 금속 산화물인 Fe2O3, Cu2O, 및 FeO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 열간 프레스 성형품의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011131586A (ja) * 2009-11-26 2011-07-07 Jfe Steel Corp 亜鉛系めっき鋼板
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