KR101585736B1 - Steel sheet for hot press forming having high microcracking resistance and corrosion property and hot press formed article using the same and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
내식성 및 마이크로 균열 저항성이 우수한 알루미늄 합금도금강판, 이를 이용한 열간 프레스 성형품 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명은, 소지강판; 그리고 상기 소지강판의 표면에 형성된, 중량%, Al: 87~98%, Mg: 1~12% 및 잔부 Fe를 포함하여 조성되는 알루미늄 합금 도금층;을 포함하는 내식성 및 마이크로 균열 저항성이 우수한 알루미늄 합금 도금강판과; 그 표면에 알루미늄 합금 도금층이 형성되어 있는 알루미늄 합금 도금강판을 열간 프레스 성형하여 제조되는 열간 프레스 성형 부재로서, 소지강판; 상기 소지강판상에 형성된 Fe3Al+FeAl(Si) 금속간화합물로 구성된 확산층; 상기 확산층상에 순차적으로 형성된 Fe2Al5+FeAl(Si)+Fe2Al5(또는 FeAl2)의 금속간화합물로 구성된 중간층; 및 상기 중간층상에 형성된 Al계 산화물 표면층;을 포함하는 내식성 및 마이크로 균열 저항성이 우수한 열간 프레스 성형부재에 관한 것이다.There is provided an aluminum alloy plated steel sheet excellent in corrosion resistance and micro crack resistance, a hot press formed product using the same, and a manufacturing method thereof.
The present invention relates to a base steel sheet, And an aluminum alloy plating layer formed on the surface of the base steel sheet, the aluminum alloy plating layer being composed of 87 to 98% by weight of Al, 1 to 12% by weight of Mg, and the balance of Fe, the aluminum alloy plating layer having excellent corrosion resistance and micro crack resistance A steel plate; A hot press forming member produced by hot press forming an aluminum alloy plated steel sheet having an aluminum alloy plated layer formed on its surface, comprising: a base steel sheet; A diffusion layer composed of an Fe 3 Al + FeAl (Si) intermetallic compound formed on the base steel sheet; An intermediate layer formed of an intermetallic compound of Fe 2 Al 5 + FeAl (Si) + Fe 2 Al 5 (or FeAl 2 ) sequentially formed on the diffusion layer; And an Al-based oxide surface layer formed on the intermediate layer, which is excellent in corrosion resistance and micro crack resistance.
Description
본 발명은 내식성 및 마이크로 균열 저항성이 우수한 알루미늄 합금도금강판, 이를 이용한 열간 프레스 성형품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an aluminum alloy plated steel sheet excellent in corrosion resistance and micro crack resistance, a hot press formed product using the same, and a manufacturing method thereof.
최근 자동차 승객 보호를 위한 안전법규나 지구 환경보호를 위한 연비규제가 강화되면서 자동차의 강성 향상 및 경량화에 대한 관심이 고조되고 있다. 예를 들면 자동차 승객이 탑승하는 세이프티 케이지 존(safety cage zone)을 구성하는 필러 보강재(pillar reinforcement)나 크로스 멤버 (cross member), 크레쉬 존 (crash zone)을 구성하는 사이드 멤버 (side member)나 전방 혹은 후방 범퍼(front/rear bumper) 등의 부품 경량화를 추구할 경우에 있어서 강성과 충돌안정성을 동시에 확보하기 위하여 고강도 부품의 적용이 확대되고 있다.
Recently, as the safety regulations for car passenger protection and the fuel economy regulations for protecting the global environment have been strengthened, there is a growing interest in improving the stiffness and lighter weight of automobiles. For example, a pillar reinforcement or a cross member constituting a safety cage zone on which a passenger of a vehicle is boarded, a side member constituting a crash zone, The application of high-strength parts has been expanded in order to secure rigidity and collision stability at the same time in pursuit of lighter parts such as a front bumper or a rear bumper.
자동차강판의 고강도화는 필연적으로 항복강도의 상승과 연신율의 감소로 성형성이 현저하게 저하되는 문제점을 가지고 있는데, 이와 같은 고강도강의 성형 문제점을 해결하고, 1000MPa급 이상의 초고강도 자동차부품을 제조하는 방법으로서 열간 프레스성형 혹은 열간성형(hot forming)이라고 불리는 성형법이 상용화되었다.
The high strength of the automotive steel sheet necessarily raises the yield strength and decreases the elongation rate, thereby significantly decreasing the formability. In order to solve the problem of forming such a high-strength steel and to produce ultra high strength automobile parts of 1000 MPa or more A hot press forming process or a hot forming process has been commercialized.
열간 프레스 성형에 의하여 구현되는 최종 강도는 1200~2000MPa 범위에서 다양한데, 인장강도 1500MPa급의 경우 22MnB5로 불리는 보론 첨가강이 상용화되었으며, 2000MPa급의 경우 34MnB5 혹은 36MnB5의 보론첨가강이 고려되고 있다. 이러한 강의 경우 열간프레스 성형되기 전의 인장강도는 500~800MPa 범위에 있으며, 강판을 블랭킹한 후 Ac3 이상의 오스테나이트역까지 가열하고, 연이어 추출하여 냉각장치가 구비된 프레스로 성형한 후 다이?칭(die quenching)을 행함으로써, 최종적으로 마르텐사이트 혹은 마르텐사이트와 베이나이트가 혼재된 상이 형성되어 1400MPa 이상의 초고강도가 얻어지고, 금형에 구속되어 급냉각되기 때문에 부품의 치수 정밀도 역시 우수해진다.
The ultimate strength achieved by hot press forming varies from 1200 to 2000 MPa. Boron-added steels called 22MnB5 have been commercialized at a tensile strength of 1500 MPa and boron-added steels with 34MnB5 or 36MnB5 at 2000 MPa have been considered. In the case of such steel, the tensile strength before hot press forming is in the range of 500 to 800 MPa, and the steel sheet is blanked and heated to austenite region of Ac3 or more, followed by extraction, molding into a press equipped with a cooling device, quenching is carried out to finally form an image in which martensite or martensite and bainite are mixed together to obtain an ultra high strength of 1400 MPa or more and is fastened to the mold and quenched so that the dimensional accuracy of the component is also excellent.
열간프레스 성형법의 기본 개념과 사용된 보론첨가강은 특허문헌 1에서 최초로 제안된 이후, 1500MPa급의 경우 오늘날 22MnB5로 통칭되는 강종으로 규격화되었다. 그 이후 열간 프레스 성형 공정의 가열과정에서 강판 표면에 생성되는 산화 피막을 억제하기 위하여 알루미늄 또는 AlSi 알루미늄 합금을 도금한 강판이 특허문헌 2에 제안되어 있다. 그러나 이 알루미늄 도금강판은 희생방식 특성이 열위하여 자동차 부품에서 요구되는 내식성을 충족시키지 못하는 것으로 알려져 있으며, 이에 철강사들은 여러 형태의 열간 프레스 성형용 아연강판 또는 아연합금도금강판을 제안하고 있다.
The basic concept of the hot press forming method and the boron addition steel used were first standardized in the patent document 1, and then, in the case of 1500 MPa grade, it was standardized as a steel type commonly referred to as 22MnB5. In order to suppress the oxide film formed on the surface of the steel sheet in the heating process of the hot press forming step thereafter, a steel sheet plated with aluminum or AlSi aluminum alloy is proposed in Patent Document 2. However, this aluminum-plated steel sheet is known to fail to meet the corrosion resistance required in automobile parts in order to open the sacrificial manner characteristic, and steel makers have proposed various types of hot-dip galvanized steel sheets or zinc alloyed steel sheets.
보다 구체적으로는 아연강판을 이용하여 냉간에서 대부분의 성형을 행한 후 열간성형을 행하는 공법 즉, 간접형 열간 프레스 성형(indirect hot press forming)을 제안하였다. 이러한 공법을 거친 부품의 합금화 도금층 내 아연 함유량은 40% 이상으로, 내식성이 우수한 것으로 알려져 있다.
More specifically, an indirect hot press forming method has been proposed in which hot forming is performed after most of forming in a cold state by using a galvanized steel sheet. It is known that the zinc content of the alloying plated layer of the parts subjected to such a method is more than 40% and excellent in corrosion resistance.
그러나 이 경우, 열간 프레스 가열 및 열간성형 동안 대기에 노출되면서 부품 표면에 아연산화물이 형성되고 이로 인하여 표면 저항값이 상승되기 때문에 열간프레스 성형 후 드라이 아이스 블라스팅으로 산화물들을 제거해야 용접이 가능해 진다라는 문제점을 가지고 있다.
However, in this case, since zinc oxide is formed on the surface of the component as exposed to the atmosphere during hot pressing and hot forming, and the surface resistance value is increased, it is necessary to remove the oxides by hot- Lt; / RTI >
뿐만 아니라, 냉간 및 열간성형을 거치기 때문에 금형 제작 및 운전 비용이 증가하여 직접형 열간 프레스 공법 보다 부품 제조비용이 증가된다는 단점을 가지고 있다.
In addition, since cold and hot forming are performed, the cost of manufacturing and operating the mold increases, which leads to an increase in the manufacturing cost of parts rather than the direct hot press method.
이러한 단점을 극복하는 공법으로서 아연강판 또는 합금화아연도금강판, 또는 도금층의 열적 특성을 강화시킨 아연합금도금강판을 이용하여 블랭크를 직접 오스테나이트 영역으로 가열한 후 열간 성형을 행하는 직접 열간 프레스 성형(direct hot press forming)이 제안되고 있다.
As a method for overcoming such disadvantages, a method of directly heating a blank to austenite region using a galvanized steel sheet, a galvanized steel sheet, or a galvanized steel sheet reinforced with a thermal property of a plated layer, hot press forming) has been proposed.
그러나, 최근의 결과에 의하면 이러한 아연도금 혹은 아연합금도금 강판을 이용하여 직접형 열간 프레스 성형 공정으로 자동차 차체 부품을 제조한다고 할 경우 공통적으로 아래와 같은 문제점을 가지고 있다.
However, according to recent results, in the case of manufacturing automobile body parts by the direct hot press forming process using the galvanized or zinc alloy gold-plated steel sheet, there are the following problems in common.
첫째, 열간 프레스 성형 부품의 인장변형 또는 인장변형과 마찰이 수반되는 국부영역에 있어 표면으로부터 균열이 도금층을 관통하여 기지까지 전파되는 균열 즉, 마이크로 균열(micro crack) 결함에 취약한 것으로 알려져 있다.
First, it is known that cracks from the surface are susceptible to cracks propagating from the surface through the plating layer to the base, that is, micro crack defects, in the local region where tensile deformation or tensile deformation and friction of the hot press formed parts are accompanied.
아연도금 또는 합금화아연도금 강판이 열간 프레스 성형을 위하여 가열공정을 거치게 되면 철(Fe)과 아연(Zn)의 상호확산에 의하여 합금화가 진행되는데 이 때 합금화가 충분히 진행되지 않으면 도금층 중에 일부 아연 함량이 높은 부위는 액상 아연으로 존재하고, 열간 프레스 성형시 오스테나이트 결정립계를 따라 침투되고 결정립계를 약화시켜 소위 마이크로 크랙(macro crack)이라 불리는 액상취화 균열을 유발하게 되며, 발생 양상은 기본적으로 도금 부착량 및 합금화도에 의존한다. 즉, 도금 부착량이 증가할수록 합금화도가 낮을 수록 발생되기 쉽다.
When the galvanized or alloyed galvanized steel sheet is subjected to a heating process for hot press forming, the alloying proceeds by mutual diffusion of iron (Fe) and zinc (Zn). If the alloying does not proceed sufficiently, The high area is present as liquid zinc, and it penetrates along the austenite grain boundaries during hot press forming and weakens the grain boundaries, causing a liquid embrittle crack called so-called micro crack. The generation pattern is basically the amount of plating and the alloying . That is, as the amount of plating increases, the lower the degree of alloying, the more likely it is to occur.
그러나 도금 부착량이 적절하고 합금화가 충분히 진행된다고 하여도, 블랭크와 금형면 사이에 마찰이 발생하는 인장변형부에서는 마이크로 균열 (micro crack) 즉, 표면마찰에 의하여 발생된 전단응력이 표면측에서부터 균열을 만들어 도금층을 관통하여 마르텐사이트 기지까지 전파되는 균열이 발생되는 문제점을 가지고 있다. 이러한 현상은 아연도금강판 또는 아연합금 도금강판에서 공통적으로 나타나는 현상이며, 열간 성형량이 냉간과 열간으로 나누어 부과되는 간접형 열간프레스 성형 공법과 달리 모든 성형이 한번의 열간성형에 의하여 이루어지는 직접형 열간프레스 성형 공법에서 현저하며, 균열의 깊이는 열간 프레스 성형에서의 성형량과 마찰력의 크기에 비례한다. 아울러 이러한 마이크로 균열이 존재하면 부품의 피로한(fatigue limit)이 저하되므로 이를 해결하기 위한 방법이 제안되고 있다.
However, even if the plating adhesion amount is adequate and the alloying progresses sufficiently, the tensile strain at which friction occurs between the blank and the mold surface causes a micro crack, that is, a shear stress generated by the surface friction, And cracks propagate through the plating layer to the martensite base. This phenomenon is a common phenomenon occurring in galvanized steel sheets or zinc alloy coated steel sheets. Unlike the indirect hot press forming method in which the amount of hot forming is divided into cold and hot portions, all of the forming is performed by a single hot forming, The depth of the cracks is proportional to the amount of molding and the amount of frictional force in hot press forming. In addition, if such a micro crack exists, the fatigue limit of the component is lowered, and a method for solving this problem has been proposed.
둘째, 아연도금 또는 합금화아연도금 강판을 이용하여 직접형 열간프레스성형 공정을 거치는 경우 합금화된 도금층의 아연 함량은 질량%로 약 30% 정도이다. 이 때문에 열간 프레스 성형 부품의 내식성이 도금층에 남아있는 아연 함량에 비례한다는 관점에서 보면 희생방식에 의한 내식성 향상은 한정적이고 한계가 있다는 문제점을 가지고 있다.
Second, when the zinc plated or alloyed zinc plated steel sheet is subjected to a direct hot press forming process, the zinc content of the alloyed plated layer is about 30% by mass%. Therefore, from the viewpoint that the corrosion resistance of the hot press formed part is proportional to the zinc content remaining in the plating layer, there is a problem that the improvement in corrosion resistance by the sacrificial method is limited and limited.
셋째, 아연도금 혹은 합금화 아연도금 강판을 이용하여 열간 프레스 성형 공정을 거칠 경우, 부품 표면에 아연계 산화물 층이 두껍게 형성되고, 이 때문에 표면 저항이 증가되어 점용접을 할 수 있는 용접전류 범위가 극히 협소해지거나 아예 점용점 너켓 형성을 위한 전류범위가 형성되지 않는 문제점을 가지고 있다.
Third, when a galvanized or alloyed galvanized steel sheet is subjected to a hot press forming process, a zinc oxide-based layer is formed thicker on the surface of the component, which increases the surface resistance and the welding current range There is a problem in that a current range for narrowing or no point nugget formation is not formed.
이런 문제점을 해결하기 위하여, 아연도금강판을 사용한 열간 프레스 성형품 표면에 생성된 산화물의 일부 혹은 전부를 드라이 아이스로 블라스트로 제거하는 방법을 제안하였다. 그러나 이 방법은 블라스트 특성상 노즐을 통해 분사되는 매체의 충돌압과 팽창력으로 제거되는 것이기 때문에 제거에 소요되는 시간이 길고, 비용이 크게 증가된다는 단점을 가지고 있다.
In order to solve such a problem, a method of removing part or all of oxides formed on the surface of a hot press molded product using a galvanized steel sheet by blasting with dry ice has been proposed. However, this method is disadvantageous in that it takes a long time to remove, and the cost is increased, because it is removed by the collision pressure and expansion force of the medium injected through the nozzle due to the blast characteristic.
또 다른 방법으로서 숏(shot) 혹은 그리드(grid) 블라스트로 산화물을 제거하는 방법이 있는 데, 이 방법으로 추가되는 비용은 드라이 아이스 블라스트 공정 보다는 훨씬 싸지만 숏 블라스팅으로 인하여 부품 내 잔류응력 상태가 변화되면 뒤틀림이 발생되어 열간 프레스 성형품의 장점인 치수 정밀도가 저하되는 문제가 있다. 이러한 부품 뒤틀림 현상은 두께가 얇은 부품일수록 심각하여 일반적으로 1.0mm 이상의 두께를 가지는 부품에만 숏 혹은 그리드 블라스트 적용이 가능한 것으로 알려져 있다. 현재 자동차 차체 부품으로 채용되는 열간 프레스 성형품의 두께는 1.0mm 이상이 대부분이지만, 향후 적용 부품의 추가적인 경량화 및 내부 패널(inner panel)로의 적용 확대를 고려하면 1.0mm 미만의 부품에 대한 수요가 예상되고 있어 이에 대한 해결책(solution) 즉, 열간프레스 성형 후 표면 산화물 제거를 위한 추가 공정을 생략하는 해결책이 필요하다.
As another method, there is a method of removing oxide by shot or grid blast. The cost added by this method is much cheaper than the dry ice blasting process, but the residual stress state in the component changes due to shot blasting There is a problem that the dimensional accuracy, which is an advantage of the hot press molded article, is lowered. Such component twisting phenomenon is more serious for thinner parts, and it is generally known that short or grid blast can be applied only to parts having a thickness of 1.0 mm or more. Although the thickness of hot-press molded parts used in automobile body parts is mostly 1.0 mm or more, demand for parts less than 1.0 mm is expected considering the additional weight reduction of applied parts and expansion of application to inner panels There is a need for a solution to this problem, i.e. a solution that omits the additional process for surface oxide removal after hot press forming.
넷째, 아연도금강판 또는 합금화아연도금강판을 직접형 열간 프레스 성형에 이용할 경우, 인장강도 및 내식성을 충족하면서 마크로/마이크로 균열을 억제하기 위한 프로세스 윈도우(process window) 영역 즉, 가열온도나 유지시간 가능 영역이 축소되는 문제점이 있다. 뿐만 아니라 가열속도나 분위기 제어가 최적화되지 있지 않으면 국부적으로 블리스터 혹은 아연수산화물이 생성되는 백화 현상이 일어나는 경우도 있어 이에 대한 대비가 필요하다.
Fourth, when a galvanized steel sheet or a galvanized steel sheet is used for direct hot press forming, a process window area for suppressing macro / micro cracks while satisfying tensile strength and corrosion resistance, that is, There is a problem that the area is reduced. In addition, if the heating rate or the atmosphere control is not optimized, there is a case where the bleaching occurs where a local blister or zinc hydroxide is generated.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 직접형 열간 프레스 성형용 아연도금 또는 아연합금 도금 강판에 비하여 마이크로 균열 저항성이 우수하고, 동시에 종래의 AlSi 알루미늄도금강판에 비하여 현저하게 우수한 희생방식 특성 및 내식 특성 동시에 제공하는 열간 프레스 성형용 알루미늄 합금 도금강판을 제공함을 그 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a hot-dip galvanized steel sheet, An aluminum alloy-plated steel sheet for hot press forming, which is provided simultaneously with an excellent sacrificial pattern property and an anti-corrosion property.
또한 본 발명은 상기 알루미늄 합금 도금강판을 이용하여 제조되는 열간 프레스 성형 부재를 제공함에 그 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a hot press formed member manufactured using the aluminum alloy plated steel sheet.
또한 본 발명은 상기 열간 프레스 성형 부재를 제조하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the hot press formed member.
그러나 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, According to an aspect of the present invention,
소지강판; 그리고Base steel sheet; And
상기 소지강판의 표면에 형성된, 중량%, Al: 87~98%, Mg: 1~12% 및 잔부 Fe를 포함하여 조성되는 알루미늄 합금 도금층;을 포함하는 내식성 및 마이크로 균열 저항성이 우수한 알루미늄 합금 도금강판에 관한 것이다. An aluminum alloy plated layer formed on the surface of the base steel sheet, the aluminum alloy plated layer being composed of 87 to 98% by weight of Al, 1 to 12% by weight of Mg and the balance of Fe, the aluminum alloy plated steel sheet having excellent corrosion resistance and micro- .
상기 알루미늄 합금 도금층은 양면 기준으로 60~200g/㎡의 부착량으로 도금되어 있음이 바람직하다. It is preferable that the aluminum alloy plating layer is plated with an adhesion amount of 60 to 200 g / m < 2 >
상기 알루미늄 합금 도금층은, 중량%로, Al: 78~93%, Mg: 1~12%, Si: 6~10%, 잔부 Fe을 포함하여 조성됨이 바람직하다. The aluminum alloy plating layer preferably comprises 78 to 93% of Al, 1 to 12% of Mg, 6 to 10% of Si, and the balance of Fe in terms of% by weight.
상기 소지강판은 열연강판, 산세강판 및 냉연강판 중 선택된 1종일 수 있다.The base steel sheet may be one selected from a hot-rolled steel sheet, a pickled steel sheet and a cold-rolled steel sheet.
상기 소지강판은 22MnB5, 30MnB5, 35MnB5의 성분계를 가지면서 1400MPa 이상의 인장강도 구현이 가능한 보론 첨가강중 하나인 것이 바람직하다.
The base steel sheet is preferably one of boron-added steel having a composition of 22MnB5, 30MnB5 and 35MnB5 and capable of achieving a tensile strength of 1400 MPa or more.
또한 본 발명은,Further, according to the present invention,
그 표면에, 중량%, Al: 87~98%, Mg: 1~12% 및 잔부 Fe를 포함하여 조성되는 알루미늄 합금 도금층이 형성되어 있는 강판으로서, 열간 프레스 성형후 제조되는 열간 프레스 성형부재의 도금층 표면과 내부와의 갈바닉 전위차가 -0.12V 이상인 내식성 및 마이크로 균열 저항성이 우수한 알루미늄 합금도금강판에 관한 것이다. A steel sheet having an aluminum alloy plating layer formed on the surface thereof, the aluminum alloy plating layer being composed of% by weight, 87 to 98% of Al, 1 to 12% of Mg, and the balance of Fe, To an aluminum alloy plated steel sheet excellent in corrosion resistance and micro crack resistance with a galvanic potential difference between the surface and the inside of -0.12 V or more.
상기 알루미늄 합금도금층은 양면 기준으로 60~200g/㎡의 부착량으로 도금되어 있음이 바람직하다. It is preferable that the aluminum alloy plating layer is plated with an adhesion amount of 60 to 200 g / m < 2 >
상기 강판은 열연강판, 산세강판 및 냉연강판 중 선택된 1종일 수 있다.The steel sheet may be one selected from a hot-rolled steel sheet, a pickled steel sheet, and a cold-rolled steel sheet.
상기 강판은 22MnB5, 30MnB5, 35MnB5의 성분계를 가지면서 1400MPa 이상의 인장강도 구현이 가능한 보론 첨가강중 하나인 것이 바람직하다.The steel sheet is preferably one of boron-added steel having a composition of 22MnB5, 30MnB5, and 35MnB5 and capable of achieving a tensile strength of 1400 MPa or more.
상기 알루미늄 합금 도금층은, 중량%로, Al: 78~93%, Mg: 1~12%, Si: 6~10%, 잔부 Fe을 포함하여 조성될 수도 있다.
The aluminum alloy plating layer may be composed of 78 to 93% of Al, 1 to 12% of Mg, 6 to 10% of Si, and the remainder Fe in weight percent.
또한 본 발명은, Further, according to the present invention,
그 표면에 알루미늄 합금 도금층이 형성되어 있는 알루미늄 합금 도금강판을 열간 프레스 성형하여 제조되는 열간 프레스 성형부재로서, A hot press formed member produced by hot press forming an aluminum alloy plated steel sheet having an aluminum alloy plated layer formed on its surface,
소지강판;Base steel sheet;
상기 소지강판상에 형성된 Fe3Al+FeAl(Si) 금속간화합물로 구성된 확산층;A diffusion layer composed of an Fe 3 Al + FeAl (Si) intermetallic compound formed on the base steel sheet;
상기 확산층상에 순차적으로 형성된 Fe2Al5+FeAl(Si)+Fe2Al5(또는 FeAl2)의 금속간화합물로 구성된 중간층; 및 An intermediate layer formed of an intermetallic compound of Fe 2 Al 5 + FeAl (Si) + Fe 2 Al 5 (or FeAl 2 ) sequentially formed on the diffusion layer; And
상기 중간층상에 형성된 Al계 산화물 표면층;을 포함하는 내식성 및 마이크로 균열 저항성이 우수한 열간 프레스 성형 부재에 관한 것이다. And an Al-based oxide surface layer formed on the intermediate layer, which is excellent in corrosion resistance and micro-crack resistance.
상기 알루미늄 합금 도금강판은, 그 표면에, 중량%, Al: 87~98%, Mg: 1~12% 및 잔부 Fe를 포함하여 조성되는 알루미늄 합금 도금층이 형성되어 있는 강판일 수 있다.The aluminum alloy plated steel sheet may be a steel sheet having an aluminum alloy plating layer formed on the surface thereof, the aluminum alloy plating layer being composed of 87 to 98% of Al, 1 to 12% of Mg, and the balance of Fe.
상기 알루미늄 합금 도금층은, 중량%로, Al: 78~93%, Mg: 1~12%, Si: 6~10% 및 잔부 Fe을 포함하여 조성될 수도 있다. The aluminum alloy plating layer may be composed of 78 to 93% of Al, 1 to 12% of Mg, 6 to 10% of Si, and the balance of Fe in terms of% by weight.
상기 알루미늄 합금도금층은 양면 기준으로 60~200g/㎡의 부착량으로 도금되어 있음이 바람직하다. It is preferable that the aluminum alloy plating layer is plated with an adhesion amount of 60 to 200 g / m < 2 >
상기 소지강판은 냉연강판, 열연강판, 산세강판 중 선택된 1종일 수 있다.The base steel sheet may be one selected from a cold-rolled steel sheet, a hot-rolled steel sheet, and a pickled steel sheet.
상기 소지강판은 22MnB5, 30MnB5, 35MnB5의 성분계를 가지면서 1400MPa 이상의 인장강도 구현이 가능한 보론 첨가강중 하나인 것이 바람직하다.The base steel sheet is preferably one of boron-added steel having a composition of 22MnB5, 30MnB5 and 35MnB5 and capable of achieving a tensile strength of 1400 MPa or more.
상기 확산층은 6~20㎛ 범위의 두께를 가짐이 바람직하다. The diffusion layer preferably has a thickness in the range of 6 to 20 mu m.
상기 열간 프레스 성형부재의 도금층 표면과 내부 사이 갈바닉 전위차는 -0.12V 이상일 수 있다. The galvanic potential difference between the surface of the plated layer of the hot press-formed member and the inside may be -0.12 V or more.
상기 열간 프레스 성형부재는 면적분율%로, 90% 이상의 마르텐사이트 및 잔부 베이나이트 또는 페라이트 조직일 수 있다. The hot press-formed member may be 90% or more of martensite and the remaining bainite or ferrite structure in an area fraction%.
또한 본 발명은, Further, according to the present invention,
그 표면에, 중량%로, Al: 87~98%, Mg: 1~12% 잔부 Fe를 포함하여 조성되는 알루미늄 합금 도금층이 형성되어 있는 강판을 블랭크로 마련하는 공정; A step of blanking a steel sheet on which an aluminum alloy plating layer is formed, the aluminum alloy plating layer being composed of 87 to 98% of Al and 1 to 12% of Mg by weight;
상기 마련된 블랭크를 800~950℃의 온도범위로 가열한 후, 일정 시간 유지하는 공정; 및 Heating the prepared blank to a temperature in the range of 800 to 950 캜, and then maintaining the blank for a predetermined time; And
상기 온도로 유지된 블랭크를 금형에 장입하여 열간 프레스 성형한 후, 냉각하는 공정;을 포함하는 내식성 및 마이크로 균열 저항성이 우수한 열간 프레스 성형 부재의 제조방법에 관한 것이다. And a step of charging the blank maintained at the above temperature into a metal mold to perform hot press forming and cooling the metal mold, and a method of manufacturing the hot press formed member having excellent corrosion resistance and micro crack resistance.
상기 알루미늄 합금 도금층은, 중량%로, Al: 78~93%, Mg: 1~12%, Si: 6~10%, 잔부 Fe을 포함하여 조성될 수도 있다. The aluminum alloy plating layer may be composed of 78 to 93% of Al, 1 to 12% of Mg, 6 to 10% of Si, and the remainder Fe in weight percent.
상기 강판은 냉연강판, 열연강판, 산세강판 중 선택된 1종일 수 있다.The steel sheet may be one selected from a cold rolled steel sheet, a hot rolled steel sheet, and a pickled steel sheet.
상기 강판은 22MnB5, 30MnB5, 35MnB5의 성분계를 가지면서 1400MPa 이상의 인장강도 구현이 가능한 보론 첨가강중 하나인 것이 바람직하다.The steel sheet is preferably one of boron-added steel having a composition of 22MnB5, 30MnB5, and 35MnB5 and capable of achieving a tensile strength of 1400 MPa or more.
상기 온도 유지 공정은 60~600초 동안 유지하는 것이 바람직하다.The temperature holding step is preferably maintained for 60 to 600 seconds.
상기 냉각하는 공정에서 30~300℃/초의 냉각속도로 200℃이하의 온도범위까지 냉각하는 것이 바람직하다. It is preferable that the cooling step is carried out at a cooling rate of 30 to 300 DEG C / sec to a temperature range of 200 DEG C or less.
상기 알루미늄 합금도금층은 양면 기준으로 60~200g/㎡의 부착량으로 도금되어 있음이 바람직하다. It is preferable that the aluminum alloy plating layer is plated with an adhesion amount of 60 to 200 g / m < 2 >
상기 열간 프레스 성형부재는 면적분율%로, 90% 이상의 마르텐사이트 및 잔부 베이나이트 또는 페라이트 조직일 수 있다.
The hot press-formed member may be 90% or more of martensite and the remaining bainite or ferrite structure in an area fraction%.
본 발명의 알루미늄 합금 도금강판은 종래기술에 의하여 상용화된 9% Si을 함유하는 알루미늄-실리콘 도금강판에 비하여 희생 방식성이 우수하고, 또 다른 열간 프레스 성형용 아연도금 또는 아연합금 도금강판에 대비하여 마이크로 균열 저항성이 대단히 우수하며, 동시에 내식성은 아연도금강판과 비교하여 동등 이상으로 우수한 효과가 있다.
The aluminum alloy plated steel sheet of the present invention is superior to the aluminum-silicon plated steel sheet containing 9% Si, which has been commercialized by the prior art, and is superior in galvanizing resistance against zinc plating or zinc alloy plated steel sheet for other hot press forming The micro crack resistance is extremely excellent, and at the same time, the corrosion resistance is superior to that of the galvanized steel sheet by an equivalent or better.
도 1의 (a)는 본 발명의 알루미늄 합금 도금강판으로 제조된 열간 프레스 성형품의 단면조직을 관찰한 사진이고, (b) 및 (c)는 철 및 알루미늄의 농도 분포를 EPMA로 분석한 결과이다.
도 2는 본 발명의 알루미늄 합금 도금강판으로 제조된 열간 프레스 성형품의 표면에서 소지강판 내부로 깊이 변화에 따른 철, 알루미늄, 규소, 망간, 마그네슘 및 산소 성분의 함량 변화를 GDS(Glow Discharge Spectrometer)로 측정한 결과이다.Fig. 1 (a) is a photograph of the cross-sectional structure of a hot press formed product made of an aluminum alloy-plated steel sheet according to the present invention, and (b) and (c) are results of EPMA analysis of the concentration distribution of iron and aluminum .
FIG. 2 is a graph showing changes in content of iron, aluminum, silicon, manganese, magnesium and oxygen depending on the depth from the surface of a hot press formed product made of the aluminum alloy coated steel sheet according to the present invention to the inside of the steel sheet by GDS (Glow Discharge Spectrometer) .
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
종래의 AlSi 또는 Al강판의 내식성은 도금층을 구성하는 생성물에 의한 장애물(barrier) 효과에 의하여 내식성이 발현되는 것으로 알려져 있으나, 갈바닉 전위 형성에 의한 희생방식 특성은 거의 없는 것이었다. 이러한 이유로 자동차 차체 하부 영역에는 적용되지 아니하며, 상부에 해당하는 영역에 적용되고 있다.The corrosion resistance of conventional AlSi or Al steel sheets is known to exhibit corrosion resistance due to the barrier effect of the products constituting the plating layer, but there is almost no sacrificial characteristic due to formation of galvanic dislocations. For this reason, it is not applied to the lower part of the automobile body but is applied to the upper part.
이에, 본 발명의 발명자들은 알루미늄 도금강판이 확보할 수 있는 내열성을 유지하면서도 전기화학적으로 갈바닉 전위를 형성할 수 있는 방안에 대하여 연구를 행한 결과, 알루미늄 합금도금강판에 Mg 등을 첨가하여 아연도금 또는 합금화 아연도금강판 보다 갈바닉 전위가 큰 합금계를 고안해 내었다. Accordingly, the inventors of the present invention have studied a method of electrochemically forming a galvanic potential while maintaining the heat resistance that can be secured by the aluminum-plated steel sheet. As a result, it has been found that by adding Mg or the like to the aluminum alloy- And designed an alloy system with a higher galvanic potential than the galvannealed steel sheet.
이러한 알루미늄 합금 도금강판은 종래의 AlSi도금강판에 비하여 전기화학적으로 갈바닉 전위 특성이 전혀 다르며, 아연도금 또는 합금화 아연도금강판의 갈바닉 전위차 특성 대비 동등 이상의 전위차를 가져 희생방식에 기반한 내식성과 합금화 생성물들에 기인하는 장애물 효과를 동시에 기대할 수 있음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
Such an aluminum alloy plated steel sheet has electrochemically different galvanic potential characteristics compared to conventional AlSi plated steel sheets and has a potential difference equal to or greater than the galvanic potential difference characteristic of the galvanized or alloyed galvanized steel sheet so that corrosion resistance and alloying products It is possible to expect an obstacle effect caused simultaneously, leading to the present invention.
또한 알루미늄 도금강판을 열간 프레스 성형하여 성형품을 제조하는 경우, 열간 프레스 성형은 가열 특성상 Ac3 이상의 오스테나이트 단상역까지 가열하고 추출된 후 프레스에 도달되기까지 수 초간 공냉되면서 표면에 산화물이 형성하게 된다. 이들 산화물들은 일반적으로 표면저항을 상승시키고, 점용접이 가능하지 못할 뿐만 아니라, 산화물을 제거하기 위한 추가적인 공정을 필요로 한다.Further, in the case of producing a molded product by hot press forming of an aluminum-plated steel sheet, the hot press molding is heated to the austenite single phase phase of Ac 3 or more in terms of heating characteristics, and is then air-cooled for several seconds until the press reaches, . These oxides generally increase the surface resistance and not only do spot welding become possible, but also require additional processing to remove the oxide.
이에, 본 발명의 발명자들은 이와 같은 문제점에 대한 해결방안을 고안해 낸 결과, 도금욕의 성분제어 및 부착량의 제어를 통하여 표면 산화물 생성 억제가 가능하고, 산화물이 생성된다고 하여도 낮은 접촉저항에 의하여 점용접이 가능하며, 숏블라스트와 같은 추가적인 공정이 필요로 하지 않는 알루미늄 합금 도금강판을 고안하여 본 발명에 이르게 되었다.
As a result, the inventors of the present invention have devised a solution to such a problem. As a result, it has been found that the formation of surface oxides can be suppressed by controlling the components of the plating bath and controlling the deposition amount, And an aluminum alloy plated steel sheet which can be welded and does not require any additional process such as shot blast has been devised, leading to the present invention.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 내식성 및 마이크로 균열저항성이 우수한 알루미늄 합금 도금 강판을 설명한다. First, an aluminum alloy plated steel sheet excellent in corrosion resistance and micro crack resistance according to one embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 알루미늄 합금 도금강판은, 소지강판; 그리고 상기 소지강판의 표면에 형성된, 중량%, Al: 87~98%, Mg: 1~12% 잔부 Fe를 포함하여 조성되는 알루미늄 합금 도금층;을 포함한다.
The aluminum alloy plated steel sheet of the present invention comprises a base steel sheet; And an aluminum alloy plating layer formed on the surface of the base steel sheet, the aluminum alloy plating layer being composed of 87 to 98% of Al, 1 to 12% of Fe, and the balance of Fe.
본 발명에서는 상기 소지강판의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 그 일례로는 열연강판, 산세강판 또는 냉연강판 중 1종을 선택하여 이용할 수 있다. 보다 바람직하게는 22MnB5, 30MnB5, 35MnB5의 성분계를 가지면서 1400MPa 이상의 인장강도 구현이 가능한 보론 첨가강을 소지강판으로 이용하는 것이다. 또한 상기 성분강 대비 Cr을 첨가하기 않고, 대신 Mn을 추가로 더 포함하거나 상기 보론 첨가강에서 Cr 및 Mo를 첨가하는 대신 Mn의 함량을 하향하여 제조된 강판 역시 이용할 수 있다. In the present invention, the kind of the base steel sheet is not particularly limited, but one of hot-rolled steel sheet, pickled steel sheet or cold-rolled steel sheet can be selected and used. More preferably, a boron addition steel having a composition of 22MnB5, 30MnB5 and 35MnB5 and capable of achieving a tensile strength of 1400 MPa or more is used as a base steel. In addition, instead of adding the above-mentioned steel to Cr, a steel sheet prepared by further containing Mn or by lowering the content of Mn instead of adding Cr and Mo in the boron-added steel may also be used.
또한 본 발명의 알루미늄 합금 도금강판은, 상기 소지강판의 표면에 형성된 중량%, Al: 87~98%, Mg: 1~12%, 잔부 Fe를 포함하여 조성되는 알루미늄 합금 도금층;을 포함할 수 있다. The aluminum alloy plated steel sheet of the present invention may further comprise an aluminum alloy plating layer formed on the surface of the base steel sheet, the aluminum alloy plating layer being composed of 87 to 98% of Al, 1 to 12% of Mg and 1 to 12% of Fe .
상기 알루미늄 합금 도금층을 이루는 Al함량은 87~98중량% 범위에 있는 것이 바람직하다. 상기 Al은 열간 프레스 성형 열처리 공정에서 내열성을 부여하고, 동시에 합금화 과정에서 소지강판과 알루미늄 합금 도금층간 화합물층을 형성시키기 위하여 다량 포함되는 것이 바람직하다. 상기 알루미늄의 함량이 87중량% 미만이거나, 98중량%를 초과한 경우에는 액상이 형성되는 온도가 고온 쪽으로 이동하고 고액의 상이 존재하는 온도역이 확대되어 안정된 도금품질을 확보하기 어려운 문제가 있다. The aluminum content of the aluminum alloy plating layer is preferably in the range of 87 to 98% by weight. It is preferable that the Al is included in a large amount in order to impart heat resistance in the hot press forming heat treatment step and at the same time to form a base steel sheet and an aluminum alloy plating interlayer compound layer in the alloying process. When the content of aluminum is less than 87 wt% or exceeds 98 wt%, the temperature at which the liquid phase is formed moves to a high temperature, and the temperature range in which a liquid phase exists widens to ensure stable plating quality.
상기 마그네슘(Mg)는 1~12중량% 포함하는 것이 바람직하다. 상기 Mg는 열간 프레스 성형시 희생방식 특성을 강화하여 내식성을 향상시키고, 동시에 알루미늄 합금도금층 성장을 조장한다. 특히, 마그네슘은 열간 프레스 성형하는 동안 알루미늄 합금도금층에서 발생되는 균열이 소지강판으로 전파되는 것을 방지하는 효과가 있다. 상기 마그네슘의 함량이 1중량% 미만인 경우에는 내식성 및 알루미늄 합금도금층의 성장 촉진을 도모할 수 없다. 반면에, 상기 마그네슘의 함량이 12중량%를 초과하는 경우에는 상기 도금욕 반응이 격렬하여 안정된 도금품질을 확보하기 어렵다. The magnesium (Mg) is preferably contained in an amount of 1 to 12 wt%. The Mg enhances the sacrificial system property during hot press forming to improve the corrosion resistance and at the same time, promotes the growth of the aluminum alloy plating layer. Particularly, magnesium has an effect of preventing the cracks generated in the aluminum alloy plating layer from propagating to the base steel sheet during the hot press forming. When the content of magnesium is less than 1% by weight, corrosion resistance and growth promotion of the aluminum alloy plating layer can not be promoted. On the other hand, when the magnesium content exceeds 12% by weight, the plating bath reaction is vigorous and it is difficult to secure stable plating quality.
또한 본 발명에서 필요에 따라 상기 알루미늄 합금 도금층에 실리콘(Si)을 포함시킬 수 있으며, 그 함량은 6~10중량% 범위가 바람직하다. 이러한 실리콘(Si)의 첨가에 따라 상기 알루미늄 합금 도금층의 전체 조성은, 중량%로, Al: 78~93%, Mg: 1~12%, Si: 6~10% 및 잔부 Fe을 포함하여 조성될 수도 있다. In the present invention, silicon (Si) may be included in the aluminum alloy plating layer as required, and the content thereof is preferably in the range of 6 to 10% by weight. According to the addition of silicon (Si), the total composition of the aluminum alloy plating layer is composed of 78 to 93% of Al, 1 to 12% of Mg, 6 to 10% of Si, and the balance Fe It is possible.
상기 실리콘은 도금욕의 유동성을 개선시키며, 탕면이 안정되어 균일한 도금품질을 확보하는 효과가 있다. 상기 실리콘의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는 유동성이 저하되어 균일한 도금두께를 확보하기 어려우며, 합금화가 국부적으로 촉진되어 열간프레스 성형품 표면상에 합금화도에 차이를 발생시킬 수 있다.
The silicone improves the fluidity of the plating bath, stabilizes the bath surface, and ensures uniform plating quality. If the content of silicon is more than 10% by weight, the fluidity is lowered and it is difficult to obtain a uniform plating thickness, and the alloying is locally promoted, which may cause a difference in the degree of alloying on the surface of the hot press molded article.
본 발명에서 상기 알루미늄 합금 도금층은 양면 기준으로 60~200g/㎡의 부착량으로 도금되어 있음이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 알루미늄 합금도금층의 도금부착량은 한면 기준으로 30~100g/㎡인 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the aluminum alloy plating layer is plated with an adhesion amount of 60 to 200 g / m < 2 > More preferably, the plating amount of the aluminum alloy plating layer is 30 to 100 g / m 2 on one surface.
상기 알루미늄 합금도금층의 도금부착량이 60g/㎡미만인 경우에는 합금화 반응이 극부적으로 급격하게 진행하게 되어 블리스터나 백화현상이 발생한다. 반면에, 200g/㎡를 초과하는 경우에는 열간 프레스 성형시, 액상취화에 의한 균열 발생 가능성이 높아지고, 가열로의 이송 테이블 롤러(table roller) 표면의 픽업(pick-up)과 같은 문제를 야기시킬 수 있다.
When the coating amount of the aluminum alloy plating layer is less than 60 g / m < 2 >, the alloying reaction proceeds extremely rapidly and blistering or whitening occurs. On the other hand, if it exceeds 200 g / m 2, there is a high possibility of cracking due to liquid phase embrittlement during hot press forming, which may cause problems such as pick-up of the surface of the transfer table roller of the heating furnace .
또한 상기 합금 도금강판의 또다른 실시예로서 본 발명은, 그 표면에, 중량%, Al: 87~98%, Mg: 1~12% 및 잔부 Fe를 포함하여 조성되는 알루미늄 합금 도금층이 형성되어 있는 강판으로서, 열간 프레스 성형후 제조되는 열간 프레스 성형부재의 도금층 표면과 내부와의 갈바닉 전위차가 -0.12V 이상인 알루미늄 합금 도금강판을 제공한다. 상기 도금층의 조성 및 그 부착량 등에 관한 설명은 상술한 바와 같다. Further, according to still another embodiment of the alloy-coated steel sheet, the present invention is characterized in that an aluminum alloy plating layer is formed on the surface of the alloy-coated steel sheet, the aluminum alloy plating layer being composed of 87 to 98% of Al, 1 to 12% An aluminum alloy plated steel sheet having a galvanic potential difference of -0.12 V or more between a surface of a plated layer and an inside of a hot press formed member produced after hot press forming is provided as a steel plate. The composition and deposition amount of the plating layer are as described above.
또한 상기 알루미늄 합금 도금층의 조성은, 실리콘의 첨가에 따라, 중량%로, Al:78~93%, Mg: 1~12%, Si: 6~10%, 잔부 Fe을 포함하여 조성될 수도 있다. The composition of the aluminum alloy plating layer may be composed of 78 to 93% of Al, 1 to 12% of Mg, 6 to 10% of Si, and the balance of Fe in terms of% by weight in accordance with the addition of silicon.
본 발명에서 상기와 같은 합금도금층이 부착된 강판을 열간 프레스 성형을 위해 Ac3 온도 이상의 영역으로 가열시, 상기 소지강판과 도금층의 상호 확산의 결과로 인하여 도금층내 결정구조의 변화가 초래된다. 이때 또한 도금층을 이루는 합금성분은 도금층 표면으로부터 내부로 농도구배를 가지게 되는데, 특히 마그네슘은 상기 알루미늄 도금층 내부로의 농도구배가 일정 깊이 이상이 되면 급격하게 진행된다. 이러한 급격한 농도 구배가 제조되는 열간 프레스 성형부재의 도금층 표면과 내부와의 갈바닉 전위차 -0.12V이상을 부여하여 희생방식에 의한 우수한 내식성 등을 가지게 할 수 있다. In the present invention, when the steel sheet having the above-described alloy plating layer is heated to a temperature above the Ac3 temperature for hot press forming, the crystal structure in the plating layer is changed due to mutual diffusion of the base steel sheet and the plating layer. At this time, the alloy component forming the plating layer also has a concentration gradient from the surface of the plating layer to the inside. Particularly, the magnesium proceeds rapidly when the concentration gradient into the aluminum plating layer becomes a certain depth or more. The galvanic potential difference of -0.12 V or higher between the surface of the plating layer and the inside of the hot press formed member in which such a rapid concentration gradient is produced can be imparted to provide excellent corrosion resistance by the sacrificial system.
본 발명에서 상기 강판의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 그 일례로는 열연강판, 산세강판 또는 냉연강판 중 1종을 선택하여 이용할 수 있다. 보다 바람직하게는 22MnB5, 30MnB5, 35MnB5의 성분계를 가지면서 1400MPa 이상의 인장강도 구현이 가능한 보론 첨가강을 강판으로 이용하는 것이다. In the present invention, the kind of the steel sheet is not particularly limited, but one of hot rolled steel sheet, pickled steel sheet or cold rolled steel sheet can be selected and used. More preferably, a boron addition steel having a composition of 22MnB5, 30MnB5 and 35MnB5 and capable of achieving a tensile strength of 1400 MPa or more is used as a steel sheet.
또한 상기 알루미늄 합금도금층은 양면 기준으로 60~200g/㎡의 부착량으로 도금되어 있음이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 알루미늄 합금도금층의 도금부착량은 한면 기준으로 30~100g/㎡인 것이 바람직하다.
It is preferable that the aluminum alloy plating layer is plated with an adhesion amount of 60 to 200 g / m < 2 > More preferably, the plating amount of the aluminum alloy plating layer is 30 to 100 g / m 2 on one surface.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 내식성 및 마이크로 균열 저항성이 우수한 알루미늄 합금도금강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Next, a method for manufacturing an aluminum alloy plated steel sheet excellent in corrosion resistance and micro crack resistance according to one embodiment of the present invention will be described in detail.
먼저, 본 발명에서는 강판을 마련한 후 소둔 처리한다. First, in the present invention, a steel sheet is prepared and annealed.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 소지강판은 특별히 한정하지 않으나, 그 비제한적인 일례로 열연강판, 산세강판, 냉연강판 중 1종을 선택하여 이용할 수 있으며, 본 발명은 상기 강판의 구체적인 제조공정에 제한되는 것은 아니다.
As described above, the base steel sheet proposed in the present invention is not particularly limited, but one of a hot-rolled steel sheet, a pickled steel sheet and a cold-rolled steel sheet can be selected and used as a non-limiting example. But is not limited to the process.
이어, 본 발명에서 상기 강판을 소둔한 후 알루미늄 합금 도금처리한다. 이때, 상기 소둔은 700~850℃에서 행하는 것이 바람직하다. 상기 소둔 온도는 최종 강판의 연질화 및 후속되는 도금욕에 침지하는 공정에서 도금욕의 인입온도를 고려하여 제한하는 것이 바람직하다. 상기 소둔 온도가 낮은 경우에는 재결정이 충분하지 않고, 후속되는 도금욕의 인입온도가 낮아 안정된 도금 부착 및 도금 품질을 확보할 수 없으므로, 그 하한을 700℃로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 소둔 온도가 높은 경우에는 결정립 조대화와 상변태에 의한 급격한 강도가 상승되므로, 그 상한을 850℃로 한정하는 것이 바람직하다. Next, in the present invention, the steel sheet is annealed and then subjected to an aluminum alloy plating treatment. At this time, the annealing is preferably performed at 700 to 850 ° C. The annealing temperature is preferably limited in consideration of softening of the final steel sheet and taking-in temperature of the plating bath in the subsequent step of immersing in the plating bath. When the annealing temperature is low, recrystallization is not sufficient, and the subsequent pulling-in temperature of the plating bath is low, so that stable plating adhesion and plating quality can not be ensured. In addition, when the annealing temperature is high, the abrupt strength due to crystal grain coarsening and phase transformation is increased. Therefore, the upper limit is preferably limited to 850 캜.
그리고 상기 소둔된 강판은 도금욕에 침지하여 도금을 행하는 것이 바람직하다. 이때 도금욕 조성으로는 중량%, Al: 87~98%, Mg: 1~12% 및 잔부 Fe를 포함하여 조성되는 도금욕을 이용할 수 있으며, 실리콘(Si)의 첨가의 경우에는 도금욕의 조성은 중량%로, Al:78~93%, Mg: 1~12%, Si: 6~10%, 잔부 Fe을 포함하여 조성될 수도 있다. The annealed steel sheet is preferably immersed in a plating bath to perform plating. At this time, the plating bath composition may be a plating bath composed of a composition of weight%, Al: 87 to 98%, Mg: 1 to 12%, and the balance Fe. In the case of adding silicon (Si) May be composed of 78 to 93% of Al, 1 to 12% of Mg, 6 to 10% of Si, and the balance of Fe in terms of% by weight.
이때, 도금시 도금 부착량은 양면 기준으로 60~200g/㎡가 바람직하며, 보다 바람직하게는 편면 기준으로 30~100g/㎡인 것이다. At this time, the amount of plating on plating is preferably 60 to 200 g / m 2 on both sides, more preferably 30 to 100 g / m 2 on one side basis.
이러한 도금을 행한 후에 5~15℃/초의 냉각속도로 냉각하는 것이 바람직하다. 이때, 냉각속도가 높은 경우에는 임계냉각속도 이상으로 냉각되어 마르텐사이트 조직이 형성됨에 따라 도금된 강판의 강도가 지나치게 높아지므로, 그 상한을 15℃/초로 한정하는 것이 바람직하다. 이에, 본 발명에서 요구하고자 하는 강도를 확보하기 위해서는 느린 냉각속도로 냉각하는 것이 유리하나, 경제적인면을 고려하여 상기 냉각속도의 하한은 5℃/초 이상으로 한정하는 것이 바람직하다.
After such plating, it is preferable to cool at a cooling rate of 5 to 15 DEG C / second. At this time, when the cooling rate is high, the strength of the plated steel sheet becomes excessively high as the martensite structure is formed by cooling at a temperature equal to or higher than the critical cooling rate, so that the upper limit is preferably limited to 15 ° C / sec. Therefore, in order to secure the strength required in the present invention, it is preferable to cool at a slow cooling rate, but it is preferable that the lower limit of the cooling rate is limited to 5 DEG C / sec or more in consideration of economical aspects.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 내식성 및 마이크로 균열저항성이 우수한 열간 프레스 성형 부재를 상세히 설명한다. Next, a hot press forming member having excellent corrosion resistance and micro crack resistance according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명은, 그 표면에 알루미늄 합금 도금층이 형성되어 있는 알루미늄 합금 도금강판을 열간 프레스 성형하여 제조되는 열간 프레스 성형부재로서, 소지강판; 상기 소지강판상에 형성된 Fe3Al+FeAl(Si) 금속간화합물로 구성된 확산층; 상기 확산층상에 순차적으로 형성된 Fe2Al5+FeAl(Si)+Fe2Al5(또는 FeAl2)의 금속간화합물로 구성된 중간층; 및 상기 중간층상에 형성된 Al계 산화물 표면층;을 포함하는 열간 프레스 성형 부재를 제공한다. The present invention relates to a hot press formed member produced by hot press forming an aluminum alloy plated steel sheet having an aluminum alloy plated layer formed on its surface, A diffusion layer composed of an Fe 3 Al + FeAl (Si) intermetallic compound formed on the base steel sheet; An intermediate layer formed of an intermetallic compound of Fe 2 Al 5 + FeAl (Si) + Fe 2 Al 5 (or FeAl 2 ) sequentially formed on the diffusion layer; And an Al-based oxide surface layer formed on the intermediate layer.
그런데 이러한 열간 프레스 성형으로 제조된 성형 부재는 그 열간 프레스 성형 열이력에 의하여 도 1에 나타난 바와 같이, 소지강판에서 표층에 이르기까지 아래와 같은 다양한 층 구성을 이루고 있다. 즉, 알루미늄 합금 도금강판을 이용하여 열간 프레스 성형 공정을 거치면, 도금층과 소지강판 조직간에 상호확산 반응이 일어나며, 이 때문에 이 확산에 참여하는 제 성분들은 연속적인 분포를 나타내게 된다. 즉, 열간 프레스 성형전에는 도금층 성분범위를 한정할 수 있으나, 열간 프레스 성형 공정의 열적 활성화 과정에서 알루미늄, 마그네슘은 각각 소지철 내부, 도금층 표면으로 확산되어 이 결과로 표면측에서 소지철 내부로 들어갈수록 그 함량은 감소되어 최종적으로 제로(0)가 되는 연속곡선으로 표현된다. 반대로 철은 기지에서 도금층으로 확산되면서 표면측으로 나갈수록 감소 된다.
However, as shown in Fig. 1, the formed member produced by such hot press forming has various layers as follows from the base steel sheet to the surface layer by the hot press forming thermal history. That is, when a hot press forming process is performed using an aluminum alloy plated steel sheet, mutual diffusion reaction occurs between the plated layer and the base steel sheet structure, so that the components participating in this diffusion show a continuous distribution. In other words, before the hot press forming, the composition range of the plating layer can be limited. However, in the thermal activation process of the hot press forming process, aluminum and magnesium diffuse into the inner and outer plated layers, respectively. As a result, The content thereof is reduced and expressed as a continuous curve which is finally zero (0). Conversely, iron diffuses from the base to the plated layer and decreases toward the surface side.
본 발명은 기본적으로 그 표면에 알루미늄 합금 도금층이 형성되어 있는 알루미늄 합금 도금강판의 열간 프레스 성형부재에 관한 것이다. The present invention basically relates to a hot press formed member of an aluminum alloy plated steel sheet having an aluminum alloy plating layer formed on its surface.
여기에서, 상기 알루미늄 합금 도금강판은 그 표면에, 중량%, Al: 87~98%, Mg: 1~12% 및 잔부 Fe를 포함하여 조성되는 알루미늄 합금 도금층이 형성되어 있는 강판일 수 있다. 그리고 상기 도금층에 실리콘이 첨가될 경우, 상기 도금층의 조성은, 중량%로, Al:78~93%, Mg: 1~12%, Si: 6~10%, 잔부 Fe을 포함하여 조성될 수도 있다. Here, the aluminum alloy plated steel sheet may be a steel sheet having an aluminum alloy plating layer formed on the surface thereof, the aluminum alloy plating layer being composed of 87 to 98% of Al, 1 to 12% of Mg, and the balance of Fe. When silicon is added to the plating layer, the composition of the plating layer may be composed of 78 to 93% of Al, 1 to 12% of Mg, 6 to 10% of Si, and the balance of Fe in terms of% by weight .
그리고 상기 알루미늄 합금도금층은 양면 기준으로 60~200g/㎡의 부착량으로 도금되어 있음이 바람직하다.It is preferable that the aluminum alloy plating layer is plated with an adhesion amount of 60 to 200 g / m < 2 > on both sides.
먼저, 본 발명의 성형 부재는 소지강판을 포함하는데, 상기 소지강판은 냉연강판, 열연강판, 산세강판 중 선택된 1종일 수 있다. 보다 바람직하게는, 22MnB5, 30MnB5, 35MnB5의 성분계를 가지면서 1400MPa 이상의 인장강도 구현이 가능한 보론 첨가강을 강판으로 이용하는 것이다.
First, the forming member of the present invention includes a base steel sheet, wherein the base steel sheet may be one selected from a cold-rolled steel sheet, a hot-rolled steel sheet, and a pickled steel sheet. More preferably, a boron addition steel having a composition of 22MnB5, 30MnB5 and 35MnB5 and capable of achieving a tensile strength of 1400 MPa or more is used as a steel sheet.
다음으로, 본 발명의 성형부재에서는 상기 소지강판 상에 확산층이 형성될 수 있으며, 상기 확산층은 Fe3Al+FeAl(Si) 금속간화합물로 조성될 수 있다. 이러한 확산층에서는 소지강판에서부터 알루미늄이 고용된 고용 Fe, Fe3Al, Si이 함유된 FeAl 화합물을 형성하게 되어, 표면층에서부터 시작되는 마이크로 균열들이 더 이상 소지강판으로 확산되지 못하게 할 수 있다. 뿐만 아니라, 도금시 Mg 첨가로 인해 종래 AlSi 또는 Al도금강판에서 Fe3Al, FeAl 화합물을 포함하고 있는 확산층의 두께에 대비하여 30% 이상 두꺼운 두께를 확보할 수 있다.
Next, in the molded member of the present invention, a diffusion layer may be formed on the base steel sheet, and the diffusion layer may be formed of an Fe 3 Al + FeAl (Si) intermetallic compound. In such a diffusion layer, FeAl compound containing solid solution of solid solution of Fe, Fe3Al and Si solidified from the base steel sheet is formed, so that micro cracks starting from the surface layer can be prevented from diffusing to the steel sheet. In addition, due to Mg addition during plating, it is possible to secure a thickness of 30% or more in comparison with the thickness of the diffusion layer containing Fe 3 Al and FeAl compound in the conventional AlSi or Al-coated steel sheet.
그리고 상기 확산층 상에는 중간층이 형성될 수 있다. 이러한 중간층은 열간 프레스 성형을 위하여 가열하는 동안 다양한 철의 화합물이 생성으로 인해 형성되는데, 이는 상기 확산층과는 구별되는 화합물로써, 순차적으로 형성된 Fe2Al5+FeAl(Si)+Fe2Al5(또는 FeAl2)의 금속간화합물로 구성될 수 있다. An intermediate layer may be formed on the diffusion layer. These intermediate layers are formed by the formation of various iron compounds during heating for hot press forming, which is a compound distinguishable from the diffusion layer, and the Fe 2 Al 5 + FeAl (Si) + Fe 2 Al 5 Or FeAl < 2 >).
한편, 상기 확산층의 두께는 확산에 의하여 성장하기 때문에 기본적으로 열간프레스 성형시의 가열온도 및 유지시간에 의존하며, 상기 중간층은 확산되어 들어오는 철원자에 의하여 두꺼워지게 된다. 즉, 상기 확산층 두께는 가열온도 및 유지시간의 함수이고, 중간층의 두께는 도금부착량과 가열조건에 따라 변화된다. 다만, 본원 발명에서와 같이 도금조성에 Mg가 첨가되면 낮은 가열온도 조건에서도 확산층의 성장을 기대할 수 있다. On the other hand, since the thickness of the diffusion layer grows due to diffusion, it basically depends on the heating temperature and the holding time at the time of hot press forming, and the intermediate layer is thickened by the diffusion of the iron source. That is, the thickness of the diffusion layer is a function of the heating temperature and the holding time, and the thickness of the intermediate layer varies depending on the plating deposition amount and the heating conditions. However, if Mg is added to the plating composition as in the present invention, the growth of the diffusion layer can be expected even under a low heating temperature condition.
본 발명에서 상기 확산층의 두께는 6~20㎛인 것이 바람직하다. 확산층의 두께가 6㎛ 미만으로 되면 마이크로크랙 저항성을 충분히 기대할 수 없으며, 반대로 20㎛ 이상으로 두꺼워지면 점용접성이 열화되는 문제점을 가지고 있기 때문이다.
In the present invention, the thickness of the diffusion layer is preferably 6 to 20 mu m. If the thickness of the diffusion layer is less than 6 mu m, the micro-crack resistance can not be sufficiently expected. On the other hand, if the thickness is increased to 20 mu m or more, the spot weldability deteriorates.
또한 본 발명의 성형부재는 상기 중간층상에 형성된 Al계 산화물 표면층을 포함한다. 상기 표면층은 상기 알루미늄 합금도금층을 구성하는 알루미늄, 마그네슘의 산화에 의하여 생성된 산화물을 포함하고 있다. 이에, 상기 알루미늄 합금도금층의 합금화도에 영향을 받으며, 표면상에 단속적으로 형성되면 통상의 가열온도에서 산화물 형성에 의한 표면저항값은 1.5mΩ 이하가 되어 점용접에 유리하다. 이에, 본 발명에서는 숏 블라스트(short blast)와 같은 추가적인 공정을 행하지 않고도 점용접이 가능하다. The forming member of the present invention also includes an Al-based oxide surface layer formed on the intermediate layer. The surface layer includes an oxide formed by oxidation of aluminum and magnesium constituting the aluminum alloy plating layer. Therefore, if the aluminum alloy plating layer is intermittently formed on the surface of the aluminum alloy plating layer, the surface resistance value due to the formation of the oxide is 1.5 m? Or less at normal heating temperature, which is advantageous for spot welding. In the present invention, therefore, spot welding is possible without performing additional processes such as short blast.
또한 상기 표면층은 상기 산화물의 두께에 영향을 받는데, 이는 가열온도가 높을수록 상기 산화물의 두께가 두꺼워지고, 가열온도가 낮을수록 상기 산화물의 두께가 얇아진다
Also, the surface layer is influenced by the thickness of the oxide. The higher the heating temperature, the thicker the oxide, and the lower the heating temperature, the thinner the oxide
한편 도 2는 본 발명의 알루미늄 합금 도금강판으로 제조된 열간 프레스 성형품의 표면에서 소지강판 내부로 깊이 변화에 따른 철, 알루미늄, 규소, 망간, 마그네슘 및 산소 성분의 함량 변화를 GDS(Glow Discharge Spectrometer)로 측정한 결과이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 중간층에서 표면층으로 변동되는 부분에서의 마그네슘(Mg)의 함량을 살펴보면, 표면층일수록 즉, 표면에서부터 1㎛ 깊이 정도에서는 5~18%의 Mg를 함유하고 있으며, 중간층으로 들어가면서 점차 Mg의 농도가 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 이러한 마그네슘의 함량의 차이에 의하여, 전기화학적 갈바닉 전위가 형성된다. 즉, 본 발명에서 제공하는 열간 프레스 성형부재은 그 도금층 표면과 내부와의 사이에 -0.12V 이상의 갈바닉 전위차을 형성할 수 있게 됨으로써, 희생방식에 기반한 내식성과 합금화 생성물들에 기인하는 방해물 효과를 동시에 기대할 수 있다. On the other hand, FIG. 2 is a graph showing changes in the contents of iron, aluminum, silicon, manganese, magnesium and oxygen in a GDS (Glow Discharge Spectrometer) according to a depth change from the surface of a hot press formed product made of an aluminum alloy- Respectively. As shown in FIG. 2, the content of magnesium (Mg) in the portion varying from the intermediate layer to the surface layer is 5 to 18% Mg in the surface layer, that is, about 1 μm from the surface. It can be confirmed that the Mg concentration is gradually lowered. Due to the difference in the content of magnesium, an electrochemical galvanic potential is formed. That is, the hot-press-molded member provided in the present invention can form a galvanic potential difference of -0.12 V or more between the surface of the plating layer and the inside thereof, so that the corrosion resistance based on the sacrificial system and the clogging effect caused by the alloying products can be simultaneously expected have.
본 발명에서 상술한 열간 프레스 성형부재의 구체적인 미세조직에 제한되는 것은 아니나, 면적분율%로, 90% 이상의 마르텐사이트 및 잔부 베이나이트 또는 페라이트 조직인 것이 바람직하다.
Although not limited to the specific microstructure of the hot press-formed member described above in the present invention, it is preferable that it is 90% or more of martensite and the remaining bainite or ferrite structure at an areal percentage.
이어, 본 발명의 일실시예에 따른 열간 프레스 성형 부재의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. Next, a method of manufacturing a hot press formed member according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명의 제조방법은, 그 표면에, 중량%로, Al: 87~98%, Mg: 1~12% 및 잔부 Fe를 포함하여 조성되는 알루미늄 합금 도금층이 형성되어 있는 강판을 블랭크로 마련하는 공정; 상기 마련된 블랭크를 800~950℃의 온도범위로 가열한 후, 일정 시간 유지하는 공정; 및 상기 온도로 유지된 블랭크를 금형에 장입하여 열간 프레스 성형한 후, 냉각하는 공정;을 포함한다.
The manufacturing method of the present invention is a method for producing a steel sheet having an aluminum alloy plating layer formed on its surface in an amount of 87% by weight to 98% by weight of Al, 1 to 12% by weight of Mg and the balance Fe, ; Heating the prepared blank to a temperature in the range of 800 to 950 캜, and then maintaining the blank for a predetermined time; And a step of charging the blank maintained at the temperature into a mold, subjecting the resultant to hot press molding, and cooling the blank.
먼저, 본 발명에서는 상술한 바와 같은 조성의 알루미늄 합금 도금층이 그 표면에 형성되어 있는 강판을 블랭크로 마련한다. 이때, 상기 도금층의 조성, 부착량 및 강판의 종류 등에 관한 설명은 앞서와 같다. 그리고 상기 도금층에 실리콘이 첨가될 경우, 상기 도금층의 조성은, 중량%로, Al:78~93%, Mg: 1~12%, Si: 6~10%, 잔부 Fe을 포함하여 조성될 수도 있다.
First, in the present invention, a steel sheet on which an aluminum alloy plated layer having the composition as described above is formed on its surface is provided with a blank. At this time, the composition of the plating layer, the deposition amount, the kind of the steel sheet, and the like are as described above. When silicon is added to the plating layer, the composition of the plating layer may be composed of 78 to 93% of Al, 1 to 12% of Mg, 6 to 10% of Si, and the balance of Fe in terms of% by weight .
이어, 본 발명에서는 상기 마련된 블랭크를 800~950℃의 온도범위로 가열한 후, 일정 시간 유지한다. 상기 블랭크를 가열하는 온도는 최종 제품에서 필요로 하는 강도 수준에 따라 다소 달라지나, 통상적으로 HPF 공정은 Ac3 이상의 오스테나이트 영역까지 가열하는 경우가 많다. In the present invention, the prepared blank is heated to a temperature in the range of 800 to 950 캜 and maintained for a predetermined time. The temperature at which the blank is heated may vary somewhat depending on the level of strength required in the final product, but in many cases the HPF process is often heated to austenite above Ac 3 .
본 발명에서는 내식성 향상에 효과적인 알루미늄 도금층의 합금화 정도를 제어하기 위하여 가열 온도를 820℃ 이상으로 한다. 온도가 820℃ 미만이면 가열로에서 블랭크를 추출한 후 열간성형에 투입하는 동안 자연 냉각에 따른 온도 저하에 의해 블랭크 표면에 페라이트 상이 생성되어, 최종 부품의 강도저하가 발생 된다. 반면에, 950℃를 초과하는 경우에는 도금층의 합금화가 과잉으로 진행되어 내식성이 저하된다. In the present invention, the heating temperature is set to 820 DEG C or more in order to control the degree of alloying of the aluminum plating layer effective for improving the corrosion resistance. If the temperature is lower than 820 占 폚, the blank is extracted from the heating furnace, and during the hot forming, the ferrite phase is formed on the surface of the blank due to the temperature lowering due to the natural cooling, and the strength of the final component is lowered. On the other hand, when it exceeds 950 占 폚, alloying of the plating layer progresses excessively and corrosion resistance is lowered.
본 발명에서는 상기 블랭크의 가열 이후, 그 가열 온도 범위에서 일정시간 유지한다. 이러한 온도 유지는 블랭크 전체적으로 균일한 온도를 형성하기 위한 균열 처리이다. 상기와 같은 효과를 발현하기 위해서는 60초 이상 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 반면, 유지시간을 600초를 초과하는 경우에는 철의 지속적인 확산으로 합금화가 진행되어 도금층내 아연 함량이 저하되어, 내식성이 저하된다. 그러므로 60~600초 범위내에서 유지해 줌이 바람직하다.
In the present invention, after heating the blank, it is maintained for a certain time in the heating temperature range. This temperature maintenance is a crack treatment to form a uniform temperature throughout the blank. It is preferable to maintain the temperature for 60 seconds or more in order to exhibit the above effect. On the other hand, if the holding time exceeds 600 seconds, the steady diffusion of iron causes alloying to proceed, resulting in a decrease in the zinc content in the plating layer, thereby deteriorating the corrosion resistance. Therefore, it is desirable to keep within the range of 60 to 600 seconds.
그리고 본 발명에서는 상기 온도로 유지된 블랭크를 금형에 장입하여 열간 프레스 성형한 후, 냉각한다. 즉, 열간 프레스 성형 이후, 블랭크를 금형내에서 냉각처리하는데, 이때, 30~300℃/초의 냉각속도로 200℃이하의 온도까지 냉각하는 것이 바람직하다. In the present invention, the blank maintained at the temperature is charged into a mold, subjected to hot press forming, and then cooled. That is, after the hot press forming, the blank is cooled in the mold. At this time, it is preferable to cool the blank to a temperature of 200 ° C or less at a cooling rate of 30 to 300 ° C / sec.
상기 냉각속도가 30℃/초 미만인 경우에는 페라이트나 펄라이트 혹은 베이나이트 조직이 형성되어 강도가 저하된다. 반면에, 빠른 냉각속도를 갖는 경우에는 마르텐사이트 조직을 생성하는데 용이할 뿐만 아니라, 부품 전체에 걸쳐 균일한 강도를 확보할 수 있다. 그러나 너무 빠른 경우에는 추가적인 냉각설비를 요할 뿐만 아니라 비경제적이기 때문에 그 상한을 300℃/초로 한정한다. When the cooling rate is less than 30 DEG C / second, ferrite, pearlite or bainite structure is formed and the strength is lowered. On the other hand, in the case of having a fast cooling rate, it is easy to generate a martensite structure, and uniform strength can be ensured throughout the parts. However, if it is too fast, it requires additional cooling equipment, and because it is uneconomical, its upper limit is limited to 300 ° C / sec.
상술한 제조공정으로 제조된 본 발명의 열간 프레스 성형부재는 면적분율%로, 90% 이상의 마르텐사이트 및 잔부 베이나이트 또는 페라이트 조직을 효과적으로 가질 수 있다. The hot-press formed member of the present invention produced by the above-described manufacturing process can effectively have 90% or more of martensite and residual bainite or ferrite structure at an areal percentage.
또한 상기 열간 프레스 성형부재는 그 도금층 표면과 내부 사이 갈바닉 전위차는 -0.12V 이상이어서, 우수한 내식성 등을 가질 수 있다.
In addition, the galvanic potential difference between the surface of the hot-pressed member and the inside of the hot-pressed member is -0.12 V or more, and thus it can have excellent corrosion resistance and the like.
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 from them.
(실시예 1)(Example 1)
상기 표 1의 조성을 갖는 슬라브를 1200℃에서 가열하여 균질화처리 하였다. 그 후, 조압연 및 사상압연을 행한 후 650℃의 온도로 권취하여 두께 3.0㎜의 열연강판을 제조하였고, 상기 열연강판을 산세한 후 50%의 압하율로 냉간압연을 행하여 1.5㎜의 풀하드 강판을 제조하였다. 그 후 소둔 및 도금공정을 거쳤으며, 이때, 상기 소둔은 730~800℃의 온도범위에서 행하였다. 그리고 상기 도금공정은 종래의 AlSi도금(Al-9%Si), 아연도금(Zn)외 본발명의 Al base에 Mg을 첨가하거나, Si-Mg을 복합첨가된 도금욕을 이용하였고, 비교재로 갈바륨 도금조성(Al-44Zn)을 도금욕에 침지하여 도금조성과 부착량이 다른 도금강판들을 표 2와 같이 제조하였다.The slab having the composition shown in Table 1 was homogenized by heating at 1200 ° C. Thereafter, the steel sheet was subjected to rough rolling and finish rolling, and then rolled at a temperature of 650 캜 to produce a hot rolled steel sheet having a thickness of 3.0 mm. The hot rolled steel sheet was pickled and then subjected to cold rolling at a reduction ratio of 50% A steel sheet was produced. Thereafter, annealing and plating were carried out. At this time, the annealing was performed in a temperature range of 730 to 800 ° C. In addition, the above-mentioned plating process uses a plating bath in which Mg is added to the Al base of the present invention or Si-Mg is mixed with the conventional AlSi plating (Al-9% Si), zinc plating (Zn) The galvanic plating composition (Al-44Zn) was immersed in a plating bath to prepare coated steel sheets having different plating compositions and adhesion amounts as shown in Table 2.
상기와 같이 제조된 강판에 대하여, 하기 표 2에 나타난 조건으로 열간 프레스 성형 열처리를 행하였고, 이때 얻어진 합금화된 도금층의 확산층의 두께를 나타내었다. 한편, 마크로 및 마이크로 균열 발생 양상은 5R 반경을 가지면서 'ㄷ' 자 형상을 가지는 높이 80㎜ 부품(이하 미니범퍼로 칭함)을 성형하여 평가하였다. 즉, 마크로 균열 발생 여부는 인장변형이 가해지는 코너부를 중심으로 관찰하였으며, 마이크로 균열은 성형과 마찰이 동시에 가해지는 대표 부위로서 부품 높이의 40㎜ 위치를 선택하여 평가하였다.The thus prepared steel sheet was subjected to hot press forming heat treatment under the conditions shown in Table 2 below, and the thickness of the obtained diffusion layer of the alloyed plating layer was shown. On the other hand, the appearance of the macro and micro cracks was evaluated by molding a component having a height of 80 mm having a 'C' shape (hereinafter referred to as a mini bumper) having a radius of 5R. In other words, the occurrence of the macro crack was observed around the corner where the tensile deformation was applied, and the micro crack was selected as the representative part where the forming and the friction were simultaneously applied and the position of the part height of 40 mm was selected and evaluated.
구분
division
강종
Steel grade
도금계
Plating system
부착량
(g/m2)Plated
Adhesion
(g / m < 2 &
Diffusion layer thickness (탆)
Microcrec depth (㎛)
5MgAl-9Si-
5Mg
5MgAl-9Si-
5Mg
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 종래의 AlSi도금강판에서 확인되는 확산층 두께는 5.8㎛이며, 또다른 종래강인 아연도금강판(Zn)과 비교할 경우 확산층은 형성되지 않았다. 그런데 본원발명 도금강판에서는 Mg 첨가에 의하여 확산층 두께가 현저하게 증가하였고, 아울러 마이크로 크렉 발생도 없음을 알 수 있다. . As can be seen from Table 2, the thickness of the diffusion layer identified in the conventional AlSi-plated steel sheet was 5.8 mu m, and no diffusion layer was formed as compared with another conventional zinc plated steel sheet (Zn). However, in the coated steel sheet according to the present invention, the thickness of the diffusion layer was remarkably increased by addition of Mg, and microcreks were not generated. .
결론적으로, Mg 첨가에 의하여 동일 가열조건일 경우 기존 AlSi도금강판 대비 확산층 두께는 30% 이상 두꺼워 지며, 성형부품의 마이크로 크랙 발생 양상은 AlSi도금재와 유사하게 억제됨을 확인하였다.
As a result, it was confirmed that the diffusion layer thickness was over 30% larger than that of the conventional AlSi-coated steel sheet under the same heating conditions by Mg addition, and the generation of microcracks in the molded part was suppressed similarly to the AlSi plating material.
(실시예 2)(Example 2)
상기 표 1의 조성을 갖는 슬라브를 1200℃에서 가열하여 균질화 처리하였다. 그 후, 조압연 및 사상압연을 행한 후 650℃의 온도로 권취하여 두께 3.0㎜의 열연강판을 제조하였으며, 이어, 상기 열연강판을 산세한 후 50%의 압하율로 냉간압연을 행하여 1.5㎜의 풀하드 강판을 제조하였다. The slab having the composition shown in Table 1 was homogenized by heating at 1200 ° C. Thereafter, rough rolling and finish rolling were carried out and then rolled up at a temperature of 650 캜 to produce a hot-rolled steel sheet having a thickness of 3.0 mm. Then, the hot-rolled steel sheet was pickled and then subjected to cold rolling at a reduction ratio of 50% Full hard steel sheets were produced.
상기 제조된 강판에 대하여 750~800℃에서 소둔을 행하였으며, 이후 도금욕은 종래의 AlSi도금(Al-9%Si), 아연도금(Zn)외 본 발명의 Al-9Si-Mg을 복합첨가된 도금욕 등을 사용하였고, 비교재로 갈바륨 도금조성(Al-44Zn)의 도금욕에 소둔된 강판을 침지함으로서 도금조성과 부착량이 다른 도금강판들을 제조하였다. 이렇게 제조된 도금강판을 하기 표 3에 나타난 조건으로 평판금형으로 열간 프레스 성형 공정을 모사하여 합금화된 강판을 제조하였다.The thus prepared steel sheet was subjected to annealing at 750 to 800 ° C. After that, the plating bath was subjected to the same treatment as that of the conventional Al-9Si-Mg addition (Al-9Si-Mg) A plating bath and the like were used, and galvanized steel sheets were immersed in a galvanic plating composition (Al-44Zn) plating bath as a comparative material to prepare coated steel sheets having different plating compositions and adhesion amounts. The thus-prepared coated steel sheet was subjected to a hot press forming process using a flat metal mold under the conditions shown in Table 3 below to produce an alloyed steel sheet.
상기 열처리된 강판에 대하여 전기화학 갈바닉 전위를 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 그리고 5% NaCl의 미스트를 시간당 1㎖씩 분사되는 염수분무실험을 행하여 조건으로 720시간 경과후의 최대 부식깊이를 측정하여 또한 하기 표 3에 나타내었다.The electrochemical galvanic potential of the heat treated steel sheet was measured and the results are shown in Table 3 below. The maximum corrosion depth after 720 hours was measured under the conditions of spraying 5 ml NaCl mist sprayed with 1 ml per hour, and is also shown in Table 3 below.
한편 열간프레시 성형시 도금층의 탈락 정도를 평가였으며, 매우 우수(◎), 우수(○) 및 보통(△)으로 평가하여 하기 표 3에 나타내었다
On the other hand, the degree of detachment of the plating layer during the hot-press forming was evaluated and evaluated as very good (⊚), excellent (◯) and ordinary (△)
구분
division
(g/m2)Plating amount
(g / m < 2 &
조건HPF heat treatment
Condition
전위차(V)Galvanic
The potential difference (V)
(㎛)SST Maximum corrosion depth
(탆)
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 비도금 냉연강판(CR) 또는 종래의 AlSi도금강판에서는 갈바닉 전위가 형성되지 않아 희생방식에 의한 내식성을 기대할 수 없음을 알 수 있다. 이에 반하여, 본원 발명의 경우, -0.15~-0.19V의 갈바닉 전위가 형성됨을 알 수 있으며, 이는 종래의 아연도금강판에서 얻어지는 갈바닉 전위차 -0.12V 보다 동등 이상으로서 희생방식에 의한 내식성을 기대할 수 있다. 뿐만 아니라 760시간 전위 SST 내식성 평가 결과에서 확인되는 최대 부식깊이는 도금층 합금화 생성물의 장애물 효과에만 의존하는 종래 AlSi 도금강판의 경우, 최대 부식깊이는 0.37㎛, 아연도금강판의 경우 0.2㎛인데 반하여, 본원 발명의 경우 0.12~0.18㎛ 정도 부식되어 염수분무 실험에서의 내식성 역시 종래의 도금강판에 비하여 우수함을 알 수 있다. As shown in Table 3, it can be seen that the galvanic potential is not formed in the non-plated cold-rolled steel sheet CR or the conventional AlSi-plated steel sheet, so that the corrosion resistance by the sacrificial method can not be expected. On the contrary, in the case of the present invention, it can be seen that a galvanic potential of -0.15 to -0.19V is formed, which is equal to or higher than the galvanic potential difference -0.12V obtained in the conventional galvanized steel sheet, . In addition, the maximum corrosion depth confirmed in the SST corrosion resistance evaluation result of 760-hour dislocation is 0.37 탆 for the conventional AlSi-plated steel sheet, which is dependent only on the obstacle effect of the plated layer alloying product, and 0.2 탆 for the zinc plated steel sheet, In the case of the invention, it is found that the corrosion resistance of 0.12 ~ 0.18 탆 is superior to that of the conventional coated steel sheet in the salt spray test.
한편 본 발명과 유사하게 Al이지만 Zn이 44중량% 첨가된 Al44Zn 도금강판의 경우, 갈비닉 전위차가 상기 표 3의 도금계 중에서 가장 우수하고, 염수분무실험에서의 최대 부식깊이 측면에서는 0.19~0.27㎛로 종래 AlSi도금강판 보다는 우수하였으나 아연도금강판보다는 다소 열위함을 보이고 있다. 그러나 이 도금재에 대하여 열간 프레스 성형을 행한 결과, 도금층 탈락이 발생되어 본원발명에서 기대하는 양품을 제조할 수 없는 것으로 확인할 수 있다.
On the other hand, in the case of the Al44Zn-plated steel sheet in which Al was added but 44% by weight of Zn was added, similar to the present invention, the galvanic potential difference was the best among the plating systems shown in Table 3 and 0.19-0.27 m Which is superior to the conventional AlSi-coated steel sheet, but shows a somewhat higher heat resistance than the galvanized steel sheet. However, as a result of subjecting the plating material to hot press forming, it can be confirmed that the plating layer is dislodged and the good product expected in the present invention can not be produced.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.
Claims (22)
소지강판;
상기 소지강판상에 형성된 Fe3Al+FeAl(Si) 금속간화합물로 구성된 확산층;
상기 확산층상에 순차적으로 형성된 Fe2Al5+FeAl+Fe2Al5(또는 FeAl2)의 금속간화합물로 구성된 중간층; 및
상기 중간층상에 형성된 Al계 산화물 표면층;을 포함하고,
상기 열간 프레스 성형부재의 도금층 표면과 내부 사이 갈바닉 전위차는 -0.12V 이상인 것을 특징으로 하는 내식성 및 마이크로 균열 저항성이 우수한 열간 프레스 성형부재.
A hot press formed member produced by hot press forming an aluminum plated steel sheet having an aluminum plated layer formed on its surface, the aluminum plated layer being composed of the following components: weight%, Al: 87 to 98%, Mg: 1 to 12% The hot-press-molded member may include:
Base steel sheet;
A diffusion layer composed of an Fe 3 Al + FeAl (Si) intermetallic compound formed on the base steel sheet;
An intermediate layer composed of an intermetallic compound of Fe 2 Al 5 + FeAl + Fe 2 Al 5 (or FeAl 2 ) sequentially formed on the diffusion layer; And
And an Al-based oxide surface layer formed on the intermediate layer,
Wherein the galvanic potential difference between the surface of the plating layer of the hot press-formed member and the inside thereof is -0.12 V or more, wherein the hot-pressed member is excellent in corrosion resistance and micro crack resistance.
The hot-pressed member according to claim 9, wherein the aluminum alloy plating layer is plated with an adhesion amount of 60 to 200 g / m < 2 > on both sides.
The hot press forming member according to claim 9, wherein the base steel sheet is one selected from a cold-rolled steel sheet, a hot-rolled steel sheet and a pickled steel sheet.
The hot-press-molded member according to claim 9, wherein the hot-pressed member has an area percentage of 90% or more of martensite and residual bainite or a ferrite structure.
상기 마련된 블랭크를 800~950℃의 온도범위로 가열한 후, 60~600초 동안 유지함으로써 상기 블랭크의 표면에 알루미늄 합금 도금층을 형성하는 공정; 및
상기 온도로 유지된 블랭크를 금형에 장입하여 열간 프레스 성형한 후, 냉각하는 공정;을 포함하고,
상기 형성된 알루미늄 합금 도금층은,
상기 블랭크상에 형성된 Fe3Al+FeAl(Si) 금속간화합물로 구성된 확산층;
상기 확산층상에 순차적으로 형성된 Fe2Al5+FeAl+Fe2Al5(또는 FeAl2)의 금속간화합물로 구성된 중간층; 및
상기 중간층상에 형성된 Al계 산화물 표면층;을 포함하여 이루어지고,
열간 프레스 성형부재의 도금층 표면과 내부 사이 갈바닉 전위차는 -0.12V 이상인 것을 특징으로 하는 내식성 및 마이크로 균열 저항성이 우수한 열간 프레스 성형 부재의 제조방법.
A step of blanking a steel sheet on which an aluminum alloy plating layer composed of 87 to 98% of Al, 1 to 12% of Mg and the balance of Fe is formed on the surface thereof;
Forming an aluminum alloy plating layer on the surface of the blank by heating the prepared blank to a temperature of 800 to 950 캜 and holding the blank for 60 to 600 seconds; And
Filling the blank maintained at the temperature in a mold, subjecting the blank to hot press forming, and cooling the blank;
The aluminum alloy plating layer formed,
A diffusion layer composed of Fe 3 Al + FeAl (Si) intermetallic compound formed on the blank;
An intermediate layer composed of an intermetallic compound of Fe 2 Al 5 + FeAl + Fe 2 Al 5 (or FeAl 2 ) sequentially formed on the diffusion layer; And
And an Al-based oxide surface layer formed on the intermediate layer,
Wherein the galvanic potential difference between the surface of the plated layer and the inside of the hot pressed member is -0.12 V or more.
The method of manufacturing a hot press formed member according to claim 16, wherein the steel sheet is one selected from a cold rolled steel sheet, a hot rolled steel sheet, and a pickled steel sheet.
The method of claim 16, wherein the cooling step is performed at a cooling rate of 30 to 300 캜 / sec to a temperature of 200 캜 or less.
17. The method of claim 16, wherein the aluminum alloy plating layer is plated with an adhesion amount of 60 to 200 g / m < 2 > on both sides.
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