KR101858849B1

KR101858849B1 - 고강도 trip 강의 인산처리성 평가 방법 및 인산처리성이 우수한 강재

Info

Publication number: KR101858849B1
Application number: KR1020160171871A
Authority: KR
Inventors: 홍기정; 신광수
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2018-06-28

Abstract

본 발명은 Si 및 Mn을 포함하는 강재를 소둔열처리하고, 산세하여 표면의 Si 및 Mn 산화물층을 제거하는 산세공정을 거친 산세강재의 인산처리성을 평가하는 방법으로서, GDS 분석에 의해 상기 산세한 강재 표면에 농화된 Si의 단위 면적당 함량(단위면적당 농화량)을 측정하고, 또 GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량과 상기 강재의 Si 함량 간의 차이(Si 함량차)를 측정한 후, 상기 GDS 분석결과로부터 상기 강재의 인산 처리성을 예측하는, 인산처리성 평가 방법이 제공된다.

Description

고강도 TRIP 강의 인산처리성 평가 방법 및 인산처리성이 우수한 강재{METHOD FOR EVALUATING PHOSPHATING PROPERTY AND HIGH STRENGTH COLD STEEL SHEET WITH GOOD PHOSPHATING PROPERTY}

본 발명은 인산처리성을 평가하는 방법에 대한 것으로서, 보다 구체적으로는 직접 인산처리 없이 인산처리성을 신속하게 예측할 수 있는 인산처리성 평가 방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 인산염 처리성이 우수한 강재를 제공하고자 한다.

자동차의 경량화와 안전성 강화를 위해 고강도 냉연강판의 중요성이 증대되고 있다. 일반적으로 냉연강판의 고강도화, 고연신화를 위해 Si, Mn 등의 합금원소가 필수적으로 첨가된다.

그러나, 상기 원소는 산화성이 매우 큰 성분으로서, 강판 표면에 산화물을 쉽게 생성하는데, 이러한 강판 표면 산화물은 인산처리성에 나쁜 영향을 미친다. 예를 들어, Si 및 Mn을 첨가하는 TRIP 강의 경우 강판 표면에 Si 산화물 피막이 형성될 수 있으며, 이러한 피막을 적절히 제거해주지 않으면 인산처리가 되지 않는 문제가 발생한다.

이에, 강판 표면에 Si 산화물 피막이 형성되는 경우에는 인산처리성 악화를 방지하기 위해 강한 산세 공정을 거쳐 Si 산화물 피막을 제거한 후, 산세 공정 후의 고강도 강의 인산 처리성을 평가하기 위해 직접적으로 인산처리 시험을 통해 인산처리성을 평가하고 있는 실정이다.

강판 표면의 Si 산화물 피막의 잔존 여부를 신속하게 평가하여 제조되는 강판의 인산처리성을 예측할 수 있다면 강판의 제조 품질 유지 측면에서 매우 바람직할 것이나, 고강도강의 산세 후 잔류하는 Si 산화피막의 양을 신속하게 측정하여 인산처리성을 평가할 수 있는 방법은 아직 제시되어 있지 않다.

본 발명은 산세 후 자동차용 고강도 TRIP 강의 인산처리성을 미리 예측할 수 있는 신속한 평가기술을 제공함으로써 직접적 인산처리 시험의 필요성을 없애고자 한다.

본 발명은 Si 및 Mn을 포함하는 강재를 소둔열처리하고, 산세하여 표면의 Si 및 Mn 산화물층을 제거하는 산세공정을 거친 산세강재의 인산처리성을 평가하는 방법으로서, GDS 분석에 의해 상기 산세한 강재 표면에 농화된 Si의 단위 면적당 함량(단위면적당 농화량)을 측정하고, 또 GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량과 상기 강재의 Si 함량 간의 차이(Si 함량차)를 측정한 후, 상기 GDS 분석결과로부터 상기 강재의 인산 처리성을 예측하는, 인산처리성 평가 방법을 제공한다.

상기 인산처리성 예측은 GDS 분석에 의해 산세한 강재 표면에 농화된 Si의 단위 면적당 함량을 측정하고, 또 GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량과 상기 강재의 Si 함량 간의 차이를 측정하고, 상기 산세한 강재 표면에 직접 인산 처리에 의한 인산처리성 평가를 수행한 후 상기 단위면적당 Si 농화량 및 농화된 Si 함량차에 따른 인산처리성을 데이터화하고, 상기 데이터와 비교하여 GDS 분석결과로부터 인산처리성을 예측할 수 있다.

상기 단위면적당 Si 농화량은 GDS에 의한 분석결과 상기 강재의 Si 함량을 나타내는 깊이까지의 Si 함량의 합이다.

상기 GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량은 GDS에 의한 분석결과 상기 강재의 Si 함량을 나타내는 깊이보다 얕다.

상기 GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량은 표면으로부터 깊이 4㎛ 이내에 존재하며, 1㎛ 이내에 존재할 수 있다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 소둔열처리 및 산세공정에 의해 얻어진 Si 및 Mn을 포함하는 모재 및 상기 모재 표면에 인산처리피막을 포함하는 강재로서, 상기 모재는 GDS 분석에 의한 분석결과, 상기 모재 표면에 농화된 Si의 단위 면적당 함량이 0.0016245g/㎡ 이하이고, GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량과 상기 강재의 Si 함량 간의 차이가 1.7379 중량% 이하인, 인산처리성이 우수한 강재를 제공한다.

상기 모재는 Si 0.5 내지 2.0 중량% 및 Mn 1.5 내지 3.0 중량%를 포함하는 TRIP 강인 인산처리성이 우수한 강재일 수 있다.

본 발명에 따르면, 고강도 TRIP 강의 인산처리성을 강판 생산 현장에서 평가할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 인산처리성을 판단하기 위해 직접적 인산처리 시험이 필요 없으므로 매우 신속하게 인산처리 성능을 평가할 수 있다.

도 1은 고강도 TRIP 강의 인산처리 후 표면 상태를 나타내는 SEM 이미지로서, 인산처리성이 불량인 상태를 나타내는 이미지이다.
도 2는 고강도 TRIP 강의 인산처리 후 표면 상태를 나타내는 SEM 이미지로서, 인산처리성이 양호한 상태를 나타내는 이미지이다.
도 3은 소둔 열처리 중에 생성되는 Si산화 피막을 다양한 산세조건에서 제거하여 얻어진 실시예의 시편들에 대하여 Si 부착량과 Si 농도차에 따른 관계로부터 인산처리성을 평가한 결과를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 강판 표면의 미량 Si를 측정하고, 방법과 인산처리성과의 상관성을 확인하고, 이로부터 인산처리성을 예측할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.

고강도 TRIP 강의 인산처리성은 강판 제조 후 표면에 잔류하는 Si 산화피막과 매우 높은 상관성을 갖는다. 이에, 본 발명자들은 강판 표면에 존재하는 미량 Si의 측정방법을 이용하고, 이로부터 인산처리성과의 상관성을 조사함으로써 인산처리성을 예측할 수 있음을 확인하였다.

보다 구체적으로, 고강도 TRIP강 소재의 표면을 GDS로 측정하고, GDS 측정 프로파일 결과로부터 Si이 강재 표면에 농화된 정도를 나타낼 수 있는 지표로서 단위면적당 Si 농화량 및 Si 함량차를 이용하여 평가에 사용한다.

Si 및 Mn을 포함하는 강재, 특히 TRIP 강은 소둔 열처리 과정을 거치는데, 이러한 소둔 공정에 의해 모재에 포함된 Si은 모재 표면으로 농화되어 산화물층을 형성하게 된다. 상기 모재 표면에 농화된 Si 산화물층은 인산처리성에 영향을 끼치는바, 소둔 후 산세 공정에 의해 제거하고 있다.

그러나, 모재 표면의 산세 후에 Si 산화물이 잔존하는 경우에는 인산처리성에 영향을 끼치는바, 상기 Si의 존재를 분석함으로써 인산처리성을 평가할 수 있다.

GDS 분석에 의하는 경우, 모재의 깊이 방향으로 소정의 깊이에서의 Si 함량을 측정할 수 있다. 이때, Si 농화층이 존재하는 표면에는 GDS 분석에 의할 경우 다량의 Si가 존재하는 결과를 나타내며, 모재의 깊이방향으로 갈수록 Si 함량이 감소하게 된다. 그러나 모재 자체가 Si를 포함하고 있으므로, 일정 깊이를 넘어서는 경우에는 GDS 분석에 따라 분석되는 Si 함량은 결국 모재에 포함된 Si 함량으로 수렴하여 일정한 값을 나타내게 된다.

따라서, 이러한 GDS 분석 결과로부터 농화층에 존재하는 단위면적당 Si 농화량을 확인할 수 있고, 또 Si 농화층의 최대 Si 함량도 확인할 수 있다.

본 발명자들은 상기와 같은 Si 농화량 및 최대 Si 함량과 모재의 Si 함량간의 함량차(Si 함량차)를 다방면으로 분석한 결과, 이들이 인산처리성에 일정한 상관관계를 가지고 있음을 확인하였다.

보다 구체적으로 복수의 시료에 대하여 상기와 같은 GDS 분석을 수행하여 상기 Si 농화량 및 Si 함량차를 확인한 후, 각 시료에 대하여 인산 처리를 직접 수행하여 인산 처리성을 평가하고, 그 결과를 데이터화한다.

이와 같은 테스트를 통해 확보된 GDS 분석 결과에 따른 인산 처리성 평가 결과에 대한 데이터를 활용하면 추후 인산처리성 평가가 요구되는 시료에 대하여는 GDS 분석만을 통해 간편하고 신속하게 인산처리성을 예측할 수 있으며, 현장에서 직접 적용할 수 있다.

보다 구체적으로는 일정한 데이터가 축적된 후, 평가가 요구되는 시료에 대하여 GDS 분석에 의해 강재 표면에 농화된 Si의 단위 면적당 함량, 즉, 단위면적당 Si 농화량을 측정하고, 이어서, GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량을 측정하고, 상기 최대 Si 함량과 상기 강재의 Si 함량 간의 차이를 계산한 후, 앞서 확보된 데이터의 측정결과 및 그에 따른 인산처리성 평가 결과를 확인함으로서 시료의 인산처리성을 예측할 수 있다.

이와 같은 인산 처리성의 평가를 위한 GDS 분석은 강재의 표면에 농화된 Si의 함량을 분석하는 것이므로, 농화층까지만을 분석하면 족하다. 따라서, GDS 분석결과 강재 자체에 포함된 Si 함량과 동일한 Si 함량을 나타내는 결과가 나오는 경우, 그 값을 나타내는 깊이는 강재 그 자체인 것으로 평가할 수 있다.

농화층이 존재하는 깊이는 특정할 수는 없으나, 예를 들면, 강재의 표면으로부터 깊이 방향으로 약 4㎛, 약 3㎛의 깊이까지 측정하더라도 충분하다. 즉, 본 발명에 적용되는 강재는 이미 강재 표면에 농화되어 산화된 Si 산화물층을 산세공정에서 제거한 후이므로, 강재 표면에 존재하는 Si 농화층은 최대 4㎛, 또는 3㎛ 이하일 수 있으며, 약 4㎛ 이하, 예를 들어 3㎛ 정도의 깊이까지 GDS 분석을 수행하면 모재의 Si 함량과 동일한 함량의 Si 분석 결과값이 얻어질 수 있다. 산세공정에 의해 Si 산화물층의 제거가 충분히 된 경우라면 강재의 표면으로부터 1㎛ 이하의 깊이까지 측정하는 것으로 충분할 수 있다.

따라서, 상기 단위면적당 Si 농화량은 GDS에 의한 분석결과 상기 강재의 Si 함량을 나타내는 깊이까지의 Si 함량의 합이라 할 수 있으며, 또한, 상기 GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량은 GDS에 의한 분석결과 상기 강재의 Si 함량을 나타내는 깊이보다 얕은 깊이의 Si 함량이라 할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 방법에 따르면 인산처리성의 좋고 나쁨을 직접적인 인산처리를 실시하지 않고도 현장에서 강판상태로부터 미리 예측할 수 있어, 많은 시간과 노력을 절약할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명의 구체적인 일 예를 나타내는 것으로서, 이에 의해 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다.

실시예 1

Mn 2.66 중량%, Si 1.41 중량% 함유하는 고강도 TRIP강을 소둔 열처리하고, 소둔 열처리 중에 표면에 형성된 Si 산화 피막을 다양한 산세 조건 하에서 산세하여 제거하여 시편을 준비하였다.

준비된 각각의 시편에 대하여 GDS로 측정하여 단위면적당 Si 농화량을 측정하였다. 또한, 상기 농화층의 Si 최대 함량을 측정하고, 시편인 TRIP 강의 Si 함량간의 차이를 계산하여 그 결과를 표 1에 함께 나타내었다.

나아가, 각 시편에 대하여 동일한 인산처리액을 사용하여 직접 인산처리를 수행하고, 이로부터 인산처리성을 평가하였다.

인산처리 결과, 도 1과 같이 매우 조대한 인산염이 부분적으로만 부착되어 있는 경우를 인산처리성이 나쁜 것으로 평가하고, 도 2와 같이 미세한 인산염 입자가 균일하게 부착되어 있는 경우를 인산처리성이 좋은 것으로 평가하고, 그 결과를 표 1에 함께 나타내었다.

시편 No.	인산처리성	Si농화량(g/m²)	Si함량차(%)
1	나쁨	0.002664	7.5044
2	나쁨	0.00303	4.2849
3	나쁨	0.006602	8.8515
4	나쁨	0.004282	8.3052
5	나쁨	0.003472	5.8184
6	나쁨	0.006135	4.9138
7	나쁨	0.003205	1.3419
8	나쁨	0.004575	4.6557
9	나쁨	0.003766	4.8523
10	좋음	0.000993	1.14725
11	좋음	0.0013435	1.7379
12	좋음	0.0016245	0.8735

상기 표 1의 결과를 도 3의 그래프로 나타내었다. 도 3의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 인산처리성이 좋고 나쁜 영역이 확연히 구분되는 것을 알 수 있다.

이와 같은 결과로부터, 예측의 신뢰성을 높이기 위해 보다 많은 자료를 확보하는 것이 보다 바람직하지만, 본 발명의 방법에 따를 경우, Si 농화량 및 Si 함량차를 분석함으로써 고강도강판을 직접적으로 인산처리 테스트를 해보지 않더라도 GDS 분석 결과만으로도 인산처리성을 신속하게 예측하는 것이 가능함을 알 수 있다.

Claims

Si 및 Mn을 포함하는 강재를 소둔열처리하고, 산세하여 표면의 Si 및 Mn 산화물층을 제거하는 산세공정을 거친 산세강재의 인산처리성을 평가하는 방법으로서,
GDS 분석에 의해 상기 산세한 강재 표면에 농화된 Si의 단위 면적당 함량(단위면적당 Si 농화량)을 측정하고, 또 GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량과 상기 강재의 Si 함량 간의 차이(Si 함량차)를 측정한 후,
상기 GDS 분석결과로부터 상기 강재의 인산 처리성을 예측하는, 인산 처리성 평가 방법.
제1항에 있어서, 상기 인산처리성 예측은
GDS 분석에 의해 산세한 강재 표면에 농화된 Si의 단위 면적당 함량을 측정하고, 또 GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량과 상기 강재의 Si 함량 간의 차이를 측정하고,
상기 산세한 강재 표면에 직접 인산 처리에 의한 인산처리성 평가를 수행한 후 상기 단위면적당 Si 농화량 및 농화된 Si 함량차에 따른 인산처리성을 데이터화하고,
상기 데이터와 비교하여 GDS 분석결과로부터 인산처리성을 예측하는 것인 인산처리성 평가방법.
제1항에 있어서, 상기 단위면적당 Si 농화량은 GDS에 의한 분석결과 상기 강재의 Si 함량을 나타내는 깊이까지의 Si 함량의 합인 인산처리성 평가방법.
제1항에 있어서, 상기 GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량은 GDS에 의한 분석결과 상기 강재의 Si 함량을 나타내는 깊이보다 얕은 것인 인산처리성 평가방법.
제1항에 있어서, 상기 GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량은 표면으로부터 깊이 4㎛ 이내에 존재하는 것인 인산처리성 평가방법.
제1항에 있어서, 상기 GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량은 표면으로부터 깊이 1㎛ 이내에 존재하는 것인 인산처리성 평가방법.
소둔열처리 및 산세공정에 의해 얻어진 Si 및 Mn을 포함하는 강재 및 상기 강재 표면에 인산처리피막을 포함하며,
상기 강재는 GDS 분석에 의한 분석결과, 상기 강재 표면에 농화된 Si의 단위 면적당 함량이 0.0016245g/㎡ 이하이고, GDS 분석에 의해 측정된 최대 Si 함량과 상기 강재의 Si 함량 간의 차이가 1.7379 중량% 이하인, 인산처리성이 우수한 강재.
제7항에 있어서, 상기 강재는 Si 0.5 내지 2.0 중량% 및 Mn 1.5 내지 3.0 중량%를 포함하는 TRIP 강인 인산처리성이 우수한 강재.