KR101875679B1 - 도금 보론강의 용접성 개선방법 및 이에 의해 제조되는 용접성이 개선된 도금 보론강 - Google Patents

도금 보론강의 용접성 개선방법 및 이에 의해 제조되는 용접성이 개선된 도금 보론강 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도금 보론강의 용접성 개선방법에 관한 것으로서, 상세하게는, 보론강 재질의 모재 표면에, Mn 5 ~ 11중량%, Si 1 ~ 8중량%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물로 이루어지는 Al-Mn-Si 도금층을 형성하는 제 1 단계; 상기 Al-Mn-Si 도금층이 형성된 모재 간에, 상기 도금층을 그대로 유지한 상태에서 레이저 용접을 수행하여 용융경계부 및 용융부를 포함한 용접 접합부를 형성하는 제 2 단계; 및 상기 제 2 단계 완료 후 핫스탬핑을 수행하여, 상기 용융경계부에 도금층과 떨어진 위치에 불연속적으로 형성된 델타 페라이트상을 형성하는 제 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 도금 보론강의 용접성 개선방법에 관한 것이다.

Description

도금 보론강의 용접성 개선방법 및 이에 의해 제조되는 용접성이 개선된 도금 보론강{method for improving the weldability of boron steel having coating layer and boron steel having coating layer manufactured by using the same method}
본 발명은 도금 보론강의 용접성 개선방법에 관한 것으로서, 상세하게는 보론강을 모재로 하여 상기 모재 표면에 Mn 5 ~ 11중량%, Si 1 ~ 8중량%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물로 이루어지는 Al-Mn-Si 도금층을 형성한 후, 별도의 부가적인 공정없이 용접 및 핫스탬핑 공정을 실시함으로써 용접부의 안정성을 확보함은 물론이고, 높은 인장강도 및 연성을 갖도록 하는 도금 보론강의 용접성 개선방법에 관한 것이다.
냉연강판은 주로 자동차, 가전제품 등에 사용되며, 품질에 대한 고급화 및 다양화에 대한 요구가 높아지고 있다. 특히, 자동차의 경우 고강도, 연비향상 및 CO2 가스 배출 감소를 위하여 고강도화 되면서도 경량화 되는 추세임에 따라 첨단고강도강(Advanced High Strength Steel, AHSS)의 적용이 급격히 증가되고 있다.
그러나 첨단고강도강은 성형 시 연성이 부족하여 원래의 형상으로 돌아가는 스피링백(spring back)현상이 발생됨에 따라 이를 해결하기 위하여, 소입성이 우수한 보론강을 Ac3이상의 온도로 가열하여 성형과 동시에 급냉시켜 성형성과 고강도화를 모두 확보할 수 있는 핫스탬핑 공정을 개발하였다.
상기 핫 스탬핑 기술은 기존의 프레스 성형이 냉간 상태에서 이루어지는 것과 달리 고온에서 이뤄지는 것으로, 고온에서는 소재의 연신율이 대폭 증가하기 때문에 성형성에 특별한 제약을 받지 않으며 또한 열처리효과에 의해 초고강도를 달성할 수 있는 장점이 있다. 그러나 핫스탬핑은 대부분 900℃이상의 고온에서 이루어지므로, 소재의 고온안전성이 매우 중요하며, 이를 위해 일반적으로 도금강판을 사용한다.
Al-Si 도금의 경우에는 도금액이 상대적으로 고가이기 때문에 제조 비용을 상승시키는 요인으로 작용할 뿐만 아니라, 핫스탬핑 성형시 도금 크랙의 발생으로 국부적인 부식 발생을 초래하는 요인으로 작용한다.
또한, Al-Si계 도금강판을 이용한 핫스탬핑 부품의 경우, 표면산화물로 인해 표면 용접성이 저하의 문제점이 발생됨에 따라, 이를 개선하기 위하여 Al-Si 도금된 핫스탬핑 부품의 표면산화물의 일부를 제거한 후, 용접을 실시되기도 한다.(미국 공개특허 제20160059343호)
이에, 일부에서는 아연도금을 실시하고 있으나, 아연도금을 실시할 경우 핫스탬핑을 위한 열처리시 대략 890℃를 초과하는 온도에서 아연도금이 용융 및 증발되는 문제가 있다. (한국 등록특허 제10-1280719호)
이에, 본 발명은 보론강을 모재로 하여 상기 모재 표면에 Mn 5 ~ 11중량%, Si 1 ~ 8중량%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물로 이루어지는 Al-Mn-Si 도금층을 형성한 후, 별도의 부가적인 공정없이 용접 및 핫스탬핑 공정을 실시함으로써 용접부의 안정성을 확보함은 물론이고, 높은 인장강도 및 연성을 갖도록 하는 도금 보론강의 용접성 개선방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는, 용접성이 개선된 도금 보론강을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 Al-Mn-Si 도금 보론강을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면,
보론강 재질의 모재 표면에, Mn 5 ~ 11중량%, Si 1 ~ 8중량%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물로 이루어지는 Al-Mn-Si 도금층을 형성하는 제 1 단계;
상기 Al-Mn-Si 도금층이 형성된 모재 간에, 상기 도금층을 그대로 유지한 상태에서 레이저 용접을 수행하여 용융경계부 및 용융부를 포함한 용접 접합부를 형성하는 제 2 단계; 및
상기 제 2 단계 완료 후 핫스탬핑을 수행하여, 상기 용융경계부에 도금층과 떨어진 위치에 불연속적으로 형성된 델타 페라이트상을 형성하는 제 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 도금 보론강의 용접성 개선방법이 제공된다.
또한, 상기 본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
상기 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 용접성이 개선된 도금 보론강이 제공된다.
또한, 상기 본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, Al-Mn-Si 도금 보론강이 제공된다.
본 발명은, 보론강 표면에 Mn 5 ~ 11중량%, Si 1 ~ 8중량%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물로 이루어지는 Al-Mn-Si 도금층을 형성하고 이를 레이저 용접 및 핫스탬핑함으로써 용융부 내부는 베이나이트 및 마르텐사이트 조직으로 이루어져 페라이트상이 형성되지 않음은 물론이고, 용융경계부는 도금층과 떨어진 위치 즉, 표면으로부터 분리되어 있는 위치에 소량의 델타 페라이트(δ-ferrite) 조직을 가지게 됨을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명에 따르면 용접부의 안정성을 확보함은 물론이고 높은 인장강도 및 연성을 갖는 용접성이 개선된 Al-Mn-Si 도금 보론강을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 상기 도금층을 모재 표면에 형성한 후, 상기 도금층을 그대로 유지한 상태에서 레이저 용접 및 핫스탬핑 공정을 실시할 수 있어, 공정을 단순화하는 특징이 있다. 즉, 상기 도금층을 모재 표면에 형성한 후, 별도의 추가적인 공정 없이 레이저 용접 및 핫스탬핑 공정을 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, Mn 및 Si의 함량에 따른 도금 온도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, (a) Al-10Si 및 (b) Al-7.5Mn-7.5Si의 도금층이 형성된 보론강을 나타낸 광학현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 레이저 용접된 (a) Al-10Si 및 (b) Al-7.5Mn-7.5Si의 도금 보론강판(W)을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 레이저 용접된 (a) Al-10Si 및 (b) Al-7.5Mn-7.5Si의 도금 보론강판(W)의 용접부를 EPMA로 Al 및 Mn을 면분석하여 나타낸 것이다.
도 5는 상기 도 2(a)의 레이저 용접된 Al-10Si 도금 보론강판(W)의 일부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 6은 상기 도 2(b)의 레이저 용접된 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W)의 일부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 레이저 용접된 (b) Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W)을 2원계 평형상태도로 나타낸 것이다.
도 8은 상기 도 3(a) Al-10Si 도금 보론강판(W)의 용융부 일부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 9는 상기 도 3(b)의 레이저 용접된 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W)의 용융부 일부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, Al-10Si 도금 보론강판(W)의 용융부를 CCT 곡선으로 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W)의 용융부를 CCT 곡선을 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라, 레이저 용접 및 핫스탬핑된 (a) Al-10Si 및 (b) Al-7.5Mn-7.5Si의 도금 보론강판(H)을 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라, 레이저 용접 및 핫스탬핑된 (a) Al-10Si 및 (b) Al-7.5Mn-7.5Si의 도금 보론강판(H)의 용접부를 EPMA로 Al 및 Mn을 면분석하여 나타낸 것이다.
도 14는 상기 도 11(a)의 레이저 용접 및 핫스탬핑된 Al-10Si 도금 보론강판(H)의 일부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 15는 상기 도 11(b)의 레이저 용접 및 핫스탬핑된 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H)의 일부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라, 레이저 용접 및 핫스탬핑된 (a) Al-10Si 및 (b) Al-7.5Mn-7.5Si의 도금 보론강판(H)을 2원계 평형상태도로 나타낸 것이다.
도 17은 상기 도 12(a)의 레이저 용접 및 핫스탬핑된 Al-10Si 도금 보론강판(H)의 용융부 일부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 18은 상기 도 12(b)의 레이저 용접 및 핫스탬핑된 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H)의 용융부 일부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따라, 레이저 용접 및 핫스탬핑된 (a) Al-10Si 및 (b) Al-7.5Mn-7.5Si의 도금 보론강판(H)의 인장강도 및 연신율를 측정하여 나타낸 것이다.
본 발명은 도금 보론강의 용접성 개선방법에 관한 것으로서, 상세하게는 보론강을 모재로 하여 상기 모재 표면에 Mn 5 ~ 11중량%, Si 1 ~ 8중량%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물로 이루어지는 Al-Mn-Si 도금층을 형성한 후, 별도의 부가적인 공정없이 용접 및 핫스탬핑 공정을 실시함으로써 용접부의 안정성을 확보함은 물론이고, 높은 인장강도 및 연성을 갖도록 하는 도금 보론강의 용접성 개선방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
보론강 재질의 모재 표면에, Mn 5 ~ 11중량%, Si 1 ~ 8중량%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물로 이루어지는 Al-Mn-Si 도금층을 형성하는 제 1 단계;
상기 Al-Mn-Si 도금층이 형성된 모재 간에, 상기 도금층을 그대로 유지한 상태에서 레이저 용접을 수행하여 용융경계부 및 용융부를 포함한 용접 접합부를 형성하는 제 2 단계; 및
상기 제 2 단계 완료 후 핫스탬핑을 수행하여, 상기 용융경계부에 도금층과 떨어진 위치에 불연속적으로 형성된 델타 페라이트상을 형성하는 제 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 도금 보론강의 용접성 개선방법이 제공된다.
본 발명의 도금 보론강의 용접성 개선방법에 따르면, 제 1 단계는 보론강 재질의 모재 표면에 Al-Mn-Si 도금층을 형성하는 단계이다.
상세하게는 상기 제 1 단계는, 보론강 재질의 모재에 790 이상 810℃미만의 온도로 용융된 Al-Mn-Si계 알루미늄 합금을 도금하여 20~30㎛의 두께의 도금층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 Al-Mn-Si계 알루미늄 합금을 810℃미만으로 용융하는 것은 보론강 모재가 상 변태함에 따라 물성이 감소되는 것을 방지하기 위한 것이고, 상기 보론강 모재는 상기 도금층이 형성되기 전에 100℃로 예열되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도금층은 20~30㎛ 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 이는 상기 도금층의 두께가 20㎛ 미만일 경우 도금층이 얇아 산화성에 문제가 발생하게 되고, 30㎛ 초과할 경우는 페라이트 형성원소인 Al이 과다하게 혼입되어 페라이트를 형성하는 문제가 발생하기 때문이다.
또한, 상기 모재는 보론강 재질로, 이는 고강도를 가지면서도 성형 시 연성이 부족하여 원래의 형상으로 돌아가려는 스프링백(spring back)현상을 해결하기 위한 것이다.
바람직하게는 상기 보론강 재질의 모재는 B: 0.0005~0.008중량%, C : 0.13~0.43중량%, Si: 0.15~0.30중량%, Mn: 0.60~1.60중량%, P: 0~0.040중량%, S: 0~0.050중량%, Cr: 0.15~1.25중량%, Nb: 0~0.013중량%, Ti: 0~ 0.037중량%, Mo: 0~0.20중량%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 Al-Mn-Si 도금층은 Mn 5 ~ 11중량%, Si 1 ~ 8중량%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이는, 상기 Al-Mn-Si 도금층에 있어서, Mn이 5중량% 미만으로 포함될 경우는 Mn의 함유량이 적어 풀오스테나이트 영역에 미치지 못하여 페라이트를 형성하게 되고, Mn이 11중량%를 초과할 경우에는 용융점이 높아져 모재의 상변화가 발생하기 때문이다.
또한, 상기 Al-Mn-Si 도금층에 있어서, Si는 바람직하게는, 5 ~ 8중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
이는, Si가 5중량% 미만으로 포함될 시, 도금층의 두께가 30㎛이상이 됨에 따라, 페라이트 형성원소인 Al이 과다하게 혼입되어 페라이트를 형성하는 문제가 발생될 수 있고, Si가 8중량% 초과될 경우는, 도금층의 두께가 20㎛미만이 됨에 따라 도금층이 얇아 산화성에 문제가 발생될 수 있기 때문이다.
다음으로, 본 발명의 제 2 단계는 상기 Al-Mn-Si 도금층이 형성된 보론강 간에 레이저 용접을 실시하는 단계이다.
상세하게는 상기 제 2 단계는 상기 Al-Mn-Si 도금층이 형성된 보론강 간에, 상기 도금층을 그대로 유지한 상태에서, 레이저를 사용하여 출력 1.5~3kW, 레이저 속도 1~5m/min 및 차폐가스(shielding gas) Ar을 15~25L/min으로 레이저 용접을 실시하여 용접부를 형성하는 단계이다.
이때 형성되는 용접부에는, 상기 도금층의 Al, Si 및 Mn의 일부가 용융되어 혼입되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 레이저 용접 시 레이저에 의하여 용융된 부분인 용융부(Fusion zone) 내부는 상기 도금층의 Al, Si 및 Mn 일부가 용융되고, 상기 레이저 용접 실시 후 급속히 냉각되어 형성됨에 따라 마르텐사이트 및 베이나이트 조직으로 형성됨은 물론이고, 페라이트상이 형성되지 않는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 용접부에 있어서 용융부와 열영향부(HAZ)와의 경계부, 즉 용융부의 모서리 부분에 해당하는 용융경계부에 상기 도금층의 Al, Si 및 Mn 성분 일부가 높은 농도로 포함됨에 따라, 상기 용융경계부는 도금층으로부터 떨어진, 즉 표면과 분리된 위치에 소량으로만 델타-펠라이트 조직을 포함하는 것을 특징으로 한다.
다음으로, 본 발명에 있어서 마지막 제 3 단계는, 상기 제 2 단계 완료 후 핫스탬핑을 수행하여, 상기 용융경계부에 도금층과 떨어진 위치에 불연속적으로 형성된 델타 페라이트상을 형성하는 단계이다.
상세하게는 상기 제 3 단계는, 상기 제 2 단계에서 레이저 용접 후 냉각되어 용융경계부를 포함한 용접부를 형성한 후, 별도의 추가 공정 없이 바로 850 ~ 　　950℃에서 1~10분간 가열을 유지한 후 냉각함으로써 핫스탬핑하고, 이에 의해 상기 용융경계부에 도금층과 떨어진 위치에 델타 페라이트상을 형성하는 단계이다.
보다 상세하게는 상기 제 3 단계에 의해, Al-Mn-Si 도금층을 갖는 보론강은 상기 Al-Mn-Si 도금층의 Al, Mn 및 Si가 용융되어 용접부에 혼입됨에 따라, 용융부 내부는 마르텐사이트 및 베이나이트 조직으로 형성되어 페라이트상을 포함하지 않는 것을 특징으로 하고, 상기 도금층의 Al, Mn 및 Si가 높은 농도로 분포하는 용융경계부는 페라이트상이 소량으로만 형성됨은 물론이고 도금층으로부터 떨어진 위치, 즉 용융경계부 표면으로부터 분리된 위치에 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제3단계에 의해 형성된 용접부를 갖는 Al-Mn-Si 도금 보론강은, 용접부에 도금층으로부터 혼입된 Al을 포함하고, 상기 혼입된 Al은 도금층의 Al 100 중량%에 대해, 용융부에 0.5 ~ 0.9중량%, 용융경계부에 3.5 ~ 5.5중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3단계에서 형성된 용접부를 갖는 Al-Mn-Si 도금 보론강은, 용접부에 도금층으로부터 혼입된 Mn을 포함하고, 상기 혼입된 Mn은 도금층의 Mn 100 중량%에 대해, 용융부에 1.0 ~ 1.5중량%, 용융경계부에 2.5 ~ 3.5중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3단계에서 형성된 Al-Mn-Si 도금 보론강은, 용접부에 도금층으로부터 혼입된 Si를 포함하고, 상기 혼입된 Si는 도금층의 Si 100 중량%에 대해, 용융부에 0.3 ~ 0.5중량%, 용융경계부에 0.9 ~ 1.5중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3단계에서 형성된 Al-Mn-Si 도금 보론강은, 용접부에 Mn을 적어도 3.5중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 본 발명에 따라 제조된 용접부를 갖는 Al-Mn-Si 도금 보론강은 Al-Mn-Si 도금층의 Al, Mn 및 Si가 용융되어 용접부에 혼입됨에 따라, 용융부 내부는 마르텐사이트 및 베이나이트 조직으로 형성되어 페라이트상을 포함하지 않음은 물론이고, 상기 도금층의 Al, Mn 및 Si가 높은 농도로 분포하는 용융경계부는 페라이트상이 소량으로만 형성되어 도금층으로부터 떨어진 위치, 즉 표면으로부터 분리된 위치에 불연속적으로 포함됨에 따라, 인장강도가 1550 ~ 1620MPa이고, 연신율이 4 ~ 7%이며, 경도가 510 ~ 530Hv로 물성이 향상된다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 용접부를 갖는 Al-Mn-Si 도금 보론강은 도금층의 혼입에 의해 도금층의 면적이 넓어짐에 따라 파단 형성 시 모재 부분에서 파단이 발생하게 됨을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명, 도금 보론강의 용접성 개선방법은 보론강을 모재로 하여 상기 모재 표면에 Mn 5~11중량% 및 Si 1~8중량%로 첨가된 Al-Mn-Si도금층을 형성함에 따라 용접 및 핫스탬핑을 실시한 후, 용접성이 개선됨은 물론이고, 인장강도 및 연성이 향상되도록 한다. 또한, 상기 용접 시, 별도의 추가 예비 공정을 필요로 하지 않음에 따라 공정 효율성을 높이는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
상기 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 용접성이 개선된 도금 보론강이 제공된다.
상기 용접성이 개선된 도금 보론강은 보론강 모재, Al-Mn-Si 도금층 및 용접부를 포함하고, 상기 용접부는 적어도 Mn을 3.5중량% 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
보론강 재질의 모재 표면에, Mn 5 ~ 11중량%, Si 1 ~ 8중량%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물로 이루어지는 Al-Mn-Si 도금층이 형성된 것을 특징으로 하는, Al-Mn-Si 도금 보론강이 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
<실시예>
보론강판
모재로서, 보론강판을 준비하였다. 상기 보론강판의 화학적 조성 및 인장강도는 하기 표 1에 나타내었다.
조성
(두께,mm)		 화학적 조성(wt%) 인장 성질
B-Steel
(1.2)		 C Si Mn Cr Nb Ti B Y.S
(MPa)		 T.S
(MPa)		 EI
(%)
0.23 0.24 1.20 0.1833 0.0036 0.0363 0.0023 427 553 27.5
알루미늄 합금
상기 보론강판에 도금하기 위한 알루미늄 합금으로, Mn을 포함하는 경우 및 포함하지 않은 경우로 알루미늄 합금을 준비하였다.
Mn을 포함하는 알루미늄 합금으로는 Al-7.5Mn-7.5Si(7.5중량%의 Mn 및 7.5중량%의 Si를 포함하는 알루미늄 합금)을 준비하였다. 상기 알루미늄 합금 조성은 도금 온도를 상기 알루미늄 합금의 융점+20℃로 계산할 때, 모재인 보론강의 상변태 온도(A3) 이하가 되도록 한 것이다. 이를 위하여, Mn 및 Al의 함량을 다양하게 하여 도금 온도를 측정하였으며, 이는 도 1에 나타내었다.
또한, Mn을 포함하지 않는 알루미늄 합금으로는 Al-10Si(10중량%의 Si를 포함하는 알루미늄 합금)를 준비하였다.
알루미늄 합금 도금층이 형성된 보론강
상기 보론강판에 상기 Al-7.5Mn-7.5Si 알루미늄 합금을 양면에 각각 20㎛ 두께로 용융도금하였다. 또한, 상기 Al-10Si 알루미늄 합금을 상기 Al-7.5Mn-7.5Si 알루미늄 합금을 도금한 것과 동일한 방법으로 상기 보론강판 양면에 각각 20㎛ 두께로 도금하였다.
이때 상기 도금은 전처리 후 100℃에서 예열한 다음 800℃의 온도에서 180sec 동안 도금한 것으로서, 상기 전처리는 하기와 같은 단계를 걸쳐 실시하였다.
<전처리 단계>
1단계는 탈지 단계로 금속표면에 부착되어 있는 산화물, 수산화물, 금속염 및 유지류 등의 오염물을 제거하는 단계로, NaOH의 산성 오물중화, NaCO3의 알칼리도유지, Na3PO4의 오염물의 해교, C3H8O3의 친유성 오염물 탈지능을 개선하였다.
2단계는 세척 단계로 온수로 세척하고 건조하였다.
3단계는 산세 단계로 산화피막을 제거하였다.(H2SO4를 이용하여 산세)
4단계는 세척 단계로 메탄올로 세척하고 건조하였다.
5단계는 FLUX 단계로 용융도금 중 예열에 의한 산화피막 형성을 방지하는 단계로, ZnCl2수용액을 이용하였다.
마지막으로 6단계는 세척 단계로 메탄올로 세척하고 건조하였다.
이에 따라 도 2에 나타낸 바와 같이, Al-7.5Mn-7.5Si 도금층이 형성된 보론강판(도 2b) 및 Al-10Si 도금층이 형성된 보론강판(도 2a)이 제조되었다.
알루미늄 합금 도금층이 형성된 보론강의 레이저 용접 및 핫스탬핑
상기 Al-7.5Mn-7.5Si 도금층이 형성된 보론강판 및 Al-10Si 도금층이 형성된 보론강판에 있어서, 상기 알루미늄 합금 조성에 따른 상기 보론강의 용접성 개선 정도를 확인하기 위하여, 상기 Al-7.5Mn-7.5Si 도금층이 형성된 보론강판 및 Al-10Si 도금층이 형성된 보론강판 각각을 레이저 용접한 후, 상기 도금층을 제거하지 않은 상태에서 핫스탬핑을 실시하여, 이에 따른 성분 및 물성 변화를 측정하였다.
1. 레이저 용접
상기 Al-7.5Mn-7.5Si 도금층이 20㎛ 두께로 형성된 보론강판 두 개를 맞대어 레이저 용접을 실시하였다.
상기 레이저 용접은 Yb:YAG 레이저를 사용하여, 출력 2.0kW, 레이저 속도 3m/min, 차폐가스(shielding gas) Ar을 20L/min으로 하여 실시하였다. (상기 용접 조건에 대해서는, 용접 결합이 없고 양호한 비드형상을 얻을 수 있는 조건임을 사전에 예비실험을 통하여 확인하였다.)
또한, Al-10Si 도금층이 20㎛ 두께로 형성된 보론강판에 대해서도 상기와 동일한 방법으로 레이저 용접을 실시하였다.
이에 따라, 용접부 및 용융경계부를 갖는 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W) 및 Al-10Si 도금 보론강판(W)을 제조하였다.
2. 핫스탬핑
상기 레이저 용접된 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W)에 대해, 상기 도금층을 제거하지 않은 상태에서 850℃에서 5분간 가열을 유지한 후, 금형냉각을 실시하는 것으로서 핫스탬핑을 실시하였다.
또한, 상기와 동일한 과정을 상기 레이저 용접된 Al-10Si 도금 보론강판(W)에 대해서도 실시하였다.
이에 따라, 용접 및 핫스탬핑이 모두 완료된 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H) 및 Al-10Si 도금 보론강판(H)을 제조하였다.
<분석>
1. 레이저 용접만이 실시된 알루미늄 합금이 도금된 보론강
상기 레이저 용접만이 완료된 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W) 및 Al-10Si 도금 보론강판(W)에 대하여, 비드 단면, 레이저 용접부 및 용융경계부의 도금층 원소에 대하여 분석하였다.
(1) 비드단면 분석
도 3은 레이저 용접된 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W) 및 Al-10Si 도금 보론강판(W) 각각에 대해 용접부 비드 단면을 나타낸 사진이다.
이를 참고하면, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W) 및 Al-10Si 도금 보론강판(W)은 모두 평평한 비드 형상과 함께 용융부 내부가 응고된 조직으로 나타나나, □에 표시한 편석부 영역인 백색상 형성에 대해서는 차이를 나타내었다.
즉, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W)은 도금층과 떨어져 있는 백색상이 관찰되는 반면(도 3(b)), Al-10Si 도금 보론강판에서는 용융경계부에 도금층과 연결되어 있는 백색상(도 3(a))이 관찰되었다.
(2) 용접부의 Al 및 Mn 원소 분포 분석
도 4는 상기 도 3에 나타낸 레이저 용접된 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W) 및 Al-10Si 도금 보론강판(W) 각각에 대한, EPMA(Electron Probe Micro-Analyze) mapping 분석을 나타낸 것이다. 상기 EPMA mapping은 상기 보론강판 용접부에 분포되는 도금층 원소 Al 및 Mn의 분포를 알아보기 위해 사용되었다.
도 4를 참고하면, Al-10Si 도금 보론강판(W)의 경우는, Al의 농도 분포가 불균일하고, 특히 용융경계부 근처에서 Al의 편석현상이 뚜렷하게 나타났다.(도 4(a))
또한, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W)의 경우는, Al 농도 분포가 불균일하고, Al과 Mn은 용융경계부에 특히 다량으로 분포하며, Mn의 농도는 모재보다 용융부에서 더 높게 나타났다.(도 4(b) 및 도 4(c))
(3) 백색상(용융경계부)의 성분 분석
도 5 및 도 6은 상기 도 3의 □로 표시한 용융경계부를 확대하여 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W) 및 Al-10Si 도금 보론강판(W)을 보다 상세히 분석하여 나타낸 것이다.
먼저, 도 5는 상기 도 3에서 분석한 Al-10Si 도금 보론강판(W)의 용융경계부 편석 영역인(□로 표시) 백색상을 보다 상세히 분석하여 나타낸 것으로, 도 5(a)는 상기 백색상을 확대한 광학현미경 사진이고, 도 5(b)~도 5(d)는 상기 백색상과 그 주변의 Al, Si 및 Mn의 원소분포를 나타낸 것이다. 또한 도 5(e) 및 도 5(f)는 상기 도 5(a)에서 1 및 2로 표시한 부분을 확대한 SEM 사진으로, 이는 EPMA WDS를 통해 정량분석을 한 후, 하기 표 2에 나타내었다.
No. Al Si Mn Fe 상(phase) 경도(Hv)
1NW wt(%) 15.10 1.45 0.63 82.82 F3(Al, Si) 315
at(%) 27.40 2.49 0.71 69.04
2NW wt(%) 11.26 1.40 0.74 86.60 F3(Al, Si) 332
at(%) 20.54 2.46 0.80 76.20
상기 도 5 및 표 2 참고하면, Al-10Si 도금 보론강판(W)의 경우, 용융경계부에서 Al과 Si가 다른 영역에 비해 높은 농도 분포를 나타내고, Mn은 낮은 농도 분포를 나타냄을 알 수 있다.
특히, 도 5(e), (f) 및 표 2을 참고하면, Al-10Si 도금 보론강판(W)의 백색상은 단상으로, 편석부 상부(1) 에서 하부(2)로 갈수록 Al 및 Si의 농도가 저하됨을 알 수 있고, Fe와 Al+Si의 원자 농도 비는 약 3:1이고 경도는 315 내지 332Hv로 나타났다.
다음으로, 도 6은 상기 도 3에서 분석한 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W)의 용융경계부 편석 영역인(□로 표시) 백색상을 보다 상세히 분석하여 나타낸 것으로, 도 6(a)는 상기 백색상을 확대한 광학현미경 사진이고, 도 6(b)~도 6(d)는 상기 백색상과 그 주변의 Al, Si 및 Mn의 원소분포를 나타낸 것이다. 또한 도 6(e) 및 도 6(f)는 상기 도 6(a)에서 1 및 2로 표시한 부분을 확대한 SEM 사진으로, 이는 EPMA WDS를 통해 정량분석을 한 후, 하기 표 3에 나타내었다. 또한, 상기 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W)의 상(phase)을 확인하기 위하여, 상기 EPMA WDS 분석 결과를 thermo-Calc.TM(TCW5) 소프트웨어를 이용하여 2원계 평형상태도(Quasi Binary Phase Diagram)로 도 7에 나타내었다.
No. Al Si Mn Fe 상(phase) 경도(Hv)
1MW wt(%) 5.14 1.07 3.04 90.88 δ-ferrite 154
at(%) 10.00 2.02 2.91 85.36
2MW wt(%) 3.51 0.93 2.39 93.04 δ-ferrite 162
at(%) 6.93 1.73 2.31 88.73
상기 도 6 및 표 3을 참고하면, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W)의 경우, 용융경계부에서 Al, Si 및 Mn이 다른 영역에 비해 높은 농도 분포를 나타내고 상기 백색상은 단상이 아니며, 편석부 상부(1) 에서 하부(2)로 갈수록 Al 및 Si의 농도가 저하됨을 확인할 수 있다.
또한, 도 7 및 표 3을 참고하면, Al 농도가 5.14wt%일 때, L → L+BCC → γ+BCC로 응고함에 따라, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W)의 용융부경계의 백색상은 경도값이 154 내지 162Hv이고, 델타-펠라이트(δ-ferrite)상임을 확인할 수 있다.
(4) 용융부의 Al 농도 분포 및 용접부의 상(phase) 분석
도 8 및 도 9는 상기 도 4의 (a) 및 (b)의 용융부 Al 농도 분포를 보다 확대하여 나타내고, EPMA mapping을 통해 정량분석을 하여 하기 표 4 및 표 5에 나타낸 것이다.
즉, 도 8(a)는, 도 4(a) Al-10Si 도금 보론강판(W)에 있어서 용융부의 Al 농도 분포를 확대하여 나타낸 것으로, 도 8(b) 및 도 8(c)는 상기 도 8(a)에 □로 표시된 영역을 SEM 사진으로 나타낸 것이며, 이 영역에 대해서는 EPMA로 정량분석하여 하기 표 4에 나타내었다.
No. 화학 조성(wt%) A1
(℃)		 A3
(℃)		 경도
(Hv)
Al Mn Si C Cr Fe
NWL 0.65 1.20 0.46 0.21 0.19 Bal 720 845 490
NWH 0.82 1.19 0.47 0.21 0.18 Bal 722 870 502
또한, 도 9에서는 상기 도 8에서 Al-10Si 도금 보론강판(W)에 대해 나타낸 바와 같이, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W)에 대하여 나타내고, 도 9(a)에서 □로 나타낸 영역에 대해서는 EPMA로 정량분석하여 하기 표 5에 나타내었다.
No. 화학 조성(wt%) A1
(℃)		 A3
(℃)		 경도
(Hv)
Al Mn Si C Cr Fe
MWL 0.60 1.40 0.35 0.23 0.18 Bal 719 824 505
MWH 0.77 1.41 0.39 0.23 0.18 Bal 720 844 513
상기 도 8 및 도 9와, 상기 표 4 및 표 5에 있어서, NWH 및 MWH는 용융부에 있어서 Al 농도가 가장 높은 영역이고, NWL 및 MWL은 용융부에 있어서 Al 농도가 가장 낮은 영역을 나타낸다.
이를 참고하면, Al-10Si 도금 보론강판(W) 및 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W) 모두는 페라이트 형성원소인 Al을 높은 농도로 함유하고 있기는 하나, 용융부가 베이나이트(Bainite) 및 마르텐사이트(Martensite)로 구성된 상(phase)으로 나타남을 확인할 수 있다.
(5) CCT 곡선을 이용한 상(phase) 분석
도 10 및 도 11은 상기 도 8 및 도 9의 NWL, NWH, MWL 및 MWH를 J.MatproTM와 Fe-Thermodynamics data base의 커플링으로 작성한 CCT곡선을 나타낸 것이다.
상기 Al-10Si 또는 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(W)은 레이저 용접 시, 용접 후 1100℃에서 300℃로 냉각되는데 2.8초가 소요되었다. 이를 상기 도 10 및 도 11의 CCT 곡선과 함께 분석하면, Al-10Si 도금 보론강판(W) 및 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(w)은 빠른 냉각 속도에 의해 모든 영역에서 페라이트 변태구역을 거치지 않고 베이나이트 변태를 거쳐 마르텐사이트로 변태함을 알 수 있다. 즉, 용융 경계부에서는 소량 페라이트가 생성되기는 하나 이는 표면과 분리된 형태임에 따라 노치 역할을 하지 않음에 따라 강도에 영향을 미치지 않으며, 더욱이 용융부에서는 페라이트가 전혀 생성되지 않음을 알 수 있다.
2. 레이저 용접 후 핫스탬핑을 실시한 알루미늄 합금 도금 보론강
상기 레이저 용접 및 핫스탬핑을 모두 완료한, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H) 및 Al-10Si 도금 보론강판(H)에 대하여, 비드 단면, 레이저 용접부 및 용융경계부의 도금층 원소에 대하여 분석하였다.
(1) 비드단면 분석
도 12는 레이저 용접 및 핫스탬핑이 완료된, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H) 및 Al-10Si 도금 보론강판(H)의 용접부 비드 단면 사진을 나타낸 것이다.
이를 참고하면, Al-10Si 도금 보론강판(H)은 평평한 비드 형상을 가지며 용융부 내부에는 검은색 상이 나타나고 용융경계부에는 흰색 상이 나타남을 확인할 수 있었다.
반면, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H)은 평평한 비드 형상을 나타내고, 용융부 내부는 응고조직으로 존재하며 용융경계부에는 도금층과 떨어져 있는 소량의 백색상이 나타남을 확인할 수 있었다.
(2) 용접부의 Al 및 Mn 원소 분포 분석
도 13은 레이저 용접 및 핫스탬핑이 완료된, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H) 및 Al-10Si 도금 보론강판(H)을 EPMA mapping으로 용접부에 대한 도금층 원소 Al 및 Mn의 분포를 분석하여 나타낸 것이다.
이를 참고하면, Al-10Si 도금 보론강판(H) 경우는, Al의 농도 분포가 불균일하고, 특히 용융경계부 근처에서 Al의 편석현상이 뚜렷하게 나타남을 확인할 수 있었다.(도 13(a))
반면, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H)의 경우는, 용융경계부 근처에서 Al 및 Mn의 농도가 다른 영역에 비해 높게 나타나기는 하나, Al의 경우 비교적 균일하게 분포됨을 확인할 수 있었다. 또한, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H)에 있어서 용융경계부 근처의 Mn농도는 모재에서의 Mn농도보다 높게 나타남을 확인할 수 있었다.(도 13(b) 및 (c))
(3) 백색상(용융경계부)의 성분 분석
도 14 및 도 15는 상기 도 12에서 □로 표시한 용융경계부의 편석부 영역인 백색상을 확대하여, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H) 및 Al-10Si 도금 보론강판(H)을 보다 상세히 분석하여 나타낸 것이다.
도 16은 상기 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H) 및 Al-10Si 도금 보론강판(H)에 대한 2원계 평형 상태도를 나타낸 것이다.
먼저, 도 14는 상기 도 12에서 분석한 Al-10Si 도금 보론강판(H)의 용융경계부 편석 영역인(□로 표시) 백색상을 보다 상세히 분석하여 나타낸 것으로, 도 14(a)는 상기 백색상을 확대한 광학현미경 사진이고, 도 14(b)~도 14(d)는 상기 백색상과 그 주변의 Al, Si 및 Mn의 원소분포를 나타낸 것이다. 또한 도 14(e) 및 도 14(f)는 상기 도 14(a)에서 1 및 2로 표시한 부분을 확대한 SEM 사진으로, 이는 EPMA WDS를 통해 정량분석을 한 후, 하기 표 6에 나타내었다.
No. Al Mn Si C Cr Fe 경도
(Hv)		 상
(phase)
1NH wt% 1.37 1.06 0.46 0.23 0.18 96.70 148 α-ferrite
at% 2.55 1.08 0.88 1.01 0.18 94.30
2NH wt% 1.15 1.08 0.36 0.22 0.17 97.02 163 α-ferrite
at% 2.34 1.10 0.73 0.98 0.18 94.67
상기 도 14 및 표 6을 참고하면, Al-10Si 도금 보론강판(H)의 경우, 용융경계부에서 Al과 Si가 다른 영역에 비해 높은 농도 분포를 나타내고, Mn은 낮은 농도 분포를 나타냄을 알 수 있다. 또한, 상기 Al-10Si 도금 보론강판(H)의 백색상은 도금층과 연결된 것으로서, 핫스탬핑을 실시함에 따라 단지 레이저 용접만을 실시한 경우(도 5 및 표 2)에 비해 Al 및 Si의 농도 감소와 함께 경도값 또한 상당한 감소를 나타냄을 알 수 있다.
도 16(a)는 상기 도 14(e) 및 도 14(f)를 EPMA WDS로 정량분석한 후 이를 Fe-Al의 2원계 상태도로 나타낸 것이다.
이를 참고하면, Al-10Si 도금 보론강판(H)은 레이저 용접 완료 후 핫스탬핑됨에 따라, 용융경계부에 형성된 백색상이 α-페라이트로 상 변태되고, 이에 따라 경도가 급격히 낮아지게 됨을 알 수 있다.
즉, 상기 도 5 및 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 레이저 용접만을 실시한 경우에는 Al-10Si 도금 보론강판(W)의 용융경계부에 형성된 백색상이 Fe3(Al, Si)로 금속간 화합물이나, 상기 레이저 용접 후 핫스탬핑을 실시한 Al-10Si 도금 보론강판(H)의 용융경계부에 형성된 백색상은 α-페라이트로 상 변태됨에 따라 경도가 급격히 낮아지게 되는 것이다.
다음으로, 도 15는 상기 도 12에서 분석한 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H)의 용융경계부 편석 영역인(□로 표시) 백색상을 보다 상세히 분석하여 나타낸 것으로, 도 15(a)는 상기 백색상을 확대한 광학현미경 사진이고, 도 15(b)~도 15(d)는 상기 백색상과 그 주변의 Al, Si 및 Mn의 원소분포를 나타낸 것이다. 또한 도 15(e)는 상기 도 15(a)에서 1 로 표시한 부분을 확대한 SEM 사진으로, 이는 EPMA WDS를 통해 정량분석을 한 후, 하기 표 7에 나타내었다.
No. Al Mn Si C Cr Fe 경도
(Hv)		 상
(phase)
1MH wt% 1.05 1.80 0.33 0.21 0.19 96.42 167 δ-ferrite
at% 2.16 1.82 0.61 0.99 0.19 94.23
상기 도 15 및 표 7을 참고하면, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H)의 경우, 용융경계부에서 Al, Si 및 Mn이 다른 영역에 비해 높은 농도 분포를 나타냄을 알 수 있다.
또한, 도 16(b)는 상기 도 15(e)를 EPMA WDS 분석하고, 이를 thermo-Calc.TM(TCW5) 소프트웨어를 이용하여 2원계 평형상태도(Quasi Binary Phase Diagram)로 나타낸 것으로서, 이를 참고하면, 상기 Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H)에 있어서 도금층과 떨어진 백색상은, 델타 페라이트(δ-ferrite) 상임을 임을 알 수 있다.
(4) 용융부의 Al 농도 분포 및 용접부의 상(phase) 분석
도 17 및 도 18은 상기 도 13의 (a) 및 (b)의 용융부 Al 농도 분포를 보다 확대하여 나타낸 것이다.
즉, 도 17(a)는, 도 13(a) Al-10Si 도금 보론강판(H)에 있어서 용융부의 Al 농도 분포를 확대하여 나타낸 것이고, 도 17(b) 및 도 17(c)는 상기 도 17(a)에 □로 표시된 영역을 SEM 사진으로 나타낸 것이다.
또한, 상기 □로 표시된 영역에 대하여 EPMA로 정량분석하여 하기 표 8에 나타내었다.
도 18에서는 상기 도 17에서 Al-10Si 도금 보론강판(H)에 대해 나타낸 바와 같이, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H)에 대해 용융부 Al 농도 분포를 확대하여 나타내고 있고, 도 18(a)에서 □로 나타낸 영역에 대해서는 EPMA로 정량분석하여 하기 표 9에 나타내었다.
No. 화학 조성(wt%) A1
(℃)		 A3
(℃)		 경도
(Hv)
Al Mn Si C Cr Fe
NHL 0.30 1.08 0.27 0.19 0.21 Bal 710 855 468
NHH 1.09 1.07 0.34 0.20 0.20 Bal 712 948 196
No. 화학 조성(wt%) A1
(℃)		 A3
(℃)		 경도
(Hv)
Al Mn Si C Cr Fe
MHL 0.58 1.39 0.33 0.22 0.17 Bal 710 822 505
MHH 0.72 1.40 0.35 0.23 0.18 Bal 712 825 515
상기 도 17 및 도18과, 상기 표 8 및 9에 있어서, NHH 및 MHH은 Al 농도가 가장 높은 영역이고, NHL 및 MHL은 Al 농도가 가장 낮은 영역을 나타낸다.
이를 참고하면, Al-10Si 도금 보론강판(H)은 페라이트 형성원소인 Al 농도가 높은 NHH에서 페라이트상을 나타내고, Al 농도가 낮은 NHL에서는 베이나이트 및 마르텐사이트로 구성된 상을 나타내었다.
반면, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H)은 페라이트 형성원소인 Al의 농도에 상관없이, MHH 및 MHL 모두에서 베이나이트 및 마르텐사이트로 구성된 상을 나타냄을 확인할 수 있다.
(4) 인장성질, 연신율 및 파단 형상 분석
도 19는 상기 레이저 용접 및 핫스탬핑을 모두 완료한, Al-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H) 및 Al-10Si 도금 보론강판(H)에 대한 인장성질, 연신율 및 파단 형상을 분석하여 나타낸 것이다.
도 19(a)에 있어서, (1) 및 (2)는 Al-10Si 도금 보론강판(H)에 대해 인장시험을 실시한 것으로서, (1)에서는 용융부 경계부분을 따라서 파단이 발생(Fracture at fusion zone boundary)하였으며, (2)에서는 용융부 경계부에서 용융부 내부를 가로질러 파단이 발생(Fracture across fusion boundary)하였다.
반면, 상기 Al-10Si 도금 보론강판(H)과 동일한 조건으로 l-7.5Mn-7.5Si 도금 보론강판(H)에 대하여 인장시험을 실시한 경우, 도 19(a)의 (3)에서 확인할 수 있는 바와 같이, 모재에서 파단이 발생하였다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (11)

  1. 보론강 재질의 모재 표면에, Mn 5 ~ 11중량%, Si 1 ~ 8중량%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물로 이루어지는 Al-Mn-Si 도금층을 형성하는 제 1 단계;
    상기 Al-Mn-Si 도금층이 형성된 모재 간에, 상기 도금층을 그대로 유지한 상태에서 레이저 용접을 수행하여 용융경계부 및 용융부를 포함한 용접 접합부를 형성하는 제 2 단계; 및
    상기 제 2 단계 완료 후 핫스탬핑을 수행하여, 상기 용융경계부에 도금층과 떨어진 위치에 불연속적으로 형성된 델타 페라이트상을 형성하는 제 3 단계;를 포함하며,
    상기 제 3 단계를 거쳐 용접 접합부를 갖는 Al-Mn-Si 도금 보론강은 인장강도가 1550 내지 1620MPa인 것을 특징으로 하는, 도금 보론강의 용접성 개선방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 Al-Mn-Si 도금 보론강의 용융부는 마르텐사이트 및 베이나이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 도금 보론강의 용접성 개선방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는, 보론강 재질의 모재에 790 이상 810℃미만의 온도로 용융된 Al-Mn-Si계 알루미늄 합금을 도금하여 20 ~ 30㎛의 두께의 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 도금 보론강의 용접성 개선방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보론강 재질의 모재는, B: 0.0005~0.008중량%, C : 0.13~0.43중량%, Si: 0.15~0.30중량%, Mn: 0.60~1.60중량%, P: 0~0.040중량%, S: 0~0.050중량%, Cr: 0.15~1.25중량%, Nb: 0~0.013중량%, Ti: 0~ 0.037중량%, Mo: 0~0.20중량%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 도금 보론강의 용접성 개선방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3단계에서 형성된 Al-Mn-Si 도금 보론강은, 용접부에 도금층으로부터 혼입된 Al을 포함하고, 상기 혼입된 Al은 도금층의 Al 100 중량%에 대해, 용융부에 0.5 ~ 0.9중량%, 용융경계부에 3.5 ~ 5.5중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는, 도금 보론강의 용접성 개선방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3단계에서 형성된 Al-Mn-Si 도금 보론강은, 용접부에 도금층으로부터 혼입된 Mn을 포함하고, 상기 혼입된 Mn은 도금층의 Mn 100 중량%에 대해, 용융부에 1.0 ~ 1.5중량%, 용융경계부에 2.5 ~ 3.5중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는, 도금 보론강의 용접성 개선방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3단계에서 형성된 Al-Mn-Si 도금 보론강은, 용접부에 도금층으로부터 혼입된 Si를 포함하고, 상기 혼입된 Si는 도금층의 Si 100 중량%에 대해, 용융부에 0.3 ~ 0.5중량%, 용융경계부에 0.9 ~ 1.2중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는, 도금 보론강의 용접성 개선방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3단계에서 형성된 Al-Mn-Si 도금 보론강은, 용접부에 Mn을 적어도 3.5중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 도금 보론강의 용접성 개선방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 용접성이 개선된 도금 보론강.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 용접성이 개선된 도금 보론강은 보론강 모재, Al-Mn-Si 도금층 및 용접부를 포함하고, 상기 용접부는 적어도 Mn을 3.5중량% 포함하는 것을 특징으로 하는, 용접성이 개선된 도금 보론강.
  11. 보론강 재질의 모재 표면에, Mn 5 ~ 11중량%, Si 1 ~ 8중량%, 나머지는 Al과 불가피한 불순물로 이루어지는 Al-Mn-Si 도금층이 형성된 것을 특징으로 하는, Al-Mn-Si 도금 보론강.
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