KR102068916B1 - 알루미늄 기반의 금속 코팅으로 코팅되고 티타늄을 포함하는 강판 - Google Patents

알루미늄 기반의 금속 코팅으로 코팅되고 티타늄을 포함하는 강판 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 1.0 내지 22.0 중량% 의 아연, 0.1 내지 1.0 중량% 의 티타늄, 1.6 내지 15.0 중량% 의 규소, 0.5 중량% 미만의 마그네슘, 0.05 중량% 미만의 La 또는 Ce 또는 La 와 Ce, 0.2 중량% 미만의 Sn, 및 Sb, Pb, Ca, Mn, Cr, Ni, Zr, In, Hf 또는 Bi 로부터 선택된 임의의 부가적인 원소를 포함하는 금속 코팅으로 코팅된 강판으로서, 각각의 부가적인 원소의 중량 함량이 0.3 중량% 미만이고, 잔부가 알루미늄 및 임의의 불가피한 불순물 및 잔류 원소이고, 상기 코팅의 미세조직이 Al-Zn 이원 상을 포함하지 않는, 금속 코팅으로 코팅된 강판에 관한 것이다.

Description

알루미늄 기반의 금속 코팅으로 코팅되고 티타늄을 포함하는 강판
본 발명은 희생 방식성 (sacrificial protection) 을 갖는 금속 코팅으로 코팅된 강판 (steel sheet) 에 관한 것이다. 본 발명은 특히 자동차의 제조에 매우 적합하다.
아연계 코팅은 장벽 보호 (barrier protection) 및 음극 방식 (cathodic protection) 덕분에 부식에 대해 보호할 수 있기 때문에 일반적으로 사용된다. 장벽 보호는 강 표면에 금속 코팅을 적용하여 획득된다. 따라서, 금속 코팅은 강과 부식성 분위기 사이의 접촉을 방지한다. 장벽 보호는 코팅 및 기재의 성질과는 무관하다. 반대로, 희생 음극 방식은 아연이 강보다 덜 귀한 금속이라는 사실에 근거한다. 따라서, 부식이 일어나면, 아연이 강보다 우선적으로 소비된다. 음극 방식은, 예를 들어 주위의 아연이 강보다 먼저 소비될 절단 에지처럼. 강이 부식성 분위기에 직접 노출되는 영역에서 필수적이다.
그러나, 아연의 융점이 낮기 때문에, 용접 중에 아연이 증발할 위험이 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 코팅의 두께를 감소시키는 것이 가능하지만, 부식에 대한 보호 시간도 또한 단축된다. 게다가, 이러한 아연 도금 강판에 예를 들어 열간스탬핑에 의해 프레스 경화 공정이 수행되는 경우, 코팅으로부터 퍼지는 미세균열이 강에서 관찰된다. 마지막으로, 아연으로 코팅된 경화 부품을 도장하는 단계는 부품 표면에 약한 산화물층이 존재하기 때문에 인산염처리 (phosphatation) 전에 샌딩 작업을 필요로 한다.
자동차 생산에 일반적으로 사용되는 다른 금속 코팅은 알루미늄 및 규소 기반 코팅들이다. 금속간 층 Al-Si-Fe 의 존재로 인해 프레스 경화 공정이 수행되는 때 강에 미세균열이 없다. 더욱이, 이들은 도장에 양호한 성질을 가지고 있다. 이들은 장벽 보호에 의한 보호를 허용하고 용접될 수 있다. 그러나, 이들은 음극 방식을 허용하지 않거나 매우 낮은 음극 방식을 가지고 있다.
특허출원 EP1225246 은 Zn-Al-Mg-Si 합금도금 재료를 개시하고 있는데, 코팅은 중량% 로 Al: 45% 이상 70% 이하, Mg: 3% 이상 10% 미만, Si: 3% 이상 10% 미만, 잔부 Zn 및 불가피한 불순물을 포함하고, Al/Zn 비가 0.89-2.75 이고, 도금 층은 벌키 (bulky) Mg2Si 상을 함유한다. Zn-Al-Mg-Si 합금도금 강재를 또한 개시하는데, 코팅은 중량% 로 Al: 45% 이상 70% 이하, Mg: 1% 이상 5% 미만, Si: 0.5% 이상 3% 미만, 잔부 Zn 및 불가피한 불순물을 포함하고, Al/Zn 비가 0.89-2.75 이고, 도금 층은 비늘형 (scaly) Mg2Si 상을 함유한다. 이러한 특정 코팅은 도장 후 절단 에지 섹션에서 도장되지 않은 내식성 및 에지 크리프 저항성을 나타낸다.
Zn-Al-Mg-Si 합금도금 강재는 In: 0.01-1.0%, Sn: 0.1-10.0%, Ca: 0.01-0.5%, Be: 0.01-0.2%, Ti: 0.01-0.2%, Cu: 0.1-1.0%, Ni: 0.01-0.2%, Co: 0.01-0.3%, Cr: 0.01-0.2%, Mn: 0.01-0.5%, Fe: 0.01-3.0% 및 Sr: 0.01-0.5% 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 이들 원소 중 하나 이상을 첨가하는 목적은 도금 내식성을 더욱 향상시키는 것이다. 실제로, 이들 원소의 첨가는 도금 표면상에 생성된 필름의 부동태화를 더욱 촉진한다고 생각된다.
그러나, 비늘형 또는 벌키 특정 Mg2Si 상의 제조는 복잡하다. 실제로, 5°연마된 단면에서 관찰된 바와 같이, Mg2Si 상의 긴 직경에 대한 짧은 직경 평균 크기의 비 및 크기를 존중해야 한다. 또한, Mg2Si 상의 제조는 Mg 및 Si 의 양에 의존한다.
산업적 관점에서, Mg2Si 상은 이러한 특정 기준으로 인해 얻기 어려울 수 있다. 따라서, 원하는 Mg2Si 상이 얻어지지 않을 위험이 있다.
본 발명의 목적은 성형 전후에 강화된 내식성, 즉 장벽 보호에 더하여 희생 음극 방식을 갖는 성형이 용이한 코팅된 강판을 제공하는 것이다.
희생 방식의 관점에서, 전기화학 전위는 강의 전위보다 적어도 50 mV 더 음이어야 하고, 즉 포화 칼로멜 전극 (SCE) 에 대하여 -0.78 V 의 최대 전위이어야 한다. 빠른 소비를 수반하여 최종적으로 강의 보호 기간을 감소시키는 -1.4 V/SCE, 심지어 -1.25 V/SCE 의 값으로 전위를 감소시키지 않는 것이 바람직하다.
이는 청구항 1 에 따른 금속 코팅으로 코팅된 강판을 제공함으로써 달성된다. 코팅된 강판은 청구항 2 내지 15 의 임의의 특징을 단독으로 또는 조합으로 포함할 수 있다
본 발명은 청구항 16 에 따른 희생 음극 방식을 갖는 금속 코팅으로 코팅된 부품을 또한 포함한다.
본 발명은 청구항 17 에 따른 자동차의 제조를 위한 코팅된 부품의 용도를 또한 포함한다.
본 발명을 설명하기 위해, 다양한 실시형태 및 비제한적인 예의 트라이얼이 특히 아래의 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 은 표준 (norm) VDA 233-102 의 168 시간에 해당하는 1 부식 사이클을 보여준다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 본 발명에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 틀 내에서 임의의 강이 유리하게 사용될 수 있다. 그러나, 기계적 강도가 높은 강이 요구되는 경우, 특히 자동차의 구조물의 부품을 위해, 열처리 전후에 500 ㎫ 초과, 유리하게는 500 내지 2000 ㎫ 의 인장 저항성을 갖는 강이 사용될 수 있다. 강판의 중량 조성은 바람직하게는 다음과 같다: 0.03% ≤ C ≤ 0.50%; 0.3% ≤ Mn ≤ 3.0%; 0.05% ≤ Si ≤ 0.8%; 0.015% ≤ Ti ≤ 0.2%; 0.005% ≤ Al ≤ 0.1%; 0% ≤ Cr ≤ 2.50%; 0% ≤ S ≤ 0.05%; 0% ≤ P ≤ 0.1%; 0% ≤ B　≤ 0.010%; 0% ≤ Ni ≤ 2.5%; 0% ≤ Mo ≤ 0.7%; 0% ≤ Nb ≤ 0.15%; 0% ≤ N ≤ 0.015%; 0% ≤ Cu ≤ 0.15%; 0% ≤ Ca ≤ 0.01%; 0% ≤ W ≤ 0.35%, 잔부로 철 및 강의 제조로 인한 불가피한 불순물.
예컨대, 강판은 다음의 조성을 갖는 22MnB5 이다: 0.20% ≤ C ≤ 0.25%; 0.15% ≤ Si ≤ 0.35%; 1.10% ≤ Mn ≤ 1.40%; 0% ≤ Cr ≤ 0.30%; 0% ≤ Mo ≤ 0.35%; 0% ≤ P ≤ 0.025%; 0% ≤ S ≤ 0.005%; 0.020% ≤ Ti ≤ 0.060%; 0.020% ≤ Al ≤ 0.060%; 0.002% ≤ B ≤ 0.004%, 잔부로 철 및 강의 제조로 인한 불가피한 불순물.
강판은 다음의 조성을 갖는 Usibor
Figure 112018033579741-pct00001
2000 일 수 있다: 0.24% ≤ C ≤ 0.38%; 0.40% ≤ Mn ≤ 3%; 0.10% ≤ Si ≤ 0.70%; 0.015% ≤ Al ≤ 0.070%; 0% ≤ Cr ≤ 2%; 0.25% ≤ Ni ≤ 2%; 0.020% ≤ Ti ≤ 0.10%; 0% ≤ Nb ≤ 0.060%; 0.0005% ≤ B ≤ 0.0040%; 0.003% ≤ N ≤ 0.010%; 0.0001% ≤ S ≤ 0.005%; 0.0001% ≤ P ≤ 0.025%; 티타늄 및 질소의 함량이 Ti/N > 3.42 를 만족시키고; 탄소, 망간, 크롬 및 규소의 함량이
Figure 112018033579741-pct00002
을 만족시키고, 조성은 0.05% ≤ Mo ≤ 0.65%; 0.001% ≤ W ≤ 0.30%; 0.0005% ≤ Ca ≤ 0.005% 중 하나 이상을 선택적으로 포함하고, 잔부가 철 및 강의 제조로 인한 불가피한 불순물이다.
예컨대, 강판은 다음의 조성을 갖는 Ductibor
Figure 112018033579741-pct00003
500 이다: 0.040% ≤ C ≤ 0.100%; 0.80% ≤ Mn ≤ 2.00%; 0% ≤ Si ≤ 0.30%; 0% ≤ S ≤ 0.005%; 0% ≤ P ≤ 0.030%; 0.010% ≤ Al ≤ 0.070%; 0.015% ≤ Nb ≤ 0.100%; 0.030% ≤ Ti ≤ 0.080%; 0% ≤ N ≤ 0.009%; 0% ≤ Cu ≤ 0.100%; 0% ≤ Ni ≤ 0.100%; 0% ≤ Cr ≤ 0.100%; 0% ≤ Mo ≤ 0.100%; 0% ≤ Ca ≤ 0.006%, 잔부로 철 및 강의 제조로 인한 불가피한 불순물.
강판은 원하는 두께에 따라 열간 압연 및 선택적으로 냉간 압연에 의해 획득될 수 있으며, 원하는 두께는 예를 들어 0.7 내지 3.0 ㎜ 일 수 있다.
본 발명은 1.0 내지 22.0 중량% 의 아연, 0.1 내지 1.0 중량% 의 티타늄, 1.6 내지 15.0 중량% 의 규소, 0.5 중량% 미만의 마그네슘, 0.05 중량% 미만의 La 또는 Ce 또는 La 와 Ce, 0.2 중량% 미만의 Sn, 및 Sb, Pb, Ca, Mn, Cr, Ni, Zr, In, Hf 또는 Bi 로부터 선택된 임의의 부가적인 원소를 포함하는 금속 코팅으로 코팅된 강판으로서, 각각의 부가적인 원소의 중량 함량이 0.3 중량% 미만이고, 잔부가 알루미늄 및 임의의 불가피한 불순물 및 잔류 원소이고, 코팅의 미세조직이 Al-Zn 이원 상 (binary phases) 을 포함하지 않는, 금속 코팅으로 코팅된 강판에 관한 것이다. 본 발명에 따른 금속 코팅은 높은 희생 방식성을 갖는다. 실제로, 어떠한 이론에도 구속될 의사 없이, 티타늄은 아연, 알루미늄 및 규소와 함께 알루미늄 부동태화 원소로서 작용하는 것 같다. 실제로, 티타늄은 코팅 표면에 자연적으로 존재하는 알루미나 층을 약화시키고, 따라서 금속 코팅과 환경, 바람직하게는 수막 (water film) 사이의 접촉을 더 용이하게 한다. 결과적으로, 코팅의 전기화학적 전위는 더 음으로 되고, 강을 희생 방식하는 코팅의 능력이 증가된다.
코팅은 0.1 내지 1.0 중량%, 유리하게는 0.15 내지 1.0 중량%, 더 유리하게는 0.15 내지 0.5 중량%, 바람직하게는 0.15 내지 0.30 중량%, 더 바람직하게는 0.20 내지 0.30 중량% 또는 0.21 내지 0.30 중량% 의 티타늄을 포함한다. 실제로, 티타늄의 양이 1.0 % 초과인 경우, 희망하는 높은 레벨의 내식성이 관찰되지 않는다. 부가적으로, 어떠한 이론에도 구속될 의사 없이, 티타늄의 양이 이 범위들 내에 있는 경우, 적녹 (red rust) 의 출현이 최소화되어 내식성이 높은 것 같다.
코팅은 1 내지 22 중량%, 바람직하게는 5.0 내지 20 중량%, 더 바람직하게는 10.0 내지 20.0 중량% 그리고 유리하게는 10.0 내지 15.0 중량% 의 아연을 포함한다. 어떠한 이론에도 구속될 의사 없이, 아연은 티타늄과 함께 염화물 이온을 함유하거나 함유하지 않는 매체에서 코팅/강의 커플링 전위를 감소시킬 수 있는 것 같다. 따라서, 본 발명에 따른 코팅은 희생 음극 방식을 허용한다.
유리하게는, 본 발명에 따른 코팅은 2.05 내지 11.0 중량%, 바람직하게는 5.0 내지 11.0 중량%, 더 바람직하게는 7.0 내지 11.0 중량% 의 규소를 포함한다. 규소는 특히 고온에서 코팅 강판의 높은 저항성을 허용한다. 따라서, 코팅 강판은 코팅의 스케일링 (scaling) 위험없이 650 ℃ 까지 사용될 수 있다. 또한, 규소는 용융 아연 도금이 실현되는 때, 코팅의 접착성 및 성형성을 감소시킬 수 있는 두꺼운 금속간 철-아연 층의 형성을 방지한다.
바람직하게는, 코팅은 0.2 중량% 미만의 마그네슘을 포함한다. 더 바람직하게는, 코팅은 Mg 을 포함하지 않는다.
바람직하게는, 코팅은 La, 또는 Ce, 또는 La 과 Ce 을 포함하지 않는다.
바람직하게는, 코팅은 Sn 을 포함하지 않는다.
일반적으로, 규소, 알루미늄 및 아연을 포함하는 코팅에서, 미세조직은 Al 상, Al-Zn 이원 상 및 Si-리치 상의 Zn 고용체를 포함한다. 본 발명에서, 코팅의 미세조직은 Al 상, Si-리치 상의 Zn 고용체를 포함하고, Al-Zn 이원 상을 포함하지 않는다. 실제로, 티타늄이 코팅의 미세조직을 변형시키는 것으로 생각된다. 코팅의 미세조직이 정제되면, 더 균질해진다. 그리고, 아연은 알루미늄 상에서 더 안정화된다. 마지막으로, 어떠한 이론에도 구속될 의사 없이, 코팅에 더 적은 상이 존재하므로, 갈바닉 커플링이 적어서, 코팅 부품은 더 양호한 내식성을 갖는다.
마지막으로, 코팅의 잔부는 알루미늄이다. 알루미늄은 장벽 효과에 의해 내식성을 허용한다. 코팅의 용융 온도 및 증발 온도를 또한 증가시켜서, 넓은 범위의 온도와 시간에서 특히 열간 스탬핑에 의해 더 용이하게 수행된다.
코팅은 당업자에게 공지된 임의의 방법, 예컨대 용융아연도금 공정, 전기아연도금 공정, 물리 기상 증착, 예컨대 제트 증기 증착 또는 스퍼터링 마그네트론에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 코팅은 용융아연도금 공정에 의해 형성된다.
욕 (bath) 은 아연, 규소 및 알루미늄을 포함한다. Sb, Pb, Ca, Mn, Cr, Ni, Zr, In, Hf 또는 Bi 로부터 선택된 부가적인 원소를 포함할 수 있고, 각각의 부가적인 원소의 중량 함량은 0.3 중량% 미만, 바람직하게는 0.1 중량% 미만, 유리하게는 0.05 중량% 미만이다. 이 부가적인 원소들은 특히 연성, 강판에의 코팅 접착성을 향상시킬 수 있다. 당업자는 금속 코팅에 대한 이러한 성분들의 효과를 알고 있고, 희망 특성에 따라 이들의 사용 방법을 알고 있을 것이다.
욕은 잉곳의 공급 또는 용융 욕에의 강판의 통과로 인한 불가피한 불순물 및 잔류 원소를 또한 포함할 수 있다. 잔류 원소는 5.0 중량% 이하, 바람직하게는 3 중량% 이하의 함량을 갖는 철일 수 있다.
코팅의 두께는 보통 5 내지 50 ㎛, 바람직하게는 10 내지 35 ㎛, 유리하게는 12 내지 18 ㎛ 또는 26 내지 31 ㎛ 이다. 욕 온도는 보통 580 내지 660 ℃ 이다.
코팅의 형성 후, 강판은 보통 코팅 강판의 양 측면에 가스를 분사하는 노즐로 와이핑된다. 그러고 나서, 코팅 강판은 냉각된다. 바람직하게는, 냉각 속도는 응고의 시작과 응고의 종료 사이에 15 ℃.s-1 이상이다. 유리하게는, 응고의 시작과 종료 사이의 냉각 속도는 20 ℃.s-1 이상이다.
그러고 나서, 조질 압연 (skin pass) 이 실행되어 코팅 강판을 가공 경화시킬 수 있고, 후속 성형을 용이하게 하는 거칠기를 제공할 수 있다. 예컨대 접착 결합성 (adhesive bonding) 또는 내식성을 향상시키기 위해, 탈가스 및 표면 처리가 적용될 수 있다.
그러고 나서, 본 발명에 따른 코팅 강판은 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해, 예컨대 냉간 성형 및/또는 열간 성형에 의해 성형될 수 있다.
일 바람직한 실시형태에서, 부품은 냉간 성형, 바람직하게는 냉간 스탬핑에 의해 획득된다. 이 경우, 코팅 강판은 블랭크를 획득하기 위해 절단되고 그러고 나서 부품을 획득하기 위해 냉간 스탬핑된다.
다른 바람직한 실시형태에서, 코팅된 부품은 열간 성형을 포함하는 프레스 경화 공정에 의해 획득된다. 이 경우, 이 방법은 다음의 단계를 포함한다:
A) 1.0 내지 22.0 중량% 의 아연, 0.1 내지 1.0 중량% 의 티타늄, 1.6 내지 15.0 중량% 의 규소, 0.5 중량% 미만의 마그네슘, 0.05 중량% 미만의 La 또는 Ce 또는 La 와 Ce, 0.2 중량% 미만의 Sn, 및 Sb, Pb, Ca, Mn, Cr, Ni, Zr, In, Hf 또는 Bi 로부터 선택된 임의의 부가적인 원소를 포함하는 금속 코팅 (각각의 부가적인 원소의 중량 함량이 0.3 중량% 미만이고, 잔부가 알루미늄 및 임의의 불가피한 불순물 및 잔류 원소이고, 코팅의 미세조직이 Al-Zn 이원 상을 포함하지 않음) 으로 프리코팅된 강판을 제공하는 단계,
B) 코팅된 강판을 절단하여 블랭크를 획득하는 단계,
C) 840 내지 950 ℃ 의 온도에서 블랭크를 열처리하여 강 중에 전적으로 오스테나이트 미세조직을 획득하는 단계,
D) 블랭크를 프레스 공구 내로 이송하는 단계,
E) 블랭크를 열간 성형하여 부품을 획득하는 단계,
F) 마텐자이트 또는 마텐자이트-베이나이트이거나 또는 적어도 75 % 의 등축 (equiaxed) 페라이트, 5 내지 20 % 의 마텐자이트 및 10 % 이하의 베이나이트로 이루어진 강의 미세조직을 획득하기 위해 단계 E) 에서 획득한 부품을 냉각시키는 단계.
실제로, 본 발명에 따른 금속 코팅으로 프리코팅된 강판의 제공 후, 강판을 절단하여 블랭크를 획득한다. 보통 840 내지 950 ℃, 바람직하게는 880 내지 930 ℃ 의 오스테나이트화 온도 Tm 에서 비보호성 분위기하의 노에서 블랭크에 열처리를 적용한다. 유리하게는, 1 내지 12 분, 바람직하게는 3 내지 9 분의 체류 시간 tm 동안 상기 블랭크를 유지한다. 열간 성형 전의 열처리 중에, 코팅은 부식, 마멸, 마모 및 피로에 대한 높은 저항성을 갖는 합금 층을 형성한다.
열처리 후, 블랭크를 열간 성형 공구로 이송하고 600 내지 830 ℃ 의 온도에서 열간 성형한다. 열간 성형은 열간 스탬핑 및 롤 성형을 포함한다. 바람직하게는, 블랭크를 열간 스탬핑한다. 그러고 나서, 부품을 열간 성형 공구에서 또는 특정 냉각 공구로 이송한 후 냉각시킨다.
냉각 속도는 강 조성에 따라, 열간 성형 후의 최종 미세조직이 주로 마텐자이트를 포함하도록, 바람직하게는 마텐자이트, 또는 마텐자이트와 베이나이트를 함유하도록, 또는 적어도 75% 의 등축 페라이트, 5 내지 20% 의 마텐자이트와 10 % 이하의 베이나이트로 이루어지도록 제어된다.
따라서, 본 발명에 따른 코팅 부품은 냉간 또는 열간 성형에 의해, 또한 냉간 스탬핑과 열간 스탬핑의 임의의 적절한 조합에 의해 획득될 수 있다.
자동차 적용의 경우, 인산처리 단계 후, 부품은 e-코팅 (e-coating) 욕에 침지된다. 보통, 인산염 층의 두께는 1 내지 2 ㎛ 이고, e-코팅 층의 두께는 15 내지 25 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 이하이다. 전기영동 층은 추가적인 내식성을 보장한다.
e-코팅 단계 후, 다른 페인트 층, 예컨대 페인트의 프라이머 코트, 베이스코트 층 및 탑 코트 층이 형성될 수 있다.
부품에 e-코팅을 적용하기 전에, 전기영동의 부착을 보장하기 위해 부품은 미리 탈지되고 인산염처리된다.
이제, 본 발명은 단지 정보를 위해 수행된 트라이얼 (trials) 에서 설명될 것이다. 이는 제한적이지 않다.
예
모든 샘플에서, 사용된 강판은 22MnB5 이다. 강의 조성은 다음과 같다: C = 0.2252% ; Mn = 1.1735% ; P = 0.0126%, S = 0.0009% ; N = 0.0037% ; Si = 0.2534% ; Cu = 0.0187% ; Ni = 0.0197% ; Cr = 0.180% ; Sn = 0.004% ; Al = 0.0371% ; Nb = 0.008% ; Ti = 0.0382% ; B = 0.0028 % ; Mo = 0.0017% ; As = 0.0023% 그리고 V = 0.0284%.
모든 코팅은 용융아연도금 공정에 의해 형성되었다.
예 1: 전기화학적 거동 시험:
트라이얼 1 내지 5 를 준비하여 전기화학적 전위 시험을 실시하였다.
우선, 코팅을 형성한 후, 트라이얼 1 내지 4 를 절단하여 블랭크를 획득하였다. 그러고 나서, 900 ℃ 의 온도에서 5 분의 체류 시간 동안 블랭크를 가열하였다. 블랭크를 프레스 공구 내로 이송하였고, 열간 스탬핑하여 부품을 획득하였다. 부품을 냉각시켜 마텐자이트 변태에 의해 경화시켰다.
그러고 나서, 코팅 강판 표면의 전기화학적 전위를 측정하는 것으로 이루어진 시험을 모든 트라이얼에 대해 행하였다. 강판 및 코팅을 분리하여, pH 7 에서 5 중량% 의 염화나트륨을 포함하는 용액에 침지하였다. 그 용액에 포화 칼로멜 전극 (SCE) 을 또한 담갔다. 표면의 커플링 전위를 시간 경과에 따라 측정하였다. 결과를 다음의 표 1 에 나타낸다:
[표 1]
Figure 112018033579741-pct00004
트라이얼 1 내지 4 는 아연 코팅과 같이 희생적이다. 커플링 전위는 필요에 따라 -0.78 V/SCE 미만이다.
예 2: 부식 시험:
예 2a:
트라이얼 6 내지 9 는 코팅 강판의 보호를 평가하기 위해 부식 시험을 거쳤다.
코팅 형성 후, 모든 트라이얼들을 긁었다 (scratched). 이들은 도 1 에 나타낸 표준 VDA 233-102 에 따라 1 부식 사이클 그러고 나서 6 부식 사이클을 거쳤다. 이를 위해, 트라이얼들은 챔버 내에 위치되었고, 1 중량% 의 염화나트륨 수용액이 트라이얼들에서 3 mL.h- 1 의 유동 속도로 증발되었다. 온도는 50 에서 -15 ℃ 로 변화하였고, 습도 비는 50 에서 100 % 로 변화하였다. 도 1 은 168 시간, 즉 1 주일에 해당하는 1 사이클을 보여준다.
코팅 강판에서의 부식의 존재를 육안으로 관찰하였고: 0 은 우수함, 환언하면 부식이 거의 또는 전혀 없음을 의미하고, 5 는 매우 불량함, 환언하면 많은 부식이 존재함을 의미한다. 결과를 다음의 표 2a 에 나타낸다:
[표 2a]
Figure 112018033579741-pct00005
트라이얼 8 및 9 는 심지어 6 부식 사이클 후에도 우수한 내식성을 보여준다.
예 2b:
트라이얼 10 내지 13 은 코팅 강판의 보호를 평가하기 위해 부식 시험을 거쳤다.
코팅을 형성한 후, 트라이얼 6, 8 및 9 를 절단하여 블랭크를 획득하였다. 그러고 나서, 900 ℃ 의 온도에서 5 분의 체류 시간 동안 블랭크를 가열하였다. 블랭크를 프레스 공구 내로 이송하였고, 열간 스탬핑하여 부품을 획득하였다. 부품을 냉각시켜 마텐자이트 변태에 의해 경화시켰다.
그러고 나서, 0.5, 1 및 2 ㎜ 의 폭으로 모든 트라이얼들을 긁었다. 이들은 도 1 에 나타낸 표준 VDA 233-102 에 따라 1 부식 사이클 그러고 나서 6 부식 사이클을 거쳤다.
코팅 강판에서의 부식의 존재를 육안으로 관찰하였고: 0 은 우수함, 환언하면 부식이 거의 또는 전혀 없음을 의미하고, 5 는 매우 불량함, 환언하면 많은 부식이 존재함을 의미한다. 결과를 다음의 표 2b 에 나타낸다:
[표 2b]
Figure 112018033579741-pct00006
트라이얼 11 및 12 는 심지어 6 부식 사이클 후에도 양호한 내식성을 보여준다.
예 2c:
트라이얼 14 및 15 는 코팅 강판의 보호를 평가하기 위해 부식 시험을 거쳤다.
코팅 형성 후, 이들은 도 1 에 나타낸 표준 VDA 233-102 에 따라 6 부식 사이클을 거쳤다.
시험 종료 후에 건식 질량 증가 (dry mass gain) 및 질량 손실을 측정하였다. 질량 증가는 시험 중에 형성된 부식 생성물을 갖는 트라이얼의 중량을 의미한다. 코팅 강판의 질량 증가가 클수록, 더 많이 부식된 것이다. 질량 손실은 부식 시험 중에 소비된 코팅 질량을 의미한다.
결과를 다음의 표 2c 에 나타낸다:
[표 2c]
Figure 112018033579741-pct00007
트라이얼 14 가 트라이얼 15 보다 훨씬 덜 부식되었음을 알 수 있다.
예 3: 절단 에지 시험:
예 3a: 절단 에지 전위 시험:
트라이얼 16 내지 18 을 준비하여 전기화학적 전위 시험을 실시하였다.
1 ㎜ 두께 조각의 코팅 및 4 개의 2.5 ㎜ 두께 플레이트의 강을 사용하여 절단 에지 트라이얼을 준비하였다. 코팅 및 강 플레이트는 플라스틱 포일로 분리되었다. 각 플레이트에 부착된 와이어에 의해, 이들 사이의 갈바닉 부식, 및 갈바닉 전류 모니터링이 가능하였다. 절단 에지 트라이얼을 1 주일간 표준 N-VDA 시험에 노출시켰다. 사이클의 3 단계:
Ⅰ. 35 ℃ 및 95 % RH (1, 3, 4, 6 및 7 일) 에서,
Ⅱ. 50 ℃ 및 90 % RH (1 및 4 일) 에서, 그리고
Ⅲ. 염수 분무 적용 중 35 ℃ (1 일) 에서
nA (나노암페어) 단위로 측정된 갈바닉 전류를 기록하였다:
결과를 다음의 표 3a 에 나타낸다.
[표 3a]
Figure 112018033579741-pct00008
트라이얼 17 에서, 코팅이 전류를 증가시키는 경향이 있다는 것, 즉 티타늄인 활성 (active) 원소가 강 보호를 증가시킨다는 것을 알 수 있다. 트라이얼 17 은 트라이얼 16 및 18 에 대해 우수한 성능을 제공한다.
예 3b: 절단 에지 부식 시험:
모든 트라이얼 16 내지 18 에 대해, 예 3a 에서 실시한 시험의 종료 시에 부식 정도를 측정하였다. 트라이얼에서의 부식의 존재를 육안으로 관찰하였고: 1 은 부식이 없음을 의미하고, 2 는 부분 부식이 존재함을 의미하고, 3 은 완전 (full) 부식을 의미한다. 결과를 다음의 표 3b 에 나타낸다:
[표 3b]
Figure 112018033579741-pct00009
트라이얼 17 의 경우 강의 부식 정도에 감소가 존재한다.

Claims (17)

1.0 내지 22.0 중량% 의 아연, 0.1 내지 1.0 중량% 의 티타늄, 1.6 내지 15.0 중량% 의 규소, 0.5 중량% 미만의 마그네슘, 0.05 중량% 미만의 La 또는 Ce 또는 La 와 Ce, 0.2 중량% 미만의 Sn, 및 Sb, Pb, Ca, Mn, Cr, Ni, Zr, In, Hf 또는 Bi 로부터 선택된 임의의 부가적인 원소를 포함하는 금속 코팅으로 코팅된 강판으로서,
각각의 부가적인 원소의 중량 함량이 0.3 중량% 미만이고,
잔부가 알루미늄 및 임의의 불가피한 불순물 및 잔류 원소이고,
상기 코팅의 미세조직이 Al-Zn 이원 상 (binary phases) 을 포함하지 않는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 코팅은 5.0 내지 20.0 중량% 의 아연을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 2 항에 있어서,
상기 코팅은 10.0 내지 20.0 중량% 의 아연을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 3 항에 있어서,
상기 코팅은 10.0 내지 15.0 중량% 의 아연을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 코팅은 0.15 내지 1.0 중량% 의 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 5 항에 있어서,
상기 코팅은 0.15 내지 0.50 중량% 의 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 6 항에 있어서,
상기 코팅은 0.15 내지 0.30 중량% 의 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 7 항에 있어서,
상기 코팅은 0.20 내지 0.30 중량% 의 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 8 항에 있어서,
상기 코팅은 0.21 내지 0.30 중량% 의 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 코팅은 2.05 내지 11.0 중량% 의 규소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 10 항에 있어서,
상기 코팅은 5.0 내지 11.0 중량% 의 규소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 11 항에 있어서,
상기 코팅은 7.0 내지 11.0 중량% 의 규소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 12 항에 있어서,
상기 코팅은 0.2 중량% 미만의 마그네슘을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 코팅의 미세조직은 Al 상 및 Si-리치 (Si-rich) 상의 Zn 고용체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 코팅의 두께가 5 내지 50 ㎛ 인 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 강판.
열간 성형, 또는 냉간 성형, 또는 열간 성형과 냉간 성형에 의해 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 코팅된 강판으로부터 획득 가능한 금속 코팅으로 코팅된 부품.
제 16 항에 있어서,
상기 부품이 자동차의 제조를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅으로 코팅된 부품.
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JP2014148713A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Jfe Galvanizing & Coating Co Ltd 溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板とその製造方法
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