KR102451001B1

KR102451001B1 - 내식성 및 용접성이 우수한 고강도 알루미늄계 도금강판 및 제조방법

Info

Publication number: KR102451001B1
Application number: KR1020200178157A
Authority: KR
Inventors: 이석규; 오종기; 김명수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-10-07
Also published as: US20240026514A1; EP4265814A1; EP4265814A4; WO2022131779A1; CN116670316A; KR20220087781A; JP2024500710A

Abstract

본 발명은 내식성 및 용접성이 우수한 고강도 알루미늄계 도금강판 및 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 한가지 측면에 따른 알루미늄계 도금강판은 오스테나이트 조직을 70면적% 이상 포함하는 오스테나이트계 소지강판 및 상기 소지강판 위에 형성된 알루미늄계 도금층을 포함하고, 상기 소지강판은 도금층과의 계면으로부터 소지강판 내부를 향한 100㎛ 깊이까지의 영역을 의미하는 표층부에서 페라이트를 80면적% 이상 포함하며, 상기 알루미늄계 도금층은 중량비율로 Si: 2~12%, Zn: 5~30%, Mn: 0.1~5%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 가질 수 있다.

Description

내식성 및 용접성이 우수한 고강도 알루미늄계 도금강판 및 제조방법{ALUMINUM COATED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT ANTI-CORROSION PROPERTY AND WELDABILITY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 내식성 및 용접성이 우수한 고강도 알루미늄계 도금강판 및 제조방법에 관한 것이다.

강판의 내식성을 확보하기 위하여 강판의 표면을 도금한 도금강판이 널리 사용되고 있다.

도금강판을 제조하기 위해서는 냉간압연된 상태의 풀 하드(full hard)재 강판을 소둔한 이후, 도금욕의 온도와 유사한 온도에서 상기 강판을 도금욕에 침지하여 강판 표면에 도금액이 적셔지도록 하는 과정을 겪는다. 그런데, 대표적인 고강도 강판인 DP(Dual Phase)강이나 TRIP(TRansformation Induced Plasticity)강의 경우에는 내부에 마르텐사이트와 같은 경질조직을 다량 포함하고 있는데 소둔 열처리에 의해 강판의 강도와 연신율이 현저하게 감소되어 높은 강도-연신율 밸런스(TS×El) 가지는 도금강판을 얻는 것이 기술적으로 곤란할 수 있다.

또한, 도금강판으로 널리 사용되는 것은 Zn을 주체로 한 도금층이 형성된 아연도금강판과 알루미늄을 주체로 한 도금층이 형성된 알루미늄계 도금강판이 있다. Zn을 주체로 한 아연도금강판은 철계 소지강판에 비하여 Zn의 부식전위가 낮아 철 대신 Zn이 먼저 부식되는 소위 희생방식 특성을 나타내기 때문에 우수한 내식성을 가진 강판으로 평가된다. 그러나, Zn을 주체로 한 도금층의 경우에는 융점이 낮고 용융 도금액의 점도가 낮아서 용접시에 발생되는 미소크랙 등으로 용융된 도금액이 침투하여 크랙을 유발하는 용접액화취성(Liquid Metal Embrittlement; LME) 이라는 문제를 내포하고 있다. 알루미늄 도금의 경우에는 Zn에 비하여 융점이 높기 때문에 용접액화취성이 발생할 우려는 상대적으로 낮으나 알루미늄 도금은 대기와 소지강판의 접촉을 차단함으로써 내식성을 확보할 뿐, 아연도금과 같이 희생방식과 같은 전기화학적인 방식 특성은 가지지 못한다. 그 결과 도금층에 크랙이 발생하는 등의 원인으로 소지강판이 대기와 접촉할 경우에는 부식을 억제하기 어려워질 수 있다. 따라서, 알루미늄 도금은 아연도금에 비하여 내식성이 열위에 있는 것으로 평가되며, 이러한 알루미늄 도금의 내식성을 향상시키기 위하여 Zn을 소정량 첨가한 Al-Zn계 도금층이 제안되기도 한다. 그러나, 이러한 Al-Zn계 도금층도 용접액화취성의 문제를 완전히 해결할 수는 없으며, 따라서 내식성과 용접액화취성의 문제를 동시에 해결하기 위한 기술적 해결수단에 대한 요구가 여전히 존재한다.

그 뿐만 아니라, 도금 피막과 소지강판 사이에 합금화가 충분하게 일어나지 못할 경우에는 소지강판과 도금 피막 사이의 밀착력이 충분하지 못하여 도금 피막이 박리하여 버릴 우려가 있을 수 있다.

본 발명의 한가지 측면에 따르면, 용접액화취성의 문제를 일으키지 않으면서도 우수한 내식성을 가지는 알루미늄계 도금강판으로서, 도금 전 열처리에 의한 강도의 감소를 최소화할 수 있는 고강도 알루미늄계 도금강판이 제공된다.

본 발명의 다른 한가지 측면에 따르면, 소지강판과 도금 피막 사이의 밀착력이 우수한 고강도 알루미늄계 도금강판이 제공된다.

본 발명의 기술적 과제는 상술한 내용에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면, 본 발명 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.

본 발명의 한가지 측면에 따른 알루미늄계 도금강판은 오스테나이트 조직을 70면적% 이상 포함하는 오스테나이트계 소지강판 및 상기 소지강판 위에 형성된 알루미늄계 도금층을 포함하고, 상기 소지강판은 도금층과의 계면으로부터 소지강판 내부를 향한 100㎛ 깊이까지의 영역을 의미하는 표층부에서 페라이트를 80면적 % 이상 포함하며, 상기 알루미늄계 도금층은 중량비율로 Si: 2~12%, Zn: 5~30%, Mn: 0.1~5%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 한가지 측면에 따른 알루미늄계 도금강판의 제조방법은 오스테나이트 조직을 70면적% 이상 포함하는 오스테나이트계 소지강판을 준비하는 단계; 상기 오스테나이트계 소지강판을 균열대의 온도와 이슬점 온도가 각각 750~870℃ 및 -5 ~ 20℃인 조건에서 소둔 열처리하는 단계; 및 상기 열처리된 오스테나이트계 소지강판을 Si: 2~12%, Zn: 5~30%, Mn: 0.1~3%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 가지고, 550~650℃의 온도로 유지되는 도금욕에 침지하여 용융도금하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 의할 경우 오스테나이트계 고 Mn 강을 소지강판으로 사용함으로써, 도금전 열처리 시에도 조직 변태에 따른 강도 저하의 문제를 해결할 수 있으며, 또한 도금층의 조성을 제어하고 오스테나이트계 조직으로 이루어진 소지강판의 표층부를 페라이트 조직으로 함으로써 내식성과 함께 용접액화취성에 대한 저항성을 현저하게 향상시킬 수 있다. 또한, 도금층에 Mn 을 포함시킴으로써 도금층과 소지강판 사이의 밀착력이 감소하는 것도 방지할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 비교예와 발명예의 도금전후의 인장곡선을 나타낸 그래프,
도 2는 비교예 1과 발명예 2의 용접부위를 관찰한 사진, 그리고
도 3은 비교예 1과 발명예 2의 내식성을 평가한 후의 사진이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 발명자들은 오스테나이트계 강을 도금강판의 소지강판으로 할 경우에는, 도금전 열처리에 의하여 강도와 연신율과 같은 재질의 열화를 방지할 수 있어서 TS×El을 높은 수준으로 유지할 수 있는 고강도 도금강판을 제조할 수 있다는 것을 발견하고 이에 착안하여 본 발명에 이르게 되었다.

본 발명의 도금강판의 소지강판인 오스테나이트계 강판은 오스테나이트 조직을 면적 기준으로 70% 이상 포함할 수 있다(후술하는 표층부까지 포함한 영역에서의 비율을 의미한다). 상온에서도 오스테나이트가 안정한 조직이기 때문에 가열하더라도 다른 조직으로의 변태가 최소화될 수 있으며, 그 결과 가열 전후의 물성변화를 최소화할 수 있다. 본 발명의 강판에서의 오스테나이트 비율은 높을 수록 유리한 것이므로 상한을 특별히 제한하지 않으며 오스테나이트 조직의 비율이 100%일 수도 있다. 본 발명의 한가지 구현례에 따르면 강판의 미세조직 중 오스테나이트 조직의 비율은 80% 이상일 수 있다. 오스테나이트 외의 나머지 조직은 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면 페라이트, 베이나이트, 마르텐사이트, 펄라이트 등 강재 내부에 나타날 수 있는 각종의 조직 중 1종 이상이 포함될 수 있다. 본 발명의 조직 조건을 충족하는 상용화된 강판으로서는 TWIP(TWin Induced Platicity) 강을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 한가지 구현례에 따르면 본 발명의 소지강판의 표층부는 페라이트가 주된 조직으로 포함될 수 있다. 즉, 표층부의 조직을 페라이트 조직으로 함으로써 미소 크랙의 발생을 억제할 수 있으며, 그로 인하여 용접시의 용융된 도금층이 크랙으로 침투하여 용접액화취성이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 본 발명에서 표층부라 함은 소지강판의 표면으로부터 100㎛ 깊이까지의 영역을 의미한다. 본 발명의 한가지 구현례에서는 상기 표층부에서의 페라이트의 비율은 면적 기준으로 80% 이상일 수 있으며, 표층부는 페라이트 단상으로 이루어질 수도 있다.

본 발명은 또한 오스테나이트계 조직의 강판을 얻기 위한 한가지 방법으로서 강판 중 Mn의 함량이 높은 고 Mn 강의 강판을 소지강판으로 사용할 수 있다. 본 발명에서 말하는 고 Mn 강이라 함은 Mn 의 함량이 5중량% 이상인 강을 의미한다. 이하, 본 발명에서 강판과 도금층의 조성을 언급할 때 특별히 달리 표시하지 아니하는 한 함량의 단위는 중량을 기준으로 한다는 점에 유의할 필요가 있다. Mn은 대표적인 오스테나이트 안정화 원소로서 그 함량을 5% 이상으로 함으로써 강판 중의 오스테나이트의 비율을 본 발명에서 목표로 하는 수준으로 유지할 수 있다. 다만, Mn의 함량이 과다할 경우에는 미도금이 발생하거나 도금밀착성이 열화하는 문제가 발생할 수 있으므로, 그 함량의 상한을 25%로 정할 수 있다. 본 발명의 한가지 구현례에서는 상기 Mn 함량의 범위를 15~20%로 정할 수 있다.

또한, 반드시 이로 제한하는 것은 아니나 소지강판은 Mn 외에도 C: 0.4~0.8%, Al: 0.5~3% 및 B: 50ppm 이하를 더 포함할 수 있다.

상기 C는 오스테나이트를 안정화 하는 원소로서 C 함량이 낮을 경우 오스테나이트가 충분히 형성되지 않는 문제가 있을 수 있으며, 반대로 C가 과다하면 용접성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 따라서, 이러한 점을 고려하여 본 발명의 한가지 구현례에서 상기 C의 함량은 0.4~0.8%로 정할 수 있다. 본 발명의 다른 한가지 구현례에서 C 함량은 0.5~0.6%로 정할 수 있다.

또한, 상기 Al은 수소취성의 발생방지에 효과적인 원소로서 0.4% 이상 첨가된다. Al 함량이 과다할 경우에는 연속주조시 노즐 막힘의 문제를 야기할 수 있어 그 함량의 상한을 3%로 정한다. 본 발명의 한가지 구현례에서는 상기 Al 함량의 범위를 0.5~1.5%로 정할 수 있다.

필수적인 것은 아니나 소지강판의 강도를 높이기 위하여 B를 첨가하는 경우가 있을 수 있다. 다만, B 함량이 과다할 경우 미도금이 발생하거나 도금 밀착성이 저하하는 문제가 있으므로, 그 함량의 상한은 50ppm으로 정할 수 있다. 본 발명에서 B는 임의 원소로서 첨가하지 않아도 무방하나(즉, 0%도 포함 가능), 한가지 구현례에서 그 하한을 5ppm으로 할 수도 있다.

본 발명의 오스테나이트 고 Mn 강판은 상술한 원소 이외에도 필요에 따라서, Ti, Nb, Mo 등의 원소를 합으로 0.5% 이하로 더 포함할 수 있다.

본 발명의 한가지 구현례에 따르면, 상기 소지강판은 열연강판 또는 냉연강판일 수 있으나, 그 종류를 특별히 제한하지는 아니한다.

본 발명은 또한 용접액화취성을 방지하고 도금층의 밀착성을 높이기 위하여 도금층의 조성을 특별히 제한한다. 본 발명의 한가지 구현례에 따른 도금층은 Si: 0.7~5%, Zn: 1.5~15%, Mn: 0.1~1.5%와 잔부 Al 및 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 가질 수 있다.

도금층 중 Si는 용융도금시에 Al-Fe 합금층의 성장을 억제하는 역할을 수행하는 것으로서, 0.7% 이상 첨가될 경우 Al-Fe 합금층의 과도한 성장을 억제할 수 있어 도금밀착성을 확보할 수 있다. 다만, Si가 5%를 초과하여 과도할 경우에는 Al-Fe 합금층의 성장이 지나치게 억제되어 용접액화취성이 일어날 염려가 있다. 즉, Al-Fe 합금층은 용융된 도금층이 소지강판 내부로 유입되는 것을 막아주는 것을 억제하는 역할도 하기 때문에, 본 발명의 한가지 구현례에서는 지나치게 높은 함량의 Si 첨가로 인하여 Al-Fe 합금층의 성장이 극도로 억제되는 것은 피하고자 한다.

또한, 도금층 중 Zn은 알루미늄계 도금층에 희생방식성을 부여하기 위하여 첨가하는 것으로서, 1.5% 이상 첨가한다. 그러나, Zn 함량이 과다할 경우에는 용융된 도금층의 융점이 저하되고 유동성이 증가하여 용접액화취성을 일으킬 가능성이 높기 때문에 그 값을 15% 이하로 제한한다.

본 발명에서는 또한 Mn을 0.1% 이상 첨가하여 도금밀착성을 증가시킨다. 다만, Mn 함량이 1.5%을 초과할 경우에는 Al-Fe 합금상 형성이 억제되어 용접액화취성이 발생될 우려가 있으므로 그 함량의 상한을 1.5%로 한다. 본 발명에서 Mn은 도금욕에서 유래할 수도 있지만 고 Mn 강판을 이용하므로 소지강판에서도 상당량이 확산되어 도금층에 포함될 수 있다.

본 발명의 한가지 구현례에서는 상기 도금층은 Fe를 10~60% 더 포함할 수 있다. Fe는 도금욕과 소지강판이 접촉함에 따라 소지강판과 도금욕과의 반응에서 형성됨으로 인해 도금층에 포함되는 것으로서 60% 이하의 범위까지는 포함될 수 있다. 그 함량의 하한은 특별히 제한하지 않으나 통상적인 조업조건을 고려할 때에는 도금층의 Fe 함량을 10% 이상으로 정할 수 있다.

본 발명은 또한 도금층의 내식성을 향상시키기 위하여 필요에 따라 Mg를 2.5% 이하의 범위로 첨가할 수 있다.

본 발명의 한가지 구현례에서는 도금층에 상술한 원소 이외에도 Cr, Mo, Ni 등을 합계 0.5% 이하의 함량으로 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 고강도 알루미늄계 도금강판의 제조방법에 대하여 설명한다.

우선 오스테나이트계 소지강판을 준비하는 단계가 수행된다. 오스테나이트계 소지강판 특징에 대해서는 상술한 바와 같다.

이후 준비된 소지강판을 균열대 기준으로 750~870℃의 온도범위에서 소둔 열처리하는 단계가 필요하다. 750℃ 미만에서는 오스테나이트가 충분히 형성되지 않기 때문에 충분한 오스테나이트 상을 확보하기 어렵고 870℃를 초과하더라도 오스테나이트가 충분히 형성되어있으므로 더 이상의 온도상승은 불필요하다. 이때, 균열대에서의 이슬점 온도는 -5 ~ 20℃로 조절할 필요가 있다. 이슬점 온도를 본 범위로 제어함으로써 강판 표층부에 적절하게 내부산화와 탈탄이 일어나고 그로 인하여 표층부의 조직을 페라이트 조직으로 제어할 수 있다. 즉, 오스테나이트 조직을 안정화시키는 원소로서 Mn과 C를 들 수 있는데 내부산화에 의해 이들 원소들의 함량이 표층부에서 크게 감소될 수 있으므로 표층부 조직을 페라이트로 제어할 수 있는 것이다. 이슬점 온도가 -5℃ 미만일 경우에는 표층부의 내부산화 반응을 일으키기 어렵기 때문에 표층부 조직을 페라이트로 유지하는 것이 어렵다. 또한, 내부산화 대신에 표면산화가 일어나게 되어 표면에 산화물이 다량생성되며 그로 인하여 합금화가 방해된다. 그 결과 도금밀착성이 나빠질 수 있다. 반대로 이슬점 온도가 20℃를 넘을 경우에는 소지강판 내부의 내부산화 뿐만 아니라 표면에서도 산화가 일어나서 표면에 산화물이 다량 분포하게 되고, 그 결과 도금시 도금욕과의 젖음성이 열화되어 도금 밀착성이 나빠진다.

이후, 열처리된 소지강판은 550~650℃의 도금욕에 침지하여 용융도금할 필요가 있다. 도금욕의 온도가 550℃ 미만일 경우 도금욕의 점도가 높아져서 유동성이 감소하는 문제가 있고 650℃를 초과하는 경우 도금욕 내의 싱크롤의 수명이 단축되고 드로스가 많이 발생되는 문제점이 있을 수 있다. 도금욕의 조성은 최종적으로 형성되는 도금층의 조성을 고려하여 Si: 2~12%, Zn: 5~30%, Mn: 0.1~3%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 본 발명의 한가지 구현례에서는 Fe를 4% 이하의 함량으로 더 포함할 수 있다. 그 밖에도 도금층의 내식성을 확보하기 위하여 5% 이하의 Mg를 추가로 포함할 수 있으며, 그 밖에도 합계 0.5% 이하의 Cr, Mo, Ni를 추가로 포함할 수 있음은 앞서 도금층의 조성에서 설명한 바와 같다.

소지강판을 도금욕에 침지할 때 강판의 온도는 550~700℃일 수 있다. 강판의 온도가 너무 낮을 경우에는 충분한 표면 품질을 얻을 수 없기 때문에 상기 침지되는 강판의 온도는 550℃ 이상일 수 있다. 다만, 온도가 너무 높아지면 강판의 온도에 의하여 도금욕의 온도가 상승하여 버릴 수 있으며, 또한 강판으로부터의 용출량이 많아지고 도금장치의 내구성이 저하될 우려가 있으므로, 상기 강판의 온도의 상한은 700℃로 정할 수 있다. 본 발명의 한가지 구현례에서는 상기 강판의 침지시 온도는 도금욕의 온도~도금욕 온도+30℃로 정할 수 있다.

상술한 과정에 의해 강판을 용융도금한 이후, 에어나이프 등과 같은 공지된 부착량 조절 수단으로 도금 부착량을 조절하여 고강도 알루미늄계 도금강판을 제조할 수 있다. 부착량에 대하여 특별히 한정하지는 않으나 강판의 한쪽 면당 10~100g/m² 으로 제한할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 후술하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 그로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.

(실시예)

실시예 1

하기 표 1에 기재된 조성(단위: 중량%, 단 B의 함량 단위는 ppm임, 표시되지 않은 나머지 성분은 실질적으로 Fe 임)과 조직 구성(단위: 면적%)를 가지는 냉연강판(판 두께: 1.2mm)을 준비하고 균열대의 온도를 830℃로 가열하여 소둔 열처리 하였다. 소둔 열처리시 표 2에 기재된 바와 같이 이슬점을 제어하였다. 가열된 강판은 620℃의 온도로 유지되고 있는 표 2에 기재된 조성(단위: 중량%, 표시되지 않은 나머지 성분은 알루미늄임)을 가지는 도금욕에 침지하였다. 침지전의 강판의 온도는 모든 실시예에서 620℃(±3℃로 제어되었다. 도금욕에 침지 이후 에어나이프를 이용하여 편면당 60g/m²으로 도금 부착량을 제어함으로써, 알루미늄계 도금강판을 제조하였다.

강종	C	Mn	Al	B	Ti	Nb	Mo	오스테나이트 비율	나머지 조직의 종류
비교강1	0.3	27	2.0	50	0.2	-	-	69	페라이트마르텐사이트
비교강2	0.9	4.5	0.5	3	-	0.1	0.2	55	페라이트마르텐사이트
발명강1	0.6	16	1.8	15	-	-	0.2	72	페라이트
발명강2	0.7	22	1.5	20	0.2	0.1	-	100	-

구분	강종	균열대 이슬점(℃)	도금욕 조성(중량%)
구분	강종	균열대 이슬점(℃)	Si	Zn	Mn	Mg	Fe
비교예1	비교강1	5	2	3	0.1	-	1.5
비교예2	비교강2	5	2	5	0.1	0.5	1.5
발명예1	발명강1	-5	2	25	0.5	-	1.5
비교예3	발명강1	-10	2	25	0.5	-	1.5
비교예4	발명강1	25	2	25	0.5	-	1.5
비교예5	발명강1	-10	2	5	0.1	0.5	1.5
비교예6	발명강1	25	2	5	0.1	0.5	1.5
비교예7	발명강1	-20	12	30	3	5	1.5
발명예2	발명강1	20	12	30	3	5	1.5
발명예3	발명강2	5	2	5	0.1	0.5	1.5

표 3에 각 실시예 별로 얻어진 도금강판의 도금층 조성(단위: 중량%, 표시되지 않은 나머지 성분은 알루미늄임), 표층부 페라이트 비율(단위: 면적%), 내식성, 용접성, 인장강도(MPa), 도금 밀착성을 나타내었다. 표 3에 기재된 바와 같이, 도금강판의 소지강판의 오스테나이트 비율은 도금 전의 소지강판의 조직을 나타낸 표 1에 기재된 값으로부터 크게 벗어나지 않았으며, 나머지 조직의 종류(표 3에 기재하지는 않음) 동일함을 확인할 수 있었다. 단, 발명예 3(발명강 2를 소지강판으로 사용)의 경우에는 나머지 조직으로 페라이트가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

도금강판의 내식성은 다음과 같은 기준으로 판단하였다.

각 용융 알루미늄 합금 도금강판을 염수 분무 시험기에 장입하고, 5% 염수(온도 35℃pH 6.8)를 시간당 1㎖/80cm² 분무하고, 장입 2400 시간 경과 후, 적청발생 여부를 판정하는 방식으로 행하였다. 즉, 적청이 발생하지 않은 경우를 '◎우수)', 강판 표면적의 50% 이하에서 적청이 발생한 경우를 '○양호)', 강판 표면적의 50%를 초과하여 적청이 발생한 경우를 '×(불량)'으로 판정하였다.

도금강판의 용접성은 다음과 같은 기준으로 판단하였다.

용접 액화 취성 평가를 위해 선단경 6mm인 Cu-Cr 전극을 사용하여 용접 전류 0.5kA를 흘려주며, 가압력 4.0kN의 조건 하 용접을 실시하였다. 용접 후, 주사전자현미경(FE-SEM)에 의해 그 단면에 형성된 LME 크랙의 길이를 측정하였다. 측정 결과, LME 크랙 길이가 150㎛이하인 경우 "◎우수)", LME 크랙 길이가 150㎛ 초과 500㎛ 이하인 경우 "○양호)", LME 크랙 길이가 500㎛를 초과하는 경우 "×(불량)"으로 평가하였다.

도금 밀착성은 다음과 같은 기준으로 판단하였다.

자동차 구조용 실러를 이용하여 75mmⅹ150mm 면적의 시편에 10mmⅹ 면적과 5mm의 두께로 실러를 도포한 후 175℃에서 25분간 경화시킨 후 90° 벤딩하여 실러의 박리를 육안으로 관찰하였다. 실러가 소지철에 그대로 접착되어 있고 실러 사이에서 박리가 일어나지 않는 경우를 "◎우수)", 도금층이 박리되기는 하나 실러에 부착되어 박리되는 것이 면적비율로 10% 이하인 경우를 "○양호)", 그리고 도금층이 실러에 부착되어 박리되는 경우가 면적비율로 10%를 초과하는 경우를 "×(불량)"으로 평가하였다.

구분	도금층 조성					오스테나이트 비율	표층부 페라이트 비율	내식성	용접성	TS X El (MPa%)	도금 밀착성
구분	Si	Zn	Mn	Mg	Fe	오스테나이트 비율	표층부 페라이트 비율	내식성	용접성	TS X El (MPa%)	도금 밀착성
비교예1	1.3	2.0	0.1	-	30	65	60	X	X	15,000	○
비교예2	1.5	3.6	0.1	0.4	20	40	70	○	X	13,000	○
발명예1	1.0	15.0	0.2	-	30	70	80	○	○	50,500	○
비교예3	1.4	17.5	0.3	-	1.5	71	30	○	X	50,500	X
비교예4	1.4	17.5	0.3	-	1.5	71	100	○	○	50,500	X
비교예5	1.8	4.5	0.1	0.4	1.5	70	15	○	X	54,300	○
비교예6	1.8	4.5	0.1	0.4	1.5	72	100	○	○	50,500	X
비교예7	5.3	13.2	1.3	2.2	4	71	20	◎	X	50,500	X
발명예2	5.0	12.4	1.5	2.1	10	70	100	◎	◎	50,500	◎
발명예3	0.7	1.8	0.1	0.2	60	98	95	○	○	54,300	○

비교예 1 및 비교예 2는 공정 조건은 본 발명에서 규정하는 범위를 충족하나, 소지강판 중 C 또는 Mn의 함량이 부족했던 경우로서, 그 결과 표층부의 페라이트 조직이 본 발명에서 규정하는 범위에 들지 못하였던 경우이다. 상기 표 3에서 확인할 수 있듯이 강판의 조직 중 표층부 페라이트 조직의 비율이 80%를 밑도는 비교예 1 및 비교예 2의 경우는 용접시 LME 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 없었으며, 따라서 용접성이 열악한 결과를 나타내었다. 또한, 비교예 2의 경우는 도금층 중에 Zn 함량이 충분하지 않아, 내식성도 미흡한 결과를 나타내었다. 그 뿐만 아니라, 비교예 1 및 2 모두 오스테나이트의 비율이 높지 않아 열처리 후에도 강도와 연신율을 발란스(TS×El)를 높게 유지하는 것이 어려웠으며, 그 결과 강도와 연신율 발란스의 값이 각각 15,000MPa%와 13,000MPa%에 불과하여 높은 강도와 연신율이 필요한 강재에 적합하지 않았다.

비교예 3, 5 및 7는 소둔시 균열대의 이슬점 온도가 본 발명에서 규정하는 값 보다 낮았던 경우로서, 이와 같이 이슬점 온도가 너무 낮을 경우에는 강판 표면의 내부산화 및 탈탄이 일어나기 어렵게 되는 반면 표면산화가 일어나게 된다. 그 결과, 표층부의 페라이트의 비율을 높게 유지하는 것이 곤란할 뿐만 아니라 표면의 산화물로 인하여 도금층과 강판사이의 합금화가 미흡하게 된다. 그 결과 표 3에 나타낸 바와 같이, 용접성과 도금 밀착성이 나쁜 결과가 얻어졌다.

비교예 4 및 6은 이슬점 온도가 과다하게 높았던 경우로서, 표층부의 페라이트 비율은 본 발명의 조건을 충족하나, 표면에 산화물이 과다하게 형성되어 도금 밀착성이 불량하였다.

위의 비교예들과 대비되는 발명예들은, 표 3의 결과로부터 알 수 있듯이 본원 발명의 조건을 충족하는 발명예 1 내지 3은 모두 내식성, 용접성, 강도-연신율 발란스 및 도금 밀착성이 우수하였다.

도 1에 비교예 1(도면 중 비교예)과 발명예 2(도면 중 발명예)에 대하여 인장시험을 실시한 결과를 나타내었다. 도면의 그래프에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 조건을 충족하는 발명예 2의 경우에는 도금 전 후의 인장강도 및 연신율 저하가 거의 일어나지 않았다는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 비교예 1의 경우는 소지강판 내 오스테나이트 비율이 부족하여 도금 전 후의 강도 변화가 심하였으며, 연신율도 소폭 감소하는 것을 확인할 수 있다.

도 2는 비교예 1과 발명예 2의 용접부위를 관찰한 사진으로서, 도면에서 확인할 수 있듯이 비교예 1의 경우에는 용접부에 LME 크랙이 다수 발생하고 있었으나, 발명예 2에서는 LME 크랙이 전혀 관찰되지 않았으며 우수한 용접성을 나타내고 있었다.

도 3은 비교예 1과 발명예 2의 내식성을 평가한 결과로서 도면의 사진에서 확인할 수 있듯이, 비교예 1에 비하여 발명예 2가 훨씬 우수한 내식성을 나타내고 있었다.

이상의 실시예를 통해 살펴본 바와 같이, 본 발명의 유리한 효과를 확인할 수 있었다.

Claims

오스테나이트 조직을 70-100면적% 포함하는 오스테나이트계 소지강판 및 상기 소지강판 위에 형성된 알루미늄계 도금층을 포함하고,
상기 소지강판은 도금층과의 계면으로부터 소지강판 내부를 향한 100㎛ 깊이까지의 영역을 의미하는 표층부에서 페라이트를 80-100면적% 포함하며,
상기 알루미늄계 도금층은 중량비율로 Si: 0.5~5%, Zn: 1.5~15%, Mn: 0.1~1.5%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 가지는 알루미늄계 도금강판.
제 1 항에 있어서, 상기 알루미늄계 도금층은 중량 비율로 Fe: 10~60% 및 Mg: 2.5% 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 모두를 더 포함하는 알루미늄계 도금강판.
제 2 항에 있어서, 상기 알루미늄계 도금층은 Cr, Mo, Ni을 합계 0.5중량% 이하의 함량으로 더 포함하는 알루미늄계 도금강판.
제 1 항에 있어서, 상기 오스테나이트계 소지강판은 중량 비율로 Mn을 5~25% 포함하는 알루미늄계 도금강판.
제 1 항에 있어서, 상기 오스테나이트계 소지강판은 중량 비율로 Mn: 5~25%, C: 0.4~0.8%, Al: 0.5~3%, B: 50ppm 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 가지는 알루미늄계 도금강판.
제 5 항에 있어서, 상기 오스테나이트계 소지강판은 Ti, Nb, Mo를 합계 0.5중량% 이하로 더 포함하는 알루미늄계 도금강판.
오스테나이트 조직을 70-100면적% 포함하는 오스테나이트계 소지강판을 준비하는 단계;
상기 오스테나이트계 소지강판을 균열대의 온도와 이슬점 온도가 각각 750~870℃ 및 -5 ~ 20℃인 조건에서 소둔 열처리하는 단계; 및
상기 열처리된 오스테나이트계 소지강판을 중량 비율로 Si: 2~12%, Zn: 5~30%, Mn: 0.1~3%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 가지고, 550~650℃의 온도로 유지되는 도금욕에 침지하여 용융도금하는 단계를 포함하는 알루미늄계 도금강판의 제조방법.
제 7 항에 있어서, 상기 도금욕은 중량 비율로 Fe: 1.5% 이하 및 Mg: 5% 이하 중에서 선택되는 1종 또는 2종 모두를 더 포함하는 알루미늄계 도금강판의 제조방법.
제 7 항에 있어서, 상기 도금욕은 Cr, Mo, Ni을 합계 0.5중량% 이하의 함량으로 더 포함하는 알루미늄계 도금강판의 제조방법.
제 7 항에 있어서, 상기 오스테나이트계 소지강판을 도금욕에 침지할 때의 강판의 온도는 550~650℃인 알루미늄계 도금강판의 제조방법.
제 7 항에 있어서, 상기 오스테나이트계 소지강판은 중량 비율로 Mn을 5~25% 포함하는 알루미늄계 도금강판의 제조방법.
제 7 항에 있어서, 상기 오스테나이트계 소지강판은 중량 비율로 Mn을 5~25%, C: 0.4~0.8%, Al: 0.5~3%, B: 50ppm 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 가지는 알루미늄계 도금강판의 제조방법.
제 12 항에 있어서, 상기 오스테나이트계 소지강판은 Ti, Nb, Mo를 합계 0.5중량% 이하로 더 포함하는 알루미늄계 도금강판의 제조방법.