KR102599837B1 - High temperature and oxidation resistant coating material for hot stamping and high temperature and oxidation resistant coated steel manufactured using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기존의 알루미늄-실리콘 용융 도금 기술을 대체할 수 있고, 강화된 내식성을 제공하는 핫스탬핑 강재용 고온 내산화 코팅제 및 이를 이용하여 형성한 고온 내산화 코팅 강재를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 핫스탬핑 강재용 고온 내산화 코팅제는, 제1 크기를 가지는 제1 금속 입자들; 상기 제1 크기에 비하여 작은 제2 크기를 가지는 제2 금속 입자들; 상기 제2 크기에 비하여 작은 제3 크기를 가지는 제3 금속 입자들; 및 바인더;를 포함할 수 있다.The present invention provides a high-temperature oxidation-resistant coating agent for hot stamping steel that can replace the existing aluminum-silicon hot-dip plating technology and provides enhanced corrosion resistance, and a high-temperature oxidation-resistant coated steel material formed using the same. According to one embodiment of the present invention, the high-temperature oxidation-resistant coating agent for hot stamping steel includes first metal particles having a first size; second metal particles having a second size smaller than the first size; third metal particles having a third size smaller than the second size; and a binder.
Description
본 발명의 기술적 사상은 강재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핫스탬핑 강재용 고온 내산화 코팅제 및 이를 이용하여 형성한 고온 내산화 코팅 강재에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to steel materials, and more specifically, to a high-temperature oxidation-resistant coating agent for hot stamping steel materials and a high-temperature oxidation-resistant coated steel material formed using the same.
차량 경량화를 위해 고강도 강판을 적용할 필요성이 증가하고 있다. 그러나, 강재의 고강도화로 인하여 부품 형성을 위한 성형성이 저하되고 있다. 이를 극복하기 위하여, 강재를 800℃ 이상의 고온으로 가열하여 연신율을 증가시킨 상태에서 성형과 냉각을 동시에 하는 핫스탬핑 공법을 도입하였다. 이에 따라, 기존에 고강도 강판으로 제조가 불가능했던 성형이 어려운 부품의 제조를 가능하게 되었다. 또한, 성형전 고온 가열로 인한 소지층의 표면 산화를 방지하기 위하여 내열성이 우수한 알루미늄-실리콘(Al-Si) 용융 도금을 적용하였다.The need to apply high-strength steel sheets to reduce vehicle weight is increasing. However, due to the increased strength of steel materials, the formability for forming parts is decreasing. To overcome this, a hot stamping method was introduced in which steel was heated to a high temperature of over 800°C, forming and cooling were performed simultaneously while increasing the elongation. As a result, it became possible to manufacture parts that were difficult to form, which were previously impossible to manufacture with high-strength steel sheets. In addition, aluminum-silicon (Al-Si) hot-dip plating, which has excellent heat resistance, was applied to prevent surface oxidation of the base layer due to high-temperature heating before molding.
그러나, 핫스탬핑 공정에서, 강재를 가열하면, 강재 내부에서 철이 알루미늄 도금층으로 확산되고, 이에 따라 상기 도금층이 합금화되어 취성을 가지게 된다. 이에 따라, 성형 시 도금층에 크랙과 같은 결함이 발생하여, 도금층 아래의 강판이 외부로 노출되어, 내식성이 저하되는 우려가 있다. 또한, 강재를 도금할 때에 용융도금으로 인하여 드로스, 애쉬 등과 같은 표면 확보 문제가 발생할 수도 있고, 작업성도 매우 저하된다.However, in the hot stamping process, when the steel material is heated, iron diffuses from the inside of the steel material to the aluminum plating layer, and as a result, the plating layer is alloyed and becomes brittle. Accordingly, there is a risk that defects such as cracks may occur in the plating layer during forming, exposing the steel sheet under the plating layer to the outside, and reducing corrosion resistance. In addition, when plating steel materials, surface security problems such as dross and ash may occur due to hot dip plating, and workability is greatly reduced.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존의 알루미늄-실리콘 용융 도금 기술을 대체할 수 있고, 강화된 내식성을 제공하는 핫스탬핑 강재용 고온 내산화 코팅제 및 이를 이용하여 형성한 고온 내산화 코팅 강재를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a high-temperature oxidation-resistant coating agent for hot stamping steel that can replace the existing aluminum-silicon hot-dip plating technology and provides enhanced corrosion resistance, and a high-temperature oxidation-resistant coated steel material formed using the same. is to provide.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are illustrative, and the technical idea of the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 관점에 의하면, 강화된 내식성을 제공하는 핫스탬핑 강재용 고온 내산화 코팅제 및 이를 이용하여 형성한 고온 내산화 코팅 강재를 제공한다.According to one aspect of the present invention, a high-temperature oxidation-resistant coating agent for hot stamping steel that provides enhanced corrosion resistance and a high-temperature oxidation-resistant coated steel material formed using the same are provided.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 핫스탬핑 강재용 고온 내산화 코팅제는, 제1 크기를 가지는 제1 금속 입자들; 상기 제1 크기에 비하여 큰 제2 크기를 가지는 제2 금속 입자들; 상기 제2 크기에 비하여 큰 제3 크기를 가지는 제3 금속 입자들; 및 바인더;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the high-temperature oxidation-resistant coating agent for hot stamping steel includes first metal particles having a first size; second metal particles having a second size larger than the first size; third metal particles having a third size larger than the second size; and a binder.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 크기는 0.1 μm 이상 ~ 3 μm 이하 범위이고, 상기 제2 크기는 3 μm 초과 ~ 8 μm 이하 범위이고, 상기 제3 크기는 8 μm 초과 ~ 50 μm 이하 범위일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first size is in the range of 0.1 μm or more to 3 μm or less, the second size is in the range of more than 3 μm to 8 μm or less, and the third size is greater than 8 μm to 50 μm. It may be in the following range.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 내지 제3 금속 입자들의 총 중량을 기준으로, 상기 제1 금속 입자들은 10 중량% 초과 ~ 80 중량% 이하이고, 상기 제2 금속 입자들은 10 중량% 초과 ~ 70 중량% 이하이고, 잔부는 상기 제3 금속 입자들일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, based on the total weight of the first to third metal particles, the first metal particles are more than 10% by weight and less than 80% by weight, and the second metal particles are 10% by weight. Exceeding ~ 70% by weight or less, and the balance may be the third metal particles.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 내지 제3 금속 입자들의 총 중량을 기준으로, 상기 제3 금속 입자들은 5 중량% 초과 ~ 60 이하 중량%일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, based on the total weight of the first to third metal particles, the third metal particles may be more than 5% by weight and less than 60% by weight.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 내지 제3 금속 입자들의 중량 비율인, 상기 제1 금속 입자: 상기 제2 금속 입자: 상기 제3 금속 입자의 값은, 6:3:1 내지 1:3:6 범위일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the weight ratio of the first to third metal particles, the first metal particle: the second metal particle: the third metal particle, is 6:3:1 to 1. It can be in the :3:6 range.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 내지 제3 금속 입자들의 중량 비율인, 상기 제1 금속 입자: 상기 제2 금속 입자: 상기 제3 금속 입자의 값은, 1:3:1일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the weight ratio of the first to third metal particles, the first metal particle: the second metal particle: the third metal particle, may be 1:3:1. there is.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 금속 입자들, 상기 제2 금속 입자들, 및 상기 제3 금속 입자들 중 적어도 어느 하나는, 아연(Zn), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, at least one of the first metal particles, the second metal particles, and the third metal particles is zinc (Zn), aluminum (Al), or magnesium (Mg). , nickel (Ni), titanium (Ti), zirconium (Zr), or alloys thereof.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 내지 제3 금속 입자들의 총합과 상기 바인더의 비율은, 중량 비율로 1:10 ~ 10:1 범위일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the ratio of the total of the first to third metal particles and the binder may be in the range of 1:10 to 10:1 in weight ratio.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고온 내산화 코팅 강재는, 강재 소지층; 및 상기 강재 소지층 상에 위치한 고온 내산화 코팅층;을 포함하고, 상기 고온 내산화 코팅층은, 제1 크기를 가지는 제1 금속 입자들; 상기 제1 크기에 비하여 큰 제2 크기를 가지는 제2 금속 입자들; 및 상기 제2 크기에 비하여 큰 제3 크기를 가지는 제3 금속 입자들;을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the high-temperature oxidation-resistant coated steel includes a steel base layer; and a high-temperature oxidation-resistant coating layer located on the steel base layer, wherein the high-temperature oxidation-resistant coating layer includes first metal particles having a first size; second metal particles having a second size larger than the first size; and third metal particles having a third size larger than the second size.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제3 금속 입자들 사이의 공간에 상기 제1 금속 입자들 및 상기 제2 금속 입자들 중에 적어도 어느 하나가 위치할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, at least one of the first metal particles and the second metal particles may be located in the space between the third metal particles.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 금속 입자들 사이의 공간에 상기 제1 금속 입자들이 위치할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first metal particles may be located in the space between the second metal particles.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 크기는 0.1 μm 이상 ~ 3 μm 이하 범위이고, 상기 제2 크기는 3 μm 초과 ~ 8 μm 이하 범위이고, 상기 제3 크기는 8 μm 초과 ~ 50 μm 이하 범위일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first size is in the range of 0.1 μm or more to 3 μm or less, the second size is in the range of more than 3 μm to 8 μm or less, and the third size is greater than 8 μm to 50 μm. It may be in the following range.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강재는 핫스탬핑용 강재일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the steel may be a steel for hot stamping.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 고온 내산화 코팅 강재는 코팅층에 다양한 크기를 가지는 금속 입자들을 이용하여 형성함으로써, 코팅층 내의 금속 입자들의 충진율을 증가시켜, 산화성 가스의 투과를 방지하고, 모재인 철(Fe)의 확산을 방지하고, 열간 프레스 성형 시 코팅층에 크랙 등의 결함이 형성되는 것을 방지할 수 있다.According to the technical idea of the present invention, high-temperature oxidation-resistant coated steel is formed using metal particles having various sizes in the coating layer, thereby increasing the filling rate of the metal particles in the coating layer, preventing the penetration of oxidizing gas, and It can prevent diffusion of iron (Fe) and prevent defects such as cracks from forming in the coating layer during hot press molding.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The effects of the present invention described above have been described as examples, and the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고온 내산화 코팅 강재를 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고온 내산화 코팅 강재를 제조하는 코팅 장치를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고온 내산화 코팅 강재의 코팅층을 나타내는 주사전자현미경 사진이다.Figure 1 is a schematic diagram showing a high-temperature oxidation-resistant coated steel material according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing a coating device for manufacturing a high-temperature oxidation-resistant coated steel material according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a scanning electron microscope photograph showing the coating layer of a high-temperature oxidation-resistant coated steel material according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the technical idea of the present invention to those skilled in the art, and the following examples can be modified into various other forms, and the embodiments of the present invention The scope of the technical idea is not limited to the following examples. Rather, these embodiments are provided to make the present disclosure more faithful and complete and to fully convey the technical idea of the present invention to those skilled in the art. In this specification, like symbols refer to like elements throughout. Furthermore, various elements and areas in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the technical idea of the present invention is not limited by the relative sizes or spacing drawn in the attached drawings.
핫스탬핑 강재용 고온 내산화 코팅제High-temperature oxidation-resistant coating for hot stamping steel
본 발명의 일실시예에 따른 핫스탬핑 강재용 고온 내산화 코팅제는, 제1 크기를 가지는 제1 금속 입자들; 상기 제1 크기에 비하여 큰 제2 크기를 가지는 제2 금속 입자들; 상기 제2 크기에 비하여 큰 제3 크기를 가지는 제3 금속 입자들; 및 바인더;를 포함할 수 있다.A high-temperature oxidation-resistant coating agent for hot stamping steel according to an embodiment of the present invention includes first metal particles having a first size; second metal particles having a second size larger than the first size; third metal particles having a third size larger than the second size; and a binder.
상기 제1 크기는, 예를 들어 0.1 μm 이상 ~ 3 μm 이하 범위일 수 있다. 상기 제2 크기는, 예를 들어 3 μm 초과 ~ 8 μm 이하 범위일 수 있다. 상기 제3 크기는, 예를 들어 8 μm 초과 ~ 50 μm 이하 범위일 수 있다.For example, the first size may range from 0.1 μm to 3 μm. The second size may range from greater than 3 μm to less than or equal to 8 μm, for example. The third size may, for example, range from greater than 8 μm to less than or equal to 50 μm.
여기에서, 크기는 상기 금속 입자들이 정원형인 경우에는 지름일 수 있고, 상기 금속 입자들이 타원형인 경우에는 장축 지름과 단축 지름의 평균일 수 있고, 상기 금속 입자들이 다각형인 경우에는 대각선 길이일 수 있다. 또한, 상기 크기는 상기 금속 입자들이 플레이크(flake) 형상을 가지는 경우에는 장축 길이와 단축 길이의 평균일 수 있다.Here, the size may be the diameter if the metal particles are circular, the average of the major axis diameter and the minor axis diameter if the metal particles are oval, and the diagonal length if the metal particles are polygonal. . Additionally, if the metal particles have a flake shape, the size may be an average of the major axis length and minor axis length.
상기 제1 내지 제3 금속 입자들의 총 중량을 기준으로, 상기 제1 금속 입자들은, 예를 들어 10 중량% 초과 ~ 80 중량% 이하일 수 있고, 상기 제2 금속 입자들은, 예를 들어 10 중량% 초과 ~ 70 중량% 이하일 수 있고, 상기 제3 금속 입자들은, 잔부일 수 있고, 예를 들어 5 중량% 초과 ~ 60 이하 중량%일 수 있다.Based on the total weight of the first to third metal particles, the first metal particles may be, for example, more than 10% by weight and less than 80% by weight, and the second metal particles may be, for example, 10% by weight. It may be more than 70% by weight or less, and the third metal particles may be the balance, for example, more than 5% by weight and 60% by weight or less.
상기 제1 내지 제3 금속 입자들의 중량 비율인, 상기 제1 금속 입자: 상기 제2 금속 입자: 상기 제3 금속 입자의 값은, 6:3:1 내지 1:3:6 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 중량 비율에서, 상기 제2 금속 입자에 해당하는 수치를 3으로 고정한 상태에서, 상기 제1 금속 입자에 해당하는 수치를 1 내지 6 범위로 변화시키고, 또한 이러한 제1 금속 입자에 해당하는 수치의 변화와는 독립적으로, 상기 제3 금속 입자에 해당하는 수치를 1 내지 6 범위로 변화시킨 범위를 포함킬 수 있다. 또한, 상기 중량 비율인, 상기 제1 금속 입자: 상기 제2 금속 입자: 상기 제3 금속 입자의 값은 1:3:1 일 수 있다.The weight ratio of the first to third metal particles, the first metal particle: the second metal particle: the third metal particle, may range from 6:3:1 to 1:3:6. For example, in the weight ratio, while the value corresponding to the second metal particle is fixed at 3, the value corresponding to the first metal particle is changed to a range of 1 to 6, and the value corresponding to the first metal particle is changed to 3. Independently of the change in the corresponding value, a range in which the value corresponding to the third metal particle is changed from 1 to 6 may be included. Additionally, the weight ratio of the first metal particles: the second metal particles: the third metal particles may be 1:3:1.
상기 제1 금속 입자들, 상기 제2 금속 입자들, 및 상기 제3 금속 입자들 중 적어도 어느 하나는, 아연(Zn), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 코팅제는, 아연(Zn), 알루미늄(Al), 및 마그네슘(Mg) 중 적어도 어느 하나는 포함하여 구성될 수 있다.At least one of the first metal particles, the second metal particles, and the third metal particles is zinc (Zn), aluminum (Al), magnesium (Mg), nickel (Ni), and titanium (Ti). ), zirconium (Zr), or alloys thereof. The coating agent may include at least one of zinc (Zn), aluminum (Al), and magnesium (Mg).
상기 바인더는 통상적인 바인더를 사용할 수 있고, 유기계 바인더 또는 무기계 바인더를 포함할 수 있다. 상기 무기계 바인더의 경우에는, 예를 들어 수용액에 실란(Silane)과 산 촉매가 혼합된 졸-겔(Sol-gel) 용액을 포함할 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.The binder may be a conventional binder and may include an organic binder or an inorganic binder. In the case of the inorganic binder, for example, it may include a sol-gel solution in which silane and an acid catalyst are mixed in an aqueous solution, but the technical idea of the present invention is not limited thereto.
상기 제1 내지 제3 금속입자들의 총합과 상기 바인더의 비율은, 중량 비율로(즉, 제1 내지 제3 금속입자들의 중량의 총합: 바인더의 중량), 예를 들어 1:10 ~ 10:1 범위일 수 있고, 예를 들어 1:4 ~ 4:1 범위일 수 있다.The ratio of the total of the first to third metal particles and the binder is a weight ratio (i.e., the total weight of the first to third metal particles: the weight of the binder), for example, 1:10 to 10:1. It may be a range, for example, 1:4 to 4:1.
본 발명의 일실시예에 따른 고온 내산화 코팅 강재는 상술한 핫스탬핑 강재용 고온 내산화 코팅제를 이용하여 형성할 수 있다.High-temperature oxidation-resistant coated steel according to an embodiment of the present invention can be formed using the above-described high-temperature oxidation-resistant coating agent for hot stamping steel.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고온 내산화 코팅 강재(100)를 도시하는 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing a high-temperature oxidation-resistant coated
도 1의 (a)를 참조하면, 비교예가 도시되어 있다. 상기 비교예의 코팅 강재(10)에서는 강재 소지층(10) 상에 위치한 코팅층(20)을 포함한다. 코팅층(20)은 거의 동일한 크기를 가지는 금속 입자들(32)을 포함하며, 일반적으로 제조 가능한 금속입자 크기의 정규분포 내에서 거의 동일한 크기를 가지는 금속 입자들(32)을 포함한다. Referring to Figure 1(a), a comparative example is shown. The coated
비교예의 경우에는, 다양한 공정을 이용하여 코팅층(20)을 형성할 수 있다. 금속 입자들(32)의 크기는 0.1 μm 내지 50 μm 범위일 수 있다. 금속 입자들(32)은 마그네슘, 아연, 알루미늄, 티타늄, 및 이들의 합금을 포함할 수 있다. 금속 입자들(32)은 내열온도 300℃ 이하의 바인더로 서로 결합될 수 있다.In the case of the comparative example, the
금속 입자들(32)은 충진율이 상대적으로 낮게 되며 또한, 금속 입자들(32) 사이의 공극이 상대적으로 크게 형성될 수 있다. 이에 따라 외부로부터 산소와 같은 산화성 가스가 침투되기 용이하여, 따라서 강재 소지층의 철과 반응하여 표면 스케일과 같은 원하지 않는 산화물이 생성될 우려가 있다.The filling rate of the
도 1의 (b)를 참조하면, 실시예가 도시되어 있다. 상기 실시예의 고온 내산화 코팅 강재(100)에서는 강재 소지층(110) 상에 위치한 코팅층(120)을 포함한다. 코팅층(120)은 제1 크기를 가지는 제1 금속 입자들(131), 상기 제1 크기에 비하여 큰 제2 크기를 가지는 제2 금속 입자들(132); 및 상기 제2 크기에 비하여 큰 제3 크기를 가지는 제3 금속 입자들(133)을 포함한다. Referring to Figure 1(b), an embodiment is shown. The high-temperature oxidation-resistant coated
제3 금속 입자들(133) 사이의 공간에 제1 금속 입자들(131) 및 제2 금속 입자들(132) 중에 적어도 어느 하나가 위치할 수 있다. 또한, 제2 금속 입자들(132) 사이의 공간에 제1 금속 입자들(131)이 위치할 수 있다.At least one of the
실시예의 경우에는, 롤-투-롤 공정을 이용하여 코팅층(120)을 형성할 수 있다. 상기 금속 입자들은 상술한 바와 같이, 예를 들어 0.1 μm 이상 ~ 3 μm 이하 범위의 크기를 가지는 제1 금속 입자들(131), 예를 들어 3 μm 초과 ~ 8 μm 이하 범위의 크기를 가지는 제2 금속 입자들(132), 및 예를 들어 8 μm 초과 ~ 50 μm 이하 범위의 크기를 가지는 제3 금속 입자들(133)을 포함하여 구성될 수 있다.In the case of the embodiment, the
상기 제1 내지 제3 금속 입자들(131, 132, 133)은 마그네슘, 아연, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 니켈, 및 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 금속 입자들(131, 132, 133)은 약 900℃ 수준의 고온용 바인더로 서로 결합되거나, 상기 바인더가 열처리에 의하여 제거될 수 있고, 또한 상기 제1 내지 제3 금속 입자들(131, 132, 133)이 강재 소지층(110)의 철과 합금화될 수 있다.The first to
이와 같이, 실시예의 경우에는 다양한 크기들 가지는 상기 제1 내지 제3 금속 입자들(131, 132, 133)을 다양한 분율로 혼합하여, 코팅층(120) 내의 금속 입자들의 충진율, 즉 금속 충진율을 증가시킬 수 있다. 거의 동일한 크기를 가지는 비교예에 비하면, 단순 면적으로 계산하여 도출하면, 예를 들어 약 1.64배의 금속 충진율을 가질 수 있다. 따라서, 외부 산화성 가스의 침투를 방지할 수 있으므로, 내산화성의 향상이 가능할 수 있다. 상기 금속 충진율은 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. As such, in the case of the embodiment, the first to
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고온 내산화 코팅 강재를 제조하는 코팅 장치(200)를 도시하는 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a coating device 200 for manufacturing a high-temperature oxidation-resistant coated steel material according to an embodiment of the present invention.
상기 강재 소지층은 다양한 강재를 포함할 수 있고, 예를 들어 열연강판 또는 냉연강판 등을 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.The steel material layer may include various steel materials, for example, hot rolled steel sheets or cold rolled steel sheets. However, this is an example and the technical idea of the present invention is not limited thereto.
도 2를 참조하면, 코팅 장치(200)는 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식일 수 있다. 코팅 장치(200)는 핫스탬핑 강재용 고온 내산화 코팅제가 수용된 수용부(210), 상기 코팅제를 픽업하는 픽업 롤러(PUR)(220), 및 픽업 롤러(220)와 연동하여 회전하며, 상기 코팅제를 강재에 코팅하는 어플리케이터 롤러(APR)(230)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the coating device 200 may be a roll-to-roll method. The coating device 200 rotates in conjunction with a receiving
픽업 롤러(220)의 회전 방향과 어플리케이터 롤러(230)의 회전 방향은 서로 반대일 수 있고, 이러한 운동에 의하여 코팅제가 픽업 롤러(220)로부터 어플리케이터 롤러(230)를 통하여 강재에 전달될 수 있다. 픽업 롤러(220) 및 어플리케이터 롤러(230)는 각각 하나이거나 또는 각각 한 쌍으로 구성될 수 있다. 따라서, 강재는 한쪽 표면 만이 코팅되거나 또는 양쪽 표면이 동시에 코팅될 수 있다.The rotation direction of the
그러나, 상기 고온 내산화 코팅 강재는 상술한 롤-투-롤 방식 외에 다양한 방식으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 스프레이-스퀴징(Spray Squeezing) 방식, 및 침지(dipping) 방식 등을 이용할 수 있다.However, the high-temperature oxidation-resistant coated steel material can be manufactured by various methods other than the roll-to-roll method described above. For example, spray-squeezing method, dipping method, etc. can be used.
이어서, 상기 강재에 코팅층을 형성한 후, 상기 코팅층을 건조하여, 상기 강재와 상기 코팅층과의 접착력을 강화할 수 있다. 상기 건조는 열풍 방식, 유도가열 방식 및 근적외선 가열 방식 중 1종 이상의 방식으로 수행될 수 있다. 상기 건조는 PMT(Peak Metal Temperature)로 예를 들어 80 ~ 140℃에서 3초 ~ 60초 동안 수행될 수 있다.Subsequently, after forming a coating layer on the steel material, the coating layer is dried to strengthen the adhesion between the steel material and the coating layer. The drying may be performed by one or more of a hot air method, an induction heating method, and a near-infrared heating method. The drying may be performed at PMT (Peak Metal Temperature), for example, at 80 to 140°C for 3 to 60 seconds.
또한, 상기 강재에 코팅층을 형성하고 건조한 후에, 상기 강재를 열처리할 수 있다. 상기 열처리는, 예를 들어 800℃ 내지 950℃ 범위에서 수행될 수 있다. 상기 열처리에 의하여 상기 코팅층 내의 바인더는 분해될 수 있고, 외부로 배출될 수 있다. 또한, 코팅층 내의 금속 입자들은 강재 소지층의 철과 합금화될 수 있다.Additionally, after forming a coating layer on the steel material and drying it, the steel material can be heat treated. The heat treatment may be performed, for example, in the range of 800°C to 950°C. By the heat treatment, the binder in the coating layer may be decomposed and discharged to the outside. Additionally, the metal particles in the coating layer may be alloyed with iron in the steel base layer.
이와 같이, 상기 강재의 표면에 상기 고온 내산화 코팅층을 형성함에 따라, 열간 프레스 성형 시 코팅층에 크랙 등의 결함이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 핫스탬핑용 강재로서 적용될 수 있다.In this way, by forming the high-temperature oxidation-resistant coating layer on the surface of the steel material, it is possible to prevent defects such as cracks from forming in the coating layer during hot press forming. Therefore, it can be applied as the steel for hot stamping.
실험예Experiment example
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.Below, preferred experimental examples are presented to aid understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only intended to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental examples. Any information not described here can be technically inferred by anyone skilled in the art, so description thereof will be omitted.
제1 내지 제3 금속 입자의 혼합비를 변경하여 세 가지 혼합 용액을 형성한 후, 강재 상에 코팅층을 형성하였다. 상기 제1 내지 제3 금속입자들의 중량의 총합과 상기 바인더의 중량의 비율은 1:4 ~ 4:1 범위로 제어하였다.After changing the mixing ratio of the first to third metal particles to form three mixed solutions, a coating layer was formed on the steel material. The ratio of the total weight of the first to third metal particles and the weight of the binder was controlled in the range of 1:4 to 4:1.
이어서, 상기 코팅층의 미세조직 사진을 이미지 분석기를 통하여 상기 코팅층의 전체 면적과 상기 코팅층 내의 금속 면적을 도출하였다. 이어서, 금속 충진율(즉, 금속 면적/전체 면적)을 산출하였다. 여기에서, 상기 혼합비는 중량을 기준으로 산출하였다.Subsequently, the total area of the coating layer and the metal area within the coating layer were derived from the microstructure photo of the coating layer through an image analyzer. Then, the metal filling ratio (i.e., metal area/total area) was calculated. Here, the mixing ratio was calculated based on weight.
표 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고온 내산화 코팅 강재의 코팅층에 대한 혼합비와 금속 충진율을 나타내는 표이다.Table 1 is a table showing the mixing ratio and metal filling ratio for the coating layer of the high-temperature oxidation-resistant coated steel material according to an embodiment of the present invention.
(제1금속입자: 제2금속입자: 제3금속입자)mixing ratio
(First metal particle: Second metal particle: Third metal particle)
면적
(pixel)entire
area
(pixel)
면적
(pixel)metal
area
(pixels)
충진율
(%)metal
Filling rate
(%)
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고온 내산화 코팅 강재의 코팅층을 나타내는 주사전자현미경 사진이다.Figure 3 is a scanning electron microscope photograph showing the coating layer of a high-temperature oxidation-resistant coated steel material according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, (a)는 실시예1, (b)는 실시예2, (c)는 실시예3에 해당된다. 좌측은 코팅층의 미세조직 사진이고, 우측은 상기 미세조직 사진을 이미지 분석을 위하여 변환한 겻으로서, 흑색 부분이 금속 입자를 나타내고, 적색 부분은 바인더를 나타낸다.Referring to Figure 3, (a) corresponds to Example 1, (b) corresponds to Example 2, and (c) corresponds to Example 3. On the left is a photo of the microstructure of the coating layer, and on the right is a photo of the microstructure converted for image analysis, where the black portion represents the metal particle and the red portion represents the binder.
도 3 및 표 1을 참조하면, 제1 금속입자, 제2 금속 입자, 및 제3 금속 입자의 비율이 6:3:1 인 실시예1은 금속 충진율이 21.8%이고, 상기 비율이 1:3:6인 실시에2가 21.1%인데 비하여 중간 크기를 가지는 제2 금속 입자가 가장 많은 비율을 차지하는, 즉 상기 비율이 1:3:1인 실시예3이 47.0%의 가장 높은 금속 충진율을 가졌다. 상기 실시예3은 상기 실시예1 및 실시예2에 비하여 약 2.2배의 금속 충진율을 나타냈다.Referring to FIG. 3 and Table 1, Example 1, in which the ratio of the first metal particles, second metal particles, and third metal particles is 6:3:1, has a metal filling ratio of 21.8%, and the ratio is 1:3. Compared to Example 2, which had a ratio of 6:6, at 21.1%, Example 3, which had the largest proportion of medium-sized second metal particles, i.e., where the ratio was 1:3:1, had the highest metal filling ratio of 47.0%. Example 3 showed a metal filling ratio of about 2.2 times that of Examples 1 and 2.
따라서, 실시예3은 외부 산화성 가스의 침투 및 모재의 철의 표면 확산을 가장 효과적으로 방지할 수 있으므로, 내산화성을 향상시킬 수 있다.Therefore, Example 3 can most effectively prevent penetration of external oxidizing gas and diffusion of iron on the surface of the base metal, thereby improving oxidation resistance.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The technical idea of the present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical idea of the present invention. It will be clear to those skilled in the art.
Claims (13)
상기 제1 크기에 비하여 큰 제2 크기를 가지는 제2 금속 입자들;
상기 제2 크기에 비하여 큰 제3 크기를 가지는 제3 금속 입자들; 및
바인더;를 포함하되,
상기 제1 금속 입자들, 상기 제2 금속 입자들, 및 상기 제3 금속 입자들 중 적어도 어느 하나는, 아연(Zn), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 또는 이들의 합금을 포함하고,
상기 제3 금속 입자들 사이의 공간에 상기 제1 금속 입자들 및 상기 제2 금속 입자들 중에 적어도 어느 하나가 위치하고, 상기 제2 금속 입자들 사이의 공간에 상기 제1 금속 입자들이 위치하며,
상기 제1 내지 제3 금속 입자들의 중량 비율인, 상기 제1 금속 입자: 상기 제2 금속 입자: 상기 제3 금속 입자의 값은, 1:3:1인,
핫스탬핑 강재용 고온 내산화 코팅제.first metal particles having a first size;
second metal particles having a second size larger than the first size;
third metal particles having a third size larger than the second size; and
Including a binder;
At least one of the first metal particles, the second metal particles, and the third metal particles is zinc (Zn), aluminum (Al), magnesium (Mg), nickel (Ni), and titanium (Ti). ), zirconium (Zr), or alloys thereof,
At least one of the first metal particles and the second metal particles is located in the space between the third metal particles, and the first metal particles are located in the space between the second metal particles,
The weight ratio of the first to third metal particles, the first metal particle: the second metal particle: the third metal particle, is 1:3:1,
High-temperature oxidation-resistant coating for hot stamping steel.
상기 제1 크기는 0.1 μm 이상 ~ 3 μm 이하 범위이고,
상기 제2 크기는 3 μm 초과 ~ 8 μm 이하 범위이고,
상기 제3 크기는 8 μm 초과 ~ 50 μm 이하 범위인,
핫스탬핑 강재용 고온 내산화 코팅제.According to claim 1,
The first size ranges from 0.1 μm to 3 μm,
The second size ranges from more than 3 μm to less than 8 μm,
The third size ranges from greater than 8 μm to less than or equal to 50 μm,
High-temperature oxidation-resistant coating for hot stamping steel.
상기 제1 내지 제3 금속 입자들의 총합과 상기 바인더의 비율은, 중량 비율로 1:10 ~ 10:1 범위인,
핫스탬핑 강재용 고온 내산화 코팅제.According to claim 1,
The ratio of the total of the first to third metal particles and the binder is in the range of 1:10 to 10:1 in weight ratio,
High-temperature oxidation-resistant coating for hot stamping steel.
상기 강재 소지층 상에 위치한 고온 내산화 코팅층;을 포함하고,
상기 고온 내산화 코팅층은, 제1 크기를 가지는 제1 금속 입자들; 상기 제1 크기에 비하여 큰 제2 크기를 가지는 제2 금속 입자들; 및 상기 제2 크기에 비하여 큰 제3 크기를 가지는 제3 금속 입자들;을 포함하되,
상기 제1 금속 입자들, 상기 제2 금속 입자들, 및 상기 제3 금속 입자들 중 적어도 어느 하나는, 아연(Zn), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 또는 이들의 합금을 포함하고,
상기 제3 금속 입자들 사이의 공간에 상기 제1 금속 입자들 및 상기 제2 금속 입자들 중에 적어도 어느 하나가 위치하고, 상기 제2 금속 입자들 사이의 공간에 상기 제1 금속 입자들이 위치하며,
상기 제1 내지 제3 금속 입자들의 중량 비율인, 상기 제1 금속 입자: 상기 제2 금속 입자: 상기 제3 금속 입자의 값은, 1:3:1인,
고온 내산화 코팅 핫스탬핑용 강재.Steel base layer for hot stamping; and
It includes a high-temperature oxidation-resistant coating layer located on the steel base layer,
The high-temperature oxidation-resistant coating layer includes first metal particles having a first size; second metal particles having a second size larger than the first size; And third metal particles having a third size larger than the second size,
At least one of the first metal particles, the second metal particles, and the third metal particles is zinc (Zn), aluminum (Al), magnesium (Mg), nickel (Ni), and titanium (Ti). ), zirconium (Zr), or alloys thereof,
At least one of the first metal particles and the second metal particles is located in the space between the third metal particles, and the first metal particles are located in the space between the second metal particles,
The weight ratio of the first to third metal particles, the first metal particle: the second metal particle: the third metal particle, is 1:3:1,
Steel for hot stamping with high temperature oxidation resistant coating.
상기 제1 크기는 0.1 μm 이상 ~ 3 μm 이하 범위이고,
상기 제2 크기는 3 μm 초과 ~ 8 μm 이하 범위이고,
상기 제3 크기는 8 μm 초과 ~ 50 μm 이하 범위인,
고온 내산화 코팅 핫스탬핑용 강재.According to clause 9,
The first size ranges from 0.1 μm to 3 μm,
The second size ranges from more than 3 μm to less than 8 μm,
The third size ranges from greater than 8 μm to less than or equal to 50 μm,
Steel for hot stamping with high temperature oxidation resistant coating.
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