KR20120075260A - 도금밀착성이 우수한 용융도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

도금밀착성이 우수한 용융도금강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 소재 등에 사용되는 용융도금강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 고온에서 강판 표면에 산화물을 형성하는 합금원소를 함유하는 강판을 소지강판으로 하는 도금성 및 도금밀착성이 우수한 용융도금강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 고온에서 강판 표면에 산화물을 형성하는 합금원소를 함유하는 강판을 소지강판으로 하고, 이 소지강판위에 도금재가 도금된 용융도금강판으로서, 상기 소지강판과 아연도금층의 계면에는 비연속적인 환원 Fe층과 Fe-도금재 합금상을 갖는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 고온에서 강판 표면에 산화물을 형성하는 합금원소를 함유하는 강판을 소지강판으로 하는 도금성 및 도금밀착성이 우수한 용융도금강판을 제공함으로써 Si, Mn등의 첨가량 제약을 완화시킬 수 있어 새로운 강종개발을 가속화시킬 수 있다.

Description

도금밀착성이 우수한 용융도금강판 및 그 제조방법{HOT DIP PLATED STEEL SHEET EXCELLENT IN PLATING ADHESIVENESS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE HOT DIP PLATED STEEL SHEET}
본 발명은 자동차 소재 등에 사용되는 용융도금강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도금성 및 도금밀착성이 우수한 용융도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 환경 문제가 중요시 됨에 따라 자동차의 연비 규제도 강화되고, 연비 향상을 위한 대응 방안으로 자동차의 경량화 방법이 다각도로 모색되고 있다.
이를 위하여 철강사에서는 자동차의 소재로 사용되는 강판의 중량을 저감시키면서 아울러 안전성의 보증을 위한 고강도화에 많은 노력을 기울이는 추세이다.
이러한 추세에 맞추어 최근 자동차 차체용 고강도 용융아연도금 강판의 수요가 크게 증가하고 있다. 그러나 통상적으로 P, Mn 등의 고용강화 원소를 이용하는 고강도강 제조방법은 강도 및 경량화에는 어느 정도 도움이 되지만, 다양한 형태를 필요로 하는 자동차용 부품으로 가공하기에는 한계가 있다.
따라서, 성형시에는 가공성이 우수하여 복잡한 형태의 자동차 부품 성형도 가능하면서, 성형이 끝난 이후에는 높은 강도를 나타내는 특성을 가진 강이 요구된다.
이러한 강종으로는, 최근에 개발되고 일부 상용화되고 있는 이상조직강(Dual Phase Steel, DP강), 변태 유기 소성강(Transformation Induced Plasticity Steel: TRIP강) 등의 신고강도강(Advanced High Strength Steel: AHSS) 등이 있다.
이러한 신고강도강은 Si, Mn, Al 등의 원소를 다량 함유하고 있는 것을 특징으로 하는데, 예를 들면, Si는 강의 강도를 크게 감소시키지 않고 연성을 유지시킬 수 있는 원소로 작용하기 때문에 이러한 특성을 얻기 위하여 자주 첨가된다.
그러나. 합금원소로 Si이 약 0.1wt% 이상 첨가된 강판을 소지강판으로 하여 통상적인 방법으로 용융아연도금하여 제조된 용융아연도금 강판은 미도금(bare spot)이나 외관 불량이 쉽게 발생하는 문제점을 나타낸다.
이는 용융아연도금 강판의 제조 공정 중 하나인 소둔 공정의 분위기에 기인한다. 소둔 공정은 5% 이상의 수소와 나머지 질소를 함유한 환원성 분위기를 유지한 채 약 800℃ 수준의 고온으로 열처리를 실시하는데(JP1999-323443 및 US 5137586 참고), 이러한 고온 열처리 과정에서 Si는 강판의 표면으로 확산된다.
따라서, 강 표면의 Si 농도는 강 전체의 평균적인 Si 농도보다 10~100배 정도 높아지게 되고, 강판의 표면에 농화된 Si는 로내 분위기 중의 수분이나 불순물과 반응하여 SiO2산화물 피막을 형성하게 된다.
이렇게 강판의 표면에 형성된 SiO2 산화물 피막은 강판의 용융아연도금성(Wettability, 젖음성)을 크게 저하시키고, 결국 우수한 도금성의 확보를 곤란하게 한다.
즉, 강판의 표면에 형성된 SiO2 산화물 피막은 표면에 다발적인 미도금 현상을 일으키거나, 도금이 되더라도 도금밀착성을 크게 열화시켜 부품으로 가공시 도금층이 떨어져 나가는 도금 박리 현상의 원인으로 작용하게 된다.
이러한 산화물 피막에 의한 미도금 현상이나 도금밀착성의 열화를 방지하기 위한 다양한 기술들이 제안되어 있다.
그 일례로서, 용융아연도금욕의 Al 첨가량을 증가시켜 소지철과 도금층 계면에 Zn-Fe-Al-Si계 및 Fe-Al-Si계의 합금층의 량을 증가시키는 기술이다.
이러한 합금층은 합금 원소의 산화물층을 환원시키므로 계면에서 합금 원소의 산화 피막으로 인한 용융도금 젖음성 저하를 억제할 수 있다고 한다.
그러나 도금욕내 Al을 증가시키는 방법은 곤란한데, 그 이유는 Al의 증가는 미니스팡글 강판의 제조시, 도금욕에 불가피하게 불순물로 첨가되는 Pb와 함께 입계 부식의 원인이 될 수 있기 때문이다.
입계 부식은 도금 박리를 일으킬 수 있으며, 나아가 도금욕내 Al의 증가는 강판 가공시 용접성에 좋지 않기 때문에, 이러한 종래기술은 실제로 적용하기에는 곤란한 점이 많다.
또한, 다른 종래 기술로는 Si 첨가강의 도금성을 향상하기 위해 직화로(Direct Fired Furnace)에서 과잉의 공기를 투입하여 산화 피막을 형성한 후, 환원분위기의 가열로(RTS)에서 환원처리를 함으로써 도금성을 크게 향상시키는 기술을 들 수 있다.
이러한 기술의 일례가 일본 공개특허공보 2001-226742호등에 개시되어 있는데, 이 기술에 의하면, 직화로에서 공기비를 통상의 0.9에서 1.05로 증가시켜 철산화물 두께를 증가시킨 후, 환원 열처리하면 순수한 철층이 강판표면에 형성되므로 안정적인 도금성 확보가 가능하다는 것이다.
그러나, 상기 종래 기술에서는 만일 산화 피막의 두께를 정밀하게 조절하지 못하면 두꺼워진 피막층에 의하여 오히려 도금 박리가 발생할 수 있다.
반대로, 산화 피막이 얇아 환원 처리에 의해 완전 환원되면, Si는 강판 표면에 그대로 농화되어 아연도금층이 강판 표면에 강하게 밀착되지 못하거나 미도금이 발생하게 된다.
따라서, 직화로에서 철산화물의 두께를 매우 정밀하게 조절하여야 하는 문제점이 있다.
또 다른 기술로는 일본공개특허 제2010-1156590호에 개시된 기술을 들 수 있는데, 이 기술에서는 Si 및 Mn등의 합금원소를 함유하는 냉연강판을 산화, 환원소둔 및 용융아연도금하여 용융아연도금강판을 제조하는 방법에서 상기 산화 시 H2와 CH4를 합계로 50 체적%이상 포함하는 연료 가스를 공연비:1.01?1.5로 연소시킨 분위기로 강판 온도가 550℃이상이 되도록 강판을 가열함과 동시에, 상기 환원 소둔시 노점이 -50 ? -10℃의 수소 1?20 체적% 및 나머지 질소를 포함하는 분위기속에서 가열한다.
그러나, 상기 종래기술에 의해서도 도금밀착성 확보가 충분히 이루어지지 않는다.
본 발명은 고온에서 강판 표면에 산화물을 형성하는 합금원소를 함유하는 강판을 소지강판으로 하는 도금성 및 도금밀착성이 우수한 용융도금강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 고온에서 강판 표면에 산화물을 형성하는 합금원소를 함유하는 강판을 소지강판으로 하고, 이 소지강판위에 도금재가 도금된 용융도금강판으로서, 상기 소지강판과 도금층의 계면 또는 계면근처에는 비연속적인 환원 Fe층과 Fe-도금재 합금상을 갖는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판을 제공한다.
상기 소지강판의 예로는 Fe이외에 Si, Mn 및 Al 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 소둔 또는 미소둔 냉연강판을 들 수 있다.
상기 소지강판의 일례로는 DP강(Dual Phase Steel), TRIP강(Transformation Induced Plasticity Steel), CP강(Comlex Phase Steel), MART강(Martensitic Steel) 및 TWIP강(Twinning Induced Plasticity Steel) 등을 들 수 있다.
상기 도금재로는 Zn, Al 및 Mg중 1종 또는 2종이상을 주성분으로 포함하는 것을 들수 있다.
또한, 상기 용융도금강판으로는 용융아연도금강판, 용융알루미늄도금강판, 용융아연알루미늄도금강판 및 Al-Zn-Mg-Si, Al-Zn-Mg, Al-Mg, Zn-Mg등의 용융합금도금강판을 들 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 고온에서 강판 표면에 산화물을 형성하는 합금원소를 함유하는 강판을, 직접가열로를 사용하여 공연비[공기(air)/연료(fuel)의 비 또는 공기(air)/가스(gas)의 비]를 1.01 ? 1.5 및 직집가열로 출측의 강판온도를 550?750℃로 하여 산화시킨 다음, 환원소둔 및 용융도금을 행한 후, 400?550℃로 약합금화 처리를 행하는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판의 제조방법을 제공한다.
상기 소지강판의 예로는 Fe이외에 Si, Mn 및 Al 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 소둔 또는 미소둔 냉연강판을 들 수 있다.
상기 소지강판의 일례로는 DP강, TRIP강, CP강, MART강 및 TWIP강 등을 들 수 있다.
상기 직접가열로로는 DFF(Direct Fired Furnace) 또는 DFI(Direct Flame Impingement) 등을 들 수 있다.
상기 도금재로는 Zn, Al 및 Mg중 1종 또는 2종이상을 주성분으로 포함하는 것을 들수 있다.
또한, 상기 용융도금강판으로는 용융아연도금강판, 용융알루미늄도금강판, 용융아연알루미늄도금강판 및 Al-Zn-Mg-Si, Al-Zn-Mg, Al-Mg, Zn-Mg등의 용융합금도금강판을 들 수 있다.
본 발명에 의하면, 고온에서 강판 표면에 산화물을 형성하는 합금원소를 함유하는 강판을 소지강판으로 하는 도금성 및 도금밀착성이 우수한 용융도금강판을 제공함으로써 Si, Mn, Al 등의 첨가량 제약을 완화시킬 수 있어 새로운 강종개발을 가속화시킬 수 있다.
도 1은 종래방법에 따라 제조된 용융아연도금강판의 두께방향 단면을 모식적으로 나타내는 모식도.
도 2는 본 발명의 일례에 따라 제조된 용융아연도금강판의 두께 방향 단면을 모식적으로 나타내는 모식도.
도 3은 본 발명의 일례에 따라 약합금화 처리 후의 용융아연도금강판의 두께방향 단면사진.
도 4는 종래방법에 따라 제조된 용융아연도금강판의 두께방향 단면사진.
도 5는 본 발명의 일례에 따라 제조된 용융아연도금강판의 두께방향 단면사진.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 적용될 수 있는 용융도금강판으로는 상기한 바와 같이 여러 종류가 있는데, 이하에서는 가장 대표적인 용융도금강판으로 알려져 있는 용융아연도금강판을 그 일례로 하여 설명한다.
고온에서 강판 표면에 산화물을 쉽게 형성하는 Si, Mn등의 합금원소를 함유하는 강판을 소지강판으로 하고, 종래기술에서와 같이 직접가열로에서 강판표면에 Fe산화물층을 형성하고 환원소둔공정에서 Fe산화물층을 환원시켜 환원 Fe층을 형성한 다음, 용융아연도금하는 경우에는 도 1에 나타난 바와 같이, 상기 소지강판과 아연도금층 사이에 산화물층이 연속적으로 또는 다량으로 형성된다.
이때 형성된 상기 산화물층은 반드시 연속적으로 구성될 필요는 없으며 비 연속적이어도 미도금 또는 도금박리를 야기시킬 수 있으면 어느 형태이든지 상관이 없다.
상기 소지강판과 아연도금층 사에에 형성된 산화물층의 예로서는 Si, Mn 또는 Al이 단독으로 산소와 결합된 단독산화물 혹은 Si, Mn 또는 Al이 2종이상 서로 혼합되어 산소와 결합된 복합산화물로 이루어진 산화물층을 들 수 있다.
이하에서는 강판 표면에 산화물을 쉽게 형성하는 성분 가운데 Si와 Mn을 합금원소로 함유하는 소지강판을 일례로 하여 종래기술 및 본 발명에 대하여 설명하고자 한다.
상기 소지강판과 아연도금층 사에에 형성된 산화물층은 SiO2, MnO와 같은 단독산화물 또는 Mn2SiO4, MnSiO3 등과 같은 복합산화물들이 단독 혹은 2종이상 혼합되어 구성된 산화물층을 말한다.
여기서는 상기 산화물들이 표면에 연속적 혹은 비연속적으로 농화되어 구성된 산화물층을 도1, 도2, 도4 및 도 5에서와 같이 편의상 Si-Mn 산화물층 또는 산화물층으로 표시하여 설명한다.
상기 종래기술에서는 Si-Mn산화물층이 환원 Fe 층 때문에 강판표층부로 확산되는 것이 방지되어 아연도금성은 개선되지만, Si-Mn산화물층과 환원 Fe층은 밀착성이 부족하여, 도 1에도 나타난 바와 같이, Si-Mn산화물층과 환원 Fe층의 계면에서 박리가 일어나기 쉽다.
본 발명은 고온에서 강판표면에 산화물을 형성하는 합금원소를 함유하는 강판을 소지강판으로 하고, 이 소지강판위에 도금재(이하, Zn을 일례로 설명함)를 도금한 용융아연도금강판으로서, 소지강판과 용융아연도금층의 계면 또는 그 근처에는 도 2에 나타난 바와 같이 비연속적인 환원 Fe층과 Fe-Zn합금상을 형성시켜 도금성은 물론 도금밀착성을 개선시키고자 하는 것이다.
상기 Fe-Zn합금상은 도 2에 나타난 바와 같이 도금층/소지강판의 계면에서부터 도금층의 표면방향으로 분포되어 있으며, 도금강판의 표면에서는 육안으로 관찰되지 않도록 분포되는 것이 바람직하다.
상기 Fe-Zn합금상은 예를 들면, 도 2에도 나타난 바와 같이 비연속적인 산화물층을 관통하여 도금층/소지강판의 계면에서부터 아연도금층내로 분포된다.
상기 Fe-Zn합금상은 도금층/소지강판의 계면에서부터 도금층의 표면방향으로 도금층 전체 두께의 60%이내의 두께 내에 분포되는 것이 바람직하다.
상기 Fe-Zn합금상이 도금층 전체 두께의 60%를 초과하는 경우에는 이 합금상이 도금층 표면에 국부적으로 형성될 수 있기 때문에, 강판의 내식성 저하 등의 문제점을 일으킬 수도 있다.
본 발명의 용융아연도금강판은 소지강판과 아연도금층 사이에서 상기 비연속적인 환원 Fe층과 Fe-Zn합금상 외에도 비연속적인 Si-Mn산화물층 및 Al-Fe억제층(inhibition layer)을 가질 수 있다.
상기 비 연속적인 Si-Mn산화물층 및 Al-Fe억제층은 도 1에서와 같이 종래 기술에서는 비교적 연속적인 형태로 관찰되는 층이었으나, 도 2에서와 같이 Fe-Zn합금상이 형성되면서 일부 파괴되거나 아연도금층 중으로 확산되어 비연속적인 형태로 관찰된다.
본 발명의 용융아연도금강판은 도금층/소지강판의 계면에서부터 소지강판의 내부방향으로 예를 들면, 깊이 7㎛까지에 Si-Mn내부산화물(internal oxide)을 가질 수 있다.
또한, 상기 소지강판의 예로는 Fe이외에 Si, Mn 및 Al 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 소둔 또는 미소둔 냉연강판을 들 수 있다.
상기 소지강판의 일례로는 DP강, TRIP강, CP강, MART강 및 TWIP강 등을 들 수 있다.
상기 도금재로는 Zn, Al 및 Mg중 1종 또는 2종이상을 주성분으로 포함하는 것을 들수 있다.
또한, 상기 용융도금강판으로는 용융아연도금강판, 용융알루미늄도금강판, 용융아연알루미늄도금강판 및 Al-Zn-Mg-Si, Al-Zn-Mg, Al-Mg, Zn-Mg등의 용융합금도금강판을 들 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 용융아연도금강판에서는 환원 Fe층에 의해 Si-Mn 산화물이 강판표면부로 확산하는 량이 억제되어 용융아연의 젖음성이 향상될 뿐만 아니라, 도금후에는 도3에 나타난 바와같이, Fe-Zn합금상이 연속적인 산화물층을 파괴하면서 도금층/소지강판의 계면에서부터 아연도금층 내부에 형성되어 강판과 도금층간의 가교역할을 하기 때문에, 우수한 도금밀착성이 확보된다.
이하, 본 발명에 따라 도금밀착성이 우수한 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 용융도금강판을 제조하는 방법은 고온에서 강판 표면에 산화물을 형성하는 합금원소를 함유하는 강판을 소지강판으로 하여 이 소지강판을 산화하는 공정, 환원소둔하는 공정, 용융아연도금하는 공정 및 약 합금화 처리하는 공정을 포함한다.
상기 소지강판의 예로는 Fe이외에 Si, Mn 및 Al 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 소둔 또는 미소둔 냉연강판을 들 수 있다.
상기 소지강판의 일례로는 DP강, TRIP강, CP강, MART강 및 TWIP강 등을 들 수 있다.
상기 도금재로는 Zn, Al 및 Mg중 1종 또는 2종이상을 주성분으로 포함하는 것을 들수 있다.
또한, 상기 용융도금강판으로는 용융아연도금강판, 용융알루미늄도금강판, 용융아연알루미늄도금강판 및 Al-Zn-Mg-Si, Al-Zn-Mg, Al-Mg, Zn-Mg등의 용융합금도금강판을 들 수 있다.
상기 산화공정은 직접가열로에서 1.01?1.5의 공연비조건으로 행하고, 직접가열로 출측 강판온도를 550?750℃로 한다.
상기 직접가열로로는 DFF(Direct Fired Furnace) 또는 DFI(Direct Flame Impingement) 등을 들 수 있다.
상기 직접가열로에서 공연비가 1.01미만인 경우에는 Fe의 산화가 충분히 일어나지 않고, 1.5를 초과하는 경우에는 직접가열로 가열설비의 역화현상이 발생되므로, 직접가열로에서의 공연비(空燃比)는 1.01?1.5로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 직접가열로 출측 강판온도가 550℃미만인 경우에는 강판의 내부산화가 충분히 발생되지 않기 때문에 산화물의 표면으로의 확산을 억제하기 어렵고, 750℃를 초과하는 경우에는 산화물의 표면으로의 확산속도가 너무 증가되어 농화물의 양이 너무 많아지는 한편, 목표 온도에 도달하기 위해 라인 속도(Line speed)를 감소해야 하기 때문에 생산량 저감을 초래하므로, 직접가열로 출측강판온도는 550?750℃로 제한하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 상기 직접가열로의 내부가 4개의 영역으로 구분될 때, 상기 4개의 영역중 강판이 인입되는 입구에서부터 3번째 영역의 공연비를 1.1 ? 1.4로 하고, 4번째 영역의 공연비를 1.1 ? 1.3로 하는 것이 바람직하다.
이때 본 발명에서 설명하고 있는 직접가열로인 DFF 혹은 DFI 설비는 주로 가열대의 전반부에 위치하고 있으나, 목표한 열처리 온도 확보와 Fe 산화물층 형성에 문제가 없으면, 어느 위치나 상관이 없다.
상기와 같이, 직접가열로에서 강판을 산화시키면, 강판의 표면에 Fe산화물층을 형성하게 되고, 이 Fe산화물층은 환원소둔공정에서 환원되어 환원 Fe층을 형성하게 된다.
상기와 같이 환원 Fe층을 형성함으로써 소지강판에 함유되어 있는 합금성분들의 산화물, 예를 들면, Si-Mn 산화물들이 강판표면부로 확산되는 것을 억제함으로써 우수한 도금성이 확보된다.
본 발명에서 환원소둔공정은 특별히 한정되는 것은 아니며, 연속적으로 열처리를 행하여 강판의 기계적 성질을 확보하고 환원 Fe층을 형성하는데 문제가 없다면, 설비 종류와 조업 조건은 무관하다.
예를 들면, 일반적인 소둔 열처리 설비는 예열대(Preheating section), 가열대(Heating section), 균열대(Soaking section), 급냉대(Fast cooling section), 서냉대(Slow cooling section), 과시효대(Overageing section),재가열대(Reheating section) 등으로 구성되는데, 이들 열처리 섹션(Section)들의 배열과 수량은 필요에 따라서 바뀔 수 있다.
이때 고온에서 강판 표면에 산화물을 형성하는 합금원소를 함유하는 강판을 소지강판으로 하여 산화 및 환원소둔 열처리를 행할 경우, Si-Mn 산화물들이 강판표면부로 확산되는 속도는 온도가 높아질수록 증가한다.
예를 들면, 용융아연도금공정의 경우 열처리 온도가 가장 높은 섹션은 균열대로서, 통상 780~850℃의 온도로 50~100초 동안 유지하면서 균열처리를 행하고 있다.
본 발명에서 상기 용융아연도금공정은 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상 0.12~0.25%Al과 나머지 Zn로 조성된 460~470℃의 도금욕에서 약 3~5초간 침지하여 도금을 행하고 있다.
이때 도금재가 다른 용융도금강판의 경우도 일반적인 조업조건이 있는데, 예들 들면, 용융알루미늄도금강판은 5~12%Si와 나머지 Al의 660~680℃ 도금욕, 용융알루미늄아연도금강판은 50~60%Al-40~50%Zn의 590~610℃ 도금욕 등과 같이 합금원소의 녹는점과 설비능력에 따라서 조업조건이 달라질 수 있다.
또한 본 발명은 상기와 같이 소지강판을 용융아연도금한 후, 소지강판과 용융아연도금층 계면에 환원 Fe층과 Fe-Zn합금상을 형성시키기 위하여 약합금화 처리를 행하는데, 이 때, 상기 약합금화 온도는 400?550℃로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 약합금화온도가 400℃미만인 경우에는 소지강판/도금층 계면에 Fe-Zn합금상이 적게 형성되어 소지강판과 도금층간 가교효과가 부족하여 도금박리가 발생하는 문제가 있고, 550℃를 초과하는 경우에는 Fe-Zn합금상이 도금층 전체 두께의 60%를 초과하여 이 합금상이 도금층 표면까지 국부적으로 형성되기 때문에 강판의 내식성 저하와 외관 불균일 등의 문제를 일으키게 된다.
보다 바람직한 약합금화온도는 440?500℃이다.
상기 약합금화 처리는 예를 들면, 용융도금 후 도금부착량 조절기(Air knife) 이후의 어느 지점에 위치하여 수 초 이내에 강판의 온도를 400~550℃로 가열하여 약합금화 반응을 시킬 수 있는 장치이면 어느 것이나 상관이 없으나, 바람직하게는 통상의 도금라인에 설치된 합금화로(GA heater) 또는 이와 유사한 기능을 갖는 장비를 이용하여 처리하는 것이 효과적이다.
또한 상기 도금층과 소지강판의 계면에는 비연속적인 Si-Mn산화물층 및 Al-Fe억제층(inhibition layer)이 존재할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(실시예)
본 발명은 하기 표 1의 조성을 갖고 두께 1.0mm인 미소둔 냉연강판(Full Hard Steel Sheets)을 소지강판으로 하여 하기 표 2와 같은 조건으로 직화가열로에서 산화한 다음, 통상의 조업조건으로 환원소둔과 용융도금을 행하였다.
이때 하기 표 1의 시료번호 1~5의 경우, 환원소둔은 로점 -45℃인 10%H2-90%N2 혼합가스 분위기에서 열처리하였는데, 특히 균열대 열처리조건은 800℃에서 1분간 유지하였다.
한편 하기 표 1의 시료번호 6~8의 경우, 환원소둔은 로점 -45℃인 25%H2-75%N2 혼합가스 분위기에서 열처리하였는데, 마찬가지로 균열대 열처리조건은 800℃에서 1분간 유지하였다.
또한 용융도금은 하기 표 1의 도금재 조성으로 충분히 용융된 도금욕에서 5초간 침지하여 도금을 행하였다.
또한 상기의 조건으로 제조된 용융도금강판을 표 2의 조건으로 약합금화 처리를 행하여 각각의 용융도금강판을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 용융아연도금강판에 대하여 미도금 여부 및 도금밀착성를 조사하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
여기서 도금품질을 평가하는 방법 및 기준은 각각 다음과 같다.
도금성: 용융도금 물질이 소재 강판에 잘 코팅되는 성질로써, 육안으로 도금강판의 외관을 관찰하였으며 평가기준은 다음과 같다.
1~3등급: 미도금(Bare spot) 없고, 자동차 외판용 수준
3~5등급: 미도금 극 미세 관찰, 자동차 내판용 및 기타 제품수준
등급외: 미도금 다소 관찰, 제품불가 수준
도금밀착성: 소지강판에 부착된 도금층이 가공 및 사용시 박리문제를 일으킬지 등의 여부를 평가하는 특성으로써, 도금강판을 0-T bending한 후 bending부에 테이프를 부착하여 떼어냈을 때 테이프에 박리된 도금층이 뭍어 나오는지 여부를 관찰하였으며, 평가기준은 다음과 같다.
◎: 매우 우수, 전체 박리 없음
○: 우수, Edge부에서 5mm지점 이내만 박리발생(제품 생산시 Side trimming 처리하면 이상 없음)
ｘ: 전체 박리발생
기타 조업성 및 안정성을 고려하여 특이한 문제가 발생한 경우도 관찰하였으며, 평가기준은 다음과 같다.
○: 이상 없음
ｘ: 문제 발생(직화가열로 역화 현상)
한편, 종래방법인 종래예에 따라 제조된 용융아연도금강판의 두께방향 단면사진을 관찰하고, 그 결과를 도 4에 나타내고, 본 발명의 일례에 따라 제조된 용융아연도금강판의 두께방향 단면사진을 관찰하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
시편 No. 소지강판 용융도금강판
화학조성(wt%) 강종 도금재 조성 종류
C Mn Si Al Zn Al Mg Si
1 0.2 1.5 1.5 0.05 TRIP 99.8 0.2 - - 용융아연도금강판
2 0.1 2.0 0.1 0.05 DP 99.8 0.2 - - 용융아연도금강판
3 0.2 2.5 0.2 0.05 CP 99.8 0.2 - - 용융아연도금강판
4 0.2 1.6 0.05 0.02 MART 99.8 0.2 - - 용융아연도금강판
5 0.7 15.0 0.5 2.0 TWIP 99.8 0.2 - - 용융아연도금강판
6 0.2 1.5 1.5 0.05 TRIP - 91 - 9 용융Al도금강판
7 0.2 1.5 1.5 0.05 TRIP 43 55 - 2 용융Al-Zn도금강판
8 0.2 1.5 1.5 0.05 TRIP 90 6 3 1 용융합금도금강판
실시예
No.		 시편
No.		 직화가열로 약합금화 도금품질 기타
(조업성)
공연비 강판온도
(출측,℃)		 강판온도
(출측,℃)		 표면외관
(등급)		 도금밀착성
3영역 4영역
종래예1 1 0.98 0.98 580 미처리 등급외 X ○
종래예2 1 1.3 1.1 620 미처리 1~3 X ○
발명예1 1 1.01 1.3 620 460 1~3 ◎ ○
발명예2 1 1.3 1.01 620 460 1~3 ◎ ○
발명예3 1 1.50 1.1 620 460 1~3 ◎ ○
비교예1 1 1.55 1.1 620 460 - - X(역화)
비교예2 1 1.3 1.1 530 460 3~5 X ○
발명예4 1 1.3 1.1 550 460 1~3 ◎ ○
발명예5 1 1.3 1.1 750 460 1~3 ○ ○
비교예3 1 1.3 1.1 770 460 1~3 X ○
비교예4 1 1.3 1.1 620 380 1~3 X ○
발명예6 1 1.3 1.1 620 400 1~3 ○ ○
발명예7 1 1.3 1.1 620 550 3~5 ◎ ○
비교예5 1 1.3 1.1 620 570 등급외 ◎ ○
발명예8 2 1.3 1.1 620 460 1~3 ◎ ○
발명예9 3 1.3 1.1 620 460 1~3 ◎ ○
발명예10 4 1.3 1.1 620 460 1~3 ○ ○
발명예11 5 1.3 1.1 620 460 3~5 ○ ○
발명예12 6 1.3 1.1 620 460 3~5 ◎ ○
발명예13 7 1.3 1.1 620 460 3~5 ◎ ○
발명예14 8 1.3 1.1 620 460 3~5 ○ ○
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 종래방법인 종래예2에 따라 제조된 용융아연도금강판의 경우에는 도금강판의 표면외관이 1~3등급으로서 도금성은 우수하지만, 도금밀착성이 좋지 않음을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 부합되는 발명예에 따라 제조된 용융아연도금강판의 경우에는 강판표면의 외관도 우수할 뿐만 아니라 도금밀착성도 우수함을 알 수 있다.
또한, 도 4에 나타난 바와 같이, 종래예에 따라 제조된 용융아연도금강판에서는 연속적이고 치밀한 Si-Mn산화물 층이 관찰됨에 반하여, 도 5에 나타난 바와 같이, 발명예에 따라 제조된 용융아연도금강판에서는 Fe-Zn합금상 및 비연속적인 Si-Mn산화물 층이 관찰됨을 알 수 있다.
도 5에서와 같이, 본 발명예에서는 Fe-Zn합금상이 형성되면서 Si-Mn산화물층을 파괴하여 비연속화 또는 약화시킴으로써 용융아연도금강판의 도금밀착성이 보다 향상되게 된다.

Claims (13)

  1. 고온에서 강판 표면에 산화물을 형성하는 합금원소를 함유하는 강판을 소지강판으로 하고, 이 소지강판위에 도금재가 도금된 용융도금강판으로서, 상기 소지강판과 도금층의 계면에는 비연속적인 환원 Fe층과 Fe-도금재 합금상을 갖는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소지강판이 Si, Mn 및 Al 중 1종 또는 2종 이상의 합금원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 소지강판이 DP강, TRIP강, CP강, MART강 및 TWIP강 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도금재가 Zn, Al 및 Mg중 1종 또는 2종이상을 주성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 소지강판과 도금층 사이에는 비연속적인 Si-Mn 산화물층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 Fe-도금재 합금상은 도금층과 소지강판의 계면에서부터 도금층의 표면방향으로 도금층 전체 두께의 60%이내의 두께 내에 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판.
  7. 제1항에 있어서, 비 연속적인 Al-Fe억제제 층(inhibition layer)이 상기 소지강판과 도금층 사이에 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판.
  8. 제1항에 있어서, Si-Mn 내부 산화물(internal oxide)이 상기 도금층과 소지강판의 계면에서부터 소지강판의 내부방향으로 깊이 7㎛까지에 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판.
  9. 고온에서 강판 표면에 산화물을 형성하는 합금원소를 함유하는 강판을, 직접가열로를 사용하여 공연비[공기(air)/연료(fuel)의 비 또는 공기(air)/가스(gas)의 비]를 1.01 ? 1.5 및 직집가열로 출측의 강판온도를 550?750℃로 하여 산화시킨 다음, 환원소둔 및 용융도금을 행한 후, 400?550℃로 약합금화 처리를 행하는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 소지강판이 Si, Mn 및 Al 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서, 소지강판이 DP강, TRIP강, CP강, MART강 및 TWIP강 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 약합금화온도가 400?550℃인 것을 특징으로 하는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 도금재가 Zn, Al 및 Mg중 1종 또는 2종이상을 주성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 도금밀착성이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
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