KR20130074220A - 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강 및 그의 제조방법 - Google Patents
내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강 및 그의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130074220A KR20130074220A KR1020110142166A KR20110142166A KR20130074220A KR 20130074220 A KR20130074220 A KR 20130074220A KR 1020110142166 A KR1020110142166 A KR 1020110142166A KR 20110142166 A KR20110142166 A KR 20110142166A KR 20130074220 A KR20130074220 A KR 20130074220A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- stainless steel
- less
- aluminum
- corrosion resistance
- plating
- Prior art date
Links
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 62
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims description 65
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims description 65
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 20
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 20
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 8
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 abstract 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- 206010039509 Scab Diseases 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000003287 bathing Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/008—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
- C23C2/022—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas by heating
- C23C2/0224—Two or more thermal pretreatments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
- C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
- C23C2/29—Cooling or quenching
Abstract
본 발명은 자동차 배기계용 부품의 고유황 연료 사용에 따른 부식성이 높은 응축수 환경 및 겨울철 제설염 사용 환경에 따른 외면의 발청부식 특성을 향상시킬 수 있는 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강은 중량 %로, C: 0초과~0.01 이하, Si: 0.6~0.8, Mn: 0초과~0.5 이하, P: 0초과~0.035 이하, S: 0초과~0.01 이하, Cr: 11∼18, Ti: 0.15∼0.5, Sn: 0.05∼0.5, N: 0초과~0.01 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Ti(C+N)값이 12 이상을 만족하고, 표면에 Al이 도금된다. 이에 의해 436L 소재 대비 우수한 내식성을 가질 수 있으며, 자동차 배기계용 소재에 적용할 수 있다.
Description
본 발명은 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 자동차 배기계에 사용 시 제설염 사용 환경 및 고유황 연료 사용 환경에서 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
용융 알루미늄 도금 스테인리스강은 표면에 도금된 알루미늄의 희생양극방식 효과에 따라 우수한 내식성을 가지며, 도금된 알루미늄의 특성에 의하여 내열성, 내산화성 및 열반사성이 우수한 소재로 알려져 있다. 특히 알루미늄 도금 스테인리스강은 우수한 부식저항성을 가지기 때문에, 자동차 배기계나 부식환경에 노출된 건자재, 특히 지붕재 용도로 많이 사용되고 있다.
알루미늄 도금 스테인리스강의 내식성은 표면에 도금된 알루미늄의 희생양극방식에 의하여 부식을 방지하는 것으로, 통상 제설염이 사용되는 환경에서 외면의 발청을 방지하는 효과가 우수하여 자동차 배기계의 머플러용 케이스 부품으로 사용되어 왔다.
그러나, 최근 중국 지역에서와 같이, 가솔린 성분 중에 유황이 많이 함유된 지역에서는 응축수에 의한 내응축수부식성이 특히 중요하게 요구되고 있다. 이들 지역에서의 자동차 배기계 소재로, 주로 STS 409L, STS 439 소재가 사용되고 있으나, 최근에는 응축수부식이 대량으로 발생되기 때문에 STS 439에 Mo가 1% 정도 함유된 STS 436L 소재의 적용이 추진되고 있다. 최근 자원 가격의 상승 등의 상황에 있어서 Mo은 가장 값이 비싼 합금원소로 있어 제조원가의 상승 등으로 새로운 합금의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 자동차 배기계용 부품의 고유황 연료 사용에 따른 부식성이 높은 응축수 환경 및 겨울철 제설염 사용 환경에 따른 외면의 발청부식 특성을 향상시킬 수 있는 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강은 중량 %로, C: 0초과~0.01 이하, Si: 0.6~0.8, Mn: 0초과~0.5 이하, P: 0초과~0.035 이하, S: 0초과~0.01 이하, Cr: 11∼18, Ti: 0.15∼0.5, Sn: 0.05∼0.5, N: 0초과~0.01 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Ti(C+N)값이 12 이상을 만족하고, 표면에 Al이 도금된다.
이때, 상기 스테인리스강은 최대부식전류밀도가 1.0㎃ 이하일 수 있다.
그리고, 상기 스테인리스강은 최대부식깊이가 0.25㎜ 이하일 수 있다.
본 발명에 따른 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강의 제조방법은 중량 %로, C: 0초과~0.01 이하, Si: 0.6~0.8, Mn: 0초과~0.5 이하, P: 0초과~0.035 이하, S: 0초과~0.01 이하, Cr: 11∼18, Ti: 0.15∼0.5, Sn: 0.05∼0.5, N: 0초과~0.01 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Ti(C+N)값이 12 이상을 만족하는 스테인리스강을 전처리하는 단계; 상기 스테인리스강을 예열하는 단계; 상기 스테인리스강을 가열하는 단계; 및 상기 스테인리스강에 알루미늄을 도금하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 스테인리스강의 예열 단계에서 상기 스테인리스강을 530℃ 이상 및 산소농도 20ppm 이상으로 예열할 수 있다.
그리고, 상기 스테인리스강의 가열 단계에서 상기 스테인리스강을 900℃ 이하, 수소농도 30% 이상 및 이슬점 온도 -30℃ ~ -45℃에서 가열할 수 있다.
또한, 상기 스테인리스강을 가열한 후, 900℃ 이하 및 20~40%의 수소 농도를 유지한 상태에서 630℃ ~ 730℃의 온도범위로 냉각하여 소둔할 수 있다.
더욱이, 상기 스테인리스강을 도금하는 단계에서는 600℃ ~ 700℃의 온도범위로 용융 알루미늄 도금욕에서 도금한 후, 20~40℃/sec의 냉각속도로 350℃ 이하로 냉각할 수 있다.
게다가, 상기 전처리 단계에서 상기 스테인리스강을 가성소다 용액에 침지할 수 있다.
본 발명에 의하면 알루미늄 도금 소지금속을 전처리하고, 예열 및 균열대에서 소둔처리한 뒤, 용융알루미늄 도금 프로세스에 의하여 제조된 알루미늄 도금 스테인리스강의 경우, 436L 소재 대비 우수한 내식성을 가질 수 있으며, 자동차 배기계용 소재에 적용할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
일반적으로 STS 409L 소재에 알루미늄을 용융도금한 알루미늄 도금 스테인리스강판이 개발되어 사용되고 있다. 통상 스테인리스 강판에 알루미늄을 용융도금하는 것은 까다로운 표면처리 제어기술이 요구된다. 이는 스테인리스 표면에 도금젖음성이 나쁜 부동태층인 크롬산화물이 존재하기 때문이다. 따라서 별도의 처리공정이 없이 알루미늄도금을 하기에는 쉽지 않다. 이상과 같은 이유로 한국공개특허 제2010-0033207호, 일본공개특허 제1993-295513호 및 한국공개특허 제2010-0001180호에서는 알루미늄 도금강판의 제조프로세스와 소지금속과 알루미늄 도금층의 밀착성 표면특성 가공성에 대한 특허가 주류를 이루고 있고, 또한 이들 소재가 실제 자동차 배기계 부품에 사용상황에서의 제설염에 따른 내발청부식특성과 내응축수부식특성 향상에는 한계가 있다. 중국과 같이 고유황 연료를 사용하는 환경에서는 응축수성분에 SO42- 수천ppm 이상으로 농축되어 있고 pH가 2∼3 정도의 강산성 분위기로 있다. 이들 분위기에서는 표면에 도금된 알루미늄성분이 급격히 용해되어 희생양극방식 효과가 사라지기 때문에 충분한 응축수부식특성을 보증하는 것이 불가능하다.
본 발명은 알루미늄 도금 스테인리스 강판의 소지금속의 준비단계, 용융 알루미늄 도금을 행하여 용융 알루미늄 도금 스테인리스 강판을 제조하는 단계로 구성되어 있다.
먼저, 알루미늄 도금스테인리스 강판의 소지금속 준비 단계에서, 본 발명의 용융 알루미늄 스테인리스 강판의 소지금속은 중량 %로, C: 0초과~0.01 이하, Si: 0.6~0.8, Mn: 0초과~0.5 이하, P: 0초과~0.035 이하, S: 0초과~0.01 이하, Cr: 11∼18, Ti: 0.15∼0.5, Sn: 0.05∼0.5, N: 0초과~0.01 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Ti(C+N)값이 12 이상을 만족한다. 그리고, 슬라브의 가열온도가 1050℃~1180℃이며, 열간압연온도가 1020℃~1200℃이고, 냉간압하율이 70∼80% 수준으로, 냉연산세작업을 중성염-황산-혼산, 또는 중성염-황산 산세조건에 의하여 제조된다.
그리고, 상기와 같은 소지금속을 전처리한다. 간접가열식에 의하여 다음과 같이 전처리한 스테인리스강판에 활성화된 Fe, Cr의 복합산화층이 생성되도록 예열온도 530℃ 이상 및 산소농도 20ppm 이상의 조건으로 예열한다. 그리고 나서, Fe, Cr 복합산화물이 환원되도록 가열온도 900℃이하, 수소농도 30% 이상 및 이슬점 온도 -30℃ ~ -45℃로 가열하고, 그 온도에서 유지한 다음 20%∼40%의 수소 농도를 유지한 상태에서 630℃∼730℃ 부근까지 냉각하여 소둔된다.
이후, 용융알루미늄 도금욕에서 도금을 행한다. 이때, 소둔강판을 600℃∼700℃의 온도로 용융 알루미늄 도금욕에서 도금을 한 후, 도금강판을 20∼40℃/Sec의 냉각속도로 350℃ 이하의 온도구간까지 냉각하여 도금강판을 제조한다.
본 발명은 소지금속으로 사용된 스테인리스강에 미량의 합금원소 Sn을 첨가하였으며, 이 스테인리스강에 Al 용융도금 실시하는 것으로 기존 STS 409, STS 439 소재가 가지지 못하는 우수한 내응축수 부식특성과, 내발청 부식특성을 가진다. 즉, 본 발명은 Cr을 함유하고 있는 STS에 미량의 Sn을 첨가한 소지금속 표면에 알루미늄을 용융 도금하는 것으로, 외층 알루미늄 도금층의 희생양극방식 효과에 의한 우수한 제설염 환경에서의 내발청 부식특성을 획기적으로 증대시키고, 스테인리스에 미량 첨가된 Sn 농축에 의한 우수한 응축수 환경에서의 내응축수 부식 특성을 획기적으로 증대시키는 것을 특징으로 하고 있다.
다음은 본 발명의 화학조성 범위의 한정에 대한 이유를 상세하게 설명한다.(이하, 중량%는 간단히 %로 표기함)
다음은 본 발명의 화학조성 범위의 한정에 대한 이유를 상세하게 설명한다.(이하, 중량%는 간단히 %로 표기함)
C 및 N는 Ti(C, N) 탄질화물 형성원소로 침입형으로 존재하며, C, N 함량이 높아지면 Ti(C,N) 탄질화물 형성되지 않는 고용 C, N는 소재의 연신율 및 저온충격특성을 저하시키고, 용접 후 600℃ 이하에서 장시간 사용하는 경우 Cr23C6 탄화물이 생성되어 입계부식이 발생된다. 이에 의해 C는 0초과 내지 0.01% 이하, N는 0초과 내지 0.013% 이하로 한정한다. C+N 함량이 높아지는 동시에 Ti 함량을 높게 첨가하면, 제강성 개재물 증가로 스캡(scab)과 같은 표면결함이 많이 발생한다. 또한, 연주 시 노즐 막힘 현상이 발생하며, 고용 C, N 증가에 의한 연신율 및 충격특성이 저하되기 때문에 C+N 함량을 0초과 내지 0.02% 이하로 한정한다.
Si은 탈산원소로 첨가되는 원소로, 페라이트상 형성원소로 함량 증가 시 페라이트 상의 안정성이 높아진다. Si 함량의 증가는 공식전위를 향상시키고, 내산화특성을 증가시킨다. 본 발명에서는 공식전위의 향상 및 내산화특성을 목적으로 Si을 최소한 0.4%로 첨가한다. 그러나, Si의 함량이 1.0%를 초과하는 경우, 제강성 Si 개재물의 증가 및 표면결함 등의 문제점이 발생되므로, Si는 0.4~1.0% 범위로 한정한다.
Mn은 함량이 높아지면 MnS 등의 석출물을 형성하여 내공식성을 저하시킨다. 그러나 Mn의 과도한 저감은 정제 비용의 증가 등을 발생시키므로, Mn은 0초과 내지 0.5% 이하로 한정한다.
P 및 S는 입계편석 및 MnS 석출물을 형성하여 열간가공성을 저하시키므로, 가능한 적을수록 바람직하다. 그러나, 과도한 저감은 정제 비용의 증가 등을 발생시키므로 P은 0초과~0.035%, S은 0초과~0.01%로 한정한다.
Cr은 내식성을 확보하기 위한 필수 원소로, Cr의 함량이 낮으면 응축수 분위기에서 내식성이 저하되고, 함량이 너무 높아지면 내식성 등이 향상되나 강도가 높고 연신율 및 충격성이 저하되기 때문에, 그 함량을 11∼18%로 한정한다.
Ti은 C, N을 고정화하여 입계부식발생을 방지하는 유효한 원소로, Ti/(C+N)비가 낮아지면 용접부 등에 입계부식이 발생하여 내식성이 저하하는 문제점이 발생한다. 이 때문에 Ti은 적어도 0.15%를 첨가한다. 그러나, Ti의 첨가량이 너무 높아지면 제강성 개재물이 증가하여 스캡(scab)과 같은 표면결함이 많이 발생되며, 연주 시 노즐 막힘 현상이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, Ti 함량은 0.15~0.5%로 한정한다.
Sn은 본 발명에서 목표로 하는 응축수 분위기에서의 내식성을 확보하기 위한 필수 원소이다. 본 발명에서 목표로 하는 17Cr(STS 439)과 동등 이상의 내식성을 확보하기 위해서는 Sn을 적어도 0.05% 이상을 첨가하여야 한다. 바람직하게는 도 2의 실험결과에서와 같이 0.1% 이상을 첨가하여야 한다. 그러나 Sn의 과도한 첨가는 열간가공성의 저하 및 제조공정상의 저하를 초래하기 때문에 상한을 0.5%로 한정한다.
다음은 본 발명의 소지금속인 스테인리스강의 제조조건에 대한 한정 이유를 설명한다.
본 발명에서 슬라브 가열온도가 높을수록 열연조업 중 재결정에 유리하지만, 가열온도가 너무 높으면 표면결함이 다발하고, 슬라브 가열온도가 낮으면 표면결함이 발생되기 때문에 슬라브 가열온도는 1050℃~1180℃로 한정한다.
열간압연 시 마무리 압연온도는 낮을수록 열간압연 중 변형축적에너지가 높아 소둔 시 재결정에 도움을 준다. 이 때문에 연신율 향상에 유리하지만 마무리 압연온도가 너무 낮아지면 압연롤과 소재가 붙어 발생하는 스티킹(Sticking) 결함이 생기기 때문에 열간압연온도의 하한은 1020℃로 한정한다. 그리고, 마무리 압연온도는 열간압연 설비의 특성상 1200℃로 한정한다.
그리고, 소재의 냉간압하율이 너무 낮아지면 표면결함 제거 및 표면특성 확보가 어렵고, 또한 냉간압하율이 높아지면 r-bar값 상승으로 성형성 향상에는 유리하기 때문에 소재 제조 시 냉간압하율은 70∼80% 이상으로 한정한다.
또한, 냉연소둔 후 냉연소둔 스케일을 제거하는 냉연산세 작업은 통상 염욕에 침지하는 황산-혼산 산세 작업을 실시하게 되나, 본 개발강의 경우는 표면내식성을 최대한 확보하기 위해 중성염-황산-혼산 또는 중성염-황산 산세 작업으로 한정한다.
이러한 스테인리스강에 응축수 부식 시험을 한 후 시험편 30개소의 부식깊이를 측정하여 최대 부식깊이를 구하여 내식성을 평가하였다. 이때, 스테인리스강은 최대부식전류밀도가 1.0㎃ 이하이고, 최대부식깊이가 0.25㎜ 이하이다.
이하에서는 용융알루미늄 도금조건 및 제조프로세스에 대하여 설명한다. 용융알루미늄 도금욕의 조성은 Al이 88~92%, Si이 8~11%로 구성되어 있다. 상기의 도금욕 조성에 스테인리스 소지금속을 연속적으로 침지하고, 적정 도금 두께로 제어한다. 본 발명의 알루미늄 도금 프로세스는 소지금속의 전처리단계, 용융알루미늄 도금욕에서의 도금단계를 포함한다.
(소지금속 전처리 단계)
본 발명에서 도금효율 및 프로세스를 개선하기 위하여 소지금속이 간접가열 단계를 통과하기 전에 소지금속을 전처리하는 것이 중요하다. 전처리는 소지금속표면의 이물질을 제거하고, 다음 프로세스인 가열로 전단부 예열대의 산화분위기에서 즉각적인 표면반응을 유도하기 위한 것이다. 전처리는 전해 청정방법이 바람직하고, 고온입욕탱크에서 60~80℃ 온도에서 2~5%의 농도를 가지는 가성소다 용액에 입욕하여 전해프로세스 조건으로 소지금속표면에 유분 등의 이물질을 제거한다. 전해프로세스 조건 이후 고온세정탱크에서 최종 세척을 실시한 이후 간접가열식 소둔로 내로 소지금속을 이송한다.
(예열 및 가열 균열 단계)
전처리가 실시된 소지금속표면에 활성화된 Fe, Cr의 복합산화층이 생성되도록 예열온도 530℃ 이상 및 산소농도 20ppm 이상의 조건으로 예열한 후, Fe, Cr 복합산화물이 환원되도록 가열온도 900℃ 이하, 수소농도 30% 이상 및 이슬점 온도 -30℃ ~ -45℃로 가열하고 그 온도에서 유지한 다음 20%∼40%의 수소 농도를 유지한 상태에서 630∼730℃ 부근까지 냉각하여 소둔을 실시한다.
(용융 알루미늄 도금 단계)
소둔이 실시된 소지금속을 온도가 600∼700℃인 용융 알루미늄 도금욕에서 도금을 한 후 도금강판을 20∼40℃/Sec의 냉각속도로 350℃ 이하의 온도구간까지 냉각하여 도금강판을 제조한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
표 1은 비교강종 및 본 발명에서 개발된 고순도 페라이트 스테인리스강의 소지금속의 화학조성을 나타내고 있다.(중량%)
시험편 No.1에서 No.6은 본 발명에서 개발된 알루미늄 도금강판 소지금속의 화학조성을 나타내고 있다. 시험편 No.8은 STS 409L의 조성, No. 10은 STS 439의 조성, No.11은 통상 자동차 배기계용 페라이트 소재에서 가장 우수한 내식성을 가지는 STS 436L의 조성을 나타내고 있다. 시험편 No.1에서 No.10은 소지금속 표면에 용융 알루미늄 도금을 실시하여 평가를 진행하였고, 시험편 No.11은 소지금속 표면에 용융 알루미늄 도금을 실시하지 않은 상태에서 평가를 진행하였다. 용융 알루미늄 도금층의 두께는 30㎛ 이내이다.
자동차 배기계 소재의 내식성 평가는 주로 제설염 환경에 의한 외면발청 부식저항성과 응축수환경에서 주로 발생하는 응축수부식 특성을 평가하였다. 외면발청 부식저항성은 일본자동차 공업협회 규격 JASO-M609-91에 규정되어 있는 복합사이클 부식시험 조건에서 용액을 제설염 모사용액(5% NaCl + 5% CaCl2)을 사용하여 평가하였다. 평가 60 Cycle 이후 표면의 발청정도를 관찰하였다. 응축수부식특성은 JASO-M611-92-B방식과 응축수용액(농도 Cl 50ppm, SO4 2 - 100ppm)을 흄 상태에서 증발하는 방식에 의거하여 두 가지 방식으로 내식성을 평가하였다. 시험 후 내식성의 평가는 시험편 30개소의 부식깊이를 측정하여 최대 부식깊이를 구하여 평가하였다.
표 2는 본 발명에서 제공된 용융알루미늄도금강판의 외면발청 부식저항성 및 응축수 부식저항성을 나타낸다.
표 2에 나타난 것과 같이, 본 발명에 의하여 개발된 개발강의 경우 자동차 배기계용 소재로 있는 STS 436L보다 우수한 외면발청 부식저항성을 가지고 있다. 응축수 부식저항성에 있어서는 본 발명에 의하여 개발강의 경우 JASO 방식의 응축수부식 깊이 및 응축수 증발방식B 모든 평가방식에 있어서 STS 436L(No.11) 및 기존 Al도금 STS 409L, 439대비 우수한 응축수 부식특성을 가지고 있다. 비교강종으로 있는 시험편 No.7, 8, 9,10 의 경우는 JASO 방식의 응축수 부식특성 평가결과 응축수 부식깊이가 기존 STS 436L 대비 열위한 것을 알 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
Claims (9)
- 중량 %로, C: 0초과~0.01 이하, Si: 0.6~0.8, Mn: 0초과~0.5 이하, P: 0초과~0.035 이하, S: 0초과~0.01 이하, Cr: 11∼18, Ti: 0.15∼0.5, Sn: 0.05∼0.5, N: 0초과~0.01 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Ti(C+N)값이 12 이상을 만족하고, 표면에 Al이 도금된 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강.
- 제1항에 있어서,
상기 스테인리스강은 최대부식전류밀도가 1.0㎃ 이하인 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강. - 제1항에 있어서,
상기 스테인리스강은 최대부식깊이가 0.25㎜ 이하인 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강. - 중량 %로, C: 0초과~0.01 이하, Si: 0.6~0.8, Mn: 0초과~0.5 이하, P: 0초과~0.035 이하, S: 0초과~0.01 이하, Cr: 11∼18, Ti: 0.15∼0.5, Sn: 0.05∼0.5, N: 0초과~0.01 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Ti(C+N)값이 12 이상을 만족하는 스테인리스강을 전처리하는 단계;
상기 스테인리스강을 예열하는 단계;
상기 스테인리스강을 가열하는 단계; 및
상기 스테인리스강에 알루미늄을 도금하는 단계;를 포함하는 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 스테인리스강의 예열 단계에서 상기 스테인리스강을 530℃ 이상 및 산소농도 20ppm 이상으로 예열하는 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 스테인리스강의 가열 단계에서 상기 스테인리스강을 900℃ 이하, 수소농도 30% 이상 및 이슬점 온도 -30℃ ~ -45℃에서 가열하는 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 스테인리스강을 가열한 후, 900℃ 이하 및 20~40%의 수소 농도를 유지한 상태에서 630℃ ~ 730℃의 온도범위로 냉각하여 소둔하는 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 스테인리스강을 도금하는 단계에서는 600℃ ~ 700℃의 온도범위로 용융 알루미늄 도금욕에서 도금한 후, 20~40℃/sec의 냉각속도로 350℃ 이하로 냉각하는 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 전처리 단계에서 상기 스테인리스강을 가성소다 용액에 침지하는 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110142166A KR20130074220A (ko) | 2011-12-26 | 2011-12-26 | 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강 및 그의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110142166A KR20130074220A (ko) | 2011-12-26 | 2011-12-26 | 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강 및 그의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130074220A true KR20130074220A (ko) | 2013-07-04 |
Family
ID=48988373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110142166A KR20130074220A (ko) | 2011-12-26 | 2011-12-26 | 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강 및 그의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20130074220A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018110858A1 (ko) * | 2016-12-13 | 2018-06-21 | 주식회사 포스코 | 내열성 및 내응축수 부식성이 개선된 자동차 배기계용 페라이트계 스테인리스강 및 이의 제조 방법 |
| WO2019107751A1 (ko) * | 2017-11-28 | 2019-06-06 | 주식회사 포스코 | 내황산부식성이 우수한 자동차 배기계용 페라이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법 |
| KR102071322B1 (ko) * | 2018-08-22 | 2020-01-31 | 포스코강판 주식회사 | 고합금 스테인리스 용융알루미늄 도금강판 제조방법 |
-
2011
- 2011-12-26 KR KR1020110142166A patent/KR20130074220A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018110858A1 (ko) * | 2016-12-13 | 2018-06-21 | 주식회사 포스코 | 내열성 및 내응축수 부식성이 개선된 자동차 배기계용 페라이트계 스테인리스강 및 이의 제조 방법 |
| CN110073025A (zh) * | 2016-12-13 | 2019-07-30 | 株式会社Posco | 具有改善的耐热性和耐冷凝物腐蚀性的汽车排气系统用铁素体不锈钢及其制造方法 |
| EP3556897A4 (en) * | 2016-12-13 | 2019-11-13 | Posco | FERRITIC STAINLESS STEEL A VEHICLE EXHAUST SYSTEM WITH IMPROVED HEAT RESISTANCE AND CONDENSATE WATER CORROSION RESISTANCE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
| US11414732B2 (en) | 2016-12-13 | 2022-08-16 | Posco | Ferritic stainless steel for automotive exhaust system with improved heat resistance and condensate corrosion resistance, and method for manufacturing the same |
| WO2019107751A1 (ko) * | 2017-11-28 | 2019-06-06 | 주식회사 포스코 | 내황산부식성이 우수한 자동차 배기계용 페라이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법 |
| KR102071322B1 (ko) * | 2018-08-22 | 2020-01-31 | 포스코강판 주식회사 | 고합금 스테인리스 용융알루미늄 도금강판 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10138796B2 (en) | Ferritic stainless steel for automotive exhaust system, which have excellent corrosion resistance against condensate, moldability, and high-temperature oxidation resistance, and method for manufacturing same | |
| JP5218703B2 (ja) | 耐加熱黒変性に優れた溶融Ａｌめっき鋼板及びその製造方法 | |
| KR101485643B1 (ko) | 고온 내산화 및 내응축수 부식특성이 우수한 자동차 배기계용 알루미늄 도금 스테인리스강 및 그 제조방법 | |
| CA2907970C (en) | Hot-rolled ferritic stainless-steel plate, process for producing same, and steel strip | |
| WO2019111931A1 (ja) | アルミ系めっき鋼板、アルミ系めっき鋼板の製造方法及び自動車用部品の製造方法 | |
| JP5713118B2 (ja) | フェライト系ステンレス鋼 | |
| BR112018006379B1 (pt) | Chapa de aço galvanizada, e, método para fabricar um produto formado por prensagem a quente. | |
| JP5846445B2 (ja) | 冷延鋼板およびその製造方法 | |
| KR101899688B1 (ko) | 연속 생산성이 우수한 고강도 열연강판, 표면 품질 및 도금 밀착성이 우수한 고강도 용융아연도금강판 및 이들의 제조방법 | |
| US10030282B2 (en) | Ferrite-based stainless steel plate having excellent resistance against scale peeling, and method for manufacturing same | |
| KR20150015049A (ko) | 자동차 배기계 부재용 페라이트계 스테인리스 강 | |
| JP5531757B2 (ja) | 高強度鋼板 | |
| KR20150060919A (ko) | 페라이트계 스테인리스강 | |
| KR101485641B1 (ko) | 내응축수 부식특성 및 성형성이 우수한 자동차 배기계용 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 | |
| JP4644077B2 (ja) | 耐食性と成形性に優れた溶融亜鉛めっき高強度鋼板および合金化溶融亜鉛めっき高強度鋼板、およびそれらの製造方法 | |
| JP6525124B1 (ja) | アルミ系めっき鋼板、アルミ系めっき鋼板の製造方法及び自動車用部品の製造方法 | |
| JPH08144021A (ja) | フェライトステンレス鋼およびその冷延鋼板の製造方法 | |
| KR20130074220A (ko) | 내식성이 우수한 알루미늄 도금 스테인리스강 및 그의 제조방법 | |
| JP5732741B2 (ja) | 耐食性に優れたプレス加工用Ｓｎ−Ｚｎめっき高強度鋼板およびその製造方法 | |
| JP5364993B2 (ja) | 加工性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 | |
| KR101673218B1 (ko) | 페라이트계 스테인리스강 | |
| JP7465955B2 (ja) | 拡管加工性が向上した低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法 | |
| JP7126093B2 (ja) | 熱間プレス部材およびその製造方法 | |
| JP2573109B2 (ja) | 耐Ｚｎメッキ割れ構造用高張力鋼の製造方法 | |
| KR101787283B1 (ko) | 응축수 부식 저항성을 갖는 내식강 및 그 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |