KR20140081617A - 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일측면은 종래의 난도금성 원소를 사용으로 인하여 발생되는 표면에 형성되는 미도금 및 도금 박리의 문제를 개선시켜 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

Description

도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및 그 제조방법{ULTRA-HIGH STRENTH GALVINIZED STEEL SHEET HAVING GALVANIZING PROPERTY AND ADHESION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

용융도금강판은 내식성이 우수하여 건축자재, 구조물, 가전제품 및 자동차 차체 등에 널리 사용된다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 용융도금강판은 용융아연도금 강판(GI 강판)과 합금화 용융아연도금강판(GA 강판)이며, 특히 GI 강판은 소지강판에 용융아연 도금한 강판으로서, 도금이 용이하고 내식성이 우수하여 자동차 자체의 소재로 많이 사용되고 있다.

최근 들어, 이와 같은 자동차용 재료로 사용되는 강판에 대해 충돌 안전성 및 연비 향상이 지속적으로 요구되고 있으며, 이를 위해 적용되는 강판의 고강도화 연구가 증가하고 있다. 하지만, 강판의 강도를 향상시키는 것만을 추구할 경우, 상대적으로 연성이 저하되기 때문에, 일정 강도를 확보하면서도 연성을 향상시킬 필요가 있다.

상기에 부응하기 위해, 최근에는 강중에 Mn, Si 및/또는 Al을 첨가하여 미세조직으로 페라이트 및 마르텐사이트상을 갖는 이상조직 강(Dual phase 강; DP 강), 페라이트, 마르텐사이트 및 석출상을 갖는 복합조직 강(Complex Phase 강; CP 강), 변태유기소성 강(Trasformation Induced Platicity 강; TRIP 강), 등의 고강도강의 개발이 활발히 진행되고 있다. 이와 같이, 강 중에 Mn, Si 및/또는 Al을 첨가하는 경우 강도향상과 더불어 연성을 높인 강판을 제조할 수 있는 것이다.

한편, 통상 용융아연도금강판을 제조하는 공정은 냉간압연된 냉연강판(일명, Full hard 강판)을 전처리 공정에서 표면의 유분 및 이물질을 제거하기 위한 탈지를 실시한 후 소둔 공정에서 강판을 소정의 온도로 가열하여 소둔을 실시하고, 적절한 온도로 냉각한 후 용융아연 도금욕에 침지하여 강판 표면에 아연을 부착시킨 후 에어 나이프(Air-Knife)로 도금 부착량을 제어한 후 최종적으로 상온까지 냉각함으로써 제조된다.

상기의 공정으로 용융아연도금강판을 제조할 시, 소둔 공정에서 소둔로의 분위기는 환원성 분위기 상태에서 이슬점(Dew point)을 -30℃ 이하로 낮게 설정하는데, 이 때문에 소둔시 강 중 철은 산화되지 않는다.

그러나, 강 중에 산화하기 쉬운 원소들 즉, Si, Mn 또는 Al이 함유된 강판은 소둔로 중에 존재하는 미량의 산소 혹은 수증기와 반응하여 강판 표면에 Si, Mn 또는 Al 단독 혹은 복합 산화물을 형성함으로써, 도금시 아연의 젖음성을 방해하여 도금강판 표면에 국부적 또는 전체적으로 아연이 부착되지 않은 미도금 현상이 발생하여 도금강판의 도금층의 박리가 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 특허문헌 1이 제안되었으며, 구간별로 이슬점(dew point)을 제어하여 Si, Mn, Al과 같은 난도금성 원소들의 표면 산화를 억제하고자 하였으나, 산소친화력이 강한 Si, Mn, Al 원소가 낮은 산소분압에서도 강판 표면에 산화물을 형성함으로 인해 미도금 및 도금 박리의 문제점이 여전히 해결되지 못하였다.

국제 특허 WO2007/043273호

본 발명의 일측면은 종래의 난도금성 원소 사용으로 인하여 발생되는 표면에 형성되는 미도금 및 도금 박리의 문제를 개선시켜 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일측면은 소지강판 및 상기 소지강판의 일면에 아연도금층을 포함하고, 상기 소지강판과 아연도금층의 계면으로부터 소지강판 방향으로 0.5~2.0㎛깊이에 산화물을 포함하고, 상기 산화물의 산소함량은 0.01~5중량%인 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판에 관한 것이다.

본 발명의 다른 일측면인 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판의 제조방법은 중량%로, Si: 1.0~2.5%, Mn: 2.0~10.0%, Al: 0.5~2.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 상기 Si, Mn 및 Al 중 2종 이상의 성분합이 1~15%을 만족하는 소지강판을 준비하는 단계, 상기 소지강판을 이슬점 온도 0~20℃, 부피비로 3~20%의 수소와 잔부 질소 및 불가피한 불순물을 포함하는 분위기 가스의 소둔로에서 2~4℃/초의 가열속도로 700~850℃까지 가열하는 단계, 상기 가열된 소지강판을 이슬점 온도 -20~-5℃, 부피비로 3~20%의 수소와 잔부 질소 및 불가피한 불순물을 포함하는 분위기 가스하에서 유지하는 균열단계, 상기 균열된 소지강판을 440~460℃의 용융아연 도금욕에 침지하여 도금하는 단계 및 상기 도금욕에 침지된 강판을 합금화 열처리 하는 단계를 포함하는 단계를 포함한다.

덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 고온에서 강판 표면에 산화물을 형성하는 원소들을 함유하는 강판을 이용하여 용융아연도금강판을 제조할 시, 소둔 공정 조건을 제어함으로써 강 중 산화하기 쉬운 원소들이 소둔시 강판 표면으로 확산되는 것을 억제할 수 있으며, 이로 인해 Si, Mn 또는 Al의 표면농화 및 산화를 억제함과 동시에 굽힘 성형시 발생할 수 있는 재질 열화를 방지하는 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및 그 제조방법을 확보하는 효과가 있다.

본 발명의 발명자들은 도금성 및 도금품질이 우수한 초고강도 용융아연도금강판을 제공할 수 있는 방법에 대하여 연구를 행한 결과, 소지강판을 이용하여 용융아연도금강판을 제조시, 가열구간에서 소지강판의 표면에 난도금성 원소들의 산화물이 형성되는 것을 방지하기 위해, Fe가 산화되지 않는 범위내에서 이슬점을 높게 유지함으로써 소지 표층부에 내부산화물을 형성시키고, 균열구간에서는 산소 친화력이 우수한 Si와 Al이 표면으로 농화되는 것을 억제하기 위하여, Fe 산화물을 형성하지 않은 이슬점 범위로 제어하여 환원소둔하여 도금층을 형성함으로써, 우수한 도금밀착성 및 도금성을 확보할 수 있음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.

이하, 본 발명의 일측면인 도금성 및 도금품질이 우수한 초고강도 용융아연도금강판에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일측면은 소지강판 및 상기 소지강판의 일면에 아연도금층을 포함하고, 상기 소지강판과 아연도금층의 계면으로부터 소지강판 방향으로 0.5~2.0㎛깊이에 산화물을 포함하고, 상기 산화물의 산소함량은 0.01~5중량%인 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판에 관한 것이다.

먼저, 중량%로 Si: 1.0~2.5%, Mn: 2.0~10.0%, Al: 0.5~2.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하되, 상기 Si, Mn 및 Al 중 2종 이상의 성분합이 1~15%을 만족하는 소지강판을 준비한다.

이때, 실리콘(Si)은 강의 항복강도를 향상시킴과 동시에 실온에서 페라이트 및 잔류 오스테나이트를 안정화시키는 원소이다. 즉, 실리콘은 탄소의 활동도를 증가시키고, 페라이트의 연성을 개선하며, Fe3C의 형성을 억제하는데 기여한다. 상기의 효과를 얻기 위해서는 Si를 1.0중량% 이상으로 첨가할 필요가 있으나, 너무 많이 첨가하게 되면 오스테나이트 온도가 높아지기 때문에 통상 오스테나이트역에서 압연하게 되는 열간압연이 어려워지는 문제가 있다. 따라서, 실리콘 함량의 상한은 2.5중량%로 제어하는 것이 바람직하다.

망간(Mn)은 경화능을 향상시켜 높은 항복강도를 달성할 수 있으며, 오스테나이트의 형성을 촉진하여 마르텐사이트 변태개시온도(Ms)를 낮추고 오스테나이트를 안정화시키는데 기여하는 원소이다. 상술한 효과를 얻기 위해서는 Mn을 2.0중량% 이상으로 포함할 필요가 있으나, 너무 과량으로 첨가할 경우에는 고온에서 Mn 이 산화되어 연속주조 또는 열간압연 중 내부에 크랙(crack)을 유발할 수 있으므로 그 상한을 10중량%로 제어하는 것이 바람직하다.

알루미늄(Al)은 상기 Si과 마찬가지로, 강판의 냉각시 페라이트를 안정화시키고 페라이트의 형성을 촉진시키며, AlN석출에 따라 N고정의 역할 및 시멘타이트 석출을 억제하는 역할을 하는 원소이다. 따라서, Si 대신 첨가할 수도 있으며, Si과 함께 첨가할 수도 있다. 상술한 효과를 얻기 위해서는 0.5중량% 이상으로 첨가할 필요가 있으나, 과량으로 첨가하게 되면 연속주조과정에서 슬라브에 내부 크랙이 발생할 수 있으므로, 알루미늄의 상한은 2.5중량%로 제어하는 것이 바람직하다.

상술한 난도금성 성분들 즉, Si, Mn 및 Al은 소둔 공정시에 강판 표면으로 확산하여 표면에 Si, Mn 및 Al의 단독 혹은 복합 산화물을 형성하여 이후의 아연도금시 아연과의 젖음성을 크게 떨어트리기 때문에 표면품질이 우수한 용융아연도금강판을 제조하기 어려워진다.

그러나, 초고강도강의 경우 강도와 동시에 재질 열화 방지를 위해 반드시 Si, Mn 및 Al을 일정량으로 포함하며, 또한 본 발명의 효과를 극대화하기 위해서도 이들 성분을 일정량으로 함유하는 것이 적합할 것이다.

다만, 이들 성분들이 너무 많이 함유된 경우에는 본 발명에 다른 효과를 확보하기 어려울 뿐만 아니라, 각 원소들이 갖는 효과도 얻기 어려워지므로, 각 성분들의 함량을 제한하면서, 이들 성분들의 총 함량을 1~15중량%로 한정하는 것이 바람직하다. 이는 하기에서도 설명하겠지만, 소둔 열처리시에 강판 표면에 형성되는 외부 산화물을 상대적으로 Mn 산화물로 형성시키기 위한 것인데, 상기 Mn 산화물의 일부는 이후 도금과정에서 도금욕 내 Al에 의해 환원되기 때문이다.

본 발명에 따른 소지강판은 상술한 성분들 이외에 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 조성되며, 이러한 성분들을 함유하는 상기 소지강판은 냉연강판일 수 있으며, 통상적인 탈지방법에 의해 탈지공정이 실시된 냉연강판일 수 있다.

통상, 종래 방법에 의해 제조된 초고강도 용융아연도금강판은 아연도금층과 소지강판의 계면에서 산화물들이 형성된다. 그러나, 본 발명을 적용할 경우에는 소지강판과 아연도금층 계면에서 소지강판 방향으로 최대 2.0㎛까지 내부에 산화물들이 형성된다. 즉, 아연도금층 계면으로부터 소지강판 방향으로 2.0㎛를 초과하는 깊이까지 산화물들이 형성되면 성형시 산화물층에서 박리가 발생하여 재질 열위 및 도금 밀착성이 불량해질 수 있다. 따라서, 소지강판 내부에 산화물을 형성시, 본 발명에서와 같이 최대 2.0㎛까지 형성시킴이 바람직하다.

또한, 상기 산화물의 산소함량은 0.01~5중량%인 것이 바람직하다. 상기 산화물의 산소함량이 0.01중량% 미만인 경우에는 소둔시 표면으로 확산되는 Si, Mn 및 Al의 농화를 억제하기 어려운 문제가 있고, 5중량%를 초과하는 경우에는 강판을 성형시에 산화물층에 박리가 발생하여 도금밀착성이 불량해지는 문제가 있다. 따라서, 상기 산화물의 산소함량은 0.01~5중량% 포함하는 것이 바람직하다.

더불어, 상기 산화물은 장방향으로 0.5~2.0㎛인 것이 바람직하다. 상기 산화물이 0.5㎛미만인 경우에는 강중에 함유된 Si, Al, Mn이 균열을 행하는 동안 표면으로 농화하는 것을 충분히 억제하지 못한다. 반면에, 2.0㎛를 초과하는 경우에는 성형시 산화물층에서 박리가 발생하여 재질 열위 및 도금밀착성이 불량해진다.

상기 산화물은 강판 표층부에 뿌리(root)형태로 형성되어 아연도금 이후 도금층이 탈락하지 않는다. 더불어, 상기 산화물의 종류는 특별히 한정하지 않지만, Si계 산화물, Mn계 산화물 및 Al계 산화물 중 1종 또는 2종 이상인 것이 보다 바람직하다.

상기와 같은 산화물은 내부에 형성되며, 이와 같이 형성된 내부산화물은 Si, Mn 및 Al의 표면농화를 억제하기 위한 방지층 역할을 하게 되는데, 이들 산화물의 깊이가 깊어지면 강판 내부로의 크랙 발생을 촉진하게 되어 본 발명에서 요구되는 수준의 재질을 확보하기 어렵다.

이와 같이, 본 발명에 따른 용융아연도금강판은 강 중 난도금성 원소들의 표면확산이 억제되었으므로, 합금화시 충분한 합금화도를 가질 뿐만 아니라, 도금성 및 도금 밀착성이 우수한 강판인 것이다.

이하, 본 발명의 다른 일측면인 도금성 및 도금 밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 다른 일측면인 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판의 제조방법은 중량%로, Si: 1.0~2.5%, Mn: 2.0~10.0%, Al: 0.5~2.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 상기 Si, Mn 및 Al 중 2종 이상의 성분합이 1~15%을 만족하는 소지강판을 준비하는 단계, 상기 소지강판을 이슬점 온도 0~20℃, 부피비로 3~20%의 수소와 잔부 질소 및 불가피한 불순물을 포함하는 분위기 가스의 소둔로에서 2~4℃/초의 가열속도로 700~850℃까지 가열하는 단계, 상기 가열된 소지강판을 이슬점 온도 -20~-5℃, 부피비로 3~20%의 수소와 잔부 질소 및 불가피한 불순물을 포함하는 분위기 가스하에서 유지하는 균열단계, 상기 균열된 소지강판을 440~460℃의 용융아연 도금욕에 침지하여 도금하는 단계 및 상기 도금욕에 침지된 강판을 합금화 열처리 하는 단계를 포함하는 단계를 포함한다.

상기와 같은 성분 조성을 갖는 소지강판의 준비가 완료되면, 상기 소지강판을 수세 및 건조하는 전처리 과정을 거친 후 소둔 공정을 위해 소둔로 내에 인입하여 소둔 열처리를 실시할 수 있다.

본 발명에서는 소둔 열처리시 소둔로 내부의 이슬점 온도는 0~20℃로 설정하고, 부피비로 3~20%의 수소와 잔부 질소 및 불가피한 불순물을 포함하는 분위기 가스하에서, 상기 소지강판을 700~850℃까지 초당 2~4℃의 가열속도로 가열하는 것이 바람직하다.

상기 가열시 높은 이슬점을 유지하는 것이 바람직한데, 이는 소지강판 내부로 침투하는 산소의 플럭스(flux)를 높여 소지강판 내부에 산화물을 형성시킴으로써 표면으로 농화되는 것을 억제한다. 보다 바람직하게는 5~15℃의 이슬점 온도로 열처리를 행하는 것이다.

또한, 가열시 환원분위기에서 행하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 부피비로, 5~15%의 수소와 잔부 질소 및 불가피한 불순물을 포함하여 가열을 행한다.

상기 수소의 부피비가 3% 미만인 경우에는 외부에서 유입되는 강판 표면의 산화층 또는 노 벽체의 산화물이 충분히 환원되지 않아 잔류 산화층에 의한 도금층 박리 또는 노 벽체의 산화물이 롤에 흡착되어 덴트(dent)결함을 초래하는 문제가 있다. 반면에, 부피비가 20%를 초과하는 경우에는 수소함량이 증가함에 따라 비용 및 폭발위험성이 증가한다.

상술한 조건을 만족하는 소둔로에서 소지강판을 700~850℃까지 가열을 행하는 것이 바람직하다.

상기 소지강판의 온도가 700℃미만인 경우에는 내부산화물이 Si, Mn 및 Al의 표면농화가 활발히 일어나지 않지만, 결정 성장 및 회복 과정이 충분히 일어나지 않아 본 발명에서 요구되는 수준의 재질을 확보하기 어렵다. 반면에, 850℃를 초과하는 경우에는 소둔로 온도를 높이는데 사용되는 연료 및 에너지 소비가 늘어나며, 2차 재결정에 의해 강의 인장강도 또는 연신율 등이 우수한 재질의 강판을 확보할 수 없다. 보다 바람직하게는 750~820℃의 온도까지 가열을 행한다.

가열시, 조업 라인에서 라인 스피드(line speed) 즉, 생산성과 직결되므로 강판의 품질에 악영향을 미치지 않는 범위 내에서 빠른 가열속도로 제어하는 것이 바람직하다.

그러나, 가열속도가 증가하면 내부산화가 충분히 일어나지 못하여 Si, Mn, Al의 표면 농화를 효과적으로 억제하기 못하게 되는 문제가 있다. 반면에, 가열속도를 감소하면 내부 산화층의 두께가 너무 두꺼워져 용융도금을 행한 후 굽힘 성형을 하는 과정에서 충분한 재질을 확보하지 못하여 가공성이 열위한 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 내부산화층의 두께 및 이에 따른 표면 농화 억제와 재질 열화정도를 결정 짓기 위하여 가열구간에서 가열속도를 2~4℃/초로 행하는 것이 바람직하다.

상기 가열속도가 2℃/초 미만인 경우에는 강판의 생산성이 떨어지고, 가열하는 과정에서 내부 산화물의 깊이가 두꺼워져 강판의 재질 및 가공성이 열위하는 문제가 있다. 반면에, 4℃/초를 초과하는 경우에는 내부산화가 충분히 일어나지 않아 강중에 함유된 Si, Mn 및 Al의 표면 농화가 효과적으로 억제되지 않아, 과도하게 Si, Mn 및 Al 산화물을 형성하게 된다. 이로 인하여 아연도금 이후 합금화 억제층이 균일하게 형성되지 못하여 도금성이 열위하는 문제가 있다. 보다 바람직하게는 2.5~3.5℃/초의 가열속도로 가열을 행한다.

상기 700~850℃로 가열된 소지강판을 이슬점 온도 -20~-5℃, 부피비로 3~20%의 수소와 잔부 질소 및 불가피한 불순물을 포함하는 분위기 가스하에서 유지하는 균열단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 균열 단계는 환원분위기에서 행하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 부피비로, 3~20%의 수소와 잔부 질소 및 불가피한 불순물을 포함하여 가열을 행한다.

상기 수소의 부피비가 3% 미만인 경우에는 외부에서 유입되는 강판 표면의 산화층 또는 노 벽체의 산화물이 충분히 환원되지 않아 잔류 산화층에 의한 도금층 박리 또는 노 벽체의 산화물이 롤에 흡착되어 덴트(dent)결함을 초래하는 문제가 있다. 반면에, 부피비가 20%를 초과하는 경우에는 수소함량이 증가함에 따라 비용 및 폭발위험성이 증가한다.

또한, 내부산화를 심화시키지 않으면서도, Si, Mn 및 Al이 표면으로 농화하여 산화물을 형성시키는 것을 억제할 수 있는 이슬점 범위에서 균열하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 이슬점 범위에서 균열을 행하는 경우 재질 열화 방지할 수 있을 뿐만 아니라 Si, Mn 및 Al과 같은 난도금성 원소들의 표면 농화 및 산화물 형성에 따른 미도금과 도금 박리 문제를 개선한다. 보다 바람직하게는 -15~-8℃의 이슬점 온도에서 균열을 행한다.

상기 냉각된 소지강판을 440~460℃의 용융아연 도금욕에 침지하여 도금을 행하는 것이 바람직하다.

상기 도금욕의 온도가 440℃미만인 경우에는 도금욕의 점도가 증가하여 강판을 감는 롤(roll)의 이동도가 감소되어 강판과 롤간의 미끄럼(slip)을 유발시켜 결함을 발생시키게 된다. 반면에, 도금욕의 온도가 460℃를 초과하는 경우에는 강판의 용해를 촉진시켜 Fe-Zn 화합물 형태의 드로스 발생을 가속화시켜 미도금을 발생한다.

상기와 같이 도금을 행한 후에 합금화 열처리를 행하는 것이 바람직하다.

상기 합금화 열처리 온도가 480℃ 이상인 경우에는 강판 표층에 형성된 Si, Mn 및 Al의 단독 또는 복합산화물층을 통과하여 아연 도금층 내에 충분히 Fe 함유량을 확보함으로써, 도금층이 탈락하는 파우더링 현상을 방지하는 효과가 있다. 상한은 특별히 한정될 필요는 없으나, 생산성을 고려하여 600℃로 제어하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

(실시예)

중량%로, Si: 1.5%, Mn: 3.2% 및 Al: 1.5%로 포함되어 총합이 6.2중량%인 강판을 냉간압연하고, 탈지 및 산세공정을 거쳐 강판 표면을 청정화하였다. 그 후 가열을 행하기 위해 5% 수소를 포함하는 질소 가스를 불어 주며, 하기 표 1에 나타낸 가열구간 및 균열구간의 이슬점과 가열속도에 따라 가열하였다.

그 후, 환원분위기로 균열하기 위해 하기 표 1에 나타낸 온도에서 60초 동안 소둔공정을 실시한 후, 상기 강판을 도금욕 중에 3초 동안 침지한 후 에어 와이핑(Air wipping)을 통해 표면에 입혀진 도금부착량이 60 g/㎡수준을 유지하도록 하였다.

상기 도금공정을 마친 강판의 도금성을 평가하기 위해 도금된 표면 전체 면적에 대한 아연도금층의 피복 면적율을 측정하여 하기 표 1에 함께 나타내었다. 단면 관찰을 위해서 시편을 15x15㎟로 절단하여 단면을 연마한 다음 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope)으로 도금층을 관찰하였다.

또한, 강판의 도금밀착성을 측정하기 위해 30x80㎟ 크기의 시편을 170~180°각도로 굽힘 가공후 벤딩시험(bending test)를 실시하였다. 강판의 재질 특성에 따라 소재가 파단되지 않는 범위에서 1T 벤딩을 실시하였다. 벤딩부에 투명 비닐테이프를 붙였다가 떼어냈을 때 도금층이 묻어나오면 '박리', 도금층이 전혀 묻어 나오지 않으면 '비박리'로 하기 표 1에 기재하였다.

또한, 강종에 따라 목표로 하는 연신율값이 정해지는데 소둔조건을 달리하였을 경우에 목표 연신율보다 높은 값을 가질 경우에는 목표 연신율과의 차이값이 (+)값으로 나타내었으며, 이와 반대로 목표 연신율보다 낮은 값을 가질 경우에는 목표 연신율과의 차이값이 (-)로 표기하였다.

구분	가열구간 이슬점 (℃)	균열구간 이슬점 (℃)	가열속도 (℃/s)	균열온도 (℃)	아연도금층 피복면적율 (%)	도금 밀착성	목표 연신율과의 차이(%)
발명예1	5	-15	3.5	800	95	비박리	0.4
발명예2	0	-20	4.0	810	97	비박리	1.0
발명예3	3	-6	3.1	795	96	비박리	0.7
발명예4	10	-18	3.3	815	98	비박리	0.2
발명예5	8	-10	2.2	830	97	비박리	0.3
발명예6	15	-13	2.9	785	96	비박리	0.1
비교예1	-36	-10	3.0	810	83	박리	0.5
비교예2	5	-5	1.8	760	96	박리	-2.4
비교예3	42	-15	2.8	790	80	박리	-1.0
비교예4	0	-45	3.3	830	86	박리	0.2
비교예5	12	-12	5.2	825	85	박리	1.0
비교예6	7	25	3.6	840	82	박리	-2.9

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 발명예 1 내지 6은 가열구간 가열속도 및 가열구간 이슬점, 균열구간 이슬점 및 균열구간 온도 모두 본 발명이 제어하는 조건을 만족하여, 아연도금층의 피복면적율이 모두 95% 이상으로 나타나 도금성이 매우 우수하고, 박리된 부분이 없어 도금밀착성도 뛰어나며 목표연신율보다 우수한 재질을 갖고 있음을 확인할 수 있다.

그러나, 비교예 1은 가열구간에서의 이슬점이 본 발명의 조건보다 낮아 가열하는 동안에 표면으로 Si, Mn, Al이 농화되어 단독 혹은 복합산화물을 형성함으로써 아연의 젖음성을 떨어뜨려 아연도금층의 피복면적율이 83%에 그치는 수준으로 미도금을 발생시킨다. 또한 아연층이 소둔 산화물층 위에 덮이더라도 밀착성이 열위하여 도금층이 탈락하는 현상을 확인할 수 있다.

비교예 2는 가열구간에서의 가열속도가 본 발명의 조건보다 낮아 가열구간동안 높은 이슬점을 유지하는 시간이 길어짐에 따라 소지강판 내부로의 산소 침투가 심화되어 내부산화층의 두께가 깊어진다. 이로 인해 목표로 하는 연신율보다 2.4% 낮은 값을 보여 굽힘 성형시 재질 열화를 확인할 수 있다.

비교예 3은 가열구간에서의 이슬점이 본 발명의 조건을 초과하여 소지강판 Fe가 산화되는 산소분압 영역에 속하여 소지강판 내부에 Si, Mn, Al의 산화물을 형성시킬 뿐만 아니라 강판 표층에 Fe 산화층을 형성시킴으로써 이후 균열구간에서 충분히 환원이 일어나지 못해 띠형태의 잔류 Fe 산화물에 의해 아연의 젖음성이 떨어지고 미도금을 발생시켰다. 이와 더불어 도금 밀착성 측면에서 굽힘 가공시 도금층이 탈락하는 도금박리를 초래하였다. 그리고 내부 산화층의 두께가 깊기 때문에 목표로 하는 연신율대비 약 1.0% 낮은 값을 보이며 굽힘 성형시 재질 열화를 확인할 수 있다.

또한, 비교예 4는 균열구간에서의 이슬점이 본 발명의 조건에 미치지 못하여 외부 산소의 플럭스가 합금원소의 표면으로의 플럭스보다 낮아 강중에 함유된 Si, Al이 표면으로 농화되고 Si, Al 단독 혹은 복합산화물을 형성하게 되어 미도금이 발생하였고 아연도금층의 피복면적분율이 86%에 그쳤다. 도금밀착성 측면에서도 도금층이 탈락하는 도금박리 현상을 확인할 수 있다.

비교예 5는 가열구간에서의 가열속도가 본 발명의 조건을 초과하여 내부산화층이 충분히 깊게 형성되지 못해 강중에 함유된 Si, Mn, Al의 표면 농화를 효과적으로 억제하지 못하여 강판 표면에 산화물을 형성함으로써 아연의 젖음성을 떨어뜨리고 미도금이 발생하여 아연도금층의 피복면적분율이 85%에 그쳤다. 도금밀착성 측면에서도 도금층이 탈락하는 도금박리현상을 확인할 수 있다.

더불어, 비교예 6은 균열구간에서의 이슬점이 본 발명의 조건을 초과하여 Si,Mn,Al의 내부산화와 더불어 강판 Fe 산화도 동시에 일어났으며 Fe 산화층을 환원시킬 수 있는 열처리 구간이 존재하지 않아 잔류 Fe 산화층에 의해 아연의 젖음성이 떨어지게 되고 미도금이 발생하여 아연도금층의 피복면적분율이 82%에 그쳤다. 도금밀착성 측면에서도 Fe 산화층 위에 아연층이 덮여 있다 하더라도 굽힘 성형후 도금층이 탈락하는 도금박리현상을 초래하였으며 가열구간 및 균열구간에 걸쳐 내부산화층이 깊게 형성됨에 따라 목포로 하는 연신율대비 약 2.9%정도 낮은 값을 보여 굽힘 성형시 재질 열화를 확인할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 소지강판; 및
   상기 소지강판의 일면에 아연도금층을 포함하고,
   상기 소지강판과 아연도금층의 계면으로부터 소지강판 방향으로 0.5~2.0㎛깊이에 산화물을 포함하고, 상기 산화물의 산소함량은 0.01~5중량%인 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 소지강판은 중량%로 Si: 1.0~2.5%, Mn: 2.0~10.0%, Al: 0.5~2.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 포함하고, 상기 Si, Mn 및 Al 중 2종 이상의 성분합이 1~15%을 만족하는 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 산화물의 크기는 장방향으로 1㎛이하인 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 산화물은 Si계 산화물, Mn계 산화물 및 Al계 산화물 중 1종 또는 2종 이상인 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판.
   
5. 중량%로, Si: 1.0~2.5%, Mn: 2.0~10.0%, Al: 0.5~2.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 포함하고, 상기 Si, Mn 및 Al 중 2종 이상의 성분합이 1~15%을 만족하는 소지강판을 준비하는 단계;
   상기 소지강판을 이슬점 온도 0~20℃, 부피비로 3~20%의 수소와 잔부 질소 및 불가피한 불순물을 포함하는 분위기 가스의 소둔로에서 2~4℃/초의 가열속도로 700~850℃까지 가열하는 단계;
   상기 가열된 소지강판을 이슬점 온도 -20~-5℃, 부피비로 3~20%의 수소와 잔부 질소 및 불가피한 불순물을 포함하는 분위기 가스하에서 유지하는 균열단계;
   상기 균열된 소지강판을 440~460℃의 용융아연 도금욕에 침지하여 도금하는 단계; 및
   상기 도금욕에 침지된 강판을 합금화 열처리 하는 단계를 포함하는 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판의 제조방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 합금화 열처리는 480~600℃의 온도에서 행하는 도금성 및 도금밀착성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판의 제조방법.