KR20150088906A

KR20150088906A - 용융 Al-Zn 계 도금 강판과 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20150088906A
Application number: KR1020157018860A
Authority: KR
Inventors: 도시히코 오오이; 도시유키 오쿠마; 아키히코 후루타; 마사히로 요시다; 아키라 마츠자키; 사토루 안도
Original assignee: 제이에프이 코우반 가부시키가이샤; 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-08-03
Also published as: CN104955975B; AU2014212967B2; WO2014119268A8; EP2957648A4; TW201435141A; JP2014148713A; KR20170067908A; EP2957648A1; US20150337428A1; MY170554A; CN104955975A; EP2957648B1; TWI498455B; JP6242576B2; WO2014119268A1; KR20170067907A; AU2014212967A1

Abstract

양호한 평판부의 내식성을 가짐과 함께, 양호한 가공성을 가짐으로써 가공부의 내식성도 우수한 용융 Al-Zn 계 도금 강판을 제조하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성할 수 있도록, 본 발명은, 도금 피막의 상층이, 20 ∼ 95 질량％ 의 Al, Al 함유량의 10 ％ 이하의 Si, 그리고, Ca 및 Mg 중의 적어도 1 종을 함유하고, Ca 와 Mg 의 함유량이 합계 0.01 ∼ 10 질량％ 이고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 그 도금 피막의 비커스 경도가 평균으로 50 ∼ 100 Hv 인 것을 특징으로 한다.

Description

용융 Al-Zn 계 도금 강판과 그 제조 방법{HOT-DIP Al-Zn ALLOY COATED STEEL SHEET AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 양호한 평판부의 내식성을 가짐과 함께, 양호한 가공성을 가짐으로써 가공부의 내식성도 우수한 용융 Al-Zn 계 도금 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

용융 Al-Zn 계 도금 강판은, Zn 의 희생 방식성과 Al 의 높은 내식성이 양립 하고 있기 때문에, 다른 용융 아연 도금 강판에 비해 우수한 내식성을 나타낸다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 도금 피막 중에 Al 을 25 ∼ 75 질량％ 함유하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판이 개시되어 있다. 그리고, 용융 Al-Zn 도금 강판은, 그 우수한 내식성으로부터, 장기간 옥외에 노출되는 지붕이나 벽 등의 건재 분야, 가드 레일, 배선 배관, 방음벽 등의 토목 건축 분야를 중심으로 최근 수요가 늘고 있다.

용융 Al-Zn 계 도금 강판에 형성된 도금 피막은, 하지 강판과의 계면에 존재하는 합금층과, 그 위에 존재하는 상층으로 이루어지고, 상층은, 주로 Zn 을 과포화로 함유하고 Al 이 덴드라이트 응고된 부분 (Al 리치상) 과, 나머지 덴드라이트 간극의 부분 (Zn 리치상) 으로 구성되고, Al 리치상이 도금 피막의 막두께 방향으로 복수 적층된 구조를 갖는다. 이와 같은 특징적인 피막 구조에 의해, 표면으로부터의 부식 진행 경로가 복잡해지기 때문에, 부식이 용이하게 하지 강판에 도달하기 어려워져, 용융 Al-Zn 계 도금 강판은 도금 피막 두께가 동일한 용융 아연 도금 강판에 비해 우수한 내식성을 실현할 수 있다.

또, 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 표면에는, 도금의 응고에서 유래한 스팽글 모양이 존재한다. 이 스팽글 중에는, 상기 Al 리치상과 Zn 리치상에 대응한 미세한 요철이 있고, 이것이 광을 난반사하기 때문에, 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 표면은 은백색으로 빛나는 미려한 외관을 나타낸다.

이와 같은 용융 Al-Zn 계 도금 강판에 대해서는, 산세 탈스케일한 열연 강판, 또는 그 열연 강판을 냉간 압연하여 얻어진 냉연 강판을 하지 강판으로 하고, 연속식 용융 도금 설비에 있어서 제조되는 것이 일반적이다.

구체적으로는, 먼저 환원성 분위기로 유지된 어닐링로 내에서 하지 강판을 특정한 온도까지 가열하고, 어닐링과 함께, 강판 표면에 부착되는 압연유 등의 제거 및 산화막의 환원 제거를 실시한다. 이어서, 하단이 도금욕에 침지된 스나우트 내를 통판시킴으로써, 용융 Al-Zn 계 도금욕 중에 하지 강판을 침지시킨다. 그 후, 도금욕에 침지시킨 강판을 싱크롤을 경유하여 도금욕의 상방으로 끌어올리고, 도금욕 상에 배치된 가스 와이핑 노즐로부터 강판의 표면을 향하게 하여 가압한 기체를 분사하여 도금 부착량을 조정하고, 냉각 장치에 의해 냉각시킴으로써, 원하는 도금 피막이 형성된 용융 Al-Zn 계 도금 강판을 얻는다.

그리고, 원하는 도금 품질이나 재질을 확보하기 위해, 상기 서술한 연속식 용융 도금 설비에 있어서의 어닐링로의 열처리 조건이나 분위기 조건, 도금욕의 조성이나 도금 후의 냉각 속도 등의 조업 조건에 대한 조정이나 관리가 실시된다.

일반적으로, 도금 피막 두께가 동일하면, 합금층이 얇을수록 내식성 향상에 효과가 있는 상층이 두꺼워지기 때문에, 합금층의 성장을 억제하는 것은 내식성의 향상에 기여하게 된다. 또, 합금층은 상층보다 단단하고, 가공시에 크랙의 기점이 되는 점에서, 합금층의 성장 억제는 크랙의 발생을 감소시켜, 굽힘 가공성을 향상시키는 효과를 가져오게도 된다. 그리고, 발생된 크랙부는, 하지 강판이 노출되어 있어 내식성이 열등하므로, 크랙의 발생을 줄이는 것은 굽힘 가공부 내식성을 향상시키게 된다.

일본 특허공보 소46-7161호

상기 서술한 바와 같이, 용융 Al-Zn 계 도금 강판은, 그 우수한 내식성으로부터 장기간 옥외에 노출되는 지붕이나 벽 등의 건재 분야에 사용되는 경우가 많다.

그리고, 최근의 자원 절약·에너지 절약에 대한 요구로부터, 제품의 장수명화를 도모하기 위해서, 보다 내식성이 우수한 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 개발이 요망되고 있었다.

또, 연속식 용융 도금 설비로 제조된 용융 Al-Zn 계 도금 강판에 대해서는, 도금 피막이 급랭에 의해 비평형으로 응고됨으로써, 도금 상층이 경질화되어 있기 때문에, 굽힘 가공을 실시했을 때에 도금 피막이 균열되어 크랙을 발생시켜, 결과적으로 가공부 내식성이 열등한 경우가 있었다. 그 때문에, 가공성의 향상에 의한 가공부 내식성의 개선이 요망되고 있었다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여, 양호한 평판부의 내식성을 가짐과 함께, 양호한 가공성을 가짐으로써 가공부의 내식성도 우수한 용융 Al-Zn 계 도금 강판, 그리고, 그 용융 Al-Zn 계 도금 강판을 연속식 용융 도금 설비에 의해 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위하여, 예의 연구를 거듭한 결과, 도금 피막 중에, Ca 및 Mg 중의 적어도 1 종을 함유시키는 것에 의해, 내식성의 향상을 도모할 수 있는 것을 알아내었다. 또한, 도금 피막에 형성된 스팽글의 사이즈를 제한함으로써, 양호한 외관 균일성을 확보할 수 있음과 함께, 냉각 후의 도금 강판에 대해 도금 피막의 비커스 경도를 특정한 범위로 함으로써, 도금 피막을 연질화하고, 양호한 가공성을 가짐으로써 가공부의 내식성을 향상시킬 수 있는 것을 알아내었다.

본 발명은, 이상의 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

1. 강판 표면에 도금 피막을 갖는 용융 Al-Zn 계 도금 강판으로서,

상기 도금 피막은 하지 강판과의 계면에 존재하는 계면 합금층과 그 합금층 위에 존재하는 상층으로 이루어지고, 그 상층은, 20 ∼ 95 질량％ 의 Al, Al 함유량의 10 ％ 이하의 Si, 그리고, Ca 및 Mg 중의 적어도 1 종을 함유하고, Ca 와 Mg 의 함유량이 합계 0.01 ∼ 10 질량％ 이고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고,

상기 도금 피막의 비커스 경도가 평균으로 50 ∼ 100 Hv 인 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판.

2. 상기 상층의, Ca 함유량이 0.01 ∼ 5 질량％, Mg 함유량이 0.01 ∼ 5 질량％ 인 것을 특징으로 하는 상기 1 에 기재된 용융 Al-Zn 계 도금 강판.

3. 상기 상층은, 추가로 Mn, V, Cr, Mo, Ti, Sr, Ni, Co, Sb 및 B 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을, 합계로 0.01 ∼ 10 질량％ 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2 에 기재된 용융 Al-Zn 계 도금 강판.

4. 상기 도금 피막의 스팽글의 평균 사이즈가 0.5 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1 ∼ 3 중 어느 하나에 기재된 용융 Al-Zn 계 도금 강판.

5. 연속식의 용융 도금 설비에 있어서, 20 ∼ 95 질량％ 의 Al, Al 함유량의 10 ％ 이하의 Si, 그리고, Ca 및 Mg 중의 적어도 1 종을 함유하고, Ca 와 Mg 의 함유량이 합계 0.01 ∼ 10 질량％ 이고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 도금욕 중에, 하지 강판을 침지시켜 용융 도금을 실시한 후, 도금 후의 강판을 250 ∼ 375 ℃ 의 온도에서 5 ∼ 60 초간 유지하는 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.

6. 상기 용융 도금 후의 강판을, 상기 온도 유지에 앞서, 도금욕의 욕온 － 20 ℃ 로부터 도금욕의 욕온 － 80 ℃ 까지 5 초 이내에 냉각시키는 것을 특징으로 하는 상기 5 에 기재된 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.

7. 상기 도금욕 중의 Ca 함유량이 0.01 ∼ 5 질량％, Mg 함유량이 0.01 ∼ 5 질량％ 인 것을 특징으로 하는 상기 5 또는 6 에 기재된 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.

8. 상기 도금욕 중에, 추가로 Mn, V, Cr, Mo, Ti, Sr, Ni, Co, Sb 및 B 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을, 합계로 0.01 ∼ 10 질량％ 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 5 ∼ 7 중 어느 하나에 기재된 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.

9. 상기 도금 강판의 냉각 시간을 3 초 이내로 하는 것을 특징으로 하는 상기 5 ∼ 8 중 어느 하나에 기재된 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.

10. 상기 냉각 후의 도금 강판의 유지 온도가 300 ∼ 375 ℃ 인 것을 특징으로 하는 상기 5 ∼ 9 중 어느 하나에 기재된 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.

11. 상기 냉각 후의 도금 강판의 유지 시간이 5 ∼ 30 초인 것을 특징으로 하는 상기 5 ∼ 10 중 어느 하나에 기재된 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.

12. 상기 도금 강판의 냉각 후, 상기 온도 유지에 앞서, 탑롤과 접촉하기 전의 상기 도금 강판을 375 ℃ 이하까지 다시 냉각시키는 것을 특징으로 하는 상기 5 ∼ 11 중 어느 하나에 기재된 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.

본 발명에 의해, 양호한 평판부의 내식성을 가짐과 함께, 양호한 가공성을 가짐으로써 가공부의 내식성도 우수한 용융 Al-Zn 계 도금 강판을, 연속적인 용융 도금 설비에 의해 제조할 수 있다.

도 1 은, 본 발명에 의한 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법의 일 실시형태를 나타낸 공정도이다.

(용융 Al-Zn 계 도금 강판)

본 발명의 대상으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판은, 강판 표면에 도금 피막을 갖고, 그 도금 피막은, 하지 강판과의 계면에 존재하는 계면 합금층과 그 합금층 위에 존재하는 상층으로 이루어진다. 그리고, 그 상층은, 20 ∼ 95 질량％ 의 Al, Al 함유량의 10 ％ 이하의 Si, 그리고, Ca 및 Mg 중의 적어도 1 종을 함유하고, Ca 와 Mg 의 함유량이 합계 0.01 ∼ 10 질량％ 이고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 상기 도금 피막의 비커스 경도가 평균으로 50 ∼ 100 Hv 인 것을 특징으로 한다. 또, 상기 도금 피막의 스팽글의 평균 사이즈가 0.5 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.

상기 도금 피막 중의 Al 함유량은, 내식성과 조업면의 밸런스로부터, 20 ∼ 95 질량％ 이고, 바람직하게는 45 ∼ 85 질량％ 이다. 도금 상층의 Al 함유량이 20 질량％ 이상이면, Al 의 덴드라이트 응고가 일어난다. 이로써, 상층은 주로 Zn 을 과포화로 함유하고, Al 이 덴드라이트 응고된 부분과 나머지 덴드라이트 간극의 부분으로 이루어지며, 또한 그 덴드라이트 응고 부분이 도금 피막의 막두께 방향으로 적층된 내식성이 우수한 구조를 취한다. 또 이 Al 의 덴드라이트가 많이 적층될수록, 부식 진행 경로가 복잡해져, 부식이 용이하게 하지 강판에 도달하기 어려워지므로, 내식성이 향상된다. 매우 높은 내식성을 얻기 위해서는, 상층의 Al 함유량을 45 질량％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 상층의 Al 함유량이 95 질량％ 를 초과하면, Fe 에 대해 희생 방식 작용을 갖는 Zn 의 함유량이 적어져, 내식성이 열화된다. 이 때문에, 상층의 Al 함유량은 95 질량％ 이하로 한다. 또, 상층의 Al 함유량이 85 질량％ 이하이면, 도금의 부착량이 적어져, 강 소지가 노출되기 쉬워진 경우에도 Fe 에 대해 희생 방식 작용을 가져, 충분한 내식성이 얻어진다. 따라서, 도금 상층의 Al 함유량은 85 질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또, Si 는 하지 강판과의 계면에 형성하는 계면 합금층의 성장을 억제하고, 내식성이나 가공성의 향상을 목적으로 도금욕 중에 첨가되어, 필연적으로 도금 상층에 함유된다. 구체적으로는, Al-Zn 계 도금 강판의 경우, 도금욕 중에 Si 를 함유시켜 도금 처리를 실시하면, 강판이 도금욕 중에 침지됨과 동시에 강판 표면의 Fe 와 욕 중의 Al 이나 Si 가 합금화 반응하여, Fe-Al 계 및/또는 Fe-Al-Si 계의 화합물을 형성한다. 이 Fe-Al-Si 계 계면 합금층의 형성에 의해, 계면 합금층의 성장이 억제된다. 도금욕의 Si 함유량이 Al 함유량의 3 ％ 이상이면 계면 합금층의 충분한 성장 억제가 가능해지므로, 바람직하다. 한편, 도금욕의 Si 함유량이, 도금욕의 Al 함유량의 10 ％ 를 초과한 경우, 형성한 도금 피막의 상층에 크랙의 전파 경로가 되어 가공성을 저하시키는 Si 상이 석출되기 쉬워진다. 이 때문에, 도금욕 중의 Si 함유량은 도금욕 중의 Al 함유량의 10 ％ 이하로 한다. 따라서, 전술한 바와 같이, 도금 상층의 조성은, 도금욕 조성과 거의 동등하므로, 도금 상층의 Si 함유량은 도금 상층의 Al 함유량의 10 ％ 이하로 한다.

그리고, 본 발명은, 상기 도금 피막의 상층이 Ca 및 Mg 중의 적어도 1 종을 함유하고, Ca 와 Mg 의 합계로 0.01 ∼ 10 질량％ 함유시키는 것이 중요하다. 상기 도금 피막의 상층이 부식되었을 때, 부식 생성물 중에 Ca 및/또는 Mg 가 함유되게 되어, 부식 생성물의 안정성이 향상되고, 부식의 진행이 지연되는 결과, 내식성이 향상된다는 효과가 있다. 여기서, 상기 Ca 및/또는 Mg 의 합계 함유량을 0.01 ∼ 10 질량％ 로 한 것은, 함유량을 0.01 질량％ 이상으로 함으로써, 충분한 부식 지연 효과가 얻어지고, 한편, 함유량을 10 질량％ 이하로 함으로써, 효과가 포화되지 않고, 제조 비용의 상승을 억제하여 도금욕의 조성 관리를 용이하게 실시할 수 있기 때문이다.

또, 보다 우수한 내식성을 얻는 점에서는, 상기 도금 피막의 상층이 Ca 및 Mg 모두 함유하고, Ca 함유량이 0.01 ∼ 5 질량％, Mg 함유량이 0.01 ∼ 5 질량％ 인 것이 바람직하다. 상기 Ca 및 Mg 의 함유량이 각각 0.01 질량％ 이상인 경우, 충분한 부식 지연 효과를 얻을 수 있고, 한편, 각각 5 질량％ 이하인 경우, 효과가 포화되지 않고, 제조 비용의 상승을 억제하여 도금욕의 조성 관리를 용이하게 실시할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 Ca 나 Mg 와 마찬가지로, 부식 생성물의 안정성을 향상시켜, 부식의 진행을 지연시키는 효과를 발휘하는 점에서, 상기 상층은, 추가로 Mn, V, Cr, Mo, Ti, Sr, Ni, Co, Sb 및 B 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을, 합계로 0.01 ∼ 10 질량％ 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 계면 합금층은, 하지 강판과의 계면에 존재하는 것이고, 전술한 바와 같이, 강판 표면의 Fe 와 욕 중의 Al 이나 Si 가 합금화 반응하여 필연적으로 형성하는 Fe-Al 계 및/또는 Fe-Al-Si 계의 화합물이다. 이 계면 합금층은, 단단하고 무르기 때문에, 두껍게 성장하면 가공시의 크랙 발생의 기점이 되므로 가능한 한 얇은 것이 바람직하다.

여기서, 계면 합금층 및 상층은, 연마 및/또는 에칭한 도금 피막의 단면을 주사형 전자 현미경 등을 사용함으로써 관찰할 수 있다. 단면의 연마 방법이나 에칭 방법은 몇 개인가 종류가 있지만, 일반적으로 도금 피막 단면을 관찰할 때에 사용되는 방법이면 특별히 한정은 되지 않는다. 또, 주사형 전자 현미경에서의 관찰 조건은, 예를 들어 가속 전압 15 kV 이고, 반사 전자 이미지로 1000 배 이상의 배율이면, 합금층 및 상층을 명확하게 관찰하는 것이 가능하다.

또, 상층 중에 Ca, Mg, Mn, V, Cr, Mo, Ti, Sr, Ni, Co, Sb 및 B 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상이 존재하는지의 여부에 대해서는, 예를 들어 글로 방전 발광 분석 장치로 도금 피막을 관통 분석함으로써 확인할 수 있다. 단, 글로 방전 발광 분석 장치를 사용하는 것은 어디까지나 일례이며, 도금 상층 중의 Ca, Mg, Mn, V, Cr, Mo, Ti, Sr, Ni, Co, Sb 및 B 의 유무·분포를 조사할 수 있는 방법이면, 다른 방법을 사용하는 것도 가능하다.

또, 상기 서술한 Ca, Mg, Mn, V, Cr, Mo, Ti, Sr, Ni, Co, Sb 및 B 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상은, 상기 도금 상층 중에 있어서, Zn, Al 및 Si 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상과 금속간 화합물을 형성하고 있는 것이 바람직하다. 도금 피막을 형성하는 과정에 있어서, Al 리치상이 Zn 리치상보다 먼저 응고되기 때문에, 도금 상층에 있어서 금속간 화합물은 응고 과정에서 Al 리치상으로부터 배출되어 Zn 리치상에 모인다. Zn 리치상은 Al 리치상보다 먼저 부식되기 때문에, 부식 생성물 중에 Ca, Mg, Mn, V, Cr, Mo, Ti, Sr, Ni, Co, Sb 및 B 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상이 도입되게 된다. 이 결과, 보다 효과적으로 부식의 초기 단계에 있어서의 부식 생성물의 안정화를 도모할 수 있다. 또, 상기 금속간 화합물이 Si 를 함유하는 경우에는, 금속간 화합물이 도금 피막 중의 Si 를 흡수하여, 도금 상층 중의 잉여 Si 가 감소되는 결과, 비고용 Si (Si 상) 가 도금 상층에 형성하는 것에 의한 굽힘 가공성의 저하를 방지할 수 있기 때문에 더욱 바람직하다.

또한, 상기 Ca, Mg, Mn, V, Cr, Mo, Ti, Sr, Ni, Co, Sb 및 B 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상이, Zn, Al 및 Si 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상과 금속간 화합물을 형성하고 있는지의 여부를 확인하는 방법으로는, 다음의 방법이 있다. 도금 강판의 표면으로부터 광각 X 선 회절에 의해 이들 금속간 화합물을 검출하는 방법, 혹은, 도금 피막의 단면을 투과 전자 현미경 중에서 전자선 회절에 의해 검출하거나 하는 등의 방법 등이 사용된다. 또, 이들 이외의 방법으로도, 상기 금속간 화합물을 검출할 수 있는 방법이면, 어느 방법을 사용해도 상관없다.

또, 본 발명의 용융 Al-Zn 계 도금 강판은, 도금 피막에 형성된 스팽글의 평균 사이즈를 0.5 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 스팽글 사이즈를 미세하게 함으로써, 스팽글의 시인성을 저하시켜, 외관 균일성을 향상시키기 때문이다. 특히, 도금 강판 상에 고광택의 도막을 형성하는 경우에는, 스팽글의 엠보싱의 억제 효과를 가져올 수 있다.

여기서, 상기 스팽글의 평균 사이즈에 대해서는, 광학 현미경 등을 사용하여 샘플의 도금 표면을 촬영하고, 촬영된 사진 (화상) 상에 임의의 직선을 그어, 그 직선을 횡단하는 스팽글의 수를 세고, 직선의 길이를 스팽글의 수로 나누는 것 (직선의 길이/스팽글의 수) 에 의해, 평균 스팽글 사이즈를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 용융 Al-Zn 계 도금 강판은, 도금 피막의 비커스 경도가 평균으로 50 ∼ 100 Hv 이다. 여기서, 도금 피막의 비커스 경도란 도금 상층의 비커스 경도이다.

상기 도금 피막의 비커스 경도를 평균으로 100 Hv 이하로 연질로 함으로써, 굽힘 등의 가공을 실시했을 때, 도금 피막이 하지 강판에 추종하여, 크랙의 발생을 억제할 수 있고, 그 결과로서, 굽힘 가공부에 있어서도 평판부와 동일한 정도의 내식성을 확보할 수 있다. 또, 상기 비커스 경도의 하한을 50 Hv 로 한 것은, 성형 가공시에 도금 피막이 금형 등에 응착되는 것을 방지하기 위함이다.

또한, 본 발명의 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 도금 피막의 부착량은 편면당 35 ∼ 150 g/㎡ 인 것이 바람직하다. 35 g/㎡ 이상이면 우수한 내식성이 얻어지고, 150 g/㎡ 이하이면 우수한 가공성이 얻어진다.

또한, 상기 도금 강판은, 그 표면에, 화성 처리 피막 및/또는 도막을 추가로 갖는 표면 처리 강판으로 할 수 있다.

(용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법)

본 발명의 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법의 일부에 대해 대략적인 흐름을 나타낸 도면이다.

본 발명의 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법은, 연속식 용융 도금 설비에 있어서 제조를 실시하는 방법이다. 연속식 용융 도금 설비에 의해 제조를 실시함으로써, 용융 도금 설비에 추가로 배치식 가열 설비를 조합하여 제조하는 경우에 비해, 효율적인 Al-Zn 계 도금 강판의 제조가 가능해진다.

그리고 본 발명은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 피처리 강판 (하지 강판) 에 대해, 필요에 따라, 탈지, 산세 등의 처리 (전처리 공정), 및 어닐링 처리 (어닐링 공정) 를 실시한 후, 20 ∼ 95 질량％ 의 Al, Al 함유량의 10 ％ 이하의 Si, 그리고, Ca 및 Mg 중의 적어도 1 종을 함유하고, Ca 와 Mg 의 함유량이 합계 0.01 ∼ 10 질량％ 이고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 도금욕 중에, 하지 강판을 침지시켜 용융 도금 처리 (도금 공정) 를 실시하고, 바람직하게는 용융 도금 후의 강판을 도금욕의 욕온 － 20 ℃ 로부터 도금욕의 욕온 － 80 ℃ 까지 5 초 이내에 냉각 (급속 냉각 공정) 시킨 후, 그 도금 강판을 250 ∼ 375 ℃ 의 온도에서 5 ∼ 60 초간 유지 (온도 유지 공정) 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 용융 Al-Zn 계 도금 강판에 사용되는 하지 강판의 종류에 대해서는 특별히 한정은 되지 않는다. 예를 들어, 산세 탈스케일한 열연 강판 혹은 강대, 또는, 그것들을 냉간 압연하여 얻어진 냉연 강판 혹은 강대를 사용할 수 있다.

또, 상기 전처리 공정 및 어닐링 공정의 조건에 대해서도 특별히 한정은 되지 않고, 임의의 방법을 채용할 수 있다.

상기 용융 도금의 조건에 대해서는, 상기 하지 강판에 Al-Zn 계 도금 피막을 형성할 수 있으면 특별히 한정은 되지 않고, 통상적인 방법에 따라 실시할 수 있다. 예를 들어, 상기 하지 강판을 환원 어닐링한 후, 도금욕온 근방까지 냉각시키고, 도금욕에 침지시켜, 그 후, 와이핑을 실시함으로써 원하는 막 두께의 도금 피막을 형성할 수 있다.

상기 용융 도금의 도금욕은, 20 ∼ 95 질량％ 의 Al, Al 함유량의 10 ％ 이하의 Si, 그리고, Ca 및 Mg 중의 적어도 1 종을 함유하고, Ca 와 Mg 의 함유량이 합계 0.01 ∼ 10 질량％ 이고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

또, 보다 높은 내식성 효과를 얻는 것을 목적으로 하여, 상기 도금욕은, Ca 및 Mg 모두 함유하고, Ca 함유량이 0.01 ∼ 5 질량％, Mg 함유량이 0.01 ∼ 5 질량％ 인 것이 바람직하다.

또한, 상기 도금욕에는, Mn, V, Cr, Mo, Ti, Sr, Ni, Co, Sb 및 B 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을, 합계로 0.01 ∼ 10 질량％ 함유하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조성의 도금욕으로 함으로써, 상기 도금 피막을 형성하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 서술한 바와 같이, Al-Zn 계 도금욕에 의해 형성되는 도금 피막은, 하지 강판과의 계면에 존재하는 계면 합금층과 그 계면 합금층 위에 존재하는 상층으로 이루어진다. 그 상층의 조성은 계면 합금층측에서 Al 과 Si 가 약간 낮아지지만, 전체적으로는 도금욕의 조성과 거의 동등해진다. 따라서, 도금 상층의 조성의 제어는, 도금욕 조성을 제어함으로써 양호한 정밀도로 실시할 수 있다.

그리고, 본 발명의 제조 방법은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상기 용융 도금 후의 강판에 대해, 도금욕의 욕온 － 20 ℃ 로부터 도금욕의 욕온 － 80 ℃ 까지 5 초 이내에 냉각시키는 것 (급속 냉각 공정) 이 바람직하다. 이 급속 냉각 공정에 의해, 스팽글의 형성을 억제할 수 있고, 특히 도막을 형성했을 경우의 우수한 외관 균일성을 얻는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 스팽글의 평균 사이즈를 0.5 ㎜ 이하로 억제할 수 있다.

또, 보다 높은 스팽글 억제 효과를 얻는 점에서는, 상기 급속 냉각의 냉각 시간은, 3 초 이내인 것이 바람직하고, 1 초 이내인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 도금욕온 － 80 ℃ 까지의 냉각 시간이 5 초를 초과하는 경우에는, 충분한 스팽글의 억제 효과가 없어, 평균 사이즈를 0.5 ㎜ 이하로 하는 것은 불가능하다.

단, 스팽글 형성이 문제가 되지 않거나, 또는 스팽글 형성을 필요로 하는 용도용으로 제조를 실시하는 경우, 반드시 이 급속 냉각 공정을 실시하지 않아도 상관없어, 그 경우에 있어서의 제조 방법을 한정하는 것은 아니다.

또, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 도금욕에 침지된 후의 도금이 실시된 도금 강판을 탑롤과 접촉하기 전에 375 ℃ 이하까지 다시 냉각하는 것 (탑롤 직전 냉각) 가 바람직하다. 탑롤과 접촉하기 전의 도금이 실시된 도금 강판의 온도가 375 ℃ 를 초과하는 경우, 탑롤에 접촉했을 때, 도금 피막이 탑롤에 부착되어, 도금 피막의 일부가 박리될 (메탈 픽업) 우려가 있기 때문이다.

여기서, 「탑롤」이란, 상기 하지 강판에 용융 도금을 실시한 후, 도금이 실시된 강판이 최초로 접촉하는 롤을 의미한다.

다음으로, 본 발명에서 가장 중요시되는 도금 피막의 가공성의 향상 방법에 대해 나타낸다. 본 발명의 제조 방법에서는, 용융 도금 후의 강판을 250 ∼ 375 ℃ 의 온도에서 5 ∼ 60 초간 유지하는 것 (온도 유지 공정) 이 중요하다. 이 온도 유지 공정에 의해, 상기 서술한 도금 피막의 경질화의 원인이 되는 비평형한 응고에 의해, 도금 피막 중에 도입된 변형이 해방됨과 함께, Al-Zn 계 도금에 있어서 Al 리치상과 Zn 리치상의 2 상 분리가 촉진되기 때문에, 도금 피막의 연질화를 실현할 수 있다. 그 결과, 가공성의 향상이 가능해진다. 또, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 도금 피막은 종래의 제조 방법에 의해 얻어진 도금 피막에 비해, 가공시에 발생하는 크랙의 수나 폭이 감소함으로써, 가공부의 내식성의 개선이 가능하게 된다.

또한, 상기 유지 온도가 250 ℃ 미만인 경우나, 상기 유지 시간이 5 초 미만인 경우에는, 용융 도금 피막의 경화가 빨라, 충분히 변형의 해방이나, Al 리치상과 Zn 리치상의 분리가 진행되지 않기 때문에, 원하는 가공성이 얻어지지 않는다. 한편, 상기 유지 온도가 375 ℃ 를 초과하는 것은, 상기 서술한 메탈 픽업과의 관계에서 바람직하지 않고, 상기 유지 시간이 60 초를 초과하는 경우에는, 유지 시간이 지나치게 길기 때문에, 연속식의 용융 도금 설비에 의한 제조에 적합하지 않다.

또, 보다 우수한 가공성을 실현하는 점에서는, 상기 온도 유지 공정에 있어서의 도금 강판의 유지 온도는, 300 ∼ 375 ℃ 인 것이 바람직하고, 350 ∼ 375 ℃인 것이 보다 바람직하다.

마찬가지로, 상기 용융 도금 강판의 유지 시간은, 5 ∼ 30 초인 것이 바람직하고, 5 ∼ 20 초인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서 상기 온도 유지 공정 후에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않고, 통상적인 방법에 따라 용융 Al-Zn 계 도금 강판을 제조 할 수 있다. 예를 들어, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 온도 유지 공정 후의 용융 Al-Zn 계 도금 강판 표면에 화성 처리 피막을 형성하는 것 (화성 처리 공정) 이나, 별도 도장 설비에 있어서 도막을 형성하는 것 (도막 형성 공정) 이 가능하다.

상기 화성 처리 피막에 대해서는, 예를 들어, 크로메이트 처리액 또는 크롬 프리 화성 처리액을 도포하고, 수세하지 않고, 강판 온도로서 80 ∼ 300 ℃ 가 되는 건조 처리를 실시하는 크로메이트 처리 또는 크롬 프리 화성 처리에 의해 형성하는 것이 가능하다. 이들 화성 처리 피막은 단층이어도 되고 복층이어도 되며, 복층인 경우에는 복수의 화성 처리를 순차 실시하면 된다.

또, 상기 도막의 형성 방법으로는, 롤 코터 도장, 커튼 플로 도장, 스프레이 도장 등을 들 수 있다. 유기 수지를 함유하는 도료를 도장한 후, 열풍 건조, 적외선 가열, 유도 가열 등의 수단에 의해 가열 건조시켜 도막을 형성하는 것이 가능하다.

실시예

다음으로, 본 발명의 실시예를 설명한다.

통상적인 방법으로 제조한 판두께 0.35 ㎜ 의 냉연 강판을 하지 강판으로서 사용하고, 연속식 용융 도금 설비에 있어서, 샘플이 되는 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조를 실시하였다. 도금욕의 조성 및 도금 후의 강판의 냉각 시간, 탑롤 통과 후의 도금 강판의 유지 온도 및 시간의 조건, 또한 도금 상층의 조성에 대해서는 표 1 에 나타낸다.

또한, 샘플이 되는 모든 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조를, 도금욕의 욕온은 600 ℃ 로 하고, 도금 부착량은 편면당 75 g/㎡, 즉 양면에서 150 g/㎡ 로 하였다.

(도금 피막의 스팽글의 평균 사이즈)

용융 Al-Zn 계 도금 강판의 각 샘플에 대해, 광학 현미경으로 도금 표면을 촬영하고, 사진 상에 임의로 10 ㎜ 의 직선을 10 개 그어, 그 직선을 횡단하는 스팽글의 수를 세고, 스팽글 1 개당의 길이 = 스팽글 사이즈를 계산한다. 계산 결과를 표 1-1 및 표 1-2 에 나타낸다.

(도금 피막의 비커스 경도)

용융 Al-Zn 계 도금 강판의 각 샘플에 대해, 도금 피막 단면을 연마한 후, 마이크로 비커스 경도계를 사용하여, 도금 피막의 상층측의 임의의 지점을 단면 방향으로부터 하중 5 g 으로 각 20 점씩 비커스 경도를 측정하였다. 측정한 20 점의 평균치를 도금 피막의 경도로서 산출하였다. 산출 결과를 표 1-1 및 표 1-2 에 나타낸다.

(내식성 평가)

(1) 평판부 내식성 평가

용융 Al-Zn 계 도금 강판의 각 샘플에 대해, JIS Z 2371-2000 에 준거한 염수 분무 시험을 실시하였다. 각 샘플의 붉은 녹이 발생할 때까지의 시간을 측정하고, 이하의 기준에 의해 평가하였다.

○ ： 붉은 녹 발생 시간 ≥ 4000 시간

× ： 붉은 녹 발생 시간 ＜ 4000 시간

(2) 굽힘 가공부 내식성 평가

용융 Al-Zn 계 도금 강판의 각 샘플에 대해, 동 판두께의 판을 내측에 4 장 사이에 두고 180°굽힘 가공 (4T 굽힘) 을 실시한 후, 굽힌 외측에 JIS Z 2371-2000 에 준거한 염수 분무 시험을 실시하였다. 각 샘플의 붉은 녹이 발생할 때까지의 시간을 측정하고, 이하의 기준에 의해 평가하였다.

○ ： 붉은 녹 발생 시간 ≥ 4000 시간

× ： 붉은 녹 발생 시간 ＜ 4000 시간

(외관 균일성 평가)

용융 Al-Zn 계 도금 강판의 각 샘플의 스팽글의 평균 사이즈를 이하의 기준에 의해 평가하였다.

○ ： 스팽글의 평균 사이즈 ≤ 0.5 ㎜

△ ： 스팽글의 평균 사이즈 ＞ 0.5 ㎜

[표 1-1]

[표 1-2]

표 1-1 및 표 1-2 로부터, 본 발명예의 각 샘플은, 비교예의 각 샘플에 비해 내식성이 우수하고, 또한 비커스 경도가 100 Hv 이하이며 연질인 것을 알 수 있다.

구체적으로는, 본 발명예의 각 샘플은, Ca 및 Mg 를 도금 피막에 포함하지 않는 샘플 1 ∼ 3 에 비해 내식성이 우수하다. 또, 본 발명예의 각 샘플은, 탑롤 통과 후의 강판의 유지 온도가 낮은 비교예의 샘플 7, 10, 13, 35, 38 및 41 에 비해 비커스 경도가 작고, 굽힘 가공부의 내식성이 우수하다. 또한, 본 발명예의 각 샘플 중, 도금 후의 급속 냉각을 실시하지 않은 샘플 4 및 32 는, 그 밖의 본 발명예 샘플에 비해 스팽글 사이즈가 큰 것을 알 수 있다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 양호한 평판부의 내식성을 가짐과 함께, 양호한 가공성을 가짐으로써 가공부의 내식성도 우수한 용융 Al-Zn 계 도금 강판이 얻어지고, 건재 분야를 중심으로 광범위한 분야에서 적용할 수 있다.

Claims

강판 표면에 도금 피막을 갖는 용융 Al-Zn 계 도금 강판으로서,
상기 도금 피막은 하지 강판과의 계면에 존재하는 계면 합금층과 그 합금층 위에 존재하는 상층으로 이루어지고, 그 상층은, 20 ∼ 95 질량％ 의 Al, Al 함유량의 10 ％ 이하의 Si, 그리고, Ca 및 Mg 중의 적어도 1 종을 함유하고, Ca 와 Mg 의 함유량이 합계 0.01 ∼ 10 질량％ 이고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고,
상기 도금 피막의 비커스 경도가 평균으로 50 ∼ 100 Hv 인 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 상층의, Ca 함유량이 0.01 ∼ 5 질량％, Mg 함유량이 0.01 ∼ 5 질량％ 인 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 상층은, 추가로 Mn, V, Cr, Mo, Ti, Sr, Ni, Co, Sb 및 B 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을, 합계로 0.01 ∼ 10 질량％ 함유하는 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도금 피막의 스팽글의 평균 사이즈가 0.5 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판.
연속식의 용융 도금 설비에 있어서, 20 ∼ 95 질량％ 의 Al, Al 함유량의 10 ％ 이하의 Si, 그리고, Ca 및 Mg 중의 적어도 1 종을 함유하고, Ca 와 Mg 의 함유량이 합계 0.01 ∼ 10 질량％ 이고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 도금욕 중에, 하지 강판을 침지시켜 용융 도금을 실시한 후, 도금 후의 강판을 250 ∼ 375 ℃ 의 온도에서 5 ∼ 60 초간 유지하는 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 용융 도금 후의 강판을, 상기 온도 유지에 앞서, 도금욕의 욕온 － 20 ℃ 로부터 도금욕의 욕온 － 80 ℃ 까지 5 초 이내에 냉각시키는 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 도금욕 중의 Ca 함유량이 0.01 ∼ 5 질량％, Mg 함유량이 0.01 ∼ 5 질량％ 인 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도금욕 중에, 추가로 Mn, V, Cr, Mo, Ti, Sr, Ni, Co, Sb 및 B 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을, 합계로 0.01 ∼ 10 질량％ 함유하는 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.
제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도금 강판의 냉각 시간을 3 초 이내로 하는 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.
제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 후의 도금 강판의 유지 온도가 300 ∼ 375 ℃ 인 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.
제 5 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 후의 도금 강판의 유지 시간이 5 ∼ 30 초인 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.
제 5 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도금 강판의 냉각 후, 상기 온도 유지에 앞서, 탑롤과 접촉하기 전의 상기 도금 강판을 375 ℃ 이하까지 다시 냉각시키는 것을 특징으로 하는 용융 Al-Zn 계 도금 강판의 제조 방법.