KR20150093227A - 용융 아연 도금 강판 - Google Patents
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Abstract
프레스 가공 후에 있어서의 도금 밀착성, 스폿 용접성, 프레스 가공 후의 도장 후 내식성이 우수하고, 또한 우수한 외관을 갖는 용융 아연 도금 강판을 제공한다.
질량％로, C: 0.05％ 이상 0.1％ 이하, Si: 0.10％ 이하, Mn: 0.30％ 이상 0.70％ 이하, P: 0.040％ 이하, S: 0.010％ 이하, N: 0.005％ 이하, Al: 0.10％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 이루어지는 강판과, 상기 강판의 표면의 적어도 일부에 형성된, Al을 질량％로 0.3％ 이상 0.6％ 이하 포함하는 용융 아연 도금층과, 상기 강판과 상기 용융 아연 도금층 간에 존재하는, 0.12gm－2 이상 0.22gm－2 이하의 Al을 포함하고, 또한 평균 입경 1㎛ 이하의 Fe2Al5를 포함하는 금속 간 화합물을 갖고, 항복 응력(YS)이 260㎫ 이상 350㎫ 이하인 용융 아연 도금 강판으로 한다.
질량％로, C: 0.05％ 이상 0.1％ 이하, Si: 0.10％ 이하, Mn: 0.30％ 이상 0.70％ 이하, P: 0.040％ 이하, S: 0.010％ 이하, N: 0.005％ 이하, Al: 0.10％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 이루어지는 강판과, 상기 강판의 표면의 적어도 일부에 형성된, Al을 질량％로 0.3％ 이상 0.6％ 이하 포함하는 용융 아연 도금층과, 상기 강판과 상기 용융 아연 도금층 간에 존재하는, 0.12gm－2 이상 0.22gm－2 이하의 Al을 포함하고, 또한 평균 입경 1㎛ 이하의 Fe2Al5를 포함하는 금속 간 화합물을 갖고, 항복 응력(YS)이 260㎫ 이상 350㎫ 이하인 용융 아연 도금 강판으로 한다.
Description
본 발명은, 자동차의 외판, 내판용으로 적합하게 사용 가능한 용융 아연 도금 강판에 관한 것이다.
최근, 자동차, 가전, 건재 등의 분야에 있어서 소재 강판에 방청성을 부여한 표면 처리 강판, 그 중에서도 방청성이 우수한 용융 아연 도금 강판이 사용되고 있다. 특히 구미의 자동차 메이커는 도금 두깨를 간단하게 늘릴 수 있는 용융 아연 도금 강판의 적용에 의해 방청 성능을 향상시키는 것을 생각하고 있다. 또한, 경제 성장이 현저한 동아시아 지역에 있어서 자동차용 강판의 큰 수요를 전망할 수 있는 상황이다.
또한, 양호한 가공성이 엄격하게 요구되는 자동차용 강판의 경우, 프레스 가공 후에 있어서의 도금 밀착성이나 프레스 가공 후의 도장 후 내식성이 양호하지 않으면, 제품의 내구성을 유지할 수 없다.
또한, 특히 강도(强度) 부재로서 사용되는 소위 고강도 강판에 대해서도, 엄격한 프레스 가공성이나 프레스 가공 후에 있어서의 가공부의 방청성이 요구되기 때문에, 상기 가공부의 도금 밀착성이 매우 중요해진다.
특허문헌 1에는, 도금층 중의 Al량, 도금/강판 계면의 Al량을 규정하는, 프레스 가공시의 슬라이딩성이 우수한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에서는, 프레스 가공 후에 있어서의 가공부의 도금 밀착성, 프레스 가공 후의 내식성 등의 제품의 내구성이 충분히 고려되어 있지 않다. 따라서, 이들 문제가 전혀 없다고까지는 할 수 없다.
이상과 같이, 종래, 프레스 가공 후의 도금 밀착성이나 프레스 가공 후의 도장 후 내식성을 양호하게 하여 내구성이 있는 강판은 존재하지 않는다.
또한, 용융 아연 도금 강판은, 자동차, 가전, 건재 등의 분야에 있어서 사용되는 점에서, 우수한 도장 후 외관, 스폿 용접성을 갖는 경우도 요구된다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 프레스 가공 후의 우수한 도금 밀착성, 우수한 스폿 용접성, 프레스 가공 후의 우수한 도장 후 내식성, 또한 우수한 도장 후 외관을 갖는 용융 아연 도금 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭했다. 종래 기술과 같이 단순히 용융 아연 도금 처리를 행하는 것이 아니라, 용융 아연 도금층의 구조를 제어하여, 금속 간 화합물을 강판과 용융 아연 도금층 간에 소정의 성상(性狀)으로 형성시키는 용융 아연 도금 처리를 행한다. 바람직하게는 용융 아연 도금층의 응고 조직과 표면의 텍스처를 제어하고, 강판 표면의 지철 표층부에 있어서의 내부 산화 상태를 제어하는 용융 아연 도금 처리를 행한다. 이러한 용융 아연 도금 처리에 의해, 프레스 가공 후의 우수한 도금 밀착성, 우수한 스폿 용접성, 프레스 가공 후에 있어서의 가공부가 우수한 도장 후 내식성, 또한 우수한 도장 후 외관을 갖는 용융 아연 도금 강판이 되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 보다 구체적으로는 본 발명은 이하의 것을 제공한다.
본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 질량％로, C: 0.05％ 이상 0.10％ 이하, Si: 0.10％ 이하, Mn: 0.30％ 이상 0.70％ 이하, P: 0.040％ 이하, S: 0.010％ 이하, N: 0.005％ 이하, Al: 0.10％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 이루어지는 강판과, 상기 강판의 표면의 적어도 일부에 형성된, Al을 질량％로 0.3％ 이상 0.6％ 이하 포함하는 용융 아연 도금층과, 상기 강판과 상기 용융 아연 도금층 간에 존재하는, 0.12g/㎡ 이상 0.22g/㎡ 이하의 Al을 포함하고, 또한 평균 입경 1㎛ 이하의 Fe2Al5를 포함하는 금속 간 화합물을 갖고, 항복 응력(YS)이 260㎫ 이상 350㎫ 이하이다.
본 발명의 용융 아연 도금 강판에 있어서는, 상기 용융 아연 도금층의 표면의 표면 거칠기 Ra가 0.8㎛ 이상 1.6㎛ 이하이고, 상기 용융 아연 도금층의 표면의 광택도(G값)가 550 이상 750 이하이고, 상기 용융 아연 도금층의 표면에 있어서의, Zn 결정의 (002)면의 결정 배향성과 Zn 결정의 (004)면의 결정 배향성과의 비(比)인 아연 기저면 배향률(Zn(002)/(004))이 0.60 이상 0.90 이하이고, 상기 강판의 표면에 있어서의, 상기 용융 아연 도금층과 접촉하는 지철 표층부의 내부 산화량이 0.05g/㎡ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 프레스 가공 후의 우수한 도금 밀착성, 우수한 스폿 용접성, 프레스 가공 후의 우수한 도장 후 내식성, 또한 우수한 도장 후 외관을 갖는다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되지 않는다.
본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 강판과, 강판의 표면의 적어도 일부에 형성된 용융 아연 도금층과, 강판과 용융 아연 도금층 간에 존재하는 금속 화합물을 갖는다.
＜강판＞
본 발명에서 이용하는 강판은, 질량％로, C: 0.05％ 이상 0.10％ 이하, Si: 0.10％ 이하, Mn: 0.30％ 이상 0.70％ 이하, P: 0.040％ 이하, S: 0.010％ 이하, N: 0.005％ 이하, Al: 0.10％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 이루어진다. 이하, 상기 성분 조성에 대해서 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 성분 조성에 있어서의 「％」 표시는, 특별히 언급하지 않는 한 「질량％」를 의미한다.
C: 0.05％ 이상 0.10％ 이하
C의 함유량이 증가하면 강판의 고강도화에 기여할 수 있다. 이 고강도화를 위해서는 C의 함유량은 0.05％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 다량의 C는 고용(固溶) C의 증대를 초래하여, 항복(降伏) 강도, 신장을 크게 상승시킴과 함께, 용접성도 크게 저하시킨다. 이 때문에 C의 함유량은 0.10％ 이하로 할 필요가 있다.
Si: 0.10％ 이하
Si를 다량으로 첨가하면, 어닐링시의 Si 산화물의 생성에 의해, 프레스 가공 후의 강판의 도금 밀착성이 저해되어 버린다. 따라서, Si의 함유량은 0.10％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직한 Si의 함유량은 0.03％ 이하이다.
Mn: 0.30∼0.70％
Mn은 고용 강화에 의해 고강도화에 기여한다. 또한, Mn은, C의 확산을 억제하고, 시멘타이트를 미세화함으로써 고용 C를 저감하여, 항복 강도, 신장을 작게 한다. 또한, Mn은, 유해한 강(鋼) 중의 S를 MnS로 하여 무해화하는 작용도 갖는다. 이러한 효과를 얻기 위해 Mn의 함유량은 0.30％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 다량의 Mn의 함유는, 경질화에 의한 연성의 저하를 초래할 뿐만 아니라, 어닐링시에 Mn 산화물의 생성을 일으켜, 프레스 가공 후의 강판의 도금 밀착성을 저해한다. 그 때문에, Mn의 함유량은 0.70％ 이하로 할 필요가 있다.
P: 0.040％ 이하
P는 고용 강화 원소로서 고강도화에 기여한다. 그러나, P는 연성이나 인성을 열화시킨다. 이 때문에, P의 함유량은 0.040％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직한 P의 함유량은 0.015％ 이하이다.
S: 0.010％ 이하
S의 함유량이 많으면, 용접부의 인성이 열화된다. 이 때문에 S의 함유량의 상한은 0.010％로 한다. 바람직한 S의 함유량은 0.007％ 이하이다.
N: 0.005％ 이하, Al: 0.10％ 이하
Al(sol.Al)과 N은, 통상의 강판이 함유하는 양이면 본 발명의 효과를 손상시키지 않는다. 또한, N은, Ti와 결합하여 TiN을 형성하거나, Al과 결합하여 AlN을 형성하거나 한다. 그래서, Al의 함유량을 0.10％ 이하, N의 함유량을 0.005％ 이하로 규정한다. 또한, Al의 함유량이 0.10％를 초과하면, 후술하는 금속 간 화합물의 형성을 저해한다. 또한, Al의 함유량이 0.10％를 초과하면, 핵발생이 억제되어 강판 조직 중의 하나 하나의 결정이 조대화(粗大化)함으로써 프레스 가공 후의 도금 밀착성이 열화된다. 또한, N의 함유량이 0.005％를 초과하는 질화물이 페라이트 립(粒) 내에 분산되어 가공 경화율이 저하된다. 바람직한 Al의 함유량은 0.04％ 이하이고, 바람직한 N의 함유량은 0.002％ 이하이다.
＜용융 아연 도금층＞
용융 아연 도금층이란, 통상의 용융 아연 도금 처리에 의해 형성되는 용융 아연 도금층이다. 또한, 용융 아연 도금층은, Al을 질량％로 0.3％ 이상 0.6％ 이하 포함한다. 본 발명에 있어서는, 용융 아연 도금층에 Zn, Al 이외의 성분을, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 포함해도 좋다. Al 이외의 성분으로서는 Fe, Mg, Cr 등을 들 수 있다.
Al의 함유량이 0.3％ 미만의 경우, 도금 욕(浴) 중의 Al 농도를 낮게 할 필요가 있다. 상기 Al 농도가 낮아지면 Fe의 용출(溶出)이 있기 때문에, 드로스(dross)가 석출되어 외관성이 악화되거나, 경질의 드로스가 용융 아연 도금층 중에 분산되거나 한다. 드로스가 용융 아연 도금층 중에 분산되면, 이것이 프레스 가공시에 금형과 접촉함으로써, 용융 아연 도금 강판의 프레스 가공성이 열화된다. Al의 함유량이 0.6％ 초과이면 용융 아연 도금층 표면에 Al의 산화 피막이 다량으로 형성되어, 용융 아연 도금 강판의 스폿 용접성이 열화된다.
용융 아연 도금층은, 용융 아연 도금층의 표면의 표면 거칠기 Ra가 0.8㎛ 이상 1.6㎛ 이하인 것이 바람직하다. 표면 거칠기 Ra가 0.8 미만이면 용융 아연 도금 강판의 프레스시에 기름이 용융 아연 도금층의 표면에 보존유지(保持)되지 않아 프레스 가공성이 열화되는 경우가 있다. 표면 거칠기 Ra가 1.6㎛ 초과이면 도장 후 선예성(鮮銳性)이나 프레스 가공 후의 도금 밀착성이 열화되어 우수한 외관을 도장 후의 용융 아연 도금 강판에 부여할 수 없는 경우가 있다. 또한, 상기 표면 거칠기 Ra는, 실시예에 기재된 방법으로 측정된 표면 거칠기 Ra를 의미한다.
용융 아연 도금층의 표면의 광택도(G값)가 550 이상 750 이하인 것이 바람직하다. 상기 광택도(G값)가 550 미만이면 도장 후 선예성이 열화되어 도장 후의 용융 아연 도금 강판에 우수한 외관을 부여할 수 없는 경우가 있다. 광택도(G값)가 750 초과이면 지나치게 평활하여, 용융 아연 도금 강판의 프레스시에 기름이 용융 아연 도금층의 표면에 보존유지되지 않아 성형성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 또한, 상기 광택도(G값)는 실시예에 기재된 바와 같이, 광택도계를 이용하여 측정된 광택도(G값)를 의미한다.
용융 아연 도금층의 표면에 있어서의, Zn 결정의 (002)면의 결정 배향성과 Zn 결정의 (004)면의 결정 배향성과의 비인 아연 기저면 배향률(Zn(002)/(004))이 0.60 이상 0.90 이하인 것이 바람직하다. 아연 기저면 배향률이 0.60 미만이면 아연 결정의 배향이 비교적 랜덤이며, 도금 직후에 아연이 응고될 때의 결정 사이즈가 세밀해지기 때문에, 용융 아연 도금층의 표면이 지나치게 평활하여 프레스시에 기름이 당해 표면에 보존유지되지 않아 프레스 가공성이 열화되는 경우가 있다. 아연 기저면 배향률이 0.90 초과이면 Zn 결정의 기저면의 배향이 지나치게 높아 결정립이 성장하기 쉽고, 결과적으로 덴드라이트 아암(dendrite arm)이 발달하기 때문에, 도장 후 선예성이 열화되어 도장 후의 용융 아연 도금 강판의 외관이 악화될 가능성이 있다. 또한, 아연 기저면 배향률이 0.90 초과이면, 내식성도 열화될 가능성이 있다. 여기에서 아연 기저면 배향률은 이하의 식으로 규정할 수 있다.
아연 기저면 배향률(Zn(002)/(004))은 {(002)면의 Zn 결정 배향성}/{(004)면의 Zn 결정 배향성}을 나타낸다. 또한, I(xyz)는 샘플의 (xyz)면에 있어서의 X선으로 측정한 Zn 강도, Istd(xyz)는 표준 샘플(순Zn 분말)의 (xyz)면에 있어서의 X선으로 측정한 Zn 강도, Σ는 전(全) 방위의 Zn 강도의 합계를 의미한다.
상기와 같이 하여 아연 기저면 배향률을 규정하면, Zn은 hcp 구조를 취하여 통상은 기저면에 배향되기 쉬워, 어느 정도 결정이 랜덤으로 배향되었는지를 알 수 있다. 이 응고 조직의 배향 정도는, 광택, 결정 사이즈, 표면에서의 조도(표면 거칠기)에 영향을 준다. 이 때문에, 아연 기저 배향률을 정확하게 제어하는 것은 용융 아연 도금 강판의 표면 성상뿐만 아니라 프레스 가공성을 제어할 때에 중요하다.
또한, 용융 아연 도금층은, 강판 표면의 적어도 일부에 형성되면 좋다. 용융 아연 도금층은, 강판을 도금욕에 침지하는 방법으로 강판 표면에 형성되기 때문에, 통상, 강판 표면의 전체에 용융 아연 도금층이 형성된다.
또한, 용융 아연 도금층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 용융 아연 도금층의 두께는, 용융 아연 도금 처리시의 도금 부착량을 제어함으로써 조정할 수 있다.
＜금속 간 화합물＞
금속 간 화합물은, 평균 입경 1㎛ 이하의 Fe2Al5를 포함하는 금속 간 화합물로 구성되며, 강판과 용융 아연 도금층 간에 존재한다. 또한, 금속 간 화합물은, 0.12g/㎡ 이상 0.22g/㎡ 이하의 Al을 포함한다. Fe2Al5를 포함하는 금속 간 화합물이 존재함으로써 FeZn 합금상(合金相)의 형성을 억제하여 양호한 도금 밀착성을 확보할 수 있다. 이 효과는 Fe2Al5를 포함하는 금속 간 화합물 이외의 금속 간 화합물의 경우, 경질이고 무른 경우가 많기 때문에 얻어지지 않는다. 또한, Fe2Al5를 포함하는 금속 간 화합물 이외의 금속 간 화합물에서는, 단단하고 무른 FeZn 금속 간 화합물이 생성되는 경우가 있으며, 이것이 생성된 경우 도금 밀착성이 열화된다. 또한, Fe2Al5의 함유량은 본 발명의 효과가 얻어지도록 적절히 조정하면 좋다. 또한, 금속 간 화합물이 존재하고 있는 것의 확인은, 용융 아연 도금층의 단면에 있어서의 강판과의 계면 부근을 투과 전자 현미경 중에서 전자선 회절에 의해 해석하여 검출하는 방법으로 행할 수 있다.
Fe2Al5의 평균 입경이 1㎛ 초과이면 경질의 금속 간 화합물이 과잉 성장하게 되어, 용융 아연 도금 강판의 내충격 특성이 열화된다. 이 때문에, 상기 평균 입경의 상한은 1㎛로 한다.
금속 간 화합물 중의 Al의 함유량이 0.12g/㎡ 미만이면, 도금의 용융 아연욕 중 Al 농도를 낮게 설정할 필요가 있으며, 상기 Al 농도를 낮게 설정하면 드로스가 석출되어 용융 아연 도금 강판의 외관성이나 프레스 가공성, 프레스 가공 후의 도금 밀착성, 용융 아연 도금 강판의 내식성이 열화된다. 금속 간 화합물 중의 Al의 함유량이 0.22g/㎡ 초과이면 도금욕 중의 Al 농도를 높게 설정할 필요가 있으며, 상기 Al 농도를 높게 설정하면 용융 아연 도금층 표면에 Al의 산화 피막이 다량으로 형성되어 스폿 용접성이 열화된다.
＜용융 아연 도금 강판의 물성 등＞
본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 프레스 가공 후의 도금 밀착성이 우수하고, 프레스 가공 후에 있어서의 가공부의 도장 후 내식성이 우수하다. 그리고, 본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 우수한 도장 후 외관을 갖는다. 이 때문에, 본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 백 도어나 후드 등의 매우 엄격한 가공 부위를 갖는 제품에도 적용 가능하다.
또한, 본 발명의 용융 아연 도금 강판은 항복 응력(YS)이 260㎫ 이상 350㎫ 이하이다. 항복 응력이 상기 범위에 있으면, 주로 내판(內板) 등의 엄격한 가공과 형상 동결성을 확보하지 않으면 안 되는 용도에도 용융 아연 도금 강판을 바람직하게 적용할 수 있다. 바람직한 항복 응력은 270㎫ 이상 310㎫ 이하이다.
또한, 더 한층의 양호한 도금 밀착성의 확보를 위해서는, 도금층 제거 후의 지철 표층부에 있어서의 내부 산화량이 편면당 0.05g/㎡ 이하인 것이 바람직하다. 내부 산화는, 강(鋼) 중에 첨가된 Si, Mn, Al, P 등의 이(易)산화성 원소가 열연(熱延) 공정이나 CGL에서의 어닐링 공정 등에서 산화됨으로써 발생한다. 내부 산화량을 억제하기 위해서는, 열연시의 권취 온도를 과잉으로 올리지 않거나, CGL에서의 어닐링 분위기 중의 노점(露点)을 과잉으로 올리지 않는 것이 필요하다. 내부 산화량이 많으면 프레스 가공 후의 가공부에 입계(粒界)가 취화(脆化)되어, 프레스 가공 후의 도금 밀착성이 열화되고, 또한 스폿 용접성도 열화되는 경우가 있다. 또한, 지철 표층부란, 용융 아연 도금층과 강판의 계면에서 강판의 두께 방향으로 50㎛까지의 범위를 가리킨다.
내부 산화량을 측정하기 위한, 도금층의 제거 방법은 특별히 묻지 않고, 산, 알칼리에 의한 제거 중 어느 것이라도 가능하다. 단 인히비터(지철 용해 억제제)의 병용(倂用) 등에 의해, 지철을 제거하지 않는 것과, 제거 후의 표면이 산화되지 않도록 주의한다. 일 예로서, 20질량％ NaOH－10질량％ 트리에탄올아민 수용액 195cc＋35질량％ H2O2 수용액 7cc로 실시 가능하다. 이외에도 인히비터를 함유하는 희(希)HCl 용액으로도 가능하다.
내부 산화량은 도금층 제거 후의 지철 표층부의 산소량을 측정함으로써 얻어진다. 지철 표층부의 내부 산화물량은, 예를 들면 「임펄스 로(爐) 용융-적외선급 수법」으로 측정한다. 단, 도금층 바로 아래의 내부 산화량을 정확하게 예측하려면, 모재 자체가 함유하는 산소량을 뺄 필요가 있다. 이 때문에, 동일하게 도금층을 제거한 시료의 표리의 표층부를 100㎛ 이상 기계 연마한 시료에 대한 강(鋼) 중 산소량을 별도 측정하고, 도금층 제거 후의 지철 표층부에서의 산화물량으로부터 상기 시료의 산소량을 뺌으로써, 표층부만의 산화 증량(增量)을 산출하여, 단위 면적당의 양으로 환산하여 값을 얻는다.
＜용융 아연 도금 강판의 제조 방법＞
이어서, 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다. 예를 들면, 이하의 방법으로 용융 아연 도금 강판을 제조 가능하다. 우선, 상기와 같은 성분 조성을 갖는 강을 연속 주조에 의해 슬래브(slab)로 하고, 당해 슬래브를 가열하여, 스케일 제거(descaling) 및 초벌 압연을 행한다. 이어서, 냉각한 후, 마무리 압연하고, 냉각하고, 권취하고, 이어서, 산세정(pickling), 냉간 압연을 행한다. 이어서, 연속식 용융 아연 도금 설비에 있어서, 강판의 어닐링 및 용융 아연 도금 처리를 행한다.
슬래브를 가열할 때의 가열 시간, 가열 온도, 초벌 압연의 조건, 냉각 조건, 마무리 압연의 조건, 권취의 조건 등은, 적절히 설정 가능하다. 단, 본 발명에 있어서 지철 표층부에서의 내부 산화량을 상기의 범위로 조정하기 위해서는, 마무리 압연(열간 압연)의 조건이나 권취 속도를 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 강판의 어닐링의 조건은, 용융 아연 도금 강판의 항복 응력에 영향을 준다. 본 발명에 있어서는, 항복 응력을 상기 범위로 설정하기 위해, 어닐링시의 가열 온도(어닐링 온도이며, 강판 최고 도달 온도를 의미함)를 760℃ 이상 840℃ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 어닐링 분위기의 조정도 적절히 행하면 좋다. 본 발명에 있어서는 노점을 －55℃ 이상 0℃ 이하로 조정하는 것이 바람직하다. 노점이 0℃를 초과하면 로체(爐體) 표면이 취화되기 쉽다는 이유에서 바람직하지 않고, 노점이 －55℃ 미만이 되면 기밀성을 확보하는 것이 기술적으로 곤란하다는 이유에서 바람직하지 않다.
또한, 어닐링 분위기 중의 수소 농도는 1vol％ 이상 50vol％ 이하인 것이 바람직하다. 수소 농도가 1vol％ 이상이면 강판 표면을 활성화한다는 이유에서 바람직하고, 수소 농도가 50vol％ 이상이면 경제적으로 불리하다는 이유에서 바람직하지 않다.
본 발명에 있어서는, 용융 아연 도금층의 Al 함유량을 제어하고, 강판과 용융 아연 도금층과의 사이에 금속 간 화합물을 존재시키기 위해, 용융 아연 도금 처리의 조건을 조정할 필요가 있다. 또한, 용융 아연 도금층의 표면 상태(표면 거칠기 Ra, 광택도(G값), 아연 기저면 배향률)를 소망하는 상태로 하기 위해서도, 용융 아연 도금 처리의 조건을 조정할 필요가 있다. 이하, 용융 아연 도금 처리의 조건에 대해서 설명한다.
어닐링 후의 강판이 도금욕에 침입할 때의 강판의 온도인 침입판온(浸入板溫)은, 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서 침입판온은, 도금욕의 온도(욕온(浴溫)) －20℃ 이상 욕온 ＋20℃ 이하인 것이 바람직하다. 침입판온이 상기 범위에 있으면, 욕온의 변화가 작아, 소망하는 용융 아연 도금 처리를 연속하여 행하기 쉽다. 용융 아연 도금층 중의 Al 함유량, 금속 간 화합물 중의 Al 함유량은, 욕온을 올림으로써, 저하되는 경향이 있다. 또한, 용융 아연 도금층의 표면의 광택도는 욕온을 올리면 상승하는 경향이 있다.
어닐링 후의 강판이 침입하는 도금욕의 조성은 Zn 이외에 Al을 포함하는 것이면 좋고, 필요에 따라서 다른 성분이 포함되어 있어도 좋다. 도금욕 중의 Al의 농도는 특별히 한정되지 않는다. 도금욕 중의 Al의 농도는, 0.16질량％ 이상 0.25 질량％ 이하인 것이 바람직하다. Al의 농도가 상기 범위에 있으면 FeAl 합금상이 형성되어, FeZn 합금상의 형성이 억제되기 때문에 바람직하다. 광택도는 도금욕 중의 Al 농도에 따라 조정 가능하다. 도금욕 중의 Al 농도가 낮아지면 계면에 FeAl이 아니라 FeZn 결정이 근소하게 형성되고, 그것이 Zn 응고핵 발생 사이트가 됨으로써 다수의 아연 결정이 생성되고, 아연 결정 배향이 랜덤화됨으로써 배향률이 저하되는 경향이 있다. 그 결과, Al 농도가 낮을수록, 덴드라이트 형상의 Zn 결정 성장이 억제되어, 표면의 요철이 저감하고 평활화되기 때문에, 광택도가 상승한다. 보다 바람직한 Al의 농도는 0.19질량％ 이상 0.22질량％ 이하이다. 또한, Al 농도는, 용융 아연 도금층 중의 Al 함유량, 금속 간 화합물 중의 Al 함유량에도 영향을 주기 때문에, 이들 함유량도 고려하여 Al 농도를 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 도금욕의 온도(욕온)는 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서, 욕온은 430℃ 이상 470℃ 이하가 바람직하다. 욕온이 430℃ 이상이면 아연욕이 응고되지 않고 안정적으로 용해된다는 이유에서 바람직하고, 욕온이 470℃ 이하이면 Fe 용출이 적고 드로스 결함(dross defect)이 저감한다는 이유에서 바람직하다. 보다 바람직한 욕온의 범위는 450℃ 이상 465℃ 이하이다.
강판을 도금욕으로 침지시킬 때의 침지 시간은 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서, 침지 시간은 0.1초 이상 5초 이하인 것이 바람직하다. 침지 시간이 상기 범위에 있음으로써, 강판의 표면에 소망하는 용융 아연 도금층을 형성하기 쉽다.
강판을 도금욕으로부터 인상한 직후에 가스 제트 와이핑(gas jet wiping) 등으로 도금 부착량을 조정한다. 본 발명에 있어서 도금 부착량은 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 도금 부착량은 20g/㎡ 이상 120g/㎡ 이하의 범위인 것이 바람직하다. 도금 부착량이 20g/㎡ 미만에서는 내식성의 확보가 곤란해지는 경우가 있다. 한편, 도금 부착량이 120g/㎡를 초과하면 내도금 박리성이 열화되는 경우가 있다.
상기와 같이 하여 도금 부착량을 조정 후, 조질(調質) 압연(SK 처리)을 행한다. SK 처리에 이용하는 롤의 종류는 특별히 한정되지 않고, Electro-Discharge Texture 롤(EDT 롤), Electron Beam Texture 롤(EBT 롤), 쇼트 덜(short dull) 롤, 토포 크롬 롤(topochrome roll) 등을 사용 가능하다.
SK 처리시의 압하율(SK 압하율(％))도 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서, SK 압하율은 0.7∼0.9％인 것이 바람직하다. SK 압하율이 상기 범위에 있으면, 표면 거칠기를 상기 바람직한 범위로 조정하기 쉽다. 또한, SK 압하율이 상기 범위 밖이면, 압연유를 보존유지하는 덜 그루브(dull groove)가 생기지 않고 성형성이 저하되는 경우가 있으며, 또한, 항복 강도도 저하되는 경우가 있다.
강판을 도금욕으로부터 인상한 후의 냉각 속도는, －5℃/초 이상 －30℃/초 이하인 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명의 용융 아연 도금 강판을 설명했지만, 이하에서는 본 발명의 용융 아연 도금 강판의 사용에 대해서 설명한다.
본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 프레스 가공 후의 도장 후 내식성이 우수하기 때문에, 용융 아연 도금층의 표면에 도막이 형성되는 용도로 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 엄격한 가공성이 요구되는 용도에 적용해도 도금 밀착성이 우수하고, 내식성이나 기계 특성도 대폭으로 저하되는 일은 없다. 엄격한 가공성이 요구되고 또한 도막이 형성되는 용도로서는, 자동차의 외판, 내판 등의 자동차용 강판을 들 수 있다. 도막의 형성 방법은 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서는, 용융 아연 도금층의 표면에 화성 처리(化成處理)를 행하여, 화성 피막을 형성한 후, 이 화성 피막 상에 도막을 형성하는 것이 바람직하다.
화성 처리액으로서는, 도포형, 반응형 모두 사용 가능하다. 또한, 화성 처리액에 포함되는 성분도 특별히 한정되지 않고, 크로메이트 처리액(chromate treatment solution)을 사용해도 좋고, 크롬 프리 화성 처리액(chrome-free treatment solution)을 사용해도 좋다. 또한, 화성 피막(chemical conversion coating film)은 단층이라도 좋고, 복층이라도 좋다.
도막을 형성하기 위한 도장 방법은 특별히 한정하지 않는다. 도장 방법으로서는 전착(電着) 도장, 롤코터(roll coater) 도장, 커텐 플로우(curtain flow) 도장, 스프레이 도장 등을 들 수 있다. 또한, 도료를 건조시키기 위해, 열풍 건조, 적외선 가열, 유도 과열 등의 수단을 이용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
표 1에 나타낸 바와 같은 강(鋼) 조성(組成)을 갖고, 표 2(표 2-1과 표 2-2로 이루어지는 표를 표 2로 함)에 나타내는 마무리 압연 온도, 권취 온도 650℃ 이하로 권취하여 제조한 열연 강판의 흑피(黑皮) 스케일을 산세정으로 제거한 후, 압하율 65％로 냉간 압연하고, 판두께는 0.8㎜, 1.8㎜로 했다. 그 후 표면을 CGL(연속식 용융 아연 도금 라인)의 입측(入側)에서 탈지(脫脂) 처리하여 표 2에 나타내는 조건으로 어닐링, 용융 아연 도금 처리를 행하여 용융 아연 도금 강판을 제조했다. 욕온, 욕 중 Al 농도는 적절히 변경했다. 롤은 EDT 가공 롤을 사용하여 적절히 압하율을 변경했다. 부착량은 편면당 55g/㎡로 했다. 또한, 도금욕으로부터 강판을 인상하고, 가스 제트 와이핑에 의해 도금 부착량을 조정한 후, 냉각 전에 표 2에 나타내는 조건으로 SK 처리를 행했다.
[표 1]
이상에 의해 얻어진 용융 아연 도금 강판에 대해서, 이하의 측정을 행했다.
금속 간 화합물 조성은 아연 도금층을 발연질산(發煙硝酸)으로 제거한 것의 표면을 X선 회절법으로 분류했다. 양에 대해서는 동일하게 하여 작성한 샘플 표면의 금속 간 화합물의 표면을 희염산으로 용해하고 ICP로 정량(定量)했다. 도금층 중의 Al량에 대해서도 동일하게 희염산으로 용해하고 ICP로 정량했다.
금속 간 화합물의 입경의 측정을 이하의 방법으로 행했다. 강판으로부터 시험편을 채취하고, 압연 방향으로 평행한 단면의 금속 조직을, 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 5000배로 관찰하여, 금속 간 화합물의 평균 입경을 측정했다. 결과를 표 2에 나타냈다.
내부 산화량의 측정은, 우선, 20질량％ NaOH－10질량％ 트리에탄올아민 수용액 195cc＋35질량％ H2O2 수용액 7cc로 용융 아연 도금층을 제거하고, 도금층 제거 후의 지철 표층부의 산소량을 임펄스로 용융-적외선급 수법으로 측정했다. 단, 도금층 바로 아래의 내부 산화량을 정확하게 예측하려면, 모재 자체가 함유하는 산소량을 뺄 필요가 있다. 이 때문에, 동일하게 도금층을 제거한 시료의 표리의 지철 표층부를 100㎛ 이상 기계 연마한 시료에 대한 강 중 산소량을 별도 측정하고, 도금층 제거 후의 지철 표층부에서의 산화물량으로부터 상기 시료의 산소량을 뺌으로써, 지철 표층부만의 산화 증량을 산출하고, 단위 면적당의 양으로 환산했다. 결과를 표 2에 나타냈다.
용융 아연 도금층의 표면 거칠기 Ra의 측정은 이하의 방법으로 행했다. JIS B 0601의 규정에 준거하고, 촉침식(觸針式) 표면 조도계를 이용하여, 산술 평균 거칠기 Ra를 측정했다. 측정 결과를 표 2에 나타냈다.
광택도(G값)의 측정은, 광택도계를 이용하여 행했다. 측정 결과를 표 2에 나타냈다.
X선 회절 장치를 이용하여, 용융 아연 도금층 표면의 Zn 결정의 (002)면의 결정 배향성과 Zn 결정의 (004)면의 결정 배향성을 측정하여, 아연 기저면 배향률(Zn(002)/(004))을 도출했다. 아연 기저면 배향률을 표 2에 나타냈다.
프레스 가공 후에 있어서의 가공부의 도금 밀착성은, 판두께 감소율 10％의 조건으로 원추대 장출(張出) 성형(프레스 성형에 상당하는 성형)한 부분에 대해서, 1843g에서 격심경(擊芯徑) 5/8inch의 펀치를 높이 1m로부터 낙하시키는 내충격성 시험을 실시하고, 셀로판 테이프 박리하는 방법으로 평가했다. 박리가 있는 것을 밀착 불량(×), 없는 것을 밀착 양호(○)로 했다. 평가 결과를 표 2에 나타냈다.
용융 아연 도금 강판으로부터, 압연 방향에 대하여 90° 방향으로 JIS5호 인장 시험편을 채취하고, JIS Z 2241의 규정에 준거하여 크로스 헤드 속도가 10㎜/min(일정)의 조건으로 인장 시험을 행했다. 항복 응력(YS(㎫))을 측정하여, YS가 260∼350㎫인 것을 양호로 했다.
스폿 용접성은, 스폿 용접 연속 타점에 의해 평가했다. 구체적으로는, 강판을 탈지 후, 선단 지름 6㎜의 DR6 전극을 이용하여, 가압력 250kgf, 초기 가압 시간 35cy/60㎐, 통전 시간 18cy/60㎐, 보존유지 시간 1cy/60㎐, 휴지 시간 16cy/60 ㎐, 용접 전류 10㎄에서 너겟 지름≥4√t의 용접 조건으로, 0.8㎜재(材)에 대해서 스폿 용접시의 연속 타점수의 조사를 행했다. 연속 타점수≥2000점을 양호, 2000 미만을 불량으로 했다. 결과를 표 2에 나타냈다.
이어서, 상기의 방법으로 얻어진 용융 아연 도금 강판에 대하여, 화성 처리, 전착 도장, 중간칠, 덧칠의 종합 도장을 실시하고, 육안으로 도장 후 외관성을 평가했다. 도금 불균일 등의 외관 불량이 없는 경우는 양호, 있는 경우에는 불량으로 평가했다. 평가 결과를 표 2에 나타냈다.
원추 장출 성형한 부분을 화성 처리, 전착 도장, 중간칠, 덧칠의 종합 도장을 실시하고, 도장 후 내식성을 다음의 방법으로 평가했다. JIS Z 2371(2000년)에 기초하는 염수 분무 시험을 10일간 행하고, 프레스 가공 후에 있어서의 가공부에 있어서의 팽창 유무를 평가했다. 팽창이 있는 것을 불량(×), 팽창이 없는 것을 양호(○)로 했다. 평가 결과를 표 2에 나타냈다.
[표 2-1]
[표 2-2]
표 2로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 외관, 스폿 용접성, 항복 응력이 양호하다. 또한, 본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 프레스 가공했음에도 불구하고, 도금 밀착성이 우수하고, 도장 후 내식성도 양호하다.
Claims (2)
- 질량％로, C: 0.05％ 이상 0.10％ 이하, Si: 0.10％ 이하, Mn: 0.30％ 이상 0.70％ 이하, P: 0.040％ 이하, S: 0.010％ 이하, N: 0.005％ 이하, Al: 0.10％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 이루어지는 강판과,
상기 강판의 표면의 적어도 일부에 형성된, Al을 질량％로 0.3％ 이상 0.6％ 이하 포함하는 용융 아연 도금층과,
상기 강판과 상기 용융 아연 도금층 간에 존재하는, 0.12g/㎡ 이상 0.22g/㎡ 이하의 Al을 포함하고, 또한 평균 입경 1㎛ 이하의 Fe2Al5를 포함하는 금속 간 화합물을 갖고,
항복 응력(YS)이 260㎫ 이상 350㎫ 이하인 용융 아연 도금 강판. - 제1항에 있어서,
상기 용융 아연 도금층의 표면의 표면 거칠기 Ra가 0.8㎛ 이상 1.6㎛ 이하이고,
상기 용융 아연 도금층의 표면의 광택도(G값)가 550 이상 750 이하이고,
상기 용융 아연 도금층의 표면에 있어서의, Zn 결정의 (002)면의 결정 배향성과 Zn 결정의 (004)면의 결정 배향성과의 비(比)인 아연 기저면 배향률(Zn(002)/(004))이 0.60 이상 0.90 이하이고,
상기 강판의 표면에 있어서의, 상기 용융 아연 도금층과 접촉하는 지철 표층부의 내부 산화량이 0.05g/㎡ 이하인 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판.
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