KR20150136109A

KR20150136109A - 아연 도금 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20150136109A
Application number: KR1020157030723A
Authority: KR
Inventors: 마사하루 오카; 노부히로 후지타; 마나부 다카하시; 리키 오카모토; 겐이치로오 마츠무라
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2013-05-01
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2015-12-04
Also published as: JPWO2014178358A1; CA2910439A1; PL2993247T3; WO2014178358A1; ES2705349T3; EP2993247B1; ZA201508995B; US20160075109A1; CA2910439C; CN109371320A; KR101772784B1; CN105164298A; MX2015015064A; JP6168144B2; TW201500561A; TWI519650B; RU2620842C1; EP2993247A4; BR112015027009A2; US10336037B2

Abstract

이 아연 도금 강판은, 강판과; 상기 강판의 표면에, 아연 도금층;을 구비하고, 상기 강판의 화학 조성이, 질량％로, C:0.100％ 초과, 0.500％ 이하, Si:0.0001％ 이상, 0.20％ 미만, Mn:0.20％ 초과, 3.00％ 이하, Al:3.0％ 이상, 10.0％ 이하, N:0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하, Ti:0.100％ 초과, 1.000％ 이하, P:0.00001％ 이상, 0.0200％ 이하, S:0.00001％ 이상, 0.0100％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하고, 상기 아연 도금층이, 화학 성분으로서, 질량％로, Fe:0.01％ 이상, 15％ 이하를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불순물을 포함하고, 비중이 5.5 이상, 7.5 미만이다.

Description

아연 도금 강판 및 그 제조 방법 {GALVANIZED STEEL SHEET AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}

본 발명은 자동차 부품 등에 사용되는, 아연 도금성 및 구멍 확장성이 우수한 고강도 저비중 아연 도금 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2013년 5월 1일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2013-96427호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

최근 들어, 환경 문제에의 대응을 위한 탄산 가스 배출 저감이나 연비 저감을 목적으로 자동차의 경량화가 요망되고 있다. 자동차의 경량화를 위해서는, 강재의 고강도화가 유효한 수단이다. 그러나, 부재에 필요한 강성의 관계로부터 판 두께의 하한이 제한되어 있는 경우에는, 강재를 고강도화해도 판 두께를 저감시킬 수 없어, 자동차의 경량화가 곤란하였다.

따라서, 본 발명자들의 일부는, 예를 들어 특허 문헌 1∼5에 있는 바와 같이, 강에 Al을 다량으로 첨가하여 비중을 작게 한, 고Al 함유 강판을 제안하였다. 이들은, 종래의 고Al 함유 강판에 있어서의, 압연 시에 균열이 발생하는 등의 제조성이 뒤떨어진다고 하는 문제 및 연성이 낮다고 하는 문제를 해결한 것이다. 또한, 본 발명자들은, 고Al 함유 강판의 연성, 열간 가공성 및 냉간 가공성을 높이기 위해, 예를 들어 특허 문헌 6에 있는 바와 같이, 주조 후의 응고 조직을 미세한 등축정 조직으로 하는 방법을 제안하였다. 또한, 본 발명자들은, 예를 들어 특허 문헌 7에 있는 바와 같이, 성분을 적정화함으로써 고Al 함유 강판의 인성을 개선하는 방법을 제안하였다.

일본 특허 공개 제2005-15909호 공보 일본 특허 공개 제2005-29889호 공보 일본 특허 공개 제2005-273004호 공보 일본 특허 공개 제2006-176843호 공보 일본 특허 공개 제2006-176844호 공보 일본 특허 공개 제2008-261023호 공보 일본 특허 공개 제2010-270377호 공보

최근에는, 연성, 가공성 및 인성이 우수한 고Al 함유 강판을 공업 규모로 생산하는 것이 가능하게 되고 있다. 그러나, 고Al 함유 강판은, 아연 도금성이 뒤떨어진다고 하는 문제가 있었다. 또한, 고Al 함유 강판은, 동일한 강도의 일반적인 자동차용 강판에 비해 구멍 확장성이 낮아, 그 용도에 제한이 있었다. 따라서, 아연 도금성 및 구멍 확장성의 개선은, 고Al 함유 강판의 자동차 부품에의 적용 범위를 확대하기 위해, 중요한 과제이다. 또한, 고Al 함유 강판은, 양호한 아크 용접성 등을 갖는다. 그러나, 고Al 함유 강판의 스폿 용접성은, 동일한 강도의 일반적인 자동차용 강판에 비해 낮기 때문에, 그 용도에 제한이 있었다. 또한, 아연 도금성이 뒤떨어진다고 함은, 강판에 비도금의 영역이 발생하거나, 도금의 밀착성이 저하되거나, 또는 이들 양쪽이 발생하는 것을 말한다.

본 발명은 이와 같은 실정을 감안하여, Al을 첨가한 저비중의 고Al 함유 강판의 아연 도금성 및 구멍 확장성을 개선하여, 아연 도금성 및 구멍 확장성이 우수한, 고강도 저비중 아연 도금 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 고Al 함유 강판의 아연 도금성 및 구멍 확장성을 높이기 위해, 본 발명자들이 상기 특허 문헌 7에서 제안한 연성, 가공성 및 인성이 우수한, 고강도 저비중 고Al 함유 강판의 화학 성분을 기초로, 용융 아연 도금의 조건의 검토를 행하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 필요에 따라 어닐링이나 메커니컬 디스케일링, 산세 등의 처리를 행한 열연 강판 또는 냉연 강판에, Ni 예비 도금을 행하고, 그 후에 적정한 조건으로 용융 아연 도금을 함으로써, 고Al 함유 강판의 아연 도금성 및 구멍 확장성을 개선할 수 있는 것을 발견하였다. 또한, 용융 아연 도금 후에, 적정한 조건으로 합금화 가열 처리를 행함으로써, 성형성, 도장 내식성, 용접성 등을 개선할 수 있다. 또한, 이하, 고Al 함유 강판을 간단히 강판이라고 하는 경우가 있다.

또한, 본 발명자들은, 고Al 함유 강판에 용융 아연 도금 처리와 필요에 따라 합금화 처리를 행한 아연 도금 강판의 스폿 용접성을 높이기 위해, 스폿 용접성을 저하시키는 원소에 대해 검토를 행하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 아연 도금 강판의 스폿 용접성이, 아연 도금 강판의 Mn 함유량의 영향을 크게 받는 것, 그리고, 아연 도금 강판의 Mn 함유량을 저감시킴으로써, 아연 도금 강판의 스폿 용접성을 대폭으로 개선할 수 있는 것을 발견하였다.

본 발명의 요지는, 이하와 같다.

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 아연 도금 강판은, 강판과; 상기 강판의 표면에 형성된, 아연 도금층;을 구비하고, 상기 강판이 화학 성분으로서, 질량％로, C:0.100％ 초과, 0.500％ 이하, Si:0.0001％ 이상, 0.20％ 미만, Mn:0.20％ 초과, 3.00％ 이하, Al:3.0％ 이상, 10.0％ 이하, N:0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하, Ti:0.100％ 초과, 1.000％ 이하, P:0.00001％ 이상, 0.0200％ 이하, S:0.00001％ 이상, 0.0100％ 이하를 함유하고, 질량％로, 상기 C 및 상기 Ti의 함유량의 합이, 0.200＜C＋Ti≤1.500을 만족하고, 상기 Al 및 상기 Si의 함유량의 곱이, Al×Si≤0.8을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하고, 상기 아연 도금층이, 화학 성분으로서, 질량％로, Fe:0.01％ 이상, 15％ 이하, Ni:0.05％ 이상, 1.0％ 이하, Al:0.15％ 이상, 2.0％ 이하를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불순물을 포함하고, 비중이 5.5 이상, 7.5 미만이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 아연 도금 강판에 있어서, 상기 아연 도금층이, 상기 화학 성분으로서, 질량％로, Fe:0.01％ 이상, 7％ 미만을 함유하는 용융 아연 도금층이어도 된다.

(3) 상기 (1)에 기재된 아연 도금 강판에 있어서, 상기 아연 도금층이, 상기 화학 성분으로서, 질량％로, Fe:7％ 이상, 15％ 이하를 함유하는 합금화 용융 아연 도금층이어도 된다.

(4) 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 아연 도금 강판은, 상기 강판이, 상기 화학 성분으로서, 질량％로, Nb:0.300％ 이하, V:0.50％ 이하, Cr:3.00％ 이하, Mo:3.00％ 이하, Ni:5.00％ 이하, Cu:3.00％ 이하, B:0.0100％ 이하, Ca:0.0100％ 이하, Mg:0.0100％ 이하, Zr:0.0500％ 이하, REM:0.0500％ 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소를 더 함유해도 된다.

(5) 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 아연 도금 강판은, 상기 강판의 Mn 함유량이, 질량％로, 0.20％ 초과, 0.50％ 이하이어도 된다.

(6) 본 발명의 다른 형태에 관한 아연 도금 강판의 제조 방법에서는, 화학 성분이, 질량％로, C:0.100％ 초과, 0.500％ 이하, Si:0.0001％ 이상, 0.20％ 미만, Mn:0.20％ 초과, 3.00％ 이하, Al:3.0％ 이상, 10.0％ 이하, N:0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하, Ti:0.100％ 초과, 1.000％ 이하, P:0.00001％ 이상, 0.0200％ 이하, S:0.00001％ 이상, 0.0100％ 이하를 함유하고, 질량％로, 상기 C 및 상기 Ti의 함유량의 합이, 0.200＜C＋Ti≤1.500을 만족하고, 상기 Al 및 Si의 함유량의 곱이, Al×Si≤0.8을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하는 강판에 대해, 편면당 Ni 도금 부착량을 0.2∼2g/㎡로 하는 Ni 예비 도금 처리를 행하고; 상기 Ni 예비 도금 처리를 행한 상기 강판에 대해, 20℃/초 이상의 승온 속도로, 430℃∼480℃의 온도까지 가열하는 가열 처리를 행하고; 욕 온도가 440℃∼470℃에서, Al:0.1％ 이상, 0.4％ 이하이고, 잔부가 Zn 및 불순물을 포함하는 아연 도금욕 중에, 상기 강판을 침지하여, 용융 아연 도금 처리를 더 행한다.

(7) 상기 (6)에 기재된 아연 도금 강판의 제조 방법에서는, 상기 용융 아연 도금 처리를 행한 후에, 470℃∼560℃의 가열 온도에서, 또한 10초∼40초의 가열 시간에서, 합금화 가열 처리를 더 행해도 된다.

상기 (1)∼(7)의 각 형태에 의하면, 제조성이 양호하고, 아연 도금성 및 구멍 확장성이 우수한 고강도 저비중 아연 도금 강판을 제공할 수 있다. 또한, 상기 (5)의 형태에 의하면, 아연 도금성 및 구멍 확장성뿐만 아니라, 아연 도금 강판 중의 Mn량을 제어함으로써 스폿 용접성도 우수한, 고강도 저비중 아연 도금 강판을 제공할 수 있어, 산업상의 공헌이 극히 현저하다.

도 1은 합금화 용융 아연 도금 강판 중의 Mn 함유량과 저항 스폿 용접 조인트의 십자 인장 강도(CTS)의 관계도이다.

본 발명자들은, 고Al 함유 강판에 용융 아연 도금 처리와 필요에 따라 합금화 용융 아연 도금 처리를 행한 아연 도금 강판의 아연 도금성 및 구멍 확장성을 높이기 위한 검토를 행하였다. 구체적으로는, 본 발명자들이 상기 특허 문헌 7에서 제안한 연성, 가공성 및 인성이 우수한 고강도 저비중 고Al 함유 강판의 화학 성분에 있어서, 합금 원소의 함유량을 바꾼 다양한 강을 제조하고, 제조한 강에 압연이나 어닐링 등을 실시하고, 실험실에서 열연 강판 및 냉연 강판을 제조하였다. 또한, 제조한 열연 강판 및 냉연 강판에 대해, Ni 예비 도금 처리의 유무 등을 포함하는 다양한 조건으로 용융 아연 도금을 행하고, 아연 도금성 및 용융 아연 도금 전후의 구멍 확장성에 대해 평가를 행하였다. 또한, 고Al 함유 강판에 용융 아연 도금 처리와 필요에 따라 합금화 용융 아연 도금 처리를 행한 본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판은, 고강도이고 또한 저비중의 아연 도금 강판이다.

고Al 함유 강판에 대해, 강판을 고온으로 가열한 후의 냉각 공정에 있어서 용융 아연 도금을 행하는, 통상의 용융 아연 도금 방법에서는, 도금층이 형성되지 않는 개소가 발생하거나(비도금), 도금 밀착성이 낮은 등 양호한 아연 도금성이 얻어지지 않는다. 그러나, 본 발명자들은, 필요에 따라 어닐링이나 메커니컬 디스케일링, 산세 등의 처리를 행한 열연 강판 또는 냉연 강판에, Ni 예비 도금을 행하고, 그 후, 강판을 재가열하여, 용융 아연 도금을 함으로써, 강판의 아연 도금성을 대폭으로 개선하는 것을 처음으로 알아내었다. 또한, 통상의 용융 아연 도금 방법에서는, 아연 도금 강판에 있어서, 양호한 구멍 확장성이 얻어지지 않는다. 그러나, 본 발명자들은, 열연 강판 또는 냉연 강판에, Ni 예비 도금을 행하고, 그 후, 강판을 20℃/초 이상의 승온 속도로 430℃∼480℃까지 가열한 후, 아연 도금욕 중에 강판을 침지시켜 용융 아연 도금을 행함으로써, 얻어진 아연 도금 강판의 구멍 확장성이 개선되는 것을 처음으로 알아내었다. 바람직하게는, 용융 아연 도금 후, 470℃∼570℃의 가열 온도에서, 또한 10초∼40초의 가열 시간에서, 합금화 가열 처리를 더 행함으로써 아연 도금 강판의 구멍 확장성이 대폭으로 개선되는 것을 처음으로 알아내었다.

또한, 본 발명자들은, 아연 도금 강판의 스폿 용접성을 높이기 위해, 검토를 행하였다. 구체적으로는, 본 발명자들이 상기 특허 문헌 7에서 제안한 연성, 가공성 및 인성이 우수한 고강도 저비중 고Al 함유 강판의 화학 성분에 있어서, 합금 원소의 함유량을 바꾼 다양한 강으로부터, 실험실에서 열연 강판 및 냉연 강판을 제조하고, 제조한 강판에 Ni 예비 도금을 행하고, 그 후, 아연 도금욕에 강판을 침지하여, 용융 아연 도금을 행하였다. 그리고, 얻어진 아연 도금 강판의 스폿 용접성을 평가하였다. 또한, 얻어진 아연 도금 강판의 인장 강도는 약 500㎫, 판 두께는, 도금 전의 강판이 열연 강판인 경우가 2.3㎜, 냉연 강판인 경우가 1.2㎜이다. 또한, 아연 도금 강판의 스폿 용접성은, JIS Z 3137에 준거한 인장 시험에 의해 얻어진, 저항 스폿 용접 조인트의 십자 인장 강도(Cross Tension Strength)에 의해 평가하였다. 또한, 스폿 용접은, 통상의 스폿 용접기를 사용하여, t를 아연 도금 강판의 판 두께로 한 때, 너깃 직경이 5×√t(㎜)로 되도록 용접 조건을 조정하여 행하였다. 도 1은, 열연 강판에 합금화 용융 아연 도금 처리를 행한 아연 도금 강판의 십자 인장 강도(CTS)에 미치는, 아연 도금 강판 중의 Mn 함유량의 영향을 정리한 것이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 질량％로, 아연 도금 강판 중의 Mn 함유량을 0.5％ 이하로 함으로써, CTS가 대폭으로 향상되는 것을 알 수 있었다. 냉연 강판에 아연 도금을 행한 경우에도, 열연 강판의 경우와 마찬가지로, 강판 중의 Mn 함유량을 0.5％ 이하로 함으로써, CTS가 대폭으로 향상되는 것을 알 수 있었다. 또한, CTS는 강판의 판 두께나 강판의 인장 강도에 의해 요구되는 값이 다르다. 예를 들어, 판 두께가 2.3㎜의 열연 강판인 경우에는, CTS는 8.0kN 이상이 바람직하고, 판 두께가 1.2㎜의 냉연 강판인 경우에는, CTS는 5.0kN 이상이 바람직하다.

이어서, 본 실시 형태에 있어서의, 아연 도금성 및 구멍 확장성이 우수한 아연 도금 강판의 모재로 되는 고Al 함유 강판의 화학 성분의 한정 이유에 대해 설명한다. 또한, ％는, 질량％를 의미한다.

C:0.100％ 초과, 0.500％ 이하

C는, 주조 시의 응고 조직을 미세한 등축정 조직으로 하기 위해 필수적인 원소이다. 그로 인해, C 함유량은 0.100％ 초과로 한다. 한편, C 함유량이 0.500％를 초과하면, 아연 도금 강판의 인성이나 아크 용접성이 열화된다. 따라서, C 함유량은, 0.100％ 초과, 0.500％ 이하로 한다.

Ti:0.100％ 초과, 1.000％ 이하

Ti은, 주조 시의 응고 조직을 미세한 등축정 조직으로 하기 위해 필수적인 원소이다. 그로 인해, Ti 함유량은 0.100％ 초과로 한다. 한편, Ti 함유량이 1.000％를 초과하면, 아연 도금 강판의 인성이 열화된다. 따라서, Ti 함유량은, 0.100％ 초과, 1.000％ 이하로 한다. 또한, Ni 예비 도금을 적합한 상태로 하기 위해서는, Ti 함유량을 0.300％ 이상으로 하는 편이 좋다. 그 이유는, Ti이, Ni 예비 도금 처리에 있어서, Ni의 확산을 억제하는 작용을 하기 때문이다. 그로 인해, Ti 함유량의 하한은, 0.300％가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.310％, 더욱 바람직하게는 0.320％이다.

0.200％＜C＋Ti≤1.500％

또한, 주조 시의 응고 조직을 미세한 등축정 조직으로 하기 위해, C 함유량과 Ti 함유량의 합, 즉, C＋Ti을, 0.200％ 초과, 1.500％ 이하로 한다. 또한, Ni 예비 도금을 적합한 상태로 하기 위해서는, C＋Ti은 0.300％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.400％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.500％ 이상이다. C＋Ti의 상한은, 바람직하게는 1.300％이며, 보다 바람직하게는 1.200％이며, 더욱 바람직하게는 1.000％이다.

Al:3.0％ 이상, 10.0％ 이하

Al은, 아연 도금 강판의 저비중화를 달성하기 위한 필수적인 원소이다. Al 함유량이 3.0％ 미만에서는, 저비중화의 효과가 불충분하여, 비중을 7.5 미만으로 할 수 없다. 한편, Al 함유량이 10.0％를 초과하면, 금속간 화합물의 석출이 현저해져 연성, 가공성 및 인성이 열화된다. 따라서, Al 함유량은, 3.0％ 이상, 10.0％ 이하로 한다. 보다 양호한 연성을 얻기 위해서는, Al 함유량의 상한을 6.0％로 하는 것이 바람직하다.

Si:0.0001％ 이상, 0.20％ 미만

Si는, 일반적으로 아연 도금 강판의 아연 도금성을 저하시킨다. 또한, 아연 도금 강판의 인성을 열화시키는 원소이며, 아연 도금 강판의 Si 함유량을 저감시킬 필요가 있다. 그로 인해, Si 함유량의 상한은 0.20％ 미만으로 한다. 한편, Si 함유량의 하한은, 현상의 정련 기술과 제조 비용을 고려하여, 0.0001％로 한다.

Al×Si≤0.8

또한, Al 함유량과 Si 함유량의 곱, 즉, Al×Si를, 0.8 이하로 함으로써, 극히 양호한 인성을 얻을 수 있다. Al×Si는, 가능한 한 낮게 하는 것이 바람직하고, 하한은 규정하지 않지만, 정련 기술과 제조 비용을 고려하여, 0.03으로 하는 것이 바람직하다.

Mn:0.20％ 초과, 3.00％ 이하

Mn은, MnS을 형성하여 고용S에 의한 입계 취화를 억제하기 위해 유효한 원소이다. 그러나, Mn 함유량이 0.20％ 이하에서는, 그 효과가 발현되지 않는다. 또한, Mn 함유량이 3.00％를 초과하면, 아연 도금 강판의 인성이 열화된다. 따라서, Mn 함유량은 0.20％ 초과, 3.00％ 이하로 한다.

또한, Mn 함유량이 0.50％ 초과하면, 아연 도금 강판의 스폿 용접성이 열화된다. 그로 인해, 아연 도금 강판의 스폿 용접성이 요구되는 경우에는, Mn 함유량의 상한은, 0.50％로 하는 것이 바람직하다.

P:0.00001％ 이상, 0.0200％ 이하

P은, 입계에 편석되어 입계 강도를 저하시키고, 아연 도금 강판의 인성을 열화시키는 불순물 원소이며, 아연 도금 강판 중의 P 함유량을 저감시키는 것이 바람직하다. 그로 인해, P 함유량의 상한을 0.0200％로 한다. 또한, P 함유량의 하한은, 현상의 정련 기술과 제조 비용을 고려하여, 0.00001％로 한다.

S:0.00001％ 이상, 0.0100％ 이하

S은, 아연 도금 강판의 열간 가공성 및 인성을 열화시키는 불순물 원소이며, 아연 도금 강판 중의 S 함유량을 저감시키는 것이 바람직하다. 그로 인해, S 함유량의 상한을 0.0100％로 한다. 또한, S 함유량의 하한은, 현상의 정련 기술과 제조 비용을 고려하여, 0.00001％로 한다.

N:0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하

N는, Ti과 질화물 및/또는 탄질화물, 즉, TiN 및 Ti(C, N)을 형성하여, 응고 조직을 미세한 등축정 조직으로 하기 위해 필수적인 원소이다. 이 효과는, N 함유량이 0.0030％ 미만에서는 발현되지 않는다. 또한, N 함유량이 0.0100％를 초과하면, 조대한 TiN의 생성에 의해 아연 도금 강판의 인성이 열화된다. 따라서, N 함유량은 0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하로 한다.

이상의 원소가, 본 실시 형태에 있어서의 아연 도금 강판의 모재로 되는 고Al 함유 강판의 기본 성분이며, 상기 원소 이외의 잔부는, Fe 및 불순물을 포함하는 화학 조성이, 본 실시 형태에 있어서의 아연 도금의 모재로 되는 고Al 함유 강판의 기본 조성이다. 그러나, 이 기본 성분 외에, 잔부의 Fe의 일부 대신에 본 실시 형태에 있어서의 아연 도금 강판의 모재로 되는 고Al 함유 강판에서는, 원하는 강도 레벨이나 그 외에 필요로 되는 특성에 따라, Nb, V, Cr, Ni, Mo, Cu, B, Ca, Mg, Zr, REM 중 1종 또는 2종 이상의 원소를 첨가해도 된다.

Nb:0.300％ 이하

Nb는, 미세한 탄질화물을 형성하는 원소이며, 결정립의 조대화의 억제에 유효하다. 아연 도금 강판의 인성을 높이기 위해서는, 0.005％ 이상의 Nb를 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, Nb를 과잉으로 첨가하면 석출물이 조대해져, 아연 도금 강판의 인성이 열화되는 경우가 있다. 따라서, Nb 함유량은, 0.300％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

V:0.50％ 이하

V은, Nb와 마찬가지로, 미세한 탄질화물을 형성하는 원소이다. 결정립의 조대화를 억제하고, 아연 도금 강판의 인성을 높이기 위해서는, 0.01％ 이상의 V을 첨가하는 것이 바람직하다. V 함유량이 0.50％를 초과하면, 아연 도금 강판의 인성이 열화되는 경우가 있다. 그로 인해, V 함유량의 상한은 0.50％가 바람직하다.

Cr:3.00％ 이하,

Mo:3.00％ 이하,

Ni:5.00％ 이하,

Cu:3.00％ 이하

Cr, Mo, Ni, Cu는, 아연 도금 강판의 연성 및 인성을 향상시키는 유효한 원소이다.

그러나, Cr 함유량, Mo 함유량, Cu 함유량은, 각각 3.00％를 초과하면, 아연 도금 강판이 강도의 상승에 의해, 인성을 저하시키는 경우가 있다. 또한, Ni 함유량은 5.00％를 초과하면, 아연 도금 강판이 강도의 상승에 의해, 인성을 저하시키는 경우가 있다. 따라서, Cr 함유량의 상한은 3.00％, Mo 함유량의 상한은 3.00％, Ni 함유량의 상한은 5.00％, Cu 함유량의 상한은 3.00％가 바람직하다. 또한, 아연 도금 강판의 연성 및 인성을 향상시키기 위해서는, Cr 함유량은 0.05％ 이상, Mo 함유량은 0.05％ 이상, Ni 함유량은 0.05％ 이상, Cu 함유량은 0.10％ 이상이 바람직하다.

B:0.0100％ 이하

B는 입계에 편석되고, P 및 S의 입계 편석을 억제하는 원소이다. 그러나, B 함유량이 0.0100％를 초과하면, 석출물을 발생시켜, 아연 도금 강판의 열간 가공성을 저하시키는 경우가 있다. 따라서, B 함유량을 0.0100％ 이하로 한다. 또한, 입계의 강화에 의해, 아연 도금 강판의 연성, 인성 및 열간 가공성을 향상시키기 위해서는, B 함유량은 0.0003％ 이상이 바람직하다.

Ca:0.0100％ 이하,

Mg:0.0100％ 이하,

Zr:0.0500％ 이하,

REM:0.0500％ 이하

Ca, Mg, Zr, REM은, 황화물의 형태를 제어하여, S에 기인하는 아연 도금 강판의 열간 가공성이나 인성의 열화를 억제하는 것에 유효한 원소이다. 그러나, 과잉으로 첨가해도 효과가 포화되기 때문에, Ca 함유량은 0.0100％ 이하, Mg 함유량은 0.0100％ 이하, Zr 함유량은 0.0500％ 이하, REM 함유량은 0.0500％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 아연 도금 강판의 인성을 향상시키기 위해서는, Ca 함유량은 0.0010％ 이상, Mg 함유량은 0.0005％ 이상, Zr 함유량은 0.0010％ 이상, REM 함유량은 0.0010％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판의 특성에 대해 설명한다.

아연 도금 강판의 비중은, 7.5 이상에서는, 자동차용 강판으로서 통상 사용되고 있는, 철의 비중 7.86과 동일 정도의 강판의 비중과 비교하여, 경량화 효과가 작다. 그로 인해, 아연 도금 강판의 비중을 7.5 미만으로 한다. 또한, 아연 도금 강판의 화학 성분의 범위에 의해, 아연 도금 강판의 비중은 5.5 이상으로 한다. 아연 도금 강판의 비중은, 성분 조성에 의해 결정되는 것이며, 경량화에 기여하는 Al 함유량을 증가시키는 것이 바람직하다.

아연 도금 강판의 인장 강도 및 구멍 확장성은, 자동차용 강판으로서 필요한 특성을 고려하면, 인장 강도 TS는 440㎫ 이상, 또한 구멍 확장률 λ는 80％ 이상인 것이 바람직하다. 또한, TS×λ는 30000㎫·％ 이상인 것이 바람직하다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판의 용융 아연 도금층 및 합금화 용융 아연 도금층에 대해 설명한다.

용융 아연 도금층 및 합금화 용융 아연 도금층은, Fe, Ni, Al 및 잔부가 Zn 및 불순물을 포함한다. 또한, 이하, ％는 질량％를 의미한다.

아연 도금 강판에 있어서, 내식성 외에, 보다 양호한 성형성 등이 요구되는 경우에는, 용융 아연 도금 처리 후에, 합금화 가열 처리를 행함으로써 성형성, 도장 내식성, 용접성 등의 특성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 용융 아연 도금욕에 침지하고, 용융 아연 도금 처리를 행한 후, 합금화 가열 처리를 실시함으로써, 합금화 용융 아연 도금층 중에 Fe이 확산되어, 합금화된 아연 도금층이 형성된다. 그로 인해, 본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판의 아연 도금층 중의 Fe량은 0.01％ 이상, 15％ 이하이다.

합금화 가열 처리를 행한, 합금화 용융 아연 도금층 중의 Fe량은, 7％ 이상, 15％ 이하로 한다. 합금화 용융 아연 도금층 중의 Fe량이 7％ 미만에서는, 아연 도금 강판의 플레이킹성(미끄럼 이동성)이 저하되고, 또한 합금화 용융 아연 도금층 중의 Fe량이, 15％를 초과하면 아연 도금 강판의 파우더링성이 저하되기 때문이다.

이 경우, 합금화 용융 아연 도금 강판은, 강판과; 상기 강판의 표면에 형성된, 합금화 용융 아연 도금층;을 구비하고, 상기 강판의 화학 조성이, 질량％로, C:0.100％ 초과, 0.500％ 이하, Si:0.0001％ 이상, 0.20％ 미만, Mn:0.20％ 초과, 3.00％ 이하, Al:3.0％ 이상, 10.0％ 이하, N:0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하, Ti:0.100％ 초과, 1.000％ 이하, P:0.00001％ 이상, 0.0200％ 이하, S:0.00001％ 이상, 0.0100％ 이하를 함유하고, 질량％로, 상기 C 및 상기 Ti의 함유량의 합이, 0.200＜C＋Ti≤1.500을 만족하고, 상기 Al 및 상기 Si의 함유량의 곱이, Al×Si≤0.8을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하고, 상기 합금화 용융 아연 도금층이, 질량％로, Fe:7％ 이상, 15％ 이하, Ni:0.05％ 이상, 1.0％ 이하, Al:0.15％ 이상, 2.0％ 이하를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불순물을 포함하고, 비중이 5.5 이상, 7.5 미만이다.

한편, 합금화 가열 처리를 행하지 않는 용융 아연 도금층 중의 Fe량은, 7％ 미만으로 한다. 용융 아연 도금층 중의 Fe량이 7％ 이상에서는, 아연 도금욕에의 침지 시간을 길게 취할 필요가 있는 등 생산성이 대폭으로 저하되기 때문이다. 합금화에 의해 얻어지는 아연 도금 강판의 성형성, 도장 내식성, 용접성 등의 향상 효과는 얻어지지 않지만, 용융 아연 도금층의 Fe량이 7％ 미만이어도, 용융 아연 도금층을 갖는 아연 도금 강판의 내식성은 양호하다.

이 경우, 용융 아연 도금 강판은, 강판과; 상기 강판의 표면에 형성된, 용융 아연 도금층;을 구비하고, 상기 강판의 화학 조성이, 질량％로, C:0.100％ 초과, 0.500％ 이하, Si:0.0001％ 이상, 0.20％ 미만, Mn:0.20％ 초과, 3.00％ 이하, Al:3.0％ 이상, 10.0％ 이하, N:0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하, Ti:0.100％ 초과, 1.000％ 이하, P:0.00001％ 이상, 0.0200％ 이하, S:0.00001％ 이상, 0.0100％ 이하를 함유하고, 질량％로, 상기 C 및 상기 Ti의 함유량의 합이, 0.200＜C＋Ti≤1.500을 만족하고, 상기 Al 및 상기 Si의 함유량의 곱이, Al×Si≤0.8을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하고, 상기 용융 아연 도금층이, 질량％로, Fe:0.01％ 이상, 7％ 미만, Ni:0.05％ 이상, 1.0％ 이하, Al:0.15％ 이상, 2.0％ 이하를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불순물을 포함하고, 비중이 5.5 이상, 7.5 미만이다.

용융 아연 도금층 중 또는 합금화 용융 아연 도금층 중의 Ni은, Ni 예비 도금 처리에 의해 얻어지는 Ni량이다. 용융 아연 도금층 중 또는 합금화 용융 아연 도금층 중의 Ni량은 0.05％ 이상, 1.0％ 이하로 한다. 용융 아연 도금층 중 또는 합금화 용융 아연 도금층 중의 Ni량이, 0.05％ 미만에서는, 아연 도금 강판의 내식성이 저하되고, 1.0％를 초과하면 아연 도금 강판의 파우더링성이 악화되기 때문이다.

용융 아연 도금층 중 또는 합금화 용융 아연 도금층 중의 Al량은, 0.15％ 이상, 2.0％ 이하로 한다. 용융 아연 도금층 중 또는 합금화 용융 아연 도금층 중의 Al량이, 0.15％ 미만에서는, 아연 도금 강판의 파우더링성이나 내식성이 저하되고, 2.0％를 초과하면 아연 도금 강판의 도장성이나 내식성이 악화되기 때문이다.

용융 아연 도금 처리에 사용하는 용융 아연 도금욕은, Al이 0.1％ 이상, 0.4％ 이하, 잔부가 Zn 및 불순물을 포함한다. 또한, 상술한 바와 같이, 아연 도금층에의 Ni원으로서는 Ni 예비 도금을 사용한다.

용융 아연 도금 처리에 의한 도금 부착량에 대해서는, 특별히 제약은 설정하지 않는다. 그러나, 아연 도금 강판의 내식성 관점에서, 편면당 도금 부착량은 5g/㎡ 이상인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판 상에 도장성 등을 개선하는 목적에서, 상층 도금을 실시하는 것이나, 각종 처리, 예를 들어 크로메이트 처리, 인산염 처리, 윤활성 향상 처리, 용접성 향상 처리 등을 실시해도, 본 실시 형태를 일탈하는 것은 아니다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 실시 형태에서는, 상술한 화학 성분을 포함하는 강을, 용강 과열도를 50℃ 이하로 하여 주조하고, 얻어진 강편을 열간 압연한다. 또한, 메커니컬 디스케일링이나 산세, 냉간 압연 및 어닐링을 실시해도 된다. 또한, 용강 과열도, 액상선 온도, 용강 온도 등 온도의 단위는 섭씨 온도이다.

상기 용강 과열도라 함은, 화학 성분의 조성으로부터 구해지는 액상선 온도로부터, 주조 시의 용강 온도를 감한 값, 즉, 용강 과열도＝용강 온도-액상선 온도이다.

용강 과열도가 50℃를 초과하면, 액상 중에서 정출된 TiN 또는 Ti(C, N)이 응집되고, 조대화되어 버린다. 그로 인해, 액상 중에서 정출된 TiN 또는 Ti(C, N)이 페라이트의 응고핵으로서 유효하게 기능하지 않고, 본 실시 형태에 관한 용강의 화학 성분이, 상술한 규정 범위 내이어도, 응고 조직은 조대한 주상정 조직으로 되어 버려 주조편에 균열이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 용강 과열도는 50℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 용강 과열도의 하한은 규정하지 않지만, 통상은, 10℃이다.

강편의 열간 압연 공정에 있어서의 가열 온도는, 1100℃ 미만이면 탄질화물이 충분히 고용되지 않고 필요한 강도나 연성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 따라서, 가열 온도의 하한은 1100℃로 하는 것이 바람직하다. 가열 온도의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 가열 온도가 1250℃를 초과하면 결정립의 입경이 커지고, 열간 가공성이 저하되는 경우가 있기 때문에, 상한을 1250℃로 하는 것이 바람직하다.

마무리 압연 온도는, 800℃ 미만이면 열간 가공성이 열화되고, 열간 압연 중에 균열이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 마무리 압연 온도의 하한은 800℃로 하는 것이 바람직하다. 마무리 압연 온도의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 1000℃를 초과하면 결정립의 입경이 커지고, 냉간 압연 시에 균열을 발생시키는 경우가 있기 때문에, 1000℃로 하는 것이 바람직하다.

권취 온도는, 600℃ 미만이면 페라이트의 회복 및 재결정이 불충분해지고, 강판의 가공성을 저하시키는 경우가 있다. 따라서, 권취 온도의 하한은 600℃로 하는 것이 바람직하다. 한편, 권취 온도가 750℃를 초과하면 재결정한 페라이트의 결정립이 조대화되고, 강판의 연성, 열간 가공성 및 냉간 가공성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, 권취 온도의 상한은 750℃로 하는 것이 바람직하다.

열간 압연 시에 생성된 스케일을 제거하기 위해, 예를 들어 텐션 레벨러를 사용하는 메커니컬 디스케일링 및/또는 산세를 행해도 된다.

열연 강판의 연성을 향상시키기 위해, 열간 압연 후, 어닐링해도 된다. 열연 강판의 어닐링 온도는, 석출물의 형태를 제어하고, 연성을 향상시키기 위해, 700℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 열연 강판의 어닐링 온도가 1100℃를 초과하면 결정립이 조대화되고, 입계 취화가 조장되는 경우가 있다. 따라서, 열연 강판의 어닐링 온도의 상한은 1100℃로 하는 것이 바람직하다.

열연 강판을 어닐링한 후에 스케일을 제거하기 위해, 메커니컬 디스케일링 및/또는 산세를 행해도 된다.

열연 강판에 냉간 압연 및 어닐링을 실시하고, 냉연 강판을 제조해도 된다. 이하에, 냉연 강판의 바람직한 제조 조건에 대해 설명한다.

냉간 압연의 냉연율은, 생산성의 관점에서 20％ 이상이 바람직하다. 또한, 냉간 압연 후의 어닐링 시에 있어서, 재결정을 촉진하기 위해서는, 냉연율을 50％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 냉연율이 95％를 초과하면 냉간 압연 시에 균열이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 냉연율은 95％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

냉간 압연 후의 어닐링 온도는, 재결정 및 회복을 충분히 진행시키기 위해, 600℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 냉간 압연 후의 어닐링 온도가 1100℃를 초과하면, 결정립이 조대화되고, 입계 취화가 조장되는 경우가 있다. 따라서, 냉연 강판의 어닐링 온도의 상한은 1100℃로 하는 것이 바람직하다.

냉연 강판의 어닐링 후의 냉각 속도는, 20℃/초 이상, 냉각 정지 온도는 450℃ 이하가 바람직하다. 이것은, 냉각 중의 입성장에 의한 결정립의 조대화나, 입계에 P 등의 불순물 원소가 편석되는 것에 기인하는 입계 취화를 방지하고, 연성을 향상시키기 위함이다. 냉각 속도의 상한은 규정하지 않지만, 500℃/초를 초과하는 것은 기술적으로 곤란하다. 또한, 냉각 정지 온도의 하한은 냉매의 온도에 의존하기 때문에, 냉각 정지 온도의 하한을 실온 미만으로 하는 것은 곤란하다.

냉간 압연 후의 어닐링 후에, 생성된 스케일을 제거하기 위해, 메커니컬 디스케일링 및/또는 산세를 행해도 된다. 또한, 냉간 압연 후의 어닐링 후에, 형상 교정 및 항복점 연신의 소실을 위해 조질 압연을 행해도 된다. 조질 압연에 있어서, 연신율이 0.2％ 미만에서는 그 효과가 충분하지 않고, 연신율이 2％를 초과하면 항복비가 대폭으로 증대함과 함께 연신이 열화된다. 따라서, 조질 압연에 있어서의 연신율을 0.2％ 이상, 2％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

용융 아연 도금 전에, 예를 들어 중간 처리로서, 상술한 방법에 의해 얻어진 열연 강판 또는 냉연 강판의 표면에, Ni 예비 도금 처리를 행할 필요가 있다. 그 강판의 표면에 Ni을 예비 도금함으로써, 표면이 활성화되어, 고Al 함유 강판이어도, 양호한 도금 습윤성이나 아연 도금성을 얻을 수 있다. 단, 고Al 함유 강판에 양호한 Ni 예비 도금 처리를 행하기 위해서는 Ti을 상술한 규정 범위로 할 필요가 있다.

Ni 예비 도금 처리의 방법은, 전기 도금, 침지 도금, 스프레이 도금 중 어느 것이어도 되고, 편면당 도금 부착량은 0.2∼2g/㎡이다. 본 실시 형태에 관한 아연 도금 강판의 모재로 되는 고Al 함유 강판에 대해, Ni 예비 도금 처리를 행하지 않는 경우에는, 양호한 도금 습윤성이나 아연 도금성이 얻어지지 않는다. 또한, 비도금이 발생하는 등 아연 도금 강판의 아연 도금성의 열화를 방지할 수 없다.

또한, Ni 예비 도금 처리를 행하기 전에, 어닐링이나 메커니컬 디스케일링 및/또는 산세 등의 처리를 행한 열연 강판 또는 냉연 강판의 표면을, 필요에 따라 0.1㎛ 이상 연삭하여, 제거해도 된다. 강판의 표면을 0.1㎛ 이상 연삭하여, 제거한 후에, Ni을 예비 도금함으로써, 용융 아연 도금 처리 후의 합금화 가열 처리 시에, 합금화가 더욱 촉진되고, 합금화 가열 처리 시의 가열 온도를 낮출 수 있다. 또한, 합금화가 촉진되는 메커니즘에 대해서는 명확하지 않지만, 연삭에 의해, 강판의 표면에 도입되는 변형의 영향에 의해, 표면이 활성화되는 것이 생각된다.

강판의 표면을 연삭하여 제거하는 방법으로서는, 브러시 연마, 샌드페이퍼 연마, 기계 연마 등의 방법을 사용하면 된다. 강판의 표면을 연삭하여 제거하는 양이 0.1㎛ 미만인 경우에는, 합금화 촉진 효과는 얻어지지 않는다. 보다 합금화 촉진 효과를 얻기 위해서는, 강판의 표면을 연삭하여 제거하는 양을, 0.5㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Ni 예비 도금 처리를 행한 후, 얻어진 도금 강판에 대해 20℃/초 이상의 가열 속도로, 430℃∼480℃까지 가열 처리를 행한다. 그 후의 용융 아연 도금 처리에 있어서, 욕 온도가 440℃∼470℃, Al:0.1∼0.4％, 잔부가 Zn 및 불순물을 포함하는 용융 아연 도금욕 중에 강판을 침지하여, 용융 아연 도금 처리를 행한다. 그 후, 필요에 따라, 470℃∼560℃의 가열 온도에서, 10초∼40초의 가열 시간에서, 합금화 가열 처리를 행해도 된다. 이 용융 아연 도금 처리에 수반되는 합금화 가열 처리에 의해, 아연 도금 강판의 구멍 확장성이 대폭으로 향상된다. 용융 아연 도금 처리에 있어서, 가열 속도가 20℃/초 미만에서는, Ni이 강판 중에 확산되기 때문에, 양호한 아연 도금성이 얻어지지 않게 된다. 또한, 용융 아연 도금 처리에 있어서, 가열 온도가 430℃ 미만 또는 480℃를 초과한 경우에는 도금 시에 비도금을 발생시키기 쉬워진다. 또한, 합금화 가열 처리에 있어서, 가열 온도가 470℃ 미만에서는 합금화가 불충분하고, 560℃를 초과하면 탄화물의 조대화에 의해 아연 도금 강판의 구멍 확장성이 열화되는 경우가 있다. 또한, 합금화 시간에 대해서는, 합금화 온도와의 밸런스로 결정되지만, 10초∼40초의 범위가 적당하다. 가열 시간이, 10초 미만에서는 합금화가 진행되기 어렵고, 40초를 초과하면 탄화물이 조대화하여 구멍 확장성이 열화되는 경우가 있다. 또한, 합금화 가열 처리를 행하지 않는 경우에도, 아연 도금 강판의 구멍 확장성 향상 효과는 얻어지지만, 합금화 가열 처리를 행한 편이, 보다 큰 향상 효과를 얻을 수 있다. 합금화 가열 처리에 의해, 구멍 확장성이 향상되는 이유에 대해서는 명확하지 않지만, 상기 가열 온도에서의 단시간의 가열 처리에 의해, 탄화물로서 고정되어 있는 탄소의 일부가 적절하게 고용되어, 결정립계에 확산됨으로써 입계 강도가 향상되기 때문이라고 생각된다.

용융 아연 도금 처리 및 합금화 가열 처리의 이후는 최종적인 형상 교정 및 항복점 연신의 소실을 위해 조질 압연을 행하는 것이 바람직하다. 이 조질 압연에 있어서, 연신율이 0.2％ 미만에서는 그 효과가 충분하지 않고, 연신율이 1％를 초과하면 항복비가 대폭으로 증대함과 함께 연신이 열화된다. 따라서, 연신율을 0.2∼1％로 하는 것이 바람직하다.

이어서, 아연 도금층 중의 화학 성분(아연 도금층 조성)의 분석 방법에 대해 설명한다. 아연 도금층 조성은, 아연 도금층을 염산 용해하여 아연 도금층 중의 각 성분의 질량％를 구하였다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예를 들면서, 본 발명의 기술적 내용에 대해, 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을, 용강 과열도 40℃에서 주조하고, 표 2a에 나타내는 조건으로 열간 압연하였다. 그 후, 표 2a에 나타내는 조건으로, 열연 강판의 표면을 연삭한 후, Ni 예비 도금 처리를 행하였다. 또한, 표 2a에 나타내는 조건으로 용융 아연 도금 처리와 일부에는 합금화 가열 처리를 행하였다. 또한, 용융 아연 도금 처리 후에, 합금화 가열 처리를 행하지 않는 경우에는, 욕 온이 460℃이고, 성분 조성이, 질량％로, Al:0.2％∼0.4％, 잔부 Zn 및 불순물을 포함하는 아연 도금욕을 사용하였다. 또한, 합금화 가열 처리를 행하는 경우에는, 욕온이 460℃이고, 성분 조성이, 질량％로, Al:0.1％∼0.3％, 잔부 Zn 및 불순물을 포함하는 아연 도금욕을 사용하였다. 또한, 도금 처리를 행하기 전의 열연 강판의 판 두께는 2.3㎜로 하였다.

얻어진 용융 아연 도금 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판의 비중, 인장 강도, 구멍 확장성, 스폿 용접성, 비도금의 유무로 나타내는 도금 외관, 도금층 조성, 도금 밀착성을 평가하였다. 또한, 비교를 위해 도금 처리를 행하기 전의 열연 강판 구멍 확장성에 대해서도 평가하였다.

아연 도금 강판의 비중의 측정은 피크노미터를 사용하여 행하였다. 기계적 특성 중 아연 도금 강판의 인장 강도는, JIS Z 2241에 준거하여, 강판의 압연 방향에 수직한 방향을 길이 방향으로 하는 5호 시험편을 제작하고, JIS Z 2241에 준거하여 인장 시험을 행하고, 인장 강도(TS)를 측정하여 평가하였다. 아연 도금 강판의 구멍 확장성은, 일본 철강 연맹 규격 JFS T 1001에 준거하여 구멍 확장 시험을 행하고, 구멍 확장률(λ)을 측정하여 평가하였다. 아연 도금 강판의 가공성의 지표로서, TS×λ를 구하고, TS×λ는 30000㎫·％ 이상을 합격으로 하였다.

아연 도금 강판의 스폿 용접성은 JIS Z 3137에 준거하여, 저항 스폿 용접 조인트의 십자 인장 강도(CTS)에 의해 평가하였다. 스폿 용접은 통상의 스폿 용접기를 사용하여, 판 두께를 t(㎜)로 하여 너깃 직경이 5×√t(㎜)로 되도록 용접 조건을 조정하여 행하였다.

아연 도금 강판의 도금 외관은, 육안 관찰에 의해 비도금의 유무로 판정하였다. 아연 도금층 조성은, 아연 도금층을 염산 용해하여 아연 도금층 중의 각 성분의 질량％를 구하였다. 아연 도금층 중의 Fe량에 대해서는, 합금화 가열 처리를 행한 합금화 용융 아연 도금 강판에서는, 질량％로, 7％ 이상, 15％ 이하인 경우에, 합금화가 잘 진행된 것을 나타내고 있다. 한편, 합금화 가열 처리를 행하지 않는 용융 아연 도금 강판에서는, 아연 도금층 중의 Fe량은 7％ 미만이었다. 아연 도금층 중의 Ni량에 대해서는, 질량％로, 0.05％ 이상, 1.0％ 이하이면 합격으로 하였다. 아연 도금층 중의 Al량에 대해서는, 질량％로, 0.15％ 이상, 2.0％ 이하이면 합격으로 하였다.

아연 도금성은, 25㎜ 컵 드로잉 시험을 행하고, 테이프 테스트에 의한 흑색화도를 측정하고, 흑색화도 30％ 미만을 합격으로 하였다.

표 2a 및 표 2b에 아연 도금 강판의 비중, 인장 강도 TS, 구멍 확장률 λ, TS×λ, CTS, 비도금의 유무로 나타내는 도금 외관, 아연 도금층 조성, 도금 밀착성의 평가 결과를 나타낸다. 아연 도금 강판의 판 두께와 인장 강도 레벨을 감안하여, CTS는 8.0kN 이상을 합격으로 하였다. 평가 항목에 있어서, 불합격의 경우에는, 밑줄을 그었다.

열연 No.1∼10 및 16∼25는 본 발명예이며, 모든 특성이 합격으로 되고, 목표로 하는 특성의 아연 도금 강판이 얻어졌다. 또한, 용융 아연 도금 강판의 구멍 확장률은, 도금을 행하기 전의 열연 강판의 구멍 확장률보다 향상되어 있고, 합금화 용융 아연 도금 강판의 구멍 확장률은 더욱 향상되어 있었다.

한편, 화학 성분이 본 발명의 범위 외이며, 제조 조건이 바람직한 범위로부터 벗어나는 열연 No.11∼15 및 26∼30은, 어느 하나의 특성이 불합격으로 되어 있었다.

[표 1]

[표 2a]

[표 2b]

(실시예 2)

표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을, 용강 과열도 40℃에서 주조하고, 표 2a에 나타내는 조건으로 열간 압연한 열연 강판에 대해, 표 3a에 나타내는 조건으로 냉간 압연 및 어닐링을 행하였다. 그 후, 얻어진 냉연 강판의 표면을 연삭하고, 표 3a에 나타내는 조건으로 Ni 예비 도금 처리를 행하였다. 또한, 표 3a에 나타내는 조건으로, 용융 아연 도금 처리와 일부에는 합금화 가열 처리를 행하였다. 또한, 용융 아연 도금 처리에 있어서, 실시예 1과 동일한 아연 도금욕을 사용하였다. 또한, 도금을 행하는 냉연 강판의 판 두께는 1.2㎜로 하였다.

얻어진 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판에 대해서도, 실시예 1과 마찬가지로, 비중, 인장 강도, 구멍 확장성, 스폿 용접성, 비도금의 유무로 나타내는 도금 외관, 아연 도금층 조성, 도금 밀착성을 평가하였다. 또한, 비교를 위해, 도금 처리를 행하기 전의 냉연 강판의 구멍 확장성에 대해서도 평가하였다.

표 3a 및 표 3b에 아연 도금 강판의 비중, 인장 강도, 구멍 확장률, TS×λ, CTS, 비도금의 유무로 나타내는 도금 외관, 아연 도금층 조성, 도금 밀착성의 평가 결과를 나타낸다. 아연 도금 강판의 판 두께와 인장 강도 레벨을 감안하여, CTS는 5kN 이상을 합격으로 하였다. 평가 항목에 있어서, 불합격의 경우에는, 밑줄을 그었다.

냉연 No.1∼10 및 16∼25는 본 발명예이며, 모든 특성이 합격으로 되고, 목표로 하는 특성의 아연 도금 강판이 얻어졌다. 또한, 용융 아연 도금 강판의 구멍 확장률은, 도금 전의 냉연 강판의 구멍 확장률보다 향상되어 있고, 합금화 용융 아연 도금 강판의 구멍 확장률은 더욱 향상되어 있었다.

한편, 화학 성분이 본 발명의 범위 외이며, 제조 조건이 바람직한 범위로부터 벗어나는 냉연 No.11∼15 및 26∼30은, 어느 하나의 특성이 불합격으로 되어 있었다.

[표 3a]

[표 3b]

(실시예 3)

표 4에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을, 용강 과열도 40℃에서 주조하고, 표 5a에 나타내는 조건으로 열간 압연하였다. 그 후, 얻어진 열연 강판의 표면을 연삭하고, 표 5a에 나타내는 조건으로 Ni 예비 도금 처리를 행하였다. 또한, 표 5a에 나타내는 조건으로 용융 아연 도금 처리와 일부에는 합금화 가열 처리를 행하였다. 또한, 용융 아연 도금 처리에 있어서, 실시예 1과 동일한 아연 도금욕을 사용하였다. 또한, 도금 처리를 행하기 전의 열연 강판의 판 두께는 2.3㎜로 하였다.

얻어진 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판에 대해, 실시예 1과 마찬가지로, 비중, 인장 강도, 구멍 확장성, 스폿 용접성, 비도금의 유무로 나타내는 도금 외관, 아연 도금층 조성, 도금 밀착성을 평가하였다. 또한, 비교를 위해 도금 처리를 행하기 전의 열연 강판의 구멍 확장성에 대해서도 평가하였다.

표 5a 및 표 5b에 아연 도금 강판의 비중, 인장 강도, 구멍 확장률, TS×λ, CTS, 비도금의 유무로 나타내는 도금 외관, 아연 도금층 조성, 도금 밀착성의 평가 결과를 나타낸다. 아연 도금 강판의 판 두께와 인장 강도 레벨을 감안하여, CTS는 10kN 이상을 합격으로 하였다. 평가 항목에 있어서, 불합격의 경우에는, 밑줄을 그었다.

열연 No.31∼40 및 41∼50은 본 발명예이며, 모든 특성이 합격으로 되고, 목표로 하는 특성의 도금 강판이 얻어졌다. 또한, CTS는 모두 13kN 이상으로 되어 있고, 아연 도금 강판 중의 Mn 함유량이 0.5％ 초과인 실시예 1의 열연 No.1∼10 및 16∼25에 비해, 아연 도금 강판의 스폿 용접성이 대폭으로 개선되어 있었다.

[표 4]

[표 5a]

[표 5b]

(실시예 4)

표 4에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을, 용강 과열도 40℃에서 주조하고, 표 5a에 나타내는 조건으로 열간 압연한 열연 강판에 대해, 표 6a에 나타내는 조건으로 냉간 압연 및 어닐링을 행하였다. 그 후, 얻어진 냉연 강판의 표면을 연삭하고, 표 6a에 나타내는 조건으로 Ni 예비 도금 처리를 행하였다. 또한, 표 6a에 나타내는 조건으로 용융 아연 도금 처리와 일부에는 합금화 가열 처리를 행하였다. 또한, 용융 아연 도금 처리에 있어서, 실시예 1과 동일한 아연 도금욕을 사용하였다. 또한, 도금 처리를 행하기 전의 냉연 강판의 판 두께는 1.2㎜로 하였다.

얻어진 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판에 대해, 실시예 2와 마찬가지로, 비중, 인장 강도, 구멍 확장성, 스폿 용접성, 비도금의 유무로 나타내는 도금 외관, 아연 도금층 조성, 도금 밀착성을 평가하였다. 또한, 비교를 위해, 도금 처리를 행하기 전의 냉연 강판의 구멍 확장성에 대해서도 평가하였다.

표 6a 및 표 6b에 아연 도금 강판의 비중, 인장 강도, 구멍 확장률, TS×λ, CTS, 비도금의 유무로 나타내는 도금 외관, 아연 도금층 조성, 도금 밀착성의 평가 결과를 나타낸다. 아연 도금 강판의 판 두께와 인장 강도 레벨을 감안하여, CTS는 5.0kN 이상을 합격으로 하였다. 평가 항목에 대해, 불합격의 경우에는, 밑줄을 그었다.

냉연 No.31∼40 및 41∼50은 본 발명예이며, 모든 특성이 합격으로 되고, 목표로 하는 특성의 아연 도금 강판이 얻어졌다. 또한, CTS는 모두 7kN 이상으로 되어 있고, 아연 도금 강판 중의 Mn 함유량이 0.5％ 초과인 실시예 2의 냉연 No.1∼10 및 16∼25에 비해, 아연 도금 강판의 스폿 용접성이 대폭으로 개선되어 있었다.

[표 6a]

[표 6b]

본 발명에 따르면, 제조성이 양호하고, 아연 도금성 및 구멍 확장성이 우수한 고강도 저비중 아연 도금 강판을 얻을 수 있어, 산업상의 공헌이 극히 현저하다.

Claims

강판과;
상기 강판의 표면에 형성된, 아연 도금층을 구비하고,
상기 강판이 화학 성분으로서, 질량％로,
C:0.100％ 초과, 0.500％ 이하,
Si:0.0001％ 이상, 0.20％ 미만,
Mn:0.20％ 초과, 3.00％ 이하,
Al:3.0％ 이상, 10.0％ 이하,
N:0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하,
Ti:0.100％ 초과, 1.000％ 이하,
P:0.00001％ 이상, 0.0200％ 이하,
S:0.00001％ 이상, 0.0100％ 이하
를 함유하고, 질량％로, 상기 C 및 상기 Ti의 함유량의 합이,
0.200＜C＋Ti≤1.500
을 만족하고, 상기 Al 및 상기 Si의 함유량의 곱이,
Al×Si≤0.8
을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하고,
상기 아연 도금층이, 화학 성분으로서, 질량％로,
Fe:0.01％ 이상, 15％ 이하,
Ni:0.05％ 이상, 1.0％ 이하,
Al:0.15％ 이상, 2.0％ 이하
를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불순물을 포함하고,
비중이 5.5 이상, 7.5 미만인 것을 특징으로 하는, 아연 도금 강판.
제1항에 있어서,
상기 아연 도금층이, 상기 화학 성분으로서, 질량％로, Fe:0.01％ 이상, 7％ 미만을 함유하는 용융 아연 도금층인 것을 특징으로 하는, 아연 도금 강판.
제1항에 있어서,
상기 아연 도금층이, 상기 화학 성분으로서, 질량％로, Fe:7％ 이상, 15％ 이하를 함유하는 합금화 용융 아연 도금층인 것을 특징으로 하는, 아연 도금 강판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강판이, 상기 화학 성분으로서, 질량％로,
Nb:0.300％ 이하,
V:0.50％ 이하,
Cr:3.00％ 이하,
Mo:3.00％ 이하,
Ni:5.00％ 이하,
Cu:3.00％ 이하,
B:0.0100％ 이하,
Ca:0.0100％ 이하,
Mg:0.0100％ 이하,
Zr:0.0500％ 이하,
REM:0.0500％ 이하
로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 아연 도금 강판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강판의 Mn 함유량이, 질량％로, 0.20％ 초과, 0.50％ 이하인 것을 특징으로 하는, 아연 도금 강판.
화학 성분이, 질량％로,
C:0.100％ 초과, 0.500％ 이하,
Si:0.0001％ 이상, 0.20％ 미만,
Mn:0.20％ 초과, 3.00％ 이하,
Al:3.0％ 이상, 10.0％ 이하,
N:0.0030％ 이상, 0.0100％ 이하,
Ti:0.100％ 초과, 1.000％ 이하,
P:0.00001％ 이상, 0.0200％ 이하,
S:0.00001％ 이상, 0.0100％ 이하
를 함유하고, 질량％로, 상기 C 및 상기 Ti의 함유량의 합이,
0.200＜C＋Ti≤1.500
을 만족하고, 상기 Al 및 Si의 함유량의 곱이,
Al×Si≤0.8
을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하는 강판에 대해,
편면당 Ni 도금 부착량을 0.2∼2g/㎡로 하는 Ni 예비 도금 처리를 행하고;
상기 Ni 예비 도금 처리를 행한 상기 강판에 대해, 20℃/초 이상의 승온 속도로, 430℃∼480℃의 온도까지 가열하는 가열 처리를 행하고;
욕 온도가 440℃∼470℃에서, Al:0.1％ 이상, 0.4％ 이하이고, 잔부가 Zn 및 불순물을 포함하는 아연 도금욕 중에, 상기 강판을 침지하여, 용융 아연 도금 처리를 더 행하는 것을 특징으로 하는, 아연 도금 강판의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 용융 아연 도금 처리를 행한 후에, 470℃∼560℃의 가열 온도에서, 또한 10초∼40초의 가열 시간에서, 합금화 가열 처리를 더 행하는 것을 특징으로 하는, 아연 도금 강판의 제조 방법.