KR20190078415A - 열간 프레스 성형용 도금강판과 이를 이용한 열간 프레스 성형품 및 이들의 제조방법 - Google Patents

열간 프레스 성형용 도금강판과 이를 이용한 열간 프레스 성형품 및 이들의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 등의 부품에 사용되는 열간 프레스용 도금강판과 상기 도금강판을 이용하여 제조된 열간 프레스 성형품 및 이들을 재조하는 방법에 관한 것이다.

Description

열간 프레스 성형용 도금강판과 이를 이용한 열간 프레스 성형품 및 이들의 제조방법{COATED STEEL SHEET FOR HOT PRESS FORMING, HOT PRESS FORMED PART USING THE SHEET, AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 자동차 등의 부품에 사용되는 열간 프레스용 도금강판과 상기 도금강판을 이용하여 제조된 열간 프레스 성형품 및 이들을 재조하는 방법에 관한 것이다.
최근 자동차의 내충격특성 향상 및 경량화를 위해 고강도강의 활용이 증가하고 있으며, 자동차 등의 사용되는 복잡한 부품을 제조하기 위해 상기 고강도강을 가공하는 방법으로서, 열간 프레스 성형(Hot Press Forming, HPF) 이 적용되고 있다. 상기 열간 프레스 성형은 핫 스탬핑(hot stamping)이라고도 한다.
상기 HPF는 강판(또는 블랭크)를 오스테나이트 영역 이상을 가열한 상태에서 가공과 동시에 급냉을 실시함으로써, 강판의 조직을 마르텐사이트로 변태시켜 고강도의 정밀한 형상을 가진 제품을 만들 수 있는 방법이다.
한편, 철은 산업에서 가장 많이 사용되는 소재 중 하나로, 뛰어난 물리적, 기계적인 특성을 가지고 있지만, 쉽게 산화되어 물리적, 기계적 특성이 저하되는 문제가 있다. 이 때문에 오래전부터 철의 산화를 방지하는 기술에 대한 연구가 되어 왔다. 철의 산화를 방지하는 방법 중 하나는 철보다 산소와 반응성이 높은 금속을 보호막으로 소재 표면에 코팅함으로써 보호막이 철보다 먼저 산화되어 부동태를 형성하여 부식을 지연시키는 방법으로, 대표적으로 아연 또는 아연계 피막을 형성하는 것이다. 또 다른 방법은 치밀한 보호막으로 산화를 방지하도록 하는 것으로 대표적인 것이 알루미늄 또는 알루미늄계 피막을 형성하는 것이다.
상기 아연 또는 아연계 도금 강판을 이용하여 열간 프레스 성형을 행하게 되면, 철과 아연의 상호 확산에 의하여 합금화가 진행되는데 이때 합금화가 충분히 진행되지 않으며 도금층 중에 일부 아연 함량이 높은 부위는 액상 아연으로 존재하고, 열간 프레스 성형시 오스테나이트 결정립계를 따라 침투되고 결정립계를 약화시켜 소위 마크로 크랙(macro crack)이라 불리른 액상취화 균열을 유발하게 되며, 발생 양상은 기본적으로 도금 부착량 및 합금화도에 의존한다.
한편, 도금 부착량과 합금화를 적절히 진행하더라도 블랭크와 금형 면 사하에 마찰이 발생하는 인장변형부에서는 마이크로 균열(micro crack) 즉, 표면 마찰에 의하여 발생된 전단응력이 표면측에서부터 균열을 만들어 도금층을 관통하여 마르텐사이트 기지까지 전파되는 균열이 발생되는 문제점을 가지고 있다.
상기 아연계 도금강판의 문제점으로 인하여, 알루미늄계 도금강판을 열간 프레스 성형하는 기술(특허문헌 1)이 있다. 그러나 알루미늄계 도금강판은 희생방식 특성이 열위하여 자동차 부품 등에서 요구되는 내식성을 충분히 충족하지 못하는 것어로 알려져 있다. 뿐만 아니라, 최근 다양한 산업환경에서 우수한 내식성을 요구하고 있다. 이러한 이유로 상기 알루미늄계 도금에 희생방식 특성을 갖는 성분(대표적으로 마그네슘)을 이용하는 방법이 제시되고 있다.
대표적으로 특허문헌 2는 강판의 부식을 방지하기 위해서 마그네슘-알루미늄 용융 코팅에 관한 것이고, 특허문헌 3은 진공 코팅을 이용하여 마그네슘-알루미늄 합금층을 강판에 코팅하는 기술을 제시하고 있다.
그러나 도금강판을 열간 프레스 성형하는 과정에서 표면 산화스케일의 발생이 문제되고, 이를 해결하기 위한 방안이 요구되고 있는 실정이다.
미국등록특허 US6296805 일본 공개특허공보 JP2009-091652 한국 공개특허공보 KR2006-0073250
본 발명의 일측면은 열간 프레스 성형(Hot Press Forming, HPF) 공정 중 표면 스케일(scale, 산화물)의 발생을 억제하고, 우수한 내식성을 확보할 수 있는 열간 프레스 성형용 도금강판과, 이를 이용하여 제조된 열간 프레스 성형품 및 이들을 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제는 상술한 사항에 한정되지 아니한다. 본 발명의 추가적인 과제는 명세서 전반적인 내용에 기술되어 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 명세서에 기재된 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일태양은 소지강판;
상기 소지강판 상에 형성된 Fe-Al-Si계 도금층; 및
상기 Fe-Al-Si계 도금층 상에 형성된 Mg 도금층을 포함하는 열간 프레스 성형용 도금강판에 관한 것이다.
본 발명의 또다른 일태양은 소지강판을 준비하는 단계;
상기 소지강판 표면에 Al-Si계 도금층을 형성하여 알루미늄계 도금강판을 제조하는 단계;
상기 알루미늄계 도금강판을 600~750℃의 온도로 10~90초간 열처리하여, Fe-Al-Si계 도금층을 갖는 도금강판을 제조하는 단계; 및
상기 Fe-Al-Si계 도금층 상에 Mg 도금층을 형성하는 단계를 포함하는 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 또다른 일태양은 열간 프레스 성형된 성형 소지 강판;
상기 성형 소지 강판 표면에 형성된 Fe-Al-Si계 도금층; 및
상기 Fe-Al-Si계 도금층 상에 형성된 산화물층을 포함하고,
상기 산화물층은 Mg 산화물을 포함하는 열간 프레스 성형품에 관한 것이다.
본 발명의 또다른 일태양은 상기 소지강판 표면에 Al-Si계 도금층을 형성하여 알루미늄계 도금강판을 제조하고, 상기 알루미늄계 도금강판을 600~750℃의 온도로 10~90초간 열처리하여, Fe-Al-Si계 도금층을 갖는 도금강판을 제조한 후, 상기 Fe-Al-Si계 도금층 상에 Mg 도금층을 형성하여 열간 프레스 성형용 도금강판을 준비하는 단계;
상기 열간 프레스 성형용 도금강판을 850~950℃의 온도로 가열하는 단계; 및
상기 가열된 열간 프레스 성형용 도금강판을 성형 및 냉각하는 단계를 포함하는 열간 프레스 성형품의 제조방법.에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 우수한 내식성 확보는 물론, 열간 프레스 성형(Hot Press Forming, HPF) 공정에서 표면 스케일(scale, 산화물) 발생이 억제되어, 성형품의 우수한 표면 품질을 확보할 수 있다. 또한, 제품에 미소 크랙(micro crack)을 발생하지 않아, 우수한 품질의 제품을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 열간 프레스 성형용 도금강판의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 중 비교예 1의 도금강판의 단면 GDS 평과 결과(a), 도금강판의 단면을 관찰한 사진(b) 및 열간 프레스 성형 후 단면을 관찰한 사진(c)이다.
도 3은 본 발명의 실시예 중 발명예 1의 도금강판의 단면 GDS 평과 결과(a), 도금강판의 단면을 관찰한 사진(b) 및 열간 프레스 성형 후 단면을 관찰한 사진(c)이다.
도 4는 본 발명의 실시예의 열간 프레스 성형 후 표면 스케일 발생을 관찰한 사진이다.
본 발명의 발명자들은 알루미늄계 도금강판을 이용하여 열간 프레스 성형(Hot Press Forming, HPF)을 하여 성형품(부품)을 제조하는 경우에, 우수한 내식성을 확보하고, HPF 공정 중 산화 스케일(scale, 철산화물)이 발생하는 문제를 해결하기 위해서 깊이 연구하였다. 그 결과, 알루미늄계 도금강판의 도금층에 순수한 알루미늄 영역이 없도록 열처리하고, 그 표면에 마그네슘(Mg) 도금층을 형성하는 방안을 고안하여, 본 발명에 이르게 되었다.
이하, 본 발명에 대해서 상세히 설명한다. 먼저, 본 발명의 일구현예인 열간 프레스 성형용 도금강판에 대해서 상세히 설명한다.
상기 열간 프레스 성형용 도금강판은 도 1에 도시된 바와 같이 소지강판(10), 소지강판 상에 형성된 Fe-Al-Si계 도금층(21) 및 상기 Fe-Al-Si계 도금층(21) 상에 형성된 Mg 도금층(22)을 포함한다.
상기 소지강판은 열간 프레스 성형에 사용될 수 있는 소재로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자가 사용가능한 것이면 가능하며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 열연강판, 냉연강판, 선재 등 그 종류나 형태를 특별히 제한하지 않는다. 일예로, 본 발명의 소지강판은 통상 도금 열간 프레스 성형(HPF)용으로 사용되는 강판은 적용될 수 있다.
상기 소지강판 상에 Fe-Al-Si계 도금층이 존재하는 것이 바람직하다. 상기 Fe-Al-Si계 도금층은 다양한 방법으로 형성될 수 있으나, 일예로서 Al-Si 도금층을 열처리하여, 소지강판의 Fe와 Al-Si 도금층의 합금화 반응을 이용하여 얻어질 수 있다. 상기 Al-Si 도금층은 특별히 한정되지 않으나, Si 함량이 12중량% 이하인 것이 바람직하다. 일예로, 상기 Fe-Al-Si계 도금층은 Fe와 Al의 합금상에 Si이 일부 고용되어 있으며, 상기 Fe, Al 및 Si의 합량이 95중량% 이상을 차지한다. 바람직하게는 상기 Fe-Al-Si계 도금층은 표면까지 합금화된다.
상기 Fe-Al-Si계 도금층은 순수한 알루미늄 영역이 최소화되는 것이 바람직하다. 상기 Fe-Al-Si계 도금층 내에 순수한 알루미늄이 남아있게 되면, Fe-Al-Si계 도금층 상부에 Mg 도금층을 형성한 후 800~950℃의 열간 성형 온도로 가열하면, 소지철의 Fe와 Al 성분의 반응에 의해 마그네슘 산화물층이 치밀하게 형성되지 않게 된다.
본 발명의 열간 프레스 성형용 도금강판은 상기 Fe-Al-Si계 도금층 상에 형성된 Mg 도금층을 포함한다. 상기 Mg 도금층은 열간 성형 전에 Mg에 의한 희생방식성을 가질 수 있으며, 열간 성형 후 치밀한 Mg계 도금층이 형성되어 내식성이 향상된다. 상기 Mg 도금층은 0.1~10㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1~5㎛의 두께를 갖는다. 상기 Mg 도금층의 두께가 0.1㎛ 미만인 경우에는 열간 성형 후 치밀한 마그네슘 산화물층이 형성되지 않을 수 있으며, 10㎛를 초과하는 경우에는 다공성의 마그네슘 산화물층이 형성되어 다량의 스케일이 발생할 수 있다.
이하, 본 발명의 열간 프레스 성형용 도금강판을 제조하는 일구현예에 대해서 상세히 설명한다.
상기 HPF 도금강판을 제조하기 위해서, 소지강판을 준비, 상기 준비된 소지강판의 표면에 Al-Si계 도금층 형성하여 알루미늄계 도금강판을 제조하고, 상기 알루미늄계 도금강판의 표면에 Mg 도금층을 형성하는 과정을 포함한다.
상기 소지강판의 준비는 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상 행해지는 방안으로 행한다. 상기 소지강판은 특별히 한정되지 않으며, 통상 열간 성형에 사용될 수 있는 강판이면 충분하다. 일예로, 상기 소지강판은 중량%로, C: 0.15~0.5%, Mn: 0.5~3%, Si: 0.1~0.5%, Cr: 0.01~1.0%, Ti: 0.2% 이하, Al: 0.1% 이하, P: 0.1% 이하, S: 0.05% 이하, B: 0.0005~0.08%, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
상기 준비된 소지강판 표면에 Al-Si계 도금층을 형성하여 알루미늄계 도금강판을 제조한다. 상기 알루미늄계 도금강판을 제조하는 방법은 용융 도금, 전기 도금, 진공 증착 등 그 방법을 특별히 한정하지 않는다.
바람직한 일예로, 용융 도금을 이용하여, Al-Si계 도금층을 형성하는 경우에, 도금욕에 상기 소지강판을 침지하여 도금을 한다. 상기 Si의 함량은 12 중량%이고, 나머지는 Al인 것이 바람직하다.
한편, 상기 Al-Si계 도금층의 도금 부착량은 20~120g/㎡일 수 있다.
상기 준비된 알루미늄계 도금강판을 600~750℃의 온도에서 10~90초의 시간 동안 열처리하여, Fe-Al-Si계 도금층을 갖는 도금강판을 제조한다. 상기 온도가 600℃ 미만이거나, 시간이 10초 미만일 경우에는 충분한 합금화가 이루어지지 않아서, Fe-Al-Si계 도금층 내 순수한 Al 영역이 과도하게 형성될 수 있고, 열처리 온도가 750℃를 초과하거나, 90초를 넘는 경우에는 합금화의 효과가 포화되고, 경제적으로 바람직하지 않다.
상기 Fe-Al-Si계 도금층 상에 Mg 도금층을 형성한다. 상기 Mg 도금층은 진공증착법으로 형성할 수 있다. 상기 진공증착법은 전자빔법, 스퍼터링법, 열증발법, 유도가열 증발법, 이온 플레이팅법 등이 적용될 수 있으며, 바람직하게는 생산속도 향상을 위해 고속 증착이 가능하며, 전자기 교반 효과(Electromagnetic Stirring)를 가지는 전자기 부양 유도가열 방법에 의하여 형성할 수 있다. 상기 전자기 부양 유도 가열에 의한 진공증착시, 진공도는 10×e-4 torr 이하를 유지하고, Mg 코팅시 Al과 Mg의 합금화를 방지하기 위해 소재의 온도는 300℃ 이하를 유지할 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 구현예인 열간 프레스 성형품에 대해서 상세히 서설명한다. 본 발명의 열간 프레스 성형품은 열간 프레스 성형된 성형 소지 강판, 상기 성형 소지 강판 표면에 형성된 Fe-Al-Si계 도금층; 및 상기 Fe-Al-Si계 도금층 상에 형성된 산화물층을 포함한다.
상기 성형 소지 강판은 열간 프레스 성형과정에서 오스테나이트 영역으로 가열된 후 급냉 처리되어 높은 강도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 산화물층은 마그네슘 산화물(MgO)을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 산화물층은 치밀하게 구성되어 스케일 발생을 억제하여, 향후 스케일 제거를 위한 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 표면 및 단면 내식성 향상에도 도움을 준다.
상기 본 발명의 열간 프레스 성형품을 제조하는 방법은 전술한 열간 프레스용 도금강판을 800~950℃의 온도로 가열한 후, 성형 및 냉각하는 과정을 포함한다. 상기 열간 프레스 성형 공정은 통상의 방법으로 행한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명한다. 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)
알루미늄 및 실리콘의 함량이 각각 약 91~92 중량%, 약 8~9 중량%이고, 두께 약 18㎛의 Al-Si계 도금층을 갖는 알루미늄 도금강판을 준비하였다. 상기 Al-Si 도금은 용융도금으로 제조하였다.
상기와 같이 준비된 알루미늄 도금강판을 하기 표 1의 열처리 조건으로 열처리한 후, 전자기 유도에 의한 진공증착으로 1.5~3㎛ 두께의 마그네슘(Mg) 도금층을 코팅하였다.
이렇게 제조된 열간 프레스 성형용 도금강판을 900℃에서 약 6분간 HPF 열처리를 한 후, 산화 스케일 발생 여부를 확인하고 그 결과를 표 1에 함께 나타내었다. 한편, 산화 스케일 발생은 테이프 필링(tape peeling) 테스트를 통해, 스케일이 묻어나오는 정도를 관찰하여 나타낸 것이다.
구분 마그네슘 도금 전 도금층 열처리 온도 열처리 시간 산화 스케일 발생
발명예 1 Fe-Al-Si계 합금 700 30초 소량
발명예 2 Fe-Al-Si계 합금 600 90초 소량
비교예 1 Fe-Al-Si계 합금, Al - - 다량
비교예 2 Fe-Al-Si계 합금, Al 500 60초 다량
비교예 3 Fe-Al-Si계 합금, Al 550 60초 다량
한편, 도 2는 상기 비교예 1의 도금강판의 단면 GDS 평과 결과(a), 도금강판의 단면을 관찰한 사진(b) 및 열간 프레스 성형 후 단면을 관찰한 사진(c)이고, 도 3은 상기 발명예 1의 도금강판의 단면 GDS 평과 결과(a), 도금강판의 단면을 관찰한 사진(b) 및 열간 프레스 성형 후 단면을 관찰한 사진(c)이다,
도 2에 나타난 바와 같이, 비교예의 열간 프레스 성형용 도금 강판은 알루미늄계 도금층에 미합금화된 Al 영역이 존재하며, 이를 열간 프레스 성형 후, 열간 프레스 성형을 위한 열처리 과정에서 알루미늄과 철과의 합금화에 의해 최상부 마그네슘 도금층이 불균일하고 기공이 많은 산화층으로 형성되면서, 많은 산화 스케일을 발생시켰다. 반면 도 3에 나타난 발명예의 경우에는 알루미늄계 도금층이 전부 Fe-Al-Si 합금화되어, 열간 프레스 성형 후에 치밀하고 균일한 마그네슘 산화물층이 형성되어 있어, 산화 스케일 발생이 저감된 것을 알 수 있다.
도 4는 각각, 상기 표 1의 발명예와 비교예 간 프레스 성형을 위한 열처리 후, 표면에 발생한 산화 스케일을 확인하기 위해서, 테이프 필링(tape peeling) 테스트한 결과를 나타낸 것이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 발명예에서는 산화 스케일이 비교예에 비해 훨씬 저감된 것을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 소지강판;
    상기 소지강판 상에 형성된 Fe-Al-Si계 도금층; 및
    상기 Fe-Al-Si계 도금층 상에 형성된 Mg 도금층을 포함하는 열간 프레스 성형용 도금강판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 Mg 도금층은 0.1~10㎛의 두께를 갖는 열간 프레스 성형용 도금강판.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 Fe-Al-Si계 도금층은 표면까지 합금화된 열간 프레스 성형용 도금강판.
  4. 소지강판을 준비하는 단계;
    상기 소지강판 표면에 Al-Si계 도금층을 형성하여 알루미늄계 도금강판을 제조하는 단계;
    상기 알루미늄계 도금강판을 600~750℃의 온도로 10~90초간 열처리하여, Fe-Al-Si계 도금층을 갖는 도금강판을 제조하는 단계; 및
    상기 Fe-Al-Si계 도금층 상에 Mg 도금층을 형성하는 단계
    를 포함하는 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 Mg 도금층은 진공증착 방법으로 형성하는 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 진공증착 방법은 전자빔법, 스퍼터링법, 열증발법, 유도가열 증발법 및 이온 플레이팅법 중 어느 하나인 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 진공증착시 진공도는 10×e-4 torr 이하인 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 진공증착시 강판의 온도는 300℃ 이하인 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법.
  9. 열간 프레스 성형된 성형 소지 강판;
    상기 성형 소지 강판 표면에 형성된 Fe-Al-Si계 도금층; 및
    상기 Fe-Al-Si계 도금층 상에 형성된 산화물층을 포함하고,
    상기 산화물층은 Mg 산화물을 포함하는 열간 프레스 성형품.
  10. 상기 소지강판 표면에 Al-Si계 도금층을 형성하여 알루미늄계 도금강판을 제조하고, 상기 알루미늄계 도금강판을 600~750℃의 온도로 10~90초간 열처리하여, Fe-Al-Si계 도금층을 갖는 도금강판을 제조한 후, 상기 Fe-Al-Si계 도금층 상에 Mg 도금층을 형성하여 열간 프레스 성형용 도금강판을 준비하는 단계;
    상기 열간 프레스 성형용 도금강판을 850~950℃의 온도로 가열하는 단계; 및
    상기 가열된 열간 프레스 성형용 도금강판을 성형 및 냉각하는 단계
    를 포함하는 열간 프레스 성형품의 제조방법.

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6296805B1 (en) 1998-07-09 2001-10-02 Sollac Coated hot- and cold-rolled steel sheet comprising a very high resistance after thermal treatment
KR20060073250A (ko) 2004-12-24 2006-06-28 주식회사 포스코 알루미늄-마그네슘 합금 피막의 제조방법
JP2009091652A (ja) 2007-09-19 2009-04-30 Nippon Steel Corp 溶融Ｍｇ−Ａｌ系合金めっき鋼材
KR20120075196A (ko) * 2010-12-28 2012-07-06 주식회사 포스코 도금밀착성 및 내식성이 우수한 Ａｌ도금층／Ａｌ?Ｍｇ도금층의 다층구조 합금도금강판 및 그 제조방법
KR20170060167A (ko) * 2013-04-18 2017-05-31 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 열간 프레스용 도금 강판, 도금 강판의 열간 프레스 방법 및 자동차 부품
KR20170117845A (ko) * 2016-04-14 2017-10-24 주식회사 포스코 합금 코팅 강판 및 이의 제조방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2924492B2 (ja) * 1992-09-21 1999-07-26 住友金属工業株式会社 端面耐食性に優れたＡｌ合金めっき金属板とその製法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6296805B1 (en) 1998-07-09 2001-10-02 Sollac Coated hot- and cold-rolled steel sheet comprising a very high resistance after thermal treatment
KR20060073250A (ko) 2004-12-24 2006-06-28 주식회사 포스코 알루미늄-마그네슘 합금 피막의 제조방법
JP2009091652A (ja) 2007-09-19 2009-04-30 Nippon Steel Corp 溶融Ｍｇ−Ａｌ系合金めっき鋼材
KR20120075196A (ko) * 2010-12-28 2012-07-06 주식회사 포스코 도금밀착성 및 내식성이 우수한 Ａｌ도금층／Ａｌ?Ｍｇ도금층의 다층구조 합금도금강판 및 그 제조방법
KR20170060167A (ko) * 2013-04-18 2017-05-31 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 열간 프레스용 도금 강판, 도금 강판의 열간 프레스 방법 및 자동차 부품
KR20170117845A (ko) * 2016-04-14 2017-10-24 주식회사 포스코 합금 코팅 강판 및 이의 제조방법

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