KR20190078438A - 열간 프레스 성형용 도금강판, 이를 이용한 성형부재 및 이들의 제조방법 - Google Patents

열간 프레스 성형용 도금강판, 이를 이용한 성형부재 및 이들의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190078438A
KR20190078438A KR1020170180338A KR20170180338A KR20190078438A KR 20190078438 A KR20190078438 A KR 20190078438A KR 1020170180338 A KR1020170180338 A KR 1020170180338A KR 20170180338 A KR20170180338 A KR 20170180338A KR 20190078438 A KR20190078438 A KR 20190078438A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel sheet
plating layer
layer
hot press
present
Prior art date
Application number
KR1020170180338A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102153164B1 (ko
Inventor
황현석
박일정
김명수
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020170180338A priority Critical patent/KR102153164B1/ko
Priority to PCT/KR2018/016546 priority patent/WO2019132461A1/ko
Priority to US16/957,950 priority patent/US11358369B2/en
Priority to JP2020535206A priority patent/JP7140837B2/ja
Priority to EP18895227.9A priority patent/EP3733922B1/en
Priority to CN201880084180.2A priority patent/CN111527233A/zh
Publication of KR20190078438A publication Critical patent/KR20190078438A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102153164B1 publication Critical patent/KR102153164B1/ko
Priority to US17/744,908 priority patent/US11833778B2/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/012—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of aluminium or an aluminium alloy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/14—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness
    • C23C2/16—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness using fluids under pressure, e.g. air knives
    • C23C2/18—Removing excess of molten coatings from elongated material
    • C23C2/20—Strips; Plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26—After-treatment
    • C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26—After-treatment
    • C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
    • C23C2/29—Cooling or quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
    • C23C2/36—Elongated material
    • C23C2/40—Plates; Strips
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/021—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/023—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/023—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only
    • C23C28/025—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only with at least one zinc-based layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736—Al-base component
    • Y10T428/1275—Next to Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12757—Fe

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 열간프레스 성형용 도금강판은, 소지강판; 상기 소지강판의 적어도 일면에 형성된 Al-Zn계 도금층; 및 상기 소지강판과 상기 Al-Zn계 도금층 사이에 형성된 Fe-Al계 계면합금층을 포함하고, 상기 Al-Zn계 도금층은 중량%로, Zn: 10~30%, Fe: 1% 이하, 나머지 Al 및 불순물을 포함할 수 있다.

Description

열간 프레스 성형용 도금강판, 이를 이용한 성형부재 및 이들의 제조방법{Plated steel for hot press forming, forming part by using the same and manufacturing method thereof}
본 발명은 열간 프레스 성형용 도금강판, 이를 이용한 성형부재 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 액체금속취성파괴 및 마이크로크랙의 발생을 효과적으로 억제한 열간 프레스 성형용 도금강판, 이를 이용한 성형부재 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
근래 안전성 및 연비 효율성 등의 요구가 증가됨에 따라, 자동차의 경량화를 위한 고강도강의 적용이 늘어나는 추세이다. 고강도강은 중량 대비 고강도 특성을 확보할 수 있으나, 가공 중 소재의 파단이 발생하거나, 스프링 백 현상이 발생하여 복잡하고 정밀한 형상의 제품의 성형에 어려움이 따른다. 따라서, 고강도강이 수반하는 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 최근 열간 프레스 성형의 적용이 확대되고 있다.
열간 프레스 성형은 통상 800~900℃의 온도로 가열한 강판을 프레스 가공하므로 강재의 성형이 용이하며, 금형을 통해 급랭을 실시하므로 성형품의 강도를 효과적으로 확보할 수 있다. 하지만 열간 프레스 성형을 위해 강판을 고온으로 가열하는바, 강판의 표면에 부식이나 탈탄 등과 같은 현상이 발생하여 성형품의 표면품질이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 성형품의 표면품질 저하를 방지하기 위하여 열간 프레스 성형 시, 아연계 또는 알루미늄계 도금층을 구비하는 도금강판의 사용이 증가하는 추세이다.
특허문헌 1은 강판 표면에 알루미늄계 도금을 실시하여 열간 가열 후 성형된 부품에서도 알루미늄 부동태 피막이 형성되어 스케일을 일부 억제하고 탈탄을 방지하는 기술을 제안한다. 그러나, 알루미늄 도금강판의 경우, 도금강판의 가열시 표면이 산화되어 성형 후 스케일을 제거하는 공정이 반드시 필요하며, 또한 잔류하는 스케일에 의한 내식성 및 도장성 저하가 문제되는 것을 알려져 있다. 또한, 알루미늄은 아연에 비해 소지철의 스케일을 억제하는 희생방식능력이 많이 부족하며, 소지철이 외부에 노출될 경우 내식성이 급격히 저하되는 문제가 있다.
특허문헌 2는 내식성을 확보하는 열간 프레스 가공용 강판으로 용융아연도금강판을 제안한다. 용융아연도금층이 형성된 강판을 열간 프레스 성형하면, 성형품의 표면에 철-아연상이 존재하여 우수한 내식 특성을 확보할 수 있다. 다만, 열간 프레스 성형시 아연도금강판을 사용하는 경우, 고온의 가공 과정 중 융점 이상으로 가열된 도금층의 아연이 소지철에 액체상태로 침투하여 발생하는 액체금속취성파괴(LME, Liquid Metal Embrittlement) 및 고상의 아연이 소지철의 입계로 확산하여 수십 마이크로미터 내외의 마이크로크랙(Microcrack)의 문제가 발생할 수 있다. 성형시 발생한 크랙은 피로 파괴와 밀접한 관련이 있는바, 자동차 제조업체에서는 열간 프레스 가공용 강판의 품질을 엄격히 관리한다. 즉, 자동차 제조업체의 경우, 열간 프레스 가공용 강재의 LME 발생을 허용하지 않으며, 마이크로크랙의 경우, 그 허용크기를 엄격히 제한하고 있다.
미국 등록특허공보 6296805호(2001.10.02. 공고) 일본 공개특허공보 특개2006-022395호(2006.01.26. 공개)
본 발명의 한 가지 측면에 따르면, 액체금속취성파괴 및 마이크로크랙의 발생을 효과적으로 억제한 열간 프레스 성형용 도금강판, 이를 이용한 성형부재 및 이들의 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 않는다. 통상의 기술자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판은, 소지강판; 상기 소지강판의 적어도 일면에 형성된 Al-Zn계 도금층; 및 상기 소지강판과 상기 Al-Zn계 도금층 사이에 형성된 Fe-Al계 계면합금층을 포함하고, 상기 Al-Zn계 도금층은 중량%로, Zn: 10~30%, Fe: 1% 이하, 나머지 Al 및 불순물을 포함할 수 있다.
상기 Fe-Al계 계면합금층은 중량%로, Al: 30~60%, Fe: 30~60% 및 Si: 20% 이하 및 기타 불순물을 포함할 수 있다.
상기 Al-Zn계 도금층은 중량%로, Be, Ti 및 Mn으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 0.05~10% 더 포함할 수 있다.
상기 Al-Zn계 도금층은 중량%로, 2% 이하의 Mg를 포함할 수 있다.
상기 Al-Zn계 도금층 및 Fe-Al계 계면합금층의 두께는 평균 5~40㎛일 수 있다.
상기 Fe-Al계 계면합금층의 평균 두께는 상기 Al-Zn계 도금층 및 상기 Fe-Al계 계면합금층의 두께에 대해 5~35%일 수 있다.
상기 열간 프레스 성형부재는, 상기 도금강판을 열간 프레스 성형하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법은, 소지강판을 준비하고; 중량%로, Zn: 10~30%, Si: 5~15%, 나머지 Al 및 기타 불순물을 포함하는 도금액에 소지강판을 침지하고; 상기 도금액으로부터 배출된 강판을 350℃의 온도범위까지 15~25℃/s 냉각하며, 상기 강판의 도금층은, 상기 소지강판의 적어도 일면에 형성된 Al-Zn계 도금층; 및 상기 소지강판과 상기 Al-Zn계 도금층 사이에 형성된 Fe-Al계 계면합금층을 포함할 수 있다.
상기 Fe-Al계 계면합금층은 상기 도금층 평균 두께의 5~35% 평균 두께로 형성될 수 있다.
상기 도금액은 중량%로, Be, Ti 및 Mn으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 0.05~10% 더 포함할 수 있다.
상기 도금액은 중량%로, 2% 이하의 Mg를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스 성형부재의 제조방법은, 상기 제조방법으로 제조된 도금강판을 Ac3 변태점 이상의 온도범위로 가열하고; 상기 가열된 도금강판을 상기 온도에서 열간 프레스 성형하고; 상기 열간 프레스 성형된 도금강판을 냉각할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도금강판 및 그 제조방법은, 열간 프레스 성형시 액체금속취성파괴 및 마이크로크랙의 발생을 효과적으로 억제 가능한 도금강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형부재 및 그 제조방법은, 내식성 및 내구성을 효과적으로 확보한 열간 프레스 성형부재 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현례에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판과 아연도금강판 및 알루미늄도금강판의 단면을 개략적으로 비교한 도면이다.
도 2는 각각의 도금욕에 의해 제조된 도금강판의 단면을 전자주사현미경으로 관찰한 사진이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 발명예 2 및 3의 단면을 전자주사현미경으로 관찰한 사진이다.
도 4는 발명예 3에 대해 열간 프레스 성형을 실시한 후 단면을 전자주사현미경으로 관찰한 사진이다.
본 발명은 열간 프레스 성형용 도금강판, 이를 이용한 성형부재 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판은, 소지강판 및 상기 소지강판의 적어도 일면에 형성된 도금층을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구현례에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판의 도금층은, 소지강판과 인접한 Fe-Al계 계면합금층 및 Fe-Al계 계면합금층과 접촉하는 Al-Zn계 도금층을 포함할 수 있다.
아연도금강판은 알루미늄도금강판에 비하여 내식성이 우수하나, 도금층 내에 포함된 아연(Zn)이 소지강판에 직접적으로 접촉하는 경우, 액체금속취성파괴(LME, Liquid Metal Embrittlement) 및 마이크로크랙(Microcrack)을 유발할 수 있다. 따라서, 본 발명의 발명자들은 내식성 확보를 위해 Zn 성분을 도금층 내에 포함하되, 도금층에 포함된 Zn 성분이 소지강판과 직접적으로 접촉하는 것을 억제하여 액체금속취성파괴 및 마이크로크랙의 형성을 최대한 억제한 도금층에 대한 연구를 거듭하여 본 발명을 도출하게 되었다.
도 1은 본 발명의 일 구현례에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판과 아연도금강판 및 알루미늄도금강판의 단면을 개략적으로 비교한 도면이다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구현례에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판은 소지철 및 소지철 일측의 도금층을 포함할 수 있다. 도금층은 Al-Zn계 도금층 및 Al-Zn계 도금층과 소지강판 사이에 형성되는 Fe-Al계 계면합금층으로 구분될 수 있으며, 이하 설명의 편의를 위하여 Al-Zn계 도금층은 Al-Zn계 상부도금층으로, Fe-Al계 계면합금층은 Fe-Al계 하부도금층으로 칭하기로 한다.
Fe-Al계 하부도금층은 소지강판에 인접하여 위치하며, Al-Zn계 상부도금층은 Fe-Al계 하부도금층과 인접하여 형성될 수 있다. 즉, Fe-Al계 하부도금층은 소지강판 및 Al-Zn계 상부도금층의 사이에 구비되는바, Al-Zn계 상부도금층에 포함된 Zn 성분이 소지강판에 직접적으로 접촉되는 것을 최소화할 수 있다.
반면, 도 1의 (b)은 일반적인 알루미늄도금강판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 1의 (c)는 일반적인 아연도금강판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 일반적인 알루미늄도금강판은 소지강판 상에 알루미늄도금층을 구비하며, 알루미늄도금층은 확산방지층(Fe-Al) 및 알루미늄도금층(Al)을 구비한다. 따라서, 알루미늄도금강판은 Zn 성분이 소지강판에 직접적으로 접촉되는 것은 원천적으로 방지할 수 있다. 다만, 알루미늄도금강판을 열간 프레스 성형하여 제공된 열간 프레스 성형부재의 경우, 고온의 환경에서 형성된 알루미늄 산화물이 알루미늄도금층의 표면에 잔존하며, 그에 따라 자동차 차제용 부재에 필수적인 용접성을 확보하지 못하는 문제가 있다. 또한, Zn과 같은 희생방식특성이 없는 Al은 차량용 부재에서 요구되는 충분한 수준의 내식성을 제공할 수 없다.
또한, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 일반적인 아연도금강판은 아연도금층(Zn)을 구비하는바, 소지강판에 Zn 성분이 직접적으로 접촉하게 된다. 따라서, 아연도금강판을 열간 프레스 성형하여 제공된 열간 프레스 성형부재의 경우, 액체금속취성파괴 및 마이크로크랙의 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판에 포함되는 도금층은 소지강판에 인접하여 구비되는 Fe-Al계 하부도금층 및 Fe-Al계 하부도금층과 인접하여 구비되는 Al-Zn계 상부도금층을 포함하는바, 소지강판과 Zn 성분이 직접적으로 접촉하는 것을 방지하여 열간 프레스 성형 후 액체금속취성파괴 및 마이크로크랙이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 도금층 내에 Zn 성분을 포함하여 희생방식에 의해 도금강판의 내식성을 효과적으로 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 소지강판은 열간 프레스 성형용 도금강판의 제작에 이용되는 소지강판이며, 성분 함량 및 제조방법은 특별히 제한하지 않을 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금층에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현례에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판에 구비되는 도금층은, 중량 %로, Zn: 10~30%, Si: 5~15%, 나머지 Al 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
본 발명의 발명자들은, 도금욕 내의 Al 과 Zn의 함량 비율이 도금층에 미치는 영향에 대한 실험을 실시하였으며, 다음과 같은 결과를 도출할 수 있었다. 각각의 도금욕 조성 및 도금조건은 아래의 표 1과 같으며, 도 2는 각각의 도금욕에 의해 제조된 도금강판의 단면을 전자주사현미경으로 관찰한 사진이다.
도금욕 번호 도금욕 조성(wt%) 도금욕 온도
(℃)		 아연과 소지철 접촉여부
Al Zn Si
1 0.2 99.2 - 460 ○
2 1 98.8 0.2 460 ○
3 5 93.5 1.5 460 ○
4 25 73.5 1.5 550 ○
5 45 47 7 620 ○
6 56 30 7 640 X
7 92 - 7 660 X
도 2의 (a) 내지 (f)는 도금욕 2 내지 7에 의해 제조된 도금강판의 단면을 전자주사현미경으로 관찰한 사진이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도금욕 2 내지 5의 경우, Zn 성분 함량이 감소함에 따라 Zn 성분이 소지강판에 접촉하는 면적이 감소하나, 여전히 소지강판과의 계면에 Zn 성분이 존재하여 소지강판에 직접적으로 접촉하는 것을 확인할 수 있다. 반면, 도금욕 6 및 7의 경우, Zn 성분이 소지강판에 직접적으로 접촉하지 않음을 확인할 수 있다. 즉, 도금욕의 성분 중 Zn의 함량이 30%의 수준인 도금욕 6의 경우, 소지강판과의 계면측에는 Fe-Al-(Si,Mn)층이 형성되고 Fe-Al-(Si,Mn) 층의 상부에 Al-Zn층이 형성되며, Fe-Al-(Si,Mn)층에 의해 Al-Zn층과 소지강판이 물리적 및 화학적으로 이격되는바, 소지강판과 Zn 성분의 직접적인 접촉을 효과적으로 방지할 수 있음을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 구현례에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판에 구비되는 도금층은 30% 이하의 Zn을 포함할 수 있다.
또한, Zn은 희생방식성 효과를 위해 도금층에 포함되는 원소이므로, 충분한 내식성 확보를 위해 본 발명의 도금층에 포함되는 Zn 함량은 10% 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현례에 의한 도금층은 5~15%의 Si를 더 포함할 수 있다.
Si는 도금층에 포함되는 Al과 소지강판에 포함되는 Fe의 합금화를 조절하기 위해 첨가되는 원소이다. 즉, Si 함량에 따라 Fe-Al계 하부도금층의 두께가 조절될 수 있다. 또한, Si은 Al의 융점 저하를 유발하여 도금욕의 온도를 낮출 수 있으며, 그에 따라 도금욕의 애쉬(ash) 발생 등을 효과적으로 억제하는 원소이다.
Si의 함량이 과다한 경우, 소지강판의 Fe와 도금욕의 Al 반응성이 증가하여 두꺼운 Fe-Al계 하부도금층이 형성될 수 있다. 이 경우, 취성이 강한 Fe-Al계 하부도금층은 소재의 가공 중에 도금층이 탈락되는 원인으로 작용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 도금층에 포함되는 Si 함량은 15% 이하일 수 있다. 반면, Si의 함량이 과소한 경우, Fe-Al계 하부도금층이 지나치게 얇게 형성되어, Al-Zn계 상부도금층의 Zn 성분이 소지강판과 접촉할 확률이 높아지게 되며, 그에 따라 마이크로크랙이 발생할 가능성이 높아지게 된다. 따라서, 본 발명의 도금층에 포함되는 Si 함량은 5% 이상일 수 있다.
본 발명의 Fe-Al계 하부도금층 및 Al-Zn계 상부도금층은 본 발명의 도금층을 정의하기 위하여 도입한 용어로, Fe-Al계 하부도금층이 반드시 Fe 및 Al 성분으로 구성되며, Al-Zn계 상부도금층이 반드시 Al 및 Zn 성분으로 구성되는 것을 의미하는 것은 아니다. 다만, Fe-Al계 하부도금층은 Fe 및 Al을 주성분으로 포함하며, 도금층 형성에 있어서 불가피가게 첨가되는 불순물을 더 포함할 수 있으나, Fe-Al계 하부도금층에 포함되는 Zn 함량이 적극적으로 억제된 도금층을 의미할 수 있다.
본 발명의 Fe-Al계 하부도금층은, 중량%로, 30~60%의 Zn, 30~60%의 Fe 및 20% 이하의 Si 및 기타 불순물을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 Fe-Al계 하부도금층에 포함되는 Zn 함량을 적극 억제하며, Fe-Al계 하부도금층에 Zn유입되더라도 그 함량을 3% 이하로 적극 제한할 수 있다. Fe-Al계 하부도금층에 포함되는 Zn 성분의 바람직한 상한은 2% 일 수 있으며, 보다 바람직한 상한은 1% 일 수 있다.
Al-Zn계 상부도금층에는 도금층 전체에 대한 중량%로, 10~30%의 Zn, 1% 이하의 Fe가 포함될 수 있다. 즉, Al-Zn계 상부도금층은 전체 도금층에 포함되는 Zn 함량의 대부분을 포함하는바, 도금층의 표층부측에 Zn 성분이 농화될 수 있다. 따라서, Zn 성분의 희생방식성에 의해 도금강판의 내식성을 효과적으로 확보할 수 있다. 또한, Al은 Zn에 비해 Fe과의 반응성이 더 높으므로, 소지강판의 Fe는 대부분 Al과 반응하여 Fe-Al계 하부도금층을 형성하며, Al-Zn계 상부도금층에 유입되는 Fe 함량은 극히 미비한 수준이다. 따라서, Al-Zn계 상부도금층에 포함되는 Fe 함량은, 전체 도금층에 대한 중량%로 1% 이하의 수준일 수 있다. 따라서, Al-Zn계 상부도금층 및 Fe-Al계 하부도금층은 Fe 및 Zn 성분의 함량에 의해 구분될 수 있다.
Be은 고온에서 도금층의 표면에 얇은 산화막을 형성하여 Zn의 휘발을 억제하고, 열간 프레스 성형 후 표면을 미려하게 하는 효과가 있는 원소이다. Mn은 도금층의 응고 과정 중 Al과 반응하여 표면에 미세한 정출물을 형성할 수 있으며, 열간 프레스 성형을 위한 열처리 과정 중 금형과 도금층과의 소착을 억제하는 효과가 있는 원소이다. Ti는 열간 프레스 성형시 열처리성에 기여하는 원소이다. 따라서, 보 발명의 도금층은 Be, Ti 및 Mn으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 0.05~10% 더 포함할 수 있으며, 이들 원소의 첨가에 의하더라도 본 발명의 효과를 얻는 것은 동일하다.
본 발명의 일 구현례에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판에 구비되는 도금층은, 중량 %로, 2% 이하의 Mg를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명은 도금층에 포함되는 Mg의 함량을 적극 억제하며, Mg가 불가피하게 포함되더라도 2% 이하의 수준으로 제한할 수 있다.
Mg는 도금층의 부식과정 중 부식생성물의 pH를 안정화시켜 시몬클레이트 상이 ZnO로 변화는 과정을 지연시켜 내식성의 향상을 가져올 수 있다. 하지만, Mg는 열간 프레스 성형 중 소지강판의 Fe와 반응하지 않으며, 도금층에 농화되어 낮은 융점을 지니는 영역으로 고립될 수 있으며, 그에 따라 마이크로크랙의 발생 원인으로 작용할 수 있다. 따라서, 마이크로크랙의 발생 억제를 위해, 본 발명의 도금층에 포함되는 Mg 함량을 2% 이하로 제한할 수 있다.
다만, Mg가 다소 포함되더라도, Al과의 반응성 차이에 의해 대부분 Al-Zn계 상부도금층에 분포되며, 도금층의 표층부에 농화된 Mg 성분은 도금강판의 내식성 향상에 기여할 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 구현례에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판에 구비되는 도금층의 두께는 5~40㎛일 수 있으며, Fe-Al계 하부도금층의 평균 두께는 전체 도금층 평균 두께에 대해 5~35% 수준일 수 있다.
열간 프레스 성형용 도금강판은, 주로 자동차의 차체에 사용되는 강재이므로, 장기적 부식에 대응하기 위한 충분한 내식성을 확보해야 한다. 따라서, 열간 프레스 성형에 제공되는 도금강판의 도금층은 내식성 확보를 위해 5㎛ 이상의 두께를 가질 필요가 있다. 반면, 열간 프레스 성형에 제공되는 도금강판의 도금층 두께가 일정 수준을 초과하는 경우, 열간 프레스 성형 중 소지강판의 Fe가 도금층 내로 충분히 확산하지 못하여 도금층 내에 융점이 일부 낮은 영역이 존재할 수 있으며, 그에 따라 액체금속취성파괴이 발생할 가능성이 높아진다. 따라서, 본 발명의 도금층의 두께는 40㎛ 이하로 제한될 수 있다.
본 발명의 Fe-Al계 하부도금층은 도금층 내의 Zn 성분이 소지강판과 직접적으로 접촉하는 것을 방지하는 역할을 수행하는바, 이러한 효과를 달성하기 위해 Fe-Al계 하부도금층의 평균 두께는 전체 도금층의 평균 두께의 5% 이상의 두께로 구비될 수 있다. 또한, Fe-Al계 하부도금층은 경질의 합금도금층으로, 도금층 내에 과도하게 포함되는 경우 도금층 박리 현상이 발생할 우려가 있는바, Fe-Al계 하부도금층의 평균 두께는 전체 도금층의 평균 두께의 35% 이하의 두께로 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 열간 프레스 성형용 도금강판은, 소지강판에 인접하여 형성되는 Fe-Al계 하부도금층을 포함하여 Zn 성분이 소지강판에 직접적으로 접촉하는 현상을 효과적으로 억제할 수 있으며, Fe-Al계 하부도금층에 인접하여 형성되는 Al-Zn계 상부도금층은 Zn 성분을 포함하여 Zn 성분의 희생방식성에 의해 도금강판의 내식성을 효과적으로 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 열간 프레스 성형부재는, 전술한 열간 프레스 성형용 도금강판을 열간 프레스 성형하여 제조될 수 있다. 본 발명의 열간 프레스 성형부재는, 소지강판 상의 도금층에 포함된 Zn 성분과 소지강판의 직접적인 접촉을 억제하여 액체금속취성파괴 및 마이크로크랙의 발생을 효과적으로 방지할 수 있으며, 도금층에 포함된 Zn 성분의 희생방식성에 의해 열간 프레스 성형부재의 내식성을 효과적으로 확보할 수 있다.
이하, 본 발명의 제조방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법은, 소지강판을 준비하고; 상기 소지강판을, Zn 및 Al을 포함하는 도금액에 침지하여 도금층을 형성하고; 350℃의 온도범위까지 15~25℃/s의 냉각속도로 냉각하여 도금강판을 제조할 수 있다.
본 발명의 도금액은, 중량%로, Zn: 10~30%, Si: 5~15%, 나머지 Al 및 기타 불순문을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 도금액은, 중량 %로, Be, Ti 및 Mn으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 0.05~10% 더 포함할 수 있다. 더불어, 본 발명의 도금액은 중량 %로, 2% 이하의 Mg를 포함할 수 있다.
본 발명의 도금액의 조성 및 그 함량은 전술한 도금층의 조성 및 함량과 대응하는바, 본 발명의 도금액의 조성 및 그 함량 제한의 이유에 대한 설명은 전술한 도금층의 조성 및 함량 제한의 이유에 대한 설명으로 대신하도록 한다.
본 발명의 일 구현례에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법에서, 도금층 형성은 공지의 도금방법을 통해 형성될 수 있으며, 바람직하게는 용융 도금법에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 도금층 형성 시, Al은 Zn에 비해 Fe과의 반응성이 더 높으므로, 도금층 형성 초기의 단계에서 도금액 내의 Al과 소지강판의 Fe가 상호확산과정에 의해 Fe-Al의 합금조직을 형성하며, 그 이후에 Al-Zn계 상부도금층을 형성할 수 있다. 이 때, Fe-Al계 하부도금층은 전체 도금층의 평균 두께에 대해 5~35% 수준의 평균 두께로 형성될 수 있으며, 전체 도금층은 5~40㎛의 평균 두께로 형성될 수 있다. Fe-Al계 하부도금층 및 Al-Zn계 상부도금층의 조성 함량은 전술한 도금강판의 Fe-Al계 하부도금층 및 Al-Zn계 상부도금층의 조성 함량과 대응하는바, 본 발명의 Fe-Al계 하부도금층 및 Al-Zn계 상부도금층의 조성 함량은 전술한 도금강판의 Fe-Al계 하부도금층 및 Al-Zn계 상부도금층의 조성 함량에 대한 설명으로 대신하도록 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법은, 도금층 형성시 Fe-Al계 하부도금층 및 Al-Zn계 상부도금층을 순차적으로 형성하는바, Zn 성분이 소지강판에 직접적으로 접촉하는 현상을 효과적으로 억제할 수 있으며, 도금강판의 표층부에 배치되는 Zn 성분에 의해 도금강판의 내식성을 효과적으로 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현례에 따른 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법은 도금층의 형성 후 냉각을 실시할 수 있으며, 이때의 냉각 조건은 통상적으로 용융 도금에 적용되는 냉각 조건일 수 있다. 구체적으로, 도금욕으로부터 배출되는 도금강판에 대해 에어와이핑 작업을 실시한 후, 350℃의 온도범위까지 15~25℃/s의 냉각속도로 도금강판을 냉각할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스 성형부재의 제조방법은, 전술한 제조방법으로 제조된 도금강판을 Ac3 변태점 이상의 온도범위로 가열하여 열간 프레스 성형하고; 열간 프레스 성형된 도금강판을 냉각할 수 있다.
본 발명의 일 구현례에 의한 열간 프레스 성형부재의 제조방법은, 당해 기술분야에서 일반적으로 이용되는 열간 프레스 성형 방법에 의해 열간 프레스 성형부재를 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(실시예)
1.5mm 두께의 열간 프레스 성형용 냉연강판을 소지강판으로 준비하였다. 소지강판으로는, 중량 %로, C: 0.22wt%, Si: 0.24%, Mn: 1.56%, B: 0.0028%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 냉연강판을 이용하였다. 5%수소가 함유된 질소 분위기의 소둔로에서 800℃의 온도로 소지강판을 열처리하여 소지강판의 표면을 환원처리하였으며, 660℃의 인입온도로 준비된 각각의 도금욕에 침지하여 도금강판 시편을 제조하였다. 각각의 도금욕의 성분은 아래의 표 2와 같다. 도금욕 침지 후 에어나이프를 통해 도금량을 일정하게 조절한 후 냉각하였다.
각각의 시편을 900℃의 온도로 가열하여 180초간 유지하였으며, 급냉설비가 갖추어진 금형에서 오메가 형상으로 가공을 하여 열간 프레스 성형부재 시편을 제조하였다. 주사현미경을 이용하여 각각의 열간 프레스 성형부재 시편의 도금층을 관찰하였으며, 그 결과는 표 2와 같다. 또한, 각각의 열간 프레스 성형부재에 대해 3.5% NaCl 수용액에서 정전위법을 사용한 분극시험을 실시하였으며, 그에 따른 희생 방식성 평가 결과는 아래의 표 2와 같다. 표 2에서 비교예 3 내지 5의 도금층 비율은 Fe-Al 확산방지층을 의미한다.
도금욕 번호 도금욕 성분
(wt%)		 Fe-Al계
하부도금층 비율		 도금층 박리 여부 Zn과 소지철 접촉 여부 LME Micro
crack		 희생
방식성		 비고
Al Zn Si Mg
1 59 37 4 - 0.09 - 접촉 발생 발생 양호 비교예 1
2 70 27 3 - 0.04 - 접촉 발생 발생 양호 비교예 2
3 63 30 7 - 0.32 - 비접촉 - - 양호 발명예 1
4 81 10 7 2 0.30 - 비접촉 - - 양호 발명예
2
5 73 20 7 - 0.21 - 비접촉 - - 양호 발명예 3
6 80 20 - - 0.38 박리 비접촉 - - 양호 비교예
3
7 70 20 7 3 0.22 - 비접촉 - 발생 양호 비교예 4
8 88 - 7 5 (0.25) - 비접촉 - 발생 미흡 비교예 5
9 90 - 9 1 (0.29) - 비접촉 - - 미흡 비교예 6
10 87 - 9 4 (0.18) - 비접촉 - 발생 미흡 비교예 7
본 발명의 도금욕 성분을 만족하는 발명예 1 내지 발명예 3의 경우, Fe-Al계 하부도금층에 의해 소지강판과 Zn 성분이 접촉하지 않으며, 내식성 역시 양호한 것을 확인할 수 있다. 또한, Al-Zn계 상부도금층의 성분 분석 결과, 발명예 1 내지 발명예 3의 경우 1% 미만의 Fe를 포함하는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 본 발명의 도금욕 성분을 만족하지 않는 비교예 1 내지 7의 경우, 소지강판과 Zn 성분이 접촉하거나 또는 내식성이 열위한 것을 확인할 수 있다.
도 3의 (a) 및 (b)는 발명예 2 및 3의 단면을 전자주사현미경으로 관찰한 사진으로, 소지강판과 Al-Zn계 상부도금층 사이에 Fe-Al계 하부도금층이 형성되어 있으며, Fe-Al계 하부도금층에 의해 소지강판과 Al-Zn계 상부도금층의 접촉이 차단되는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 발명예 3에 대해 열간 프레스 성형을 실시한 후 단면을 전자주사현미경으로 관찰한 사진으로, Fe-Al계 하부도금층에 의해 소지강판에는 크랙이 발생하지 않았으며, Al-Zn계 상부도금층에 의해 내식성이 확보되는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금강판 및 그 제조방법은, 열간 프레스 성형시 액체금속취성파괴 및 마이크로크랙의 발생을 효과적으로 억제 가능한 도금강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형부재 및 그 제조방법은, 내식성 및 내구성을 효과적으로 확보한 열간 프레스 성형부재 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.

Claims (12)

  1. 소지강판;
    상기 소지강판의 적어도 일면에 형성된 Al-Zn계 도금층; 및
    상기 소지강판과 상기 Al-Zn계 도금층 사이에 형성된 Fe-Al계 계면합금층을 포함하고,
    상기 Al-Zn계 도금층은 중량%로, Zn: 10~30%, Fe: 1% 이하, 나머지 Al 및 불순물을 포함하는, 열간프레스 성형용 도금강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Fe-Al계 계면합금층은 중량%로, Al: 30~60%, Fe: 30~60% 및 Si: 20% 이하 및 기타 불순물을 포함하는, 열간프레스 성형용 도금강판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Al-Zn계 도금층은 중량%로, Be, Ti 및 Mn으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 0.05~10% 더 포함하는, 열간 프레스 성형용 도금강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Al-Zn계 도금층은 중량%로, 2% 이하의 Mg를 포함하는, 열간 프레스 성형용 도금강판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Al-Zn계 도금층 및 Fe-Al계 계면합금층의 두께는 평균 5~40㎛인, 열간 프레스 성형용 도금강판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Fe-Al계 계면합금층의 평균 두께는 상기 Al-Zn계 도금층 및 상기 Fe-Al계 계면합금층의 두께에 대해 5~35%인, 열간 프레스 성형용 도금강판.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 도금강판을 열간 프레스 성형하여 제조되는, 열간 프레스 성형부재.
  8. 소지강판을 준비하고;
    중량%로, Zn: 10~30%, Si: 5~15%, 나머지 Al 및 기타 불순물을 포함하는 도금액에 소지강판을 침지하고;
    상기 도금액으로부터 배출된 강판을 350℃의 온도범위까지 15~25℃/s 냉각하며,
    상기 강판의 도금층은,
    상기 소지강판의 적어도 일면에 형성된 Al-Zn계 도금층; 및
    상기 소지강판과 상기 Al-Zn계 도금층 사이에 형성된 Fe-Al계 계면합금층을 포함하는, 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 Fe-Al계 계면합금층은 상기 도금층 평균 두께의 5~35% 평균 두께로 형성되는, 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 도금액은 중량%로, Be, Ti 및 Mn으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 0.05~10% 더 포함하는, 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 도금액은 중량%로, 2% 이하의 Mg를 포함하는, 열간 프레스 성형용 도금강판의 제조방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 하나의 제조방법으로 제조된 도금강판을 Ac3 변태점 이상의 온도범위로 가열하고;
    상기 가열된 도금강판을 상기 온도에서 열간 프레스 성형하고;
    상기 열간 프레스 성형된 도금강판을 냉각하는, 열간 프레스 성형부재의 제조방법.
KR1020170180338A 2017-12-26 2017-12-26 열간 프레스 성형용 도금강판 및 이를 이용한 성형부재 KR102153164B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170180338A KR102153164B1 (ko) 2017-12-26 2017-12-26 열간 프레스 성형용 도금강판 및 이를 이용한 성형부재
PCT/KR2018/016546 WO2019132461A1 (ko) 2017-12-26 2018-12-21 열간 프레스 성형용 도금강판, 이를 이용한 성형부재 및 이들의 제조방법
US16/957,950 US11358369B2 (en) 2017-12-26 2018-12-21 Plating steel sheet for hot press forming, forming member using same, and manufacturing method therefor
JP2020535206A JP7140837B2 (ja) 2017-12-26 2018-12-21 熱間プレス成形用めっき鋼板、これを用いた成形部材及びこれらの製造方法
EP18895227.9A EP3733922B1 (en) 2017-12-26 2018-12-21 Plating steel sheet for hot press forming and forming member using same
CN201880084180.2A CN111527233A (zh) 2017-12-26 2018-12-21 热压成型用镀覆钢板、利用其的成型部件及其制造方法
US17/744,908 US11833778B2 (en) 2017-12-26 2022-05-16 Plating steel sheet for hot press forming, forming member using same, and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170180338A KR102153164B1 (ko) 2017-12-26 2017-12-26 열간 프레스 성형용 도금강판 및 이를 이용한 성형부재

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190078438A true KR20190078438A (ko) 2019-07-04
KR102153164B1 KR102153164B1 (ko) 2020-09-07

Family

ID=67067798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170180338A KR102153164B1 (ko) 2017-12-26 2017-12-26 열간 프레스 성형용 도금강판 및 이를 이용한 성형부재

Country Status (6)

Country Link
US (2) US11358369B2 (ko)
EP (1) EP3733922B1 (ko)
JP (1) JP7140837B2 (ko)
KR (1) KR102153164B1 (ko)
CN (1) CN111527233A (ko)
WO (1) WO2019132461A1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021125696A3 (ko) * 2019-12-18 2021-08-05 주식회사 포스코 알루미늄합금 도금강판, 열간성형 부재 및 이들의 제조방법
WO2021125888A3 (ko) * 2019-12-20 2021-08-05 주식회사 포스코 가공성 및 내식성이 우수한 알루미늄계 합금 도금강판 및 이의 제조방법
WO2022131848A1 (ko) * 2020-12-18 2022-06-23 주식회사 포스코 열간 프레스 성형용 도금강판 및 그 제조 방법
KR20220089439A (ko) * 2020-12-21 2022-06-28 주식회사 포스코 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법
WO2023149586A1 (ko) * 2022-02-03 2023-08-10 주식회사 포스코 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102153164B1 (ko) * 2017-12-26 2020-09-07 주식회사 포스코 열간 프레스 성형용 도금강판 및 이를 이용한 성형부재
KR102153172B1 (ko) * 2018-08-30 2020-09-07 주식회사 포스코 열간 성형성 및 내식성이 우수한 알루미늄-아연 합금 도금강판 및 그 제조방법
JPWO2022154081A1 (ko) * 2021-01-14 2022-07-21
MX2023006707A (es) * 2021-01-14 2023-06-20 Nippon Steel Corp Acero chapado.
CN113025937B (zh) * 2021-02-07 2023-03-17 首钢集团有限公司 一种热浸镀锌钢板及其制备方法
KR102524096B1 (ko) * 2021-07-30 2023-04-20 현대제철 주식회사 열간 프레스용 강판 및 이를 이용하여 제조된 핫 스탬핑 부품
KR102530077B1 (ko) * 2021-10-06 2023-05-08 현대제철 주식회사 열간 프레스용 강판 및 이를 이용하여 제조된 핫 스탬핑 부품
WO2024028640A1 (en) * 2022-08-04 2024-02-08 Arcelormittal Steel sheet with variable thickness having a reduced risk of delayed fracture after press hardening, a press hardening method, a press hardened coated steel part

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3505043A (en) * 1969-01-08 1970-04-07 Inland Steel Co Al-mg-zn alloy coated ferrous metal sheet
US6296805B1 (en) 1998-07-09 2001-10-02 Sollac Coated hot- and cold-rolled steel sheet comprising a very high resistance after thermal treatment
JP2006022395A (ja) 2004-07-09 2006-01-26 Nippon Steel Corp 耐食性に優れた高強度焼き入れ成形体およびその製造方法
KR20130002228A (ko) * 2011-06-28 2013-01-07 주식회사 포스코 액상 금속 취화가 억제된 열간 프레스 성형용 도금강판
WO2017195269A1 (ja) * 2016-05-10 2017-11-16 新日鐵住金株式会社 ホットスタンプ成形体

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR8206921A (pt) * 1981-12-02 1983-10-04 Uss Eng & Consult Processo para producao de revestimento resistente a corrosao e produto revestido
JP2777571B2 (ja) * 1991-11-29 1998-07-16 大同鋼板株式会社 アルミニウム−亜鉛−シリコン合金めっき被覆物及びその製造方法
KR20070087240A (ko) 2001-06-15 2007-08-27 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 고강도 알루미늄계 합금 도금 강판의 열간 프레스 방법
JP3845271B2 (ja) 2001-06-15 2006-11-15 新日本製鐵株式会社 高温成形に適し高温成形後に高強度となるアルミもしくはアルミ−亜鉛めっき鋼板およびその製造方法
CN101253280B (zh) * 2005-09-01 2010-12-01 新日本制铁株式会社 弯曲加工性优异的热浸镀Zn-Al系合金钢材及其制造方法
AU2010205171B2 (en) * 2009-01-16 2012-09-13 Nippon Steel Corporation Hot-dip Zn-Al-Mg-Si-Cr alloy coated steel material with excellent corrosion resistance
DE102009007909A1 (de) 2009-02-06 2010-08-12 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verfahren zum Herstellen eines Stahlbauteils durch Warmformen und durch Warmformen hergestelltes Stahlbauteil
JP5754993B2 (ja) 2010-03-17 2015-07-29 新日鐵住金株式会社 高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材と鋼管およびその製造方法
JP5505132B2 (ja) 2010-06-30 2014-05-28 新日鐵住金株式会社 溶接性に優れたＡｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼材
JP2012126994A (ja) 2010-11-26 2012-07-05 Jfe Steel Corp 溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板
JP2012112010A (ja) 2010-11-26 2012-06-14 Jfe Steel Corp 熱間プレス用めっき鋼板、それを用いた熱間プレス部材の製造方法および熱間プレス部材
EP2728032A4 (en) 2011-06-28 2015-03-11 Posco PLATED STEEL PLATE WITH PLATED LAYER WITH EXCELLENT STABILITY FOR HOT PRESSING
EP3492620A1 (en) * 2012-08-01 2019-06-05 Bluescope Steel Limited Metal-coated steel strip
JP6001469B2 (ja) 2013-01-31 2016-10-05 Ｊｆｅ鋼板株式会社 溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板とその製造方法
KR20170067908A (ko) 2013-01-31 2017-06-16 제이에프이 코우반 가부시키가이샤 용융 Al-Zn 계 도금 강판과 그 제조 방법
JP5991379B2 (ja) * 2013-03-25 2016-09-14 Ｊｆｅスチール株式会社 Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板
EP2848709B1 (de) * 2013-09-13 2020-03-04 ThyssenKrupp Steel Europe AG Verfahren zum Herstellen eines mit einem metallischen, vor Korrosion schützenden Überzug versehenen Stahlbauteils und Stahlbauteil
KR101528067B1 (ko) 2013-12-20 2015-06-10 주식회사 포스코 용접성 및 내식성이 우수한 열간 프레스 성형용 도금강판 및 그 제조방법
KR20150073021A (ko) 2013-12-20 2015-06-30 주식회사 포스코 내식성이 우수한 열간 프레스 성형용 합금도금강판 및 그 제조방법
KR101639843B1 (ko) 2013-12-24 2016-07-14 주식회사 포스코 열간 프레스 성형용 도금강판 및 그 제조방법
WO2015181581A1 (fr) 2014-05-28 2015-12-03 ArcelorMittal Investigación y Desarrollo, S.L. Tôle d'acier munie d'un revêtement à protection cathodique sacrificielle comprenant du lanthane
WO2017017483A1 (en) 2015-07-30 2017-02-02 Arcelormittal Steel sheet coated with a metallic coating based on aluminum
WO2017060745A1 (en) 2015-10-05 2017-04-13 Arcelormittal Steel sheet coated with a metallic coating based on aluminium and comprising titanium
JP6897757B2 (ja) * 2017-03-31 2021-07-07 日本製鉄株式会社 表面処理鋼板
KR102153164B1 (ko) * 2017-12-26 2020-09-07 주식회사 포스코 열간 프레스 성형용 도금강판 및 이를 이용한 성형부재

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3505043A (en) * 1969-01-08 1970-04-07 Inland Steel Co Al-mg-zn alloy coated ferrous metal sheet
US6296805B1 (en) 1998-07-09 2001-10-02 Sollac Coated hot- and cold-rolled steel sheet comprising a very high resistance after thermal treatment
JP2006022395A (ja) 2004-07-09 2006-01-26 Nippon Steel Corp 耐食性に優れた高強度焼き入れ成形体およびその製造方法
KR20130002228A (ko) * 2011-06-28 2013-01-07 주식회사 포스코 액상 금속 취화가 억제된 열간 프레스 성형용 도금강판
WO2017195269A1 (ja) * 2016-05-10 2017-11-16 新日鐵住金株式会社 ホットスタンプ成形体

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021125696A3 (ko) * 2019-12-18 2021-08-05 주식회사 포스코 알루미늄합금 도금강판, 열간성형 부재 및 이들의 제조방법
KR20210151035A (ko) * 2019-12-18 2021-12-13 주식회사 포스코 알루미늄합금 도금강판, 열간성형 부재 및 이들의 제조방법
CN114761601A (zh) * 2019-12-18 2022-07-15 Posco公司 铝合金镀覆钢板、热成型部件及它们的制造方法
JP2022550142A (ja) * 2019-12-18 2022-11-30 ポスコ アルミニウム合金めっき鋼板、熱間成形部材及びこれらの製造方法
EP4079922A4 (en) * 2019-12-18 2022-12-21 Posco ALUMINUM ALLOY CLAD STEEL SHEET, HOT FORMED PART AND METHOD OF MANUFACTURING ALUMINUM ALLOY CLAD STEEL SHEET AND HOT FORMED PART
WO2021125888A3 (ko) * 2019-12-20 2021-08-05 주식회사 포스코 가공성 및 내식성이 우수한 알루미늄계 합금 도금강판 및 이의 제조방법
US11897229B2 (en) 2019-12-20 2024-02-13 Posco Aluminum alloy-plated steel sheet having excellent workability and corrosion resistance and method for manufacturing same
WO2022131848A1 (ko) * 2020-12-18 2022-06-23 주식회사 포스코 열간 프레스 성형용 도금강판 및 그 제조 방법
KR20220089439A (ko) * 2020-12-21 2022-06-28 주식회사 포스코 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법
WO2023149586A1 (ko) * 2022-02-03 2023-08-10 주식회사 포스코 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20210008837A1 (en) 2021-01-14
EP3733922B1 (en) 2024-03-06
EP3733922A4 (en) 2020-11-04
US11833778B2 (en) 2023-12-05
US11358369B2 (en) 2022-06-14
EP3733922A1 (en) 2020-11-04
JP7140837B2 (ja) 2022-09-21
CN111527233A (zh) 2020-08-11
WO2019132461A1 (ko) 2019-07-04
US20220274377A1 (en) 2022-09-01
KR102153164B1 (ko) 2020-09-07
JP2021509437A (ja) 2021-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11833778B2 (en) Plating steel sheet for hot press forming, forming member using same, and manufacturing method therefor
JP6836600B2 (ja) ホットスタンプ部材
KR101008042B1 (ko) 내식성이 우수한 알루미늄 도금강판, 이를 이용한 열간 프레스 성형 제품 및 그 제조방법
JP5614496B2 (ja) 塗装後耐食性に優れたホットスタンプ成形された高強度部品およびその製造方法
KR102301116B1 (ko) 부식에 대한 보호를 제공하는 금속성 코팅이 제공된 강 부품의 제조 방법, 및 강 부품
JP5463906B2 (ja) ホットスタンプ用鋼板及びその製造方法
KR101849480B1 (ko) 자동차 부품 및 자동차 부품의 제조 방법
KR101858863B1 (ko) 내식성 및 가공성이 우수한 용융 알루미늄계 도금강재
CN107614733B (zh) 耐剥离性优异的hpf成型部件及其制造方法
JP4837604B2 (ja) 合金化溶融亜鉛めっき鋼板
KR101467727B1 (ko) 외관이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법
KR102501440B1 (ko) 표면 품질이 우수한 열간 프레스 성형용 도금 강판 및 이의 제조방법
KR102010083B1 (ko) 내식성이 향상된 고내식 철-알루미늄계 합금도금강판, 그 제조방법 및 그로부터 제조된 열간 프레스 성형 부재
CN108431286B (zh) 抑制微细裂纹的热压成型品及其制造方法
CN114761602B (zh) 加工性和耐蚀性优异的铝基合金镀覆钢板及其制造方法
CN114761603B (zh) 加工性和耐蚀性优异的铝基合金镀覆钢板及其制造方法
KR20230069975A (ko) 열간 프레스 부재 및 열간 프레스용 강판 그리고 그것들의 제조 방법
CN115135798A (zh) 热冲压构件及其制造方法
KR20120041619A (ko) 도금성 및 밀착성이 우수한 용융아연 도금강판 및 그 제조방법
KR101560883B1 (ko) 가공성 및 용접성이 우수한 열간 프레스 성형용 강판 및 이의 제조방법
KR100685034B1 (ko) 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법
KR20190078415A (ko) 열간 프레스 성형용 도금강판과 이를 이용한 열간 프레스 성형품 및 이들의 제조방법
JP2009249737A (ja) 溶融亜鉛めっき用鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant