KR20200053392A - Trip강을 이용한 차량용 금속판재 결합구조 및 그 제조방법 - Google Patents

Trip강을 이용한 차량용 금속판재 결합구조 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

차량용 차체에 TRIP강을 적용하되 TRIP강 고유의 고강도 및 고연신 특성을 유지하면서 방청 특성을 강화하고 나아가 다른 강판과의 스팟 용접에도 액체금속취화를 방지할 수 있는 차량용 금속판재 결합구조가 제공된다. 이 차량용 금속판재 결합구조는, TRIP강으로 이루어진 제1 강판의 표면에 알루미늄 코팅층을 형성하고 TRIP강의 재결정온도 이하에서 냉간가공으로 성형한 알루미늄 도금 강판; TRIP강이 아닌 제2 강판의 표면에 아연 코팅층을 형성하고 이를 성형한 아연 도금 강판; 및 알루미늄 코팅층과 아연 코팅층이 맞닿은 상태에서 알루미늄 도금 강판과 아연 도금 강판을 스팟 용접하여 생성된 스팟 용접 영역을 포함한다.

Description

TRIP강을 이용한 차량용 금속판재 결합구조 및 그 제조방법{Combination structure of metal sheets for automobile by using TRIP steel and method for manufacturing the same}
본 발명은 차량용 금속판재 결합구조 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 TRIP강을 이용한 차량용 금속판재 결합구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자동차 산업에 있어서 차량 무게 절감에 따른 연비 상승 그리고 충돌 시 승객 안전 보장은 지속적으로 요구되는 사항이다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 최근 들어 자동차의 차체(BIW, Body in White)에 고강도 강판, 특히 기가급 강재(인장강도가 980Mpa 이상)를 사용하는 경우가 증가하고 있다. 기가급 강재로는 DU(dual phase)강, CP(complex phase)강, HPF(hot press forming)강, TRIP(Transformation Induced Plasticity)강, TWIP(Twinning Induced Plasticity)강 등이 사용되고 있다. 이러한 기가급 강재들 중 TRIP(변태유기소성)강은 고강도 및 고연신의 특성을 동시에 가지고 있어서 최근 들어 더 많은 관심을 받고 있다.
대부분의 강재에 대한 방청 코팅제로는 아연이 많이 사용되는데 아연의 용융점(약 420도)이 상대적으로 낮아 용융도금 시 처리가 용이하며 강판 모재에 대해 희생방식 특성을 가짐으로써 부식방지에 탁월한 효과가 있기 때문이다. 그런데 TRIP강의 경우 아연으로 방청코팅을 하는 경우 스팟 용접(spot welding) 시 용융된 아연이 모재의 입계를 타고 들어가는 액체금속취화(LME, liquid Metal Embrittlement) 현상이 발생하여 크랙이 생기는 문제가 있다. 도 1은 아연 도금된 TRIP강에 대해 스팟 용접을 실시한 단면도를 나타내는데, 액체금속취화(LME)가 발생하여 모재에 크랙이 발생한 것을 확인할 수 있다. 자동차 메이커의 입장에서는 이러한 크랙은 중대 사고로 이어질 위험이 있기 때문에 차체에 TRIP강을 사용할 때 방청 코팅 없이 비도금 강재로 국한해서 사용하거나 용접 후 후열처리공정 등을 통해 제한적으로 사용하고 있는 실정이다.
이에 대한 대안으로 TRIP강의 방청 코팅에 알루미늄 용융도금을 고려해 볼 수도 있으나, 이 또한 현실적으로 적용하기는 어렵다. 즉, 코팅제로 사용되는 알루미늄은 용융점(약 670도)이 상대적으로 높은데 TRIP강이 약 450도 이상으로 가열되면 짧은 시간 내에도 강재 내부에 있는 잔류 오스테나이트상이 세멘타이트, 페라이트 또는 펄라이트 등으로 변태되면서 TRIP강 고유의 물성이 약화되거나 없어지기 때문이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 차량용 차체에 TRIP강을 적용하되 TRIP강 고유의 고강도 및 고연신 특성을 유지하면서 방청 특성을 강화하고 나아가 다른 강판과의 스팟 용접에도 액체금속취화를 방지할 수 있는 차량용 금속판재 결합구조를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 이러한 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 금속판재 결합구조는, TRIP강으로 이루어진 제1 강판의 표면에 알루미늄 코팅층을 형성하고 TRIP강의 재결정온도 이하에서 냉간가공으로 성형한 알루미늄 도금 강판; TRIP강이 아닌 제2 강판의 표면에 아연 코팅층을 형성하고 이를 성형한 아연 도금 강판; 및 상기 알루미늄 코팅층과 상기 아연 코팅층이 맞닿은 상태에서 상기 알루미늄 도금 강판과 상기 아연 도금 강판을 스팟 용접하여 생성된 스팟 용접 영역을 포함할 수 있다.
상기 TRIP강은 연신율(EL)이 5%이상이고, 인장강도(TS)가 980MPa 이상이고, 연신율(EL)×인장강도(TS)가 10 내지 45 GPa·%일 수 있다.
상기 알루미늄 코팅층은 물리적 기상 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 알루미늄 도금 강판은 차량 언더 바디 중 프런트 크로스 멤버로 사용될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 금속판재 결합구조는, TRIP강으로 이루어진 제1 강판의 표면에 아연보다 높은 융점을 가지는 금속으로 이루어진 하부 코팅층을 형성하고 그 위에 아연 코팅층을 형성하고 TRIP강의 재결정온도 이하에서 냉간가공으로 성형한 복합 코팅층 도금 강판; TRIP강이 아닌 제2 강판의 표면에 아연 코팅층을 형성하고 이를 성형한 아연 도금 강판; 및 상기 복합 코팅층 도금 강판의 아연 코팅층과 상기 아연 도금 강판의 아연 코팅층이 맞닿은 상태에서 상기 복합 코팅층 도금 강판과 상기 아연 도금 강판을 스팟 용접하여 생성된 스팟 용접 영역을 포함할 수 있다.
상기 하부 코팅층은 알루미늄, 마그네슘, 구리 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법은, TRIP강으로 이루어진 제1 강판의 표면에 알루미늄 코팅층을 형성하여 알루미늄 도금 강판을 준비하고, TRIP강의 재결정온도 이하에서 상기 알루미늄 도금 강판을 냉간가공으로 성형하고, TRIP강이 아닌 제2 강판의 표면에 아연 코팅층을 형성하여 아연 도금 강판을 준비하고, 상기 알루미늄 코팅층과 상기 아연 코팅층이 맞닿은 상태에서 상기 알루미늄 도금 강판과 상기 아연 도금 강판을 스팟 용접하여 금속판재 결합구조를 완성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 TRIP강은 연신율(EL)이 5%이상이고, 인장강도(TS)가 980MPa 이상이고, 연신율(EL)×인장강도(TS)가 10 내지 45 GPa·%일 수 있다.
상기 알루미늄 코팅층은 물리적 기상 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 알루미늄 도금 강판은 차량 언더 바디 중 프런트 크로스 멤버로 사용될 수 있다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법은, TRIP강으로 이루어진 제1 강판의 표면에 아연보다 높은 융점을 가지는 금속으로 이루어진 하부 코팅층을 형성하고 그 위에 아연 코팅층을 형성하여 복합 코팅층 도금 강판을 준비하고, TRIP강의 재결정온도 이하에서 상기 복합 코팅층 도금 강판을 냉간가공으로 성형하고, TRIP강이 아닌 제2 강판의 표면에 아연 코팅층을 형성하여 아연 도금 강판을 준비하고, 상기 복합 코팅층 도금 강판의 아연 코팅층과 상기 아연 도금 강판의 아연 코팅층이 맞닿은 상태에서 상기 복합 코팅층 도금 강판과 상기 아연 도금 강판을 스팟 용접하여 금속판재 결합구조를 완성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 하부 코팅층은 알루미늄, 마그네슘, 구리 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 구체적인 내용 및 도면들에 포함되어 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 TRIP강을 이용한 차량용 금속판재 결합구조 및 이의 제조방법에 의하면, 냉간가공으로 TRIP강을 성형하기 때문에 TRIP강의 고유 특성인 고강도 및 고연신을 그대로 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 도금 강판의 경우, TRIP강판에 방청 코팅제로 알루미늄을 사용하되 상대적으로 저온 공정인 물리적 기상 증착을 이용하여 코팅하기 때문에 TRIP강의 기본 물성(고강도 및 고연신)이 약화되는 것을 방지할 수 있다. 나아가 TRIP강이 아닌 다른 강판에 아연 코팅층을 형성한 아연 도금 강판을 알루미늄 도금 TRIP 강판과 스팟 용접을 하더라도, 알루미늄 코팅층이 TRIP 강판을 보호하여 아연에 의해 TRIP 강판에 액체금속취화(LME)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 코팅층 도금 강판은 하부 코팅층과 상부 코팅층으로 된 복합 코팅층을 사용하는데, 상부 코팅층으로는 타 금속 대비 경제적 코팅이 가능한 아연을 사용하여 방청성능을 확보할 수 있고, TRIP강과 상부 아연 코팅층 사이에 아연 이외의 금속으로 된 하부 코팅층을 개재시켜 아연에 의해 TRIP 강판에 액체금속취화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 하부 코팅층을 아연보다 높은 융점을 가지는 금속(예를 들어 알루미늄, 마그네슘, 구리 또는 이들의 조합)으로 구성함으로써 스팟 용접 시 상부 아연 코팅층으로부터 용융된 아연이 TRIP강 모재로 침투하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 아연 도금된 TRIP강에 대해 스팟 용접 시 발생할 수 있는 액체금속취화(LME)로 인한 크랙의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 금속판재 결합구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 금속판재 결합구조를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 금속판재 결합구조를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5의 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 금속판재 결합구조가 적용된 차량 언더바디를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 금속판재 결합구조를 나타낸 단면도이다. 본 발명의 차량용 금속판재 결합구조(2)는 알루미늄 도금 강판(100), 아연 도금 강판(200) 및 이들 사이에 스팟 용접하여 생성된 스팟 용접 영역(50)을 포함한다.
알루미늄 도금 강판(100)은 TRIP강으로 이루어진 제1 강판(110), 및 제1 강판(110)의 표면에 형성된 알루미늄 코팅층(120)을 포함한다.
제1 강판(110)을 구성하는 TRIP강(Transformation Induced Plasticity Steel)은 잔류 오스테나이트의 변태유기소성에 의해 유발되는 고연신 거동으로 인해 가공성이 우수하다. TRIP강은 고온에서 존재하는 오스테나이트를 상온에서 잔류시켜 페라이트와 베이나이트 3상으로 혼합된 상조직을 갖는 잔류오스테나이트강이다. TRIP강은 오스테나이트 강화원소인 C, Si, Mn 등을 첨가하고 열처리하면 상온에서 오스테나이트가 잔류되고, 이러한 잔류 오스테나이트상은 준안전상으로서 외부에서 변형을 받으면 마르텐사이트로 변태하게 되는데 이렇게 가공에 의해 변태가 일어나면 일반강과는 달리 가공경화지수가 높고 necking저항이 증가하여 가공성이 우수하다. 본 발명의 TRIP강은 차량의 언더바디에 사용되는 것으로 연신율(EL)이 5%이상이고, 인장강도(TS)가 980MPa 이상이고, 연신율(EL)×인장강도(TS)가 10 내지 45 GPa·%인 것이 바람직하다.
알루미늄 코팅층(120)은 방청 코팅제로서 제1 강판(110)의 적어도 일면에 형성될 수 있다. 알루미늄의 용융점(약 670도)은 상대적으로 높기 때문에 일반적인 용융도금으로 제1 강판(110) 상에 알루미늄 코팅층을 형성하는 경우 TRIP강 내부에 있는 잔류 오스테나이트 조직이 없어지기 때문에 TRIP강 고유 특성인 고강도 및 고연신 물성이 약화된다. 따라서 본 발명에서는 물리적 기상 증착(PVD, Physical Vapor Deposition)을 통해 제1 강판(110) 표면에 알루미늄 코팅층(120)을 형성한다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 않으며 전기도금으로 제1 강판(110) 상에 알루미늄 코팅층을 형성할 수도 있다.
아연 도금 강판(200)은 TRIP강이 아닌 다른 강재로 이루어진 제2 강판(210), 및 제2 강판(210)의 표면에 형성된 아연 코팅층(220)을 포함한다. 제2 강판(210)은 임의의 강재로 구성될 수 있으나 아연에 대해 액체금속취화가 우려되는 TRIP강을 제외한 강재로 구성되는 것이 바람직하다. 아연 코팅층(220)은 용융도금 또는 전기도금을 이용하여 형성될 수 있다.
스팟 용접 영역(50)은 알루미늄 코팅층(120)과 아연 코팅층(220)이 맞닿은 상태에서 알루미늄 도금 강판(100)과 아연 도금 강판(200)을 스팟 용접(spot welding)하여 생성된 영역이다. 스팟 용접 영역(50)은 마르텐사이트 상을 포함할 수 있다.
본 발명에서는 TRIP강으로 이루어진 제1 강판(110)의 표면에 알루미늄 코팅층(120)으로 코팅하기 때문에 기본적으로 우수한 방청 효능을 얻을 수 있다. 또한 제1 강판(110) 상에 형성된 알루미늄 코팅층(120)은 아연 도금 강판(200)과의 스팟 용접에서 아연에 의해 TRIP강이 액체금속취화(LME)되는 것을 방지할 수 있다.
이하 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법에 대해 자세히 설명한다. 도 3은 도 2의 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
먼저 TRIP강으로 이루어진 제1 강판(110)의 표면에 알루미늄 코팅층(120)을 형성한다(S10). 구체적으로, 제1 강판(110)의 제1 면에 물리적 기상 증착을 이용하여 알루미늄 코팅층(120)을 형성하고, 제1 강판(110)의 제2 면에 물리적 기상 증착을 이용하여 알루미늄 코팅층(120)을 형성하여 알루미늄 도금 강판(100)을 준비한다. 물리적 기상 증착을 위한 연속식 진공 증착 장치는, 진공 챔버, 알루미늄 타겟, 진원공급장치, 강판 이송부 등을 포함하여 구성될 수 있다. 물리적 기상 증착은 저온 공정이 가능하기 때문에 제1 강판(110) 상에 알루미늄 코팅층(120)을 증착하는 동안 TRIP강의 내부 조직에 변화를 주지 않기 때문에 TRIP강 고유의 고강도 및 고연신 물성을 그래도 유지할 수 있다. 물리적 기상 증착 이외에 전기도금도 저온 공정이 가능하기 때문에 TRIP강의 내부 조직에 변화를 주지 않으면서 알루미늄 코팅층(120)을 형성할 수도 있다.
이어서 TRIP강의 재결정 온도 이하에서 알루미늄 도금 강판(100)을 냉간 가공하여 성형한다(S12). 본 실시예에 따르면, TRIP강으로 이루어진 제1 강판(110)에 대해 코팅 및 성형 공정을 진행하는 동안 저온 상태를 유지함으로써 TRIP강 고유의 물성을 유지할 수 있다.
이어서 TRIP강이 아닌 다른 강재의 제2 강판(210)의 표면에 아연 코팅층(220)을 형성하여 아연 도금 강판(200)을 준비한다(S20). 아연 코팅층(220)은 기존에 알려진 다양한 방법으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 아연 용융도금 또는 아연 전기도금을 이용할 수 있다. 이어서 공지의 다양한 방법을 통해 아연 도금 강판(200)을 성형하여 차량용 금속판재를 준비한다(S22).
이와 같이 알루미늄 도금 강판(100)과 아연 도금 강판(200)을 준비한 후, 알루미늄 코팅층(120)과 아연 코팅층(220)이 맞닿은 상태에서 스팟 용접을 수행하여 금속판재 결합구조(2)를 완성한다(S30). 스팟 용접에 의해 알루미늄 도금 강판(100)과 아연 도금 강판(200) 사이에 형성된 스팟 용접 영역(50)은 마르텐사이트 상을 포함할 수 있다.
이하 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 금속판재 결합구조를 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 금속판재 결합구조를 나타낸 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 이전 실시예의 도면(도 2)에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고 그 설명은 생략하며, 이하 차이점을 위주로 설명한다.
본 실시예에 따른 금속판재 결합구조(3)는 TRIP강으로 이루어진 알루미늄 도금 강판(100)과, 알루미늄 도금 강판(100)의 일면에 결합된 제1 아연 도금 강판(200)과, 알루미늄 도금 강판(100)의 타면에 결합된 제2 아연 도금 강판(300)과, 이들 사이에 스팟 용접하여 생성된 스팟 용접 영역(50)을 포함한다. 여기서 제2 아연 도금 강판(300)은 TRIP강이 아닌 다른 강재로 이루어진 제3 강판(310)과, 제3 강판(310)의 표면에 형성된 아연 코팅층(320)을 포함한다.
본 실시예에서는 알루미늄 도금 강판(100)의 양쪽에 아연 도금 강판(200, 300)을 놓고 스폿 용접을 하더라도 이전 실시예와 실질적 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이하 도 5를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 금속판재 결합구조를 설명한다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 금속판재 결합구조를 나타낸 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 이전 실시예의 도면(도 2)에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고 그 설명은 생략하면, 이하 차이점을 위주로 설명한다.
본 실시예에 따른 금속판재 결합구조(4)는 복합 코팅층 도금 강판(101), 아연 도금 강판(200), 및 이들 사이에 스팟 용접하여 생성된 스팟 용접 영역(50)을 포함한다.
복합 코팅층 도금 강판(101)은, TRIP강으로 이루어진 제1 강판(110)과, 방청 코팅제로서 제1 강판(110)의 표면에 형성된 복합 코팅층(121, 131)으로 구성된다. 복합 코팅층(121, 131)은 제1 강판(110)의 표면에 형성되며 아연보다 높은 융점을 가지는 금속으로 이루어진 하부 코팅층(121)과, 하부 코팅층(121) 상에 형성된 아연 코팅층(131)의 적층 구조를 가진다.
하부 코팅층(121)은 알루미늄, 마그네슘, 구리 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 하부 코팅층(121)은 약 0.1 내지 3㎛ 두께로 형성될 수 있으며, 물리적 기상 증착을 통해 제1 강판(110) 표면에 형성될 수 있다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 않으며 전기도금으로 제1 강판(110) 상에 하부 코팅층(121)을 형성할 수도 있다.
상부 코팅층(131)은 아연으로 구성되는데, 아연은 다른 금속들보다 융점이 낮고 증기압이 높아 코팅층 형성에 필요한 에너지가 낮으며 나아가 코팅층의 물성제어를 위해 후열처리를 하는 경우 그 열처리 온도가 낮기 때문에 기가급 고연신 강판 모재의 열변형으로 인한 물성저하를 최소화할 수 있다. 아연 코팅층(131)이 TRIP강판에 직접 접촉하는 경우 액체금속취화가 발생할 수 있으므로, 본 실시예에서는 아연 코팅층(131)과 제1 강판(110) 사이에 하부 코팅층(121)을 개재시켜 액체금속취화를 방지하였다. 아연 코팅층(131)은 약 5 내지 15 ㎛ 두께로 형성될 수 있으며, 물리적 기상 증착을 통해 하부 코팅층(121) 상에 형성될 수 있다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 않으며 용융도금 또는 전기도금을 이용하여 형성될 수도 있다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법에 대해 자세히 설명한다. 도 6은 도 5의 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
먼저 TRIP강으로 이루어진 제1 강판(110)의 표면에 물리적 기상 증착, 전기도금 등을 통해 제1 코팅층 또는 하부 코팅층(121)을 형성한다(S110). 이어서 하부 코팅층(121) 상에 물리적 기상 증착, 용융도금, 전기도금 등을 통해 제2 코팅층 또는 아연 코팅층(131)을 형성하여 복합 코팅층 도금 강판(101)을 준비한다(S112).
바람직한 실시예로는 물리적 기상 증착을 통해 제1 강판(110) 상에 알루미늄으로 이루어진 하부 코팅층(121)을 형성하고 그 위에 용융도금을 통해 아연 코팅층(131)을 형성할 수 있다. 이 때 아연 코팅층(131)의 두께를 복합 코팅층 전체 두께의 50 내지 90%로 유지함으로써, 타 금속대비 경제적인 코팅이 가능한 아연으로 방청성능을 확보하는 동시에, 아연 코팅층(131)과 TRIP강판(110) 사이에 하부 코팅층(121)을 개재시켜 액체금속취화를 방지할 수 있다.
이어서 TRIP강의 재결정 온도 이하에서 복합 코팅층 도금 강판(101)을 냉간 가공하여 성형한다(S114). 본 실시예에 따르면, TRIP강으로 이루어진 제1 강판(110)에 대해 코팅 및 성형 공정을 진행하는 동안 저온 상태를 유지함으로써 TRIP강 고유의 물성을 유지할 수 있다.
이어서 TRIP강이 아닌 다른 강재로 이루어진 제2 강판(210)의 표면에 아연 코팅층(220)을 형성하여 아연 도금 강판(200)을 준비한다(S120). 공지의 다양한 방법을 통해 아연 도금 강판(200)을 성형하여 차량용 금속판재를 준비한다(S122).
복합 코팅층 도금 강판(101)과 아연 도금 강판(200)을 준비한 후, 아연 코팅층(131)과 아연 코팅층(220)이 맞닿은 상태에서 스팟 용접을 수행하여 금속판재 결합구조(4)를 완성한다(S130).
도 7은 본 발명의 금속판재 결합구조가 적용된 차량 언더바디를 나타낸 도면이다.
알루미늄 도금 강판(100) 또는 복합 코팅층 도금 강판(101)은 차량 언더바디(1) 중 프런트 크로스 멤버(10)로 사용될 수 있고, 아연 도금 강판(200)은 사이드 실(20), 프런트 플로어(30) 등으로 사용될 수 있다. 따라서 금속판재 결합구조는 예를 들어 프런트 크로스 멤버(10)와 사이드 실(20) 간의 스팟 용접 결합 구조, 또는 프런트 크로스 멤버(10)와 프런트 플로어(30) 간의 스팟 용접 결합 구조일 수 있다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, TRIP강을 이용한 알루미늄 도금 강판(또는 복합 코팅층 도금 강판)과 TRIP강이 아닌 아연 도금 강판 간의 스팟 용접 결합 구조에 모두 적용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 차량 언더바디
2, 3, 4: 금속 판재 결합 구조
10: 프런트 크로스 멤버
20: 사이드 실
30: 프런트 플로어
50: 스팟 용접 영역
100: 알루미늄 도금 강판
101: 복합 코팅층 도금 강판
110: 제1 강판
120: 알루미늄 코팅층
121: 하부 코팅층
131: 아연 코팅층
200: 아연 도금 강판
210: 제2 강판
220: 아연 코팅층
300: 아연 도금 강판
310: 제3 강판
320: 아연 코팅층

Claims (10)

  1. TRIP강으로 이루어진 제1 강판의 표면에 알루미늄 코팅층을 형성하고 TRIP강의 재결정온도 이하에서 냉간가공으로 성형한 알루미늄 도금 강판;
    TRIP강이 아닌 제2 강판의 표면에 아연 코팅층을 형성하고 이를 성형한 아연 도금 강판; 및
    상기 알루미늄 코팅층과 상기 아연 코팅층이 맞닿은 상태에서 상기 알루미늄 도금 강판과 상기 아연 도금 강판을 스팟 용접하여 생성된 스팟 용접 영역을 포함하는, TRIP강을 이용한 차량용 금속판재 결합구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 TRIP강은 연신율(EL)이 5%이상이고, 인장강도(TS)가 980MPa 이상이고, 연신율(EL)×인장강도(TS)가 10 내지 45 GPa·%인 것을 특징으로 하는 차량용 금속판재 결합구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 코팅층은 물리적 기상 증착 공정 또는 전기도금을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 금속판재 결합구조.
  4. TRIP강으로 이루어진 제1 강판의 표면에 아연보다 높은 융점을 가지는 금속으로 이루어진 하부 코팅층을 형성하고 그 위에 아연 코팅층을 형성하고 TRIP강의 재결정온도 이하에서 냉간가공으로 성형한 복합 코팅층 도금 강판;
    TRIP강이 아닌 제2 강판의 표면에 아연 코팅층을 형성하고 이를 성형한 아연 도금 강판; 및
    상기 복합 코팅층 도금 강판의 아연 코팅층과 상기 아연 도금 강판의 아연 코팅층이 맞닿은 상태에서 상기 복합 코팅층 도금 강판과 상기 아연 도금 강판을 스팟 용접하여 생성된 스팟 용접 영역을 포함하는, TRIP강을 이용한 차량용 금속판재 결합구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하부 코팅층은 알루미늄, 마그네슘, 구리 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, TRIP강을 이용한 차량용 금속판재 결합구조.
  6. TRIP강으로 이루어진 제1 강판의 표면에 알루미늄 코팅층을 형성하여 알루미늄 도금 강판을 준비하고,
    TRIP강의 재결정온도 이하에서 상기 알루미늄 도금 강판을 냉간가공으로 성형하고,
    TRIP강이 아닌 제2 강판의 표면에 아연 코팅층을 형성하여 아연 도금 강판을 준비하고,
    상기 알루미늄 코팅층과 상기 아연 코팅층이 맞닿은 상태에서 상기 알루미늄 도금 강판과 상기 아연 도금 강판을 스팟 용접하여 금속판재 결합구조를 완성하는 것을 포함하는, TRIP강을 이용한 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 TRIP강은 연신율(EL)이 5%이상이고, 인장강도(TS)가 980MPa 이상이고, 연신율(EL)×인장강도(TS)가 10 내지 45 GPa·%인 것을 특징으로 하는 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 알루미늄 코팅층은 물리적 기상 증착 공정 또는 전기도금을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법.
  9. TRIP강으로 이루어진 제1 강판의 표면에 아연보다 높은 융점을 가지는 금속으로 이루어진 하부 코팅층을 형성하고 그 위에 아연 코팅층을 형성하여 복합 코팅층 도금 강판을 준비하고,
    TRIP강의 재결정온도 이하에서 상기 복합 코팅층 도금 강판을 냉간가공으로 성형하고,
    TRIP강이 아닌 제2 강판의 표면에 아연 코팅층을 형성하여 아연 도금 강판을 준비하고,
    상기 복합 코팅층 도금 강판의 아연 코팅층과 상기 아연 도금 강판의 아연 코팅층이 맞닿은 상태에서 상기 복합 코팅층 도금 강판과 상기 아연 도금 강판을 스팟 용접하여 금속판재 결합구조를 완성하는 것을 포함하는, TRIP강을 이용한 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하부 코팅층은 알루미늄, 마그네슘, 구리 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, TRIP강을 이용한 차량용 금속판재 결합구조의 제조방법.
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