KR20220004690A

KR20220004690A - 핫 스탬프용 도금 강판

Info

Publication number: KR20220004690A
Application number: KR1020217038132A
Authority: KR
Inventors: 다케히로 다카하시; 다이스케 마에다; 히로시 다케바야시
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2022-01-11
Also published as: US20220219430A1; KR102698199B1; CN113924376A; WO2020241866A1; JP7284430B2; JPWO2020241866A1

Abstract

본 발명은, 강판과, 상기 강판의 적어도 편면에 형성된 Zn-Ni 도금층을 갖고, 상기 Zn-Ni 도금층에 있어서, Ni 농도가 8질량％ 이상이고, 도금 부착량이 편면당 10g/㎡ 이상 90g/㎡ 이하이고, 평균 결정 입경이 50㎚ 이하인, 핫 스탬프용 도금 강판에 관한 것이다.

Description

핫 스탬프용 도금 강판

본 발명은, 핫 스탬프용 도금 강판, 보다 구체적으로는 Zn-Ni 도금층을 갖는 핫 스탬프용 도금 강판에 관한 것이다.

근년, 자동차용 부재에 사용되는 강판의 성형에는, 핫 스탬프법(열간 프레스법)이 많이 사용되고 있다. 핫 스탬프법이란, 강판을 오스테나이트 영역의 온도로 가열한 상태에서 프레스 성형하고, 성형과 동시에 프레스 금형에 의해 ??칭(냉각)을 행하는 방법이며, 강도 및 치수 정밀도가 우수한 강판의 성형 방법 중 하나이다.

핫 스탬프에 사용되는 강판에 있어서, 강판 표면에 Zn-Ni 도금층이 마련되는 경우가 있다. 특허문헌 1에서는, 강판 표면에 융점이 800℃ 이상이고, 편면당의 부착량이 10 내지 90g/㎡인 Zn-Ni 도금층 등의 도금층을 갖는 핫 스탬프용 강판이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 강판 표면에, 10 내지 25질량％의 Ni를 포함하고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 부착량이 10 내지 90g/㎡인 도금층을 갖고, 상기 도금층의 η상 함유율이 5질량％ 이하인 핫 스탬프용 강판이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에서는, 강판 표면에, 차례로, 60질량％ 이상의 Ni를 포함하고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 부착량이 0.01 내지 5g/㎡인 도금층 I와, 10 내지 25질량％의 Ni를 포함하고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 부착량이 10 내지 90g/㎡인 도금층 II를 갖는 핫 스탬프용 강판이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 4에서는, 하지 강판과, 해당 하지 강판 상에 형성된, 10 내지 25질량％의 Ni를 함유하고 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 도금층을 구비하고, 상기 도금층의 편면당의 부착량이 10 내지 90g/㎡인 도금 강판을, 850 내지 950℃까지 가열하고, 상기 가열 후의 도금 강판의 온도가 650 내지 800℃일 때, 열간 프레스 성형을 개시하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스 부재의 제조 방법이 기재되어 있다.

Zn-Ni 도금층과 관련하여, 특허문헌 5 내지 7에는 각각 당해 도금층의 평균 결정 입경을 조정함으로써, 크로메이트 처리 후의 외관을 안정적으로 유지하는 것, 프레스 가공성을 향상시키는 것, 및 화성 처리성을 향상시키는 것이 교시되어 있다.

일본 특허 공개 제2012-197505호 공보 일본 특허 공개 제2016-29214호 공보 일본 특허 공개 제2012-233247호 공보 국제 공개 제2015/001705호 일본 특허 공개 제2009-127126호 공보 일본 특허 공개 평6-116781호 공보 일본 특허 공개 평3-68793호 공보

강판의 표면에 Zn 도금층 또는 Zn-Ni 도금층과 같은 Zn 합금 도금층이 형성된 도금 강판에 핫 스탬프법을 적용하면, 액체 금속 취화(Liquid Metal Embrittlement, 이하, 「LME」라고 함)가 일어날 수 있다. LME란, 고체 금속의 표면에 액체 금속이 접촉한 상태에서 응력(예를 들어 인장 응력)을 부여한 경우에, 액체 금속이 고체 금속 중으로 침입함으로써 고체 금속이 취화되는 현상이다. Zn 도금층 또는 Zn 합금 도금층을 갖는 강판에 핫 스탬프법을 적용한 경우, 당해 도금층의 융점이 핫 스탬프의 가열 온도보다 낮으면, 강판의 표면에서 도금층이 용융되어 액상이 될 수 있다. 그 때문에, 그러한 가열 온도에서 핫 스탬프 성형하면, Zn-Ni 도금층 중의 Zn이 강판의 입계 중으로 침입하여, LME가 발생할 우려가 있다. 그렇게 하면, 얻어진 핫 스탬프 성형체에 크랙(「LME 갈라짐」이라고도 함)이 발생할 우려가 있다.

특허문헌 1에 기재된 핫 스탬프용 강판에서는, 내LME성을 얻기 위해, 강판 상에 융점이 800℃ 이상인 도금층을 마련하고 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 도금층의 융점이 핫 스탬프의 가열 온도보다 낮은 경우에는, 가능한 한 고융점 금속으로 도금하면 용융 금속과 모재 강판이 접촉하는 시간이 짧기 때문에, 내 액체 금속 취성은 양호해지는 것이 기재되어 있다. 그러나 도금층의 융점이 800℃ 이상이라도, 당해 도금층의 융점이 핫 스탬프 시의 가열 온도보다 낮은 경우는, 핫 스탬프의 가열 시의 도금층의 용융은 완전하게는 막을 수 없다. 그 때문에, 핫 스탬프의 성형 시에 용융된 도금층이 강판의 입계 중으로 침입하여, LME를 일으킬 우려가 있다.

특허문헌 2 및 3에는, 강판 상에 Zn-Ni 도금층을 갖는 핫 스탬프용 강판은 개시되어 있지만, LME 억제에 대해서는 검토되어 있지 않다. 한편, 특허문헌 4에서는, 열간 프레스 성형을 소정의 온도에서 개시함으로써 LME 갈라짐을 방지하는 것은 교시되어 있지만, LME 갈라짐을 방지하기 위한 Zn-Ni 도금 강판의 구성에 대해서는 충분히 검토되어 있지 않다.

본 발명은, 이러한 실정에 비추어 이루어진 것이며, 핫 스탬프의 성형 시의 Zn-Ni 도금층의 용융을 방지하여, LME를 충분히 억제하는 것이 가능한 핫 스탬프용 도금 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 핫 스탬프의 성형 시의 LME를 충분히 억제하기 위해서는, 강판 상에 형성된 Zn-Ni 도금층에 있어서의 도금 평균 결정 입경을 미세화하는 것이 유효한 것을 알아냈다. 결정 입경이 미세한 도금으로 함으로써, 핫 스탬프의 가열 시에 Zn-Ni 도금층의 Zn이 움직이기 쉬운 상태로 되어, 도금층 중의 대부분의 Zn을 하지의 강판으로 확산시키는 것이 가능해진다. 그렇게 하면, 도금층의 Zn 농도가 저감되어, 즉 상대적으로 도금층의 Ni 농도가 증가하여, 당해 도금층의 융점이 높아진다. 또한, 도금층 중으로의 모재 강판의 Fe 확산량도 증가하고, 도금층 중의 Fe 농도가 증가함으로써도 당해 도금층의 융점이 높아진다. 그 때문에, 핫 스탬프의 성형 시에는, 도금층이 액상으로서 존재하지 않고, 또한 가열 시에 강판 중으로 확산된 Zn은 강판 중의 Fe와 합금화되어 완전한 고용체가 되어, LME를 억제할 수 있다. 또한, 본 발명자들은, 평균 결정 입경의 제어에 더하여, Zn이 강판으로 확산된 후에 도금층이 충분한 융점을 얻기 위해, 핫 스탬프 전의 도금층 중의 Ni 농도를 소정의 값 이상으로 해 두는 것이 유효하고, 또한 Zn이 강판으로 확산되기 쉽게 하기 위해, 도금층을 과잉으로 두껍게 하지 않는 것이 유효한 것을 알아냈다.

본 발명은, 상기 지견을 기초로 이루어진 것이며, 그 주지는 이하와 같다.

(1)

강판과, 상기 강판의 적어도 편면에 형성된 Zn-Ni 도금층을 갖고, 상기 Zn-Ni 도금층에 있어서, Ni 농도가 8질량％ 이상이고, 도금 부착량이 편면당 10g/㎡ 이상 90g/㎡ 이하이고, 평균 결정 입경이 50㎚ 이하인, 핫 스탬프용 도금 강판.

(2)

상기 강판이, 질량％로,

C: 0.05％ 이상 0.70％ 이하,

Mn: 0.5％ 이상 11.0％ 이하,

Si: 0.05％ 이상 2.00％ 이하,

Al: 0.001％ 이상 1.500％ 이하,

P: 0.100％ 이하,

S: 0.100％ 이하,

N: 0.010％ 이하,

O: 0.010％ 이하,

B: 0％ 이상 0.0040％ 이하,

Cr: 0％ 이상 2.00％ 이하,

Ti: 0％ 이상 0.300％ 이하,

Nb: 0％ 이상 0.300％ 이하,

V: 0％ 이상 0.300％ 이하,

Zr: 0％ 이상 0.300％ 이하,

Mo: 0％ 이상 2.000％ 이하,

Cu: 0％ 이상 2.000％ 이하,

Ni: 0％ 이상 2.000％ 이하,

Sb: 0％ 이상 0.100％ 이하,

Ca: 0％ 이상 0.0100％ 이하,

Mg: 0％ 이상 0.0100％ 이하, 및

REM: 0％ 이상 0.1000％ 이하

를 함유하고, 잔부가 철 및 불순물로 이루어지는, (1)에 기재된 핫 스탬프용 도금 강판.

(3)

상기 강판이, 질량％로,

B: 0.0005％ 이상 0.0040％ 이하,

Cr: 0.01％ 이상 2.00％ 이하,

Ti: 0.001％ 이상 0.300％ 이하,

Nb: 0.001％ 이상 0.300％ 이하,

V: 0.001％ 이상 0.300％ 이하,

Zr: 0.001％ 이상 0.300％ 이하,

Mo: 0.001％ 이상 2.000％ 이하,

Cu: 0.001％ 이상 2.000％ 이하,

Ni: 0.001％ 이상 2.000％ 이하,

Sb: 0.001％ 이상 0.100％ 이하,

Ca: 0.0001％ 이상 0.0100％ 이하,

Mg: 0.0001％ 이상 0.0100％ 이하, 및

REM: 0.0001％ 이상 0.1000％ 이하

로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는, (2)에 기재된 핫 스탬프용 도금 강판.

(4)

상기 평균 결정 입경이 40㎚ 이하인, (1) 내지 (3) 중 어느 것에 기재된 핫 스탬프용 도금 강판.

(5)

상기 Zn-Ni 도금층 중의 C 농도가 1질량％ 미만인, (1) 내지 (4) 중 어느 것에 기재된 핫 스탬프용 도금 강판.

본 발명에 따르면, 핫 스탬프의 가열 시에 도금층 중의 대부분의 Zn을 하지의 강판으로 확산시키는 것, 또한 도금층 중으로의 모재 강판의 Fe 확산량도 증가시켜 도금층 중의 Fe 농도를 증가시킴으로써, 당해 도금층의 융점을 높게 하여, 핫 스탬프의 성형 시에 도금층이 액상이 되는 것을 방지하여, LME가 발생하지 않는 핫 스탬프용 도금 강판을 제공할 수 있다. 그 결과, LME 갈라짐이 없는 핫 스탬프 성형체를 얻는 것이 가능해진다.

<핫 스탬프용 도금 강판>

본 발명에 관한 핫 스탬프용 도금 강판은, 강판과, 강판의 적어도 편면에 형성된 Zn-Ni 도금층을 갖는다. 바람직하게는, Zn-Ni 도금층은 강판의 양면에 형성된다. 또한, 본 발명에 있어서는, Zn-Ni 도금층은 강판 상에 형성되어 있으면 되고, 강판과 Zn-Ni 도금층 사이에 다른 도금층이 마련되어 있어도 된다.

[강판]

본 발명에 있어서의 강판의 성분 조성은, 강판을 핫 스탬프에 사용할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다. 이하에서는, 본 발명에 있어서의 강판에 포함될 수 있는 원소에 대해 설명한다. 또한, 성분 조성에 대한 각 원소의 함유량을 나타내는 「％」는 특별히 정함이 없는 한 질량％를 의미한다.

바람직하게는, 본 발명에 있어서의 강판은, 질량％로, C: 0.05％ 이상 0.70％ 이하, Mn: 0.5％ 이상 11.0％ 이하, Si: 0.05％ 이상 2.00％ 이하, Al: 0.001％ 이상 1.500％ 이하, P: 0.100％ 이하, S: 0.100％ 이하, N: 0.010％ 이하, 및 O: 0.010％ 이하를 함유할 수 있다.

(C: 0.05％ 이상 0.70％ 이하)

C(탄소)는, 강판의 강도를 향상시키는 데 유효한 원소이다. 자동차용 부재에는, 예를 들어 980㎫ 이상의 고강도가 요구되는 경우가 있다. 강도를 충분히 확보하기 위해서는, C 함유량을 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, C를 과도하게 함유하면 강판의 가공성이 저하되는 경우가 있으므로, C 함유량을 0.70％ 이하로 하는 것이 바람직하다. C 함유량의 하한은, 바람직하게는 0.10％, 보다 바람직하게는 0.12％, 더욱 바람직하게는 0.15％, 가장 바람직하게는 0.20％이다. 또한, C 함유량의 상한은, 바람직하게는 0.65％, 보다 바람직하게는 0.60％, 더욱 바람직하게는 0.55％, 가장 바람직하게는 0.50％이다.

(Mn: 0.5％ 이상 11.0％ 이하)

Mn(망간)은, 핫 스탬프 시의 ??칭성을 향상시키는 데 유효한 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Mn 함유량을 0.5％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mn을 과도하게 함유하면, Mn이 편석되어 핫 스탬프 후의 성형체의 강도 등이 불균일해질 우려가 있으므로, Mn 함유량을 11.0％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Mn 함유량의 하한은, 바람직하게는 1.0％, 보다 바람직하게는 2.0％, 더욱 바람직하게는 2.5％, 보다 더 바람직하게는 3.0％, 가장 바람직하게는 3.5％이다. Mn 함유량의 상한은, 바람직하게는 10.0％, 보다 바람직하게는 9.5％, 더욱 바람직하게는 9.0％, 보다 더 바람직하게는 8.5％, 가장 바람직하게는 8.0％이다.

(Si: 0.05％ 이상 2.00％ 이하)

Si(규소)는, 강판의 강도를 향상시키는 데 유효한 원소이다. 강도를 충분히 확보하기 위해서는, Si 함유량을 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Si를 과도하게 함유하면, 가공성이 저하되는 경우가 있으므로, Si 함유량을 2.00％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Si 함유량의 하한은, 바람직하게는 0.10％, 보다 바람직하게는 0.15％, 더욱 바람직하게는 0.20％, 가장 바람직하게는 0.30％이다. Si 함유량의 상한은, 바람직하게는 1.80％, 보다 바람직하게는 1.50％, 더욱 바람직하게는 1.20％, 가장 바람직하게는 1.00％이다.

(Al: 0.001％ 이상 1.500％ 이하)

Al(알루미늄)은, 탈산 원소로서 작용하는 원소이다. 탈산의 효과를 얻기 위해서는, Al 함유량을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Al을 과잉으로 함유하면 가공성이 저하될 우려가 있으므로, Al 함유량을 1.500％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Al 함유량의 하한은, 바람직하게는 0.010％, 보다 바람직하게는 0.020％, 더욱 바람직하게는 0.050％, 가장 바람직하게는 0.100％이다. Al 함유량의 상한은, 바람직하게는 1.000％, 보다 바람직하게는 0.800％, 더욱 바람직하게는 0.700％, 가장 바람직하게는 0.500％이다.

(P: 0.100％ 이하)

(S: 0.100％ 이하)

(N: 0.010％ 이하)

(O: 0.010％ 이하)

P(인), S(황), N(질소) 및 산소(O)는 불순물이며, 적은 편이 바람직하므로, 이들 원소의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 단, 이들 원소의 함유량을 0％ 초과 또는 0.001％ 이상으로 해도 된다. 한편, 이들 원소를 과잉으로 함유하면, 인성, 연성 및/또는 가공성이 열화될 우려가 있으므로, P 및 S의 상한을 0.100％, N 및 O의 상한을 0.010％로 하는 것이 바람직하다. P 및 S의 상한은, 바람직하게는 0.080％, 보다 바람직하게는 0.050％이다. N 및 O의 상한은, 바람직하게는 0.008％, 보다 바람직하게는 0.005％이다.

본 발명에 있어서의 강판의 기본 성분 조성은 상기한 바와 같다. 또한, 당해 강판은, 필요에 따라서 잔부인 Fe의 일부 대신에 이하의 임의 선택 원소 중 적어도 1종을 함유해도 된다. 예를 들어, 강판은, B: 0％ 이상 0.0040％를 함유해도 된다. 또한, 강판은, Cr: 0％ 이상 2.00％ 이하를 함유해도 된다. 또한, 강판은, Ti: 0％ 이상 0.300％ 이하, Nb: 0％ 이상 0.300％ 이하, V: 0％ 이상 0.300％ 이하, 및 Zr: 0％ 이상 0.300％ 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유해도 된다. 또한, 강판은, Mo: 0％ 이상 2.000％ 이하, Cu: 0％ 이상 2.000％ 이하, 및 Ni: 0％ 이상 2.000％ 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유해도 된다. 또한, 강판은, Sb: 0％ 이상 0.100％ 이하를 함유해도 된다. 또한, 강판은, Ca: 0％ 이상 0.0100％ 이하, Mg: 0％ 이상 0.0100％ 이하, 및 REM: 0％ 이상 0.1000％ 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유해도 된다. 이하, 이들의 임의 선택 원소에 대해 상세하게 설명한다.

(B: 0％ 이상 0.0040％ 이하)

B(붕소)는, 핫 스탬프 시의 ??칭성을 향상시키는 데 유효한 원소이다. B 함유량은 0％여도 되지만, 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, B 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, B를 과도하게 함유하면, 강판의 가공성이 저하될 우려가 있으므로, B 함유량을 0.0040％ 이하로 하는 것이 바람직하다. B 함유량의 하한은, 바람직하게는 0.0008％, 보다 바람직하게는 0.0010％, 더욱 바람직하게는 0.0015％이다. 또한, B 함유량의 상한은, 바람직하게는 0.0035％, 보다 바람직하게는 0.0030％이다.

(Cr: 0％ 이상 2.00％ 이하)

Cr(크롬)은, 핫 스탬프 시의 ??칭성을 향상시키는 데 유효한 원소이다. Cr 함유량은 0％여도 되지만, 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Cr 함유량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cr 함유량은 0.10％ 이상, 0.50％ 이상 또는 0.70％ 이상이어도 된다. 한편, Cr을 과도하게 함유하면, 강재의 열적 안정성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, Cr 함유량은 2.00％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Cr 함유량은 1.50％ 이하, 1.20％ 이하 또는 1.00％ 이하여도 된다.

(Ti: 0％ 이상 0.300％ 이하)

(Nb: 0％ 이상 0.300％ 이하)

(V: 0％ 이상 0.300％ 이하)

(Zr: 0％ 이상 0.300％ 이하)

Ti(티타늄), Nb(니오븀), V(바나듐) 및 Zr(지르코늄)은 금속 조직의 미세화를 통해 인장 강도를 향상시키는 원소이다. 이들 원소의 함유량은 0％여도 되지만, 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Ti, Nb, V 및 Zr 함유량은 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.010％ 이상, 0.020％ 이상 또는 0.030％ 이상이어도 된다. 한편, Ti, Nb, V 및 Zr을 과도하게 함유하면, 효과가 포화됨과 함께 제조 비용이 상승한다. 이 때문에, Ti, Nb, V 및 Zr 함유량은 0.300％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.150％ 이하, 0.100％ 이하 또는 0.060％ 이하여도 된다.

(Mo: 0％ 이상 2.000％ 이하)

(Cu: 0％ 이상 2.000％ 이하)

(Ni: 0％ 이상 2.000％ 이하)

Mo(몰리브덴), Cu(구리) 및 Ni(니켈)는, 인장 강도를 높이는 작용을 갖는다. 이들 원소의 함유량은 0％여도 되지만, 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Mo, Cu 및 Ni 함유량은 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.010％ 이상, 0.050％ 이상 또는 0.100％ 이상이어도 된다. 한편, Mo, Cu 및 Ni를 과도하게 함유하면, 강재의 열적 안정성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, Mo, Cu 및 Ni 함유량은 2.000％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.500％ 이하, 1.000％ 이하 또는 0.800％ 이하여도 된다.

(Sb: 0％ 이상 0.100％ 이하)

Sb(안티몬)는, 도금의 습윤성이나 밀착성을 향상시키는 데 유효한 원소이다. Sb 함유량은 0％여도 되지만, 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Sb 함유량은 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Sb 함유량은 0.005％ 이상, 0.010％ 이상 또는 0.020％ 이하여도 된다. 한편, Sb를 과도하게 함유하면, 인성의 저하를 야기시키는 경우가 있다. 따라서, Sb 함유량은 0.100％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Sb 함유량은 0.080％ 이하, 0.060％ 이하 또는 0.050％ 이하여도 된다.

(Ca: 0％ 이상 0.0100％ 이하)

(Mg: 0％ 이상 0.0100％ 이하)

(REM: 0％ 이상 0.1000％ 이하)

Ca(칼슘), Mg(마그네슘) 및 REM(희토류 금속)은, 개재물의 형상을 조정함으로써 핫 스탬프 후의 인성을 향상시키는 원소이다. 이들 원소의 함유량은 0％여도 되지만, 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Ca, Mg 및 REM 함유량은 0.0001％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0010％ 이상, 0.0020％ 이상 또는 0.0040％ 이상이어도 된다. 한편, Ca, Mg 및 REM을 과도하게 함유하면, 효과가 포화됨과 함께 제조 비용이 상승한다. 이 때문에, Ca 및 Mg 함유량은 0.0100％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.0080％ 이하, 0.0060％ 이하 또는 0.0050％ 이하여도 된다. 마찬가지로, REM 함유량은 0.1000％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.0800％ 이하, 0.0500％ 이하 0.0100％ 이하여도 된다.

상기 원소 이외의 잔부는 철 및 불순물로 이루어진다. 여기서 「불순물」이란, 모재 강판을 공업적으로 제조할 때, 광석이나 스크랩 등과 같은 원료를 비롯하여, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 발명의 실시 형태에 관한 모재 강판에 대해 의도적으로 첨가한 성분이 아닌 것을 포함하는 것이다. 또한, 불순물이란, 위에서 설명한 성분 이외의 원소이며, 당해 원소 특유의 작용 효과가 본 발명의 실시 형태에 관한 용융 아연 도금 강판의 특성에 영향을 미치지 않는 레벨로 모재 강판 중에 포함되는 원소도 포함하는 것이다.

본 발명에 있어서의 강판으로서는 특별히 한정되지 않고, 열연 강판, 냉연 강판 등의 일반적인 강판을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 강판은, 강판 상에 후술하는 Zn-Ni 도금층을 형성하여 핫 스탬프 처리를 행할 수 있으면 어떠한 판 두께여도 되고, 예를 들어 0.1 내지 3.2㎜이면 된다.

[Zn-Ni 도금층]

본 발명에 있어서의 Zn-Ni 도금층은, 적어도 Zn 및 Ni를 포함하는 도금층이며, 다른 성분에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, Zn-Ni 도금층은, Zn을 주성분(즉, Zn 농도가 50질량％ 이상)으로 하고, Ni 농도가 8질량％ 이상인 도금층이면 되고, 다른 성분에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 당해 도금층에 있어서 Zn과 Ni는, Zn에 Ni가 고용되어 있거나, Zn과 Ni에 의한 금속간 화합물을 형성하고 있다. 당해 도금층은, 어떠한 도금 방법으로 형성되어 있어도 되지만, 예를 들어 전기 도금으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. Zn-Ni 도금층은, 강판의 적어도 편면에 형성되고, 바람직하게는 강판의 양면에 형성된다. 당연히 핫 스탬프 성형을 행하면, 하지의 강판으로부터 도금층으로의 Fe 등의 확산이나 도금층으로부터 하지의 강판으로의 Zn 등의 확산이 발생하므로, 핫 스탬프 후의 도금층의 성분 조성은 핫 스탬프 시의 가열 조건(가열 온도, 유지 시간 등)에 따라서 변화된다.

(Ni 농도)

본 발명에 있어서의 Zn-Ni 도금층에 있어서, Ni 농도의 하한은 8질량％이다. Ni 농도를 8질량％ 이상으로 함으로써, 핫 스탬프 시의 가열에 의해 Zn이 강판으로 확산된 후에, Zn-Ni 도금층의 Ni 농도를 Zn 농도에 비해 충분히 높일 수 있어, 충분히 높은 융점을 갖는 도금층을 얻을 수 있다. 이에 의해, 핫 스탬프의 성형 시에 도금층이 액상으로 되지 않아 LME를 억제할 수 있다. Ni 농도가 8질량％ 미만이 되면, Zn이 강판으로 확산되어도 도금층 중의 Zn 농도를 Ni 농도에 비해 충분히 저감할 수 없고, 따라서 도금층의 융점을 충분히 높일 수 없어, 핫 스탬프의 성형 시에 LME가 발생할 우려가 있다. 예를 들어, Ni 농도의 하한은, 바람직하게는 10질량％, 보다 바람직하게는 12질량％이다.

Ni 농도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 경제성의 관점에서, 30질량％ 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어, Ni 농도의 상한은, 28질량％, 25질량％ 또는 20질량％여도 된다.

(C 농도)

본 발명에 있어서는, Zn-Ni 도금층 중의 C 농도는 1질량％ 미만인 것이 바람직하다. Zn-Ni 도금층 중의 C 농도를 1질량％ 미만으로 저감함으로써, 강판에 대한 도금층의 밀착성을 높일 수 있다. 한편, C 농도가 1질량％를 초과하면, 핫 스탬프의 가열 시에 도금층이 취화되어, 핫 스탬프 후의 강판에 있어서 도금 박리가 발생하기 쉬워진다. 따라서, 도금층의 밀착성을 높인다는 관점에서는, C 농도는 낮을수록 바람직하고, 0.8질량％ 이하, 0.5질량％ 이하, 0.1질량％ 이하, 0.01질량％ 이하, 또는 0％여도 된다. 예를 들어, 유기 첨가제를 포함하지 않는 도금욕을 사용하여 Zn-Ni 도금층을 형성함으로써, 당해 Zn-Ni 도금층 중의 C 농도를 확실하게 0.1질량％ 이하 또는 0.01질량％ 이하로 저감시키는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서의 Zn-Ni 도금층은, Fe, Cr 및 Co 중 1종 또는 2종 이상을 더 포함하고 있어도 된다. 이들 원소는 의도적으로 첨가한 것이어도 되고, 제조상 불가피적으로 혼입되는 것이어도 된다. 또한, Zn-Ni 도금층의 성분 조성의 잔부는 Zn 및 불순물이다. 본 발명의 특정한 실시 형태에 있어서는, Zn-Ni 도금층은, 질량％로, Ni: 8％ 이상 30％ 이하, Fe, Cr 및 Co 중 1종 또는 2종 이상: 0％ 이상 5％ 이하, 및 C: 1％ 미만을 함유하고, 잔부가 철 및 불순물로 이루어진다. 바람직하게는, Zn-Ni 도금층은, 질량％로, Ni: 8％ 이상 30％ 이하를 함유하고, 잔부가 철 및 불순물로 이루어진다. Zn-Ni 도금층에 있어서의 「불순물」이란, Zn-Ni 도금층을 제조할 때, 원료를 비롯하여 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분 등을 말하는 것이다.

(도금 부착량)

본 발명에 있어서의 Zn-Ni 도금층에 있어서, 강판의 편면당의 도금 부착량의 하한은 10g/㎡이다. 편면당의 도금 부착량을 10g/㎡ 이상으로 함으로써 핫 스탬프의 가열 시의 표면 스케일 형성을 충분히 방지할 수 있다. 편면당의 도금 부착량이 10g/㎡ 미만이 되면, Zn-Ni 도금층의 두께가 불충분해져, 핫 스탬프의 가열 시에 표면 스케일이 형성되어, 도장 전에 쇼트 블라스트에 의한 스케일 제거가 필요해진다. 강판의 편면당의 도금 부착량의 하한은, 바람직하게는 16g/㎡, 보다 바람직하게는 20g/㎡, 더욱 바람직하게는 24g/㎡, 가장 바람직하게는 30g/㎡이다.

강판의 편면당의 도금 부착량의 상한은, 90g/㎡이다. 편면당의 도금 부착량을 90g/㎡ 이하로 함으로써, 도금층이 과잉으로 두꺼워지지 않으므로, 핫 스탬프의 가열 시에 도금층 중의 Zn이 강판으로 확산되기 쉬워지고, 그 결과, 핫 스탬프의 성형 시에 도금층의 융점을 충분히 향상시켜 LME를 효과적으로 방지할 수 있다. 편면당의 도금 부착량이 90g/㎡ 초과가 되면, 도금층의 두께가 지나치게 두꺼워져, 강판으로의 Zn의 확산이 충분히 진행되지 않고, 그 결과, 핫 스탬프의 성형 시에 도금층이 액상으로 될 수 있으므로, LME를 억제하지 못하게 될 우려가 있다. 또한, 도금 부착량이 과잉이면 경제적 관점에서도 바람직하지 않다. 강판의 편면당의 도금 부착량의 상한은, 바람직하게는 80g/㎡, 보다 바람직하게는 76g/㎡, 더욱 바람직하게는 70g/㎡, 가장 바람직하게는 60g/㎡이다.

본 발명에 있어서의 Zn-Ni 도금층의 Ni 농도 및 도금 부착량의 측정은, 유도 결합 플라스마(ICP) 발광 분광 분석에 의해 행해진다. 구체적으로는, 본 발명에 있어서의 도금 부착량은, Zn-Ni 도금층을 갖는 도금 강판으로부터 10％ HCl로 도금층을 용해하고, 얻어진 용액을 ICP 분석함으로써 구해진다. 또한, 본 발명에 있어서의 도금 부착량은 편면당의 양이므로, 강판의 양면에 Zn-Ni 도금층이 형성되어 있는 경우는, 양면의 도금 부착량이 동일한 것으로서 산출한다. 또한, 본 발명에 있어서의 Zn-Ni 도금층 중의 C 농도의 측정은, 고주파 연소-적외 흡수법에 의해 행해진다.

(평균 결정 입경)

본 발명의 Zn-Ni 도금층에 있어서, Zn-Ni 도금의 평균 결정 입경의 상한은 50㎚이다. 평균 결정 입경을 50㎚ 이하로 함으로써, 핫 스탬프의 가열 시에 Zn-Ni 도금층 중의 Zn이 움직이기 쉬워짐으로써, Zn이 강판으로 확산되기 쉬워진다. 또한, 이 확산은 Zn이 액상으로 된 경우뿐만 아니라 고상이어도 일어날 수 있다. Zn-Ni 도금층 중의 Zn이 강판으로 확산되면, 당해 도금층에 있어서의 Ni 농도가 Zn 농도에 비해 상대적으로 높아져, 도금층의 융점이 향상된다. 또한, 도금층의 평균 입경을 50㎚ 이하로 함으로써, 모재 강판의 Fe의 도금층으로의 확산도 촉진되고, 도금층 중의 Fe 농도가 상승함으로써도 도금층의 융점이 상승한다. 그 때문에, 핫 스탬프의 성형 시에 도금층이 액상으로 존재하기 어려워, LME의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 특히, 핫 스탬프가, 고온, 급속 가열, 및/또는 유지 시간 없이 행해진 경우에는 보다 LME가 발생하기 쉬워지지만, 본 발명과 같이 도금의 평균 결정 입경을 미세화함으로써, 핫 스탬프의 가열 시에 Zn이 강판으로 확산되어, 도금층의 융점이 향상되기 때문에, 핫 스탬프의 성형 시에는, 도금층이 용융되지 않고, 또한 가열 시에 확산된 Zn은 강판 중의 Fe와 고용체 형성되므로, 그 결과 상기와 같은 LME가 발생하기 쉬운 조건이라도 LME를 억제 가능해진다. 평균 결정 입경이 50㎚ 초과가 되면, Zn의 강판으로의 확산이 충분히 진행되지 않아, 도금층의 융점을 충분히 높일 수 없어, LME를 억제하지 못하게 될 우려가 있다. 도금의 평균 결정 입경의 상한은, 바람직하게는 45㎚, 보다 바람직하게는 40㎚, 더욱 바람직하게는 35㎚, 가장 바람직하게는 30㎚이다.

도금의 평균 결정 입경의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 실질적으로 제조 가능한 평균 결정 입경의 하한은 10㎚이므로, 하한은 10㎚여도 된다. 도금의 평균 결정 입경의 하한은, 바람직하게는 12㎚, 보다 바람직하게는 15㎚, 더욱 바람직하게는 18㎚, 가장 바람직하게는 20㎚이다.

Zn-Ni 도금의 평균 결정 입경의 측정은, X선 회절(XRD)법에 의해 행해진다. 구체적으로는, Co-Kα선에 의한 XRD(관구 전압: 40kV 및 관구 전류: 200mA)에 의해 측정된 회절 피크의 반값폭 B를 사용하여, 이하의 쉐러의 식:

평균 결정 입경(㎚)＝Kλ/Bcosθ ··· (1)

에 의해 구해진다(식 중, K: 쉐러 상수, λ: Co-Kα선 파장(㎚), θ는 브래그각(라디안)임). 또한, K는 결정자의 형상에 의해 변화되는 값인데, 본 발명에 있어서는 K＝0.9로 하면 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서, Zn-Ni 도금의 평균 결정 입경은 50㎚ 이하이다. 이러한 미세한 Zn-Ni 도금은, 예를 들어 고전류 밀도(전형적으로는 300A/dm² 이상)로 전기 도금을 행함으로써 얻을 수 있다.

상술한 바와 같은, 강판 상에 Zn-Ni 도금층을 갖는 도금 강판은, 당업자에게 공지의 어떠한 조건의 핫 스탬프에 대해서도 사용할 수 있다. 핫 스탬프의 가열 방식으로서는 한정되지 않지만, 예를 들어 노 가열, 통전 가열, 및 유도 가열 등을 들 수 있다. 또한, 핫 스탬프 시의 가열 온도는, 강판의 성분 조성에 따라서 오스테나이트 영역으로 가열하면 어떠한 온도여도 되고, 예를 들어 800℃ 이상, 850℃ 이상, 900℃ 이상, 또는 950℃ 이상이다. 상기와 같은 가열 방식에 의해 도금 강판을 오스테나이트 영역까지 가열 후, 프레스 금형으로 성형 및 ??칭을 행할 수 있다. 또한, 가열 후에, 당해 온도에서 1 내지 10분간 유지한 후에 냉각해도 되고, 유지 없이 냉각하지 않아도 된다. 또한, ??칭(냉각)은 1 내지 100℃/초의 냉각 속도로 행할 수 있다.

본 발명에 관한 핫 스탬프용 도금 강판을 사용하면, 핫 스탬프의 가열 시에 Zn-Ni 도금층 중의 Zn을 강판으로 확산시켜, 핫 스탬프의 성형 시에 도금층의 융점을 높일 수 있으므로, 핫 스탬프의 성형 시에 도금층이 액상으로 되지 않고, 또한 가열 시에 강판으로 확산된 Zn은 강판 중의 Fe에 고용되어, 상술한 어떠한 조건, 특히 LME가 발생하기 쉬운 조건(고온, 급속 가열, 및/또는 유지 시간 없음)이라도 LME가 발생하지 않고, 따라서 LME 갈라짐이 없는 핫 스탬프 성형체를 얻을 수 있다.

[핫 스탬프용 도금 강판의 제조 방법]

본 발명에 관한 핫 스탬프용 도금 강판의 제조 방법의 예를 이하에서 설명한다. 본 발명에 관한 핫 스탬프용 도금 강판은, 강판의 적어도 편면, 바람직하게는 양면에, 예를 들어 전기 도금에 의해 Zn-Ni 도금층을 형성함으로써 얻을 수 있다.

(강판의 제조)

본 발명에 관한 핫 스탬프용 도금 강판을 제조하는 데 사용되는 강판의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 용강의 성분 조성을 원하는 범위로 조정하고, 열간 압연하고, 권취하고, 또한 냉간 압연을 행함으로써 강판을 얻을 수 있다. 본 발명에 있어서의 강판의 판 두께는, 예를 들어 0.1㎜ 내지 3.2㎜이면 된다.

사용하는 강판의 성분 조성은 특별히 한정되지 않지만, 상술한 바와 같이 강판은, 질량％로, C: 0.05％ 이상 0.70％ 이하, Mn: 0.5％ 이상 11.0％ 이하, Si: 0.05％ 이상 2.00％ 이하, Al: 0.001％ 이상 1.500％ 이하, P: 0.100％ 이하, S: 0.100％ 이하, N: 0.010％ 이하, 및 O: 0.010％ 이하를 함유하고, 잔부가 철 및 불순물로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 강판은, 질량％로, B: 0.0005％ 이상 0.0040％ 이하, Cr: 0.01％ 이상 2.00％ 이하, Ti: 0.001％ 이상 0.300％ 이하, Nb: 0.001％ 이상 0.300％ 이하, V: 0.001％ 이상 0.300％ 이하, Zr: 0.001％ 이상 0.300％ 이하, Mo: 0.001％ 이상 2.000％ 이하, Cu: 0.001％ 이상 2.000％ 이하, Ni: 0.001％ 이상 2.000％ 이하, Sb: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, Ca: 0.0001％ 이상 0.0100％ 이하, Mg: 0.0001％ 이상 0.0100％ 이하, 및 REM: 0.0001％ 이상 0.1000％ 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 더 함유해도 된다.

(Zn-Ni 도금층의 형성)

본 발명에 있어서의 Zn-Ni 도금층의 형성 방법은, 본 발명에 관한 Ni 농도, 도금 부착량 및 평균 결정 입경이 얻어지면 특별히 한정되지 않지만, 전기 도금에 의해 형성할 수 있다. 특히, 미세한 입경의 Zn-Ni 도금을 얻기 위해, 고전류 밀도로 전기 도금을 행하는 것이 바람직하고, 예를 들어 280A/dm² 이상, 300A/dm² 이상, 또는 350A/dm² 이상으로 전기 도금을 행할 수 있다. 특히, 350A/dm² 이상으로 전기 도금을 행하면, 40㎚ 이하의 평균 결정 입경을 얻는 것이 가능해진다. 고전류 밀도로 도금한 경우에 도금의 평균 결정 입경이 미세화되는 이유는, 석출 핵의 발생 속도가, 고전류 밀도화에 의해 높아지는 과전압의 지수 함수에 비례하여 급격하게 증가하기 때문이라고 생각된다. 또한, 비교적 낮은 전류 밀도(예를 들어 약 100A/dm²)에서는, 본 발명과 같이 50㎚ 이하의 도금 평균 결정 입경을 얻을 수는 없다. 또한, Zn-Ni 도금층의 형성에 사용하는 욕의 조성은, 예를 들어 황산니켈·6수화물: 150 내지 350g/L, 황산아연·7수화물: 10 내지 150g/L, 및 황산나트륨: 25 내지 75g/L이면 된다. 이러한 욕 조성으로 함으로써, 상술한 바와 같은 고전류 밀도로 전기 도금이 가능해져, 미세한 평균 결정 입경을 얻을 수 있다.

한편, 일반적으로 고전류 밀도로 전기 도금을 행하면, 외관 불량 및/또는 밀착 불량이 일어날 수 있는 도금 버닝이 발생하기 쉽다. 그 때문에, 고전류 밀도를 사용하면서 도금 버닝을 방지하기 위해 도금욕의 pH를, 예를 들어 황산을 사용하여 2.0 이하, 바람직하게는 1.5 이하, 보다 바람직하게는 1.0 이하로 하고, 또한 도금욕의 온도를 60℃ 이상, 바람직하게는 65℃ 이상, 보다 바람직하게는 70℃ 이상으로 하면 된다. 상기와 같은 욕 조성, 욕 pH 및 욕 온도이면, 고전류 밀도에서도 도금 버닝을 발생하는 일 없이 Zn-Ni 도금층을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 도금 버닝 방지의 관점에서, 전류 밀도의 상한은 400A/dm², 또는 450A/dm²이면 바람직하다.

전기 도금에 의해 본 발명에 관한 핫 스탬프용 도금 강판을 제조하는 경우, 전기 도금 시의 전류 밀도, 욕 조성 및 통전 시간을 적절하게 변경함으로써, Zn-Ni 도금층의 Ni 농도, 도금 부착량, 및 평균 결정 입경을 조정하는 것이 가능하다. 보다 구체적으로는, Ni 농도는 전류 밀도 및 욕 조성, 도금 부착량은 전류 밀도 및 통전 시간, 입경은 전류 밀도를 변경함으로써 각각 조정할 수 있다.

예를 들어, 도금층의 다양한 특성을 개선하기 위해, 도금욕에 덱스트린, 디알릴아민 중합체 및 디알릴디알킬암모늄염 중합체 등의 유기 첨가제를 첨가하는 경우가 있다. 디알릴아민 중합체로서는, 예를 들어 디알릴아민염산염 중합체, 메틸디알릴아민염산염 중합체, 디알릴아민염산염·이산화황 공중합 등을 들 수 있고, 디알릴디알킬암모늄염 중합체로서는, 예를 들어 디알릴디메틸암모늄클로라이드 중합체, 디알릴메틸에틸암모늄에틸설파이트 중합체 등을 들 수 있다. 그러나 이러한 유기 첨가제를 첨가한 도금욕에 의한 전기 도금에서는, 첨가제에 포함되는 탄소 성분에 기인하여 핫 스탬프의 가열 시에 도금층이 취화되어, 핫 스탬프 후의 강판에 있어서 도금 박리가 발생하는 경우가 있다. 따라서, 도금층의 밀착성을 높인다고 하는 관점에서는, Zn-Ni 도금층 중의 C 농도를 예를 들어 1질량％ 미만, 바람직하게는 0.01질량％ 이하로 저감시킬 필요가 있다. 이 때문에, 상기한 전기 도금은 첨가제 프리의 도금욕을 사용하여 행하는 것이 바람직하다.

실시예

본 발명에 관한 핫 스탬프용 도금 강판에 대해, 이하에서 몇 가지의 예를 들어 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이하에서 설명되는 특정한 예에 의해 청구범위에 기재된 본 발명의 범위가 제한되는 것은 의도되지 않는다.

[핫 스탬프용 도금 강판의 시료의 제작]

판 두께 1.4㎜의 냉연 강판을 이하의 도금욕 조성을 갖는 도금욕에 침지하고, 전기 도금에 의해 당해 냉연 강판 상의 양면에 Zn-Ni 도금층을 형성하여, 핫 스탬프용 도금 강판의 시료 No.1 내지 10을 얻었다. 또한, 사용한 모든 강판은, 질량％로, C: 0.50％, Mn: 3.0％, Si: 0.50％, Al: 0.100％, P: 0.010％, S: 0.020％, N: 0.003％, O: 0.003％, 및 B: 0.0010％를 함유하고, 잔부가 철 및 불순물이었다.

도금욕 조성

·황산니켈·6수화물: 250g/L(고정)

·황산아연·7수화물: 10 내지 150g/L(가변)

·황산나트륨: 50g/L(고정)

·유기 첨가제: 없음, 덱스트린(3g/L) 또는 디알릴아민염산염·이산화황 공중합체(분자량 5000, 3g/L)

도금 버닝을 방지하기 위해, 도금욕의 pH는 황산을 사용하여 1.0으로 하고, 욕 온도를 70℃로 유지하였다. 원하는 Zn-Ni 도금 부착량 및 평균 결정 입경을 얻기 위해, 전류 밀도 및 통전 시간을 조정하였다. 또한, 원하는 Ni 농도를 얻기 위해, 설정한 전류 밀도에 기초하여 황산아연·7수화물의 농도를 적절하게 조정하였다. 각 시료를 제조하는 데 설정한 전류 밀도를 표 1에 나타낸다.

상기 조건에서 행한 전기 도금에 의해 얻은 각 시료 No.1 내지 10의 Ni 농도 및 편면당의 도금 부착량을 ICP 분석에 의해 결정하였다. 구체적으로는, 10％ HCl로 각 시료로부터 도금층만을 용해하고, 얻어진 용액을 ICP 분석함으로써 Ni 농도 및 편면당의 도금 부착량을 구하였다. 각 시료의 Ni 농도 및 편면당의 도금 부착량을 표 1에 나타낸다.

Zn-Ni 도금의 평균 결정 입경을 XRD에 의해 결정하였다. 먼저, 각 시료의 Co-Kα선을 사용한 XRD(관구 전압: 40kV 및 관구 전류: 200mA)에 의해 회절 피크의 반값폭 B를 구하였다. 그리고 구한 반값폭 B를 사용하여, 이하의 쉐러의 식:

평균 결정 입경(㎚)＝Kλ/Bcosθ ··· (1)

에 의해 평균 결정 입경을 계산하였다(식 중, K: 쉐러 상수＝0.9, λ: Co-Kα선 파장(㎚), θ는 브래그각(라디안)임). 여기서, Co-Kα선 파장 λ＝0.179㎚, 브래그각 θ는 50.1 내지 50.3°의 범위에 확인된 회절선의 각도로 하였다. 각 시료의 평균 결정 입경을 표 1에 나타낸다.

Zn-Ni 도금층 중의 C 농도는, LECO사 제조의 고주파 연소-적외 흡수 장치 CS-6000을 사용하여 측정하였다.

[핫 스탬프용 도금 강판의 평가]

[내LME성의 평가]

상술한 바와 같이 얻어진 핫 스탬프용 도금 강판의 시료 No.1 내지 10에 핫 스탬프를 행하였다. 핫 스탬프는 통전 가열법에 의해 각 시료를 950℃까지 승온하고, 유지하지 않고, 즉시 선단 R: 3㎜의 V 굽힘 금형을 사용하여 성형 및 ??칭(냉각 속도: 50℃/초)을 행하였다. 얻어진 각 핫 스탬프 성형체의 V 굽힘부를 에폭시 수지로 매립하고 연마하여 단면을 광학 현미경으로 관찰하였다. 관찰은 V 굽힘 헤드 정상부 주변으로부터 무작위로 선택한 5개소의 위치에서 250배로 행하였다. 5개소의 관찰에 있어서, 크랙이 전혀 관찰되지 않은 것을 「갈라짐 평가: ○」, 1개소라도 크랙이 관찰된 것을 「갈라짐 평가: ×」로 하였다.

[도금 밀착성의 평가]

도금 밀착성의 평가는, 상기한 V 굽힘부에 테이프를 첩부하고, 이어서 박리하고, 박리한 테이프에 부착된 도금층의 면적률로 평가하였다. 테이프에는 니치반사 제조의 셀로판테이프(등록상표) CT-18을 사용하여, V 굽힘 방향에 대해 수직 방향으로 첩부하였다. 그 테이프를 고무 마개로 강하게 문질러 충분히 밀착시킨 후, 수직 방향으로 뜯었다. 평가 범위는 테이프의 길이 방향은 샘플의 중심 10㎜로 하고, 테이프의 폭 방향은 V 굽힘 헤드 정상부를 중심으로 한 폭 5㎜로 하였다. 각 시료의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

본 발명에 관한 핫 스탬프용 도금 강판의 시료 No.1 내지 4, 7 내지 9, 11 및 12에서는, 핫 스탬프 성형체에 크랙이 발생되어 있지 않아, LME를 충분히 억제할 수 있었음을 알 수 있었다. 특히, 시료 No.1 내지 4 및 7 내지 9에서는, Zn-Ni 도금층 중의 C 농도가 분석 하한 이하(0.01질량％ 미만)이며, 이와 관련하여 높은 도금 밀착성을 달성할 수 있었다.

시료 No.5에서는, 핫 스탬프 성형체에 LME 갈라짐이 발생하였다. 이것은, 도금 부착량이 과잉이며 Zn-Ni 도금층이 두꺼웠기 때문에, 핫 스탬프의 가열 시에 Zn이 충분히 강판으로 확산되지 못하였기 때문이라고 생각된다.

시료 No.6에서는, 핫 스탬프 성형체에 LME 갈라짐이 발생하였다. 이것은, 전기 도금 시의 전류 밀도가 낮아, 도금 평균 결정 입경이 커졌기 때문에, 핫 스탬프의 가열 시에 Zn이 충분히 강판으로 확산되지 못하였기 때문이라고 생각된다.

시료 No.10에서는, 핫 스탬프 후의 LME 갈라짐이 발생하였다. 이것은, 핫 스탬프의 가열 시에 Zn이 강판으로 확산되었지만, 시료의 초기의 Ni 농도가 낮아, 확산 후의 Zn-Ni 도금층의 융점을 충분히 높이지 못하였기 때문이라고 생각된다.

시료 No.11 및 12에서는, LME는 충분히 억제할 수 있었지만, 도금의 밀착성이 낮아, 박리한 테이프에 도금이 많이 부착되고, 그 면적률은 50％를 초과하는 것이었다. 이것은, 도금욕에 유기 첨가제를 사용함으로써 Zn-Ni 도금층 중의 C 농도가 높아져, 핫 스탬프의 가열 시에 도금층이 취화되었기 때문이라고 생각된다.

본 발명에 따르면, LME를 억제하여, 핫 스탬프 성형체의 LME 갈라짐을 방지할 수 있는 핫 스탬프용 도금 강판을 제공할 수 있고, 이에 의해 고강도인 자동차용 부재를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은 산업상의 가치가 매우 높은 발명이라고 할 수 있는 것이다.

Claims

강판과, 상기 강판의 적어도 편면에 형성된 Zn-Ni 도금층을 갖고, 상기 Zn-Ni 도금층에 있어서, Ni 농도가 8질량％ 이상이고, 도금 부착량이 편면당 10g/㎡ 이상 90g/㎡ 이하이고, 평균 결정 입경이 50㎚ 이하인, 핫 스탬프용 도금 강판.
제1항에 있어서,
상기 강판이, 질량％로,
C: 0.05％ 이상 0.70％ 이하,
Mn: 0.5％ 이상 11.0％ 이하,
Si: 0.05％ 이상 2.00％ 이하,
Al: 0.001％ 이상 1.500％ 이하,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.100％ 이하,
N: 0.010％ 이하,
O: 0.010％ 이하,
B: 0％ 이상 0.0040％ 이하,
Cr: 0％ 이상 2.00％ 이하,
Ti: 0％ 이상 0.300％ 이하,
Nb: 0％ 이상 0.300％ 이하,
V: 0％ 이상 0.300％ 이하,
Zr: 0％ 이상 0.300％ 이하,
Mo: 0％ 이상 2.000％ 이하,
Cu: 0％ 이상 2.000％ 이하,
Ni: 0％ 이상 2.000％ 이하,
Sb: 0％ 이상 0.100％ 이하,
Ca: 0％ 이상 0.0100％ 이하,
Mg: 0％ 이상 0.0100％ 이하, 및
REM: 0％ 이상 0.1000％ 이하
를 함유하고, 잔부가 철 및 불순물로 이루어지는, 핫 스탬프용 도금 강판.
제2항에 있어서,
상기 강판이, 질량％로,
B: 0.0005％ 이상 0.0040％ 이하,
Cr: 0.01％ 이상 2.00％ 이하,
Ti: 0.001％ 이상 0.300％ 이하,
Nb: 0.001％ 이상 0.300％ 이하,
V: 0.001％ 이상 0.300％ 이하,
Zr: 0.001％ 이상 0.300％ 이하,
Mo: 0.001％ 이상 2.000％ 이하,
Cu: 0.001％ 이상 2.000％ 이하,
Ni: 0.001％ 이상 2.000％ 이하,
Sb: 0.001％ 이상 0.100％ 이하,
Ca: 0.0001％ 이상 0.0100％ 이하,
Mg: 0.0001％ 이상 0.0100％ 이하, 및
REM: 0.0001％ 이상 0.1000％ 이하
로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는, 핫 스탬프용 도금 강판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평균 결정 입경이 40㎚ 이하인, 핫 스탬프용 도금 강판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Zn-Ni 도금층 중의 C 농도가 1질량％ 미만인, 핫 스탬프용 도금 강판.