KR20230085193A - 아연 도금 강판, 전착 도장 강판, 자동차 부품, 전착 도장 강판의 제조 방법 및, 아연 도금 강판의 제조 방법 - Google Patents
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- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
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- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/73—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
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Abstract
용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수한 강판을 제공하는 것.
Si를 0.1질량％ 이상 3.0질량％ 이하 함유하는 Si 함유 냉연 강판과, 상기 Si 함유 냉연 강판의 적어도 편면에 형성된, 편면당의 부착량이 5.0g/㎡ 이상인 Fe계 전기 도금층과, 상기 Fe계 전기 도금층 상에 형성된 아연 도금층을 갖고, 글로 방전 발광 분석법으로 측정한 강도 프로파일에 있어서, (ISi,Fe)/(ISi,bulk)가 0.50 이상이고, 상기 아연 도금층과 상기 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도의 평균값이 0.10질량％ 이하인, 아연 도금 강판.
Si를 0.1질량％ 이상 3.0질량％ 이하 함유하는 Si 함유 냉연 강판과, 상기 Si 함유 냉연 강판의 적어도 편면에 형성된, 편면당의 부착량이 5.0g/㎡ 이상인 Fe계 전기 도금층과, 상기 Fe계 전기 도금층 상에 형성된 아연 도금층을 갖고, 글로 방전 발광 분석법으로 측정한 강도 프로파일에 있어서, (ISi,Fe)/(ISi,bulk)가 0.50 이상이고, 상기 아연 도금층과 상기 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도의 평균값이 0.10질량％ 이하인, 아연 도금 강판.
Description
본 발명은, 내(耐)저항 용접 깨짐 특성이 우수한 아연 도금 강판, 전착(電着) 도장 강판, 자동차 부품, 전착 도장 강판의 제조 방법 및, 아연 도금 강판의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 지구 환경을 보호하는 관점에서, 자동차의 연비 개선이 강하게 요구되고 있다. 또한, 충돌 시에 있어서의 승무원의 안전을 확보하는 관점에서, 자동차의 안전성 향상도 강하게 요구되고 있다. 이들 요구에 부응하기 위해서는, 자동차 차체의 경량화와 고강도화를 양립할 필요가 있어, 자동차 부품의 소재가 되는 강판에 있어서는, 고강도화에 의한 박육화(薄肉化)가 적극적으로 진행되고 있다. 그러나, 자동차 부품의 대부분은, 강판을 성형 가공하여 제조되는 점에서, 이들 강판에는, 높은 강도에 더하여, 우수한 성형성이 요구된다.
강판의 강도를 높이려면 여러 가지의 방법이 있지만, 강판의 성형성을 크게 해치지 않고 고강도화를 도모할 수 있는 방법으로서는, Si 첨가에 의한 고용 강화를 들 수 있다. 한편, 자동차 부품의 제조에 있어서, 프레스 성형된 부품은 저항 용접(스폿 용접)에 의해 조합하는 경우가 많다. 저항 용접되는 부품이 고강도 아연 도금 강판을 포함하고 있는 경우, 저항 용접 시에, 용접부 근방에 잔류 응력이 생성된 상태로, 도금층의 아연이 용융되어 결정 입계에 확산 침입함으로써, 액체 금속 취화(Liquid Metal Embrittlement: LME)가 일어나, 강판에 입계 깨짐(LME 깨짐)이 생겨 버리는 것이 우려된다. 특히 용접용의 전극이 강판에 대하여 각도가 부여된 상태로 용접이 행해지면, 잔류 응력이 증가하여 깨짐이 생성될 우려가 있다. 잔류 응력은 강판의 고강도화에 수반하여 증대한다고 생각되기 때문에, 강판의 고강도화에 수반하는 LME 깨짐의 발생이 우려된다. 이러한 LME 깨짐의 문제는, 특히 Si를 함유하는 강판에 있어서 현저하다.
이상으로부터, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수한 고강도 강판이 요구되고 있다.
종래, 상기 문제에 대한 개선책이 보고되어 있다. 특허문헌 1에 있어서는, 모재(母材)의 표면에서 5.0㎛ 이상의 깊이까지, 결정 입계의 적어도 일부가 산화물에 피복된 내부 산화층을 갖고, 또한, 상기 모재의 표면에서 5.0㎛의 깊이까지의 영역에 있어서, 상기 산화물의 입계 피복률이 60％ 이상인 용융 아연 도금 강판이 개시되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 강판에서는, 내부 산화층, 즉 입계 산화의 깊이가 지나치게 크기 때문에, 저항 용접 시의 깨짐을 완전하게 억제하는 것이 곤란하다.
이와 같이, 아연 도금 강판에 있어서는, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 높은 수준으로 만족하는 강판은 개발되어 있지 않은 것이 실정이다.
본 발명은, 아연 도금 강판이 안고 있는 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그의 목적은, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수한 강판을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 종래는 입계 산화 깊이 억제의 보호층으로서 Fe계 전기 도금층을 형성시키고, 강판측의 표층 제어만으로 내저항 용접 깨짐 특성의 개선을 시도하고 있지만, 강판측에서의 표층 제어만으로는 내저항 용접 깨짐 특성을 높은 수준으로 만족하는 것은 사실상 곤란하다고 생각했다. 그리고, Fe계 전기 도금층의 특성을 열처리에 의해 제어하는 것에 착상했다. 그리고 본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 예의 검토를 거듭한 결과, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 높은 수준으로 만족하기 위해서는, 냉간 압연 후의 연속 어닐링 전의 Si 함유 냉연 강판의 표면에, 아연 도금층을 형성하기 전의 프리 도금으로서, Fe계 전기 도금층을 편면당의 부착량: 5.0g/㎡ 이상으로 형성하여 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판으로 하고, 당해 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판에 400℃ 이상 650℃ 이하의 온도의 평균 승온 속도를 10℃/초 이상으로 하는 승온 공정과, 분위기의 노점을 －30℃ 초과로 하는 어닐링 공정을 행하여 Fe계 전기 도금층의 결정 입계 상에 내부 산화물을 형성시키고, 추가로 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수를, Si 함유 냉연 강판의 폭 10㎛당 10 이상으로 하는 것이 중요한 것을 발견했다. 연질인 Fe계 전기 도금층을 냉연 강판의 편면당의 부착량: 5.0g/㎡ 이상으로 형성함으로써, 용접 시에 Si 함유 냉연 강판 표면에 인가되는 응력을 완화함과 함께, 승온 공정에 있어서의 400℃ 이상 650℃ 이하의 온도역에 있어서의 평균 승온 속도를 10℃/초 이상으로 함으로써, 승온 공정에 있어서의 Fe계 전기 도금층의 결정립의 성장을 최대한 억제하고, 또한 그 후의 어닐링 공정에 있어서의 분위기의 노점을 －30℃ 초과로 함으로써, 어닐링 시에 냉연 강판으로부터 Fe계 전기 도금층에 대하여 확산하는 Si를 Fe계 전기 도금층의 내부에서 산화물로 하고, 고용 Si 결핍층으로서 작용하여 Si 고용에 의한 인성 저하를 억제하고, 추가로 Fe계 전기 도금층과 냉연 강판과의 계면에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수를, Si 함유 냉연 강판의 폭 10㎛당 10 이상으로 한다. 즉 냉연 강판과 Fe계 전기 도금층과의 계면에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정을 세립화하는 결과, 용융한 아연의 Fe계 전기 도금층으로의 침입 경로가 분산된다. 이 결과, 용접 시에 용융한 아연이 냉연 강판의 결정 입계에 도달하는 시간을 지연시켜, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 향상시킬 수 있는 것을 발견했다. 더하여, 상기 어닐링 공정에 있어서, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도의 평균값을 0.10질량％ 이하로 한다. 이와 같이, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도의 평균값을 0.10질량％ 이하로 함으로써, 내저항 용접 깨짐 특성을 보다 향상할 수 있다. 본 발명자들은, 어닐링 전에 Fe계 전기 도금층을 형성한 경우, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도를 보다 저감할 수 있어, 내저항 용접 깨짐 특성을 향상하는 효과를 보다 효과적으로 얻을 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
본 발명은, 상기 인식에 기초하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.
[1] Si를 0.1질량％ 이상 3.0질량％ 이하 함유하는 Si 함유 냉연 강판과,
상기 Si 함유 냉연 강판의 적어도 편면에 형성된, 편면당의 부착량이 5.0g/㎡ 이상인 Fe계 전기 도금층과,
상기 Fe계 전기 도금층 상에 형성된 아연 도금층을 갖고,
글로 방전 발광 분석법으로 측정한 강도 프로파일에 있어서, 상기 아연 도금층과 상기 Fe계 전기 도금층과의 계면에서, 상기 Fe계 전기 도금층과 상기 Si 함유 냉연 강판과의 계면까지의 평균 Si 강도(ISi,Fe)를, Si 함유 냉연 강판 중의 평균 Si 강도(ISi,bulk)로 나눈 값(ISi,Fe)/(ISi,bulk)이 0.50 이상이고,
상기 아연 도금층과 상기 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도의 평균값이 0.10질량％ 이하이고,
상기 Fe계 전기 도금층과 상기 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, 상기 Si 함유 냉연 강판에 접하는 상기 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수가, 상기 Si 함유 냉연 강판의 관찰 시야에 있어서의 강판 폭방향 10㎛당 10 이상인, 아연 도금 강판.
[2] 상기 Si 함유 냉연 강판은, Si를 0.50질량％ 이상 3.0질량％ 이하 함유하는, 상기 [1]에 기재된 아연 도금 강판.
[3] 상기 아연 도금층과 상기 Fe계 전기 도금층과의 계면을 기점으로 하여, 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 탈탄층을 갖는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 아연 도금 강판.
[4] 상기 탈탄층의 두께가 30㎛ 이상인, 상기 [3]에 기재된 아연 도금 강판.
[5] 상기 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe1(g/㎡)과 상기 탈탄층의 두께 Cd(㎛)가, 아래식 (1)을 만족하는, 상기 [3] 또는 [4]에 기재된 아연 도금 강판.
1.6×(C.W.Fe1)＋(Cd)≥77…(1)
[6] 상기 Si 함유 냉연 강판은, 상기 Si에 더하여, 질량％로,
C: 0.8％ 이하,
Mn: 1.0％ 이상 12.0％ 이하,
P: 0.1％ 이하,
S: 0.03％ 이하,
N: 0.010％ 이하 및
Al: 1.0％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는, 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 한 항에 기재된 아연 도금 강판.
[7] 상기 성분 조성이 추가로, 질량％로,
B: 0.005％ 이하,
Ti: 0.2％ 이하,
Cr: 1.0％ 이하,
Cu: 1.0％ 이하,
Ni: 1.0％ 이하,
Mo: 1.0％ 이하,
Nb: 0.20％ 이하,
V: 0.5％ 이하,
Sb: 0.020％ 이하,
Ta: 0.1％ 이하,
W: 0.5％ 이하,
Zr: 0.1％ 이하,
Sn: 0.20％ 이하,
Ca: 0.005％ 이하,
Mg: 0.005％ 이하 및
REM: 0.005％ 이하
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 상기 [6]에 기재된 아연 도금 강판.
[8] 상기 Fe계 전기 도금층은, B, C, P, N, O, Ni, Mn, Mo, Zn, W, Pb, Sn, Cr, V 및 Co로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 원소를 합계로 10질량％ 이하 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는, 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 한 항에 기재된 아연 도금 강판.
[9] 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 한 항에 기재된 아연 도금 강판 상에, 화성(化成) 처리 피막과, 당해 화성 처리 피막 상에 형성된 전착 도장 피막을 추가로 갖는, 전착 도장 강판.
[10] 상기 [9]에 기재된 전착 도장 강판을 적어도 일부에 이용하여 이루어지는, 자동차 부품.
[11] 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 한 항에 기재된 아연 도금 강판에 화성 처리를 실시하여, 화성 처리 피막이 형성된 화성 처리 강판을 얻는, 화성 처리 공정과,
상기 화성 처리 강판에 전착 도장 처리를 실시하여, 상기 화성 처리 피막 상에 전착 도장 피막이 형성된 전착 도장 강판을 얻는, 전착 도장 공정
을 포함하는, 전착 도장 강판의 제조 방법.
[12] Si를 0.1질량％ 이상 3.0질량％ 이하 함유하는 냉연 강판에 Fe계 전기 도금 처리를 실시하고, 편면당의 부착량이 5.0g/㎡ 이상인 어닐링 전 Fe계 전기 도금층이 적어도 편면에 형성된 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
이어서, 상기 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을, 400℃ 이상 650℃ 이하의 온도역에 있어서의 평균 승온 속도를 10℃/초 이상으로 하여 가열하고, 가열 후의 온도역에서 노점 －30℃ 초과의 분위기하에서 보존유지(保持)한 후에 냉각하여, Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
이어서, 상기 Fe계 전기 도금 강판에 아연 도금을 실시하여, 아연 도금 강판을 얻는, 아연 도금 강판의 제조 방법.
[13] 상기 냉연 강판은, Si를 0.50질량％ 이상 3.0질량％ 이하 함유하는, 상기 [12]에 기재된 아연 도금 강판의 제조 방법.
[14] 상기 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0(g/㎡)과 상기 노점(D.P.)이 아래식 (2)를 만족하는, 상기 [12] 또는 [13]에 기재된 아연 도금 강판의 제조 방법.
(C.W.Fe0)＋(D.P.)≥0…(2)
[15] B, C, P, N, O, Ni, Mn, Mo, Zn, W, Pb, Sn, Cr, V 및 Co로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 원소를, 상기 어닐링 전 Fe계 전기 도금층 중에서 이들 원소의 합계 함유량이 10질량％ 이하가 되도록 함유하는 Fe계 전기 도금욕을 이용하여, 상기 Fe계 전기 도금을 실시하는, 상기 [12] 내지 [14] 중 어느 한 항에 기재된 아연 도금 강판의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수한 아연 도금 강판을 제공할 수 있다.
도 1은 아연 도금 강판의 단면의 개요를 나타내는 도면이다.
도 2a는 글로 방전 발광 분석법으로 Si 및 Zn을 나타내는 파장의 발광 강도를 분석한 강도 프로파일의 생(生) 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2b는 글로 방전 발광 분석법으로 Si 및 Zn을 나타내는 파장의 발광 강도를 분석한 강도 프로파일의 생 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2c는 피크 강도 IZn의 정의 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 Fe계 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수를 측정하기 위한 관찰용 샘플의 개요를 나타내는 (a) 사시도 및 (b) A-A 단면도이다.
도 4는 Fe계 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서의, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수의 측정 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 사각으로 둘러싼 부분의 확대도이다.
도 6은 실시예 No.37의 Fe계 전기 도금층 및 냉연 강판의 계면의 관찰상을 나타내는 도면이다.
도 7은 발명예 No.37에 있어서, Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판의 계면에, 경계선 및 계면 상의 결정 입계의 위치를 묘화한 화상을 나타내는 도면이다.
도 8은 발명예 No.39의 Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판의 계면의 관찰상을 나타내는 도면이다.
도 9는 발명예 No.39에 있어서, Fe계 전기 도금층 및 냉연 강판의 계면에, 경계선 및 계면 상의 결정 입계의 위치를 묘화한 화상을 나타내는 도면이다.
도 10은 (a) 전자선 마이크로 애널라이저로 분석한 C 농도의 판두께 방향 깊이의 프로파일의 생 데이터의 일 예 및, (b) 평활화 처리 후의 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 (a)는 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성의 평가 방법에 대해서 설명하기 위한 도면, (b) 위 도면은 동(同)평가에 있어서의 용접 후의 판조(板組)의 상면도 및, 아래 도면은 위 도면의 B-B 단면도이다.
도 2a는 글로 방전 발광 분석법으로 Si 및 Zn을 나타내는 파장의 발광 강도를 분석한 강도 프로파일의 생(生) 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2b는 글로 방전 발광 분석법으로 Si 및 Zn을 나타내는 파장의 발광 강도를 분석한 강도 프로파일의 생 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2c는 피크 강도 IZn의 정의 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 Fe계 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수를 측정하기 위한 관찰용 샘플의 개요를 나타내는 (a) 사시도 및 (b) A-A 단면도이다.
도 4는 Fe계 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서의, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수의 측정 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 사각으로 둘러싼 부분의 확대도이다.
도 6은 실시예 No.37의 Fe계 전기 도금층 및 냉연 강판의 계면의 관찰상을 나타내는 도면이다.
도 7은 발명예 No.37에 있어서, Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판의 계면에, 경계선 및 계면 상의 결정 입계의 위치를 묘화한 화상을 나타내는 도면이다.
도 8은 발명예 No.39의 Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판의 계면의 관찰상을 나타내는 도면이다.
도 9는 발명예 No.39에 있어서, Fe계 전기 도금층 및 냉연 강판의 계면에, 경계선 및 계면 상의 결정 입계의 위치를 묘화한 화상을 나타내는 도면이다.
도 10은 (a) 전자선 마이크로 애널라이저로 분석한 C 농도의 판두께 방향 깊이의 프로파일의 생 데이터의 일 예 및, (b) 평활화 처리 후의 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 (a)는 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성의 평가 방법에 대해서 설명하기 위한 도면, (b) 위 도면은 동(同)평가에 있어서의 용접 후의 판조(板組)의 상면도 및, 아래 도면은 위 도면의 B-B 단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
전술한 LME 깨짐은, 크게 「전극과 접하는 표면에서 발생하는 깨짐(이하, 표면 깨짐)」과 「강판 간에 있어서 코로나 본드 근방에서 발생하는 깨짐(이하, 내(內)깨짐)」으로 분류할 수 있다. 표면 깨짐은, 스퍼터가 발생하는 바와 같은 고(高)전류역에서의 저항 용접에 있어서 일어나기 쉬운 것이 알려져 있고, 스퍼터가 발생하지 않는 적정한 전류 범위 내로 함으로써 표면 깨짐의 억제가 가능하다. 한편으로, 내깨짐은 저항 용접 시의 전류를 스퍼터가 발생하지 않는 적정한 범위 내로 해도 일어난다. 또한, 표면 깨짐이 제조 공정에 있어서의 외관 검사에서 발견되기 쉬운데 대하여, 내깨짐은 외관 검사에서 발견되기 어렵다. 이들 이유로부터, LME 깨짐 중에서도, 내깨짐이 특히 큰 과제가 된다. 용접용의 전극이 강판에 대하여 각도가 부여된 상태로 저항 용접이 행해지면, 잔류 응력이 증가하여 내깨짐이 생성될 우려가 있다. 잔류 응력은 강판의 고강도화에 수반하여 증대한다고 생각되기 때문에, 강판의 고강도화에 수반하는 내깨짐의 발생이 우려된다. 본 개시에 있어서는, 내저항 용접 깨짐 특성 중에서도, 특히 이 내깨짐을 막는 특성을 향상할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, Si 함유 냉연 강판의 성분 조성의 각 원소의 함유량, 도금층 성분 조성의 각 원소의 함유량의 단위는 모두 「질량％」이고, 특별히 언급하지 않는 한 간단히 「％」로 나타낸다. 또한, 본 명세서 중에 있어서, 「∼」을 이용하여 나타나는 수치 범위는, 「∼」의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 강판이 「고강도」라는 것은, JIS Z 2241(2011)에 준거하여 측정한 강판의 인장 강도 TS가 590㎫ 이상인 것을 의미한다.
도 1에, 본 실시 형태에 따른 아연 도금 강판(1)의 단면의 개요를 나타낸다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 아연 도금 강판(1)은, Si 함유 냉연 강판(2)의 적어도 편면에, Fe계 전기 도금층(3)과, 당해 Fe계 전기 도금층 상에 형성된 아연 도금층(4)을 갖는다. 우선, Si 함유 냉연 강판의 성분 조성에 대해서 설명한다.
Si: 0.1％ 이상 3.0％ 이하
Si는, 가공성을 크게 해치는 일 없이, 고용에 의해 강의 강도를 높이는 효과(고용 강화능)가 크기 때문에, 강판의 고강도화를 달성하는 데에 유효한 원소이다. 한편으로, Si는 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성에 악영향을 미치는 원소이기도 하다. Si를 강판의 고강도화를 달성하기 위해 첨가하는 경우에는, 0.1％ 이상의 첨가가 필요하다. 또한, Si를 함유하고 있기만 하면, 후술하는 바와 같이 Fe계 전기 도금층의 결정 입계에 Si의 내부 산화물을 형성시킬 수 있지만, Si가 0.50％ 미만에서는, 종래의 0.24초 정도의 홀드 타임에 의한 용접에서는, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성에 특별히 문제는 생기기 어렵다. 그러나, 자동차 부품의 조립 공정에 있어서의 스폿 용접 시의 택트 타임이 생산 비용의 관점에서 과제가 되어, 홀드 타임 저감에 의한 대책이 취해진 경우, Si량이 0.50％ 미만에서도 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 불충분해지는 경우가 있다. 한편, Si의 함유량이 3.0％를 초과하면, 열간 압연성 및 냉간 압연성이 크게 저하하여, 생산성에 악영향을 미치거나, 강판 자체의 연성의 저하를 초래하거나 할 우려가 있다. 따라서, Si는 0.1％ 이상 3.0％ 이하의 범위에서 첨가한다. Si량은, 바람직하게는 0.50％ 이상, 보다 바람직하게는 0.7％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.9％ 이상으로 한다. 또한, Si량은, 바람직하게는 2.5％ 이하, 보다 바람직하게는 2.0％ 이하, 더욱 바람직하게는 1.7％ 이하로 한다.
본 실시 형태에 따른 Si 함유 냉연 강판은, Si를 상기 범위에서 함유하는 것을 필수의 요건으로 하지만, 그 외의 성분에 대해서는, 통상의 냉연 강판이 갖는 조성 범위이면 허용할 수 있고, 특별히 제한되는 것은 아니다. 단, 본 실시 형태의 Si 함유 냉연 강판을, 인장 강도(TS) 590㎫ 이상의 고강도로 하는 경우에는, 이하의 성분 조성으로 하는 것이 바람직하다.
C: 0.8％ 이하(0％를 포함하지 않음)
C는, 강 조직으로서 마르텐사이트 등을 형성시킴으로써 가공성을 향상한다. C를 함유시키는 경우, 양호한 용접성을 얻기 위해, C량은 0.8％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.3％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. C의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 양호한 가공성을 얻기 위해서는 C량은 0％ 초과인 것이 바람직하고, 0.03％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.08％ 이상 함유시키는 것이 더욱 바람직하다.
Mn: 1.0％ 이상 12.0％ 이하
Mn은, 강을 고용 강화하여 고강도화함과 함께, 퀀칭성을 높여, 잔류 오스테나이트, 베이나이트 및, 마르텐사이트의 생성을 촉진하는 작용을 갖는 원소이다. 이러한 효과는, Mn을 1.0％ 이상 첨가함으로써 발현한다. 한편, Mn량이 12.0％ 이하이면, 비용의 상승을 초래하지 않고 상기 효과가 얻어진다. 따라서, Mn량은 1.0％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 12.0％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Mn량은 1.3％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 1.5％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 1.8％ 이상으로 하는 것이 가장 바람직하다. 또한, Mn량은 3.5％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 3.3％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
P: 0.1％ 이하(0％를 포함하지 않음)
P의 함유량을 억제함으로써, 용접성의 저하를 막을 수 있다. 또한 P가 입계에 편석하는 것을 막아, 연성, 굽힘성 및, 인성이 열화하는 것을 막을 수 있다. 또한, P를 다량으로 첨가하면, 페라이트 변태를 촉진함으로써 결정 입경도 커져 버린다. 그 때문에, P량은 0.1％ 이하로 하는 것이 바람직하다. P의 하한은 특별히 한정되지 않고, 생산 기술상의 제약으로부터 0％ 초과일 수 있고, 0.001％ 이상일 수 있다.
S: 0.03％ 이하(0％를 포함하지 않음)
S량은 0.03％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.02％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. S량을 억제함으로써, 용접성의 저하를 막음과 함께, 열간 시의 연성의 저하를 막고, 열간 깨짐을 억제하여, 표면 성상을 현저하게 향상할 수 있다. 또한, S량을 억제함으로써, 불순물 원소로서 조대한 황화물을 형성함으로써, 강판의 연성, 굽힘성, 신장 플랜지성의 저하를 막을 수 있다. 이들 문제는 S량이 0.03％를 초과하면 현저해져, S의 함유량은 최대한 저감하는 것이 바람직하다. S의 하한은 특별히 한정되지 않고, 생산 기술상의 제약으로부터 0％ 초과일 수 있고, 0.0001％ 이상일 수 있다.
N: 0.010％ 이하(0％를 포함하지 않음)
N의 함유량은 0.010％ 이하로 하는 것이 바람직하다. N의 함유량을 0.010％ 이하로 함으로써, N이 Ti, Nb, V와 고온에서 조대한 질화물을 형성함으로써 Ti, Nb, V 첨가에 의한 강판의 고강도화의 효과가 손상되는 것을 막을 수 있다. 또한, N의 함유량을 0.010％ 이하로 함으로써 인성의 저하도 막을 수 있다. 또한, N의 함유량을 0.010％ 이하로 함으로써, 열간 압연 중에 슬래브 깨짐, 표면 손상이 발생하는 것을 막을 수 있다. N의 함유량은, 바람직하게는 0.005％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.003％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.002％ 이하이다. N의 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 생산 기술상의 제약으로부터 0％ 초과일 수 있고, 0.0005％ 이상일 수 있다.
Al: 1.0％ 이하(0％를 포함하지 않음)
Al은 열역학적으로 가장 산화하기 쉽기 때문에, Si 및 Mn에 앞서 산화하고, Si 및 Mn의 강판 최표층에서의 산화를 억제하고, Si 및 Mn의 강판 내부에서의 산화를 촉진하는 효과가 있다. 이 효과는 Al량이 0.01％ 이상에서 얻어진다. 한편, Al량이 1.0％를 초과하면 비용 업이 된다. 따라서, 첨가하는 경우, Al량은 1.0％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Al량은 0.1％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. Al의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0％ 초과일 수 있고, 0.001％ 이상일 수 있다.
성분 조성은 추가로, 임의로, B: 0.005％ 이하, Ti: 0.2％ 이하, Cr: 1.0％ 이하, Cu: 1.0％ 이하, Ni: 1.0％ 이하, Mo: 1.0％ 이하, Nb: 0.20％ 이하, V: 0.5％ 이하, Sb: 0.020％ 이하, Ta: 0.1％ 이하, W: 0.5％ 이하, Zr: 0.1％ 이하, Sn: 0.20％ 이하, Ca: 0.005％ 이하, Mg: 0.005％ 이하 및 REM: 0.005％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유할 수 있다.
B: 0.005％ 이하
B는 강의 퀀칭성을 향상시키는 데에 유효한 원소이다. 퀀칭성을 향상하기 위해서는, B량은 0.0003％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0005％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 그러나, B를 과도하게 첨가하면 성형성이 저하하기 때문에, B량은 0.005％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Ti: 0.2％ 이하
Ti는 강의 석출 강화에 유효하다. Ti의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 강도 조정의 효과를 얻기 위해서는, 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, Ti를 과도하게 첨가하면, 경질상이 과대해져, 성형성이 저하하기 때문에, Ti를 첨가하는 경우, Ti량은 0.2％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.05％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
Cr: 1.0％ 이하
Cr량은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cr량을 0.005％ 이상으로 함으로써, 퀀칭성을 향상하고, 강도와 연성과의 밸런스를 향상할 수 있다. 첨가하는 경우, 비용 업을 막는 관점에서, Cr량은 1.0％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Cu: 1.0％ 이하
Cu량은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cu량을 0.005％ 이상으로 함으로써, 잔류 γ상의 형성을 촉진할 수 있다. 또한, Cu량을 첨가하는 경우, 비용 업을 막는 관점에서, Cu량은 1.0％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Ni: 1.0％ 이하
Ni량은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Ni량을 0.005％ 이상으로 함으로써, 잔류 γ상의 형성을 촉진할 수 있다. 또한, Ni를 첨가하는 경우, 비용 업을 막는 관점에서, Ni량은 1.0％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Mo: 1.0％ 이하
Mo량은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Mo량을 0.005％ 이상으로 함으로써, 강도 조정의 효과를 얻을 수 있다. Mo량은 보다 바람직하게는 0.05％ 이상으로 한다. 또한, Mo를 첨가하는 경우, 비용 업을 막는 관점에서, Mo량은 1.0％ 이하가 바람직하다.
Nb: 0.20％ 이하
Nb는, 0.005％ 이상 함유함으로써 강도 향상의 효과가 얻어진다. 또한, Nb를 함유하는 경우, 비용 업을 막는 관점에서, Nb량은 0.20％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
V: 0.5％ 이하
V는, 0.005％ 이상 함유함으로써 강도 향상의 효과가 얻어진다. 또한, V를 함유하는 경우, 비용 업을 막는 관점에서, V량은 0.5％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Sb: 0.020％ 이하
Sb는 강판 표면의 산화를 억제하는 관점에서 함유할 수 있다. Sb는 강판의 산화를 억제함으로써, 도금의 젖음성을 개선한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Sb량은 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Sb는 탈탄층의 형성을 억제한다. 양호한 내저항 용접 깨짐 특성을 얻기 위해서는, Sb량은 0.020％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Sb량은 보다 바람직하게는 0.015％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.012％ 이하이다.
Ta: 0.1％ 이하
Ta는, 0.001％ 이상 함유함으로써 강도 향상의 효과가 얻어진다. 또한, Ta를 함유하는 경우, 비용 업을 막는 관점에서, Ta량은 0.1％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
W: 0.5％ 이하
W는, 0.005％ 이상 함유함으로써 강도 향상의 효과가 얻어진다. 또한, W를 함유하는 경우, 비용 업을 막는 관점에서, W량은 0.5％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Zr: 0.1％ 이하
Zr은, 0.0005％ 이상 함유함으로써 강도 향상의 효과가 얻어진다. 또한, Zr을 함유하는 경우, 비용 업을 막는 관점에서, Zr량은 0.1％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Sn: 0.20％ 이하
Sn은 탈질, 탈붕 등을 억제하여, 강의 강도 저하 억제에 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻으려면 각각 0.002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 양호한 내충격성을 얻기 위해, Sn량은 0.20％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Ca: 0.005％ 이하
Ca는, 0.0005％ 이상 함유함으로써 황화물의 형태를 제어하여, 연성, 인성을 향상시킬 수 있다. 또한, 양호한 연성을 얻는 관점에서, Ca량은 0.005％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Mg: 0.005％ 이하
Mg는, 0.0005％ 이상 함유함으로써 황화물의 형태를 제어하여, 연성, 인성을 향상시킬 수 있다. 또한, Mg를 함유하는 경우, 비용 업을 막는 관점에서, Mg량은 0.005％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
REM: 0.005％ 이하
REM은, 0.0005％ 이상 함유함으로써 황화물의 형태를 제어하여, 연성, 인성을 향상시킬 수 있다. 또한, REM을 함유하는 경우, 양호한 인성을 얻는 관점에서, REM량은 0.005％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 Si 함유 냉연 강판은, 상기 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다.
다음으로, 전술한 Si 함유 냉연 강판의 적어도 편면에 형성된 Fe계 전기 도금층에 대해서 설명한다.
Fe계 전기 도금층: 5.0g/㎡ 이상
편면당의 부착량이 5.0g/㎡ 이상인 Fe계 전기 도금층을 가짐으로써, Fe계 전기 도금층은 연질층으로서 기능하여, 용접 시에 강판 표면에 부여되는 응력을 완화할 수 있고, 저항 용접부의 잔류 응력을 저감함으로써, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성, 특히 내깨짐을 막는 특성을 향상시킬 수 있다고 생각된다(응력 완화 효과). 또한, 노점을 －30℃ 초과로 함으로써, 어닐링 시에 강판으로부터 Fe계 전기 도금층에 확산하는 Si를 Fe계 전기 도금층 내부에서 산화물로서 형성하고, 고용 Si량이 적어짐으로써 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수한 강판을 얻을 수 있다. 편면당의 부착량이 5.0g/㎡ 이상인 Fe계 전기 도금층에 의해 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 향상하는 메커니즘은 분명하지 않지만, 강판 표면에 있어서의 고용 Si량이 많은 경우에는 용접부에서 인성이 저하하여 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 열화하는 것이라고 생각된다. 이에 대하여, 일정량 이상의 Fe계 전기 도금층을 강판 표면에 갖고, 또한 어느 일정 이상의 노점으로 제어하는 경우, 당해 Fe계 전기 도금층 내부에 산화물이 형성되어 고용 Si 결핍층으로서 작용하고, 용접부에 고용하는 Si량이 감소하기 때문에, 용접부의 인성의 저하가 억제되어 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성, 특히 내깨짐을 막는 특성이 개선된다고 생각된다(인성 저하 억제 효과). 한편, Fe계 전기 도금층을 형성 후에, ―30℃ 이하의 저노점의 분위기하에서 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판에 어닐링을 실시하면, Fe계 전기 도금층의 결정립이 조대화할 우려가 있다. 그 때문에, 용융한 아연이 Fe계 전기 도금층의 결정 입계를 경유하여 Si 함유 냉연 강판의 결정 입계에 침입하기 쉬워진다. 본 실시 형태에 있어서는, 어닐링 시의 분위기의 노점을 －30℃ 초과로 제어함으로써, 어닐링 시에 Si 함유 냉연 강판으로부터 Fe계 전기 도금층으로 확산하는 Si를 Fe계 전기 도금층의 결정 입계에 내부 산화물로서 형성시킨다. 이 Si의 내부 산화물(이하, Si 내부 산화물이라고도 칭함)이 어닐링 공정에 있어서의 Fe계 전기 도금층의 결정 성장을 저해하여, Fe계 전기 도금층의 결정을 세립화한다. 결정을 세립화함으로써 Fe계 전기 도금층에 있어서 결정 입계가 다수 형성되는 결과, 저항 용접 시에 용융한 아연이 침입하는 경로가 분산되고, 저항 용접 시에 용융한 아연이 Si 함유 냉연 강판의 결정 입계에 도달하는 시간을 지연시켜, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성, 특히 내깨짐을 막는 특성을 개선할 수 있다고 생각된다(아연의 입계 침입 억제 효과). 이들 Fe계 전기 도금층 부여에 의한 응력 완화 효과, 인성 저하 억제 효과 및, 아연의 입계 침입 억제 효과의 내저항 용접 깨짐 특성으로의 기여는 복잡하기 때문에 정량적으로는 분명하지 않지만, 복합적으로 작용하여 내저항 용접 깨짐 특성을 개선하고 있는 것이라고 생각된다. 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 향상시키는 효과를 일으키게 하기 위해서는, Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량을 5.0g/㎡ 이상으로 하는 것이 필요하다. Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 비용의 관점에서, Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량을 60g/㎡ 이하로 하는 것이 바람직하다. Fe계 전기 도금층의 부착량은, 바람직하게는 50g/㎡ 이하, 보다 바람직하게는 40g/㎡ 이하, 더욱 바람직하게는 30g/㎡ 이하로 한다. Fe계 전기 도금 강판은, 바람직하게는 Si 함유 냉연 강판의 표리 양면에 Fe계 전기 도금층을 갖는다. Fe계 전기 도금층의 부착량을 5.0g/㎡ 이상, 나아가서는 5.0g/㎡ 초과로 함으로써, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 특히 양호해진다. Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량은, 7.0g/㎡ 이상, 10.0g/㎡ 이상일 수 있다.
또한, Fe계 전기 도금층의 두께는, 이하와 같이 측정한다. 아연 도금 후의 아연 도금 강판으로부터 10×15㎜ 사이즈의 샘플을 채취하고 수지에 매입하여, 단면 매입 샘플로 한다. 동(同)단면의 임의의 3개소를 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope: SEM)을 이용하여 가속 전압 15㎸ 및, Fe계 전기 도금층의 두께에 따라서 배율 2000∼10000배로 관찰하고, 3시야의 두께의 평균값에 철의 밀도를 곱함으로써 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량으로 환산한다.
Fe계 전기 도금층으로서는, 순(純)Fe 외에, Fe-B 합금, Fe-C 합금, Fe-P 합금, Fe-N 합금, Fe-O 합금, Fe-Ni 합금, Fe-Mn 합금, Fe-Mo 합금, Fe-W 합금 등의 합금 도금층을 사용할 수 있다. Fe계 전기 도금층의 성분 조성은 특별히 한정되지 않지만, B, C, P, N, O, Ni, Mn, Mo, Zn, W, Pb, Sn, Cr, V 및 Co로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 원소를 합계로 10질량％ 이하 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성으로 하는 것이 바람직하다. Fe 이외의 원소의 양을 합계로 10질량％ 이하로 함으로써, 전해 효율의 저하를 막아, 저비용으로 Fe계 전기 도금층을 형성할 수 있다. Fe-C 합금의 경우, C의 함유량은 0.08질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Fe계 전기 도금층은, 결정 입계의 적어도 일부에 Si 내부 산화물을 갖는다. Si 내부 산화물은, 어닐링 공정에 있어서의 Fe계 전기 도금층의 결정 성장을 저해하여, Fe계 전기 도금층의 결정을 세립화한다. 그 결과, Fe계 전기 도금층에 있어서 결정 입계가 다수 형성되는 결과, 용융한 아연의 침입 경로가 분산되고, 저항 용접 시에 Si 함유 냉연 강판의 결정 입계에 용융한 아연이 도달하는 시간을 지연시켜, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성, 특히 내깨짐을 막는 특성을 개선할 수 있다고 생각된다.
Fe계 전기 도금층 중의 Si 내부 산화물의 유무는, Fe계 전기 도금층의 표면으로부터 깊이 방향(판두께 방향)으로 글로 방전 발광 분석법(Glow Discharge Optical Emission Spectrometry: GD-OES)으로, Si를 나타내는 파장의 발광 강도를 분석했을 때에, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면에서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면까지의 평균 Si 강도(ISi,Fe)와 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면으로부터 Si 함유 냉연 강판측을 향하여 판두께 방향으로 20㎛±0.5㎛의 범위의 평균 Si 강도(ISi,bulk)와의 비(ISi,Fe/ISi,bulk)가 0.50 이상인지 아닌지로 판단한다. 측정 조건은 Ar 가스 압력 600㎩, 고주파 출력 35W, 측정 지름 4㎜Φ, 샘플링 간격 0.1초로 한다. 어느 평균 Si 강도도, 범위 내에서 샘플링한 전체 Si 강도의 평균값을 구한다. 또한, Fe계 전기 도금 및 아연 도금을 실시하고 있지 않은 Si 함유 냉연 강판을 동조건으로 글로 방전 발광 분석법으로 분석 후, 스퍼터 흠집의 깊이를 측정함으로써 스퍼터 속도를 산출하고, Si를 나타내는 파장의 강도 프로파일의 가로축을, 각 시간에 해당하는 깊이로 환산하고 있다. 스퍼터 흠집의 깊이 측정에는, 비접촉형 표면 형상 측정 장치(NewView 7300: Zygo사 제조)를 이용했다. 아연 도금층에 있어서의 스퍼터 속도는 Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판에 있어서의 스퍼터 속도와는 상이하다. 즉, 깊이 환산하기 위한 기준이 원소의 차이에 기인하여 상이하기 때문에, 강도 프로파일의 가로축과 단면 관찰로 눈으로 볼 수 있는 위치가 정확하게 대응하지 않는다. 또한, 글로 방전 발광 분석법에 의한 측정에서는, 요철이나 스퍼터의 불균일 등의 이유로부터 2개 이상의 물질로 이루어지는 계면에 있어서는 브로드한 프로파일이 되는 것이 일반적으로 알려져 있다. 그 때문에, 여기에서는 Zn 강도를 채용하고, 피크 강도 IZn의 1/2이 되는 강도를 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층의 계면이라고 정의한다. 도 2c를 이용하여, 피크 강도 IZn의 정의 방법에 대해서 설명한다. (1) 우선, Zn 강도 프로파일에 있어서, 접점이 2점이 되는 접선을 찾아 긋는다. (2) 그리고, 각 추정 깊이에 있어서, Zn 강도 프로파일의 Zn 강도로부터 접선의 Zn 강도를 차분한다. (3) 그 차분한 값이 가장 커진 추정 깊이에 상당하는 Zn 강도 프로파일의 Zn 강도를 IZn이라고 정의한다. IZn을 2로 나눈 값을 산출한다. 계속해서, Si 함유 냉연 강판측으로부터 보았을 때에 Zn 강도가 최초로 전술한 값(IZn/2)이 되는 판두께 방향 깊이를 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면의 깊이라고 정의한다. 그리고, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면에서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면까지의 평균 Si 강도(ISi,Fe)를 산출한다. 또한, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면의 판두께 방향 깊이는, 전술한 단면 관찰에 의해 측정한다.
도 2a, b를 이용하여, 본 실시 형태에 있어서 관찰되는 Si 및 Zn을 나타내는 파장의 발광 강도를 분석한 대표적인 예에 대해서 설명한다. 도 2a, b는, 후술하는 실시예의 No.32(어닐링 분위기의 노점 －7℃), 34(노점 －4℃), 36(어닐링 분위기의 노점 －37℃), 37(노점 －13℃) 및, 39(노점 ＋11℃)의 아연 도금 강판의 Si 및 Zn을 나타내는 파장의 발광 강도를 분석한 강도 프로파일의 생 데이터의 결과를 나타낸다. 강도 프로파일 중, 실선이 Si를 나타내는 파장의 발광 강도이고, 파선이 Zn을 나타내는 파장의 발광 강도이다. 이들 실시예에 있어서의 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면 및, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면의 깊이를, 각각 L1, L2로서 나타낸다. 저노점의 분위기하에서 어닐링 공정을 행한 실시예 No.36에 있어서는, ISi,Fe/ISi,bulk의 값은 0.42였다. 한편으로, 노점 －30℃ 초과의 분위기하에서 어닐링 공정을 행한 실시예의 No. 32, 34, 37 및 39에 있어서는, ISi,Fe/ISi,bulk의 값은 각각 0.97, 0.86, 0.61 및 0.65였다. ISi,Fe/ISi,bulk의 값이 0.50 이상이라는 것은, Fe계 전기 도금층 중에서 내부 산화가 생기고 있고, Si 내부 산화물이 존재하고 있는 것을 의미한다. 여기에서, Fe계 전기 도금층의 두께는, 전술한 단면 관찰에 의해 측정한 값으로 한다. 상기의 깊이 범위 내에 Si 내부 산화물을 갖는 강판은, Fe계 전기 도금층 중의 결정립의 성장이 내부 산화물에 의해 억제되어 있다. 그 때문에, Fe계 전기 도금 처리 후, 어닐링 공정을 행해도 Fe계 전기 도금층의 결정립이 조대화하는 것을 막을 수 있어, Fe계 전기 도금층에 있어서 결정 입계가 다수 형성되는 결과, 용융한 아연의 침입 경로가 분산되고, 저항 용접 시에 Si 함유 냉연 강판의 결정 입계에 용융한 아연이 도달하는 시간을 지연시켜, 우수한 내저항 용접 깨짐 특성을 갖는다.
Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수는, Si 함유 냉연 강판의 관찰 시야에 있어서의 강판 폭방향 10㎛당 10 이상으로 한다. Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수가, Si 함유 냉연 강판의 폭방향 10㎛당 10 이상이면, Fe계 전기 도금층의 결정 입경이 충분히 세립화되어 있다. 세립화함으로써 Fe계 전기 도금층에 있어서 결정 입계가 다수 형성되는 결과, 용융한 아연의 침입이 분산되고, 용접 시에 Si 함유 냉연 강판의 결정 입계에 도달하는 시간을 지연시켜, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성, 특히 내깨짐을 막는 특성을 개선할 수 있다고 생각된다. Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수는, 바람직하게는 Si 함유 냉연 강판의 관찰 시야에 있어서의 강판 폭방향 10㎛당 16 이상일 수 있다. 보다 바람직하게는 Si 함유 냉연 강판의 관찰 시야에 있어서의 강판 폭방향 10㎛당 20 이상일 수 있다.
여기에서, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수는, 이하와 같이 측정한다. 우선, 아연 도금 강판으로부터 10×10㎜ 사이즈의 샘플을 채취한다. 당해 샘플의 임의의 개소를 집속 이온 빔(Focused Ion Beam: FIB) 장치에서 가공하고, T 단면(강판의 압연 직각 방향에 대하여 평행 또한 강판 표면에 수직인 단면) 방향에 대하여 45°의 각도를 부여한, 압연 직각 방향 30㎛ 폭, T 단면 방향에 대하여 45° 방향의 길이가 50㎛인 45° 단면을 당해 개소에 형성하여, 관찰용 샘플로 한다. 도 3에, 당해 관찰용 샘플의 개요를 나타낸다. 도 3(a)는, 관찰용 샘플의 사시도이다. 도 3(b)는, 도 3(a)에 나타내는 관찰용 샘플의 A-A 단면도이다. 이어서, 주사 이온 현미경(Scanning Ion Microscope: SIM)을 이용하여 당해 관찰용 샘플의 45° 단면의 샘플 폭방향 및 긴쪽 방향에 있어서의 중앙부를 배율 5000배로 관찰하고, SIM상을 촬영한다. 이러한 SIM상의 예를 도 4에 나타낸다. 도 4는, 후술하는 실시예의 No.36에 대해서, 전술한 바와 같이 촬상한 SIM상이다. SIM상으로부터, Si 함유 냉연 강판의 폭방향 10㎛의 영역(도 4에 있어서는 사각으로 둘러싼 부분)을 추출한다. 설명을 위해, 도 5에, 도 4의 사각으로 둘러싼 부분의 확대도를 나타낸다. 도 5에 나타내는 바와 같이, SIM상에 대해서, Si 함유 냉연 강판의 판폭방향에 있어서의 10㎛의 영역에 있어서, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 경계선(도 5에 있어서는 파선)을 묘화한다. 경계선 상에 있어서의 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수를 측정하고, 「Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수」라고 한다.
도 6에, 후술하는 실시예의 발명예 No.37에 대한, Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판의 계면의 SIM상을 나타낸다. 당해 SIM상의 중앙부에 전술한 바와 같이 경계선 및 측정용 경계선을 묘화한 화상을, 도 7에 나타낸다. 발명예 No.37에 있어서는, 측정용 경계선 상의 결정 입계는, Si 함유 냉연 강판의 판폭방향에 있어서의 10㎛당 화살표로 나타내는 15개소에 존재하고 있었다. 따라서, 발명예 No.37에 있어서는, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수는, Si 함유 냉연 강판의 폭방향 10㎛당 15였다. 또한, 도 8에, 후술하는 실시예의 발명예 No.39에 대한, Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판의 계면의 SIM상을 나타낸다. 당해 SIM상의 중앙부에 전술한 바와 같이 경계선 및 측정용 경계선을 묘화한 화상을, 도 9에 나타낸다. 발명예 No.39에 있어서는, 측정용 경계선 상의 결정 입계는, Si 함유 냉연 강판의 판폭방향에 있어서의 10㎛당 화살표로 나타내는 18개소에 존재하고 있었다. 따라서, 발명예 No.39에 있어서는, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수는, Si 함유 냉연 강판의 폭방향 10㎛당 18이었다.
본 실시 형태에 따른 아연 도금 강판의 판두께는 특별히 한정되지 않지만, 통상 0.5㎜ 이상이고, 또한 3.2㎜ 이하일 수 있다.
다음으로, Fe계 전기 도금층의 표층의 C 농도에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 있어서는, 상기 어닐링에 의해, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도의 평균값을, 0.10질량％ 이하로 하는 것이 중요하고, 0.07질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 어닐링 시에, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면을 기점으로 하여, Fe계 전기 도금층측을 향하여 탈탄층이 형성된다. 즉, 어닐링 시에, 아연 도금 강판의 아연 도금층을 제외한 강판의 표층부에 탈탄층이 형성된다. 또한, 탈탄층이란, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면(아연 도금 강판의 아연 도금층을 제외한 강판 표면) 근방에 있어서 C 농도가 강 중 농도와 비교하여 낮아지고 있는 영역으로, 어닐링 시에 Fe계 전기 도금 강판 표면으로부터 C가 탈리하기 때문에 형성될 수 있다. 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도의 평균값이 0.10질량％ 이하이면, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 영역이 연질이 된다. 이 때문에, 저항 용접 시에 용접용의 전극으로부터 인가되는 응력이 완화되어, 내저항 용접 깨짐 특성을 개선하는 효과가 있다.
본 실시 형태에서는, Fe계 전기 도금층을 형성한 후에 어닐링을 행함으로써, Fe계 전기 도금층이 없을 때와 비교하여, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도의 평균값을 저감할 수 있다. 또한, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면을 기점으로 하여, Fe계 전기 도금층측을 향하여 탈탄층이 형성되는 경우, 형성되는 탈탄층의 두께가 동등한 경우라도, 탈탄층에 있어서의 C 농도를 보다 저감할 수 있다. 그 때문에, 강판의 기계 특성을 열화시키는 일 없이, 내저항 용접 깨짐 특성을 개선할 수 있다. 또한, Ni, Co, Sn 등 단독으로의 전기 도금의 경우, 이들 금속 원소로의 C 고용도는 매우 낮아, C가 고용하지 않기 때문에 탈탄을 촉진하는 효과는 얻어지지 않는다.
Fe계 전기 도금층을 형성한 경우에, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도가 저감하는 이유는 확실하지 않지만, 본 발명자들은 이하와 같이 추측하고 있다. 즉, Fe계 전기 도금층에는 C가 거의 포함되지 않고, Si 함유 냉연 강판으로부터의 C의 확산이 유도되기 때문에, 또한, 상기와 같이 Fe계 전기 도금층이 세립화함으로써, C가 Fe계 전기 도금층을 통과하여 외부로 탈리하기 위한 확산 패스가 많기 때문이라고 생각된다.
또한, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도를 저감하는 것에 의한 연질화는, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위의 C 농도가 어느 일정 이하로 포화하기 때문에, 연질화에 의한 내저항 용접 깨짐 특성의 개선에는 한계가 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도를 보다 낮게 함으로써, 탈탄층이 얇은 경우에서도 내저항 용접 깨짐 특성이 효과적으로 개선되어 있는 점에서, 연질화 뿐만 아니라, C 농도 저감에 의한 융점의 상승 등, 별개의 효과가 발현하고 있을 가능성이 시사된다.
탈탄층을 형성하는 경우, 탈탄층의 두께는, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여, 바람직하게는 15㎛ 이상, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상으로 한다. 탈탄층의 두께의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 인장 강도를 양호한 범위 내로 하기 위해, 탈탄층의 두께는, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 130㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 탈탄층의 두께는, C 농도를 판두께 방향으로 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 분석하고, 아연 도금 강판의 아연 도금층을 제외한 강판의 표층부에 있어서 C 농도가 강 중의 80％ 이하인 영역의 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향한 두께라고 정의한다.
여기에서, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도의 평균값 및, 탈탄층의 두께는, 단면 가공한 시료에 대하여, 전자선 마이크로 애널라이저(Electron Probe Micro Analyzer: EPMA)를 이용하여 후술하는 아연 도금층과, Fe계 전기 도금층과의 계면 부근의 원소 분포를 면 분석 혹은 선 분석함으로써 측정한다. 우선, 수지 매입한 강판을 연마하고, 압연 방향 수직 단면을 관찰용으로 마무리한 후, 수지로부터 취출하여 측정용의 시료로 한다. 가속 전압은 7㎸, 조사 전류 50㎁로 하고, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면을 포함하는 300×300㎛의 범위에서 1㎛ 스텝으로 시료 단면의 면 분석 혹은 선 분석을 행하여, C 강도의 측정을 실시한다. 이 때, 컨태미네이션을 억제하기 위해, 플라즈마 클리너에 의해, 측정실 및 시료 준비실의 2개소에서, 측정 개시 전에, 시료의 표면 및 주변의 하이드로 카본의 제거를 행한다. 또한, 측정 중의 하이드로 카본의 축적을 억제하기 위해, 스테이지 상에서 시료 온도를 최고 100℃로 가열 보존유지한 채, 측정을 행한다. 시료 온도는 90℃ 이상인 것이 바람직하다. 별도 표준 시료를 측정하여 제작한 검량선을 이용하여, C 강도로부터 C 농도(질량％)로 환산한다. 컨태미네이션 억제의 효과에 의해, C 검출 하한이 0.10질량％보다도 충분히 낮은 것을 확인한다. 사용한 장치 및, 상기 컨태미네이션 억제의 방법의 상세에 대해서는, 이하의 참고문헌 1에서 해설되어 있는 바와 같다.
참고문헌 1: 야마시타 등 「고정밀도 FE-EPMA에 의한 저탄소강의 초석(初析) 페라이트 변태 초기에 있어서의 탄소의 분배」, 철과 강, Vol.103(2017) No.11. p14-20
단, 측정 시의 컨태미네이션 대책의 필요성은, 사용하는 기종이나 컨디션에 의하기 때문에, 반드시 상기 구성은 필수인 것은 아니다. 즉, 측정 조건은 충분한 정밀도가 얻어지고 있는 것을 확인할 수 있으면 좋고, 측정 조건은 본 발명의 효과에 본질적으로 관련되는 것은 아니다.
얻어진 농도 맵에 있어서, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 판두께 방향의 라인 프로파일을 추출하고, 그것을 강판 표면 평행 방향으로 300점분 평균화함으로써, C 농도의 판두께 깊이 방향의 프로파일을 얻는다. 얻어진 C 농도의 판두께 깊이 방향의 프로파일에 대하여, 단순 이동 평균법에 의한 평활화 처리를 행한다. 이 때, 평활화 점수는 21점 정도로 하는 것이 바람직하다. 시료의 표층 근방에서 평활화 점수가 편측 10점을 충족하지 않는 경우는, 편측은 채취할 수 있는 측정점에 대해서 평활화 처리를 행하는 것이 바람직하다. 계속해서, 평활화 처리 후의 강도 프로파일에 있어서, C 농도가 강 중의 80％ 이하로 되어 있는 영역의 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 판두께 방향 깊이를 평가하여 탈탄층의 두께로 한다. 또한, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 대해서, 1㎛ 피치의 합계 11점의 C 농도의 값을 평균하여, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위의 C 농도로 한다. 이상의 평가를 각 시료에 대해서 2시야의 측정 결과에 적용하고, 그의 평균을 가지고, 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도의 평균값 및, 탈탄층의 두께의 평가값으로 한다.
도 10을 이용하여, EPMA로 분석한 C 농도의 판두께 방향 깊이의 프로파일의 대표적인 예에 대해서 설명한다. 도 10(a)는, 후술하는 실시예의 No.39의 아연 도금 강판을 분석하여 얻어진 C 농도의 판두께 방향 깊이의 프로파일의 생 데이터의 결과를 나타낸다. 또한, 아연 도금층을 박리하여 측정을 실시했다. 도 10(b)는, 도 10(a)의 생 데이터를 평활화 점수 21점의 단순 이동 평균법에 의해 평활화 처리한 후의 데이터를 나타낸다. 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서는, C 농도가 강 중의 80％ 이하가 된 탈탄층이 존재하고 있고, 당해 탈탄층의 아연 도금층과 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터의 판두께 방향 깊이는 82㎛였다.
전술한 바와 같이, Fe계 전기 도금층에 의한 내깨짐을 막는 특성은, 아연 도금의 입계 침입 억제 효과, 응력 완화 효과, 인성 저하 억제 효과에 더하여, Fe계 전기 도금층에 의한 탈탄 촉진에 의한 표층의 C 농도의 저감 효과가 복합적으로 작용하고 있다. 이들 복합 작용 효과가 정량적으로는 분명하게는 못하고 있지만, 아연 도금화 후의 Fe계 전기 도금층의 부착량 C.W.Fe1(g/㎡)과 탈탄층의 두께 Cd(㎛)가 아래식 (1)을 만족하는 것이 바람직하다.
1.6×(C.W.Fe1)＋(Cd)≥77…(1)
아연 도금화 후의 Fe계 전기 도금층의 부착량 C.W.Fe1(g/㎡)과 탈탄층의 두께 Cd(㎛)가 위 식 (1)을 만족하면, 내저항 용접 깨짐 특성이 특히 양호해지기 때문이다.
다음으로, 전술한 Fe계 전기 도금층 상에 형성된, 아연 도금층에 대해서 설명한다. 여기에서 「아연 도금층」이란, 강판 표면 상에 형성된 아연 피막을 의미한다. 도금, 용사, 콜드 스프레이 등의 아연 피막의 형성 방법에 한정하지 않고, 강판 표면 상에 형성된 아연 피막이면 「아연 도금층」에 포함된다.
강판 표면에 아연 도금층을 형성함으로써, 우수한 내식성을 얻을 수 있는 반면, 저항 용접 시에 아연이 용융되어 Si 함유 냉연 강판의 결정 입계에 침입할 우려가 있기 때문에, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 향상하는 것이 일반적으로 어렵다. 전술한 바와 같이, 냉간 압연 후의 어닐링 공정 전의 냉연 강판의 표면에, 아연 도금층을 형성하기 전의 프리 도금으로서, Fe계 전기 도금층을 편면당의 부착량: 5.0g/㎡ 이상으로 형성함으로써, 아연 도금 강판에 있어서, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 향상할 수 있다. 전술한 바와 같이 아연 도금층을 형성하기 전의 프리 도금으로서 Fe계 전기 도금층을 형성하면, 아연 도금층의 종류를 따지지 않고, 아연 도금 강판의 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 향상하는 것이 가능하다. 아연 도금층은, 예를 들면 용융 아연 도금층, 전기 도금층, 아연 용사 피막 및, 콜드 스프레이 피막 등일 수 있다. 아연 도금층의 성분 조성은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 용융 아연 도금층의 경우는 Al, Zn 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 아연 도금층 중의 Al 함유량은 특별히 규정하지 않지만, 일 예에 있어서, 용융 아연 도금층에 있어서의 Al 함유량은 0.05질량％ 이상 0.250질량％ 이하이다. 또한, 아연 도금층은 합금화 아연 도금층은 아니다.
아연 도금층의 편면당의 부착량은 25g/㎡ 이상일 수 있고, 또한 80g/㎡ 이하일 수 있다. 아연 도금층의 편면당의 부착량을 25g/㎡ 이상으로 함으로써, 내식성을 보다 향상할 수 있음과 함께 도금 부착량의 제어가 용이하다. 또한, 아연 도금층의 편면당의 부착량이 80g/㎡ 이하이면, 도금 밀착성이 양호하다. 아연 도금층의 편면당의 부착량은, 보다 바람직하게는 35g/㎡ 이상일 수 있다. 또한, 아연 도금층의 편면당의 부착량은, 보다 바람직하게는 60g/㎡ 이하일 수 있다.
본 개시에 의하면, JIS Z 2241(2011)에 준거하여 측정한 강판의 인장 강도 TS가 590㎫ 이상인 고강도의 아연 도금 강판을 제공할 수 있다. 아연 도금 강판의 강도는, 보다 바람직하게는, 800㎫ 이상이다.
＜아연 도금 강판의 제조 방법＞
다음으로, 아연 도금 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.
일 실시 형태에 따른 아연 도금 강판의 제조 방법은, Si를 0.1질량％ 이상 3.0질량％ 이하 함유하는 냉연 강판에 Fe계 전기 도금을 실시하고, 편면당의 부착량이 5.0g/㎡ 이상인 어닐링 전 Fe계 전기 도금층이 적어도 편면에 형성된 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
이어서, 상기 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을, 400℃ 이상 650℃ 이하의 온도역에 있어서의 평균 승온 속도를 10℃/초 이상으로 하여 가열하고, 가열 후의 온도역에서 노점 －30℃ 초과의 분위기하에서 보존유지한 후에 냉각하여, Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
이어서, 상기 Fe계 전기 도금 강판에 아연 도금을 실시하여, 아연 도금 강판을 얻는, 아연 도금 강판의 제조 방법일 수 있다.
우선, Si를 0.1질량％ 이상 3.0질량％ 이하 함유하는 냉연 강판을 제조한다. 또한, 냉연 강판은, Si를 0.50질량％ 이상 3.0질량％ 이하 함유해도 좋다. 냉연 강판의 제조 방법은, 통상의 냉연 강판의 제조 방법에 따를 수 있다. 일 예에 있어서, 냉연 강판은, 전술한 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하고, 이어서 당해 열연판에 산 세정를 실시하고, 이어서, 열연판에 냉간 압연을 실시하여 냉연 강판으로 함으로써 제조한다.
이어서, 냉연 강판의 표면에 Fe계 전기 도금 처리를 실시하여, 어닐링 전 Fe계 전기 도금 처리 강판으로 한다. Fe계 전기 도금 처리 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, Fe계 전기 도금욕으로서는 황산욕, 염산욕 혹은 양자의 혼합 등을 적용할 수 있다. 또한, 냉간 압연 후의 냉연 강판에 대하여 예열로(爐) 등에 있어서의 산화 처리를 행하지 않고, Fe계 전기 도금 처리를 실시할 수도 있다. 또한, 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판이란, Fe계 전기 도금층이 어닐링 공정을 거치고 있지 않은 것을 의미하고, Fe계 전기 도금 처리 전의 냉연 강판에 대해서 미리 어닐링된 태양을 제외하는 것은 아니다.
통전(通電) 개시 전의 Fe계 전기 도금욕 중의 Fe 이온 함유량은, Fe2＋로서 0.5㏖/L 이상으로 하는 것이 바람직하다. Fe계 전기 도금욕 중의 Fe 이온 함유량이, Fe2＋로서 0.5㏖/L 이상이면, 충분한 Fe 부착량을 얻을 수 있다. 또한, 충분한 Fe 부착량을 얻기 위해, 통전 개시 전의 Fe계 전기 도금욕 중의 Fe 이온 함유량은, 2.0㏖/L 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, Fe계 전기 도금욕 중에는 Fe 이온, 그리고 B, C, P, N, O, Ni, Mn, Mo, Zn, W, Pb, Sn, Cr, V 및 Co로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유할 수 있다. Fe계 전기 도금욕 중에서의 이들 원소의 합계 함유량은, 어닐링 전 Fe계 전기 도금층 중에서 이들 원소의 합계 함유량이 10질량％ 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 금속 원소는 금속 이온으로서 함유하면 좋고, 비금속 원소는 붕산, 인산, 질산, 유기산 등의 일부로서 함유할 수 있다. 또한, 황산철 도금액 중에는, 황산 나트륨, 황산 칼륨 등의 전도도 보조제나, 킬레이트제, pH 완충제가 포함되어 있어도 좋다.
Fe계 전기 도금욕의 그 외의 조건에 대해서도 특별히 한정하지 않는다. Fe계 전기 도금액의 온도는, 정온(定溫) 보존유지성을 생각하면, 30℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 85℃ 이하가 바람직하다. Fe계 전기 도금욕의 pH도 특별히 규정하지 않지만, 수소 발생에 의한 전류 효율의 저하를 막는 관점에서 1.0 이상으로 하는 것이 바람직하고, 또한 Fe계 전기 도금욕의 전기 전도도를 고려하면, 3.0 이하가 바람직하다. 전류 밀도는, 생산성의 관점에서 10A/d㎡ 이상으로 하는 것이 바람직하고, Fe계 전기 도금층의 부착량 제어를 용이하게 하는 관점에서 150A/d㎡ 이하로 하는 것이 바람직하다. 통판 속도는, 생산성의 관점에서 5mpm 이상으로 하는 것이 바람직하고, 부착량을 안정적으로 제어하는 관점에서 150mpm 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, Fe계 전기 도금 처리를 실시하기 전의 처리로서, 냉연 강판 표면을 청정화하기 위한 탈지 처리 및 물 세정, 나아가서는, 냉연 강판 표면을 활성화하기 위한 산 세정 처리 및 물 세정을 실시할 수 있다. 이들 전(前)처리에 계속해서 Fe계 전기 도금 처리를 실시한다. 탈지 처리 및 물 세정의 방법은 특별히 한정되지 않고, 통상의 방법을 이용할 수 있다. 산 세정 처리에 있어서는, 황산, 염산, 질산 및, 이들의 혼합물 등 각종의 산을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 황산, 염산 혹은 이들의 혼합이 바람직하다. 산의 농도는 특별히 규정하지 않지만, 산화 피막의 제거 능력 및, 과산 세정에 의한 표면 거칠어짐(표면 결함) 방지 등을 고려하면, 1∼20mass％ 정도가 바람직하다. 또한, 산 세정 처리액에는, 소포제, 산 세정 촉진제, 산 세정 억제제 등을 함유해도 좋다.
이어서, Fe계 전기 도금 처리를 실시한 후, 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판에, 노점: －30℃ 초과, 수소 농도: 1.0체적％ 이상 30.0체적％ 이하의 환원성 분위기 중에서, 650℃ 이상 900℃ 이하의 온도역에서 30초 이상 600초 이하 보존유지한 후에 냉각하는 어닐링 공정을 행하여, Fe계 전기 도금 강판을 얻는다. 어닐링 공정은, 압연 공정에 의해 생긴 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판의 변형을 제거하고, 조직을 재결정시킴으로써, 강판 강도를 높이기 위해 행한다.
평균 승온 속도: 10℃/초 이상
이어서, 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을, 400℃ 이상 650℃ 이하의 온도역의 평균 승온 속도를 평균 10℃/초 이상으로 하여 650℃ 이상 900℃ 이하의 온도역까지 가열한다(승온 공정). 승온 공정의 평균 승온 속도를 평균 10℃/초 이상으로 함으로써, 승온 공정에서의 Fe계 전기 도금층 중의 결정립의 성장을 최대한 억제한다. 승온 공정에 있어서는, 후술하는 바와 같이 Fe계 전기 도금층의 결정 입계에서 Si 내부 산화가 거의 형성되지 않기 때문에, 승온 속도가 평균 10℃/초 미만이면, 결정립의 성장을 억제할 수 없기 때문이다. 승온 공정에 있어서 Fe계 전기 도금층 중의 결정립의 성장을 최대한 억제한 상태로, 후술하는 바와 같이, 노점: －30℃ 초과의 분위기하에서 어닐링을 실시함으로써, Fe계 전기 도금층의 결정을 세립화할 수 있다. 승온 공정에 있어서의 가열대에는, 예를 들면 직화 버너로(Direct Fired Furnace: DFF), 또는 무산화로(Non Oxidizing Furnace: NOF)를 사용할 수 있다. 라디언트 튜브형 가열로의 경우, 전단에 IH(Induction Heater) 등의 예비 가열대를 형성해도 좋다. 또한, 상기 평균 승온 속도는, Fe계 전기 도금 강판의 표면에서 측정된 온도를 기준으로 한다.
이어서, 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을, 노점: －30℃ 초과, 수소 농도: 1.0체적％ 이상 30.0체적％ 이하의 환원성 분위기 중에서, 650℃ 이상 900℃ 이하의 온도역에서 30초 이상 600초 이하 보존유지한 후에 냉각하는 어닐링 공정을 행하여, Fe계 전기 도금 강판을 얻는다. 어닐링 공정은, 압연 공정에 의해 생긴 냉연 강판의 변형을 제거하고, 조직을 재결정시킴으로써, 강판 강도를 높이기 위해 행한다. 이 때, Fe계 전기 도금층의 입계에 내부 산화물이 형성되기 때문에, Fe계 전기 도금층의 결정립의 성장이 억제되어, 결정을 세립화할 수 있음과 함께, Fe계 전기 도금 강판의 표층에 탈탄층이 형성되어, 표층의 C 농도가 저감한다.
수소 농도: 1.0체적％ 이상 30.0체적％ 이하
어닐링 공정은, 수소 농도가 1.0체적％ 이상 30.0체적％ 이하의 환원성 분위기 중에서 행한다. 수소는, 어닐링 공정 중의 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판 표면의 Fe의 산화를 억제하여, 강판 표면을 활성화하는 역할을 다한다. 수소 농도가 1.0체적％ 이상이면, 강판 표면의 Fe가 산화함으로써, 후술하는 바와 같이 아연 도금층을 형성할 때에 도금 밀착성이 열화하는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 어닐링 공정은 수소 농도 1.0체적％ 이상의 환원성 분위기에서 행하는 것이 바람직하고, 2.0체적％ 이상의 환원성 분위기에서 행하는 것이 보다 바람직하다. 어닐링 공정에 있어서의 수소 농도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 비용의 관점에서, 수소 농도는 30.0체적％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 20.0체적％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 어닐링 분위기의 수소 이외의 잔부는, 질소로 하는 것이 바람직하다.
노점: －30℃ 초과
어닐링 공정에 있어서의 어닐링 분위기의 노점을 －30℃ 초과로 행함으로써, Fe계 전기 도금층의 결정 입계에 Si 내부 산화물을 형성시킨다. 노점 －30℃ 초과의 제어는 650℃ 이상 900℃ 이하의 온도역에서 행하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 승온 공정에 있어서의 평균 승온 속도를 평균 10℃/초 이상으로 하여 Fe계 전기 도금층 중의 결정립의 성장을 최대한 억제한 상태로, Fe계 전기 도금층의 결정 입계에 Si 내부 산화물을 형성할 수 있다. 또한, 어닐링 공정에 있어서의 어닐링 분위기의 노점을 －30℃ 초과로 행함으로써, 탈탄 반응이 촉진되어, 표층의 C 농도를 저감시킬 수 있다. Fe계 전기 도금층의 결정 입계에 존재하는 Si 내부 산화물은, 핀 고정 효과에 의해 어닐링 공정에 있어서의 Fe계 전기 도금층의 결정립의 성장을 억제한다. Si 내부 산화물은 냉연 강판으로부터의 Si의 확산에 의한 것이기 때문에, Fe계 전기 도금층의 냉연 강판측에 있어서 Si 내부 산화물에 의한 핀 고정 효과가 특히 강하게 발휘된다. 그 결과, Fe계 전기 도금층의 Si 함유 냉연 강판과의 계면측의 결정 입경이 특히 작아져, Si 함유 냉연 강판과의 계면에 접하는 Fe계 전기 도금층의 입계의 수가 증가한다고 생각된다. 또한, 여기에서의 핀 고정 효과란, Zener drag 기구를 가리킨다. 조직 중에 제2상 입자를 분산하고, 입계가 제2상 입자와 교차하고 있는 경우, 입계가 제2상 입자로부터 이탈하기 위해서는 에너지를 필요로 한다. 즉, 입자와 입계와의 사이에는 입계 이동을 방해하는 핀 고정력이 작용하게 되어, 결정립 성장이 억제된다. 제2상 입자로서는, 탄화물 및 황화물이 잘 알려져 있다. Si 내부 산화물이 이 핀 고정 효과를 발현하는지 아닌지는 밝혀져 있지 않지만, 실험적 사실로부터 고려하여, 핀 고정 효과를 발현하고 있는 것이라고 추정된다. 어닐링 분위기의 노점은, 바람직하게는 －20℃ 이상, 보다 바람직하게는 －5℃ 이상이다. 어닐링 분위기의 노점을 －5℃ 이상으로 함으로써, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성, 특히 내깨짐을 막는 특성이 양호해진다. 어닐링 분위기의 노점의 상한은 특별히 정하지 않지만, Fe계 전기 도금층 표면의 산화를 적합하게 막아, 후술하는 바와 같이 아연 도금층을 형성할 때에 도금 밀착성을 양호하게 하기 위해, 어닐링 분위기의 노점은 30℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
650℃ 이상 900℃ 이하의 온도역에서의 보존유지 시간: 30초 이상 600초 이하
어닐링 공정에 있어서, 650℃ 이상 900℃ 이하의 온도역에서의 보존유지 시간을, 30초 이상 600초 이하로 하는 것이 바람직하다. 당해 온도역에서의 보존유지 시간을 30초 이상으로 함으로써, 어닐링 전 Fe계 전기 도금층 표면에 형성한 Fe의 자연 산화막을 적합하게 제거하여, 후술하는 바와 같이 아연 도금층을 형성할 때에 도금 밀착성을 향상할 수 있다. 따라서, 당해 온도역에서의 보존유지 시간은 30초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 당해 온도역에서의 보존유지 시간의 상한은 특별히 정하지 않지만, 생산성의 관점에서, 당해 온도역에서의 보존유지 시간은 600초 이하로 하는 것이 바람직하다.
어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판의 최고 도달 온도: 650℃ 이상 900℃ 이하
어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판의 최고 도달 온도는 특별히 한정되지 않지만, 650℃ 이상 900℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판의 최고 도달 온도를 650℃ 이상으로 함으로써, 강판 조직의 재결정이 적합하게 진행되어, 소망하는 강도를 얻을 수 있다. 또한, 어닐링 전 Fe계 전기 도금층 표면에 형성한 Fe의 자연 산화막을 적합하게 환원시켜, 후술하는 바와 같이 Fe계 전기 도금 강판 표면에 용융 아연 도금을 형성할 때의 도금 밀착성을 향상할 수 있다. 또한, Fe계 전기 도금 강판의 최고 도달 온도가 900℃ 이하이면, 강 중의 Si 및 Mn의 확산 속도가 지나치게 증가하는 것을 막아, 강판 표면으로의 Si 및 Mn의 확산을 막을 수 있기 때문에, 후술하는 바와 같이 Fe계 전기 도금 강판 표면에 용융 아연 도금을 형성할 때의 도금 밀착성을 향상할 수 있다. 또한, 최고 도달 온도가 900℃ 이하이면, 열처리로의 로체 대미지를 막을 수 있어, 비용 다운할 수도 있다. 따라서, 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판의 최고 도달 온도는 900℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 최고 도달 온도는, 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판의 표면에서 측정된 온도를 기준으로 한다.
어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0(g/㎡)과 어닐링 분위기의 노점 D.P.(℃)는, 아래식 (2)를 만족하는 것이 바람직하다. 아래식 (2)를 만족하면, 용융한 아연의 입계 침입 억제 효과, 응력 완화 효과, 인성 저하 억제 효과 및, Fe계 전기 도금층에 의한 탈탄 촉진에 의한 표층의 C 농도의 저감 효과가 복합적으로 작용하여, 내저항 용접 깨짐 특성의 향상 효과를 보다 현저하게 얻을 수 있다.
(C.W.Fe0)＋(D.P.)≥0…(2)
전술과 같이, 상기식 (2)를 결과적으로 만족하면 용접부의 내저항 용접 깨짐 특성을 보다 향상할 수 있다. 다른 실시 형태로서, 상기식 (2)를 만족하지 않을 때에, 상기식 (2)를 만족하도록, 어닐링 분위기의 노점 D.P.(℃)를 변경하는 공정을 추가로 구비해도 좋다. 이에 따라, 보다 확실히 용접부의 내저항 용접 깨짐 특성을 향상할 수 있다. 당해 공정을 조업 중에 행하는 일 예로서, 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0(g/㎡)의 값에 따라서, 상기식 (2)를 만족하도록, 어닐링 공정에 있어서의 노점 D.P.를 변경하는 공정을 갖고, 어닐링 공정에 있어서, 결정한 노점이 되도록 하는 분위기 노점을 제어하는 것이 생각된다. 구체적으로는, 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0(g/㎡)의 값을, 상기식 (2)에 대입하고, 식 (2)를 만족하도록, 상기 어닐링 공정에 있어서의 노점 D.P.를 결정한다. 여기에서, 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0(g/㎡)의 값을, 상기식 (2)에 대입한다는 것은, 엄밀하게 상기식 (2)와 동일한 식에 대입하는 태양에 한정되지 않는다. 식 (2)를 항상 만족하는, 보다 좁은 범위의 부등식에 대입하는 태양도 포함한다. 이러한 제어를 행함으로써, 예를 들면 연속하여 통판하는 강판의 제품 사양이 전환되어, 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0(g/㎡)이 크게 바뀜으로써 상기식 (2)를 만족하지 않을 때(실제로 식을 만족하지 않게 되었을 때, 식을 만족하지 않게 되는 사정이 생긴 경우)에서도, 식을 만족하도록 자동 제어를 행할 수 있다.
또한, 노점 D.P.의 제어 응답성은 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0보다도 나쁘기 때문에, 노점 D.P.의 값에 따라서, 상기식 (2)를 만족하도록, 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0을 변경하는 쪽이, 제어 응답성의 관점에서는 바람직하다. 연속 어닐링로의 경우, 어닐링 공정의 노점 D.P.의 값에 따라서, 어닐링 공정보다도 상류의 Fe계 전기 도금 처리에 있어서의 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0을 변경하게 되지만, 연속하여 통판되는 강판 중, 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0을 변경한 개소에 대해서는 상기식 (2)를 만족한 조건으로 제조를 행할 수 있다.
상기식 (2)를 만족하도록 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0 또는 노점 D.P. 중 적어도 하나를 변경하는 타이밍으로서는, 상이한 제품 사양의 Si 함유 냉연 강판을 용접하여 연속적으로 통판하는 경우에, 당해 용접 개소의 통과에 맞추어 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0 또는 노점 D.P.를 변경하는 것이 바람직하다. 전술과 같이, 노점 D.P.의 응답성은 나쁘기 때문에, 노점 D.P.를 변경하는 경우에는, 식을 만족하도록 로 내의 가습량을 피드 포워드 제어하는 것이, 보다 바람직하다.
여기에서 말하는 「어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0(g/㎡)의 값」은, Fe계 전기 도금에 있어서 채용하는 조건하에서 얻어질 것인 부착량(목표값)이라도 좋고, 실제로 얻어진 Fe계 전기 도금층의 부착량(측정값)이라도 좋다. 마찬가지로, 「노점 D.P.의 값」도 목표값과 측정값의 어느 것이라도 상관없다.
이상, 아연 도금 강판의 제조 방법에 있어서의 조업 중의 예를 설명했지만, 조업 개시 전에 미리 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0(g/㎡)의 목표값과 노점 D.P.의 목표값이 상기식 (2)를 만족하는지 아닌지를 확인하고, 만족하지 않는 경우에 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0(g/㎡)의 목표값과 노점 D.P.의 목표값 중 어느 하나를 미리 변경하는 아연 도금 강판의 제조 조건 결정 방법으로서 실시해도 상관없다. 이러한 제조 조건 결정 방법은, 아연 도금 강판의 제조 방법의 일부의 공정으로서 실시해도 좋고, 단독의 공정으로서 실시해도 좋다.
다음으로, 아연 도금 처리에 대해서 설명한다.
상기 어닐링 공정 후에, Fe계 전기 도금 강판에 아연 도금을 실시한다. 아연 도금 처리의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 용융 도금, 전기 도금, 콜드 스프레이 및, 플라즈마 용사 등일 수 있다. 용융 아연 도금을 실시하는 경우, 일 예에 있어서는, 어닐링 공정 후에 Fe계 전기 도금 강판을 냉각하고, 용융 아연 도금욕 중에 침지하여, 강판 표면에 용융 아연 도금을 실시하면 좋다. 용융 아연 도금욕은 Al, Zn 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 용융 아연 도금욕의 성분은 특별히 규정하지 않지만, 일반적으로 욕 중 Al 농도가 0.05질량％ 이상 0.250질량％ 이하이다. 욕 중 Al 농도를 0.05질량％ 이상으로 하면, 바텀 드로스의 발생을 막고, 드로스가 강판에 부착되어 결함이 되는 것을 막을 수 있다. 또한, 욕 중 Al 농도를 0.250질량％ 이하로 함으로써, 톱 드로스의 증가를 막고, 드로스가 강판에 부착되어 결함이 되는 것을 막음과 함께, 비용 다운으로도 이어진다. 용융 아연 도금 처리의 그 외의 조건은 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 용융 아연 도금욕의 욕온도는 통상의 440∼500℃의 범위에서, 판온(板溫) 440∼550℃에서 강판을 용융 아연 도금욕 중에 침지시켜 행한다.
아연 도금층의 편면당의 도금 부착량은 25g/㎡ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 또한 80g/㎡ 이하로 하는 것이 바람직하다. 아연 도금층의 편면당의 도금 부착량을 25g/㎡ 이상으로 함으로써 내식성을 보다 향상할 수 있음과 함께, 도금 부착량의 제어가 용이하다. 또한, 아연 도금층의 편면당의 도금 부착량이 80g/㎡ 이하이면, 도금 밀착성이 양호하다.
아연 도금 처리 후, 적절한 도금 부착량을 조정해도 좋다. 도금 부착량을 조정하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 용융 아연 도금에 있어서는, 일반적으로 가스 와이핑에 의해 도금 부착량이 조정된다. 일 예에 있어서는, 가스 와이핑의 가스압 및, 와이핑 노즐-강판 간의 거리 등에 의해, 도금 부착량이 조정된다. 또한, 아연 도금 처리 후, 아연 도금층에 합금화 처리는 실시하지 않는다.
＜전착 도장 강판＞
또한, 본 실시 형태에 의하면, 전술한 아연 도금 강판 상에, 상기 아연 도금층 상에 형성된 화성 처리 피막과, 당해 화성 처리 피막 상에 형성된 전착 도장 피막을 추가로 갖는 전착 도장 강판을 제공할 수도 있다. 본 실시 형태에 따른 Fe계 전기 도금 강판은, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수하기 때문에, 당해 아연 도금 강판을 이용하여 형성한 전착 도장 강판은, 자동차 부품으로의 적용에 특히 적합하다. 화성 처리 피막 및, 전착 도장 피막의 종류는 특별히 한정되지 않고, 공지의 화성 처리 피막 및, 전착 도장 피막으로 할 수 있다. 화성 처리 피막으로서는, 인산 아연 피막, 지르코늄 피막 등을 사용할 수 있다. 전착 도장 피막으로서는, 자동차용의 전착 피막이면 특별히 한정되지 않는다. 전착 피막의 두께는, 용도에 따라 상이하지만, 건조 상태의 도막에서 10㎛ 이상 30㎛ 이하 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에 의하면, 전착 도장을 실시하기 위한 전착 도장용 아연 도금 강판을 제공할 수도 있다.
＜전착 도장 강판의 제조 방법＞
이어서, 전술한 전착 도장 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다. 전술한 전착 도장 강판은, 아연 도금 강판에 화성 처리를 실시하여, 상기 아연 도금층 상에 화성 처리 피막이 형성된 화성 처리 강판을 얻는, 화성 처리 공정과, 상기 화성 처리 강판에 전착 도장 처리를 실시하여, 상기 화성 처리 피막 상에 전착 도장 피막이 형성된 전착 도장 강판을 얻는, 전착 도장 공정을 포함하는, 전착 도장 강판의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 화성 처리 및, 전착 도장 처리는, 공지의 방법에 의할 수 있다. 또한, 화성 처리를 실시하기 전의 처리로서, 아연 도금 강판 표면을 청정화하기 위한 탈지 처리, 물 세정 및 필요에 따라서 표면 조정 처리를 실시할 수 있다. 이들 전처리에 계속해서 화성 처리를 실시한다. 탈지 처리 및 물 세정의 방법은 특별히 한정되지 않고, 통상의 방법을 이용할 수 있다. 표면 조정 처리에 있어서는, Ti 콜로이드, 혹은 인산 아연 콜로이드를 갖는 표면 조정제 등을 사용할 수 있다. 이들 표면 조정제를 실시함에 있어서, 특별한 공정을 마련할 필요는 없고, 상법(常法)에 따라 실시하면 좋다. 예를 들면, 소망하는 표면 조정제를 소정의 탈이온수에 용해시키고, 충분히 교반한 후, 기정(旣定)의 온도(통상은 상온, 25∼30℃)의 처리액으로 하고, 당해 처리액 중에 강판을 소정 시간(20∼30초) 침지시킨다. 계속해서 건조시키는 일 없이, 다음 공정의 화성 처리를 행한다. 화성 처리에 있어서도, 상법에 따라 실시하면 좋다. 예를 들면, 소망하는 화성 처리제를 소정의 탈이온수에 용해시키고, 충분히 교반한 후, 소정의 온도(통상 35∼45℃)의 처리액으로 하고, 당해 처리액 중에 강판을 소정 시간(60∼120초) 침지시킨다. 화성 처리제로서는, 예를 들면 강용의 인산 아연 처리제, 강·알루미늄 병용형의 인산 아연 처리제 및, 지르코늄 처리제 등을 사용할 수 있다. 계속해서, 다음 공정의 전착 도장을 행한다. 전착 도장도, 상법에 따라 실시하면 좋다. 필요에 따라서 물 세정 처리 등의 전처리를 실시한 후, 충분히 교반된 전착 도료에 강판을 침지하고, 전착 처리에 의해 소망하는 두께의 전착 도장을 얻는다. 전착 도장으로서는, 양이온형의 전착 도장 외에, 음이온형 전착 도장을 사용할 수 있다. 또한, 용도에 따라서 전착 도장 후에 마무리칠 도장 등을 실시해도 좋다.
＜자동차 부품＞
또한, 본 실시 형태에 의하면, 전술한 전착 도장 강판을 적어도 일부에 이용하여 이루어지는 자동차 부품을 제공할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 아연 도금 강판은, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수하기 때문에, 당해 아연 도금 강판을 이용한 전착 도장 강판은, 자동차 부품으로의 적용에 특히 적합하다. 전착 도장 강판을 이용하여 이루어지는 자동차 부품은, 본 실시 형태에 따른 전착 도장 강판 이외의 강판을, 소재로서 포함하고 있어도 좋다. 본 실시 형태에 따른 전착 도장 강판은 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수하기 때문에, 당해 아연 도금 강판을 이용하여 이루어지는 자동차 부품의 용접부에 있어서의 LME 깨짐이 적합하게 막아진다. 전착 도장 강판을 적어도 일부에 이용하여 이루어지는 자동차 부품의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 사이드실 부품 및, 필러 부품, 자동차 차체 등일 수 있다
이하, 본 발명을, 실시예에 기초하여 구체적으로 설명한다.
실시예 1
표 1 및 표 3에 나타내는 화학 성분의 강을 용제하여 얻은 주편(鑄片)을 열간 압연, 산 세정 및, 냉간 압연에 의해 판두께 1.6㎜의 냉연 강판으로 했다.
[표 1]
[표 3]
이어서, 냉연 강판에 대하여, 알칼리로 탈지 처리를 실시하고, 이어서, 이하에 나타내는 조건으로, 강판을 음극으로서 전해 처리를 행하여, 편면에 Fe계 전기 도금층을 갖는 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을 제조했다. Fe계 전기 도금층의 부착량은, 통전 시간에 의해 제어했다. 계속해서, 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판에 대하여, 15％ H2-N2, 균열대 온도 800℃, 분위기의 노점을 표 2-1, 2-2 및 표 4에 나타내는 바와 같이 조정하고 환원 어닐링을 실시하여, Fe계 전기 도금 강판을 얻었다. 얻어진 Fe계 전기 도금 강판을 440∼550℃까지 냉각한 후, 계속해서, Fe계 전기 도금 강판에, 욕 중 유효 Al 농도: 0.197질량％이고 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 460℃의 용융 아연 도금욕을 이용하여 용융 아연 도금 처리를 실시한 후에 가스 와이핑으로 단위 면적당의 양을 편면당 약 50g/㎡로 조정하여, 아연 도금 강판의 샘플을 제작했다.
〔전해 조건〕
욕온: 50℃
pH: 2.0
전류 밀도: 45A/d㎡
Fe계 전기 도금욕: Fe2＋ 이온을 1.5㏖/L 포함한다
전극(양극): 산화 이리듐 전극
상기와 같이 제작한 아연 도금 강판으로부터, 전술한 방법에 따라, Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량, ISi,Fe/ISi,bulk, 그리고 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 상기 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수를 구했다.
상기와 같이 제작한 아연 도금 강판을 이용하여, 전술한 방법에 따라 시료 단면의 면 분석에 의해 C 강도의 측정을 실시하고, 상기 아연 도금층과 상기 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도의 평균값 및, 탈탄층의 깊이를 평가했다.
이상에 의해 얻어진 아연 도금 강판에 대해서, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 조사했다. 이하에, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성의 측정 방법 및 평가 방법을 나타낸다.
＜용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성＞
아연 도금 강판에 대해서, 판조 상대가, 0.18초의 홀드 타임에 있어서 내저항 용접 깨짐 특성이 과제가 되지 않는 Si량이 0.50％ 이하인 인장 강도가 980㎫급 및, 편면당의 부착량이 50g/㎡인 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판(판두께 1.6㎜)인 경우의 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 평가했다. 도 11을 이용하여, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성의 평가 방법에 대해서 설명한다.
압연 직각 방향(TD)을 긴쪽, 압연 방향을 짧은쪽으로 하여 50×150㎜로 잘라낸 시험편(6)을, 동사이즈로 잘라낸, 용융 아연 도금층의 편면당의 부착량이 50g/㎡인 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판(5)과 겹쳐 판조로 했다. 판조는, 시험편(6)의 평가 대상면(Fe계 전기 도금층을 갖는 측)과, 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판(5)의 아연 도금층이 마주 보도록 조립했다. 당해 판조를, 두께 2.0㎜의 스페이서(7)를 통하여, 고정대(8)에 고정했다. 스페이서(7)는, 긴쪽 방향 50㎜×짧은쪽 방향 45㎜×두께 2.0㎜의 한 쌍의 강판이고, 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 강판 각각의 긴쪽 방향 단면이, 판조 짧은쪽 방향 양단면과 일치하도록 배치했다. 따라서, 한 쌍의 강판 간의 거리는 60㎜가 된다. 고정대(8)는, 중앙부에 구멍이 뚫린 1장의 판이다.
이어서, 서보 모터 가압식으로 단상 교류(50㎐)의 저항 용접기를 이용하여, 판조를 한 쌍의 전극(9)(선단 지름: 6㎜)으로 가압하면서 판조를 휘게 한 상태로, 가압력: 3.5kN, 홀드 타임: 0.18초 또는 0.24초 및, 용접 시간: 0.36초의 조건하에서, 너깃 지름 r이 5.9㎜가 되는 용접 전류로 저항 용접을 실시하여, 용접부 부착 판조로 했다. 이 때, 한 쌍의 전극(9)은, 연직 방향의 상하로부터 판조를 가압하고, 하측의 전극은, 고정대(8)의 구멍을 통하여, 시험편(6)을 가압했다. 가압 시에 있어서는, 한 쌍의 전극(9) 중 하측의 전극이 스페이서(7)와 고정대(8)가 접하는 면을 연장한 평면에 접하도록, 하측의 전극과 고정대(8)를 고정하고, 상측의 전극을 가동으로 했다. 또한, 상측의 전극이 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판(5)의 중앙부에 접하도록 했다. 또한, 판조는, 수평 방향에 대하여 판조의 긴쪽 방향측으로 5° 기울인 상태로, 용접을 행했다. 또한, 홀드 타임이란, 용접 전류를 다 흐르게 하고 나서, 전극을 개방하기 시작할 때까지의 시간을 가리킨다. 여기에서, 도 11(b) 아래 도면을 참조하여, 너깃 지름 r이란, 판조의 긴쪽 방향에 있어서의, 너깃(10)의 단부끼리의 거리를 의미한다.
이어서, 상기 용접부 부착 판조를, 너깃(10)을 포함시킨 용접부의 중심을 포함하도록, 도 11(b) 위 도면의 B-B선을 따라 절단하여, 당해 용접부의 단면을 광학 현미경(200배)으로 관찰하고, 이하의 기준으로 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 평가했다. 또한, ◎ 또는 ○이면, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수하다고 판단한다. ×이면, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 뒤떨어진다고 판단한다.
◎: 홀드 타임 0.18초에서 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되지 않는다
○: 홀드 타임 0.18초에서 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되지만, 홀드 타임 0.24초에서 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되지 않는다
×: 홀드 타임 0.24초에서 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인된다
또한, 도 11(b) 아래 도면에는, 시험편(6)에 발생한 균열을 개략적으로 부호 11로서 나타냈다. 또한, 상대측 강판(시험용 합금화 용융 아연 도금 강판)에 깨짐이 발생한 경우, 평가 대상 강판(각 발명예 및 비교예의 강판)의 응력이 분산되어, 적절한 평가가 되지 않는다. 이 때문에, 상대측 강판에 깨짐이 발생하고 있지 않은 데이터를 실시예로서 채용했다.
상기 시험의 결과를 표 2-1, 2-2 및 표 4에 병기했다. 이 결과로부터, 연속 어닐링 전에, 본 발명에 적합한 조건으로 Fe계 전기 도금층을 형성한 발명예의 아연 도금 강판은, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성의 어느 것이나 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 참고예 1 및 2에 대해서는, Si가 0.50％ 미만이기 때문에, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성에 특별히 문제는 생기지 않았다. 식 (1) 및 (2)를 만족한 각 발명예에 있어서는, 홀드 타임 0.18초의 조건하에서도 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되지 않아, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 특히 양호했다. 또한, 표 중에서 Fe계 전기 도금층을 형성하지 않았던 예에 대해서는 부착량을 「-」으로 표시하고, Si를 나타내는 파장의 발광 강도의 피크(표 중에서는 편의적으로 「Si 강도 피크」라고 칭하고 있음) 및, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수(표 중에서는 편의적으로 「지철에 접하는 입계의 수」라고 칭하고 있음) 모두 측정 불능인 점에서, 「-」으로 표시하고 있다. 탈탄층의 두께가 10㎛ 미만인 강판에 대해서는, 탈탄층 두께를 「-」으로 표시하고 있다. 또한, 식 (1), (2)의 좌변의 각 변수가 「-」인 경우, 당해 변수를 0으로 하여 식 (1), (2)의 좌변을 계산했다.
[표 2-1]
[표 2-2]
[표 4]
실시예 2
표 5에 나타내는 화학 성분의 강을 용제하여 얻은 주편을 열간 압연, 산 세정 및, 냉간 압연에 의해 판두께 1.6㎜의 냉연 강판으로 했다.
[표 5]
이어서, 냉연 강판에 대하여, 알칼리로 탈지 처리를 실시하고, 이어서, 이하에 나타내는 조건으로, 강판을 음극으로서 전해 처리를 행하여, 편면에 Fe계 전기 도금층을 갖는 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을 제조했다. Fe계 전기 도금층의 부착량은, 통전 시간에 의해 제어했다. 계속해서, 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판에 대하여, 15％ H2-N2, 균열대 온도 800℃, 분위기의 노점을 표 2에 나타내는 바와 같이 조정하고 환원 어닐링을 실시하여, Fe계 전기 도금 강판을 얻었다. 얻어진 Fe계 전기 도금 강판을 440∼550℃까지 냉각한 후, 계속해서, Fe계 전기 도금 강판에, 욕 중 유효 Al 농도: 0.197질량％로 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 460℃의 용융 아연 도금욕을 이용하여 용융 아연 도금 처리를 실시한 후에 가스 와이핑으로 단위 면적당의 양을 편면당 약 50g/㎡로 조정하여, 아연 도금 강판의 샘플을 제작했다.
〔전해 조건〕
욕온: 50℃
pH: 2.0
전류 밀도: 45A/d㎡
Fe계 전기 도금욕: Fe2＋ 이온을 1.5㏖/L 포함한다
전극(양극): 산화 이리듐 전극
상기와 같이 제작한 아연 도금 강판으로부터, 전술한 방법에 따라, Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량, ISi,Fe/ISi,bulk, 그리고 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 상기 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수를 구했다.
상기와 같이 제작한 아연 도금 강판을 이용하여, 전술한 방법에 따라 시료 단면의 면 분석에 의해 C 강도의 측정을 실시하고, 상기 아연 도금층과 상기 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도의 평균값 및, 탈탄층의 깊이를 평가했다.
이상에 의해 얻어진 아연 도금 강판에 대해서, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 조사했다. 이하에, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성의 측정 방법 및 평가 방법을 나타낸다.
＜용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성＞
아연 도금 강판에 대해서, 판조 상대가, 0.14초의 홀드 타임에 있어서 내저항 용접 깨짐 특성이 과제가 되지 않는 Si량이 0.1％ 미만인 인장 강도가 590㎫급 및, 편면당의 부착량이 50g/㎡인 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판(판두께 1.6㎜)인 경우의 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 평가했다. 도 11을 이용하여, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성의 평가 방법에 대해서 설명한다.
압연 직각 방향(TD)을 긴쪽, 압연 방향을 짧은쪽으로 하여 50×150㎜로 잘라낸 시험편(6)을, 동사이즈로 잘라낸, 용융 아연 도금층의 편면당의 부착량이 50g/㎡인 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판(5)과 겹쳐 판조로 했다. 판조는, 시험편(6)의 평가 대상면(Fe계 전기 도금층을 갖는 측)과, 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판(5)의 아연 도금층이 마주 보도록 조립했다. 당해 판조를, 두께 2.0㎜의 스페이서(7)를 통하여, 고정대(8)에 고정했다. 스페이서(7)는, 긴쪽 방향 50㎜×짧은쪽 방향 45㎜×두께 2.0㎜의 한 쌍의 강판이고, 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 강판 각각의 긴쪽 방향 단면이, 판조 짧은쪽 방향 양단면과 일치하도록 배치했다. 따라서, 한 쌍의 강판 간의 거리는 60㎜가 된다. 고정대(8)는, 중앙부에 구멍이 뚫린 1장의 판이다.
이어서, 서보 모터 가압식으로 단상 교류(50㎐)의 저항 용접기를 이용하여, 판조를 한 쌍의 전극(9)(선단 지름: 6㎜)으로 가압하면서 판조를 휘게 한 상태로, 가압력: 3.5kN, 홀드 타임: 0.14초 또는 0.16초 및, 용접 시간: 0.36초의 조건하에서, 너깃 지름 r이 5.9㎜가 되는 용접 전류로 저항 용접을 실시하여, 용접부 부착 판조로 했다. 이 때, 한 쌍의 전극(9)은, 연직 방향의 상하로부터 판조를 가압하고, 하측의 전극은, 고정대(8)의 구멍을 통하여, 시험편(6)을 가압했다. 가압 시에 있어서는, 한 쌍의 전극(9) 중 하측의 전극이 스페이서(7)와 고정대(8)가 접하는 면을 연장한 평면에 접하도록, 하측의 전극과 고정대(8)를 고정하고, 상측의 전극을 가동으로 했다. 또한, 상측의 전극이 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판(5)의 중앙부에 접하도록 했다. 또한, 판조는, 수평 방향에 대하여 판조의 긴쪽 방향측으로 5° 기울인 상태로, 용접을 행했다. 또한, 홀드 타임이란, 용접 전류를 다 흐르게 하고 나서, 전극을 개방하기 시작할 때까지의 시간을 가리킨다. 여기에서, 도 11(b) 아래 도면을 참조하여, 너깃 지름 r이란, 판조의 긴쪽 방향에 있어서의, 너깃(10)의 단부끼리의 거리를 의미한다.
이어서, 상기 용접부 부착 판조를, 너깃(10)을 포함시킨 용접부의 중심을 포함하도록, 도 11(b) 위 도면의 B-B선을 따라 절단하여, 당해 용접부의 단면을 광학 현미경(200배)으로 관찰하고, 이하의 기준으로 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 평가했다. 또한, ◎ 또는 ○이면, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수하다고 판단한다. ×이면, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 뒤떨어진다고 판단한다.
◎: 홀드 타임 0.14초에서 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되지 않는다
○: 홀드 타임 0.14초에서 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되지만, 홀드 타임 0.16초에서 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되지 않는다
×: 홀드 타임 0.16초에서 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인된다
또한, 도 11(b) 아래 도면에는, 시험편(6)에 발생한 균열을 개략적으로 부호 11로서 나타냈다. 또한, 상대측 강판(시험용 합금화 용융 아연 도금 강판)에 깨짐이 발생한 경우, 평가 대상 강판(각 발명예 및 비교예의 강판)의 응력이 분산되어, 적절한 평가가 되지 않는다. 이 때문에, 상대측 강판에 깨짐이 발생하고 있지 않은 데이터를 실시예로서 채용했다.
상기 시험의 결과를 표 6에 병기했다. 이 결과로부터, 연속 어닐링 전에, 본 발명에 적합한 조건으로 Fe계 전기 도금층을 형성한 발명예의 아연 도금 강판은, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성의 어느 것이나 우수한 것을 알 수 있다. 식 (1) 및 (2)를 만족한 각 발명예에 있어서는, 홀드 타임 0.14초의 조건하에서도 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되지 않아, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 특히 양호했다. 또한, 표 중에서 Fe계 전기 도금층을 형성하지 않았던 예에 대해서는 부착량을 「-」으로 표시하고, Si를 나타내는 파장의 발광 강도의 피크(표 중에서는 편의적으로 「Si 강도 피크」라고 칭하고 있음) 및, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, Si 함유 냉연 강판에 접하는 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수(표 중에서는 편의적으로 「지철에 접하는 입계의 수」라고 칭하고 있음) 모두 측정 불능인 점에서, 「-」으로 표시하고 있다. 탈탄층의 두께가 10㎛ 미만인 강판에 대해서는, 탈탄층 두께를 「-」으로 표시하고 있다. 또한, 식 (1), (2)의 좌변의 각 변수가 「-」인 경우, 당해 변수를 0으로 하여 식 (1), (2)의 좌변을 계산했다.
[표 6]
본 발명에 의해 제조되는 아연 도금 강판은, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성, 특히 내깨짐을 막는 특성이 우수할 뿐만 아니라, 높은 강도와 우수한 가공성을 갖고 있기 때문에, 자동차 부품에 이용되는 소재로서 뿐만 아니라, 가전 제품이나 건축 부재 등의 분야에서 마찬가지의 특성이 요구되는 용도의 소재로서도 적합하게 이용할 수 있다.
1 : 아연 도금 강판
2 : Si 함유 냉연 강판
3 : Fe계 전기 도금층
4 : 아연 도금층
5 : 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판
6 : 시험편
7 : 스페이서
8 : 고정대
9 : 전극
10 : 너깃
11 : 균열
2 : Si 함유 냉연 강판
3 : Fe계 전기 도금층
4 : 아연 도금층
5 : 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판
6 : 시험편
7 : 스페이서
8 : 고정대
9 : 전극
10 : 너깃
11 : 균열
Claims (15)
- Si를 0.1질량％ 이상 3.0질량％ 이하 함유하는 Si 함유 냉연 강판과,
상기 Si 함유 냉연 강판의 적어도 편면에 형성된, 편면당의 부착량이 5.0g/㎡ 이상인 Fe계 전기 도금층과,
상기 Fe계 전기 도금층 상에 형성된 아연 도금층을 갖고,
글로 방전 발광 분석법으로 측정한 강도 프로파일에 있어서, 상기 아연 도금층과 상기 Fe계 전기 도금층과의 계면에서, 상기 Fe계 전기 도금층과 상기 Si 함유 냉연 강판과의 계면까지의 평균 Si 강도(ISi,Fe)를, Si 함유 냉연 강판 중의 평균 Si 강도(ISi,bulk)로 나눈 값(ISi,Fe)/(ISi,bulk)이 0.50 이상이고,
상기 아연 도금층과 상기 Fe계 전기 도금층과의 계면으로부터 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 판두께 방향 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위에 있어서의 C 농도의 평균값이 0.10질량％ 이하이고,
상기 Fe계 전기 도금층과 상기 Si 함유 냉연 강판과의 계면에 있어서, 상기 Si 함유 냉연 강판에 접하는 상기 Fe계 전기 도금층의 결정 입계의 수가, 상기 Si 함유 냉연 강판의 관찰 시야에 있어서의 강판 폭방향 10㎛당 10 이상인, 아연 도금 강판. - 제1항에 있어서,
상기 Si 함유 냉연 강판은, Si를 0.50질량％ 이상 3.0질량％ 이하 함유하는, 아연 도금 강판. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 아연 도금층과 상기 Fe계 전기 도금층과의 계면을 기점으로 하여, 상기 Fe계 전기 도금층측을 향하여 탈탄층을 갖는, 아연 도금 강판. - 제3항에 있어서,
상기 탈탄층의 두께가 30㎛ 이상인, 아연 도금 강판. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe1(g/㎡)과 상기 탈탄층의 두께 Cd(㎛)가, 아래식 (1)을 만족하는, 아연 도금 강판.
1.6×(C.W.Fe1)＋(Cd)≥77…(1) - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Si 함유 냉연 강판은, 상기 Si에 더하여, 질량％로,
C: 0.8％ 이하,
Mn: 1.0％ 이상 12.0％ 이하,
P: 0.1％ 이하,
S: 0.03％ 이하,
N: 0.010％ 이하 및
Al: 1.0％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는, 아연 도금 강판. - 제6항에 있어서,
상기 성분 조성이 추가로, 질량％로,
B: 0.005％ 이하,
Ti: 0.2％ 이하,
Cr: 1.0％ 이하,
Cu: 1.0％ 이하,
Ni: 1.0％ 이하,
Mo: 1.0％ 이하,
Nb: 0.20％ 이하,
V: 0.5％ 이하,
Sb: 0.020％ 이하,
Ta: 0.1％ 이하,
W: 0.5％ 이하,
Zr: 0.1％ 이하,
Sn: 0.20％ 이하,
Ca: 0.005％ 이하,
Mg: 0.005％ 이하 및
REM: 0.005％ 이하
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 아연 도금 강판. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Fe계 전기 도금층은, B, C, P, N, O, Ni, Mn, Mo, Zn, W, Pb, Sn, Cr, V 및 Co로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 원소를 합계로 10질량％ 이하 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는, 아연 도금 강판. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 아연 도금 강판 상에, 화성(化成) 처리 피막과, 당해 화성 처리 피막 상에 형성된 전착(電着) 도장 피막을 추가로 갖는, 전착 도장 강판.
- 제9항에 기재된 전착 도장 강판을 적어도 일부에 이용하여 이루어지는, 자동차 부품.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 아연 도금 강판에 화성 처리를 실시하여, 화성 처리 피막이 형성된 화성 처리 강판을 얻는, 화성 처리 공정과,
상기 화성 처리 강판에 전착 도장 처리를 실시하여, 상기 화성 처리 피막 상에 전착 도장 피막이 형성된 전착 도장 강판을 얻는, 전착 도장 공정
을 포함하는, 전착 도장 강판의 제조 방법. - Si를 0.1질량％ 이상 3.0질량％ 이하 함유하는 냉연 강판에 Fe계 전기 도금 처리를 실시하고, 편면당의 부착량이 5.0g/㎡ 이상인 어닐링 전 Fe계 전기 도금층이 적어도 편면에 형성된 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
이어서, 상기 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을, 400℃ 이상 650℃ 이하의 온도역에 있어서의 평균 승온 속도를 10℃/초 이상으로 하여 가열하고, 가열 후의 온도역에서 노점 －30℃ 초과의 분위기하에서 보존유지(保持)한 후에 냉각하여, Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
이어서, 상기 Fe계 전기 도금 강판에 아연 도금을 실시하여, 아연 도금 강판을 얻는, 아연 도금 강판의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 냉연 강판은, Si를 0.50질량％ 이상 3.0질량％ 이하 함유하는, 아연 도금 강판의 제조 방법. - 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 어닐링 전 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량 C.W.Fe0(g/㎡)과 상기 노점(D.P.)이 아래식 (2)를 만족하는, 아연 도금 강판의 제조 방법.
(C.W.Fe0)＋(D.P.)≥0…(2) - 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
B, C, P, N, O, Ni, Mn, Mo, Zn, W, Pb, Sn, Cr, V 및 Co로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상의 원소를, 상기 어닐링 전 Fe계 전기 도금층 중에서 이들 원소의 합계 함유량이 10질량％ 이하가 되도록 함유하는 Fe계 전기 도금욕을 이용하여, 상기 Fe계 전기 도금을 실시하는, 아연 도금 강판의 제조 방법.
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