KR20230098324A - 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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KR20230098324A
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슌스케 야마모토
šœ스케 야마모토
카츠토시 다카시마
마이 아오야마
유스케 오쿠무라
토모미 가나자와
카츠야 호시노
히로시 마츠다
에이 오쿠무라
요이치 마키미즈
마사키 고바
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

Fe계 전기 도금층과 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 냉연 강판의 결정 방위가 높은 비율로 일체화하고 있는 경우라도, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수한 아연 도금 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 20.0g/㎡ 초과인 Fe계 전기 도금층과, 상기 Fe계 전기 도금층 상에 형성된 아연 도금층을 갖고, 상기 Fe계 전기 도금층과 상기 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 상기 Fe계 전기 도금층과 상기 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이 50% 초과인, 아연 도금 강판.

Description

아연 도금 강판, 전착 도장 강판, 자동차 부품, 전착 도장 강판의 제조 방법 및, 아연 도금 강판의 제조 방법
본 발명은, 내(耐)저항 용접 깨짐 특성이 우수한 아연 도금 강판, 전착 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 탑승자의 안전을 확보하는 관점에서, 자동차의 안전성 향상도 강하게 요구되고 있다. 이들 요구에 부응하기 위해서는, 자동차 차체의 경량화와 고강도화를 양립할 필요가 있고, 자동차 부품의 소재가 되는 냉연 강판에 있어서는, 고강도화에 의한 박육화가 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 상태에서, 도금층의 아연이 용융하여 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 상태에서 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. 예를 들면, 특허문헌 1에 있어서는, 모재의 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.
일본특허 제6388099호 공보
본 발명자들은, Fe계 전기 도금층을 냉연 강판 표면에 형성함으로써, 내저항 용접 깨짐 특성을 개선할 수 있는 것을 새롭게 인식했지만, 한편으로, Fe계 전기 도금층을 형성 후에 강판에 어닐링을 실시하는 경우, 어닐링 조건에 따라서는 Fe계 전기 도금층과 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 냉연 강판의 결정 방위가 높은 비율로 일체화하는 것을 발견했다. 본 발명자들은, 이와 같이 결정 방위가 높은 비율로 일체화한 냉연 강판에 있어서는, 저항 용접 시에 용융한 아연이 Fe계 전기 도금층의 결정 입계를 경유하여 Si 함유 냉연 강판의 결정 입계에 침입하기 쉬워지는 것을 인식했다. 특허문헌 1에서는 이들 현상은 전혀 검토되어 있지 않았다.
그래서 본 발명은, Fe계 전기 도금층과 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 냉연 강판의 결정 방위가 높은 비율로 일체화하고 있는 경우라도, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수한 아연 도금 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 예의 검토를 거듭한 결과, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 높은 수준으로 만족하기 위해서는, 냉간 압연 후의 어닐링 공정 전의 냉연 강판의 표면에, 아연 도금층을 형성하기 전의 프리 도금으로서, Fe계 전기 도금층을 편면당의 부착량: 20.0g/㎡ 초과로 형성하는 것이 중요한 것을 발견했다. 연질인 Fe계 전기 도금층을 냉연 강판의 편면당의 부착량: 20.0g/㎡ 초과로 형성함으로써, 용접 시에 강판 표면에 인가되는 응력을 완화함과 함께, 냉연 강판이 Si를 함유하는 경우에 Fe계 전기 도금층이 고용 Si 결핍층으로서 작용하여 Si 고용에 의한 인성 저하를 억제하고, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 향상시킬 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 20.0g/㎡ 초과인 Fe계 전기 도금층과,
상기 Fe계 전기 도금층 상에 형성된 아연 도금층을 갖고,
상기 Fe계 전기 도금층과 상기 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 상기 Fe계 전기 도금층과 상기 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이 50% 초과인, 아연 도금 강판.
[2] 상기 Si 함유 냉연 강판은, Si를 0.50질량% 이상 3.0질량% 이하 함유하는, 상기 [1]에 기재된 Fe계 전기 도금 강판.
[3] 상기 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량이, 25.0g/㎡ 이상인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 아연 도금 강판.
[4] 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 [3] 중 어느 1항에 기재된 아연 도금 강판.
[5] 상기 성분 조성이 추가로,
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: 0.200% 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 [4]에 기재된 아연 도금 강판.
[6] 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 [5] 중 어느 1항에 기재된 아연 도금 강판.
[7] 냉연 강판과,
상기 냉연 강판의 적어도 편면에 형성된, 편면당의 부착량이 20.0g/㎡ 초과인 Fe계 전기 도금층과,
상기 Fe계 전기 도금층 상에 형성된 아연 도금층을 갖고,
상기 Fe계 전기 도금층과 상기 냉연 강판의 계면에 있어서 상기 Fe계 전기 도금층과 상기 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이 50% 초과인, 아연 도금 강판.
여기에서, 상기 냉연 강판은, 압연 직각 방향을 긴쪽으로 하여 50×150㎜로 잘라낸 시험편을, 동일 사이즈로 잘라낸 용융 아연 도금층의 편면당의 부착량이 50g/㎡인 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판과 겹쳐서 판조(板組)로 하고,
이어서, 서보 모터 가압식으로 단상 교류(50㎐)의 저항 용접기를 이용하여, 당해 저항 용접기의 전극 대(對)(선단 지름 6㎜)의 중심축끼리를 연결한 선에 대한 수직면에 대하여 상기 판조를 당해 판조의 긴쪽 방향측으로 5° 기울이고, 상기 전극대의 하측 전극과 상기 시험편의 사이에 상기 판조의 긴쪽 방향 60㎜×상기 판조의 두께 방향 2.0㎜의 공극을 형성하여 상기 하측 전극과 상기 판조를 고정하고, 상기 전극대의 상측 전극을 가동으로 한 상태에서, 상기 판조에, 가압력: 3.5kN, 홀드 타임: 0.16초, 그리고 너깃 지름이 5.9㎜가 되는 용접 전류 및 용접 시간의 조건으로 저항 용접을 실시하여 용접부 부착 판조로 하고,
이어서, 상기 용접부 부착 판조를 용접부를 포함하도록 상기 냉연 강판의 긴쪽 방향을 따라 반으로 잘라내고, 당해 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판이다.
[8] 상기 냉연 강판은, 상기 홀드 타임을 0.24초로 한 조건으로, 상기 저항 용접을 실시하여 상기 용접부 부착 판조를 얻고, 상기 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판인, 상기 [7]에 기재된 아연 도금 강판.
[9] 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 1항에 기재된 아연 도금 강판 상에, 화성 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 1항에 기재된 아연 도금 강판에 화성 처리를 실시하고, 상기 아연 도금층 상에 화성 처리 피막이 형성된 화성 처리 강판을 얻는, 화성 처리 공정과,
상기 화성 처리 강판에 전착 도장 처리를 실시하고, 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 도금을 실시하여, 편면당의 부착량이 20.0g/㎡ 초과의 어닐링 전 Fe계 전기 도금층이 적어도 편면에 형성된 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
이어서, 상기 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을 노점 -30℃ 이하의 분위기하에서 어닐링하여, 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 0.5질량% 이상 3.0질량% 이하 함유하는, 상기 [12]에 기재된 아연 도금 강판의 제조 방법.
[14] 냉연 강판에 Fe계 전기 도금을 실시하고, 편면당의 부착량이 20.0g/㎡ 초과의 어닐링 전 Fe계 전기 도금층이 적어도 편면에 형성된 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
이어서, 상기 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을 어닐링하고, Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
이어서, 상기 Fe계 전기 도금 강판에 아연 도금을 실시하여, 아연 도금 강판을 얻는, 아연 도금 강판의 제조 방법.
여기에서, 상기 냉연 강판은, 압연 직각 방향을 긴쪽으로 하여 50×150㎜로 잘라낸 시험편을, 동일 사이즈로 잘라낸 용융 아연 도금층의 편면당의 부착량이 50g/㎡인 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판과 겹쳐서 판조로 하고,
이어서, 서보 모터 가압식으로 단상 교류(50㎐)의 저항 용접기를 이용하여, 당해 저항 용접기의 전극대(선단 지름 6㎜)의 중심축끼리를 연결한 선에 대한 수직면에 대하여 상기 판조를 당해 판조의 긴쪽 방향측으로 5° 기울이고, 상기 전극대의 하측 전극과 상기 시험편의 사이에 상기 판조의 긴쪽 방향 60㎜×상기 판조의 두께 방향 2.0㎜의 공극을 형성하여 상기 하측 전극과 상기 판조를 고정하고, 상기 전극대의 상측 전극을 가동으로 한 상태에서, 상기 판조에, 가압력: 3.5kN, 홀드 타임: 0.16초, 그리고 너깃 지름이 5.9㎜가 되는 용접 전류 및 용접 시간의 조건으로 저항 용접을 실시하여 용접부 부착 판조로 하고,
이어서, 상기 용접부 부착 판조를 용접부를 포함하도록 상기 냉연 강판의 긴쪽 방향을 따라 반으로 잘라내고, 당해 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판이다.
[15] 상기 냉연 강판은, 상기 홀드 타임을 0.24초로 한 조건으로, 상기 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판인, 상기 [14]에 기재된 아연 도금 강판의 제조 방법.
[16] 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 [15] 중 어느 1항에 기재된 아연 도금 강판의 제조 방법.
본 발명에 의하면, Fe계 전기 도금층과 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 냉연 강판의 결정 방위가 높은 비율로 일체화하고 있는 경우라도, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수한 아연 도금 강판을 제공할 수 있다.
도 1은 Fe계 전기 도금 강판의 단면의 개요를 나타내는 도면이다.
도 2는 결정 방위가 일체화하고 있는 비율을 측정하기 위한 관찰용 샘플의 개요를 나타내는 (a) 사시도 및 (b) A-A 단면도이다.
도 3은 결정 방위가 일체화하고 있는 비율의 평가 방법을 설명하기 위한 도면으로, (a) SIM상(像)의 Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판의 계면에 경계선을 묘화한 도면, (b) 2치화 처리한 화상에 경계선 및 판정 영역을 묘화한 도면, 그리고 (c) 상기 (b)의 사각으로 둘러싼 개소의 확대도이다.
도 4는 비교예 No. 30의 Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판의 계면의 관찰상을 나타내는 도면이다.
도 5는 비교예 No. 30에 있어서, Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판의 계면의 2치화 처리 후에 경계선 및 판정 영역을 묘화한 화상을 나타내는 도면이다.
도 6은 발명예 No. 31의 Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판의 계면의 관찰상을 나타내는 도면이다.
도 7은 발명예 No. 31에 있어서, Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판의 계면의 2치화 처리 후에 경계선 및 판정 영역을 묘화한 화상을 나타내는 도면이다.
도 8은 (a)는 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성의 평가 방법에 대해서 설명하기 위한 도면, (b) 위의 도면은 동일 평가에 있어서의 용접 후의 판조의 상면도 및, 아래의 도면은 위의 도면의 B-B 단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
전술한 LME 깨짐은, 크게 「전극과 접하는 표면에서 발생하는 깨짐(이하, 표면 깨짐)」과 「강판 사이에 있어서 코로나 본드 근방에서 발생하는 깨짐(이하, 내(內)깨짐)」으로 분류할 수 있다. 표면 깨짐은, 스퍼터가 발생하는 바와 같은 고전류역에서의 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 검사로 발견되기 쉬운 것에 대하여, 내깨짐은 외관 검사로 발견되기 어렵다. 이들의 이유로부터, LME 깨짐 중에서도, 내깨짐이 특히 큰 과제가 된다. 용접용의 전극이 강판에 대하여 각도가 부여된 상태에서 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 상한값으로 하여 포함하는 범위를 의미한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 강판이 「고강도」인 것은, JIS Z 2241(2011)에 준거하여 측정한 강판의 인장 강도 TS가 590㎫ 이상인 것을 의미한다.
[실시 형태 1]
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. Si가 0.50% 미만에서는, 종래의 0.24초 정도의 홀드 타임에 의한 용접에서는, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성에 특별히 문제는 생기지 않는다. 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 불충분이 되는 경우가 있다. 한편, Si의 함유량이 3.0%를 초과하면, 열간 압연성 및 냉간 압연성이 크게 저하하여, 생산성에 악영향을 미치거나, 강판 자체의 연성의 저하를 초래하거나 한다. 따라서, Si는 0.1% 이상 3.0% 이하의 범위로 첨가한다. Si량은, 바람직하게는 0.50% 이상, 보다 바람직하게는 0.7% 이상, 더욱 바람직하게는 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성으로의 영향이 더 큰 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 범위로 함유하는 것을 필수의 요건으로 하지만, 그 외의 성분에 대해서는, 통상의 냉연 강판이 갖는 조성 범위이면 허용할 수 있어, 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, 퀀칭성(hardenability)을 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 막고, 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 기술 상의 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 억제하고, 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 기술 상의 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 기술 상의 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: 0.200% 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 과대가 되어, 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 연성의 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. 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: 0.200% 이하
Sb는 강판 표면의 질화, 산화, 혹은 산화에 의해 생기는 강판 표면의 수십 미크론 영역의 탈탄을 억제하는 관점에서 함유할 수 있다. Sb는, 강판 표면의 질화 및 산화를 억제함으로써, 강판 표면에 있어서 마르텐사이트의 생성량이 감소하는 것을 방지하여, 강판의 피로 특성 및 표면 품질을 개선한다. 이러한 효과를 얻기 위해, Sb량은 0.001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 양호한 인성을 얻기 위해서는, Sb량은 0.200% 이하로 하는 것이 바람직하다.
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 억제하고, 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: 20.0g/㎡ 초과
편면당의 부착량이 20.0g/㎡ 초과의 Fe계 전기 도금층을 가짐으로써 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 향상하는 메커니즘은 분명하지 않지만, Fe계 도금층이 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 향상시키는 것을 할 수 있다고 생각된다(응력 완화 효과). 또한, 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 갖는 경우, 당해 Fe계 전기 도금층이 고용 Si 결핍층으로서 작용하고, 용접부에 고용되는 Si량이 감소하기 때문에, Si 고용에 의한 용접부의 인성의 저하가 억제되어 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성, 특히 내깨짐을 막는 특성이 개선된다고 생각된다(인성 저하 억제 효과). 한편, 본 실시 형태에 있어서는, 후술하는 바와 같이, Fe계 전기 도금층을 형성 후에 어닐링을 실시한다. Fe계 전기 도금층을 형성 후에 어닐링을 실시함으로써, 어닐링 시에 형성하는 Si 및 Mn 등의 표면 산화물에 의해 픽업이라고 불리우는 눌림 손상이 Fe계 전기 도금 강판의 표면에 발생하는 것을 억제할 수 있는 반면, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 50% 초과의 비율로 일체화한다. 그 때문에, 용융한 아연이 Fe계 전기 도금층의 결정 입계를 경유하여 Si 함유 냉연 강판의 결정 입계에 침입하기 쉬워진다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 20.0g/㎡ 초과의 부착량을 갖는 Fe계 전기 도금층을 형성시킨다. 20.0g/㎡ 초과의 부착량을 갖는 Fe계 전기 도금층을 형성시킴으로써, 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, 아연 도금의 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 일으키기 위해서는, Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량을 20.0g/㎡ 초과로 하는 것이 필요하다. Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 비용의 관점에서, Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량을 60.0g/㎡ 이하로 하는 것이 바람직하다. Fe계 전기 도금층의 부착량은, 바람직하게는 25.0g/㎡ 이상, 보다 바람직하게는 30.0g/㎡ 이상, 더욱 바람직하게는 35.0g/㎡ 이상으로 한다. 아연 도금 강판은, 바람직하게는 Si 함유 냉연 강판의 표리 양면에 Fe계 전기 도금층을 갖는다. Fe계 전기 도금층의 부착량을 25.0g/㎡ 이상으로 함으로써, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 특히 양호해진다.
또한, Fe계 전기 도금층의 두께는, 이하와 같이 측정한다. 용융 아연 도금 후의 아연 도금 강판으로부터 10×15㎜ 사이즈의 샘플을 채취하여 수지에 매입(embed)하고, 단면 매입 샘플로 한다. 동일 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 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 합금인 경우, C의 함유량은 0.08질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율은, 50% 초과로 한다. Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이 50% 초과인 경우에, 용융한 아연이 Fe계 전기 도금층의 결정 입계를 경유하여 Si 함유 냉연 강판의 결정 입계에 침입하기 쉬워져, 본 실시 형태에 의한 Fe계 전기 도금층을 형성하는 것에 의한 효과가 현저해지기 때문이다. 본 실시 형태에 따른 고강도 용융 아연 도금 강판에 있어서는, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이, 70% 이상일 수 있고, 75% 이상일 수 있다. 또한, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율의 상한은 특별히 한정되지 않고, 100%라도 좋다.
전술한 바와 같이, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이 높을수록, 용융한 아연이 Fe계 전기 도금층의 결정 입계를 경유하여 Si 함유 냉연 강판의 결정 입계에 침입하기 쉬워진다. 특히, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이 50% 초과인 경우에, 그 경향은 현저해진다. 본 실시 형태에 있어서는, Si 함유 냉연 강판에 대하여 Fe계 전기 도금을 실시한 후에 어닐링을 실시하고, 또한 후술한 바와 같이 저노점의 분위기화로 어닐링을 실시하기 때문에, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하는 비율이 높다. 그래서, 20.0g/㎡ 초과의 부착량을 갖는 Fe계 전기 도금층을 형성함으로써, 용융한 아연이 Fe계 전기 도금층의 결정 입계를 경유하여 Si 함유 냉연 강판의 결정 입계에 침입하는 것을 지연시키는 것을 기대할 수 있고, 나아가서는 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성, 특히 내깨짐을 막는 특성을 보다 향상하는 것을 기대할 수 있다.
여기에서, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율은, 이하와 같이 측정한다. 아연 도금 강판으로부터 10×10㎜ 사이즈의 샘플을 채취한다. 당해 샘플의 임의의 개소를 집속 이온 빔(Focused Ion Beam: FIB) 장치로 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㎛의 45° 단면을 당해 개소에 형성하고, 관찰용 샘플로 한다. 도 2에, 당해 관찰용 샘플의 개요를 나타낸다. 도 2(a)는, 관찰용 샘플의 사시도이다. 도 2(b)는, 도 2(a)에 나타내는 관찰용 샘플의 A-A 단면도이다. 이어서, 주사 이온 현미경(Scanning Ion Microscope: SIM)을 이용하여 당해 관찰용 샘플의 45° 단면의 중앙부를 배율 5000배로 관찰하고, 폭 1024×높이 943픽셀, 8비트의 SIM상을 촬영한다. 45° 단면마다 촬상한 SIM상으로부터, 이하의 식 (1)에 기초하여, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율을 구한다. 또한, 소수점 이하는 절상으로 한다.
(Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율)=(Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면 중, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 개소의 길이)÷(관찰 시야에서의 계면의 길이)×100···(1)
Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는지 아닌지는, 화상 처리로 판단한다. 도 3을 이용하여, 결정 방위가 일체화하고 있는 비율의 평가 방법을 설명한다. 우선, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 전술한 SIM상의 Fe계 전기 도금층(3)과 Si 함유 냉연 강판(2)의 계면에, 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope)을 이용하여 경계선 B를 묘화한다. 이어서, 전(前) 경계선을 묘화한 상과는 별도로, SIM상을 화상 처리한 상을 작성한다. 구체적으로는, 우선 촬상한 폭 1024×높이 943픽셀, 8비트의 SIM상에 대하여, 소벨 필터에 의해 결정 입계를 강조한다. 이어서, 결정 입계를 강조한 화상에 가우스 필터(반경 (R): 10픽셀)에 의해 평활화 처리를 행한다. 이어서, 평활화 처리 후의 화상에 2치화 처리(문턱값: 17)를 행한다. 이어서, 계면을 묘화한 상(像)의 경계선 B를, 2치화 처리한 상에 전사한다. 그 후, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 2치화 처리 후의 화상에 있어서, 경계선 B를 중심으로 하는 폭 40픽셀의 판정 영역(도 3(b)의 L1 및 L2에 의해 둘러싸이는 영역)을 2치화 처리한 상 상(上)의 경계선 B를 따르도록 묘화한다. 경계선 B의 길이 중, 당해 판정 영역 내에 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면(2치화 처리한 상 상의 흑백의 경계)이 존재하지 않는 길이의 합계를, 결정 방위가 일체화하고 있는 개소의 길이로 간주한다. 여기에서, 경계선의 길이 중 판정 영역 내에 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면이 존재하지 않는 길이의 합계는, 이하와 같이 구한다. 우선, 경계선 B의 법선 2개에 의해, 흑백 어느 1색만이 포함되도록 판정 영역을 대략 직사각형으로 구분할 수 있는 개소를 판정 영역 전역에 대해서 찾는다. 이어서, 당해 개소에 있어서의 경계선과 2개의 법선의 교점끼리의 최대 거리를, 판정 영역 전역에 대해서 합계하고, 경계선의 길이 중 판정 영역 내에 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면이 존재하지 않는 길이의 합계로 한다. 또한, 관찰 시야에서의 계면의 길이로부터 결정 방위가 일체화하고 있지 않는 개소의 길이를 뺌으로써, 결정 방위가 일체화하고 있는 개소의 길이를 구해도 좋다. 설명을 위해, 도 3(c)에, 도 3(b)의 사각으로 둘러싼 개소의 확대도를 나타낸다. 우선, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이 경계선 B의 법선 2개(도 3(c)에 있어서는, l1 및 l2, l3 및 l4, l5 및 l6, l7 및 l8 그리고 l9 및 l10)에 의해, 흑백의 2색이 포함되도록 판정 영역을 대략 직사각형으로 구분할 수 있는 개소를 판정 영역 전역에 대해서 찾는다. 이어서, 당해 개소에 있어서의 경계선과 2개의 법선의 교점끼리의 최대 거리를, 판정 영역 전역에 대해서 합계하고, 경계선의 길이 중 판정 영역 내에 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면이 존재하는 길이의 합계로 한다. 당해 길이, 즉, 결정 방위가 일체화하고 있지 않는 개소의 길이를, 관찰 시야에서의 계면의 길이로부터 뺌으로써, 결정 방위가 일체화하고 있는 개소의 길이를 구할 수 있다.
도 4에, 후술하는 실시예의 비교예 No. 30에 대한, Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판의 계면의 SIM상을 나타낸다. 당해 SIM상을 전술한 바와 같이 화상처리하여 2치화 처리한 후의 화상을, 도 5에 나타낸다. 비교예 No. 30에 있어서는, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율은, 94%였다. 또한, 도 6에, 후술하는 실시예의 발명예 No. 31에 대한, Fe계 전기 도금층 및 Si 함유 냉연 강판의 계면의 SIM상을 나타낸다. 당해 SIM상을 전술한 바와 같이 화상 처리하여 2치화 처리한 후의 화상을, 도 7에 나타낸다. 발명예 No. 31에 있어서는, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율은, 92%였다.
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 한정되지 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 용융한 아연이 Fe계 전기 도금층의 결정 입계를 경유하여 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: 20.0g/㎡ 초과로 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 도금 부착량은 25g/㎡ 이상일 수 있고, 또한 80g/㎡ 이하일 수 있다. 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.
본 개시에 의하면, JIS Z 2241(2011)에 준거하여 측정한 강판의 인장 강도 TS가 590㎫ 이상의 고강도의 아연 도금 강판을 제공할 수 있다. 아연 도금 강판의 강도는, 보다 바람직하게는, 800㎫ 이상이다.
본 실시 형태에 따른 아연 도금 강판의 판두께는 특별히 한정되지 않지만, 통상 0.5㎜ 이상이고, 또한 3.2㎜ 이하일 수 있다.
<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 20.0g/㎡ 초과의 어닐링 전 Fe계 전기 도금층이 적어도 편면에 형성된 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
이어서, 상기 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을 노점 -30℃ 이하의 분위기하에서 어닐링하고, 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 세정을 실시하고, 이어서, 열연판에 냉간 압연을 실시하여 냉연 강판으로 함으로써 제조한다.
이어서, 냉연 강판의 표면에 Fe계 전기 도금 처리를 실시하고, 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, 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 태양(態樣)을 제외하는 것은 아니다.
통전 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 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 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, 이들 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℃ 이하, 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 행하고, 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.
노점: -30℃ 이하
본 실시 형태에 있어서, 어닐링 공정에 있어서의 어닐링 분위기의 노점은, 가습 설비 등의 추가 설비가 불필요한 조건이 되는 -30℃ 이하의 저노점으로 한다. 노점 -30℃ 이하의 제어는 650℃ 이상 900℃ 이하의 온도역에서 행하는 것이 바람직하다. 본 발명자들은 독자적인 검토에 의해, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율과, Fe계 전기 도금층 형성 후의 어닐링 공정에 있어서의 어닐링 분위기의 노점의 사이에 상관 관계가 있는 것을 발견했다. 즉, Fe계 전기 도금층 형성 후의 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판에 어닐링을 실시할 때에, 어닐링 분위기의 노점이 낮을수록, 어닐링 후에 얻어지는 Fe계 전기 도금 강판의 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이 높고, 반대로 어닐링 분위기의 노점이 높을수록 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이 낮은 것을 알 수 있었다. 이와 같이, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율과, 노점의 사이에 상관 관계를 발견할 수 있는 이유는 분명하지 않지만, 이하와 같이 추측할 수 있다. 일정 이상의 고노점에서 제어한 경우, 어닐링 시에 강판으로부터 Fe계 전기 도금층으로 확산하는 원소가 Fe계 전기 도금층의 내부에서 산화물로서 형성하고, 이 산화물이 Fe 도금립의 결정 성장을 저해하여, 세립화시킨다. 한편으로, Fe계 전기 도금층을 형성 후에 저노점의 분위기하에서 어닐링을 실시한 경우, 상기와 같은 산화물은 형성되기 어려워, Fe계 전기 도금층의 결정 입경이 조대화한다. 그 때문에, 저노점에서 어닐링을 실시한 때에는 Fe계 전기 도금층의 결정 방위가 Si 함유 냉연 강판과의 결정 방위와 높은 비율로 일체화한다고 생각할 수 있다. 어닐링로의 가습 설비의 비용 등을 이유로, 어닐링 공정에 있어서의 어닐링 분위기의 노점을 -30℃ 이하로 한 경우, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이 높아진다. 그 결과, 아연 도금 강판으로 한 경우, 저항 용접 시에 용융한 아연이 Fe계 전기 도금층의 결정 입계를 경유하여 Si 함유 냉연 강판의 결정 입계에 침입하기 쉬워진다. 본 실시 형태에 있어서는, 특정의 부착량을 갖는 Fe계 전기 도금층을 형성시킴으로써, 판조 상대가 아연 도금 강판인 경우, 저항 용접 시에 용융한 아연이 Fe계 전기 도금층의 결정 입계를 경유하여 Si 함유 냉연 강판의 결정 입계에 도달하는 시간을 지연시켜, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 개선한다. 어닐링 분위기의 노점의 하한은 특별히 정하지 않지만, -80℃ 미만은 공업적으로 실현이 곤란하기 때문에, -80℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 어닐링 분위기의 노점은 보다 바람직하게는 -55℃ 이상이다.
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 억제하고, 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.
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 제거하고, 후술하는 바와 같이 Fe계 전기 도금 강판 표면에 아연 도금층을 형성할 때의 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, 열처리로(爐)의 로체(爐體) 대미지를 막을 수 있어, 비용 다운할 수도 있다. 따라서, 냉연 강판의 최고 도달 온도는 900℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 최고 도달 온도는, 냉연 강판의 표면에서 측정된 온도를 기준으로 한다.
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 침지하고, 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, 보텀 드로스(bottom dross)의 발생을 막아, 드로스가 강판에 부착되어 결함이 되는 것을 막을 수 있다. 또한, 욕 중 Al 농도를 0.250질량% 이하로 함으로써, 톱 드로스의 증가를 막아, 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 욕 온도는 통상의 440∼500℃의 범위에서, 판온 440∼550℃에서 강판을 용융 아연 도금욕 중에 침지시켜 행한다.
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.
아연 도금 처리 후, 적절히 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 피막 상에 형성된 전착 도장 피막을 추가로 갖는 전착 도장 강판을 제공할 수도 있다. 본 실시 형태에 따른 아연 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 도장 피막이면 특별히 한정되지 않는다. 전착 도장 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 실시하고, 상기 아연 도금층 상에 화성 처리 피막이 형성된 화성 처리 강판을 얻는, 화성 처리 공정과, 상기 화성 처리 강판에 전착 도장 처리를 실시하고, 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 따를 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 전 처리에 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, 일반적인 방법에 따라 실시하면 좋다. 예를 들면, 소망하는 표면 조정제를 소정의 탈이온수에 용해시켜, 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, 일반적인 방법에 따라 실시하면 좋다. 예를 들면, 소망하는 화성 처리제를 소정의 탈이온수에 용해시켜, 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, 일반적인 방법에 따라 실시하면 좋다. 필요에 따라서 물 세정 처리 등의 전 처리를 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, 필러 부품 및, 자동차 차체 등일 수 있다.
[실시 형태 2]
다음으로, 본 발명의 실시 형태 2에 따른 아연 도금 강판에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 따른 아연 도금 강판은,
냉연 강판과,
상기 냉연 강판의 적어도 편면에 형성된, 편면당의 부착량이 20.0g/㎡ 초과인 Fe계 전기 도금층과,
상기 Fe계 전기 도금층 상에 형성된 아연 도금층을 갖고,
상기 Fe계 전기 도금층과 상기 냉연 강판의 계면에 있어서 상기 Fe계 전기 도금층과 상기 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이 50% 초과인, 아연 도금 강판일 수 있다.
여기에서, 상기 냉연 강판은, 압연 직각 방향을 긴쪽으로 하여 50×150㎜로 잘라낸 시험편을, 동일 사이즈로 잘라낸 용융 아연 도금층의 편면당의 부착량이 50g/㎡인 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판과 겹쳐서 판조로 하고,
이어서, 서보 모터 가압식으로 단상 교류(50㎐)의 저항 용접기를 이용하여, 당해 저항 용접기의 전극대(선단 지름 6㎜)의 중심축끼리를 연결한 선에 대한 수직면에 대하여 상기 판조를 당해 판조의 긴쪽 방향측으로 5° 기울이고, 상기 전극대의 하측 전극과 상기 시험편의 사이에 상기 판조의 긴쪽 방향 60㎜×상기 판조의 두께 방향 2.0㎜의 공극을 형성하여 상기 하측 전극과 상기 판조를 고정하고, 상기 전극대의 상측 전극을 가동으로 한 상태에서, 상기 판조에, 가압력: 3.5kN, 홀드 타임: 0.16초, 그리고 너깃 지름이 5.9㎜가 되는 용접 전류 및 용접 시간의 조건으로 저항 용접을 실시하여 용접부 부착 판조로 하고,
이어서, 상기 용접부 부착 판조를 용접부를 포함하도록 상기 시험편의 긴쪽 방향을 따라 반으로 잘라내고, 당해 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판이다.
본 실시 형태에 따른 냉연 강판은, 하기의 시험에 의해 평가한 경우에, 판조 상대가 아연 도금 강판인 경우의 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 뒤떨어지는 강판이면, 특별히 한정되지 않는다. 냉연 강판의 성분 조성도 특별히 한정되지 않지만, 발명자들은, 강 중의 Si 함유량이 0.1질량% 이상의 냉연 강판이면, 이하의 시험에 의해 평가되는 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 뒤떨어진다는 인식을 얻고 있다.
냉연 강판은, 홀드 타임을 0.24초로 한 조건으로, 저항 용접을 실시하여 용접부 부착 판조를 얻고, 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판이라도 좋다. 또한, 동일한 냉연 강판이면, 일반적으로 홀드 타임을 저감할수록 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 열위가 된다. 그 때문에, 홀드 타임을 0.24초로 한 조건으로 이하 시험을 실시한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판이면, 홀드 타임을 0.16초로 한 조건으로 저항 용접을 실시한 경우에도, 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인된다. 냉연 강판의 강 중의 Si 함유량이 0.50질량% 이상의 냉연 강판이면, 이하의 시험에 의해 평가되는 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 뒤떨어지지만, 강 중의 Si 함유량이 0.50질량% 미만의 냉연 강판이라도 이하의 시험에 의해 평가되는 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 뒤떨어지는 예도 확인하고 있다.
<용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성>
도 8을 이용하여, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성의 평가 방법에 대해서 설명한다. 압연 직각 방향(TD)을 긴쪽으로 하고, 압연 방향을 짧은쪽으로 하여 50×150㎜로 잘라낸 시험편(6)을, 동일 사이즈로 잘라낸, 용융 아연 도금층의 편면당의 부착량이 50g/㎡인 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판(5)과 겹쳐서 판조로 한다. 판조는, 시험편(6)의 평가 대상면(Fe계 전기 도금층측의 면)과, 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판(5)의 아연 도금층이 마주보도록 조립한다. 당해 판조를, 두께 2.0㎜의 스페이서(7)를 통하여, 고정대(8)에 고정한다. 스페이서(7)는, 긴쪽 방향 50㎜×짧은쪽 방향 45㎜×두께 2.0㎜의 한 쌍의 강판이고, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 강판 각각의 긴쪽 방향 단면이, 판조 짧은쪽 방향 양단면과 일치하도록 배치한다. 따라서, 한 쌍의 강판 사이의 거리는 60㎜가 된다. 고정대(8)는, 중앙부에 구멍이 뚫린 1매의 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 상태에서, 가압력: 3.5kN, 홀드 타임: 0.18초 또는 0.24초의 조건하에서, 너깃 지름 r이 5.9㎜가 되는 용접 전류 및 용접 시간으로 저항 용접을 실시하고, 용접부 부착 판조로 한다. 이 때, 한 쌍의 전극(9)은, 연직 방향의 상하로부터 판조를 가압하고, 하측의 전극은, 고정대(8)의 구멍을 통하여, 시험편(6)을 가압한다. 가압할 때에 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 한다. 또한, 상측의 전극이 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판(5)의 중앙부에 접하도록 한다. 또한, 판조는, 당해 저항 용접기의 전극대의 중심축끼리를 연결한 선에 대한 수직면(도 8(a)에서는 수평 방향)에 대하여 상기 판조를 당해 판조의 긴쪽 방향측으로 5° 기울인 상태에서, 용접을 행한다. 전술의 스페이서에 의해, 하측의 전극과 시험편(6)의 사이에는, 판조의 긴쪽 방향 60㎜×판조의 두께 방향 2.0㎜의 공극이 형성되어 있다. 또한, 홀드 타임이란, 용접 전류를 다 흐르게 하고 나서, 전극을 개방하기 시작할 때까지의 시간을 가리킨다. 여기에서, 도 8(b) 아래의 도면을 참조하여, 너깃 지름 r이란, 판조의 긴쪽 방향에 있어서의, 너깃(10)의 단부끼리의 거리를 의미한다.
이어서, 상기 용접부 부착 판조를, 너깃(10)을 포함한 용접부의 중심을 포함하도록, 도 8(b) 위의 도면의 B-B선을 따라 절단하고, 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, 보다 온화한 용접 조건으로서, 이하의 기준과 마찬가지로 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 평가해도 좋다.
◎: 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 12(b) 아래의 도면에는, 시험편(6)에 발생한 균열의 일 예를 개략적으로 부호 11로서 나타내고 있다.
본 실시 형태에 따른 아연 도금 강판의 Fe계 전기 도금층 및, 아연 도금층에 대해서는, 전술한 실시 형태 1과 마찬가지이기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다. 또한, Fe계 전기 도금층과 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율은 전술한 실시 형태 1과 마찬가지, 50% 초과이다. Fe계 전기 도금층과 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율의 상세에 대해서는 전술한 실시 형태 1과 마찬가지이기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다.
다음으로, 실시 형태 2에 따른 아연 도금 강판의 제조 방법을 설명한다.
일 실시 형태에 따른 아연 도금 강판의 제조 방법은,
냉연 강판에 Fe계 전기 도금을 실시하고, 편면당의 부착량이 20.0g/㎡ 초과의 어닐링 전 Fe계 전기 도금층이 적어도 편면에 형성된 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
이어서, 상기 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을 어닐링하고, 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.
여기에서, 상기 냉연 강판은, 압연 직각 방향을 긴쪽으로 하여 50×150㎜로 잘라낸 시험편을, 동일 사이즈로 잘라낸 용융 아연 도금층의 편면당의 부착량이 50g/㎡인 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판과 겹쳐서 판조로 하고,
이어서, 서보 모터 가압식으로 단상 교류(50㎐)의 저항 용접기를 이용하여, 당해 저항 용접기의 전극대(선단 지름 6㎜)의 중심축끼리를 연결한 선에 대한 수직면에 대하여 상기 판조를 당해 판조의 긴쪽 방향측으로 5° 기울이고, 상기 전극대의 하측 전극과 상기 시험편의 사이에 상기 판조의 긴쪽 방향 60㎜×상기 판조의 두께 방향 2.0㎜의 공극을 형성하여 상기 하측 전극과 상기 판조를 고정하고, 상기 전극대의 상측 전극을 가동으로 한 상태에서, 상기 판조에, 가압력: 3.5kN, 홀드 타임: 0.16초, 그리고 너깃 지름이 5.9㎜가 되는 용접 전류 및 용접 시간의 조건으로 저항 용접을 실시하여 용접부 부착 판조로 하고,
이어서, 상기 용접부 부착 판조를 용접부를 포함하도록 상기 시험편의 긴쪽 방향을 따라 반으로 잘라내고, 당해 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판이다.
우선, 냉연 강판을 제조한다. 냉연 강판의 제조 방법은, 통상의 냉연 강판의 제조 방법에 따를 수 있다. 일 예에 있어서는, 강 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하고, 이어서 당해 열연판에 산 세정을 실시하고, 이어서, 열연판에 냉간 압연을 실시하여 냉연 강판을 제조한다.
본 실시 형태에 따른 냉연 강판은, 전술한 시험에 의해 평가한 경우에, 판조 상대가 아연 도금 강판인 경우의 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 뒤떨어지는 강판이면, 특별히 한정되지 않는다. 냉연 강판의 성분 조성도 특별히 한정되지 않고, 강 중의 Si 함유량이 0.1질량% 이상의 냉연 강판이면, 전술한 시험에 의해 평가되는 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 뒤떨어진다.
냉연 강판은, 홀드 타임을 0.24초로 한 조건으로, 전술한 저항 용접을 실시하여 용접부 부착 판조를 얻고, 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판이라도 좋다. 또한, 동일한 냉연 강판이면, 일반적으로 홀드 타임을 저감할수록 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 열위가 된다. 그 때문에, 홀드 타임을 0.24초로 한 조건으로 저항 용접을 실시하여 얻고, 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판이면, 홀드 타임을 0.16초로 한 조건으로 저항 용접을 실시한 경우에도, 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인된다. 냉연 강판의 강 중의 Si 함유량이 0.50질량% 이상의 냉연 강판이면, 전술한 시험에 의해 평가되는 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 뒤떨어지지만, 강 중의 Si 함유량이 0.50질량% 미만의 냉연 강판이라도 전술한 시험에 의해 평가되는 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 뒤떨어지는 예도 확인하고 있다.
이어서, 냉연 강판의 표면에 Fe계 전기 도금 처리를 실시하고, 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을 얻는다. Fe계 전기 도금 처리의 상세에 대해서는 전술했기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다.
이어서, 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판에, 노점: -30℃ 이하, 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 행하고, Fe계 전기 도금 강판을 얻는다. 어닐링 공정의 상세에 대해서는 전술했기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다.
전술한 실시 형태 1과 마찬가지, 본 실시 형태에 따른 Fe계 전기 도금 강판 상에, 아연 도금을 실시하여, 아연 도금 강판을 얻는다. 아연 도금 처리의 상세에 대해서는 전술한 실시 형태 1과 마찬가지이기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다.
본 실시 형태에 있어서도, 전술한 실시 형태 1과 마찬가지, 본 실시 형태에 따른 아연 도금 강판 상에, 상기 아연 도금층 상에 형성된 화성 처리 피막과, 당해 화성 피막 상에 형성된 전착 도장 피막을 추가로 갖는 전착 도장 강판을 제공할 수도 있다. 또한, 전착 도장을 실시하기 위한 전착 도장용 아연 도금 강판을 제공할 수도 있다. 전착 도장 강판 및 전착 도장 강판의 제조 방법의 상세에 대해서는 전술한 실시 형태 1과 마찬가지이기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서도, 전술한 실시 형태 1과 마찬가지, 자동차 부품을 제공할 수 있다. 자동차 부품의 상세에 대해서는 전술했기 때문에, 여기에서는 기재를 생략한다.
이하, 본 발명을, 실시예에 기초하여 구체적으로 설명한다.
실시예 1
표 1 및 표 3에 나타내는 화학 성분의 강을 용제하여 얻은 주편을 열간 압연, 산 세정 및, 냉간 압연에 의해 판두께 1.6㎜의 냉연 강판으로 했다.
(표 1)
Figure pct00001
(표 3)
Figure pct00002
이어서, 냉연 강판에 대하여, 알칼리로 탈지 처리를 실시하고, 이어서, 이하에 나타내는 조건으로, 강판을 음극으로 하여 전해 처리를 행하고, 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(均熱帶) 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, 그리고, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율을 구했다.
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, 전술한 방법에 따라, 판조 상대가, 0.18초의 홀드 타임에 있어서 내저항 용접 깨짐 특성이 과제가 되지 않는 Si가 0.5% 미만의 인장 강도가 980㎫급 및, 편면당의 부착량이 50g/㎡의 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판(판두께 1.6㎜)인 경우의 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 평가했다. 용접 시간은 0.36초, 홀드 타임은 0.18초 및 0.24초로 하고, 실시예 No.마다 용접 전류를 변화시켜 너깃 지름을 측정하고, 너깃 지름이 5.9㎜가 되는 용접 전류로 평가했다. 또한, 판조 상대인 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판에 깨짐이 발생하고 있지 않는 것을 실시예 데이터로서 채용했다. 판조 상대에 깨짐이 발생한 경우, 평가 대상의 아연 도금 강판으로의 응력이 분산하여, 적절한 평가가 되지 않기 때문이다.
상기 시험의 결과를 표 2-1, 2-2 및 표 4에 병기했다. 이 결과로부터, 어닐링 공정 전에, 본 발명에 적합한 조건으로 Fe계 전기 도금층을 형성한 발명예의 아연 도금 강판은, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 참고예 1 및 2에 대해서는, Si가 0.5% 미만이기 때문에, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성에 특별히 문제는 생기지 않았다. Fe계 전기 도금층의 부착량을 25.0g/㎡ 이상으로 한 각 발명예에 있어서는, 홀드 타임 0.18초의 조건하에서도 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되지 않고, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 특히 양호했다. 또한, 표 2-1, 2-2 중에 있어서, Fe계 전기 도금층을 형성하지 않았던 예에 대해서는, Fe계 전기 도금층의 부착량을 「-」이라고 나타내고 있다. 또한, 고노점에 있어서의 어닐링 공정을 행하여 용융 아연 도금을 실시한 참고예 No. 17, 29, 45에 있어서는, 고노점에 있어서의 어닐링에 의해 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이 낮고, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 양호했다. 또한, 이들 참고예에 있어서는, 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을, 400℃ 이상 650℃ 이하의 온도역에 있어서의 평균 승온 속도를 10℃/초 이상으로 하여 균열대 온도 800℃까지 가열하고, 환원 어닐링을 실시했다.
(표 2-1)
Figure pct00003
(표 2-2)
Figure pct00004
(표 4)
Figure pct00005
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)
Figure pct00006
이어서, 냉연 강판에 대하여, 알칼리로 탈지 처리를 실시하고, 이어서, 이하에 나타내는 조건으로, 강판을 음극으로 하여 전해 처리를 행하고, 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 6에 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, 그리고, Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 Fe계 전기 도금층과 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율을 구했다.
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, 전술한 방법에 따라, 판조 상대가, 0.14초의 홀드 타임에 있어서 내저항 용접 깨짐 특성이 과제가 되지 않는 Si가 0.1% 미만의 인장 강도가 590㎫급 및, 편면당의 부착량이 50g/㎡의 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판(판두께 1.6㎜)인 경우의 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성을 평가했다. 용접 시간은 0.36초, 홀드 타임은 0.14초 및 0.16초로 하고, 실시예 No.마다 용접 전류를 변화시켜 너깃 지름을 측정하고, 너깃 지름이 5.9㎜가 되는 용접 전류로 평가했다. 또한, 판조 상대인 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판에 깨짐이 발생하고 있지 않는 것을 실시예 데이터로서 채용했다. 판조 상대에 깨짐이 발생한 경우, 평가 대상의 아연 도금 강판으로의 응력이 분산하여, 적절한 평가가 되지 않기 때문이다.
상기 시험의 결과를 표 6에 기재했다. 이 결과로부터, 어닐링 공정 전에, 본 발명에 적합한 조건으로 Fe계 전기 도금층을 형성한 발명예의 아연 도금 강판은, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 우수한 것을 알 수 있다. Fe계 전기 도금층의 부착량을 25.0g/㎡ 이상으로 한 각 발명예에 있어서는, 홀드 타임 0.14초의 조건하에서도 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되지 않고, 용접부에 있어서의 내저항 용접 깨짐 특성이 특히 양호했다. 또한, 표 6 중에 있어서, Fe계 전기 도금층을 형성하지 않았던 예에 대해서는, Fe계 전기 도금층의 부착량을 「-」이라고 나타내고 있다.
(표 6)
Figure pct00007
(산업상 이용가능성)
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 뿐만이 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

Claims (16)

  1. Si를 0.1질량% 이상 3.0질량% 이하 함유하는 Si 함유 냉연 강판과,
    상기 Si 함유 냉연 강판의 적어도 편면에 형성된, 편면당의 부착량이 20.0g/㎡ 초과인 Fe계 전기 도금층과,
    상기 Fe계 전기 도금층 상에 형성된 아연 도금층을 갖고,
    상기 Fe계 전기 도금층과 상기 Si 함유 냉연 강판의 계면에 있어서 상기 Fe계 전기 도금층과 상기 Si 함유 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이 50% 초과인, 아연 도금 강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Si 함유 냉연 강판은, Si를 0.50질량% 이상 3.0질량% 이하 함유하는, Fe계 전기 도금 강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 Fe계 전기 도금층의 편면당의 부착량이, 25.0g/㎡ 이상인, 아연 도금 강판.
  4. 제1항 내지 제3항 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.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 성분 조성이 추가로,
    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: 0.200% 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.
  6. 제1항 내지 제5항 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.
  7. 냉연 강판과,
    상기 냉연 강판의 적어도 편면에 형성된, 편면당의 부착량이 20.0g/㎡ 초과인 Fe계 전기 도금층과,
    상기 Fe계 전기 도금층 상에 형성된 아연 도금층을 갖고,
    상기 Fe계 전기 도금층과 상기 냉연 강판의 계면에 있어서 상기 Fe계 전기 도금층과 상기 냉연 강판의 결정 방위가 일체화하고 있는 비율이 50% 초과인, 아연 도금 강판.
    여기에서, 상기 냉연 강판은, 압연 직각 방향을 긴쪽으로 하여 50×150㎜로 잘라낸 시험편을, 동일 사이즈로 잘라낸 용융 아연 도금층의 편면당의 부착량이 50g/㎡인 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판과 겹쳐서 판조(板組)로 하고,
    이어서, 서보 모터 가압식으로 단상 교류(50㎐)의 저항 용접기를 이용하여, 당해 저항 용접기의 전극대(선단 지름 6㎜)의 중심축끼리를 연결한 선에 대한 수직면에 대하여 상기 판조를 당해 판조의 긴쪽 방향측으로 5° 기울이고, 상기 전극대의 하측 전극과 상기 시험편의 사이에 상기 판조의 긴쪽 방향 60㎜×상기 판조의 두께 방향 2.0㎜의 공극을 형성하여 상기 하측 전극과 상기 판조를 고정하고, 상기 전극대의 상측 전극을 가동으로 한 상태에서, 상기 판조에, 가압력: 3.5kN, 홀드 타임: 0.16초, 그리고 너깃 지름이 5.9㎜가 되는 용접 전류 및 용접 시간의 조건으로 저항 용접을 실시하여 용접부 부착 판조로 하고,
    이어서, 상기 용접부 부착 판조를 용접부를 포함하도록 상기 냉연 강판의 긴쪽 방향을 따라 반으로 잘라내고, 당해 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판이다.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉연 강판은, 상기 홀드 타임을 0.24초로 한 조건으로, 상기 저항 용접을 실시하여 상기 용접부 부착 판조를 얻고, 상기 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판인, 아연 도금 강판.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 아연 도금 강판 상에, 화성 처리 피막과, 당해 화성 처리 피막 상에 형성된 전착 도장 피막을 추가로 갖는, 전착 도장 강판.
  10. 제9항에 기재된 전착 도장 강판을 적어도 일부에 이용하여 이루어지는, 자동차 부품.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 아연 도금 강판에 화성 처리를 실시하고, 상기 아연 도금층 상에 화성 처리 피막이 형성된 화성 처리 강판을 얻는, 화성 처리 공정과,
    상기 화성 처리 강판에 전착 도장 처리를 실시하고, 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 도금을 실시하고, 편면당의 부착량이 20.0g/㎡ 초과의 어닐링 전 Fe계 전기 도금층이 적어도 편면에 형성된 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
    이어서, 상기 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을 노점 -30℃ 이하의 분위기하에서 어닐링하고, Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
    이어서, 상기 Fe계 전기 도금 강판에 아연 도금을 실시하여, 아연 도금 강판을 얻는, 아연 도금 강판의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 냉연 강판은, Si를 0.5질량% 이상 3.0질량% 이하 함유하는, 아연 도금 강판의 제조 방법.
  14. 냉연 강판에 Fe계 전기 도금을 실시하여, 편면당의 부착량이 20.0g/㎡ 초과의 어닐링 전 Fe계 전기 도금층이 적어도 편면에 형성된 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
    이어서, 상기 어닐링 전 Fe계 전기 도금 강판을 어닐링하여, Fe계 전기 도금 강판으로 하고,
    이어서, 상기 Fe계 전기 도금 강판에 아연 도금을 실시하여, 아연 도금 강판을 얻는, 아연 도금 강판의 제조 방법.
    여기에서, 상기 냉연 강판은, 압연 직각 방향을 긴쪽으로 하여 50×150㎜로 잘라낸 시험편을, 동일 사이즈로 잘라낸 용융 아연 도금층의 편면당의 부착량이 50g/㎡인 시험용 합금화 용융 아연 도금 강판과 겹쳐서 판조로 하고,
    이어서, 서보 모터 가압식으로 단상 교류(50㎐)의 저항 용접기를 이용하여, 당해 저항 용접기의 전극대(선단 지름 6㎜)의 중심축끼리를 연결한 선에 대한 수직면에 대하여 상기 판조를 당해 판조의 긴쪽 방향측으로 5° 기울이고, 상기 전극대의 하측 전극과 상기 시험편의 사이에 상기 판조의 긴쪽 방향 60㎜×상기 판조의 두께 방향 2.0㎜의 공극을 형성하여 상기 하측 전극과 상기 판조를 고정하고, 상기 전극대의 상측 전극을 가동으로 한 상태에서, 상기 판조에, 가압력: 3.5kN, 홀드 타임: 0.16초, 그리고 너깃 지름이 5.9㎜가 되는 용접 전류 및 용접 시간의 조건으로 저항 용접을 실시하여 용접부 부착 판조로 하고,
    이어서, 상기 용접부 부착 판조를 용접부를 포함하도록 상기 냉연 강판의 긴쪽 방향을 따라 반으로 잘라내고, 당해 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판이다.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 냉연 강판은, 상기 홀드 타임을 0.24초로 한 조건으로, 상기 용접부의 단면을 광학 현미경(배율 200배)으로 관찰한 경우에, 0.1㎜ 이상의 길이의 균열이 확인되는 냉연 강판인, 아연 도금 강판의 제조 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 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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