WO2020045754A1 - 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판 및 이의 제조방법 - Google Patents

내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2020045754A1
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corrosion resistance
alloy plating
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김수영
권문재
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Definitions

  • the present invention relates to a plated steel sheet that can be applied for various purposes, such as for building materials, home appliances, automobiles, and more particularly, to a hot-dip plated steel sheet excellent in corrosion resistance and workability and a method of manufacturing the same.
  • the process of plating steel sheet by the continuous hot dip plating process is not only low in manufacturing cost but also excellent in quality compared to the process of electroplating, dry plating, etc.
  • the range of use as a material is expanding.
  • alloy-coated steel sheets that have excellent corrosion resistance even at a small adhesion amount by adding aluminum and magnesium to existing galvanized systems have emerged.
  • the zinc-aluminum-magnesium plating bath has lower wettability with the steel sheet and the coagulation section is wider than the zinc plating system, a technique for controlling cooling after plating is important.
  • Patent Documents 1 and 2 The zinc-aluminum-magnesium-based alloy plated steel sheets (Patent Documents 1 and 2), which have been developed around Japan in the past, tend to discolor unevenly and discolor when the aluminum and magnesium structures are easily oxidized on the surface of the steel sheet. The surface is darkened, which significantly reduces the surface quality.
  • Patent Documents 1 and 2 there is a method of adding a high-quality alloy element to the plating bath, but there are disadvantages of causing problems such as an increase in cost and an increase in side reaction products of the plating bath.
  • Patent Document 3 The zinc-aluminum magnesium alloy plated steel sheet (Patent Document 3), which has been recently developed mainly in Europe, has been set as a final target for automotive applications, and the total amount of aluminum and magnesium added in zinc-aluminum-magnesium was developed in Japan. There is a problem that the corrosion resistance is less secured than the alloy plated steel sheet.
  • Patent Document 1 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1999-140615
  • Patent Document 2 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-104154
  • Patent Document 3 European Patent Publication No. 1621645 A1
  • One aspect of the present invention is to provide a hot-dip galvanized steel sheet and a method of manufacturing the same, which have not only high corrosion resistance but also good surface appearance and excellent workability by optimizing the composition of the alloy plating system and optimizing the cooling process of the plated steel. will be.
  • the steel sheet and the at least one surface of the steel sheet comprises a Zn-Al-Mg-based alloy plating layer
  • the Zn-Al-Mg-based alloy plated layer includes aluminum (Al): 20-30% by weight, magnesium (Mg): 3-5%, balance Zn and other unavoidable impurities, and the Zn-Al-Mg-based alloy plating layer
  • the surface layer structure of the alloy plating layer is composed of a Zn phase, a Zn-Al phase, a MgZn 2 phase and a Zn-Al-MgZn 2 phase, and the internal structure provides a hot-dip galvanized steel sheet having excellent corrosion resistance and workability including a Fe-Al alloy phase. do.
  • Another aspect of the present invention preparing an alloy plating bath containing aluminum (Al): 20 to 30% by weight, magnesium (Mg): 3 to 5%, the balance Zn and other unavoidable impurities; Immersing the base steel sheet in the alloy plating bath and performing plating to manufacture a plated steel sheet; And cooling the plated steel sheet at a cooling rate of 8 to 30 ° C./s, wherein the plating is performed by adjusting the plating bath inlet temperature: 500 to 550 ° C. and the plating bath temperature to 480 to 550 ° C. It provides a method for producing a hot-dip galvanized steel sheet having excellent corrosion resistance and workability.
  • the present invention by providing a fine and uniform cross-sectional structure of the alloy plating layer to improve the adhesion of the alloy plating layer to improve the corrosion resistance, it is possible to provide an alloy plated steel sheet having good surface quality and excellent workability.
  • Figure 1 shows a photograph observing the plating appearance of the plated steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a SEM photograph of a cross section of an alloy plating layer of the plated steel sheets of FIG. 1.
  • Figure 3 shows a photograph of the SEM observation of the structure in the alloy plating layer of Comparative Example 1 (left) and Inventive Example 2 (right) according to an embodiment of the present invention.
  • the solidification start of the alloy plating layer is determined by the content of aluminum and magnesium in the Zn-Al-Mg alloy plating process, and finally, the final process contains Zn-Al-Mg.
  • the solidification reaction of the plating layer is terminated.
  • flow patterned surface defects due to the strong oxidative property of Mg are likely to occur.
  • Hot-dip galvanized steel sheet comprises a steel plate and a Zn-Al-Mg-based alloy plating layer on at least one surface of the steel plate, the Zn-Al-Mg-based alloy plating layer is aluminum (Al) ): 20-30%, magnesium (Mg): 3-5%, balance Zn and other unavoidable impurities.
  • the Zn-Al-Mg-based alloy plating layer may be formed from an alloy plating bath containing Al, Mg, and Zn in the alloy composition as described above.
  • Al in the alloy plating bath is a major element for securing high corrosion resistance of the hot-dip galvanized steel sheet, and if the content thereof is less than 20%, it is difficult to secure sufficient corrosion resistance of the Zn-Al-Mg-based alloy plating layer. On the other hand, if the content exceeds 30%, the occurrence of dross in the plating bath increases, resulting in inferior surface quality of the final product.
  • Mg in the alloy plating bath is an element added to improve the corrosion resistance of the alloy plating layer and the cut surface of the plating layer. If the content is less than 3%, the effect of improving the corrosion resistance is insignificant, whereas if the content exceeds 5%, the plating bath is oxidized. There is a problem that the occurrence of dross is greatly increased.
  • Both Al and Mg are elements that improve the corrosion resistance of the plating layer, and as the sum of these elements increases, the corrosion resistance can be further improved, and thus, the sum of the contents of Al and Mg can be limited to 25% or more in the present invention.
  • composition in the alloy plating bath is substantially the same as the composition in the alloy plating layer.
  • the Zn-Al-Mg-based alloy plating layer having the above-described alloy composition may have a fine and uniform structure.
  • the surface layer structure of the Zn-Al-Mg-based alloy plating layer is Zn phase, Zn-Al phase, MgZn 2 Phase and Zn-Al-MgZn 2 phase
  • the internal structure preferably comprises a Fe-Al alloy phase.
  • the present invention can improve the corrosion resistance by forming a fine Zn-Al phase, MgZn 2 phase and Zn-Al-MgZn 2 phase on the surface (surface layer) of the alloy plating layer as the plating structure of the Zn-Al-Mg-based alloy plating layer. have.
  • the present invention is a Fe-Al-based intermetallic compound (Fe-Al alloy phase) formed on the interface (interface of the base steel plate and the plating layer) of the existing Zn-Al-Mg-based alloy plated steel sheet (internal structure) It is effective to ensure the surface appearance satisfactorily by producing uniformly in the.
  • the Zn-Al-Mg-based alloy plating layer may have a thickness of 3 ⁇ 40 ⁇ m
  • the surface layer structure in the Zn-Al-Mg-based alloy plating layer is 1 / 3t ⁇ 1 / thickness direction from the surface of the alloy plating layer It may correspond to a region up to 2t (where t means the thickness ( ⁇ m) of the alloy plating layer).
  • the remainder except for the surface layer corresponding to the above-described area may be referred to as an internal structure.
  • the hot-dip galvanized steel sheet of the present invention forms a different surface layer structure and internal structure of the Zn-Al-Mg-based alloy plating layer, and at this time, the surface layer structure is formed as described above.
  • the surface appearance is beautiful.
  • Method for producing a hot-dip galvanized steel sheet excellent in corrosion resistance and workability of the present invention comprises the steps of preparing an alloy plating bath having the above-described alloy composition; Immersing a base steel sheet in the alloy plating bath and performing plating to manufacture a plated steel sheet; And cooling the plated steel sheet.
  • the plating bath inlet temperature 500 ⁇ 550 °C
  • plating bath temperature 480 ⁇ 550 °C to adjust the passage through the plating bath It is preferable.
  • the inlet temperature of the plating bath is less than 500 ° C.
  • unplating occurs on the surface of the alloy plating layer formed or the adhesion of the plating layer is inferior.
  • the plating bath exceeds 550 ° C., the adhesion of the plating layer is deteriorated.
  • the cooling rate is less than 8 ° C / s, the plating layer is not uniformly solidified, while when the cooling rate exceeds 30 ° C / s there is a problem that the flow streaks defects occur on the surface of the plating layer.
  • the cooling may be performed in a gas atmosphere composed of hydrogen (H 2 ) and residual nitrogen (N 2 ) of 4% by volume or less (including 0%), and as an example, an air get cooler may be used.
  • H 2 hydrogen
  • N 2 residual nitrogen
  • a primary Zn phase and a Zn-Al phase are first generated on the surface of the alloy plating layer, and a fine Zn- is formed in the area under the surface (meaning the area between the surface and the internal alloy layer (internal structure)).
  • Al phase, MgZn 2 phase and Zn-Al-MgZn 2 phase can be formed.
  • the corrosion resistance of the planar portion is greatly improved, and in particular, the effect of improving the cross-section sacrificial corrosion resistance by the Zn phase and the MgZn 2 phase can be obtained.
  • the method may further include performing a gas wiping treatment before cooling the plated steel sheet, and may adjust an amount of plating applied from the gas wiping treatment.
  • air or nitrogen may be used, and more preferably, nitrogen is used. This is because, when air is used, Mg oxidation occurs first on the surface of the plating layer, which may cause surface defects of the plating layer.
  • the base steel sheet may be a cold rolled material such as general carbon steel (including low carbon steel) or stainless steel, and is not particularly limited.
  • the cold rolled material may be an annealing heat treatment for recovering the rolled structure and securing the material after the degreasing process of cleaning the rolled oil on the surface of the rolled steel sheet.
  • the annealing heat treatment may be performed at a temperature range of 700 to 850 ° C., but in general, in the case of low carbon steel, the annealing heat treatment may be performed at a temperature range of 700 to 800 ° C., and in the case of ultra low carbon steel or high strength steel, at 800 to 850 ° C. Annealing heat treatment can be performed.
  • the cold rolled material may have a thickness of 0.3 to 1 mm, but is not limited thereto.
  • FIG. 1 results of observing the plating appearance of the plated steel sheets of which plating is completed are shown in FIG. 1, and a photograph of the cross section of the alloy plating layer is shown in SEM.
  • the specimens of Comparative Examples 1 to 13 can be seen that the Fe-Al alloy phase is formed by mixing the Zn phase, Zn-Al phase and the like.
  • Figure 3 shows a photograph of the alloy plating layer structure of the Comparative Example 1 and Example 2 observed by SEM.
  • the alloy plating layer having the plating structure intended in the present invention was not uniformly formed on the surface of the plated steel sheet, whereas in the Inventive Example 2, the Fe—Al alloy layer was formed inside the alloy plating layer. Is formed in, it can be seen that the plating structure is formed uniformly on the alloy layer.
  • Example 2 The same specimen as in Example 1, that is, cold-rolled carbon steel specimen (thickness 0.7 mm) was degreased and then annealed at 750 ° C.
  • the gas atmosphere in the furnace was controlled to 4-20% of H 2 -residue N 2 as a reducing gas atmosphere, and the dew point temperature was -40 ° C or lower.

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Abstract

본 발명은 건축 자재용, 가전용, 자동차용 등의 다양한 목적을 위해 적용될 수 있는 도금강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판 및 이의 제조방법
본 발명은 건축 자재용, 가전용, 자동차용 등의 다양한 목적을 위해 적용될 수 있는 도금강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
연속용융도금공정에 의하여 강판을 도금하는 공정은 전기도금, 건식도금 등의 공정에 비해 제조단가가 낮을 뿐만 아니라, 품질도 우수하게 확보할 수 있어, 건축, 선박, 가전제품, 자동차 내외판용 등의 소재로서의 사용범위가 확대되고 있다.
한편, 최근에는 아연을 포함한 원자재 가격의 급격한 상승으로 인하여 기존의 아연도금강판을 대체할 수 있도록, 도금 부착량은 적지만 우수한 내식성을 가지는 새로운 도금계의 개발이 활발히 진행되고 있다.
이와 관련하여, 기존의 아연 도금계에 알루미늄, 마그네슘을 첨가하여 적은 부착량에서도 우수한 내식성을 가지는 합금도금강판이 대두되고 있다.
아연-알루미늄-마그네슘계 도금욕은 아연 도금계에 비해 강판과의 젖음성이 낮고, 응고 구간대가 넓기 때문에 도금 후 냉각을 제어하는 기술이 중요하다.
종래 일본을 중심으로 개발된 아연-알루미늄-마그네슘계 합금도금강판(특허문헌 1 및 2)은 강판 표면에 산화되기 쉬운 알루미늄과 마그네슘 조직이 발달하는 경우 불균일하게 산화하여 변색되기 쉽고, 시간이 경과하면서 표면이 어둡게 변화하여 표면품질을 현저히 저하시킨다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 고품위 합금원소를 도금욕에 첨가하는 방법이 있지만, 비용증대 및 도금욕 부반응 생성물이 증가하는 등의 문제를 일으키는 단점이 있다.
유럽을 중심으로 최근 개발되고 있는 아연-알루미늄 마그네슘 합금도금강판(특허문헌 3)은 자동차용으로의 적용을 최종 목표로 설정한 것으로서, 알루미늄과 마그네슘의 총 첨가량이 일본에서 개발된 아연-알루미늄-마그네슘 합금도금강판 보다 적어 내식성이 충분히 확보되지 않는다는 문제가 있다.
(특허문헌 1) 일본 공개공보 제1999-140615호
(특허문헌 2) 일본 공개공보 제2000-104154호
(특허문헌 3) 유럽 공개특허 1621645 A1
본 발명의 일 측면은, 합금도금계의 조성을 최적화하고, 도금된 강재의 냉각 공정을 최적화함으로써 고내식성을 가질 뿐만 아니라, 양호한 표면외관과 우수한 가공성을 가지는 용융도금강판 및 이의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제는 상술한 사항에 한정되지 아니한다. 본 발명의 추가적인 과제는 명세서 전반적인 내용에 기술되어 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 명세서에 기재된 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 측면은, 소지강판 및 상기 소지강판의 적어도 일면에 Zn-Al-Mg계 합금도금층을 포함하고,
상기 Zn-Al-Mg계 합금도금층은 중량%로 알루미늄(Al): 20~30%, 마그네슘(Mg): 3~5%, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 Zn-Al-Mg계 합금도금층의 표층조직은 Zn 상, Zn-Al 상, MgZn2 상 및 Zn-Al-MgZn2 상으로 이루어지고, 내부조직은 Fe-Al 합금상을 포함하는 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판을 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면은, 중량%로 알루미늄(Al): 20~30%, 마그네슘(Mg): 3~5%, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 합금도금욕을 준비하는 단계; 상기 합금도금욕에 소지강판을 침지하고, 도금을 행하여 도금강판을 제조하는 단계; 및 상기 도금강판을 8~30℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계를 포함하고, 상기 도금은 도금욕 인입온도: 500~550℃, 도금욕 온도: 480~550℃로 조정하여 도금조를 통과시키는 것인 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 합금도금층의 단면조직을 미세하고 균일하게 형성시켜 상기 합금도금층의 밀착성을 개선함으로써 내식성을 향상시킬 수 있고, 더불어 양호한 표면품질과 우수한 가공성을 가지는 합금도금강판을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금강판의 도금외관을 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 상기 도 1의 도금강판들의 합금도금층의 단면을 SEM으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비교예 1(좌)과 발명예 2(우)의 합금도금층 내의 조직을 SEM으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
Zn-Al-Mg계 합금도금강판을 얻기 위하여 Zn-Al-Mg 합금 도금시 합금 도금층의 응고 시작은 알루미늄과 마그네슘의 함량에 의해 결정되며, 응고 말기에는 최종적으로 Zn-Al-Mg을 함유한 공정상이 응고되면서 도금층의 응고 반응이 종료되게 된다. 그런데, Zn-Al-Mg 3원 공정조직의 응고 종료 전까지는 Mg의 강한 산화성에 기인하는 흐름무늬성 표면결함이 발생하기 쉽기 때문에 Mg의 사용상 제약이 따르게 된다.
그럼에도 불구하고, Zn-Al-Mg 합금도금강판의 내식성을 향상시키기 위해서는 일정량 이상으로 Mg의 첨가가 필수적이며, 이러한 Mg의 함량이 증가할수록 산화에 의한 흐름무늬 결함이 커지는 문제점을 확인하고, 본 발명자들은 일정량 이상의 Mg에 의한 내식성을 확보하면서도 표면품질을 양호하게 확보할 수 있는 방안에 대하여 깊이 연구하였다.
구체적으로, Zn-Al-Mg 합금 도금계의 경우 도금욕 내에서 침식성이 강하고, 응고 구간대가 넓은 것을 확인하고, Zn-Al-Mg 합금 도금계의 합금조성과 더불어 냉각공정을 최적화함으로써 합금도금층의 조직을 제어하고자 하였다.
그 결과, 내식성은 물론이고 양호한 표면품질과 함께 가공성이 우수한 Zn-Al-Mg계 합금도금강판을 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 용융도금강판은 소지강판 및 상기 소지강판의 적어도 일면에 Zn-Al-Mg계 합금도금층을 포함하는 것으로서, 상기 Zn-Al-Mg계 합금도금층은 중량%로 알루미늄(Al): 20~30%, 마그네슘(Mg): 3~5%, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
상기 Zn-Al-Mg계 합금도금층은 상술한 바와 같은 합금조성으로 Al, Mg 및 Zn을 함유하는 합금 도금욕으로부터 형성할 수 있다.
구체적으로, 상기 합금 도금욕 내 Al은 용융도금강판의 고내식성 확보에 주요한 원소로서, 그 함량이 20% 미만이면 Zn-Al-Mg계 합금도금층의 충분한 내식성을 확보하기 어렵다. 반면, 그 함량이 30%를 초과하게 되면 도금욕 내 드로스 발생이 증가하여 최종 제품의 표면품질이 열위하게 된다.
상기 합금 도금욕 내 Mg은 합금도금층과 도금층 절단면의 내식성 향상을 위해 첨가하는 원소로서, 그 함량이 3% 미만이면 내식성 향상 효과가 미미하며, 반면 그 함량이 5%를 초과하게 되면 도금욕 산화에 의한 드로스 발생이 크게 증가하는 문제가 있다.
상기 Al과 Mg은 모두 도금층의 내식성을 향상시키는 원소로서 이들 원소의 합이 증가할수록 내식성은 더욱 향상시킬 수 있으므로, 본 발명에 있어서 상기 Al과 Mg의 함량 합을 25% 이상으로 제한할 수 있다.
한편, 상기 합금 도금욕 내의 조성은 합금도금층 내의 조성과 실질적으로 동일하다.
상술한 합금조성을 가지는 상기 Zn-Al-Mg계 합금도금층은 미세하고 균일한 조직을 가질 수 있으며, 구체적으로 상기 Zn-Al-Mg계 합금도금층의 표층조직은 Zn 상, Zn-Al 상, MgZn2 상 및 Zn-Al-MgZn2 상으로 이루어지고, 내부조직은 Fe-Al 합금상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 Zn-Al-Mg계 합금도금층의 도금조직으로서 미세한 Zn-Al 상, MgZn2 상과 Zn-Al-MgZn2 상을 합금도금층의 표면(표층)에 생성시킴으로써 내식성 향상을 도모할 수 있다.
더불어, 본 발명은 기존 Zn-Al-Mg계 합금도금강판의 계면(소지강판과 도금층의 계면)에 형성되는 Fe-Al계 금속간 화합물(Fe-Al 합금상)을 합금도금층 내부(내부조직)에 균일하게 생성시킴으로써 표면외관을 양호하게 확보하는 효과가 있다.
한편, 상기 Zn-Al-Mg계 합금도금층은 3~40㎛의 두께를 가질 수 있으며, 이러한 Zn-Al-Mg계 합금도금층 내의 표층조직은 상기 합금도금층의 표면으로부터 두께방향 1/3t~1/2t(여기서 t는 합금도금층의 두께(㎛)를 의미함)까지의 영역에 해당할 수 있다. 상술한 영역에 해당하는 표층조직을 제외한 나머지를 내부조직으로 칭할 수 있다.
본 발명의 용융도금강판은 Zn-Al-Mg계 합금도금층의 표층조직과 내부조직을 다르게 형성하면서, 이때 상기 표층조직을 상술한 바와 같이 형성함에 따라 기존 용융아연도금강판에 비해 내식성이 월등히 우수하며, 표면외관이 미려한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 다른 일 측면인 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판을 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판의 제조방법은 상술한 합금조성을 가지는 합금 도금욕을 준비하는 단계; 상기 합금 도금욕 내에 소지강판을 침지하고, 도금을 행하여 도금강판을 제조하는 단계; 및 상기 도금강판을 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 제안하는 합금조성을 만족하는 합금 도금욕 내에 소지강판을 침지하여 도금을 행함에 있어서, 도금욕 인입온도: 500~550℃, 도금욕 온도: 480~550℃로 조정하여 도금조를 통과시키는 것이 바람직하다.
상기 도금욕의 인입온도가 500℃ 미만이면 형성되는 합금도금층의 표면에서 미도금이 발생하거나 도금층의 밀착성이 열위하게 되며, 반면 550℃를 초과하게 되면 도금층의 밀착성이 나빠지는 문제가 있다.
상기에 따라 도금을 행하여 얻은 도금강판을 냉각하는 것이 바람직하며, 상기 냉각은 8~30℃/s의 냉각속도로 300℃ 이하까지 행하는 것이 바람직하다.
상기 냉각시 그 속도가 8℃/s 미만이면 도금층이 균일하게 응고되지 못하며, 반면 냉각속도가 30℃/s를 초과하게 되면 도금층 표면에 흐름성 줄무늬 결함이 발생하는 문제가 있다.
또한, 상기 냉각은 4 부피% 이하(0% 포함)의 수소(H2) 및 잔부 질소(N2)로 구성된 가스 분위기에서 행할 수 있으며, 일 예로서 air get cooler를 이용할 수 있다.
이와 같이 냉각공정을 제어함으로써 합금도금층의 표면에 초정 Zn 상, Zn-Al 상을 먼저 생성하고, 상기 표면 아래의 영역(표면과 내부 합금층(내부조직) 사이의 영역을 의미)에는 미세한 Zn-Al 상, MgZn2 상과 Zn-Al-MgZn2 상을 형성할 수 있다.
최종적으로, 합금도금층의 표층에 균일한 조직이 생성됨으로써 평면부 내식성이 크게 향상되며, 특히 Zn 상과 MgZn2 상에 의해 단면부 희생 방식성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다.
상기 도금강판을 냉각하기에 앞서 가스 와이핑 처리하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 가스 와이핑 처리로부터 도금 부착량을 조정할 수 있다.
상기 가스 와이핑 처리시 사용되는 가스로는 공기 또는 질소를 이용할 수 있으며, 이 중 질소를 이용함이 보다 바람직하다. 이는, 공기를 사용할 경우 도금층 표면에서 Mg 산화가 우선적으로 발생함으로써 도금층의 표면결함을 유발할 수 있기 때문이다.
한편, 상기 소지강판으로는 일반적인 탄소강(저탄소강 포함), 스테인리스강 등의 냉연재일 수 있으며, 특별히 한정하는 것은 아니다.
상기 냉연재는 압연된 강판 표면의 압연유를 세정하는 탈지 공정을 행한 후 압연조직의 회복 및 재질의 확보를 위하여 소둔 열처리를 행한 것일 수 있다.
상기 소둔 열처리는 700~850℃의 온도범위에서 행할 수 있으나, 일반적으로 저탄소강인 경우에는 700~800℃의 온도범위에서 소둔 열처리를 행할 수 있으며, 극저탄소강 또는 고강도강인 경우에는 800~850℃에서 소둔 열처리를 행할 수 있다.
상기 냉연재는 0.3~1mm의 두께를 가지는 것일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
(실시예 1)
냉간압연된 저탄소강(0.003%C-0.15%Mn-잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물) 시편(두께 0.7mm)을 탈지한 후 780℃에서 소둔 열처리하였다. 상기 소둔 열처리시 노내 가스 분위기는 환원성 가스 분위기로서 4~20%의 H2-잔부 N2로 제어하였고, 이슬점 온도는 -40℃ 이하였다.
이후, 상기 시편에 대해 하기 표 1에 나타낸 각각의 조건으로 합금용융도금을 행하였다. 이때, 중량%로 22.77%의 Al, 3.6%의 Mg 및 잔부 Zn 조성의 합금 도금욕(Fe 0.027%)을 이용하였다.
시편 인입온도(℃) 인입시간(초) 도금욕 온도(℃) 냉각용 가스(ℓ/min) 냉각속도(℃/s) 합금도금층 두께 (㎛) 구분
1 520 5 510 200/200 4.4 4.4 비교예 1
2 520 5 510 400/400 6.2 6.0 비교예 2
3 520 5 510 600/600 6.9 5.9 비교예 3
4 520 5 510 700/700 8.1 6.0 발명예 1
5 520 5 510 700/700 8.3 5.9 발명예 2
6 540 5 530 200/200 4.3 4.5 비교예 4
7 540 5 530 400/400 6.0 6.6 비교예 5
8 540 5 530 600/600 6.8 5.2 비교예 6
9 540 5 530 700/700 8.2 5.0 비교예 7
10 540 5 530 700/700 8.1 6.6 비교예 8
11 560 5 550 200/200 4.5 5.7 비교예 9
12 560 5 550 400/400 6.1 5.5 비교예 10
13 560 5 550 600/600 6.8 5.7 비교예 11
14 560 5 550 700/700 8.0 5.4 비교예 12
15 560 5 550 700/700 8.2 5.7 비교예 13
상술한 바에 따라 도금이 완료된 각각의 도금강판에 대해 도금외관을 관찰한 결과를 도 1에 나타내었으며, 합금도금층의 단면을 SEM으로 관찰한 사진을 도 2에 나타내었다.
도 2에서 보이는 바와 같이, 발명예 1과 2에 해당하는 시편 4 및 5에서만 표층조직과 내부조직이 분리되어 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있다. 특히, 도금층의 내부에서 합금상이 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있다.
반면, 비교예 1 내지 13의 시편들은 Fe-Al 합금상이 Zn상, Zn-Al 상 등과 혼재되어 형성된 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 3은 상기 비교예 1과 발명예 2의 합금도금층 조직을 SEM으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 비교예 1의 경우에는 도금강판의 표면에서 본 발명에서 의도하는 도금조직을 가지는 합금도금층이 균일하게 형성되지 못한 반면, 발명예 2에서는 Fe-Al 합금층이 합금도금층 내부에 형성되어 있으며, 상기 합금층 위에는 도금조직이 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있다.
(실시예 2)
실시예 1에서와 동일한 시편 즉, 냉간압연된 탄소강 시편(두께 0.7mm)을 탈지한 후 750℃에서 소둔 열처리하였다. 상기 소둔 열처리시 노내 가스 분위기는 환원성 가스 분위기로서 4~20%의 H2-잔부 N2로 제어하였고, 이슬점 온도는 -40℃ 이하이었다.
이후, 상기 시편에 대해 하기 표 2에 나타낸 각각의 조건으로 합금용융도금을 행하였다.
시편 도금욕 조성(잔부 Zn, %) 인입온도(℃) 인입시간(초) 도금욕 온도(℃) 냉각용 가스 (ℓ/min) 냉각속도(℃/s) 구분
Al Mg
1 23 3.6 520 5 510 200/200 4.4 비교예 A
2 23 3.6 520 5 510 700/700 8.3 발명예 A
각 조건에 따라 도금이 완료된 도금강판에 대해 내식성을 평가하기 위하여 염수분무시험(KS-C-0223에 준하는 염수분무 규격시험)으로 부식촉진시험을 수행한 후 도금층 표면에 적청 발생면적이 5%가 될 때까지 경과된 시간을 측정하였다.
또한, 도금 밀착성의 평가를 위하여 180도 굽힘 시험을 행한 후 굽힘면을 육안으로 관찰하여 크랙 발생 유무를 확인하였다.
각 결과에 대해 하기 표 3에 나타내었다. 하기 표 3에 나타낸 바와 같이, 발명예 A는 비교예 A에 비해 내식성이 우수하고, 미도금 현상이 관찰되지 않음을 확인할 수 있다. 특히, 발명예 A의 굽힘 밀착성은 용융아연도금재와 동등한 수준이었다.
구분 염수분무시험 굽힘면 크랙 발생
비교예 A 7~8주 후 적층 발생 ×
발명예 A 11~12주 후 적층 발생 ×

Claims (9)

  1. 소지강판 및 상기 소지강판의 적어도 일면에 Zn-Al-Mg계 합금도금층을 포함하고,
    상기 Zn-Al-Mg계 합금도금층은 중량%로 알루미늄(Al): 20~30%, 마그네슘(Mg): 3~5%, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
    상기 Zn-Al-Mg계 합금도금층의 표층조직은 Zn상, Zn-Al 상, MgZn2 상 및 Zn-Al-MgZn2 상으로 이루어지고, 내부조직은 Fe-Al 합금상을 포함하는 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 Zn-Al-Mg계 합금도금층은 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg)을 함량 합으로 25중량% 이상 포함하는 것인 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 Zn-Al-Mg계 합금도금층은 3~40㎛의 두께를 가지는 것인 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 Zn-Al-Mg계 합금도금층의 표층조직은 상기 합금도금층의 표면으로부터 두께방향 1/3t~1/2t(여기서 t는 합금도금층의 두께(㎛)를 의미함)까지의 영역인 것인 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판.
  5. 중량%로 알루미늄(Al): 20~30%, 마그네슘(Mg): 3~5%, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 합금도금욕을 준비하는 단계;
    상기 합금도금욕에 소지강판을 침지하고, 도금을 행하여 도금강판을 제조하는 단계; 및
    상기 도금강판을 8~30℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계를 포함하고,
    상기 도금은 도금욕 인입온도: 500~550℃, 도금욕 온도: 480~550℃로 조정하여 도금조를 통과시키는 것인 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 냉각은 300℃ 이하로 행하는 것인 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 냉각은 4 부피% 이하(0% 포함)의 수소(H2) 및 잔부 질소(N2)로 구성된 가스 분위기에서 행하는 것인 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 냉각하기 전 상기 도금강판을 가스 와이핑 처리하는 단계를 더 포함하는 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 소지강판은 탈지 및 700~850℃의 온도범위에서 소둔 열처리한 냉연재인 것인 내식성 및 가공성이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
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