WO2020045905A1 - 열간 성형성 및 내식성이 우수한 알루미늄-아연 합금 도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

열간 성형성 및 내식성이 우수한 알루미늄-아연 합금 도금강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the production of an aluminum-zinc alloy plated steel sheet excellent in hot formability and corrosion resistance, and more particularly, to a plated layer attached to a press die or a roll which is not only excellent in corrosion resistance but also generated during hot forming.
  • the present invention relates to an aluminum-zinc alloy plated steel sheet capable of suppressing seizure and a method of manufacturing the same.
  • Al-plated steel sheet or Zn-plated steel sheet has been conventionally used for hot forming, but it has a problem of generating microcracks, and also has a problem of deterioration of corrosion resistance due to an alloy phase formed during heat treatment.
  • Patent Document 1 contains Zn: 1 to 60%, Si: 1 to 15%, Mg: 0.5 to 10%, and Ca: 0.5% or less.
  • An Al-coated steel sheet was presented.
  • the plating component system suppresses the formation of the Al-Fe alloy phase due to the addition of Mg, there is a problem that microcracks occur in the base iron during hot forming.
  • Mg is added, there is a problem in that the Al-Fe alloy phase formed at the interface of the plating layer is suppressed to sinter to the press die during high temperature processing.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application JP2001-190707 (filed June 25, 2001)
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application JP2009-102101 (filed April 20, 2009)
  • an object of the present invention is to provide an aluminum-zinc alloy plated steel sheet and a method of manufacturing the same, which can suppress the occurrence of microcracks generated during hot forming, prevent hot quenching, and provide excellent corrosion resistance.
  • the plating layer is composed of a lower layer and an upper layer, and the lower layer includes its own weight percent, Fe: 40-50%, Al: 50-60%, Si: 1% or less, and other unavoidable impurities.
  • weight By weight, Zn: 10 to 30%, the balance Al and other impurities as one or more of Cr, Mo, Ni: 0.05% or less, and the thickness of the upper layer to be less than 30% of the total thickness of the plating layer.
  • the present invention relates to an Al-Zn alloy plated steel sheet having excellent hot formability and corrosion resistance.
  • the base steel sheet may be a cold rolled steel sheet or a hot rolled steel sheet.
  • the steel sheet is in weight percent, the steel sheet is in weight percent, C: 0.05 to 0.3%, Si: 0.01 to 2.5%, Mn: 0.5 to 8%, Al: 0.01 to 0.5%, B: 100 ppm or less, It may comprise a balance Fe and unavoidable impurities.
  • Dipping the steel sheet in a plating bath including Zn: 10 to 30%, Si: 1% or less, residual Al, and unavoidable impurities by weight;
  • It relates to an Al-Zn alloy plated steel sheet manufacturing method having excellent hot formability and corrosion resistance, including the step of forming an alloy plating layer by alloying the plating layer in the temperature range of 500 ⁇ 670 °C the steel plate is adjusted the thickness of the plating layer.
  • the alloy plating layer is composed of a lower layer and an upper layer, and the lower layer includes its own weight percent, Fe: 40-50%, Al: 50-60%, Si: 1% or less, and other unavoidable impurities.
  • the upper layer is formed by its own weight percent, including Zn: 10-30%, balance Al and other impurities such as one or more of Cr, Mo, and Ni: 0.05% or less, and the thickness of the upper layer is 30 It is preferable that it is% or less.
  • the present invention having the above-described configuration prevents the sintering of the plating layer on the press die or the roll during hot forming, prevents the occurrence of micro cracks, and improves the corrosion resistance of the aluminum-zinc alloy plated steel sheet. There is a useful effect in the preparation.
  • FIG. 1 is a cross-sectional schematic view of an aluminum-zinc alloy plated steel sheet, (a) is a conventional cross-sectional view, and (b) is a cross-sectional schematic view showing a cross section of an aluminum alloy plated steel sheet produced by the production method of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the degree of plating adhesion of the alloy plating layer formed in the embodiment of the present invention, (a) shows a case of Comparative Example 1, and (b) shows a case of Inventive Example 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional SEM photograph of the plating layer formed in the embodiment of the present invention, where (a) shows a case of Comparative Example 1, and (b) shows a case of Inventive Example 1.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional SEM photograph of the plating layer formed in the embodiment of the present invention, where (a) shows a case of Comparative Example 1, and (b) shows a case of Inventive Example 1.
  • the present inventors have found that when the thickness of the upper layer of Al alloy as the main component of the Al alloy plated steel sheet is 30% or more of the total thickness, the plating layer is sintered to the press die during processing at a high temperature. And as a result of repeated studies and experiments to solve these problems, it is to confirm that the present problem can be solved by optimally controlling the molten plating bath composition, air wiping and cooling conditions, etc. and present the present invention.
  • the plated layer in a plated steel sheet having an Al-Zn molten aluminum plating layer on a base steel sheet, the plated layer is composed of a lower layer part and an upper layer part, and the lower layer part has its own weight%, Fe: 40 ⁇ . 50%, Al: 50-60%, Si: 1% or less, and other unavoidable impurities, the upper layer part in its own weight percent, Zn: 10-30%, balance Al and other impurities Cr, Mo, Ni At least one kind: It is composed to include 0.05% or less, the thickness of the upper layer portion is made to be 30% or less of the thickness of the entire plating layer.
  • a general cold rolled steel sheet or a hot rolled steel sheet may be used as the base steel sheet in the present invention.
  • the base steel sheet preferably, in weight%, C: 0.05 to 0.3%, Si: 0.01 to 2.5%, Mn: 0.5 to 8%, Al: 0.01 to 0.5%, B: 100 ppm or less, balance Fe And inevitable impurities.
  • the Al-Zn alloy plating layer of the present invention comprises a lower layer portion formed directly on the base steel sheet, and an upper layer portion formed on the lower layer portion.
  • the lower layer portion is made of an intermetallic compound of Al-Fe, and is composed of Fe 2 Al 5 or FeAl 3 phase.
  • the lower layer part is contained in its own weight%, including Fe: 40-50%, Al: 50-60%, Si: 1%, residual Al, and inevitable impurities.
  • the upper layer is preferably composed of Zn: 10-30%, the balance Al and one or more of Cr, Mo, Ni: 0.05% or less in terms of its own weight percent.
  • the present invention is characterized in that the thickness of the upper layer is controlled to be 30% or less of the total plating layer thickness.
  • the thickness of the Al-Fe alloy phase generally accounts for about 20 to 40% of the entire plating layer.
  • the ratio of the lower layer thickness to the total thickness of the plating layer exceeds 70%, the plating layer is prevented from adhering to the press die or the roll during hot forming, and micro-cracking is prevented. It was confirmed that the aluminum-zinc alloy plated steel sheet which can not only suppress but also improve corrosion resistance can be produced. However, even if the Si content in the above-described plating bath is reduced, it is difficult to control the Al-Fe alloy phase to occupy more than 70% of the total thickness of the plating layer, which can be secured through control of air wiping and cooling conditions described below.
  • the steel sheet is immersed in a plating bath composed of Zn: 10-30%, Si: 1% or less, residual Al and unavoidable impurities, Discharge process; Air wiping in a temperature range of 200 to 300 ° C. in order to control the thickness of the plated layer of the steel sheet discharged from the plating bath; And forming an alloy plating layer by alloying the plating layer in a temperature range of 500 to 670 ° C. in the steel sheet having the thickness of the plating layer adjusted thereto.
  • a plating bath composed of Zn: 10-30%, Si: 1% or less, residual Al and unavoidable impurities, Discharge process
  • the steel sheet requiring plating by weight%, Zn: 10-30%, Si: 1% or less, immersing the steel plate in a plating bath comprising a residual Al and inevitable impurities, and then continuously And the plating layer is coated on the surface layer of the steel sheet.
  • the composition of the plating bath in weight%, Zn: 10 to 30%, Si: 1% or less it is preferable to include a composition containing residual Al. If the Zn content is less than 10% by weight, there is a problem in that corrosion resistance is deteriorated and surface corrosion resistance and sacrificial corrosion resistance are deteriorated, and when the Zn content is more than 30%, alloy formation at the interface may be suppressed.
  • air wiping is performed at a temperature range of 200 to 300 ° C. in order to adjust the thickness of the plated layer of the steel sheet discharged from the plating bath.
  • the thickness of the plating layer is controlled to an appropriate value by using an air pressure by passing the plated steel sheet exiting the plating bath described above in the present invention through a well-known air knife.
  • the temperature of the air wiping in the range of 200 °C ⁇ 300 °C, in this temperature range to suppress the solidification of the plating layer to the maximum of Al-Fe Alloy phase formation can be promoted.
  • the air wiping temperature is less than 200 ° C.
  • an alloy phase formation of Al—Fe may be suppressed.
  • the air wiping temperature is higher than 300 ° C., the effect of temperature increase may be saturated.
  • the plated steel sheet having the final alloy plating layer can be manufactured by alloying the plated layer in the temperature range of 500 ⁇ 670 °C the steel plate is adjusted the thickness of the plating layer.
  • an additional heat treatment is performed at a temperature in the range of 500 to 670 ° C. to form an additional Al-Fe alloy phase, thereby controlling the alloy phase of Al-Fe to exceed 70% of the total plating layer thickness. If the temperature is less than 500 ° C., the Al-Fe alloy phase forming layer may not secure more than 70%. If the temperature exceeds 670 ° C., the Fe-Al alloy phase may be excessively formed, thereby degrading plating adhesion.
  • FIG. 1 is a cross-sectional schematic view of an aluminum-zinc alloy plated steel sheet, (a) is a conventional cross-sectional view, and (b) is a cross-sectional schematic view showing a cross section of an aluminum alloy plated steel sheet manufactured by the manufacturing method of the present invention.
  • Figure 1 in the case of the plated steel sheet manufactured by the manufacturing method of the present invention it can be seen that the Al-Fe alloy phase of the lower layer than the conventional material is much thicker.
  • a cold rolled steel sheet for hot forming containing C: 0.22%, Mn: 1.6%, Si: 0.3%, B: 30 ppm, balance Fe and unavoidable impurities was prepared.
  • the cold rolled steel sheet was then immersed in a molten aluminium plating bath composed of Zn: 10 to 30%, Si: 0 to 9%, balance Al, and inevitable impurities by weight to form a plating layer on the surface of the steel sheet. Drained out. At this time, the plating bath temperature was 580 degreeC.
  • the plated steel sheet discharged out through the air knife was adjusted to adjust the thickness of the plated layer.
  • the experiment was carried out while changing the air wiping (Air wiping) temperature to 200 ⁇ 350 °C as shown in Table 1 so that the Fe-Al alloy phase of the lower plating layer can be formed by varying the thickness.
  • an alloying treatment was performed while changing the alloying temperature to 530 to 700 ° C. as shown in Table 1 below.
  • evaluation criteria such as adhesion resistance, LME, corrosion resistance, plating adhesion is as follows.
  • the number of plating layers adsorbed on the press after heat treatment (900 °C, 5 minutes)
  • the thickness of the plating upper layer is 30 It can be seen that the% or less, and accordingly, it can be seen that the adhesion resistance, LME, corrosion resistance and adhesion properties for each plating layer is excellent.
  • Figure 2 is a diagram showing the degree of plating adhesion of the alloy plating layer formed in the embodiment of the present invention, (a) shows a case of Comparative Example 1, and (b) shows a case of Inventive Example 1.
  • FIG. 3 is a SEM image of the plated layer cross section formed in the Example of this invention, (a) shows the case of the comparative example 1, (b) shows the case of the invention example 1.
  • FIG. 3 shows that the Al-Fe phase of the lower layer compared to Comparative Example 1 has a thicker thickness.
  • Example 1 of the present invention shows that the thickness of the upper plating layer compared to Comparative Example 1 can be managed to 30% or less of the total plating layer thickness.

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Abstract

열간 성형성 및 내식성이 우수한 알루미늄-아연 합금 도금강판 및 그 제조방법이 제공된다. 본 발명은, 소지강판 상에 Al-Zn 용융 알루미늄 도금층을 갖는 도금강판에 있어서, 상기 도금층은 하층부와 상층부로 이루어져 있으며, 상기 하층부는 자체 중량%로, Fe: 40~50%, Al: 50~60%, Si: 1% 이하, 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 상층부는 자체 중량%로, Zn: 10~30%, 잔부 Al 및 기타 불순물로서 Cr, Mo, Ni 중 1종 이상: 0.05% 이하를 포함하여 조성되며, 상기 상층부의 두께는 전체 도금층 두께의 30%이하가 되도록 이루어진 열간 성형성 및 내식성이 우수한 Al-Zn 합금도금강판에 관한 것이다.

Description

열간 성형성 및 내식성이 우수한 알루미늄-아연 합금 도금강판 및 그 제조방법
본 발명은 열간 성형성 및 내식성이 우수한 알루미늄-아연 합금 도금강판의 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 내식성이 우수할 뿐만 아니라 열간성형시 발생되는 프레스 다이(die)나 롤에 부착되는 도금층의 소착을 억제할 수 있는 알루미늄-아연 합금 도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 열간성형을 위해 Al 도금강판이나 Zn 도금강판을 종래부터 사용하고 있으나 마이크로크랙이 발생하는 문제점을 가지고 있으며, 열처리시 형성된 합금상으로 인해 내식성이 열화되는 문제점도 있었다.
따라서 이러한 내식성과 열간성형성 열화 문제를 개선하기 위하여, 특허문헌 1에서는 중량%로, Zn: 1~60%, Si: 1~15%, Mg: 0.5~10%, Ca: 0.5%이하를 함유한 Al도금강판을 제시한 바 있다. 그러나 상기의 도금성분계는 Mg첨가에 따라 Al-Fe합금상의 형성을 억제하기 때문에, 열간성형시 소지철에 마이크로 크랙이 발생되는 문제점이 있었다. 또한, Mg가 첨가될 경우 도금층 계면에 형성되는 Al-Fe 합금상의 형성을 억제하여 고온가공시 프레스 다이에 소착되는 문제점도 있었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 일본 특허출원 JP2001-190707호(2001.06.25 출원)
(특허문헌 2) 일본 특허출원 JP2009-102101호(2009.04.20 출원)
따라서 본 발명은 열간성형시 발생되는 마이크로 크랙의 발생을 억제할 수 있고, 열간 소착을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 내식성이 우수한 알루미늄-아연 합금 도금강판 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
소지강판 상에 Al-Zn 용융 알루미늄 도금층을 갖는 도금강판에 있어서,
상기 도금층은 하층부와 상층부로 이루어져 있으며, 상기 하층부는 자체 중량%로, Fe: 40~50%, Al: 50~60%, Si: 1% 이하, 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 상층부는 자체 중량%로, Zn: 10~30%, 잔부 Al 및 기타 불순물로서 Cr, Mo, Ni 중 1종 이상: 0.05% 이하를 포함하여 조성되며, 상기 상층부의 두께는 전체 도금층 두께의 30%이하가 되도록 이루어진 열간 성형성 및 내식성이 우수한 Al-Zn 합금도금강판에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 소지강판은 냉연강판 또는 열연강판 일 수 있다.
상기 소지강판은 중량%로, 상기 소지강판은 중량%로, C:0.05 ~ 0.3%, Si:0.01 ~ 2.5%, Mn: 0.5 ~ 8%, Al: 0.01~0.5 %, B: 100 ppm이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성될 수 있다.
또한 본 발명은,
중량%로, Zn: 10~30%, Si: 1% 이하, 잔여 Al 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되는 도금욕에 강판을 침지한 후, 배출하는 공정;
상기 도금욕에서 배출된 강판의 도금층 두께를 조절하기 위하여 200~300℃의 온도범위에서 air wiping 하는 공정; 및
상기 도금층 두께가 조절된 강판을 500~670℃의 온도범위에서 도금층을 합금화함으로서 합금 도금층을 형성하는 공정;을 포함하는 열간 성형성 및 내식성이 우수한 Al-Zn 합금도금강판 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 합금 도금층은 하층부와 상층부로 이루어져 있으며, 상기 하층부는 자체 중량%로, Fe: 40~50%, Al: 50~60%, Si: 1% 이하, 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 상층부는 자체 중량%로, Zn: 10~30%, 잔부 Al 및 기타 불순물로서 Cr, Mo, Ni 중 1종 이상: 0.05% 이하를 포함하여 조성되며, 상기 상층부의 두께는 전체 도금층 두께의 30%이하인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 구성의 본 발명은 열간성형 시 프레스 다이(die)나 롤에 도금층이 소착되는 것을 방지하고, 마이크로 크랙발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 내식성을 향상시킬수 있는 알루미늄-아연 합금 도금강판의 제조에 유용한 효과가 있다.
도 1은 알루미늄-아연 합금 도금강판의 단면 개략도로서, (a)는 종래재를, 그리고 (b)는 본 발명의 제조방법으로 제조된 알루미늄 합금 도금강판의 단면을 나타내는 단면 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 형성된 합금 도금층의 도금밀착성 발생 정도를 나타낸 그림으로써, (a)는 비교예 1의 경우를, 그리고 (b)는 발명예 1의 경우를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 형성된 도금층 단면 SEM 사진으로서, (a)는 비교예 1의 경우를, (b)는 발명예 1의 경우를 나타낸다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명자들은 Al합금 도금강판에서 Al이 주성분으로 구성되는 상층부의 도금층 두께가 전체 두께의 30% 이상일 경우 고온에서 가공시 프레스 다이(die)에 도금층이 소착되는 문제점이 있음을 발견하였다. 그리고 이러한 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 거듭한 결과, 용융도금욕 조성, 에어와이핑 및 냉각 조건 등을 최적으로 제어함으로 본 문제가 해결될 수 있음을 확인하고 본 발명을 제시하는 것이다.
본 발명의 Al-Zn 합금 도금강판은, 소지강판 상에 Al-Zn 용융 알루미늄 도금층을 갖는 도금강판에 있어서, 상기 도금층은 하층부와 상층부로 이루어져 있으며, 상기 하층부는 자체 중량%로, Fe: 40~50%, Al: 50~60%, Si: 1% 이하, 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 상층부는 자체 중량%로, Zn: 10~30%, 잔부 Al 및 기타 불순물로서 Cr, Mo, Ni 중 1종 이상: 0.05% 이하를 포함하여 조성되며, 상기 상층부의 두께는 전체 도금층 두께의 30%이하가 되도록 이루어져 있다.
본 발명에서 상기 소지강판으로는 일반적인 냉연강판 또는 열연강판을 이용할 수 있다.
또한 상기 소지강판은, 바람직하게는, 중량%로, C:0.05 ~ 0.3%, Si:0.01 ~ 2.5%, Mn: 0.5 ~ 8%, Al: 0.01~0.5 %, B: 100 ppm이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성될 수 있다.
또한 본 발명의 Al-Zn 합금 도금층은 소지강판에 직상에 형성되는 하층부와, 상기 하층부상에 형성되는 상층부를 포함하여 이루어진다.
상기 하층부는 Al-Fe의 금속간화합물로 형성되어 있으며, Fe2Al5 또는 FeAl3상으로 구성되어 있다. 그리고 이때 상기 하층부는 자체 중량%로, Fe: 40~50%, Al:50~60%, Si: 1%, 잔여 Al 및 불가피한 불순물을 포함하여 이루어져 있음이 바람직하다.
상기 상층부는 자체 중량%로, Zn: 10~30%, 잔부 Al 및 기타 불순물로서 Cr, Mo, Ni 중 1종 이상: 0.05% 이하를 포함하여 조성됨이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 상층부의 두께는 전체 도금층 두께의 30%이하가 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 Al 합금 도금의 경우, 도금욕 중 Si 성분은 Al-Fe 금속간화합물층의 형성을 억제하기 때문에 Al-Fe 합금상의 두께가 전체 도금층의 약 20~40%를 차지하는 것이 일반적이다.
그런데 본 발명자들의 연구결과에 의하면, 상기 하부층 두께가 전체 도금층 두께에서 차지하는 비율이 70%를 초과할 때 , 열간성형 시 프레스 다이(die)나 롤에 도금층이 소착되는 것을 방지하고, 마이크로 크랙발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 내식성을 향상시킬수 있는 알루미늄-아연 합금 도금강판의 제조 가능함을 확인하였다. 다만 전술한 도금욕 중 Si 함량을 감소하더라도 Al-Fe의 합금상이 전체 도금층 두께의 70% 초과하여 차지하도록 제어하기 어려운데, 이는 후술하는 에어 와이핑 및 냉각 조건 등의 제어를 통하여 확보될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 Al-Zn 합금 도금강판의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 Al-Zn 합금 도금강판의 제조방법은, 중량%로, Zn: 10~30%, Si: 1% 이하, 잔여 Al 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되는 도금욕에 강판을 침지한 후, 배출하는 공정; 상기 도금욕에서 배출된 강판의 도금층 두께를 조절하기 위하여 200~300℃의 온도범위에서 air wiping 하는 공정; 및 상기 도금층 두께가 조절된 강판을 500~670℃의 온도범위에서 도금층을 합금화함으로서 합금 도금층을 형성하는 공정;을 포함한다.
먼저, 본 발명에서는 도금을 요하는 소지강판을, 중량%로, Zn: 10~30%, Si: 1% 이하, 잔여 Al 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되는 도금욕에 강판을 침지한 후, 연속적으로 배출하며, 이에 의해 소지강판의 표층에 도금층이 코팅된다.
본 발명에서는 상기 도금욕의 조성을 중량%로, Zn: 10~30%, Si: 1% 이하, 잔여 Al을 포함하여 조성함이 바람직하다. 만일 Zn함량이 10중량% 미만이면 내식성이 열화되어 표면내식성 및 희생방식성이 떨어지는 문제점이 있고, 30%를 초과하면 계면의 합금성형성이 억제가 되는 문제가 있을 수 있다. 또한 본 발명에서는 도금욕 중 Si 함량을 1.0중량% 이하로 제한할 것이 요구되는데, 이는 Si 함량이 증가됨에 따라 하부 도금층(하부층)의 두께가 얇아져 30% 이하의 상부 도금층(상부층) 두께를 얻을 수 없게 되고, 이에 따라, 본 발명에서 소망하는 도금층 특성을 얻을 수가 없기 때문이다.
이어, 본 발명에서는 상기 도금욕에서 배출된 강판의 도금층 두께를 조절하기 위하여 200~300℃의 온도 범위에서 에어 와이핑(air wiping)한다.
상세하게 설명하면, 본원발명에서 상술한 도금조를 빠져나온 도금강판을 잘 알려진 에어 나이프에 통과시켜 도금층의 두께를 공기압을 이용하여 적정치로 제어한다.
이때, 본 발명에서는 지속적인 Al-Fe 합금상 형성을 확보하기 위하여, 에어와이핑의 온도를 200℃~300℃ 범위로 유지함이 바람직하며, 이 온도 범위에서 도금층의 응고를 최대한 억제하여 Al-Fe의 합금상 형성을 촉진할 수 있다. 구체적으로, 상기 에어와이핑 온도가 200℃ 미만이면 Al-Fe의 합금상 형성이 억제되는 문제점이 발생하며, 300℃를 초과하면 온도 상승의 효과가 포화될 수 있기 때문이다.
그리고 본 발명에서는 상기 도금층 두께가 조절된 강판을 500~670℃의 온도범위에서 도금층을 합금화함으로서 최종 합금 도금층을 갖는 도금 강판을 제조할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 추가적인 Al-Fe 합금상을 형성하기 위하여 500~670℃ 온도범위에서 추가적으로 열처리를 실시하여 Al-Fe의 합금상이 전체 도금층 두께의 70%를 초과하도록 제어한다. 만일 상기 온도가 500℃ 미만에서는 Al-Fe의 합금상 형성층이 70% 초과를 확보하지 못하며, 670℃를 초과하면 Fe-Al 합금상이 과도하게 형성되어 도금밀착성이 열화되는 문제점이 발생할 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 온도 범위를 630~670℃ 범위로 유지하는 것이다.
한편 도 1은 알루미늄-아연 합금 도금강판의 단면 개략도로서, (a)는 종래재를, 그리고 (b)는 본 발명의 제조방법으로 제조된 알루미늄 합금 도금강판의 단면을 나타내는 단면 개략도이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 제조방법으로 제조된 도금강판의 경우 종래재 대비 하부층인 Al-Fe 합금상이 휠씬 두꺼운 것을 알 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
(실시예)
중량%로, C: 0.22%, Mn: 1.6%, Si: 0.3%, B: 30ppm, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 열간성형용 냉연강판을 마련하였다. 그리고 이러한 냉연강판을 중량%로, Zn: 10~30%, Si: 0~9%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물로 이루어진 용융 알룸늄 도금욕에 연속적으로 침치하여 강판 표면에 도금층을 형성하였으며, 이후, 밖으로 배출시켰다. 이때, 도금욕 온도는 580℃로 하였다.
이어, 상기 밖으로 배출된 도금강판을 에어나이프에 통과시켜 도금층 두께를 조절하였다. 이때, 도금 하부층인 Fe-Al 합금상이 두께를 달리하여 형성될 수 있도록 에어 와이핑(Air wiping) 온도를 하기 표 1과 같이 200~350℃ 로 변경하면서 실험을 실시하였다. 이후, 그 도금층 두께가 조절된 도금강판에 고 Al-Fe의 합금상의 형성을 촉진하기 위해, 하기 표 1과 같이 합금화 온도를 530~700℃ 까지 변경시키면서 합금화처리를 실시하였다.
상기와 같이 각각 제조된 알루미늄-아연 합금 도금층의 하층부와 상층부의 성분을 분석하여 하기 표 1에 또한 나타내었다. 그리고 도금층 중 상부층이 차지하는 두께 비율을 측정하여 또한 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
아울러, 제조된 각각의 알루미늄-아연 합금 도금층에 대한 내소착성, LME, 내식성, 도금밀착성을 평가하여 그 결과를 또한 하기 표 1에 나타내었다. 한편 상기 내소착성, LME, 내식성, 도금밀착성을 평가 기준 등은 아래와 같다.
[내소착성]
열처리(900℃, 5분) 후 프레스로 가공한 후 프레스에 도금층이 흡착되어 있는 개수
O: 우수(100×100mm 면적에 5개 이하)
△: 열위(100×100mm 면적에 5~30개)
X: 불량(100×100mm 면적에 30개 이상)
[LME 측정]
점용접(가압력: 4.0kN, 전극경 6mm, 0.5kA)후 전자현미경(SEM) 단면 관찰에 의해 측정된 crack 길이
O: 우수(LME crack 150㎛ 이하)
△: 열위(LME crack 151~500㎛)
X: 불량(LME crack 501㎛ 이상)
[내식성]
열처리(900℃, 5분) 후 염수분무시험(SST) 실시하여 1200시간 후 부식생성물 제거하여 소지강판에 형성된 최대 구멍깊이
O: 우수(구멍깊이 300㎛ 이하)
△: 열위(구멍깊이 301~600㎛)
X: 불량(구멍깊이 601㎛ 이상)
[도금밀착성]
Sealer를 이용하여 90° 굽힘시험 후 sealer가 도금층을 탈락시킨 비율
O: 우수(도금박리 없음)
△: 열위(도금박리 10% 이하)
X: 불량(도금박리 10% 이상)
구분 A/W 온도(℃) 합금화 온도(℃) 도금 하부층 성분(중량%) 도금 상부층 성분(중량%) 도금 상부층 두께비(%) 내소착성 LME 내식성 도금밀착성
Al Zn Si Fe Al Zn Si
발명예1 200 550 59.5 0.5 0 40 90.0 10 0 30 O O O O
발명예2 200 580 54.3 1.2 0.5 44 79.5 20 0.5 20 O O O O
발명예3 250 550 52.2 1.5 0.3 46 74.9 25 0.1 10 O O O O
발명예4 250 650 49.8 2 0.2 48 69.9 30 0.1 5 O O O O
발명예5 300 550 51.0 1.7 0.3 47 84.9 15 0.1 22 O O O O
발명예6 300 650 48.1 1.9 1.0 49 79.8 20 0.2 5 O O O O
발명예7 350 650 47.8 2 0.2 50 69.8 30 0.2 0 O O O O
비교예1 200 530 60.6 1.4 3.0 35 87.5 10 2.5 40 X O O O
비교예2 200 700 48.9 1.1 5.0 45 86.0 10 4.0 35 X O O X
비교예3 150 550 58.7 1.3 7.0 33 64.0 30 6.0 50 X O O O
비교예4 150 680 45.8 1.2 9.0 44 63.0 30 7.0 45 O O O X
*표 1에서 A/W는 에어 와이핑을 말함.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 도금층 성분에서 Si 함량이 적정하고, 에어 와이핑 온도 및 합금화 온도가 본 발명의 범위 이내인 발명예 1-7의 경우, 모두 도금 상부층의 두께가 전체 도금층 두께 대비 30% 이하인 것을 알 수 있으며, 이에 따라, 각각의 도금층에 대한 내소착성, LME, 내식성 및 도금밀착성 특성이 우수함을 알 수 있다.
이에 반하여, 도금층 성분에서 Si 함량이 과다하거나, 에어 와이핑온도 및 합금화 온도범위가 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 1-4의 경우, 특히 내소착성 및 도금 밀착성이 발명예 대비 좋지 않음을 알 수 있다.
따라서 본 실험으로부터, 용융도금욕 중 Si함량과, 에어 와이핑 및 합금화 온도 범위의 제어가 상부 도금층 두께를 전체 도금 두께의 30% 이하로 제어함에 중요한 기술 인자임을 확인할 수 있다.
한편 도 2는 본 발명의 실시예에서 형성된 합금 도금층의 도금밀착성 발생 정도를 나타낸 그림으로써, (a)는 비교예 1의 경우를, 그리고 (b)는 발명예 1의 경우를 나타낸다.
그리고 도 3은 본 발명의 실시예에서 형성된 도금층 단면 SEM 사진으로서, (a)는 비교예 1의 경우를, (b)는 발명예 1의 경우를 나타낸다. 도 3에 나타난 바와 같이, 발명예 1의 경우 비교예 1 대비 하부층인 Al-Fe상이 보다 두꺼운 두께를 가짐을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 본 발명예 1의 경우가 비교예 1 대비 상부 도금층 두께가 전체 도금층 두께 대비 30% 이하로 관리될 수 있음을 보여주고 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 실험예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims (8)

  1. 소지강판 상에 Al-Zn 용융 알루미늄 도금층을 갖는 도금강판에 있어서,
    상기 도금층은 하층부와 상층부로 이루어져 있으며, 상기 하층부는 자체 중량%로, Fe: 40~50%, Al: 50~60%, Si: 1% 이하, 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 상층부는 자체 중량%로, Zn: 10~30%, 잔부 Al 및 기타 불순물로서 Cr, Mo, Ni 중 1종 이상: 0.05% 이하를 포함하여 조성되며, 상기 상층부의 두께는 전체 도금층 두께의 30%이하가 되도록 이루어진 열간 성형성 및 내식성이 우수한 Al-Zn 합금도금강판.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 소지강판은 냉연강판 또는 열연강판인 것을 특징으로 하는 열간 성형성 및 내식성이 우수한 Al-Zn 합금도금강판.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 소지강판은 중량%로, C:0.05 ~ 0.3%, Si:0.01 ~ 2.5%, Mn: 0.5 ~ 8%, Al: 0.01~0.5 %, B: 100 ppm이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성됨을 특징으로 하는 열간 성형성 및 내식성이 우수한 Al-Zn 합금도금강판.
  4. 중량%로, Zn: 10~30%, Si: 1% 이하, 잔여 Al 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되는 도금욕에 강판을 침지한 후, 배출하는 공정;
    상기 도금욕에서 배출된 강판의 도금층 두께를 조절하기 위하여 200~300℃의 온도범위에서 air wiping 하는 공정; 및
    상기 도금층 두께가 조절된 강판을 500~670℃의 온도범위에서 도금층을 합금화함으로서 합금 도금층을 형성하는 공정;을 포함하는 열간 성형성 및 내식성이 우수한 Al-Zn 합금도금강판 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 합금 도금층은 하층부와 상층부로 이루어져 있으며, 상기 하층부는 자체 중량%로, Fe: 40~50%, Al: 50~60%, Si: 1% 이하, 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 상층부는 자체 중량%로, Zn: 10~30%, 잔부 Al 및 기타 불순물로서 Cr, Mo, Ni 중 1종 이상: 0.05% 이하를 포함하여 조성되며, 상기 상층부의 두께는 전체 도금층 두께의 30%이하인 것을 특징으로 하는 열간 성형성 및 내식성이 우수한 Al-Zn 합금도금강판 제조방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 도금층 두께가 조절된 강판을 630~670℃의 온도범위에서 도금층을 합금화하는 것을 특징으로 하는 열간 성형성 및 내식성이 우수한 Al-Zn 합금도금강판 제조방법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 강판은 중량%로, C:0.05 ~ 0.3%, Si:0.01 ~ 2.5%, Mn: 0.5 ~ 8%, Al: 0.01~0.5 %, B: 100 ppm이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성됨을 특징으로 하는 열간 성형성 및 내식성이 우수한 Al-Zn 합금도금강판 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 강판은 냉연강판 또는 열연강판인 것을 특징으로 하는 열간 성형성 및 내식성이 우수한 Al-Zn 합금도금강판 제조방법.
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