KR20150060904A

KR20150060904A - 용융 아연 도금 강판

Info

Publication number: KR20150060904A
Application number: KR1020157010673A
Authority: KR
Inventors: 요시츠구 스즈키; 마이 미야타; 야스노부 나가타키
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2033-10-21
Also published as: IN2015DN02531A; TW201434617A; KR101718469B1; WO2014068889A1; JP2014088605A; MX2015005403A; TWI511875B; CN104755647B; CN104755647A; MX348834B; JP5825244B2

Abstract

프레스 가공 후에 있어서의 도금 밀착성, 프레스 가공 후의 도장후 내식성이 우수하고, 또한 우수한 외관을 갖는 용융 아연 도금 강판을 제공한다.
용융 아연 도금층의 구조를 제어하여, 금속간 화합물을 용융 아연 도금층/강판 계면에 소정의 성상으로 형성시키고, 또한 용융 아연 도금층의 응고 조직과 표면의 텍스처를 제어한다. 구체적으로는, 용융 아연 도금층 중의 Al량을 질량％로 0.3％ 이상 0.6％ 이하로 하고, 금속간 화합물 중의 Al량을 0.12gm^-2 이상 0.22gm^-2 이하로 하고, 금속간 화합물의 입경을 평균 입경 1㎛ 이하로 하고, 금속간 화합물의 조성을 Fe₂Al₅ 또는 FeAl₃의 적어도 1종으로 한다.

Description

용융 아연 도금 강판{HOT-DIP GALVANIZED STEEL SHEET}

본 발명은, 자동차의 외판, 내판용으로 적합하게 사용 가능한 용융 아연 도금 강판에 관한 것이다.

최근, 자동차, 가전, 건재 등의 분야에 있어서, 소재 강판에 방청성(corrosion resistance)을 부여한 표면 처리 강판, 그 중에서도 방청성이 우수한 용융 아연 도금 강판이 사용되고 있다. 특히 구미의 자동차 메이커는 도금 두께를 간단하게 늘릴 수 있는 용융 아연 도금 강판의 적용에 의해 방청 성능을 향상시키는 것을 생각하고 있다. 또한, 경제 성장이 현저한 동아시아 지구에 있어서 자동차용 강판의 큰 수요가 전망되고 있는 상황이다.

또한, 양호한 가공성이 엄격하게 요구되는 자동차용 강판의 경우, 프레스 가공 후에 있어서의 도금 밀착성이나 프레스 가공 후의 도장후 내식성이 양호하지 않으면, 제품의 내구성을 유지할 수 없다.

특허문헌 1에는, 도금층 중의 Al량, 도금/강판 계면의 Al량을 규정하는, 프레스 가공시의 슬라이딩성이 우수한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에서는, 프레스 가공 후에 있어서의 가공부의 도금 밀착성, 프레스 가공 후의 내식성 등의 제품의 내구성이 충분히 고려되어 있지 않다. 따라서, 이들 문제가 전혀 없다고는 말할 수 없다.

이상과 같이, 종래, 프레스 가공 후의 도금 밀착성이나 프레스 가공 후의 도장후 내식성이 양호한 강판은 존재하지 않는다.

또한, 용융 아연 도금 강판은, 자동차, 가전, 건재 등의 분야에 있어서 사용되는 점에서, 우수한 도장후 외관을 갖는 것도 요구된다.

일본공개특허공보 2004-315965호

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 프레스 가공후의 우수한 도금 밀착성, 프레스 가공 후의 우수한 도장후 내식성, 또한 우수한 도장후 외관을 갖는 용융 아연 도금 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭했다. 그 결과, 종래 기술과 같이 단순히 용융 아연 도금 처리를 행하는 것이 아니라, 용융 아연 도금층의 구조를 제어하여, 금속간 화합물(intermetallic compound)을 강판과 용융 아연 도금층 간에 소정의 성상(specified properties)으로 형성시키는 용융 아연 도금 처리를 행한다. 바람직하게는 용융 아연 도금층의 응고 조직과 표면의 텍스처를 제어하는 용융 아연 도금 처리를 행하는 것이다. 이러한 용융 아연 도금 처리에 의해, 프레스 가공 후의 우수한 도금 밀착성, 프레스 가공 후에 있어서의 가공부의 우수한 도장후 내식성, 또한 우수한 도장후 외관을 갖는 용융 아연 도금 강판이 되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 보다 구체적으로는 본 발명은 이하의 것을 제공한다.

본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 질량％로, C: 0.001％ 이상 0.005％ 이하, Si: 0.10％ 이하, Mn: 0.70％ 이상 1.50％ 이하, P: 0.050％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.01％ 이하, N: 0.005％ 이하, Al: 0.10％ 이하, B: 0.0015％ 이하를 함유하고, 또한, Ti: 0.01％ 이상 0.05％ 이하 및 Nb: 0.01％ 이상 0.05％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 이루어지고, 실질적으로 페라이트 단상(single phase)으로 구성되는 강판과, 상기 강판의 표면의 적어도 일부에 형성된, Al을 질량％로 0.3％ 이상 0.6％ 이하 포함하는 용융 아연 도금층과, 상기 강판과 상기 용융 아연 도금층 간에 존재하는, 0.12gm^-2 이상 0.22gm^-2 이하의 Al을 포함하고, 또한 평균 입경 1㎛ 이하의 Fe₂Al₅ 또는 FeAl₃의 적어도 1종으로 이루어지는 금속간 화합물을 갖고, 항복 응력(YS)이 220㎫ 이상 320㎫ 이하이다.

본 발명의 용융 아연 도금 강판에 있어서는, 상기 용융 아연 도금층의 표면의 표면 거칠기 Ra가 0.8㎛ 이상 1.6㎛ 이하이고, 상기 용융 아연 도금층의 표면의 광택도(G값)가 550 이상 750 이하이고, 상기 용융 아연 도금층의 표면에 있어서의, Zn 결정의 (002)면의 결정 배향성과 Zn 결정의 (004)면의 결정 배향성과의 비(比)인 아연 기저면(base plane) 배향률(Zn(002)/(004))이 60 이상 90 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 프레스 가공 후의 우수한 도금 밀착성, 프레스 가공 후의 우수한 도장후 내식성, 또한 우수한 도장후 외관을 갖는다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되지 않는다.

본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 강판과, 강판의 표면의 적어도 일부에 형성된 용융 아연 도금층과, 강판과 용융 아연 도금층 간에 존재하는 금속 화합물을 갖는다.

＜강판＞

본 발명에서 이용하는 강판은, 질량％로, C: 0.001％ 이상 0.005％ 이하, Si: 0.10％ 이하, Mn: 0.70％ 이상 1.50％ 이하, P: 0.050％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.010％ 이하, N: 0.005％ 이하, Al: 0.10％ 이하, B: 0.0015％ 이하를 함유하고, 또한, Ti: 0.01％ 이상 0.05％ 이하 및 Nb: 0.01％ 이상 0.05％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 이하, 상기 성분 조성에 대해서 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 성분 조성에 있어서의 「％」표시는, 특별히 언급하지 않는 한 「질량％」를 의미한다.

C: 0.001％ 이상 0.005％ 이하

C의 함유량이 증가하면, 딥드로잉성(deep drawability)이나 연성이 열화되어 자동차 외판용이나 내판용의 강판에 요구되는 성형성을 강판에 부여하는 것이 곤란해진다. 이 때문에 C의 함유량의 상한은 0.005％로 규정한다. 한편, C의 함유량이 0.001％ 미만에서는 결정립이 조대화하여, 성형했을 때에 강판 표면에 거칠음이 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, C의 함유량의 하한은 0.001％로 규정한다. 본 발명에서 이용하는 강판의 성분 조성에 있어서의 C의 함유량이 상기 범위에 있음으로써, 강판 조직은 가공성이 우수한 실질적으로 페라이트 단상이 된다. 또한, 바람직한 C의 함유량은, 0.001％ 이상 0.004％ 이하이다.

Si: 0.10％ 이하

Si의 함유량이 0.10％를 초과하면 스케일에 기인한 표면 결함이 발생하기 쉬워진다. 또한, Si의 함유량이 과잉해지면, 후술하는 금속간 화합물의 형성을 저해하는 경우가 있다. 또한, Si의 함유량이 과잉해지면, Si의 핵발생이 억제되어 강판 조직 중의 하나 하나의 결정이 조대화하여, 프레스 가공 후의 도금 밀착성이 열화되는 문제가 발생한다. 바람직한 Si의 함유량은 0.02％ 이하이다.

Mn: 0.70％ 이상 1.50％ 이하

Mn의 함유량이 0.70％ 미만에서는 충분한 강도를 갖는 강판이 얻어지지 않는다. Mn을 강판에 다량으로 함유시킴으로써, 강판을 고강도화할 수 있지만, Mn을 과잉으로 함유시키면 딥드로잉성이 저하된다. 또한, Mn을 과잉으로 함유시키면, 후술하는 금속간 화합물의 형성이 저해된다. 또한, Mn을 과잉으로 함유시키면, Si의 핵발생이 억제되어 강판 조직 중의 하나 하나의 결정이 조대화하여, 프레스 가공 후의 도금 밀착성이 열화된다. 이 때문에, Mn의 함유량의 상한은 1.50％로 한다. 또한, 바람직한 Mn의 함유량은 0.75％ 이상 1.2％ 이하이다.

P: 0.050％ 이상 0.100％ 이하

P의 함유량이 0.050％ 미만에서는, 강판의 가공성이 양호해지지 않고, 또한, 항복 응력(YS) 등의 기계 특성이 소망하는 수준을 충족하지 않는다. P의 함유량이 0.100％를 초과하면 용접부의 인성이 열화되거나, 연성이 열화되거나 한다. 바람직한 P의 함유량은 0.050％ 이상 0.085％ 이하이다.

S: 0.010％ 이하

S의 함유량이 많으면, P의 함유량이 많은 경우와 동일하게 용접부의 인성이 열화된다. 이 때문에 S의 함유량의 상한은 0.010％로 한다. 바람직한 S의 함유량은 0.007％ 이하이다.

N: 0.005％ 이하, Al: 0.10％ 이하

Al(sol. Al)과 N은, 통상의 강판이 함유하는 양이면 본 발명의 효과를 손상시키지 않는다. 또한, N은, Ti와 결합하여 TiN을 형성하거나, Al과 결합하여 AlN을 형성하거나 한다. 그래서, Al의 함유량을 0.10％ 이하, N의 함유량을 0.005％ 이하로 규정한다. Al의 함유량이 0.10％를 초과하면, 후술하는 금속간 화합물의 형성이 저해된다. 또한, Al의 함유량이 0.10％를 초과하면, Si의 핵발생이 억제되어 강판 조직 중의 하나 하나의 결정이 조대화하여, 가공시의 도금 밀착성이 열화된다. 또한, N의 함유량이 0.005％를 초과하면 질화물이 페라이트립 내에 분산되어 가공 경화율이 저하된다. 바람직한 Al의 함유량은 0.04％ 이하이고, 바람직한 N의 함유량은 0.002 이하이다.

B: 0.0015％ 이하

B는, 탄화물을 형성하여 청정화된 입계의 강화에 기여하는 원소이다. 이 효과를 얻는 관점에서는, B의 함유량의 하한은 0.0003％인 것이 바람직하다. 그러나, B 함유량이 0.0015％를 초과하면, 고용 강화에 의해 가공 경화율이 저하된다. 또한, B는 재결정 어닐링시에 있어서의 표면의 선택 산화를 촉진한다. 그 때문에, B의 함유량의 상한은 0.0015％로 한다. 또한, 바람직한 B의 함유량은 0.0003％ 이상 0.0010％ 이하이다.

Ti: 0.01％ 이상 0.05％ 이하 및 Nb: 0.01％ 이상 0.05％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종

Ti나 Nb는, 페라이트립 내에서 탄화물(TiC, NbC)을 형성함으로써, 강판의 가공 경화율을 향상시킨다. 단, Ti나 Nb의 함유량이 0.01％ 미만에서는, Ti의 탄화물량이나 Nb의 탄화물량이 적어, 전위(dislocation) 운동의 제어를 할 수 없고, 충분한 가공 경화율의 상승을 바랄 수 없다. 한편, Nb나 Ti 함유량이 0.05％를 초과하면, 조대한 탄화물이 석출되어, 가공 경화율이 저하된다. 또한, Nb나 Ti 함유량이 0.05％를 초과하면, 강판 조직 중의 입계가 청정화되어 용융 아연 도금 처리시에 금속간 화합물이 과잉으로 성장하여 도금 밀착성이 열화된다. 이 때문에, Ti 및 Nb의 병용 또는 단독 사용에 상관 없이, Ti의 함유량, Nb의 함유량은 적어도 한쪽이 0.01％ 이상 0.05％ 이하로 한다. 바람직한 Ti의 함유량은 0.015％ 이상 0.04％ 이하이고, 바람직한 Nb의 함유량은 0.01％ 이상 0.03％ 이하이다. 또한, Ti와 Nb의 양쪽을 포함하는 경우에, 한쪽의 함유량이 상기 범위 외이면, 본 발명의 범위 외이다.

Fe 및 불가피적 불순물

상기한 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물이다. 여기에서 불가피적 불순물이란, 예를 들면 O(산소)이다. O는 불가피적으로 혼입하는 대표적인 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물의 함유량은 특별히 한정되지 않고, 허용되는 불가피적 불순물의 함유량은 불가피적 불순물의 종류에도 따른다. O의 경우에는 함유량이 0.005％ 이하이면 문제가 없다.

강판 조직

강판 조직은 실질적으로 페라이트 단상이다. 강판 조직이 실질적으로 페라이트 단상으로 구성됨으로써, 용융 아연 도금 강판은 가공성이 우수하다. 여기에서, 실질적으로 페라이트 단상에는, 강판 조직의 전부가 페라이트상인 경우 외에, 강판 조직의 95％ 이상이 페라이트상인 경우도 포함된다. 단, 통상은 페라이트 이외의 상이 생성되지 않는다고 생각된다. 또한, 실질적으로 페라이트 단상인 것은, 광학 현미경으로 에칭한 시료 단면을 관찰하여 확인한다.

＜용융 아연 도금층＞

용융 아연 도금층이란, 통상의 용융 아연 도금 처리에 의해 형성되는 용융 아연 도금층이다. 또한, 용융 아연 도금층은, Al을 질량％로 0.3％ 이상 0.6％ 이하 포함한다. 본 발명에 있어서는, 용융 아연 도금층에 Zn, Al 이외의 성분을, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 포함해도 좋다. Zn, Al 이외의 성분으로서는 Fe, Al, Mg, Cr 등을 들 수 있다.

Al의 함유량이 0.3％ 미만인 경우, 도금욕 중의 Al 농도를 낮게 할 필요가 있다. 상기 Al 농도가 낮아지면 Fe의 용출(溶出)이 있기 때문에, 드로스(dross)가 석출되어 외관성이 악화되거나, 경질의 드로스가 용융 아연 도금층 중에 분산되거나 한다. 드로스가 용융 아연 도금층 중에 분산되면 용융 아연 도금 강판의 가공성이 열화된다. Al의 함유량이 0.6％ 초과이면 용융 아연 도금층 표면에 Al의 산화 피막이 다량으로 형성되어, 용융 아연 도금 강판의 스폿 용접성이 열화된다.

용융 아연 도금층은, 용융 아연 도금층의 표면의 표면 거칠기 Ra가 0.8㎛ 이상 1.6㎛ 이하인 것이 바람직하다. 표면 거칠기 Ra가 0.8 미만이면 용융 아연 도금 강판의 프레스시에 기름이 용융 아연 도금층의 표면에 보존유지되지 않아 가공성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 표면 거칠기 Ra가 1.6㎛ 초과이면 도장후 선예성(sharpness)이 뒤떨어져 우수한 외관을 도장후의 용융 아연 도금 강판에 부여할 수 없는 경우가 있다. 또한, 상기 표면 거칠기 Ra는, 실시예에 기재된 방법으로 측정된 표면 거칠기 Ra를 의미한다.

용융 아연 도금층의 표면의 광택도(G값)가 550 이상 750 이하인 것이 바람직하다. 상기 광택도(G값)가 550 미만이면 도장후 선예성이 뒤떨어져 도장후의 용융 아연 도금 강판이 우수한 외관을 부여할 수 없는 경우가 있다. 광택도(G값)가 750 이상이면 지나치게 평활하여, 용융 아연 도금 강판의 프레스시에 기름이 용융 아연 도금층의 표면에 보존유지되지 않아 성형성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 또한, 상기 광택도(G값)는 실시예에 기재된 방법으로 측정된 광택도(G값)를 의미한다.

용융 아연 도금층의 표면에 있어서의, Zn 결정의 (002)면의 결정 배향성과 Zn 결정의 (004)면의 결정 배향성과의 비인 아연 기저면 배향률(Zn(002)/(004))이 60 이상 90 이하인 것이 바람직하다. 아연 기저면 배향률이 60 미만이면 아연 결정의 배향이 비교적 랜덤이며, 도금 직후에 아연이 응고될 때의 결정 사이즈가 미세해지기 때문에, 용융 아연 도금층의 표면이 지나치게 평활하여 프레스시에 기름이 당해 표면에 보존유지되지 않아 성형성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 아연 기저면 배향률이 90 초과이면 Zn 결정의 기저면의 배향이 지나치게 높아 결정립이 성장하기 쉽고, 결과적으로 덴드라이트 암(arm)이 발달하기 때문에, 도장후 선예성이 뒤떨어져 도장후의 용융 아연 도금 강판의 외관이 악화될 가능성이 있다. 또한, 아연 기저면 배향률이 90 초과이면 내식성도 열화될 가능성이 있다. 여기에서 아연 기저면 배향률은 이하의 식으로 규정할 수 있다.

아연 기저면 배향률(Zn(002)/(004))은 {(002)면의 Zn 결정 배향성}/{(004)면의 Zn 결정 배향성}을 나타낸다. 또한, (I(_xyz)는 샘플의 (xyz)면에 있어서의 X선으로 측정한 Zn 강도, I_std(_xyz)는 표준 샘플(순Zn 분말)의 (xyz)면에 있어서의 X선으로 측정한 Zn 강도를 의미함).

상기와 같이 하여 아연 기저면 배향률을 규정하면, Zn은 hcp 구조를 취하여 통상은 기저면에 배향하기 쉽고, 어느 정도 결정이 랜덤하게 배향했는지를 알 수 있다. 이 응고 조직의 배향 정도는, 광택, 결정 사이즈, 표면에서의 조도(표면 거칠기)에 영향을 준다. 이 때문에, 아연 기저 배향률을 정확하게 제어하는 것은, 용융 아연 도금 강판의 표면 성상을 조정할 때에 중요할 뿐만 아니라, 프레스 가공성을 제어할 때에도 중요하다. 또한, 아연 기저면 배향률이 상기 범위에 있으면, 광택이나 표면 거칠기 Ra는 상기 바람직한 범위를 만족한다.

또한, 용융 아연 도금층은, 강판 표면의 적어도 일부에 형성되면 좋다. 용융 아연 도금층은, 강판을 도금욕에 침지하는 방법으로 강판 표면에 형성되기 때문에, 통상, 강판 표면의 전체에 용융 아연 도금층이 형성된다.

또한, 용융 아연 도금층의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 용융 아연 도금층의 두께는, 용융 아연 도금 처리시의 도금 부착량을 제어함으로써 조정할 수 있다.

＜금속간 화합물＞

금속간 화합물은, 평균 입경 1㎛ 이하의 Fe₂Al₅ 또는 FeAl₃의 적어도 1종으로 이루어지는 금속간 화합물로 구성되며, 강판과 용융 아연 도금층 간에 존재한다. 또한, 금속간 화합물은, 0.12gm^-2 이상 0.22gm^-2 이하의 Al을 포함한다. 상기 금속간 화합물이 존재함으로써 FeZn 합금상의 형성을 억제하여 양호한 도금 밀착성을 확보할 수 있다. 이 효과는 Fe₂Al₅ 또는 FeAl₃의 적어도 1종으로 이루어지는 금속간 화합물 이외의 경우에는 얻어지지 않는다. 이들 이외에서는, 단단하고 무른 FeZn 금속간 화합물이 생성되는 경우가 있으며, 이 경우 도금 밀착성이 열화된다. 또한, 금속간 화합물이 존재하고 있는 것의 확인은, 용융 아연 도금층의 단면에 있어서의 강판과의 계면 부근을 투과 전자 현미경 중에서, 전자선 회절에 의해 해석하여 검출하는 방법으로 행할 수 있다.

Fe₂Al₅나 FeAl₃의 평균 입경이 1㎛ 초과이면 경질의 금속간 화합물이 과잉 성장하게 되어, 용융 아연 도금 강판의 내충격 특성이 열화된다. 이 때문에, 상기 평균 입경의 상한은 1㎛로 한다.

금속간 화합물 중의 Al의 함유량이 0.12gm^-2 미만이면, 도금의 용융 아연 욕 중의 Al 농도를 낮게 설정할 필요가 있으며, 상기 Al 농도를 낮게 설정하면 드로스가 석출되어 용융 아연 도금 강판의 외관성이나 가공성이 열화된다. 금속간 화합물 중의 Al의 함유량이 0.22gm^-2 초과이면 도금욕 중의 Al 농도를 높게 설정할 필요가 있으며, 상기 Al 농도를 높게 설정하면 용융 아연 도금층 표면에 Al의 산화 피막이 다량으로 형성되어 스폿 용접성이 열화된다.

＜용융 아연 도금 강판의 물성＞

본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 프레스 가공 후의 도금 밀착성이 우수하고, 프레스 가공 후에 있어서의 가공부의 도장후 내식성이 우수하다. 그리고, 본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 우수한 도장후 외관을 갖는다. 이 때문에, 본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 백 도어나 후드 등의 매우 극심한 가공 부위를 갖는 제품에도 적용 가능하다.

또한, 본 발명의 용융 아연 도금 강판은 항복 응력(YS)이 220㎫ 이상 320㎫ 이하이다. 항복 응력이 상기 범위에 있으면, 주로 외판 등의 극심한 가공이 요구되는 용도이고 또한 형상 동결성을 확보하지 않으면 안 되는 용도에도 용융 아연 도금 강판을 바람직하게 적용할 수 있다.

＜용융 아연 도금 강판의 제조 방법＞

이어서, 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다. 예를 들면, 이하의 방법으로 용융 아연 도금 강판을 제조 가능하다. 우선, 상기와 같은 성분 조성을 갖는 강을 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 당해 슬래브를 가열하고, 스케일 제거 및 조압연(rough rolling)을 행한다. 이어서, 냉각한 후, 마무리 압연하고, 냉각하고, 권취하고, 이어서, 산세, 냉간 압연을 행한다. 이어서, 연속식 용융 아연 도금 설비에 있어서, 강판의 어닐링 및 용융 아연 도금 처리를 행한다. 이어서, 필요에 따라서 합금화 처리를 행한다.

슬래브를 가열할 때의 가열 시간, 가열 온도, 조압연의 조건, 냉각 조건, 마무리 압연의 조건, 권취의 조건 등은, 기술 상식에 기초하여 적절히 설정 가능하다.

또한, 강판의 어닐링의 조건은, 용융 아연 도금 강판의 항복 응력에 영향을 준다. 본 발명에 있어서는, 항복 응력을 상기 범위로 설정하기 위해, 어닐링시의 가열 온도를 780℃ 이상 820℃ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 용융 아연 도금층의 Al 함유량을 제어하여, 강판과 용융 아연 도금층과의 사이에 금속간 화합물을 존재시키기 위해, 용융 아연 도금 처리의 조건을 특정의 조건으로 할 필요가 있다. 또한, 용융 아연 도금층의 표면 상태(표면 거칠기 Ra, 광택도(G값), 아연 기저면 배향률)를 소망하는 상태로 하기 위해서도, 용융 아연 도금 처리의 조건을 조정할 필요가 있다. 이하, 용융 아연 도금 처리의 조건에 대해서 설명한다.

어닐링 후의 강판이 도금욕에 진입할 때의 강판의 온도인 침입판온은, 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서, 상기 침입판온은 도금욕의 온도(욕온) －20℃ 이상 욕온 ＋20℃ 이하인 것이 바람직하다. 침입판온이 상기 범위에 있으면, 욕온의 변화가 작아, 소망하는 용융 아연 도금 처리를 연속하여 행하기 쉽다.

어닐링 후의 강판이 침입하는 도금욕의 조성은 Zn 이외에 Al을 포함하는 것이면 좋고, 필요에 따라서 다른 성분이 포함되어 있어도 좋다. 도금욕 중의 Al의 농도는 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서, 상기 Al 농도는 0.16질량％ 이상 0.25질량％ 이하인 것이 바람직하다. Al의 농도가 0.16질량％ 이상 0.25질량％ 이하이면 FeAl 합금상이 형성되어 FeZn 합금상의 형성이 억제되기 때문에 바람직하다. 광택도는 도금욕 중의 Al 농도에 의해 조정 가능하다. 도금욕 중의 Al 농도가 낮아지면, 강판과 용융 아연 도금층의 사이의 계면에 FeAl이 아니라 FeZn 결정이 근소하게 형성된다. 이 FeZn 결정이 Zn 응고핵 발생 사이트가 됨으로써 다수의 아연 결정이 생성되고, 아연 결정 배향이 랜덤화함으로써 배향률이 저하되는 경향이 있다. 그 결과, Al 농도가 낮을수록, 덴드라이트 형상의 Zn 결정 성장이 억제되고, 표면의 요철이 저감하여 평활화되기 때문에, 광택도가 상승한다. 보다 바람직한 Al의 농도는 0.19질량％ 이상 0.22질량％ 이하이다.

또한, 도금욕의 온도(욕온)는 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서, 상기 욕온은 440℃ 이상 480℃ 이하가 바람직하다. 욕온이 440℃ 이상 480℃ 이하이면, 적당한 욕온을 안정적으로 확보할 수 있고 욕온 분포가 열화되어도 Zn이 응고되지 않는다는 이유에서 바람직하다. 또한, 욕온이 저하되면 FeAl 합금상의 용해도가 저하되기 때문에, FeAl 합금상의 생성량이 증가 경향이다. 보다 바람직한 욕온의 범위는 450℃ 이상 460℃ 이하이다.

강판을 도금욕에 침지시킬 때의 침지 시간은 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서, 상기 침지 시간은 0.5초 이상 3초 이하인 것이 바람직하다. 침지 시간이 상기 범위에 있음으로써, 강판의 표면에 소망하는 용융 아연 도금층을 형성하기 쉽다.

강판을 도금욕으로부터 인상한 직후에 가스 제트 와이핑 등으로 도금 부착량을 조정한다. 본 발명에 있어서 도금 부착량은 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서, 도금 부착량은 20g/㎡ 이상 120g/㎡ 이하의 범위인 것이 바람직하다. 도금 부착량이 20g/㎡ 미만에서는 내식성의 확보가 곤란해지는 경우가 있다. 한편, 도금 부착량이 120g/㎡를 초과하면 내도금 박리성이 열화되는 경우가 있다.

상기와 같이 하여 도금 부착량을 조정 후, 조질 압연(SK 처리)을 행한다. SK 처리에 이용하는 롤의 종류는 특별히 한정되지 않고, Electro-Discharge Texture 롤(EDT롤), Electron Beam Texture 롤(EBT롤), 쇼트 덜(shot dull) 롤, 토포크롬(Topochrome) 롤 등을 사용 가능하다.

SK 처리시의 압하율(SK 압하율(％))도 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서 SK 압하율은 0.7∼0.9％인 것이 바람직하다. SK 압하율이 상기 범위에 있으면, 표면 거칠기를 상기 바람직한 범위로 조정하기 쉽다. 또한, SK 압하율이 상기 범위 외이면, 압연유를 보존유지하는 덜 그루브가 생기지 않고 성형성이 저하되는 경우가 있으며, 또한, 항복 강도도 저하되는 경우가 있다.

강판을 도금욕으로부터 인상한 후의 냉각 속도({(냉각 종료 온도)－(냉각 개시 온도)}/냉각 시간)는, －5℃/초 이상 －30℃/초 이하인 것이 바람직하다. 냉각 속도가 －5℃/초 이하이면 스팽글이 조대화하는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않고, －30℃/초 이상은 냉각 속도를 확보하기 위해 급냉하지 않으면 안 되며 경제성이 열화되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 냉각 속도가 늦으면 FeAl 합금상이 분해되어 FeAl 합금상의 생성량이 저하된다. 보다 바람직한 냉각 속도의 범위는 －7℃/초 이상 －22℃/초 이하이다. 또한, 여기에서, 냉각 속도란 420℃에서 400℃까지 온도를 강하시킬 때의 평균의 냉각 속도를 가리킨다.

이상과 같이, 본 발명의 용융 아연 도금 강판을 설명했지만, 이하에서는 본 발명의 용융 아연 도금 강판의 사용에 대해서 설명한다.

본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 프레스 가공 후의 도장후 내식성이 우수하기 때문에, 용융 아연 도금층의 표면에 도막(painted film)이 형성되는 용도로 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 용융 아연 도금 강판은, 극심한 가공성이 요구되는 용도에 적용해도 도금 밀착성이 우수하여, 내식성이나 기계 특성도 대폭으로 저하되는 일은 없다. 극심한 가공성이 요구되고 또한 도막이 형성되는 용도로서는, 자동차의 외판, 내판 등의 자동차용 강판을 들 수 있다. 도막의 형성 방법은 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서는, 용융 아연 도금층의 표면에 화성 처리(chemical conversion treatment)를 행하여, 화성 피막을 형성한 후, 이 화성 피막 상에 도막을 형성하는 것이 바람직하다.

화성 처리액으로서는, 도포형, 반응형 모두 사용 가능하다. 또한, 화성 처리액에 포함되는 성분도 특별히 한정되지 않고, 크로메이트(chromate) 처리액을 사용해도 좋고, 크롬 프리 화성 처리액을 사용해도 좋다. 또한, 화성 피막은 단층이라도 좋고, 복층이라도 좋다.

도막을 형성하기 위한 도장 방법은 특별히 한정하지 않는다. 도장 방법으로서는 전착(electro-deposition) 도장, 롤코터 도장, 커튼 플로우 도장, 스프레이 도장 등을 들 수 있다. 또한, 도료를 건조시키기 위해, 열풍 건조, 적외선 가열, 유도 과열 등의 수단을 이용할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

표 1에 나타낸 강 조성으로 이루어지는 열연 강판의 흑피 스케일을 산세로 제거하고, 압하율 75％로 냉간 압연하고, 그 후 표면을 CGL(연속식 용융 아연 도금 라인)의 입측(entrance)에서 탈지 전(前)처리한 후에 어닐링로에서, 표 2에 나타내는 어닐링 온도로 어닐링하고, 표 2에 기재된 조건으로 용융 아연 도금 처리했다. 도금·와이핑 후의 420∼400℃까지의 평균 냉각 속도도 측정했다. 냉각 속도도 표 2에 나타냈다. 또한, 도금욕으로부터 강판을 끌어올려, 가스 제트 와이핑에 의해 도금 부착량을 조정한 후, 냉각 전에 표 2에 나타내는 조건으로 SK 처리를 행했다.

강판의 조직이 페라이트 단상으로 구성되는 것을 이하의 방법으로 확인했다. 강판으로부터 시험편을 채취하고, 압연 방향 단면(L단면)을 연마하고, 나이탈액으로 에칭하고, 광학 현미경(배율: 50∼400배)을 이용하여, 조직을 관찰하고, 촬상했다. 그리고, 화상 해석 장치를 이용하여 조직의 종류, 분율(면적％)을 측정했다. 모든 강판이 실질적으로 페라이트 단상으로 구성되는 강판이었다.

금속간 화합물 조성은 아연 도금층을 발연 질산으로 제거한 것의 표면을 X선 회절법으로 규명했다. 양에 대해서는 동일하게 하여 작성한 샘플 표면의 금속간 화합물의 표면을 희염산으로 용해하여 ICP로 정량했다. 도금층 중의 Al량에 대해서도 동일하게 희염산으로 용해하여 ICP로 정량했다.

금속간 화합물의 입경의 측정을 이하의 방법으로 행했다. 강판으로부터 시험편을 채취하고, 압연 방향으로 평행한 단면의 금속 조직을, 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여 5000배로 관찰하고, 금속간 화합물의 평균 입경을 측정했다. 측정 결과를 표 2에 나타냈다.

용융 아연 도금층의 표면 거칠기 Ra의 측정은 이하의 방법으로 행했다. JIS B 0601의 규정에 준거하고, 촉침식 표면 조도계를 이용하여, 산술 평균 거칠기 Ra를 측정했다. 측정 결과를 표 2에 나타냈다.

광택도(G값)의 측정은, 광택도계를 이용하여 행했다. 측정 결과를 표 2에 나타냈다.

X선 회절 장치를 이용하여, 용융 아연 도금층 표면의 Zn 결정의 (002)면의 결정 배향성과 Zn 결정의 (004)면의 결정 배향성을 측정하여, 아연 기저면 배향률(Zn(002)/(004))을 도출했다. 아연 기저면 배향률을 표 2에 나타냈다.

얻어진 용융 아연 도금 강판에 대해서, 화성 처리, 전착 도장, 중간칠, 마무리칠(top coating)의 종합 도장을 실시하여 도막이 형성된 용융 아연 도금 강판을 제조하고, 육안으로 도장후 외관성을 평가했다. 도금 불균일 등이 원인이 되는 외관 불량이 없는 경우는 양호, 있는 경우에는 불량으로 평가했다. 평가 결과를 표 2에 나타냈다.

프레스 가공 후에 있어서의 가공부의 도금 밀착성은, 판두께 감소율 10％의 조건으로 원추대 장출 성형(프레스 성형에 상당하는 성형)한 부분에 대해서, 1843g에서 격심경(擊芯徑) 5/8inch의 펀치를 높이 1m로부터 낙하시키는 내충격성 시험을 실시하고, 셀로판 테이프 박리하는 방법으로 평가했다. 박리가 있는 것을 밀착 불량(×), 없는 것을 밀착 양호(○)로 했다. 평가 결과를 표 2에 나타냈다.

원추 장출 성형한 부분을 화성 처리, 전착 도장, 중간칠, 마무리칠의 종합 도장을 실시하고, 도장후 내식성을 다음의 방법으로 평가했다. JIS Z 2371(2000년)에 기초하는 염수 분무 시험을 10일간 행하여, 프레스 가공 후에 있어서의 가공부의 팽창 유무를 평가했다. 팽창이 있는 것을 불량(×), 팽창이 없는 것을 양호(○)로 했다. 평가 결과를 표 2에 나타냈다.

용융 아연 도금 강판으로부터, 압연 방향에 대하여 90° 방향으로 JIS5호 인장 시험편을 채취하고, JIS Z 2241의 규정에 준거하여 크로스 헤드 속도가 10㎜/min(일정)인 조건으로 인장 시험을 행했다. YS가 220∼320㎫인 것을 양호로 했다. 평가 결과를 표 2에 나타냈다.

표 2로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 용융 아연 도금 강판은 프레스 가공했음에도 불구하고 특성이 매우 양호하여 도금 박리가 일어나지 않는다. 내식성도 양호하다.

Claims

질량％로, C: 0.001％ 이상 0.005％ 이하, Si: 0.10％ 이하, Mn: 0.70％ 이상 1.50％ 이하, P: 0.050％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.010％ 이하, N: 0.005％ 이하, Al: 0.10％ 이하, B: 0.0015％ 이하를 함유하고, 또한, Ti: 0.01％ 이상 0.05％ 이하 및 Nb: 0.01％ 이상 0.05％ 이하 중으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 이루어지고, 실질적으로 페라이트 단상(single phase)으로 구성되는 강판과,
상기 강판의 표면의 적어도 일부에 형성된, Al을 질량％로 0.3％ 이상 0.6％ 이하 포함하는 용융 아연 도금층과,
상기 강판과 상기 용융 아연 도금층 간에 존재하는, 0.12gm^-2 이상 0.22gm^-2 이하의 Al을 포함하고, 또한 평균 입경 1㎛ 이하의 Fe₂Al₅ 또는 FeAl₃의 적어도 1종으로 이루어지는 금속간 화합물을 갖고,
항복 응력(YS)이 220㎫ 이상 320㎫ 이하인 용융 아연 도금 강판.
제1항에 있어서,
상기 용융 아연 도금층의 표면의 표면 거칠기 Ra가 0.8㎛ 이상 1.6㎛ 이하이고,
상기 용융 아연 도금층의 표면의 광택도(G값)가 550 이상 750 이하이고,
상기 용융 아연 도금층의 표면에 있어서, Zn 결정의 (002)면의 결정 배향성과 Zn 결정의 (004)면의 결정 배향성과의 비인 아연 기저면(base plane) 배향률(Zn(002)/(004))이 60 이상 90 이하인 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판.