KR20240097321A - 캔용 Ni 도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

캔용 Ni 도금강판 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명의 Ni 도금강판은, 중량%로 C: 0.02~0.06%, Si: 0.05% 이하, Mn: 0.1~0.6%, Al: 0.01~0.06%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.006% 이하, Cr: 0.03% 미만, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 관계식 1로 표현되는 성분지수가 0.85 이하이며, ASTM 결정립 크기 수가 11.0~11.7을 만족하고, 원상당 평균 크기가 1.0~2.0㎛를 만족하는 탄화물을 포함하는 강 미세조직을 가지며, 그 표면에는 두께 0.6~1.4㎛의 Fe-Ni 합금층이 형성되어 있다.

Description

캔용 Ni 도금강판 및 그 제조방법{Ni-plated steel sheet for can-making and manufacturing method thereof}

본 발명은 강도 및 가공성이 우수한 Ni 도금강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기자동차 배터리 케이스 등으로 사용되는 강도 및 가공성이 우수한 Ni 도금강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

원통형 배터리 케이스에 사용되는 원통형 캔의 경우 전지 내용물로 들어가는 전해질에 의한 부식을 이겨내기 위해 강판에 니켈(Ni) 도금 등을 실시하여 사용하는 것이 일반적이다. 최근에는 전기자동차 수요가 증가함에 따라 전기자동차용 원통형 배터리 케이스 소재의 수요가 크게 증가하고 있다.

한편 고온에서의 배터리 안전성을 확보하기 위해 배터리 케이스 소재에 대해 고온에서의 강도에 대한 요구가 증대하고 있다. 배터리는 과전류 등의 요인에 의해 발열 시 비정상적인 화학반응을 유발하여 약 600℃까지 온도가 상승할 수 있다. 따라서 배터리 케이스 소재는 순간적으로 수백 도(℃)의 높은 온도에 노출될 수 있으므로 고온에서 형태를 유지할 수 있도록 내열 특성이 확보되어야 한다. 자동차 주행시 온도 상승에 의해 배터리 케이스가 변형되어 자동차의 주행에 영향을 줄 수 있으므로 이를 방지하기 위해서 고온에서의 변형도 엄격히 억제되어야 한다.

전기자동차 배터리의 내열 특성은 다양한 방법으로 평가할 수 있다. 일 예로 전기자동차 배터리를 600℃ 내외의 온도까지 가열하여 셀(Cell)의 안정성을 평가하고 있다. 배터리의 변형 방지를 위해 배터리 케이스 소재에 대해서는 600℃에서의 항복강도 80MPa 이상을 만족하는 것이 필요하다.

한편 배터리 케이스 소재는 상기 고온에서의 물성 외에 상온에서의 물성도 중요하다. 상온에서의 강도가 낮을 경우 배터리 내용물 충진 후 처짐 현상이 발생할 수 있어 이를 방지하기 위해서는 일정 이상의 항복강도가 필요하다.

추가적으로 소재의 가공성 측면에서도 추가적인 상온 물성이 요구된다. 원통형 배터리 케이스는 성형 시 드로잉(Drawing) 및 아이어닝(Ironing) 가공 등의 다단 가공 공정이 필요하므로 상기 고온특성 이외에도 상온에서의 가공 특성도 요구된다. 항복강도가 일정 이상으로 높을 경우 가공 시 금형 마모가 심하게 발생되어 금형을 자주 교체해야 하는 문제점이 있어 지양되고, 캔의 크랙 발생 없이 원하는 형태로 성형을 하기 위해서는 일정 이상의 높은 연신율도 요구된다.

원통형 배터리 케이스는 일반적으로 내부의 전해질이나 가공 중 대기에 의한 부식을 방지하기 위해 Ni 도금을 실시하는데 도금층에 대해서도 요구되는 특성이 있다. Ni 도금의 경우 일반적으로 1㎛ 이상 두께로 도금을 실시하고 있으며, 가공 시 도금층의 탈락 방지를 위해 강판의 Fe와 도금층의 Ni간 확산을 통해 계면부에 Fe-Ni 합금층을 형성시키는 열처리를 통해 밀착성을 향상시킨다. 합금층 두께가 너무 얇을 경우에는 강판과 도금층의 밀착성 확보가 어렵고, 너무 두꺼울 경우에는 도금층 표면까지 Fe 성분이 노출되어 Fe 산화에 의해 녹이 발생할 수 있어 적정한 두께의 합금층 형성이 필요하다.

한국 공개특허공보 제 2019-0078406호는 상온 및 고온 특성을 확보하기 위해 C 0.003% 이하의 극저탄소강에 Nb, Cr, W 등을 첨가하여 미세 석출물을 활용하는 방안을 기술하였다. 미세 석출물에 의해 특성을 향상시킬 수 있으나 고가의 석출물 형성원소 첨가가 필요하고 극저탄소강 제조를 위해 제강 공정부하가 증가하는 단점이 있다.

한국 공개특허공보 제 1999-0053991호는 고강도 캔용 강판을 제조하기 위해 C 0.04~0.06% 수준의 일반적인 저탄소강에 대해 2차 압연을 실시하는 방법을 기술하였다. 캔용 소재에 있어 강도를 증가시키기 위한 가장 일반적인 방법으로서 재결정 소둔 후 2차 압하를 20~30%로 실시하기 때문에 가공경화에 의해 강도가 크게 향상되는 장점을 얻을 수 있는 점이 특징이다. 하지만 이와 같이 높은 수준의 압하 시 연신율이 크게 떨어지기 때문에 캔 가공성을 확보하기 어려운 단점이 있다.

한국 공개특허공보 제 2018-0109964호는 130ppm 이상의 다량의 N을 첨가함으로써 고용강화에 의해 강도를 향상시키고 20% 이하의 낮은 2차 압하율을 적용함으로써 연신율을 높일 수 있는 방법을 기술하였다. 하지만 침입형 원소인 N을 다량 첨가 시 성분 편차가 쉽게 발생할 수 있으며 성분 편차 발생 시 재질 편차도 발생할 가능성이 높다. 따라서 성분 편차를 낮게 제어하기 위해서는 제강 과정에서 추가적인 노력이 필요한 단점이 있다.

한국 공개특허공보 제 2021-0091795호는 Ti 첨가를 통해 석출강화를 이용하여 강도를 추가적으로 15% 이하의 상대적으로 더 낮은 2차 압하율을 적용하여 가공경화에 의한 연신율 저하를 줄이고 강도와 연성의 밸런스를 확보하는 방법을 기술하였다. 하지만 Ti의 첨가는 높은 산소 친화력으로 인해 제강 공정에서 개재물을 많이 형성하여 청정성을 떨어뜨리는 특징이 있다. 강 중에 개재물이 많을 경우 성형 과정에서 크랙의 시발점이 될 수 있기 때문에 개재물을 제거하기 위한 노력이 추가로 요구되는 단점이 있다.

본 발명은 강도와 가공성이 동시에 우수하여 전기자동차 배터리 케이스 소재로서 사용가능한 Ni 도금강판을 제조하는 것을 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.

본 발명의 일 측면은,

중량%로 C: 0.02~0.06%, Si: 0.05% 이하, Mn: 0.1~0.6%, Al: 0.01~0.06%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.006% 이하, Cr: 0.03% 미만, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1로 표현되는 성분지수가 0.85 이하이며,

ASTM 결정립 크기 수가 11.0~11.7을 만족하고,

원상당 평균 크기가 1.0~2.0㎛를 만족하는 탄화물을 포함하는 강 미세조직을 가지며, 그리고

그 표면에는 두께 0.6~1.4㎛의 Fe-Ni 합금층이 형성되어 있는, 캔용 Ni 도금강판에 관한 것이다.

[관계식 1]

성분지수 = C×10 + Mn

여기에서, C 및 Mn은 각각 C과 Mn의 중량%를 의미한다.

상기 캔용 Ni 도금강판은 상온 항복강도가 320~400MPa, 상온 연신율이 30% 이상, 그리고 600℃에서의 항복강도가 80MPa 이상을 만족할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 측면은,

상술한 성분조성 및 관계식 1을 만족하는 강 슬라브를 1150℃ 이상에서 재가열하는 단계;

상기 재가열된 강 슬라브를 Ar₃ 이상에서 열간 마무리 압연하여 열연강판을 제조하는 단계;

상기 열연강판을 냉각한 후, 580~720℃의 온도에서 권취하는 단계;

상기 권취된 열연강판을 78~90% 압하율로 1차 냉간압연하여 1차 냉연강판을 제조하는 단계;

상기 1차 냉연강판을 630~810℃의 온도에서 소둔하는 단계;

상기 소둔강판을 0.6~1.2%의 압하율로 2차 냉간압연하여 2차 냉연강판을 제조하는 단계;

상기 2차 냉연강판을 Ni 전기도금하여 Ni 도금강판을 제조하는 단계; 및

상기 Ni 도금강판을 650~700℃의 온도에서 하기 관계식 2에서 정의되는 합금화지수가 2.1~2.6을 만족하는 시간 동안 합금화 소둔을 실시함으로써 냉연강판 표면에 두께 0.6~1.4㎛의 Fe-Ni 합금층을 형성하는 단계;를 포함하는 캔용 Ni 도금강판 제조방법에 관한 것이다.

[관계식 1]

성분지수 = C×10 + Mn

여기에서, C 및 Mn은 각각 C과 Mn의 중량%를 의미한다.

[관계식 2]

합금화지수 = (2 - (700 - T) / 100) × t^0.1

여기에서, T는 온도(℃), t는 시간(초)을 의미한다.

상기 Ni 전기도금 시, 0.6~5.0㎛ 두께 범위로 Ni 전기도금을 실시함이 바람직하다.

본 발명에 의하면 상온 항복강도 320~400MPa, 상온 연신율 30% 이상, 600℃에서의 항복강도 80MPa 이상, 그리고 Fe-Ni 합금층 두께 0.6~1.4㎛를 가져 원통형 배터리 케이스에 사용 가능한 Ni 도금강판을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 캔 성형 후 전기자동차 배터리 케이스 등에 사용되는 Ni 도금강판에 관한 것으로, 해당 용도의 소재는 상온 및 고온에서 형상 유지를 위한 적정 수준 이상의 강도가 요구됨과 동시에 가공성 확보를 위해 강도 향상 시의 저하되는 연신율을 고려하여 강도와 연신율 밸런스를 최적화해야 한다. 또한 Ni 도금층에 대해서는 부식을 막기 위한 내식성과 가공 시 탈락 방지를 위한 밀착성이 일정 수준 이상으로 확보되어야 한다.

이에 본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 연구와 실험을 거듭하였으며, 그 결과, 합금 원소의 종류 및 그 함량, 제조조건의 최적화를 통해 상기의 목표 물성을 갖는 도금강판이 제조될 수 있음을 발견하고 본 발명을 제시하는 것이다.

이하, 먼저 본 발명에서 제공하는 냉연강판의 성분조성에 대하여 상세히 설명한다. 이 때, 특별한 기재가 없는 한 각 성분의 함량은 중량%를 의미한다.

탄소(C): 0.02~0.06%

탄소(C)는 강판의 강도 향상을 위해 첨가되는 원소로서 함량이 낮을 경우 강도가 낮아 구조재로 사용되기 어렵기 때문에 0.02% 이상의 함량이 바람직하다. 또한 0.02% 미만으로 함량을 낮추기 위해서는 제강 공정의 부하가 증가하기 때문에 생산성이 저하된다. 반대로 탄소(C) 함량이 필요 이상으로 높을 경우에는 강도가 과하게 높아 성형 시 금형 마모 속도를 증가시키고 연신율을 하락시켜 성형성을 저하시키기 때문에 0.06% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

규소(Si): 0.05% 이하

Si은 탈탄(탈산)제로 사용될 수 있는 원소이며 고용강화에 의한 강도의 향상에 기여할 수 있기 때문에 완전히 배제하기 어렵다. 하지만 과다할 경우 소둔시 표면에 Si계 산화물이 생성되어 도금시 결함을 유발하여 도금성을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서 이를 고려하여 상한은 0.05% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.

망간(Mn): 0.1~0.6%

Mn은 강중 고용 S와 결합하여 MnS로 석출됨으로써 고용 S에 의한 적열취성(Hot shortness)을 방지하는 원소이다. 이러한 효과를 내기 위하여 0.1% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 또한 강 내에 고용되어 C와 더불어 강의 강도를 높이는 효과도 있다. 하지만 과다할 경우 강의 가공성이 저하되기 때문에 0.6% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.

알루미늄(Al): 0.01~0.06%

Al은 탈산 효과가 매우 큰 원소이며 강중의 N와 반응하여 AlN를 석출시킴으로써 고용 N에 의한 성형성이 저하되는 것을 방지한다. 상기 효과를 얻기 위해서는 0.01% 이상 첨가가 필요하다. 하지만 다량 첨가될 경우 추가적인 첨가에 의한 효과가 미미하기 때문에 그 함량을 0.06% 이하로 제한한다.

인(P): 0.015% 이하

일정량 이하의 P의 첨가는 강의 연성을 크게 감소시키지 않으며 강도를 올릴 수 있는 원소이지만 0.015%를 초과하여 첨가하면 결정립계에 편석하여 강을 과도하게 경화시키고 연신율이 떨어지기 때문에 0.015% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

황(S): 0.015% 이하

S는 고용시 적열취성을 유발하는 원소이기 때문에 Mn의 첨가를 통해 MnS의 석출이 유도되어야 한다. S가 많을수록 이에 상응하는 수준의 Mn이 추가로 첨가되어야 하기 때문에 다량 존재하는 것은 바람직하지 못하다. 따라서 S의 상한을 0.015%로 제한한다.

질소(N): 0.006% 이하

N은 강 중 잔류가 불가피한 원소로서 함유되어 있으나, 고용된 상태로 존재하는 N은 시효를 발생시켜 가공성을 크게 떨어뜨린다. 불필요한 수준의 시효의 발생에 의한 연성 저하를 최소화하기 위해 그 상한을 0.006% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

크롬(Cr): 0.03% 미만

Cr은 소량 첨가 시 가공성을 향상시킬 수 있는 원소로서 가공용 소재에서 첨가되는 경우가 많다. 하지만 첨가 시 표면에 농화되어 Cr계 산화물을 형성시켜 전도성을 떨어뜨릴 수 있어 전기도금 시 미도금에 의한 표면 불량을 일으킬 수 있다. 특히, 수 ㎛ 이하로 얇게 도금 시 표면에 미치는 영향이 크기 때문에 그 함량을 0.03% 미만으로 제한하는 것이 바람직하다.

하기 관계식 1로 표현되는 성분지수가 0.85 이하

본 발명자들은 C 및 Mn에 의해 증가하는 강도와 상관성을 갖는 지표로서 성분지수를 하기 관계식 1과 같이 정의하고 도입하였다. 만일 하기 관계식 1에 의해 정의되는 성분지수가 0.85를 초과할 경우에는 항복강도가 과하게 높아 가공이 어렵게 될 수 있다

[관계식 1]

성분지수 = C×10 + Mn(단, 수식의 C 및 Mn은 각각 C과 Mn의 중량%를 의미한다)

상기 조성 이외에 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 것이 바람직하며, 본 발명의 강재는 다른 조성의 첨가를 배제하는 것은 아니다. 상기 불가피한 불순물은 통상의 철강제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않게 혼입될 수 있는 것으로, 이를 배제할 수는 없다. 상기 불가피한 불순물은 통상의 철강제조 분야의 기술자라면 이해할 수 있다.

다음으로 본 발명의 냉연강판의 미세조직에 대하여 설명한다.

본 발명의 냉연강판은 페라이트와 세멘타이트의 혼합조직을 가지며, 그 조직분율은 면적%로, 페라이트 90% 이상, 세멘타이트 10% 이하를 포함함이 바람직하다. 세멘타이드가 과다할 경우 가공 시 크랙이 쉽게 유발되어 가공성이 떨어지게 된다.

본 발명의 냉연강판의 미세조직은 ASTM 결정립 크기 수가 11.0~11.7을 만족한다.

또한 본 발명의 냉연강판의 미세조직은 원상당 평균 크기가 1.0~2.0㎛를 만족하는 탄화물을 포함할 수 있다. 일반적으로, 탄소(C)는 Fe와 결합하여 탄화물의 형태로 존재할 수 있는데, 탄화물의 크기가 작은 경우에는 가공 과정에서 전단 시 Burr가 발생하는 경향이 커서 전단면 형상이 불량할 수 있고 탄화물의 크기가 큰 경우에는 성형 시 크랙을 유발할 수 있다. 이를 고려하여 본 발명에서는 상기 탄화물의 원상당 평균 크기룰 1.0~2.0㎛ 범위로 제한함이 바람직하다.

한편 본 발명의 냉연강판 표면에는 두께 0.6~1.4㎛의 Fe-Ni 합금층이 형성되어 있다. 만일 상기 Fe-Ni 합금층 두께가 너무 얇으면 도금 밀착성 확보가 어려울 수 있으며, 너무 두꺼우면 도금층의 표면에 강판에 포함되어 있던 Fe 성분이 표면까지 노출되어 내식성 확보가 어려울 수 있다.

상기와 같은 합금조성 및 미세조직을 갖는 본 발명의 Ni 도금강판은, 상온 항복강도가 320~400MPa, 상온 연신율이 30% 이상, 그리고 600℃에서의 항복강도가 80MPa 이상을 만족하여 캔용 Ni 도금강판으로 효과적으로 이용될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일실시예 따른 Ni 도금강판 제조방법을 상세히 설명한다.

본 발명의 캔용 Ni 도금강판 제조방법은, 상술한 성분조성 및 관계식 1을 만족하는 강 슬라브를 1150℃ 이상에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 Ar₃ 이상에서 열간 마무리 압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 냉각한 후, 580~720℃의 온도에서 권취하는 단계; 상기 권취된 열연강판을 78~90% 압하율로 1차 냉간압연하여 1차 냉연강판을 제조하는 단계; 상기 1차 냉연강판을 630~810℃의 온도에서 소둔하는 단계; 상기 소둔강판을 0.6~1.2%의 압하율로 2차 냉간압연하여 2차 냉연강판을 제조하는 단계; 상기 2차 냉연강판을 Ni 전기도금하여 Ni 도금강판을 제조하는 단계; 및 상기 Ni 도금강판을 650~700℃의 온도에서 관계식 2에서 정의되는 합금화지수가 2.1~2.6을 만족하는 시간 동안 합금화 소둔을 실시함으로써 냉연강판 표면에 두께 0.6~1.4㎛의 Fe-Ni 합금층을 형성하는 단계;를 포함한다.

슬라브 재가열

먼저, 본 발명에서는 강 슬라브를 1150℃ 이상의 온도로 재가열한다. 슬라브 제조 시 강중에 생성된 각종 석출물을 재고용시켜야 하기 때문에 1150℃ 이상의 온도로 함이 바람직하다. 바람직하게는, 1150~1300℃의 범위로 재가열할 수 있다.

열간 압연

이어, 본 발명에서는 상기 재가열된 슬라브를 Ar₃ 이상의 온도에서 열간 마무리 압연하여 열연강판을 제조한다. 열간압연 마무리 온도를 Ar₃ 이상으로 한정하는 이유는 오스테나이트 단상영역에서 압연을 하기 위함이다. 이상역 압연을 할 경우 불균일한 재질로 인해 압연 안정성이 떨어질 수 있다.

열연강판 권취

그리고 본 발명에서는 상기 열연강판을 냉각한 후, 580~720℃에서 권취한다. 상기 권취 온도에 따라 열연강판 결정립의 크기가 변하는데, 온도가 낮을 경우 결정립이 미세하게 형성되고 온도가 높을 경우 결정립이 조대하게 형성된다. 또한 권취 온도가 과하게 높을 경우에는 조대한 탄화물이 형성되어 캔 가공 시 크랙을 유발할 수 있다. 강도 및 가공성에 적당한 크기의 결정립 및 탄화물 크기를 얻기 위해서는 열연강판의 권취 온도를 580~720℃로 제어하는 것이 바람직하다.

열연판 냉간압연

이어, 본 발명에서는 상기 권취된 열연강판을 78~90% 압하율로 1차 냉간압연하여 1차 냉연강판을 제조한다. 1차 냉간압하율은 고온에서의 강도를 높이는 데에 중요하다. 압하율이 높을수록 소둔 시 재결정 핵생성이 원활하여 결정립이 미세화되고 고온 강도가 증가하는 경향이 있다. 충분한 수준의 고온 강도를 얻기 위해서는 78% 이상의 압하율을 적용하는 것이 바람직하다. 하지만 90%를 초과할 경우 압연에 의한 변형저항이 과하게 증가하여 압연이 어렵고 압연 후 형상이 불량할 수 있다. 이를 고려 시 냉간압하율을 78~90% 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 냉간압연 전 산세 공정을 추가하여 열간압연 시 생성된 스케일을 제거할 수 있다.

1차 냉연강판 소둔

그리고 본 발명에서는 상기 1차 냉연강판을 630~810℃의 온도에서 소둔하여 소둔강판을 제조한다. 냉연강판 소둔의 주 목적은 냉간압연 시 형성된 내부응력을 제거하고 가공성을 확보하기 위함이다. 이를 위해서는 재결정이 완전히 일어나도록 충분히 높은 온도에서 소둔하는 과정이 필요하다. 본 발명의 성분계를 갖는 냉연강판에 대해 재결정을 일으키기 위해서는 630℃ 이상의 온도가 필요하다. 하지만 810℃를 초과 시 결정립 성장에 의해 고온에서의 강도를 확보하기 어렵고, 소둔 중 강도 저하에 의한 판파단 결함을 유발할 수 있기 때문에 해당 온도 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

소둔강판 2차 압연

이어, 상기 소둔강판을 0.8~1.8%의 압하율로 냉간압연하여 2차 냉연강판을 제조한다. 소둔강판은 고온을 거치기 때문에 일반적으로 형상이 불량할 수 있기 때문에 형상을 개선하고 원하는 조도를 부여하기 위해서 0.8~1.8%의 압하율로 2차 냉간압연을 하는 것이 바람직하다. 0.8% 미만으로 냉간압하율이 낮을 경우에는 형상 개선 및 조도 부여 효과를 얻기가 어렵고, 1.8%를 초과할 경우 강도가 원하는 수준 이상으로 증가하는 경향이 있다.

2차 냉연강판의 Ni 도금

그리고 본 발명에서는 상기 2차 냉연강판에 Ni을 전기도금하여 도금강판을 제조한다. 배터리 전해질 및 대기에 대한내식성을 확보하기 위해 Ni 도금을 하는 것이 바람직하다. 도금 두께는 성형량 및 전해질 종류 등에 따라 달라질 수 있으며, 조도를 고려 시 0.6~5.0㎛ 두께 범위로 도금하는 것이 바람직하다. 용융도금의 경우 도금 두께를 일정 이하로 제어하기 어렵고 두께 편차가 큰 경향이 있어 원통형 배터리 케이스 소재에는 바람직하지 못하다.

도금강판 합금화 소둔

후속하여, 본 발명에서는 상기 도금강판을 소둔하여 합금화 소둔강판을 제조한다. Ni 도금층은 전기도금 직후 강판과의 밀착성이 우수하지 못하여 가공 시 쉽게 탈락할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 고온에서 소둔하여 확산에 의해 Ni 도금층과 강판 사이에 Fe-Ni 합금층을 형성해야 한다. 합금층화 소둔 온도가 낮을 경우, Fe-Ni 합금층이 얇아 밀착성을 확보하기 어려우므로 일정 이상의 온도에서 소둔하는 것이 바람직하다. 반면 소둔 온도가 높을 경우, 합금층이 두꺼워 도금층의 표면에 강판에 포함되어 있던 Fe 성분이 표면까지 노출되어 내식성 확보가 어려우므로 일정 이하의 온도에서 소둔하는 것이 바람직하다.

본 발명자들은 밀착성과 내식성을 동시에 확보 가능한 합금층 두께가 0.6~1.4㎛이고, 이를 위해 650~700℃의 온도에서 하기 관계식 2에 의해 정의되는 합금화지수가 2.1~2.6을 만족하는 시간 동안 합금화 소둔을 실시하는 것이 바람직하다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 온도에는 선형적으로 비례하고 시간에는 기하급수적으로 비례하는 합금화지수가 합금층 두께와 상관성을 가짐을 발견하여 합금화지수를 수식화하였으며, 상기 합금화지수가 2.1~2.6 범위일 경우 원하는 두께의 합금층을 형성시킬 수 있었다.

[관계식 2]

합금화지수 = (2 - (700 - T) / 100) × t^0.1

여기에서, T는 온도(℃), t는 시간(초)을 의미한다.

다만, 상기 합금화 온도 및 시간과, 합금층 두께의 상관관계는 본 발명에서 기술한 성분 및 제조조건에 의해 제조된 강판에 한정되는 것으로서, 성분 및 제조공정이 상이한 강판에 대해서는 성립하지 않을 수 있다. 일 예로 1차 냉간압연 후 재결정 소둔을 거치지 않고 합금화 소둔하는 경우에는 재결정과 합금화가 함께 일어나는 경우에는 Fe와 Ni의 계면부 확산 속도가 빠르기 때문에 합금층 두께가 과하게 두껍게 형성되는 경향이 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 상세히 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 관리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의해야 한다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

(실시예)

하기 표 1의 조성과 하기 표 2의 제조조건을 갖는 강판을 제조하였다. 성분은 실적치를 표기한 것이며, 해당 성분을 갖는 각 슬라브를 제조하였다. 상기 슬라브를 1220℃로 재가열 후 900℃ 이상에서 4mm의 동일한 두께로 열간압연한 후 하기 표 2의 온도로 권취하였다. 상기 권취된 열연강판을 하기 표 2의 압하율로 냉간압연 후 하기 표 2의 온도에서 30초간 소둔을 실시하여 소둔강판을 제조하였다. 상기 소둔강판을 하기 표 2의 압하율로 2차 냉간압연하여 2차 냉연강판을 제조하였다. 상기 2차 냉연강판에 1.5㎛ 두께로 동일하게 Ni 전기도금 후, 하기 표 2의 온도에서 30초간 합금화 소둔을 거쳐 최종적인 도금강판을 제조하였다.

구분	성분 함량 (중량%)
	C	Si	Mn	Cr	Al	P	S	N
발명강1	0.027	0.014	0.21	0.016	0.037	0.007	0.006	0.003
발명강2	0.042	0.015	0.25	0.015	0.036	0.006	0.006	0.003
발명강3	0.055	0.015	0.23	0.016	0.038	0.007	0.006	0.003
발명강4	0.041	0.015	0.23	0.016	0.034	0.007	0.006	0.003
발명강5	0.041	0.015	0.33	0.016	0.034	0.007	0.006	0.003
발명강6	0.040	0.014	0.25	0.014	0.037	0.007	0.006	0.003
발명강7	0.040	0.016	0.23	0.015	0.038	0.006	0.006	0.003
발명강8	0.039	0.015	0.26	0.014	0.034	0.006	0.006	0.003
발명강9	0.041	0.014	0.26	0.014	0.034	0.007	0.006	0.003
발명강10	0.041	0.015	0.25	0.015	0.034	0.007	0.006	0.003
발명강11	0.041	0.015	0.25	0.014	0.038	0.007	0.006	0.003
발명강12	0.039	0.014	0.23	0.016	0.037	0.006	0.006	0.003
발명강13	0.040	0.016	0.23	0.015	0.033	0.007	0.006	0.003
발명강14	0.040	0.014	0.27	0.014	0.033	0.007	0.006	0.003
발명강15	0.039	0.014	0.26	0.014	0.037	0.007	0.005	0.003
발명강16	0.039	0.016	0.26	0.014	0.033	0.007	0.006	0.003
발명강17	0.041	0.016	0.26	0.016	0.036	0.006	0.006	0.003
발명강18	0.041	0.015	0.25	0.015	0.032	0.007	0.006	0.003
발명강19	0.039	0.014	0.27	0.015	0.038	0.007	0.007	0.0033
발명강20	0.041	0.014	0.26	0.015	0.037	0.007	0.006	0.0027
발명강21	0.040	0.01	0.26	0.015	0.04	0.007	0.006	0.0027
비교강1	0.016	0.014	0.20	0.016	0.037	0.007	0.005	0.003
비교강2	0.067	0.014	0.27	0.016	0.035	0.008	0.006	0.003
비교강3	0.040	0.016	0.06	0.016	0.036	0.008	0.006	0.003
비교강4	0.039	0.014	0.68	0.014	0.032	0.007	0.006	0.003
비교강5	0.032	0.014	0.56	0.015	0.033	0.007	0.006	0.003
비교강6	0.056	0.014	0.33	0.014	0.033	0.007	0.006	0.003
비교강7	0.042	0.014	0.34	0.035	0.035	0.008	0.006	0.003
비교강8	0.039	0.015	0.35	0.051	0.034	0.007	0.006	0.003
비교강9	0.040	0.015	0.24	0.014	0.035	0.007	0.006	0.003
비교강10	0.041	0.014	0.24	0.014	0.035	0.007	0.006	0.003
비교강11	0.040	0.015	0.24	0.015	0.033	0.007	0.006	0.003
비교강12	0.039	0.016	0.27	0.016	0.032	0.006	0.006	0.003
비교강13	0.039	0.015	0.23	0.016	0.037	0.007	0.006	0.003
비교강14	0.039	0.016	0.26	0.016	0.036	0.007	0.006	0.003
비교강15	0.039	0.015	0.26	0.015	0.032	0.007	0.006	0.003
비교강16	0.040	0.014	0.25	0.015	0.036	0.007	0.006	0.003
비교강17	0.039	0.014	0.27	0.016	0.036	0.007	0.006	0.003
비교강18	0.041	0.015	0.24	0.016	0.037	0.006	0.006	0.003
비교강19	0.041	0.016	0.25	0.014	0.032	0.006	0.006	0.0032
비교강20	0.041	0.02	0.24	0.016	0.04	0.007	0.006	0.0027

*표 1에서 잔여 성분은 Fe 및 불가피한 불순물임.

구분	권취온도 (℃)	1차 압하율 (%)	소둔온도 (℃)	2차 압하율 (%)	합금화 온도 (℃)	합금화 시간 (sec)
발명강1	648	84.3	737	1.20	675	20
발명강2	646	84.6	741	1.20	675	20
발명강3	647	84.3	741	1.20	675	20
발명강4	652	84.5	747	1.20	675	20
발명강5	653	84.4	738	1.20	675	20
발명강6	604	84.9	741	1.20	675	20
발명강7	709	84.8	739	1.20	675	20
발명강8	646	80.0	741	1.20	675	20
발명강9	646	85.0	735	1.20	675	20
발명강10	645	88.0	740	1.20	675	20
발명강11	650	85.5	682	1.20	675	20
발명강12	649	85.6	746	1.20	675	20
발명강13	653	84.7	801	1.20	675	20
발명강14	654	84.9	745	1.20	650	29
발명강15	651	85.0	734	1.20	675	10
발명강16	655	84.7	740	1.20	675	20
발명강17	646	84.5	741	1.20	675	30
발명강18	646	84.4	746	1.20	700	10
발명강19	639	84.3	737	0.85	667	20
발명강20	634	84.9	746	1.45	666	20
발명강21	636	84.8	746	1.75	666	20
비교강1	645	85.2	739	1.20	675	20
비교강2	655	84.2	739	1.20	675	20
비교강3	644	-	-	-	-	-
비교강4	646	85.0	745	1.20	675	20
비교강5	646	85.1	746	1.20	675	20
비교강6	646	85.1	746	1.20	675	20
비교강7	640	85.0	740	1.20	675	20
비교강8	641	85.0	741	1.20	675	20
비교강9	562	85.8	746	1.20	675	20
비교강10	728	84.6	742	1.20	675	20
비교강11	655	76.0	747	1.20	675	20
비교강12	649	92.0	-	-	-	-
비교강13	648	84.3	620	1.20	675	20
비교강14	651	84.5	826	1.20	675	20
비교강15	648	84.4	747	1.20	640	30
비교강16	644	85.4	735	1.20	650	20
비교강17	645	85.4	741	1.20	700	15
비교강18	647	85.8	741	1.20	710	10
비교강19	635	85.2	739	0.71	-	-
비교강20	643	85.1	734	1.89	670	20

이때 제조된 상기 각 강판에 대해서 성분지수, ASTM 결정립 크기 수, 평균 탄화물 크기, 합금층 두께, 상온 및 600℃의 인장물성, 도금층 밀착성, 형상 동결성을 계산 또는 평가하여 결과를 하기 표 3 및 하기 표 4에 나타내었다.

그리고 ASTM 결정립 수 (ASTM grain size number)는 결정립 크기와 상관성을 갖는 지표로서 광학 미세조직 관찰을 통해 얻은 이미지로부터 ASTM E112 규격(Standard Test Methods for Determining Average Grain Size)에 의해 계산하여 측정하였다. ASTM 결정립 수가 클수록 평균적인 결징립 크기는 작다는 것을 의미한다.

또한 원상당 평균 탄화물 크기는 최종 제조가 완료된 소재에 대해서 조직관찰 시 확인되는 평균 탄화물의 크기를 의미한다. 이 때 탄화물은 일반적인 조직관찰을 통해 확인되는 모든 탄화물을 의미하는 것으로서 세멘타이트상, 펄라이트상 등의 탄화물을 모두 포함하여 상에 의한 차이를 구분하는 것은 아니다.

나아가, 합금층 두께는 강판과 Ni 도금층 사이에 위치하여 확산에 의해 Fe와 Ni 성분이 공존하는 성분 변화층의 두께를 의미하는 것으로서, 도금강판 단면의 GDS(Glow Discharge Spectrometer) 또는 EDS(Energy Disperse X-ray Spectrometer) 측정을 통해 측정할 수 있다. 일반적으로 합금층의 성분은 강판에 가까운 내부는 Fe 함량이 높고 도금층에 가까운 외부는 Ni 함량이 높게 형성된다. 본 발명에서는 중량%로 Fe 5% 지점과 Ni 5% 지점까지의 길이로서 합금층 두께를 정의하였다. 각 지점을 성분이 0%인 지점으로 정의할 경우에는 정확한 지점을 정하기 어려워 측정 오차가 발생하기 쉽기 때문이다.

그리고 상온에서의 항복강도 및 연신율은 상온에서의 인장시험을 통해 측정하였다. 상온 인장 시편은 JIS-5 규격을 이용하고, 분당 10mm의 속도로 인장하여 물성을 측정하였다. 600℃ 항복강도는 시편을 600℃에서 10분 유지 후 0.04mm/s의 속도로 인장시키는 고온 인장시험을 통해 측정하였다. 고온 인장시험 시 시편은 폭 12.5mm의 ASTM E8 판형 표준시편 규격을 사용하고, 5~10℃/초의 승온속도로 600℃까지 승온하고, 이어, 시편 온도 및 분위기의 균일성을 확보하기 위해 10분간 유지시킨 후 인장하였다.

도금 밀착성은 도금층이 강판의 결합 정도를 나타내는 것으로 원통형 배터리 케이스 성형 후 표면을 광학현미경을 통해 관찰하여 평가하였다. 성형 후 관찰 시 표면부에서 10㎛ 이상의 크랙이 존재하는 경우에는 도금층의 내식 역할을 상실하였다고 판단하여 도금 밀착성이 불량한 것으로 판단하였다.

형상 동결성은 상온에서 구조물로서 성형 후 형태가 변하지 않고 유지되는 정도를 나타내는 지표로서 원통형 배터리 케이스 성형 직후와 배터리 제조 및 1회 이상 충방전 후 형태의 차이를 측정하여 평가하였다. 성형 직후와 제조 및 충방전 후 0.3mm 이상의 형상 차이가 발생한 경우에는 형상 동결성이 불량한 것으로 판단하였다.

이 밖에 추가적으로 제조 시 강판 형상 불량, 배터리 케이스 성형 시 강판 크랙 발생, 전단 시 전단면형상 불량, 도금 후 내식성 미달이 발생하는 경우는 비고에 나타내었다. 내식성의 경우에는 5wt% NaCl 수용액을 온도 35℃, 상대습도 95%에서 6시간동안 분무하는 염수분무시험(SST, Salt Spray Test)을 통해 점녹이 관찰되는 경우에는 기준에 미달하는 것으로 판단하였다. 그리고 전단 시 Burr가 0.3㎛이상 발생하는 경우에는 전단 형상이 불량한 것으로 판단하였다.

구분	성분지수	ASTM 결정립 크기 수	평균 탄화물 크기 (μm)	합금화지수	합금층 두께 (μm)
발명강1	0.48	11.14	1.4	2.36	0.90
발명강2	0.67	11.30	1.5	2.36	1.00
발명강3	0.78	11.50	1.6	2.36	1.03
발명강4	0.64	11.32	1.6	2.36	0.96
발명강5	0.74	11.66	1.5	2.36	0.96
발명강6	0.65	11.56	1.1	2.36	1.08
발명강7	0.63	11.31	1.8	2.36	0.99
발명강8	0.65	11.13	1.5	2.36	0.97
발명강9	0.67	11.37	1.4	2.36	0.93
발명강10	0.66	11.59	1.6	2.36	1.10
발명강11	0.66	11.40	1.5	2.36	0.91
발명강12	0.62	11.22	1.4	2.36	1.01
발명강13	0.63	11.17	1.4	2.36	0.91
발명강14	0.67	11.22	1.5	2.10	0.86
발명강15	0.65	11.26	1.5	2.20	0.92
발명강16	0.65	11.25	1.5	2.36	1.10
발명강17	0.67	11.30	1.5	2.46	1.26
발명강18	0.66	11.27	1.6	2.52	1.38
발명강19	0.66	11.44	1.5	2.25	1.09
발명강20	0.67	11.25	1.5	2.24	1.02
발명강21	0.66	11.30	1.5	2.24	0.97
비교강1	0.36	10.95	0.9	2.36	1.00
비교강2	0.94	11.76	2.1	2.36	0.92
비교강3	0.46	-	-	-	-
비교강4	1.07	11.64	1.4	2.36	1.03
비교강5	0.88	11.65	1.7	2.36	1.05
비교강6	0.89	11.72	1.3	2.36	1.04
비교강7	0.76	11.30	1.5	2.36	1.00
비교강8	0.74	11.35	1.6	2.36	0.95
비교강9	0.64	11.82	0.9	2.36	1.01
비교강10	0.65	10.76	2.3	2.36	1.02
비교강11	0.64	10.50	1.4	2.36	1.04
비교강12	0.66	-	-	-	-
비교강13	0.62	11.25	1.4	2.36	1.86
비교강14	0.65	10.85	1.5	2.36	1.06
비교강15	0.65	11.27	1.6	1.97	0.45
비교강16	0.65	11.42	1.6	2.02	0.58
비교강17	0.66	11.33	1.5	2.62	1.45
비교강18	0.65	11.80	1.4	2.64	1.56
비교강19	0.66	-	-	-	-
비교강20	0.65	11.31	1.4	2.29	0.96

구분	상온 항복강도 (MPa)	상온 연신율 (%)	600℃ 항복강도 (MPa)	도금 밀착성	형상 동결성	비고
발명강1	334.5	32.2	80.5	양호	양호	-
발명강2	350.4	31.4	83.4	양호	양호	-
발명강3	378.5	30.5	85.2	양호	양호	-
발명강4	358.8	32.5	85.7	양호	양호	-
발명강5	389.0	31.4	88.9	양호	양호	-
발명강6	385.4	31.1	86.4	양호	양호	-
발명강7	358.7	31.9	84.2	양호	양호	-
발명강8	339.8	32.1	82.4	양호	양호	-
발명강9	351.9	31.5	86.8	양호	양호	-
발명강10	386.5	30.2	89.9	양호	양호	-
발명강11	370.6	32.2	85.3	양호	양호	-
발명강12	359.1	31.7	84.8	양호	양호	-
발명강13	346.5	32.6	84.2	양호	양호	-
발명강14	369.6	32.2	85.1	양호	양호	-
발명강15	357.9	31.3	83.4	양호	양호	-
발명강16	358.6	31.5	84.4	양호	양호	-
발명강17	355.9	31.1	85.6	양호	양호	-
발명강18	362.7	31.6	85.5	양호	양호	-
발명강19	342.0	32.7	86.3	양호	양호	-
발명강20	385.0	31.7	84.0	양호	양호	-
발명강21	392.0	31.3	86.4	양호	양호	-
비교강1	315.0	33.6	78.4	양호	불량	-
비교강2	402.4	28.6	93.3	양호	양호	가공 크랙
비교강3	-	-	-	-	-	열연판 크랙
비교강4	415.6	27.6	85.6	양호	양호	가공 크랙
비교강5	402.6	29.8	86.4	양호	양호	가공 크랙
비교강6	407.4	29.4	87.6	양호	양호	가공 크랙
비교강7	385.5	31.6	86.6	불량	양호	도금표면 불량
비교강8	382.2	30.8	85.9	불량	양호	도금표면 불량
비교강9	415.6	32.8	94.5	양호	양호	-
비교강10	333.4	29.4	78.5	양호	양호	가공 크랙
비교강11	305.6	34.5	76.4	양호	불량	-
비교강12	-	-	-	-	-	압연형상불량
비교강13	245.5	36.8	83.6	양호	불량	-
비교강14	333.3	33.4	72.3	양호	양호	-
비교강15	355.4	32.4	86.5	불량	양호	-
비교강16	370.7	32.5	87.4	불량	양호	-
비교강17	364.4	31.1	84.6	양호	양호	내식성 불량
비교강18	326.5	32.3	78.4	양호	양호	내식성 불량
비교강19	-	-	-	-	-	2차압연 형상불량
비교강20	416.0	31.8	87.0	양호	양호

상기 표 1-4에 나타난 바와 같이, 발명강 1~21은 본 발명에서 제안된 성분 함량 및 제조조건을 모두 충족한 경우로서 본 발명자들이 제안한 성분지수 0.85 이하, 탄화물 크기 1.0~2.0㎛, 합금층 두께 0.6~1.4㎛를 충족하여 상온 항복강도 320~400MPa, 상온 연신율 30% 이상, 600℃ 항복강도 80MPa 이상으로서 양호한 기계적 성질을 갖고 도금 밀착성 및 형상 동결성이 양호하여 원통형 배터리 케이스 소재로서의 요구 특성을 충족함을 확인할 수 있다. 구체적으로, 발명강 1~3은 C 함량 변화에, 발명강 4~5는 Mn 함량 변화에, 발명강 6~7은 권취온도 변화에, 발명강 8~10은 1차 냉간압하율 변화에, 발명강 11~13은 소둔온도 변화에, 발명강 14~16은 2차 냉간압하율 변화에, 그리고 발명강 17~19는 합금화 온도 변화에 따른 영향을 보여주는 예로서 본 발명자들이 제안한 제조조건의 범위 내에서는 모든 요구특성을 충족하고 있다는 것을 알 수 있다.

이에 반하여, 비교강 1은 C 함량이 0.02% 미만으로 낮은 경우로서 결정립이 ASTM 결정립 크기 수 11 미만으로서 크고 탄화물은 1.0 미만으로 작게 형성되었다. 결정립이 크게 형성됨에 따라 상온 항복강도가 320MPa 미만, 600℃ 항복강도가 80MPa 미만으로 낮게 형성되고 탄화물이 작게 형성되어 전단형상이 불량한 것을 보여준다. 비교강 2는 C 함량이 0.06%를 초과한 경우로서 성분지수 0.85를 초과하여 상온 강도가 400MPa을 초과하였고 연신율이 30% 미만으로 낮을 뿐만 아니라 탄화물이 2.0㎛ 이상으로 크게 형성되어 가공 시 크랙이 발생하였다.

비교강 3은 Mn 함량이 0.1% 미만으로 낮은 경우로서 열간압연 시 열연강판의 가장자리에 크랙이 발생하였다. 고온에서의 취성은 고용 S에 의해 유발될 수 있으며 Mn과 결합하여 MnS의 형태로 석출되는 경우에는 취성이 억제될 수 있는데, 본 예의 경우에는 Mn 함량이 낮아 충분히 석출되지 못해 크랙이 발생하였다.

비교강 4~6은 성분지수 0.85를 초과한 경우로서 상온에서의 항복강도는 400MPa을 초과하고 연신율은 30%에 미달하여 가공 시 크랙이 발생하였다.

비교강 7-8은 Cr 함량이 0.03%를 초과한 경우로서 표면 미도금이 발생하여 도금 표면이 불량하였다. 이에 따라 미도금 발생 시 노출된 강판에 점녹이 발생할 수 있어 내식성 확보가 어려웠다.

비교강 9는 열연강판 권취온도가 580℃ 미만으로 낮은 경우로서 결정립이 ASTM 결정립 크기수 11.8을 초과하여 작게 형성되어 600℃ 항복강도는 90MPa을 초과하여 안전성 확보에 유리하다. 하지만 평균 탄화물 크기가 1.0㎛ 미만으로 작게 형성되어 전단형상이 불량하고 상온 강도가 400MPa을 초과하여 금형 마모를 심하게 유발할 수 있어 바람직하지 못하였다. 비교강 10은 반대로 권취온도가 720℃를 초과한 경우로서 결정립이 ASTM 결정립 크기 수 11.0 미만으로 조대하게 형성되었으며 평균 탄화물 크기가 2.0㎛를 초과하여 크게 형성되었다. 그 결과 600℃ 항복강도가 80MPa 미만으로 부족하고, 연신율이 30% 미만으로서 배터리 케이스 성형 시 크랙이 발생하였다.

비교강 11은 1차 냉간압하율이 78% 미만으로 낮은 경우로서 결정립 핵생성이 잘 이루어지지 않아 결정립이 ASTM 결정립 수 11.0 미만으로 조대하게 형성되었다. 그 결과 상온 항복강도가 320MPa 미만으로 낮아 형상 동결성이 불량하고 및 600℃에서의 항복강도가 낮아 고온에서의 안전성 확보가 어려웠다. 비교강 12는 1차 냉간압하율이 90%를 초과한 경우로서 냉간압연 후 강판의 형상이 불량하여 다음 공정인 소둔 공정을 경유하기 어려웠다.

비교강 13은 1차 냉간강판 소둔 온도가 630℃ 미만으로 낮은 경우로서 1차 냉연강판 소둔공정에서 재결정이 일어나지 못하고 합금화 소둔 공정에서 재결정이 일어났다. 본 발명은 합금화 소둔 시 고온에서 고용 탄소가 전위에 고착되면서 강도가 상승하는 고온 가속시효 효과를 얻고자 하였다. 하지만 1차 냉연강판 소둔 시 재결정이 일어나지 못한 경우에는 그러한 효과를 얻기 어려웠다. 그 결과 상온 항복강도가 250MPa 미만으로 상당히 낮아 형상 동결성이 불량하였다. 또한 합금화 소둔 시 재결정이 일어나면서 확산 속도가 빨라 합금층 두께가 1.4㎛를 초과하여 두껍게 형성되었다. 그 결과 Fe가 도금층 표면에 노출되면서 내식성도 불량하였다. 반면 비교강 14는 1차 냉연강판 소둔 온도가 810℃를 초과하여 결정립경이 ASTM 결정립 크기 수 11.0 미만으로 크게 형성되었다. 그 결과 600℃ 항복강도가 80MPa 미만으로 낮아 고온에서의 안전성이 떨어졌다.

비교강 15-18은 관계식 2로 정의되는 합금화지수가 2.1~2.6 범위를 충족되지 않은 경우로서, 합금화지수가 2.1 미만일 시 합금층 두께가 너무 얇아 도금층 밀착성이 불량하였고, 2.6을 초과할 시 합금층 두께가 너무 두꺼워 내식성이 불량하였다. 구체적으로, 비교예 15는 온도가 650℃ 미만으로 낮아 30초로 길게 소둔하더라도 합금층 두께가 너무 얇게 형성되었는데, 30초 이상으로 긴 시간 소둔 시 제조시간이 오래 걸려 생산성이 낮은 단점이 있었다. 비교예 18은 온도가 700℃를 초과하여 10초로 짧게 소둔하더라도 합금층 두께가 너무 두껍게 형성되었는데 소둔 시간이 짧을 경우 고온에서 제어가 어려워 편차가 커지는 단점이 있었다.

비교강 19는 2차 냉간압하율이 0.8% 미만으로서 2차 냉간압연 후 형상이 불량하였다. 2차 냉간압하율이 낮아 고온에서 소둔 시 일부 변형된 강판의 형상을 개선하는 효과를 충분히 얻기 어렵기 때문이다. 비교강 20은 2차 냉간압하율이 1.8%를 초과한 경우로서 냉간압연 시 가공경화 효과에 의해 상온 항복강도가 400MPa을 초과하여 금형 마모를 크게 유발하기 때문에 바람직하지 못하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 중량%로 C: 0.02~0.06%, Si: 0.05% 이하, Mn: 0.1~0.6%, Al: 0.01~0.06%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.006% 이하, Cr: 0.03% 미만, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1로 표현되는 성분지수가 0.85 이하이며,
   ASTM 결정립 크기 수가 11.0~11.7을 만족하고,
   원상당 평균 크기가 1.0~2.0㎛를 만족하는 탄화물을 포함하는 강 미세조직을 가지며, 그리고
   그 표면에는 두께 0.6~1.4㎛의 Fe-Ni 합금층이 형성되어 있는, 캔용 Ni 도금강판.
   [관계식 1]
   성분지수 = C×10 + Mn
   여기서, C 및 Mn은 각각 C과 Mn의 중량%를 의미한다.
   
2. 제 1하에 있어서, 상기 캔용 Ni 도금강판은 상온 항복강도가 320~400MPa, 상온 연신율이 30% 이상, 그리고 600℃에서의 항복강도가 80MPa 이상을 만족하는, 캔용 Ni 도금강판.
   
3. 중량%로 C: 0.02~0.06%, Si: 0.05% 이하, Mn: 0.1~0.6%, Al: 0.01~0.06%, P: 0.015% 이하, S: 0.015% 이하, N: 0.006% 이하, Cr: 0.03% 미만, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1로 표현되는 성분지수가 0.85 이하를 만족하는 강 슬라브를 1150℃ 이상에서 재가열하는 단계;
   상기 재가열된 강 슬라브를 Ar₃ 이상에서 열간 마무리 압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
   상기 열연강판을 냉각한 후, 580~720℃의 온도에서 권취하는 단계;
   상기 권취된 열연강판을 78~90% 압하율로 1차 냉간압연하여 1차 냉연강판을 제조하는 단계;
   상기 1차 냉연강판을 630~810℃의 온도에서 소둔하는 단계;
   상기 소둔강판을 0.6~1.2%의 압하율로 2차 냉간압연하여 2차 냉연강판을 제조하는 단계;
   상기 2차 냉연강판을 Ni 전기도금하여 Ni 도금강판을 제조하는 단계; 및
   상기 Ni 도금강판을 650~700℃의 온도에서 하기 관계식 2에서 정의되는 합금화지수가 2.1~2.6을 만족하는 시간 동안 합금화 소둔을 실시함으로써 냉연강판 표면에 두께 0.6~1.4㎛의 Fe-Ni 합금층을 형성하는 단계;를 포함하는 캔용 Ni 도금강판 제조방법.
   [관계식 1]
   성분지수 = C×10 + Mn
   여기서, C 및 Mn은 각각 C과 Mn의 중량%를 의미한다.
   [관계식 2]
   합금화지수 = (2 - (700 - T) / 100) × t^0.1
   여기에서, T는 온도(℃), t는 시간(초)을 의미한다.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 Ni 전기도금 시, 0.6~5.0㎛ 두께 범위로 Ni 전기도금을 실시하는, 캔용 Ni 도금강판 제조방법.