WO2023191248A1 - 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재 - Google Patents

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    • C23C2/40—Plates; Strips
    • C23C2/405—Plates of specific length

Definitions

  • the present invention relates to steel materials, and more specifically, to plated steel materials with excellent processability and corrosion resistance.
  • Hot-dip galvanized steel sheets have excellent sacrificial corrosion resistance, so when exposed to a corrosive environment, zinc with a low potential is preemptively eluted to prevent corrosion of the steel material. Thanks to these excellent corrosion properties, hot-dip galvanized steel sheets are used as steel sheets for home appliances, construction materials, and automobiles.
  • hot-dip galvanized steel sheets are used as steel sheets for home appliances, construction materials, and automobiles.
  • expectations for corrosion resistance are increasing due to technological advancements and improved quality standards
  • the need for the development of products with better corrosion resistance than conventional hot-dip galvanized steel sheets is increasing.
  • highly corrosion-resistant plated steel sheets have been produced in Europe and Japan to improve corrosion resistance by adding aluminum (Al) and magnesium (Mg) to zinc (Zn) plating baths.
  • Zn-Al-Mg plated steel sheets In addition to the sacrificial corrosion resistance of Zn, high-corrosion-resistant plated steel sheets form dense corrosion products in a corrosive environment due to the addition of Mg and Al, thereby blocking the steel from the oxidizing atmosphere and improving corrosion resistance.
  • Zn-Al-Mg plated steel sheets have superior corrosion resistance compared to galvanized steel sheets, but have the disadvantage of inferior processability.
  • the intermetallic compound of Zn-Al-Mg has high hardness and low crack resistance, and these cracks have the problem of damaging the appearance during the processing process or exposing the base steel material, thereby reducing corrosion resistance.
  • Related prior art includes Japanese Patent Publication No. 2005-105367.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a plated steel material with excellent processability and corrosion resistance.
  • a plated steel material with excellent processability and corrosion resistance for solving the above problems includes base iron; and a molten alloy plating layer formed on the base iron, wherein the molten alloy plating layer contains, in weight percent, Al: 5% to 30%, Mg: 2% to 10%, the balance Zn and other inevitable impurities,
  • the area fraction of the MgZn 2 phase in the cross section of the molten alloy plating layer is 20 to 70%, and the ratio of the area fraction of the Al-containing phase to the area fraction of the MgZn 2 phase in the cross section of the molten alloy plating layer is 1 to 70%.
  • Plated steel materials with excellent processability and corrosion resistance include base iron; and a molten alloy plating layer formed on the base iron, wherein the molten alloy plating layer contains, in weight percent, Al: 5% to 30%, Mg: 2% to 10%, the balance Zn and other inevitable impurities,
  • the molten alloy plating layer has an area fraction of the MgZn 2 phase having a ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) of 0.5 or less among the total MgZn 2 phases on the surface of 70% or less.
  • the MgZn 2 phase in which the ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) is 0.5 or less has a ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) of 1/10. It can be more than 1/2 and less than 1/2.
  • the average minor axis length (a) may be 1 to 20 ⁇ m, and the average major axis length (b) may be 2 to 200 ⁇ m.
  • the molten alloy plating layer may have an area fraction of Al-Zn dendrites composed of Al and Zn phases on the surface of 30% or less.
  • the molten alloy plating layer has an area fraction of the MgZn 2 phase having a ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) exceeding 0.5 among the total MgZn 2 phases on the surface of 30% or more. You can.
  • the diameter of a virtual circle having an area equal to the cross-sectional area of the MgZn 2 phase where the ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) exceeds 0.5 is 1 to 50 ⁇ m. You can.
  • the molten alloy plating layer may further include Fe: 0.05% to 10% and Si: more than 0 and less than 1% by weight.
  • a plated steel material with excellent processability and corrosion resistance can be implemented.
  • Figure 1 is a photograph taken of the surface of the molten alloy plating layer according to Example 2 in the first experimental example.
  • Figure 2 is a photograph taken at 1000 times FE-SEM of the cross section of the molten alloy plating layer according to Example 2 in the first experimental example.
  • Figure 3 is a photograph taken at 500 times FE-SEM of the processed part after evaluating the 1T bending processability of the molten alloy plating layer according to Example 2 in the first experimental example.
  • a plated steel material with excellent processability and corrosion resistance according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
  • the terms described below are terms appropriately selected in consideration of their functions in the present invention, and definitions of these terms should be made based on the content throughout the present specification. Below, we will provide specific details on ultra-high strength, high corrosion resistance plated steel sheets with excellent elongation and their manufacturing methods.
  • Zn-Al-Mg plated steel sheet has superior corrosion resistance compared to galvanized steel sheet, but has the disadvantage of inferior processability.
  • the intermetallic compound of Zn-Al-Mg has high hardness and low crack resistance, and these cracks damage the appearance during processing or expose the base steel, reducing corrosion resistance during processing.
  • MgZn 2 has the highest hardness, so technology to suppress the shape and size of the MgZn 2 phase is important.
  • the present invention relates to a Zn-Al-Mg-based high corrosion resistance plated steel material containing, in weight percent, Al: 5% to 30%, Mg: 2% to 10%, the balance Zn and other unavoidable impurities, and improves processability and processing corrosion resistance.
  • the purpose is to control the microstructure of the MgZn 2 phase, which has high hardness, in order to improve it.
  • a plated steel material with excellent processability and corrosion resistance includes base iron; and a molten alloy plating layer formed on the base iron, wherein the molten alloy plating layer includes, in weight%, Al: 5% to 30%, Mg: 2% to 10%, the balance Zn, and other inevitable impurities. Furthermore, the molten alloy plating layer may further include 0.05% to 10% by weight of Fe and more than 0 to less than 1% of Si.
  • the zinc alloy plating layer of the present invention is composed of primary Al phase (Al single phase structure with Zn dissolved in solid solution), Zn solid solution phase, MgZn 2 (MgZn 2 phase containing Al, Mg 2 Zn 11 phase included), and Al/Zn/Mg eutectic structure. It can be configured.
  • the MgZn 2 phase and the MgZn 2 phase containing Al on the surface of the Zn-Al-Mg-based plating layer may be formed in the form of polygons, rods, and needles. .
  • the zinc alloy plating layer may be composed of Al: 5% to 30%, Mg: 2% to 10%, the balance Zn, and inevitable impurities in weight percent.
  • Mg and Al in the plating layer are one of the elements that improve corrosion resistance, and improve corrosion resistance by forming corrosion products more densely.
  • Mg is less than 1.0% by weight, its contribution to corrosion resistance is minimal, and in the past, when it exceeds 2.0% by weight, Mg is used at less than 2.0% by weight due to difficulties in production due to Mg oxidation dross.
  • Mg is added in an amount of 2.0% by weight or more to achieve better corrosion resistance.
  • Corrosion resistance deteriorates due to exposure of the steel or Fe-Al-Zn interface alloy layer due to cracks in the plating layer during processing. Meanwhile, when more than 30% by weight of Al is added, the discontinuous Fe-Al-Zn interfacial alloy layer between the steel and the plating layer grows excessively due to an increase in the melting point of the plating bath, which may result in poor interfacial adhesion during processing.
  • an exemplary process for forming a molten alloy plating layer on base iron is as follows.
  • the base iron annealed at 680 ⁇ 850°C is immersed in a plating bath at 440 ⁇ 530°C and passed through an air knife to satisfy the single side standard of 30 ⁇ 300g/ m2 .
  • the entry temperature of the base iron after annealing is adjusted so that it does not differ more than ⁇ 20°C from the plating bath temperature.
  • the form and fraction of the MgZn 2 phase can be closely controlled through cooling.
  • the form of the phase created when the plating layer solidifies can be controlled by cooling at a cooling rate of 3 to 30°C/s until the temperature is cooled to 200°C. More preferably, cooling can be performed at a cooling rate of 5 to 20°C/s. If the cooling rate is less than 5°C/s, the primary MgZn 2 phase grows coarsely, resulting in poor processability, and the liquid plating layer may react with oxygen and act as a factor that impairs the appearance of the plating surface. On the other hand, when cooling at a cooling rate exceeding 30°C/s, the plating layer is not formed uniformly due to uneven solidification, and productivity is reduced due to vibration of the plate.
  • the area fraction of the MgZn 2 phase in the cross section (e.g., longitudinal section) within the molten alloy plating layer is 20 to 70%
  • the cross section (e.g., longitudinal section) within the molten alloy plating layer is 20 to 70%.
  • the ratio of the area fraction of the Al-containing phase to the area fraction of the MgZn 2 phase is characterized in that it is 1 to 70%.
  • the Al-containing phase may exist spaced apart from the MgZn 2 phase or may exist inside the MgZn 2 phase in a cross section within the molten alloy plating layer.
  • the Al-containing phase refers to i) a single Al phase and ii) a phase containing more than 20% Al, with unavoidable impurities within 2% and the remainder being Zn.
  • the molten alloy plating layer contains 20 to 70% of the MgZn 2 phase as an area fraction in the cross section. That is, the ratio of the cross-sectional area (A2) occupied by the MgZn 2 phase among the total cross-sectional area (A1) of the molten alloy plating layer is 20 to 70%, and the value of (A2 / A1) ⁇ 100 satisfies the range of 10 to 60.
  • the sum of the cross-sectional area (B1) of the Al-containing phase present separately from the MgZn 2 phase and the cross-sectional area (B2) of the Al-containing phase present inside the MgZn 2 phase is the cross-sectional area of the entire MgZn 2 phase (B3). It has a ratio of 1 to 70%. That is, the value of [(B1 + B2) / B3] ⁇ 100 satisfies the range of 1 to 70. According to this structure, crack resistance is excellent, and specifically, the average crack width in bending evaluation (3T bending evaluation, 1T bending evaluation) may be 30 ⁇ m or less.
  • the molten alloy plating layer of the plated steel of the present invention may have an area fraction of the MgZn 2 phase on the surface of 10 to 70%. If the area fraction is less than 10%, it cannot be formed, and if it exceeds 70%, crack resistance deteriorates.
  • the surface of the molten alloy plating layer may refer to the upper surface in contact with the outside.
  • the molten alloy plating layer of the plated steel material has an area fraction of the MgZn 2 phase having a ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) of 0.5 or less among the total MgZn 2 phases on the surface of 70. It may be less than %.
  • the MgZn 2 phase which accounts for less than 70% of the total MgZn 2 phase on the surface of the molten alloy plating layer, has a ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) of 1:2 to 1:10, a value of 0.5 or less. You can have it.
  • the ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) of the MgZn 2 phase is 0.5 or less.
  • the ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) may be 1/10 or more and 1/2 or less. there is.
  • the ratio between the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) is less than 0.5, crack resistance deteriorates.
  • the average minor axis length (a) may be 1 to 20 ⁇ m, and the average major axis length (b) may be 2 to 200 ⁇ m.
  • the molten alloy plating layer of a plated steel material according to another aspect of the present invention may have an area fraction of Al-Zn dendrites composed of Al and Zn phases of 30% or less on the surface. Since Al-Zn dendrites do not have a desirable effect on chemical conversion processability or LME (Liquid Metal Embrittlement) resistance, it is preferable that the area fraction is low. Therefore, in the plating layer according to this embodiment, the area fraction of Al-Zn dendrites is set to 30% or less.
  • the MgZn 2 phase and the MgZn 2 phase containing Al on the surface of the Zn-Al-Mg-based plating layer are in the form of a polygon. It consists of a rod and needle shape, and the ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) of the rod and needle shape is 1:2 ⁇ a:b ⁇ 1:10. do.
  • the MgZn 2 phase in the form of rods and needles is distributed on the surface with an area fraction of 70% or less, and more preferably with an area fraction of less than 50%, and the remaining MgZn 2 is in the shape of a polygon. It is distributed.
  • the molten alloy plating layer is characterized in that the area fraction of the MgZn 2 phase whose ratio between the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) exceeds 0.5 among all MgZn 2 phases on the surface is 30% or more.
  • the area fraction of the MgZn 2 phase whose ratio between the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) exceeds 0.5 among all MgZn 2 phases on the surface is 30% or more.
  • more than 30% of the total MgZn 2 phase on the surface has a ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) exceeding 0.5, such as 1:1.5, 1:1.2, etc. It can be characterized as having.
  • the diameter (average diameter) of a virtual circle having an area equal to the cross-sectional area of the MgZn 2 phase in which the ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) exceeds 0.5 may be 1 to 50 ⁇ m. If the average diameter is less than 1 ⁇ m, it is impossible to form, and if it exceeds 50 ⁇ m, crack resistance deteriorates.
  • a 1.2 mm cold-rolled material was prepared from a base steel plate, and the ingredients were carbon (C): 0.15% by weight, silicon (Si): 0.01% by weight, manganese (Mn): 0.6% by weight, phosphorus (P): 0.05% by weight, and sulfur. (S): It has a composition of 0.05% by weight and the remainder is iron (Fe). After annealing to a temperature of 760°C in a nitrogen-5 ⁇ 10% hydrogen atmosphere gas, the annealed specimen was cooled to a temperature not more than 20°C different from the plating bath and then immersed in the plating bath for 1 ⁇ 5 seconds.
  • the plating thickness was adjusted to around 20 ⁇ m by nitrogen wiping, and was cooled at a cooling rate of 7°C/s to obtain a Zn-Al-Mg-based plated steel sheet.
  • the composition of the plating bath in terms of weight percent, satisfies the range of Al: 5% to 30%, Mg: 2% to 10%, and the remainder being Zn.
  • Table 1 shows the results of evaluating the composition (unit: weight %) and microstructure of the molten alloy plating layer in the plated steel according to the first experimental example of the present invention.
  • Example 1 Bal. 10 3.2 20 1.12
  • Example 2 Bal. 10 5 38 0.65
  • Example 3 Bal. 15 5 42 1.58
  • the rod and needle-like MgZn 2 areas were measured using an image program after observing the surface at 500x magnification with FE-SEM.
  • the thickness of the interfacial alloy layer was measured by magnifying the cross section 1000 times.
  • Figure 1 is a photograph taken of the surface of the molten alloy plating layer according to Example 2 in the first experimental example.
  • the MgZn 2 phase that appears in the form of rods and needles on the surface of the Zn-Al-Mg-based plating layer has a ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) of 1:2 ⁇ a:b. It can be confirmed that the range of ⁇ 1:10 is satisfied. In addition, it can be confirmed that among the total MgZn 2 , MgZn 2 phases in the form of rods and needles are distributed on the surface with an area fraction of 70% or less.
  • Figure 2 is a photograph taken at 1000 times FE-SEM of the cross section of the molten alloy plating layer according to Example 2 in the first experimental example. Referring to Figure 2, it can be seen that the growth of the Fe-Al interface alloy layer in the molten alloy plating layer according to Example 2 is 10 ⁇ m or less.
  • Table 2 shows the bending workability evaluation results for the plated steel material according to the first experimental example of the present invention.
  • the bending process was observed 200 and 500 times with a FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope), and the width of the bending crack was measured and averaged for evaluation.
  • the ' ⁇ ' item means that the average crack width in the bending evaluation is 15 ⁇ m or less
  • the ' ⁇ ' item means that the average crack width in the bending evaluation is more than 15 ⁇ m and 30 ⁇ m or less. This means that the ' ⁇ ' item means that the average crack width in bending evaluation is more than 30 ⁇ m and less than 40 ⁇ m.
  • the bending process was observed 100 times with a FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope), and the area fraction of cracks was calculated and evaluated using an image program.
  • the ' ⁇ ' item means that the crack area fraction is less than 30% in the bending evaluation, and the ' ⁇ ' item means that the crack area fraction is more than 30% in the bending evaluation. 50 % or less, and the ' ⁇ ' item means the case where the crack area fraction is more than 50% and less than 70% in bending evaluation.
  • Figure 3 is a photograph taken at 500 times FE-SEM of the processed part after evaluating the 1T bending processability of the molten alloy plating layer according to Example 2 in the first experimental example.
  • the formation of rods and needle-shaped MgZn2 was developed relatively little, so that the crack width was less than 40 ⁇ m, and the area fraction of rods and needle-shaped MgZn2 was less than 70%. You can confirm that it appears as .
  • a 1.2 mm cold-rolled material was prepared from a base steel plate, and the ingredients were carbon (C): 0.15% by weight, silicon (Si): 0.01% by weight, manganese (Mn): 0.6% by weight, phosphorus (P): 0.05% by weight, and sulfur. (S): It has a composition of 0.05% by weight and the remainder is iron (Fe). After annealing to a temperature of 760°C in a nitrogen-5 ⁇ 10% hydrogen atmosphere gas, the annealed specimen was cooled to a temperature not more than 20°C different from the plating bath and then immersed in the plating bath for 1 ⁇ 5 seconds.
  • the plating thickness was adjusted to around 20 ⁇ m by nitrogen wiping, and was cooled at a cooling rate of 7°C/s to obtain a Zn-Al-Mg-based plated steel sheet.
  • the composition of the plating bath in terms of weight percent, satisfies the range of Al: 5% to 30%, Mg: 2% to 10%, and the remainder being Zn.
  • the molten alloy plating layer contains 5% to 30% by weight of Al, 2% to 10% by weight of Mg, 0.05% to 10% by weight of Fe, 0% to less than 1% by weight of Si, and the remainder. Contains Zn and other components diffused from base iron.
  • Table 3 shows the area fraction (%) of the MgZn 2 phase in the cross section of the molten alloy plating layer in the plated steel according to the second experimental example of the present invention and the area ratio (%) of the Al single phase to the area fraction of the MgZn 2 phase in the cross section of the molten alloy plating layer.
  • This shows the bending processability evaluation results according to .
  • the bending workability was evaluated by observing the bending part after 3T bending at 200 and 500 times with a FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope), measuring the width of the bending crack, and then averaging.
  • the ' ⁇ ' item means a case where the average crack width in the bending evaluation exceeds 0 and is less than 30 ⁇ m
  • the 'X' item means a case where the average crack width exceeds 30 ⁇ m in the bending evaluation.
  • the area fraction of the MgZn 2 phase in the cross section within the molten alloy plating layer satisfies the range of 20 to 70%, and at the same time, the area of the Al-containing phase relative to the area fraction of the MgZn 2 phase
  • the fraction ratio satisfies the range of 1 to 70%, and it can be seen that the average crack width in the bending section after 3T bending is all 30 ⁇ m or less.
  • Table 4 shows the evaluation of bending workability according to the area fraction (%) of the MgZn 2 phase and the ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) on the surface of the molten alloy plating layer in the plated steel according to the second experimental example of the present invention. It shows the results.
  • CASE1 relates to MgZn 2 whose average minor axis length (a) and average major axis length (b) ratio exceeds 0.5 among all MgZn 2 on the surface of the plating layer
  • CASE2 relates to the average minor axis length (a) among all MgZn 2 on the surface of the plating layer.
  • the bending workability evaluation shows that the area fraction of MgZn 2 in the cross section of the plating layer is 20 to 70%, and the Al-containing phase present inside the MgZn 2 phase or spaced apart from the MgZn 2 phase is 1 to 1% compared to the cross-sectional area of the MgZn 2 phase.
  • Bending workability is evaluated using plated steel sheets present at a ratio of 70%. After 3T bending, the bending workability is evaluated by observing the bending workpiece 200 times and 500 times with a FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope), then measuring the width of the bending crack.
  • FE-SEM Field Emission Scanning Electron Microscope
  • the ' ⁇ ' item means that the average crack width in the 3T bending evaluation is more than 0 and 15 ⁇ m or less, and the ' ⁇ ' item means that the average crack width in the 3T bending evaluation is more than 15 ⁇ m and 30 ⁇ m or less. It means case.
  • the ratio of the average minor axis length (a) to the average major axis length (b) of the entire MgZn 2 phase on the surface of the molten alloy plating layer exceeds 0.5.
  • the area fraction of the two phases is 30% or more, and the area fraction of the MgZn 2 phase having a ratio of the average minor axis length (a) to the average major axis length (b) of 0.5 or less among all MgZn 2 phases on the surface of the molten alloy plating layer is 70% or less,
  • the ratio of the average minor axis length (a) to the average major axis length (b) of the entire MgZn 2 phase on the surface of the molten alloy plating layer is 1/10 or more and 1/2 or less, and the average minor axis length (a) is 1 to 20 ⁇ m
  • the average major axis length (b) satisfies all cases of 2 to 200 ⁇ m, and in this case, it can be confirmed that the average crack width is 15 ⁇ m or less in the 3T bending evaluation.
  • the area fraction of the MgZn 2 phase whose ratio between the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) exceeds 0.5 among the total MgZn 2 phases on the surface of the molten alloy plating layer is 30. If the range of % or more is not satisfied, and the area fraction of the MgZn 2 phase whose ratio between the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) is 0.5 or less among all MgZn 2 phases on the surface of the molten alloy plating layer does not satisfy the range of 70% or less. In this case, it can be confirmed that the average crack width exceeds 15 ⁇ m in the 3T bending evaluation.
  • specimens A3, B3, C3, and D5 did not satisfy the range of the average minor axis length (a) and average major axis length (b) being more than 1/10 and less than 1/2 among the entire MgZn 2 phase on the surface of the molten alloy plating layer. This is the case, and in this case, it can be confirmed that the average crack width exceeds 15 ⁇ m in the 3T bending evaluation.
  • the area fraction of the MgZn 2 phase having a ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) of 0.5 or less among the total MgZn 2 phases on the surface of the molten alloy plating layer is 70% or less, and the molten alloy Even if the ratio of the average minor axis length (a) to the average major axis length (b) of the entire MgZn 2 phase on the surface of the plating layer satisfies the range of 1/10 or more and 1/2 or less, the average minor axis length (a) is in the range of 1 to 20 ⁇ m. is not satisfied, and in this case, it can be confirmed that the average crack width exceeds 15 ⁇ m in the 3T bending evaluation.
  • the area fraction of the MgZn 2 phase having a ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) of 0.5 or less among the total MgZn 2 phases on the surface of the molten alloy plating layer is 70% or less, and the molten alloy Even if the ratio of the average minor axis length (a) and the average major axis length (b) of the entire MgZn 2 phase on the surface of the plating layer satisfies the range of 1/10 or more and 1/2 or less, the average major axis length (b) is in the range of 2 to 200 ⁇ m. is not satisfied, and in this case, it can be confirmed that the average crack width exceeds 15 ⁇ m in the 3T bending evaluation.

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Abstract

본 발명은 소지철; 및 상기 소지철 상에 형성된 용융합금도금층;을 포함하고, 상기 용융합금도금층은 중량%로, Al: 5%~30%, Mg: 2%~10%, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 용융합금도금층 내 단면에서 MgZn2상의 면적분율은 20~70%이고, MgZn2상의 면적분율에 대한 Al 함유 상의 면적분율의 비율은 1~70%인 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재를 제공한다.

Description

가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재
본 발명은 강재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재에 관한 것이다.
용융아연 도금 강판은 희생방식성이 우수하여 부식 환경 노출 시, 전위가 낮은 아연이 선제적으로 용출되어 강재의 부식을 방지하는 특성을 가진다. 이와 같은 우수한 부식특성 덕분에 용융아연 도금 강판은 가전, 건자재 및 자동차용 강판으로 사용되고 있다. 그러나 기술발전과 품질눈높이 향상으로 내식성에 대한 기대요구가 높아지면서 종래의 용융아연 도금 강판보다 더 우수한 내식성을 갖는 제품의 개발에 대한 필요성이 증대되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 2000년대 초반부터 유럽과 일본에서 아연(Zn) 도금욕에 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg)을 첨가하여 내식성을 향상시키는 고내식 도금 강판을 생산하고 있다. 고내식 도금 강판은 Zn의 희생 방식성 외에 Mg과 Al 첨가로 인해 부식 환경에서 치밀한 부식 생성물을 형성시켜 산화 분위기로부터 강재를 차단하여 내부식성을 향상시킨다. 그러나 Zn-Al-Mg 도금 강판은 아연 도금 강판 대비 내식성은 우수하나, 가공성이 열위한 단점이 있다. Zn-Al-Mg의 금속간 화합물은 경도가 높아 크랙 저항성이 낮고, 이러한 크랙은 가공 공정에서 외관을 손상시키거나, 소지 강재를 노출시켜 내식성이 저하되는 문제점이 있다. 관련 선행 기술로는 일본공개특허 제2005-105367호가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재는 소지철; 및 상기 소지철 상에 형성된 용융합금도금층;을 포함하고, 상기 용융합금도금층은 중량%로, Al: 5%~30%, Mg: 2%~10%, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 용융합금도금층 내 단면에서 MgZn2상의 면적분율은 20~70%이고, 상기 용융합금도금층 내 단면에서 MgZn2상의 면적분율에 대한 Al 함유 상의 면적분율의 비율은 1~70%이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재는 소지철; 및 상기 소지철 상에 형성된 용융합금도금층;을 포함하고, 상기 용융합금도금층은 중량%로, Al: 5%~30%, Mg: 2%~10%, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 용융합금도금층은 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5 이하인 MgZn2상의 면적분율이 70% 이하이다.
상기 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재에서, 상기 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5 이하인 MgZn2상은 상기 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 1/10 이상이고 1/2 이하일 수 있다.
상기 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재에서, 상기 평균 단축길이(a)는 1~20㎛이고, 상기 평균 장축길이(b)는 2~200㎛일 수 있다.
상기 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재에서, 상기 용융합금도금층은 표면에서 Al상과 Zn상으로 구성되는 Al-Zn 덴드라이트의 면적분율은 30% 이하일 수 있다.
상기 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재에서, 상기 용융합금도금층은 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5를 초과하는 MgZn2상의 면적분율이 30% 이상일 수 있다.
상기 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재에서, 상기 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5를 초과하는 MgZn2상의 단면적과 동일한 면적을 가지는 가상의 원의 직경은 1~50㎛일 수 있다.
상기 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재에서, 상기 용융합금도금층은 중량%로, Fe: 0.05%~10% 및 Si: 0초과 1%미만을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재를 구현할 수 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 제 1 실험예에서 실시예2에 따른 용융합금도금층의 표면을 촬영한 사진이다.
도 2는 제 1 실험예에서 실시예2에 따른 용융합금도금층의 단면을 FE-SEM 1000배로 촬영한 사진이다.
도 3은 제 1 실험예에서 실시예2에 따른 용융합금도금층에 대하여 1T 굽힘 가공성 평가 후 가공부를 FE-SEM 500배로 촬영한 사진이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재를 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 이하에서는 연신율이 우수한 초고강도 고내식 도금 강판 및 그 제조 방법의 구체적인 내용을 제공하고자 한다.
앞에서 살펴본 바와 같이, Zn-Al-Mg 도금 강판은 아연 도금 강판 대비 내식성은 우수하나, 가공성이 열위한 단점이 있다. Zn-Al-Mg의 금속간 화합물은 경도가 높아 크랙 저항성이 낮고, 이러한 크랙은 가공 시 외관을 손상시키거나, 소지 강재가 노출되어 가공 시 내식성이 저하된다. 금속간 화합물 중 MgZn2는 경도가 가장 높아 MgZn2상의 형상과 크기를 억제하는 기술이 중요하다.
본 발명은 중량%로, Al: 5%~30%, Mg: 2%~10%, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 Zn-Al-Mg계 고내식 도금 강재에 대한 것이며 가공성 및 가공 내식성을 개선하기 위해 경도가 높은 MgZn2상의 미세조직을 제어하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재는 소지철; 및 상기 소지철 상에 형성된 용융합금도금층;을 포함하고, 상기 용융합금도금층은 중량%로, Al: 5%~30%, Mg: 2%~10%, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다. 나아가, 상기 용융합금도금층은 중량%로, 0.05%~10%의 Fe 및 0초과 1%미만의 Si을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 아연합금도금층은 초정 Al상(Zn 고용된 Al단상 조직), Zn 고용상, MgZn2(Al을 포함하는 MgZn2상, Mg2Zn11상 포함), Al/Zn/Mg 공정 조직으로 구성될 수 있다. 가공성 및 가공 내식성 개선을 위한 미세조직 측면에서 상기 Zn-Al-Mg 계 도금층의 표면에 MgZn2상 및 Al을 포함하는 MgZn2상은 폴리곤(Polygon) 형태와 로드(Rod) 및 침상 형태로 이루어질 수 있다.
상기 아연합금도금층은 중량%로, Al: 5%~30%, Mg: 2%~10%, 잔부 Zn 및 불가피한 불순물로 구성될 수 있다. 도금층 내 Mg과 Al은 내식성을 향상시키는 원소 중 하나로, 부식 생성물을 보다 치밀하게 형성시켜 내식성을 향상시킨다. Mg이 1.0중량% 미만인 경우 내식성에 기여하는 바가 미미하며, 종래에서는 2.0중량% 초과 시 Mg 산화 드로스에 의한 생산의 어려움이 있어 Mg을 2.0중량% 미만으로 사용하였다. 하지만 본 발명에서는 보다 우수한 내식성을 구현하기 위해 Mg을 2.0중량% 이상으로 첨가한다. 위에서 언급했듯, Mg을 2.0중량% 초과하여 첨가 시 산화 드로스에 의한 생산의 어려움이 있으나, Al을 5.0중량% 이상 첨가 시 용탕 중의 Mg 산화에 의한 드로스를 감소시킬 수 있다. 더불어 Al 첨가 시 초정 Al 생성과 Zn-Al-Mg 3원 공정상을 형성하여 내식성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 한편, Mg을 10.0중량% 초과 첨가 시 상기 언급한 로드(Rod) 및 침상 형태의 MgZn2 또는 Al을 포함하는 MgZn2상이 전체 MgZn2의 면적분율 70%를 초과하도록 성장하여 도금층의 가공성이 열위해지며, 가공 시 도금층 크랙 발생에 의해 강재 혹은 Fe-Al-Zn 계면 합금화층 노출로 인해 내식성이 저하된다. 한편, Al을 30중량% 초과 첨가 시 도금욕 융점 상승으로 인해 강재와 도금층 사이 불연속적인 Fe-Al-Zn 계면 합금층이 과잉 성장하여 가공 시 계면 밀착성이 취약할 수 있다.
본 발명에서 소지철 상에 용융합금도금층을 형성하는 예시적인 공정은 다음과 같다.
우선, 680~850℃에서 소둔한 소지철은 440~530℃의 도금욕에 침지 후 에어나이프를 통과하여 편면 기준 30~300g/m2를 만족하도록 한다. 단, 소둔 후 소지철의 진입 온도는 도금욕 온도와 ±20℃ 이상 차이가 나지 않도록 조절한다.
MgZn2상의 형태 및 분율은 냉각을 통해 면밀히 제어할 수 있다. 도금욕 침지 이후 200℃ 로 냉각되는 구간까지 3~30℃/s의 냉각속도로 냉각하여 도금층의 응고 시 생성되는 상의 형태를 제어할 수 있다. 보다 바람직하게는 5~20℃/s 의 냉각속도로 냉각할 수 있다. 냉각속도가 5℃/s 미만인 경우 초정 MgZn2상이 조대하게 성장하여 가공성이 열위하며, 액상 상태의 도금층이 산소와 반응하여 도금표면 외관을 저해하는 요소로 작용할 수 있다. 반면, 30℃/s 초과의 냉각속도로 냉각 시 불균일한 응고로 인해 도금층이 균일하게 형성되지 못하며, 판의 떨림으로 인해 생산성이 저하되는 단점이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 도금 강재는, 상기 용융합금도금층 내 단면(예를 들어, 종단면)에서 MgZn2상의 면적분율은 20~70%이고, 상기 용융합금도금층 내 단면(예를 들어, 종단면)에서 MgZn2상의 면적분율에 대한 Al 함유 상의 면적분율의 비율은 1~70%인 것을 특징으로 한다. 여기에서, 상기 Al 함유 상은 상기 용융합금도금층 내 단면에서, MgZn2상과 이격되어 존재하거나 MgZn2상 내부에 존재할 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 상기 Al 함유 상은 i) Al단상 및 ii) Al을 20% 이상 함유하되, 불가피 불순물이 2% 이내이며 잔부가 Zn인 상을 의미한다.
예를 들어, 용융합금도금층은 단면에서 MgZn2상을 면적분율로 20~70% 포함한다. 즉, 상기 용융합금도금층의 전체 단면적(A1) 중에서 MgZn2상이 차지하는 단면적(A2)의 비율이 20~70%이며, (A2 / A1) × 100의 값은 10 내지 60의 범위를 만족한다. 한편, 용융합금도금층의 단면에서, MgZn2상과 이격되어 존재하는 Al 함유 상의 단면적(B1) 및 MgZn2상 내부에 존재하는 Al 함유 상의 단면적(B2)의 합이 전체 MgZn2상의 단면적(B3) 대비 1~70%의 비율을 가진다. 즉, [(B1 + B2) / B3] × 100의 값은 1 내지 70의 범위를 만족한다. 이러한 조직에 의하면, 크랙 저항성이 우수하며, 구체적으로, 굽힘 평가(3T 굽힘 평가, 1T 굽힘 평가)에서 크랙폭 평균이 30㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 도금 강재의 용융합금도금층은 표면에서 MgZn2상의 면적분율이 10~70%일 수 있으며, 상기 면적분율이 10% 미만은 형성이 불가하며, 70%를 초과하면 내크랙성이 저하된다. 여기에서, 용융합금도금층의 표면은 외부와 접하는 상부표면을 의미할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 도금 강재는, 상기 도금 강재의 용융합금도금층은 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5 이하인 MgZn2상의 면적분율이 70% 이하일 수 있다. 예를 들어, 용융합금도금층의 표면에서 전체 MgZn2상 중 70% 이하의 MgZn2상은 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 1:2 내지 1:10으로 0.5 이하의 값을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5 이하인 MgZn2상은 상기 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 1/10 이상이고 1/2 이하일 수 있다. 상기 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5 미만인 경우 내크랙성이 저하된다. 상기 평균 단축길이(a)는 1~20㎛이고, 상기 평균 장축길이(b)는 2~200㎛일 수 있다. 1㎛ 미만의 평균 단축길이(a)와 2㎛ 미만의 평균 장축길이(b)는 형성이 불가능하며, 상기 평균 단축길이(a)가 20㎛를 초과하거나, 상기 평균 장축길이(b)가 200㎛를 초과하는 경우 내크랙성이 저하된다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 도금 강재의 용융합금도금층은 표면에서 Al상과 Zn상으로 구성되는 Al-Zn 덴드라이트의 면적분율은 30% 이하일 수 있다. Al-Zn 덴드라이트는 화성 처리성이나 내LME(Liquid Metal Embrittlement)성에 바람직한 영향을 주지 않기 때문에 그 면적분율은 낮은 것이 바람직하다. 따라서 본 실시예에 따른 도금층에서는 Al-Zn 덴드라이트의 면적분율을 30%이하로 한다.
앞에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재에서, 상기 Zn-Al-Mg 계 도금층의 표면에 MgZn2상 및 Al을 포함하는 MgZn2상은 폴리곤(Polygon) 형태와 로드(Rod) 및 침상 형태로 이루어져 있으며, 로드(Rod) 및 침상 형태의 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비는 1:2 ≤ a:b ≤ 1:10 인 것을 특징으로 한다. 전체 MgZn2 중에 로드 및 침상 형태의 MgZn2상은 표면에 70% 이하의 면적분율로 분포되어 있으며, 보다 바람직하게는 50% 미만의 면적분율로 분포되어 있으며, 잔부 MgZn2는 폴리곤(Polygon) 형상으로 분포되어 있다.
상기 용융합금도금층은 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5를 초과하는 MgZn2상의 면적분율이 30% 이상인 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 용융합금도금층은 표면에서 전체 MgZn2상 중 30% 이상의 MgZn2상은 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5를 초과하는 1:1.5, 1:1.2 등의 값을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5를 초과하는 MgZn2상의 단면적과 동일한 면적을 가지는 가상의 원의 직경(평균직경)은 1~50㎛일 수 있다. 상기 평균직경이 1㎛ 미만은 형성이 불가능하며 50㎛를 초과하는 경우 내크랙성이 저하된다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예들을 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
제 1 실험예
1. 시편의 조성 및 공정조건
소지 강판으로 1.2㎜ 냉연 소재를 준비하였고, 성분은 탄소(C): 0.15중량%, 규소(Si): 0.01중량%, 망간(Mn): 0.6중량%, 인(P): 0.05중량%, 황(S): 0.05중량% 및 나머지 철(Fe)의 조성을 가진다. 질소 - 5~10% 수소 분위기 가스에서 760℃의 온도로 소둔 후 소둔 시편을 도금욕과 20℃ 이상 차이 나지 않는 온도까지 냉각 후 도금욕에 1~5초간 침적하였다. 485℃ 온도의 도금욕 침지 이후 질소 와이핑으로 도금 두께를 20㎛ 내외로 조절하였으며, 7℃/s의 냉각 속도로 냉각하여 Zn-Al-Mg계 도금 강판을 얻었다. 상기 도금욕의 조성은 중량%로, Al: 5%~30%, Mg: 2%~10%, 잔부 Zn인 범위를 만족한다.
2. 도금층 조성 및 미세조직 평가
표 1은 본 발명의 제 1 실험예에 따른 도금 강재에서 용융합금도금층의 조성(단위: 중량%)과 미세조직을 평가한 결과를 나타낸 것이다.
구분 Zn Al Mg Rod/침상형MgZn2면적(%) 계면 합금층 두께(㎛)
실시예1 Bal. 10 3.2 20 1.12
실시예2 Bal. 10 5 38 0.65
실시예3 Bal. 15 5 42 1.58
제조된 각각의 도금 강판에 대하여 로드(Rod) 및 침상형 MgZn2 면적은 FE-SEM 으로 500배 표면 관찰 후 이미지 프로그램을 이용하여 측정하였다. 계면 합금층의 두께는 단면을 1000배로 확대하여 측정하였다.
표 1의 실시예1 내지 실시예3을 참조하면, Rod 및 침상형 MgZn2의 면적비율이 50% 미만으로 가공성이 우수함을 확인할 수 있다. 발명자는 실시예에 대한 비교예로서 Rod 및 침상형 MgZn2상의 면적이 급격히 증가하는 것을 확인하였으며, 도금욕의 온도 상승으로 계면 합금층이 10㎛를 초과하여 형성되어 가공성이 열위한 경우를 확인할 수 있었다.
도 1은 제 1 실험예에서 실시예2에 따른 용융합금도금층의 표면을 촬영한 사진이다. 도 1을 참조하면, Zn-Al-Mg 계 도금층의 표면에 로드(Rod) 및 침상 형태로 나타나는 MgZn2상은 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 1:2 ≤ a:b ≤ 1:10 의 범위를 만족함을 확인할 수 있다. 또한, 전체 MgZn2 중에 로드 및 침상 형태의 MgZn2상은 표면에 70% 이하의 면적분율로 분포됨을 확인할 수 있다.
도 2는 제 1 실험예에서 실시예2에 따른 용융합금도금층의 단면을 FE-SEM 1000배로 촬영한 사진이다. 도 2를 참조하면, 실시예2에 따른 용융합금도금층에서 Fe-Al계면 합금층의 성장이 10㎛ 이하임을 확인할 수 있다.
3. 굽힘 가공성 평가
표 2는 본 발명의 제 1 실험예에 따른 도금 강재에 대한 굽힘 가공성 평가 결과를 나타낸 것이다. 3T 굽힘, 1T 굽힘 후 굽힘 가공부를 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)으로 200배, 500배 관찰한 후, 굽힘 크랙의 폭을 측정 후 평균화하여 평가하였다. 3T(크랙 폭) 및 1T(크랙 폭)에서 '◎'항목은 굽힘 평가에서 크랙 폭 평균이 15㎛ 이하인 경우를 의미하며, '○'항목은 굽힘 평가에서 크랙 폭 평균이 15㎛ 초과 30㎛ 이하인 경우를 의미하며, '△'항목은 굽힘 평가에서 크랙 폭 평균이 30㎛ 초과 40㎛ 이하인 경우를 의미한다.
또한, 3T 굽힘, 1T 굽힘 후 굽힘 가공부를 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)으로 100배 관찰한 후 이미지 프로그램을 이용하여 크랙의 면적분율을 계산하여 평가하였다. 3T(크랙면적분율) 및 1T(크랙면적분율)에서 '◎'항목은 굽힘 평가에서 크랙 면적분율이 30% 이하인 경우를 의미하며, '○'항목은 굽힘 평가에서 크랙 면적분율이 30% 초과 50% 이하인 경우를 의미하며, '△'항목은 굽힘 평가에서 크랙 면적분율이 50% 초과 70% 이하인 경우를 의미한다.
구분 Zn Al Mg 3T
(크랙 폭) 		1T
(크랙 폭) 		3T
(크랙면적분율) 		1T
(크랙면적분율)
실시예1 Bal. 10 3.2 ◎ ○ ◎ △
실시예2 Bal. 10 5 ◎ △ ◎ △
실시예3 Bal. 15 5 ○ △ ○ △
표 2의 실시예1 내지 실시예3을 참조하면, 로드 및 침상형 MgZn2의 형성이 비교적 적게 발달되어 크랙의 폭이 40㎛ 이내로 구성됨을 확인할 수 있다. 발명자는 실시예에 대한 비교예로서 Rod 및 침상형 MgZn2의 면적분율이 70%를 초과하는 경우, 경도가 높은 MgZn2 상에서의 크랙 뿐 아니라, 입계를 따라 크랙이 진행되어 크랙의 폭이 평균 40㎛를 초과하는 경우를 확인할 수 있었다. 또한, 발명자는 실시예에 대한 비교예로서 MgZn2상이 Rod형으로 발달된 경우, 크랙의 폭 뿐 아니라, 크랙의 빈도수가 증가하여, 크랙의 면적이 70%를 초과하여 열위한 것을 확인할 수 있었다.도 3은 제 1 실험예에서 실시예2에 따른 용융합금도금층에 대하여 1T 굽힘 가공성 평가 후 가공부를 FE-SEM 500배로 촬영한 사진이다. 도 3을 참조하면, 실시예2에 따른 용융합금도금층에서 로드 및 침상형 MgZn2의 형성이 비교적 적게 발달되어 크랙의 폭이 40㎛ 이내로 구성되며, Rod 및 침상형 MgZn2의 면적분율이 70% 이하로 나타남을 확인할 수 있다.
상술한 제 1 실험예의 결과에 의하면, 가공성에 불리한 경도가 높은 MgZn2상이 형성되어도 로드 및 침상형 MgZn2상의 성장을 억제하고 면적분율을 조절하여 가공성이 우수한 도금강판을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
제 2 실험예
1. 시편의 조성 및 공정조건
소지 강판으로 1.2㎜ 냉연 소재를 준비하였고, 성분은 탄소(C): 0.15중량%, 규소(Si): 0.01중량%, 망간(Mn): 0.6중량%, 인(P): 0.05중량%, 황(S): 0.05중량% 및 나머지 철(Fe)의 조성을 가진다. 질소 - 5~10% 수소 분위기 가스에서 760℃의 온도로 소둔 후 소둔 시편을 도금욕과 20℃ 이상 차이 나지 않는 온도까지 냉각 후 도금욕에 1~5초간 침적하였다. 485℃ 온도의 도금욕 침지 이후 질소 와이핑으로 도금 두께를 20㎛ 내외로 조절하였으며, 7℃/s의 냉각 속도로 냉각하여 Zn-Al-Mg계 도금 강판을 얻었다. 상기 도금욕의 조성은 중량%로, Al: 5%~30%, Mg: 2%~10%, 잔부 Zn인 범위를 만족한다. 용융합금도금층은 5중량% 이상 30중량% 이하의 Al, 2중량% 이상 10중량% 이하의 Mg, 0.05중량% 이상 10중량% 이하의 Fe, 0중량% 초과 1중량% 미만의 Si 및 잔부의 Zn과 기타 소지철에서 확산된 성분을 포함한다.
2. 도금층 단면의 미세조직 및 굽힘 가공성 평가
표 3은 본 발명의 제 2 실험예에 따른 도금 강재에서 용융합금도금층 단면에서의 MgZn2상 면적분율(%)과 용융합금도금층 단면에서의 MgZn2상 면적분율에 대한 Al 단상 면적비율(%)에 따른 굽힘 가공성 평가 결과를 나타낸 것이다. 표 3에서 굽힘 가공성 평가는 3T 굽힘 후 굽힘 가공부를 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)으로 200배, 500배 관찰한 후, 굽힘 크랙의 폭을 측정후 평균화하여 평가하였다. '○' 항목은 굽힘 평가에서 크랙 폭 평균이 0 초과 30 ㎛ 이하인 경우를 의미하고, 'X' 항목은 굽힘 평가에서 크랙 폭 평균이 30㎛를 초과하는 경우를 의미한다.
시편 도금층 단면에서의
MgZn2면적분율
(%)		 도금층 단면에서의
MgZn2면적에 대한
Al단상 면적 비율(%)		 굽힘가공성
평가
1 60 20 ○
2 58 68 ○
3 31 70 ○
4 23 11 ○
5 62 18 X
6 58 71 X
7 20 72 X
8 24 75 X
표 3을 참조하면, 시편1, 2, 3, 4는 용융합금도금층 내 단면에서 MgZn2상의 면적분율은 20~70%의 범위를 만족하고, 동시에, MgZn2상의 면적분율에 대한 Al 함유 상의 면적분율의 비율은 1~70%의 범위를 만족하는 경우에 해당하며, 3T 굽힘 후 굽힘 가공부에서 크랙 폭 평균이 모두 30 ㎛ 이하로 나타남을 확인할 수 있다.
이에 반하여, 시편5는 용융합금도금층 내 단면에서 MgZn2상의 면적분율은 20~70%의 범위를 만족하지 못하고, 시편6, 7, 8은 용융합금도금층 내 단면에서 MgZn2상의 면적분율에 대한 Al 함유 상의 면적분율의 비율은 1~70%의 범위를 만족하지 못하는 경우에 해당하며, 이 경우, T 굽힘 후 굽힘 가공부에서 크랙 폭 평균이 30㎛를 초과함을 확인할 수 있다.
CASE1 CASE2
시편 면적분율
(%)		 면적분율
(%)		 평균 단축길이(a)와
평균 장축길이(b)의 비		 평균단축길이(㎛) 평균장축길이(㎛) 굽힘가공성
평가
본발명 30% 이상 70% 이하 1:2~1:10 1~20 2~200 30 이하
A1 70 30 1 : 2 10.2 20.0 ◎
A2 62 38 1 : 9.5 10.3 97.9 ◎
A3 68 32 1 : 10.2 4.0 40.8 ○
A4 66 34 1 : 9.1 20.5 84.1 ○
A5 62 38 1 : 8.9 29.1 200.8 ○
B1 59 41 1 : 10 5.2 52.0 ◎
B2 51 49 1 : 2.1 8.8 18.5 ◎
B3 52 48 1 : 10.1 4.8 48.5 ○
B4 55 45 1 : 2.3 20.1 197.0 ○
B5 57 43 1 : 9.8 20.5 200.5 ○
C1 39 61 1 : 10 20.0 200.0 ◎
C2 30 70 1 : 2.1 18.7 39.3 ◎
C3 31 69 1 : 10.2 2.2 22.4 ○
C4 39 61 1 : 4.1 20.3 83.2 ○
C5 35 65 1 : 6.9 29.0 200.1 ○
D1 27 73 1 : 2 3.0 6.0 ○
D2 29 71 1 : 2 18.0 36.0 ○
D3 25 75 1 : 5 10.8 54.0 ○
D4 29 71 1 : 9.5 2.0 19.0 ○
D5 28 72 1 : 10.2 2.0 20.4 ○
표 4는 본 발명의 제 2 실험예에 따른 도금 강재에서 용융합금도금층 표면에서의 MgZn2상 면적분율(%)과 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비에 따른 굽힘 가공성 평가 결과를 나타낸 것이다. CASE1은 도금층 표면에서의 전체 MgZn2 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b) 비가 0.5를 초과하는 MgZn2에 관한 것이며, CASE2는 도금층 표면에서의 전체 MgZn2 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b) 비가 0.5 이하인 MgZn2에 관한 것이다. 표 4에서 굽힘 가공성 평가는 도금층 단면에서의 MgZn2 면적분율이 20~70%이고, 상기 MgZn2상 내부에 존재하는 또는 상기 MgZn2상과 이격되어 존재하는 Al 함유 상이 MgZn2상의 단면적 대비 1~70%의 비율로 존재하는 도금 강판으로 굽힘 가공성 평가를 하되, 굽힘 가공성 평가는 3T 굽힘 후 굽힘 가공부를 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)으로 200배, 500배 관찰한 후, 굽힘 크랙의 폭을 측정후 평균화하여 평가하였으며, '◎' 항목은 3T 굽힘 평가에서 크랙 폭 평균이 0 초과 15㎛ 이하인 경우를 의미하고, '○'항목은 3T 굽힘 평가에서 크랙 폭 평균이 15㎛ 초과 30㎛ 이하인 경우를 의미한다.
표 4를 참조하면, 시편 A1, A2, B1, B2, C1, C2에서 상기 용융합금도금층 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5를 초과하는 MgZn2상의 면적분율이 30% 이상이며, 상기 용융합금도금층 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5 이하인 MgZn2상의 면적분율이 70% 이하이며, 상기 용융합금도금층 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 1/10 이상이고 1/2 이하이고, 상기 평균 단축길이(a)는 1~20㎛이고, 상기 평균 장축길이(b)는 2~200㎛인 경우를 모두 만족하며, 이 경우, 3T 굽힘 평가에서 크랙 폭 평균이 15㎛ 이하임을 확인할 수 있다.
이에 반하여, 시편 D1, D2, D3, D4, D5는 용융합금도금층 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5를 초과하는 MgZn2상의 면적분율이 30% 이상인 범위를 만족하지 못하며, 용융합금도금층 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5 이하인 MgZn2상의 면적분율이 70% 이하인 범위를 만족하지 못하는 경우이며, 이 경우, 3T 굽힘 평가에서 크랙 폭 평균이 15㎛를 초과함을 확인할 수 있다.
또한, 시편 A3, B3, C3, D5는 용융합금도금층 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 1/10 이상이고 1/2 이하인 범위를 만족하지 못하는 경우이며, 이 경우, 3T 굽힘 평가에서 크랙 폭 평균이 15㎛를 초과함을 확인할 수 있다.
또한, 시편 A4, B4, C4는 용융합금도금층 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5 이하인 MgZn2상의 면적분율이 70% 이하이며, 상기 용융합금도금층 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 1/10 이상이고 1/2 이하인 범위를 만족하더라도 상기 평균 단축길이(a)가 1~20㎛인 범위를 만족하지 못하는 경우이며, 이 경우, 3T 굽힘 평가에서 크랙 폭 평균이 15㎛를 초과함을 확인할 수 있다.
또한, 시편 A5, B5, C5는 용융합금도금층 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5 이하인 MgZn2상의 면적분율이 70% 이하이며, 상기 용융합금도금층 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 1/10 이상이고 1/2 이하인 범위를 만족하더라도 상기 평균 장축길이(b)가 2~200㎛인 범위를 만족하지 못하는 경우이며, 이 경우, 3T 굽힘 평가에서 크랙 폭 평균이 15㎛를 초과함을 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 소지철; 및
    상기 소지철 상에 형성된 용융합금도금층;을 포함하고,
    상기 용융합금도금층은 중량%로, Al: 5%~30%, Mg: 2%~10%, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
    상기 용융합금도금층 내 단면에서 MgZn2상의 면적분율은 20~70%이고, MgZn2상의 면적분율에 대한 Al 함유 상의 면적분율의 비율은 1~70%인,
    가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재.
  2. 소지철; 및
    상기 소지철 상에 형성된 용융합금도금층;을 포함하고,
    상기 용융합금도금층은 중량%로, Al: 5%~30%, Mg: 2%~10%, 잔부 Zn 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
    상기 용융합금도금층은 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5 이하인 MgZn2상의 면적분율이 70% 이하인 것을 특징으로 하는,
    가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5 이하인 MgZn2상은 상기 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 1/10 이상이고 1/2 이하인 것을 특징으로 하는,
    가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 평균 단축길이(a)는 1~20㎛이고, 상기 평균 장축길이(b)는 2~200㎛인,
    가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 용융합금도금층은 표면에서 Al상과 Zn상으로 구성되는 Al-Zn 덴드라이트의 면적분율은 30% 이하인,
    가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 용융합금도금층은 표면에서 전체 MgZn2상 중에 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5를 초과하는 MgZn2상의 면적분율이 30% 이상인 것을 특징으로 하는,
    가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 평균 단축길이(a)와 평균 장축길이(b)의 비가 0.5를 초과하는 MgZn2상의 단면적과 동일한 면적을 가지는 가상의 원의 직경은 1~50㎛인 것을 특징으로 하는,
    가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 용융합금도금층은 중량%로, Fe: 0.05%~10% 및 Si: 0초과 1%미만을 더 포함하는,
    가공성 및 내식성이 우수한 도금 강재.
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