表面外观和低温粘合脆性优异的热浸镀锌钢板的制作方法

本发明涉及一种用于家电产品、汽车等中的热浸镀锌钢板，更详细地，涉及一种表面外观和低温粘合脆性优异的热浸镀锌钢板。

背景技术：

用于汽车等的钢板应具有优异的抗外部腐蚀环境的能力，并且应具有精美的钢材表面。为了这种需求，出现了热浸镀锌钢板。所述热浸镀锌钢板是在钢板上镀覆金属锌的产品，其是通过锌的牺牲防蚀来提高耐蚀性的钢板，广泛用于家电产品、汽车等中。

由于家电产品、汽车产品的特性，表面不应存在异物，外观应精美，涂装后也不应在表面上显示出其它斑纹或色差。这种特性取决于所述热浸镀锌钢板的镀覆工艺中的锌的凝固过程中产生的晶粒。与其它金属的晶粒不同，所述锌的晶粒在凝固时枝状晶发达，并且具有显示出几何纹路的倾向。这种锌的晶粒还单独被称为锌花(spangle)，所述锌花越大，晶粒和晶粒之间的边界更明显，各晶粒内强烈地产生枝状晶结构，因此表面外观会变差。

因此，为了提高镀覆产品的表面外观，需要减小所述锌花尺寸。作为减小锌晶粒的尺寸的方法，通常的方法是在镀覆后立即提高带钢的冷却速度来减小表面的锌晶粒。

为了提高所述冷却速度，具有一种在镀覆后立即调节位于气刀顶部的冷却器(cooler)的流量和流速的方法。但是，这种方法虽然可以减小锌花的尺寸，但使强的外力作用于处于未凝固状态的液态锌，因此可能会使镀层的厚度变得不均匀，并且可能会引起诸如流痕的缺陷。

另外，作为用于调节上述冷却速度的方法，具有通过喷射含有诸如磷酸盐的引起吸热反应的成分的液滴来进行冷却的方法(专利文献1)。这是利用液体的气化热和磷酸盐的吸热反应来快速冷却镀层以使镀层的晶粒微细化的方法。该方法对锌花的微细化有效，但喷射液体的设备的操作复杂，并且液滴喷射得不均匀时，存在发生表面缺陷的缺点。此外，通过人为地提高镀层的凝固速度来减少镀层的锌花的方法的缺点在于，由于锌的(0001)面均匀地排列在钢板，因此低温粘合脆性变差。即，锌是密排六方(hexagonalclosetpacking，hcp)结构，滑移(slip)系统受限，并且沿c轴拉伸时甚至不发生孪晶(twin)变形，因此抗拉伸能力差。此外，根据温度，锌金属的断裂机制的活性度不同，在常温以上，所述断裂机制是脆性、晶界和韧性断裂的混合，但在低温下，仅脆性(解理)断裂起主要作用，因此容易发生由外部冲击引起的断裂。所述锌均匀地排列在(0001)面而与基板平行时，在低温粘合脆性测试中，拉伸应力作用于镀层的c轴，并且难以启动锌的孪晶(twin)，因此存在镀层的延展性降低的同时发生极其严重的脆性断裂的问题。

(现有技术文献)

(专利文献1)韩国授权专利第10-0742832号

技术实现要素：

要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种热浸镀锌钢板及其制造方法，其中，通过基础钢板的表面改性，使热浸镀锌后的锌晶粒微细化，因此所述热浸镀锌钢板的表面精美，并且具有优异的低温粘合脆性。

本发明的技术问题并不限于上述内容。本发明的附加技术问题记载于整个说明书的内容中，本领域技术人员可以从本发明的说明书中记载的内容没有任何困难地理解本发明的附加技术问题。

技术方案

本发明的一个实施方案涉及一种表面外观和低温粘合脆性优异的热浸镀锌钢板，所述热浸镀锌钢板包括基础钢板和形成在所述基础钢板上的热浸镀锌层，所述基础钢板的表面的中心线平均粗糙度(ra)为0.3以上，粗糙度的偏斜度(rsk)为-1以下，粗糙度的峰度(rku)为6以上。

本发明的另一个实施方案涉及一种制造表面外观和低温粘合脆性优异的热浸镀锌钢板的方法，所述方法包括以下步骤：准备基础钢板；在所述基础钢板的表面形成凹凸，以使中心线平均粗糙度(ra)为0.3以上、粗糙度的偏斜度(rsk)为-1以下、粗糙度的峰度(rku)为6以上；以及将形成凹凸的所述基础钢板浸入热浸镀锌浴中，以制造热浸镀锌层。

有益效果

本发明的热浸镀锌钢板的镀层的锌晶粒(锌花)微细，因此可以确保精美的表面外观，而且锌晶粒的(0001)面随机取向，从而具有优异的低温粘合脆性。

此外，根据本发明，无需进行单独的快速冷却工艺，或者不需要液滴喷射设备等，因此可以简单且有效地提高镀锌钢板的质量。

附图说明

图1是示出观察本发明的实施例中公开的比较例和发明例的基础钢板表面的sem照片。

图2是示出观察对所述图1的基础钢板进行热浸镀锌后的镀层表面的sem照片。

图3是示出本发明的实施例中公开的比较例和发明例的电子背散射衍射(electronbackscattereddiffraction，ebsd)照片。

图4的(a)和(b)分别是示出本发明的实施例中公开的比较例1和发明例1的ebsdipf图(map)的照片。

最佳实施方式

本发明的发明人发现在制造热浸镀锌钢板的过程中，根据基础钢板的表面形状，锌的成核发生变化。因此，认识到在热浸镀后不单独控制冷却过程的情况下，通过基础钢板的表面改性，可以控制镀层的锌晶粒(锌花，spangle)，从而完成了本发明。

以下，对本发明进行详细的说明。首先，对本发明的热浸镀锌钢板进行详细说明。

本发明的热浸镀锌钢板包括基础钢板和形成在所述基础钢板上的热浸镀锌层，优选地，所述基础钢板的表面的中心线平均粗糙度(ra)为0.3以上，粗糙度的偏斜度(rsk)为-1以下，粗糙度的峰度(rku)为6以上。

测量粗糙度的方法是根据国际标准化组织(iso)所规定的方法进行测量，所述中心线平均粗糙度(ra)是对表面高低的算术平均值，其可以描述整体表面的粗糙度。另外，粗糙度的偏斜度(rsk)是粗糙度曲线的偏斜度，当粗糙度的偏斜度(rsk)超过0时，表示存在很多尖锐的峰(peak)的情况，当粗糙度的偏斜度(rsk)小于0时，表示存在很多谷(valley)的形态。粗糙度的峰度(rku)是表示粗糙度曲线的尖锐度的值，以3为基准，当所述粗糙度的峰度(rku)高于3时，表示所形成的粗糙度曲线尖锐，当所述粗糙度的峰度(rku)低于3时，表示所形成的粗糙度曲线为钝形。

当所述基础钢板的表面的中心线平均粗糙度(ra)小于0.3时，由于表面摩擦力低，驱动辊时发生打滑等，因此发生蛇行等，对操作条件产生不利的影响。因此，本发明中可以将所述基础钢板的表面的中心线平均粗糙度(ra)限制为0.3以上，优选的中心线平均粗糙度(ra)可以为0.4以上。本发明对所述基础钢板的表面的中心线平均粗糙度(ra)的上限不作特别限定，但根据操作的实际情况，优选不超过2.7。

当所述基础钢板的表面的粗糙度的偏斜度(rsk)超过-1时，由于表面上可以起到油槽(oilpocket)作用的区域小，加工过程中的摩擦力增加，因此加工性可能会降低。因此，本发明中可以将所述基础钢板的表面的粗糙度的偏斜度(rsk)限制为-1以下，优选的粗糙度的偏斜度(rsk)可以为-1.5以下。另外，本发明对所述基础钢板的表面的粗糙度的偏斜度(rsk)的下限不作特别限制，但当所述粗糙度的偏斜度(rsk)值小于-5时，难以期待进一步的效果，因此所述粗糙度的偏斜度(rsk)优选为-5以上。更优选的粗糙度的偏斜度(rsk)的下限可以为-4。

当所述基础钢板的表面的粗糙度的峰度(rku)小于6时，由于形成钝形的表面，从而作为使锌花微细化的成核位点的效果减少，因此不优选。因此，本发明中可以将所述基础钢板的表面的粗糙度的峰度(rku)限制为6以上。优选的粗糙度的峰度(rku)可以为7以上。另外，本发明对所述粗糙度的峰度(rku)的上限不作特别限制，但当所述粗糙度的峰度(rku)值超过50时，难以期待进一步的效果，因此所述粗糙度的峰度(rku)优选为50以下。

本发明的热浸镀锌钢板中，镀层的锌晶粒(锌花)的尺寸优选为150μm以下。

所述镀层的锌晶粒的(0001)面的取向度可以通过用电子背散射衍射(ebsd)测量的表面的反极图(inversepolefigure，ipf)分析来确认。例如，可以通过图4的(a)和(b)进行说明。所述图4的(a)和(b)分别是示出后述的实施例中比较例1和发明例1的ebsdipf图的照片。如图4的(a)中所示，比较例1中锌花集中在(0001)面，但在(b)中所示的发明例1中，可以确认锌花均匀地分布在另一侧而不是(0001)面。

观察在低温下发生镀层的脆性断裂的裂纹位置时，已知镀层的断裂发生在镀层的晶界或基材铁和镀层的界面。在晶界或界面处开始断裂的原因是由于锌凝固时发生凝固收缩而产生体积差(约8.3％)，因此热浸镀后在晶界上可能会产生空穴(void)。此时，c轴(c-axis)方向上的热膨胀系数比a轴(a-axis)方向上的热膨胀系数大5倍左右，因此越向(0001)面排列，则基材铁和镀层之间发生错配的概率越大。此外，随着择优取向积聚在(0001)面，体积弹性模量(bulkmodulus)和杨氏模量(young'smodulus)增加，并且相对大的应力作用于积聚在(0001)面的镀层和基材铁的界面或晶界，因此容易发生断裂。因此，越使锌花变小并使(0001)面随机(random)取向，则抗低温粘合脆性越优异，并且具有显示出精美的表面的效果。

另外，对所述基础钢板的种类不作特别限制，只要是本发明所属技术领域中可以进行热浸镀锌的钢板即可。即，本发明的基础钢板可以是软钢、高强度钢、热轧钢板、冷轧钢板、线材等，对其种类或形态也不作特别限制。

然后，对制造本发明的热浸镀锌钢板的一个实例进行详细说明。为了制造本发明的热浸镀锌钢板，准备基础钢板，并在基础钢板的表面形成凹凸。之后，优选将形成凹凸的基础钢板浸入热浸镀锌浴中进行镀覆。

在所述基础钢板的表面形成凹凸，以使中心线平均粗糙度(ra)为0.3以上，粗糙度的偏斜度(rsk)为-1以下，粗糙度的峰度(rku)为6以上。形成所述凹凸的方法包括在基础钢板的表面直接形成凹凸的方法；准备形成有上述条件的凹凸的辊(roll)，并使所述基础钢板通过辊之间，以使形成在辊表面的粗糙度转印到钢板表面的方法等，但对所述方法不作特别限制。制造形成有上述凹凸的辊的技术包括将形成有凹凸的单独的材料附着在辊表面的方法；在辊表面直接形成凹凸的方法。在辊表面直接形成凹凸的方法可以使用喷丸毛化(shotblastingtexturing，sbt)、激光束毛化(laserbeamtexturing，lbt)、电火花毛化(electricaldischargingtexturing，edt)、电子束毛化(electronbeamtexturing，ebt)等方法。

所述sbt是通过在辊表面喷射微细的磨料(grit)等而以物理的方式在辊表面形成凹凸的方法，lbt或ebt是通过照射激光束或电子束而在辊表面形成凹凸的方法。另外，edt被称为放电加工，所述edt是在辊和外部电极之间形成高压电位并通过电火花在辊表面形成凹凸的方法。

在如上所述形成凹凸的基础钢板的表面形成热浸镀锌层。优选地，形成所述热浸镀锌层的方法是将所述基础钢板浸入热浸镀锌浴中后调节镀覆附着量并进行凝固的方法。

首先，可以对形成有所述凹凸的基础钢板进行退火热处理工艺，所述退火热处理工艺用于调节钢板的材质并去除表面的氧化物。所述退火热处理是在含有5-40体积％的氢气的氮气气氛下、在750-950℃下保持30-180秒后冷却至450-550℃。

之后，将基础钢板浸入锌镀浴中，并经过导辊取出至锌镀浴的外部。此时，附着在基础钢板表面的液态锌是通过从气刀喷射的气体的流量和流速来调节为规定的附着量，并通过设置在气刀顶部的冷却器(cooler)冷却至300℃以下。通过上述镀覆过程使制造的镀覆钢板的锌花微细化，并且可以确保随机的取向性。

具体实施方式

以下，对本发明的实施例进行详细的说明。以下实施例仅用于理解本发明，并不用于限定本发明的权利范围。这是因为，本发明的权利范围由权利要求书中记载的内容和由此合理推导的内容所确定。

(实施例)

准备拉伸强度为300mpa以下的低碳软(mild)钢作为基础钢板，为了比较表面状态，进行镜面(mirror)抛光，以使表面没有凹凸。

在进行所述抛光后，在钢板表面形成表面凹凸，以使钢板表面具有下表1中记载的rsk、rku和ra，从而准备钢板。钢板的表面改性是通过在辊之间附着砂纸(sandpaper)并使钢板通过所述辊之间的方法来进行。

图1是进行所述表面改性后用扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscope，sem)观察钢板表面的照片。图1的(h)是比较例5，其是示出进行所述镜面抛光之前的普通的钢板表面的照片。图1的(a)、(b)、(c)和(d)分别是以下表1的比较例1至比较例4的条件对表面进行改性的情况，图1的(e)、(f)和(g)分别是以发明例1至发明例3的条件对表面进行改性的情况。

[表1]

对具有上述表1的粗糙度的基础钢板进行热浸镀锌。此时，热浸镀锌是在镀浴温度为440-480℃且包含0.1-0.3重量％的al的zn镀浴中进行浸入，然后通过气刀将镀覆附着量调节为160g/m²，并以7℃/秒的冷却速度进行冷却，从而制造热浸镀锌钢板。

观察如上所述制造的热浸镀锌钢板的镀层的特性，并将其结果一同示于上述表1中。上述表1中的锌花尺寸是通过光学显微镜sem进行测量。另外，(0001)面的取向性是利用电子背散射衍射(ebsd)进行分析。

图2的(a)至(h)分别是示出观察比较例1至比较例4、发明例1至发明例3和比较例5的镀层表面的光学显微镜照片。

图3的(a)至(f)分别是示出用ebsd测量镀层表面以确认比较例1至比较例3和发明例1至发明例3的取向性的照片，照片上明暗不同的区域表示面的取向性不同的区域。图3的(a)至(f)中相对暗的区域表示(0001)面，基于此，观察所述(0001)面的取向性后将其结果一同示于表中。图4的(a)和(b)分别是示出观察所述比较例1和发明例1的(0001)面的取向性的ebsdipf图的结果。

上述表1中，低温粘合脆性是利用冲击剥离测试(impactpeeltest)仪器进行评价。具体地，用粘合剂粘贴两个试片，然后在-45℃的条件下通过钢板的冲击强制分离试片后，在粘合剂中发生剥离时评价为“未剥离”，在镀层和基材铁的界面处发生剥离时评价为“剥离”或“部分剥离”。

根据上述表1和图2至图4的结果可知，满足本发明中提出的条件的发明例1至发明例3的锌花的尺寸均形成为150μm以下，从而表面精美，并且显示出各种取向性，因此具有优异的低温粘合脆性。

与此相比，可以确认由于比较例1至比较例5的基础钢板的表面的粗糙度不在本发明的范围内，从而锌晶粒的尺寸非常粗大，并且(0001)面的取向性强，并且可知表面外观和低温粘合脆性差。