KR20240045358A

KR20240045358A - 강 용접 부재

Info

Publication number: KR20240045358A
Application number: KR1020247009930A
Authority: KR
Inventors: 다쿠야 미츠노부; 히로시 다케바야시; 게이타로 마츠다
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2021-10-01
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2024-04-05
Also published as: WO2023054717A1; CN117836457A; JPWO2023054717A1

Abstract

높은 스폿 용접부의 내LME성을 갖는 강 용접 부재를 제공한다. 강재의 표면에 Zn계 도금층을 갖는 복수의 Zn계 도금 강재가 적어도 하나의 스폿 용접부를 통해 접합된 강 용접 부재이며, 상기 Zn계 도금 강재 중 적어도 하나가, 780㎫ 이상의 인장 강도를 갖고, 그 상기 강재가, 질량％로, C: 0.05 내지 0.40％, Si: 0.2 내지 3.0％, Mn: 0.1 내지 5.0％, sol.Al: 0.4 내지 1.50％, 등을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 상기 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역에 있어서, 상기 Zn계 도금층으로부터의 Zn이 상기 강재에 침입한 Zn 침입 깊이로부터, 상기 강재에 형성된 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가, 0.1 내지 10.0㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 강 용접 부재.

Description

강 용접 부재

본 발명은 강 용접 부재에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 높은 스폿 용접부의 내LME성을 갖는 강 용접 부재에 관한 것이다.

근년, 자동차나 건축재 등의 여러 분야에서 사용되는 강판에 대하여 고강도화가 진행되고 있다. 예를 들어, 자동차 분야에 있어서는, 연비 향상을 위하여 차체의 경량화를 목적으로, 고강도 강판의 사용이 증가하고 있다. 이러한 고강도 강판은, 전형적으로, 강의 강도를 향상시키기 위하여 C, Si 및 Mn 등의 원소를 함유한다.

일반적으로, 이러한 고강도 강판은, 특히 옥외에서 사용되는 경우에는, 강도 및 의장성 확보를 위하여, 높은 내식성이 요구된다. 내식성을 향상시킨 강판으로서는, 강판 위에 Zn계 도금층(예를 들어 Zn-Al 도금층, Zn-Al-Mg 도금층 등)을 형성한 Zn계 도금 강판이 알려져 있다.

예를 들어, Zn계 도금 강판을 사용하여 형성되는 자동차용 부재는, 통상, 프레스 가공 등에 의해 성형한 후에 용접(예를 들어 스폿 용접)하여 조립되는 경우가 많다. 따라서, 복수의 도금 강판이 용접부를 통해 접합된 당해 부재에 있어서는, 도금 강판 자체의 내식성뿐만 아니라, 용접부(예를 들어 스폿 용접부)의 내LME성도 요구된다. 일반적으로, 용접부는, 용접을 실시하지 않은 건전부에 비하여 내식성이 떨어지는 것이 알려져 있다.

이와 관련하여, 특허문헌 1에서는, 용접 통전 종료 후에도 용접 전극의 가압 유지를 계속(용접 후 유지 시간을 연장)함으로써 LME를 억제하는, 고품질의 스폿 용접 조인트를 형성할 수 있는 용접 방법을 개시하고 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 스폿 용접부의 편면 또는 양면으로부터, 너깃부와 그 주위의 열영향부의 갈라짐 발생부에, 초음파 충격 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 고강도 도금 강판을 스폿 용접한 조인트의 내식성, 인장 강도 및 피로 강도 향상 방법이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2017-047475호 공보 일본 특허 공개 제2005-103608호 공보

고강도의 도금 강판은, 자동차용 부재, 가전 제품, 건축재 등의 여러 분야에서 사용된다.

고강도 강판 위에 Zn계 도금층 등을 마련한 도금 강판을 용접 가공하는 경우, 당해 도금 강판은 고온(예를 들어 900℃ 정도)에서 가공되기 때문에, 도금층 중에 포함되는 Zn이 용융된 상태에서 가공될 수 있다. 이 경우, 용융된 Zn이 강 중에 침입하여 강판 내부에 갈라짐을 발생시키는 경우가 있다. 이러한 현상은 액체 금속 취화(LME)라 불리고, 당해 LME에 기인하여 강판의 피로 특성이 저하되는 것이 알려져 있다. 따라서, LME 갈라짐을 방지하기 위하여, 도금층에 포함되는 Zn 등이 강판 중에 침입하는 것을 억제하는 것이 유효하다.

특허문헌 1에서는, 용접 잔류 응력과 용융 금속의 침입의 관계에 대하여 검토되어 있기는 하지만, 스폿 용접부의 내LME성을 향상시키기 위한 금속 조직에 대해서는 검토가 전혀 이루어져 있지 않다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 발명은, 초음파 충격 처리를 실시하여 스폿 용접부 등에서 발생한 갈라짐을 수복함으로써 갈라짐으로의 수분의 침입을 방지하여 내식성을 높이는 것이고, 그러므로 특허문헌 2에서는 용접된 채의 스폿 용접부의 내LME성 향상에 대해서는 반드시 충분한 검토가 되어 있지는 않다.

본 발명은 이러한 실정을 감안하여, 높은 스폿 용접부의 내LME성을 갖는 강 용접 부재를 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서는, 스폿 용접부의 압접부의 단부 근방의 조직에 있어서, 결정 입자 내에 Zn 등의 용융 금속을 확산시킴으로써, 상대적으로 결정립계에 Zn 등의 용융 금속이 침입하여 축적되는 것을 억제하는 것이 내LME성의 향상에 중요하다는 것, 및 그러한 Zn 등의 용융 금속이 확산되기 쉬운 결정 입자를 포함하는 강재 조직을 갖는 Zn계 도금 강재를 용접한 경우에, 강재(결정 입자 내)로의 Zn의 확산(침입) 깊이가, 강재에 형성된 내부 산화층의 깊이 보다도 깊어지는 것을 알아내고, 본 발명에 의해 규정되는 Zn계 도금 강재를 사용함으로써, 당해 도금 강재의 스폿 용접부의 내LME성이 크게 향상되는 것을 알아냈다.

본 발명은 상기 지견을 기초로 이루어진 것이며, 그 주지는 이하와 같다.

(1)

강재의 표면에 Zn계 도금층을 갖는 복수의 Zn계 도금 강재가 적어도 하나의 스폿 용접부를 통해 접합된 강 용접 부재이며,

상기 Zn계 도금 강재 중 적어도 하나가, 780㎫ 이상의 인장 강도를 갖고,

그 상기 강재가, 질량％로,

C: 0.05 내지 0.40％,

Si: 0.2 내지 3.0％,

Mn: 0.1 내지 5.0％,

sol.Al: 0.4 내지 1.50％,

P: 0.0300％ 이하,

S: 0.0300％ 이하,

N: 0.0100％ 이하,

B: 0 내지 0.010％,

Ti: 0 내지 0.150％,

Nb: 0 내지 0.150％,

V: 0 내지 0.150％,

Cr: 0 내지 2.00％,

Ni: 0 내지 2.00％,

Cu: 0 내지 2.00％,

Mo: 0 내지 1.00％,

W: 0 내지 1.00％,

Ca: 0 내지 0.100％,

Mg: 0 내지 0.100％,

Zr: 0 내지 0.100％,

Hf: 0 내지 0.100％, 및

REM: 0 내지 0.100％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,

상기 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역에 있어서, 상기 Zn계 도금층으로부터의 Zn이 상기 강재에 침입한 Zn 침입 깊이로부터, 상기 강재에 형성된 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가, 0.1 내지 10.0㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 강 용접 부재.

(2)

상기 차가, 1.5 내지 10.0㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는, (1)에 기재된 강 용접 부재.

(3)

상기 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 1000㎛ 초과의 영역에 있어서,

상기 Zn계 도금층이, 질량％로, Al: 0.3 내지 1.5％를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는, (1) 또는 (2)에 기재된 강 용접 부재.

(4)

상기 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 1000 ㎛ 초과의 영역에 있어서,

상기 Zn계 도금층이, 질량％로, Al: 0 내지 0.1％ 미만을 함유하고, 잔부가 Zn 및 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는, (1) 또는 (2)에 기재된 강 용접 부재.

본 발명에 따르면, 복수의 Zn계 도금 강재를 스폿 용접하여 얻어지는 강 용접 부재에 있어서, 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역에 있어서, Zn계 도금층으로부터의 Zn이 강재에 침입한 Zn 침입 깊이로부터, 강재에 형성된 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가, 0.1 내지 10.0㎛의 범위 내임으로써, 스폿 용접부의 내LME성이 크게 향상된 강 용접 부재를 제공할 수 있다. 그 결과, 전체적으로 내LME성이 우수한 부재, 특히 자동차용 부재를 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 관한 예시의 강 용접 부재의 스폿 용접부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 예시의 강 용접 부재의 압접부의 단부 및 단부 근방 영역을 설명하기 위한 도면이며, 도 1의 파선부의 확대도이다.
도 3은 본 발명에 관한 예시의 강판의 단면에 대한 사진이다.
도 4는 본 발명에 관한 예시의 강판의 단면(내부 산화층)에 대한 개략도이다.
도 5는 Zn 침입 깊이와 내부 산화층 깊이의 관계를 설명하는 모식도이다.

<강 용접 부재>

본 발명에 관한 강 용접 부재는, 강재의 표면에 Zn계 도금층을 갖는 복수의 Zn계 도금 강재가 적어도 하나의 스폿 용접부를 통해 접합된 강 용접 부재이며,

그 상기 강재(상기 적어도 하나의 Zn계 도금 강재)가, 질량％로,

C: 0.05 내지 0.40％,

Si: 0.2 내지 3.0％,

Mn: 0.1 내지 5.0％,

sol.Al: 0.4 내지 1.50％,

P: 0.0300％ 이하,

S: 0.0300％ 이하,

N: 0.0100％ 이하,

B: 0 내지 0.010％,

Ti: 0 내지 0.150％,

Nb: 0 내지 0.150％,

V: 0 내지 0.150％,

Cr: 0 내지 2.00％,

Ni: 0 내지 2.00％,

Cu: 0 내지 2.00％,

Mo: 0 내지 1.00％,

W: 0 내지 1.00％,

Ca: 0 내지 0.100％,

Mg: 0 내지 0.100％,

Zr: 0 내지 0.100％,

Hf: 0 내지 0.100％, 및

상기 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역에 있어서, 상기 Zn계 도금층으로부터의 Zn이 상기 강재에 침입한 Zn 침입 깊이로부터, 상기 강재에 형성된 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가, 0.1 내지 10.0㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하고 있다.

근년, 예를 들어 자동차용 부재에는 연비 향상을 위하여 경량화가 요구되고 있고, 경량화를 달성하기 위하여, 소위 고강도 강판(예를 들어 인장 강도 440㎫ 이상)이 자동차용 부재에 사용되고 있다. 이러한 고강도 강판, 특히 옥외에서 사용되는 고강도 강판은, 강도 및 의장성 확보의 관점에서 높은 내식성이 요구되고, 근년에는, 내식성이 우수한 고강도 강판으로서, 강판 위에 Zn계 도금을 형성한 Zn계 도금 강판이 많이 사용되고 있다. 한편, 자동차용 부재는, 통상, 상기 도금 강판을 프레스 가공 등에 의해 성형한 후에, 용접(예를 들어 스폿 용접)함으로써 원하는 부재 형상으로 조립된다. 따라서, 자동차용 부재는 도금 강재 사이에 스폿 용접부를 포함하기 때문에, 도금 강판의 부분뿐만 아니라, 스폿 용접부 근방에 있어서도 높은 내LME성을 가질 것이 요구된다. 한편, 당해 스폿 용접부는, 용접을 실시하지 않은 건전부에 비하여, Zn계 도금층으로부터의 Zn이 강판 내부에 침입하기 쉽다. 그 때문에, 스폿 용접부 근방에서 Zn의 침입이 진행되어, LME가 발생하기 쉬워짐으로써, 자동차용 부재로서 원하는 특성(특히 강도에 관한 특성)을 담보할 수 없게 되는 경우가 있다. 또한, 내LME성은, 후술하지만 일반적으로, 용접 후의 LME 갈라짐의 유무나 그 길이에 의해 평가된다(갈라짐이 길수록, 내LME성은 저하된다.). 그 때문에, 내LME성만으로, 강도 자체는 평가할 수 없다. 그래서, 전제로서, 용접 전의 도금 강판 자체가 소정의 강도를 갖는 것이 필요하다.

그래서, 본 발명자들은, 스폿 용접부 근방의 내LME성을 향상시키는 방법에 대하여 상세하게 검토한 결과, 소정의 화학 조성을 갖는 강재에, 어닐링 전처리로서 특정한 연삭 처리와, 소정의 조건 하에서의 어닐링 처리를 행하고, 얻어진 강재 위에 Zn계 도금층을 형성하여 Zn계 도금 강재를 얻고, 당해 Zn계 도금 강재를 스폿 용접하여 강 용접 부재를 제작함으로써, 종래의 도금 강재를 사용한 경우에 비하여, 스폿 용접부의 내LME성을 크게 향상시킬 수 있는 것을 알아냈다. 이와 같이 제조된 강 용접 부재의 스폿 용접부의 압접부의 단부를 상세하게 분석하면, 당해 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역에 있어서, Zn계 도금층으로부터의 Zn이 강재에 침입한 Zn 침입 깊이로부터, 강재에 형성된 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가, 0.1 내지 10.0㎛의 범위 내인 것이 판명되었다. 따라서, 압접부의 단부 근방에 있어서, Zn계 도금층으로부터의 Zn이 강재에 침입한 Zn 침입 깊이를, 내부 산화층의 깊이보다 소정의 거리만큼 크게(깊게) 함으로써, 종래의 도금 강재를 사용하여 제작한 강 용접 부재와 비교하여, 스폿 용접부 근방의 내LME성이 크게 향상되는 것을 알아냈다. 특정 이론에 구속되는 것을 바라는 것은 아니지만, 스폿 용접부의 내LME성이 향상된 이유로서 이하가 생각된다. 대체로, 강재의 표층에는 입상형 내부 산화물을 포함하는 내부 산화층이 형성된다. 강재 표층에서의 Zn의 확산(침입) 깊이를, 강재 표층에 형성된 내부 산화층의 깊이보다도 깊게 하는 것은, 강재의 표층의 조직을 구성하는 결정 입자 내에 Zn 등의 용융 금속을 확산시킴으로써 실현된다. 그 경우, 상대적으로 결정립계에 Zn 등의 용융 금속이 침입하는 것이 억제된다. LME의 원인 중 하나로서, 입계에 침입한 Zn이 기점이 되어, 갈라짐이 발생하는 것이 알려져 있으므로, Zn 등의 용융 금속을 결정립 내에 확산시키고, 결정립계로의 확산을 억제함으로써, 내LME성이 향상된다. 즉, 본 발명에서 규정하는 도금 강재를 스폿 용접한 경우, Zn 등의 용융 금속이 결정립 내에 확산되고, 결정립계로의 확산이 억제되어, 스폿 용접부 근방의 내LME성을 크게 향상시킬 수 있고, 또한 Zn 등의 강재로의 침입 깊이가 내부 산화층 깊이보다 깊은 경우에, Zn 등의 용융 금속이 결정립 내에 확산되어 있다고 간주할 수 있다. 따라서, 본 발명자들은, 특히 자동차용 부재에 있어서 매우 유리한, 높은 스폿 용접부의 내LME성을 갖는 강 용접 부재를 개발하였다.

이하, 본 발명에 관한 강 용접 부재에 대하여 상세하게 설명한다. 본 발명에 관한 강 용접 부재는, 강재(예를 들어 강판)의 표면에 Zn계 도금층을 갖는 복수의 Zn계 도금 강재가 적어도 하나의 스폿 용접부를 통해 접합된 것이다. 따라서, 당해 강 용접 부재는, Zn계 도금 강재가 스폿 용접에 의해 복수(즉 2개 이상) 조합되어 구성되고, Zn계 도금 강재는, 강재와, 당해 강재 위에 형성되는 Zn계 도금층을 갖는다. 강재와 도금층 사이에는 다른 층(예를 들어 Ni 도금층 등)을 포함하고 있어도 된다. 본 발명에 관한 강 용접 부재는, Zn계 도금 강재 사이에 적어도 하나의 스폿 용접부를 포함하고, 2개 이상의 스폿 용접부를 포함하고 있어도 된다. Zn계 도금층은 강재의 편면에 형성되어 있어도 되고, 양면에 형성되어 있어도 된다. 단, 본 발명에 관한 강 용접 부재를 얻기 위하여, 스폿 용접하는 2개의 Zn계 도금 강재 중 적어도 하나는, Zn계 도금층을 갖는 면을 스폿 용접 접합면으로 한다. 또한, 본 발명에 관한 강 용접 부재를 얻기 위하여, Zn계 도금 강재 중 적어도 하나는, 780㎫ 이상의 인장 강도를 갖고, 특정한 성분 조성을 갖는다. 이 경우, 용접부에 있어서 당해 강재는, 높은 내LME성을 실현할 수 있다. 당연히, 용접의 상대재가 당해 적어도 하나의 Zn계 도금 강재와 동질의 강재라면, 당해 상대재의 용접부의 용접부에 있어서도 높은 내LME성을 실현할 수 있다. 도 1에는, 본 발명에 관한 예시의 강 용접 부재(1)의 스폿 용접부의 단면이 도시되어 있다. 강 용접 부재(1)는, 2개의 Zn계 도금 강재(11)가 스폿 용접부(21)를 통해 접합되어 있다. 스폿 용접부(21)는, 전형적으로 너깃부(23) 및 압접부(25)로 구성된다.

[인장 강도]

본 발명에 관한, 적어도 한쪽의 Zn계 도금 강재는, 고강도를 갖고 있는 것이 바람직하고, 구체적으로는 780㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 것을 가리킨다. 예를 들어, 인장 강도는 780㎫ 이상, 800㎫ 이상, 900㎫ 이상이어도 된다. 인장 강도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 인성 확보의 관점에서 예를 들어 2000㎫ 이하이면 된다. 인장 강도의 측정은, JIS 5호 인장 시험편을 채취하고, JIS Z 2241(2011)에 준거하여 행하면 된다. 인장 시험편의 길이 방향은 특별히 한정되지 않고, 압연 방향에 직각인 방향이어도 된다.

[강재]

이하, 본 발명에 있어서의 적어도 한쪽의 Zn계 도금 강재의 강재에 대하여 상세하게 설명한다. 강재의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 강판이다. 본 발명에 있어서의 강재가 강판인 경우, 그 판 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.1 내지 3.2mm여도 된다.

(강재의 성분 조성)

본 발명에 있어서의 적어도 한쪽의 Zn계 도금 강재의 강재에 포함되는 성분 조성에 대하여 설명한다. 원소의 함유량에 관한 「％」는, 특별히 언급이 없는 한, 「질량％」를 의미한다. 성분 조성에 있어서의 수치 범위에 있어서, 「내지」를 사용하여 표현되는 수치 범위는, 특별히 지정하지 않는한, 「내지」의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.

(C: 0.05 내지 0.40％)

C(탄소)는, 강의 강도를 확보하는 데 중요한 원소이다. C 함유량이 부족하면, 충분한 강도를 확보할 수 없을 우려가 있다. 또한, C 함유량의 부족에 의해 바람직한 미세한 페라이트상 내의 미세 내부 산화물의 형태가 얻어지지 않는 경우가 있다. 따라서, C 함유량은 0.05％ 이상, 바람직하게는 0.07％ 이상, 보다 바람직하게는 0.10％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.12％ 이상이다. 한편, C 함유량이 과잉이면, 용접성이 저하될 우려가 있다. 따라서, C 함유량은 0.40％ 이하, 바람직하게는 0.35％ 이하, 보다 바람직하게는 0.30％ 이하이다.

(Si: 0.2 내지 3.0％)

Si(규소)는, 강의 강도를 향상시키는 데 유효한 원소이다. Si 함유량이 부족하면, 충분한 강도를 확보할 수 없을 우려가 있다. 또한, Si는 Mn과 함께 산화물을 형성하여, 피닝 입자로서 기능하여, 페라이트상의 미세화에 기여한다. 즉, Si가 부족하면, 바람직한 미세한 페라이트상, 및 그 페라이트상 내의 미세 내부 산화물이 강판의 표층 근방에 충분히 생성되지 않을 우려가 있다. 따라서, Si 함유량은 0.2％ 이상, 바람직하게는 0.3％ 이상, 보다 바람직하게는 0.5％ 이상, 더욱 바람직하게는 1.0％ 이상이다. 한편, Si 함유량이 과잉이면, 표면 성상의 열화를 일으킬 우려가 있고, 외부 산화 성장의 촉진을 초래할 우려도 있다. 따라서, Si 함유량은 3.0％ 이하, 바람직하게는 2.5％ 이하, 보다 바람직하게는 2.0％ 이하이다.

(Mn: 0.1 내지 5.0％)

Mn(망간)은, 경질 조직을 얻음으로써 강의 강도를 향상시키는 데 유효한 원소이다. Mn 함유량이 부족하면, 충분한 강도를 확보할 수 없을 우려가 있다. 또한, Mn은 Si와 함께 산화물을 형성하여, 피닝 입자로서 기능하여, 페라이트상의 미세화에 기여한다. 즉, Mn이 부족하면, 바람직한 미세한 페라이트상, 및 그 페라이트상 내의 미세 내부 산화물이 강판의 표층 근방에 충분히 생성되지 않을 우려가 있다. 따라서, Mn 함유량은 0.1％ 이상, 바람직하게는 0.5％ 이상, 보다 바람직하게는 1.0％ 이상, 더욱 바람직하게는 1.5％ 이상이다. 한편, Mn 함유량이 과잉이면, Mn 편석에 의해 금속 조직이 불균일해져, 가공성이 저하될 우려가 있고, 외부 산화 성장의 촉진을 초래할 우려도 있다. 따라서, Mn 함유량은 5.0％ 이하, 바람직하게는 4.5％ 이하, 보다 바람직하게는 4.0％ 이하, 보다 더 바람직하게는 3.5％ 이하이다.

(sol.Al: 0.4 내지 1.50％)

Al(알루미늄)은, 탈산 원소로서 작용하는 원소이다. Al 함유량이 부족하면, 충분한 탈산의 효과를 확보할 수 없을 우려가 있다. 또한, 바람직한 산화물, 특히 미세한 페라이트상의 미세 내부 산화물이 강판의 표층 근방에 충분히 생성되지 않을 우려가 있다. Al은 Si, Mn과 함께 내부 산화물에 함유되어, 피닝 입자로서 기능하여, 페라이트상의 미세화에 기여한다. Al 함유량은 0.4％ 이상이어도 되지만, 미세한 페라이트상의 미세 내부 산화물을 보다 충분하게 얻기 위해서는, Al 함유량은 0.5％ 이상, 바람직하게는 0.6％ 이상, 보다 바람직하게는 0.7％ 이상이면 된다. 한편, Al 함유량이 과잉이면 가공성의 저하나 표면 성상의 열화를 일으킬 우려가 있고, 외부 산화 성장의 촉진을 초래할 우려도 있다. 따라서, Al 함유량은 1.50％ 이하, 바람직하게는 1.20％ 이하, 보다 바람직하게는 0.80％ 이하이다. Al 함유량은, 소위 산 가용 Al의 함유량(sol.Al)을 의미한다.

(P: 0.0300％ 이하)

P(인)는, 일반적으로 강에 함유되는 불순물이다. P 함유량이 0.0300％ 초과이면 용접성이 저하될 우려가 있다. 따라서, P 함유량은 0.0300％ 이하, 바람직하게는 0.0200％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0100％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.0050％ 이하이다. P 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 제조 비용의 관점에서, P 함유량은 0％ 초과 또는 0.0001％ 이상이어도 된다.

(S: 0.0300％ 이하)

S(황)는, 일반적으로 강에 함유되는 불순물이다. S 함유량이 0.0300％ 초과이면 용접성이 저하되고, 또한 MnS의 석출량이 증가하여 굽힘성 등의 가공성이 저하될 우려가 있다. 따라서, S 함유량은 0.0300％ 이하, 바람직하게는 0.0100％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0050％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.0020％ 이하이다. S 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 탈황 비용의 관점에서, S 함유량은 0％ 초과 또는 0.0001％ 이상이어도 된다.

(N: 0.0100％ 이하)

N(질소)은, 일반적으로 강에 함유되는 불순물이다. N 함유량이 0.0100％ 초과이면 용접성이 저하될 우려가 있다. 따라서, N 함유량은 0.0100％ 이하, 바람직하게는 0.0080％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0050％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.0030％ 이하이다. N 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 제조 비용의 관점에서 N 함유량은 0％ 초과 또는 0.0010％ 이상이어도 된다.

(B: 0 내지 0.010％)

B(붕소)는, ??칭성을 높여서 강도의 향상에 기여하고, 또한 입계에 편석되어 입계를 강화하여 인성을 향상시키는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, B 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.001％ 이상, 보다 바람직하게는 0.002％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.003％ 이상이다. 한편, 충분한 인성 및 용접성을 확보하는 관점에서, B 함유량은 0.010％ 이하, 바람직하게는 0.008％ 이하, 보다 바람직하게는 0.006％ 이하이다.

(Ti: 0 내지 0.150％)

Ti(티타늄)는, TiC로서 강의 냉각 중에 석출되어, 강도의 향상에 기여하는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, Ti 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.001％ 이상, 보다 바람직하게는 0.003％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.005％ 이상, 보다 더 바람직하게는 0.010％ 이상이다. 한편, 과잉으로 함유하면 조대한 TiN이 생성되어 인성이 손상될 우려가 있기 때문에, Ti 함유량은 0.150％ 이하, 바람직하게는 0.100％ 이하, 보다 바람직하게는 0.050％ 이하이다.

(Nb: 0 내지 0.150％)

Nb(니오븀)는 ??칭성의 향상을 통하여 강도의 향상에 기여하는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, Nb 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.010％ 이상, 보다 바람직하게는 0.020％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.030％ 이상이다. 한편, 충분한 인성 및 용접성을 확보하는 관점에서, Nb 함유량은, 0.150％ 이하, 바람직하게는 0.100％ 이하, 보다 바람직하게는 0.060％ 이하이다.

(V: 0 내지 0.150％)

V(바나듐)는 ??칭성의 향상을 통하여 강도의 향상에 기여하는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, V 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.010％ 이상, 보다 바람직하게는 0.020％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.030％ 이상이다. 한편, 충분한 인성 및 용접성을 확보하는 관점에서, V 함유량은, 0.150％ 이하, 바람직하게는 0.100％ 이하, 보다 바람직하게는 0.060％ 이하이다.

(Cr: 0 내지 2.00％)

Cr(크롬)은, 강의 ??칭성을 높여, 강의 강도를 높이는 데 유효하기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, Cr 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.10％ 이상, 보다 바람직하게는 0.20％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.50％ 이상, 보다 더 바람직하게는 0.80％ 이상이다. 한편, 과잉으로 함유하면 Cr 탄화물이 다량으로 형성되어, 반대로 ??칭성이 손상될 우려가 있기 때문에, Cr 함유량은 2.00％ 이하, 바람직하게는 1.80％ 이하, 보다 바람직하게는 1.50％ 이하이다.

(Ni: 0 내지 2.00％)

Ni(니켈)는, 강의 ??칭성을 높여, 강의 강도를 높이는 데 유효하기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, Ni 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.10％ 이상, 보다 바람직하게는 0.20％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.50％ 이상, 보다 더 바람직하게는 0.80％ 이상이다. 한편, Ni의 과잉 첨가는 비용의 상승을 초래하기 때문에, Ni 함유량은 2.00％ 이하, 바람직하게는 1.80％ 이하, 보다 바람직하게는 1.50％ 이하이다.

(Cu: 0 내지 2.00％)

Cu(구리)는, 강의 ??칭성을 높여, 강의 강도를 높이는 데 유효하기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, Cu 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.10％ 이상, 보다 바람직하게는 0.20％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.50％ 이상, 보다 더 바람직하게는 0.80％ 이상이다. 한편, 인성 저하나 주조 후의 슬래브의 갈라짐이나 용접성의 저하를 억제하는 관점에서, Cu 함유량은 2.00％ 이하, 바람직하게는 1.80％ 이하, 보다 바람직하게는 1.50％ 이하이다.

(Mo: 0 내지 1.00％)

Mo(몰리브덴)는, 강의 ??칭성을 높여, 강의 강도를 높이는 데 유효하기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, Mo 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.10％ 이상, 보다 바람직하게는 0.20％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.30％ 이상이다. 한편, 인성과 용접성의 저하를 억제하는 관점에서, Mo 함유량은 1.00％ 이하, 바람직하게는 0.90％ 이하, 보다 바람직하게는 0.80％ 이하이다.

(W: 0 내지 1.00％)

W(텅스텐)은, 강의 ??칭성을 높여, 강의 강도를 높이는 데 유효하기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, W 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.10％ 이상, 보다 바람직하게는 0.20％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.30％ 이상이다. 한편, 인성과 용접성의 저하를 억제하는 관점에서, W 함유량은 1.00％ 이하, 바람직하게는 0.90％ 이하, 보다 바람직하게는 0.80％ 이하이다.

(Ca: 0 내지 0.100％)

Ca(칼슘)는, 개재물 제어, 특히 개재물의 미세 분산화에 기여하여, 인성을 높이는 작용을 갖는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, Ca 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.001％ 이상, 보다 바람직하게는 0.005％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.010％ 이상, 보다 더 바람직하게는 0.020％ 이상이다. 한편, 과잉으로 함유하면 표면 성상의 열화가 현재화되는 경우가 있기 때문에, Ca 함유량은 0.100％ 이하, 바람직하게는 0.080％ 이하, 보다 바람직하게는 0.050％ 이하이다.

(Mg: 0 내지 0.100％)

Mg(마그네슘)는 개재물 제어, 특히 개재물의 미세 분산화에 기여하여, 인성을 높이는 작용을 갖는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, Mg 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.001％ 이상, 보다 바람직하게는 0.003％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.010％ 이상이다. 한편, 과잉으로 함유하면 표면 성상의 열화가 현재화되는 경우가 있기 때문에, Mg 함유량은 0.100％ 이하, 바람직하게는 0.090％ 이하, 보다 바람직하게는 0.080％ 이하이다.

(Zr: 0 내지 0.100％)

Zr(지르코늄)은, 개재물 제어, 특히 개재물의 미세 분산화에 기여하여, 인성을 높이는 작용을 갖는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, Zr 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.001％ 이상, 보다 바람직하게는 0.005％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.010％ 이상이다. 한편, 과잉으로 함유하면 표면 성상의 열화가 현재화되는 경우가 있기 때문에, Zr 함유량은 0.100％ 이하, 바람직하게는 0.050％ 이하, 보다 바람직하게는 0.030％ 이하이다.

(Hf: 0 내지 0.100％)

Hf(하프늄)는, 개재물 제어, 특히 개재물의 미세 분산화에 기여하여, 인성을 높이는 작용을 갖는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, Hf 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.001％ 이상, 보다 바람직하게는 0.005％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.010％ 이상이다. 한편, 과잉으로 함유하면 표면 성상의 열화가 현재화되는 경우가 있기 때문에, Hf 함유량은 0.100％ 이하, 바람직하게는 0.050％ 이하, 보다 바람직하게는 0.030％ 이하이다.

(REM: 0 내지 0.100％)

REM(희토류 원소)은, 개재물 제어, 특히 개재물의 미세 분산화에 기여하여, 인성을 높이는 작용을 갖는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, REM 함유량은 0％ 이상, 바람직하게는 0.001％ 이상, 보다 바람직하게는 0.005％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.010％ 이상이다. 한편, 과잉으로 함유하면 표면 성상의 열화가 현재화되는 경우가 있기 때문에, REM 함유량은 0.100％ 이하, 바람직하게는 0.050％ 이하, 보다 바람직하게는 0.030％ 이하이다. 또한, REM이란, Rare Earth Metal의 약칭이며, 란타노이드 계열에 속하는 원소를 말한다. REM은 통상 미슈 메탈로서 첨가된다.

본 발명에 관한 강판에 있어서, 상기 성분 조성 이외의 잔부는, Fe 및 불순물로 이루어진다. 여기서, 불순물이란, 강판을 공업적으로 제조할 때, 광석이나 스크랩 등과 같은 원료를 비롯하여, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 발명에 관한 강판의 특성에 악영향을 미치지 않는 범위에서 함유하는 것이 허용되는 것을 의미한다.

본 발명에 있어서, 강판의 성분 조성의 분석은, 당업자에게 공지된 원소 분석법을 사용하면 되고, 예를 들어, 유도 결합 플라스마 질량 분석법(ICP-MS법)에 의해 행해진다. 단, C 및 S에 대해서는 연소-적외선 흡수법을 사용하고, N에 대해서는 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하여 측정하면 된다. 이들의 분석은, 강판을 JIS G0417:1999에 준거한 방법으로 채취한 샘플로 행하면 된다. 또한, 도금층이 부착되어 있는 경우, 강판의 부식을 억제하는 인히비터를 첨가한 산 용액에 도금층을 용해하고, 도금층이 제거된 강판을 ICP(고주파 유도 결합 플라스마) 발광 분광법함으로써, 강판의 성분 조성을 결정할 수 있다. 강판의 성분 조성을 측정하는 위치는, 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 1000㎛ 초과의 영역인 것이 바람직하다. 열영향(HAZ)부에서는, 강판의 성분 조성이 변동되어 있을 가능성이 있어, 정확한 측정을 할 수 없을 우려가 있으므로, 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 1000㎛ 초과의 영역이며, 용접에 의한 열영향을 받지 않는, 소위 비열영향부(비HAZ부)에서 성분 조성을 측정하는 것이 바람직하다.

또한, sol.Al의 양에 대해서는, 이하의 수순으로 측정하면 된다. 구체적으로는, 강판을 전해하고, 여과지가 회수한 잔사를 유도 결합 플라스마 질량 분석법으로 분석한다. 검출한 Al양을 석출 Al양으로 한다. 한편, 강판을 전해하지 않고, T.Al(「토탈 Al」이라고도 함)을 측정한다. T.Al로부터 석출 Al양을 뺀 값을 sol.Al로 정의한다.

[표층]

본 발명에 있어서, 강판의 「표층」이란, 강판의 표면(도금 강판의 경우에는 강판과 도금층의 계면)으로부터 판 두께 방향으로 소정의 깊이까지의 영역을 의미하고, 「소정의 깊이」는 전형적으로는 50㎛ 이하이다. 또한, 본 실시 양태에 관한, 미세한 페라이트상 및 그 내부 산화물의 형상이나 수밀도 등은, 「표층」 중, 강판 표면(도금층/강판의 계면)으로부터 강판측으로 깊이 2㎛의 범위에서 측정된다. 이 범위를 「표층 근방」이라고 칭하는 경우가 있다. 또한, 후술하는 대로, 스폿 용접부는 강판 성분 및/또는 도금층 성분이 용융 응고된 부분이 포함되어, 강판 표면(도금층/강판의 계면)이 판별 곤란하다. 따라서, 「표층」 및 「표층 근방」은, 스폿 용접부 이외에서 판별한다.

도 3에 예시되는 바와 같이, 바람직한 실시 양태에 관한 도금 강판에 있어서는, 강판의 표층에 미세한 페라이트상 및 그 내부의 미세 내부 산화물이 존재한다.

[페라이트상]

본 실시 양태에 있어서, 「페라이트상」이란, 강의 매트릭스를 구성하는 결정립이며, 페라이트의 결정 구조를 갖는 결정상을 말한다. 실제로는, 페라이트상은 강판의 표층에 있어서, 전형적으로 구상 또는 대략 구상으로 3차원적으로 존재하고 있기 때문에, 강판의 표층의 단면을 관찰한 경우에는, 당해 페라이트상은 전형적으로 원 형상 또는 대략 원 형상으로 관찰된다.

(페라이트상의 원 상당 직경)

본 실시 양태에 있어서, 페라이트상은 원 상당 직경 1㎛(1000㎚) 이하이며, 이 범위의 페라이트상을 미세한 페라이트상이라 칭하는 경우가 있다. 원 상당 직경을 이러한 범위로 제어함으로써, 강판의 표층 근방에 미세한 페라이트상을 분산시킬 수 있어, 미세한 페라이트상의 미세 내부 산화물이, 강판 위에 도금층이 형성된 도금 강판을 용접 가공했을 때 침입할 수 있는 Zn의 트랩 사이트로서 양호하게 기능한다. 한편, 원 상당 직경이 1㎛(1000㎚) 초과가 되면 페라이트상의 수가 저하되는 경우가 있어, 바람직한 수밀도를 얻지 못할 우려가 있다. 페라이트상의 원 상당 직경은, 특별히 하한은 한정되지 않지만, 후술하는 미세 내부 산화물을 포함할 수 있도록, 2㎚ 이상, 바람직하게는 10㎚ 이상이어도 된다.

(페라이트상의 수밀도)

바람직한 실시 양태에 있어서, 표층 근방(표층으로부터 깊이 2㎛까지의 영역)에서, 미세한 페라이트상의 수밀도는 2 내지 30개/㎛²이다. 수밀도를 이러한 범위로 제어함으로써, 강판의 표층에 미세한 페라이트상을 다량으로 분산시킬 수 있고, 그 내부에 미세 내부 산화물을 포함할 수 있다. 당해 미세 내부 산화물이, 강판 위에 도금층이 형성된 도금 강판을 용접 가공했을 때 침입할 수 있는 Zn의 트랩 사이트로서 양호하게 기능한다. 페라이트상의 원 상당 직경이 미세(원 상당 직경 1㎛ 이하)하므로(조대한 페라이트상에 비하여), 페라이트상에 침입한 Zn이 미세 내부 산화물에 빠르게 도달하고, 당해 Zn은 빠르게 트랩된다. 반대로, 페라이트상이 조대하면, 페라이트상에 침입한 Zn이 미세 내부 산화물에 도달하는 데 시간을 요하고, 당해 Zn은 트랩되지 않는 경우가 있다. 따라서, 미세한 페라이트상의 수밀도가 2개/㎛² 미만이면, 상대적으로 조대한 페라이트상이 많아져, Zn의 트랩 사이트로서의 미세 내부 산화물의 대부분이 조대한 페라이트상에 존재하게 되고, Zn의 트랩 사이트로서 충분히 기능하지 않아, 양호한 내LME성을 얻지 못할 우려가 있다. 미세한 페라이트상의 수밀도는, 바람직하게는 3개/㎛² 이상, 보다 바람직하게는 4개/㎛² 이상, 더욱 바람직하게는 5개/㎛² 이상이다. 미세한 페라이트상은 Zn의 트랩 사이트로서 기능하는 미세 내부 산화물을 포함하는 관점에서는 다량으로 존재할수록 바람직하다. 단, 일반적인 제조 조건에서는, 미세한 페라이트상의 수밀도의 상한은 30개/㎛² 이하가 되므로, 바람직한 실시 양태에서의 미세한 페라이트상의 수밀도의 상한은 30개/㎛² 이하로 하고, 25개/㎛² 이하, 20개/㎛² 이하여도 된다.

페라이트상의 사이즈(원 상당 직경) 및 수밀도는 주사형 전자 현미경(SEM) 및 투과형 전자 현미경(TEM)으로 측정된다. 구체적인 측정은, 이하와 같다. 강판의 표층의 단면을 SEM에 의해 관찰하여, 페라이트상을 포함하는 SEM 화상을 얻는다. 단면 SEM상으로부터, 도금층/강판의 계면을 포함하도록, FIB 가공을 사용하여 TEM 관찰용의 시험편을 채취한다. TEM 관찰에서, 강판 표면(도금층/강판의 계면)으로부터 강판측으로 깊이 2㎛의 범위에서, 본 실시 양태에서 나타내는 형상에 해당하는 페라이트상(원 상당 직경 1㎛ 이하)을 특정하고, 그 수밀도를 측정한다. 관찰 위치로서는, 깊이 방향(강판의 표면과 수직인 방향)에 대해서는, 강판 표면으로부터 2.0㎛로 하고, 폭 방향(강판의 표면과 평행한 방향)에 대해서는, 상기 TEM 화상의 임의의 위치의 1.0㎛로 한다. 바꾸어 말하면, 관측 시야 영역은 2.0㎛×1.0㎛이다. 이어서, 상기와 같이 얻어진 각 영역의 TEM 화상을 추출하고, 각 페라이트상(과 입계(또는 상 계면))을 나누기 위하여 이치화하고, 각 이치화 상으로부터 각 페라이트상의 면적을 산출하고, 당해 면적과 동등한 면적을 갖는 원의 직경, 즉 원 상당 직경으로서 당해 페라이트상의 원 상당 직경(nm)을 구하고, 원 상당 직경이 1㎛ 이하(1000㎚ 이하)인 범위의 것을 본 실시 형태에 관한 미세한 페라이트상으로 한다. 또한 각 이치화 상 내의 미세한 페라이트상의 개수를 센다. 이렇게 하여 구한 10개소의 영역의 합계의 미세한 페라이트상의 개수의 평균값을, 미세한 페라이트상의 수밀도(개/㎛²)로 한다. 또한, 페라이트상의 일부만이 관찰 영역에서 관찰되는 경우, 즉, 페라이트상의 윤곽 전체가 관찰 영역 내에 없는 경우에는, 개수로서 계상하지 않는다.

[미세 내부 산화물]

바람직한 실시 양태에 있어서, 「미세 내부 산화물」이란, 상술한 미세한 「페라이트상」의 내부에 존재하는 산화물을 말한다. 하나의 페라이트상에 복수의 미세 내부 산화물이 존재해도 되고, 각 미세 내부 산화물의 위치는 특정한 규칙을 따라(예를 들어 직선상으로) 배치되어 있지 않고, 랜덤하게 배치되어 있어도 된다.

(미세 내부 산화물의 입경)

바람직한 실시 양태에 있어서, 미세 내부 산화물의 입경은 원 상당 직경 2㎚ 이상 100㎚ 이하이다. 입경을 이러한 범위로 제어함으로써, 강판의 표층 근방에 존재하는 미세한 페라이트상에 미세 내부 산화물을 분산시킬 수 있어, 당해 미세 내부 산화물이 강판 위에 도금층이 형성된 도금 강판을 용접 가공했을 때 침입할 수 있는 Zn의 트랩 사이트로서 양호하게 기능한다. 한편, 입경이 100㎚ 초과가 되면 미세 내부 화물의 수가 저하되는 경우가 있어, 바람직한 수밀도가 얻어지지 않을 우려가 있다. 미세 내부 산화물은 미세할수록 비표면적이 높아져, 트랩 사이트로서의 반응성이 향상되므로, 미세 내부 산화물의 입경은, 50㎚ 이하, 바람직하게는 20㎚ 이하 혹은 20㎚ 미만이어도 된다. 한편, 하한은 2㎚ 이상이다. 그 이유는, 1입자당 트랩할 수 있는 Zn의 양이 저하되고, 충분히 Zn을 트랩할 수 없어, Zn의 트랩 사이트로서 충분히 기능하지 않을 우려가 있기 때문이다.

미세 내부 산화물의 형상은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 애스펙트비(미세 내부 산화물을 횡단하는 최대 선분 길이(긴 직경)/긴 직경과 수직인 미세 내부 산화물을 횡단하는 최대 선분 길이(짧은 직경))가 1.5 이상이어도 되고, 그 짧은 직경이 20㎚ 미만이어도 된다. 특정 이론에 구속되는 것을 바라는 것은 아니지만, 미세 내부 산화물의 애스펙트비가 높아지면, 페라이트상에 침입한 Zn과 접촉할 가능성이 높아져, Zn의 트랩 효율이 높아지는 것이 생각된다.

(미세 내부 산화물의 수밀도)

또한, 바람직하게는, 미세 내부 산화물의 수밀도는 3개/㎛² 이상이다. 수밀도를 이러한 범위로 제어함으로써, 강판의 표층에 존재하는 미세한 페라이트상에 미세 내부 산화물을 다량으로 포함시킬 수 있어, 당해 미세 내부 산화물이, 강판 위에 도금층이 형성된 도금 강판을 용접 가공했을 때 침입할 수 있는 Zn의 트랩 사이트로서 양호하게 기능한다. 한편, 수밀도가 3개/㎛² 미만이면, Zn의 트랩 사이트로서의 수밀도가 충분하지 않아, 미세 내부 산화물이 Zn의 트랩 사이트로서 충분히 기능하지 않아, 양호한 내LME성을 얻지 못할 우려가 있다. 미세 내부 산화물의 수밀도는, 바람직하게는 6개/㎛² 이상, 보다 바람직하게는 8개/㎛² 이상, 더욱 바람직하게는 10개/㎛² 이상이다. 미세 내부 산화물은 Zn의 트랩 사이트로서 기능하는 관점에서는 다량으로 존재할수록 바람직하지만, 미세 내부 산화물을 포함하는 페라이트상의 원 상당 직경이 1㎛ 이하라는 점에서, 미세 내부 산화물의 수밀도는 상한을 설정해도 되고, 30개/㎛² 이하, 25개/㎛² 이하, 20개/㎛² 이하여도 된다.

미세 내부 산화물의 입경 및 수밀도는, 페라이트상과 마찬가지의 방법에 의해, 주사형 전자 현미경(SEM) 및 투과형 전자 현미경(TEM)으로 측정된다. 구체적인 측정은, 이하와 같다. 강판의 표층의 단면을 SEM에 의해 관찰하고, 미세 내부 산화물을 포함하는 SEM 화상을 얻는다. 단면 SEM 상으로부터, 도금층/강판의 계면을 포함하도록, FIB 가공을 사용하여 TEM 관찰용의 시험편을 채취한다. TEM 관찰에서, 강판 표면(도금층/강판의 계면)으로부터 강판측으로 깊이 2㎛의 범위에서, 바람직한 실시 양태에서 나타내는 형상에 해당하는 미세 내부 산화물(입경 2 내지 100㎚)을 특정하고, 그 수밀도를 측정한다. 관찰 위치로서는, 깊이 방향(강판의 표면과 수직인 방향)에 대해서는, 강판 표면으로부터 2.0㎛로 하고, 폭 방향(강판의 표면과 평행한 방향)에 대해서는, 상기 TEM 화상의 임의의 위치의 1.0㎛로 한다. 바꾸어 말하면, 관측 시야 영역은 2.0㎛×1.0㎛이다. 이어서, 상기와 같이 얻어진 각 영역의 TEM 화상을 추출하고, 미세 내부 산화물 부분과 강 부분을 나누기 위하여 이치화하고, 각 이치화 상으로부터 미세 내부 산화물 부분의 면적을 산출하고, 당해 면적과 동등한 면적을 갖는 원의 직경, 즉 원 상당 직경으로서 당해 미세 내부 산화물의 입경(㎚)을 구하고, 입경이 2㎚ 이상 100㎚ 이하인 범위의 것을 바람직한 실시 형태에 관한 미세 내부 산화물로 한다. 또한 각 이치화 상 내의 미세 내부 산화물의 개수를 센다. 이렇게 하여 구한 10개소의 영역의 합계의 미세 내부 산화물의 개수의 평균값을, 미세 내부 산화물의 수밀도(개/㎛²)로 한다. 또한, 미세 내부 산화물의 일부만이 관찰 영역에서 관찰되는 경우, 즉, 미세 내부 산화물의 윤곽 전체가 관찰 영역 내에 없는 경우에는, 개수로서 계상하지 않는다.

[미세 산화물의 성분 조성]

바람직한 실시 양태에 있어서, 미세 내부 산화물은, 산소에 더하여, 상술한 강판 중에 포함되는 원소 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것으로서, 전형적으로, Si, O 및 Fe를 포함하고, 경우에 따라 Mn이나 Al을 더 포함하는 성분 조성을 갖는다. 당해 미세 내부 산화물은, 이들 원소 이외에도 상술한 강판에 포함될 수 있는 원소(예를 들어 Cr 등)를 포함해도 된다. 특정 이론에 구속되는 것을 바라는 것은 아니지만, 미세 내부 산화물에 Al이 포함되면, Zn의 트랩 사이트로서의 효과가 높아진다고 생각되어, 미세 내부 산화물에 함유되는 Al의 함유율이 높은 것이 바람직하고, 20질량％ 이상이어도 된다. 미세 내부 산화물이 Al과 O의 산화물, 소위 알루미나인 경우에, 산화물 중의 Al 함유율은 가장 높아져, 53질량％가 되고, 이것을 Al 함유율의 상한으로 해도 된다.

[내부 산화층]

또한, 본 발명에 관한 도금 강판에 있어서는, 강판의 표층에 내부 산화층이 존재한다. 강판의 제조에서는, 일반적으로, 압연 후에 어닐링 처리와 같은 열처리가 행해진다. 또한, 고강도 강판에 전형적으로 포함되는 원소 중 산화 용이 원소인 Si나 Mn이나 Al은, 상기 열처리 시에 분위기 중의 산소와 결합하여, 강판의 표면 근방에 산화물을 포함하는 층을 형성하는 경우가 있다. 이러한 층의 형태로서는, 강판의 외부(표면)에 Si나 Mn이나 Al을 포함하는 산화물이 막으로서 형성되는 형태(외부 산화층)와, 강판의 내부(표층)에 산화물이 형성되는 형태(내부 산화층)를 들 수 있다. 본 발명에 있어서, 「내부 산화층」이란, 강판의 표층이며, 「입상형 산화물」을 포함하는 영역을 의미한다.

[입상형 산화물]

본 발명에 있어서, 「입상형 산화물」이란, 강의 결정상(결정 입자의 집합 조직)에 입상으로 분산된 산화물을 말한다. 단, 「입상형 산화물」은, 상술한 미세한 페라이트상 내에 존재하는 미세 내부 산화물은 포함하지 않는 것으로 한다. 또한, 「입상」이란, 강의 결정상 내에서 서로 이격되어 존재하고 있는 것을 말하고, 예를 들어 1.0 내지 5.0의 애스펙트비(입상형 산화물을 횡단하는 최대 선분 길이(긴 직경)/긴 직경과 수직인 산화물을 횡단하는 최대 선분 길이(짧은 직경))를 갖는 것을 말한다. 「입상으로 분산」이란, 산화물의 각 입자의 위치가 특정 규칙을 따라(예를 들어 직선상으로) 배치되어 있지 않고, 랜덤하게 배치되어 있는 것을 말한다. 실제로는, 입상형 산화물은 강판의 표층에 있어서, 전형적으로 구상 또는 대략 구상으로 3차원적으로 존재하고 있기 때문에, 강판의 표층의 단면을 관찰한 경우에는, 당해 입상형 산화물은 전형적으로 원 형상 또는 대략 원 형상으로 관찰된다. 도 4에 있어서는, 예로서, 대략 원 형상으로 보이는 입상형 산화물(45)을 나타내고 있다.

(입경)

바람직한 실시 양태에 있어서, 입상형 산화물의 입경은 150㎚ 이상 600㎚ 이하이다. 입경을 이러한 범위로 제어함으로써, 강판의 표층에 입상형 산화물을 분산시킬 수 있어, 입상형 산화물이, 부식 환경 하에서의 수소 침입을 억제하는 수소의 트랩 사이트로서 양호하게 기능한다. 한편, 입경이 600㎚ 초과가 되면 입상형 산화물의 수가 저하되는 경우가 있어, 바람직한 수밀도가 얻어지지 않을 우려가 있다. 입상형 산화물의 입경은, 하한은 150㎚ 이상이다. 입상형 산화물의 입경의 하한(150㎚)으로 하는 것은, 측정 정밀도의 관점에서, 미세한 페라이트상 내의 미세 내부 산화물과 입상형 산화물의 판정이 곤란해지는 경우를 회피하기 위함이다. 또한, 입상형 산화물은 미세할수록 비표면적이 높아져, 트랩 사이트로서의 반응성이 향상되기는 하지만, 1 입자당 트랩할 수 있는 수소의 양이 저하되어, 충분히 수소를 트랩할 수 없어, 수소의 트랩 사이트로서 충분히 기능하지 않을 우려가 있다.

(입상형 산화물의 수밀도)

바람직하게는, 입상형 산화물의 수밀도는 4.0개/25㎛² 이상이다. 수밀도를 이러한 범위로 제어함으로써, 강판의 표층에 세립상형 산화물을 다량으로 분산시킬 수 있어, 입상형 산화물이 부식 환경 하에서의 수소 침입을 억제하는 수소의 트랩 사이트로서 양호하게 기능한다. 한편, 수밀도가 4.0개/25㎛² 미만이면, 수소의 트랩 사이트로서의 수밀도가 충분하지 않아, 입상형 산화물이 수소의 트랩 사이트로서 충분히 기능하지 않을 우려가 있다. 입상형 산화물의 수밀도는, 바람직하게는 6.0개/25㎛² 이상, 보다 바람직하게는 8.0개/25㎛² 이상, 더욱 바람직하게는 10.0개/25㎛² 이상이다. 입상형 산화물은 수소의 트랩 사이트로서 기능하는 관점에서는 다량으로 존재할수록 바람직하지만, 입상형 산화물이 LME 갈라짐의 기점이 되는 경우가 있고, 30개/25㎛² 초과에서는 내LME성이 저하될 우려가 있기 때문에, 입상형 산화물의 수밀도는, 30개/25㎛² 이하, 25개/25㎛² 이하, 20개/25㎛² 이하여도 된다.

입상형 산화물의 입경 및 수밀도는 주사형 전자 현미경(SEM)으로 측정된다. 구체적인 측정은, 이하와 같다. 강판의 표층의 단면을 SEM에 의해 관찰하고, 입상형 산화물을 포함하는 SEM 화상을 얻는다. 당해 SEM 화상으로부터 관찰 영역으로서, 5.0㎛(깊이 방향)×5.0㎛(폭 방향)의 영역을 합계 10개소 선택한다. 각 영역의 관찰 위치로서는, 깊이 방향(강판의 표면과 수직인 방향)에 대해서는, 강판 표면으로부터 20.0㎛까지의 영역 중 5.0㎛로 하고, 폭 방향(강판의 표면과 평행한 방향)에 대해서는, 상기 SEM 화상의 임의의 위치의 5.0㎛로 한다. 이어서, 상기와 같이 선택한 각 영역의 SEM 화상을 추출하고, 산화물 부분과 강 부분을 나누기 위하여 이치화하고, 각 이치화 상으로부터 입상형 산화물 부분의 면적을 산출하고, 당해 면적과 동등한 면적을 갖는 원의 직경, 즉 원 상당 직경으로서 당해 입상형 산화물의 입경(㎚)을 구하고, 입경이 150㎚ 이상 600㎚ 이하인 범위의 것을 입상형 산화물로 한다. 또한 각 이치화 상 내의 입상형 산화물의 개수를 센다. 이렇게 하여 구한 10개소의 영역의 합계의 입상형 산화물의 개수의 평균값을, 입상형 산화물의 수밀도(개/25㎛²)로 한다. 또한, 입상형 산화물의 일부만이 관찰 영역에서 관찰되는 경우, 즉, 입상형 산화물의 윤곽 모두가 관찰 영역 내에 없는 경우에는, 개수로서 계상하지 않는다.

[입상형 산화물의 성분 조성]

본 발명에 있어서, 입상형 산화물(이하, 단순히 산화물이라고도 함)은 산소에 더하여, 상술한 강판 중에 포함되는 원소 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것으로서, 전형적으로, Si, O 및 Fe를 포함하고, 경우에 따라 Mn이나 Al을 더 포함하는 성분 조성을 갖는다. 당해 산화물은, 이들 원소 이외에도 상술한 강판에 포함될 수 있는 원소(예를 들어 Cr 등)를 포함해도 된다.

<도금 강판>

본 발명에 관한 도금 강판은, 상술한 본 발명에 관한 강판 위에 Zn을 포함하는 도금층을 갖는다. 이 도금층은 강판의 편면에 형성되어 있어도 되고, 양면에 형성되어 있어도 된다. Zn을 포함하는 도금층으로서는, 예를 들어, 용융 아연 도금층, 합금화 용융 아연 도금층, 전기 아연 도금층, 전기 합금 아연 도금층 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 도금종으로서는, 예를 들어, Zn-0.2％Al(GI), Zn-(0.3 내지 1.5)％Al, Zn-4.5％Al, Zn-0.09％Al-10％Fe(GA), Zn-1.5％Al-1.5％Mg, 또는 Zn-11％Al-3％Mg-0.2％Si, Zn-11％Ni, Zn-15％Mg 등을 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서, Zn계 도금층은 Zn을 포함하고 있으면 되고, 가장 많은 성분이 Zn이 아닌 도금층도 포함한다. 또한, 강재와 Zn계 도금층 사이에는 다른 층을 포함하고 있어도 된다.

[Zn계 도금층의 성분 조성]

바람직한 실시 형태에 있어서의 Zn계 도금층에 포함되는 성분 조성에 대하여 설명한다. 원소의 함유량에 관한 「％」는, 특별히 언급이 없는 한, 「질량％」를 의미한다. 도금층에 대한 성분 조성에 있어서의 수치 범위에 있어서, 「내지」를 사용하여 표현되는 수치 범위는, 특별히 지정하지 않는 한, 「내지」의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.

(Al: 0 내지 60.0％)

Al은, Zn과 함께 포함되거나 또는 합금화함으로써 도금층의 내식성을 향상시키는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, Al 함유량은 0％여도 된다. Zn과 Al을 포함하는 도금층을 형성하기 위하여, 바람직하게는, Al 함유량은 0.01％ 이상이면 되고, 예를 들어 0.1％ 이상, 0.3％ 이상, 0.5％ 이상, 1.0％ 이상, 또는 3.0％ 이상이어도 된다. 한편, 60.0％ 초과이면 내식성을 향상시키는 효과가 포화되기 때문에, Al 함유량은, 60.0％ 이하이면 되고, 예를 들어 55.0％ 이하, 50.0％ 이하, 40.0％ 이하, 30.0％ 이하, 20.0％ 이하, 10.0％ 이하, 또는 5.0％ 이하여도 된다. 상세한 기구는 불분명하지만, 도금층 중의 Al이 0.3 내지 1.5％의 범위에 있는 경우, Al의 효과에 의해 Zn이 강 입계에 침입하는 속도가 대폭 저감되어, 내LME성을 향상시키는 것이 가능해진다. 따라서, 내LME성 향상의 관점에서, 도금층 중의 Al은 0.3 내지 1.5％가 바람직하다. 한편, 전기 도금은 단위 면적당 중량을 전기량에 의해 제어하기 쉽다는 점에서, 도금층 중의 Al을 0 내지 0.1％ 미만으로 해도 된다. 전형적으로는, 도금층이, 질량％로, Al: 0.3 내지 1.5％를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불순물로 이루어지는 성분 조성이어도 되고, 도금층이, 질량％로, Al: 0 내지 0.1％ 미만을 함유하고, 잔부가 Zn 및 불순물로 이루어지는 성분 조성이어도 된다. 이 범위의 성분 조성의 도금층에 의해, 내LME성을 더욱 향상시킬 수 있다.

(Mg: 0 내지 15.0％)

Mg는, Zn 및 Al과 함께 포함되거나 또는 합금화함으로써 도금층의 내식성을 향상시키는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, Mg 함유량은 0％여도 된다. Zn과 Al과 Mg를 포함하는 도금층을 형성하기 위하여, 바람직하게는, Mg 함유량은 0.01％ 이상이면 되고, 예를 들어 0.1％ 이상, 0.5％ 이상, 1.0％ 이상, 또는 3.0％ 이상이어도 된다. 한편, 15.0％ 초과에서는 도금욕 중에 Mg가 전부 용해되지 못하고 산화물로서 부유하여, 이 도금욕에서 아연 도금하면 도금 표층에 산화물이 부착되어 외관 불량을 일으키거나, 혹은 미도금부가 발생할 우려가 있기 때문에, Mg 함유량은, 15.0％ 이하이면 되고, 예를 들어, 10.0％ 이하, 5.0％여도 된다.

(Fe: 0 내지 15.0％)

Fe는, 강판 위에 Zn을 포함하는 도금층을 형성한 후에 도금 강판을 열처리한 경우에 강판으로부터 확산됨으로써 도금층 중에 포함될 수 있다. 따라서, 열처리가 되어 있지 않은 상태에 있어서는, Fe는 도금층 중에 포함되지 않기 때문에, Fe 함유량은 0％여도 된다. 또한, Fe 함유량은, 1.0％ 이상, 2.0％ 이상, 3.0％ 이상, 4.0％ 이상 또는 5.0％ 이상이어도 된다. 한편, Fe 함유량은, 15.0％ 이하이면 되고, 예를 들어, 12.0％ 이하, 10.0％ 이하, 8.0％ 이하 또는 6.0％ 이하여도 된다.

(Si: 0 내지 3.0％)

Si는, Zn을 포함하는 도금층, 특히 Zn-Al-Mg 도금층에 포함되면 더욱 내식성을 향상시키는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유하고 있어도 된다. 따라서, Si 함유량은 0％여도 된다. 내식성 향상의 관점에서, Si 함유량은, 예를 들어 0.005％ 이상, 0.01％ 이상, 0.05％ 이상, 0.1％ 이상 또는 0.5％ 이상이어도 된다. 또한, Si 함유량은, 3.0％ 이하, 2.5％ 이하, 2.0％ 이하, 1.5％ 이하 또는 1.2％ 이하여도 된다.

도금층의 기본 성분 조성은 상기한 바와 같다. 또한, 도금층은, 임의 선택으로, Sb: 0 내지 0.50％, Pb: 0 내지 0.50％, Cu: 0 내지 1.00％, Sn: 0 내지 1.00％, Ti: 0 내지 1.00％, Sr: 0 내지 0.50％, Cr: 0 내지 1.00％, Ni: 0 내지 1.00％, 및 Mn: 0 내지 1.00％ 중 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다. 특별히 한정되지 않지만, 도금층을 구성하는 상기 기본 성분의 작용 및 기능을 충분히 발휘시키는 관점에서, 이들 임의 첨가 원소의 합계 함유량은 5.00％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 2.00％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

도금층에 있어서 상기 성분 이외의 잔부는 Zn 및 불순물로 이루어진다. 도금층에 있어서의 불순물이란, 도금층을 제조할 때, 원료를 비롯하여, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 도금층에 대하여 의도적으로 첨가한 성분은 아닌 것을 의미한다. 도금층에 있어서는, 불순물로서, 위에서 설명한 기본 성분 및 임의 첨가 성분 이외의 원소가, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위 내에서 미량으로 포함되어 있어도 된다.

도금층의 성분 조성은, 강판의 부식을 억제하는 인히비터를 첨가한 산 용액에 도금층을 용해하고, 얻어진 용액을 ICP(고주파 유도 결합 플라스마) 발광 분광법에 의해 측정함으로써 결정할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 강 용접부에 있어서, 도금층의 성분 조성을 측정하는 위치는, 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 1000㎛ 초과의 영역인 것이 바람직하다. 열영향(HAZ)부에서는, 도금층의 성분 조성이 변동되어 있을 가능성이 있어, 정확한 측정을 할 수 없을 우려가 있으므로, 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 1000㎛ 초과의 영역이며, 용접에 의한 열영향을 받지 않는, 소위 비열영향부(비HAZ부)에서 성분 조성을 측정하는 것이 바람직하다.

도금층의 두께는, 예를 들어 3 내지 50㎛여도 된다. 또한, 도금층의 부착량은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 편면당 10 내지 170g/㎡여도 된다. 본 발명에 있어서, 도금층의 부착량은, 지철의 부식을 억제하는 인히비터를 첨가한 산 용액에 도금층을 용해하고, 도금 용해 전후의 중량 변화로부터 결정된다.

[스폿 용접부]

본 발명에 관한 강 용접 부재는, 상술한 Zn계 도금 강재 사이에 적어도 하나의 스폿 용접부를 포함한다. 따라서, 복수(2개 이상)의 Zn계 도금 강재는, 스폿 용접에 의해 접합되어 있다. 도 1은 본 발명에 관한 예시의 강 용접 부재의 스폿 용접부를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1에 있어서, 2개의 Zn계 도금 강재(11)가 스폿 용접부(21)를 통해 접합되어 있다. 통상, 2개의 Zn계 도금 강재(11)에 대하여 스폿 용접이 이루어지면, 도 1과 같이, 전극에 의해 가압된 부분에 너깃부(23)라고 불리는 강 성분 및/또는 도금층 성분이 용융 응고된 부분이 형성되고, 그리고 그 너깃부(23)의 외측에 상기 성분이 용융되지 않고 접합된 압접부(25)가 형성된다. 따라서, 스폿 용접부(21)는, 너깃부(23) 및 압접부(25)를 포함하고, 전형적으로는 너깃부(23) 및 압접부(25)만으로 구성된다. 너깃부(23) 및 압접부(25)는, 성분 조성이 다르기 때문에, 예를 들어 주사형 전자 현미경(SEM)의 반사 전자상(BSE상)에 의해 용이하게 판별 가능하다. 본 발명에 있어서는, 너깃부(23)의 형상이나 조성에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.

(압접부)

본 발명에 관한 강 용접 부재는, 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역에 있어서, Zn계 도금층으로부터의 Zn이 상기 강재에 침입한 Zn 침입 깊이로부터, 강재에 형성된 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가, 0.1 내지 10㎛의 범위 내이다(Zn 침입 깊이가 깊다). 바람직하게는, Zn 침입 깊이로부터, 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가, 1.5 내지 10㎛의 범위 내이다(Zn 침입 깊이가 깊다). 여기서, 본 발명에 있어서, 「압접부의 단부」란, 복수의 Zn계 도금 강재에 있어서의 스폿 용접부의 단부이며, 복수의 Zn계 도금 강재가 용접에 의해 접합되어 있는 부분(압접부)과 접합되어 있지 않은 부분의 경계부를 가리킨다. 보다 상세하게는, 「압접부의 단부」는 도 1의 파선 내에 존재하고, 도 2에 있어서 번호 27로 표시된다. 따라서, 「압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역」은, 2개의 Zn계 도금 강재의 접합부(25)와 비접합부(28)(세퍼레이션부(28)라고도 함)의 경계(도 2의 번호 27)로부터 너깃부(23)의 방향과는 반대 방향(도 2에 있어서는 우측)으로 신장된 10 내지 300㎛까지의 Zn계 도금 강재의 영역을 말한다. 도 2에 있어서, 그 영역의 도금층을 번호 29(망점)로 나타낸다. 이하, 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역을 단순히 「단부 근방 영역」이라고도 한다.

(Zn 침입 깊이)

본 발명에 관한 강 용접 부재는, 단부 근방 영역에 있어서, Zn계 도금층으로부터의 Zn이 강재에 침입하고 있고, 그 침입 깊이를 단순히 「Zn 침입 깊이」 라고도 한다. Zn 침입 깊이는, 강재의 단면 조직을 SEM-EDS로 원소 분석하고, Zn의 조성비를 냄으로써 용이하게 동정할 수 있다. 깊이의 기점은, 강판 표면(도금층/강판의 계면)이며, 강재 내부로 진행될수록 Zn 침입 깊이는 크다(깊다). Zn 침입 깊이는, 측정 개소에 따라 변동되는 경우가 있으므로, SEM 배율은 2000배 이상에서, 임의의 5 시야(각 시야 영역은 30㎛×30㎛)를 선정하여, 도금층/강재(지철)의 계면이 시야의 중심에 부근이 되는 위치를 관찰하고, 5 시야 중의 최대 Zn 침입 깊이를, 「Zn 침입 깊이」로 한다.

특정 이론에 구속되는 것을 바라는 것은 아니지만, 본 발명에 있어서, Zn계 도금층으로부터의 Zn이 강재에 침입하는 작용 기서로서 이하가 생각된다. 용접 가공에 의해, 단부 근방 영역에 있어서, 도금층에 포함되는 Zn이 용융된다. 용융된 Zn은 도금층이 마련된 강판의 계면(도금층과 강판의 계면)으로부터 강판의 깊이 방향으로 확산되어 간다. 이때, 용융된 Zn은, 강판 조직을 구성하는 결정립의 입계를 따라 확산되어 감과 함께, 입계로부터 결정립의 입자 내로도 확산된다. 결정립 내에 미세 내부 산화물이 존재하고 있으면, 당해 미세 내부 산화물에 의해 Zn이 트랩된다. 바람직한 실시 양태에서는, 강판 표층 근방의 페라이트상이 미세하므로(페라이트상이 조대한 경우에 비하여), 입계(또는 상 계면)의 경로가 많고, 또한 입계(또는 상 계면)로부터 입자 내(또는 상 내)의 미세 내부 산화물까지의 거리가 짧으므로, 용융된 Zn이 페라이트상 내의 미세 내부 산화물에 의해 빠르게 트랩된다. 이러한 트랩 작용이 강판의 계면으로부터 내부를 향하여 반복됨으로써, Zn계 도금층으로부터의 Zn이 강재의 내부에 침입한다. 또한, 강판의 표층에 Zn이 확산된 경우에도, 강판의 표층의 금속 조직은, 전형적으로, 강판의 내부(예를 들어 판 두께의 1/8 위치 또는 1/4 위치)보다 연질인 금속 조직으로 구성되기 때문에, 강판의 표층에 Zn이 존재(확산)하고 있어도 액체 금속 취화(LME) 갈라짐은 특별히 문제가 되지 않는다.

(내부 산화층의 깊이)

본 발명에 관한 강판에 있어서, 내부 산화층은, 강판의 내부에 형성되는 층이며, 입상형 산화물(45)을 포함한다. 따라서, 「내부 산화층」이란, 강판의 표면으로부터, 입상형 산화물이 존재하는 가장 먼 위치까지의 영역이 이어진 것이다. 따라서, 「내부 산화층의 깊이」란, 도 4에 있어서 「Rn」으로서 나타나는 바와 같이, 강판(41)의 표면(도금 강판의 경우에는 강판과 도금층의 계면)으로부터 강판(41)의 판 두께 방향(강판의 표면에 수직인 방향)으로 진행한 경우에 있어서의, 강판(41)의 표면으로부터 입상형 산화물(45)이 존재하는 가장 먼 위치까지의 거리를 말한다. 단, 실제의 강판의 표면은 요철이 있어, 강판 표면의 어느 장소(점)를 선택하는지에 따라 강판 표면으로부터 가장 먼 입상형 산화물(45)의 위치도 변동되므로, 단부 근방 영역의 범위 내에서, 강판(41)의 단면 가로 방향(강판(41)의 표면과 평행한 방향)으로 적당한 측정 간격으로, 10개소의 관측 영역(각 관측 영역의 시야 영역은 30㎛×30㎛)을 선택한다. 그 10개소의 관측 영역은 중복되는 경우가 있어도 되지만, 실질적으로 관측하는 강판의 폭의 합계 길이 L₀가 100㎛가 되도록 조정한다. 측정한 결과 중에서, 강판의 표면으로부터, 입상형 산화물이 존재하는 가장 먼 위치까지의 거리를 「내부 산화층의 깊이」(Rn)로 한다. 10개소의 관측 영역에 있어서의 각각의 내부 산화층의 깊이의 평균값을, 「내부 산화층의 평균 깊이」(「R」이라고 칭하는 경우도 있음)로 한다. 도 4에서는, 「내부 산화층의 깊이」(Rn)의 예로서, 강판의 표면으로부터 가장 깊은 위치에 존재하는 입상형 산화물(45)까지의 거리가 나타내져 있다. 본 발명에 관한 강판에 있어서는, 내부 산화층의 평균 깊이 R의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 너무 얕으면 입상형 산화물(45)이 충분히 분산될 수 없는 경우가 있으므로, 1.0㎛ 이상이며, 2.0㎛ 이상이면 바람직하고, 3.0㎛ 이상이면 보다 바람직하고, 4.0㎛ 이상이면 더욱 바람직하다. 평균 깊이 R의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 실질적으로 30㎛ 이하이다.

내부 산화층의 깊이 Rn은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 강판(41)의 표층을 단면 관찰함으로써 결정된다. 구체적인 측정 방법은, 이하와 같다. 강판(41)의 표층의 단면을 SEM에 의해 관찰한다. 관찰 위치는, 단부 근방 영역의 범위 내에서, 무작위로 1개소를 선택하고, 그곳으로부터 적당한 측정 간격으로, 총 10개소의 관측 영역(각 관측 영역의 시야 영역은 30㎛×30㎛)을 선택한다. 각 관측 영역에 대하여 관찰한 SEM 화상으로부터 표면의 길이 L(즉 SEM 화상의 폭)을 측정한다. 10개소의 관측 영역은 중복되는 경우가 있어도 되지만, 실질적으로 관측하는 강판의 폭의 합계 길이 L₀는 100㎛로 하고, 측정하는 깊이는 강판의 표면으로부터 30㎛까지의 영역으로 한다. 이어서, 10개소의 각 관측 영역의 SEM 화상으로부터 입상형 산화물(45)의 위치를 특정하고, 특정한 입상형 산화물(45) 중에서 강판의 표면으로부터 가장 먼 위치에 존재하는 입상형 산화물(45) 중 어느 것을 선출하고, 강판(41)의 표면으로부터 입상형 산화물(45) 중 어느 것이 존재하는 가장 먼 위치까지의 거리를, 「각 관측 영역에 있어서의 내부 산화층의 깊이」로서 측정한다. 10개소의 관측 영역의 측정 결과 중에서, 강판(41)의 표면으로부터 입상형 산화물(45) 중 어느 것이 존재하는 가장 먼 위치까지의 거리를 「내부 산화층의 깊이」(Rn)로서 구한다. 10개소에서 측정한 「각 관측 영역에 있어서의 내부 산화층의 깊이」의 평균값을, 「내부 산화층의 평균 깊이」(「R」이라고 칭하는 경우도 있음)로서 구한다.

(Zn 침입 깊이-내부 산화층 깊이≥0.1 ㎛)

도 5는, Zn 침입 깊이와 내부 산화층 깊이의 관계를 설명하는 모식도이다. 대체로, 강재의 표층의 Zn 침입 깊이가 내부 산화층 깊이보다도 큰(깊은) 것은, Zn 등의 용융 금속이 강재의 표층의 조직을 구성하는 결정 입자 내에 확산되어, 입상 내부 산화물보다도 깊은 위치에까지 도달한 것을 의미한다. 그 깊이의 차가 0.1㎛ 이상이면, Zn 등이 강판 표층의 금속 결정 입자 내에 충분히 확산되고, 상대적으로 Zn 등의 결정립계로의 침입이 억제되어, 내LME성이 향상된다. Zn의 침입 깊이가 깊을수록 Zn 등의 결정 입자 내로의 확산이 진행되고, 결정립계로의 침입이 억제되어, 내LME성이 향상되므로 바람직하다. 따라서, Zn 침입 깊이-내부 산화층 깊이≥1.5㎛여도 된다. 보다 바람직하게는, 그 차가 2.0㎛ 이상이어도 되고, 더욱 바람직하게는 3.0㎛ 이상이어도 된다. 한편, 그 차가 너무 커져도, 내LME성의 향상의 효과는 포화되므로, 차의 상한을 10.0㎛로 해도 된다. 즉, Zn 침입 깊이-내부 산화층 깊이≤10.0 ㎛이다.

<강 용접 부재의 제조 방법>

이하에서, 본 발명에 관한 강 용접 부재의 바람직한 제조 방법에 대하여 설명한다. 이하의 설명은, 본 발명에 관한 강 용접 부재를 제조하기 위한 특징적인 방법의 예시를 의도하는 것으로서, 당해 강 용접 부재를 이하에 설명하는 제조 방법에 의해 제조되는 것에 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다.

본 발명에 관한 강 용접 부재는, 강재를 제작하는 강재 제작 공정, 각 강재의 표면에 Zn계 도금층을 형성하여 Zn계 도금 강재를 제작하는 도금 공정, 2개의 도금 강재를 스폿 용접으로 접합하는 용접 공정을 행함으로써 얻을 수 있다. 본 발명에 관한 강 용접 부재, 보다 구체적으로는, 단부 근방 영역에 있어서, Zn계 도금층으로부터의 Zn이 강재에 침입한 Zn 침입 깊이로부터, 강재에 형성된 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가, 0.1 내지 10.0㎛의 범위 내인 강 용접 부재를 얻기 위해서는, 강재 제작 공정에 있어서, 강재의 표층에 있어서 미세한 페라이트상 및 그 내부에 미세 내부 산화물을 형성해 두는 것이 유효하다. 강재의 내부에 이들 미세한 페라이트상 및 미세 내부 산화물을 형성한 상태에서, Zn계 도금층을 형성 후에 스폿 용접하면, 도금층 성분의 Zn 등의 용융분이 압접부의 단부 부근, 즉 단부 근방 영역에서 유출되고, 용융된 Zn은 도금층이 마련된 강판의 계면(도금층과 강판의 계면)으로부터 강판의 깊이 방향으로 확산되어 간다. 이때, 용융된 Zn은, 강판 조직을 구성하는 결정립의 입계를 따라 확산되어 감과 함께, 입계로부터 결정립의 입자 내로도 확산된다. 강판 표층 근방의 페라이트상이 미세하므로(페라이트상이 조대한 경우에 비하여), 입계(또는 상 계면)의 경로가 많고, 또한 입계(또는 상 계면)로부터 입자 내(또는 상 내)의 내부 산화물까지의 거리가 짧으므로, 용융된 Zn의 페라이트상의 내부 산화물에 의한 트랩이 빠르게 진행된다. 따라서, Zn 등이 강판 표층의 금속 결정립 내에 충분히 확산되고, 상대적으로 Zn 등의 결정립계에 침입이 억제되어, 내LME성이 향상된다. 강재의 표층에 있어서 미세한 페라이트상 및 그 내부에 미세 내부 산화물을 형성하기 위해서는, 압연 후에, 소정의 어닐링 전처리 공정(연삭 공정)을 행한 후에 소정의 조건에서 어닐링 공정을 행하는 것이 유효하다. 이하에 있어서는, 강재로서 강판을 채용한 경우를 예로 들어, 강재 제작 공정, 도금 공정, 및 용접 공정에 대하여 설명한다. 또한, 강재는 어떠한 형상이어도 되고, 강판 이외의 강재를 사용한 경우의 강 용접 부재의 제조 방법은, 당 기술 분야에서 공지된 방법에 따라서 적절히 변경하면 된다.

<강판의 제조 방법>

이하에서, 본 발명에 관한 강판의 바람직한 제조 방법에 대하여 설명한다. 이하의 설명은, 본 발명에 관한 강판을 제조하기 위한 특징적인 방법의 예시를 의도하는 것으로서, 당해 강판을 이하에 설명하는 제조 방법에 의해 제조되는 것에 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다.

본 발명에 관한 강판은, 예를 들어 성분 조성을 조정한 용강을 주조하여 강편을 형성하는 주조 공정, 강편을 열간 압연하여 열연 강판을 얻는 열연 공정, 열연 강판을 권취하는 권취 공정, 권취한 열연 강판을 냉간 압연하여 냉연 강판을 얻는 냉연 공정, 냉연 강판을 산세하는 산세 공정, 산세한 냉연 강판에 대하여 브러시 연삭 처리하는 전처리 공정, 및 전처리한 냉연 강판을 어닐링하는 어닐링 공정을 행함으로써 얻을 수 있다. 대체적으로, 열연 공정 후에 권취하지 않고, 산세하여 그대로 냉연 공정을 행해도 된다.

[주조 공정]

주조 공정의 조건은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 고로나 전로 등에 의한 용제에 계속하여, 각종 2차 제련을 행하고, 이어서, 통상의 연속 주조, 잉곳법에 의한 주조 등의 방법으로 주조하면 된다.

[열연 공정]

상기와 같이 주조한 강편을 열간 압연하여 열연 강판을 얻을 수 있다. 열연 공정은, 주조한 강편을 직접 또는 일단 냉각한 후에 재가열하여 열간 압연함으로써 행해진다. 재가열을 행하는 경우에는, 강편의 가열 온도는, 예를 들어 1100℃ 내지 1250℃이면 된다. 열연 공정에 있어서는, 통상, 조압연과 마무리 압연이 행해진다. 각 압연의 온도나 압하율은, 원하는 금속 조직이나 판 두께에 따라서 적절히 변경하면 된다. 예를 들어 마무리 압연의 종료 온도를 900 내지 1050℃, 마무리 압연의 압하율을 10 내지 50％로 해도 된다.

[권취 공정]

열연 강판은 소정의 온도에서 권취할 수 있다. 권취 온도는, 원하는 금속 조직 등에 따라서 적절히 변경하면 되고, 예를 들어 500 내지 800℃이면 된다. 권취하기 전 또는 권취한 후에 되감아, 열연 강판에 소정의 열처리를 부여해도 된다. 대체적으로, 권취 공정은 행하지 않고 열연 공정 후에 산세하여 후술하는 냉연 공정을 행할 수도 있다.

[냉연 공정]

열연 강판에 산세 등을 행한 후, 열연 강판을 냉간 압연하여 냉연 강판을 얻을 수 있다. 냉간 압연의 압하율은, 원하는 금속 조직이나 판 두께에 따라서 적절히 변경하면 되고, 예를 들어 20 내지 80％이면 된다. 냉연 공정 후에는, 예를 들어 공랭하여 실온까지 냉각하면 된다.

[전처리 공정]

최종적으로 얻어지는 강판의 표층에 있어서 미세한 페라이트상 및 그 내부에 미세 내부 산화물을 얻기 위해서는, 냉연 강판을 어닐링하기 전에 소정의 전처리 공정을 행하는 것이 유효하다. 당해 전처리 공정에 의해, 강판에 변형을 보다 효과적으로 도입하는 것이 가능해져, 변형에 의해 강판의 금속 조직의 전위가 촉진되고, 어닐링 시에 그 전위를 따라 산소가 강의 내부에 침입하기 쉬워짐으로써, 강판의 내부에 산화물이 생성되기 쉬워진다. 그 결과, 페라이트상의 내부 산화물의 수밀도의 증가에 유리해진다. 또한, 내부 산화물은, 피닝 입자로서 기능하여, 페라이트상의 미세화에 기여한다. 따라서, 이러한 전처리 공정을 행한 경우에는, 후술하는 어닐링 공정에 있어서 원하는 미세한 페라이트상 및 그 내부에 미세 내부 산화물을 생성하기 쉽다. 당해 전처리 공정은, 중연삭 브러시로 냉연 강판 표면을 연삭하는 것(브러시 연삭 처리)을 포함한다. 중연삭 브러시로서, 호타니사제 D-100을 사용해도 된다. 연삭할 때 강판 표면에 NaOH 1.0 내지 5.0％ 수용액을 도포하면 된다. 브러시 압하량 0.5 내지 10.0㎜, 회전수 100 내지 1000rpm이면 된다. 이러한 도포액 조건, 브러시 압하량, 회전수를 제어하여 브러시 연삭 처리를 행함으로써, 후술하는 어닐링 공정에 있어서, 미세한 페라이트상 및 그 내부 산화물을 효율적으로 강판의 표층 근방에 형성할 수 있다.

[어닐링 공정]

상기 전처리 공정을 행한 냉연 강판에 어닐링을 행한다. 어닐링은, 예를 들어 0.1 내지 20㎫의 장력을 가한 상태에서 행하는 것이 바람직하다. 어닐링 시에 장력을 가하면 강판에 변형을 보다 효과적으로 도입하는 것이 가능해져, 변형에 의해 강판의 금속 조직의 전위가 촉진되고, 그 전위를 따라 산소가 강의 내부에 침입하기 쉬워짐으로써, 강판의 내부에 산화물이 생성되기 쉬워진다. 그 결과, 미세한 페라이트상의 미세 내부 산화물의 수밀도의 증가에 유리해진다.

미세한 페라이트상 및 그 내부의 미세 내부 산화물을 생성시키는 관점에서, 어닐링 공정의 유지 온도는 700℃ 내지 900℃이면 된다. 어닐링 공정의 유지 온도가 700℃ 미만이면, 내부 산화물이 충분히 다량으로 생성되지 않을 우려가 있다. 또한, 내부 산화물에 의한 페라이트상 입계의 피닝 효과가 부족하여, 페라이트상이 조대화하는 경우도 있다. 그 때문에, 내LME성이 불충분해지는 경우가 있고, 또한 충분한 강도가 얻어지지 않는 경우가 있다. 한편, 어닐링 공정의 유지 온도가 900℃ 초과이면, 내부 산화물이 조대화될 우려가 있어, 원하는 내부 산화물이 생성되지 않을 우려가 있다. 또한, 900℃ 초과이면, 내부 산화물이 형성되어 있어도, 페라이트상이 급격하게 성장하여 원하는 미세한 페라이트상이 얻어지지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 내LME성이 불충분해지는 경우가 있다. 상기 유지 온도까지의 승온 속도는, 특별히 한정되지 않지만 1 내지 10℃/초로 행하면 된다. 또한, 승온은, 1 내지 10℃/초의 제1 승온 속도와, 당해 제1 승온 속도와는 다른 1 내지 10℃/초의 제2 승온 속도에 의해, 2단계로 행해도 된다.

상기 어닐링 공정의 유지 온도에서의 유지 시간은, 0 내지 300초간이면 되고, 바람직하게는 50 내지 130초간이다. 유지 시간 0초는, 승온 과정을 소정 노점에서 열처리하고, 소정 온도에 도달한 직후에 등온 유지하지 않고 냉각한 것을 의미한다. 유지 시간이 0초여도 승온 과정 중에 미세 내부 산화물이 생성되어, 내LME성을 얻을 수 있다. 한편, 유지 시간이 300초간 초과이면, 내부 산화물이 조대화될 우려가 있어, 내LME성이 불충분해지는 경우가 있다.

어닐링 공정의 승온 중 및 유지(등온) 중에, 미세한 페라이트상 및 그 내부의 미세 내부 산화물을 생성시키는 관점에서, 가습을 행한다. 가습은, 승온 중, 적어도 300℃에서부터 개시한다. 300℃ 이상에서, 강판 중의 페라이트상 내의 전위가 산소 확산 경로로서 작용하여, 가습 분위기에 포함되는 산소에 의한 페라이트상 내의 내부 산화물의 생성이 촉진된다. 일반적으로는, 300℃ 정도로부터 유지 온도까지의 승온 중에 가습하는 것은 외부 산화막의 형성을 촉진하고, 도금성을 저하시키므로, 당업자는 그러한 승온 과정으로부터 가습하는 것은 피한다. 또한, 가습을 개시하는 온도가, 300℃를 초과한 경우, 특히 유지 온도에 가까운 온도, 예를 들어 700℃ 정도의 온도인 경우, 페라이트상 내의 전위는 회복되어 소멸되어 있으므로, 페라이트상 내의 내부 산화물은 충분히 생성되지 않는다.

가습을 위한 분위기는, 노점 10℃ 초과, 20℃ 이하이며, 바람직하게는 11 내지 20℃이며, 또한, 수소 농도가 8 내지 20vol％H₂이며, 바람직하게는 10vol％H₂이다. 또한, 가습 전의 노점은 -40 내지 -60℃이며, 그곳으로부터 수증기를 함유시켜 노점을 소정의 값으로 제어한다.

노점이 너무 낮으면, 미세 내부 산화물이 충분히 형성되지 않을 우려가 있다. 또한, 내부 산화물에 의한 페라이트상 입계의 피닝 효과가 부족하여, 페라이트상이 조대화되는 경우도 있다. 그 때문에, 내LME성이 불충분해지는 경우가 있다.

한편, 노점이 너무 높으면, 강판의 표면 위에 외부 산화층이 형성되어, 도금층이 얻어지지 않는 경우가 있다.

또한, 상기의 노점 범위 내여도, 수소 농도가 너무 낮으면, 산소 포텐셜이 과잉이 되고, 외부 산화층이 형성되어 도금층이 얻어지지 않는 경우나, 또한 내부 산화물층이 충분히 형성되지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 내LME성이 불충분해지는 경우가 있다.

한편, 수소 농도가 너무 높으면, 산소 포텐셜이 부족해져, 내부 산화물층이 충분히 형성되지 않고, 외부 산화층이 형성되어 도금층이 얻어지지 않을 우려가 있다. 또한, 내부 산화물이 충분히 다량으로 생성되지 않으면, 내부 산화물에 의한 페라이트상 입계의 피닝 효과가 부족하여, 페라이트상이 조대화되는 경우도 있다. 그 때문에, 내LME성이 불충분해지는 경우가 있다.

또한, 어닐링 공정을 행할 때, 특히 브러시 연삭 처리 전에 강판의 내부 산화층을 제거해 두는 것이 유효하다. 상술한 압연 공정, 특히 열연 공정 동안에 강판의 표층에 내부 산화층이 형성되는 경우가 있다. 그러한 압연 공정에서 형성된 내부 산화층은, 어닐링 공정에 있어서 미세 내부 산화물을 형성하는 것을 저해할 우려가 있고, 또한 내부 산화물에 의한 페라이트상 입계의 피닝 효과가 부족하여, 페라이트상이 조대화될 우려도 있기 때문에, 당해 내부 산화층은 산세 처리 등에 의해 어닐링 전에 제거해 두는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 어닐링 공정을 행할 때의 냉연 강판의 내부 산화층의 깊이는, 0.5㎛ 이하, 바람직하게는 0.3㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.2㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.1㎛ 이하로 해 두면 된다.

상술한 각 공정을 행함으로써, 강판의 표층에 미세한 페라이트상 및 그 내부의 미세 내부 산화물이 생성된 강판을 얻을 수 있다.

<도금 강판의 제조 방법>

이하에서, 본 발명에 관한 도금 강판의 바람직한 제조 방법에 대하여 설명한다. 이하의 설명은, 본 발명에 관한 도금 강판을 제조하기 위한 특징적인 방법의 예시를 의도하는 것으로서, 당해 도금 강판을 이하에 설명하는 제조 방법에 의해 제조되는 것에 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다.

본 발명에 관한 도금 강판은, 상술한 바와 같이 제조한 강판 위에 Zn을 포함하는 도금층을 형성하는 도금 처리 공정을 행함으로써 얻을 수 있다.

[도금 처리 공정]

도금 처리 공정은, 당업자에게 공지된 방법에 따라서 행하면 된다. 도금 처리 공정은, 예를 들어, 용융 도금에 의해 행해도 되고, 전기 도금에 의해 행해도 된다. 바람직하게는, 도금 처리 공정은 용융 도금에 의해 행해진다. 도금 처리 공정의 조건은, 원하는 도금층의 성분 조성, 두께 및 부착량 등을 고려하여 적절히 설정하면 된다. 도금 처리 후, 합금화 처리를 행해도 된다. 전형적으로는, 도금 처리 공정의 조건은, Al: 0 내지 60.0％, Mg: 0 내지 15.0％, Fe: 0 내지 15％, Ni: 0 내지 20％, 및 Si: 0 내지 3％를 포함하고, 잔부가 Zn 및 불순물로 이루어지는 도금층을 형성하도록 설정하면 된다. 보다 구체적으로는, 도금 처리 공정의 조건은, 예를 들어, Zn-0.2％Al(GI), Zn-0.8％Al, Zn-4.5％Al, Zn-0.09％Al-10％Fe(GA), Zn-1.5％Al-1.5％Mg, 또는 Zn-11％Al-3％Mg-0.2％Si, Zn-11％Ni, Zn-15％Mg를 형성하도록 적절히 설정하면 된다. 내LME성 향상의 관점에서, 도금층 중의 Al은 0.3 내지 1.5％가 바람직하다.

<용접 공정>

용접 공정에서는, Zn계 도금 강판을 2개 이상 준비하고, 적어도 1개소에서 스폿 용접을 행한다. 따라서, 용접 공정에 의해, 2개의 강판 사이에 스폿 용접부가 형성되고, 결과적으로 강판의 표면에 Zn계 도금층을 갖는 복수의 Zn계 도금 강재가 적어도 하나의 스폿 용접부를 통해 접합된 강 용접 부재를 얻을 수 있다. 또한, Zn계 도금 강판 중 적어도 하나가, 상기의 예시적인 제조 공정에 의해 얻어진 것이라면, 당해 도금 강판에 있어서 내LME성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 당연히, 용접의 상대재가 당해 적어도 하나의 Zn계 도금 강재와 동질의 도금 강판이라면, 당해 상대재에 있어서도, 내LME성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 스폿 용접 시의 조건은, 당업자에게 공지의 조건에서 행하면 된다. 예를 들어, 돔 레이디어스형의 선단 직경 6 내지 8㎜의 용접 전극으로, 가압력 1.5 내지 6.0kN, 통전 시간 0.1 내지 1.0s(5 내지 50사이클, 전원 주파수 50㎐), 통전 전류 4 내지 15㎄로 할 수 있다.

이상과 같이, 강 용접 부재의 제조 시에, 소정의 강재 제작 공정(특히 브러시 공정 및 어닐링 공정)을 거침으로써 미세한 페라이트상 및 그 내부에 미세 내부 산화물을 갖는 강재를 제작하고, 그 강재에 Zn계 도금을 행한 Zn계 도금 강재를 사용함으로써 스폿 용접부의 압접부의 단부 근방 영역에 있어서, Zn계 도금층으로부터의 Zn이 강재에 침입한 Zn 침입 깊이로부터, 강재에 형성된 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가, 0.1 내지 10.0㎛의 범위 내인 강 용접 부재를 제작할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 전혀 한정되는 것은 아니다. 특별히 언급이 없는 한, 이하의 수순으로 시료를 제작하였다. 일부의 비교예 등에서, 채용되는 특이한 조건에 대해서는 별도 설명된다.

도금 강판의 실시예, 비교예에 대하여

(강재 시료의 제작)

성분 조성을 조정한 용강을 주조하여 강편을 형성하고, 강편을 열간 압연하고, 산세한 후에 냉간 압연하여 냉연 강판을 얻었다. 이어서, 실온까지 공랭하고, 냉연 강판에 산세 처리를 실시하여 압연에 의해 형성된 내부 산화층을 표 1에 기재된 어닐링 전의 내부 산화층 깊이(㎛)까지 제거하였다. 이어서, 각 냉연 강판으로부터 JIS G0417:1999에 준거한 방법으로 샘플을 채취하고, 강판의 성분 조성을 ICP-MS법 등에 의해 분석하였다. 측정한 강판의 성분 조성을 표 1, 2에 나타낸다. 사용한 강판의 판 두께는 모두 1.6㎜였다.

이어서, 일부의 냉연 강판에 대하여, NaOH 2.0％ 수용액을 도포하고, 중연삭 브러시(호타니사제 D-100)를 사용하여, 브러시 압하량 2.0㎜, 회전수 600rpm으로, 브러시 연삭하는 전처리를 행하고, 그 후, 표 1, 2에 나타내는 수소 농도, 노점, 유지 온도 및 유지 시간에 의해 어닐링 처리를 행하여, 각 강판 시료를 제작하였다. 전처리의 유무, 및 어닐링 처리의 조건(가습대, 수소 농도(％), 노점(℃), 유지 온도(℃), 및 유지 시간(초))을 표 1, 2에 나타낸다. 가습대 란의 「승온」이란, 300℃ 이상으로부터 유지 온도까지의 기간에 상술한 수소 농도, 노점의 분위기에서 가습하는 것을 의미하고, 가습대 란의 「등온」이란, 유지 시간 중에 상술한 수소 농도, 노점의 분위기에서 가습하는 것을 의미한다. 어닐링 시의 승온 속도는, 1 내지 10℃/초로 하였다. 상기 어닐링 처리에 있어서, 냉연 강판에 대하여 압연 방향으로 0.1 내지 20㎫ 이상의 장력을 가한 상태에서 어닐링 처리를 행하였다. 또한, 각 강판 시료에 대하여, 압연 방향에 직각인 방향을 길이 방향으로 하는 JIS 5호 인장 시험편을 채취하고, 인장 시험을 JIS Z 2241(2011)에 준거하여 행하였다. 그 결과, No.22, 26에 대해서는, 인장 강도가 780㎫ 미만이고, 그 이외에 대해서는 780㎫ 이상이었다.

(Zn계 도금 강재 시료의 제작)

얻어진 각 강재 시료를 100㎜×200㎜의 크기로 절단한 후, 표 1, 2에 나타내는 도금종을 형성하기 위한 도금 처리를 행함으로써, 도금 강재 시료를 제작하였다. 표 1, 2에 있어서, 도금종 a는 「합금화 용융 아연 도금 강판(GA)」, 도금종 b는 「용융 Zn-0.2％ Al 도금 강판(GI)」, 도금종 c는 「용융 Zn-(0.3 내지 1.5)％ Al 도금 강판(Al 함유량을 표 1, 2에 기재)」, 도금종 d는 「전기 Zn 도금(Al 조성 0.01％ 미만)」을 의미한다. 용융 아연 도금 공정에서는, 절단한 시료를 440℃의 용융 아연 도금욕에 3초간 침지하였다. 침지 후, 100㎜/초로 인발하고, N₂와이핑 가스에 의해 도금 부착량을 50g/㎡으로 제어하였다. 도금종 a에 대해서는, 그 후 500℃에서 합금화 처리를 행하였다. 후술하는 내LME성에 대해서는, 도금종 c이며 Al 함유량이 0.3 내지 1.5질량％인 경우 및 도금종 d의 전기 Zn 도금인 경우에, 내LME성이 향상되었다. 결과를 표 1, 2에 나타낸다.

얻어진 도금 강재 시료에 대하여, 이하의 평가 방법으로, 각 평가 항목에 대하여 평가를 행하였다. 또한, 각 도금 강재 시료에 대하여, 압연 방향에 직각인 방향을 길이 방향으로 하는 JIS 5호 인장 시험편을 채취하고, 인장 시험을 JIS Z 2241(2011)에 준거하여 행하였다. 그 결과, No.22, 26에 대해서는, 인장 강도가 780㎫ 미만이고, 그 이외에 대해서는 780㎫ 이상이었다. 결과를 표 1, 2에 나타낸다.

(강 용접 부재 시료의 제작)

각 Zn계 도금 강재 시료를 50㎜×100㎜의 크기로 절단한 것을 2매 준비하고, 그 2매의 Zn계 도금 강판 시료에 대하여 스폿 용접을 행하여, 강 용접 부재 시료를 얻었다. 스폿 용접의 조건은, 돔 레이디어스형의 선단 직경 8㎜의 용접 전극으로, 타각 5°, 가압력 4.0kN, 통전 시간 0.5초, 통전 전류 8㎄로 하여, 강 용접 부재의 평가용 샘플을 얻었다. 또한, 시료 No.43에서는, 통전 전류를 9㎄로 한 것을 제외하고는, 다른 시료와 마찬가지의 용접 조건으로 강 용접 부재의 평가용 샘플을 얻었다.

(압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역에 있어서의 조직의 분석)

각 평가용 샘플에 대하여, 압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역(단부 근방 영역)에 있어서의 조직의 분석은, 용접부의 단면의 SEM 관찰 및 EDS 분석을 사용하여 행하였다. 구체적으로는, 먼저 스폿 용접에서 타각을 부여한 방향에 직교 방향으로 단면 연마하여, 용접부의 단면 시료를 제작 후, SEM에 의해 압접부의 단부를 포함하는 BSE상을 얻고, BSE상으로부터 압접부의 단부, 이어서, 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역(단부 근방 영역)을 특정하였다. 특정한 단부 근방 영역의 강재(지철) 부분에 있어서, 「입상형 산화물」과 「강의 결정상(결정 입자의 집합 조직)」을 판별하도록 BSE상을 이치화 처리함으로써, 입상형 산화물의 윤곽을 특정하고, 관찰된 각 산화물의 긴 직경, 개수 및 위치 등을 측정하였다. 또한, 당해 이치화 상에 기초하여 입상형 산화물을 포함하는 「내부 산화층의 깊이」를 산출하였다. 또한, BSE상에 있어서의 균열이나 간극 등에 대해서는, SEM에 부속되는 원소 분석 SEM-EDS를 사용하여 산화물과의 식별을 행하였다. 이어서, Zn 침입 깊이에 대하여, 단부 근방 영역에 있어서, SEM 배율은 2000배로, 임의의 5 시야(각 시야 영역은 30㎛×30㎛)를 선정하여, 도금층/강재(지철)의 계면이 시야의 중심에 부근이 되는 위치를 관찰하였다. SEM-EDS에 의해 측정한 Zn의 원소 분포 상으로부터, 시야 중의 최대 Zn 침입 깊이를, 「Zn 침입 깊이」로 하였다. 내부 산화층의 깊이에 대하여, 단부 근방 영역에 있어서, 1개소를 선택하고, 그곳으로부터 적당한 측정 간격으로, 총 10개소의 관측 영역(각 관측 영역의 시야 영역은 30㎛×30㎛)을 선택한다. 10개소의 관측 영역은 중복되는 경우가 있어도 되지만, 실질적으로 관측하는 강판의 폭의 합계 길이 L₀는 100㎛로 하고, 측정하는 깊이는 강판의 표면으로부터 30㎛까지의 영역으로 하여, 강판의 표면으로부터 입상형 산화물 중 어느 것이 존재하는 가장 먼 위치까지의 거리를 「내부 산화층의 깊이」(Rn)로 하였다. 「내부 산화층의 깊이」, 「Zn 침입 깊이」 및 그들의 차(「Zn 침입 깊이－내부 산화층의 깊이」를 표 1, 2에 나타낸다.

(스폿 용접부 내LME성의 평가)

각 강 용접 부재 시료의 각 평가용 샘플에 대하여, 상기 용접의 완료 후, 스폿 용접부(너깃부 및 압접부)와 강재를 포함하는 부분의 단면을 광학 현미경에 의해 관찰하였다(예를 들어 도 1과 같은 부분). 관찰 화상의 용접부 단면에 발생한 LME 갈라짐의 길이를 측정하고, 이하의 기준으로 평가하였다. 그 결과를 표 1, 2에 나타낸다.

평가 AAA: LME 갈라짐 없음

평가 AA: LME 균열 길이 0㎛ 초과 내지 100㎛

평가 A: LME 균열 길이 100㎛ 초과 내지 500㎛

평가 B: LME 균열 길이 500㎛ 초과

표 1의 시료 No.1 내지 21, 36 내지 43에 대해서는, 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역에 있어서, Zn계 도금층으로부터의 Zn이 강재에 침입한 Zn 침입 깊이로부터, 강재에 형성된 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가, 0.1㎛ 이상의 범위이기 때문에, 높은 내LME성을 갖고 있고, 높은 강도도 갖고 있었다. 표 2의 시료 No.22 내지 35, 44 내지 50은, 본 발명의 범위 밖의 비교예이다. 시료 No.22는, C양이 부족하여, 충분한 강도를 얻지 못하였다. 시료 No.23은 어닐링 시의 노점이 낮아, 미세 내부 산화물이 충분히 형성되지 않고, 또한 미세한 페라이트상이 충분히 형성되지 않고, Zn 침입 깊이로부터 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가 충분히 커지지 않아, 높은 내LME성을 얻지 못하였다. 시료 No.24는 어닐링 시의 노점이 높고, 강판의 표면 위에 외부 산화층이 형성되어, 도금층이 얻어지지 않았다. 시료 No.25는 어닐링 시의 유지 온도가 높고, 페라이트상 내의 내부 산화물이 조대화되어, 바람직한 미세 내부 산화물이 얻어지지 않고, 또한 페라이트상도 성장하여 원하는 미세한 페라이트상이 얻어지지 않고, Zn 침입 깊이로부터 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가 충분히 커지지 않아, 높은 내LME성을 얻지 못하였다. 시료 No.26은 어닐링 시의 유지 온도가 낮아, 미세 내부 산화물이 충분히 형성되지 않고, 또한 내부 산화물에 의한 페라이트상 입계의 피닝 효과가 부족하여, 페라이트상이 조대화되고, Zn 침입 깊이로부터 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가 충분히 커지지 않아, 높은 내LME성을 얻지 못하였다. 또한, 충분히 높은 강도도 얻지 못하였다. 시료 No.27은 어닐링 전의 브러시 연삭 처리를 행하지 않았기 때문에, 충분히 미세 내부 산화물이 얻어지지 않고, 또한 미세한 페라이트상이 형성되지 않고, Zn 침입 깊이로부터 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가 충분히 커지지 않아, 높은 내LME성을 얻지 못하였다. 시료 No.28은 어닐링 시의 유지 시간이 길어, 페라이트상 내의 내부 산화물이 조대화되어, 미세 내부 산화물이 충분히 다량으로 생성되지 않았다. 또한, 미세 내부 산화물에 의한 페라이트상 입계의 피닝 효과가 부족하여, 원하는 페라이트상이 형성되지 않고, Zn 침입 깊이로부터 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가 충분히 커지지 않아, 높은 내LME성을 얻지 못하였다. 시료 No.29 및 31은 각각 Si양 및 Mn양이 과잉이며, 강판의 표면 위에 외부 산화층이 형성되어, 도금층이 얻어지지 않았다. 시료 No.30 및 32는 각각 Si양 및 Mn양이 부족하여, 미세한 페라이트상이 충분히 형성되지 않고, Zn 침입 깊이로부터 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가 충분히 커지지 않아, 높은 내LME성을 얻지 못하였다. 시료 No.33은 Al양이 과잉이며, 강판의 표면 위에 외부 산화층이 형성되어, 도금층이 얻어지지 않았다. 시료 No.34는 Al양이 부족하여, 페라이트상 내의 미세 내부 산화물이 충분히 형성되지 않고, Zn 침입 깊이로부터 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가 충분히 커지지 않아, 높은 내LME성을 얻지 못하였다. 시료 No.35는 어닐링 시의 가습 분위기로서 노점 0.1℃에서 4vol％H₂를 사용하고, 강판의 표면 위에 외부 산화층이 형성되어, 도금층이 얻어지지 않았다. 시료 No.44는, 냉연 강판에 산세 처리를 실시하지 않고, 압연에 의해 형성된 내부 산화층을 남겨, 그 후 표 1에 기재된 조건의 브러시 연삭과 열처리를 행하였다. 냉연 강판의 내부 산화층의 깊이가 0.8㎛였기 때문에, 미세한 페라이트상 및 그 내부 산화물이 충분히 형성되지 않아, 높은 내LME성을 얻지 못하였다. 시료 No.45는 어닐링 시의 유지 시간이 길어, 페라이트상 내의 내부 산화물이 조대화되어, 미세 내부 산화물이 충분히 다량으로 생성되지 않았다. 또한, 미세 내부 산화물에 의한 페라이트상 입계의 피닝 효과가 부족하여, 원하는 페라이트상이 형성되지 않고, Zn 침입 깊이로부터 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가 충분히 커지지 않아, 높은 내LME성을 얻지 못하였다. 시료 No.46은, 어닐링 시의 노점이 낮아, 충분히 내부 산화층이 형성되지 않고, Zn 침입 깊이로부터 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가 충분히 커지지 않아, 높은 내LME성을 얻지 못하였다. No.47은 어닐링 시의 노점이 높아, 강판의 표면 위에 외부 산화층이 형성되어, 도금층이 얻어지지 않았다. 시료 No.48은, 어닐링 시의 가습 분위기로서 노점 11℃에서 7vol％ H₂를 사용하여, 외부 산화층이 형성되고, 미세 내부 산화층이 충분히 형성되지 않고, Zn 침입 깊이로부터 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가 충분히 커지지 않아, 내LME성이 불충분하였다. 시료 No.49는, 어닐링 시의 가습 분위기로서 노점 11℃에서 22vol％ H₂를 사용하여, 내부 산화층이 충분히 형성되지 않고, 내부 산화물에 의한 페라이트상 입계의 피닝 효과가 부족하여, 페라이트상이 조대화되고, Zn 침입 깊이로부터 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가 충분히 커지지 않아, 내LME성이 불충분하였다. 시료 No.50은, 승온 시에 가습을 행하지 않고, 등온 시에만 가습을 행하였으므로, 미세 내부 산화물이 충분히 다량으로 생성되지 않고, Zn 침입 깊이로부터 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가 충분히 커지지 않아, 높은 내LME성을 얻지 못하였다.

발명예에서는, 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역에 있어서, Zn계 도금층으로부터의 Zn이 강재에 침입한 Zn 침입 깊이로부터, 강재에 형성된 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가, 0.1 내지 10.0㎛의 범위 내인 것이 확인되었다. 그 때문에, 높은 내LME성이 얻어졌다. 또한, 높은 강도도 얻어졌다. 한편, 비교예에서는, Zn 침입 깊이로부터 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가 충분히 크게 되어 있지 않고, 그 때문에 내LME성이 떨어져 있는 것, 도금층이 얻어지지 않는 것, 또는 높은 강도가 얻어지지 않는 것 중 적어도 하나가 확인되었다.

본 발명에 따르면, 높은 스폿 용접부의 내LME성을 갖는 강 용접 부재를 제공하는 것이 가능해지고, 당해 강 용접 부재는 자동차, 건축재 등의 용도, 특히 자동차용에 적합하게 사용할 수 있고, 자동차용 강 용접 부재로서 높은 내LME성을 발휘하여, 장수명화가 기대된다. 따라서, 본 발명은 산업상의 가치가 매우 높은 발명이라고 할 수 있는 것이다.

1: 강 용접 부재
11: Zn계 도금 강재
21: 스폿 용접부
23: 너깃부
25: 압접부
27: 압접부의 단부
28: 비접합부(세퍼레이션부)
29: 단부 근방 영역(압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역)의 도금층
41: 강판
44: 모재 강(강 결정상)
45: 입상형 산화물

Claims

강재의 표면에 Zn계 도금층을 갖는 복수의 Zn계 도금 강재가 적어도 하나의 스폿 용접부를 통해 접합된 강 용접 부재이며,
상기 Zn계 도금 강재 중 적어도 하나가, 780㎫ 이상의 인장 강도를 갖고,
그 상기 강재가, 질량％로,
C: 0.05 내지 0.40％,
Si: 0.2 내지 3.0％,
Mn: 0.1 내지 5.0％,
sol.Al: 0.4 내지 1.50％,
P: 0.0300％ 이하,
S: 0.0300％ 이하,
N: 0.0100％ 이하,
B: 0 내지 0.010％,
Ti: 0 내지 0.150％,
Nb: 0 내지 0.150％,
V: 0 내지 0.150％,
Cr: 0 내지 2.00％,
Ni: 0 내지 2.00％,
Cu: 0 내지 2.00％,
Mo: 0 내지 1.00％,
W: 0 내지 1.00％,
Ca: 0 내지 0.100％,
Mg: 0 내지 0.100％,
Zr: 0 내지 0.100％,
Hf: 0 내지 0.100％ 및
REM: 0 내지 0.100％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
상기 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 10 내지 300㎛의 영역에 있어서, 상기 Zn계 도금층으로부터의 Zn이 상기 강재에 침입한 Zn 침입 깊이로부터, 상기 강재에 형성된 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가, 0.1 내지 10.0㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 강 용접 부재.
제1항에 있어서,
상기 Zn 침입 깊이로부터, 상기 내부 산화층의 깊이를 뺀 차가, 1.5 내지 10.0㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 강 용접 부재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 1000㎛ 초과의 영역에 있어서,
상기 Zn계 도금층이, 질량％로, Al: 0.3 내지 1.5％를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는, 강 용접 부재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스폿 용접부의 압접부의 단부로부터 1000㎛ 초과의 영역에 있어서,
상기 Zn계 도금층이, 질량％로, Al: 0 내지 0.1％ 미만을 함유하고, 잔부가 Zn 및 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는, 강 용접 부재.