KR100413376B1 - 용융 아연 도금을 위한 플럭스 첨가제 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전 처리된 강관을 플럭스 용액에 침적하고, 이어서 도금을 실시할 때 아연의 비산이 발생되는데, 비산의 원인으로 플럭스액에 침적된 강관의 표면과 용융된 아연과의 계면장력, 플럭스용액의 전하밀도 및 열팽창계수 차를 고려하여, 계면장력을 조절하기 위하여 양이온 및 양쪽성 계면활성제를 선택하였고, 플럭스액의 전하밀도를 높여주기 위하여 흡착제, 이온화합물을 사용하며, 열팽창계수를 조절하기 위해 염화아연, 황산아연을 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.
Description
본 발명은 용융 아연 도금을 위한 플럭스 첨가제 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 용융 아연 도금 공정은 탈지→수세→산세→수세→플럭스 처리→도금→냉각→크로메이트 처리→제품 등의 순으로 이루어지는데, 여기서 도금 공정은 약 460℃정도의 온도로 아연이 용융되어 있다. 또한 도금 전 공정은 플럭스 공정으로 플럭스액의 조성은 염화아연과 염화암모늄이 1:1.2 몰비로 녹아있는 용액으로 구성되어 있다. 여기서 플럭스 공정 전의 모든 단계공정을 전처리 공정으로 표기한다.
용융 아연 도금은 전처리된 강관이 플럭스용액에 침적되고, 강관 표면이 플럭스액이 묻은 상태로 도금 공정으로 이송되어 도금작업을 하게 되는데, 플럭스공정을 실시한 강관 표면이 용융된 아연표면에 닿는 순간 엄청난 아연의 비산(튀어나감)으로 인한 작업자의 위험성, 아연의 소모가 많아 원가 상승 및 도금의 불량을 초래하며, 암모니아가스, 염소가스, 염화아연재 등이 순간적으로 발생되면서 작업장 환경을 아주 열악하게 만드는 중요한 환경오염원이 되고 있다. 이러한 공정에서발생하는 환경오염원과 작업장의 위험을 줄이기 위해 많은 시도가 있었으나, 근본적인 해결을 보지 못하고 있다.
따라서, 본 발명은 플럭스 공정과 도금 공정에서 발생되는 아연의 비산을 감소시키고, 유해가스 발생을 줄이기 위한 용융 아연 도금을 위한 플럭스 첨가제 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 플럭스 액의 계면 장력을 감소시키고, 플럭스액의 전하 밀도를 조절할 수 있는 용융 아연 도금을 위한 첨가제 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 용융 아연 도금 공정중에 플럭스공정 첨가제로서 알킬기의 탄소수가 8 내지 12개이며, 말단기에 아민염으로된 것으로, 옥틸아민 및 이들의 유도체 염류, 데실아민 및 이들의 유도체 염류, 라우릴암모늄염으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하여서 된 양이온계면 활성제 또는 알킬기의 탄소수가 8내지 12개인 아민에 모노 또는 디 클로로아세틱 액시드 소듐염으로 치환된 베타인계의 양쪽성 계면 활성제; 염화나트륨과 염화칼슘으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하는 플럭스액의 이온화합물 ; 4급 키토산 아민염과 제올라이트로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하여서 되는 흡착제; 염화아연, 황산아연 및 염화암모늄 등으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하여서 되는 열팽창 계수 조절용 첨가제; 및 이소프로필알콜, 이소부틸알콜과 에틸알콜로 이루어진 군으로부터적어도 하나를 선택하여서 된 분산제; 나머지 1차 증류수로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전처리된 강관을 플럭스 용액에 침적하고, 이어서 도금을 실시할 때 아연의 비산이 발생되는데, 비산의 원인으로 플럭스액에 침적된 강관의 표면과 용융된 아연과의 계면장력, 플럭스용액의 전하밀도 및 열팽창계수 차를 고려하여, 계면장력을 조절하기 위하여 양이온 및 양쪽성 계면활성제를 선택하였고, 플럭스액의 전하밀도를 높여주기 위하여 흡착제, 이온화합물을 사용하며, 열팽창계수를 조절하기 위해 염화아연, 황산아연, 염화암모늄을 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.
이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 조성물에서, 계면 장력을 조절하기 위한 양이온 계면활성제로는 알킬기의 탄소수가 8 내지 12개이며, 말단기에 아민염으로 된 것으로, 옥틸아민 및 이들의 유도체 염류, 데실아민 및 이들의 유도체 염류와 라우릴 암모늄염으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하여 15 내지 25중량％로 조성할 수 있고, 양쪽성 계면 활성제로는 알킬기의 탄소수가 8 내지 12개인 아민에 모노 또는 디 클로로아세틱 액시드 소듐염으로 치환된 베타인계를 15 내지 25중량％로 사용할 수 있다.
만일, 계면 활성제의 사용량이 상기 범위를 초과할 경우에는 도금 공정의 460℃ 온도에서 계면 활성제가 타서 재가 형성되고, 재의 함량이 많아질수록 용융된 아연내에 불순물이 많아지기 때문에 도금시 불량률이 증가하게 되어 바람직하지못하고, 이와는 달리 플럭스 액의 계면 장력이 대략 30 dyne/cm 정도를 유지해야 강관 표면에 일정하게 플럭스액이 묻어 도금시 비산 및 도금 불량을 줄일 수 있지만, 상기 범위를 밑도는 경우에는 그렇치 못하게 되어 바람직하지 못하므로 계면 활성의 양은 상기 범위내에서 사용하는 것이 좋다.
또한, 플럭스액의 전하 밀도를 조절하기 위한 이온 화합물로는 염화나트륨과 염화칼슘로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하여서 된 일반화된 이온 화합물을 4 내지 6중량％를 사용하는 것이 바람직하고, 흡착제로는 4급 키토산 올리고머와 제올라이트로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하여 0.5 내지 2중량％을 사용하는 것이 바람직하며, 열팽창 계수 조절용으로는 염화암모늄, 염화아연과 황산아연으로 이루어진 그룹으로부터 적어도 하나를 선택하여 2 내지 20중량％을 사용하는 것이 바람직하다.
만일, 상기 이온 화합물, 흡착제 및 열팽창 계수용의 첨가제의 사용량을 상기 범위를 벗어나서 첨가할 경우에는 고온의 도금조에 그대로 잔류하여 불순물의 함량이 많아지기 때문에 도금 불량이 발생할 수 있다.
그리고, 플럭스액은 전하밀도가 큰 용액이기 때문에 다른 첨가제가 혼합되기가 어렵다. 따라서, 이들이 잘 혼합될 수 있도록 사용하게 되는 분산제로서는 이소프로필알콜, 이소부틸알콜과 에틸알콜로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하여 25 내지 35중량％를 사용하는 것이 바람직하다. 나머지는 순수한 1차 중류수를 사용하는 것이 바람직하다.
이하 실시예에 의거 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
비교예 1
일반적으로 용융 아연 도금 공정을 아래와 같이 실시하여 실험상의 비교값으로 하였다.
강관 소재의 표면에 이물질 및 오일을 제거하는 탈지공정을 실시하고, 이어서 소재 표면을 깨끗이 수세를 2회 동안 씻어주었다. 그 다음 20%의 염산 용액에서 산세 공정을 실시한 후, 연속적으로 수세를 2회 실시하고, 이어서 염화암모늄과 염화아연이 몰비율로 1 : 1.2으로 녹아있는 40% 플럭스 용액에 소재를 침적하는 플럭스 공정을 실시하였다. 여기서 40% 플럭스 용액이라고 하는 것은 염화암모늄과 염화아연이 몰비로 1 : 1.2몰비로 조성이되어 있는데다가 물을 희석하여 40%로 만든 것을 말한다.
이어서 460℃되는 도금조로 이송하여 소재를 침적하여 도금을 실시한 후, 곧바로 냉각 공정으로 이송하여 아연 도금된 시편을 냉각시켰다. 이어서 아연 도금 산화 방지 피막 공정인 0.01중량％ 무수크롬산 용액에 침적하여 최종 완제품을 얻었다.
이때 플럭스공정과 도금공정에서 발생되는 비산현상, 가스발생, 도금상태 등을 100으로 고정하여 실시예와 상대 비교하였고, 플럭스액의 계면장력 75dyne/cm이었다.
실시예 1
플럭스 첨가제의 제조는 다음 표 1의 조성으로 제조하고, 플럭스 공정에다 0.5 내지 20부피%로 첨가하여 상기 비교예 1의 공정 순서로 도금을 실시하였을 때발생되는 도금 공정의 비산 현상, 계면 장력, 가스 발생량, 도금 상태 등을 상대 비교하여 다음 표 4에 나타내었다.
| 조성 | 중량％ |
| ZnCl2NH4ClLM*NaCl황산아연제올라이트키토산IPAH2O | 212041112050 |
*는 상품명으로서 라우릴 암모늄염의 양이온 계면활성제를 나타냄
실시예 2
플럭스 첨가제의 제조를 다음 표 2의 조성으로 제조하고, 플럭스 공정에 0.5 내지 20부피%로 첨가하여 상기 비교예 1과 동일하게 도금을 실시하였을 때 발생되는 도금공정의 비산 현상, 계면 장력, 가스 발생량, 도금 상태 등을 상대 비교하여 다음 표 4에 나타내었다.
| 조성 | 중량％ |
| ZnCl2NH4Cl베타인NaCl제올라이트키토산H2O | 212051170 |
실시예 3
비교예 1의 플럭스공정에서 플럭스 용액의 제조를 염화암모늄을 사용하지 않고, 다음 표 3과 같이 플럭스 용액의 제조한 것을 사용하여 비교예 1과 동일하게 도금을 실시하였을 때 발생되는 도금 공정의 비산 현상, 계면 장력, 가스 발생량, 도금 상태 등을 상대 비교하여 다음 표 4에 나타내었다.
| 조성 | 중량％ |
| ZnCl2LMNaCl제올라이트키토산IPAH2O | 20201113027 |
| 구분 | 플럭스첨가제 첨가량(부피％) | 계면장력(dyne/cm) | 비산현상 | 가스발생량 | 도금상태 |
| 비교예1 | - | 75 | 100 | 100 | 양호 |
| 실시예1 | 0.5 | 52 | 60 | 100 | 〃 |
| 1 | 32 | 40 | 100 | 〃 | |
| 1.5 | 28 | 30 | 100 | 〃 | |
| 2 | 26 | 20 | 100 | 〃 | |
| 실시예2 | 0.5 | 56 | 70 | 100 | 〃 |
| 1 | 36 | 50 | 100 | 〃 | |
| 1.5 | 31 | 30 | 100 | 〃 | |
| 2 | 28 | 30 | 100 | 〃 | |
| 실시예3 | 0.5 | 56 | 80 | 50 | 〃 |
| 1 | 36 | 50 | 50 | 〃 | |
| 1.5 | 31 | 30 | 50 | 〃 | |
| 2 | 28 | 30 | 50 | 〃 |
본 발명의 용융 아연 도금을 위한 플럭스 첨가제 조성물은 플럭스 공정과 도금 공정에서 발생되는 아연의 비산을 감소시키고, 유해가스 발생을 줄일 수 있는효과가 있다. 그 뿐만 아니라 플럭스 액의 계면 장력을 감소시키고, 플럭스액의 전하 밀도를 조절할 수 있는 효과도 있다.
Claims (2)
- 용융 아연 도금 공정중에 플럭스공정 첨가제로서알킬기의 탄소수가 8 내지 12개이며, 말단기에 아민염으로된 것으로, 옥틸아민 및 이들의 유도체 염류, 데실아민 및 이들의 유도체 염류, 라우릴암모늄염으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하여서 된 양이온계면 활성제 또는 알킬기의 탄소수가 8내지 12개인 아민에 모노 또는 디 클로로아세틱 액시드 소듐염으로 치환된 베타인계의 양쪽성 계면 활성제;염화나트륨과 염화칼슘으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하는 플럭스액의 이온화합물;4급 키토산 아민염과 제올라이트로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하여서 되는 흡착제;염화아연, 황산아연 및 염화암모늄으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하여서 되는 열팽창 계수 조절용 첨가제;이소프로필알콜, 이소부틸알콜과 에틸알콜로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하여서 된 분산제; 및나머지 1차 증류수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금을 위한 플럭스 첨가제 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 양이온 계면활성제는 15 내지 25중량％, 상기 양쪽성계면 활성제는 15 내지 25중량％, 플럭스액의 이온 화합물은 4 내지 6중량％, 흡착제는 0.5 내지 2중량％, 열팽창 계수 조절용 첨가제는 2 내지 20중량％, 분산제는 25 내지 35중량％ 그리고 나머지는 1차 증류수인 것을 특징으로 하는 용융 도금을 위한 플럭스 첨가제 조성물.
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