KR100428446B1

KR100428446B1 - 동 또는 그 합금의 화학 연마제

Info

Publication number: KR100428446B1
Application number: KR10-2001-0009399A
Authority: KR
Inventors: 변상조
Original assignee: 변상조
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2004-04-27
Also published as: KR20020069062A

Abstract

본 발명은 동 또는 그 합금의 무전해 화학 연마제에 관한 것으로, a) 과산화수소(H₂O₂), b) 황산(H₂SO₄), c)글리세린,d) 비이온성 계면 활성제 및 e) 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 동 또는 그 합금의 화학 연마제를 제공함으로써 유해 가스 발생이 거의 없고, 폐수 처리가 용이하며, 경제성, 우수한 광택, 내식성, 짧은 처리 시간, 낮은 처리온도, 소재에 대한 부식이 적고, 산화막(스케일) 제거 등이 용이하며 이와 더불어 변색 방지 효과가 우수하며, 특히 소품의 장식 도금(금, 은, 주석)의 하지처리제로의 경제성이 뛰어나며, 처리후 물리적인 광택 연마가 필요 없으며, 화학 연마 후 고온(250 ℃ 내지 300 ℃)에서의 열처리(30분정도)에도 변색이 되지 않는 화학 연마제를 제공할 수 있다.

Description

동 또는 그 합금의 화학 연마제{A CHEMICAL POLISHING OF COPPER OR COPPER ALLOY}

본 발명은 동 또는 그 합금의 화학 연마제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동 또는 동의 합금을 화학적인 처리 방법에 의해 공기 중의 산소, 습기, 열에 의한 산화막(스케일)을 화학적으로 제거시키는 동 또는 그 합금의 화학 연마제에관한 것이다.

일반적으로 동 또는 그 합금의 표면에 존재하는 산화 스케일을 제거할 때에 질산화합물(질산, 황산, 물), 크롬산이 소량 함유된 질산화합물(크롬산, 질산, 황산, 염산, 물) 처리제가 많이 이용되었다.

이 질산화합물 처리제의 경우, 질산과 황산, 크롬산을 주성분으로 하기 때문에 고농도의 질산, 황산이 동과 반응시 인체에 치명적인 아질산, 아황산 가스가 발생되며 이 가스가 대기 중으로의 누출시 심각한 대기 오염을 가져오고 그 폐수 처리 또한 문제가 되고 있다.

크롬산의 경우 중금속에 의한 오염(대기, 수질)이 심각하며 그 처리액중의 크롬산 구성비가 높아 제조 원가가 높아지므로 경제성이 없다는 문제점이 있다.

우리 나라의 대다수의 기업에서는 이를 방지하기 위해 정화시설을 갖추어 가동중이지만 100 % 누출을 방지하고 처리한다고는 보기 어려우며 그 처리비용 또한 부담이 크지 않을 수 없다는 문제점이 있다.

더욱이 동제품은 정밀 부품으로 질산화합물로 처리하는 경우 산에의한 부식으로 겉 표면의 산화막이 제거됨을 볼 수 있지만 그 부식 정도가 너무 심해 제품 자체에 손상이 생겨 두께 등의 변화가 생기며 액체나 가스등의 유동이 있는 제품의 연결 부위인 나사 등의 치수 또는 촌도가 부식에 의해 변하여 정밀을 요하는 제품 처리에 어려움이 크다.

또한, 별도의 변색 방지 처리를 하지 않으면 공기 중에서 변색되며 이러한 변색 방지 처리를 하여도 장시간 보관하는 경우에는 변색이 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 동 또는 동 합금의 표면 부식 반응을 최대한 억제시키며 특히, 공기, 습기, 열에 의한 산화막을 소재에 영향이 거의없는 상태로 완전히 제거하고, 작업시 종래의 처리 방법에서의 아질산, 아황산 가스가 발생하지 않으며 크롬산이 포함되어 있지 않아 인체에 무해하며 대기, 수질 오염 등의 염려가 없고 폐수 처리가 용이하고 별도의 변색방지 처리를 하지 않아도 내식성이 우수하며 고온에서의 변색 방지가 우수하며 기계적(물리적)인 광택 처리없이 화학적으로 고광택 표면을 얻는 동 또는 그 합금의 화학 연마제를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 화학 연마제를 사용하여 화학 연마 처리를 한것(상부 사진), 질산계 처리계를 사용하여 화학 연마 처리를 한 것(가운데 사진)이며, 화학 연마 처리 전의 상태(하부 사진)를 나타내는 사진이다.

도 2는 동 합금 제품의 정밀한 부위를 화학 연마처리제로 처리한 것을 나타내는 사진이다(상부 사진: 본 발명의 화학 연마제를 사용한 경우, 가운데 사진: 질산계 처리제를 사용한 경우, 하부 사진: 화학 연마제로 처리하기 전의 사진).

도 3은 용접 부위(도 3)에 대한 스케일 제거 상태를 나타내는 사진이다(상부 사진: 본 발명의 화학 연마제를 사용한 경우, 가운데 사진: 질산계 처리제를 사용한 경우, 하부 사진: 화학 연마제로 처리하기 전의 사진).

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

a) 과산화수소(H₂O₂);

b) 황산(H₂SO₄);

c)글리세린

d) 비이온성 계면 활성제; 및

e)물

을 포함하는 것을 특징으로 하는 동 또는 그 합금의 화학 연마제를 제공한다. 이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에서는 기존에 사용되는 질산, 크롬산 등을 사용하지 않고, 과산화수소를 화학 연마제의 구성 요소로 사용함으로써 대기, 수질오염등 환경에 친화적인 화학 연마제를 제공할 수 있다.

본 발명의 화학 연마제의 구성요소인 과산화 수소는 무색 투명한 액체로 약간의 냄새를 가지고 있고, 순수한 과산화수소는 비중이 1.463(0 ℃), 68 mmHg하에서 융점이 - 17 ℃, 비점이 84 ℃이며, 상온하에서의 비점이 151 ℃로서 물 또는 에테르에는 용해되나 석유나 벤젠에는 용해되지 않는 강력한 산화력을 가진 물질로서, 주로 31.2 내지 50%의 수용액으로 사용되고 특히 고농도품은 금속의 표면에 형성된 스케일이나 불순물을 폭발적으로 분해하여 제거함으로써 철, 동 및 동합금, 크롬, 망간 등과 같은 금속재료의 화학연마제로 사용된다.

과산화수소는 본 발명에서는 처리시 산소의 활동을 주관하며 황산에 의한 반응 촉진으로 에칭 연마시 동표면에 산화동으로 산화막을 피복 생성하며 그 피복은 입자의 미세화로 분해성을 갖는다.

상기 과산화수소의 사용량은 전체 화학 연마제에 대하여 15 내지 75%를 사용하는 것이 바람직하다.

황산은 표면에서의 반응 촉진(에칭)을 일으키는 것으로 사용량은 바람직하기로는 1.5 내지 10 %를 사용한다. 글리세린은 부식을 억제한다.

한편, 계면 활성제는 금속 표면의 표면 장력을 수정한다.

과도한 표면 부식 억제와 에칭시 발생하는 수소 기포의 수면 상승분출을 억제하는 작용을 한다. 특히, 계면 활성제는 수용화성이 우수하여야 하며 산, 알칼리에 안정하여야 한다.

비이온성 계면활성제로는 폴리에틸렌글리콜형 계면활성제와 다가알콜형 계면활성제를 사용할 수 있으며, 폴리에틸렌글리콜형 계면활성제로는 하기 화학식 1 내지 3으로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다.

상기 계면활성제의 사용량은 바람직하기로는 0.1 내지 1%를 사용한다.

기타 나머지 성분으로는 물을 용매로 사용할 수 있다.

본 연마제의 처리 가능량은 처리 면적, 즉 액이 닿는 면적인 1 ㎡당 96 내지 100 cc가 소모되므로 1 ℓ의 처리액으로 10㎡ 를 처리할 수있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 제시한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 발명이 하기하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

과산화 수소 13.5%, 황산2.5 %, 비이온성 계면 활성제 0.12 %와 글리세린0.5% 물 83.38%를 혼합하여 화학 연마제를 제조하였다. 위 연마제를 이용하여 다음과 같이 동 합금의 표면 처리공정을 시행하였다.

전체 공정:탈지-수세-중화-수세-화학연마-수세-중화(피막제거)-수세

탈지 공정(알카리 세척) 시행하고 수세(물)를 실시하였다. 수세후 5 % 황산으로 중화시킨 후 물로 처리 표면을 세척하였다.

상기 조성의 화학 연마제를 사용하여 화학 연마 공정을 시행하였다. 화학 연마시 표면은 갈색 피막이 생성되며 이를 제거하기 위하여 5 % 황산으로 피복을 제거하였다. 다시 물로 세척한 후 화학 연마제로 다시 화학 연마 공정을 시행하였다. 1차 화학 연마 공정에 의해 산화 피막이 벗겨지면 동 합금은 우수한 광택을 띄지만 보다 나은 표면의 광택상태를 위해 화학 연마를 두차례 실시하였다. 이렇게 두차례 화학 연마공정을 진행하여도 표면의 부식 등에 의한 손실 등 상태 변화는 거의 없었다.

1차, 2차 화학 연마시 온도는 25℃±5를 유지하며, 처리 시간은 30초 내지120초 정도였다.

비교예 1

<질산,크롬산 처리제>

탈지-수세-중화-산처리(아질산,크롬산 가스 발생으로 배기 시설 및 개인 보호장비 필수)-수세-변색 방지-수세

상기와 같이 화학적 연마 처리된 실시예 1 및 비교예 1의 동 합금제품의 표면을 도 1, 도 2, 및 도 3에 도시한다.

도 1은 본 발명의 화학 연마제를 사용하여 화학 연마 처리를 한 것(상부 사진), 질산계 처리제를 사용하여 화학 연마 처리를 한 것(가운데 사진)이며, 화학 연마 처리 전의 상태(하부 사진)를 나타내는 사진이 도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 화학 연마제를 사용한 경우에는 처리전과 질산계 연마제를 사용하여 처리한 경우와 비교하여 볼 때 현저히 광택 및 연마 효과가 나타남을 알 수 있었다.

또한, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 동 합금 제품의 정밀한 부위(도 2) 및 용접 부위(도 3)에 대한 스케일 제거 상태를 보면 본 발명의 화학 연마제에 의한 연마 처리시 그 스케일 제거 성능 및 광택이 우수함을 알 수 있었다(상부 사진: 본 발명의 화학 연마제를 사용한 경우, 가운데 사진: 질산계 처리제를 사용한 경우, 하부 사진: 화학 연마제로 처리하기 전의 사진).

본 발명의 화학 연마제는 위에서 기술한 바와 같이 작업시 유해가스 발생이 거의 없고, 폐수 처리가 용이하여, 경제성, 우수한 광택, 내식성, 짧은 처리 시간, 낮은 처리온도, 소재에 대한 부식이 적고, 산화막(스케일) 제거 등이 용이하며 이와 더불어 변색 방지 효과가 우수하며, 특히 소품의 장식 도금(금, 은, 주석)의 하지처리제로의 경제성이 뛰어나며, 처리후 물리적인 광택 연마가 필요 없으며, 화학 연마 후 고온(250 ℃ 내지 300 ℃)에서의 열처리(30분 정도)에도 변색이 되지 않는다는 효과가 나타난다.

Claims

과산화수소, 황산, 습윤제, 비이온 계면 활성제, 물을 포함하고, 동, 황동의 화학 연마제로 사용하기 위한 조성물.
1항에 있어서

습윤제가 글리세린, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜 및 이의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 조성물.
제 1항에 있어서

비이온 계면 활성제로 polyoxyethylene alkyl aryl ether 또는 polyoxyethylene-oxypropylene alkyl aryl ether 를 포함하는 조성물.
제 1항에 있어서

과산화수소의 중량비가 3% 에서 80% 이고 황산의 중량비가 0.1% 에서 30%이며 비이온 계면활성제의 중량비가 0.1% 에서 10% 이며 습윤제의 조성비가 0.1%에서 5% 이고 물의 중량비가 1% 에서 95%인 동,황동의 화학 연마제로 사용하기 위한 조성물.
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