KR100445165B1 - 마이크로아크 산화공정을 이용한 마그네슘의 내부식성 코팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네슘의 코팅방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 마그네슘 제품의 내부식성을 부여하기 위해 마이크로아크 산화공정을 이용한 마그네슘 코팅방법에 관한 것으로 마그네슘부재를 약 알칼리 전해질을 넣은 조 내부에 로딩한 후, -200V~400V의 전압을 펄스방식으로 교류를 가하여 상기 마그네슘부재의 표면에 산화막그네슘막을 형성하는 마이크로아크 산화공정과, 상기 마이크로아크 산화공정을 거친 부재를 흐르는 물에 세척한 다음 증류수로 수세하는 수세공정과, 상기 수세된 마그네슘 부재를 건조하는 건조공정과, 수세 건조된 상기 부재에 도전성 페이트를 도장하는 도전성 페인트 도장공정과, 상기 도전성 페인트로 도장된 부재를 열처리하여 부재에 도장된 페인트를 건조하는 건조공정을 포함하는 것으로 구성되어 폐수를 발생하지 않는 환경친화적인 마그네슘 코팅방법을 제공하고 내부식성이 탁월하다는 효과가 있다.

Description

마이크로아크 산화공정을 이용한 마그네슘의 내부식성 코팅방법{A Method Of Coating Magnesium Alloy For Protecting From Corrode}

본 발명은 마그네슘의 코팅방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 마그네슘 제품의 내부식성을 부여하기 위해 마이크로아크 산화공정을 이용한 마그네슘 코팅방법에 관한 것이다.

마그네슘은 비중에 비해서 강도가 높고 중량이 가벼우며 탄성이 좋고 전자파를 차단하는 효과가 있으므로 마그네슘에 코팅처리하여 텔레비젼, 카메라부품, 핸드폰 부품, 노트북 케이스, 키박스 등의 자동차 부품 등으로 그 사용영역이 점차 넓어지고 있다. 그러나, 마그네슘은 부식이 용이하므로 상기 용도로 사용하기 위해

부식방지를 위한 크로매이트처리, 아노다이징 처리등의 여러 방법을 사용하여 왔다.

도 1은 종래의 방법에 따른 마그네슘 코팅방법(크로매이트 처리)을 나타낸 공정도이다.

종래에 마그네슘의 부식을 방지하기 위해 사용된 크로매이트처리는 마그네슘 부재의 이물질을 제거하는 탈지공정(11)과, 상기 이물질이 제거된 마그네슘 부재를 물로 세정하는 1차 수세공정(12)과, 마그네슘부재에 형성된 산화층을 제거하는 산화층제거공정(13)과, 상기 산화층제거공정에서 사용된 약품을 물로 제거하는 2차 수세공정(14)과, 상기 수세된 마그네슘 부재에 크롬(Cr)을 코팅하는 크로메이트 공정(15)과, 상기 크롬이 코팅된 마그네슘 부재를 물로 세정하는 3차 수세공정(16)과, 40℃ 이상 50℃ 이하의 온수로 상기 마그네슘부재를 수세하는 온수세공정(17)과, 상기 마그네슘부재를 70℃이하의 고온의 열풍으로 건조하는 건조공정(18)으로 이루어진다.

이상과 같은 종래의 크로매이트 방법을 마그네슘에 사용하게 되면 상기 공정을 거친 마그네슘의 표면이 열에 약하게 되고 작업중에 발생하는 크롬산염이 함유된 컨버젼코팅용액은 하수를 오염하는 물질이므로 아래와 같은 폐수처리를 하여 방출하여야 한다.

(1) pH6.0 이하에서는 SO₂, NaHSO₃또는 Na₂SO₄를 이용하여 육가크롬( Cr⁶⁺)을 3가크롬(Cr³⁺)으로 환원시키며 Ph가 6.5 이상일 때에는 NaHSO₃로 처리한다.

(2) 석회나 수산화나트륨으로 용액의 pH를 8.5-9.5로 높인다.

(3) 침전된 Cr(OH)₃를 여과하여 제거한다.

종래에 마그네슘의 코팅에 사용되는 아노다이징 방식도 이와 유사한 공정으로 여러공정이 요구되며 폐수처리가 요구되게 된다는 문제가 있다.

또한, 종래의 크로매이트 방법과 아노다이징 방법으로는 완전한 내부식성을 얻을 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은 이에 주안점을 두어 이에 이러한 마그네슘 제품의 내부식성을 부여하는 코팅 방식을 개발 한 것으로 본 발명의 목적은 마이크로아크 산화 방식을 마그네슘의 코팅처리에 이용하여 마그네슘에 내부식성을 부여할 수 있는 마그네슘의 코팅방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 마그네슘부재를 약 알칼리 전해질을 넣은 조 내부에 로딩한 후, -200V~400V의 전압을 펄스방식으로 교류를 가하여 상기 마그네슘부재의 표면에 산화막그네슘막을 형성하는 마이크로아크 산화공정과,

상기 마이크로아크 산화공정을 거친 부재를 흐르는 물에 세척한 다음 증류수로 수세하는 수세공정과, 상기 수세된 마그네슘 부재를 건조하는 건조공정과, 수세 건조된 상기 부재에 도전성 페이트를 도장하는 도전성 페인트 도장공정과, 상기 도전성 페인트로 도장된 부재를 열처리하여 부재에 도장된 페인트를 건조하는 건조공정으로 이루어지며 상기 마이크로아크 산화공정에서 사용되는 약 알칼리 전해질은 KOH 1~20g/L, NaOH 1~20g/L, Na₂SiO₃5~30g/L를 함유하는 것으로 구성하여 상기 목적을 달성하고자 하였다.

도 1은 종래의 방법에 따른 마그네슘 코팅방법을 나타낸 공정도이다.

도 2는 본 발명에 따른 마그네슘 코팅방법을 나타낸 공정도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 코팅방법을 나타낸 공정도이다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네슘의 내부식성 코팅방법은 마그네슘부재를 약 알칼리 전해질을 넣은 조 내부에 로딩한 후, -200V~400V의 전압을 펄스방식으로 교류를 가하여 상기 마그네슘부재의 표면에 산화막그네슘막을 형성하는 마이크로아크 산화공정과, 상기 마이크로아크 산화공정을 거친 부재를 흐르는 물에 세척한 다음 증류수로 수세하는 수세공정과, 상기 수세된 마그네슘 부재를 건조하는 건조공정과, 수세 건조된 상기 부재에 도전성 페이트를 도장하는 도전성 페인트 도장공정과, 상기 도전성 페인트로 도장된 부재를 열처리하여 부재에 도장된 페인트를 건조하는 건조공정을 포함하는 것으로 구성된다.

상기 마이크로아크 산화공정은 마그네슘부재를 약 알칼리 전해질을 넣은 조 내부에 로딩한 후, 약 알카리 전해액 속에 담근 후 전기를 주어 -200V~400V의 전압을 펄스방식으로 교류를 가하게 된다. 이처럼 본 실시예의 마이크로아크 산화공정에서는 고전압의 전류를 사용하는데, 이는 본 실시예의 마이크로아크 산화공정이 마그네슘에 형성되는 산화막을 사이에 두고 아크방전을 일으킬수 있도록 해야 하는 것이므로, 아크방전을 일으킬 수 있는 고전압의 전류를 흘려주는 것이 필요하기 때문이다.상기와 같은 공정을 통해서 마그네슘의 표면에 산화마그네슘이 생성되어 일정한 저항을 지니기에, 고전압에 의해 스파크가 발생하여 플라즈마 불꽃이 생긴다. 이 플라즈마는 산화마그네슘의 조직을 치밀하고 균일하게 도포되게 되고 마그네슘이 외부로 노출되는 것을 막아주어 내부식성을 부여하게 된다.

상기 전기발생시간의 사이에 휴지시간을 주기도 하는데 그 시간은 전력소비를 감소시키기 위한 것으로 코팅해야 할 마그네슘의 표면에 표면전하를 형성할 때 전해질로부터 나오는 음이온의 양이 최대가 되도록 결정된다. 즉, 전해질 전도체 내에 주 전류 운반체는 이온이다. 예를 들면 전자에 비하여 매우 큰 중량을 가지는 대전입자 등이다.

전기 발생이 중지된 시점에는 전극층 이전의 이온은 그 자체의 운동량에 의해 얼마동안 계속해서 움직여 전극층 표면에서 전하를 형성하고, 전하값은 전하가 형성되는 시간인 휴지시간에 영향을 받는다. 상기 휴지시간을 주어야 할 적절한 주기는 20~40ms이다. 휴지시간이 짧으면 전하가 완전히 형성될 시간이 없고, 휴지시간을 연장시키면 전해질내에 부품 표면으로부터 전하가 흘러내리는(flowing down)결과를 초래하며 전력의 소비를 증가시키기 때문이다. 따라서, 상기 휴지시간은 전해질로부터 발생하는 최대 이온 수가 나오는 시간인 15~40 ms(1ms = 1/1000초) 범위로 하는 것이 좋다.

본 발명에서 사용되는 전해질은 약알카리 전해질을 사용한다. 전해질은 약알카리 전해질이 사용되며 KOH 와 NaOH, Na₂SiO₃를 사용한다.

상기 마이크로아크 산화공정이 수행되는 약 알카리 전해질 용매의 농도는 합금의 종류와 제품의 모양 및 제품의 용도에 영향을 받으므로 한정되지는 않지만, 본 실시예에서 상기 KOH는 1~20g/L, 상기 NaOH는 1~20g/L, 상기 Na₂SiO₃는 5~30g/L를 사용하고 있다.이와 같이 전해질의 농도를 일정범위로 제한하는 이유는, 이 범위의 양을 초과하게 되면, 전해질이 약 알카리성으로 유지되지 않고 알카리성이 강해지게 되며, 전해질이 전하의 이동을 지나치게 빠르게 하여 장비의 오동작을 일으킬 수 있기 때문이다.

또한, 휴지시간 동안에 물체 표면에 형성된 전하값은 코팅처리할 물체인 마그네슘의 표면적에 의존한다.

전해질 조 내에 담겨지는 마그네슘 부재의 적정량은 다음과 같다. 원칙상 이온의 관성운동의 효과는 휴지시간 및 담겨진 마그네슘 부재의 면적에 영향을 받는다. 그러나 전력 소비를 현저하게 실제적으로 감소시키는 효과는 오직 로딩(loading) 면적이 50dm2 이상에서 얻어진다. 로딩의 최대 한계는 설비기술 능력에 따른다(변압기 동력, 조 크기, 동력 장치의 운전 신뢰도, 전류공급 부품 등).

이와같은 마이크로아크 산화공정으로 마그네슘 부재의 표면에 산화마그네슘이 생성되어 일정한 저항을 지니게 되고 이로 인해서 스파크가 발생하여 플라즈마 불꽃이 생긴다. 이 플라즈마는 산화마그네슘의 조직을 치밀하고 균일하게 도포되어 마그네슘이 외부로 노출되는 것을 막아주어 내부식성을 부여하게 되는 코팅 기술이다.

상기 수세공정은 마이크로아크 산화공정을 거친 부재를 흐르는 물에 5~10분동안 세척한 다음 증류수로 수세하고, 상기 수세공정을 거친 마그네슘 부재를 열풍등을 사용하여 건조하게 된다.

상기 도전성 페인트 도장공정은 수세 건조된 마그네슘부재에 도전성 페이트를 도장하는 것으로 구성된다. 이에 사용되는 도전성 페인트는 금속분말을 다량으로 함유하여 전도성을 갖는 것으로 본 발명에서는 은페이스가 혼합되어 있는 도전성페인트를 사용하였다.

상기 건조공정은 상기 마그네슘 부재에 도장된 도전성페인트를 건조하기 위한 것으로 200℃ 이상의 온도에서 열처리를 행하게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되지 않는다.

실시예 1

마그네슘 AZ91(알루미늄 9%, 아연 1%가 함유된 마그네슘의 합금명)을 로딩하여 KOH 1~20g/l, NaOH 1~20g/l, Na2SiO3 5~30g/l 의 약품을 넣어 약 알카리 전해액 속에담근 후 전기를 주어 -200V~400V의 전압을 펄스방식으로 교류를 가하면 마그네슘의 표면에 산화마그네슘이 생성되며 스파크가 발생하여 플라즈마 불꽃이 생긴다

상기 마이크로아크 산화공정을 거친 마그네슘합금을 흐르는 물에 5~10분동안 세척한 다음 증류수로 수세하고, 열풍을 사용하여 건조한 다음 수세 건조된 마그네슘부재에 은페이스가 혼합된 도전성 페이트를 도장한다. 그리고, 200℃에서 열처리를 행하여 상기 도전성 페인트를 건조하여 마그네슘 합금에 내부식성을 갖는 도전성코팅이 형성된다.

실시예2

상기 실시예1의 방법으로 제조된 시료와 종래의 방법인 크로메이팅법으로 마그네슘을 코팅한 대조시료를 35℃에서 5% 염수(NaCl)를 분무한 다음 부식여부를 관찰하였다. 시험결과 실시예1의 방법으로 제조된 시료는 72시간 동안 전혀 부식되지 않는 데 비하여 대조시료는 48시간부터 부식이 발생 되었다.

실시예3

상기 실시예1의 방법으로 제조된 시료에 대해서 전도성 검사를 한 결과 1옴이하의 전도성을 얻을수 있었다.

상기 구성에 의해 본 발명은 다음과 같은 효과를 가져온다.

본 발명의 마그네슘의 내부식성 코팅방법은 종래의 방법과는 달리 폐수를 발생하지 않는 환경친화적인 마그네슘 코팅방법을 제공한다는 효과가 있을 뿐 아니라, 종래의 방법보다 내부식성이 탁월하다는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 마그네슘부재를 약 알칼리 전해질을 넣은 조 내부에 로딩한 후, -200V~400V의 전압을 펄스방식으로 교류를 가하여 상기 마그네슘부재의 표면에 산화막그네슘막을 형성하는 마이크로아크 산화공정과;

   상기 마이크로아크 산화공정을 거친 부재를 흐르는 물에 세척한 다음 증류수로 수세하는 수세공정; 그리고

   상기 수세된 마그네슘 부재를 건조하는 건조공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로아크 산화공정을 이용한 마그네슘의 내부식성 코팅방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 산화공정 중에는 20 내지 40ms 주기로 15 내지 40ms의 휴지시간을 주는 것을 특징으로 하는 마이크로아크 산화공정을 이용한 마그네슘의 내부식성 코팅방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 마이크로아크 산화공정에서 사용되는 약 알칼리 전해질은 KOH 1~20g/L, NaOH 1~20g/L, Na₂SiO₃5~30g/L를 함유하는 것을 특징으로 하는 마이크로아크 산화공정을 이용한 마그네슘의 내부식성 코팅방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 건조공정은 최소한 200℃ 의 열처리를 통해서 행해지는 것을 특징으로 하는 마이크로아크 산화공정을 이용한 마그네슘의 내부식성 코팅방법.