KR100917325B1 - Method of plating nickel on magnesium alloy and nickel plating magnesium alloy - Google Patents

Method of plating nickel on magnesium alloy and nickel plating magnesium alloy Download PDF

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정원섭
김용환
이정훈
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부산대학교 산학협력단
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Abstract

A method for plating nickel on a magnesium alloy and a nickel-plated magnesium alloy is provided to form an electronic nickel layer on a magnesium alloy surface without a non-electrolytic nickel plating process by using pyrophosphate nickel plating solution including ammonia solution. A method for plating nickel on a magnesium alloy and a nickel-plated magnesium alloy comprises following steps. A magnesium alloy surface is fat-removed and is pickled. The pickled magnesium alloy surface is dipped in composite solution. The nickel is plated on the magnesium alloy. The composite solution consists of potassium pyrophosphate 200 g/l~350 g/l, nickel sulfate 70 g/l~150 g/l, compound 10 g/l~50 g/l of the fluorine and alkali metal, and ammonia solution 20ml/l~80 ml/l. The concentration of the ammonia solution is 20 ml/l~80 ml/l. The temperature of the composition is 45~65°C.

Description

마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법 및 니켈 도금된 마그네슘 합금{Method of Plating Nickel on Magnesium Alloy and Nickel plating Magnesium Alloy}Method of Plating Nickel on Magnesium Alloy and Nickel plating Magnesium Alloy

본 발명의 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법 및 니켈 도금된 마그네슘 합금에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알칼리금속과 불소와의 화합물 또는 암모니아와 불소와의 화합물, 및 암모니아수가 첨가된 피로인산 니켈 도금용액을 사용함으로써 무전해 니켈 도금 공정을 거치지 않고 바로 마그네슘 합금 표면에 전기 니켈 도금층을 형성할 수 있는 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법 및 니켈 도금된 마그네슘 합금에 관한 것이다.The present invention relates to a method of plating nickel on a magnesium alloy of the present invention, and to a nickel plated magnesium alloy, and more particularly, to a nickel pyrophosphate plating solution containing a compound of an alkali metal and fluorine or a compound of ammonia and fluorine, and ammonia water. The present invention relates to a method of plating nickel on a magnesium alloy capable of forming an electric nickel plating layer on a surface of a magnesium alloy without undergoing an electroless nickel plating process, and to a nickel plated magnesium alloy.

1990년대 이후 대기 오염의 주원인이 되는 자동차 배기가스 배출을 감소시키기 위하여 연비의 개선이 가장 현실적인 방안으로 제시되었고, 이러한 상황에서 마그네슘 합금은 구조재료용 금속재료로써 비중이 철의 1/5, 알루미늄의 2/3으로 가장 가볍기 때문에 경량재료로서 주목을 받기 시작하였다. Since the 1990s, the improvement of fuel economy has been suggested as the most realistic way to reduce automobile exhaust emissions, which is the main cause of air pollution.In this situation, magnesium alloy is a metal material for structural materials. Since it is the lightest of 2/3, it has started to attract attention as a lightweight material.

마그네슘 합금의 전자파 차폐능이 입증된 이후 이동식 전자기기의 케이스를 중심으로 하는 고부가가치 산업에서의 시장도 확대되어 가고 있는 추세이다. 현재 마그네슘 합금은 높은 비강도, 전자기파 차폐능, 높은 열전도율, 치수 안정성, 높은 기계가공성, 진동 흡수능 등 그 우수한 재료적 특징으로 우주항공, 수송기계, 정밀기기부품 재료, 전자기기 산업 등에서 기존의 재료를 대체할 소재로 그 수요가 증가하고 있는 실정이다. 그러나, 마그네슘 합금은 마모와 부식에 대해서 매우 취약한 특성이 있기 때문에 산업적으로 제한된 분야에만 적용되고 있다.Since the electromagnetic shielding ability of magnesium alloy has been proven, the market in the high value-added industry centering on the case of the mobile electronic device is also expanding. Magnesium alloys are currently used in aerospace, transportation machinery, precision instrument parts, and electronics industries due to their excellent material characteristics such as high specific strength, electromagnetic shielding ability, high thermal conductivity, dimensional stability, high machinability, and vibration absorption ability. As a substitute material, the demand is increasing. However, magnesium alloys have very weak properties against wear and corrosion and are therefore only applied to industrially limited fields.

마그네슘 합금의 취약한 내식성과 내마모성을 개선하기 위하여 양극산화, 도장, 화성처리, 진공증착, 전기도금 등의 다양한 표면처리 방법들이 행해지고 있다.Various surface treatment methods such as anodization, painting, chemical conversion, vacuum deposition, and electroplating have been performed to improve the weak corrosion resistance and wear resistance of magnesium alloys.

양극산화, 도장의 방법은 충분하게 내마모성을 개선하지 못하고, 화성처리의 경우 충분한 내식성을 확보하지 못하며 도장의 전처리 공으로 사용되고 있다. 또한 진공증착의 방법으로는 크기, 비용의 문제로 인하여 응용범위가 제한적이다. Anodization and painting methods do not sufficiently improve wear resistance, and in the case of chemical conversion, they do not secure sufficient corrosion resistance and are used as pretreatment balls for painting. In addition, the method of vacuum deposition has a limited application range due to size and cost problems.

전기도금은 내식성과 내마모성뿐만 아니라 장식성도 부여할 수 있으며 생산성이나 비용의 문제를 고려해볼 때도 가장 현실적이고 실용적인 마그네슘의 표면처리 방법이다. 그러나, 마그네슘의 취약한 내식성으로 인하여 기존에 사용되는 도금욕에 마그네슘 합금 소재를 침투시킬 때 빠르게 마그네슘 합금 소재의 표면이 부식되거나 용해되기 때문에 기존의 도금욕에서 마그네슘 합금 표면에 도금은 사실상 불가능에 가깝다. 또한, 부식을 억제하기 위한 강알칼리 도금욕에서는 마그네슘 모재 표면에 산화마그네슘막 또는 수산화마그네슘막이 형성되기 때문에 도금층이 형성되더라도 도금층과 모재와의 충분한 밀착성이 확보되지 못한다.Electroplating can impart not only corrosion resistance and abrasion resistance but also decoration, and is the most realistic and practical method of surface treatment of magnesium in consideration of productivity and cost issues. However, due to the poor corrosion resistance of magnesium, when the magnesium alloy material is rapidly infiltrated into the existing plating bath, the surface of the magnesium alloy material is quickly corroded or dissolved, so plating on the magnesium alloy surface in the conventional plating bath is almost impossible. In addition, in the strong alkali plating bath for suppressing corrosion, since a magnesium oxide film or a magnesium hydroxide film is formed on the surface of the magnesium base material, even if the plating layer is formed, sufficient adhesion between the plating layer and the base material is not secured.

기존의 도금욕에서 마그네슘합금 상에 전해도금을 하기 위해서는 도금용액으로부터 마그네슘 합금 모재를 보호할 수 있으며, 모재와 밀착력을 가지는 하지 도 금이 선행되어야 하는데, 이러한 도금으로는 마그네슘 표면에 직접 무전해 니켈 도금 방법과 징케이트를 통해 치환 아연 피막을 마그네슘 표면에 형성시킨 후 시안 니켈 도금욕에서 전해도금하는 방법이 일반적이다.In order to electroplate the magnesium alloy in the existing plating bath, it is possible to protect the magnesium alloy base material from the plating solution, and a base plating having adhesion to the base material should be preceded. Such plating requires electroless nickel directly on the magnesium surface. A plating method and a method of forming a substituted zinc film on the surface of magnesium through zinc casting and electroplating in a cyan nickel plating bath are common.

그러나, 무전해 니켈 도금은 도금액의 불안정성, 핀홀의 발생, 용액의 노화에 따른 밀착력의 저하, 낮은 생산성 등의 문제를 안고 있고, 징케이트 처리 후 시안 니켈 도금은 징케이트 공정에서 치밀한 아연피막을 형성하지 못하여 부분적 부풀음 현상을 억제하지 못하고, 시안의 경우 유독성 물질로 규제대상이 되어 점차 사용이 금지되고 있다는 문제점이 있다.However, electroless nickel plating has problems such as instability of plating solution, generation of pinhole, deterioration of adhesion force due to aging of solution, low productivity, and cyan nickel plating after zinc treatment forms a dense zinc film in the zinc casting process. There is a problem in that it is not possible to suppress the partial swelling phenomenon, and cyan is being banned as a toxic substance that is gradually prohibited from use.

또한, 마그네슘 표면 위에 치밀하고 밀착력 있는 전기도금층을 형성하기 위하여 다양한 방법들이 제안되었지만, 대부분의 방법들은 기존의 방법들에 복합적으로 다른 공정을 추가한 방법이기 때문에 도금 공정이 복잡해지게 되었고, 산업적으로 적용이 어려운 방법들이 대부분이었다.In addition, various methods have been proposed to form a dense and cohesive electroplating layer on the surface of magnesium, but most of the methods are complicated by adding other processes in combination with the existing methods, and the industrial application is complicated. Most of these difficult methods were.

본 발명은 기존의 마그네슘 합금에 있어서 전기도금의 문제점을 해결하기 위하여, 일반 상용 도금욕에서 전기 도금을 실시하기 위한 것으로 마그네슘 모재 상에 전기 니켈 도금을 직접 실시하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problem of electroplating in the existing magnesium alloy, an object of the present invention is to perform electroplating in a general commercial plating bath, and an object of the present invention is to provide a method for directly electroplating nickel on a magnesium base material. .

본 발명은 기존의 마그네슘 합금에 있어서 전기도금의 문제점을 해결하기 위하여, 마그네슘 모재 상에 전기 니켈 도금을 직접 실시하여 얻어진 니켈 도금 마그네슘 합금을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problem of electroplating in the existing magnesium alloy, an object of the present invention is to provide a nickel-plated magnesium alloy obtained by directly performing electro-nickel plating on a magnesium base material.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention

(a) 마그네슘 합금 표면을 탈지 처리한 후 산세 처리하는 단계;(a) degreasing the magnesium alloy surface followed by pickling;

(b) 마그네슘 합금 표면의 산화막을 피로인산 칼륨(K4P2O7) 200 g/l 내지 350 g/l, 황산니켈(NiSO4) 70 g/l 내지 150 g/l, 알칼리금속과 불소와의 화합물 10 g/l 내지 50 g/l, 및 암모니아수(NH4OH) 20ml/l 내지 80 ml/l로 구성된 전해액 조성물에 침지하는 단계; 및(b) Oxide film on the surface of magnesium alloy is 200 g / l to 350 g / l potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ), 70 g / l to 150 g / l nickel sulfate (NiSO 4 ), alkali metal and fluorine Immersing in an electrolyte composition consisting of 10 g / l to 50 g / l of a compound and 20 ml / l to 80 ml / l of ammonia water (NH 4 OH); And

(c) 상기 전해액 조성물에 5 내지 200mA/cm2의 전류를 인가하고 pH를 8.5 ~ 10.5로 조절하여 마그네슘 합금에 니켈 도금을 형성하는 단계를 포함하는 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법을 제공한다.(c) applying a current of 5 to 200 mA / cm 2 to the electrolyte composition and adjusting the pH to 8.5 to 10.5 to provide a method of plating nickel on a magnesium alloy comprising forming a nickel plating on the magnesium alloy.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention

(a) 마그네슘 합금 표면을 탈지 처리한 후 산세 처리하는 단계;(a) degreasing the magnesium alloy surface followed by pickling;

(b) 산세 처리된 마그네슘 합금 표면을 피로인산 칼륨(K4P2O7) 200 g/l 내지 350 g/l, 황산니켈(NiSO4) 70 g/l 내지 150 g/l, 불화암모늄(NH4F) 10 g/l 내지 50 g/l, 및 암모니아수(NH4OH) 20ml/l 내지 80 ml/l로 구성된 전해액 조성물 용액에 침지하는 단계; 및(b) 200 g / l to 350 g / l potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ), 70 g / l to 150 g / l nickel sulfate (NiSO 4 ), and ammonium fluoride NH 4 F) dipping in an electrolyte composition solution consisting of 10 g / l to 50 g / l, and 20 ml / l to 80 ml / l of ammonia water (NH 4 OH); And

(c) 상기 전해액 조성물에 5 내지 200mA/cm2의 전류를 인가하고 pH를 8.5 ~ 10.5로 조절하여 마그네슘 합금에 니켈 도금을 형성하는 단계를 포함하는 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법을 제공한다.(c) applying a current of 5 to 200 mA / cm 2 to the electrolyte composition and adjusting the pH to 8.5 to 10.5 to provide a method of plating nickel on a magnesium alloy comprising forming a nickel plating on the magnesium alloy.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above another object, the present invention

마그네슘 합금에 니켈도금된 결과물로서, 마그네슘과 니켈 도금의 계면에는 MgF2와 KF를 포함하는 복합피막이 형성되고,As a result of nickel plating on the magnesium alloy, a composite film containing MgF 2 and KF is formed at the interface between magnesium and nickel plating,

상기 복합피막에서 Mg-F의 결합에너지(binding energy)와 K-F의 결합에너지 차가 2.5eV 내지 3.5eV인 니켈 도금 마그네슘 합금을 제공한다.The composite coating provides a nickel-plated magnesium alloy having a binding energy difference of Mg-F and a binding energy difference of K-F of 2.5 eV to 3.5 eV.

본 발명에 따른 알칼리금속과 불소와의 화합물 또는 암모니아와 불소와의 화합물, 및 암모니아수가 첨가된 피로인산 니켈 도금용액을 사용하게 되면, 무전해 니켈 도금 공정을 거치지 않고 바로 마그네슘 합금 표면에 전기 니켈 도금층을 형성할 수 있다. 따라서 생산성이 낮고, 양호한 품질 관리 및 용액 관리가 까다로운 무전해 니켈 도금 공정을 생략할 수 있다. When using a compound of an alkali metal and fluorine or a compound of ammonia and fluorine, and a pyrophosphate nickel plating solution to which ammonia water is added, an electronickel plating layer directly on a magnesium alloy surface without undergoing an electroless nickel plating process Can be formed. Thus, electroless nickel plating processes with low productivity and difficult quality control and solution management can be omitted.

본 발명에 따라 니켈 도금층이 형성된 마그네슘 합금은 우수한 내식성과 모재와의 밀착성을 가지며, 다양한 목적에 따라 일반적으로 사용되는 상용 도금액에서 도금이 가능하므로 마그네슘 합금의 산업 전반으로 적용분야를 확장할 수 있을 것이다.Magnesium alloy with a nickel plating layer according to the present invention has excellent corrosion resistance and adhesion to the base material, and can be applied in a commercial plating solution commonly used according to various purposes, it will be able to expand the application field of the magnesium alloy throughout the industry. .

본 발명은 (a) 마그네슘 합금 표면을 탈지 처리한 후 산세 처리하는 단계; (b) 산세 처리된 마그네슘 합금 표면을 피로인산 칼륨(K4P2O7) 200 g/l 내지 350 g/l, 황산니켈(NiSO4) 70 g/l 내지 150 g/l, 알칼리금속과 불소와의 화합물 또는 암모니아와 불소와의 화합물 10 g/l 내지 50 g/l, 및 암모니아수(NH4OH) 20ml/l 내지 80 ml/l로 구성된 전해액 조성물에 침지하여 수세처리하는 단계; 및 (c) 상기 전해액 조성물에 5 내지 200mA/cm2의 전류를 인가하고 pH를 8.5 ~ 10.5로 조절하여 마그네슘 합금에 니켈 도금을 형성하는 단계를 포함하는 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of (a) degreasing the surface of the magnesium alloy after pickling; (b) 200 g / l to 350 g / l potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ), 70 g / l to 150 g / l nickel sulfate (NiSO 4 ), alkali metals Washing with immersion in an electrolyte composition comprising 10 g / l to 50 g / l of a compound of fluorine or ammonia and fluorine, and 20 ml / l to 80 ml / l of aqueous ammonia (NH 4 OH); And (c) applying a current of 5 to 200 mA / cm 2 to the electrolyte composition and adjusting the pH to 8.5 to 10.5 to form nickel plating on the magnesium alloy. .

본 발명은 전기도금의 전처리로 무전해 니켈도금 처리 없이 마그네슘 표면에 바로 전해 니켈 도금층을 형성하는 것으로 이를 위하여 피로인산 칼륨, 황산 니켈로 구성된 용액에 첨가제로 알칼리금속과 불소와의 화합물 또는 암모니아와 불소와의 화합물, 및 암모니아수를 첨가하는 것을 특징으로 한다. 즉 알칼리금속과 불소 와의 화합물과 암모니아수가 첨가될 수도 있고, 불화암모늄(NH4F)과 암모니아수가 첨가될 수도 있다.The present invention forms an electrolytic nickel plating layer directly on the surface of magnesium without electroless nickel plating by electroplating pretreatment. For this purpose, a compound of alkali metal and fluorine as an additive to a solution composed of potassium pyrophosphate and nickel sulfate, or ammonia and fluorine And ammonia water. That is, a compound of alkali metal and fluorine and ammonia water may be added, and ammonium fluoride (NH 4 F) and ammonia water may be added.

도 1은 종래기술에 따른 무전해 니켈 도금층을 형성한 후 전해 니켈 도금층을 형성하는 공정에 따른 마그네슘 합금 결과물의 단면을 도시한다. 피로인산 칼륨과 황산 니켈로 구성된 용액에서 마그네슘 합금을 전해 도금하게 되면, 피로인산에 의한 마그네슘 합금의 용해로 인하여 니켈의 전착이 이루어지지 않는다. 그러나, 이 용액에 알칼리금속과 불소와의 화합물(예: KF, NaF, LiF) 또는 불화암모늄(NH4F)을 첨가하게 되면, 마그네슘 합금 표면에 불화물 막이 형성되어 마그네슘 합금의 부식 및 용해를 억제하게 되고, 전류를 인가하였을 때 니켈의 전착이 가능하게 된다.FIG. 1 shows a cross section of a magnesium alloy product according to a process of forming an electroless nickel plating layer after forming an electroless nickel plating layer according to the prior art. When the magnesium alloy is electroplated in a solution composed of potassium pyrophosphate and nickel sulfate, electrodeposition of nickel is not performed due to dissolution of the magnesium alloy by pyrophosphate. However, the addition of compounds of alkali metals and fluorine (e.g., KF, NaF, LiF) or ammonium fluoride (NH 4 F) to this solution results in the formation of a fluoride film on the surface of the magnesium alloy to inhibit corrosion and dissolution of the magnesium alloy. When the current is applied, the electrodeposition of nickel becomes possible.

도 2는 본 발명에 따른 마그네슘 합금 결과물의 단면을 도시한다. 도 2를 참고하면, 무전해 니켈 도금층을 형성하지 않고 마그네슘 합금 표면에 바로 전해 니켈도금층을 형성한 마그네슘 합금 결과물의 단면을 도시한다.Figure 2 shows a cross section of a magnesium alloy output according to the invention. Referring to FIG. 2, there is shown a cross section of a magnesium alloy resultant in which an electrolytic nickel plating layer is formed directly on a magnesium alloy surface without forming an electroless nickel plating layer.

이와 같이 피로인산 칼륨과 황산 니켈, 알칼리금속과 불소와의 화합물이 첨가된 전해질 용액에서 전류를 인가하여 마그네슘 합금에 니켈 도금을 시행하게 되면, 니켈 도금층이 마그네슘 모재를 충분히 덮기 전에 도금층에 균열이 생기게 되는 경우가 발생하고 다량의 수소 기체가 발생한다. 이때, 용액에 암모니아수를 첨가하게 되면 균열 발생을 억제할 수 있으며, 수소 기체의 발생량 역시 줄일 수 있어 전류 효율을 향상시킬 수 있다. 그 결과 첨가된 암모니아수로 인하여 양호한 니 켈 전기 도금층을 형성할 수 있다.When nickel plating is performed on the magnesium alloy by applying current in an electrolyte solution containing potassium pyrophosphate and nickel sulfate, an alkali metal and fluorine, the plating layer may be cracked before the nickel plating layer sufficiently covers the magnesium base material. Is generated and a large amount of hydrogen gas is generated. At this time, when the ammonia water is added to the solution, it is possible to suppress the occurrence of cracks, and to reduce the amount of hydrogen gas generated, thereby improving the current efficiency. As a result, a good nickel electroplating layer can be formed due to the added ammonia water.

본 발명에 따른 마그네슘 합금 상에 직접 니켈 도금을 위한 전해액 조성은 피로인산 칼륨(K4P2O7) 및 황산니켈(NiSO4)로 구성된 용액에 알칼리금속과 불소와의 화합물 또는 불화암모늄(NH4F) 10g/l 내지 50g/l, 암모니아수 20ml/l 내지 80 ml/l를 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 알칼리금속과 불소와의 화합물은 예를 들어, 불화칼륨(KF), 불화리튬(LiF), 또는 불화나트륨(NaF) 등이 이용될 수 있다. 본 발명의 명세서에서 달리 언급하지 않더라도 알칼리금속과 불소와의 화합물은 불화암모늄로 대체할 수 있다. The electrolyte composition for direct nickel plating on the magnesium alloy according to the present invention is a compound of alkali metal and fluorine or ammonium fluoride (NH) in a solution composed of potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ) and nickel sulfate (NiSO 4 ) F 4) by the addition of 10g / l to 50g / l, ammonia 20ml / l to 80 ml / l is characterized in that formed. As the compound of the alkali metal and fluorine, for example, potassium fluoride (KF), lithium fluoride (LiF), sodium fluoride (NaF), or the like may be used. Unless stated otherwise in the context of the present invention, compounds of alkali metals with fluorine may be replaced with ammonium fluoride.

알칼리금속과 불소와의 화합물의 함량은 10 g/l 내지 45 g/l이고, 바람직하게는 30 g/l 내지 45 g/l이다. 알칼리금속과 불소와의 화합물 함량이 10 g/l 미만인 경우에는 마그네슘 모재가 전해액에서 용해되는 것을 억제하지 못하기 때문에 바람직하지 못하고, 알칼리금속과 불소와의 화합물 함량이 45 g/l를 초과하는 경우에는 도금 전해액 내에서 불화물이 과포화되어 용해되지 않은 잔류 불화물이 부유하게 되어 도금의 물성을 저하시키기 때문에 바람직하지 못하다.The content of the compound of the alkali metal and fluorine is 10 g / l to 45 g / l, preferably 30 g / l to 45 g / l. If the compound content of the alkali metal and fluorine is less than 10 g / l, it is not preferable because the magnesium base material cannot be inhibited from dissolving in the electrolyte, and the compound content of the alkali metal and fluorine exceeds 45 g / l. It is not preferable because the fluoride is supersaturated in the plating electrolytic solution and the remaining fluoride which is not dissolved becomes suspended, which degrades the physical properties of the plating.

상기 암모니아수의 농도는 20ml/l 내지 80ml/l인 것이 바람직하다. 암모니아수는 본 발명의 전해액 조성에서 반드시 필요한 구성이고, 암모니아수의 농도가 20ml/l 미만인 경우에는 도금층에 균열이 발생되기 때문에 바람직하지 못하고, 80ml/l를 초과하는 경우에는 투입 증대 효과가 거의 없기 때문에 바람직하지 못하다.The concentration of the ammonia water is preferably 20ml / l to 80ml / l. Ammonia water is a necessary configuration in the electrolyte composition of the present invention, and if the concentration of ammonia water is less than 20 ml / l, it is not preferable because cracking occurs in the plating layer. I can't.

(b) 단계의 조성물에 침지하기 전 불산(HF) 용액에서 활성화 처리를 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 크롬산 산세 처리로 인하여 마그네슘 합금 표면에 크로메이트 피막이 형성되어 니켈 도금 시 밀착성을 떨어뜨릴 수 있기 때문에 불산 용액으로 활성화 처리를 수행하는 것이 바람직하다.It may further comprise the step of performing an activation treatment in hydrofluoric acid (HF) solution before immersing in the composition of step (b). It is preferable to perform the activation treatment with a hydrofluoric acid solution because a chromate coating may be formed on the surface of the magnesium alloy due to the chromic acid pickling process, thereby decreasing the adhesion during nickel plating.

(c) 단계에서 조성물의 온도는 45 내지 65℃로 조절하는 것이 바람직하다. 조성물의 온도가 45℃ 미만인 경우에는 도금 물성에 악영향을 끼치기 때문에 바람직하지 못하고, 65℃를 초과하는 경우에는 피로인산 칼륨이 분해되고 분말 형태로 석출될 가능성이 있기 때문에 바람직하지 못하다.The temperature of the composition in step (c) is preferably adjusted to 45 to 65 ℃. If the temperature of the composition is less than 45 ° C, it is not preferable because it adversely affects the plating properties, and if it is above 65 ° C, potassium pyrophosphate may be decomposed and precipitated in powder form, which is not preferable.

(c) 단계의 조성물에 5 내지 200mA/cm2의 전류를 인가하고 pH를 8.5 ~ 10.5로 조절한다. 5 내지 200mA/cm2의 전류를 가하는 것이 바람직하고, 전류를 5 mA/cm2 미만으로 가하는 경우에는 도금의 진행속도 너무 느리게 되어 효율적인 도금이 이루어질 수 없고, 전류를 200mA/cm2를 초과하여 가하는 경우에는 도금 물성에 영향을 미치기 때문에 바람직하지 못하다.A current of 5 to 200 mA / cm 2 is applied to the composition of step (c) and the pH is adjusted to 8.5 to 10.5. It is preferable to apply a current of 5 to 200 mA / cm 2 , and the current is 5 mA / cm 2. If it is applied less than the progress rate of the plating is too slow to achieve efficient plating, when applying a current exceeding 200mA / cm 2 is not preferable because it affects the plating properties.

다음으로 (c)단계에서 pH를 약 8.5 ~ 10.5로 조절한다. 산세 처리된 마그네슘 합금을 전해액 조성물에 투입하여 처리하며 상기의 pH 범위로 변경되는 것이 일반적이기는 하지만, 만일 pH가 8.5 미만인 경우에는 피로인산 칼륨이 분해되고 분말 형태로 석출될 가능성이 있기 때문에 바람직하지 못하다. 다른 한편으로 pH가 10.5를 초과하는 경우에는 도금 물성에 악영향을 끼치기 때문에 바람직하지 못하다. Next, in step (c), the pH is adjusted to about 8.5 to 10.5. Although it is common to apply a pickled magnesium alloy to the electrolytic solution composition and change it to the above pH range, if the pH is lower than 8.5, it is not preferable because potassium pyrophosphate may be decomposed and precipitated in powder form. . On the other hand, when the pH exceeds 10.5, it is not preferable because it adversely affects the plating properties.

본 발명의 다른 일 구현예에 의하면, 마그네슘 합금에 니켈이 도금된 결과물로서, 마그네슘과 니켈 도금의 계면에는 MgF2와 KF를 포함하는 복합피막이 형성되고, 상기 복합피막에서 Mg-F의 결합에너지(binding energy)와 K-F의 결합에너지 차가 2.5eV 내지 3.5eV인 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, as a result of nickel plated magnesium alloy, a composite film containing MgF 2 and KF is formed at the interface between magnesium and nickel plating, the binding energy of Mg-F in the composite film ( binding energy) and the binding energy difference between KF is 2.5eV to 3.5eV.

상기 복합피막은 불소의 함량이 증가함에 따라 부식전위가 증가하고 부식전류밀도가 감소한다. 첨가된 알칼리금속과 불소 화합물의 영향으로 인하여 부식전위가 증가하고, 부식전류밀도가 감소함으로써 피로인산니켈 용액에서 마그네슘 합금의 용해를 크게 저지할 수 있는 것이다.In the composite film, as the fluorine content increases, the corrosion potential increases and the corrosion current density decreases. Corrosion potential increases and corrosion current density decreases due to the effect of the added alkali metal and fluorine compound, which can greatly prevent the dissolution of magnesium alloy in the nickel pyrophosphate solution.

상기 Mg-F의 결합에너지(binding energy)는 686eV 내지 687eV이고, K-F의 결합에너지(binding energy)는 683 eV 내지 684 eV인 것이 바람직하다.The binding energy of the Mg-F is 686eV to 687eV, and the binding energy of K-F is preferably 683 eV to 684 eV.

본 발명에 따른 마그네슘 합금의 니켈 도금 공정은 다음과 같다. The nickel plating process of the magnesium alloy according to the present invention is as follows.

먼저 마그네슘 합금의 전처리를 실시한다. 상세한 과정으로는 마그네슘 합금 시편을 아세톤으로 초음파 탈지를 하며, 그 후 크롬산(CrO3) 180g/l 수용액에서 1 ~ 2분간 산세 처리를 한다. 이어서 불산 용액에서 활성화 처리를 수행할 수 있고, 구체적으로 상온 상태의 불산(40%) 385 내지 420 ml/l 용액에서 약 2 ~ 5분간 침지하여 실시한다. 그 후 마그네슘 합금에 직접 전해 니켈도금은 다음의 조건으로 전기 도금을 실시한다.First, pretreatment of magnesium alloy is performed. As a detailed procedure, the magnesium alloy specimen is ultrasonically degreased with acetone, and then pickled for 1 to 2 minutes in an aqueous solution of 180 g / l of chromic acid (CrO 3 ). Subsequently, the activation treatment may be performed in a hydrofluoric acid solution, specifically, by dipping in a solution of 385 to 420 ml / l of hydrofluoric acid (40%) at room temperature for about 2 to 5 minutes. Thereafter, electrolytic nickel plating directly on the magnesium alloy is electroplated under the following conditions.

마그네슘 모재에 대한 니켈의 도금시간은 목적하는 니켈층의 두께에 맞게 설정하여 시행한다. 도금층의 두께가 너무 얇게 되면 마그네슘 합금의 특성상 표면에 서의 전류 밀도가 매우 균일하게 분포하지 못하기 때문에 도금층 두께가 얇을 경우 니켈 도금층으로부터 마그네슘 모재가 보호받지 못하는 부분이 생기게 된다. 따라서 마그네슘 모재가 완전히 니켈 도금층에 의해 덮힐 때까지 충분한 두께의 니켈 도금층을 형성하는 것이 바람직하다.The plating time of nickel on the magnesium base material is set according to the thickness of the desired nickel layer. If the thickness of the plating layer is too thin, the current density on the surface is not very uniformly distributed due to the characteristics of the magnesium alloy, so when the thickness of the plating layer is thin, a portion of the magnesium base material is not protected from the nickel plating layer. Therefore, it is preferable to form a nickel plating layer of sufficient thickness until the magnesium base material is completely covered by the nickel plating layer.

본 발명에 따른 알칼리금속과 불소의 화합물 및 암모니아수가 첨가된 피로인산 니켈 도금용 전해액을 사용함으로써 무전해 니켈 도금 공정을 거치지 않고 바로 마그네슘 합금 표면에 전기 니켈 도금층을 형성할 수 있다. 따라서 생산성이 낮고, 양호한 품질 관리 및 용액 관리가 까다로운 무전해 니켈 도금 공정을 생략할 수 있다. By using an alkali metal and fluorine compound and an aqueous solution for nickel pyrophosphate to which ammonia water is added, an electronickel plating layer can be directly formed on the surface of a magnesium alloy without undergoing an electroless nickel plating process. Thus, electroless nickel plating processes with low productivity and difficult quality control and solution management can be omitted.

본 발명에 따르는 알칼리금속과 불소의 화합물이 첨가된 피로인산 니켈 도금 공정은 다른 하지 도금 방법으로서 징케이트 처리 후 시안 구리도금 방법을 대체가능하므로 시안 화합물과 같은 유독성 유해물질 사용에 대한 부담을 줄일 수 있다.Nickel pyrophosphate plating process in which an alkali metal and fluorine compound is added according to the present invention can replace the cyan copper plating method after the zinc coating as another base plating method, thereby reducing the burden on the use of toxic harmful substances such as cyan compounds. have.

본 발명에 따라 니켈 도금층이 형성된 마그네슘 합금은 우수한 내식성과 모재와의 밀착성을 가지며, 다양한 목적에 따라 일반적으로 사용되는 상용 도금액에서 도금이 가능하므로 마그네슘 합금의 산업 전반으로 적용분야를 확장할 수 있을 것이다.Magnesium alloy with a nickel plating layer according to the present invention has excellent corrosion resistance and adhesion to the base material, and can be applied in a commercial plating solution commonly used according to various purposes, it will be able to expand the application field of the magnesium alloy throughout the industry. .

실시예Example

실시예Example 1 One

마그네슘 합금 상에 직접 니켈 도금을 시행하기 위하여 먼저 마그네슘 합금의 전처리를 실시하였다. 상세한 그 과정으로는 마그네슘 합금 시편을 아세톤 용액에서 3분간 초음파 탈지를 하며, 그 후 크롬산(CrO3) 180g/l 수용액에서 1분간 산세처리를 하였다. 산세처리 후 흐르는 물에 크롬산(CrO3)용액이 묻어있지 않도록 꼼꼼하게 씻어내었다. 마그네슘 합금 상에 니켈도금을 위하여 피로인산 칼륨(K4P2O7) 250 g/l, 황산니켈(NiSO4) 90 g/l, 불화칼륨(KF) 30 g/l, 암모니아수(NH4OH) 30 ml/l(몰농도 0.21M)의 조성물로 이루어진 50℃의 도금용액에 마그네슘 합금을 담그고 10mA/cm2의 전류를 인가하여 약 30분 정도 도금을 실시하였다. 본 실시예에 따른 실험에 의해서 니켈 도금된 마그네슘 합금을 도 3a에 나타내었고, 미세조직 사진을 도 4에 나타내었다.In order to perform nickel plating directly on the magnesium alloy, the magnesium alloy was pretreated. In detail, the magnesium alloy specimen was ultrasonically degreased in an acetone solution for 3 minutes, and then pickled in a 180 g / l aqueous solution of chromic acid (CrO 3 ). After pickling, the solution was washed thoroughly to prevent the chromic acid (CrO 3 ) solution from flowing in the water. 250 g / l potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ), nickel sulfate (NiSO 4 ) 90 g / l, potassium fluoride (KF) 30 g / l, nickel ammonia (NH 4 OH) for nickel plating on magnesium alloy ) The magnesium alloy was immersed in a plating solution of 50 ° C. consisting of a composition of 30 ml / l (molar concentration 0.21 M), and plating was performed for about 30 minutes by applying a current of 10 mA / cm 2 . The nickel-plated magnesium alloy by the experiment according to the present embodiment is shown in Figure 3a, the microstructure picture is shown in Figure 4.

실시예Example 2 2

마그네슘 합금 상에 직접 니켈 도금을 시행하기 위하여 먼저 마그네슘 합금의 전처리를 실시하였다. 상세한 그 과정으로는 마그네슘 합금 시편을 아세톤 용액에서 3분간 초음파 탈지를 하며, 그 후 크롬산(CrO3) 180g/l 수용액에서 1분간 산세처리를 하였다. 산세 처리 후 흐르는 물에 크롬산(CrO3)용액이 묻어 있지 않도록 꼼꼼하게 씻어내었다. 마그네슘 합금 상에 니켈도금을 위하여 피로인산 칼륨(K4P2O7) 250 g/l, 황산니켈(NiSO4) 100 g/l, 불화칼륨(KF) 45 g/l, 암모니아수(NH4OH) 30 ml/l(몰농도 0.21M)의 조성물로 이루어진 50℃의 도금용액에 마그네슘 합금을 담그고 10mA/cm2의 전류를 인가하여 약 30분 정도 도금을 실시하였다. In order to perform nickel plating directly on the magnesium alloy, the magnesium alloy was pretreated. In detail, the magnesium alloy specimen was ultrasonically degreased in an acetone solution for 3 minutes, and then pickled in a 180 g / l aqueous solution of chromic acid (CrO 3 ). After the pickling treatment, the water was washed thoroughly so as not to have a chromic acid (CrO 3 ) solution. 250 g / l potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ), nickel sulfate (NiSO 4 ) 100 g / l, potassium fluoride (KF) 45 g / l, nickel ammonia (NH 4 OH) for nickel plating on magnesium alloy ) The magnesium alloy was immersed in a plating solution of 50 ° C. consisting of a composition of 30 ml / l (molar concentration 0.21 M), and plating was performed for about 30 minutes by applying a current of 10 mA / cm 2 .

실시예Example 3 3

암모니아수(NH4OH)의 농도가 20ml/l (몰농도 0.14M)인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Ammonia water, the concentration of (NH 4 OH) was carried out and the same procedure as in Example 1 except that the 20ml / l (molar concentration of 0.14M).

실시예Example 4 4

암모니아수(NH4OH)의 농도가 40ml/l(몰농도 0.28M)인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Ammonia water, the concentration of (NH 4 OH) was carried out the same as Example 1 except that the 40ml / l (molar concentration of 0.28M).

실시예Example 5 5

암모니아수(NH4OH)의 농도가 50ml/l(몰농도 0.35M)인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Ammonia water, the concentration of (NH 4 OH) was carried out the same as Example 1 except that the 50ml / l (molar concentration of 0.35M).

실시예Example 6 6

암모니아수(NH4OH)의 농도가 60ml/l(몰농도 0.42M)인 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 실시하였다.Except that the concentration of ammonia water (NH 4 OH) is 60ml / l (molar concentration 0.42M) was carried out in the same manner as in Example 1.

실시예Example 7 7

마그네슘 합금 상에 직접 니켈 도금을 시행하기 위하여 먼저 마그네슘 합금 전처리를 실시하였다. 상세한 그 과정으로는 마그네슘 합금 시편을 아세톤 용액에서 3분간 초음파 탈지를 하며, 그 후 크롬산(CrO3) 180g/l 수용액에서 1분간 산세 처리를 하였다. 산세 처리 후 흐르는 물에 크롬산(CrO3)용액이 묻어 있지 않도록 꼼꼼하게 씻어내었다. 마그네슘 합금 상에 니켈도금을 위하여 피로인산 칼륨(K4P2O7) 250 g/l, 황산니켈(NiSO4) 90 g/l, 불화나트륨(NaF) 21.8 g/l, 암모니아수(NH4OH) 40 ml/l의 조성물로 이루어진 50℃의 도금용액에 마그네슘 합금을 담그고 10mA/cm2의 전류를 인가하여 약 30분 정도 도금을 실시하였다. 본 실시예에 따른 실험에 의해서 니켈 도금된 마그네슘 합금을 도 3b에 나타내었다.In order to perform nickel plating directly on the magnesium alloy, magnesium alloy pretreatment was first performed. In detail, the magnesium alloy specimen was ultrasonically degreased in an acetone solution for 3 minutes, and then pickled in a 180g / l aqueous solution of chromic acid (CrO 3 ). After the pickling treatment, the water was washed thoroughly so as not to have a chromic acid (CrO 3 ) solution. 250 g / l potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ), 90 g / l nickel sulfate (NiSO 4 ), 21.8 g / l sodium fluoride (NaF), nickel ammonia (NH 4 OH) for nickel plating on magnesium alloy ) The magnesium alloy was immersed in a plating solution of 50 ° C. consisting of 40 ml / l of the composition, and plating was performed for about 30 minutes by applying a current of 10 mA / cm 2 . The nickel-plated magnesium alloy by the experiment according to the present embodiment is shown in Figure 3b.

비교예Comparative example 1 One

마그네슘 합금 상에 니켈 도금을 위하여 먼저 전처리를 실시하였다. 전처리로는 먼저 초음파 아세톤 탈지를 3분간 시행하고, 그 후 크롬산(CrO3) 수용액에서 약 1분간 산세 처리하였다. 피로인산 칼륨(K4P2O7) 250 g/l, 황산니켈(NiSO4) 90 g/l, 불화칼륨(KF) 30 g/l의 조성물로 이루어진 50℃의 도금용액에 마그네슘 합금 을 담그고 10mA/cm2의 전류를 인가하여 30분 도금을 실시하였다.Pretreatment was first carried out for nickel plating on the magnesium alloy. As a pretreatment, ultrasonic acetone degreasing was first performed for 3 minutes, followed by pickling in a solution of chromic acid (CrO 3 ) for about 1 minute. Magnesium alloy is immersed in a plating solution at 50 ° C consisting of 250 g / l of potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ), 90 g / l of nickel sulfate (NiSO 4 ), and 30 g / l of potassium fluoride (KF). Plating was performed for 30 minutes by applying a current of 10 mA / cm 2 .

비교예Comparative example 2 2

마그네슘 합금 상에 니켈 도금을 위하여 먼저 전처리를 실시하였다. 전처리로는 먼저 초음파 아세톤 탈지를 3분간 시행하고, 그 후 크롬산(CrO3) 수용액에서 약 1분간 산세 처리하였다. 피로인산 칼륨(K4P2O7) 200 g/l, 황산니켈(NiSO4) 70 g/l, 및 암모니아수(NH4OH) 40 ml/l(몰농도 0.28M)의 조성물로 이루어진 50℃의 도금용액에 마그네슘 합금을 담그고 10mA/cm2의 전류를 인가하여 30분 도금을 실시하였다.Pretreatment was first carried out for nickel plating on the magnesium alloy. As a pretreatment, ultrasonic acetone degreasing was first performed for 3 minutes, followed by pickling in a solution of chromic acid (CrO 3 ) for about 1 minute. 50 ° C. consisting of a composition of 200 g / l potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ), 70 g / l of nickel sulfate (NiSO 4 ), and 40 ml / l of aqueous ammonia (NH 4 OH) (molarity 0.28 M) The magnesium alloy was immersed in the plating solution of and the plating was performed for 30 minutes by applying a current of 10 mA / cm 2 .

비교예Comparative example 3 3

마그네슘 합금 상에 니켈 도금을 위하여 먼저 전처리를 실시하였다. 전처리로는 먼저 초음파 아세톤 탈지를 3분간 시행하고, 그 후 크롬산(CrO3) 수용액에서 약 1분간 산세 처리하였다. 피로인산 칼륨(K4P2O7) 200 g/l, 황산니켈(NiSO4) 70 g/l, 불화칼륨(KF) 15 g/l 및 암모니아수(NH4OH) 40 ml/l(몰농도 0.28M)의 조성물로 이루어진 50℃의 도금용액에 마그네슘 합금을 담그고 10mA/cm2의 전류를 인가하여 30분 도금을 실시하였다. Pretreatment was first carried out for nickel plating on the magnesium alloy. As a pretreatment, ultrasonic acetone degreasing was first performed for 3 minutes, followed by pickling in a solution of chromic acid (CrO 3 ) for about 1 minute. 200 g / l of potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ), 70 g / l of nickel sulfate (NiSO 4 ), 15 g / l of potassium fluoride (KF) and 40 ml / l of aqueous ammonia (NH 4 OH) 0.28M) was immersed in a plating solution of 50 ℃ made of a composition of magnesium alloy and the plating was carried out for 30 minutes by applying a current of 10mA / cm 2 .

비교예Comparative example 4 4

마그네슘 합금 상에 니켈 도금을 위하여 먼저 전처리를 실시하였다. 전처리로는 먼저 초음파 아세톤 탈지를 3분간 시행하고, 그 후 크롬산(CrO3) 수용액에서 약 1분간 산세 처리하였다. 피로인산 칼륨(K4P2O7) 200 g/l, 황산니켈(NiSO4) 70 g/l, 불화칼륨(KF) 30 g/l 및 암모니아수(NH4OH) 10 ml/l(몰농도 0.07M)의 조성물로 이루어진 50℃의 도금용액에 마그네슘 합금을 담그고 10mA/cm2의 전류를 인가하여 30분 도금을 실시하였다.Pretreatment was first carried out for nickel plating on the magnesium alloy. As a pretreatment, ultrasonic acetone degreasing was first performed for 3 minutes, followed by pickling in a solution of chromic acid (CrO 3 ) for about 1 minute. 200 g / l of potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ), 70 g / l of nickel sulfate (NiSO 4 ), 30 g / l of potassium fluoride (KF) and 10 ml / l of aqueous ammonia (NH 4 OH) 0.07 M) was immersed in a plating solution of 50 ℃ made of a composition of 50 ° C and the plating was performed for 30 minutes by applying a current of 10 mA / cm 2 .

비교예Comparative example 5 5

마그네슘 합금 상에 니켈 도금을 위하여 먼저 전처리를 실시하였다. 전처리로는 먼저 초음파 아세톤 탈지를 3분간 시행하고, 그 후 크롬산(CrO3) 수용액에서 약 1분간 산세 처리하였다. 피로인산 칼륨(K4P2O7) 200 g/l 및 황산니켈(NiSO4) 70 g/l의 조성물로 이루어진 50℃의 도금용액에 마그네슘 합금을 담그고 10mA/cm2의 전류를 인가하여 30분 도금을 실시하였다.Pretreatment was first carried out for nickel plating on the magnesium alloy. As a pretreatment, ultrasonic acetone degreasing was first performed for 3 minutes, followed by pickling in a solution of chromic acid (CrO 3 ) for about 1 minute. Magnesium alloy was immersed in a plating solution at 50 ° C. consisting of 200 g / l of potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ) and 70 g / l of nickel sulfate (NiSO 4 ) and applied with a current of 10 mA / cm 2 . Minute plating was performed.

평가 및 결과Evaluation and Results

표면사진Surface photo

실시예 1과 실시예 6에 따라 얻어진 마그네슘 합금 사진을 도 3a 및 도 3b에 나타내었고, 또한 도 3a에 따른 미세조직 사진을 도 4에 나타내었다. 비교예 1에 따라 얻어진 마그네슘 합금의 미세조직 사진을 도 5에 나타내었다. 도 4를 참고하면, 치밀한 니켈 도금층이 형성된 마그네슘 표면을 나타내지만, 도 5를 참고하면, 치밀한 니켈 도금층이 형성되지 못하고, 표면에 균열이 심하게 생긴 형상을 나타내고 있다.The magnesium alloy pictures obtained according to Examples 1 and 6 are shown in FIGS. 3A and 3B, and the microstructure pictures according to FIG. 3A are shown in FIG. 4. A microstructure photograph of the magnesium alloy obtained according to Comparative Example 1 is shown in FIG. 5. Referring to FIG. 4, a magnesium surface having a dense nickel plated layer is formed, but referring to FIG. 5, a dense nickel plated layer is not formed and a crack is severely formed on the surface.

니켈도금층의Nickel plated layer 내식성 실험 Corrosion Resistance Experiment

마그네슘 표면에 형성된 니켈 도금층의 내식성 평가를 위하여 ASTM G3-89에 따른 3.5wt% NaCl 수용액에서 실시예 1 및 비교예 5에 따른 시험편에 대하여 동전위 분극실험을 실시하였고, 그 측정결과를 도 6에 도시하였다. 실시예 1에 따른 부식전위는 -243mV 이고 부식전류밀도는 1.11×10- 6 으로 측정 되었고, 비교예 5에 따른 부식전위 -1100mV 이고 부식전류밀도는 2.03×10- 6 으로 측정되었다. 이러한 결과는 실시예 1에 따라 불소화합물 및 암모니아수의 농도가 증가된 용액에서 니켈도금을 실시한 마그네슘 합금의 내식성이 향상되었다는 것을 의미하고, 이는 마그네슘 표면에 마그네슘을 보호할 수 있는 치밀한 니켈 도금층이 형성되었다는 것을 의미한다.In order to evaluate the corrosion resistance of the nickel plated layer formed on the magnesium surface, the polarization test was performed on the test specimens according to Example 1 and Comparative Example 5 in a 3.5 wt% NaCl aqueous solution according to ASTM G3-89, and the measurement results are shown in FIG. Shown. Corrosion potential is -243mV to Example No. 1 and the corrosion current density is 1.11 × 10 - 6 were measured by, and the corrosion potential -1100mV according to Comparative Example 5 Corrosion current density is 2.03 × 10 - was determined to be 6. These results indicate that the corrosion resistance of the nickel-plated magnesium alloy was improved in the solution of increasing the concentration of fluorine compound and ammonia water according to Example 1, which formed a dense nickel plated layer to protect magnesium on the magnesium surface. Means that.

용액내에서In solution 마그네슘의 내식성 측정 Corrosion Resistance Measurement of Magnesium

실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 3에 따른 도금용액에서 마그네슘 합금재에 대한 평형전위에서 임피던스 및 동전 위 분극실험을 실시하였고, 결과를 각각 도 7a 및 도 7b에 도시하였다. 도 7a에 나타난 임피던스 측정 결과 실시예 1에 따른 분극저항(Rp)은 602.2 ohm·m2으로, 실시예 2에 따른 분극저항(Rp)은 665.0 ohm·m2으로, 비교예 3에 따른 분극저항(Rp)은 80.07 ohm·m2으로 측정되었다. 불소 농도의 증가로 인하여 분극저항이 증가하였음을 확인할 수 있다. 또한, 도 7b에 따른 분극실험 결과 실시예 2에 따른 부식전위는 -740.5mV 이고, 부식전류밀도는 1.2×10-6, 실시예 1에 따른 부식전위는 -800mV 이고 부식전류밀도는 3.2×10-5, 비교예 3에 따른 부식전위는 -1040.5mV 이고 부식전류밀도는 4.1×10-4으로 나타났다. 부식전류밀도의 감소와 부식전위의 증가 그리고 분극저항의 증가는 도금 용액 내 불소의 농도가 증가로 인하여 마그네슘 모재의 내식성이 향상된 것을 나타내고 있다.Impedance and coin polarization experiments were performed at the equilibrium potential for the magnesium alloy material in the plating solution according to Example 1, Example 2, and Comparative Example 3, and the results are shown in FIGS. 7A and 7B, respectively. As a result of impedance measurement shown in FIG. 7A, the polarization resistance (R p ) according to Example 1 was 602.2 ohm · m 2 , and the polarization resistance (R p ) according to Example 2 was 665.0 ohm · m 2 , according to Comparative Example 3 Polarization resistance (R p ) was measured to be 80.07 ohm · m 2 . It can be seen that the polarization resistance increased due to the increase in fluorine concentration. In addition, as a result of the polarization test according to FIG. 7B, the corrosion potential according to Example 2 is −740.5 mV, the corrosion current density is 1.2 × 10 −6 , the corrosion potential according to Example 1 is −800 mV, and the corrosion current density is 3.2 × 10 The corrosion potential of -5 and Comparative Example 3 was -1040.5 mV, and the corrosion current density was 4.1 × 10 -4 . The decrease in the corrosion current density, the increase in the corrosion potential, and the increase in the polarization resistance indicate that the corrosion resistance of the magnesium base material is improved by increasing the concentration of fluorine in the plating solution.

도금진행 상황에서의 임피던스 측정Impedance Measurement in Plating Process

실시예 1, 실시예 3 내지 실시예 6, 비교예 1, 비교예 4에 따른 임피던스를 측정하였고, 이는 용액에서 도금이 진행되는 평형전위에 대하여 -80mV에서(-80mV vs OCP(평형전위)) 마그네슘 모재에 대하여 측정한 것이다. 측정 결과를 도 8에 도 시하였다. 도 8을 참고하면, 실시예 1, 실시예 3 내지 실시예 6에서는 니켈 도금에 대한 전하 이동 저항이 크게 감소하였으나, 비교예 1과 비교예 4는 니켈 도금에 대한 전하 이동 저항이 실시예에 비하여 크게 감소되지 못한 결과를 나타내고 있다. 따라서 암모니아수 농도의 증가에 따라 니켈 환원반응에 대한 전하이동(charge transfer) 저항이 크게 감소됨을 확인할 수 있다. The impedances according to Examples 1, 3 to 6, Comparative Example 1, and Comparative Example 4 were measured, which was measured at -80 mV (-80 mV vs OCP (equilibrium potential)) for the equilibrium potential where plating proceeded in solution. It measured about magnesium base material. The measurement results are shown in FIG. 8. Referring to FIG. 8, in Examples 1 and 3 to 6, the charge transfer resistance of nickel plating was greatly decreased, but in Comparative Example 1 and Comparative Example 4, the charge transfer resistance of nickel plating was higher than that of Example. The result was not greatly reduced. Therefore, it can be seen that the charge transfer resistance for the nickel reduction reaction is greatly reduced as the ammonia water concentration is increased.

XPS 결합에너지( Binding Energy ) XPS Binding Energy Energy )

실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 니켈 도금된 마그네슘 합금 표면에서 Mg-F와 K-F의 결합에너지(Binding Energy)를 측정하였고, 이를 각각 도 9a 내지 도 9c에 도시하였다.The binding energy of Mg-F and K-F on the nickel-plated magnesium alloy surface prepared according to Examples 1 to 3 was measured, and these are shown in FIGS. 9A to 9C, respectively.

도 9a을 참고하면, Mg-F의 결합에너지가 686.3(eV)로 측정되었고, K-F의 결합에너지는 683.7(eV)로 측정되었다. Mg-F와 K-F의 결합에너지의 차는 2.6(eV)로 계산되었다.Referring to FIG. 9A, the binding energy of Mg-F was measured as 686.3 (eV), and the binding energy of K-F was measured as 683.7 (eV). The difference in binding energy between Mg-F and K-F was calculated to be 2.6 (eV).

도 9b를 참고하면, Mg-F의 결합에너지가 686.8(eV)로 측정되었고, K-F의 결합에너지는 683.9(eV)로 측정되었다. Mg-F와 K-F의 결합에너지의 차는 2.9(eV)로 계산되었다.Referring to Figure 9b, the binding energy of Mg-F was measured as 686.8 (eV), the binding energy of K-F was measured to 683.9 (eV). The difference in binding energy between Mg-F and K-F was calculated to be 2.9 (eV).

도 9c를 참고하면, Mg-F의 결합에너지가 686.6(eV)로 측정되었고, K-F의 결합에너지는 683.5(eV)로 측정되었다. Mg-F와 K-F의 결합에너지의 차는 3.1(eV)로 계산되었다.Referring to Figure 9c, the binding energy of Mg-F was measured as 686.6 (eV), the binding energy of K-F was measured to 683.5 (eV). The difference in binding energy between Mg-F and K-F was calculated as 3.1 (eV).

도 1은 종래기술에 따른 무전해 니켈 도금층을 형성한 후 전해 니켈 도금층을 형성하는 공정에 따른 마그네슘 합금 결과물의 단면을 도시한다.FIG. 1 shows a cross section of a magnesium alloy product according to a process of forming an electroless nickel plating layer after forming an electroless nickel plating layer according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따라 무전해 니켈 도금층을 형성하지 않고 마그네슘 합금 표면에 바로 전해 니켈도금층을 형성한 마그네슘 합금 결과물의 단면을 도시한다.FIG. 2 shows a cross section of a magnesium alloy resultant in which an electrolytic nickel plated layer was formed directly on a magnesium alloy surface without forming an electroless nickel plated layer in accordance with the present invention.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따라 니켈 도금층이 형성된 마그네슘 합금 결과물의 사진을 도시한다.3A and 3B show photographs of a magnesium alloy resultant having a nickel plated layer formed in accordance with the present invention.

도 4는 본 발명에 실시예에 따라 니켈 도금층이 형성된 마그네슘 합금의 미세사진을 도시한다. Figure 4 shows a micrograph of a magnesium alloy with a nickel plated layer formed in accordance with an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 비교예에 따라 니켈 도금층이 형성된 마그네슘 합금의 미세사진을 도시한다. 5 shows a micrograph of a magnesium alloy having a nickel plating layer formed according to a comparative example of the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 니켈 도금층의 내식성 평가를 위한 NaCl 3.5중량% 수용액에서의 결과를 나타내고 있다.Figure 6 shows the results in 3.5% by weight aqueous solution of NaCl for the evaluation of the corrosion resistance of the nickel plating layer according to the present invention.

도 7a 및 도 7b는 불화물 농도에 따른 도금용액에서 동전위 분극실험 및 평형전위에서 임피던스 실험 결과를 나타내고 있다.7a and 7b show the results of impedance test at the equipotential polarization test and the equilibrium potential in the plating solution according to the fluoride concentration.

도 8은 본 발명에 따른 니켈 도금층에 도금이 진행되는 과정의 마그네슘 모재에 대한 임피던스 측정 결과를 나타내고 있다.Figure 8 shows the impedance measurement results for the magnesium base material in the process of plating the nickel plated layer according to the present invention.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일실시예에 따라 니켈 도금층이 형성된 마그네슘 합금 성분의 결합에너지를 도시하고 있다. 9A to 9C illustrate binding energy of magnesium alloy components in which a nickel plating layer is formed according to an embodiment of the present invention.

Claims (10)

(a) 마그네슘 합금 표면을 탈지 처리한 후 산세 처리하는 단계;(a) degreasing the magnesium alloy surface followed by pickling; (b) 산세 처리된 마그네슘 합금 표면을 피로인산 칼륨(K4P2O7) 200 g/l 내지 350 g/l, 황산니켈(NiSO4) 70 g/l 내지 150 g/l, 알칼리금속과 불소와의 화합물 10 g/l 내지 50 g/l, 및 암모니아수(NH4OH) 20ml/l 내지 80 ml/l로 구성된 조성물 용액에 침지하는 단계; 및(b) 200 g / l to 350 g / l potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ), 70 g / l to 150 g / l nickel sulfate (NiSO 4 ), alkali metals Immersing in a composition solution consisting of 10 g / l to 50 g / l of a compound with fluorine, and 20 ml / l to 80 ml / l of aqueous ammonia (NH 4 OH); And (c) 상기 조성물에 5 내지 200mA/cm2의 전류를 인가하고 pH를 8.5 ~ 10.5로 조절하여 마그네슘 합금에 니켈 도금을 형성하는 단계를 포함하는 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법.(c) applying a current of 5 to 200 mA / cm 2 to the composition and adjusting the pH to 8.5 to 10.5 to form nickel plating on the magnesium alloy. 제1항에 있어서, 상기 알칼리금속과 불소와의 화합물의 함량이 20 g/l 내지 45 g/l인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법.2. The method of claim 1, wherein the content of the compound of alkali metal and fluorine is 20 g / l to 45 g / l. 제1항에 있어서, 상기 암모니아수의 농도는 20 ml/l 내지 80 ml/l인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법.The method of claim 1, wherein the concentration of the ammonia water is 20 ml / l to 80 ml / l. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 조성물에 침지하기 전 불산(HF) 용액에서 활성화 처리를 수행하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합 금에 니켈을 도금하는 방법.The method of claim 1, further comprising the step of performing an activation treatment in hydrofluoric acid (HF) solution before immersing in the composition of step (b). 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계에서 조성물의 온도는 45 내지 65℃로 조절하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법.2. The method of claim 1, wherein the temperature of the composition in step (c) is controlled to 45 to 65 ℃ nickel plating method for the magnesium alloy. 제1항에 있어서, 상기 알칼리금속과 불소와의 화합물은 불화리튬(LiF), 불화나트륨(NaF) 또는 불화칼륨(KF)인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법.The method of claim 1, wherein the compound of alkali metal and fluorine is lithium fluoride (LiF), sodium fluoride (NaF) or potassium fluoride (KF). (a) 마그네슘 합금 표면을 탈지 처리한 후 산세 처리하는 단계;(a) degreasing the magnesium alloy surface followed by pickling; (b) 산세 처리된 마그네슘 합금 표면을 피로인산 칼륨(K4P2O7) 200 g/l 내지 350 g/l, 황산니켈(NiSO4) 70 g/l 내지 150 g/l, 불화암모늄(NH4F) 20 g/l 내지 50 g/l, 및 암모니아수(NH4OH) 20ml/l 내지 80 ml/l로 구성된 조성물 용액에 침지하는 단계; 및(b) 200 g / l to 350 g / l potassium pyrophosphate (K 4 P 2 O 7 ), 70 g / l to 150 g / l nickel sulfate (NiSO 4 ), and ammonium fluoride NH 4 F) dipping in a composition solution consisting of 20 g / l to 50 g / l, and 20 ml / l to 80 ml / l of ammonia water (NH 4 OH); And (c) 상기 조성물에 5 내지 200mA/cm2의 전류를 인가하여 pH를 8.5 ~ 10.5로 조절하여 마그네슘 합금에 니켈 도금을 형성하는 단계를 포함하는 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법.(c) applying a current of 5 to 200 mA / cm 2 to the composition to adjust the pH to 8.5 to 10.5, thereby forming nickel plating on the magnesium alloy. 마그네슘 합금의 니켈도금된 결과물로서, 마그네슘과 니켈 도금의 계면에는 MgF2와 KF를 포함하는 복합피막이 형성되고,As a nickel plated product of magnesium alloy, a composite film containing MgF 2 and KF is formed at the interface between magnesium and nickel plating, 상기 복합피막에서 Mg-F의 결합에너지(binding energy)와 K-F의 결합에너지 차가 2.6eV 내지 3.1eV인 것을 특징으로 하는 니켈 도금된 마그네슘 합금.Nickel-plated magnesium alloy, characterized in that the binding energy (binding energy) of Mg-F and the binding energy of K-F in the composite film is 2.6eV to 3.1eV. 제8항에 있어서, 상기 복합피막에서 불소의 함량이 증가함에 따라 부식전류밀도가 감소하고, 부식전위 및 분극저항이 증가하는 것을 특징으로 하는 니켈 도금된 마그네슘 합금.The nickel-plated magnesium alloy of claim 8, wherein the corrosion current density decreases and the corrosion potential and polarization resistance increase as the content of fluorine increases in the composite film. 제8항에 있어서, 상기 Mg-F의 결합에너지(binding energy)는 686.3eV 내지 686.8eV이고, K-F의 결합에너지(binding energy)는 683.5 eV 내지 683.9 eV인 것을 특징으로 하는 니켈 도금된 마그네슘 합금.The nickel-plated magnesium alloy of claim 8, wherein the binding energy of Mg-F is 686.3 eV to 686.8 eV, and the binding energy of K-F is 683.5 eV to 683.9 eV.
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