KR100980713B1

KR100980713B1 - 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법

Info

Publication number: KR100980713B1
Application number: KR1020080069960A
Authority: KR
Inventors: 유창열
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2010-09-07
Also published as: KR20100009196A

Abstract

마그네슘 합금으로 이루어진 부품의 주조공정 후 도장공정 전 그 표면을 처리하는 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법으로써, 상기 부품 표면의 기름성분을 제거하는 탈지단계(10); 상기 부품 표면의 스크래치를 제거하는 에칭단계(20); 고주파의 교류전류가 흐르는 코일에 상기 부품을 장입하여 전자기 유도 현상을 통해 부품을 가열하는 활성화 단계(30); 및 상기 가열된 부품(42)과 기준도체(44)를 각각 양극과 음극에 연결하여 전해액(46)에 장입함으로써 부품(42)의 표면에 산화코팅막을 형성하는 코팅단계(40);를 포함하는 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법이 소개된다. 그 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법에 따르면, 개선된 활성화와 코팅을 통하여 표면처리를 함으로써 그 마그네슘합금 부품의 표면 내식성이 향상된다. 또한 고주파 유도를 이용한 활성화를 함으로써 단기간의 시간에도 좀 더 치밀한 코팅층을 얻을 수 있다.

마그네슘 합금, 표면 처리, 활성화 단계

Description

마그네슘합금 부품의 표면처리 방법 {METHOD FOR SURFACE TREATMENT OF A MAGNESIUM ALLOY PART}

본 발명은 마그네슘 합금으로 구성된 부품의 표면에 내식성이 강화되도록 하는 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법에 관한 것이다.

차량을 비롯한 일반적인 부품은 강도의 증대와 무게의 감량을 주요 목표로 하여 설계된다. 이중 특히 차량의 외장재의 경우는 아연합금으로 제조되는 부품이 대다수인데, 그 이유는 아연합금으로 성형할 경우 강도와 무게의 조절이 용이하기 때문이다. 또한, 아연으로 성형할 경우 그 표면처리가 용이하여 많이 이용되고 있었다.

아연의 표면처리는 주조된 성형재를 샌딩 후 도장함으로써 완성되는 것이었다.

그러나 부품의 제조에 있어 점차 경량화의 요구가 증가하면서 차량을 비롯한 많은 외장재의 경우 마그네슘합금으로의 제작 필요성이 증대되었다. 마그네슘은 아연보다 가볍고 성형성이 좋아 주조에도 유리하기 때문이다. 또한 그 강도를 보강하기 위해 두께를 두껍게 할 경우에도 아연에 비하여 강도가 뒤떨어지지 않으면서도 무게는 가벼운 부품을 얻을 수 있다.

그러나, 이러한 마그네슘합금의 장점에도 불구하고 종래에는 그 표면처리 기술이 미흡하여 많이 활용되지 못하는 측면이 있었다. 마그네슘의 경우 일반적인 아연에 비하여 내식성이 좋지 않아 도장을 하여도 도장이 벗겨지면 그 벗겨진 주변으로 빠르게 부식이 되는 문제가 있었던 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 마그네슘 합금을 이용한 부품의 표면처리를 개선된 방법으로 수행하여 그 표면의 내식성을 증대시킬 수 있는 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법은, 마그네슘 합금으로 이루어진 부품의 주조공정 후 도장공정 전 그 표면을 처리하는 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법으로써, 상기 부품 표면의 기름성분을 제거하는 탈지단계; 상기 부품 표면의 스크래치를 제거하는 에칭단계; 고주파의 교류전류가 흐르는 코일에 상기 부품을 장입하여 전자기 유도 현상을 통해 부품을 가열하는 활성화 단계; 및 상기 가열된 부품과 기준도체를 각각 양극과 음극에 연결하여 전해액에 장입함으로써 부품의 표면에 산화코팅막을 형성하는 코팅단계;를 포함한다.

또한, 상기 코팅된 부품 표면의 기공을 유기제로 메워주는 실링단계 및 실링된 부품 표면의 수분을 증발시키는 건조단계를 더 포함할 수 있다.

상기 활성화 단계의 교류전류는 주파수가 15~20 kHz 이고, 전압이 50~100 V 이며, 부품의 장입시간은 1~2 분일 수 있다.

상기 코팅단계의 기준도체는 스테인리스강 또는 백금일 수 있다.

상기 코팅단계의 양극과 음극의 전위차는 50~70 V 일 수 있다.

상기 코팅단계의 전해액은 규산나트륨, 불화칼륨, 수산화칼륨 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 코팅단계의 가열된 부품을 장입하는 시간은 1~2 분일 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법에 따르면, 개선된 활성화와 코팅을 통하여 표면처리를 함으로써 그 마그네슘합금 부품의 표면 내식성이 향상된다.

또한 고주파 유도를 이용한 활성화를 함으로써 단기간의 시간에도 좀 더 치밀한 코팅층을 얻을 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법에 대하여 살펴본다.

도 1은 마그네슘합금 부품의 표면처리 과정을 나타낸 개략도이다. 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법은, 마그네슘 합금으로 이루어진 부품의 주조공정 후 도장공정 전 그 표면을 처리하는 방법으로써, 상기 부품 표면의 기름성분을 제거하는 탈지단계(10); 상기 부품 표면의 스크래치를 제거하는 에칭단계(20); 고주파의 교류전류가 흐르는 코일에 상기 부품을 장입하여 전자기 유도 현상을 통해 부품을 가열하는 활성화 단계(30); 및 상기 가열된 부품(42)과 기준도체(44)를 각각 양극과 음극에 연결하여 전해액(46)에 장입함으로써 부품(42)의 표면에 산화코팅막을 형성하는 코팅단계(40);를 포함한다.

또한, 상기의 표면처리 방법은 코팅된 부품 표면의 기공을 유기제로 메워주는 실링단계(50) 및 실링된 부품 표면의 수분을 증발시키는 건조단계(60)를 더 포함할 수 있다. 최종적으로 처리된 부품은 도장단계(70)를 거쳐 완성된다.

도 2는 각 단계의 환경을 나타낸 표이다. 탈지단계(10)의 경우에는

을 이용하여 0.5 ~ 3분 음극 탈지하여 표면의 기름을 제거한다.

에칭단계(20)의 경우는

을 이용하여 20 ~ 30 ℃에서 3분 정도 침지하여 긁힘을 제거한다.

활성화단계(30)는 코팅전 효율적인 코팅을 위한 전 단계로써, 부품을 충분히 가열하는 단계이다. 활성화단계(30)에서는 고주파의 교류전류가 흐르는 코일에 상기 부품을 장입하여 전자기 유도 현상을 통해 부품을 가열하는데, 그 교류전류는 주파수가 15~20 kHz 이고, 전압이 50~100 V 이며, 부품의 장입시간은 1~2 분이 되도록 한다. 활성화단계(30)는 도 2에 도시된 바와 같이

에서 20 ~ 30 ℃에서 2분간 침지하는 화학적 방법도 있다. 그러나 전자기 유도 현상을 통한 가열시 코팅막이 좀 더 강하게 밀착됨을 알 수 있었다.

코팅단계(40)는 도 3을 참고하여 살펴본다. 코팅단계(40)는 부품의 표면에 마그네슘 산화막을 코팅하는 단계로써, 가열된 부품(42)과 기준도체(44)를 각각 양극과 음극에 연결하여 전해액(46)에 장입함으로써 부품(42)의 표면에 산화코팅막을 형성한다. 코팅단계(40)의 기준도체(44)는 스테인리스강 또는 백금으로 하며 양극과 음극의 전위차는 50~70 V 가 되도록 한다. 이 경우 양단의 전위차에 의해 부품 의 표면에 플라즈마가 생성되고 그에 의해 부품의 표면이 녹으며 코팅막이 강하게 밀착형성된다. 또한, 코팅단계(40)의 전해액(46)은 규산나트륨, 불화칼륨, 수산화칼륨 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하도록 한다. 바람직하게는

(규산나트륨 9수화물)과

(불화칼륨 2수화물) 및

(수산화칼륨)을 함께 사용하도록 한다. 규산화나트륨은 코팅층의 안정상의 성분을 결정하는 물질이고, 불화칼륨과 수산화칼륨은 코팅층의 두께를 결정하는 물질이다.

한편, 양극과 음극의 전위차가 50V 이하일 경우는 코팅층의 생성이 미약하고, 70V 이상일 경우는 코팅시 크랙의 발생 위험이 있다. 따라서 그 사이의 전위차를 유지함이 바람직하다. 또한, 코팅단계(40)의 가열된 부품(42)과 기준도체(44)를 장입하는 시간은 1~2 분이 되도록 하는데, 1분 이하일 경우는 코팅층의 생성이 미약하고, 2분 이상일 경우는 코팅층이 과다하여 그 층의 두께가 불안정하게 된다. 따라서 장입시간은 1 ~ 2분인 경우가 적당하다.

코팅단계(40) 후에는 표면을 메우는 실링단계(50)와 수분을 증발시키는 건조단계(60)를 거친다. 실링단계(50)의 경우는 에틸렌을 이용하여 20 ~ 30 ℃에서 1분 정도 침지 함이 바람직하다. 건조단계(60)의 경우는 80 ~ 90 ℃에서 10 ~ 20분간 건조한다.

도 4 및 5는 화학적 방법과 고주파 유도 방법의 활성화단계를 거친 부품의 표면을 비교한 사진이다. 실험 과정은 부품의 표면에 스크래치(S)를 생성하고, 염 수에 노출시킨 경우로써, 화학적 방법의 활성화단계를 거친 경우에는 스크래치(S) 주변으로 부품의 도장이 일어남(F)을 알 수 있다. 그러나 고주파 유도 방법의 활성화단계를 거친 경우에는 스크래치(S) 주변이 깨끗함을 알 수 있다. 이는 부품 표면의 내식성이 증대된 것임을 알려준다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법의 과정을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법의 구체적 조건을 나타낸 표.

도 3은 도 1에 도시된 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법의 과정 중 코팅단계를 도시한 도면.

도 4는 도 1에 도시된 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법의 과정 중 화학적 활성화단계를 거친 경우의 표면을 나타낸 도면.

도 5는 도 1에 도시된 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법의 과정 중 고주파 가열 활성화단계를 거친 경우의 표면을 나타낸 도면.

Claims

마그네슘 합금으로 이루어진 부품의 주조공정 후 도장공정 전 그 표면을 처리하는 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법으로써,

상기 부품 표면의 기름성분을 제거하는 탈지단계(10);

상기 부품 표면의 스크래치를 제거하는 에칭단계(20);

고주파의 교류전류가 흐르는 코일에 상기 부품을 장입하여 전자기 유도 현상을 통해 부품을 가열하는 활성화 단계(30); 및

상기 가열된 부품(42)과 기준도체(44)를 각각 양극과 음극에 연결하여 전해액(46)에 장입함으로써 부품(42)의 표면에 산화코팅막을 형성하는 코팅단계(40);를 포함하는 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 코팅된 부품 표면의 기공을 유기제로 메워주는 실링단계(50) 및 실링된 부품 표면의 수분을 증발시키는 건조단계(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 활성화 단계(30)의 교류전류는 주파수가 15~20 kHz 이고, 전압이 50~100 V 이며, 부품의 장입시간은 1~2 분인 것을 특징으로 하는 마그네슘합금 부 품의 표면처리 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 코팅단계(40)의 기준도체(44)는 스테인리스강 또는 백금인 것을 특징으로 하는 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 코팅단계(40)의 양극과 음극의 전위차는 50~70 V 인 것을 특징으로 하는 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 코팅단계(40)의 전해액(46)은 규산나트륨, 불화칼륨, 수산화칼륨 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 코팅단계(40)의 가열된 부품(42)과 기준도체(44)를 장입하는 시간은 1~2 분인 것을 특징으로 하는 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법.