KR101033103B1 - 마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리방법 - Google Patents

마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마그네슘합금 소재를 표면처리하기 위한 마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리방법에 관한 것이다.
본 발명은 표면처리의 공정을 단순화함과 아울러 환경오염물질의 배출을 최소화할 수 있도록 한 마그네슘합금 소재의 표면처리방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 마그네슘합금 소재에 대한 세척 및 건조 공정과, 마그네슘합금 소재에 대한 촉매제 도포 공정과, 마그네슘합금 소재에 버닝(Burning) 공정과, 마그네슘합금 소재에 대한 소화 공정과, 마그네슘합금 소재에 대한 파티클(Particle) 제거 공정과, 마그네슘합금 소재에 대한 어닐링(Annealing) 공정과, 마그네슘합금 소재에 대한 파티클(Particle) 제거 및 냉각 공정 등으로 구성되는 것이다.
본 발명은 표면처리의 공정을 단순화함으로써 저렴한 비용에 의한 대량생산이 가능하며, 표면처리공정에 중금속 및 화학약품의 사용을 배제시킴으로써 환경오염물질의 배출을 최소화하고 작업자를 중금속 중독으로부터 보호할 수 있는 등의 효과가 있다.
마그네슘합금, 촉매제, 버닝, 산화피막, 어닐링

Description

마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리방법{magnesium's surface treatment method}
본 발명은 마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 촉매제 도포 공정과 버닝(Burning) 및 어닐링(Annealing) 공정을 이용해 마그네슘합금 소재를 표면처리할 수 있도록 한 마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리방법을 제공하기 위한 것이다.
마그네슘은 현재 사용되고 있는 금속 중에서 가장 가벼운 소재로 밀도가 알루미늄의 2/3, 철의 1/4에 불과하며, 또한, 전자파 차폐성이 좋고 진동 감쇠능이 높을 뿐만 아니라 절삭성이 우수하고 인체에 무해하다는 등의 다양한 특장점을 가진 소재로서 다양한 분야에 사용되고 있다.
그러나 마그네슘 소재는 강도, 연신율, 내열성이 부족하고 부식이 잘된다는 결점이 있고, 전기화학적으로 다른 금속과 접촉하여 전위가 생기는 조건에서 부식을 피하기 어렵기 때문에 다른 원소를 첨가하여 마그네슘합금의 형태로 구성하고 표면처리를 하여 사용하는 것이 일반적이다.
마그네슘은 실용화시에 물성을 향상시키기 위해 제2, 제3의 원소를 첨가시켜 마그네슘합금의 형태로 구성하여 소재의 강도, 내열성, 내크리프성을 개선시키는데, 아연(Zn)을 첨가한 AZ계열 합금은 아연의 첨가량에 따라 강도, 주조성, 가공성, 내식성, 용접성 등을 개선할 수 있고, 세륨(Ce)이나 네오디뮴(Nd) 등과 같은 희토류 원소를 첨가하면 200 ~ 250℃에서 강도가 높고 내크리프 특성이 우수한 내열용 합금을 구현할 수 있는 특징을 갖는다.
상기한 마그네슘합금 소재는 휴대폰 케이스나 노트북 컴퓨터, 각종 전자제품의 내외장 부품과 각종 생활용품 및 소품(장식용 악세사리)의 소재로 사용되고 있으며, 나아가 자동차 및 반도체, 전자 등의 산업분야와 항공 우주산업 분야 등의 광범위한 산업분야에 사용되고 있는 실정인바, 마그네슘합금 소재는 표면처리후 각각의 용도에 사용하고 있다.
마그네슘합금 소재의 경우 표면처리기술은 크게 습식과 건식으로 구분되는데, 습식 표면처리기술은 제품을 생산하는 공정 중 주로 최종 마감공정으로 이용되는 것으로 기술의 다양성 및 폐쇄성과 전문성의 특성이 있어 수주에 의한 다품종 소량 생산의 주종을 이루고 있으며, 건식 표면처리기술은 소재에 내식성, 내마모성, 윤활성 및 장식성을 부여하는 기술로 제품의 성능향상과 더불어 부가가치를 제고시킬 수 있는 공정으로 최근 활발히 개발·응용되고 있다.
마그네슘합금 소재의 표면처리기술에 있어 습식 표면처리는 가공 공정에서 발생하는 폐수 문제와 작업자의 중금속 노출에 따른 중금속 중독이 지적될 뿐만 아니라 환경오염물질의 정화설비 추가에 따른 비용부담의 문제점이 지적되었으며, 건식 표면처리는 진공 증착이나 플라즈마 증착에 필요한 진공설비에 대한 투자부담이 클 뿐만 아니라 까다로운 작업조건에서 이루어지는 작업의 특성상 불량발생의 우려가 높다는 등의 문제점이 지적되고 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 표면처리기술에서 발생한 제반 문제점을 일소하기 위해 창출한 것으로, 마그네슘합금 소재의 습식과 건식 표면처리를 단일 공간에서 진행할 수 있도록 하고 표면처리의 공정을 단순화함과 아울러 표면처리공정에 중금속 및 화학약품의 사용을 배제시킴으로써 환경오염물질의 배출과 설비부담을 최소화함과 아울러 적은 비용으로 대량생산이 가능하도록 함에 기술적 과제의 주안점을 두고 완성하였다.
상기한 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명은 다이캐스팅된 마그네슘합금 소재에 트리밍 및 기계적인 가공, 사상 등의 전처리 공정을 가한 마그네슘합금 소재에 대한 세척 및 건조 공정과, 마그네슘합금 소재에 대한 촉매제 도포 공정과, 마그네슘합금 소재에 버닝(Burning) 공정과, 마그네슘합금 소재에 대한 소화 공정과, 마그네슘합금 소재에 대한 파티클(Particle) 제거 공정과, 마그네슘합금 소재 에 대한 어닐링(Annealing) 공정과, 마그네슘합금 소재에 대한 파티클(Particle) 제거 및 냉각 공정 등으로 구성되어짐을 기술적 특징으로 하는 것이다.
본 발명에서 제시하는 마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리방법은 촉매제의 도포 공정과 버닝(Burning) 및 어닐링(Annealing) 공정에 의해 습/건식 표면처리가 이루어지도록 한 것으로, 본 발명은 마그네슘합금 소재의 습식과 건식 표면처리를 단일 공간에서 진행할 수 있도록 하고 표면처리의 공정을 단순화함으로써 저렴한 비용에 의한 대량생산이 가능하며, 표면처리공정에 중금속 및 화학약품의 사용을 배제시킴으로써 환경오염물질의 배출을 최소화하고 작업자를 중금속 중독으로부터 보호할 수 있는 등 본 발명은 그 기대되는 효과가 실로 유익한 발명이다.
도 1에 본 발명에서 제시하는 마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리방법의 공정도가 도시되는바, 도시된 바와 같이 본 발명은 다이캐스팅된 마그네슘합금 소재에 대한 세척 및 건조 공정(A)과, 촉매제 도포 공정(B)과, 버닝(Burning) 공정(C)과, 소화 공정(D)과, 파티클(Particle) 제거 공정(E)과, 어닐링(Annealing) 공정(F)과, 파티클(Particle) 제거 및 냉각 공정(G) 등으로 이루어지는바, 각 공정의 바람직한 실시는 하기와 같이 이루어진다.
A 공정 - 본 공정은 마그네슘합금 소재를 세척 및 건조하기 위한 공정으로서, 소망하는 형태로 다이캐스팅된 마그네슘합금 소재에 트리밍 및 기계적인 가공, 사상 등의 전처리 공정을 가한 마그네슘합금 소재를 화학약품이 첨가되지 않은 끓 는 물이 담겨진 기계적인 세척수단에 투입하여 고르게 세척함으로써 소재에 대한 세척이 이루어지도록 한 후 소재를 반출하여 건조한다.
B 공정 - 본 공정은 마그네슘합금 소재의 표면에 산화피막을 형성해주는 촉매제를 도포하기 위한 공정으로서, 세척 및 건조가 이루어진 마그네슘합금 소재의 표면에 촉매제를 도포한다.
이때, 상기 촉매제는 메탄올(CH3OH)과 아세톤(CH3COCH3), 시트르산(C6H8O7)을 혼합·조성하여 구성하되, 메탄올을 5 ~ 45%로 하였을 때 아세톤을 30 ~ 50%, 시트르산을 25 ~ 45%의 중량비로 혼합하여 구성한 것을 사용한다.
C 공정 - 본 공정은 마그네슘합금 소재의 버닝(Burning) 공정으로서, 촉매제가 도포된 마그네슘합금 소재에 스파크(spark)를 일으켜 촉매제의 발화에 따른 버닝(Burning)이 이루어지도록 함으로써 마그네슘합금 소재의 표면에 촉매제에 의한 산화피막이 형성되도록 하되, 버닝(Burning) 공정은 마그네슘합금 소재의 부피 및 크기에 따라 30초 ~ 2분의 시간범위내에서 선택적으로 이루어지도록 한다.
D 공정 - 본 공정은 버닝(Burning)한 마그네슘합금 소재에 대한 소화 공정으로서, 버닝(Burning)이 이루어진 마그네슘합금 소재에 질소(N)가스를 분사하여 마그네슘합금 소재를 소화한다.
E 공정 - 본 공정은 마그네슘합금 소재에 대한 소제 공정으로서, 마그네슘합금 소재에 아르곤(Ar) 가스를 분사하여 소화과정에서 발생한 파티클(Particle)을 제거한다.
F 공정 - 본 공정은 마그네슘합금 소재에 대한 어닐링(Annealing) 공정으로서, 50 ~ 250℃ 온도조건의 질소분위기에서 마그네슘합금 소재를 투입하여 1 ~ 10분의 시간으로 열처리한다.
G 공정 - 본 공정은 마그네슘합금 소재에 대한 냉각 공정으로서, 마그네슘합금 소재에 일산화질소(NO) 가스를 분사하여 어닐링 공정에서 발생한 파티클(Particle)을 제거함과 아울러 소재를 냉각한다.
도 1은 본 발명에서 제시하는 마그네슘합금 소재 습/건식 표면처리방법의 공정도

Claims (2)

  1. 다이캐스팅된 마그네슘합금 소재에 전처리 공정(트리밍 및 기계적인 가공 또는 사상)을 가하고, 전처리된 마그네슘합금 소재를 끓는 물이 담겨진 기계적인 세척수단에 투입한 다음 세척하여 마그네슘합금 소재에 잔존하는 불순물을 제거한 후 세척수단으로부터 반출하여 건조하는 공정과;
    세척·건조된 마그네슘합금 소재의 표면에 산화피막의 형성을 위한 촉매제를 도포하는 공정과;
    촉매제가 도포된 마그네슘합금 소재에 스파크(spark)를 일으켜 촉매제의 발화에 따른 버닝(Burning)이 이루어지도록 함으로써 마그네슘합금 소재의 표면에 촉매제의 발화에 의한 산화피막이 형성되도록 하되, 버닝(Burning) 시간은 마그네슘합금 소재의 부피 및 크기에 따라 30초 ~ 2분의 시간범위에서 선택적으로 이루어질 수 있도록 한 버닝(Burning) 공정과;
    일정 시간의 경과 후 질소(N)가스를 분사하여 버닝(Burning)이 이루어지는 마그네슘합금 소재를 소화시키는 공정과;
    마그네슘합금 소재에 아르곤(Ar) 가스를 분사하여 버닝(Burning) 및 소화 공정에서 발생한 파티클(Particle)을 제거하는 공정과;
    마그네슘합금 소재를 50 ~ 250℃ 온도조건의 질소분위기에 투입하여 마그네슘합금 소재를 1 ~ 10분의 시간으로 열처리하는 어닐링(Annealing) 공정과;
    마그네슘합금 소재에 일산화질소(NO)가스를 분사하여 어닐링 공정에서 발생한 파티클(Particle)을 제거함과 아울러 소재를 냉각하는 순차적 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리방법.
  2. 제1항에 있어서;
    상기 촉매제는 메탄올(CH3OH)과 아세톤(CH3COCH3), 시트르산(C6H8O7)을 혼합·조성하여 구성하며, 메탄올을 5 ~ 45%로 하였을 때 아세톤을 30 ~ 50%, 시트르산을 25 ~ 45%의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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