KR101036868B1 - Method for hot dip aluminum coating for the improvement of thermal resistance - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for plating melted aluminum for improving heat resistance is provided to facilitate aluminum removal work, extend service life, and guarantee reusability. CONSTITUTION: A method for plating melted aluminum for improving heat resistance comprises following steps. The surface of a base material is degreased(S11). The surface of the degreased base material is cleaned by water(S12). The surface of the base material is cleaned by acid and water for the activation of the base material(S13, S14). The melted aluminum is plated on the surface of the base material(S20). The plated base material is post-processed(S40).

Description

내열성 향상을 위한 용융알루미늄 도금방법{Method for hot dip aluminum coating for the improvement of thermal resistance}Hot dip aluminum coating for the improvement of thermal resistance

본 발명은, 탈지와 산세를 포함하는 모재의 전처리공정 이후에 수용성 플럭스 처리를 통하여 도금 전 모재에 형성되는 미세한 산화피막 및 산화스케일(Scale)을 억제토록 한 다음, 용융플럭스가 첨가된 알루미늄-실리콘 합금 도금액 속에 수용성 플럭스 처리된 모재를 침지시켜 순수 알루미늄 도금시 형성되는 합금층의 과도한 성장을 억제토록 한 상태에서, 그 합금층 위에 적정 두께의 알루미늄-실리콘 도금층이 형성되도록 하며, 이러한 도금공정 이후에 모재를 염욕조에 침지시켜 도금층이 모재 표면으로 깊숙히 침투되도록 하는 염욕단계를 거침으로서, 기존의 아연도금이나 알루미늄 도금에서는 달성하기 어려운 수준의 치수정밀도를 확보하는 조건하에서, 볼트나 너트 등의 소형 정밀부품이나 제품의 표면에 내열 특성을 부여할 수 있도록 한 용융알루미늄 도금방법에 관한 것이다.The present invention, after the pretreatment process of the base material including degreasing and pickling, to suppress the fine oxide film and the scale (Scale) formed on the base material before plating through a water-soluble flux treatment, the aluminum-silicon to which the molten flux is added After immersing the water-soluble fluxed base material in the alloy plating solution to suppress excessive growth of the alloy layer formed during pure aluminum plating, an aluminum-silicon plating layer having an appropriate thickness is formed on the alloy layer. The base material is immersed in a salt bath to allow the plating layer to penetrate deeply into the surface of the base material.The compact precision of bolts and nuts, etc., is achieved under conditions that ensure dimensional accuracy that is difficult to achieve in conventional galvanizing or aluminum plating. Melting to give heat resistance to the surface of parts or products It relates to an aluminum plating method.

일반적으로 탄소강 등의 소재를 사용하여 특정한 형상으로 제조된 제품에 내열성(耐熱性: 고온에 견디는 성질)을 부여하는 방법으로서, 탄소강 제품의 표면에 도금을 행하거나 내열수지 등을 코팅하는 방법이 알려져 있으며, 현재까지 용융아연 도금방법을 사용하여 탄소강 제품의 표면에 아연도금에 의한 내열성을 부여시키는 것은 국내에서도 널리 적용되고 있다.Generally, as a method of imparting heat resistance to a product manufactured in a specific shape using a material such as carbon steel, a method of plating a surface of a carbon steel product or coating a heat resistant resin is known. Until now, it is widely applied in Korea to provide heat resistance by galvanizing the surface of carbon steel products using hot dip galvanizing.

그러나, 기존의 아연도금 제품은 아연 금속이 가지는 한계성으로 인하여 높은 수준의 내열성이 요구되는 제철관련 기계 설비나 자동차 내연기관 등에는 적용하기 어려울 뿐만 아니라, 내열용도로서의 아연도금 제품의 사용수명 또한 신뢰받지 못하고 있는 실정이므로, 그 대체품으로서 고가의 스테인레스 스틸 제품이나 테프론(Teflon) 코팅 제품 또는 고내열성 폴리아미드계 필름이나 바이오 플라스틱을 코팅한 제품 등이 주로 사용되고 있다.However, the existing galvanized products are not only applicable to steel-related machinery and automobile internal combustion engines that require high levels of heat resistance due to the limitations of zinc metal, but also the service life of zinc-plated products as heat-resistant applications is not reliable. As a substitute, expensive stainless steel products, Teflon coated products, high heat resistant polyamide films or bioplastic coated products are mainly used.

그러나, 위와 같은 내열성 제품 역시 제철관련 기계 설비나 자동차 내연기관 등에 사용할 경우 충분한 사용수명을 보장하기 어렵고, 제품 자체의 가격 또한 만만치 않기 때문에, 경제적이고 실용적인 내열성 소재를 제공하는 측면에서 원만한 해결책이 되지 못하고 있다.However, the above heat-resistant products are also difficult to ensure sufficient service life when used in steel-related machinery or automobile internal combustion engines, and the price of the product itself is not enough, so it is not a smooth solution in terms of providing economic and practical heat-resistant materials. have.

따라서, 기존의 아연도금 제품이나 내열성 소재를 대신하여 알루미늄 합금을 이용한 내열성 확보에 많은 연구가 진행되고 있으며, 이 중에서 알루미늄과 철의 합금층을 형성시키는 용융알루미늄 도금방법이 고가의 내열성 자재를 대체하는 대안으로 보급되고 있다.Therefore, many studies have been conducted to secure heat resistance using aluminum alloys in place of existing galvanized products or heat resistant materials, and among these, a molten aluminum plating method for forming an alloy layer of aluminum and iron replaces expensive heat resistant materials. It is spreading as an alternative.

상기와 같은 용융알루미늄 도금방법은, 탈지와 산세 및 수세처리로 이루어지는 전처리를 통하여 모재의 표면을 도금에 적합하도록 조성한 후, 순도 99.7% 이상의 순수 알루미늄이 용융상태로 저장되어 있는 도금조의 내부로 모재를 침지시켜 모재의 표면에 알루미늄을 도금시킨 다음, 모재의 도금 표면에 대한 후처리를 통하여 도금 제품을 제조하는 과정을 거치게 된다.In the molten aluminum plating method as described above, the surface of the base material is formed to be suitable for plating through pretreatment consisting of degreasing, pickling, and washing with water, and then the base material is placed into a plating bath in which pure aluminum having a purity of 99.7% or more is stored in a molten state. After immersing and plating aluminum on the surface of the base material, a process of manufacturing a plated product is performed through post-treatment on the plated surface of the base material.

그러나, 상기와 같은 일반적인 용융알루미늄 도금방법에 의하면, 약 700℃ 정도의 도금온도로 말미암아 고온욕중에서 알루미늄의 산화가 빈번히 발생하게 되므로, 피도금물이 되는 모재의 표면을 철저하게 전처리시킨다 하더라도 모재의 표면 일부가 도금이 되지 않거나, 도금층에 핀홀(Pin-hole)이 발생하여 모재와 도금층의 밀착성이 저하되는 것과 같이 도금제품의 품질에 좋지 못한 영향을 미치는 요인이 발생하게 된다.However, according to the general molten aluminum plating method as described above, the oxidation of aluminum frequently occurs in the high temperature bath due to the plating temperature of about 700 ℃, even if the surface of the base material to be plated is thoroughly pretreated Some of the plating is not, or a pin-hole (Pin-hole) is generated in the plated layer is a factor that adversely affects the quality of the plated product, such as adhesion between the base material and the plated layer is reduced.

상기와 같은 종래의 용융알루미늄 도금방법이 가지는 문제점을 해결할 수 있도록, 수용성 플럭스와 용융플럭스의 2중 플럭스 처리에 의하여 모재의 표면에 알루미늄을 도금시킴으로서, 모재 표면의 부도금율과 핀홀 발생율을 거의 제로(Zero)화시켜 도금제품의 내식, 내열성을 향상시킬 수 있도록 한 것이, 본 출원인에 의하여 2002년 특허출원 제 36451호로 선출원 및 특허 등록(등록번호: 10-0436597호)되어 알려져 있다.In order to solve the problems of the conventional molten aluminum plating method as described above, by plating aluminum on the surface of the base material by the double flux treatment of the water-soluble flux and the molten flux, the unplating rate and the pinhole generation rate of the base material surface are almost zero ( It is known that the present invention has been filed and registered in the patent application No. 36451 (No. 10-0436597) by the present applicant in 2002 to improve the corrosion resistance and heat resistance of the plated products.

그러나, 본 출원인에 의하여 선출원된 용융알루미늄 도금방법 역시 마찬가지로, 열악한 고온조건하에 노출되는 제철관련 기계 설비나 자동차 내연기관 또는 원자력 발전설비나 화학설비 등의 부품에 충분히 적용이 가능한 수준의 우수한 내열성을 제공하기에는 다소 부족한 면이 있었으며, 도금의 대상이 되는 모재가 주로 중,대형구조물에 한정되고, 볼트나 너트와 같은 정밀부품에는 적용시키기 어려운 단점이 있었다.However, the hot-dip aluminum plating method pre- filed by the applicant also similarly provides a high level of heat resistance that can be sufficiently applied to parts such as steel-related mechanical equipment, automobile internal combustion engine, nuclear power generation equipment or chemical equipment exposed to poor high temperature conditions. There was a rather lacking side, and the base material to be plated is mainly limited to medium and large structures, and it was difficult to apply to precision parts such as bolts and nuts.

상기와 같이 도금의 대상이 되는 모재가 주로 중,대형구조물에 한정될 수 밖에 없었던 이유는, 알루미늄의 융점이 660℃ 정도로 높기 때문에 도금액속에 모재를 침지시켰다가 도금액의 외부로 모재를 인양시키는 즉시 용융알루미늄이 굳어 버리게 되므로, 볼트나 너트와 같은 정밀부품에 대한 도금작업시 모재 표면에 걸쳐 도금 두께를 균일하게 함으로서 해당 부품의 치수정밀도를 유지시키는 것이 어려웠기 때문이다.The reason why the base material to be plated was mainly limited to medium and large structures was because the melting point of aluminum was high at about 660 ° C., so that the base material was immersed in the plating solution and immediately melted upon lifting the base material out of the plating solution. Since aluminum hardens, it is difficult to maintain the dimensional accuracy of the parts by uniformly coating thickness across the surface of the base material during plating of precision parts such as bolts and nuts.

특히, 볼트나 너트의 나사산과 같이 작고 협소한 부분에 잉여 알루미늄이 쉽게 부착되는 바, 이를 제거하여 치수정밀도를 높이기 위해서는 도금제품을 하나씩 수가공으로 후처리하는 작업이 필요하게 되므로, 도금제품의 후처리에 투입되는 과도한 시간과 인력 및 까다로운 수작업으로 인하여 도금제품의 대량생산이 불가능하게 됨으로서, 볼트나 너트와 같은 정밀부품에 내열성 알루미늄 도금을 적용시키는 것은 엄두조차 내지 못하는 실정이다.In particular, surplus aluminum is easily attached to small and narrow parts such as threads of bolts and nuts. In order to remove this and increase the dimensional accuracy, it is necessary to post-process the plated products by hand one by one. Due to excessive time, manpower, and difficult manual labor, mass production of plated products is impossible, and therefore, it is difficult to apply heat-resistant aluminum plating to precision parts such as bolts and nuts.

한편, 알루미늄 파우더를 볼트나 너트 등의 정밀부품 표면에 묻힌 다음 이를 오븐에서 구워 내는 정도의 제품이 일부 생산되고 있으나, 알루미늄 파우더 재료를 전량 외국에서 수입하고 그 가격 또한 고가이므로 대중화되지 못하는 실정이며, 스테인레스 대체용으로 일부 사용되고 있으나, 알루미늄 파우더를 제품 표면에 녹여 붙이는 방식이기 때문에, 외부로부터의 충격 및 제품의 조립과 해체 과정에서 코팅막이 쉽게 벗겨져 사용이 불가능한 상태로 폐기됨으로서, 비용상승에 대한 추가적인 문제점을 가지는 것이었다.On the other hand, some products are produced in which aluminum powder is buried on the surface of precision parts such as bolts and nuts and then baked in an oven. However, since aluminum powder material is imported from abroad and its price is also high, it is not popularized. Although it is partly used as a substitute for stainless steel, it is a method of dissolving aluminum powder on the surface of the product, so that the coating film is easily peeled off and discarded in an unusable state during the assembly and disassembly of the product. It was to have.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하는 한편 선출원의 문제점인 고온환경에서 필요한 내열성을 보완하여 보다 더 우수한 내열용 도금 표면을 부여할 수 있도록 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 내열성 향상을 위한 용융알루미늄 도금방법은, 탈지와 산세를 포함하는 모재의 전처리공정 이후에 수용성 플럭스 처리를 통하여 도금 전 모재에 형성되는 미세한 산화피막 및 산화스케일(Scale)을 억제토록 한 다음, 용융플럭스가 첨가된 알루미늄-실리콘 합금 도금액 속에 수용성 플럭스 처리된 모재를 침지시켜 순수 알루미늄 도금시 형성되는 합금층의 과도한 성장을 억제토록 한 상태에서, 그 합금층 위에 적정 두께의 알루미늄-실리콘 도금층이 형성되도록 하며, 이러한 도금공정 이후에 모재를 염욕조에 침지시켜 도금층이 모재 표면으로 깊숙히 침투되도록 하는 염욕단계를 거침으로서, 기존의 아연도금이나 알루미늄 도금에서는 달성하기 어려운 수준의 치수정밀도를 확보하는 조건하에서, 볼트나 너트 등의 소형 정밀부품이나 제품의 표면에 내열 특성을 부여할 수 있도록 함과 동시에, 순수 알루미늄 도금에 의하여 부여되는 내마모성 역시 이에 동반하여 향상시킬 수 있도록 하는 것을 제 1의 기술적 과제로 한다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above and to provide a more excellent heat-resistant plating surface by supplementing the heat resistance required in the high temperature environment, which is a problem of the prior application, melting for improving heat resistance according to the present invention In the aluminum plating method, after the pretreatment process of the base material including degreasing and pickling, the fine oxide film and scale formed on the base material before plating are suppressed by water soluble flux treatment, and then the molten flux-added aluminum- After immersing the water-soluble flux-treated base material in the silicon alloy plating solution to suppress excessive growth of the alloy layer formed during pure aluminum plating, an aluminum-silicon plating layer having an appropriate thickness is formed on the alloy layer. The base material is immersed in the salt bath in order to make the plating layer deep into the surface of the base material. By going through the salt bath step to infiltrate, it is possible to give heat-resistant characteristics to the surface of small precision parts such as bolts and nuts or products under conditions that ensure dimensional accuracy that is difficult to achieve in conventional galvanizing or aluminum plating. At the same time, the first technical problem is that the wear resistance imparted by pure aluminum plating can also be improved with this.

이와 더불어, 본 발명은 상기 염욕단계에서 알루미늄 도금층이 모재 표면으로 깊숙히 확산 침투되도록 하는 과정을 거쳐 모재에 대한 치수정밀도를 1차적으로 확보토록 한 다음, 상기 후처리공정으로서 도금표면에 대한 연마단계를 추가적으로 거치도록 함에 따라, 볼트나 너트와 같은 정밀부품에 대한 내열성 알루미늄 도금작업이 한층 더 우수한 치수정밀도를 확보하는 조건하에서 이루어지도록 하고, 나사산 등과 같이 좁고 협소한 부분에 부착된 잉여 알루미늄의 제거작업 또한 매우 손쉽고 용이하게 수행할 수 있도록 하며, 이로 인하여 열악한 고온조건하에 노출되는 제철기계 설비나 자동차 내연기관 또는 원자력 발전설비나 화학설비 등의 부품에 최적으로 적용이 가능함은 물론, 고가의 스테인레스 스틸 소재나 내열성 소재에 비하여 그 가격이 매우 저렴하면서도 충분한 사용수명과 재사용성이 보장된 다양한 종류의 내열성 도금제품을 제조할 수 있도록 하는 것을 제 2의 기술적 과제로 한다.In addition, the present invention is to ensure the dimensional accuracy of the base material first through the process of allowing the aluminum plating layer to deeply penetrate deep into the base material surface in the dye bath step, and then the polishing step for the plating surface as a post-treatment step As it is additionally processed, heat-resistant aluminum plating of precision parts such as bolts and nuts is performed under conditions that ensure better dimensional accuracy, and removal of excess aluminum attached to narrow and narrow parts such as threads is also required. It is very easy and easy to perform, and thus it can be optimally applied to parts such as steel machinery equipment, automobile internal combustion engine, nuclear power plant or chemical equipment exposed to harsh high temperature conditions. Compared to heat resistant material, the price The second technical task is to enable manufacture of various types of heat-resistant plated products which are very inexpensive and have sufficient lifespan and reusability.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명은, 피도금물이 되는 모재 표면의 탈지단계와 수세단계 및 모재 표면의 활성화를 위한 산세단계와 수세단계가 포함된 전처리공정과, 상기 전처리공정을 거친 모재의 표면에 플럭스 처리를 수행한 후 모재의 표면에 용융알루미늄을 도금시키는 도금공정과, 상기 도금공정을 거친 모재의 화학세정단계와 수세단계가 포함된 후처리공정으로 이루어지는 용융알루미늄 도금방법을 기초로 하여 수행된다.The present invention as a means for solving the above technical problem, a pretreatment step including a degreasing step and the washing step of the surface of the base material to be plated, and a pickling step and washing step for activating the surface of the base material, and the pretreatment step After performing a flux treatment on the surface of the rough base material, a plating process for plating molten aluminum on the surface of the base material, and a molten aluminum plating method comprising a post-treatment process including a chemical cleaning step and a washing step of the base material subjected to the plating process. Is performed on the basis of

상기 도금공정은, 염화칼륨 35 ~ 50중량%, 빙정석 5 ~ 10중량%, 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 40 ~ 60중량%로 혼합된 수용성 플럭스를 물 100중량%를 기준으로 하여 10 ~ 30중량%로 첨가 및 용해시킨 플럭스 용제에 모재를 침지시켜, 40 ~ 90℃의 온도조건하에서 1 ~ 10분간 유지시키는 수용성 플럭스 처리단계와, 알루미늄 100중량%를 기준으로 3 ~ 15중량%의 실리콘을 첨가 및 용해시켜 600 ~ 750℃의 용융도금액을 조성하는 한편, 염화나트륨 25 ~ 35중량%, 염화칼륨 15 ~ 25중량%, 빙정석 20 ~ 30중량%, 플루오르화 수소산 암모늄이나 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 중에서 택일한 플루오르화물 20 ~ 30중량%로 혼합된 용융플럭스를 상기 용융도금액 100중량%를 기준으로 5 ~ 10중량%로 첨가시킨 상태에서, 상기 도금액속에 모재를 침지시켜 1 ~ 20분간 모재의 표면에 알루미늄-실리콘 도금을 수행하는 용융플럭스 처리 및 도금단계를 거쳐서 이루어진다.The plating process is 10 to 30% by weight based on 100% by weight of the water-soluble flux mixed with 35 to 50% by weight of potassium chloride, 5 to 10% by weight of cryolite, 40 to 60% by weight of ammonium fluoride or aluminum fluoride The water-soluble flux treatment step of immersing the base material in the flux solvent added and dissolved in the furnace, and maintained for 1 to 10 minutes under the temperature condition of 40 ~ 90 ℃, and 3 to 15% by weight of silicon based on 100% by weight of aluminum and Dissolving to form a melt plating solution at 600 to 750 ° C, alternatively 25 to 35% by weight sodium chloride, 15 to 25% by weight potassium chloride, 20 to 30% by weight cryolite, ammonium fluoride or ammonium fluoride or aluminum fluoride A molten flux mixed with 20 to 30% by weight of a fluoride is added at 5 to 10% by weight based on 100% by weight of the molten plating solution, and the substrate is immersed in the plating solution for 1 to 20 minutes. The surface of the ash is subjected to a melt flux treatment and plating step of performing aluminum-silicon plating.

상기와 같은 도금공정을 거친 후에는, 도금 처리된 모재를 염욕조에 침지시켜 알루미늄-실리콘 도금층이 모재 표면속으로 확산 침투되도록 하는 부가공정으로서 염욕단계가 후처리공정의 이전에 수행되도록 하되, 상기 염욕단계는, 도금처리된 모재를 650 ~ 700℃의 염욕속에 침지시켜 5 ~ 20분간 유지시키는 과정이 되고, 상기 염욕은, 염화칼륨 40 ~ 60중량%와 염화나트륨 40 ~ 60중량%의 성분비율을 가지는 염화물을 융해시켜 조성된 것이며, 상기 염욕단계를 거친 후에는, 모재를 상온조건하의 공기중에서 냉각시키는 공랭단계를 거치도록 하는 한편, 상기 후처리공정으로서 화학세정단계와 수세단계를 거친 후에는, 도금 표면의 연마단계와 수세 및 선별단계가 추가로 수행되며, 상기 연마단계는 진동연마 또는 샌드블라스팅 방식 중에서 택일한 방식이 적용되는 것을 특징으로 한다.After the plating process as described above, the salt-bath step is performed before the post-treatment process as an additional step of immersing the plated base material in a salt bath so that the aluminum-silicon plating layer diffuses into the surface of the base material. The salt bath step is a process of immersing the plated base material in a salt bath of 650 ~ 700 ℃ 5 to 20 minutes, the salt bath, 40 to 60% by weight of potassium chloride and 40 to 60% by weight of sodium chloride The eggplant is formed by melting chloride, and after the salt bathing step, the base material is subjected to an air cooling step of cooling the base material in air under normal temperature conditions, and after the chemical cleaning step and the washing step as the post-treatment process, The polishing step, the washing and the sorting step of the plated surface are additionally performed, and the polishing step is an alternative method of vibratory polishing or sandblasting. It is characterized.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 기존의 아연 도금방법이나 알루미늄 도금방법에 의해서는 달성하기 어려운 수준의 우수한 내열성을 모재에 부여할 수 있도록 함과 동시에, 알루미늄 도금에 의하여 부여되는 내마모성 또한 이에 동반하여 향상시키는 효과가 있으며, 볼트나 너트와 같은 정밀부품에 대한 내열성 도금작업 역시 높은 치수정밀도를 확보하는 조건하에서 이루어지도록 하는 한편, 나사산 등에 부착된 잉여 알루미늄의 제거작업 또한 매우 손쉽고 용이하게 수행토록 하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, it is possible to impart excellent heat resistance to the base material of a level difficult to achieve by the existing zinc plating method or aluminum plating method, and at the same time, the wear resistance imparted by aluminum plating is also improved with it. In addition, heat-resistant plating of precision parts such as bolts and nuts is also performed under conditions that ensure high dimensional accuracy, and removal of excess aluminum attached to threads is also very easy and easy. have.

이로 인하여, 열악한 고온조건하에 노출되는 제철관련 기계 설비나 자동차 내연기관 또는 원자력 발전설비나 화학설비 등의 부품에 최적으로 적용이 가능한 다양한 종류의 내열성 도금제품을 제공토록 하는 효과가 있음은 물론이고, 고가의 스테인레스 스틸 소재나 내열성 소재에 비하여 그 가격이 매우 저렴하면서도 충분한 사용수명과 재사용성이 보장되도록 하여, 보다 더 경제적이고 실용적인 내열성 도금제품을 제공할 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 가지는 것이다.As a result, it has the effect of providing various kinds of heat-resistant plating products that can be optimally applied to parts such as steel-related machinery equipment, automobile internal combustion engine, nuclear power plant, chemical equipment, etc. exposed to poor high temperature conditions. Compared to expensive stainless steel materials or heat resistant materials, the price is very inexpensive and sufficient lifespan and reusability are ensured to provide more economical and practical heat resistant plating products.

도 1은 본 발명에 따른 내열성 향상을 위한 용융알루미늄 도금방법을 나타내는 공정블록도.1 is a process block diagram showing a molten aluminum plating method for improving heat resistance according to the present invention.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 의한 용융알루미늄 도금방법은 도 1의 공정블록도에 도시된 바와 같이, 탈지단계(S11)와 수세단계(S12) 및 산세단계(S13)와 수세단계(S14)로 이루어지는 모재 표면의 전처리공정(S10)을 거친 후, 수용성 플럭스 처리단계(S21)와 용융플럭스 처리 및 도금단계(S22)로 이루어지는 도금공정(S20)을 거치게 된다.In the molten aluminum plating method according to the present invention, as shown in the process block diagram of Figure 1, pretreatment of the surface of the base material consisting of a degreasing step (S11) and washing step (S12) and pickling step (S13) and washing step (S14) After the step (S10), the water-soluble flux treatment step (S21) and the melt flux treatment and plating step (S22) consisting of a plating step (S22) is subjected to.

한편, 상기 도금공정(S20)을 거친 후에는, 도금처리된 모재를 염욕조에 침지시키는 부가공정(S30)으로서의 염욕단계(S31)를 거치며, 그 이후에 도금 표면에 대한 화학세정단계(S41)와 수세단계(S42)를 포함하는 후처리공정(S40)이 진행되며, 볼트나 너트와 같은 정밀부품에 대한 도금작업이 이루어진 경우, 상기 후처리공정(S40)에 도금 표면의 연마단계(S43)와 수세 및 선별단계(S44)가 추가로 수행된다.On the other hand, after the plating step (S20), after the salt bath step (S31) as an additional step (S30) for immersing the plated base material in the salt bath, and then chemical cleaning step (S41) for the plating surface thereafter. And after the post-processing step (S40) comprising a washing step (S42) is carried out, when the plating operation for precision parts such as bolts and nuts is made, polishing step (S43) of the plating surface in the post-processing step (S40) And washing and sorting step (S44) is further performed.

먼저, 모재가 되는 금속재료(주로 탄소강 소재가 됨)의 표면을 도금에 적합하도록 조성하는 전처리공정(S10)으로서, 탈지단계(S11)와 수세단계(S12) 및 산세단계(S13)와 수세단계(S14)로 이루어지는 각 공정단계는, 본 발명의 알루미늄 도금을 포함하는 각종 용융도금 뿐만 아니라 전기도금, 화학도금, 증착도금과 같은 다른 여러 가지의 도금방법에서도 널리 적용되는 사항이므로 이에 대해서는 간략하게 언급하기로 한다.First, as a pretreatment step (S10) for forming a surface of a metal material (mainly a carbon steel material) to be suitable for plating, a degreasing step (S11) and washing step (S12) and pickling step (S13) and washing step Each process step consisting of (S14) is a matter that is widely applied to various other plating methods such as electroplating, chemical plating, and deposition plating as well as various hot-dip plating including the aluminum plating of the present invention. Let's do it.

상기 탈지단계(S11)는, 모재가 되는 금속재료를 알칼리 용제 또는 유기용제가 저장된 탈지조에 침지시킴으로서, 각종 기계가공으로 인하여 모재의 표면에 부착된 절삭유나 프레스유, 인발가공에 따른 감마제, 연마가공에 따른 연마유나 금속분과 같은 각종 이물질을 제거하는 공정단계에 해당한다.The degreasing step (S11), by immersing the metal material to be a base material in a degreasing tank in which an alkali solvent or an organic solvent is stored, cutting oil or press oil attached to the surface of the base material due to various machining, gamma agent according to the drawing process, polishing processing Corresponds to the process step of removing various foreign matters such as abrasive oil or metal powder according to.

상기 탈지단계(S11)에 사용되는 알칼리 용제는 대부분의 도금방법에 사용되는 것과 마찬가지로, 탄산나트륨(Na2CO3), 인산나트륨(Na3PO4), 규산나트륨(= 메타규산나트륨; Na2SiO3) 중에서 1종 또는 수종을 선택하여 이를 물에 용해시킨 것을 사용하며, 알칼리도를 높여 세정효과를 향상시킬 목적으로 경우에 따라 수산화나트륨(NaOH)을 병용하여 사용하기도 한다.Alkali solvent used in the degreasing step (S11), as used in most plating methods, sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), sodium phosphate (Na 3 PO 4 ), sodium silicate (= sodium metasilicate; Na 2 SiO 3 ) Select one species or species and dissolve it in water, and use sodium hydroxide (NaOH) in some cases in order to improve the cleaning effect by increasing alkalinity.

그러나, 도금하고자 하는 모재의 재질과 크기에 맞추어 알칼리 용제의 종류와 그 pH 및 사용온도를 적절하게 선택하여 적용시킴으로서, 모재의 표면에 부착된 이물질을 최대한으로 제거시키도록 하는 것이 가장 바람직하며, 상기 유기용제로는 트리클로로에틸렌(C2HCl2), 메틸클로로포름(CHCl2) 등의 염소계 용제를 사용하는 것이 일반적이다.However, it is most preferable to remove the foreign matter adhering to the surface of the base material as much as possible by appropriately selecting and applying the type of alkali solvent, its pH and use temperature according to the material and size of the base material to be plated. As the organic solvent, chlorine-based solvents such as trichloroethylene (C 2 HCl 2 ) and methylchloroform (CHCl 2 ) are generally used.

상기와 같은 탈지단계(S11)를 거친 후에는, 탈지처리된 모재를 상온의 물이 저장된 수세조에 침지시킴으로서, 모재의 표면에 부착된 알칼리 용제 및 잔여 이물질을 제거하는 수세단계(S12)를 거치게 된다.After the degreasing step (S11) as described above, by immersing the degreasing base material in a washing tank in which water at room temperature is stored, the washing step (S12) to remove the alkali solvent and residual foreign matter adhering to the surface of the base material do.

상기 수세단계(S12)에 사용되는 수세조는 일측으로부터 상온의 물이 수세조의 내부로 지속적으로 공급되고, 타측으로는 수세조 내부의 처리수가 자연적으로 배출될 수 있는 구조로 형성시키는 것이 바람직하며, 모재의 표면에 부착된 알칼리 용제를 보다 효과적으로 제거할 수 있도록, 경우에 따라서는 수세조를 2개 이상 설치하여 1회 분량의 수세단계를 여러 번으로 나누어 행할 수도 있다.The washing tank used in the washing step (S12) is preferably formed of a structure in which water at room temperature is continuously supplied from one side to the inside of the washing tank, and the other side may be naturally discharged treatment water inside the washing tank. In order to remove the alkali solvent adhering to the surface of the base material more effectively, in some cases, two or more washing tanks may be installed, and the washing step of one amount may be divided into several times.

상기와 같은 탈지단계(S11)와 수세단계(S12)를 거친 후에는, 산(酸)의 수용액이 저장된 산세조의 내부로 모재를 침지시키는 산세단계(S13)를 거치게 되는 바, 이러한 산세단계(S13)는 모재의 표면에 남아 있는 미량의 알칼리 용제를 중화시킴과 동시에, 모재의 표면에 형성된 스케일(Scale)이나 산화막 등을 제거하고, 모재의 표면에 산부식에 의한 에칭(Etching) 효과를 부여하여 도금층의 밀착성을 향상시키기 위한 모재 표면의 활성화 단계가 된다.After going through the degreasing step (S11) and washing step (S12) as described above, the pickling step (S13) to immerse the base material into the interior of the pickling tank in which the aqueous solution of acid (酸) is stored. ) Neutralizes a small amount of alkali solvent remaining on the surface of the base material, removes scale and oxide film formed on the surface of the base material, and gives the surface of the base material an etching effect by acid corrosion. It becomes an activation step of the base material surface for improving the adhesiveness of a plating layer.

상기 산세단계(S13)에 사용되는 산의 수용액 또한 모재의 재질에 따라 염산(HCl)이나 황산(H2SO4) 또는 질산(HNO3)과 같은 각종 산의 수용액이나 이들의 혼산 수용액을 선택적으로 적용시킬 수 있으나, 탄소강 소재에 가장 보편적으로 사용되는 것을 예로 들자면 염산(HCl)의 농도가 10 ~ 20% 정도인 수용액을 들 수 있으며, 산세처리가 모재 표면의 도금율에 기여하는 바가 매우 크기 때문에 모재의 재질에 따라 선택되어진 산의 수용액이 산세조의 내부에서 항상 일정한 농도로 유지되도록 하는 것이 바람직하다.The aqueous solution of the acid used in the pickling step (S13) may also be an aqueous solution of various acids such as hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4 ) or nitric acid (HNO 3 ) or a mixed acid solution thereof depending on the material of the base material. For example, the most commonly used carbon steel material may be an aqueous solution having a concentration of hydrochloric acid (HCl) of about 10 to 20%, since the pickling treatment contributes to the plating rate of the surface of the base material. It is preferable that the aqueous solution of the acid selected according to the material of the base material is always maintained at a constant concentration inside the pickling bath.

상기와 같은 산세단계(S13)를 거친 후에는, 산세처리된 모재를 상온의 물이 저장된 수세조에 침지시켜 모재의 표면에 부착된 산용액을 제거하는 수세단계(S14)를 거침으로서 도금공정(S20) 이전의 전처리공정(S10)이 완료되며, 산세단계(S13)를 거친 후에 수행되는 수세단계(S14)의 경우도 탈지단계(S11) 이후에 수행되는 수세단계(S12)와 동일한 기술적 사항이 적용된다.After the pickling step (S13) as described above, the plating process by passing through the washing step (S14) to remove the pickling solution attached to the surface of the base material by immersing the pickled base material in a washing tank of water at room temperature ( S20) the previous pretreatment process (S10) is completed, the same technical matters as the washing step (S12) performed after the degreasing step (S11) in the case of the washing step (S14) performed after the pickling step (S13). Apply.

이와 더불어, 도 1의 공정블록도에서는 상기 전처리공정(S10)이 1회에 걸쳐 수행되는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라서는 상기 전처리공정(S10)을 2회 이상 반복적으로 수행하는 것도 가능하며, 선출원에 기재된 바와 같이 상기 전처리공정(S10)을 탈지단계와 산세단계 및 수세단계의 3단계로 줄여서 수행하더라도 무방함을 밝혀두는 바이다.In addition, in the process block diagram of FIG. 1, the pretreatment step S10 is illustrated as being performed once, but if necessary, the pretreatment step S10 may be repeatedly performed two or more times. As described in the earlier application, the pretreatment step (S10) may be reduced to three steps of degreasing step, pickling step and washing step.

상기와 같은 전처리공정(S10)을 거친 후에는 본 발명의 요부에 해당하는 도금공정(S20)이 수행되는 바, 상기 도금공정(S20)은 모재에 대한 수용성 플럭스 처리단계(S21)와, 모재의 용융플럭스 처리 및 모재의 표면에 대한 알루미늄-실리콘 도금작업을 행하는 용융플럭스 처리 및 도금단계(S22)가 순차적으로 수행된다.After the pre-treatment step (S10) as described above, the plating step (S20) corresponding to the main part of the present invention is performed, the plating step (S20) is a water-soluble flux treatment step for the base material (S21) and the base material The melt flux treatment and the plating step (S22) of performing the melt flux treatment and the aluminum-silicon plating operation on the surface of the base material are sequentially performed.

상기 수용성 플럭스 처리단계(S21)는, 전처리공정(S10)을 거친 모재를 수용성 플럭스가 용해되어 있는 플럭스 처리조에 침지시킴으로서, 알루미늄 용융도금 이전에 모재의 표면에 산화피막 또는 산화스케일(Scale)이 형성되는 것을 억제시키는 한편, 도금시 알루미늄 성분의 확산 침투가 원활히 이루어지도록 하여 양호한 도금층이 형성되도록 하는 약품피막 등을 모재의 표면에 형성시키기 위한 단계이다.The water soluble flux treatment step (S21), by immersing the base material after the pre-treatment step (S10) in a flux treatment tank in which the water-soluble flux is dissolved, an oxide film or scale (Scale) is formed on the surface of the base material before the aluminum hot dip plating It is a step for forming a chemical coating or the like on the surface of the base material while suppressing the coating, while smoothly spreading the aluminum component during plating to form a good plating layer.

상기 수용성 플럭스 처리단계(S21)에 사용되는 수용성 플럭스는, 염화칼륨(KCl) 35 ~ 50중량%, 빙정석(Cryolite) 5 ~ 10중량%, 플루오르화 암모늄(NH4F) 또는 플루오르화 알루미늄(AlF3) 중에서 택일한 플루오르화물 40 ~ 60중량%의 성분비율로 이루어진다.Water-soluble flux used in the water-soluble flux treatment step (S21), 35 to 50% by weight of potassium chloride (KCl), 5 to 10% by weight of cryolite (Cryolite), ammonium fluoride (NH 4 F) or aluminum fluoride (AlF 3 ) Consists of a component ratio of the alternative fluoride 40 to 60% by weight.

상기와 같은 성분비율로 이루어지는 수용성 플럭스를 물 100중량%를 기준으로 하여 10 ~ 30중량%로 첨가 및 용해시킴으로서 플럭스 용제를 제조한 다음, 이와 같이 제조된 플럭스 용제를 플럭스 처리조에 저장하여 플럭스 용제의 온도를 40 ~ 90℃ 범위내로 유지시킨 상태에서, 전처리공정(S10)을 거친 상기 모재를 플럭스 용제에 약 1 ~ 10분간 침지시키는 공정과정으로 진행된다.The flux solvent was prepared by adding and dissolving the water-soluble flux having the above component ratio at 10 to 30% by weight based on 100% by weight of water, and then storing the flux solvent thus prepared in a flux treatment tank to prepare the flux solvent. In the state of maintaining the temperature in the range 40 ~ 90 ℃, proceeds to the process of immersing the base material through the pretreatment step (S10) in the flux solvent for about 1 to 10 minutes.

상기 수용성 플럭스에 사용되는 각각의 성분과 그 혼합비율은, 수용성 플럭스 처리단계(S21) 이후의 공정단계로 진행되는 용융플럭스 처리 및 도금단계(S22)에서 도금조에 첨가되는 용융플럭스와 함께 모재의 표면에 대한 알루미늄의 부도금율을 거의 제로(Zero)화시킬 수 있도록 모재의 표면 전체에 걸쳐 수용성 플럭스에 의한 약품피막을 일정한 두께로 형성시킬 수 있는 최적의 성분비율을 한정한 것이다.Each component used in the water soluble flux and the mixing ratio thereof, the surface of the base material together with the melt flux is added to the plating bath in the melt flux treatment and plating step (S22) to proceed to the process step after the water soluble flux treatment step (S21) It is to limit the optimal component ratio that can form a chemical film by a water-soluble flux to a certain thickness over the entire surface of the base material so that the unplating ratio of aluminum to about (zero).

한편, 상기 수용성 플럭스를 10중량% 미만의 농도로 물과 함께 용제화시키게 되면, 모재의 표면에 형성되는 약품피막의 두께가 비교적 얇게 됨은 물론, 약품피막의 건조에 많은 시간이 소요되어 플럭스 처리된 모재를 다음 공정단계에 즉시 적용하기가 부적합하며, 수용성 플럭스가 30중량%를 초과한 농도로 물과 함께 용제화되더라도 약품피막층의 두께는 일정 범위 이상으로 상승되지 않기 때문에, 30중량%를 초과한 농도범위는 비경제적이 된다.On the other hand, when the water-soluble flux is solventized with water at a concentration of less than 10% by weight, the thickness of the chemical film formed on the surface of the base material becomes relatively thin, as well as a long time for the drying of the chemical film flux-treated It is not suitable to apply the base material immediately to the next process step, and even if the water-soluble flux is solvented with water at a concentration exceeding 30% by weight, the thickness of the chemical coating layer does not rise above a certain range, so that it exceeds 30% by weight. The concentration range becomes uneconomical.

또한, 플럭스 용제의 온도를 40℃ 이하로 유지시키게 되면, 모재의 표면에 약품피막층을 형성시키는 데에 10분 이상의 과도한 시간이 소요되고, 플럭스 용제를 90℃ 이상의 온도로 유지시키게 되면, 모재의 표면에 약품피막층을 형성시키는 시간을 1분 정도로 단축시킬 수는 있으나, 플럭스 용제로부터 수분의 증발이 촉진되어 플럭스 용제의 농도를 적정 수준으로 유지하기가 어렵게 된다.In addition, if the temperature of the flux solvent is maintained at 40 ° C. or lower, excessive time is required for 10 minutes or more to form the chemical coating layer on the surface of the base material. If the flux solvent is maintained at a temperature of 90 ° C. or higher, the surface of the base material is Although it is possible to shorten the time for forming the chemical coating layer in about 1 minute, evaporation of water from the flux solvent is promoted, making it difficult to maintain the concentration of the flux solvent at an appropriate level.

한편, 플럭스 용제의 온도를 40 ~ 65℃의 범위로 설정한 경우에는 수용성 플럭스 처리단계(S21)와 용융플럭스 처리 및 도금단계(S22)의 사이에 약품피막층의 완전한 건조를 위하여 짧은 건조단계를 두는 것이 바람직하고, 플럭스 용제의 온도를 65 ~ 90℃의 범위로 설정한 경우에는 플럭스 용제로부터 모재를 꺼냄과 동시에 약품피막층의 건조가 이루어지기 때문에 별도의 건조단계는 필요하지 아니하다.On the other hand, when the temperature of the flux solvent is set in the range of 40 ~ 65 ℃ a short drying step for the complete drying of the chemical coating layer between the water-soluble flux treatment step (S21) and the melt flux treatment and plating step (S22) Preferably, when the temperature of the flux solvent is set in the range of 65 to 90 ° C., a separate drying step is not necessary because the base material is removed from the flux solvent and the chemical coating layer is dried.

상기와 같은 수용성 플럭스 처리단계(S21)를 거친 후에는, 플럭스 처리된 모재를 용융플럭스가 첨가된 알루미늄-실리콘 도금액의 내부로 침지시킴으로서, 모재의 표면에 알루미늄 합금층(Fe-Al alloy)을 형성시키고 그 위에 알루미늄-실리콘 도금층이 형성되도록 하는 용융플럭스 처리 및 도금단계(S22)가 수행된다.After the water-soluble flux treatment step (S21) as described above, by immersing the flux-treated base material into the aluminum-silicon plating solution to which the molten flux is added, to form an aluminum alloy layer (Fe-Al alloy) on the surface of the base material The melt flux treatment and the plating step (S22) are performed so that the aluminum-silicon plating layer is formed thereon.

상기 용융플럭스 처리 및 도금단계(S22)는, 알루미늄 100중량%를 기준으로 3 ~ 15중량%의 실리콘을 첨가하여 이를 600 ~ 750℃의 온도로 가열 및 용해시킴으로서 용융도금액을 조성하는 한편, 이와 같이 조성된 용융도금액의 표면에 용융플럭스를 뿌려 녹인 상태에서, 수용성 플럭스 처리된 모재를 약 1 ~ 20분간 용융도금액속에 침지시켰다가 꺼내는 과정을 거쳐서 이루어진다.The melt flux treatment and plating step (S22), while forming a molten plating solution by adding 3 to 15% by weight of silicon based on 100% by weight of aluminum and heating and dissolving it at a temperature of 600 ~ 750 ℃, The molten flux is sprinkled on the surface of the molten plating solution prepared as described above, and the water-soluble flux-treated base material is immersed in the molten plating solution for about 1 to 20 minutes and then taken out.

상기와 같이 용융플럭스 처리 및 도금단계(S22)에서 용융알루미늄에 실리콘을 첨가시키는 이유는, 실리콘 성분이 도금시 형성되는 합금층의 과도한 확산을 억제함으로서, 모재의 표면을 따라 균일한 두께의 도금이 가능하기 때문이며, 이로 인하여 중,대형구조물 뿐만 아니라 볼트나 너트와 같은 소형의 정밀부품에도 내열성 알루미늄 도금을 적용시킬 수 있기 때문이다.The reason for adding silicon to the molten aluminum in the melt flux treatment and plating step as described above is that by suppressing excessive diffusion of the alloy layer formed when the silicon component is plated, plating of uniform thickness is performed along the surface of the base material. This is because it is possible to apply heat-resistant aluminum plating to small and precision parts such as bolts and nuts as well as medium and large structures.

따라서, 용융알루미늄 100중량%를 기준으로 하여 3중량% 미만의 실리콘이 첨가 되면, 알루미늄 합금층의 과도한 확산을 억제하는 기능이 제대로 발현되지 아니하고, 용융알루미늄 100중량%를 기준으로 하여 실리콘이 15중량%를 초과하여 첨가되면, 실리콘의 높은 융점으로 인하여 도금조의 관리가 까다롭게 되므로 바람직하지 못하다.Therefore, when less than 3% by weight of silicon is added based on 100% by weight of molten aluminum, the function of suppressing excessive diffusion of the aluminum alloy layer is not properly expressed, and 15% by weight of silicon is based on 100% by weight of molten aluminum. If it is added in excess of%, it is not preferable because the high melting point of the silicon is difficult to manage the plating bath.

이와 더불어, 실리콘이 함유된 용융알루미늄 도금욕을 조성하는 방법은 여러 가지의 방법이 적용될 수 있으나, 가장 대표적인 예를 들자면, 25% 실리콘이 함유된 알루미늄 합금괴를 일차적으로 용해시킨 후, 순도 99.9%의 순수알루미늄 잉곳(Ingot)을 중량 대비 비율로 투입하여 실리콘 3 ~ 15중량%의 욕조를 조성한 다음, 실리콘 함량에 맞추어 욕조의 온도를 600 ~ 750℃ 정도로 상승시킨 상태에서 용탕을 충분히 교반하여 조성토록 하는 것이다.In addition, a method of forming a molten aluminum plating bath containing silicon can be applied in various ways, but most representative example, after the first melting of the aluminum alloy ingot containing 25% silicon, purity 99.9% Ingot of pure aluminum is added in a ratio by weight to form a bath of 3 to 15% by weight of silicon, and then the mixture is sufficiently stirred until the temperature of the bath is increased to 600 to 750 ° C in accordance with the silicon content. It is.

한편, 상기 용융플럭스 처리 및 도금단계(S22)에 사용되는 용융플럭스는, 염화나트륨(NaCl) 25 ~ 35중량%, 염화칼륨(KCl) 15 ~ 25중량%, 빙정석(Cryolite) 20 ~ 30중량%, 플루오르화 수소산 암모늄(NH4HF2)이나 플루오르화 암모늄(NH4F) 또는 플루오르화 알루미늄(AlF3) 중에서 택일한 플루오르화물 20 ~ 30중량%의 성분비율로 이루어지며, 이러한 용융플럭스의 분말입자를 골고루 혼합시킨 상태에서 모재의 침지 이전에 용융도금액의 표면으로 뿌려 녹이게 된다.On the other hand, the melt flux used in the melt flux treatment and plating step (S22), sodium chloride (NaCl) 25 to 35% by weight, potassium chloride (KCl) 15 to 25% by weight, cryolite (Cryolite) 20 to 30% by weight, fluorine It is composed of 20-30% by weight of a fluoride selected from ammonium hydride (NH 4 HF 2 ), ammonium fluoride (NH 4 F) or aluminum fluoride (AlF 3 ), and the powder particles of the molten flux are evenly distributed. In the mixed state, it is sprinkled and melted on the surface of the molten plating solution before immersion of the base material.

보다 상세하게는, 알루미늄-실리콘 합금으로 조성된 용융도금액 100중량%를 기준으로 상기 용융플럭스를 5 ~ 10중량%로 하여 도금액의 표면으로 투입시킨다는 것이며, 이와 같이 투입된 용융플럭스는 용융도금액의 상부에 부상(浮上)한 상태로 플럭스층을 형성시키게 된다.More specifically, the molten flux is added to the surface of the plating solution based on 100 wt% of the molten plating solution composed of aluminum-silicon alloy, and the molten flux is added to the surface of the plating solution. The flux layer is formed in a floating state on the top.

상기 용융플럭스의 성분과 그 혼합비율은, 용융도금액의 상부면 전체에 걸쳐 일정한 두께의 플럭스층을 형성시킴으로서, 용융알루미늄-실리콘 성분과 외부공기와의 접촉을 차단하여 각종 불순물이나 산화알루미늄(Al2O3)의 발생을 효과적으로 방지하고, 수용성 플럭스 처리에 의하여 모재의 표면에 피복된 약품피막층과의 상호작용으로 모재의 표면에 대한 알루미늄의 부도금율을 거의 제로(Zero)화시킬 수 있도록 한 최적의 범위이다.The components of the molten flux and the mixing ratio thereof form a flux layer having a predetermined thickness over the entire upper surface of the molten plating solution, thereby blocking contact between the molten aluminum-silicon component and external air to prevent various impurities or aluminum oxides (Al 2 O 3 ) to effectively prevent the occurrence of water, and by the water-soluble flux treatment to interact with the chemical coating layer coated on the surface of the base material to achieve an almost zero plating rate of aluminum on the surface of the base material Range.

이와 더불어, 상기 용융플럭스의 성분과 그 혼합비율에 의하면, 플럭스층의 우수한 유동성을 확보하여 모재를 도금조의 내부로 침지시킬 경우에는 모재에 대한 저항과 외부공기와의 접촉으로 인한 산화알루미늄의 생성을 최소화시킬 수 있으며, 모재를 도금조로부터 꺼낼 경우에는 모재의 표면에 부착되는 플럭스의 량을 최소화시킬 수 있게 된다.In addition, according to the components of the molten flux and the mixing ratio thereof, when the base material is immersed in the plating bath by securing the excellent fluidity of the flux layer, the formation of aluminum oxide due to the resistance to the base material and contact with external air is generated. When the base material is removed from the plating bath, the amount of flux attached to the surface of the base material can be minimized.

따라서, 용융알루미늄-실리콘으로 조성된 용융도금액 100중량%를 기준으로 하여 상기 용융플럭스를 5중량% 미만으로 첨가하게 되면, 용융도금액의 상부에 형성되는 플럭스층의 두께가 비교적 얇게 되므로, 모재를 도금조에 침지시키거나 꺼내는 과정에서 용융도금액과 외부공기와의 접촉이 발생할 우려가 높게 된다.Therefore, when the molten flux is added below 5 wt% based on 100 wt% of the molten aluminum-silicon plating solution, the thickness of the flux layer formed on the upper portion of the molten plating solution becomes relatively thin. In the process of immersing or taking out the plating bath, there is a high possibility of contact between the molten plating solution and the external air.

이와는 달리, 용융알루미늄-실리콘으로 조성된 용융도금액 100중량%를 기준으로 하여 상기 용융플럭스의 첨가량이 10중량%를 초과하게 되면, 외부공기와의 접촉과 용융도금액으로부터의 열발산은 효과적으로 차단할 수 있으나, 모재의 도금면에 부착되는 용융플럭스의 량이 다소 증가하여 도금과정에 좋지 못한 영향을 미치게 된다.On the other hand, when the amount of the molten flux exceeds 10% by weight based on 100% by weight of the molten aluminum-silicon plating solution, contact with external air and heat dissipation from the molten plating liquid can be effectively blocked. However, the amount of molten flux attached to the plated surface of the base material is slightly increased, which adversely affects the plating process.

상기와 같이 용융플럭스를 사용하여 용융알루미늄-실리콘으로 조성된 용융도금액의 상부면에 플럭스층이 형성되도록 도금조의 상태를 세팅하여 놓은 다음, 도금조의 내부로 수용성 플럭스 처리된 모재를 침지시켜 1 ~ 20분간 모재의 표면에 도금작업을 행하게 되면, 모재의 표면에 걸쳐 매우 우수한 알루미늄 합금층 및 알루미늄-실리콘 도금층을 형성시킬 수 있게 된다.After setting the state of the plating bath so that the flux layer is formed on the upper surface of the molten aluminum-silicon plating solution using the molten flux as described above, and then immersed the water-soluble flux-treated base material into the plating bath 1 ~ When plating is performed on the surface of the base material for 20 minutes, it is possible to form a very good aluminum alloy layer and aluminum-silicon plating layer over the surface of the base material.

다시 말해서, 상기 용융플럭스에 의하여 제공된 플럭스층이 각종 불순물과 산화알루미늄(Al2O3)의 발생을 억제하는 한편, 미량의 불순물이나 산화알루미늄은 모재의 표면에 피복된 수용성 플럭스 성분에 의하여 거의 대부분이 용해 및 제거됨으로서, 모재의 표면에 알루미늄 성분이 매우 쉽게 융착된다는 것이다.In other words, while the flux layer provided by the molten flux suppresses the generation of various impurities and aluminum oxide (Al 2 O 3 ), trace impurities and aluminum oxide are almost all formed by the water-soluble flux component coated on the surface of the base material. By dissolving and removing, the aluminum component is very easily fused to the surface of the base material.

이로 인하여, 모재의 표면에 부도금된 면이나 핀홀(Pin hole)이 존재하지 않은 상태로 매우 우수한 알루미늄 합금층을 형성시킬 수 있는 것이며, 용융도금액의 상부면에 존재하는 플럭스층이 외부로의 열방출을 차단시킴으로서, 도금조로부터 외부로의 열손실을 방지하여 연료 및 에너지의 절감 또한 가능하게 된다.As a result, it is possible to form a very good aluminum alloy layer in the state that there is no unplated surface or pin hole on the surface of the base material, and the flux layer present on the upper surface of the molten plating solution to the outside By blocking heat dissipation, it is also possible to prevent heat loss from the plating bath to the outside, thereby saving fuel and energy.

상기 용융플럭스 처리 및 도금단계(S22)에서 모재의 표면에 도금작업을 수행하는 데 소요되는 시간은 도금조에 세팅된 온도, 즉 용융도금액의 온도와 모재의 두께 및 형상에 따라 다소 차이가 있으나, 용융알루미늄-실리콘 도금액의 온도범위를 600 ~ 750℃ 범위내로 할 경우, 20 ~ 30mm 두께의 철재평판을 600℃의 온도조건하에서 도금하는 데에는 약 15분 정도, 750℃의 온도조건하에서는 약 4분 정도의 도금시간이 소요된다.The time required to perform the plating operation on the surface of the base material in the melt flux treatment and plating step (S22) is somewhat different depending on the temperature set in the plating bath, that is, the temperature of the molten plating solution and the thickness and shape of the base material. When the temperature range of the molten aluminum-silicon plating solution is within the range of 600 to 750 ° C, it is about 15 minutes to plate a 20-30 mm thick steel plate under the temperature of 600 ° C, and about 4 minutes under the temperature of 750 ° C. It takes plating time.

따라서, 도금하고자 하는 모재의 크기가 대형이고 그 형상이 복잡하게 될 수록 동일한 온도조건에서 도금시간은 다소 길어지게 되지만, 본 발명의 경우 용융플럭스 처리 및 도금단계(S22)에서 모재의 표면에 알루미늄 합금층을 1차적으로 형성시킨 다음, 상기 합금층 위에 또 다른 알루미늄-실리콘 코팅층을 형성시키는 것이므로, 전체적인 도금 두께를 감안하여 본 단계(S22)에서의 도금시간은 20분을 초과하지 않도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, as the size of the base material to be plated is large and the shape thereof becomes complicated, the plating time becomes longer at the same temperature condition, but in the case of the present invention, the aluminum alloy on the surface of the base material in the melt flux treatment and plating step (S22). Since the layer is formed first, then another aluminum-silicon coating layer is formed on the alloy layer. In view of the overall plating thickness, the plating time in this step (S22) is preferably not to exceed 20 minutes. .

이와 더불어, 볼트나 너트와 같이 그 크기가 소형이면서 정밀한 부품이 모재가 되는 경우에는, 나사산과 같이 좁고 협소한 부분을 포함하는 모재의 표면에 걸쳐 일정한 두께의 도금이 이루어질 수 있도록, 본 단계(S22)에서의 도금시간은 1분 내지 10분 정도로 하는 것이 바람직하며, 1분 미만의 도금시간에서는 요구하는 수준의 알루미늄 합금층 및 알루미늄-실리콘 도금층을 형성시키기 어렵게 된다.In addition, when the size is small and precise parts such as bolts and nuts become the base material, this step (S22) so that the plating of a certain thickness over the surface of the base material including a narrow and narrow portion, such as a thread It is preferable to set the plating time in 1) to about 1 minute to 10 minutes, and in the plating time of less than 1 minute, it becomes difficult to form the aluminum alloy layer and aluminum-silicon plating layer of a required level.

상기와 같이 수용성 플럭스 처리단계(S21)로부터 용융플럭스 처리 및 도금단계(S22)에 이르기까지의 도금공정(S20)을 거친 후에는, 본 발명의 다른 요부에 해당하는 공정으로서, 도금처리된 모재를 염욕조에 침지시키는 염욕단계(S31)가 부가공정(S30)으로 수행된다.After the plating step (S20) from the water soluble flux treatment step (S21) to the melt flux treatment and the plating step (S22) as described above, as a step corresponding to another essential part of the present invention, the plated base material A salt bath step S31 of immersing in a salt bath is performed in an additional step S30.

상기 염욕단계(S31)는, 도금처리된 모재를 650 ~ 700℃의 염욕속에 침지시켜 5 ~ 20분간 유지시키는 과정을 거쳐서 이루어지며, 상기 염욕은 여러 가지 종류의 염화물을 사용하여 조성시킬 수 있지만, 염화칼륨(KCl) 40 ~ 60중량%와 염화나트륨(NaCl) 40 ~ 60중량%의 성분비율을 가지는 염화물을 융해시켜 조성하는 것이 가장 바람직하다.The salt bath step (S31) is made through a process of immersing the plated base material in a salt bath of 650 ~ 700 ℃ for 5 to 20 minutes, the salt bath can be formulated using a variety of chloride It is most preferable to melt the chloride having a component ratio of 40 to 60% by weight of potassium chloride (KCl) and 40 to 60% by weight of sodium chloride (NaCl).

상기와 같은 염욕단계(S31)는 모재의 표면에 도금된 알루미늄 합금층과 그 위에 형성된 알루미늄-실리콘 코팅층을 확산시켜 도금층이 모재의 표면으로 깊숙히 확산 침투되도록 함으로서, 모재와 알루미늄 합금층과의 밀착력 및 알루미늄 합금층과 알루미늄-실리콘 코팅층간의 밀착력을 한층 더 견고히 하는 기능을 수행한다.The dye bath step (S31) as described above is to diffuse the aluminum alloy layer plated on the surface of the base material and the aluminum-silicon coating layer formed thereon so that the plating layer is deeply diffused into the surface of the base material, the adhesion between the base material and the aluminum alloy layer and It serves to further strengthen the adhesion between the aluminum alloy layer and the aluminum-silicon coating layer.

이와 더불어, 상기 염욕단계(S31)를 거침으로서 볼트나 너트와 같은 소형 정밀부품에 있어 나사산 등과 같이 좁고 협소한 부분에 맺혀 있는 잉여 알루미늄이 도금표면을 따라 균일하게 펴져 나가도록 유도함으로서, 모재의 치수정밀도를 향상시키는 측면에도 기여할 수 있게 된다.In addition, by passing through the dye bath step (S31) in the small precision parts, such as bolts and nuts, the excess aluminum, which is formed in a narrow narrow part such as a screw thread, is induced to spread out evenly along the surface of the plating, the dimensions of the base material It can also contribute to improving the precision.

따라서, 염욕의 온도가 650℃ 미만이 되면, 도금층의 확산기능 및 확산속도가 저하되어 요구하는 수준의 내열성과 치수정밀도를 얻어 내기가 어려운 한편, 염욕단계(S31)에서의 처리시간이 지연되어 도금제품의 생산성이 저하되며, 염욕의 온도가 700℃를 초과하게 되면, 염욕의 조성 및 관리가 까다롭게 됨은 물론, 이후의 공랭단계(S32)에서 모재의 냉각에 많은 시간이 소요된다.Therefore, when the temperature of the salt bath is less than 650 ° C., the diffusion function and the diffusion speed of the plating layer are lowered, so that it is difficult to obtain the required level of heat resistance and dimensional accuracy, and the plating time is delayed in the salt bath step (S31). When the productivity of the product is lowered and the temperature of the salt bath exceeds 700 ° C., the composition and management of the salt bath becomes difficult, as well as the cooling of the base metal in the subsequent air cooling step (S32) takes much time.

또한, 염욕에서의 처리시간은 모재의 크기에 따라 조정이 가능하지만, 볼트나 너트와 같은 소형부품의 경우에는 약 5분 정도, 강관이나 프레임과 같은 중형부품의 경우는 약 10분 정도, 대형구조물의 경우는 약 20분 정도의 처리시간이 소요되며, 5분 미만의 처리시간에서는 도금층의 확산효과를 기대하기 어렵고, 20분을 초과한 처리시간은 생산성 저하의 요인이 된다.In addition, the treatment time in the salt bath can be adjusted according to the size of the base material, but about 5 minutes for small parts such as bolts and nuts, and about 10 minutes for medium parts such as steel pipes and frames. In this case, the processing time of about 20 minutes is required. In the processing time of less than 5 minutes, it is difficult to expect the diffusion effect of the plating layer, and the processing time of more than 20 minutes is a factor of lowering the productivity.

상기 염욕의 조성을 위하여 염화칼륨과 염화나트륨을 최적 실시예로 한 이유는, 도금공정(S20)에 사용된 플럭스에 포함된 성분으로 염욕을 조성하여 도금층의 확산 및 밀착성능이 배가되도록 한 것이며, 염화칼륨과 염화나트륨을 1:1로 혼합하여 사용하는 것이 가장 바람직하지만, 혼합 및 사용 과정에서의 오차를 감안하여 각각 40 ~ 60중량%의 범위로 한 것이다.The reason for the optimal embodiment of the potassium chloride and sodium chloride for the composition of the salt bath is to form a salt bath with the components contained in the flux used in the plating process (S20) to double the diffusion and adhesion of the plating layer, potassium chloride and sodium chloride It is most preferred to use a mixture of 1: 1, but in the range of 40 to 60% by weight in consideration of the error in the mixing and use process.

상기와 같이 수용성 플럭스 처리단계(S21)와 용융플럭스 처리 및 도금단계(S22)가 포함된 도금공정(S20)을 거치게 되면, 모재의 표면에 알루미늄 합금층이 1차적으로 코팅되고, 그 위에 또 다시 알루미늄-실리콘 도금층이 코팅되는 메카니즘이 구현되며, 이러한 메카니즘이 금속간의 반응에 의한 설상조직(치밀한 구상조직)을 제공하게 된다.As described above, when the plating process (S20) including the water-soluble flux treatment step (S21) and the melt flux treatment and plating step (S22) is performed, an aluminum alloy layer is first coated on the surface of the base material, and again thereon. A mechanism in which the aluminum-silicon plating layer is coated is implemented, and this mechanism provides a snowy structure (dense globular structure) by the reaction between metals.

이와 더불어, 상기 염욕단계(S31)을 거치는 과정에서, 모재의 표면에 도금된 알루미늄 합금층과 그 위에 형성된 알루미늄-실리콘 코팅층이 설상조직을 기초로 확산되어 모재의 표면으로 깊숙히 확산 침투됨에 따라, 모재와 알루미늄 합금층과의 밀착력 및 알루미늄 합금층과 알루미늄-실리콘 코팅층간의 밀착력이 한층 더 견고하게 됨으로서, 외부로부터의 강한 충격에도 도금층이 박리되지 않으며, 고밀착성의 2중의 알루미늄 코팅층에 의하여 도금제품이 매우 우수한 내열성을 가지게 된다.In addition, in the process of passing through the dye bath step (S31), as the aluminum alloy layer and the aluminum-silicon coating layer formed on the surface of the base material is diffused based on the snow-like structure, deeply diffused into the surface of the base material, And the adhesion between the aluminum alloy layer and the aluminum alloy layer and the aluminum-silicon coating layer are further strengthened, so that the plating layer does not peel off even from a strong impact from the outside, and the plated product is made by the high adhesion double aluminum coating layer. It has excellent heat resistance.

이로 인하여, 기존의 아연 도금방법이나 알루미늄 도금방법에 의해서는 달성하기 어려운 수준의 치수정밀도를 확보하면서 모재의 표면에 우수한 내열성을 부여할 수 있는 동시에, 알루미늄 도금에 의하여 부여되는 내마모성 역시 이에 동반하여 향상시킬 수 있으므로, 열악한 고온조건하에 노출되는 제철관련 기계 설비나 자동차 내연기관 또는 원자력 발전설비나 화학설비 등의 부품에 최적으로 적용이 가능한 내열성 도금제품을 제조할 수 있게 된다.As a result, it is possible to impart excellent heat resistance to the surface of the base material while securing dimensional accuracy that is difficult to be achieved by the existing zinc plating method or aluminum plating method, and at the same time improve the wear resistance imparted by aluminum plating. Since it can be made, it is possible to manufacture heat-resistant plating products that can be optimally applied to parts such as steel-related mechanical equipment, automobile internal combustion engine, nuclear power plant, chemical equipment, etc. exposed to poor high temperature conditions.

뿐만 아니라, 기존에 아연도금 제품을 대체할 목적으로 사용되었던 고가의 스테인레스 스틸 소재나 내열성 소재 및 전량 수입에 의존하였던 알루미늄 파우더를 이용한 코팅식 제품에 비하여 그 가격이 매우 저렴하면서도 충분한 사용수명과 재사용성이 보장되도록 함으로서, 보다 더 경제적이고 실용적인 내열성 도금제품을 제공할 수 있는 것이다.In addition, the price is much lower than that of expensive stainless steel or heat-resistant materials that were previously used to replace galvanized products, and aluminum powder coated products that depended on imports. By ensuring this, it is possible to provide a more economical and practical heat-resistant plating product.

상기와 같이 본 발명의 요부에 해당하는 도금공정(S20)과 염욕단계(S31)를 거친 후에는, 염욕조로부터 모재를 꺼내어 상온조건하의 공기중에서 모재를 냉각시키는 공랭단계(S32)를 거치게 되는 바, 이는 모재를 최대한 서냉시킴으로서 모재의 급냉시 발생하는 도금층의 괴리나 균열을 미연에 방지토록 한 것이다.After the plating process (S20) and the salt bath step (S31) corresponding to the main part of the present invention as described above, the base material is removed from the salt bath and subjected to an air cooling step (S32) for cooling the base material in air under normal temperature conditions. This is to prevent the gap or crack of the plating layer which occurs during rapid cooling of the base material by slow cooling the base material as much as possible.

상기와 같이 도금공정(S20) 및 염욕단계(S31)와 공랭단계(S32)로 이루어지는 부가공정(S30)을 거친 후에는, 도금처리된 모재의 후처리공정(S40)을 거치게 되는 바, 상기 후처리공정(S40)은 통상적인 도금방법과 마찬가지로 모재의 도금 표면에 대한 화학세정단계(S41) 및 수세단계(S42)가 포함된다.After the additional step (S30) consisting of the plating step (S20) and the salt bath step (S31) and the air cooling step (S32) as described above, the post-treatment step (S40) of the plated base material is subjected to, after The treatment step S40 includes a chemical cleaning step S41 and a water washing step S42 for the plating surface of the base material as in the conventional plating method.

상기 화학세정단계(S41)는 도금 처리된 모재를 질산(HNO3)의 5 ~ 15% 수용액 속에 약 3 ~ 10분간 침지시킴으로서, 도금 표면에 부착되어 남아 있을지도 모르는 잔여 플럭스 분말을 별도의 기계가공 없이 매우 빠른 시간내에 손쉽고 완벽하게 제거토록 하는 한편, 산의 부식작용을 이용하여 모재의 도금 표면을 평활하고 매끄럽게 하는 공정단계이다.The chemical cleaning step (S41) is by immersing the plated base material in a 5 to 15% aqueous solution of nitric acid (HNO 3 ) for about 3 to 10 minutes, without any additional machining of the residual flux powder that may remain attached to the plating surface It is an easy and complete removal process in a very short time, and it is a process step that smoothes and smoothes the plating surface of the base material by using acid corrosion.

이와 더불어, 본 출원인에 의하여 선출원된 내용에서도 기재된 바와 같이, 상기 질산의 수용액 대신에, 플루오르화 수소산(HF)의 2 ~ 10% 수용액, 질산(HNO3) 5 ~ 10%와 플루오르화 수소산(HF) 0.5 ~ 5%의 혼산 수용액, 질산(HNO3) 5 ~ 10%와 황산(H2SO4) 1 ~ 3%와 빙초산(CH3COOH) 0.5 ~ 2%와 무수크롬산(CrO7) 1 ~ 3%의 혼산 수용액, 질산(HNO3) 5 ~ 10%와 플루오르화 수소산(HF) 2 ~ 5%와 무수크롬산(CrO7) 2 ~ 3%의 혼산 수용액이 본 단계(S41)에 적용될 수 있음을 밝혀두는 바이다.In addition, as described in the contents previously filed by the applicant, instead of the aqueous solution of nitric acid, 2-10% aqueous solution of hydrofluoric acid (HF), 5-10% nitric acid (HNO 3 ) and hydrofluoric acid (HF) ) 0.5 ~ 5% mixed acid solution, nitric acid (HNO 3 ) 5 ~ 10%, sulfuric acid (H 2 SO 4 ) 1 ~ 3% and glacial acetic acid (CH 3 COOH) 0.5 ~ 2% and chromic anhydride (CrO 7 ) 1 ~ A mixed solution of 3% mixed acid, 5-10% nitric acid (HNO 3 ), 2-5% hydrofluoric acid (HF) and 2-3% chromic anhydride (CrO 7 ) may be applied in this step (S41). It is to be revealed.

위에서 나열된 각 산의 종류별로 한정된 농도 이하의 수용액을 제조하게 되면, 산에 의한 도금면의 표면처리 효과가 떨어질 뿐만 아니라 10분 이상의 과도한 처리시간이 소요되고, 한정된 농도 이상으로 수용액을 제조하게 되면, 표면처리에 걸리는 시간을 약 3분 정도로 단축시킬 수는 있으나, 도금층의 부식이 다소 깊게 진행되어 요구하는 두께의 도금층을 유지하기 어렵게 된다.When preparing an aqueous solution having a concentration below the defined concentration for each acid type listed above, not only the surface treatment effect of the plated surface by the acid is reduced, but also takes an excessive treatment time of 10 minutes or more, and when the aqueous solution is prepared above the limited concentration, Although the time required for the surface treatment can be shortened to about 3 minutes, the corrosion of the plated layer proceeds somewhat deeply, making it difficult to maintain the plated layer of the required thickness.

상기와 같이 후처리공정(S40)으로서 진행되는 화학세정단계(S41)는, 전처리공정(S10)과는 달리 도금제품의 품질 향상 측면에서 중요한 단계이므로, 화학세정조의 내부에 저장된 화학용액의 농도를 수시로 체크하여 화학세정조 내부의 화학용액이 항상 일정한 농도범위로 유지되도록 하여야 한다.As described above, the chemical cleaning step (S41), which is performed as a post-treatment step (S40), is an important step in terms of improving the quality of the plated product, unlike the pretreatment step (S10), and thus, the concentration of the chemical solution stored in the chemical cleaning tank is increased. It should be checked from time to time so that the chemical solution in the chemical cleaning tank is always maintained at a constant concentration range.

상기와 같은 화학세정단계(S41)를 거친 후에는, 세정 처리된 도금제품을 상온의 물이 저장된 수세조에 침지시켜 도금표면을 물세척하는 수세단계(S42)를 거치며, 이와 같이 수세단계(S42)를 거친 도금제품을 최종적으로 건조시키게 되면, 본 발명에 따른 용융알루미늄 도금방법이 일차적으로 완료된다.After the chemical cleaning step (S41) as described above, the rinsed plated product is immersed in a washing tank with water stored at room temperature to go through a washing step (S42) for washing the surface of the water, and thus washing step (S42) When the plated product is finally dried, the molten aluminum plating method according to the present invention is primarily completed.

한편, 본 발명에 따른 용융알루미늄 도금공정에 적용되는 모재가 볼트나 너트와 같은 소형의 정밀부품인 경우에는, 도금된 모재의 표면을 추가적으로 가공하여 치수정밀도를 보다 더 향상시킬 수 있도록, 상기 후처리공정(S40)으로서 화학세정단계(S41)와 수세단계(S42)를 거친 후에, 도금 표면의 연마단계(S43)를 거치는 것이 바람직하다.On the other hand, when the base material applied to the molten aluminum plating process according to the present invention is a small precision parts such as bolts and nuts, the post-treatment to further improve the dimensional accuracy by further processing the surface of the plated base material After the chemical cleaning step (S41) and the water washing step (S42) as the step (S40), it is preferable to go through the polishing step (S43) of the plating surface.

상기 연마단계(S43)에 적용될 수 있는 대표적인 표면처리 방식으로서, 진동연마 또는 샌드블라스팅(Sand blasting)을 들 수 있는 바, 상기 진동연마 방식은 미세한 입자의 세라믹볼과 광택제 및 물을 모재와 함께 처리조의 내부로 투입시켜 해당 처리조를 진동 또는 회전시킴으로서 모재의 도금 표면을 처리하는 방식이고, 샌드블라스팅 방식은 모재의 표면으로 미세한 모래입자를 분사시켜 모재의 도금 표면을 처리하는 방식이다.As a typical surface treatment method that can be applied to the polishing step (S43), there may be mentioned vibration polishing or sand blasting (Sand blasting), the vibration polishing method is a fine particle ceramic ball, polish and water with a base material It is a method of treating the plating surface of the base material by introducing into the inside of the tank by vibrating or rotating the treatment tank, and sandblasting is a method of treating the plating surface of the base material by spraying fine sand particles onto the surface of the base material.

상기와 같은 진동연마 또는 샌드블라스팅 방식은 표면처리 기술분야에서 널리 사용되는 공지의 기술이고, 해당 작업을 수행할 수 있는 장치 또한 매우 다양한 종류가 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하며, 세라믹볼과 모래의 입도는 표면처리가 요구되는 모재의 치수정밀도에 맞추어 선택하면 되고, 모재가 소형 정밀부품이 아닌 중,대형구조물인 경우에도 본 연마단계(S43)가 적용될 수 있음은 물론이다.The vibration polishing or sand blasting method as described above is a well-known technique widely used in the surface treatment technology, and the apparatus capable of performing the corresponding work is also very diverse, so a detailed description thereof will be omitted. The particle size of the sand may be selected according to the dimensional accuracy of the base material which requires surface treatment, and the polishing step S43 may be applied even when the base material is a medium or large structure rather than a small precision part.

상기와 같은 연마단계(S43)는 모재의 치수정밀도를 조정하는 기능과 함께 도금 표면에 가공경화를 부여하여 도금층의 강도를 보다 향상시키는 기능을 추가로 제공하므로, 모재의 종류에 상관없이 가급적 수행하는 것이 바람직하며, 상기 연마단계(S43)를 거친 후에는 도금제품의 표면을 최종적으로 물세척한 다음, 도금제품을 종류별로 분리하고 불량제품을 가려내는 수세 및 선별단계(S44)를 거침으로서, 본 발명의 공정단계가 모두 완료된다.As described above, the polishing step S43 further provides a function of adjusting the dimensional accuracy of the base material and further provides a function of improving the strength of the plated layer by providing a work hardening on the surface of the plated material. Preferably, after the polishing step (S43), the surface of the plated product is finally washed with water, and then subjected to washing and sorting step (S44) for separating the plated product by type and screening out defective products. All process steps of the invention are completed.

상기와 같이 후처리공정(S40)으로서의 연마단계(S43)를 본 발명의 공정과정에 포함시키게 되면, 볼트나 너트와 같은 소형 정밀부품에 대한 내열성 도금작업을 한층 더 우수한 치수정밀도를 확보하는 조건하에서 수행할 수 있는 한편, 나사산과 같이 좁고 협소한 부분에 부착된 극소량의 잉여 알루미늄을 제거하는 작업 또한 매우 손쉽고 용이하게 수행할 수 있게 된다.As described above, when the polishing step S43 as the post-treatment step S40 is included in the process step of the present invention, heat-resistant plating of small precision parts such as bolts and nuts is performed under conditions to further secure dimensional accuracy. On the other hand, it is also very easy and easy to remove a small amount of excess aluminum attached to narrow and narrow parts such as threads.

이로 인하여, 볼트나 너트와 같은 소형 정밀부품에 내열성 알루미늄 도금을 수행한 제품을 대량으로 생산하는 것이 가능하게 되므로, 해당 도금제품의 원가를 절감시킬 수 있음은 물론이고, 알루미늄 도금제품의 적용범위를 한층 더 폭넓게 하여 대외경쟁력의 확보에 이바지 할 수 있는 한편, 높은 치수정밀도와 우수한 내열성을 가짐에 따라 고가의 스테인레스 스틸 제품이나 특수 내열소재와 거의 동등한 수준의 품질을 가진 내열성 도금제품을 제공할 수 있는 것이다.As a result, it is possible to produce a large amount of heat-resistant aluminum plating products on small precision parts such as bolts and nuts, thereby reducing the cost of the plating products as well as the scope of application of aluminum plating products. In addition, it can contribute to securing external competitiveness by providing wider dimensional accuracy and excellent heat resistance, and can provide heat-resistant plating products with almost the same quality as expensive stainless steel products or special heat-resistant materials. will be.

[실시예 1]Example 1

직경 50cm, 두께 20mm 규격의 탄소강관을 탈지조와 수세조 및 산세조와 수세조에 순차적으로 침지시켜 그 표면을 전처리시킨 다음, 염화칼륨(KCl) 40%, 빙정석(Cryolite) 10%, 플루오르화 암모늄(NH4F) 50%의 성분비율로 이루어지는 수용성 플럭스가 15중량%의 농도로 용해된 플럭스 용제에 상기 탄소강관을 80℃의 온도조건하에서 약 2분간 침지시키며, 염화나트륨(NaCl) 25%, 염화칼륨(KCl) 15%, 빙정석(Cryolite) 30%, 플루오르화 수소산 암모늄(NH4HF2) 30%의 성분비율로 이루어지는 용융플럭스가 용융알루미늄-실리콘 100중량%를 기준으로 하여 10중량%로 첨가된 도금액속에 플럭스 처리된 상기 탄소강관을 720℃의 온도조건하에서 약 5분간 침지시킴으로서 도금을 하였고, 이때 용융알루미늄 100중량%를 기준으로 하여 5중량%의 실리콘이 첨가 및 용해된 도금액을 사용하였다. 이와 같이 도금처리된 상기 탄소강관을 염화칼륨(KCl)과 염화나트륨(NaCl)이 1:1로 배합 및 융해된 염욕속에 650℃의 온도조건하에서 약 15분간 침지시켰으며, 이를 염욕조로부터 꺼내어 공랭시킨 후, 질산(HNO3)의 10% 수용액속에 약 5분간 침지시켰다가 수세 및 건조를 행함으로서, 알루미늄이 도금된 내열성 탄소강관 제품을 제조하였다.Carbon steel pipes 50cm in diameter and 20mm thick were sequentially immersed in degreasing baths, rinsing tanks, pickling tanks and rinsing tanks, and the surface was pretreated, followed by 40% potassium chloride (KCl), 10% cryolite, and ammonium fluoride (NH). 4 F) The carbon steel pipe was immersed in a flux solvent in which a water-soluble flux composed of 50% of component ratio was dissolved at a concentration of 15% by weight under a temperature condition of 80 ° C. for about 2 minutes, 25% sodium chloride (NaCl) and potassium chloride (KCl). ) 15%, Cryolite 30%, Ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) Melt flux consisting of a component ratio of 30% was added to the plating solution added at 10% by weight based on 100% by weight of molten aluminum-silicone. The flux-treated carbon steel pipe was plated by immersion for about 5 minutes under a temperature condition of 720 ° C. At this time, a plating solution in which 5% by weight of silicon was added and dissolved based on 100% by weight of molten aluminum was used. The plated carbon steel pipe was immersed for about 15 minutes in a salt bath in which potassium chloride (KCl) and sodium chloride (NaCl) were mixed and melted at a temperature of 650 ° C., which was removed from the salt bath and air cooled. Subsequently, it was immersed in a 10% aqueous solution of nitric acid (HNO 3 ) for about 5 minutes, followed by washing with water and drying to prepare a heat-resistant carbon steel pipe product coated with aluminum.

[실시예 2][Example 2]

길이 1m 50cm, 두께 5mm 규격의 탄소강 프레임을 탈지조와 수세조 및 산세조와 수세조에 순차적으로 침지시켜 그 표면을 전처리시킨 다음, 염화칼륨(KCl) 35%, 빙정석(Cryolite) 5%, 플루오르화 암모늄(NH4F) 60%의 성분비율로 이루어지는 수용성 플럭스가 10중량%의 농도로 용해된 플럭스 용제에 상기 탄소강 프레임을 70℃의 온도조건하에서 약 3분간 침지시키며, 염화나트륨(NaCl) 25%, 염화칼륨(KCl) 25%, 빙정석(Cryolite) 25%, 플루오르화 암모늄(NH4F) 25%의 성분비율로 이루어지는 용융플럭스가 용융알루미늄-실리콘 100중량%를 기준으로 하여 7중량%로 첨가된 도금액속에 플럭스 처리된 상기 탄소강관을 710℃의 온도조건하에서 약 4분간 침지시킴으로서 도금을 하였고, 이때 용융알루미늄 100중량%를 기준으로 하여 4중량%의 실리콘이 첨가 및 용해된 도금액을 사용하였다. 이와 같이 도금처리된 탄소강 프레임을 염화칼륨(KCl)과 염화나트륨(NaCl)이 1:1로 배합 및 융해된 염욕속에 680℃의 온도조건하에서 약 10분간 침지시켰으며, 이를 염욕조로부터 꺼내어 공랭시킨 후, 질산(HNO3)의 10% 수용액속에 약 5분간 침지시켰다가 수세 및 건조를 행한 다음, 탄소강 프레임의 표면에 샌드블라스팅 가공을 행한 후, 최종 수세 및 건조를 거쳐 알루미늄이 도금된 내열성 탄소강 프레임 제품을 제조하였다.A carbon steel frame 1m 50cm long and 5mm thick was sequentially immersed in a degreasing bath, a washing tank, a pickling tank and a washing tank, and then pretreated.The surface was pretreated, followed by 35% potassium chloride (KCl), 5% cryolite, and ammonium fluoride ( NH 4 F) The carbon steel frame was immersed for about 3 minutes under a temperature condition of 70 ° C. in a flux solvent in which a water-soluble flux composed of a component ratio of 60% was dissolved at a concentration of 10% by weight, and 25% sodium chloride (NaCl) and potassium chloride ( Melt flux consisting of 25% of KCl), 25% of Cryolite and 25% of Ammonium Fluoride (NH 4 F) was added to the flux in the plating solution added at 7% by weight based on 100% by weight of molten aluminum-silicon. The treated carbon steel pipe was plated by immersion for about 4 minutes under a temperature condition of 710 ° C. At this time, a plating solution in which 4% by weight of silicon was added and dissolved was used based on 100% by weight of molten aluminum. The plated carbon steel frame was immersed in a salt bath in which potassium chloride (KCl) and sodium chloride (NaCl) were mixed and melted at a temperature of 680 ° C. for about 10 minutes. After immersing in a 10% aqueous solution of nitric acid (HNO 3 ) for about 5 minutes, washing with water and drying, sandblasting the surface of the carbon steel frame, and finally washing and drying the heat-resistant carbon steel frame product coated with aluminum Was prepared.

[실시예 3]Example 3

체결부의 직경 또는 내경이 2cm가 되는 구조용 볼트와 너트를 탈지조와 수세조 및 산세조와 수세조에 순차적으로 침지시켜 그 표면을 전처리시킨 다음, 염화칼륨(KCl) 40%, 빙정석(Cryolite) 6%, 플루오르화 알루미늄(AlF3) 54%의 성분비율로 이루어지는 수용성 플럭스가 20중량%의 농도로 용해된 플럭스 용제에 상기 볼트 및 너트를 50℃의 온도조건하에서 약 8분간 침지시키고, 약 1분간의 건조시간을 거쳐 염화나트륨(NaCl) 25%, 염화칼륨(KCl) 25%, 빙정석(Cryolite) 20%, 플루오르화 알루미늄(AlF3) 30%의 성분비율로 이루어지는 용융플럭스가 용융알루미늄-실리콘 100중량%를 기준으로 하여 10중량%로 첨가된 도금액속에 플럭스 처리된 상기 탄소강관을 730℃의 온도조건하에서 약 2분간 침지시킴으로서 도금을 하였고, 이때 용융알루미늄 100중량%를 기준으로 하여 6중량%의 실리콘이 첨가 및 용해된 도금액을 사용하였다. 이와 같이 도금처리된 볼트와 너트를 염화칼륨(KCl)과 염화나트륨(NaCl)이 1:1로 배합 및 융해된 염욕속에 680℃의 온도조건하에서 약 5분간 침지시켰으며, 이를 염욕조로부터 꺼내어 공랭시킨 후, 질산(HNO3)의 10% 수용액속에 약 5분간 침지시켰다가 수세 및 건조를 행한 다음, 볼트와 너트를 진동연마기에 투입하여 표면에 대한 연마가공을 행하였으며, 그 이후 최종 수세 및 건조를 거쳐 알루미늄이 도금된 내열성 볼트와 너트 제품을 제조하였다.Structural bolts and nuts having a diameter or inner diameter of 2 cm in the fastening part are sequentially immersed in the degreasing bath, the washing tank, the pickling tank and the washing tank, and the surface is pretreated. Aluminum bolts (AlF 3 ) were immersed for about 8 minutes in a flux solvent in which a water-soluble flux composed of a component ratio of 54% was dissolved at a concentration of 20% by weight under a temperature condition of 50 ° C., and a drying time of about 1 minute. Melt flux consisting of 25% sodium chloride (NaCl), 25% potassium chloride (KCl), 20% Cryolite and 30% aluminum fluoride (AlF 3 ) is based on 100% by weight of molten aluminum-silicone. The carbon steel pipe flux-treated in the plating solution added at 10% by weight was immersed for about 2 minutes under a temperature condition of 730 ° C, where 6% by weight of the molten aluminum was used. A plating solution in which silicon was added and dissolved was used. The plated bolts and nuts were immersed for about 5 minutes in a salt bath in which potassium chloride (KCl) and sodium chloride (NaCl) were mixed and melted at a temperature of 680 ° C., which were removed from the salt bath and air cooled. Subsequently, it was immersed in a 10% aqueous solution of nitric acid (HNO 3 ) for about 5 minutes, washed with water, and dried. Then, the bolts and nuts were put into a vibratory polishing machine to perform polishing on the surface. Through the aluminum plated heat-resistant bolts and nuts were manufactured.

상기한 각각의 실시예를 포함하여 본 발명의 공정단계를 거쳐 제조된 알루미늄 도금제품은, 모재의 표층으로부터 모재층(Fe), 합금층(FeAl3 ~ Fe2Al3), 알루미늄-실리콘 코팅층(Al-Si)이 순차적으로 형성되는 한편, 각각의 층이 설상조직을 기초로 하여 매우 견고한 밀착력을 가지게 되었으며, 모재의 재질에 따라 다소의 차이는 있었으나 대부분 합금층이 약 0.03 ~ 0.05mm, 알루미늄 코팅층이 0.03 ~ 0.1mm로 형성된 한편, 도금표면 전체에 걸쳐 부도금된 부분이나 핀홀(Pin-hole)이 발생된 부분이 없는 매우 우수한 내열성 도금제품으로 제조되었다.The aluminum plated product manufactured by the process steps of the present invention including each of the embodiments described above, the base material layer (Fe), the alloy layer (FeAl 3 ~ Fe 2 Al 3 ), the aluminum-silicon coating layer ( Al-Si) was formed sequentially, while each layer had a very strong adhesion based on the on-snow structure, and there were some differences depending on the material of the base material, but most alloy layers were about 0.03 to 0.05mm, aluminum coating layer. It is made of 0.03 ~ 0.1mm, and is made of a very good heat-resistant plating product without any part plated or pin-hole generated throughout the plating surface.

특히, 볼트나 너트와 같은 소형 정밀부품의 경우에도 위와 같은 방식으로 우수한 내열성 도금제품이 제조되었으며, 볼트와 너트의 경우 도금작업이 완료된 직후에 해당 볼트와 너트를 체결하여 본 바, 체결작업에 거의 지장이 없는 수준의 치수정밀도를 나타내었으며, 이로 인하여 본 발명에 따른 용융알루미늄 도금방법이 내열성 볼트와 너트의 제조에 충분히 적용이 가능함을 알 수 있었다.In particular, in the case of small precision parts such as bolts and nuts, excellent heat-resistant plating products were manufactured in the same manner as above. In the case of bolts and nuts, the bolts and nuts were fastened immediately after the plating was completed. It showed that the level of dimensional accuracy without problems, it was found that the molten aluminum plating method according to the present invention can be sufficiently applied to the production of heat-resistant bolts and nuts.

S10 : 전처리공정 S11 : 탈지단계
S12,S14 : 수세단계 S13 : 산세단계
S20 : 도금공정 S21 : 수용성 플럭스 처리단계
S22 : 용융플럭스 처리 및 도금단계 S30 : 부가공정
S31 : 염욕단계 S32 : 공랭단계
S40 : 후처리공정 S41 : 화학세정단계
S42 : 수세단계 S43 : 연마단계
S44 : 수세 및 선별단계
S10: pretreatment process S11: degreasing step
S12, S14: washing stage S13: pickling stage
S20: Plating Process S21: Water Soluble Flux Treatment Step
S22: melt flux treatment and plating step S30: additional process
S31: salt bath stage S32: air cooling stage
S40: Post-treatment process S41: Chemical cleaning step
S42: washing step S43: polishing step
S44: washing and sorting stage

Claims (4)

피도금물이 되는 모재 표면의 탈지단계(S11)와 수세단계(S12) 및 모재 표면의 활성화를 위한 산세단계(S13)와 수세단계(S14)가 포함된 전처리공정(S10)과, 상기 전처리공정(S10)을 거친 모재의 표면에 수용성 플럭스 처리를 수행한 후 모재의 표면에 용융알루미늄을 도금시키는 도금공정(S20)과, 상기 도금공정(S20)을 거친 모재의 화학세정단계(S41)와 수세단계(S42)가 포함된 후처리공정(S40)으로 이루어지는 용융알루미늄 도금방법에 있어서,
상기 도금공정(S20)은,
염화칼륨(KCl) 35 ~ 50중량%, 빙정석(Cryolite) 5 ~ 10중량%, 플루오르화 암모늄(NH4F) 또는 플루오르화 알루미늄(AlF3) 40 ~ 60중량%로 혼합된 수용성 플럭스를 물 100중량%를 기준으로 하여 10 ~ 30중량%로 첨가 및 용해시킨 플럭스 용제에 모재를 침지시켜, 40 ~ 90℃의 온도조건하에서 1 ~ 10분간 유지시키는 수용성 플럭스 처리단계(S21)와,
상기 수용성 플럭스 처리단계(S21)를 거친 후, 알루미늄 100중량%를 기준으로 3 ~ 15중량%의 실리콘을 첨가 및 용해시켜 600 ~ 750℃의 용융도금액을 조성하는 한편, 염화나트륨(NaCl) 25 ~ 35중량%, 염화칼륨(KCl) 15 ~ 25중량%, 빙정석(Cryolite) 20 ~ 30중량%, 플루오르화 수소산 암모늄(NH4HF2)이나 플루오르화 암모늄(NH4F) 또는 플루오르화 알루미늄(AlF3) 중에서 택일한 플루오르화물 20 ~ 30중량%로 혼합된 용융플럭스를 상기 용융도금액 100중량%를 기준으로 5 ~ 10중량%로 첨가시킨 상태에서, 상기 용융플럭스가 첨가된 용융도금액속에 모재를 침지시켜 1 ~ 20분간 모재의 표면에 알루미늄-실리콘 도금을 수행하는 용융플럭스 처리 및 도금단계(S22)를 거쳐서 이루어지며,
상기 도금공정(S20)과 후처리공정(S40)의 사이에는, 도금처리된 모재를 염욕조에 침지시켜 알루미늄 도금층이 모재 표면속으로 침투되도록 하는 부가공정(S30)으로서 염욕단계(S31)가 수행되는 것을 특징으로 하는 내열성 향상을 위한 용융알루미늄 도금방법.
A pretreatment step (S10) including a degreasing step (S11) and a washing step (S12) of the base material surface to be plated, and a pickling step (S13) and a washing step (S14) for activation of the base material surface, and the pretreatment step After performing the water-soluble flux treatment on the surface of the base material (S10) and plating the molten aluminum on the surface of the base material (S20), and the chemical cleaning step (S41) and water washing of the base material after the plating process (S20) In the molten aluminum plating method comprising a post-treatment step (S40) including a step (S42),
The plating step (S20),
100 wt% of water-soluble flux mixed with 35-50 wt% potassium chloride (KCl), 5-10 wt% Cryolite, 40-60 wt% ammonium fluoride (NH 4 F) or aluminum fluoride (AlF 3 ) Water-soluble flux treatment step (S21) to immerse the base material in the flux solvent added and dissolved at 10 to 30% by weight based on%, and maintained for 1 to 10 minutes under a temperature condition of 40 ~ 90 ℃,
After passing through the water-soluble flux treatment step (S21), by adding and dissolving 3 to 15% by weight of silicon based on 100% by weight of aluminum to form a melt plating solution of 600 ~ 750 ℃, sodium chloride (NaCl) 25 ~ 35 wt%, 15-25 wt% potassium chloride (KCl), 20-30 wt% Cryolite, ammonium fluoride fluoride (NH 4 HF 2 ) or ammonium fluoride (NH 4 F) or aluminum fluoride (AlF 3 Immersing the base material in the molten plating solution to which the molten flux is added, while the molten flux mixed with the alternative fluoride 20 to 30 wt% is added at 5 to 10 wt% based on 100 wt% of the molten plating solution. 1 to 20 minutes through the melt flux treatment and plating step (S22) to perform the aluminum-silicon plating on the surface of the base material,
Between the plating step (S20) and the post-treatment step (S40), the dye bath step (S31) is performed as an additional step (S30) to immerse the plated base material in the salt bath so that the aluminum plating layer penetrates into the surface of the base material. Hot-dip aluminum plating method for improving heat resistance characterized in that it is.
제 1항에 있어서, 상기 염욕단계(S31)는, 도금처리된 모재를 650 ~ 700℃의 염욕속에 침지시켜 5 ~ 20분간 유지시키는 과정을 거치며,
상기 염욕단계(S31)를 거친 후에는, 모재를 상온조건하의 공기중에서 냉각시키는 공랭단계(S32)가 후처리공정(S40) 이전에 추가로 수행되는 것을 특징으로 하는 내열성 향상을 위한 용융알루미늄 도금방법.
The method of claim 1, wherein the dye bath step (S31), the immersed in a salt bath of 650 ~ 700 ℃ the base material is subjected to a process of maintaining for 5 to 20 minutes,
After the dye bath step (S31), the air-cooled step (S32) for cooling the base material in the air at room temperature conditions is further performed before the post-treatment step (S40), the molten aluminum plating method for improving heat resistance .
제 2항에 있어서, 상기 염욕은, 염화칼륨(KCl) 40 ~ 60중량%와 염화나트륨(NaCl) 40 ~ 60중량%의 성분비율을 가지는 염화물을 융해시켜 조성되는 것을 특징으로 하는 내열성 향상을 위한 용융알루미늄 도금방법.The molten aluminum of claim 2, wherein the salt bath is formed by melting a chloride having a component ratio of 40 to 60 wt% of potassium chloride (KCl) and 40 to 60 wt% of sodium chloride (NaCl). Plating method. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 후처리공정(S40)으로서 화학세정단계(S41)와 수세단계(S42)를 거친 후에는, 도금 표면의 연마단계(S43)와 수세 및 선별단계(S44)가 추가로 수행되며,
상기 연마단계(S43)는 진동연마 또는 샌드블라스팅(Sand blasting) 방식 중에서 택일한 방식이 적용되는 것을 특징으로 하는 내열성 향상을 위한 용융알루미늄 도금방법.
According to any one of claims 1 to 3, after the chemical cleaning step (S41) and the water washing step (S42) as the post-treatment step (S40), polishing step (S43) and water washing and Screening step (S44) is further performed,
The polishing step (S43) is a molten aluminum plating method for improving heat resistance, characterized in that the alternative method is applied from the vibration polishing or sand blasting (Sand blasting) method.
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