KR101041793B1 - 마그네슘 합금의 기화성 부식방지제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아미드류를 포함하는 마그네슘 합금용 기화성 부식방지제의 제조 방법 및 이를 응용한 제품에 관한 것으로, 아미드류의 화합물과 우레아, 아졸류 등의 환원성 화합물(reducing compound) 및 방청성능의 극대화를 위해 아민 및 유기염류를 첨가 혼합하여 마그네슘 합금에 우수한 부식방지 성능을 가진 방청제를 제조할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다. 또한 본 발명으로 제조된 부식방지제를 종이 및 합성수지에 함침 또는 혼합하여 포장재료를 제조할 수 있으며, 이를 마그네슘 합금 제품의 포장재로 사용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있으며, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 아미드류 물질을 하나 이상 포함하고 우레아, 아졸류 등의 환원성 화합물(reducing compound) 및 방청성능의 극대화를 위해 아민 및 유기염류를 함유한 부식방지제를 이용하여 마그네슘 합금의 부식방지 성능이 우수한 신규의 마그네슘 합금의 기화성 부식방지제을 제공하고자 하는 것이다.

Description

마그네슘 합금의 기화성 부식방지제{Preparation of Volatile corrosion inhibitor of Magnesium alloy}

본 발명은 아미드류 물질을 포함하는 마그네슘 합금용 기화성 부식방지제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아미드류 물질을 하나 이상 포함하고 우레아, 아졸류 등의 환원성 화합물(reducing compound) 및 방청성능의 극대화를 위한 상승 효과제 (synergistic agent)로서 아민 및 유기염류를 함께 사용하고 있다. 또한 용액 또는 용융 상태에서 용이하게 제조할 수 있고, 금속 표면의 금속원자와 기화성 부식방지제 성분이 물리 및 화학적인 흡착을 통하여 보호막을 형성시켜 금속이온의 산화반응을 차단시킴과 동시에 주요 부식인자인 수분에도 작용하여 부식효과를 중화시킴으로써 마그네슘합금의 부식을 방지하는 탁월한 방청효과를 보이는 마그네슘 합금의 기화성 부식방지제에 관한 것이다.

일반적으로 금속의 부식을 방지하기 위해 금속을 외부의 부식환경으로부터 보호하고자 도유를 하거나, 부식방지제가 처리된 포장재로 포장하거나, 이 두가지 방법을 함께 이용하는 것이 통상적이다.

부식방지 성능이란 금속 표면에서 산화물 또는 산화물을 주재로 하는 화합물이 생성되는 것을 방지하여 부식 생성물의 발생을 방지하는 성질을 의미한다. 기화성 부식방지제는 상온에서 승화성이나 기화성을 가지고 있으며, 동시에 부식방지 성능을 가지는 화합물 또는 그 화합물을 주성분으로 하는 혼합물로 이루어진다.

특히 운송, 보관 중에 놓여진 금속에 일정기간 동안 부식 발생을 방지하기 위해 사용되는 부식방지제는 부식방지 효과를 갖는 동시에 사용 후 제거가 용이해야 하는데, 기화성 부식방지제는 상온에서 승화 또는 기화하는 성질이 있으므로 일정 기간 후 완전히 휘발 처리되어 후처리가 간편하기 때문에 널리 사용되고 있다. 이러한 기화성 부식 방지제를 종이 등에 도포 및 함침 시킨 기화성 방청지가 널리 알려져 있으며, 금속류의 보관, 수송 등의 산업용 포장지로서 광범위하게 사용되고 있다.

마그네슘합금이 구조용 재료로 사용된 것은 1920년대부터 이지만, 최근 자동차 경량화와 IT 산업의 발달로 그 사용량이 급증하고 있다. 마그네슘은 실용 구조재료 중에서 가장 경량이며, 비강도가 높아 기계 가공이 용이하여 자동차 및 항공기부품 컴퓨터나 음향기기 등의 전기 제품에 널리 사용되고 있다.

또한, 일반적으로 마그네슘합금 성형품은 다이 캐스트법, 압출 성형법에 의해 주로 제조되지만, 최근 사출 성형기를 사용한 소위 틱소몰딩법(thixomolding)이 기술적으로 확립되기에 이르러, 성형품의 형상의 자유성, 생산성 및 물성의 향상이 가능해지고, 그의 응용범위가 확대되고 있다.

그러나 마그네슘이 가지는 우수한 특성에도 불구하고 산업전반에 걸쳐 적용이 늦어지는 가장 큰 이유는 실용 금속 재료 중 내식성이 약하기 때문에 산화를 통한 부식이 쉽게 발생한다는 결점을 가지고 있기 때문이다.

따라서 마그네슘에 대한 부식방지가 중요한 해결 과제로 대두 되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 개선하기 위하여 연구 노력한 결과 아미드류의 화합물과 우레아, 아졸류 등의 환원성 화합물(reducing compound) 및 방청성능의 극대화를 위해 아민 및 유기염류를 첨가 혼합하여 마그네슘 합금에 우수한 부식방지 성능을 가진 방청제를 제조할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다. 또한 본 발명으로 제조된 부식방지제를 종이 및 합성수지에 함침 또는 혼합하여 포장재료를 제조할 수 있으며, 이를 마그네슘 합금 제품의 포장재로 사용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 아미드류 물질을 하나 이상 포함하고 우레아, 아졸류 등의 환원성 화합물(reducing compound) 및 방청성능의 극대화를 위해 아민 및 유기염류를 함유한 부식방지제를 이용하여 마그네슘 합금의 부식방지 성능이 우수한 신규의 마그네슘 합금의 기화성 부식방지제을 제공하고자 하는 것이다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 마그네슘 합금용 기화성 부식방지제는 부식방지 성능이 우수하며 방청제가 서서히 기화하여 장기간 동안 방청효과가 발휘되며, 수분제거율이 높아 습기가 많은 환경 하에서도 효과적으로 부식이 방지된다. 또한, 다양한 용도에서 사용 가능한 마그네슘 합금의 산화되는 결점을 보완할 수 있어 부식방지업계 및 금속산업에 경쟁력을 가질 것으로 기대된다.

본 발명은 아미드류 물질을 기제로 하고 여기에 아민류 등의 환원성 물질류 및 유기염류, 아졸류등을 혼합하여 신규의 마그네슘합금의 기화성 부식방지제 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 10~30 중량부의 아미드 화합물, 10~30 중량부의 우레아 혹은 티오우레아, 5~25 중량부의 아졸류, 30~70 중량부의 아민, 5~20 중량부의 유기염의 혼합물로 구성되는 마그네슘합금용 기화성 부식방지제 및 이를 이용한 포장재에 관한 것이다.

상기에서, 부식방지에 유용한 물질인 아미드류 화합물은 10 중량부 이하인 경우에는 마그네슘 합금표면에 변색이 발생되며, 광택도가 현저히 저하되고, 30 중량부 이상의 경우 경제적인 측면을 고려할 때 사용량 대비 효과가 그다지 크지 않고 용액화에 어려움을 고려할 때 그 양은 10~30 중량부가 바람직하다.

또한, 아미드류 화합물의 분자량이 60 이하면 기화성은 증가하는 반면 금속 표면을 외부환경으로부터 보호할 수 있는 능력이 떨어지는 반면 분자량이 150 이상이면 소수성이 증가하기 때문에 금속의 표면을 외부환경으로 보호할 수 있는 능력이 향상되나 기화성이 낮아지고 거대 알킬그룹에 의해 분자가 금속 표면에 밀집될 수 없게 되므로, 그 분자량은 60~150 정도가 바람직하며, 티오우레아 혹은 우레아는 마그네슘 합금에 응축되는 수분을 흡수하여 부식을 억제시키는 작용을 하게 되는 것으로써, 10 중량부 이하에서는 수분제거능력이 약하고, 30 중량부 이상에서는 사용물질이 금속 표면에 잔존할 우려가 있으므로, 그 양은 10~30 중량부가 바람직하다.

여기서, 상기 아미드는 구체적으로는 프로피온아미드, 아이소부틸아미드, 트리메틸아세트아미드, 헥사노아미드, 아크릴아미드, 메타아크릴아미드, 아미노벤자미드, 살리실아미드, 벤자미드로 이루어진 아미드계 화합물 군에서 1종 이상의 혼합물로 구성된다.

또한 아졸류는 방청 효과 상승 보조제로 첨가되며, 너무 적게 첨가되는 경우에는 첨가 효과가 없고 너무 많이 첨가되는 경우 마그네슘 합금의 표면에 잔존하게 되어 제품불량의 원인이 됨으로, 그 첨가량은 5~25 중량부가 바람직하다.

여기서, 상기 아졸계 화합물은 구체적으로는 벤조트리아졸, 머캅토벤조트리아졸, 하이드로시벤조트리아졸, 톨리트리아졸, 트리아졸, 벤즈이미다졸, 이미다졸로 이루어진 군에서 1종 혹은 2종 이상의 혼합물로 구성된다.

아민의 경우에도 적은 양을 첨가할 경우 첨가 효과가 없고 금속 표면에 변색이 발생하며 많은 양이 첨가될 경우 방청제가 석출되어 마그네슘 합금의 표면에 잔존하게 제품불량의 원인이 되므로 그 첨가량은 30~70 중량부가 바람직하다.

여기서, 상기 아민은 사이클로헥실아민, 벤즈아민, 모르폴린, 에탄올아민, 프로파놀아민, 부탄놀아민, 디메틸에탄올아민, 디에탄올아민, 헥사민, 메틸렌아민, 트리메틸렌아민, 디에틸렌아민, 트리에틸아민, 에틸렌디아민, 프로필아민, 부틸아민, 이소프로필아민, 다이칸, 다이판으로 이루어진 군에서 1종 혹은 2종 이상의 혼합물로 구성된다.

유기염은 방청효과 상승보조제로 많은 양이 첨가되는 경우 마그네슘합금에 악영향을 주게 되므로 그 첨가량은 5~20 중량부가 바람직하다.

여기서, 유기염은 카프로익산염. 카프릭산염, 락틱산염, 옥탄산염, 옥칠산염, 라울릭산염의 지방족 카르복실산염과 벤조산염, 살리실릭산염, 부틸벤조산염의 방향족 카르복실산염으로 이루어진 군에서 1종 이상의 혼합물로 구성된다.

따라서, 본 발명의 상기와 같은 10~30 중량부의 아미드류, 30~70 중량부의 아민류, 5~25 중량부의 아졸류, 10~30 중량부의 우레아 혹은 티오우레아 및 5~20 중량부의 유기염류로 이루어진 혼합물을 사용하여 부식방지 성능이 우수하며, 낮은 비용으로 제조가 가능한 기화성 부식방지제를 제조할 수 있다.

그리고, 본 발명의 또 다른 방법으로 유기염류 없이 10~30 중량부의 아미드류, 35~75중량부의 아민류, 10~25 중량부의 아졸류, 5~40 중량부의 우레아 혹은 티오우레아를 혼합시킨 후, 1시간 교반하여 완전히 용해시켜 기화성 부식방지제를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 마그네슘 합금의 기화성 부식방지제를 물 또는 유기용매을 이용하여 용액화한 후 10g~30g/㎡ 의 적용비로 종이, 비닐, 섬유상에 적용하여 포장재로 제조할 수 있는 구성이다.

본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하나, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

벤조산 아미드 15 중량부와, 몰포린 20 중량부와, 유기염 5 중량부를 1시간이상 교반하여 완전히 용해시켜 반응시킨 후 벤조트리아졸 15 중량부와, 우레아 25 중량부를 첨가하고 1시간 교반하여 완전히 용해시킨다.

이 후 헥사민 20 중량부를 첨가하여 완전히 용해시켜 기화성 부식방지제를 제조한다. 이때 방지제의 농도를 40~60%를 유지한다.

실시예 2

벤조산 아미드 20 중량부와 디에탄올아민 20 중량부를 1시간이상 교반하여 완전히 용해시켜 반응시킨 후 벤조트리아졸 10 중량부와, 우레아 20 중량부를 첨가하고 1시간 교반하여 완전히 용해시킨다.

이 후, 몰포린 30 중량부를 첨가하여 완전히 용해시켜 기화성 부식방지제를 제조한다. 이때 방지제의 농도를 40~60%를 유지한다.

실시예 3

20 중량부의 아미드류, 45 중량부의 아민류, 15 중량부의 아졸류, 20 중량부의 우레아 혹은 티오우레아를 혼합시킨 후, 1시간 교반하여 완전히 용해시켜 기화성 부식방지제를 제조한다.

실험예

상기 실시예 1, 2, 3에 의해 제조된 기화성 부식방지제를 종이에 20-30mg/㎡의 적용비로 함침시켜 부식방지 포장지를 제조하였다.

상기 부식방지 포장지와 현재 시중에 판매되고 있는 비철용방청지(비교예) 및 부식방지 처리를 하지 않은 바탕시험지에 대하여 하기 방법에 따라 방청성능 시험을 실시하였다.

[방청성능 측정방법]

1) 부식방지 성능 시험

마그네슘 합금 시험편은 60 X 80 X 2.3mm크기로 자른 강판을 2매씩 준비 후 140 X 110mm 크기로 자른 기화성 부식방지 포장지를 이용하여 부식방지 처리면이 시험면에 접촉하도록 포장한다.

이를 부식 촉진기에서 50℃로 16시간 보존 후 5℃로 16시간 보존을 1사이클로 하여 4사이클 시험을 실시하고 부식 발생 유무를 확인한다.

2) 고습도 부식방지 성능 시험

마그네슘 합금 시험편은 60 X 80 X 2.3mm크기로 자른 강판을 2매씩 준비 후 140 X 110mm 크기로 자른 기화성 부식방지 포장지를 이용하여 포장하고 이를 고습도 부식촉진기에서 70℃, 100% RH(상대습도)의 가혹한 조건 하에서 부식촉진 시험을 실시하고 부식 발생 유무를 확인한다.

상기 시험 결과들을 분석하여 하기 도표에 요약 기재하였다.

구 분	부식방지 성능				고습도 부식방지 성능
	20hr	40hr	60hr	80hr	20hr	40hr	60hr
실시예 1	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
실시예 2	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
실시예 3	◎	◎	◎	○	◎	◎	○
비교예	Ｘ	Ｘ	Ｘ	Ｘ	Ｘ	Ｘ	Ｘ
바탕시험지	Ｘ	Ｘ	Ｘ	Ｘ	Ｘ	Ｘ	Ｘ

비고

◎ - 부식율이 거의 0%임.

○ - 부식율이 0-20%임.

Ｘ - 부식율이 20% 이상임.

상기 도표에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 부식방지제를 처리한 포장지가 바탕시험지의 것들에 비하여 더욱 우수한 방청성능을 나타내었다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합 된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

1. 마그네슘 및 마그네슘합금의 부식방지제에 있어서,
   10~30 중량부의 아미드류, 30~70 중량부의 아민류, 5~25 중량부의 아졸류, 5~20 중량부의 유기염류로 구성하되,
   10~30 중량부의 우레아 혹은 티오우레아를 더 포함하는 혼합물인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 기화성 부식방지제.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 아미드는 구체적으로는 프로피온아미드, 아이소부틸아미드, 트리메틸아세트아미드, 헥사노아미드, 아크릴아미드, 메타아크릴아미드, 아미노벤자미드, 살리실아미드, 벤자미드로 이루어진 아미드계 화합물 군에서 1종 이상의 성분인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 기화성 부식방지제.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 아졸계 화합물은 구체적으로는 벤조트리아졸, 머캅토벤조트리아졸, 하이드로시벤조트리아졸, 톨리트리아졸, 트리아졸, 벤즈이미다졸, 이미다졸로 이루어진 군에서 1종 이상의 성분인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 기화성 부식방지제.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 아민은 사이클로헥실아민, 벤즈아민, 모르폴린, 에탄올아민, 프로파놀아민, 부탄놀아민, 디메틸에탄올아민, 디에탄올아민, 헥사민, 메틸렌아민, 트리메틸렌아민, 디에틸렌아민, 트리에틸아민, 에틸렌디아민, 프로필아민, 부틸아민, 이소프로필아민, 다이칸, 다이판으로 이루어진 군에서 1종 이상의 성분인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 기화성 부식방지제.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 유기염은 카프로익산염. 카프릭산염, 락틱산염, 옥탄산염, 옥칠산염, 라울릭산염의 지방족 카르복실산염과 벤조산염, 살리실릭산염, 부틸벤조산염의 방향족 카르복실산염으로 이루어진 군에서 1종 이상의 성분인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 기화성 부식방지제.
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