KR101117800B1 - Surface treatment process for magnesium parts and magnesium parts treated by using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법과 이를 이용하여 표면 처리된 마그네슘 합금 부재에 관한 것이다. 본 발명은 표면 가공 공정에 의해 자연 산화막과 이 물질이 모두 제거된 마그네슘 합금 부재의 표면에 산화마그네슘 막, 불화마그네슘 막, 산화마그네슘-불화마그네슘 등의 막을 건식 증착하여 부동태화 공정을 진행한 후 졸겔 코팅을 실시함으로써, 마그네슘 합금 부재의 내염수성과 내스크래치성을 향상시키고 마그네슘 합금 고유의 금속 질감을 표현할 수 있다.The present invention relates to a surface treatment method of a magnesium alloy member and a magnesium alloy member surface-treated using the same. The present invention is a sol-gel after the passivation process by dry depositing a film such as magnesium oxide film, magnesium fluoride film, magnesium oxide-magnesium fluoride on the surface of the natural oxide film and the magnesium alloy member from which all of these substances are removed by the surface treatment process By coating, the salt water resistance and scratch resistance of a magnesium alloy member can be improved and the metal texture inherent to a magnesium alloy can be expressed.

마그네슘 합금 부재, 표면 처리, 건식, 내부식성, Sol-gel 코팅, 표면 경도 Magnesium Alloy Member, Surface Treated, Dry, Corrosion Resistant, Sol-gel Coating, Surface Hardness

Description

마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법 및 이를 이용하여 처리된 마그네슘 합금 부재{Surface treatment process for magnesium parts and magnesium parts treated by using the same}Surface treatment process for magnesium parts and magnesium parts treated by using the same}

본 발명은 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법 및 이를 이용하여 처리된 표면을 갖는 마그네슘 합금 부재에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 마그네슘의 금속 질감을 가지며, 내염수성과 내스크래치성이 우수한 표면 처리 방법 및 이를 이용하여 처리된 표면을 갖는 마그네슘 합금 부재에 관한 것이다.The present invention relates to a method for surface treatment of a magnesium alloy member and a magnesium alloy member having a surface treated using the same. More specifically, the present invention relates to a surface treatment method having a metal texture of magnesium, excellent in salt water resistance and scratch resistance, and a magnesium alloy member having a surface treated using the same.

마그네슘은 지구상에 존재하는 물질 중 8번째로 풍부하며 비중이 낮고 인체에 무해하기 때문에 다양한 제품의 내, 외장재로 응용할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 마그네슘은 비강도가 상대적으로 높은 금속이며 제품의 경량화와 에너지 절감이라는 큰 흐름에 따라 기존 소재를 대체하고 플라스틱 소재의 단점을 보완할 수 있는 새로운 소재로 관심을 끌고 있다. 마그네슘 합금이 이용되고 있는 분야로는 자동차, 우주항공, 전자기기, 휴대용 정보기기 등이 있으며, 점차 그 용도가 늘어나고 있는 추세이다.Magnesium is the 8th most abundant substance on earth, low in specific gravity and harmless to human body. Therefore, magnesium has the potential to be used as an interior and exterior material of various products. Magnesium is a relatively high-strength metal and is attracting attention as a new material that can replace existing materials and make up for the shortcomings of plastics according to the trend of light weight and energy saving. Magnesium alloys are used in automobiles, aerospace, electronic devices, and portable information devices, and are increasingly being used.

그러나 이러한 마그네슘을 포함하는 마그네슘 합금 부재의 경우 내부식성이 상대적으로 취약하다는 단점을 가지기 때문에 마그네슘의 고유 금속 질감을 표현하는 외장 케이스 등에 적용될 경우 제품의 외관 신뢰성이 길지 않다는 단점이 있어, 마그네슘 고유의 금속 질감을 표현하는 케이스류의 제품을 제조하기 위해서는 이의 보완이 필수적이다.However, since the magnesium alloy member including magnesium has a disadvantage of relatively weak corrosion resistance, when applied to an exterior case expressing the intrinsic metal texture of magnesium, the appearance reliability of the product is not long. In order to manufacture the case-type products expressing the texture, the supplementation is essential.

마그네슘 합금 부재의 대표적인 표면 처리 방법에는 양극 산화 처리법(anodizing treatment), 화성 처리법(chemical conversion treatment), 스파크 양극 산화 처리법(plasma electrolytic oxidation treatment), 아연 치환법, 무전해 니켈 도금법 등이 있다. 그러나 이러한 표면 처리 방법은 대부분 습식 공정으로 폐수가 발생하고 오염물질 사용제한(Restriction of Hazardous Substances Directive; RoHS)에 의해 규제를 받는 물질을 함유하고 있기 때문에 사용이 제한적이다. 또한 상기 방법에 따르면, 두꺼운 피복에 의하여 내염수성이 구현되는 특징이 있어, 마그네슘 고유의 금속 질감을 표현할 수 없는 단점이 있다.Typical surface treatment methods for the magnesium alloy member include anodizing treatment, chemical conversion treatment, spark electrolytic oxidation treatment, zinc substitution method, electroless nickel plating method, and the like. However, most of these surface treatment methods are limited in their use because they contain waste materials from wet processes and contain substances regulated by the Restriction of Hazardous Substances Directive (RoHS). In addition, according to the method, there is a feature that the salt water resistance is implemented by a thick coating, there is a disadvantage that can not express the metal texture inherent in magnesium.

따라서 증착에 의한 박막 부동태화 공정과 내염수성 및 내스크래치성을 가지는 졸겔 코팅을 통하여 마그네슘 고유의 금속 표면 질감을 저하시키지 않으며, 마그네슘 합금 부재의 내염수성과 내스크래치성을 향상시켜 마그네슘 합금 부재를 외장용 산업 분야에 용이하게 적용 가능하도록 하는 새로운 표면 처리 방법에 대한 연구가 현재 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 하지만, 아직까지 원하는 수준의 우수한 물성을 갖는 방법은 개발되지 못하고 있다.Therefore, the thin film passivation process by deposition and the sol-gel coating having saline and scratch resistance do not degrade the intrinsic metal surface texture of magnesium, and improve the saline and scratch resistance of the magnesium alloy member to exteriorize the magnesium alloy member. Research into new surface treatment methods that can be easily applied to the industrial field is currently active. However, a method having excellent desired physical properties has not been developed yet.

본 발명의 목적은 마그네슘 합금 부재의 표면에 내염수성 및 내 스크래치 특성을 가지는 졸겔 코팅을 하고자 할 때 마그네슘의 취약한 내산 특성으로 표면이 급격히 산화되는 것을 억제하여 효과적으로 졸겔 코팅이 진행될 수 있도록 하며, 이에 따라 마그네슘 고유의 표면 질감을 표현할 수 있는 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to suppress the rapid oxidation of the surface due to the weak acid resistance of magnesium when the sol-gel coating having a salt water resistance and scratch resistance on the surface of the magnesium alloy member, so that the sol-gel coating can proceed effectively It is to provide a method for surface treatment of a magnesium alloy member capable of expressing a surface texture unique to magnesium.

본 발명의 다른 목적은 상기 표면 처리 방법에 의해서 처리된 표면을 갖는 내염수성 및 내스크래치성이 우수한 마그네슘 합금 부재를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a magnesium alloy member having excellent brine resistance and scratch resistance having a surface treated by the surface treatment method.

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

(a) 마그네슘 합금 부재의 표면에 금속 함유 박막을 건식 증착하는 단계,(a) dry depositing a metal-containing thin film on the surface of the magnesium alloy member,

(b) 상기 건식 증착된 금속 함유 박막을 포함하는 마그네슘 합금 부재의 표면에 졸겔 코팅을 진행하는 단계, 및(b) sol-gel coating the surface of the magnesium alloy member including the dry deposited metal-containing thin film, and

(c) 상기 마그네슘 합금 부재를 건조하고 표면 경화하는 단계(c) drying and surface curing the magnesium alloy member

를 포함하는 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법을 제공한다.It provides a surface treatment method of a magnesium alloy member comprising a.

상기 마그네슘 합금 부재의 표면에 건식 증착되는 금속 함유 박막은 산화마그네슘 막, 불화마그네슘 막, 불화실리콘막, 헥사메틸디실록산을 전구체로 이용하여 형성된 박막, 이산화규소, 이산화티탄, 산화세륨 및 알루미나로 이루어진 군에서 선택된 금속 함유막 또는 이들의 1종 이상의 복합막을 포함할 수 있다.The metal-containing thin film deposited on the surface of the magnesium alloy member is a thin film formed using a magnesium oxide film, a magnesium fluoride film, a silicon fluoride film, hexamethyldisiloxane as a precursor, silicon dioxide, titanium dioxide, cerium oxide, and alumina. It may include a metal-containing film selected from the group or one or more composite films thereof.

상기 건식 증착하는 단계는 전자빔 진공 증착법, 스퍼터링 증착법 또는 화학기상증착법을 사용할 수 있다.The dry deposition may use electron beam vacuum deposition, sputtering deposition or chemical vapor deposition.

이때, 상기 건식 증착하는 단계 후에, 상기 산화마그네슘 막에 불화마그네슘 막을 증착하는 단계를 더 포함하여 산화마그네슘막-불화마그네슘막의 복합막을 형성할 수 있다. 또한 상기 건식 증착하는 단계 후에 상기 불화마그네슘 막에 산화마그네슘 막을 증착하는 단계를 더 포함하여 불화마그네슘막-산화마그네슘막의 복합막을 형성할 수 있다. 상기 증착하는 단계에서 전자 빔 증착법, 스퍼터링 증착법 또는 화학기상증착법(CVD, chemical vapor deposition)을 사용할 수 있다. 상기 복합막의 두께의 합은 10nm 내지 150nm인 것이 바람직하다.At this time, after the dry deposition step, further comprising the step of depositing a magnesium fluoride film on the magnesium oxide film may form a composite film of magnesium oxide film-magnesium fluoride film. The method may further include depositing a magnesium oxide film on the magnesium fluoride film after the dry deposition, thereby forming a composite film of a magnesium fluoride film and a magnesium oxide film. In the depositing step, an electron beam deposition method, a sputtering deposition method, or a chemical vapor deposition method (CVD, chemical vapor deposition) may be used. The sum of the thicknesses of the composite films is preferably 10 nm to 150 nm.

또한 본 발명은 상기 방법에 따라 표면 처리된 마그네슘 합금 부재를 제공한다.The present invention also provides a magnesium alloy member surface-treated in accordance with the above method.

이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 압연에 의하여 판상으로 제조되고, 성형에 의하여 부품으로 가공되는 마그네슘 합금 부재 중에서 연마나 버핑(buffing) 등의 기계적 표면 가공을 통하여 마그네슘 고유의 금속질감을 나타내는 마그네슘의 표면 처리 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 표면처리 방법을 이용하여 내염수성 및 내스크래치성이 매우 우수하고 마그네슘 고유의 금속질감을 나타내도록 표면 처리된 마그네슘 합금 부재에 관한 것이다.The present invention relates to a surface treatment method of magnesium, which is manufactured in a plate shape by rolling and exhibits a metallic texture unique to magnesium through mechanical surface processing such as polishing or buffing among magnesium alloy members processed into parts by molding. . In addition, the present invention relates to a magnesium alloy member that is surface-treated to have excellent salt water resistance and scratch resistance and exhibit magnesium intrinsic metal texture using the surface treatment method.

이러한 본 발명의 표면처리 방법은 표면 연마 등 적절한 표면 가공 공정에 의하여 자연 산화막과 표면 오염 물질이 모두 제거된 마그네슘 합금 부재의 표면에 산화 마그네슘 막, 불화마그네슘 막 또는 이들의 1종 이상의 복합막을 건식 증착하는 단계를 포함한다. 상기 건식 증착에 의하여 부동태화 공정을 거친 후, 산 촉매 공정을 이용하는 졸겔 코팅 처리를 진행하는 단계를 포함한다. 건식 증착에 의하여 부동태화 공정을 거친 마그네슘 합금 부재의 경우는 산 촉매를 사용하는 졸겔(Sol-gel) 공정 적합성이 매우 우수하다.The surface treatment method of the present invention dry deposits a magnesium oxide film, a magnesium fluoride film or one or more composite films thereof on the surface of a magnesium alloy member from which both the natural oxide film and the surface contaminants are removed by an appropriate surface processing process such as surface polishing. It includes a step. After passing through the passivation process by the dry deposition, the step of performing a sol-gel coating process using an acid catalyst process. In the case of a magnesium alloy member which has been passivated by dry deposition, the suitability for Sol-gel process using an acid catalyst is excellent.

즉, 기존과 같이 증착법만 사용하여 표면처리를 하면 두께가 두꺼워지거나 마그네슘 고유의 금속질감의 표현에 한계가 있고, 내염수성 및 내스크래치성 특성도 저하될 수 있다. 또한 기존 졸겔 공정만을 거쳐 표면처리를 할 경우 외부 충격에 의한 강도가 약해질 수 있고, 특히 필리폼 부식(filiform corrosion)에 취약한 경향을 보이며, 마그네슘의 취약한 내산 특성으로 표면 코팅시 표면이 급격히 산화될 수 있다.In other words, if the surface treatment using only the deposition method as in the conventional, the thickness is thick or there is a limit to the expression of the metal texture inherent in magnesium, and the saline and scratch resistance properties may also be reduced. In addition, the surface treatment through the existing sol-gel process may weaken the strength due to external impacts, and especially tends to be vulnerable to filiform corrosion, and the surface is rapidly oxidized during surface coating due to the weak acid resistance of magnesium. Can be.

따라서 본 발명은 마그네슘 합금 부재의 표면에 특정의 금속 함유막을 증착하여 표면의 두께를 적절히 형성한다. 이러한 과정을 통해, 마그네슘 합금의 표면에 얇은 막을 형성시켜 마그네슘의 산용액과의 반응성을 잃게 하는 부동태화 공정을 유도한다. 이후, 본 발명은 상기 반응성을 잃은 금속막 표면에 내염수성과 내스크래치 특성을 갖는 졸겔코팅을 수행함으로써, 마그네슘의 취약한 내산 특성으로 표면이 급격히 산화되는 것을 억제할 수 있는 특징이 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면 효과적인 졸겔 코팅 진행에 따라 마그네슘 합금 표면 처리를 원활히 진행할 수 있고, 마그네슘 고유의 표면 질감을 표현하며 물성이 우수한 마그네슘 합금 부재를 얻을 수 있다.Therefore, this invention deposits a specific metal containing film on the surface of a magnesium alloy member, and forms the thickness of a surface suitably. Through this process, a thin film is formed on the surface of the magnesium alloy to induce a passivation process that causes the magnesium to lose its reactivity with the acid solution. Thereafter, the present invention is characterized in that the surface of the metal film which has lost the reactivity is subjected to sol-gel coating having saline water resistance and scratch resistance, thereby preventing the surface from being rapidly oxidized due to the weak acid resistance of magnesium. Therefore, according to the present invention, it is possible to smoothly proceed with the magnesium alloy surface treatment according to the effective sol-gel coating progress, to express the surface texture inherent in magnesium and to obtain a magnesium alloy member having excellent physical properties.

이때, 상기 복합막은 산화마그네슘막-불화마그네슘막의 복합막 또는 불화마그네슘막-산화마그네슘 복합막을 포함할 수 있다. 또한 상기 복합막 건식 증착에 사용되는 마그네슘 합금 부재는 진공중에서 플라즈마 표면처리를 생략할 수도 있다. 또한, 본 발명에서 표면 처리전 사용하는 합금 부재의 합금 비율은 특별히 한정되지 않고, 통상적인 것을 사용할 수 있다.In this case, the composite film may include a composite film of magnesium oxide film-magnesium fluoride film or a magnesium fluoride film-magnesium oxide composite film. In addition, the magnesium alloy member used in the composite film dry deposition may omit the plasma surface treatment in vacuum. In addition, the alloy ratio of the alloy member used before surface treatment in this invention is not specifically limited, A normal thing can be used.

그러면 아래에서는 첨부한 도면을 참고하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서, 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 명세서 전체에서 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted in the drawings, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

도 1은 본 발명에 따른 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법을 수행하는 데 사용되는 전자 빔 진공 증착 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing an example of an electron beam vacuum deposition apparatus used to perform the surface treatment method of a magnesium alloy member according to the present invention.

도 1을 참조하면, 전자 빔 진공 증착 장치는 진공 용기(10), 진공 용기(10)에 내장되어 마그네슘 합금 부재를 고정하는 홀더(20), 가스가 유입되는 가스 유입구(30), 공정 후 가스를 배출되는 가스 배출구(40), 타겟 물질을 증발시키는 증발원(50), 진공 용기(10)를 진공으로 만드는 진공 펌프(60) 및 기타 진공 증착을 위해 필요한 요소들로 구성된다.Referring to FIG. 1, the electron beam vacuum deposition apparatus includes a vacuum vessel 10, a holder 20 embedded in the vacuum vessel 10 to fix a magnesium alloy member, a gas inlet 30 through which gas is introduced, a gas after a process It is composed of the gas outlet 40, the evaporation source 50 for evaporating the target material, the vacuum pump 60 for vacuuming the vacuum vessel 10, and other elements necessary for vacuum deposition.

따라서, 본 발명의 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법은 자연산화막이 형성된 마그네슘 합금 부재를 준비하고, 마그네슘 합금 부재를 도 1의 진공 증착 장 치에 거치한 뒤, 진공을 걸어준다. 이후, 진공 조건 하에 마그네슘 합금 부재의 표면을 세정하고, 상기 마그네슘 합금 부재의 표면에 건식 증착된 금속 함유 박막을 형성하고, 상기 건식 증착된 금속 함유 박막을 포함하는 마그네슘 합금 부재의 표면에 졸겔 용액을 코팅하고, 상기 마그네슘 합금 부재를 건조 및 표면 경화하는 단계를 포함한다.Therefore, according to the method for treating a surface of a magnesium alloy member of the present invention, a magnesium alloy member on which a natural oxide film is formed is prepared, the magnesium alloy member is mounted on the vacuum deposition apparatus of FIG. Thereafter, the surface of the magnesium alloy member is cleaned under vacuum conditions, a dry deposited metal-containing thin film is formed on the surface of the magnesium alloy member, and a sol-gel solution is applied to the surface of the magnesium alloy member including the dry deposited metal-containing thin film. Coating and drying and surface curing the magnesium alloy member.

특히, 본 발명은 진공 증착 공정에 의해, 마그네슘 합금 표면에 내염수성이 우수한 부동태 피막을 형성하여 내염수성을 향상시키면서, 산 촉매를 활용하는 졸겔 코팅 공정 중에 마그네슘 표면 산화가 발생하지 않도록 하여, 마그네슘 고유의 미려한 금속 질감을 그대로 구현할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 졸겔 코팅을 통해 마그네슘 합금 부재의 표면에서 경화를 유도하여 코팅막이 단단하고 외관이 수려하면서도 깨끗한 표면을 얻을 수 있게 한다.In particular, the present invention forms a passivation film having excellent salt water resistance on the magnesium alloy surface by a vacuum deposition process to improve salt water resistance and prevent magnesium surface oxidation from occurring during the sol-gel coating process utilizing an acid catalyst. The beautiful metal texture can be realized as it is. In addition, the present invention induces hardening on the surface of the magnesium alloy member through the sol-gel coating, so that the coating film is hard and the appearance is beautiful, but a clean surface can be obtained.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a surface treatment method of the magnesium alloy member according to the first embodiment of the present invention.

도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 2, the surface treatment method of the magnesium alloy member according to the first embodiment of the present invention will be described.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 방법은 마그네슘 합금 부재를 진공 용기 안에 배치하고(S110), 진공 조건 하에 마그네슘 합금 부재의 표면을 세정하고(S120), 상기 마그네슘 합금 부재의 표면에 산화마그네슘 막을 건식 증착하고(S130), 상기 건식 증착된 산화마그네슘 막을 포함하는 마그네슘 합금 부재의 표면에 졸겔 코팅을 진행하고, 및 상기 마그네슘 합금 부재를 건조하고 표면 경화하 는 단계(S150)를 포함한다. 이하에서 이를 보다 상세히 설명한다.As shown in Fig. 2, the method of the present invention arranges a magnesium alloy member in a vacuum container (S110), cleans the surface of the magnesium alloy member under vacuum conditions (S120), and magnesium oxide on the surface of the magnesium alloy member. Dry deposition of the film (S130), and a sol-gel coating on the surface of the magnesium alloy member including the dry-deposited magnesium oxide film, and drying and surface curing the magnesium alloy member (S150). This will be described in more detail below.

우선, 본 발명은 자연산화막이 형성된 마그네슘 합금 부재를 준비하여 진공 용기 안에 배치한다(S210). 진공 용기의 진공도는 일반적인 조건을 유지할 수 있으며 그 조건이 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들면, 진공도는 10-9 Torr 내지 10-1Torr로 압력을 유지하는 것이 바람직하다.First, the present invention prepares a magnesium alloy member having a natural oxide film is disposed in a vacuum container (S210). The degree of vacuum of the vacuum vessel can maintain general conditions, and the conditions are not particularly limited. For example, the degree of vacuum is preferably maintained at a pressure of 10 -9 Torr to 10 -1 Torr.

이때, 상기 마그네슘 합금 부재는 마그네슘이 대기중의 산소와 반응하므로, 그 표면에는 불가피하게 자연산화막이 형성된다. 자연산화막은 산화마그네슘 및 수산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 수산화마그네슘은 산화마그네슘이 버핑 공정에서 사용되는 물 혹은 대기중의 수분과 반응하여 생성될 수 있다.At this time, since the magnesium alloy member reacts with oxygen in the air, a natural oxide film is inevitably formed on the surface thereof. The natural oxide film may include any one or more selected from the group consisting of magnesium oxide and magnesium hydroxide. The magnesium hydroxide may be produced by the reaction of magnesium oxide with water in the atmosphere or water used in the buffing process.

이어서, 진공 조건 하에 마그네슘 합금 부재의 표면을 플라즈마를 이용하여 세정한다(S220). 그러나, 본 발명에서 상기 마그네슘 합금 부재의 표면 처리는 필요에 따라 생략 가능하여 선택적으로 실시할 수 있으며, 반드시 수행하지 않아도 되고 일반적인 공정으로 얻어진 마그네슘 합금 부재를 그대로 사용할 수도 있다. 상기 표면 세정 공정을 통해 마그네슘 합금 부재 표면의 자연 산화막이 제거될 수 있으며, 그 밖에 이물질도 모두 제거될 수 있다. 세정 시간은 그 조건이 특별히 한정되지는 않으나, 구체적으로 30분 정도가 바람직하다. 상기 플라즈마는 아르곤 플라즈마를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 산소 플라즈마를 사용할 수도 있다.Subsequently, the surface of the magnesium alloy member is cleaned using a plasma under vacuum conditions (S220). However, in the present invention, the surface treatment of the magnesium alloy member can be omitted, if necessary, can be selectively carried out, it is not necessary to necessarily perform the magnesium alloy member obtained in a general process may be used as it is. Through the surface cleaning process, the natural oxide film on the surface of the magnesium alloy member may be removed, and other foreign matters may also be removed. Although the conditions are not specifically limited, The washing time is about 30 minutes specifically, preferable. Argon plasma may be used as the plasma, but is not limited thereto, and oxygen plasma may be used as necessary.

또한 본 발명은 상기에서 처리된 마그네슘 합금 표면에 산화마그네슘(MgO) 막을 건식 증착한다(S130). 구체적으로, 산화마그네슘을 포함하는 타겟을 증발원(50)에 배치한다. 이 타겟에 전자빔을 가함으로써 가스 상태의 산화마그네슘을 형성한다. 가스 상태의 산화마그네슘은 홀더(20)에 장착된 마그네슘 합금 부재로 확산하여 마그네슘 합금 부재의 표면에 산화마그네슘 막을 형성한다. 이 단계에서 건식 증착법으로 전자 빔 증착법 또는 스퍼터링 증착법을 사용할 수 있다. 또한, 이산화규소를 적용할 경우는 전자빔 증착법 또는 스퍼터링 증착법 이외에, 화학기상증착법(CVD, chemical vapor deposition)법을 사용하는 것도 가능하다.In addition, the present invention dry deposition of a magnesium oxide (MgO) film on the treated magnesium alloy surface (S130). Specifically, a target containing magnesium oxide is placed in the evaporation source 50. A gaseous magnesium oxide is formed by applying an electron beam to this target. The magnesium oxide in the gaseous state diffuses into the magnesium alloy member mounted on the holder 20 to form a magnesium oxide film on the surface of the magnesium alloy member. In this step, an electron beam deposition method or a sputtering deposition method may be used as the dry deposition method. In addition, when silicon dioxide is applied, in addition to the electron beam deposition method or the sputtering deposition method, it is also possible to use a chemical vapor deposition (CVD) method.

상기 박막 증착 공정으로 마그네슘 합금 표면에 내 산성 부동태 피막을 형성한다.The thin film deposition process forms an acid-resistant passivation film on the magnesium alloy surface.

여기서 산화마그네슘 막은 두께 10nm 내지 150nm로 형성할 수 있다. 두께가 10nm 보다 얇으면 내식력이 불충분해지는 문제가 있고 150nm보다 두꺼우면 간섭색이 발현하여 마그네슘 고유의 질감이 충분히 표현되지 않는 문제가 있다.The magnesium oxide film may be formed to a thickness of 10nm to 150nm. If the thickness is thinner than 10 nm, there is a problem that the corrosion resistance is insufficient, and if the thickness is thicker than 150 nm, interference color is expressed, and thus the texture of magnesium inherent is not sufficiently expressed.

상기 과정이 완료되면, 상기 마그네슘 합금 부재의 표면에 졸겔 용액을 이용하여 졸겔 코팅을 진행한다(S140). 즉, 본 발명은 졸겔법에 의해 마그네슘 합금 부재의 표면을 처리한다. 본 발명은 박막 증착 공정으로 마그네슘 합금 표면에 내 산성 부동태 피막을 형성한 후 산 촉매를 이용한 졸겔 코팅을 실시하여 마그네슘 고유의 금속 질감을 유지할 수 있도록 한다.When the process is completed, the sol-gel coating is performed using a sol-gel solution on the surface of the magnesium alloy member (S140). That is, this invention processes the surface of a magnesium alloy member by a sol-gel method. The present invention forms an acid passivation film on the surface of the magnesium alloy by a thin film deposition process, and then performs a sol-gel coating using an acid catalyst to maintain a magnesium-specific metal texture.

상기 졸겔(sol-gel)법은 전구체의 가수분해와 축중합 반응에 의해 무기질 망상구조를 만드는 것을 의미한다. 상기 졸겔 법의 졸겔 반응에서 얻어지는 망상구 조는 전구체의 가수분해 및 알코올의 축합 등에 따른 중합반응 속도에 따라 조절될 수 있다. 따라서, 졸겔 반응시 pH, 온도 및 촉매의 성질 및 농도, 전구체의 농도를 조절하여 다양한 형태의 망상 구조를 얻을 수 있으며, 본 발명이 그 조건을 특별히 한정시키는 것은 아니다.The sol-gel method refers to making an inorganic network by hydrolysis and polycondensation of a precursor. The network structure obtained in the sol-gel reaction of the sol-gel method can be adjusted according to the polymerization reaction rate due to hydrolysis of the precursor and condensation of alcohol. Therefore, various types of network structures can be obtained by adjusting pH, temperature, and the nature and concentration of the catalyst and the concentration of the precursor during the sol-gel reaction, and the present invention does not specifically limit the conditions.

본 발명에서 졸겔법을 이용하기 위해 사용하는 졸겔 용액은 가수분해 및 축중합반응이 진행된 실리카졸 수용액을 포함할 수 있다.The sol-gel solution used to use the sol-gel method in the present invention may include an aqueous solution of silica sol undergoing hydrolysis and condensation polymerization.

따라서, 본 발명의 졸겔 용액은 직쇄 또는 측쇄의 탄소수 1 내지 20의 알킬알콕시실란 및 실리콘산화물(알콕시실란)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 졸겔 용액은 알코올을 더 포함하여 제조할 수 있다.Accordingly, the sol-gel solution of the present invention may include linear or branched alkylalkoxysilane having 1 to 20 carbon atoms and silicon oxide (alkoxysilane). In addition, the sol-gel solution may be prepared further comprising an alcohol.

상기 알킬알콕시실란과 물의 몰비는 1: 5.4 이상을 만족하는 것이 바람직하나, 그 조건이 상기 범위에 한정되는 것만은 아니며 졸겔용액을 제조하는 일반적인 범위의 몰비일 수 있다. 또한 상기 알킬알콕시실란과 실리콘산화물의 몰비도 반응 조건에 따라 적절히 조절할 수 있다. 상기 알킬알콕시실란과 알코올의 몰비는 코팅의 필러 부피에 따라 적절히 변경될 수 있다.The molar ratio of alkylalkoxysilane and water is preferably 1: 5.4 or more, but the condition is not limited to the above range, and may be a general molar ratio for preparing a sol-gel solution. In addition, the molar ratio of the alkylalkoxysilane and silicon oxide can also be appropriately adjusted depending on the reaction conditions. The molar ratio of the alkylalkoxysilane and alcohol may be appropriately changed depending on the filler volume of the coating.

상기 알킬알콕시실란은 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 메틸트리부톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 에틸트리프로폭시실란, 에틸트리부톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘산화물로는 테트라에틸오르쏘실리케이트(tetraethyl orthosilicate; TEOS), 테트라메틸오르쏘실리케이트(tetramethyl orthosilicate; TMOS) 또는 이들의 혼합 물을 사용할 수 있다. 상기 실리콘산화물은 알코올에 용해되고 가수분해 및 축중합반응에 의해 졸겔반응을 일으킨다. 상기 실리콘산화물은 그대로 사용될 수 있으나, 측량의 편의 및 가수분해 반응 속도를 조절하기 위해 무수에탄올과 같은 알코올에 희석하여 사용할 수도 있다. 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등이 사용될 수 있으며, 이중에서 쉽게 구입할 수 있고 경제적인 에탄올을 사용하는 것이 바람직하다.The alkylalkoxysilane is methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltripropoxysilane, ethyltribu Methoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane and the like can be used. Tetraethyl orthosilicate (TEOS), tetramethyl orthosilicate (TMOS) or a mixture thereof may be used as the silicon oxide. The silicon oxide is dissolved in alcohol and causes a sol-gel reaction by hydrolysis and polycondensation. The silicon oxide may be used as it is, but may be diluted with an alcohol such as anhydrous ethanol in order to control the measurement and the rate of hydrolysis reaction. The alcohol may be methanol, ethanol, isopropanol, butanol and the like, and it is preferable to use ethanol, which can be easily purchased and economical among them.

상기 가수분해 촉매는 통상의 산촉매 계열을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 산촉매는 말레산, 초산, 인산, 황산, 염산, 질산, 플루오르산, 옥살산, 파라-톨루엔설포닉산, 트리클로로아세트산 등을 사용할 수 있으며, 그 종류가 이들에 한정되는 것은 아니다.The hydrolysis catalyst may use a conventional acid catalyst series. For example, the acid catalyst may be maleic acid, acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, fluoric acid, oxalic acid, para-toluenesulphonic acid, trichloroacetic acid, and the like, but the type thereof is not limited thereto.

상기 가수분해 및 축중합 반응의 온도는 통상의 조건에서 수행할 수 있으며, 그 조건이 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 상온에서 1시간 내지 10시간 동안 진행할 수 있다. 본 발명은 졸겔 반응을 빨리 진행시키기 위해, 가수분해 및 중합반응이 진행된 용액을 이용하는 것이며, 이를 잘 흔들어 반응을 진행시킨 후 용액이 맑아지면 이용하는 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 용액은 겔분자가 커지면 점성이 커지므로 코팅의 유연성을 떨어뜨리지 않기 위해 pH 범위를 3.5 내지 4.5로 유지할 수 있다.The temperature of the hydrolysis and polycondensation reaction can be carried out under the usual conditions, the conditions are not limited, for example, it can be carried out for 1 hour to 10 hours at room temperature. The present invention is to use a solution that has undergone hydrolysis and polymerization in order to accelerate the sol-gel reaction, it is more preferable to use when the solution is clear after shaking well to advance the reaction. In addition, since the gel molecule becomes more viscous as the solution becomes larger, the pH range may be maintained at 3.5 to 4.5 in order not to reduce the flexibility of the coating.

상기와 같은 방법으로 얻어진 졸겔 용액을 이용해서, 마그네슘 합금 부재 표면에 코팅을 수행하여 1 내지 60 ㎛ 두께의 막을 형성한다. 상기 코팅법은 스프레이 법을 이용할 수 있다.Using the sol-gel solution obtained by the above method, the surface of the magnesium alloy member is coated to form a film having a thickness of 1 to 60 µm. The coating method may use a spray method.

마지막 공정으로, 상기 코팅이 완료된 마그네슘 합금 부재를 건조하고 표면경화시킨다(S150).In the last step, the coated magnesium alloy member is dried and surface hardened (S150).

본 발명은 졸겔 용액의 용매인 알코올과 물을 제거하기 위해 건조과정을 수행한다. 또한 알코올과 물이 제거된 표면의 강도 및 표면의 외관을 위해 표면 경화 과정을 수행할 수 있다.The present invention performs a drying process to remove alcohol and water, which are solvents of the sol-gel solution. In addition, a surface curing process may be performed to enhance the strength and appearance of the surface from which alcohol and water have been removed.

상기 건조는 물과 알코올을 제거할 수 있는 조건이면 모두 가능하고, 예를 들면 상온 내지 80도의 온도에서 1분 내지 10분 동안 수행할 수 있으며, 바람직하게 80℃에서 수행할 수 있고, 건조 오븐 등을 사용하여 진행될 수 있다.The drying may be performed as long as it is a condition capable of removing water and alcohol, for example, may be performed for 1 minute to 10 minutes at a temperature of room temperature to 80 degrees, preferably at 80 ℃, drying oven, etc. Can be proceeded using.

표면경화는 100도 내지 200도의 온도에서 10분 내지 30분 동안 이루어질 수 있다. 바람직하게, 표면경화는 200 ℃에서 진행한다.Surface hardening may be performed for 10 to 30 minutes at a temperature of 100 to 200 degrees. Preferably, the surface hardening proceeds at 200 ° C.

이렇게 본 발명에서는, 건식 증착된 산화마그네슘 막을 포함하는 마그네슘 합금 부재의 표면에 상온에서 졸겔 용액을 코팅하여, 용액 중의 망상 구조체를 상기 마그네슘 합금 부재의 표면에 화학적으로 결합시켜 표면을 실리카로 개질시킬 수 있다.Thus, in the present invention, by coating the sol-gel solution at room temperature on the surface of the magnesium alloy member including the dry-deposited magnesium oxide film, the network structure in the solution can be chemically bonded to the surface of the magnesium alloy member to modify the surface with silica. have.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a surface treatment method of a magnesium alloy member according to a second embodiment of the present invention.

도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 3, the surface treatment method of the magnesium alloy member according to the second exemplary embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 방법은 마그네슘 합금 부재를 진공 용기 안에 배치하고(S210), 진공 조건 하에 마그네슘 합금 부재의 표면을 세정하고(S220), 상기 마그네슘 합금 부재의 표면에 불화마그네슘 막을 건식 증착하고(S230), 상기 건식 증착된 불화마그네슘 막을 포함하는 마그네슘 합금 부재의 표면에 졸겔 코팅을 진행하고(S240), 및 상기 마그네슘 합금 부재를 건조하고 표면 경화하는 단계(S250)를 포함한다.In the method of the present invention, the magnesium alloy member is placed in a vacuum container (S210), the surface of the magnesium alloy member is cleaned under vacuum conditions (S220), and a magnesium fluoride film is dry deposited on the surface of the magnesium alloy member (S230), Performing a sol-gel coating on the surface of the magnesium alloy member including the dry deposited magnesium fluoride film (S240), and drying and surface curing the magnesium alloy member (S250).

즉, 본 발명은 건식 증착하는 단계에서, 제1 실시예에서의 산화마그네슘 막을 증착하는 대신 불화마그네슘 막을 증착하는 것을 포함한다. 이를 위해, 본 발명은 상기에서 처리된 마그네슘 합금 표면에 불화마그네슘(MgF2) 막을 건식 증착한다(S230). 구체적으로, 불화마그네슘을 포함하는 타겟을 증발원(50)에 배치한다. 이 타겟에 전자빔을 가함으로써 가스 상태의 불화마그네슘을 형성한다. 가스 상태의 불화마그네슘은 홀더(20)에 장착된 마그네슘 합금 부재로 확산하여 마그네슘 합금 부재의 표면에 불화마그네슘 막을 형성한다. 이 단계에서 건식 증착법으로 전자 빔 증착법 또는 스퍼터링 증착법을 사용할 수 있다.That is, the present invention includes, in the dry deposition step, depositing a magnesium fluoride film instead of depositing the magnesium oxide film in the first embodiment. To this end, the present invention dry deposition of a magnesium fluoride (MgF 2 ) film on the treated magnesium alloy surface (S230). Specifically, a target containing magnesium fluoride is placed in the evaporation source 50. A gaseous magnesium fluoride is formed by applying an electron beam to this target. The magnesium fluoride in the gaseous state diffuses into the magnesium alloy member mounted on the holder 20 to form a magnesium fluoride film on the surface of the magnesium alloy member. In this step, an electron beam deposition method or a sputtering deposition method may be used as the dry deposition method.

상기 박막 증착 공정으로 마그네슘 합금 표면에 내 산성 부동태 피막을 형성한다.The thin film deposition process forms an acid-resistant passivation film on the magnesium alloy surface.

여기서 불화마그네슘 막은 두께 10nm 내지 150nm로 형성할 수 있다. 두께가 10nm 보다 얇으면 내식력이 불충분해지는 문제가 있고 150nm보다 두꺼우면 간섭색이 발현하여 마그네슘 고유의 질감이 충분히 표현되지 않는 문제가 있다.The magnesium fluoride film may be formed with a thickness of 10 nm to 150 nm. If the thickness is thinner than 10 nm, there is a problem that the corrosion resistance is insufficient, and if the thickness is thicker than 150 nm, interference color is expressed, and thus the texture of magnesium inherent is not sufficiently expressed.

상기 불화마그네슘 막의 건식 증착 단계 이전 및 이후의 과정은, 제1 실시예에서와 동일한 방법을 이용할 수 있으므로, 구체적인 서술은 생략하기로 한다.Before and after the dry deposition step of the magnesium fluoride film, the same method as in the first embodiment can be used, so a detailed description thereof will be omitted.

한편 본 발명에 따르면, 상기 제1 실시예의 건식 증착하는 단계 후에 상기 산화마그네슘 막에 불화마그네슘 막을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 과정을 통해서 산화마그네슘-불화마그네슘의 복합막이 형성될 수 있다.Meanwhile, according to the present invention, the method may further include depositing a magnesium fluoride film on the magnesium oxide film after the dry deposition of the first embodiment. Through this process, a composite film of magnesium oxide-magnesium fluoride can be formed.

따라서, 본 발명의 제3실시예에 따르면, 도 4에 도시한 바와 같이, 졸겔 코팅을 적용하기 전에 산화마그네슘 막 위에 불화마그네슘(MgF2) 막을 추가로 건식 증착한다(S340). 이 단계에서도 전자 빔 증착법 또는 스퍼터링 증착법을 사용할 수 있다. 이 경우 산화마그네슘 막과 불화마그네슘 막의 두께를 합한 값은 10nm 이상 150nm 이하이다. 이 값이 10nm 보다 얇으면 내식력이 불충분해지는 문제가 있고 150nm보다 두꺼우면 간섭색이 발현하여 마그네슘 고유의 질감이 충분히 표현되지 않는 등 문제가 있다.Therefore, according to the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, before the sol-gel coating is applied, a magnesium fluoride (MgF 2 ) film is further dry deposited on the magnesium oxide film (S340). In this step, electron beam vapor deposition or sputtering vapor deposition can be used. In this case, the sum total of the thickness of the magnesium oxide film and the magnesium fluoride film is 10 nm or more and 150 nm or less. If this value is thinner than 10 nm, there is a problem that the corrosion resistance is insufficient, and if it is thicker than 150 nm, interference color is expressed and the texture of magnesium inherent is not sufficiently expressed.

결국, 추가 증착될 불화마그네슘 막의 두께는 먼저 증착된 산화마그네슘 막의 두께에 따라 결정된다. 한편, 이 단계는 필요에 따라 생략할 수도 있다.As a result, the thickness of the magnesium fluoride film to be further deposited is determined according to the thickness of the magnesium oxide film deposited first. In addition, this step can also be omitted as needed.

여기서 상기 산화마그네슘-불화마그네슘의 다층막(복합막) 위에 졸겔 용액을 코팅하는 것을 제외하고는(S350), 상기 제1 실시예에 기재된 바와 동일한 방법을 적용할 수 있으므로, 구체적인 서술은 생략하기로 한다. 또한 졸겔 코팅 이후 과정은 상기 졸겔 코팅까지 완료된 마그네슘 합금 부재를 건조하고 표면 경화하는 단계(S360)를 포함한다.Here, except that the sol-gel solution is coated on the multilayer film (composite film) of the magnesium oxide-magnesium fluoride (S350), the same method as described in the first embodiment may be applied, and thus a detailed description thereof will be omitted. . In addition, the process after the sol-gel coating includes the step of drying and surface curing the magnesium alloy member completed until the sol-gel coating (S360).

또한 본 발명은 상기 제2 실시예의 건식 증착하는 단계 후에 상기 불화마그네슘 막에 산화마그네슘 막을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 과정을 통해서 불화마그네슘-산화마그네슘의 복합막이 형성될 수 있다.In another aspect, the present invention may further comprise the step of depositing a magnesium oxide film on the magnesium fluoride film after the dry deposition step of the second embodiment. Through this process, a composite film of magnesium fluoride-magnesium oxide can be formed.

따라서 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 도 5에 도시한 바와 같이, 졸겔 코팅을 적용하기 전에 불화마그네슘 막 위에 산화마그네슘 막을 추가로 건식 증착한다(S440). 이 단계에서도 전자 빔 증착법 또는 스퍼터링 증착법을 사용할 수 있다. 이 경우 불화마그네슘 막과 산화마그네슘 막의 두께를 합한 값은 10nm 이상 150nm 이하이다. 이 값이 10nm 보다 얇으면 내식력이 불충분해지는 문제가 있고 150nm보다 두꺼우면 간섭색이 발현하여 마그네슘 고유의 질감이 충분히 표현되지 않는 등 문제가 있다.Therefore, according to the fourth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, before the sol-gel coating is applied, a magnesium oxide film is further dry deposited on the magnesium fluoride film (S440). In this step, electron beam vapor deposition or sputtering vapor deposition can be used. In this case, the sum total of the thickness of a magnesium fluoride film and a magnesium oxide film is 10 nm or more and 150 nm or less. If this value is thinner than 10 nm, there is a problem that the corrosion resistance is insufficient, and if it is thicker than 150 nm, interference color is expressed and the texture of magnesium inherent is not sufficiently expressed.

결국, 추가 증착될 산화마그네슘 막의 두께는 먼저 증착된 불화마그네슘 막의 두께에 따라 결정된다. 한편, 이 단계는 필요에 따라 생략할 수도 있다.As a result, the thickness of the magnesium oxide film to be further deposited is determined according to the thickness of the magnesium fluoride film deposited first. In addition, this step can also be omitted as needed.

상기 방법 또한, 상기 불화마그네슘-산화마그네슘의 다층막(복합막) 위에 졸겔 용액을 코팅하는 것을 제외하고는(S450), 상기 제1 실시예에 기재된 바와 동일한 방법을 적용할 수 있으므로, 구체적인 서술은 생략하기로 한다. 또한 졸겔 코팅 이후 과정은 상기 졸겔 코팅까지 완료된 마그네슘 합금 부재를 건조하고 표면 경화하는 단계(S460)를 포함한다.The method is also applicable to the same method as described in the first embodiment, except that the sol-gel solution is coated on the multilayer film (composite film) of the magnesium fluoride-magnesium oxide (composite film), and thus a detailed description thereof is omitted. Let's do it. In addition, the process after the sol-gel coating includes a step of drying and surface curing the magnesium alloy member completed until the sol-gel coating (S460).

또한 본 발명에 있어서, 필요에 따라 상기 산화마그네슘, 불화마그네슘, 산화마그네슘-불화마그네슘, 불화마그네슘-산화마그네슘 대신, 헥사메틸디실록산을 전구체로 이용하여 형성된 박막, 이산화규소, 이산화티탄, 알루미나, 불화실리콘, 산화세륨 등 금속 산화물을 포함하는 금속 함유 박막을 증착시킬 수도 있으며, 이들은 서로 1종 이상의 복합막의 형태로도 증착될 수 있다. 상기 헥사메틸디실록산을 전구체로 이용하여 형성된 박막은 HMDSO(hexamethyldisiloxane)를 전구체로 이 용하여 플라즈마 기상화학증착법에 의하여 생성되는 코팅 박막일 수 있다.In the present invention, if necessary, instead of the magnesium oxide, magnesium fluoride, magnesium oxide-magnesium fluoride, magnesium fluoride-magnesium oxide, a thin film formed by using hexamethyldisiloxane as a precursor, silicon dioxide, titanium dioxide, alumina, fluoride Metal-containing thin films containing metal oxides such as silicon and cerium oxide may be deposited, and they may also be deposited in the form of one or more composite films. The thin film formed using the hexamethyldisiloxane as a precursor may be a coating thin film produced by plasma vapor deposition using HMDSO (hexamethyldisiloxane) as a precursor.

따라서, 이상의 방법을 통해 표면 처리된 마그네슘 합금 부재는 마그네슘 합금 부재; 상기 마그네슘 합금 부재의 표면에 건식 증착으로 형성된 금속 함유 박막; 및 상기 건식 증착된 금속 함유 박막 위에 형성된 표면 경화막을 포함할 수 있다.Therefore, the magnesium alloy member surface-treated by the above method includes a magnesium alloy member; A metal-containing thin film formed by dry deposition on a surface of the magnesium alloy member; And a surface cured film formed on the dry deposited metal-containing thin film.

즉 상기 건식 증착된 금속 함유 박막은 산화마그네슘 막; 불화마그네슘 막; 불화실리콘막; 이산화규소, 이산화티탄, 알루미나, 산화세륨 등의 금속 함유막; 또는 이들의 1종 이상의 복합막을 포함할 수 있다. 상기 복합막은 불화마그네슘-산화마그네슘의 복합막 또는 산화마그네슘-불화마그네슘의 복합막일 수 있다.That is, the dry deposited metal-containing thin film is a magnesium oxide film; Magnesium fluoride film; Silicon fluoride film; Metal containing films such as silicon dioxide, titanium dioxide, alumina and cerium oxide; Or one or more composite films thereof. The composite membrane may be a composite membrane of magnesium fluoride-magnesium oxide or a composite membrane of magnesium oxide-magnesium fluoride.

본 발명은 박막 증착 공정으로 마그네슘 합금 표면에 내 산성 부동태 피막을 형성한 후 산 촉매를 이용한 졸겔 코팅을 실시하여 마그네슘의 금속 질감의 표현이 가능한 장점이 있다. 또한 박막 증착 공정을 이용한 부동태 피막으로 마그네슘 합금 부재의 부식 저항성을 현저하게 향상시킬 수 있으며 내 스크래치 특성이 우수한 표면처리를 구현할 수 있다.The present invention has the advantage of expressing the metal texture of magnesium by forming an acid passivation film on the magnesium alloy surface by a thin film deposition process and then performing a sol-gel coating using an acid catalyst. In addition, the passivation film using a thin film deposition process can significantly improve the corrosion resistance of the magnesium alloy member, it is possible to implement a surface treatment with excellent scratch resistance.

이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의 해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.Hereinafter, the operation and effects of the invention will be described in more detail with reference to specific examples of the invention. However, these embodiments are merely presented as an example of the invention, whereby the scope of the invention is not determined.

실시예Example 1 One

먼저, 판재로부터 성형을 통하여 가공되어지는 형상의 부재에, 표면 오염이 잘 제거된 마그네슘 합금 부재를 준비하고, 이를 도 1의 증착 설비에 거치한 뒤, 10-5 torr의 진공을 가하고 아르곤 플라즈마를 이용하여 30분간 마그네슘 합금 부재의 표면을 세정하였다.First, a magnesium alloy member having good surface contamination is removed from a sheet formed by molding, and then mounted on a deposition apparatus of FIG. 1, and then vacuum is applied at 10 −5 torr and argon plasma is applied. The surface of the magnesium alloy member was cleaned for 30 minutes by using.

이후, 마그네슘 합금 부재의 표면을 부동태화하기 위하여, 산화 마그네슘을 건식 증착하여 산화 마그네슘 막을 형성하였다.Then, in order to passivate the surface of the magnesium alloy member, magnesium oxide was dry deposited to form a magnesium oxide film.

구체적으로, 산화마그네슘(MgO)을 증발원에 위치시킨 후 상기 타겟에 전자빔 증발기(e-beam evaporator)를 제공하여, 증발을 통해 가스 상태의 산화 마그네슘 물질을 형성하였다. 그리고 상기 가스 상태의 산화 마그네슘 물질을 홀더에 장착된 마그네슘 합금 부재의 표면상에 증착시켜 10nm에서부터 150nm 두께의 산화마그네슘 막을 단계별로 형성하였다.Specifically, after placing magnesium oxide (MgO) in an evaporation source, an e-beam evaporator was provided to the target to form a gaseous magnesium oxide material through evaporation. The gaseous magnesium oxide material was deposited on the surface of the magnesium alloy member mounted on the holder to form a magnesium oxide film having a thickness of 10 nm to 150 nm in steps.

그런 다음, 상기 산화마그네슘 막 위에 스프레이 방법으로 졸겔 용액을 코팅하여 1 ㎛ 두께로 막을 형성시켰다.Then, the sol-gel solution was coated on the magnesium oxide film by a spray method to form a film having a thickness of 1 μm.

이때, 상기 졸겔 코팅 공정에 사용된 용액은 다음의 방법으로 제조된 것을 사용하였다.At this time, the solution used in the sol-gel coating process was prepared by the following method.

Ludox HS-40 (Sigma-Aldrich, 12 nm monodisperse particles, 40 wt.% in water) 의 무게를 잰 후, 메틸트리메톡시실란 (MTMS, 95%, Sigma-Aldrich)과 물의 몰비가 1:5.4 이상이 되게 물을 추가하여 실리카졸을 제조하였다. 이후, 실리카졸을 격렬하게 교반하면서 pH 가 3.5 ~ 4.5 가 되게 말레산(Maleic acid)을 첨가한 후, 에틸알콜을 첨가하였다. 이어서, 상기 용액으로 MTMS와 테트라에틸 오르쏘실리케이트 (TEOS, 98%, Sigma-Aldrich)를 첨가하였다. 혼합물을 1~2시간 동안 수화반응을 진행시켜 졸겔 용액을 제조하였다. 여기서, 상기 MTMS: TEOS의 몰비는 1:0.02이 되도록 하였으며, MTMS:에탄올의 몰비는 코팅의 필러 부피가 0.21의 경우는 1:1.5, 그 부피가 0.61의 경우는 1:29, 0.66의 경우는 1:2.9, 0.71의 경우 1:4.2인 것을 사용하였다.After weighing Ludox HS-40 (Sigma-Aldrich, 12 nm monodisperse particles, 40 wt.% In water), the molar ratio of methyltrimethoxysilane (MTMS, 95%, Sigma-Aldrich) and water is greater than 1: 5.4 Silica sol was prepared by adding water. Thereafter, maleic acid was added so that the pH became 3.5 to 4.5 while vigorously stirring the silica sol, followed by ethyl alcohol. MTMS and tetraethyl orthosilicate (TEOS, 98%, Sigma-Aldrich) were then added into the solution. The mixture was subjected to a hydration reaction for 1 to 2 hours to prepare a sol gel solution. Here, the molar ratio of MTMS: TEOS is 1: 0.02, and the molar ratio of MTMS: ethanol is 1: 1.5 when the filler volume of the coating is 0.21, 1:29 when the volume is 0.61, and 1:29 when the volume is 0.66. In the case of 1: 2.9 and 0.71, 1: 4.2 was used.

상기에서 졸겔 코팅이 완료된 마그네슘 합금 부재를 80℃의 건조 오븐에서 5분 동안 건조시킨 후, 200 ℃에서 30 동안 경화 반응을 진행하여, 최종 표면 처리된 마그네슘 합금 부재를 제조하였다.After drying the sol-gel coated magnesium alloy member in the drying oven at 80 ℃ for 5 minutes, the curing reaction was carried out at 200 30 for 30 minutes to prepare a magnesium alloy member having a final surface treatment.

실시예Example 2 2

상기 실시예 1에서 산화마그네슘 막을 형성하는 대신, 불화마그네슘(MgF2)을 이용하여 불화마그네슘 막을 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 마그네슘 합금 부재를 표면처리 하였다. 이때, 불화마그네슘은 실시예 1에서와 동일하게 전자빔 증발기를 이용하여 가스상태를 만든 후 마그네슘 합금 부재의 표면에 건식 증착하였다.Instead of forming the magnesium oxide film in Example 1, the magnesium alloy member was surface-treated in the same manner as in Example 1, except that the magnesium fluoride film was formed using magnesium fluoride (MgF 2 ). At this time, magnesium fluoride was formed in the gas state using an electron beam evaporator in the same manner as in Example 1 and then dry-deposited on the surface of the magnesium alloy member.

실시예Example 3 3

상기 실시예 1에서 산화마그네슘 막 위에 불화마그네슘(MgF2)을 추가로 건식 증착시키는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 마그네슘 합금 부재를 표면처리 하였다. 이때, 불화마그네슘은 실시예 1에서와 동일하게 전자빔 증발기를 이용하여 가스상태를 만든 후 산화마그네슘 막 위에 건식 증착하였다.The magnesium alloy member was surface-treated in the same manner as in Example 1, except that dry magnesium fluoride (MgF 2 ) was further deposited on the magnesium oxide film in Example 1. At this time, magnesium fluoride was formed in a gaseous state using an electron beam evaporator as in Example 1 and then dry-deposited on the magnesium oxide film.

실시예Example 4 4

상기 실시예 2에서 불화마그네슘 막 위에 산화마그네슘을 추가로 건식 증착시키는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 마그네슘 합금 부재를 표면처리 하였다. 이때, 산화마그네슘은 실시예 1에서와 동일하게 전자빔 증발기를 이용하여 가스상태를 만든 후 불화마그네슘 막 위에 건식 증착하였다.The magnesium alloy member was surface-treated in the same manner as in Example 2, except that dry oxide was further deposited on the magnesium fluoride film in Example 2. At this time, the magnesium oxide was made into a gas state using an electron beam evaporator in the same manner as in Example 1 and then dry deposition on the magnesium fluoride film.

비교예Comparative example 1 One

실시예 1에서 졸겔 코팅 공정을 진행하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 마그네슘 합금 부재의 표면을 처리하였다.The surface of the magnesium alloy member was treated in the same manner as in Example 1 except that the sol-gel coating process was not performed in Example 1.

비교예Comparative example 2 2

실시예 1에서 마그네슘 합금 부재의 표면 처리시, 건식 증착 공정을 진행하 지 않고, 자연산화막이 형성된 마그네슘 합금 부재의 표면에 졸겔 용액을 코팅하는 공정을 진행하여 표면을 처리하였다.In Example 1, the surface of the magnesium alloy member was treated by coating the sol-gel solution on the surface of the magnesium alloy member on which the natural oxide film was formed, without performing a dry deposition process.

실험예Experimental Example 1: 신뢰성 시험 1: reliability test

다음의 방법으로 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2에 대하여 신뢰성 시험을 실시하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.Reliability tests were performed on Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 by the following methods, and the results are shown in Table 1.

(1) 표면 외관 관찰(1) surface appearance observation

졸겔 공정 후 육안으로 마그네슘 합금 부재의 표면 상태를 관찰하였다. "양호"는 표면오염이 제거된 후 마그네슘 질감이 유지됨을 나타내며, "불량"은 공정 중 산화에 의하여 얼룩이나 변색등이 생겼음을 나타낸다.The surface state of the magnesium alloy member was visually observed after the sol-gel process. "Good" indicates that the magnesium texture is maintained after surface contamination is removed, and "poor" indicates that staining or discoloration is caused by oxidation during the process.

(2) 염수분무 시험(2) salt spray test

ASTM B117 방법에 의거하여, 35℃에서 5% 염수 스프레이를 마그네슘 합금 부재 시편에 분무하여 시험하였다. 이때, 평가기준으로 "양호"는 24시간 이상 초기 표면 외관 품질을 유지함을 나타내며, "불량"은 변색이나 발청 등으로 표면 질감이 손상되었음을 나타낸다.According to ASTM B117 method, 5% saline spray was tested by spraying on magnesium alloy member specimens at 35 ° C. At this time, "good" as an evaluation standard indicates that the initial surface appearance quality is maintained for 24 hours or more, and "bad" indicates that the surface texture is damaged by discoloration or rust.

(3) 내식성 (Filiform corrosion)(3) corrosion resistance

졸겔 코팅 처리된 샘플을 이용하여 두께 15 ~ 20 마이크론 두께의 도장을 실시한 후 ASTM D 2083에 의거하여 측정하였다. ASTM D 2038기준 중 2와 3 방법에 의하여 진행하였으며, 습도 방치 기간은 6주 동안 진행하여 표면을 관찰하였다. 이때, 평가기준으로 "양호"는 필리폼 부식이 발생하지 않음을 나타내며, "불량"은 도 막 커팅 부에서 부식이 진행됨을 나타낸다.It was measured according to ASTM D 2083 after coating with a thickness of 15 to 20 microns using a sol-gel coated sample. 2 and 3 of the ASTM D 2038 standards were carried out, and the humidity standing period was observed for 6 weeks. At this time, "good" as the evaluation criteria indicates that the corrosion of the foam does not occur, "bad" indicates that the corrosion proceeds in the film cutting portion.

(4) 표면경도(4) surface hardness

통상의 방법으로 연필경도를 측정하였다. 연필경도는 경도 측정기에 연필경도 측정용 연필(미쓰비시연필)을 45도 각도로 끼우고 1kg의 하중을 가하면서 이를 밀면서 측정하였다.Pencil hardness was measured by a conventional method. Pencil hardness was measured by inserting a pencil hardness measuring pencil (Mitsubishi pencil) in the hardness measuring machine at a 45 degree angle and pushing it while applying a load of 1 kg.

(5) 도장 부착력(5) coating adhesion

졸겔 코팅 처리된 샘플을 이용하여 두께 15 마이크론의 도장을 실시한 후 끓는 물(증류수)에서 1시간 가열한 후(통상적인 휴대폰 신뢰성 시험 기준) ASTM D 3359 방법에 의거하여 부착력(adhesion tape test)을 시험하였다.A coating of 15 microns thick using a sol-gel coated sample, followed by heating in boiling water (distilled water) for 1 hour (standard mobile phone reliability test) was tested for adhesion tape test according to ASTM D 3359. It was.

이때, 평가기준으로 "양호"는 ASTM D 3359 기준에 5B 등급을 나타내며, "불량"은 4B 이하를 나타낸다.At this time, "good" as a criterion indicates a 5B grade in the ASTM D 3359 standard, "bad" indicates 4B or less.

[표 1][Table 1]

실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 표면외관품질Surface appearance quality 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good -- 불량Bad 염수분무시험Salt Spray Test 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good 불량Bad 불량Bad 필리폼 부식력Filippo Corrosion 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good 불량Bad 연필경도Pencil hardness 7H7H 7H7H 7H7H 7H7H -- 4H4H 부착력Adhesion 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good 불량Bad

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

도 1은 본 발명에 따른 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법을 수행하는 데 사용되는 전자 빔 진공 증착 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing an example of an electron beam vacuum deposition apparatus used to perform the surface treatment method of a magnesium alloy member according to the present invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a surface treatment method of the magnesium alloy member according to the first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a surface treatment method of a magnesium alloy member according to a second embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a surface treatment method of a magnesium alloy member according to a third embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 마그네슘 합금 부재의 표면 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a surface treatment method of a magnesium alloy member according to a fourth embodiment of the present invention.

Claims (15)

(a) 마그네슘 합금 부재의 표면에 10nm 내지 150 nm의 두께의 금속 함유 박막을 건식 증착하는 단계,(a) dry depositing a metal containing thin film having a thickness of 10 nm to 150 nm on the surface of the magnesium alloy member, (b) 상기 건식 증착된 금속 함유 박막을 포함하는 마그네슘 합금 부재의 표면에 졸겔 코팅을 진행하여 1 내지 60 ㎛ 두께의 막을 형성하는 단계, 및(b) sol-gel coating the surface of the magnesium alloy member including the dry deposited metal-containing thin film to form a film having a thickness of 1 to 60 μm, and (c) 상기 마그네슘 합금 부재를 건조하고 표면 경화하는 단계를 포함하며,(c) drying and surface curing the magnesium alloy member, 상기 졸겔코팅은 가수분해 및 축중합반응이 진행된 pH 3.5 내지 4.5의 물, 탄소수 1 내지 20의 알킬알콕시실란 및 실리콘산화물을 포함하는 졸겔 용액을 사용하는 마그네슘 합금 부재의 금속질감 표면 처리 방법.The sol-gel coating is a metal surface treatment method of a magnesium alloy member using a sol-gel solution containing a pH 3.5 to 4.5 of the hydrolysis and polycondensation reaction, alkyl alkoxysilane having 1 to 20 carbon atoms and silicon oxide. 제1항에 있어서, 상기 금속 함유 박막은 산화마그네슘 막, 불화마그네슘 막, 불화실리콘막, 헥사메틸디실록산을 전구체로 이용하여 형성된 박막, 이산화규소, 이산화티탄, 산화세륨 및 알루미나로 이루어진 군에서 선택된 금속 함유막 또는 이들의 1종 이상의 복합막을 포함하는 마그네슘 합금 부재의 금속질감 표면 처리 방법.The thin film of claim 1, wherein the metal-containing thin film is selected from the group consisting of magnesium oxide film, magnesium fluoride film, silicon fluoride film, and hexamethyldisiloxane as precursors, silicon dioxide, titanium dioxide, cerium oxide, and alumina. A metal-textured surface treatment method of a magnesium alloy member comprising a metal containing film or at least one composite film thereof. 제1항에 있어서, 상기 건식 증착하는 단계는The method of claim 1, wherein the dry deposition is 전자빔 진공 증착법, 스퍼터링 증착법 또는 화학기상증착법을 사용하는, 마그네슘 합금 부재의 금속질감 표면 처리 방법. A metal surface treatment method for a magnesium alloy member using an electron beam vacuum deposition method, a sputtering deposition method, or a chemical vapor deposition method. 제1항에 있어서, 상기 졸겔 용액은 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 부탄올로 이루어진 군에서 선택된 알코올을 더욱 포함하여 제조되는 것인, 마그네슘 합금 부재의 금속질감 표면 처리 방법.The method of claim 1, wherein the sol-gel solution is prepared further comprising an alcohol selected from the group consisting of methanol, ethanol, isopropanol and butanol. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 가수분해 및 축중합반응은 산촉매하에서 이루어지며, 상기 산촉매는 말레산, 초산, 인산, 황산, 염산, 질산, 플루오르산, 옥살산, 파라-톨루엔설포닉산 및 트리클로로아세트산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인, 마그네슘 합금 부재의 금속질감 표면 처리 방법.According to claim 1, wherein the hydrolysis and polycondensation reaction is carried out under an acid catalyst, the acid catalyst is maleic acid, acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, fluoric acid, oxalic acid, para-toluenesulphonic acid and trichloroacetic acid At least one selected from the group consisting of, the metal surface treatment method of the magnesium alloy member. 제1항에 있어서, 상기 건조는 상온 내지 80 ℃의 온도에서 이루어지고, 표면 경화는 80℃ 내지 200℃의 온도에서 이루어지는, 마그네슘 합금 부재의 금속질감 표면 처리 방법.2. The method of claim 1, wherein the drying is performed at a temperature of from room temperature to 80 ° C., and the surface hardening is performed at a temperature of 80 ° C. to 200 ° C. 3. 제2항에 있어서, 상기 마그네슘 합금 부재의 표면에 산화마그네슘막이 형성되는 경우 건식 증착하는 단계 후에3. The method of claim 2, wherein the magnesium oxide film is formed on the surface of the magnesium alloy member after the dry deposition step. 상기 산화마그네슘 막에 불화마그네슘 막을 증착하는 단계를 더 포함하여 산화마그네슘막-불화마그네슘막의 복합막을 형성하는 마그네슘 합금 부재의 금속질감 표면 처리 방법.And depositing a magnesium fluoride film on the magnesium oxide film to form a composite film of a magnesium oxide film-magnesium fluoride film. 제2항에 있어서, 상기 마그네슘 합금 부재의 표면에 불화마그네슘막이 형성되는 경우 건식 증착하는 단계 후에3. The method of claim 2, wherein if a magnesium fluoride film is formed on the surface of the magnesium alloy member 상기 불화마그네슘 막에 산화마그네슘 막을 증착하는 단계를 더 포함하여 불화마그네슘막-산화마그네슘막의 복합막을 형성하는 마그네슘 합금 부재의 금속질감 표면 처리 방법.And depositing a magnesium oxide film on the magnesium fluoride film to form a composite film of a magnesium fluoride film and a magnesium oxide film. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 증착하는 단계에서The method of claim 9 or 10, wherein in the depositing step 전자 빔 증착법 또는 스퍼터링 증착법을 사용하는 마그네슘 부재의 금속질감 표면 처리 방법.A metal surface treatment method of a magnesium member using an electron beam deposition method or a sputtering deposition method. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 산화마그네슘 막과 상기 불화마그네슘 막의 두께의 합은 10nm 내지 150nm인 마그네슘 합금 부재의 금속질감 표면 처리 방법.The sum of the thickness of the magnesium oxide film and the magnesium fluoride film is 10nm to 150nm metal texture surface treatment method of a magnesium alloy member. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 불화마그네슘 막과 상기 산화마그네슘 막의 두께의 합은 10nm 내지 150nm인 마그네슘 합금 부재의 금속질감 표면 처리 방법.The sum of the thickness of the magnesium fluoride film and the magnesium oxide film is 10nm to 150nm metal texture surface treatment method of a magnesium alloy member. 제1항에 있어서, 상기 방법은 건식 증착하는 단계 이전에, 진공 조건 하에 마그네슘 합금 부재의 표면을 플라즈마를 이용하여 세정하는 단계를 더 포함하는 마그네슘 합금 부재의 금속질감 표면 처리 방법.The method of claim 1, wherein the method further comprises cleaning the surface of the magnesium alloy member with plasma under vacuum conditions prior to the dry deposition step. 제1항의 방법에 따라 표면 처리된 금속질감을 나타내는 마그네슘 합금 부재.A magnesium alloy member exhibiting a metallic texture surface-treated according to the method of claim 1.
KR1020090074402A 2009-08-12 2009-08-12 Surface treatment process for magnesium parts and magnesium parts treated by using the same KR101117800B1 (en)

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