KR101188120B1

KR101188120B1 - 기계 도금용 투사재 및 고내식성 피막

Info

Publication number: KR101188120B1
Application number: KR1020090045322A
Authority: KR
Inventors: 다케아키 나가사키; 마사시 시게토시
Original assignee: 도와 아이피 크리에이션 컴파니, 리미티드; 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2012-10-09
Also published as: CN1869283A; KR20060121716A; CN100595331C; ATE439459T1; EP1726684B8; EP1726684A2; DE602006008381D1; KR100923651B1; US20060263622A1; KR20090069152A; JP5007424B2; EP1726684A3; JP2006328434A; HK1098515A1; EP1726684B1; ES2328388T3

Abstract

아연계 피막을 형성시키는 기계 도금(mechanical plating)에서 크로메이트 처리를 실시하지 않고, 형성된 채로 피막 상태의 내식성을 현저하게 향상시킨다.

강 입자(鋼粒子)를 핵으로 하며, 이의 주위에 알루미늄 1 내지 5질량%, 마그네슘 3 내지 15질량%, 바람직하게는 5 내지 15질량%, 잔부 아연 및 불순물로 이루어진 합금을 피복시킨 기계 도금용 투사재(shot material). 불순물은 대체적으로 합계 1질량% 정도까지의 혼입이 허용된다. 이러한 합금 피복층과 중심부의 강철 사이에는 Fe-Zn 합금층이 개재될 수 있다. 이러한 투사재 중에 함유되는 철의 함유량은 3 내지 80질량%로 할 수 있다. 또한, 평균 입자 직경이 100 내지 600㎛인 투사재가 적합한 대상으로 된다.

아연계 피막, 기계 도금, 크로메이트 처리, 내식성, 기계 도금용 투사재, Fe-Zn 합금층

Description

기계 도금용 투사재 및 고내식성 피막{Shot material for mechanical plating, and high corrosion resistant coating using same}

본 발명은 금속재료 표면에 고내식성 피막을 형성하기 위한 기계 도금(mechanical plating)에 사용하는 투사재(投射材: shot material) 및 이를 사용하여 형성되는 고내식성 피막에 관한 것이다.

철계 금속재료의 내식성 개선방법으로서 아연 또는 아연 합금의 피막(이하, 「아연계 피막」이라고 한다)을 형성하는 방법이 광범위하게 채용되고 있으며, 구체적으로는 용융도금, 인산염 도금, 전기도금, 기계 도금 등의 기술이 공업적으로 실용화되고 있다.

아연도금 등의 일반적인 아연계 피막을 형성하는 재료를 그대로 대기 환경에 노출시키면 비교적 단기간에 아연의 백녹(white rust)이 발생하며, 당해 피막의 소모를 빠르게 하는 경우가 있다. 특히, 옥외 환경에서는 현저하다. 따라서, 아연계 피막 위에 다시 보호 피막을 형성하는 처리(예: 크로메이트 처리)가 실시된다.

기계 도금으로 형성한 아연계 피막은 플레이크가 적층되도록 하는 구조[소위 「파이 생지(pie crust)상」]이므로 그 위에서 크로메이트 처리를 실시하는 경우, 피막 내부에까지 크로메이트 처리액이 충분하게 침투되며, 그 결과, 현저한 내식성 개선효과가 발휘된다. 예를 들면, 염수 분무시험(JIS Z2371에 준한 시험을 말한다, 이하 동일)에 의한 적녹(red rust) 발생까지의 시간이 24시간 정도인 아연 피막을 기계 도금으로 형성하는 경우, 크로메이트 처리를 실시함으로써 적녹 발생까지의 시간이 3000시간 정도까지 비약적으로 내식성이 개선된다.

크로메이트 처리는 비교적 염가이며 보호효과가 높은 피막을 용이하게 형성할 수 있으므로 실용에 광범위하게 제공되고 있다. 그러나, 이러한 처리에는 유독한 6가 크롬을 함유하는 용액이 사용된다. 6가 크롬을 사용하지 않는 보호 피막 형성처리로서, 3가 크롬에 의한 피막, 고분자 킬레이트 피막, 실리케이트계 무기질 피막 등을 형성하는 방법도 있지만, 이들 피막에 의한 보호효과는 6가 크로메이트 피막에 비해 떨어진다. 이의 원인으로서, 이들 피막에는 6가 크로메이트 피막에서 볼 수 있는 바와 같은 자기 수복성(修復性)이 없는 것을 들 수 있다. 즉, 손상된 장소에서 현저한 내식성 저하를 일으킨다. 또한, 이들 6가 크롬을 사용하지 않는 방법에서는 처리액의 관리가 번잡하며, 처리후의 특성에 불균일이 발생되기 쉽다는 결점이 있으며 처리비용은 6가 크로메이트와 비교하여 상당히 높아진다.

기계 도금에 의해 형성되는 아연계 피막 그 자체의 내식성을 개선하는 방법도 검토되고 있다. 일본 공개특허공보 제(소)55-119101호, 일본 공개특허공보 제(소)56-93801호 및 일본 공개특허공보 제(소)57-110601호에는, 알루미늄, 마그네슘 등의 합금 원소를 첨가한 아연 합금으로 이루어진 분말을 사용하는 것이 개시되어 있다.

한편, 기계 도금에 의한 아연계 피막의 내구성을 개선하기 위해서는 하지(下地)의 금속 소지(素地: base material)에 대한 피막의 밀착성을 향상시키는 것도 중요해진다. 일본 공개특허공보 제(소)56-45372호 및 일본 공개특허공보 제(소)62-140768호에는, 철 또는 철 합금입자를 핵으로 하여 그 위에 아연 또는 아연 합금을 피복한 입자를 투사재로서 사용하는 것이 기재되어 있다. 딱딱하고 무거운 철계 입자의 핵을 갖는 입자를 피처리 재료 표면에 충돌시킴으로써 큰 투사 에너지가 얻어지며 그 결과, 피착 물질의 압착효과가 높아져서 피막 밀착성이 향상되는 것으로 생각된다.

상기와 같이 기계 도금에 의한 아연계 피막은 크로메이트 처리에 의해 내식성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 그러나, 지금 환경에 대한 규제가 강화되어 유독한 6가 크롬의 사용은 엄격하게 제한되고 있다. 또한, 이를 대신하는 효과적인 보호 피막을 형성하는 처리방법도 확립되어 있지 않다.

한편, 기계 도금으로 형성시킨 피막 그대로의 상태에서 이의 부품을 사용하는 것에는 내식성 면에서 한계가 있다. 즉, 일본 공개특허공보 제(소)55-119101호, 일본 공개특허공보 제(소)56-93801호 및 일본 공개특허공보 제(소)57-110601호에 기재된 바와 같은 내식성을 개선한 아연 합금분말을 사용하는 방법에 의해서도, 염수 분무시험에서 적녹 발생까지의 시간은 Zn-Al-Mg의 단순한 합금조성으로 500시간 전후, 나트륨, 베릴륨 등의 특수 원소를 첨가한 조성으로 1500시간 정도까지 인상하는 것이 한도이다. 옥외에서 사용되는 부품 용도에서는 염수 분무시험에서 적녹 발생까지의 시간이 1800시간 정도 이상으로 되는 내식성을 나타내는 것이 요망된다. 또한, 자동차 부품 등의 염해가 생기기 쉬운 환경에서는 적녹 발생까지의 시간이 3000시간 이상인 내식성이 요망되는 바이다. 단순히 내식성이 높은 아연 합금을 피착시키는 것만으로는 이러한 요구에 대응하는 것은 곤란하다.

또한, 일본 공개특허공보 제(소)56-45372호 및 일본 공개특허공보 제(소)62-140768호에 개시된 바와 같은 철계 입자의 핵을 갖는 투사재를 사용하는 방법에서도, 내식성의 발본적인 개선에는 이르지 못하고 있다.

본 발명은 이러한 현상을 감안하여, 기계 도금에서 형성되는 아연계 피막 그 자체의 내식성을 크로메이트 처리 등의 보호 피막 형성처리에 의뢰하지 않고 현저하게 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은 강 입자(鋼粒子)를 핵으로 하여, 이의 주위에 알루미늄 1 내지 5질량%, 마그네슘 3 내지 15질량%, 바람직하게는 5 내지 15질량%, 잔부 아연 및 불순물로 이루어진 합금을 피복한 기계 도금용 투사재에 의해 달성된다. 합금중의 불순물은 대체적으로 합계 1질량% 정도까지의 혼입이 허용된다. 이러한 피복 합금과 중심부의 강철 사이에는 Fe-Zn 합금층이 개재될 수 있다.

이러한 투사재 중에 함유되는 철의 함유량은 3 내지 80질량%로 할 수 있다. 또한, 평균 입자 직경이 100 내지 600㎛인 투사재가 적합한 대상으로 된다.

또한 본 발명에서는 이러한 투사재를 강재 등의 금속재료의 표면에 충돌시킴으로써 당해 금속재료 표면에 형성되는 피막이며, 알루미늄 1 내지 5질량%, 마그네슘 3 내지 15질량%, 철 20질량% 이하, 잔부 아연 및 불순물로 구성되는 두께 2 내지 15㎛의 고내식성 피막이 제공된다. 이 경우의 불순물도 대체적으로 합계 1질량% 정도까지의 혼입이 허용된다.

본 발명에 따르면 기계 도금으로 형성된 채로의 피막 상태에서, 부품의 내식 성을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 따라서, 크로메이트 처리를 실시하지 않고 종래의 다양한 부품 용도에 적용할 수 있으며 부품 제조비용의 감소 및 환경 규제에 대한 적절한 대응을 할 수 있게 된다. 특히, 투사재를 구성하는 아연계 합금 피복층 중의 마그네슘 함유량을 높인 경우에는 염수 분무시험에서 적녹 발생까지의 시간이 4000시간을 초과하도록 하는 매우 높은 내식성을 나타내는 철계 부품이 수득된다. 또한, 피막 두께는 15㎛ 이하 또는 다시 2 내지 5㎛ 정도로 얇아도 충분한 효과가 얻어지므로 두꺼운 단위면적당 중량으로 되어 버리는 용융도금을 적용할 수 없을 것 같은 부품, 예를 들면, 「나사」 등에도 고내식성을 부여할 수 있다. 따라서 예를 들면, 비싼 스테인레스강을 사용하지 않을 수 없는 옥외 구조물의 부품을 본 발명의 피막을 갖는 것으로 대체하는 등으로 커다란 비용 감소효과가 얻어진다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

발명자들은 각종 검토 결과, 다음 두 가지 점을 조합할 때, 매우 현저한 내식성 개선효과가 얻어지는 것을 발견했다.

(i) 기계 도금에 의해 피착시키는 피착 물질을 Zn-Al-Mg계 합금으로 하며, 또한 이의 마그네슘 함유량을 3질량% 이상, 바람직하게는 5질량% 이상으로 한다.

(ii) 기계 도금에 의해 피착시키는 피착 물질을 강 입자의 핵을 갖는 투사재에 편입하여 피처리 재료의 표면에 충돌시킨다.

이들 (i) 및 (ii) 중의 어느 것도 단독으로는 현저한 내식성 개선효과가 확인되지 않으며, 본 발명에서는 (i) 및 (ii)의 상승작용에 의한 신규한 내식성 개선효과를 이용하는 것이다. 이들 (i) 및 (ii)의 상승작용을 일으키는 메커니즘에 관해서는 현시점에서 반드시 명확하게 되어 있지 않다.

[Zn-Al-Mg계 피착 물질]

기계 도금에 의해 형성되는 피막에서 아연과 알루미늄 사이에 매우 치밀한 부식 생성물이 생성되며, 이에 따라 구멍이 밀봉된 안정적인 피막이 구축된다. 이러한 작용을 충분하게 발휘시키는 데는 형성된 피막중에 1질량% 이상의 알루미늄이 함유되는 것이 바람직하다. 그러나, 5질량%를 초과해도 첨가 증량에 어울리는 효과는 기대할 수 없다. 투사재의 강 입자 핵의 주위를 구성하는 합금 피복층의 조성은 대체적으로 부품 표면에 형성된 피막 조성에 그대로 반영되므로 본 발명에서는 투사재의 합금 피복층 중에서 알루미늄 함유량을 1 내지 5질량%로 규정한다.

마그네슘은 기계 도금에 의해 형성되는 피막에서 산화물 또는 수산화물을 형성한다. 마그네슘의 산화물이나 수산화물은 전기적 절연성이 높으므로 피막중의 아연이 부식될 때에 부식전류를 억제한다. 또한, 산소의 투과를 방지하므로 아연의 부식에 대해 보호작용을 나타낸다. 마그네슘은 전위적으로는 아연보다 낮지만, 부식 환경하에서는 안정적인 부식 생성물을 발생시키는 동시에 아연의 갈바닉 작용을 완화시킨다. 이에 따라 피막중의 아연의 용출이 억제되어, 부식 방지효과가 높아지는 것으로 생각된다. 발명자 등의 상세한 검토에 따르면 피막중의 마그네슘 함유량을 3질량% 이상으로 할 때, 이러한 마그네슘의 효과가 나타나는 것을 알았 다. 5질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 7질량% 이상의 높은 마그네슘 농도를 실현하면 상기 (ii)의 효과(강 입자의 핵을 갖는 투사재를 충돌시키는 효과)와 어울리어, 크로메이트 처리를 실시한 경우를 상회하는 매우 현저한 내식성 개선효과가 발휘되게 되는 것이다. 단, 마그네슘은 아연 합금 용탕(alloy melt) 속에서 산화되기 쉬우므로 너무 높은 마그네슘 함유량을 확보하고자 하면 후술하는 바와 같은 아연 합금의 용탕을 사용하는 투사재의 제조가 곤란해진다. 따라서, 피막중의 마그네슘 함유량은 15질량% 이하로 하는 것이 필요하다. 통상적으로, 12질량% 이하의 범위에서 양호한 결과가 얻어진다.

이상의 점으로부터, 본 발명에서는 투사재의 합금 피복층 중에서 마그네슘 함유량을 3 내지 15질량%로 규정한다. 합금 피복층 중의 보다 바람직한 마그네슘 함유량의 범위는 5 내지 15질량%, 한층 바람직한 범위는 7 내지 12질량%이다.

기계 도금에 의해 수득된 피막중에는 통상적으로 투사재나 부품에 유래하는 철이 함유된다. 피막중의 철 함유량이 20질량% 이하(예: 0.1 내지 20질량%)의 범위에서 양호한 결과가 얻어진다.

아연, 알루미늄, 마그네슘, 철을 제외한 불순물 원소는 합계 1질량% 이하의 범위로 억제하는 것이 바람직하다.

[투사재]

본 발명에서는 투사재 입자로서 강 입자의 핵을 갖는 것을 채용한다. 즉, 본 발명의 입자는 강 입자와 아연계 합금으로 이루어진 복합입자이다. 이러한 복합구조의 입자를 피처리 재료의 표면에 충돌시킴으로써 종래부터 공지된 피막 밀착 성의 향상효과가 얻어지지만, 피착 물질을 마그네슘 함유량이 높은 Al-Mg 복합 첨가의 조성으로 하는 경우에는 내식성에 관해서도 비약적인 향상이 달성되는 것이다. 결국 상기(i)+(ii)에 의한 상승작용이 발현된다. 이것은 종래 예측되지 않던 현상이다. 강 입자를 핵으로 갖는 투사재를 충돌시킴으로써 피막이 하지 금속에 대하여 견고하게 피착되는 동시에 피막 자체도 한층 더 강화되며, 피막 손상에 대한 저항력이 향상된다고 생각된다. 그리고, 피착 물질의 알루미늄에 의한 밀봉작용(sealing effect)과 마그네슘 함유량을 높인 것에 의한 아연의 용출 방지작용이 조합되어, 결과적으로 대폭적인 내식성 향상효과가 생기는 것으로 추정된다.

이러한 본 발명 특유의 효과를 충분하게 발휘시키기 위하여, 핵으로 되는 강 입자와 이의 주위에 피복되는 아연계 합금층(피착 물질)의 양의 비를 조절하여 투사재 중에 함유되는 철 함유량이 3 내지 80질량%로 되도록 하는 것이 바람직하다. 철 함유량이 이보다 적으면 충분한 투사 에너지를 얻기가 어려워지며 이보다 많으면 피착 물질의 양이 상대적으로 적어지며 기계 도금을 실시하는 블래스트 처리시에 투사재의 수명이 조기에 끝나고 효율적이지 않다.

핵으로 되는 강 입자는 경도 200 내지 700HV 정도의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 투사재의 입자 직경은 전체 입자의 95질량% 이상이 10 내지 800㎛의 범위에 있는 것이 바람직하며, 평균 입자 직경은 100 내지 600㎛가 바람직하다.

[피막 두께]

피처리 금속재료의 표면에 형성되는 피막 두께는 2㎛ 이상을 확보하는 것이 필요하다. 단, 기계 도금으로 15㎛를 초과하도록 하는 두꺼운 단위면적당 중량을 실시하는 것은 경제적이지 않다. 통상적으로, 2 내지 15㎛ 정도의 피막 두께로 조정하는 것으로 현저한 내식성 개선효과가 얻어진다.

[투사재의 제조법]

본 발명의 투사재는 핵으로 되는 강 입자를 피착 물질에 상당하는 조성의 아연 합금 용탕에 채워 교반하며 용탕 온도의 강하에 따라 반응고 상태(semi-solidified state)로 되는 시점에서 이것을 인출한 다음, 분쇄, 체 분리(screening)를 실시하는 공정에 의해 제조할 수 있다. 이때, 투사재의 입자 중에 점유되는 철 함유량이 3 내지 80질량%로 되도록 아연 합금 용탕량과 강 입자의 투입량을 조정하는 것이 바람직하다. 이러한 방법으로 강 입자의 주위에 아연 합금을 부착시키면 양자의 계면 부근에는 Fe-Zn 합금층이 형성된다. Fe-Zn 합금층은 비교적 취약하므로 블래스트 처리시에 당해 투사재가 피처리 재료 표면에 충돌할 때, Fe-Zn 합금층 부분으로 미세하게 전단한 아연 합금의 미립자가 피처리 재료 표면에 압착되며 그 결과, 피막의 균일성이 향상된다.

강 입자로서는 시판되는 스틸 쇼트(shot)를 사용할 수 있다. 투사재를 구성하는 입자(합금 피복 후)는 상기한 바와 같이 입자 직경 10 내지 800㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이의 평균 입자 직경은 100 내지 600㎛인 것이 바람직하며, 특히, 100 내지 400㎛ 또는 150 내지 300㎛의 범위로 할 수 있다. 또한, 투사재 입자 중의 철 함유량은 3 내지 80질량% 정도가 바람직하므로, 이들 목표치에 따라 사용하는 강 입자의 사이즈 및 양을 설정하는 것이 바람직하다.

실시예 1

[발명예 1]

Zn-3.5질량% Al-8.0질량% Mg(기타 불순물 1질량% 미만)의 조성을 갖는 아연 합금의 용탕 50kg을 570℃로 유지하여 균일화한 다음, 570℃로 유지할 목적으로 타고 있는 가열기를 끄고, 그 직후에 스틸 쇼트 65kg을 당해 용탕중에 교반하면서 투입한다. 사용하는 스틸 쇼트는 평균 입자 직경이 237㎛이고 평균 경도가 312HV인 시판되는 제품이다. 온도 강하에 따라 용탕이 반응고 상태로 되는 시점에서 아연 합금과 스틸 쇼트의 혼합물을 인출하며 완전하게 응고되지 않는 동안에 분쇄기로 옮기고, 분쇄를 개시한다. 그리고, 개개의 스틸 쇼트가 분리되며 대체적으로 구형에 가까운 표면 성상으로 될 때까지 분쇄를 계속하여 투사재를 수득한다.

이러한 투사재의 평균 입자 직경은 218㎛이다. 또한, 투사재의 입자의 단면에 관해서 EDS법(에너지 분산형 X선 분광법)에 의한 관찰을 실시한 결과, 중심부에 스틸 쇼트에 유래하는 강 입자의 핵을 가지며 이의 주위에 스틸 쇼트와 용탕의 반응으로 형성된 합금층을 개재시켜 아연 합금 피복층을 갖고 있다. 또한 이러한 단면을 분석한 바, 스틸 쇼트와 용탕의 반응으로 형성된 합금층은 Fe-Zn 합금층이며, 주위를 구성하는 아연 합금 피복층은 대체적으로 초기의 용탕 조성을 그대로 반영한 조성을 갖는 것을 알았다. 또한, 투사재의 샘플을 JIS M8212-1958 철광석 중의 전체 철 정량방법, 과망간산칼륨 적정 용량법으로 조성 분석한 결과, 투사재 중의 철 함유량은 49.9질량%이다.

이러한 투사재를 사용하여, 시판되는 4T 볼트(강철제)의 표면에 아연 합금 피막을 기계 도금 장치를 통해 형성시킨다. 투사 조건은 투사량: 60kg/min, 투사입자의 속도: 초속도 약 51m/sec, 투사 시간: 80min로 한다. 피막 형성 후의 볼트에 관해 단면을 EDS법으로 관찰한 결과, 피막 두께는 약 4.4㎛이다. 또한, 형성된 피막의 조성을 조사한 결과, 알루미늄이 약 3.3질량%이고, 마그네슘이 약 7.5질량%이고, Fe이 약 5.5질량%이며, 잔부는 실질적으로 아연이다. 그 이외의 원소(불순물)의 총량은 1질량% 미만이다.

[발명예 2]

아연 합금의 용탕 조성을 Zn-3.5질량% Al-6.0질량% Mg(기타 불순물 1질량% 미만)으로 하며, 용탕 유지온도를 535℃로 하는 이외에는 발명예 1과 동일한 조건으로 투사재를 수득한다.

이러한 투사재의 평균 입자 직경은 217㎛이며, 중심부에 스틸 쇼트에 유래하는 강 입자의 핵을 가지며 이의 주위에 스틸 쇼트와 용탕의 반응으로 형성되는 합금층을 개재시켜 아연 합금 피복층을 갖고 있다. 측정한 결과, 스틸 쇼트와 용탕의 반응으로 형성된 합금층은 Fe-Zn 합금층이며, 주위를 구성하는 아연 합금 피복층은 대체적으로 초기의 용탕 조성을 그대로 반영한 조성을 갖는 것을 알았다. 또한, 투사재 중의 철 함유량은 54.8질량%이다.

이러한 투사재를 사용하여, 시판되는 4T 볼트(강철제)의 표면에 발명예 1과 동일한 조건으로 아연 합금 피막을 형성시킨다. 수득된 피막은 두께가 약 4.5㎛이며, 피막 조성은 알루미늄이 약 3.3질량%이고, 마그네슘이 약 5.6질량%이고, 철이 약 6.2질량%이며, 잔부는 실질적으로 아연이다. 그 이외의 원소(불순물)의 총량은 1질량% 미만이다.

[비교예 1]

아연의 용탕(기타 불순물 1질량% 미만)을 사용하며, 용탕 유지온도를 480℃로 하는 이외에는 발명예 1과 동일한 조건으로 투사재를 수득한다.

이러한 투사재의 평균 입자 직경은 235㎛이며, 중심부에 스틸 쇼트에 유래하는 강 입자의 핵을 가지며 이의 주위에 스틸 쇼트와 용탕의 반응으로 형성되는 합금층을 개재시켜 아연층을 갖고 있다. 투사재 중의 철 함유량은 55.7질량%이다.

이러한 투사재를 사용하여, 시판되는 4T 볼트(강철제)의 표면에 발명예 1과 동일한 조건으로 아연 합금 피막을 형성시킨다. 수득된 피막은 두께가 약 4.6㎛이며, 피막 조성은 아연 이외에 철을 약 13.7질량% 함유하는 것이다.

[비교예 2]

비교예 1에서 형성한 피막 위에 종래의 일반적인 방법으로 크로메이트 처리를 실시한 볼트를 제작한다.

[염수 분무시험]

각 발명예 및 비교예에서 수득한 볼트에 관해서, JIS Z2371에 준한 방법으로 염수 분무시험을 실시하여, 적녹이 발생하기까지의 시간을 조사한다. 그 결과,

?발명예 1: 5160시간,

?발명예 2: 1920시간,

?비교예 1: < 24시간,

?비교예 2(크로메이트 처리): 3000시간이다.

본 발명에 따르면 염수 분무에서의 적녹 발생까지의 시간이 1800시간을 상회하는 고내식성을 부여할 수 있으며 특히, 피막중의 마그네슘 함유량을 높인 것(발명예 1)에서는 크로메이트 처리재를 크게 상회하는 매우 우수한 내식성을 부여할 수 있는 것을 알았다.

실시예 2

실시예 1에 기재한 각 발명예 및 비교예에서 피처리 재료로서 볼트 대신에 판 두께 0.8mm의 냉간압연 강판(SPCC)을 사용하여, 이의 표면에 동일한 조건으로 기계 도금을 실시하여, 각종 특성을 조사한다. 즉, 다음과 같다.

[발명예 3] 발명예 1과 동일조건.

[발명예 4] 발명예 2와 동일조건.

[비교예 3] 비교예 1과 동일조건.

[비교예 4] 비교예 2와 동일조건(크로메이트 처리).

각 예의 시료에 관해서, 다음 특성을 조사한다.

?피막 밀착성: JIS H8504의 도금 밀착성 시험에 의한 굴곡시험 및 JIS K5400의 바둑판 눈금 테이프 테스트에 의해 평가한다.

?자기 수복성(희생 부식 방지성): 크로스 컷을 투입하여 JIS Z2371의 염수 분무시험에 의해 적녹 발생까지의 시간을 조사 평가한다.

?내후성: JIS Z2381-1987의 옥외 노출시험(직접 노출시험)에 의해 적녹 발생까지의 일수를 조사하고 평가한다.

결과는 표 1에 기재한다.

구분	피막밀착성		자기수복성 (희생 부식 방지성)	내후성 (옥외 노출시험)
구분	굴곡시험	바둑판 눈금 테이프 테스트	자기수복성 (희생 부식 방지성)	내후성 (옥외 노출시험)
발명예 3	양호	양호	1104시간	≥6개월
발명예 4	양호	양호	312시간	≥6개월
비교예 3	양호	양호	<24시간	<1개월
비교예 4 (크로메이트 처리)	양호	양호	1080시간	≥6개월

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 것은 피막 밀착성을 양호하게 유지하면서, 자기 수복성 및 내후성의 현저한 개선이 실현된다. 특히, 피막 중의 마그네슘 함유량을 높인 것(발명예 3)에서는 크로메이트 처리재와 동등 이상의 자기 수복성을 나타내는 점이 주목된다.

본 발명에 따르면 기계 도금으로 형성된 채로의 피막 상태에서, 부품의 내식성을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 따라서, 크로메이트 처리를 실시하지 않고 종래의 다양한 부품의 용도에 적용시킬 수 있으며 부품 제조비용을 감소시키고 환경 규제에 대해 적절한 대응을 할 수 있게 된다.

Claims

투사재를 금속 재료 표면에 충돌시킴으로써 상기 금속 재료 표면에 형성되는 두께 2 내지 5㎛의 고내식성 피막으로서,

상기 피막이, Al 1 내지 5질량%, Mg 3 내지 15질량%, Fe 5.5 내지 20질량%, 및 잔부 아연 및 불가피적 불순물을 포함하고, 상기 투사재가, 강 입자를 핵으로 하고 그 주위에 Al 1 내지 5질량%, Mg 5질량% 초과 15질량% 이하, 및 잔부 아연 및 불가피적 불순물로 이루어진 합금이 피복되어 있고, 또한 상기 강 입자와 상기 합금 사이에 Fe-Zn 층이 존재하며, 상기 투사재 중에 포함되는 Fe의 함유량이 3 내지 80중량%인, 고내식성 피막.