KR101192248B1 - 금속 표면에 형성된 산화막 및 탄화막 제거제 - Google Patents

금속 표면에 형성된 산화막 및 탄화막 제거제 Download PDF

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Abstract

액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)용 냉음극 형광램프 제조 공정시, 램프 전극의 리드선에 형성되는 산화막 및 탄화막 제거를 위한 금속 표면 처리제 조성물이 개시된다. 상기 금속 표면 처리제 조성물은 염화 금속염 0.1 내지 10중량%, 아졸계 화합물 0.01 내지 2중량%, 무기산 0.5 내지 30중량%, 킬레이트제 0.01 내지 5중량%, 계면활성제 0.01 내지 5중량%, 유기용매 10 내지 45중량% 및 나머지 물을 포함한다. 상기 금속 표면 처리제 조성물은 구리금속에 피트(pit), 크레이터(crater) 등의 부식현상을 유발하지 않고, 냉음극 형광램프 리드선의 구리금속 표면상에 형성된 산화막 및 탄화막을 신속하고, 간편하게 효과적으로 제거할 수 있으며, 냉음극 형광램프 리드선의 재산화를 방지할 수 있다.
냉음극 형광램프, 리드선, 구리금속, 산화막, 탄화막

Description

금속 표면에 형성된 산화막 및 탄화막 제거제{Metal surface treating agent composition}
도 1은 통상적인 냉음극 형광램프의 일 예를 도시한 도면이다.
본 발명은 금속 표면 처리제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)용 냉음극 형광램프 제조 공정시, 램프 전극의 리드선(lead wire)에 형성되는 산화막 및 탄화막의 제거를 위한 금속 표면 처리제 조성물에 관한 것이다.
액정표시장치는 자체적으로 발광하지 못하는 수광 소자이기 때문에, 액정 패널의 후면에 부착된 백라이트(Backlight)를 이용하여 액정패널을 조명한다. 액정 패널의 광 투과율은 인가된 전기적 신호에 따라 조절되며, 이에 대응되어 정지된 화상이나 움직이는 화상이 액정 패널 상에 표현된다. 상기와 같이 액정패널로 광공급을 수행하는 백라이트 유닛에서 사용되는 램프는 일반적으로 냉음극 형광램프 (CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp)가 사용되고 있으며, 상기 냉음극 형광램프는 전극에 가해지는 전계에 의한 전자방출로서 점등되며, 발열량이 매우 적은 특징이 있다.
도 1은 통상적인 냉음극 형광램프의 일 예를 도시한 도면으로서, 그 내부에 수은, 아르곤, 네온 등의 혼합가스가 충전되며, 형광체(11)가 내벽에 도포된 유리관(10)과, 상기 유리관(10) 양단에 장착되어 혼합가스가 외부로 새어나가지 않도록 하는 봉착부(12), 상기 봉착부(12)를 관통하여 유리관(10) 외부에서 유리관(10) 내부로 연장되는 리드선(14), 상기 유리관(10) 양단 내부에서 상기 리드선(14) 단부에 접속되는 전극(16), 상기 유리관(10) 양단 내부의 상기 봉착부(12)에서 전극(16)까지의 리드선(14)을 감싸는 커버(18)로 이루어진다.
상기 구조의 냉음극 형광램프의 점등 원리는 다음과 같다. 상기 리드선(14)을 통해 양단 전극(16)에 고압의 전류를 흘려 보내면, 양단 전극(16)에서 전자가 방출되고, 방출된 전자는 수은과 이온화 반응을 일으킨다. 상기 이온화 반응으로 수은이 여기(勵起)되면 고주파 에너지, 즉, 자외선을 발산시키는데, 이때 유리관(10) 내부의 형광체(11)가 상기 자외선 파장을 가시광선 파장 영역까지 변환시킴으로써, 냉음극 형광램프가 점등된다.
상기 냉음극 형광램프의 전극(16)으로는 텅스텐, 니켈, 몰리브덴, 네오븀, 탄탈, 알루미나(Alumina) 등이 주로 사용되며, 수은 감소량이 낮으면서 단면적을 용이하게 변경시킬 수 있는, 니켈이 가장 많이 사용된다. 또한 상기 냉음극 형광램프의 형광체로는 효율이 높은 희토류 원소(Rare Earth element)인 Y(이트리움), Ce(세륨), Tb(터븀) 등이 주로 사용되고 있으며, 전극에 전력을 공급하는 리드선(14)으로는 철?니켈 합금을 구리로 도금한 듀멧선(dumet wire)이 주로 사용된다. 상기 리드선(14)의 표면을 이루는 구리는 산소와 쉽게 결합되는 특성을 지니고 있기 때문에, 리드선(14)에 쉽게 산화막이 형성되며, 냉음극 형광램프 제조의 열처리 공정에 의하여 탄화막이 형성된다. 상기 리드선(14) 표면에 형성된 산화막 및 탄화막은 다음 공정인 솔더링에 영향을 미쳐, 솔더링이 균일하게 되지 않거나, 솔더링을 실시하기가 어려워, 램프 제조 불량의 직접적인 원인이 되기 때문에, 이를 제거시켜야 한다. 통상적으로 리드선(14) 표면에 형성된 산화막 및 탄화막을 제거하기 위하여, 일반적인 산 용액 또는 알칼리 용액을 처리하고 있으나, 이러한 방법은 탄화막 및 산화막을 용이하게 제거할 수 없을 뿐만 아니라, 이를 제거한다 하더라도 제거 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다. 따라서, 산업체에서 냉음극 형광램프의 생산효율을 극대화 시키기 위해서는 보다 신속하게 탄화막 및 산화막을 제거할 수 있는 금속 표면 처리제가 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 냉음극 형광램프 리드선에 피트(pit), 크레이터(crater) 등의 부식현상을 유발하지 않으면서, 신속하고 간편한 방법으로 냉음극 형광램프 리드선 표면에 형성된 산화막 및 탄화막을 효과적으로 제거할 수 있는 금속 표면 처리제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 냉음극 형광램프 리드선의 재산화를 방지할 수 있는 금속 표면 처리제 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 염화 금속염 0.1 내지 10중량%, 아졸계 화합물 0.01 내지 2중량%, 무기산 0.5 내지 30중량%, 킬레이트제 0.01 내지 5중량%, 계면활성제 0.01 내지 5중량%, 유기용매 10 내지 45중량% 및 나머지 물을 포함하는 금속 표면 처리제 조성물을 제공한다. 여기서, 상기 염화 금속염은 염화나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화리튬 등을 사용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 염화 금속염 0.1 내지 10중량%, 아졸계 화합물 0.01 내지 2중량%, 무기산 0.5 내지 30중량%, 킬레이트제 0.01 내지 5중량%, 계면활성제 0.01 내지 5중량%, 유기용매 10 내지 45중량% 및 나머지 물을 포함하는 금속 표면 처리제 조성물을 제공한다. 상기 금속 표면 처리제 조성물은, 산성형 금속 표면 처리제로서, 도 1에 도시된 냉음극 형광램프의 제조공정에서 생성된 구리로 도금된 리드선(14) 표면의 산화막 및 탄화막을 신속하게 제거하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 상기 염화 금속염은 냉음극 형광램프 리드선(14) 표면에 형성된 산화막 및 탄화막의 제거속도를 증가시키기 위한 것으로서, 염화나트륨, 염화 칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화리튬 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 염화나트륨을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 염화 금속염의 함량은 전체 금속 표면 처리제 조성물에 대하여 0.1 내지 10중량%인 것이 바람직하다. 상기 염화 금속염의 함량이 0.1중량% 미만일 경우 산화막 및 탄화막 제거의 속도 향상은 없으며, 10중량%를 초과할 경우, 리드선(14) 표면이 부식되거나, 오히려 제거속도가 저하될 우려가 있다.
본 발명에 따른 상기 아졸계 화합물은 구리(銅)재질에 대한 부식 방지 및 세정 후, 공기중에 보관시 발생될 수 있는 산화현상의 방지를 위한 것으로서, 4-페닐-1,2,3-트리아졸, 2-나프틸트리아졸, 머캅토벤조티아졸, 하기 화학식 1로 표시되는 아졸계 화합물, 예를 들면 톨릴트리아졸, 벤조트리아졸, 4-니트로벤조트리아졸 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 톨릴트리아졸을 사용하는 것이 바람직하다.
Figure 112005075047811-pat00001
상기 화학식 1에서, 상기 R1은 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 니트로(NO2)기이다.
상기 아졸계 화합물의 함량은 전체 금속 표면 처리제 조성물에 대하여 0.01 내지 2중량%인 것이 바람직하고, 0.05 내지 1중량%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 아졸계 화합물의 함량이 0.01중량% 미만일 경우, 부식 방지 및 산화방지 효과가 없으며, 2중량%를 초과할 경우, 구리로 도금된 리드선(14) 표면의 산화막 및 탄화막에 대한 제거 효과가 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명에 따른 상기 무기산은 산화막을 제거하기 위한 것으로서, 염산, 인산, 질산, 황산, 불산, 아세트산 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 염산 및 인산을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 무기산의 함량은 전체 금속 표면 처리제 조성물에 대하여 0.5 내지 30중량%인 것이 바람직하다. 상기 무기산의 함량이 0.5중량% 미만일 경우 산화막 제거 효과가 없고, 30중량%를 초과할 경우 리드선에 대한 부식을 유발할 가능성이 커지는 문제가 발생한다.
본 발명에 따른 상기 킬레이트제는 탄화막을 제거하기 위한 것으로서, 구연산, 옥살산, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 구연산을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 킬레이트제의 함량은 전체 금속 표면 처리제 조성물에 대하여 0.01 내지 5중량%인 것이 바람직하다. 상기 킬레이트제의 함량이 0.01중량% 미만일 경우, 탄화막 제거 효과가 없으며, 5중량%를 초과할 경우 구리에 부식현상이 발생되고, 경제적으로도 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 계면활성제는 탄화막의 효과적인 제거를 위한 침투제로서, 상기 탄화막 제거를 위한 킬레이트제와 함께 사용되어 시너지 효과(synergy effect)를 유도한다. 상기 계면활성제는 술폰산염을 포함하는 음이온성 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면
Figure 112005075047811-pat00002
,
Figure 112005075047811-pat00003
,
Figure 112005075047811-pat00004
(R은 탄소수 11 내지 17의 알킬기이다.) 등을 사용할 수 있으며, 더욱 상세하게는 소듐 도데실 술포네이트, 소듐 도데실 벤젠술포네이트, 소듐 올레오일메틸타우린 등을 예시할 수 있다. 상기 계면활성제의 함량은 전체 금속 표면 처리제 조성물에 대하여 0.01 내지 5중량%인 것이 바람직하다. 상기 계면활성제의 함량이 0.01중량% 미만일 경우, 탄화막 제거의 시너지 효과가 발생하지 않으며, 5중량%를 초과할 경우 경제적으로 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 유기용매는 상기 아졸계 화합물, 무기산, 킬레이트제 및 계면활성제를 용해시켜, 최적의 활성을 갖도록 하기 위한 것으로서, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 이소프로판올을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기용매의 함량은 전체 금속 표면 처리제 조성물에 대하여 10 내지 45중량%인 것이 바람직하다. 상기 유기용매의 함량이 10중량% 미만이거나 45중량%를 초과할 경우, 상기 첨가제들의 시너지 효과가 발휘되지 않아, 탄화막 및 산화막의 제거가 완전하게 이루어지지 않고, 용해도의 문제가 발생하여 침전 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 금속 표면 처리제 조성물의 나머지를 구성하는 물은 순수, 초순수 등을 사용할 수 있다.
냉음극 형광램프의 리드선(14)에 형성된 산화막 및 탄화막의 표면처리 공정은 상기 냉음극 형광램프의 리드선(14)을 상기 금속 표면 처리제 조성물에 침지시킨 후, 순수로 3회 세정함으로써, 간단하고 신속하게 실시할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1-2, 비교예 1-3]
하기 표 1의 조성에 따라 염화 금속염, 아졸계 화합물, 무기산, 킬레이트제, 계면활성제, 유기용매 및 순수를 혼합하여 금속 표면 처리제 조성물을 각각 제조한 후, 액정표시장치의 냉음극 형광램프(희성전자社)의 리드선을 제조된 금속 표면 처리제 조성물에 침지시킨 후, 탄화막 및 산화막이 제거되는 시간을 측정하고, 제거 정도를 육안으로 평가하였다. 다음으로, 표면 처리된 냉음극 형광램프의 리드선을 순수로 3회 세정하고, 상온에서 2시간 건조시킨 후, 구리로 도금된 리드선 표면의 부식 및 재산화(再酸化) 정도를 육안으로 평가하였다. 상기 평가 기준은 다음과 같 으며, 평가 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
* 탄화막 및 산화막 제거능 평가
◎ : 탄화막 및 산화막 완전히 제거됨.
△ : 산화막은 제거되었지만, 탄화막이 완전 제거되지 않고 잔존함.
× : 탄화막 및 산화막 대부분이 잔존함.
* 구리로 도금된 리드선의 부식 및 재산화 정도
◎ : 부식관찰되지 않으며, 재산화 되지 않음.
△ : 일부 부식이 발생하거나 표면이 재산화됨.
× : 부식이 심하게 일어나거나 표면이 재산화됨.
* 탄화막 및 산화막 제거속도
◎ : 3분 이내 산화막 및 탄화막이 완전 제거됨.
△ : 10분 이내 산화막 및 탄화막이 제거됨.
× : 10분 이상 소요됨.
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3
35% 염산 10% 10% 10% 8% 10%
IP 40% 40% 40% 40% 40%
NaCl 5% 12% 5%
KCl 5%
TT 0.5% 0.5% 0.5% 0.5% 2.5%
CA 2% 2% 2% 2% 2%
AS 0.5% 0.5% 0.5% 0.5% 0.5%
PW 42% 42% 47% 37.0% 40.0%
탄화막 및
산화막 제거능		 ◎ ◎ ◎ ◎ ×
부식 및
재산화 정도		 ◎ ◎ ◎ △ ◎
탄화막 및
산화막 제거속도		 ◎ ◎ × △ ×
IP : 이소프로판올, TT : 톨릴트리아졸, CA : 구연산, OA : 옥살산, AS : 소듐 도데실 술포네이트, PW : 순수
상기 표 1로부터, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 2는 탄화막 및 산화막의 제거능이 우수하고, 제거 속도가 3분 이내로 신속하게 이루어질 뿐만 아니라, 세정 후에도, 구리로 도금된 리드선 표면의 부식 및 재산화가 발생하지 않았으나, 염화 금속염을 포함하지 않은 비교예 1은 탄화막 및 산화막 제거에 10분 이상이 소요되었으며, 염화 금속염이 초과된 비교예 2는 탄화막 및 산화막의 제거능은 우수하지만, 세정 후 부식현상이 관찰되었으며, 제거 속도 또한 감소하였다. 이는 염화 금속염의 함량이 초과되어 용해도의 문제가 발생되고, 그 결과 다른 조성물들의 비율이 변화되었기 때문이다. 또한 아졸계 화합물의 함량이 초과된 비교예 3은 탄화막 및 산화막의 제거능 및 제거속도가 현저히 떨어짐을 보여준다. 상기 결과로부터, 금속 표면 처리제 조성물의 성능은 아졸계 화합물 및 염화 금속염의 함량에 따라 결정되는 사실을 확인할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 있는 금속 표면 처리제 조성물은 구리금속에 피트(pit), 크레이터(crater) 등의 부식현상을 유발하지 않고, 냉음극 형광램프 리드선의 구리금속 표면상에 형성된 산화막 및 탄화막을 신속하고, 간편하게 효과적으로 제거할 수 있으며, 냉음극 형광램프 리드선의 재산화를 방지할 수 있다.

Claims (7)

  1. 염화 금속염 0.1 내지 10중량%, 아졸계 화합물 0.01 내지 2중량%, 무기산 0.5 내지 30중량%, 킬레이트제 0.01 내지 5중량%, 계면활성제 0.01 내지 5중량% 유기용매 10 내지 45중량% 및 나머지 물을 포함하는 금속 표면에 형성된 산화막 및 탄화막 제거제.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 염화 금속염이 염화나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화리튬 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 금속 표면에 형성된 산화막 및 탄화막 제거제.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 아졸계 화합물이 4-페닐-1,2,3-트리아졸, 2-나프틸트리아졸, 머캅토벤조티아졸, 톨릴트리아졸, 벤조트리아졸, 4-니트로벤조트리아졸 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 금속 표면에 형성된 산화막 및 탄화막 제거제.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 무기산이 염산, 인산, 질산, 황산, 불산, 아세트산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 금속 표면에 형성된 산화막 및 탄화막 제거제.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 킬레이트제가 구연산, 옥살산, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 금속 표면에 형성된 산화막 및 탄화막 제거제.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 계면활성제가 술폰산염을 포함하는 음이온성 계면활성제로서,
    Figure 112012028149922-pat00005
    ,
    Figure 112012028149922-pat00006
    ,
    Figure 112012028149922-pat00007
    (R은 탄소수 11 내지 17의 알킬기이다.) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 금속 표면에 형성된 산화막 및 탄화막 제거제.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 유기용매가 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 금속 표면에 형성된 산화막 및 탄화막 제거제.
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