KR101217728B1

KR101217728B1 - 높은 수율의 마그네슘 모재의 도금 방법

Info

Publication number: KR101217728B1
Application number: KR1020100018878A
Authority: KR
Inventors: 이종현; 이효득
Original assignee: 이종현
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2013-01-02
Also published as: KR20110099878A

Abstract

본 발명은 높은 수율의 마그네슘 모재의 도금방법에 관한 것으로서, 마그네슘 모재의 표면에 부착된 오물을 제거하는 에칭 1 단계; 상기 에칭 1단계에서 생길 수 있는 마그네슘 모재 표면의 막을 제거하는 디스머트 단계; 상기 디스머트이후 표면에 부착된 오물을 제거하는 에칭 2단계; 및 아연금속피막을 형성과 에칭 2단계에서 생성될 수 있는 부착생성물 제거를 위한 징케이트 단계; 를 포함하는 것으로서, 본 발명에 의할 경우 마그네슘 모재의 도금 후의 수율이 높은 전처리 방법 및 후처리 방법을 제공할 수 있다.

Description

높은 수율의 마그네슘 모재의 도금 방법{HIGH EFFICIENT PLATING METHOD OF MAGNESIUM MATERIAL}

본 발명은 마그네슘의 도금 방법에 관한 것으로 특히 높은 수율을 가진 마그네슘 모재의 도금 방법에 관한 것이다.

많은 전자기기와 자동차 부품 등이 소형화, 경량화 되면서 수지 이상의 강도를 요구하고, 알루미늄 이상의 경량화의 필요성으로 인해 마그네슘 모재에 대한 도금의 필요성은 점차로 증가하고 있다.

마그네슘은 도장으로는 얻기 힘든 금속감을 낼 수 있으며, 마찰 성능 등 신뢰성이 필요한 곳에 많은 사용이 가능해지고 있다.

특히 마그네슘 자체의 특징으로 인해 도장에 비해 월등히 내마모성이 우수하고 내충격성이 뛰어나서 마그네슘 도금체들이 휴대전자기기 케이스 및 자동차 부품 등에 그 사용이 점차 증가하고 있으나, 종래의 마그네슘 모재의 도금 방법은 산과 알칼리에 약해 공기 중에서 마그네슘이 쉽게 부식되는 문제점과 수율이 낮은 문제점을 해결하지 못하고 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해서 수율이 높은 마그네슘 모재에의 도금 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 높은 수율의 마그네슘 모재의 도금방법은, 마그네슘 모재의 표면에 부착된 부착물을 제거하는 에칭 제1 단계; 상기 에칭 1단계에서 생기는 마그네슘 모재 표면의 막을 제거하는 디스머트 단계; 상기 디스머트이후 마그네슘 모재 표면에 부착된 부착물을 제거하는 에칭 제2단계; 및 아연금속피막을 형성하고, 에칭 제2단계에서 생성되는 부착물 제거를 위한 징케이트 단계; 에 의해 달성될 수 있다.

또한, 상기 징케이트 단계 이후에는, 동스트라이크 단계; 를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 디스머트 단계는, 가성소다와 불화소다를 포함하는 디스먼트 용액에 의해 수행될 수 있다.

또한, 상기 디스머트 용액은, 100 (g/ℓ) 내지 200(g/ℓ), 불화소다를 250 (g/ℓ)내지 300(g/ℓ)을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 에칭 제2단계는, 피로인산 소다와 일인산가리를 포함하는 에칭액에 의해서 수행될 수 있다.

또한, 상기 에칭액은, 피로인산 소다 40 (g/ℓ) 내지 60(g/ℓ)와 일인산가리를 5 (g/ℓ)내지 15(g/ℓ)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 징케이트 단계는, 피로인산 소다, 불화소다, 및 염화아연을 포함하는 징게이트액에 의해서 수행될 수 있다.

또한, 상기 징게이트액은, 피로인산 소다 100 (g/ℓ) 내지 150(g/ℓ), 불화소다를 250(g/ℓ) 내지 300(g/ℓ), 그리고 염화아연을 100 (g/ℓ) 내지 150(g/l)를 포함할 수 있다.

본 발명의 높은 수율의 마그네슘 모재의 도금방법은 마그네슘 모재의 도금에 있어서 전처리 및 후처리를 특정의 조건에서 수행함으로써, 수율이 높은 마그네슘 모재의 도금 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 높은 수율의 마그네슘 모재의 도금방법 중 도금 전처리 방법을 나타내는 순서도를,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 높은 수율의 마그네슘 모재의 도금방법 중 도금 후처리 방법을 나타내는 순서도를,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 높은 수율의 마그네슘 모재의 도금방법에 의한 도금 후의 단면도를 각 나타낸다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 높은 수율의 마그네슘 모재의 도금방법 중 도금 전처리 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 높은 수율의 마그네슘 모재의 도금 방법 중 도금 전처리 방법은 전해탈지단계, 에칭 1단계, 디스머트 단계, 에칭 2단계, 징케이트 단계 및 동스트라이크 단계를 포함한다.

전해탈지단계(S110)는 전기분해법으로 도체의 겉표면에 붙어있는 기름을 떼어내는 단계를 말하는 것으로, 마그네슘 모재 표면에 붙어 있는 유해한 지문이나 기름 때를 제거하는 단계이다. 전해탈지단계는 65 내지 80℃에서 60 내지 120초간 수행될 수 있다.

에칭 1단계(S120)는 전해탈지 단계와 마찬가지로 마그네슘 모재의 표면에 묻어 있는 제품에 유해한 지문 또는 기름때를 없애기 위해 수행된다. 에칭은 화학약품의 부식작용을 응용한 표면가공방법으로서 흔히 식각이라고도 한다. 에칭 1단계는 58 내지 62℃에서 30 내지 35초간 수행될 수 있다.

에칭 1단계로 인해 마그네슘 모재 표면의 부식이 일어나 표면에 막이 생기게 된다. 이를 제거하기 위해 디스머트 단계(S130)가 수행된다.

디스머트란 스머트 즉, 앞 공정에서 생긴 검고 결집력이 없는 푸석한 표면 피막을 제거하는 공정을 말하는 것으로, 디스머트 단계는 전해방식으로 이루어지며, 표면의 유기물 및 산화막을 제거한다. 디스머트 단계의 수행으로 에칭 1단계에서의 결과로 생긴 피막을 제거할 수 있다.

디스머트 단계에서 물 1ℓ에 가성소다(수산화나트륨, NaOH)를 100 내지 200(g/ℓ), 불화소다(NaF)를 250 내지 300(g/ℓ)포함할 수 있다. 그리고 디스머트 단계는 65 내지 70℃에서 수행될 수 있다.

종래 디스머트 단계에서 물 1ℓ에 도프리프 F 를 35(g/ℓ), 청화소다(시안화나트륨, NaCN)를 17(g/ℓ)를 포함하고 45 내지 50℃에서 수행되는 경우보다 도금 후의 불량률이 약 47% 줄어드는 효과가 있었다.

이를 표로 나타내면 다음과 같다.

구분	종래 디스머트 방법	본 발명의 디스머트 방법
구성약품	도프리프 F(35g/ℓ) 및 청화소다(17g/ℓ)	가성소다 (150g/ℓ) 및 불화소다 (280g/ℓ)
작업온도(℃)	45~50℃	65~70℃
수율(%)	32%	79%
수율 상승(%)		47%

여기에서의 수율이란, 불량품이 생산되지 않는정도를 말하는 것으로서, 전처리의 불완전으로 인해 생기는 불량품에는, 도금이 벗겨지거나 기포가 생기는 경우, 얼룩, 구름낌 등의 광택이 불균일한 경우, 도금의 요철(더덕 부착)의 경우, 핀홀의 발생으로 도금제품의 내식성의 저하 및 도금 피막의 부서짐등을 말한다.

디스머트 단계 이후에는 에칭 2단계(S140)가 수행될 수 있다.

에칭 2단계는, 디스머트 단계 이후에 마그네슘 모재의 표면에 묻어 있을 수 있는 제품에 유해한 지문, 기름 때 등을 제거하는 단계이다.

에칭 2단계는, 물 1ℓ 대비, 피로인산 소다(Na₄P₂O₇)를 40 내지 60(g/ℓ), 일인산가리(일인산칼륨, KH₂PO₄)를 5 내지 15(g/ℓ) 포함하여 에칭할 수 있다. 그리고 60 내지 65℃에서 수행될 수 있다.

종래 에칭 2단계에서 물 1ℓ에 에틸렌디아민(NH₂CH₂CH₂NH₂) 150cc/ℓ를 포함하고 55 내지 60℃에서 수행되는 경우보다 도금 후의 불량률이 약 31% 줄어드는 효과가 있었다.

이를 표로 나타내면 다음과 같다.

구분	종래 에칭 2 방법	본 발명의 에칭 2 방법
구성약품	에틸렌디아민(NH₂CH₂CH₂NH₂) 150cc/ℓ	피로인산소다(50g/ℓ) 일인산가리(11g/ℓ)
작업온도(℃)	55~60℃	60~65℃
수율(%)	52%	83%
수율 상승(%)		31%

여기에서의 수율이란, 불량품이 생산되지 않는 정도를 말하는 것으로서, 불량의 종류는 디스머트 단계에서의 설명과 동일하다.

에칭 2단계 이후에는 징케이트 단계(S150)가 수행될 수 있다.

징케이트 단계는 아연 치환 및 마그네슘 모재에 부착되어 있는 부착생성물을 제거하는 단계로서 무전해 방식으로 수행된다. 또한, 이후에 수행될 동스트라이크 단계에서 동이 잘 붙을 수 있도록 수행되는 단계이다.

징케이트 단계는, 물 1ℓ 대비 피로인산 소다(Na₄P₂O₇)를 100 내지 150(g/ℓ), 불화소다(NaF)를 250 내지 300(g/ℓ), 염화아연(ZnCl₂)을 100 내지 150(g/ℓ) 포함하여 징케이트 단계를 수행할 수 있다.

종래 징케이트 단계를, 피로인산 소다 290(g/ℓ), 염화아연 70(g/ℓ), 룻셀염(87g/ℓ), 불화소다120(g/ℓ)을 포함하고 75 내지 80℃에서 수행되는 경우보다 도금 후의 불량률이 약 35% 줄어드는 효과가 있었다.

이를 표로 나타내면 다음과 같다.

구분	종래 징케이트 방법	본 발명의 징케이트 방법
구성약품	피로인산 소다 290(g/ℓ), 염화아연 70(g/ℓ), 룻셀염(87g/ℓ), 불화소다120(g/ℓ)	피로인산 소다 120(g/ℓ), 염화아연 137(g/ℓ), 불화소다 270(g/ℓ)
작업온도(℃)	75~80℃	60~62℃
수율(%)	51%	86%
수율 상승(%)		35%

징케이트 단계 이후에는 동스트라이크 도금 단계(S160)가 수행될 수 있다. 마그네슘 모재에 직접 동 도금하면 동이 잘 붙지 않기 때문에 징케이트 단계로 아연의 피막을 형성한 다음 동 도금이 수행될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 높은 수율의 마그네슘 모재의 도금 전처리 후의 도금 방법을, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 높은 수율의 마그네슘 모재의 도금 전처리 후의 도금 상태도를 각 나타낸다.

마그네슘 모재의 도금 전처리는 전해탈지단계, 에칭 1단계, 디스머트 단계, 에칭 2단계, 징케이트 단계 및 동스트라이크 단계를 포함하는 것은 앞에서 본 바와 같다. 이로써 마그네슘 모재(10)위에 아연(20)과 동(30)이 덮혀질 수 있다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 모재의 도금 전처리 이후에는 청화동 도금 단계(S210)와 유산동 도금 단계(S220), 니켈 도금 단계(S230) 및 크롬 도금 단계(S240)를 포함하여 수행된다.

청화동 도금단계(S210)는 전처리 공정에 의해 표면에 아연치환된 마그네슘 모재(10)를 청화동전해탈지액 속에 침지하고, 마그네슘 모재(10)의 표면에 적당한 두께의 청화동도금층(40)이 형성되도록 15 내지 16분간 2.6 내지 2.8V의 전류를 가하여 전기적화학반응을 발생시키는 것으로 구성된다.

이는 전기적 화학반응에 의해 청화동의 동 이온이 마그네슘 모재(10) 표면에 습식전해도금되는 것으로, 상기 아연피막에 의해 마그네슘 모재(10)의 표면이 부식되지 않고 청화동을 습식전해도금으로 청화동도금층(40)을 형성할 수 있는 것이다.

청화동 도금 단계(S210) 이후에는 유산동 도금 단계(S220)가 수행된다. 유산동(50)이란 황산구리를 말하는 것으로 산성의 성질을 가진 동을 말한다.

상기 청화동 도금단계(S210)를 거친 마그네슘 모재(10)를 18 내지 28℃의 유산동전해도금액 속에 침지하고, 청화동도금층(40)이 형성된 마그네슘 모재(10) 표면으로 적당한 두께의 유산동도금층(50)이 형성되도록 4.5 내지 5V의 전류를 20 내지 22분간 가하여 청화동도금층(40)의 표면에 전기적 화학반응을 발생시키는 것으로 구성된다.

유산동 도금 단계(S220) 이후에는 니켈 도금단계(S230)가 수행된다. 니켈(60)이란, 공기, 물, 알칼리 따위에 철보다 덜 침식되는 재질의 은백색 금속원소를 말한다.

유산동 도금 단계(S220)를 거친 마그네슘 모재(10)를 니켈 전해도금액 속에 침지하고, 상기 유산동도금층(50)의 표면으로 적당한 두께의 니켈도금층(60)이 형성되도록 5.95 내지 6.05V의 전류를 10 내지 12분간 가하여 전기적 화학반응을 발생시키는 것으로 구성된다.

이는 유산동 도금단계(S220)에 의해 형성된 유산동도금층(50)에 의해 니켈(60)이온이 용이하게 밀착되어 니켈도금층(60)이 마그네슘 모재(10)의 표면에 더욱 견고하게 형성된다.

니켈 도금 단계(S230) 이후에는 크롬 도금 단계(S240)가 수행된다. 크롬(70)이란, 공기 가운데에서 녹이 슬지 않고 약품에 잘 견디는 은백색의 광택이 나는 단단한 금속 원소를 말한다.

크롬 도금 단계(S240)는 상기 니켈 도금 단계(S230)를 거친 마그네슘 모재(10)를 28 내지 34℃의 3가크롬전해도금액에 침지하고, 니켈도금층(60)이 형성된 표면으로 적당한 두께의 3가크롬도금층(70)이 형성되도록 6.2 내지 6.5V의 전류를 70 내지 150초간 가하여 니켈도금층(60)에 전기적 화학반응을 발생시키는 것으로 구성된다.

도 2에는 청화동 도금단계(S210), 유산동 도금 단계(S220), 니켈 도금 단계(S230) 및 크롬 도금 단계(S240)만 기재하였으나, 각 도금 단계 중간에 수세단계가 포함될 수 있다.

도 1에서의 전처리 공정이 수행된 후 도 2에서의 후처리 공정이 수행되어야만, 도금 후의 불량률이 줄어드는 효과가 있게된다.

즉, 위와 같은 구성의 공정을 통하여, 산과 염분이 포함된 물에 강하게 부식되는 마그네슘 모재(10)에 전자파를 차단하는 청화동과 유산동을 마그네슘 모재(10)의 표면에 부식 없이 습식전해도금법으로 도금층을 형성할 수 있고, 내식성이 있는 니켈을 습식전해도금법으로 마그네슘 모재(10)의 부식 없이 유산동도금층(50)에 밀착된 니켈도금층(60)을 형성할 수 있고, 외관이 미려하고 내열성이 강한 3가크롬도금층(70)을 습식전해도금법으로 형성할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

10 : 마그네슘 모재 20 : 징케이트 (아연)
30 : 동스트라이크 40 : 청화동
50 : 유산동 60 : 니켈
70 : 크롬

Claims

마그네슘 모재의 표면에 부착된 부착물을 제거하는 에칭 제1 단계;
상기 에칭 1단계에서 생기는 마그네슘 모재 표면의 막을 제거하는 디스머트 단계;
상기 디스머트이후 마그네슘 모재 표면에 부착된 부착물을 제거하는 에칭 제2단계; 및
아연금속피막을 형성하고, 에칭 제2단계에서 생성되는 부착물 제거를 위한 징케이트 단계; 를 포함하며,
상기 디스머트 단계는,
가성소다와 불화소다를 포함하는 디스머트 용액에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 모재의 도금방법.
제 1 항에 있어서,
상기 징케이트 단계 이후에는,
동스트라이크 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 모재의 도금방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 디스머트 용액은, 상기 가성소다를 100 (g/ℓ) 내지 200(g/ℓ)을 포함하고, 불화소다를 250 (g/ℓ)내지 300(g/ℓ)을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 모재의 도금방법.
제 1 항에 있어서,
상기 에칭 제2단계는,
피로인산 소다와 일인산가리를 포함하는 에칭액에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 모재의 도금방법.
제 5 항에 있어서,
상기 에칭액은, 피로인산 소다 40 (g/ℓ) 내지 60(g/ℓ)와 일인산가리를 5 (g/ℓ)내지 15(g/ℓ)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 모재의 도금방법.
제 1 항에 있어서,
상기 징케이트 단계는,
피로인산 소다, 불화소다, 및 염화아연을 포함하는 징게이트액에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 모재의 도금방법.
제 7 항에 있어서,
상기 징게이트액은, 피로인산 소다 100 (g/ℓ) 내지 150(g/ℓ), 불화소다를 250(g/ℓ) 내지 300(g/ℓ), 그리고 염화아연을 100 (g/ℓ) 내지 150(g/ℓ)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 모재의 도금방법.