KR101287936B1

KR101287936B1 - 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법 및 마그네슘 합금성형 가공체

Info

Publication number: KR101287936B1
Application number: KR1020087006923A
Authority: KR
Inventors: 마사오 코마이; 코우 요시오카
Original assignee: 도요 고한 가부시키가이샤
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2013-07-23
Also published as: CN101272874A; KR20080052604A; JPWO2007023967A1; WO2007023967A1; DE112006002243T5; CN101272874B; JP5105577B2

Abstract

마그네슘 합금 성형 가공체를 고가공도로 저렴하게 성형 가공하는 제조 방법 및 그 제조 방법을 이용하여 성형 가공하여 이루어지는 깨끗한 표면을 갖는 마그네슘 합금 성형 가공체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 마그네슘 합금재의 표면에 수용성 우레탄 수지, 수용성 폴리에스테르 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 에폭시 수지, 또는 이러한 유기 수지를 변성한 수지 등의 유기 수지, 또는 이러한 수지에 실란 커플링제, 콜로이달 실리카, 윤활제, 금속 알콕사이드 등이 함유되어 이루어지는 가공성을 부여하는 유기 수지를 피복하여 소정 형상으로 성형 가공한 후, 수지 피복 제거액을 이용하여 유기 수지를 제거하여 마그네슘 합금 성형 가공체로 한다.

마그네슘, 합금, 성형, 가공체, 수지

Description

마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법 및 마그네슘 합금 성형 가공체{METHOD FOR PRODUCTION OF MAGNESIUM ALLOY MOLDING-PROCESSED ARTICLE, AND MAGNESIUM ALLOY MOLDING-PROCESSED ARTICLE}

본 발명은 특히 성형 가공 후에 깨끗한 표면을 갖는 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법 및 그 제조 방법을 이용하여 이루어지는 마그네슘 합금 성형 가공체에 관한 것이다.

경량인 마그네슘 합금은 모바일 통신 기기나 노트북 등의 소형의 휴대용 전자기기의 외장 케이스 부재, 여행용 슈트 케이스나 서류 수납용 아타셰(attache) 케이스 등의 대형 케이스 부재, 후드(hood:보닛), 트렁크 리드(Trunk Lid), 도어, 펜더(fender) 등의 자동차용 부재 등에로 적용이 시도되고 있다. 그러나 마그네슘 합금은 가공성이 부족하여, 고가공도로 성형 가공하는 것이 매우 어려웠다. 이러한 난가공성의 마그네슘 합금을 드로잉 가공하기 위하여, 드로잉 성형 가공 장치의 다이, 펀치, 주름 압력부재의 온도를 150~400℃정도까지 가열하여 드로잉 성형 가공하는 방법(일본일본특개 2003-290843호 공보 참조), 다이, 펀치, 블랭크 홀더(blank holder)를 가열하고, 이러한 성형 가공 공구를 통하여 마그네슘을 재결정 온도 영역까지 가열하고, 이 가열에 의해 마그네슘이 재결정되고 연화되어 쉽게 소 성 변형되므로 소둔 효과를 유발시키면서 마그네슘 블랭크를 상자 형상으로 열간(熱間) 딥드로잉(deep-draw)하는 마그네슘 합금제 하드 케이스의 제조 방법(일본특개 2002-254115호 공보 참조) 등, 성형 가공시에 마그네슘 합금을 재결정 온도 영역까지 가열하는 방법이 제안되어 있다.

또한 가공을 용이하게 하기 위하여 윤활제를 사용하는 것도 제안되어 있다. 예를 들면, 프레스 금형의 형 표면에, 질화 티타늄, 다이아몬드 라이크 카본 등의 초경질막을 코팅 처리로 형성시키는 방법(일본일본특개 2003-154418호 공보 참조), 생분해성 유지, 방수·윤활제, 극압첨가제, 또한 유기 아연 화합물, 유기 몰리브덴계 화합물을 함유하여 이루어지는 마그네슘 합금 또는 알루미늄 합금용 소성가공유를 이용하여 성형 가공하는 방법(일본일본특개 2003-105364호 공보 참조)이 제안되어 있다. 그러나 이러한 가열로 인한 성형 가공, 윤활제를 이용한 성형 가공 또는 윤활제를 이용하여 가열한 성형 가공인 경우에도, 가공시의 공구와의 접촉으로 표면에 손상이 쉽게 생기므로, 깨끗한 표면 외관을 필요로 하는 용도에는 적용할 수 없다.

성형 가공시에 표면에 손상이 생기는 것을 방지하기 위하여, 펀치와 다이의 적어도 일 측의 표면에, 마그네슘 합금재보다 연질인 순마그네슘, 순알루미늄, 수지 등의 판을 부착하여 소성가공을 수행하는 방법(일본특개 2001-300643호 공보 참조)이나, 가열한 마그네슘 얇은 판의 상·하면에 단열재로서 불소 수지 필름 시트를 설치하고, 고온에서 프레스 성형하는 방법(일본특개 평06-328155호 공보 참조)이 제안되어 있다. 그러나 이러한 방법은 완충재로서 이용되는 연질의 순마그네슘, 순알루미늄, 수지, 또는 불소 수지 필름 시트는 가공할때 마다 바꾸어 사용해야 하므로, 연속 생산성은 좋지 못하다. 또한 특히 불소 수지 필름 시트는 고가이기 때문에, 이러한 방법을 이용하여 얻어진 성형 가공체는 비용면에서 매우 불리하다.

본 발명은, 마그네슘 합금 성형 가공체를 고가공도로 저렴하게 성형 가공하는 제조 방법 및 그 제조 방법을 이용하여 성형 가공하여 이루어지는 깨끗한 표면을 갖는 마그네슘 합금 성형 가공체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법은, 마그네슘합금재의 표면에 가공성을 부여하는 유기수지를 피복으로 입혀, 200~350℃에서 소정의 형태로 성형가공한 후, 수지 피복 제거액을 이용해 상기 유기수지를 제거하는 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조방법으로,
상기 유기수지는,
수용성 우레탄 수지, 수용성 폴리에스테르 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 에폭시 수지 또는 이것들의 유기수지를 변성시킨 수지중 어느 하나 또는 두개 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법(청구항 1)이며,

상기(청구항 1)의 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법에 있어서, 상기 유기 수지를 제거한 후, 소정형상으로 성형 가공한 마그네슘 합금재에 표면 처리 또는 / 및 도장을 실시하는 것(청구항 2)을 특징으로 하고,

또한 상기(청구항 2)의 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법에 있어서, 상기 유기 수지로서 실란 커플링제, 콜로이달 실리카, 윤활제, 금속 알콕사이드의 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하여 이루어지는 유기 수지를 이용하는 것(청구항 3)을 특징으로 하고,

또한 상기(청구항 3)의 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법에 있어서, 상기 유기 수지는 실란 커플링제, 콜로이달 실리카, 윤활제, 금속 알콕사이드의 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하여 이루어지는 유기 수지를 이용하는 것(청구항 4)을 특징으로 하고,
또한 상기(청구항 4)의 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법에 있어서, 상기 유기 수지는 내열성 부여제를 함유하는 유기 수지를 이용하는 것(청구항 5)을 특징으로 하고,

또한 상기(청구항 1)의 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법에 있어서, 상기 수지 피복 제거액는 pH가 10이상인 알칼리 수용액을 주체로 하는 액을 이용하는 것(청구항 5)을 특징으로 한다.

또한, 상기(청구항 1)의 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법에 있어서, 마그네슘합금재의 표면에 가공성을 부여하는 유기수지를 피복으로 입혀, 소정의 형태로 성형가공할 때, 가공 온도에서의 표면의 마찰 계수는 0.2 이하인 것(청구항 6)을 특징으로 한다.
다만, 마찰 계수는 HEIDON제품 구접촉식 마찰계수 측정장치(Dynamic Strain Amplifer 3K-34D, Peeling/Slipping/Scratching TESTER HEIDON-14)를 사용하여 측정한 값이다.

또한 본 발명의 마그네슘 합금 성형 가공체는 상기(청구항 1~6)의 어느 하나의 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법을 이용하여 제조하여 이루어지는 마그네슘 합금 성형 가공체(청구항 7)이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조에 이용하는 마그네슘 합금재로는 순마그네슘이나, 합금 성분으로서 알루미늄을 1.0~9.0 중량%, 아연을 0.5~6.0 중량%, 망간을 0.05~2.0중량% 함유하여 이루어지고, 잔부가 마그네슘 및 불가피적 불순물로 이루어지는 마그네슘 합금으로 이루어지고, 결정립의 지름이 2~50㎛, 보다 바람직하게는 2~10㎛인 마그네슘 합금인 것이 바람직하다(이하, 설명을 간략하게 하기 위하여, 순마그네슘과 마그네슘 합금의 양쪽을 아울러 마그네슘 합금이라 고 칭한다). 이러한 마그네슘 합금은 압출재, 절삭 가공재, 열연재 등의 판재로서 하기에 나타낸 성형 가공에 적용된다. 판재를 이용하는 경우에는 판 두께가 0.05~2.0㎜인 것이 바람직하다. 이러한 마그네슘 합금재의 표면에 유기 수지를 피복하고 성형 가공용 마그네슘 합금재로 한다.

마그네슘 합금재 표면에 피복되는 유기 수지로는, 수용성 또는 수분산성 수지인 것이 바람직하고, 수용성 우레탄 수지, 수용성 폴리에스테르 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 에폭시 수지, 또는 이러한 유기 수지를 변성하여 이루어지는 수용성의 아크릴 변성 폴리에스테르 수지, 페닐 실리콘 변성 아크릴 수지 등이 바람직하다. 이러한 유기 수지는 1종만을 이용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 유기 수지의 첨가%는, 20~85중량%의 범위가 바람직하다. 20중량% 미만에서는 형성된 유기 수지 피막이 가공에 의해 쉽게 손상되므로 바람직하지 않다. 85 중량% 이상이면 특성상 문제는 없지만 경제적이지 않다. 더욱 마그네슘 합금재의 가공 온도로는 150℃ 이상의 온도가 매우 적합하게 사용되는 경우가 많기 때문에, 내열성에 우수한 유기 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 유기 수지는 수용성 또는 수분산성 수지 단독으로 상기의 마그네슘 합금재에 도포 건조하여 피막을 형성시켜 이용해도 되는데, 성형 가공성이나 내식성을 향상시키기 위하여 하기에 나타낸 물질을 유기 수지에 함유시켜 이용해도 된다. 다른 물질을 첨가하는 경우, 수용성 또는 수분산성 수지는 20중량% 이상 함유되는 것이 바람직하다. 20중량% 미만에서는 형성된 유기 수지 피막이 가공에 의해 쉽게 손상되어 바람직하지 않다. 실란 커플링제를 함유시킴으로써, 유기 수지 피막 의 마그네슘재에 대한 밀착성, 특히 성형 가공시의 밀착성이 현저하게 향상된다. 실란 커플링제로는, 비닐계, 에폭시계, 스티릴(styryl)계, 메타크릴옥시계, 아크릴옥시계, 아미노계, 우레이도계, 클로로 프로필계, 메르캅토계, 이소시아네이트계 등의 관능기의 종류에 따라 분류되고 이것들은 모두 효과적으로 사용 가능하다. 이것은 실란 커플링제가 대부분의 수지에 대해서 결합성, 즉 밀착성이 뛰어나기 때문이라고 볼 수 있다. 구체적으로는, 에폭시계의 실란 커플링제 KBM403은 우레탄이나 에폭시계의 수지 등과의 결합이 뛰어나고, 아미노계의 실란 커플링제 KBM903은 아크릴계의 수지 등과의 결합이 뛰어나고 우수한 밀착성을 갖는다. 또한 우레탄계의 수지라고 해도 여러 가지가 있기 때문에 에폭시계의 실란 커플링제 KBM403만이 아닌, 아미노계의 실란 커플링제 KBM903에서도 뛰어난 효과를 얻을 수 있다. 실란 커플링제는 유기 수지 피막 중에 5중량% 이하로 함유되어 있는 것이 바람직하고, 1중량% 이하로 함유되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 5중량% 이상을 함유해도 밀착성의 향상 효과는 포화되어, 경제적으로는 불리하게 된다.

또한 콜로이달 실리카를 함유시킴으로써, 유기수지 피막의 경도가 향상되어 내자부성(耐疵付性:flaw resistance)이 향상되고 내식성도 향상된다. 콜로이달 실리카는 유기수지 피막 중에 50중량% 이하로 함유되어 있는 것이 바람직하다. 50중량% 이상을 함유하면, 유기 수지 피막이 너무 딱딱해져서, 유기 수지 피막의 가공성이 열화되므로, 성형 가공시에 유기수지 피막에 크랙이 쉽게 발생된다.

또한 윤활제를 함유시킴으로써, 마그네슘 합금재에 유기수지 피막을 형성시킨 성형 가공용 마그네슘 합금재의 성형 가공성이 향상된다. 윤활제로서는 라우르 산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아린산 등의 고급 지방산, 이러한 고급 지방산의 칼슘염, 알루미늄염, 아연염, 바륨염, 마그네슘염, 이러한 고급 지방산 에스테르, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스 등의 폴리올레핀(polyolefin) 왁스, 폴리 테트라 플루오르 에틸렌, 폴리 클로로 트리 플루오르 에틸렌, 폴리 불화 비닐리덴, 폴리 불화 비닐 등의 불소계 왁스, 그래파이트, 2 황화 몰리브덴, 질화 붕소 등의 무기질 분말 등을 이용할 수 있다. 이러한 윤활제는 유기수지 피막 중에 20중량% 이하로 함유되어 있는 것이 바람직하다. 20중량% 이상을 함유하면 마그네슘 합금재에 대한 유기 수지 피막의 성형 가공시의 밀착성이 열화된다.

또한, 금속 알콕사이드를 함유시킴으로써, 마그네슘 합금재에 유기수지 피막을 형성시킨 성형 가공용 마그네슘 합금재의 내열성이 향상된다. 금속 알콕사이드로서는 붕소, 알루미늄, 티탄, 바나듐, 망간, 철, 코발트, 동, 이트륨, 지르코늄, 니오브, 란탄, 세륨, 탄탈, 텅스텐의 알콕사이드를 들 수 있는데, 그 중에서도 티탄계의 알콕사이드가 매우 적합하게 이용될 수 있다. 이러한 금속 알콕사이드는 유기 수지 피막 중에 10 중량% 이하로 함유되는 것이 바람직하다. 10 중량% 이상을 함유하면 마그네슘 합금재에 유기 수지 피막을 형성시킨 성형 가공용 마그네슘 합금재의 성형 가공성이 저하된다. 상기의 실란 커플링제, 콜로이달 실리카, 윤활제, 금속 알콕사이드는 유기수지 피막 중에 각각 1종을 단독으로 함유해도 되는데, 2종 이상을 함유해도 된다.

상기와 같이 하여 얻어진 유기 수지를 마그네슘 합금재의 표면에 도포 건조하여 유기 수지 피막을 형성시킨다. 유기 수지 피막의 두께는 건조 후의 두께로 0.1~50㎛인 것이 바람직하고, 1~10㎛인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 하여 성형 가공용 마그네슘 합금재를 얻을 수 있는데, 가공 온도에서의 표면의 마찰 계수는 0.2 이하인 것이 바람직하다. 가공 온도에서의 마찰 계수란 성형 가공용 마그네슘 합금재를 가공하는 온도에서의 마찰 계수를, HEIDON제품 구접촉식 마찰계수 측정장치(Dynamic Strain Amplifer 3K-34D, Peeling/Slipping/Scratching TESTER HEIDON-14)를 사용하여 측정한 값이다.

이상과 같이 하여 얻어진 성형 가공용 마그네슘 합금재는, 가공 온도에서의 마찰 계수가 0.2 이하이며, 성형 가공성이 뛰어나고 드로잉가공, 단조(鍛造), 압연, 프레스 포징 등의 용도로 지금까지 상용되어 왔던 윤활유나 2황화 몰리브덴 등의 고체 윤활제를 이용하지 않고도 매우 적합하게 성형할 수 있다. 또한 지금까지 상용되었던 윤활유나 2황화 몰리브덴 등의 고체 윤활제를 병용해도 매우 적합하게 성형할 수 있으므로, 종래의 윤활유 도포가 필요한 마그네슘 합금재의 제조 방법과 본 발명의 무도유(無塗油) 가공이 가능한 제조 방법을 병용하고, 종래 도유(塗油)를 하는 제조 공정 중에 연속하여 가공하는 것도 가능하다. 또한 성형 가공용 마그네슘 합금재를 350℃이하의 온도 범위, 바람직하게는 200~350℃의 온간 가공 온도 범위에서 가열하여 가공하면, 200℃ 미만의 온도 영역과 비교하여 더욱 가공성이 향상되고, 고가공도로 성형 가공하는 것이 가능해진다. 그러나 200℃ 이상의 온도 범위에서 성형 가공하는 경우, 유기 수지 피막이 분해되어 변색되거나 피막에 크랙이 발생되어 외관이 열화됨과 동시에 가공도의 향상이 어렵게 된다. 그렇기 때문에 유기 수지 단독에서의 내열성을 향상시킬 뿐만 아니라, 유기 수지 피막에 내열성 부여제를 더욱 함유시킴으로써, 200~350℃ 이하의 고온의 온간 가공 온도 범위에서 유기수지 피막이 변색되거나 크랙을 발생시키지 않고, 안정된 성형 가공을 실시하는 것이 가능해져, 가공도도 향상시킬 수 있다.

결과적으로 성형 가공용 마그네슘 합금재의 성형 가공에 있어서, 종래부터 실시되고 있는 윤활유를 사용한 경우와 같은 가공성을 얻을 수 있는 가공 온도를, 350℃이하의 온도 영역에 있어서, 보다 낮게 하는 것이 가능하고, 필요 이상의 가열 처리가 불필요하게 된다는 메리트가 있다. 물론 성형 가공시의 윤활유 도포가 불필요해지는 것은 말할 필요도 없다.

내열성 부여제로서는, 폴리이미드 등의 내열성 수지나 실록산 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 실록산 화합물로서는 디메틸 실록산, 디에틸 실록산, 메틸 에틸 실록산, 디페닐 실록산, 메틸 페닐 실록산 등의 유기 실록산의 폴리머나 모노머, 또는 이러한 유기 실록산 분자 내에 폴리 알킬렌 옥시드기, 수산기, 아미드기, 카르복실기, 술폰기, 아미노기의 어느 1종 또는 2종 이상의 치환기를 1개 이상 갖는 것이 매우 적합하게 이용된다. 이러한 내열성 부여제는 유기수지 피막 중에 5~80중량% 함유되는 것이 바람직하고, 10~60중량% 함유되는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 유기수지 피막 중에 내열성 부여제를 함유시킴으로써, 성형 가공용 마그네슘 합금재를 200~350℃의 온간 가공 온도 범위까지 가열하고, 고가공도로 성형 가공하는 것이 가능해진다. 또한 내열성 부여제는 유기수지에 단독으로 함유되어도 되는데, 상기의 실란 커플링제, 콜로이달 실리카, 윤활제의 어느 1종, 또는 2종 이상으로 병용하여 함유되어 있어도 된다.

이와 같이 하여 성형 가공된 마그네슘 합금 성형 가공체의 표면에는, 유기 수지 피막이 잔존 부착되어 있다. 용도에 따라서는 그대로의 상태로 이용해도 되고, 또한 필요에 따라서 이 유기 수지 피막 위에 도장을 또한 실시해도 된다. 그러나 깨끗한 금속 표면 그 자체가 필요하게 되는 용도에 적용되는 경우는, 표면에 잔존 부착된 유기수지를 제거해야 한다. 유기 수지는 쇼트 블라스트법을 이용하여 연마 입자를 표면으로 분사하여 제거하는 방법도 있는데, 표면 형상이 변화되므로, 제거액을 이용하여 제거하는 것이 바람직하다. 제거액으로는 pH가 10 이상인 알칼리 수용액을 주체로 하고, 이것에 젖는 성질(Wetting Effect) 이나 습윤성을 부여하는 계면활성제 등을 첨가한 액을 이용하는 것이 바람직하다. pH가 10 이하이면 제거하는 데에 장시간이 걸린다. 알칼리 수용액은 저렴하고, 또한 유기수지를 제거한 후에 잔존 부착된 알칼리 수용액은 용이하게 세정 제거되고, 그 후 건조하는 것이 가능하므로 유기수지 제거 공정에 드는 비용도 소액으로 가능하다.

본 발명의 마그네슘 합금 성형 가공체는 이상과 같이 하여 얻을 수 있는데, 방식성과 미관을 주기 위해서, 성형 가공체에 더욱 공지의 양극 산화 처리, 화성 처리, 도금 등의 표면 처리를 실시하거나 투명 또는 유색이 도장을 실시해도 된다. 또한 이러한 몇 개의 표면 처리를 실시한 후, 그 위에 투명 또는 유색의 도장을 더욱 실시해도 된다.

상기와 같은 본 발명의 제조 방법을 이용하여 제조하여 이루어지는 마그네슘 합금 성형 가공체는 깨끗한 금속 표면을 갖고 모바일 통신 기기나 노트북 등의 소형의 휴대용 전자기기의 외장 케이스 부재, 여행용 슈트 케이스나 서류 수납용의 아타셰 케이스 등의 대형 케이스 부재, 후드(hood:보닛), 트렁크 리드(Trunk Lid), 도어, 펜더(fender) 등의 자동차용 부재 등에 매우 적합하게 적용할 수 있다.

실시예

이하, 실시에로 본 발명을 상세하게 설명한다.

(성형 가공용 마그네슘 합금재의 제작)

성형 가공용 마그네슘 합금재로서 하기의 합금 성분을 갖는 판두께 0.4 ㎜의 마그네슘 합금판의 양면에 표 1에 나타낸 수지 용액, 또는 표 1에 나타낸 수지에 표 1에 나타낸 실란 커플링제, 콜로이달 실리카, 윤활제, 금속 알콕사이드, 내열성 부여제를 함유하여 이루어지는 수지 용액을 건조 후의 상태에서 각각의 첨가물이 표 1에 나타낸 함유량이 되도록, 또한 건조 후의 수지 피막의 두께가 표 1에 나타낸 두께가 되도록 바코터(bar coater)를 이용하여 도포 건조시켜, 샘플용의 성형 가공용 마그네슘 합금재를 제작했다.

<합금 성분>

Al : 3.1중량%, Zn : 1.1중량%, Mn : 0.31중량%, 잔부： Mg 및 불가피적 불순물 원소

<평균 결정립 지름>

8㎛

시료번호	수용성 수지		실란 커플링제		콜로이달실리카	윤활제		금속 알콕사이드		내열성 부여제		피막 두께 (㎛)
시료번호	종류	함유량 (중량%)	종류	함유량 (중량%)	함유량 (중량%)	종류	함유량 (중량%)	종류	함유량 (중량%)	종류	함유량 (중량%)	피막 두께 (㎛)
1	URE	85.0	-	-	-	PTFE	15	-	-	-	-	45
2	URE	69.5	KBM903	0.5	30	-	-	-	-	-	-	2
3	URE	26.0	KMB903	1.0	50	PTFE	8	-	-	DMSX	15	6
4	AC-PES	59.0	KMB403	1.0	15	PTFE	15	-	-	DMSX	10	5
5	PES	55.0	-	-	25	-	-	-	-	MPSX	20	8
6	PES	55.5	KMB403	4.5	40	-	-	-	-	-	-	4
7	ACR	85.0	KMB903	1.0	-	PTFE	14	-	-	-	-	0.4
8	ACR	34.5	KMB903	0.5	35	-	-	-	-	MPSX	30	5
9	ACR	47.0	-	-	48	-	-	-	-	MPSX	5	8
10	FE-ACR	76.5	KMB403	0.5	20	-	-	TIET	3.0	-	-	3
11	EPO	21.0	KMB403	1.0	-	-	-	-	-	DMSX	78	30.5
12	EPO	40.0	-	-	20	PTFE	10	-	-	DMSX	30	4.5
13	URE+EPO	80.0	-	-	-	PTFE	5	-	-	MPSX	15	3
17	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
18	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	F수지 50㎛

주)URE:우레탄, PES: 폴리에스테르, ACR:아크릴, EPO:에폭시, AC-PES:아크릴변성 폴리에스테르, FE-ACR:페닐 실리콘 변성 아크릴, KBM903: 신고이 화학(주)제품 아미노계 실란 커플링제, KBM403:신고이 화학(주) 제품 에폭시계 실란 커플링제, TIET: 티타늄에톡시, PTFE:폴리테트라 플로오르 에틸렌, DMSX:디메틸실록산, MPSX:메틸페닐실록산, F수지: 불소 수지 필림 50㎛를 드로잉 가공시에 마그네슘 합금판의 상하면에 부착

(마그네슘 합금 성형 가공체의 작성)

상기와 같이 하여 얻어진 성형 가공용 마그네슘 합금재를 하기 조건에서 드로잉 가공하여 마그네슘 합금 성형 가공체로 했다. 가공 온도는 다이스 및 블랭크 홀더의 온도를 동일하게 하고, 펀치 온도만 상온으로 했다. 또한 가공 온도에서의 마찰 계수를, 홀더 가열 장치가 부속된 HEIDON제품 마찰 계수 측정 장치로 측정했다. 측정할 때에, 홀더에 고정된 성형 가공용 마그네슘 합금재를 가공시의 온도로 가열한 후, 접촉구는 장치에 부속된 직경 10㎜의 SUS구, 측정 하중 200g, 측정 시간 1.6㎜/sec의 조건으로 측정했다.

<펀치 어깨부R>

5 ㎜

<펀치 온도>

상온

<다이스 온도>

200℃, 250℃

<블랭크 홀더 온도>

200℃, 250℃

<드로잉 속도>

1㎜/초

<윤활유 및 윤활제>

본 발명의 마그네슘 합금재를 가공할 때는 윤활유 및 윤활제를 미사용

비교예로서 상기의 마그네슘 합금재의 양면에 시판되고 있는 소성 가공용유 G3080 (일본 고우사쿠유(주) 제품)을 도포한 것을 시료 번호 17, 및 마그네슘 합금재의 양면에 50㎛의 두께의 불소 수지 필름을 설치한 것을 시료 번호 18로 하여 동일 조건으로 드로잉 가공하여, 비교용의 마그네슘 합금 성형 가공체로 했다.

(유기 수지 피막의 제거)

이상과 같이 하여 얻어진 본 발명의 마그네슘 합금 성형 가공체로부터, 하기의 조건에서 잔존 부착된 유기 수지 피막을 제거했다.

<제거 욕조>

욕조 조성(bath composition)

톱 마그스타 100 (오쿠노 제약(주) 제품) 300 mL/L

톱 마그스타 100AD (오쿠노 제약(주) 제품) l0mL/L

를 혼합하여 이루어진 수용액

pH 13.4

욕조 온도 70℃

교반 초음파

침지 시간 10분

이와 같이 하여, 시료 번호 1~13으로 나타낸 표본재로 했다.

(표면 처리)

시료 번호 3의 표본재에 표면 처리로서 하기 조건에서 양(+)극 산화 처리를 실시하여 시료 번호 14의 표본재로 했다.

<양극 산화 처리>

욕조 조성

중 크롬산 암모늄 40g/L

황산 암모늄 　　　　　 25 g/L

암모니아수 　　　　　　 3.0 mL/L

욕조온도 　　　　 40℃

교반 　　　　 욕조의 순환

전류 밀도 1 A/dm²

(도장(塗裝))

시료 번호 3의 표본재에 투명의 폴리에스테르 수지 도료를 건조 후의 두께가 10㎛가 되도록 도포 건조하여 시료 번호 15의 표본재로 했다.

(표면 처리 및 도장)

시료 번호 3의 표본재에 시료 번호 14의 표본재와 동일하게 하여 양극 산화 처리를 실시한 후, 시료 번호 15의 표본재와 동일하게 하여 도장을 실시하여 시료 번호 16의 표본재로 했다.

(비교용 표본재)

비교 예의 마그네슘 합금 성형 가공체의 표면에 부착된 윤활유는 아세톤으로 제거하고 시료 번호 17의 표본재로 했다. 또한 비교 예의 마그네슘 합금 성형 가공체는 불소 수지 필름을 박리하여 시료 번호 18의 표본재로 했다.

(마그네슘 합금 성형 가공체의 표면 외관의 평가)

이상과 같이 하여 얻어진 시료 번호1~18의 마그네슘 합금 성형 가공체의 외관을 육안으로 관찰하여 하기의 기준으로 평가했다.

◎ : 시료 표면에 손상이 없다.

○ : 실용상 문제가 되는 손상은 없다.

× : 실용상 문제가 되는 손상이 있음.

(후처리성의 평가)

시료 번호14~16의 마그네슘 합금 성형 가공체에 있어서, 잔존 부착된 유기 수지 피막을 제거한 후에 실시한 후처리(양극 산화 처리 또는/및 도장) 상태를 육안으로 관찰하여 하기의 기준으로 평가했다.

○ : 실용상의 문제가 되는 외관은 일절 없음.

이러한 결과를 표 2에 나타낸다.

시료번호	가공온도 및 마찰계수 측정시의 샘플온도(℃)	마찰계수	윤활유 또는 윤활제의 사용	한계 드로잉비	후 처리성	표면 외관	구분
1	200	0.16	무	2.6	-	○	본발명
2	200	0.17	무	2.4	-	○	본발명
3	250	0.13	무	3.8	-	◎	본발명
4	250	0.13	무	4.0	-	◎	본발명
5	250	0.14	무	3.5	-	◎	본발명
6	200	0.18	무	3.2	-	○	본발명
7	200	0.14	무	2.6	-	○	본발명
8	250	0.15	무	3.5	-	◎	본발명
9	250	0.12	무	3.5	-	◎	본발명
10	250	0.15	무	2.8	-	○	본발명
11	250	0.14	무	3.1	-	◎	본발명
12	250	0.12	무	3.0	-	◎	본발명
13	200	0.14	무	2.4	-	◎	본발명
14	250	0.13	무	3.8	○	◎	본발명
15	250	0.13	무	3.8	○	◎	본발명
16	250	0.13	무	3.8	○	◎	본발명
17	250	0.28	윤활유	1.8	-	△	비교예
18	250	0.20	불소수지 필름	3.4	-	◎	비교예

표 2에 나타낸 바와 같이, 마그네슘 합금재에 유기 수지를 피복하여 성형 가공한 후, 유기 수지 제거액을 이용하여 잔존 부착된 유기 수지를 제거하여 얻어진 본 발명의 마그네슘 합금 성형 가공체는, 고가공도로 성형 가공 가능함과 동시에, 지금까지 윤활유를 이용하여 성형 가공한 마그네슘 합금 성형 가공체에 비하여, 표면에 거의 손상을 발생되지 않고, 고가의 불소 수지 필름을 이용한 마그네슘 합금 성형 가공체와 동등한 깨끗한 표면 상태를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 마그네슘 합금 성형 가공체로부터 잔존 부착된 유기 수지 피막을 제거한 후, 내식성이나 외관을 향상시키기 위한 양극 산화 처리 등의 표면 처리 또는 도장 등의 후처리를, 문제없이 적용할 수 있다.

마그네슘 합금재의 표면에 가공성을 부여하는 유기수지를 피복하여 소정의 형상으로 성형 가공한 후, 수지 피복 제거액을 이용하여 유기수지를 제거하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법을 이용하여 성형 가공하여 이루어지는 마그네슘 합금 성형 가공체는, 고가공도로 성형 가공하는 것이 가능함과 동시에, 종래의 윤활제를 이용하여 성형 가공하여 이루어지는 마그네슘 합금 성형 가공체에 비하여 표면에 손상이 발생되기 어려워, 고가의 불소 수지 필름을 이용하여 성형 가공하여 이루어지는 마그네슘 합금 성형 가공체와 동등한 깨끗한 표면을 갖게 된다. 또한 유기 수지는 저렴한 제거액을 이용하여 용이하게 제거할 수 있다. 그렇기 때문에 본 발명의 제조 방법을 이용하여 마그네슘 합금 성형 가공체를 제조하는 경우, 얻어진 마그네슘 합금 성형 가공체는 손상이 없는 깨끗한 표면을 갖고 또한 저렴하게 제조하는 것이 가능하고, 모바일 통신 기기나 노트북 등의 소형 휴대용 전자기기의 외장 케이스 부재, 여행용 슈트 케이스나 서류 수납용의 아타셰 케이스 등의 대형 케이스 부재, 후드, 트렁크 리드, 도어, 펜더 등의 자동차용 부재 등에 매우 적합하게 적용할 수 있다.

Claims

마그네슘합금재의 표면에 가공성을 부여하는 유기수지를 피복으로 입혀, 200~350℃에서 소정의 형태로 성형가공한 후, 수지 피복 제거액을 이용해 상기 유기수지를 제거하는 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조방법에 있어서,

상기 유기수지는,

수용성 우레탄 수지, 수용성 폴리에스테르 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 에폭시 수지 또는 이것들의 유기수지를 변성시킨 수지중 어느 하나 또는 두개 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 유기 수지를 제거한 후, 소정 형상으로 성형 가공한 마그네슘 합금재에 표면 처리 또는 도장을 실시하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법.
제 2항에 있어서,

상기 유기 수지는,

실란 커플링제, 콜로이달 실리카, 윤활제, 금속 알콕사이드의 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하여 이루어지는 유기 수지를 이용하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법.
제 3항에 있어서,

상기 유기 수지는,

내열성 부여제를 함유하는 유기 수지를 이용하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법.
제 1항에 있어서,

상기 수지 피복 제거액은,

pH가 10이상인 알칼리 수용액을 주체로 하는 액을 이용하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법.
제 1항에 있어서,

마그네슘합금재의 표면에 가공성을 부여하는 유기수지를 피복으로 입혀, 소정의 형태로 성형가공할 때, 가공 온도에서의 표면의 마찰 계수는 0.2 이하인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법.

다만, 마찰 계수는 HEIDON제품 구접촉식 마찰계수 측정장치(Dynamic Strain Amplifer 3K-34D, Peeling/Slipping/Scratching TESTER HEIDON-14)를 사용하여 측정한 값이다.
청구항 제 1항에 기재된 마그네슘 합금 성형 가공체의 제조 방법을 이용하여 제조하여 이루어지는 마그네슘 합금 성형 가공체.