KR101419778B1 - 마그네슘 합금의 표면 처리 방법 - Google Patents

마그네슘 합금의 표면 처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101419778B1
KR101419778B1 KR1020120093814A KR20120093814A KR101419778B1 KR 101419778 B1 KR101419778 B1 KR 101419778B1 KR 1020120093814 A KR1020120093814 A KR 1020120093814A KR 20120093814 A KR20120093814 A KR 20120093814A KR 101419778 B1 KR101419778 B1 KR 101419778B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnesium alloy
anodizing
treating
magnesium
solution
Prior art date
Application number
KR1020120093814A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140030377A (ko
Inventor
최순돈
신현준
최경수
Original Assignee
영남대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 영남대학교 산학협력단 filed Critical 영남대학교 산학협력단
Priority to KR1020120093814A priority Critical patent/KR101419778B1/ko
Publication of KR20140030377A publication Critical patent/KR20140030377A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101419778B1 publication Critical patent/KR101419778B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/30—Anodisation of magnesium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/12—Process control or regulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/42—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of light metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Abstract

본 발명은 양극 산화법(anodic oxidation method)을 통해 마그네슘 합금의 표면을 처리하는 방법에 관한 것으로, 상기 마그네슘 합금의 표면에 산화 피막층을 형성하는데 있어서 방해가 되거나 상기 산화 피막층의 성질을 변화시킬 수 있는 물질을 상기 마그네슘 합금의 표면으로부터 제거하는 표면 전처리 단계; 및 규산칼륨, 피로인산칼륨, 질산알루미늄 중 적어도 하나와, 4.0 내지 7.0몰(mol)의 수산화 이온 및 0.1 내지 1몰의 규소 이온을 포함하는 양극 산화 용액에 상기 표면 전처리 단계를 거친 상기 마그네슘 합금을 넣고, 70 내지 100볼트(volt)의 전압을 가하여 산화시키는 양극 산화 단계를 포함한다.

Description

마그네슘 합금의 표면 처리 방법 {METHOD FOR TREATING SURFACE OF MAGNESIUM ALLOY}
본 발명은 마그네슘 합금의 표면 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저전압을 이용한 플라즈마 양극 산화처리를 통해 마그네슘 합금의 표면을 처리함으로써 두께가 얇은 마그네슘 합금에 대하여도 균일한 두께의 치밀한 산화 피막층을 형성할 수 있는 마그네슘 합금의 표면 처리 방법에 관한 것이다.
마그네슘은 지구상에서 여덟 번째로 많은 금속이며 구조용 금속으로서는 알루미늄과 철에 이어 세 번째로 풍부하게 존재할 뿐만 아니라 해수로부터도 생산이 가능하므로 여러 산업분야에서 다양하게 활용되고 있다.
하지만, 마그네슘은 내식성 및 내열성이 낮고 용해시 발열반응에 의한 폭발의 위험성이 있으며, 낮은 크리프 강도를 갖고 고온 특성이 좋지 못한 특성에 의해 그 적용영역에 일정한 제한이 따르게 된다.
이에 최근에는 이러한 마그네슘의 단점을 극복하기 위한 노력으로 높은 내식성 및 내열성을 갖는 마그네슘 합금이 개발되고 있으며, 나아가 개발된 마그네슘 합금의 성질을 더욱 개선시키고자 마그네슘 합금의 표면을 처리하는 다양한 방법들이 개발되고 있다.
대표적으로 마그네슘 합금의 표면을 처리하는 방법으로는 도금 방법이 있다. 본 방법은 다이케스팅 공법을 통해 가공된 마그네슘 합금의 표면에 도금을 진행하는 것인데, 이때 도금 방법은 내부 보이드(void)의 영향으로 돌기가 많이 존재하는 문제와 화성처리시 도장 공정을 반드시 거쳐야 함에 따라 처리 비용이 증가하는 문제가 존재하는 한편, 크롬 화합물의 사용에 따라 환경오염 위험이 가중되는 등의 문제가 존재한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 다른 방법에 대한 연구가 계속되었고, 이에 다른 방법으로 칼바닉 아노다이징(Calvanic anodizing), 에이치에이이 처리(HAE treatment) 또는 피이오(PEO; Plasma electrolytic oxidation) 등의 양극 산화 방법이 개발되었다.
하지만, 양극 산화 방법을 통해 마그네슘 합금의 표면을 처리하는 방법의 경우에도, 300볼트(volt) 내외의 고전압이 필요하므로 주의를 요하며, 마그네슘 합금이 얇게 생성된 경우에는 균일한 두께의 치밀한 산화 피막층을 형성하기 어렵다는 새로운 문제점이 나타나게 되었다.
이에 안전하게 마그네슘 합금의 성질을 효율적으로 개선하면서도 환경오염의 위험도 낮출 수 있는 마그네슘 합금의 표면 처리 방법에 대한 연구개발이 계속되고 있는 추세에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 저전압을 이용한 플라즈마 양극 산화 처리를 통해 마그네슘 합금의 표면을 처리함으로써 두께가 얇은 마그네슘 합금에 대하여도 균일한 두께의 치밀한 산화 피막층을 형성할 수 있는 마그네슘 합금의 표면 처리 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 마그네슘 합금을 표면 처리하는데 주로 사용되던 크롬화합물을 배제시켜 환경오염을 방지할 수 있는 마그네슘 합금의 표면 처리 방법을 제공하는 데 있다.
나아가, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같이 해결하고자 하는 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법은, 양극 산화법(anodic oxidation method)을 통해 마그네슘 합금의 표면을 처리하는 방법으로, 상기 마그네슘 합금의 표면에 산화 피막층을 형성하는데 있어서 방해가 되거나 상기 산화 피막층의 성질을 변화시킬 수 있는 물질을 상기 마그네슘 합금의 표면으로부터 제거하는 표면 전처리 단계; 및 규산칼륨, 피로인산칼륨, 질산알루미늄 중 적어도 하나와, 4.0 내지 7.0몰(mol)의 수산화 이온 및 0.1 내지 1몰의 규소 이온을 포함하는 양극 산화 용액에 상기 표면 전처리 단계를 거친 상기 마그네슘 합금을 넣고, 70 내지 100볼트(volt)의 전압을 가하여 산화시키는 양극 산화 단계를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 양극 산화 단계는, 0.1 내지 0.5몰의 인산염 및 0.1 내지 0.5몰의 불화물을 더 포함하는 양극 산화 용액에 상기 표면 전처리 단계를 거친 상기 마그네슘 합금을 넣을 수 있다.
또한, 상기 양극 산화 단계는, 20 내지 80g/L의 규산칼륨과, 30 내지 50g/L의 피로인산칼륨과, 20 내지 60g/L의 질산알루미늄과, 280 내지 250g/L의 수산화칼륨 및 6 내지 60g/L의 규산나트륨을 포함하는 양극 산화 용액에 상기 표면 전처리 단계를 거친 상기 마그네슘 합금을 넣을 수 있다.
이때, 상기 양극 산화 단계는, 5 내지 100g/L의 인산염 및 1 내지 30g/L의 불화물을 더 포함하는 양극 산화 용액에 상기 표면 전처리 단계를 거친 상기 마그네슘 합금을 넣을 수 있다.
또한, 상기 양극 산화 단계는, 상기 양극 산화 용액의 온도를 섭씨 10도 내지 20도의 범위로 설정하고, 2분 내지 8분 동안 전압을 가하여 산화시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법은 상기 양극 산화 단계를 거친 상기 마그네슘 합금을 섭씨 60 내지 150도의 온도의 바람으로 10 내지 90분 동안 건조시키는 건조 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
아울러, 상기 표면 전처리 단계는, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 이디티에이(EDTA; ethylenediamine tetraacetic acid)2나트륨, 계면활성제, 부식억제제, 완충제가 혼합된 섭씨 10 내지 50도의 탈지 용액에 상기 마그네슘 합금을 넣고 2 내지 4분 동안 6 내지 9볼트의 전압을 가하여 상기 마그네슘 합금의 표면에 존재하는 이형제 및 유기물을 제거하는 탈지 공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 표면 전처리 단계는, 불화물, 계면활성제, 수산화나트륨, 티이에이(TEA; tetraethyleneamine), 티이피에이(TEPA;tetraethylenepentamine), 이디티에이(EDTA; ethylenediamine tetraacetic acid)가 혼합된 pH 11.5 내지 12.5의 에칭 용액에 상기 마그네슘 합금을 0.1 내지 5분 동안 침적시켜 상기 마그네슘 합금의 표면에 존재하는 열변형층 및 무기물을 제거하는 에칭 공정을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 표면 전처리 단계는, 수산화나트륨, 삼인산나트륨, 계면활성제, 착화제가 혼합된 중보우메(Be') 3 내지 30의 비중을 갖는 섭씨 50도 내지 85도의 표면 조정 용액에 상기 마그네슘 합금을 1 내지 5분 동안 침적시켜 상기 마그네슘 합금의 표면에 존재하는 스멋(smut)을 제거하는 표면 조정 공정을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 표면 전처리 단계는, 수산화나트륨, 삼인산나트륨, 계면활성제, 착화제가 혼합된 중보우메(Be') 3 내지 30의 비중을 갖는 섭씨 30도 내지 90도의 표면 조정 용액을 수용하고 10 내지 50 kHz의 주파수를 갖는 초음파가 가해지는 용기에 상기 마그네슘 합금을 10초 내지 10분 동안 넣어두어 상기 마그네슘 합금의 표면에 존재하는 스멋을 제거하는 표면 조정 공정을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법에 의하면, 저전압을 이용한 플라즈마 양극 산화처리를 통해 마그네슘 합금의 표면을 처리함으로써 두께가 얇은 마그네슘 합금에 대하여도 균일한 두께의 치밀한 산화 피막층을 형성할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법에 의하면, 환경오염의 원인이 되는 크롬화합물을 사용하지 않는다는 점에서 친환경적이라는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예에 있어서 표면 전처리 단계를 진행한 이후의 마그네슘 합금의 표면을 촬영한 사진들이다.
도 3은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예에 있어서 양극 산화 단계를 진행한 이후의 마그네슘 합금의 표면을 촬영한 사진들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예의 구성에 대하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 1은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예에 대한 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예에 있어서 표면 전처리 단계를 진행한 이후의 마그네슘 합금의 표면을 촬영한 사진들이며, 도 3은 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예에 있어서 양극 산화 단계를 진행한 이후의 마그네슘 합금의 표면을 촬영한 사진들이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예는 표면 전처리 단계(S100)와, 양극 산화 단계(S200)와, 건조 단계(S300) 및 착색 및 실링 단계로 구성된다.
이때, 표면 전처리 단계(S100) 이전에 마그네슘 합금 생성 단계가 진행되어야함은 당연한데, 마그네슘 합금이 어떻게 생성되었느냐에 표면 처리 방법이 달라질 수 있으므로, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예에 포함되지는 않지만 간략하게나마 설명하면 다음과 같다.
마그네슘 합금은 크게 압연을 통해 생성되는 방법과, 다이케스팅을 통해 생성되는 방법이 있다. 압연을 통해 마그네슘 합금을 생성하는 경우에는 주로 2차원적인 형상(판재와 같은 형상)을 갖게 되며, 다이케스팅을 통해 마그네슘 합금을 생성하는 경우에는 주로 3차원적인 형상(구조용 재료와 같은 형상)을 갖게 된다.
본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예는 마그네슘 합금을 생성하는 2가지 방법 모두 적용이 가능하다고 할 것인데, 마그네슘 합금이 압연을 통해 생성된 경우보다 다이케스팅을 통해 생성된 경우에 마그네슘 합금 표면에 이형제, 스멋(smut)과 같이 산화 피막층을 형성하는데 있어서 방해가 되거나 산화 피막층의 성질을 변화시킬 수 있는 물질이 더 많이 존재한다는 점에서 후술할 표면 전처리 단계(S100)가 더욱 오래 진행될 뿐, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예를 진행하는데 있어서 차이는 없다고 할 것이다.
즉, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예에 따르면, 마그네슘 합금이 어떻게 생성되었느냐에 따라 표면 전처리 단계(S100)에서의 공정이 일부 달라질 수 있을 뿐, 양극 산화 단계(S200) 및 건조 단계(S300)에서는 다르지 않으므로, 본 발명 전체로 볼 때 실질적으로 마그네슘 합금이 어떻게 생성되었느냐와는 무관하게 마그네슘 합금의 표면 처리를 할 수 있다고 할 것이다.
오히려, 압연을 통해 마그네슘 합금을 생성하는 경우와 같이 마그네슘 합금의 두께가 얇게 생성되는 경우에도, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예에 의하면 양극 산화 방법을 통해 표면 처리할 수 있다는 점에 주목할 만하다고 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이 마그네슘 합금 생성 단계가 진행된 이후에는 표면 전처리 단계(S100)가 진행된다.
표면 전처리 단계(S100)는 마그네슘 합금의 표면에 산화 피막층을 형성하는데 있어서 방해가 되거나 산화 피막층의 성질을 변화시킬 수 있는 물질을 마그네슘 합금의 표면으로부터 제거하는 단계로, 마그네슘 합금을 양극 산화시키기 이전에 진행되는 다양한 전처리 과정을 모두 포함하는 단계라고 할 것이다.
그 중 표면 전처리 단계(S100)는 탈지 공정(S110)과, 에칭 공정(S120) 및 표면 조정 공정(S130)을 포함할 수 있다.
여기서, 탈지 공정(S110)은 마그네슘 합금의 표면에 존재하는 이형제 및 유기물을 제거하는 공정으로서, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 이디티에이(EDTA; ethylenediamine tetraacetic acid)2나트륨, 계면활성제, 부식억제제, 완충제가 혼합된 섭씨 10 내지 50도의 탈지 용액에 상기 마그네슘 합금을 넣고 2 내지 4분 동안 6 내지 9볼트의 전압을 가하여 음극 전해 탈지시킨다.
이때, 탈지 용액은 수산화나트륨 0.75몰(mol), 탄산나트륨 0.47몰, 규산나트륨 0.16몰, EDTA-2나트륨 0.25몰로 그 비율을 설정하고, 0.02%의 부식억제제 및 3%의 완충제를 혼합하는 것이 향후 양극 산화 단계(S200)를 진행하는데 있어서 가장 이상적이나, 반드시 이에 제한되지 않음은 당연하다.
한편, 에칭 공정(S120)은 마그네슘 합금의 표면에 존재하는 열변형층 및 무기물을 제거하는 공정으로서, 불화물, 계면활성제, 수산화나트륨, 티이에이(TEA; tetraethyleneamine), 티이피에이(TEPA;tetraethylenepentamine), 이디티에이(EDTA; ethylenediamine tetraacetic acid)가 혼합된 pH 11.5 내지 12.5의 에칭 용액에 상기 마그네슘 합금을 0.1 내지 5분 동안 침적시킨다.
이때, 에칭 용액은 TEA 0.67몰, TEPA 0.26몰 , EDTA520. 0.1몰, 불화물(F-) 1.1몰로 그 비율을 설정하고, 0.02%의 계면활성제 및 5%의 착화제를 혼합하며, pH를 12.0으로 조정하여 둔 것이 향후 양극 산화 단계(S200)를 진행하는데 있어서 가장 이상적이나, 이 역시 반드시 이에 제한되지 않음은 당연하다.
더욱 구체적으로, 에칭 용액은 10 내지 150g/L의 TEA와, 20 내지 100g/L의 TEPA와, 5 내지 50g/L의 불화물(F-)을 0.02%의 계면활성제 및 5%의 착화제와 함께 혼합하고, 수산화나트륨으로 pH를 12.0으로 조정한 용액이 향후 양극 산화 단계(S200)를 진행하는데 있어서 마그네슘 합금 표면에 열변형층 및 무기물이 최대한 없도록 하는데 있어서 유리하다.
한편, 표면 조정 공정(S130)은 마그네슘 합금의 표면에 존재하는 스멋(smut)을 제거하는 공정으로, 2가지 과정을 통해 진행될 수 있다. 여기서, 스멋이란 단순히 어문학적으로 얼룩, 그을음과 같이 좁은 의미를 뜻하는 것이 아니라, 마그네슘 합금을 생성할 때 함께 생성되는 반응 생성물을 모두 포괄하는 넓은 의미이다.
먼저, 표면 조정 공정(S130)의 일례로, 수산화나트륨, 삼인산나트륨, 계면활성제, 착화제가 혼합된 중보우메(Be') 3 내지 30의 비중을 갖는 섭씨 50도 내지 85도의 표면 조정 용액에 마그네슘 합금을 1 내지 5분 동안 침적시키는 과정이 있을 수 있다.
이때, 표면 조정 용액은 1.2몰의 수산화 이온과 0.2몰의 인산 이온을 포함하는 것이 향후 양극 산화 단계(S200)를 진행하는데 있어서 가장 이상적이나, 이 역시 반드시 이에 제한되지 않음은 당연하며, 더욱 구체적으로 표면 조정 용액이 전술한 비율의 이온을 포함하기 위해서 30 내지 200g/L의 수산화나트륨과 10 내지 150g/L의 삼인산나트륨이 0.03%의 계면활성제와 8%의 착화제가 함께 혼합하여 둘 수 있다.
또한, 표면 조정 공정(S130)의 다른 일례로, 수산화나트륨, 삼인산나트륨, 계면활성제, 착화제가 혼합된 중보우메(Be') 3 내지 30의 비중을 갖는 섭씨 30도 내지 90도의 표면 조정 용액을 수용하고 10 내지 50 kHz의 주파수를 갖는 초음파가 가해지는 용기에 마그네슘 합금을 10초 내지 10분 동안 넣어두는 과정이 있을 수 있다.
이때, 앞서 설명한 표면 조정 용액은 변화가 없으나, 초음파를 추가적으로 가함으로써 표면 조정 공정(S130)이 진행되는 온도와 시간을 다르게 조정할 수 있는 동시에, 표면 조정 용액이 스멋에 화학적 반응으로 작용하는 것 이외에 스멋에 물리적인 에너지도 함께 가할 수 있어, 더욱 깨끗이 스멋을 제거할 수 있다고 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이 표면 전처리 단계(S100)를 진행한 이후에는 양극 산화 단계(S200)가 진행된다.
양극 산화 단계(S200)는 마그네슘 합금 표면에 산화 피막층을 형성하는 단계로서, 종래에는 300볼트 이상의 고전압이 필요하였지만 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예에서는 양극 산화 용액을 종래와 다르게 구성함으로써 70 내지 100볼트의 저전압만으로도 충분하다.
즉, 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예에서의 양극 산화 단계(S200)는 규산칼륨, 피로인산칼륨, 질산알루미늄 중 적어도 하나와, 4.0 내지 7.0몰(mol)의 수산화 이온 및 0.1 내지 1몰의 규소 이온을 포함하는 섭씨 10도 내지 20도의 양극 산화 용액에 전술한 바와 같은 표면 전처리 단계(S100)를 거친 마그네슘 합금을 넣고, 70 내지 100볼트의 전압을 가하여 마그네슘 합금을 2분 내지 8분 동안 산화시키는 단계이다.
이때, 양극 산화 용액에 0.1 내지 0.5몰의 인산염 및 0.1 내지 0.5몰의 불화물을 더 포함시킬 수 있는데, 이에 대한 역할 및 기능은 양극 산화 용액에 대한 구체적인 설명 이후에 규산칼륨, 피로인산칼륨, 질산알루미늄 등과 함께 후술하기로 한다.
이와 같이 70 내지 100볼트의 저전압으로 양극 산화 단계(S200)를 진행할 수 있는 것은 앞서 설명한 바와 같이 양극 산화 용액을 구성하기 때문인데, 이러한 양극 산화 용액은 다음과 같은 비율로 물질을 혼합하여 구성할 수 있다.
즉, 양극 산화 용액은 20 내지 80g/L의 규산칼륨과, 30 내지 50g/L의 피로인산칼륨과, 20 내지 60g/L의 질산알루미늄과, 280 내지 250g/L의 수산화칼륨 및 6 내지 60g/L의 규산나트륨을 혼합하여 구성할 수 있으며, 나아가 5 내지 100g/L의 인산염 및 1 내지 30g/L의 불화물을 더 포함하여 구성할 수도 있다.
이때, 수산화칼륨은 전압에 따른 플라즈마 형성에 가장 큰 영향을 미치는 구성으로서, 이를 많이 혼합하면 혼합할수록 수산화 이온의 양이 증가하므로 양극 산화 단계(S200)에 필요한 전압을 낮출 수 있다.
그러나 수산화 이온의 양만을 증가시킬 경우 두께가 증가하면서 보이드(void) 형성에 영향을 미치며, 조직의 치밀성 및 조직의 인성은 나빠질 수 있다는 불리함이 있다. 따라서 이러한 불리함을 해소하고자 규산칼륨, 피로인산칼륨, 질산알루미늄 중 적어도 하나와, 인산염, 불화물 등을 양극 산화 용액에 포함하게 되는 것이다.
더욱 구체적으로 설명하면, 20 내지 80g/L의 규산칼륨과 6 내지 60g/L의 규산나트륨을 혼합하여 규소 이온의 양을 조절하여 조직의 인성이 나빠지는 것을 방지하고, 30 내지 50g/L의 피로인산칼륨을 혼합하여 다공질 층 형성을 제어하며, 20 내지 60g/L의 질산알루미늄을 혼합하여 산화 피막층이 균일하게 형성되도록 한다.
아울러, 5 내지 100g/L의 인산염(예를 들면, 인산나트륨, 피로인산나트륨)을 추가적으로 혼합하여 보이드 형성을 제어하며, 1 내지 30g/L의 불화물(예를 들면, 불화나트륨)을 추가적으로 혼합하여 조직의 치밀성이 나빠지는 것을 방지한다.
이상 설명한 바와 같이 양극 산화 단계(S200)가 진행된 이후에는 건조 단계(S300)가 진행되는데, 양극 산화 단계(S200)와 건조 단계(S300) 사이에 착색 및 실링(sealing) 단계가 추가적으로 진행될 수 있다.
이때, 착색 단계는 양극 산화용 염료가 용해된 섭씨 30 내지 50도의 용액에 30 내지 180초 동안 침적시켜 마그네슘 합금의 다공성 표면에 원하는 염료를 착색하는 단계를 말한다.
또한, 실링 단계는 친수성 표면을 소수성 표면으로 전환시켜 수분의 침투에 의한 부식을 방지하기 위한 단계로, 주로 0.05% 유기 실링제를 이용하나 이에 제한되지 않는다.
한편, 건조 단계(S300)는 양극 산화 단계(S200) 이후에(추가적으로 착색 및 실링 단계가 진행된 이후에는 착색 및 실링 단계 이후에)진행되는 단계로, 마그네슘 합금을 섭씨 60 내지 150도의 온도의 바람을 10 내지 90분 동안 송풍시켜 마그네슘 합금 표면에 존재하는 습기를 완전히 제거하는 단계이다.
이상 설명한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예에 의하면, 앞서 발명의 효과에서 설명한 바와 같이 저전압(70 내지 100볼트)을 이용한 플라즈마 양극 산화 처리를 통해 마그네슘 합금의 표면을 처리할 수 있기 때문에, 고전압을 이용한 플라즈마 양극 산화 처리를 할 경우 불가능하였던 압연을 통해 생성된 마그네슘 합금의 표면 처리(균일한 두께의 치밀한 산화 피막층 형성)도 가능하다고 할 것이다.
또한, 이상 설명한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법에 의하면, 환경오염의 원인이 되는 크롬화합물을 사용하지 않기 때문에, 친환경적이라 할 것이다.
이러한 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법의 일 실시예의 작용 및 효과는, 아래와 같이 실험예를 통해 다시 한 번 확인해 볼 수 있다.
즉, 아래 [표 1]에 기재된 바와 같은 조건으로 저전압(70 내지 100볼트)을 이용하여 7차례에 걸쳐 양극 산화 처리 테스트를 하더라도, 아래 [표 2]에서 확인할 수 있는 바와 같이 보통 이상의 우수한 효과를 얻었음을 확인할 수 있다.
Figure 112012068890211-pat00001
Figure 112012068890211-pat00002
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 양극 산화법(anodic oxidation method)을 통해 마그네슘 합금의 표면을 처리하는 방법으로,
    상기 마그네슘 합금의 표면에 산화 피막층을 형성하는데 있어서 방해가 되거나 상기 산화 피막층의 성질을 변화시킬 수 있는 물질을 상기 마그네슘 합금의 표면으로부터 제거하는 표면 전처리 단계; 및
    규산칼륨, 피로인산칼륨, 질산알루미늄 중 적어도 하나와, 4.0 내지 7.0몰(mol)의 수산화 이온 및 0.1 내지 1몰의 규소 이온을 포함하는 양극 산화 용액에 상기 표면 전처리 단계를 거친 상기 마그네슘 합금을 넣고, 70 내지 100볼트(volt)의 전압을 가하여 산화시키는 양극 산화 단계를 포함하며,
    상기 양극 산화 단계는,
    0.1 내지 0.5몰의 인산염 및 0.1 내지 0.5몰의 불화물을 더 포함하는 양극 산화 용액에 상기 표면 전처리 단계를 거친 상기 마그네슘 합금을 넣는 것을 특징으로 하는,
    마그네슘 합금의 표면 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양극 산화 단계는,
    20 내지 80g/L의 규산칼륨과, 30 내지 50g/L의 피로인산칼륨과, 20 내지 60g/L의 질산알루미늄과, 280 내지 250g/L의 수산화칼륨 및 6 내지 60g/L의 규산나트륨을 포함하는 양극 산화 용액에 상기 표면 전처리 단계를 거친 상기 마그네슘 합금을 넣는 것을 특징으로 하는,
    마그네슘 합금의 표면 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 양극 산화 단계는,
    5 내지 100g/L의 인산염 및 1 내지 30g/L의 불화물을 더 포함하는 양극 산화 용액에 상기 표면 전처리 단계를 거친 상기 마그네슘 합금을 넣는 것을 특징으로 하는,
    마그네슘 합금의 표면 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 양극 산화 단계는,
    상기 양극 산화 용액의 온도를 섭씨 10도 내지 20도의 범위로 설정하고, 2분 내지 8분 동안 전압을 가하여 산화시키는 것을 특징으로 하는,
    마그네슘 합금의 표면 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 양극 산화 단계를 거친 상기 마그네슘 합금을 섭씨 60 내지 150도의 온도의 바람으로 10 내지 90분 동안 건조시키는 건조 단계를 더 포함하는,
    마그네슘 합금의 표면 처리 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 표면 전처리 단계는,
    수산화나트륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 이디티에이(EDTA; ethylenediamine tetraacetic acid)2나트륨, 계면활성제, 부식억제제, 완충제가 혼합된 섭씨 10 내지 50도의 탈지 용액에 상기 마그네슘 합금을 넣고 2 내지 4분 동안 6 내지 9볼트의 전압을 가하여 상기 마그네슘 합금의 표면에 존재하는 이형제 및 유기물을 제거하는 탈지 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    마그네슘 합금의 표면 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 표면 전처리 단계는,
    불화물, 계면활성제, 수산화나트륨, 티이에이(TEA; tetraethyleneamine), 티이피에이(TEPA;tetraethylenepentamine), 이디티에이(EDTA; ethylenediamine tetraacetic acid)가 혼합된 pH 11.5 내지 12.5의 에칭 용액에 상기 마그네슘 합금을 0.1 내지 5분 동안 침적시켜 상기 마그네슘 합금의 표면에 존재하는 열변형층 및 무기물을 제거하는 에칭 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    마그네슘 합금의 표면 처리 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 표면 전처리 단계는,
    수산화나트륨, 삼인산나트륨, 계면활성제, 착화제가 혼합된 중보우메(Be') 3 내지 30의 비중을 갖는 섭씨 50도 내지 85도의 표면 조정 용액에 상기 마그네슘 합금을 1 내지 5분 동안 침적시켜 상기 마그네슘 합금의 표면에 존재하는 스멋(smut)을 제거하는 표면 조정 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    마그네슘 합금의 표면 처리 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 표면 전처리 단계는,
    수산화나트륨, 삼인산나트륨, 계면활성제, 착화제가 혼합된 중보우메(Be') 3 내지 30의 비중을 갖는 섭씨 30도 내지 90도의 표면 조정 용액을 수용하고 10 내지 50 kHz의 주파수를 갖는 초음파가 가해지는 용기에 상기 마그네슘 합금을 10초 내지 10분 동안 넣어두어 상기 마그네슘 합금의 표면에 존재하는 스멋을 제거하는 표면 조정 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    마그네슘 합금의 표면 처리 방법.
KR1020120093814A 2012-08-27 2012-08-27 마그네슘 합금의 표면 처리 방법 KR101419778B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120093814A KR101419778B1 (ko) 2012-08-27 2012-08-27 마그네슘 합금의 표면 처리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120093814A KR101419778B1 (ko) 2012-08-27 2012-08-27 마그네슘 합금의 표면 처리 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140030377A KR20140030377A (ko) 2014-03-12
KR101419778B1 true KR101419778B1 (ko) 2014-07-17

Family

ID=50642836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120093814A KR101419778B1 (ko) 2012-08-27 2012-08-27 마그네슘 합금의 표면 처리 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101419778B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110004454A (zh) * 2018-01-05 2019-07-12 重庆富迪科技有限公司 一种镁合金表面处理方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001348698A (ja) 2000-04-04 2001-12-18 Ube Ind Ltd マグネシウムまたはその合金の陽極酸化処理液
KR20100009196A (ko) * 2008-07-18 2010-01-27 현대자동차주식회사 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001348698A (ja) 2000-04-04 2001-12-18 Ube Ind Ltd マグネシウムまたはその合金の陽極酸化処理液
KR20100009196A (ko) * 2008-07-18 2010-01-27 현대자동차주식회사 마그네슘합금 부품의 표면처리 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140030377A (ko) 2014-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6004181B2 (ja) 陽極酸化皮膜及びその製造方法
Ishizaki et al. Corrosion resistance of multilayered magnesium phosphate/magnesium hydroxide film formed on magnesium alloy using steam-curing assisted chemical conversion method
CN105088314B (zh) 一种在镁合金微弧氧化陶瓷层表面构建超疏水膜层的方法
CN102428213A (zh) 金属的表面处理方法
KR101419778B1 (ko) 마그네슘 합금의 표면 처리 방법
US4784732A (en) Electrolytic formation of an aluminum oxide layer
Zhang et al. Electrodeposition of zinc on AZ91D magnesium alloy pre‐treated by stannate conversion coatings
CN113652734B (zh) 一种不锈钢表面电解粗化剂及其粗化方法
US11578420B2 (en) Surface hardening method using post heat treatment of aluminum alloy oxide layer
US2706171A (en) Stripping chromium plating from zinc electrolytically
Ohse et al. Surface modification on magnesium alloys by coating with magnesium fluorides
KR100917326B1 (ko) 마그네슘 합금에 구리를 도금하는 방법 및 구리 도금된 마그네슘 합금
JP2014506625A (ja) 塗料塗布前のブリキ板の前処理方法
JP5373745B2 (ja) エッチング特性に優れた電解コンデンサ電極用アルミニウム材の製造方法、アルミニウム電解コンデンサ用電極材ならびにアルミニウム電解コンデンサ
KR100917325B1 (ko) 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법 및 니켈 도금된 마그네슘 합금
JP2012246512A (ja) 陽極酸化皮膜の封孔処理方法
KR101135371B1 (ko) 마그네슘 합금의 화성피막 표면처리액과 이를 이용한 마그네슘 합금 기재
JP4763363B2 (ja) エッチング特性に優れた電解コンデンサ電極用アルミニウム材及びその製造方法、アルミニウム電解コンデンサ用電極材ならびにアルミニウム電解コンデンサ
US2934478A (en) Process of electroplating metals with aluminum
US5551585A (en) Process for the surface treatment of lithographic printing plate precursors
KR101458843B1 (ko) 아연도금피막의 밀착성을 높이는 아연전해도금방법
JP5086688B2 (ja) 表面処理アルミニウムの製造方法
KR20040028908A (ko) 마그네슘 합금의 대면적 양산성을 고려한 내식성 향상을위한 시약 합성방법
TWI247826B (en) Pre-treatment for plating on casting aluminum alloy
JP2016128595A (ja) アルミニウム又はアルミニウム合金部材およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170710

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180703

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190703

Year of fee payment: 6