KR101467154B1

KR101467154B1 - 금속 와이어의 표면처리장치 및 방법

Info

Publication number: KR101467154B1
Application number: KR20130108223A
Authority: KR
Inventors: 윤주식
Original assignee: 주식회사 위스코하이텍
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2014-11-28

Abstract

본 발명은 표면 산화가 용이한 마그네슘, 마그네슘 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 동, 동 합금, 은, 은 합금 등으로 구비된 금속 와이어(Metal Wire)의 표면에 부동태층(不動態層)을 비롯한 보호층 등의 표면처리를 통해서 내식성 및 내염성 등을 향상시켜 줄 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 부동태 용액을 부동태처리 열온도로 가열시켜 주는 용액조; 상기 용액조에 설치되고, 금속 와이어를 부동태 용액에 침적시킨 상태에서 굴곡부가 형성되도록 하여 상기 용액조를 연속적으로 통과시켜 주기 위한 침적 가이드롤러(Guide Roller)를 포함한 것을 그 특징으로 한다.

Description

금속 와이어의 표면처리장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SURFACE OF METAL WIRE}

본 발명은 첨단 전자기기나 장비 또는 자동차, 항공기 등에 사용되는 재료인 금속 와이어의 표면처리에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 표면 산화가 용이한 마그네슘, 마그네슘 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 동, 동 합금, 은, 은 합금 등(이하 "금속"이라 한다.)으로 구비된 와이어(Wire)의 표면에 부동태층(不動態層)을 비롯한 보호층 등의 표면처리를 통해서 내식성 및 내염성 등을 향상시켜 줄 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

근래 들어, 마그네슘이나 마그네슘 합금은 경량이면서 전자파 차폐가 우수하고, 또한 방열성이나 메탈(Metal) 질감성 등이 우수하기 때문에 각종 주방용품을 비롯한 스포츠용품, 레저용품이나 컴퓨터, 카메라, 핸드폰 등 다양한 분야에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

더불어, 마그네슘이나 마그네슘 합금으로 제조된 와이어 또한 첨단 전자기기나 장비 또는 자동차, 항공기 등 분야에 유용한 재료로 많이 사용되고 있는 실정이다.

하지만, 이와 같은 마그네슘이나 마그네슘 합금 소재는 표면 산화가 용이할 뿐만 아니라, 높은 산화성과 낮은 내식성 문제로 인하여 이를 실용화하기 위해서는 필히 별도의 표면처리를 하여야만 각종 부재나 재료 등에 내구성을 확보할 수 있다.

이와 같은 마그네슘 또는 마그네슘 합금 소재의 일반적인 표면처리로는 6가 크롬을 함유하는 크롬산염 화성처리액에 침적시키는 화성처리방법이 널리 시용되어 왔으나, 중금속인 6가 크롬은 인체에 치명적일 뿐만 아니라 심각한 환경오염 문제를 유발하게 된다는 문제점이 있어서 작업환경 및 폐수처리 등에 대한 엄격한 규제가 따르고 있는 실정이다.

또한, 상기 언급된 종래의 크롬산염 화성처리를 대체하기 위한 비크롬산염 화성처리법으로서는 인산 마그네슘에 지르코늄, 티탄, 또는 아연 등의 금속을 첨가하는 인산염 처리방법이 제안되었으나, 이는 처리 시간이 많이 소요되는 공정으로 인해 실용성 결여와 충분한 내식성, 방청성 및 도막 밀착성을 부여할 수 없다는 한계성이 제기되고 있다.

한편, 한국공개특허 제2002-0077150호(2002년 10월 11일)로 공개된 '마그네슘 합금용 화성처리액, 표면처리방법 및 마그네슘 합금기재'(이를 '문헌1'이라 한다.)가 이미 널리 알려져 있다.

상기 언급된 문헌1에 대해 살펴보면, 마그네슘 합금에 도장 밀착성, 내식성 및 녹 방지성을 부여하기 위한 수단으로 인산이온 및 과망간산 이온을 함유하고, pH가 1.5 내지 7인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금용 화성처리액과 표면처리방법을 제안하고 있다.

하지만, 이와 같은 종래의 방법으로는 화성처리액이 강산성 처리 조건인 pH 2.0 내지 4.0 범위로 선호되어야 하기 때문에 예컨데, 화성처리액의 pH가 7을 초과하면 과망간산 이온의 산화력 저하로 인해 피막 석출량이 극단적으로 적어지게 되어, 피막의 재현 신뢰도가 떨어지기 때문에 충분한 내식성과 도막 밀착성을 얻을 수 없는 문제점을 가지고 있는 실정이다.

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 산화가 용이한 금속 와이어(Metal Wire)의 표면에 부동태층을 비롯한 보호층 등의 표면처리를 통해서 내식성 및 내염성 등을 향상시켜 줄 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 표면 산화가 용이한 금속 와이어를 부동태 용액에 침적시킨 상태에서 용액조를 통과시켜 줌에 따라 연속적인 부동태층을 형성하여 주기 때문에 부동태처리에 소요되는 공정시간을 더욱 단축시켜 줄 수 있도록 함에 또 다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위한 구성수단으로는 부동태 용액을 부동태처리 열온도로 가열시켜 주는 용액조가 구성된 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 용액조에 설치되고, 금속 와이어를 부동태 용액에 침적시킨 상태에서 굴곡부가 형성되도록 하여 상기 용액조를 연속적으로 통과시켜 주기 위한 침적 가이드롤러(Guide Roller)를 포함한 것을 그 특징으로 한다.

한편, 상기한 바와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위한 과정으로는 부동태 용액을 부동태처리 열온도로 가열시켜 주는 단계가 구비된 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 부동태 용액에 금속 와이어가 굴곡각이 형성되도록 침적시킨 상태에서 용액조를 연속적으로 통과시켜 가면서 상기 부동태 용액과의 반응에 의해 표면에 부동태층을 형성시켜 주는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명이 해결하고자 하는 과제에 대한 구성수단 및 다양한 과정들은 첨부한 도면에 나타난 다양한 일실시사례들의 상세한 설명을 통해서 보다 더 명백하여 질 것이다.

이와 같이 본 발명은 산화가 용이한 금속 와이어(Metal Wire)의 표면에 치밀한 부동태층을 형성시켜 줌으로써, 내식성이나 내염성 등을 더욱 향상시켜 주는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 산화가 용이한 금속 와이어를 부동태 용액에 침적시킨 상태에서 용액조를 통과시켜 가면서 연속적인 부동태층을 형성하여 주기 때문에 부동태처리에 소요되는 공정시간을 더욱 단축시켜 주는 또 다른 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 금속 와이어에 대한 연속적인 표면처리가 이루어지는 장치를 개략적으로 나타낸 일실시사례 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속 와이어에 대한 표면처리가 이루어지는 상태를 개략적으로 나타낸 일실시사례 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 금속 와이어의에 대한 표면처리가 이루어지는 과정을 나타낸 일실시사례 플로우차트이다.

본 발명의 구체적인 일실시사례를 설명함에 있어서, 본 발명의 도면에 의해 도시되어 있고, 이에 따른 구성수단과 동작들은 적어도 하나의 일실시 사례로써 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심적인 구성수단 및 일실시 사례들이 제한받지는 않아야 할 것이다.

참고할 사항으로, 본 발명에서 설명되는 각 도면들에 부호를 표기함에 있어서 동일한 구성요소는 비록 다른 도면에 표기되더라도 동일한 부호를 부여하였음에 특히 유의하여야 할 것이다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 3에 나타낸 도면들을 참조하여 금속 와이어의 표면처리에 대한 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 금속 와이어(Metal Wire)(100)는 표면 산화가 용이한 마그네슘, 마그네슘 합금을 비롯하여 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 동, 동 합금, 은, 은 합금 등(이하 "금속"이라 한다.)과 같은 금속 소재를 포함하여 구비된 것을 그 특징으로 한다.

이와 같은 상기 금속 와이어(100)는 마그네슘(Mg) 단독이거나 또는 마그네슘(Mg)에 Al, Cu, Ti, Ag, Ni, Si, Cr, Mn, Zn, Zr, Fe, Ca, Li, Be 중에서 적어도 어느 하나 이상 선택된 마그네슘 합금을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 금속 와이어(100)는 알루미늄(Al) 단독이거나 또는 알루미늄(Al)에 Mg, Cu, Ti, Ag, Ni, Si, Cr, Mn, Zn, Zr, Fe, Ca, Li, Be 중에서 적어도 어느 하나 이상 선택된 알루미늄 합금을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 금속 와이어(100)는 동(Cu) 단독이거나 또는 동(Cu)에 Mg, Al, Ti, Ag, Ni, Si, Cr, Mn, Zn, Zr, Fe, Ca, Li, Be 중에서 적어도 어느 하나 이상 선택된 동 합금을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 금속 와이어(100)는 티타늄(Ti) 단독이거나 또는 티타늄(Ti)에 Mg, Al, Cu, Ag, Ni, Si, Cr, Mn, Zn, Zr, Fe, Ca, Li, Be 중에서 적어도 어느 하나 이상 선택된 티타늄 합금을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 금속 와이어(100)는 은(Ag) 단독이거나 또는 은(Ag)에 Mg, Al, Cu, Ti, Ni, Si, Cr, Mn, Zn, Zr, Fe, Ca, Li, Be 중에서 적어도 어느 하나 이상 선택된 은 합금을 포함하여 구성된다.

특히, 본 발명에 있어서 상기 금속 와이어(100)에 포함된 은(Ag) 또는 은(Ag) 합금으로 구비된 와이어(이를 "실버나노와이어(Silver Nano-wire)"라고도 한다.)의 경우에는 ITO(Indium Tin Oxide) 대체용으로 사용 가능하기 때문에 표면에 대한 부동태처리가 매우 중요시되고 있다.

더불어, 본 발명에 있어서 상기 언급된 금속 와이어(100)에 대한 두께(t1)는 첨단 전자기기나 장비 또는 자동차, 항공기 등을 포함한 다양한 분야에 사용할 경우 0.002 내지 6mm로 구비하여, 그 표면(101)에 부동태층(不動態層)(120)을 비롯한 보호층(130) 등의 표면처리를 통해서 내식성 및 내염성 등을 향상시켜 주는 것을 그 특징으로 한다.

이때, 상기 금속 와이어(100)의 그 두께를 0.002mm 이하로 너무 가늘게 할 경우에는 압출이나 연마(Etching) 등을 통한 와이어 가공의 어려움이 있을 뿐만 아니라, 용액조(300)를 통과하면서 연속적인 부동태층(120)을 형성시켜 주는 과정에 연성이 부족하여 와이어가 끊어질 우려가 있고, 반면에 6mm 이상으로 굵게 하면 와이어 가공성은 용이할 수 있으나 유연성이 부족하여 용액조(300) 통과시 굴곡부(110)의 형성에 어려움이 있을 수 있기 때문에 상기 언급된 금속 와이어(100)에 포함된 금속 소재의 화학적, 물리적인 특성 및 가공성 등을 비롯하여 이를 사용하는 목적이나 용도 등에 따라 그 두께(t1)를 선정하는 것이 바람직할 것이다.

한편, 본 발명에 따른 표면처리가 이루어진 금속 와이어(100)에 대한 신뢰성 테스트 조건으로는 온도 60℃, 습도 90%에서 240시간 동안 실시되는 항온항습 테스트를 비롯하여, 온도 -40℃의 30분에서 80℃의 30분 동안까지 100사이클(Cycle)에 걸쳐 실시되는 냉온 열충격 테스트, 그리고 염수 5%에서 120시간 동안 실시되는 내염수 테스트에서 변형이나 변질이 없도록 하는 것이 바람직할 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 과제를 해결하기 위한 구성수단 및 그 일실시사례에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

첨부된 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 일정한 거리를 두고 공회전용으로 구비된 제1풀리(Pulley)(201)와 구동 회전용으로 구비된 제2풀리(Pulley)(202)를 설치하고, 여기에 롤타입(Roll Type)으로 구비된 제1와인딩롤(Winding Roll)(211)과 제2와인딩롤(Winding Roll)(212)을 각각 장착시켜 주는 구성으로 된다.

더불어, 상기 제1풀리(201) 측에 구비된 인입 가이드롤러(Guide Roller)(221)와 제2풀리(202) 측에 구비된 인출 가이드롤러(Guide Roller)(222)를 통해서 용액조(300)에 인입되거나 또는 인출되는 금속 와이어(100)에 대해 균일한 텐션(Tension)을 유지시켜 주게 된다.

다시 말해서, 상기 금속 와이어(100)는 인입부(301)에 설치된 인입 가이드롤러(221)를 따라 가이드되어 용액조(300)에 인입된 다음 인출부(302)에 설치된 인출 가이드롤러(222)를 따라 가이드되어 용액조(300)로부터 인출되어지는 구성으로 된다.

여기서, 상기 인입 가이드롤러(221)나 인출 가이드롤러(222)는 공회전하거나 또는 전동모터(Motor) 등과 같은 별도의 구동수단에 연결되어 회전구동하는 구성으로 된다.

더불어, 본 발명에 있어서 상기 제2풀리(202) 즉, 구동 회전용 풀리는 전동모터 등과 같은 동력수단이 포함된 구동수단으로부터 발생된 구동력을 전달받아 마그네슘 금속 와이어(100)를 화살표(가)와 같이 이송시켜 제2와인딩롤(212)에 연속적으로 와인딩(Winding)시켜 주는 동작을 하게 된다.

참고로, 첨부된 도 1에 나타낸 부호 100a는 용액조(300)에 인입되기 전(前) 예컨데, 부동태층(120)이 형성되기 전의 금속 와이어를 나타낸 것이고, 부호 100b는 용액조(300)로부터 인출된 후(後) 예컨데, 부동태층(120)이 형성된 후의 금속 와이어를 나타낸 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 후술되는 부동태 용액(310)을 부동태처리 열온도(T1)로 가열시켜 주는 용액조(300)가 구성된다.

또한, 상기 용액조(300)에 설치되고, 상기 금속 와이어(100)를 부동태 용액(310)에 침적(이를 "디핑(Dipping)"이라고도 한다.)시킨 상태에서 굴곡부(110)가 형성되도록 한 다음 앞에서 언급된 구동 회전용의 제2풀리(Pulley)(202)에 의해 상기 용액조(300)를 연속적으로 통과시켜 주기 위한 침적 가이드롤러(Guide Roller)(231)를 포함한 것을 그 특징으로 한다.

여기서, 상기 침적 가이드롤러(231)는 공회전하거나 또는 전동모터(Motor) 등과 같은 별도의 구동수단에 연결되어 회전구동하는 구성으로 된다.

한편, 본 발명에 있어서 상기 용액조(300)에는 부동태 용액(310)에 금속 와이어(100)의 표면(101)이 충분하게 침적될 수 있도록 하기 위한 수단으로 동일한 굴곡각(K1)을 가진 굴곡부(110)를 적어도 하나 이상 포함하여 형성시켜 주되, 더 나아가서 상기 굴곡부(110)는 금속 와이어(100)가 침적 가이드롤러(231)를 5 내지 175도의 굴곡각(K1)으로 둘러싸도록 형성시켜 주는 것이 바람직할 것이다.

더불어, 상기 굴곡부(110)를 형성시켜 주는 침적 가이드롤러(231)는 횡방향 이격간격(D1)과 종방향 이격간격(D2)을 가지고 서로 엇갈리게 지그재그(Zigzag)로 배치시켜 주는 구성으로 된다.

상기 침적 가이드롤러(231) 서로 간의 피치(Pitch) 즉, 횡방향 이격간격(D1)은 적어도 50 내지 500mm로 조절하여 유지시켜 주는 것이 바람직하고, 이때 상기 횡방향 이격간격(D1) 또는 종방향 이격간격(D2) 중에서 어느 하나를 조절하면, 결국 굴곡부(110)에 대한 굴곡각(K1)의 조절이 가능하게 된다.

다시 말해서, 상기 용액조(300)의 크기가 동일하고, 상기 제2풀리(202)도 동일한 속도로 회전 구동한다고 가정하여, 상기 굴곡각(K1)의 크기를 작게 조절할 경우 즉, 횡방향 이격간격(D1)을 줄여주거나 또는 종방향 이격간격(D2)을 늘려서 5도 이하로 너무 작게 조절할 경우에는 용액조(300)에 굴곡부(110)의 갯 수를 더 많이 형성시켜 줄 수 있기 때문에 용액조(300)를 통과하는 금속 와이어(100)의 침적시간이 길어지게 된다.

반면에, 상기 굴곡각(K1)의 크기를 크게 조절할 경우 즉, 횡방향 이격간격(D1)을 늘려주거나 또는 종방향 이격간격(D2)을 줄여서 175도 이상으로 크게 조절할 경우에는 용액조(300)에 굴곡부(110)의 갯 수가 적게 형성되기 때문에 이로 인해 용액조(300)를 통과하는 금속 와이어(100)의 침적시간이 짧아져서 표면(101)에 부동태층(120)이 치밀하게 형성되지 않을 우려가 있을 수 있다.

한편, 상기 제2풀리(202)의 회전 구동에 의해 금속 와이어(100)가 화살표(가) 방향으로 용액조(300)를 연속적으로 통과하는 속도는 3m/분 내외로 조절시켜 주는 것이 바람직하나, 부동태 용액(310)의 부동태처리 열온도(T1)에 따라 그 속도를 0.1 내지 6m/분 범위로 일정하게 조절시켜, 상기 금속 와이어(100)의 표면(101)에 부동태 용액(310)이 균일하게 침적(또는 "접촉"이라고도 한다.)될 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

예컨데, 상기 금속 와이어(100)가 용액조(300)룰 통과하는 속도를 6m/분 이상으로 너무 빠르게 조절할 경우에는 부동태 용액(310)과의 반응이 미흡하여 치밀한 부동태층(120)의 형성되지 않을 우려가 있고, 반면에 그 속도를 0.1m/분 이하로 너무 느리게 조절할 경우에는 더욱 치밀하고 균일한 부동태층(120)을 형성시켜 주는 장점은 있으나, 이로 인해 부동태층(120)의 처리를 위한 공정시간이 불필요하게 길어지게 되어 경제적으로 불리하게 작용할 수 있다. 따라서, 이는 부동태 용액(310)의 부동태처리 열온도(T1)를 고려하여 그 속도를 설정하여 주는 것이 바람직할 것이다.

다음은 본 발명에 따른 과제를 해결하기 위한 그 일실시사례 과정에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

첨부된 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이 용액조(300)에 채워진 부동태 용액(310)을 부동태처리 열온도(T1)로 가열(이를 "히팅(Heating)"이라고도 한다.)시켜 주는 단계(S301)가 구비된다.

그리고, 상기 부동태 용액(310)에 금속 와이어(100)가 굴곡각(K1)이 형성되도록 침적시킨 상태에서 용액조(300)를 연속적으로 통과시켜 가면서 상기 부동태 용액(310)과의 반응에 의해 표면(101)에 부동태층(不動態層)(120)을 형성시켜 주는 단계(S302)를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

예컨데, 본 발명에 있어서 상기 부동태층(120)은 첨부된 도 1에 나타낸 바와 같이 용액조(300)에 부동태 용액(310)이 채워지고, 상기 금속 와이어(100)를 히터(Heater) 등과 같은 별도의 가열수단에 의해 부동태처리 열온도(T1)로 가열된 부동태 용액(310)에 침적시켜 줌에 따라 상기 부동태 용액(310)과의 반응에 의해 금속 와이어(100)의 표면(101)에 형성시켜 주게 된다.

더 나아가서, 본 발명은 첨부된 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이 상기 부동태층(120) 위에는 표면(101) 보호를 위한 수단으로 도막(塗膜) 보호층(130)을 형성시켜 주는 단계(S303)가 더 구비된다.

상기 보호층(130)은 표면(101)이 훼손되지 않도록 보호함과 함께 부동태층(120)이 형성된 금속 와이어(100)에 대한 내식성, 내염성 등을 향상시켜 주기 위해 두께 0.2 내지 20㎛의 도막(塗膜)으로 균일하게 형성시킨 구성을 그 특징으로 한다.

이때, 상기 보호층(130)의 두께를 0.2㎛ 이하로 형성할 경우에는 금속 질감을 살려 주는 장점은 있으나 도막의 두께가 얇기 때문에 보호성이 떨어질 우려가 있고, 반면에 그 두께를 20㎛ 이상으로 두껍게 형성할 경우에는 보호성은 우수하나 금속 질감을 저하시킬 우려가 있을 수 있다.

따라서, 상기 보호층(130)의 두께는 금속 와이어(100) 즉, 금속 소재의 화학적, 물리적인 특성을 비롯하여 이를 사용하는 목적이나 용도 등에 따라 그 두께를 너무 얇거나 두껍지 않도록 적합하게 선택하여 형성시켜 주는 것이 바람직할 것이다.

그리고, 상기 보호층(130)은 투명수지 또는 칼라(Color)수지로 형성시켜 주되, 이는 전착도장법, 합성수지도장법, 분체도장법, 정전도장법 중에서 어느 하나에 의해 도막처리로 형성시켜 주는 것을 그 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 있어서 상기 부동태층(120)의 두께는 앞에서 언급된 보호층(130) 두께의 0.005 내지 0.5배에 해당하는 0.00l 내지 10㎛로 형성시켜 주는 구성으로 된다.

예컨데, 상기 부동태층(120)의 두께를 0.001㎛ 이하로 얇게 형성시켜 줄 경우에는 산화피막(또는 "산화막"이라고도 한다.)이 너무 얇게 형성되기 때문에 내식성이 떨어질 우려가 있고, 반면에 그 두께를 10㎛ 이상으로 두껍게 형성시켜 줄 경우에는 내식성은 우수하나, 부동태층(120)의 처리를 위한 공정시간이 불필요하게 길어지게 되어 경제적으로 손실을 초래할 우려가 있을 수 있다.

따라서, 상기 부동태층(120)의 두께는 금속 와이어(100) 예컨데, 금속 소재의 재질을 비롯하여 후술되는 부동태처리 열온도(T1) 및 부동태 용액(310) 즉, 반응물질의 종류나 침적시간 등에 따라 달라질 수 있기 때문에 너무 얇거나 두껍지 않도록 적합하게 형성시켜 주는 것이 바람직할 것이다.

한편, 본 발명에 있어서 상기 금속 와이어(100)의 표면(101)에 부동태층(120)을 형성시켜 주기 위한 수단에 포함된 부동태 용액(310) 즉, 산화피막 형성을 위한 반응물질에는 에탄올(Ethanol), 메탄올(Methanol), 이소프로필알코올(Isopropyl Alcohol), 부틸알코올(Butyl Alcohol), 옥틸알코올(Octyl alcohol) 중에서 선택된 어느 하나 또는 두 가지 이상 혼합시킨 휘발성의 알코올(Alcohol)계 물질을 포함하여 조성된다.

또한, 상기 부동태 용액(310)으로는 아세톤(Acetone), 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone), 메틸이소부틸케톤(Methyl Isobutyl Ketone) 중에서 선택된 어느 하나 또는 두 가지 이상 혼합시킨 휘발성의 케톤(Ketone)계 물질을 포함하여 조성될 수 있다.

더불어, 본 발명에 있어서 상기 금속 와이어(100)의 표면(101)에 부동태층(120)을 형성시켜 주기 위한 수단에 포함된 부동태처리 열온도(T1)는 용액조(300)에 채워진 알코올(Alcohol)계 또는 케톤(Ketone)계 물질의 부동태 용액(310)을 40℃ 내지 비점(沸點)으로 가열시켜 줌으로써, 상기 부동태층(120)의 형성을 위한 반응이 용이하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 부동태처리 열온도(T1)는 용액조(300)에 채워진 알코올(Alcohol)계 또는 케톤(Ketone)계 물질의 부동태 용액(310)을 40 내지 220℃로 가열시켜 줌으로써, 상기 부동태층(120)의 형성을 위한 반응이 용이하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

예컨데, 상기 부동태처리 열온도(T1)가 40℃ 이하로 설정할 경우에는 부동태 용액(310)의 반응이 저하되어 금속 와이어(100)의 표면(101)에 부동태층(120)이 치밀하게 형성되지 않을 우려가 있고, 반면에 부동태처리 열온도(T1)를 220℃ 이상으로 설정하게 되면 알코올계 또는 케톤계의 휘발성 물질로 조성된 부동태 용액(310)의 증발이 심하여 손실이 발생되기 때문에 경제적으로 불리할 뿐만 아니라, 균일한 부동태층(120)이 형성되지 않을 우려가 있기 때문이다.

다시 말해서, 상기 부동태 용액(310)에 포함된 알코올계 반응물질 중에서 그 비점(沸點)을 살펴보면 에탄올은 78.3℃, 메탄올은 64.65℃, 이소프로필알코올은 82℃, 부틸알코올은 117.7℃, 옥틸알코올은 194.5℃이고, 반면에 부동태 용액(310)에 포함된 케톤계 반응물질 중에서 비점(沸點)을 살펴보면 아세톤은 56.5℃, 메틸에틸케톤은 79.6℃, 메틸이소부틸케톤은 115.9℃이기 때문에 본 발명에서는 그 어느 하나를 단독으로 선택하여 조성하거나 또는 두 가지 이상 혼합하여 조성되는 반응물질의 종류에 따라 부동태처리 열온도(T1)를 220℃ 범위에서 적합하게 선택하는 것이 바람직할 것이다.

더불어, 본 발명에 있어서 상기 금속 와이어(100)의 표면(101)에 부동태층(120)을 형성시켜 주기 위한 수단에 포함된 예컨데, 부동태처리 열온도(T1)로 가열된 부동태 용액(310)에 금속 와이어(100)을 침적시켜 주는 시간 즉, 금속 와이어(100)를 부동태 용액(310)에 침적시킨 상태에서 용액조(300)를 통과시켜 주는 시간은 앞에서 언급된 부동태 용액(310)에 포함된 알코올계 또는 케톤계 반응물질의 종류에 따라 달라질 수 있기 때문에 0.1 내지 30분 범위에서 침적시켜 주는 것을 그 특징으로 하나, 물론 0.1분 이하에서도 부동태층(120)의 형성을 위한 반응이 가능하고, 앞에서 언급된 부동태층(120)이 형성된 금속 와이어(100)에 대한 신뢰성 테스트 조건도 만족할 수 있게 된다.

예컨데, 상기 침적 시간을 0.1분 이하로 너무 짧게 설정할 경우에는 부동태 용액(310)의 반응이 저하되어 금속 와이어(100)의 표면(101)에 부동태층(120)이 치밀하게 형성되지 않을 우려가 있고, 반면에 30분 이상으로 길게 설정할 경우에는 부동태층(120)의 치밀도가 높아지는 장점은 있으나, 부동태층(120) 즉, 부동태처리를 위한 공정시간이 불필요하게 길어지게 되어 경제적인 낭비 요인으로 작용할 우려가 있을 수 있기 때문에 이 또한 부동태 용액(310) 및 부동태처리 열온도(T1)를 감안하여 적합하게 선택하는 것이 바람직할 것이다.

이와 같이 금속 와이어(100)의 표면(101)에 형성되는 부동태층(120)의 두께는 앞에서 이미 언급된 바와 같이 용액조(300)에서 가열되는 부동태 용액(310) 즉, 반응물질의 종류나 부동태처리 열온도(T1) 및 침적시간 등에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게 0.001 내지 10㎛ 범위로 형성시켜 주는 것을 그 특징으로 한다.

이와 같이 형성된 상기 부동태층(120)은 도장을 기반으로 하는 보호층(130)의 형성시에 도막의 흡착력을 상승시켜 주는 작용을 하게 되고, 이로 인해 본 발명의 금속 와이어(100)에 대해 내식성, 내염성, 방청성 등을 비롯한 금속(Metal) 질감성을 더욱 향상시켜 주게 된다.

한편, 본 발명은 상기 언급된 금속 와이어(100)를 부동태 용액(310)이 채워진 용액조(300)에 침적시켜 주기 전에 충분한 탈지 및 세정공정을 거쳐서 표면(101)에 묻은 이물질을 충분하게 제거시켜 주는 것이 바람직할 것이다.

다시 말해서, 상기 금속 와이어(100)의 표면(101)에 이물질이 묻어 있을 경우에는 용액조(300)를 통과하는 시간을 길게 조절하더라도 표면장력으로 인해 부동태 용액(310)이 전체적으로 균일하게 묻지 않기 때문에 결국, 치밀한 부동태층(120)의 형성에 나쁜 영향을 미치게 될 수 있는 것이다.

더불어, 본 발명은 첨부된 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 부동태층(120)이 형성된 금속 와이어(100)에 대해 표면(101)에 잔류된 부동태 용액(310)을 제거시켜 주기 위한 수단으로 건조(Drying)부(400)에서 이를 건조시켜 주는 단계를 더 포함하여 구비될 수 있다.

예컨데, 상기 부동태 용액(310)이 휘발성 물질이기 때문에 상온에서 자연 건조시켜 주는 것도 가능하다. 하지만 20 내지 60℃ 범위의 열온도에서 실시되는 적외선 또는 열풍으로 건조시켜 주거나, 또는 초음파로 건조시켜 주는 것이 바람직할 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위에서 다양한 변경과 수정 등이 가능함을 자명하게 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 언급된 바와 같은 다양한 일실시사례들에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 특허청구 범위에 의하여 정해져야 함이 바람직할 것이다.

100, 100a, 100b : 금속 와이어(Metal Wire)
101 : 표면
110 : 굴곡부
120 : 부동태층
130 : 보호층
201 : 제1풀리(Pulley)
202 : 제1풀리(Pulley)
211 : 제1와인딩롤(Winding Roll)
212 : 제2와인딩롤(Winding Roll)
221 : 인입 가이드롤러(Guide Roller)
222 : 인출 가이드롤러(Guide Roller)
231 : 침적 가이드롤러(Guide Roller)
300 : 용액조
301 : 인입부
302 : 인출부
310 : 부동태 용액
400 : 건조(Drying)부

Claims

알코올(Alcohol)계 또는 케톤(Ketone)계 물질 중에서 선택된 부동태 용액(310)을 부동태처리 열온도(T1)로 가열시켜 주는 용액조(300);
상기 용액조(300)에 설치되고, 금속 와이어(100)를 상기 부동태 용액(310)에 침적시킨 상태에서 굴곡부(110)가 형성되도록 하여 상기 용액조(300)를 연속적으로 통과시켜 주기 위한 침적 가이드롤러(Guide Roller)(231)를 포함한 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리장치.
제1항에 있어서, 상기 금속 와이어(100)는 인입부(301)에 설치된 인입 가이드롤러(Guide Roller)(221)를 따라 용액조(300)에 인입된 다음 인출부(302)에 설치된 인출 가이드롤러(Guide Roller)(222)를 따라 용액조(300)로부터 인출되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리장치.
제1항에 있어서, 상기 굴곡부(110)는 금속 와이어(100)가 침적 가이드롤러(231)를 5 내지 175도의 굴곡각(K1)으로 둘러싸면서 형성된 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리장치.
제1항에 있어서, 상기 용액조(300)에는 동일한 굴곡각(K1)을 가진 굴곡부(110)를 적어도 하나 이상 형성시킨 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리장치.
제1항에 있어서, 상기 침적 가이드롤러(231)는 횡방향 이격간격(D1)과 종방향 이격간격(D2)을 가지고 서로 엇갈리게 배치된 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리장치.
제1항에 있어서, 상기 굴곡부(110)에 형성된 굴곡각(K1)의 크기는 횡방향 이격간격(D1) 또는 종방향 이격간격(D2) 중에서 어느 하나를 포함하여 조절되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리장치.
제1항에 있어서, 상기 금속 와이어(100)가 용액조(300)를 통과하는 속도는 0.1 내지 6m/분인 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리장치.
알코올(Alcohol)계 또는 케톤(Ketone)계 물질 중에서 선택된 부동태 용액(310)을 부동태처리 열온도(T1)로 가열시켜 주는 단계(S301);
상기 부동태 용액(310)에 금속 와이어(100)가 굴곡각(K1)이 형성되도록 침적시킨 상태에서 용액조(300)를 연속적으로 통과시켜 가면서 상기 부동태 용액(310)과의 반응에 의해 표면(101)에 부동태층(120)을 형성시켜 주는 단계(S302)를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 부동태층(120) 위에는 표면(101) 보호를 위한 도막(塗膜) 보호층(130)을 형성시켜 주는 단계(S303)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제9항에 있어서, 상기 보호층(130)은 투명수지 또는 칼라(Color)수지를 전착도장법, 합성수지도장법, 분체도장법, 정전도장법 중에서 어느 하나로 도막처리하여 형성시킨 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제9항에 있어서, 상기 보호층(130)은 두께 0.2 내지 20㎛의 도막(塗膜)으로 형성된 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 부동태층(120)의 두께는 보호층(130) 두께의 0.005 내지 0.5배인 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 부동태층(120)의 두께는 0.00l 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 금속 와이어(100)는 마그네슘(Mg) 단독이거나 또는 마그네슘(Mg)에 Al, Cu, Ti, Ag, Ni, Si, Cr, Mn, Zn, Zr, Fe, Ca, Li, Be 중에서 적어도 어느 하나 이상 선택된 마그네슘 합금인 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 금속 와이어(100)는 알루미늄(Al) 단독이거나 또는 알루미늄(Al)에 Mg, Cu, Ti, Ag, Ni, Si, Cr, Mn, Zn, Zr, Fe, Ca, Li, Be 중에서 적어도 어느 하나 이상 선택된 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 금속 와이어(100)는 동(Cu) 단독이거나 또는 동(Cu)에 Mg, Al, Ti, Ag, Ni, Si, Cr, Mn, Zn, Zr, Fe, Ca, Li, Be 중에서 적어도 어느 하나 이상 선택된 동 합금인 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 금속 와이어(100)는 티타늄(Ti) 단독이거나 또는 티타늄(Ti)에 Mg, Al, Cu, Ag, Ni, Si, Cr, Mn, Zn, Zr, Fe, Ca, Li, Be 중에서 적어도 어느 하나 이상 선택된 티타늄 합금인 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 금속 와이어(100)는 은(Ag) 단독이거나 또는 은(Ag)에 Mg, Al, Cu, Ti, Ni, Si, Cr, Mn, Zn, Zr, Fe, Ca, Li, Be 중에서 적어도 어느 하나 이상 선택된 은 합금인 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 금속 와이어(100)는 그 두께(t1)가 0.02 내지 6mm인 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 부동태 용액(310)은 에탄올(Ethanol), 메탄올(Methanol), 이소프로필알코올(Isopropyl Alcohol), 부틸알코올(Butyl Alcohol), 옥틸알코올(Octyl Alcohol) 중에서 선택된 어느 하나 또는 두 가지 이상 혼합하여 조성된 알코올(Alcohol)계 물질인 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 부동태 용액(310)은 아세톤(Acetone), 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone), 메틸이소부틸케톤(Methyl Isobutyl Ketone) 중에서 선택된 어느 하나 또는 두 가지 이상 혼합하여 조성된 케톤(Ketone)계 물질인 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 부동태처리 열온도(T1)는 부동태 용액(310)을 40℃ 내지 비점(沸點)으로 가열한 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 부동태처리 열온도(T1)는 부동태 용액(310)을 40 내지 220℃로 가열한 것을 특징으로 하는 금속 와이어의 표면처리방법.
제8항에 있어서, 상기 금속 와이어(100)를 부동태 용액(310)에 침적시켜 주는 시간은 0.1 내지 30분 범위인 것을 금속 와이어의 표면처리방법.