KR101622297B1 - 알루미늄휠의 표면처리방법 - Google Patents

알루미늄휠의 표면처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일반적인 공정을 탈피함으로써 공정이 단축되어 생산성이 향상되고 코스트가 저하될 뿐만 아니라 친환경적이며, 표면물성이 우수한 알루미늄휠을 제조할 수 있는 새로운 방식의 알루미늄휠의 표면처리방법에 관한 것으로서,
주조성형된 알루미늄휠의 표면에 스틸볼을 투사하여 알루미늄휠 표면에 잔존하는 이물질과 주조과정에서 형성된 핀홀을 제거하는 쇼트단계; 상기 알루미늄휠의 표면을 탈지하고 무크롬피막을 형성하는 전처리단계; 상기 알루미늄휠의 무크롬피막 위에 정전도막을 형성하는 정전도장단계; 상기 알루미늄휠을 스퍼터링하여 상기 정전도막 위에 스퍼터링박막을 형성하는 스퍼터링단계; 및 상기 스퍼티링박막 위에 상도코팅을 하는 상도코팅단계;를 포함하여 이루어진다.

Description

알루미늄휠의 표면처리방법{Surface treating process of aluminum wheel}
본 발명은 알루미늄휠의 표면처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반적인 공정을 탈피함으로써 공정이 단축되어 생산성이 향상되고 코스트가 저하될 뿐만 아니라 친환경적이며, 표면물성이 우수한 알루미늄휠을 제조할 수 있는 새로운 방식의 알루미늄휠의 표면처리방법에 관한 것이다.
자동차 타이어를 지지하는 휠은 대부분 알루미늄을 소재로 하여 제조된다. 알루미늄을 소재로 한 알루미늄휠은 경량이여서 핸들조작이 용이하고 연비 및 차량의 가속성이 향상되며, 열전도율이 높기 때문에 주행 중에 지면과 마찰에 의해 타이어에 발생되는 열을 신속하게 흡수 방출하여 타이어가 과열되는 것을 효과적으로 방지하는 장점도 가진다. 또한, 알루미늄휠은 강하고 탄성력이 있기 때문에 타이어가 펑크나는 경우에 쉽게 찌그러지거나 깨지지 않아 안전도 우수하다.
한편, 이러한 장점을 가지는 알루미늄휠의 외관을 미려하게 하고, 표면 물성을 향상시키기 위해 일반적으로 알루미늄휠의 표면처리를 행한다.
도 1은 종래의 알루미늄휠 표면처리방법을 보인 공정도이다. 도시된 바와 같이, 종래에는 주조성형된 알루미늄휠의 표면을 전처리하는 전처리단계, 하도 분체도장단계, 중도 에어스프레이단계, 스퍼터링단계, 상도코팅단계를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 전처리단계는 탕세과정, 알카리 예비 탈지과정, 알칼리 본 탈지과정, 1차수세과정, 2차수세과정, 중화과정, 3차수세과정, 4차수세과정, 크롬피막형성과정, 5차수세과정, 6차수세과정, 순수세과정, 건조과정으로 이루어진다.
이와 같이 종래의 알루미늄휠 표면처리방법은 전처리단계에서 알카리탈지를 하는데, 알칼리탈지는 탈지효율을 높이기 위해 일반적으로 알칼리탈지액에 계면활성제를 첨가하여 사용한다. 따라서 알카리탈지 후에는 계면활성제에 의해 많은 거품이 발생되기 때문에, 전술한 바와 같이 다단계에 걸친 반복적인 수세를 하여야 한다.
또한, 종래에는 크롬피막액을 사용하여 크롬피막을 형성하는데, 크롬피막액이 잔존하게 되면 알루미늄휠 표면에 얼룩이 발생되기 때문에, 크롬피막액을 완전히 제거하기 위해 크롬피막형성 후에 또 다시 반복적인 수세를 하여야 한다.
특히, 이러한 수세과정에서 중금속인 크롬이 함유된 폐수가 발생되기 때문에 이에 의한 심각한 환경오염이 유발된다. 뿐만 아니라 수세과정에서 크롬피막의 두께가 초기 두께보다 얇아지는 문제도 발생된다.
이와 같이 종래의 알루미늄휠의 처리방법은 전처리과정이 복잡하여 생산성이 떨어질 뿐만 아니라, 많은 양의 용수가 사용되기 때문에 전처리비용이 많이 발생된다. 또한, 많은 양의 폐수가 발생되기 때문에 심각한 수질오염도 유발되는 단점을 가진다.
뿐만 아니라 크롬피막형성 후에 반복적인 수세를 행하기 때문에, 수세과정에서 크롬피막의 두께가 얇아지는 문제점도 발생된다.
또한, 종래에는 하도분체도장 후에 중도 에어스프레이도장을 하고 스퍼터링, 상도코팅을 다단의 도장과정을 거치기 때문에, 이러한 이유에 의해서도 생산성이 저하되며, 도료도 많이 소요되어 코스트가 상승되었다.
대한민국 등록실용신안 제20-0403964호(2005. 12. 09.)
본 발명은 상기의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 반복적이 수세과정이 생략되고, 무하도 도장에 의한 도장으로 인해 전체적인 공정이 단축되기 때문에 생산성이 향상되고 코스트가 저하될 뿐만 아니라 폐수 발생량이 최소화되어 친환화경적이며, 표면물성이 우수하고 외관도 미려한 알루미늄휠을 제조할 수 있는 새로운 방식의 알루미늄휠의 표면처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 주조성형된 알루미늄휠의 표면에 스틸볼을 투사하여 알루미늄휠 표면에 잔존하는 이물질과 주조과정에서 형성된 핀홀을 제거하는 쇼트단계; 상기 알루미늄휠의 표면을 탈지하고 무크롬피막을 형성하는 전처리단계; 상기 알루미늄휠의 무크롬피막 위에 정전도막을 형성하는 정전도장단계; 상기 알루미늄휠을 스퍼터링하여 상기 정전도막 위에 스퍼터링박막을 형성하는 스퍼터링단계; 및 상기 스퍼티링박막 위에 상도코팅을 하는 상도코팅단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미늄휠의 표면처리방법이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 전처리단계는 알루미늄휠의 표면을 산탈지하는 산탈지과정; 산탈지된 알루미늄휠을 수세하는 수세과정; 상기 알루미늄휠을 순수로 수세하는 순수세과정; 상기 알루미늄휠에 무크롬피막액을 분사하여 무크롬피막을 형성하는 무크롬피막형성과정; 및 상기 알루미늄휠을 건조시켜서 상기 무크롬피막을 경화시키는 피막 건조과정;으로 이루어진다
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 정전도장단계는 상기 알루미늄휠의 무크롬피막 위에 정전 벨도장기를 이용하여 변성 부타디엔 수지가 혼합된 검정색 및 투명색의 액상도료를 도장하여 이루어진다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 무크롬피막형성과정은 지르코늄피막액을 상기 알루미늄휠 표면에 분사하여 이루어져서, 상기 무크롬피막은 지르코늄피막으로 이루어진다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.
1) 본 발명은 종래의 알카리탈지 대신에 산탈지를 하고, 또한 무크롬피막을 형성하기 때문에 다단의 반복적인 세정이 요구되지 않는다.
따라서 공정이 단축되어 생산성이 향상되며, 또한, 폐수발생량이 현저히 감소되고 중금속인 크롬이 사용되지 않기 때문에 환경친화적이다. 또한, 무크롬피막을 형성하기 때문에, 자동차의 중금속 적용규제로 부터 자유로운 장점도 가진다.
2) 무크롬피막을 형성한 후 수세를 하지 않고 바로 건조를 시킴으로써, 무크롬피막의 두께가 수세과정에서 얇아지는 문제점이 해결된다. 따라서 결과적으로 무크롬피막의 두께가 향상되는 효과를 얻게 되므로 알루미늄휠 표면의 내식성이 향상되는 결과를 얻게 된다.
3) 본 발명은 정전 벨도장공법을 이용하여 도장을 하기 때문에, 하도 도장을 하지 않아도 표면 레벨링이 우수한 고품질의 도막을 형성할 수 있다. 따라서 하도 도장을 생략할 수 있으므로 이에 따른 생산 공정이 단축되며, 도료의 사용량도 절감되므로 원가도 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 알루미늄휠의 표면처리과정을 보인 공정도
도 2는 종래 알루미늄휠의 표면처리과정 중에서 전처리단계의 세부 공정도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정도
도 4는 상기 실시예의 전처리단계의 세부 공정도
이하에서, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전체 공정도이고, 도 2는 상기 공정 중에서 전처리단계의 세부 공정도이다.
본 발명은 다음과 같은 과정으로 이루어진다.
1) 쇼트단계
주조성형된 알루미늄휠의 표면에 스틸볼을 쏘아, 알루미늄휠 표면에 묻은 이물질을 제거하고, 알루미늄휠의 주조성형과정에서 발생되는 핀홀을 제거한다. 또한, 본 단계에 의해 알루미늄휠 표면이 다져짐에 따라 알루미늄휠 표면의 강도가 상승된다.
또한, 본 단계에서 핀홀이 제거됨에 따라 후술하는 바와 같이, 본 발명에서 하도 도장을 생략할 수 있도록 하는 하나의 원인이 되고, 도장의 부착성도 향상된다.
바람직하게는 본 단계는 직경 0.4ø의 스틸볼을 2,450RPM 정도의 고속으로 회전하는 벨트컨베이어타입의 임펠라를 통해 알루미늄휠 표면에 투사하여 이루어진다.
2) 전처리단계
본 단계는 알루미늄휠의 표면을 산탈지하는 산탈지과정, 산탈지된 알루미늄휠을 수세하는 수세과정, 상기 알루미늄휠을 순수로 수세하는 순수세과정(전기전도도 30us/cm이하 순수세), 무크롬피막을 형성하는 무크롬피막형성과정, 무크롬피막을 경화시키기 위해 피막 건조과정으로 이루어진다.
상기 산탈지과정은 알루미늄휠 표면의 산화피막을 제거함과 동시에 알루미늄휠 표면에 묻은 이물질을 제거하기 위한 것이다.
산탈지는 산탈지액, 즉, 강산 수용액에 알루미늄휠을 수 십초 또는 수백초 동안 침지시켜 이루어진다. 그리고 이러한 산탈지 후에 알루미늄휠을 수세 및 순수세를 한다.
본 발명에서는 종래와 같이 알카리탈지를 하지 않고 산탈지를 하기 때문에 종래와 같이 여러 번에 걸친 다단계의 수세를 행하지 않고 수세 및 순수세를 한 차례만 행하여도 알루미늄휠에 묻은 산탈지액이 효과적으로 제거된다. 이와 같이 본 발명은 종래의 알칼리 탈지과정을 수행하지 않기 때문에 전처리 공정이 단순화되는 장점을 가진다.
그리고 상기 무크롬피막형성과정은 알루미늄휠 표면에 무크롬피막액을 분사하여 알루미늄휠 표면에 무크롬피막을 형성한다. 본 과정에서 형성되는 무크롬피막에 의해 알루미늄휠의 내식성 및 도장의 부착성이 향상된다.
앞서 설명한 바와 같이, 크롬피막액을 사용하여 알루미늄휠 표면에 크롬피막을 형성하는 경우에는 알루미늄휠표면에 크롬피막액이 잔존하게 되면 알루미늄휠 표면에 얼룩이 발생되기 때문에 크롬피막액을 제거하기 위해 피막형성 후에 반복적인 세정과정이 요구된다.
그러나 본 발명에서는 크롬피막액을 사용하지 않고 무크롬피막액으로 피막처리를 하기 때문에, 피막형성 후에 세척공정이 요구되지 않으며, 따라서 본 발명에서는 무크롬피막형성과정 후에 바로 피막 건조를 행한다. 피막 건조는 알루미늄휠을 대략 170℃에서 20분 정도 건조시켜 이루어진다.
바람직하게는 무크롬피막액으로 지르코늄(Zr) 피막액을 사용하며, 따라서 무크롬피막으로 지르코늄피막이 형성된다. 이러한 과정은 35±5℃의 지르코늄 피막액을 3분 정도 분사하여 이루어진다. 지르코늄피막은 강한 내식성을 가지므로 무크롬피막으로 바람직하다
3) 무하도 정전 벨도장단계
상기 알루미늄 휠표면에 변성 부타디엔 수지가 혼합된 검정색 및 투명색의 액상도료를 정전 벨도장기를 이용하여 도장한다.
벨도장기에서 도료의 미립화는 주로 원심력에 의하고, 이 원심력은 벨의 회전수에 의해 좌우되는데, 바람직하게는 벨도장기의 벨컵을 45,000RPM 정도의 고속으로 회전시켜서 도료를 미립화시키고, 도료에 40~50μA 정도의 정전압을 주어 도장한다. 그리고 도장 후에는 도막을 210±10℃에서 20분 정도 건조시켜 정전도막을 형성한다.
이와 같이 정전 벨도장기를 이용하여 도장하면, 기존의 에어 스프레이건을 이용한 도장방식에 비해 도장 표면의 레벨링이 우수하기 때문에, 종래와 같이 하도 도장을 하지 않고도 표면의 레벨링이 개선된다.
또한, 이와 같이 정전 벨도장에 의해 알루미늄휠 표면의 레벨링이 개선되기 때문에, 후술하는 스퍼터링 단계에서 형성되는 스퍼터링박막의 광택성도 향상된다.
특히, 바람직하게는 본 단계에서는 아크릴변성 폴리부타디엔 수지가 혼합된 액상도료를 사용하는데, 이러한 액상도료를 사용하면 정전도막의 평활성, 표면경도, 투명성, 내후성, 도장작업성이 우수한 장점을 가진다.
4) 스퍼터링단계;
진공챔버 내에 불활성기체인 아르곤(Ar)을 넣고 지르코늄, 티타늄 등으로 된 금속타겟에 음전압을 걸어 알루미늄휠을 스퍼터링 한다. 이와 같이 하면 아르곤기체가 금속타켓에 충돌되어 금속타켓의 원자가 방출되며, 방출된 금속타켓의 원자가 알루미늄휠 표면에 부착되어 스퍼터링박막이 형성된다.
바람직하게는 스퍼터링박막의 부착성을 높이기 위해 스퍼터링하기 전에 알루미늄휠 표면을 프라즈마처리하고 스퍼터링하는 것도 가능하다.
5) 상도코팅단계
본 단계는 상기 스퍼터링박막을 보호하기 위해 스퍼터링박막의 상면에 아크릴투명도료를 코팅하여 이루어진다.
바람직하게는 아크릴투명 분체도료를 공기압력 3.5~4,5kg/cm, 정전력 40~50kv, 아크릴 도료 토출량 80~120% 로 하여 스퍼터링박막 위에 코팅한 후, 180±10℃에서 20분 정도 건조시켜 이루어진다.

Claims (4)

  1. 주조성형된 알루미늄휠의 표면에 스틸볼을 투사하여 알루미늄휠 표면에 잔존하는 이물질과 주조과정에서 형성된 핀홀을 제거하는 쇼트단계;
    상기 알루미늄휠의 표면을 탈지하고 무크롬피막을 형성하는 전처리단계;
    상기 알루미늄휠의 무크롬피막 위에 정전도막을 형성하는 정전도장단계;
    상기 알루미늄휠을 스퍼터링하여 상기 정전도막 위에 스퍼터링박막을 형성하는 스퍼터링단계; 및
    상기 스퍼티링박막 위에 상도코팅을 하는 상도코팅단계;를 포함하며,
    상기 정전도장단계는,
    상기 알루미늄휠의 무크롬피막 위에 정전 벨도장기를 이용하여 변성 부타디엔 수지가 혼합된 검정색 및 투명색의 액상도료를 도장하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄휠의 표면처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전처리단계는,
    알루미늄휠의 표면을 산탈지하는 산탈지과정;
    산탈지된 알루미늄휠을 수세하는 수세과정;
    상기 알루미늄휠을 순수로 수세하는 순수세과정;
    상기 알루미늄휠에 무크롬피막액을 분사하여 무크롬피막을 형성하는 무크롬피막형성과정; 및
    상기 알루미늄휠을 건조시켜서 상기 무크롬피막을 경화시키는 피막 건조과정;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미늄휠의 표면처리방법.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 무크롬피막형성과정은,
    지르코늄피막액을 상기 알루미늄휠 표면에 분사하여 이루어져서, 상기 무크롬피막은 지르코늄피막인 것을 특징으로 하는 알루미늄휠의 표면처리방법.
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CN107413606A (zh) * 2017-07-12 2017-12-01 天鹅铝业有限公司 一种对铝材表面进行静电喷涂的工艺方法

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JP2007196227A (ja) * 1999-01-25 2007-08-09 Topy Ind Ltd アルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法並びに塗装物
KR100774326B1 (ko) * 2006-07-24 2007-11-07 현대자동차주식회사 벨 도장기

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