KR101622843B1 - 흑화 전기도금강판 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
표면외관이 우수한 크롬프리 흑화 전기도금강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 흑색 전기도금강판 제조 방법은 (a) 베이스 강판 상에 Zn-Ni 합금을 포함하여 전기도금층을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 전기도금층 상에, Zn-Ni 합금을 포함하되 크롬(Cr)을 포함하지 않는 흑화 도금층을 형성하는 단계;을 포함하고, 상기 (b) 단계는 질산나트륨(NaNO3)을 포함하는 전해액에서 음극도금 방식으로 실시되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 흑색 전기도금강판 제조 방법은 (a) 베이스 강판 상에 Zn-Ni 합금을 포함하여 전기도금층을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 전기도금층 상에, Zn-Ni 합금을 포함하되 크롬(Cr)을 포함하지 않는 흑화 도금층을 형성하는 단계;을 포함하고, 상기 (b) 단계는 질산나트륨(NaNO3)을 포함하는 전해액에서 음극도금 방식으로 실시되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 복사기, 에어컨, 카메라, 자동차 등에서 장식성 혹은 흡광성을 목적으로 사용되는 흑화 전기도금강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내식성이 우수하고, 흑화처리 이전에도 외관 광택을 가지며, 전기도금층과 흑화도금층의 결합력이 우수한 흑화 전기도금강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연속 도금에 의해 제조되는 표면처리강판은 각종 후처리 기술을 적용하여 다양한 용도로 제조되고 있다. 특히, 흑색 강판(black steel sheet)은 오디오, 비디오 등 가전제품용 강판으로 많이 사용되고 있다.
이러한 흑색 강판은 도금 과정 또는 도장 과정에서 흑화 처리(blacking treatment)를 통하여 제조된다.
도장 과정에서의 흑화 처리는 별도의 흑색 도료를 사용해야 하므로 흑색 강판 제조 비용이 상대적으로 높다. 따라서, 도금 과정에서의 흑화 처리에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으며, 도금 중 전기도금을 통하여 제조된 흑색 강판은 흑화 전기도금강판이라고 한다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 특허공보 제1996-0002637호(1996.02.24. 공고)에 개시된 흑색화처리강판의 제조 방법이 있다.
본 발명의 목적은 내식성이 우수하고, 흑화처리 상태에서도 외관 광택을 가지며, 전기도금층과 흑화도금층의 결합력이 우수한 흑화 전기도금강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 흑화 전기도금강판 제조 방법은 (a) 베이스 강판 상에 Zn-Ni 합금을 포함하여 전기도금층을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 전기도금층 상에, 흑화 도금층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 (a) 단계는 텅스텐 함유 화합물 및 계면활성제를 포함하는 첨가제가 첨가된 Zn-Ni 도금용액에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
이때, (c) 상기 흑화 도금층 상에 내지문수지층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 계면 활성제는 콜로이달 실리카인 것이 바람직하다.
또한, 상기 첨가제는 1~3 g/L의 농도로 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 흑화 전기도금강판은 베이스 강판; 상기 베이스 강판 상에 형성되는 전기도금층; 및 상기 전기도금층 상에 형성되는 흑화 도금층;을 포함하고, 상기 전기도금층은 Zn-Ni 합금 및 텅스텐(W)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 흑화 도금층 상에 형성되는 내지문수지층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 흑화 전기도금강판 제조 방법에 의하면, 전기도금층 형성을 위한 Zn-Ni 도금용액에 텅스텐 함유 화합물과 계면활성제를 첨가한 결과, 제조되는 흑화 전기도금강판에 우수한 광택을 나타낼 수 있었으며, 내지문 수지 코팅을 하지 않더라도 우수한 내식성을 발휘할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 흑화 전기도금강판은 가전,음향기기, 복사기, 카메라 등 다양한 분야의 소재로 활용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 흑화 전기도금강판을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흑화 전기도금강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흑화 전기도금강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 흑화 전기도금강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 크롬프리 흑화 전기도금강판을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 크롬프리 흑화 전기도금강판은 베이스 강판(110), 전기도금층(120) 및 흑화 도금층(130)을 포함한다. 베이스 강판(110)은 특별한 제한 없이 다양한 강판이 이용될 수 있으며, 바람직하게는 전기도금이 용이한 냉연강판이 이용될 수 있다.
전기도금층(120)은 베이스 강판(110) 상에 Zn-Ni 합금을 포함하여 형성될 수 있다.
이때, 본 발명에서는 전기도금층(120)에 텅스텐(W)이 포함된다. 그 결과 종래에 비하여 흑화도금강판의 광택도 및 내식성이 향상되는 효과를 발휘하였다.
흑화 도금층(130)은 전기도금층(120) 상에 형성된다. 흑화 도금층(130)은바람직하게는 Zn-Ni 합금을 포함하여 형성되되, 크롬(Cr)을 포함하지 않는다. 이때, 흑화 도금층(130)은 아연산화물(ZnO) 및 니켈산화물(NiO) 중에서 1종 이상의 산화물과, 아연황화물(ZnS) 및 니켈황화물(NiS) 중에서 1종 이상의 황화물을 포함할 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 크롬프리 흑화 전기도금강판은 크롬프리 흑화 도금층(130) 상에 내지문수지층(140)이 더 형성되어 있을 수 있다. 내지문수지층(140)이 더 형성될 경우, 내식성, 내화학성, 윤활성 등이 보다 향상될 수 있다.
내지문수지층은 다양한 조성으로 형성될 수 있으나, 바람직하게는 크롬을 포함하지 않으며, 아민계수지 10~30중량％, 실리카와 실란이 중량비로 1 : 0.2~0.8로 혼합된 실리카-실란 혼합물 10~50중량％, 무기졸 1~10중량％ 및 잔량의 에폭시 수지를 포함하는 내지문 수지 조성물로부터 형성되는 것을 제시할 수 있다.
아민계 수지는 가교에 의한 접착력을 부여하는 역할을 한다. 이러한 아민계 수지는 내지문수지층 전체 중량의 10~30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 아민계 수지가 10 중량% 미만으로 첨가되면 가교에 의한 접착력이 부족하게 되고, 30 중량%를 초과하면 가공성이 저하된다.
실리카-실란 혼합물은 저장 안정성, 밀착성, 내식성, 가공성을 향상시키기 위하여 첨가된다. 이러한 실리카-실란 혼합물은 내지문수지층 전체 중량의 10~50 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 실리카-실란 혼합물이 10 중량% 미만으로 첨가되는 경우, 전도성이 악화되며, 50 중량%를 초과하면 가공성이 저하된다.
실리카는 콜로이달실리카, 흄드실리카 등을 이용할 수 있으며, 실란은 클리시드옥시프로필에톡실란, 아미노프로필에톡실란, 메톡시옥시프로필드리메톡실란 등을 이용할 수 있다. 실리카와 실란은 1 : 0.2~0.8의 중량비로 혼합된 것을 이용할 수 있다. 실리카와 실란이 1 : 0.2 미만의 중량비로 혼합되면 가교성이 저하되며, 1 : 0.8을 초과하여 혼합되면 가공성이 저하될 수 있다.
무기졸은 밀착성과 내식성을 향상시키기 위하여 포함된다. 이러한 무기졸은 지르코니아졸, 알루미나졸, 티탄졸 등을 이용할 수 있다. 무기졸은 내지문수지층 전체 중량의 1~10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 무기졸이 1 중량% 미만이면 무기졸 첨가의 효과를 얻을 수 없고, 10 중량%를 초과하면 내식성은 향상시킬 수 있으나, 피막 형성이 어렵고, 전도성과 가공성이 저하되는 문제점이 있다.
에폭시 수지는 바인더 수지의 역할을 하며, 치밀한 배리어 피막형성을 이루고, 염이나 산소 등의 부식인자에 강하며, 분자중 수산기가 소지와의 우수한 밀착성을 가지기 때문에 우수한 내식성 및 내화학성을 가지게 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 크롬프리 흑화 전기도금강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 도시된 크롬프리 흑화 전기도금강판 제조 방법은 전기도금층 형성 단계(S210) 및 흑화 도금층 형성 단계(S220)를 포함하며, 흑화 도금층 형성 후에는 내지문수지층 형성 단계(S230)를 더 포함할 수 있다.
전기도금층 형성 단계(S210)에서는 연속적 전기도금을 통하여 베이스 강판 상에 Zn-Ni 합금을 포함하여 전기도금층을 형성한다. 전기도금층은 베이스강판을 음극으로 하고, 불용성 양극을 이용하는 음극도금 방식으로 실시될 수 있다.
Zn-Ni 전기 도금을 위해서는 통상적으로 Zn-Ni 도금용액이 요구되는데, 본 발명에서는 이러한 Zn-Ni 도금용액에 텅스텐 함유 화합물 및 계면활성제를 포함하는 첨가제가 첨가되어 있다.
텅스텐 함유 화합물은 Na2WO4, K2WO4, MgWO4, CaWO4 등을 이용할 수 있으며, 도금용액에 첨가시 수화물을 이용할 수 있다.
계면 활성제는 전기도금시 반응 안정화를 유도하며, 콜로이달 실리카, 분자량이 대략 2000 정도인 폴리에틸렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 우릴에테르 등의 비이온계 계면활성제나, 디페닐 아민 등의 양이온계 계면활성제를 이용할 수 있으며, 바람직하게는 콜로이달 실리카이다. 계면 활성제는 대략 0.1~0.5g/L로 첨가될 수 있으며, 바람직하게는 0.3~0.5g/L를 제시할 수 있다.
텅스텐 함유 화합물과 계면 활성제를 포함하는 첨가제는 1~3 g/L의 농도로 도금용액에 첨가되는 것이 바람직하다. 첨가제의 농도가 1 g/L 미만일 경우, 광택 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 첨가제의 농도가 3g/L를 초과하는 경우, 흑색도가 저하될 수 있다.
흑화 도금층 형성 단계(S220)에서는 전기도금층 상에 흑화 도금층을 형성한다. 본 단계는 전기도금층 형성 단계와 마찬가지로 Zn-Ni 합금을 포함하는 전기도금 방식으로 음극도금 방식으로 실시할 수 있으며, 전해액 내에 질산나트륨(NaNO3) 첨가제가 포함되되, 크롬(Cr)을 포함하지는 않는다.
이때, 전해액은 NaNO3를 2~5g/L의 농도로 포함하는 것이 바람직하다. NaNO3 농도가 2g/L 미만일 경우 흑화 도금층이 충분히 성장하지 않으며, 반대로, NaNO3 농도가 5g/L를 초과하면 흑화도금층의 과성장으로 인하여 조직이 조대화되며, 또한 흑화 도금층에 균열이 발생할 수 있다.
상기 전해액은 ZnSO2·6H2O 100~200g/L, NiSO2·6H2O 150~250g/L, Na2CO3 70~90g/L 및 NaNO3 2~5g/L를 포함하는 것이 가장 바람직하다. ZnSO2·6H2O 및 NiSO2·6H2O의 농도가 상기 범위에 각각 해당할 때 적정 부착량 및 용액안정성을 확보할 수 있으며, 또한 아연과 니켈의 균형이 유지될 수 있다.
또한, 전기도금 및 흑화도금은 10~60A/dm2의 전류밀도로 실시되는 것이 바람직하다. 전류밀도가 10A/dm2 미만일 경우 전기도금 또는 흑화도금 정도가 불충분할 수 있다. 반대로, 전류밀도가 60A/dm2를 초과하는 경우, 전기도금층 혹은 흑화 도금층의 균열이 발생할 수 있다.
또한, 흑화 전기도금은 2~4g/m2의 부착량으로 실시되는 것이 바람직하다. 흑화 전기도금시 부착량이 2g/m2 미만일 경우 흑화 정도가 불충분할 수 있으며, 반대로 흑화 전기도금시 부착량이 4g/m2를 초과하는 경우, 과도금으로 인하여 흑화 도금층에 균열이 발생할 수 있다.
내지문수지층 형성 단계(S230)에서는 흑화 도금층의 내식성, 내화학성, 윤활성 등을 향상시키기 위하여 흑화 도금층 상에 내지문수지층을 형성한다. 내지문수지층은 1코팅 1베이킹(1coating 1baking) 방식으로 대략 1g/m2 정도의 부착량 및 1㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 시편의 제조
탈지, 수세 및 산세 처리된 0.8mm 두께의 냉연강판 상에 Zn-Ni 도금용액에서 전기도금을 실시하여 20g/m2의 부착량으로 Zn-Ni 도금층을 형성하였다. 이때, Zn-Ni 도금용액에는 CoSO4ㅇ7H2O, CuSO4ㅇ5H2O, Na2WO4ㅇ2H2O, MgSO4ㅇ7H2O, TiSO4, Na2SO4ㅇ10H2O 등을 첨가하고, 또한, 미량의 계면활성제를 첨가하였다.
흑화 전기도금액으로, ZnSO2·6H2O 150g/L, NiSO2·6H2O 200g/L, Na2CO3 80g/L를 포함하는 도금액을 이용하여 흑화 전기도금을 실시하였으며, 흑화도금 부착액은 2~4g/m2으로 조절하였다.
이후, 내지문 수지 조성물을 1g/m2의 부착량으로 코팅하였다.
1. 첨가제에 따른 광택도 및 내식성 평가
광택도는 G value 값으로 나타내었다.
내식성은 48시간 및 72시간동안 중성 염수분무시험을 실시하여 백청이 발생하지 않은 시간으로 나타내었다.
[표 1]
표 1을 참조하면, 텅스텐(W) 함유 화합물을 첨가하는 경우, 전체적으로 광택이 우수하고 내식성도 우수한 것을 볼 수 있다. 특히, 계면활성제로 콜로이달실리카를 사용할 때 도금얼룩이 발생하지 않았는 바, 가장 바람직하다고 볼 수 있다.
[표 2]
표 2를 참조하면, 텅스텐 함유 화합물 및 콜로이달 실리카를 첨가하는 경우, 광택 및 도금성이 전체적으로 우수한 것을 볼 수 있다. 다만, 콜로이달 실리카 농도가 0.1g/L인 경우 미세얼룩이 발생하였는 바, 콜로이달 실리카 농도는 0.3~0.5g/L가 보다 적합하다고 볼 수 있다.
[표 3]
표 3을 참조하면, 코발트(Co) 함유 화합물을 첨가한 경우, 광택 및 내식성이 텅스텐 함유 화합물을 첨가한 경우에 비하여 열위에 있으며, 도금얼룩이 발생한 것을 볼 수 있다.
[표 4]
표 4를 참조하면, 마그네슘(Mg) 함유 화합물을 첨가한 경우, 도금 얼룩은 발생하지 않았으나, 광택 및 내식성이 텅스텐 함유 화합물을 첨가한 경우에 비하여 열위에 있는 것을 볼 수 있다.
[표 5]
표 5를 참조하면, 티타늄(Ti) 함유 화합물을 첨가한 경우, 도금 얼룩은 발생하지 않았으나, 광택 및 내식성이 텅스텐 함유 화합물을 첨가한 경우에 비하여 열위에 있는 것을 볼 수 있다.
표 1 내지 표 5의 결과로 비추어볼 때, 전기도금을 위한 Zn-Ni 도금용액에 텅스텐 함유 화합물과 콜로이달 실리카를 함께 첨가한 경우가 광택 및 내식성 향상에 가장 유리하다고 볼 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110 : 베이스 강판
120 : 전기도금층
130 : 흑화 도금층
140 : 내지문수지층
120 : 전기도금층
130 : 흑화 도금층
140 : 내지문수지층
Claims (7)
- (a) 베이스 강판 상에 Zn-Ni 합금을 포함하여 전기도금층을 형성하는 단계; 및
(b) 상기 전기도금층 상에, 흑화 도금층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 (a) 단계는 텅스텐 함유 화합물 및 계면활성제를 포함하는 첨가제가 첨가된 Zn-Ni 도금용액에서 수행되며,
상기 계면 활성제는 콜로이달 실리카인 것을 특징으로 하는 흑화 전기도금강판 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
(c) 상기 흑화 도금층 상에 내지문수지층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흑화 전기도금강판 제조 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 콜로이달 실리카는 0.3~0.5 g/L 농도로 첨가되는 것을 특징으로 하는 흑화 전기도금강판 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 첨가제는 1~3 g/L의 농도로 첨가되는 것을 특징으로 하는 흑화 전기도금강판 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
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