KR101716737B1 - Ecofriendly Zinc Flake Surface Treatment Solution for corrosion protection of metal products - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an eco-friendly zinc flake surface treatment solution for corrosion protection of metal parts, and a surface treatment method using the surface treatment solution. Specifically, the eco-friendly zinc flake surface treatment solution for corrosion protection of metal parts comprises: 1-11 wt% of zinc flake; 0-12 wt% of aluminum flake; 25-50 wt% of zinc-aluminum flake; 5-13 wt% of triethoxysilane; 0-10 wt% of tetraethoxysilane; 0-6 wt% of stearic acid; 2-10 wt% of vinyltriethoxysilane; 1.5-11 wt% of methyltriethoxysilane; 1-4 wt% of tetrabutyl titanate; 15-37 wt% of dipropylene glycol; and 0-20 wt% of ethanol.

Description

금속부품의 부식방지를 위한 친환경 아연 플레이크 표면처리용액 및 그 표면처리방법{Eco­friendly Zinc Flake Surface Treatment Solution for corrosion protection of metal products}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a zinc flake surface treatment solution for preventing corrosion of metal parts,

본 발명은 금속부품의 부식방지를 위한 친환경 아연 플레이크 표면처리용액 및 그 표면처리용액을 이용한 표면처리방법에 대한 것이다.The present invention relates to an environmentally friendly zinc flake surface treatment solution for preventing corrosion of metal parts and a surface treatment method using the surface treatment solution.

금속의 부식을 억제하기 위한 노력은 철기시대 이후로부터 지속적으로 연구되어 왔으며 1900년대 이후로 합금을 통한 부식방지 노력하였고, 2차 세계대전 이후부터 도금 및 코팅기술에 많은 발전이 이루어졌다. 현재 가장 많이 쓰이고 있는 철(Fe)은 값이 저렴하고 내열성이 강하다. 또한 압력을 가하여 원하는 형상으로 성형이 쉬운 장점이 있다. 또 다른 금속원소와 합금을 이루어 현대 산업의 전반에 널리 사용되는 금속이다. 철은 해양플랜트, 선박, 해상대교, 풍력발전단지, 자동차, 철도 엔진 등 다양한 모습으로 현대인들에게 편의성을 제공하고 있다. Efforts to inhibit metal corrosion have been studied continuously since the Iron Age, and since the 1900s, efforts have been made to prevent corrosion through alloys and many developments have been made in plating and coating techniques since the Second World War. The most widely used iron (Fe) is low in price and strong in heat resistance. Further, there is an advantage that it is easy to form a desired shape by applying pressure. It is a metal that is widely used in the first half of modern industry which is alloyed with another metal element. Iron offers convenience to modern people in various aspects such as offshore plant, ship, marine bridge, wind turbine, automobile, and railway engine.

하지만, 이러한 철은 대기 상에서 산소와 반응해 부식이 발생한다. 이러한 부식은 부품의 내구성 및 수명을 단축시키고 결국 그것을 사용하는 현대인의 안전을 위협하고 있다. 때문에 산업 전반에서 이용되는 철의 부식을 방지하기 위해 현재까지 많은 기술들이 개발되어 오고 있다.However, this iron reacts with oxygen in the atmosphere and causes corrosion. This corrosion reduces the durability and life of parts and threatens the safety of modern people who use them. Therefore, many techniques have been developed so far to prevent corrosion of iron used throughout the industry.

이러한 부식은 수치로 확인되는 것이 아니므로 대부분의 사람들이 심각성을 알지 못하지만, 실제로 지하수도 누수, 건물 부식, 자동차 부식 및 해양건물의 부식 등의 손실액을 합계해 보면 우리나라의 경우 GDP의 약 3%(약 27조원) 정도로 이는 국방비 또는 교육비와 맞먹는 금액이다.Although most of the people do not know the seriousness of this corrosion because it is not confirmed by numerical values, the total loss of groundwater leakage, building corrosion, automobile corrosion and corrosion of marine buildings is about 3% of GDP in Korea About 27 trillion won), which is equivalent to defense or education expenses.

표면처리 기술은 재료의 표면 물성을 물리적, 화학적 또는 전기 화학적으로 처리하여 소재 및 부품의 내구성, 기능성을 개선 또는 창출시킬 뿐 아니라, 미관을 향상시켜 상품의 부가 가치를 제고시키는 기술로서, 일반적으로 물질의 주된 특성과는 다른 재료의 표면특성을 창조, 부여하고자 하는 목적으로 이용하고 있다.Surface treatment technology not only improves the durability and functionality of materials and parts by physically, chemically or electrochemically treating surface physical properties of materials, but also improves the beauty and enhances the value of goods. And the surface properties of materials other than the main characteristics of the materials.

부식(Corrosion)이란 금속이 그 주위환경의 여러 가지 물질과 화학적 반응이나 전기 화학적 반응에 의해 발생되는 금속의 파괴 및 유효수명의 단축을 말한다.Corrosion refers to the destruction of metal and the shortening of the useful life of a metal caused by chemical reaction or electrochemical reaction with various substances in its environment.

즉, 금속의 대부분은 자연상태에 있는 광석에 많은 에너지를 가해 정련한 불안정한 물질이므로 금속의 부식에 의해 다시 안정한 자연상태로 되돌아가려는 본능을 가지고 있으며 이러한 성질을 재반응(React) 하려는 성질이라고 한다.In other words, most of the metal is an unstable material refined by applying a lot of energy to the ore in its natural state, and has instinct to return to a stable natural state again by the corrosion of the metal, and this property is called a property to react.

대부분의 금속이 금속덩어리 자체로서 보다는 이온(+이온 또는 -이온)으로서의 형태가 안정적이다. 따라서 혼합물로 되돌아가려는 성질과 마찬가지로 금속은 조건만 갖추어진다면 이온화하려는 경향이 있다. 그러므로 부식의 또 다른 과학적 표현으로 금속이 이온화하는 경향이라고 한다.Most metals are stable as ions (+ ions or - ions) rather than as metal agglomerates themselves. Thus, like the nature of returning to the mixture, the metal tends to ionize if conditions are met. Therefore, another scientific expression of corrosion is the tendency of metals to ionize.

대기중에서의 부식방생은 기온, 습도, 비, 해염입자, 아황산가스 등의 영향을 받지만 부재의 모양과 방향, 치수에 따라서도 좌우된다. 이들 부식의 정도는 주로 시험편에 대해서 세계 각지에서 조사되어 있는데, 부식의 경년변화(經年變化)의 환경 의존성은 크다.Corrosion in the atmosphere is affected by temperature, humidity, rain, sea salt particles, and sulfur dioxide, but it also depends on the shape, direction, and size of the member. The extent of these corrosion is mainly investigated worldwide for test specimens, and the environmental dependence of the aging of corrosion is large.

앞서 말한 부식인자로서 습도, 온도, 강우량, 일조, 오염물질(해염입자, 이산화가스), 아황산가스 등으로의 영향으로 이들의 경향에 따라 부식속도가 결정된다. 녹은 물과 산소에 의해 발생하는 것이기 때문에 습도는 부식의 직접적인 요인이며 큰 영향을 미친다. 일반적으로 습도가 60% 이상이 되면 철의 노출면에 녹이 발생하기 시작한다. 온도에 대해서는 기온이 높은 만큼 녹의 진행속도가 빠른 경향이 있다. 이것은 온도상승과 함께 화학반응 속도의 상승에 기인한 것이다. 즉 녹의 발생 및 진전원리가 화학반응에 의한 것이므로 고온이 될수록 부식속도가 빨라지게 된다. Corrosion rates are determined according to these trends by the influence of humidity, temperature, rainfall, sunshine, pollutants (sea salt particles, dioxide gas), sulfur dioxide and the like as the aforementioned corrosion factors. Since molten water is generated by water and oxygen, humidity is a direct cause of corrosion and has a great influence. Generally, when the humidity exceeds 60%, rust starts to appear on the exposed surface of the iron. As for the temperature, the rate of progress of the rust tends to be higher as the temperature is higher. This is due to the rise in the chemical reaction rate with the rise in temperature. In other words, since the generation and progress of rust are caused by chemical reactions, the higher the temperature, the faster the corrosion rate.

대기중의 오염물질 중 특히 해염입자와 이산화가스의 영향이 크며 바람에 의해 운반되는 해염입자는 금속면에 부착하면 부동태피막을 파괴하고 녹의 발생 및 부식을 촉진한다. 아황산가스는 공기중의 산소 및 물과 반응해 황산이 되며 아황산가스는 부식에 대해서 매우 강한 촉진재가 된다. 일조, 오염물질은 도막의 열화진행의 큰 인자이다. 그리고 상기한 것처럼 부식인자의 영향이 큰 환경에 있어 그 영향에 적합하지 않은 방식대책을 선정한 경우에는 조기에 부식이 진행된다.Particularly, airborne contaminants are especially influenced by sea salt particles and dioxide gas. Sea salt particles, which are carried by the wind, attach to the metal surface to destroy the passive film and promote the generation of rust and corrosion. Sulfur dioxide gas reacts with oxygen and water in the air to become sulfuric acid. Sulfur dioxide gas is a very strong promoter against corrosion. The sunshine and pollutants are a major factor in the deterioration progression of the coating film. And, as mentioned above, in the environment where the influence of the corrosion factor is great, if the countermeasure which is not suitable for the influence is selected, the corrosion proceeds early.

부식이 발생되면 단순히 녹이 생기는 것에서 끝나는 것이 아니라 교량의 부식으로 인한 붕괴, 자동차 부식으로 인한 차량사고 등으로 인명피해를 초래할 수 있으며, 자발 과정에 의해 부식된 금속은 금속 본래의 구조나 특성을 잃기 때문에 경제적 손실 또한 가져오는데, 매년 생산되는 철과 강철의 약 25%가 녹슨 것을 대치하는데 사용된다. 하지만 뿌리산업 중 하나인 표면처리 산업은 현재 열악한 환경속에서 해외 제품에 의존하고 있으며 국내의 개발이 시급하다. Corrosion does not only result in rust, but can lead to personal injury due to collapse of bridges due to corrosion, automobile accidents caused by car corrosion, and metal that is corroded by spontaneous process loses its original structure and properties It also brings about economic losses, which are used to replace about 25% of the iron and steel produced each year, which is rusty. However, the surface treatment industry, which is one of the root industries, relies on foreign products in the current harsh environment and domestic development is urgent.

10년 전과 비교하면 표면처리기술의 큰 틀은 변하지 않았다. 도금등 화학약품을 배합한 액을 사용하는 습식표면처리의 경우를 예를 들어보면 이는 처리비가 싸고 대량생산이 용이하나 도금폐수문제 등 여전히 기존 방식의 한계를 안고 있다. 진공장치를 사용하는 건식표면처리 역시 처리방법이 크게 개선되지 않았다.Compared with a decade ago, the big frame of surface treatment technology has not changed. In the case of wet surface treatment using a liquid containing a chemical compound such as plating, the processing cost is low and mass production is easy, but the problem of plating wastewater still has limitations of conventional methods. Dry surface treatment using a vacuum device also did not significantly improve the treatment method.

건식표면처리는 청정생산기술이므로 작업하는 데 지역적 제약이 없다. 그러나 진공장비를 사용하므로 단가가 높고 가공물의 크기에 제한이 있으며 양산에 초기 투자비가 높다. 이에 단가가 낮은 습식 표면처리를 주로 적용하지만 도금폐수나 유독가스가 발생하는 공해 문제가 있다. 이에 유독물을 취급하는 도금 단지 내에서만 생산 해야 한다.Because dry surface treatment is a clean production technology, there is no local restriction on the operation. However, due to the use of vacuum equipment, the unit price is high, the size of the workpiece is limited, and the initial investment cost for mass production is high. Therefore, there is a pollution problem in which plating wastewater or toxic gas is generated. It must be produced only in the plating complex that handles toxic substances.

이러한 단점 때문에 습식표면처리는 쉽고, 저렴하고, 청정한 작업이 가능하도록 개선되어야 한다. 즉 폐수처리와 전처리가 크게 필요 없고 휘발성유기화합물(VOC)이 발생하지 않으며 냄새가 없어 기계가공 공장에서도 처리할 수 있어야 한다. 고경도, 고내식성, 고기능성을 갖춰야 함은 물론이다. 이러한 기존 습식표면처리의 한계를 보완한 신기술의 개발 및 도입이 필요한 실정이다. Because of these disadvantages, wet surface treatment should be improved to make it easy, cheap, and clean. In other words, there is no need for wastewater treatment and pretreatment, volatile organic compounds (VOC) are not generated, and there is no odor, so that it can be processed in a machining plant. High hardness, high corrosion resistance, and high functionality. It is necessary to develop and introduce new technologies that complement the limitations of conventional wet surface treatment.

다크로(Dacro) 처리는 약 30여 년간 수많은 표면처리 산업에 현재도 크게 이바지하고 있다.Dacro treatment has contributed greatly to many surface treatment industries for about 30 years now.

다크로 표면처리는 크롬산, 아연입자, 알루미늄입자, 환원제, 탈 이온수가 혼합된 다크로 액에 침지 후 가열하여 소지 금속 표면에 크롬 중합물로 피복된 아연 입자층을 6~8마이크론 두께로 피복한 표면처리이다.Dark surface treatment is a surface treatment of 6 ~ 8 micron thickness of zinc particle layer coated with chromium polymer on the surface of base metal by immersing it in dark solution mixed with chromic acid, zinc particles, aluminum particles, reducing agent and deionized water and heating. to be.

방식 메커니즘은 아연 희생 부식, 크롬산 중합체가 내식성이 강한 산화피막을 형성하여 아연의 부식을 억제하는 부동태화 및 크롬산이 이온의 이동을 방해하여 부식을 방지하는 세 가지의 복합적인 메커니즘으로 소지 금속을 보호하며 최근 각광을 받고 있다.The corrosion protection mechanism is composed of zinc sacrificial corrosion, passivation that chromic acid polymer forms an anti-corrosive oxide film to suppress corrosion of zinc, and chromium acid prevents movement of ions to prevent corrosion, thereby protecting the base metal. Recently, it is in the limelight.

이러한 다크로 표면처리는 우수한 내식성을 갖고, 특히 내열 내식성과 손상된 피막 부위에서도 내식성이 존재하는 특징을 갖고, 수소취성이 강하고 복잡한 형상도 피막이 가능하고 수세공정이 없어 폐수발생이 없으며 경제성이 우수한 특징을 갖는다. This dark surface treatment is characterized by excellent corrosion resistance and especially corrosion resistance in heat-resistant corrosion resistance and damaged film areas. It has strong hydrogen embrittlement, can form a coating film of complex shape, has no waste water process, .

다크로 코팅은 앞의 내용과 같이 우수한 내열, 내식성외에 다양한 색상으로 부품피복이 가능함으로 자동차 부품 등의 표면처리에서 가장 많이 사용되고 있지만 최근 오염정화능력의 한계로 각종 환경문제가 대두 되고 있고, 이러한 환경규제 중에 국내에서 시기적으로 가장 시급하고 큰 영향을 미치는 것이 유해물질인 6가 크롬(Cr6+)의 규제이다. Darkcoat is the most used in the surface treatment of automobile parts because it can cover various parts in addition to excellent heat resistance and corrosion resistance as mentioned above. Recently, Regulation of hexavalent chromium (Cr 6+ ), which is a harmful substance, is one of the most urgent and significant influences in the domestic market.

지오메트(Geomet) 코팅은 친환경적인 표면처리를 위해 개발된 고성능의 방청 처리제이며 중금속 물질인 크롬을 전혀 포함하지 않고 있다. 환경문제가 전 세계적으로 이슈화 되면서 유해물질 등의 법적 규제가 더욱 까다로워짐에 따라 방청성능에 탁월한 효과를 지닌 6가 크롬의 사용이 제한되었다. 이러한 시장의 요구에 대응하기 위하여 개발된 것이다. Geomet coating is a high-performance corrosion inhibitor developed for environmentally friendly surface treatment and does not contain heavy metal chromium at all. As environmental problems have become global issues, the legal restrictions on harmful substances have become more strict, and the use of hexavalent chromium, which has excellent effects on rust inhibition performance, has been limited. It was developed to meet the needs of these markets.

이러한 지오메트 코팅은, 아연 플레이크와 알루미늄 플레이크가 겹층 구조로 되어 있어 다른 부식 매체 사이에서 탁월한 부식 장벽을 제공한다(장벽 보호(Barrier protection) 작용). 또한, 희생방식과 같은 원리로 Zn은 강을 보호하 기 위해 우선 부식된다(갈바닉 보호(Galvanic protection) 작용). 그리고, 부동태화(Passivation) 작용으로서 금속 산화물은 Zn과 강의 부식반응을 늦추고 다른 순수 Zn 보다 3배나 더 큰 부식 보호를 제공한다.These geometric coatings have a double layer structure of zinc flakes and aluminum flakes, providing excellent corrosion barriers between other corrosive media (barrier protection). Also, on the same principle as the sacrificial method, Zn is first corroded to protect the steel (galvanic protection). And, as a passivation action, the metal oxide slows the corrosion reaction of Zn and steel and provides three times greater corrosion protection than other pure Zn.

또한, 지오메트 코팅의 특징으로서, 환경친화형으로 중금속 물질이 전혀 없는 피막처리가 가능하고, 피막두께 약 8μm의 박막코팅이지만 고내식성을 발휘하므로 볼트, 너트 등 체결부품에도 적용가능하고, Top Coating을 할 경우 내식성은 보다 배가되며 나사 체결에 필요한 토크 안정에도 매우 우수하며, 수용성 금속도료로서 위험물 취급에 해당되지 않으며 작업환경이 타종에 비해 매우 안전한 특징을 갖는다. 또한, 일반 전기도금과 달리 수세공정이 없으므로 폐수 배출이 없다. As a feature of the geomat coating, it is environmentally friendly and it is possible to treat the coating with no heavy metal material at all. Though it is thin film coating about 8μm thick, it shows high corrosion resistance and can be applied to fasteners such as bolts and nuts. , The corrosion resistance is doubled and the torque stability required for screw tightening is excellent. As a water-soluble metallic paint, it is not regarded as dangerous material handling and its working environment is very safe compared to other types. In addition, unlike ordinary electroplating, there is no washing process, so there is no waste water discharge.

매그니(magni) 코팅은 지오메트 코팅보다 다소 내식성이 개선된 것으로 고성능의 체결부재(Fastener)용 코팅방법이다. 크롬을 전혀 포함하지 않는 무기의 Zinc-rich base 코팅과 Al-pigmented organic Top 코팅으로 구성되어, 철(Fe)에 대한 아연의 희생적 부식에 의한 음극방식과 외부 부식환경에 대한 알루미늄의 부식억제로 내식성을 극대화 시킨 친환경적 표면처리이다.Magni coating is a coating for high performance fasteners that is somewhat more corrosion resistant than a geomat coating. It is composed of Zinc-rich base coating and Al-pigmented organic top coating which does not contain chromium at all. It is composed of cathodic method by sacrificial zinc of iron (Fe) and anti corrosion of aluminum by external corrosion environment Is an environmentally friendly surface treatment.

Base 코팅과 Top 코팅의 이중(Double) 코팅 기술은 각각의 희생방식(Sacrificial protection)과 장벽 보호(Barrier protection)를 제공하며, 백청(Whitening) 또한 감소시키는 바이메탈(Bimetalic) 내식성도 제공한다. Top 코팅에 마찰 조정제가 포함되어 있어 코팅 후 지오메트과 다크로 코팅과 같이 윤활 코팅(Lubricant coating)을 별도로 실시할 필요가 없다. The double coating technique of base coating and top coating provides sacrificial protection and barrier protection, and provides bimetalic corrosion resistance which also reduces whitening. Since the top coating contains a friction modifier, there is no need to perform a lubricant coating such as a geometh and a dark coating after coating.

이러한 매그니 코팅은 크롬, 납, 수은, 카드뮴 등의 중금속을 포함하지 않아 RoHS, ELV 등의 규제를 완벽하게 만족하는 친환경적인 코팅방법이고, 염수 분무 시험 1,000시간 이상의 강력한 내식성과 특히 열충격에 강한 특성을 갖고 있다. 일반적인 도금/수성 코팅은 열 충격이후 내식성 열화가 발생하나 매그니 코팅은 열 충격 이후에도 우수한 내식성을 유지한다.This Magnet Coating does not contain heavy metals such as chromium, lead, mercury and cadmium and is an eco-friendly coating method that fully complies with the regulations of RoHS, ELV, etc., and has strong corrosion resistance over 1,000 hours, Lt; / RTI > Typical plating / water-based coatings suffer corrosion resistance degradation after thermal shock, but the magneic coating maintains excellent corrosion resistance even after thermal shock.

또한, 코팅 원료 자체가 윤활제를 포함하고 있어 별도의 윤활제 첨가 공정 이 필요 없고 피막 두께의 감소로 타 표면처리 대비 우수한 경제성을 확보한다. 파스너용 경화강의 경우 수소 취성의 감수성이 높아 자동차 부품에 적용시에는 수소 취성 제거를 위한 열처리가 필요하지만 매그니 코팅의 경우 수소에 노출되는 경우가 없고, 코팅처리공정 자체에 열처리 공정이 포함되어 있어 별도의 수소 취성 제거만을 위한 열처리 공정이 필요없다. 별도의 토크(Torque) 안정화 처리가 필요 없이 체결을 충분히 만족시켜 체결성이 우수한 특성을 갖는다. In addition, since the coating material itself contains a lubricant, there is no need for a separate lubricant addition step and the coating thickness is reduced, thereby ensuring excellent economical efficiency compared to other surface treatments. In the case of hardened steel for fasteners, the susceptibility of hydrogen embrittlement is high, so it is necessary to heat treatment for removal of hydrogen embrittlement in automobile parts, but in case of magnesium coating, there is no case of exposure to hydrogen, and the coating process itself includes a heat treatment process A heat treatment step for eliminating hydrogen embrittlement only is not necessary. It is possible to sufficiently satisfy the fastening without requiring a separate torque stabilization treatment and to have excellent fastening properties.

종래 공개된 특허에서는, 한국등록특허 제0687278호의 경우, 아연-알루미늄 합금분말과 글라이시독시프로필메톡시실란, 탈이온수를 이용하여 방식용 코팅제 조성물을 코팅력이 우수하고 표면처리부품의 환경규제 및 안전유해성 기준강화에 대처할 수 있는 논크롬 타입으로 제조하였지만, 메톡시실란과 탈이온수의 반응으로 부산물인 메탄올을 생성하게 되므로 작업자 안전에 위협을 가할 수 있다.In the conventionally disclosed patents, Korean Patent No. 0687278 discloses a coating composition for a system using a zinc-aluminum alloy powder, glycidoxypropylmethoxysilane and deionized water, which is excellent in coating power, It is manufactured in non-chrome type that can cope with the enhancement of safety hazard standard. However, since it reacts methoxysilane with deionized water to produce methanol which is a by-product, it can pose a threat to safety of workers.

또한, 한국공개특허 제2008-0047573호에서는 납, 니켈, 크롬 등 중금속을 비롯한 다른 바람직하지 못한 물질을 전혀 함유하지 않는 초미세 고체 입자로 이루어진 내식성 코팅조성물을 개발하였지만, 공정 중 실명을 유발할 수 있는 메탄올이 다량 함유되었으며, 고가의 고온 상태의 플라즈마를 사용하기 때문에 작업자의 안전과 비경제적인 문제점이 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0047573 has also developed a corrosion-resistant coating composition composed of ultrafine solid particles free from other undesirable substances such as heavy metals such as lead, nickel, chromium, etc. However, Methanol is contained in a large amount, and expensive high-temperature plasma is used, so there is a problem of safety and uneconomical worker's safety.

그리고, 한국등록특허 제0918615호에서는 작업자의 안전을 확보하고 환경오염의 발생을 방지할 수 있는 친환경 수용성 하이폴리머 아크릴이 결합된 하이브리드 결정체를 이용하여 내식성 도장공법을 기재하고 있다. 이는 금속의 내마모성, 내식성, 내스크레치성이 강화되었지만, 공정 중 사용되는 폴리비닐부티랄(PVB)은 강산의 존재 하에서 제조되며 원료 생산이 공업적으로 비싼 단점이 있고, 이 특허에서는 은 입자 또한 사용되기 때문에 환경오염 문제를 해결하였지만 비경제적인 문제점이 포함되어 있다.Korean Patent No. 0918615 discloses a corrosion-resistant coating method using hybrid crystals having an environmentally-soluble water-soluble high polymer acrylic bonded thereto which can secure workers' safety and prevent environmental pollution. Although the abrasion resistance, corrosion resistance and scratch resistance of the metal are enhanced, the polyvinyl butyral (PVB) used in the process is produced in the presence of strong acid, and the production of the raw material is industrially expensive. In this patent, However, the problem of environmental pollution has been solved, but the problem is uneconomical.

한국등록특허 제0687278호Korea Patent No. 0687278 한국공개특허 제2008-0047573호Korean Patent Publication No. 2008-0047573 한국등록특허 제0918615호Korean Patent No. 0918615

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 국내 영세 코팅산업 육성을 위해서 환경규제에 능동적으로 대응할 수 있는 국산 6가 크롬 대체 코팅액 개발을 위해 Zn-Al Flake를 이용한 친환경 제조기술을 확립하고, 밀착성 향상을 위해 점도조절이 가능한 resin 기술, 피코팅제 표면부에 밀착성 및 내식성 향상을 위해 첨가되는 첨가제 제조기술, 각각의 혼합제, 첨가제를 최적조건으로 blending 하는 공정기술 등의 확립으로 최적화된 용액개발을 실현하여 제공하는데 목적이 있다.DISCLOSURE Technical Problem Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an alternative coating solution for domestic 6-chrome chromium which can actively respond to environmental regulations We have established eco-friendly manufacturing technology using Zn-Al Flake, and have developed a resin technology that can control the viscosity to improve adhesion, an additive manufacturing technique added to the surface part of the coating agent to improve the corrosion resistance, And the process technology for blending the solution into the solution.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유럽을 중심으로 특정유해물질규제지침(RoHS), 휘발성유기화합물(VOCs) 등의 지침이 강화되면서 유해물질 및 환경부하물질 대체 소재의 필요성이 매우 높아지고 있는 요구에 부합되도록, 본 발명에 적용되는 친환경 아연 플레이크(Zinc flake) 코팅은 외관이 미려할 뿐 아니라 특정유해물질규제지침(RoHS)에 적합하고, 휘발성유기화합물(VOCs)을 포함하지 않고, 이에 더하여 우수한 내식성과 균일한 두께의 코팅, 환경친화적인 작업환경을 제공하는데 목적이 있다. Further, according to one embodiment of the present invention, there is a need for a substitute material for hazardous substances and environmental load substances, as the guidelines for specific harmful substances (RoHS) and volatile organic compounds (VOCs) In order to meet the requirements, the environmentally friendly zinc flake coating applied to the present invention is not only beautiful in appearance, but also suitable for the RoHS Directive, does not contain volatile organic compounds (VOCs) It is intended to provide excellent corrosion resistance, uniform thickness coating, and environment-friendly working environment.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.

본 발명의 제1목적은, 철 계열의 모재를 표면처리하기 위한 표면처리용액에 있어서, 플레이크형 분말 형태인 아연 플레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 부식방지를 위한 친환경 아연 플레이크 표면처리용액으로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is to provide a surface treatment solution for surface treatment of an iron-based base material, which comprises zinc flake in the form of flake powder, . ≪ / RTI >

또한, 상기 아연플레이크, 알루미늄 플레이크 및 아연-알루미늄 합금 플레이크 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. It may further comprise at least one of the zinc flakes, the aluminum flakes and the zinc-aluminum alloy flakes.

그리고, 트리에톡실란을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. Further, it may further comprise triethoxysilane.

또한, 테트라 에톡시실란을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. Further, it may further comprise tetraethoxysilane.

그리고, 스테아르산, 비닐트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란 및 테트라뷰틸티타네이트 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. Further, it may further comprise at least one of stearic acid, vinyltriethoxysilane, methyltriethoxysilane, and tetrabutyl titanate.

또한, 디프로필렌글리콜 및 에탄올 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. Further, it may further comprise at least one of dipropylene glycol and ethanol.

본 발명의 제2목적은, 철 계열의 모재를 표면처리하기 위한 표면처리용액에 있어서, 아연 플레이크 1 ~ 11 중량%, 알루미늄 플레이크 0 ~ 12 중량%, 아연-알루미늄 플레이크 25 ~ 50 중량%, 트리에톡실란 5 ~ 13 중량%, 테트라에톡시실란 0 ~ 10중량%, 스테아르산 0 ~ 6중량%, 비닐트리에톡시실란 2 ~ 10 중량%, 메틸트리에톡시실란 1.5 ~ 11 중량%, 테트라뷰틸티타네이트 1 ~ 4 중량%, 디프로필렌글리콜 15 ~ 37 중량 % 및 에탄올 0 ~ 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 부식방지를 위한 친환경 아연 플레이크 표면처리용액으로 달성될 수 있다. A second object of the present invention is to provide a surface treatment solution for surface treatment of an iron base material, which comprises 1 to 11% by weight of zinc flakes, 0 to 12% by weight of aluminum flakes, 25 to 50% 5 to 13 wt% of ethoxysilane, 0 to 10 wt% of tetraethoxysilane, 0 to 6 wt% of stearic acid, 2 to 10 wt% of vinyltriethoxysilane, 1.5 to 11 wt% of methyltriethoxysilane, A zinc flake surface treatment solution for preventing corrosion of metal parts, which comprises 1 to 4% by weight of butyl titanate, 15 to 37% by weight of dipropylene glycol and 0 to 20% by weight of ethanol.

본 발명의 제2목적에서 더욱 바람직하게는, 아연 플레이크 3 ~ 5 중량%, 알루미늄 플레이크 8 ~ 10 중량%, 아연-알루미늄 플레이크 25 ~ 30 중량%, 트리에톡실란 7 ~ 10 중량%, 테트라에톡시실란 8 ~ 10중량%, 스테아르산 0 ~ 2 중량%, 비닐트리에톡시실란 3 ~ 6 중량%, 메틸트리에톡시실란 2.5 ~ 5 중량%, 테트라뷰틸티타네이트 1 ~ 1.5 중량%, 디프로필렌글리콜 22 ~ 25 중량 % 및 에탄올 15 ~ 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. More preferably in the second aspect of the present invention there is provided a composition comprising 3 to 5% by weight of zinc flakes, 8 to 10% by weight of aluminum flakes, 25 to 30% by weight of zinc-aluminum flakes, 7 to 10% by weight of triethoxysilane, By weight of stearic acid, 3 to 6% by weight of vinyltriethoxysilane, 2.5 to 5% by weight of methyltriethoxysilane, 1 to 1.5% by weight of tetrabutyl titanate, 2 to 5% by weight of dipropylene 22 to 25% by weight of glycol, and 15 to 20% by weight of ethanol.

본 발명의 제3목적은, 철 계열의 모재를 표면처리하기 위한 방법에 있어서, 앞서 언급한 제1목적 또는 제2목적에 따른 표면처리용액을 제조하는 단계; 표면처리의 대상이 되는 철 계열 모재의 이물질을 제거하는 전처리단계; 상기 표면처리용액에 상기 모재를 디핑방식으로 침지시키는 단계; 상기 모재를 상기 표면처리용액에서 꺼내어 탈수하여 균일하게 도포시키는 단계; 및 예열건조한 후, 고온 건조 경화시켜 코팅층을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 아연 플레이크 표면처리용액을 이용한 표면처리방법으로서 달성될 수 있다. A third object of the present invention is to provide a method for surface treatment of an iron base material, comprising the steps of: preparing a surface treatment solution according to the first or second object; A pretreatment step of removing foreign matters from the iron-based preform to be surface treated; Immersing the base material in the surface treatment solution in a dipping manner; Removing the base material from the surface treatment solution, dewatering the same, and uniformly applying the base material; And preheating and drying, followed by drying and curing at a high temperature to form a coating layer. The surface treatment method using the environmentally friendly zinc flake surface treatment solution can be achieved.

또한, 상기 코팅층을 형성시키는 단계는, 15 ~ 25분 동안 100 ~ 130℃에서 예열건조한 후, 15 ~ 25분 동안 200 ~ 350 ℃에서 건조 경화시키는 것을 특징으로 할 수 있다. The step of forming the coating layer may be preheated at 100 to 130 ° C for 15 to 25 minutes and then dried and cured at 200 to 350 ° C for 15 to 25 minutes.

본 발명의 일실시예에 따르면, 유럽을 중심으로 특정유해물질규제지침(RoHS), 휘발성유기화합물(VOCs) 등의 지침이 강화되면서 유해물질 및 환경부하물질 대체 소재의 필요성이 매우 높아지고 있는 요구에 부합되도록, 본 발명에 적용되는 친환경 아연 플레이크(Zinc flake) 코팅은 외관이 미려할 뿐 아니라 특정유해물질규제지침(RoHS)에 적합하고, 휘발성유기화합물(VOCs)을 포함하지 않고, 이에 더하여 우수한 내식성과 균일한 두께의 코팅, 환경친화적인 작업환경을 제공할 수 있는 효과를 갖는다. According to one embodiment of the present invention, as a guide to specific RoHS (RoHS), volatile organic compounds (VOCs) and the like is strengthened in Europe, the necessity of materials for replacing harmful substances and environmental load substances becomes very high. The Zinc flake coating applied to the present invention so as to be in conformity with the present invention is not only beautiful in appearance but also suitable for the RoHS directive and contains no volatile organic compounds (VOCs) Coating with a uniform thickness, and an environment-friendly working environment.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표면처리용액으로 코팅된 볼트에 염수분무시험 1000시간 경화 후의 사진,
도 2는 본 발명의 실시예 2와 비교예의 코팅층 단면 및 성능분석을 나타낸 비교실험데이터,
도 3은 본 발명의 실시예 2에 대해 9번 측정한 절단축력 그래프를 도시한 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a photograph of a bolt coated with a surface treatment solution according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 shows comparison experimental data showing the cross-section and performance analysis of the coating layer of Example 2 and Comparative Example of the present invention,
Fig. 3 is a graph showing a cutting axial force graph measured 9 times for Example 2 of the present invention.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Also in the figures, the thickness of the components is exaggerated for an effective description of the technical content.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views that are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in the shapes that are produced according to the manufacturing process. For example, the area shown at right angles may be rounded or may have a shape with a certain curvature. Thus, the regions illustrated in the figures have attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific forms of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention. Although the terms first, second, etc. have been used in various embodiments of the present disclosure to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. The embodiments described and exemplified herein also include their complementary embodiments.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, various specific details have been set forth in order to explain the invention in greater detail and to assist in understanding it. However, it will be appreciated by those skilled in the art that the present invention may be understood by those skilled in the art without departing from such specific details. In some instances, it should be noted that portions of the invention that are not commonly known in the description of the invention and are not significantly related to the invention do not describe confusing reasons to explain the present invention.

<표면처리용액의 구성>&Lt; Configuration of Surface Treatment Solution >

이하에서 설명되는 본 발명의 일실시예에 따르면, 유럽을 중심으로 특정유해물질규제지침(RoHS), 휘발성유기화합물(VOCs) 등의 지침이 강화되면서 유해물질 및 환경부하물질 대체 소재의 필요성이 매우 높아지고 있는 요구에 부합되도록, 본 발명에 적용되는 친환경 아연 플레이크(Zinc flake) 코팅은 외관이 미려할 뿐 아니라 특정유해물질규제지침(RoHS)에 적합하고, 휘발성유기화합물(VOCs)을 포함하지 않고, 이에 더하여 우수한 내식성과 균일한 두께의 코팅, 환경친화적인 작업환경을 제공할 수 있는 효과를 갖는다. According to one embodiment of the present invention described below, guidance for a specific harmful substance (RoHS), volatile organic compounds (VOCs), etc. is strengthened mainly in Europe, In order to meet the growing demand, the environmentally friendly zinc flake coating applied to the present invention is not only beautiful in appearance but also suitable for the RoHS directive and does not contain volatile organic compounds (VOCs) In addition, it has an effect of providing a coating with excellent corrosion resistance, a uniform thickness, and an environment-friendly working environment.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 금속부품의 부식방지를 위한 친환경 아연 플레이크 표면처리용액의 구성 및 그 조성비율에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, the composition and composition ratio of the environmentally-friendly zinc flake surface treatment solution for preventing corrosion of metal parts according to one embodiment of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일실시예에 따른 철 계열의 모재를 표면처리하기 위한 표면처리용액은, 플레이크형 분말 형태인 아연 플레이크를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. The surface treatment solution for surface treatment of the iron base material according to an embodiment of the present invention includes zinc flake in the form of flake powder.

보다 구체적으로, 본 발명의 일실시예에서는 아연 플레이크, 알루미늄 플레이크 및 아연-알루미늄 합금 플레이크 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서 아연, 알루미늄으로서 아연의 희생방식 효과와 알루미늄의 산화피막효과로 고내식성 성능을 제공하게 된다.More specifically, in one embodiment of the present invention, it may comprise at least one of zinc flake, aluminum flake and zinc-aluminum alloy flake. Therefore, zinc and aluminum as a sacrificial effect of zinc and the effect of oxidation of aluminum provides high corrosion resistance performance.

그리고, 본 발명의 일실시예에서는 금속분말이 충분한 방청효과를 나타내기 위하여 적정함량이 첨가되어야 하며, 표면처리용액(코팅용액)과 금속모재 사이의 강한 접착력을 제공하기 위한 물질이 첨가되어야 한다. 본 발명의 일실시예에서 금속모재와 접착력을 제공하기 위한 물질로서 트리에톡실란을 포함하게 된다. In an embodiment of the present invention, the metal powder should be added with a proper amount so as to exhibit a sufficient anticorrosive effect, and a material for providing strong adhesion between the surface treatment solution (coating solution) and the metal base material should be added. In one embodiment of the present invention, triethoxysilane is included as a material for providing adhesion with the metal base material.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 안정적인 피막을 형성시키기 위한 물질로서, 테트라 에톡시실란을 포함하게 된다. In an embodiment of the present invention, tetraethoxysilane is included as a material for forming a stable film.

그리고, 본 발명의 일실시예에서 내식성을 증가시키기 위한 첨가제로서, 스테아르산, 비닐트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란 및 테트라뷰틸티타네이트 중 적어도 어느 하나를 더 포함하여 구성될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the additive for increasing the corrosion resistance may further comprise at least one of stearic acid, vinyltriethoxysilane, methyltriethoxysilane, and tetrabutyl titanate.

또한, 본 발명의 일실시예에서 용제로서 디프로필렌글리콜 및 에탄올 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성된다. 이러한 발명의 일실시예에 따른 고내식성 표면처리용액은 크롬 free 용액으로서 RoHS를 준수하여 제작된 친환경적인 용액임을 알 수 있다. In one embodiment of the present invention, at least one of dipropylene glycol and ethanol is contained as a solvent. The high corrosion resistant surface treatment solution according to one embodiment of the present invention is a chromium free solution, which is an environmentally friendly solution manufactured in conformity with RoHS.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 금속부품의 부식방지를 위한 친환경 아연 플레이크 표면처리용액의 구체적인 조성비율에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 일실시예에 따른 금속부품의 부식방지를 위한 친환경 아연 플레이크 표면처리용액은, 아연 플레이크 1 ~ 11 중량%, 알루미늄 플레이크 0 ~ 12 중량%, 아연-알루미늄 플레이크 25 ~ 50 중량%, 트리에톡실란 5 ~ 13 중량%, 테트라에톡시실란 0 ~ 10중량%, 스테아르산 0 ~ 6중량%, 비닐트리에톡시실란 2 ~ 10 중량%, 메틸트리에톡시실란 1.5 ~ 11 중량%, 테트라뷰틸티타네이트 1 ~ 4 중량%, 디프로필렌글리콜 15 ~ 37 중량 % 및 에탄올 0 ~ 20 중량%를 포함하여 구성되게 된다. Hereinafter, the specific composition ratio of the environmentally-friendly zinc flake surface treatment solution for preventing corrosion of metal parts according to one embodiment of the present invention will be described. The environmentally friendly zinc flake surface treatment solution for preventing corrosion of a metal part according to an embodiment of the present invention comprises 1 to 11% by weight of zinc flakes, 0 to 12% by weight of aluminum flakes, 25 to 50% by weight of zinc flakes of aluminum, 5 to 13 wt% of ethoxysilane, 0 to 10 wt% of tetraethoxysilane, 0 to 6 wt% of stearic acid, 2 to 10 wt% of vinyltriethoxysilane, 1.5 to 11 wt% of methyltriethoxysilane, 1 to 4% by weight of butyl titanate, 15 to 37% by weight of dipropylene glycol and 0 to 20% by weight of ethanol.

또한, 보다 바람직하게는, 아연 플레이크 3 ~ 5 중량%, 알루미늄 플레이크 8 ~ 10 중량%, 아연-알루미늄 플레이크 25 ~ 30 중량%, 트리에톡실란 7 ~ 10 중량%, 테트라에톡시실란 8 ~ 10중량%, 스테아르산 0 ~ 2 중량%, 비닐트리에톡시실란 3 ~ 6 중량%, 메틸트리에톡시실란 2.5 ~ 5 중량%, 테트라뷰틸티타네이트 1 ~ 1.5 중량%, 디프로필렌글리콜 22 ~ 25 중량 % 및 에탄올 15 ~ 20 중량%를 포함하여 구성된다. More preferably, it is more preferable to add 3 to 5 wt% of zinc flake, 8 to 10 wt% of aluminum flake, 25 to 30 wt% of zinc-aluminum flake, 7 to 10 wt% of triethoxysilane, By weight of stearic acid, 0 to 2% by weight of stearic acid, 3 to 6% by weight of vinyltriethoxysilane, 2.5 to 5% by weight of methyltriethoxysilane, 1 to 1.5% by weight of tetrabutyl titanate, 22 to 25% by weight of dipropylene glycol % And ethanol in an amount of 15 to 20% by weight.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 철 계열의 모재를 표면처리하기 위한 방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 앞서 언급한 본 발명의 일실시예에 따른 금속부품의 부식방지를 위한 친환경 아연 플레이크 표면처리용액을 제조하게 된다. Hereinafter, a method for surface-treating an iron-based base material according to an embodiment of the present invention will be described. First, an environmentally-friendly zinc flake surface treatment solution for preventing corrosion of metal parts according to an embodiment of the present invention is prepared.

그리고, 표면처리의 대상이 되는 철 계열 모재의 이물질을 제거하는 전처리단계를 진행한다. 이러한 전처리 과정은 철 계열 모재의 이물질 및 표면에 존재하는 녹 성분, 표면 산화물을 제거하는 과정으로 쇼트 블라스트 또는 샌드 블라스트로 제거하게 된다. 또한, 이 과정은 표면에 거칠기를 주어 효과적인 코팅층을 형성할 수 있도록 함이 바람직하다. Then, a pretreatment step for removing foreign matters from the iron-based preform to be subjected to the surface treatment is performed. This pretreatment process is a process of removing rust and surface oxides existing on the foreign materials and surface of the iron-based base material and is removed by shot blast or sand blast. In addition, it is preferable that this process is performed so that an effective coating layer can be formed by imparting roughness to the surface.

그리고, 표면처리용액에 모재를 디핑방식으로 침지시키게 된다. 그리고 모재를 표면처리용액에서 꺼내어 탈수하여 균일하게 도포시키게 된다. 즉, 본처리과정에서 우선 코팅하고자 하는 철 계열 모재에 표면처리용액을 도포하기 위해 디핑(Dipping) 방식으로 3 ~ 5초 동안 침지시킨 후 꺼내어 200 ~ 1000rpm사이에서 모재에 적합한 rpm으로 탈수시켜 골로루 도포시키게 된다. Then, the base material is immersed in the surface treatment solution in a dipping manner. Then, the base material is taken out of the surface treatment solution, dewatered, and uniformly applied. That is, in order to apply the surface treatment solution to the iron base material to be coated first in this process, it is dipped in the dipping method for 3 to 5 seconds, then taken out, dehydrated at a suitable rpm for 200-1000 rpm, Respectively.

그리고, 예열건조한 후, 고온 건조 경화시켜 코팅층을 형성시키게 된다. 보다 구체적으로, 표면처리용액을 도포한 후, 15 ~ 25분 동안 15 ~ 25분 동안 100 ~ 130℃에서 예열건조한 후, 15 ~ 25분 동안 200 ~ 350 ℃에서 건조 경화시켜 코팅층을 형성하게 된다. Then, after preheating and drying, the coating layer is formed by drying and curing at a high temperature. More specifically, after the surface treatment solution is applied, it is pre-dried at 100 to 130 ° C for 15 to 25 minutes for 15 to 25 minutes and then dried and cured at 200 to 350 ° C for 15 to 25 minutes to form a coating layer.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 표면처리용액의 코팅과정은 대량생산 적용에 용이하며 친환경적인 방법이기 때문에 공장부지 진입에도 용이하다. The coating process of the surface treatment solution according to an embodiment of the present invention is easy to apply to mass production and is eco-friendly.

특별한 별도의 후처리를 요구하지 않으며, 300 ~ 350℃에서 고온 건조 경화된 완제품을 상온으로 냉각시켜주면 된다. It does not require any special after-treatment, and it is only necessary to cool the finished product which has been hot-dried and cured at 300 to 350 ° C to room temperature.

<실험데이터><Experimental data>

이하에서는 앞서 언급한 본 발명의 표면처리용액을 모재에 코팅, 표면처리한 재품에 대한 염수분수시험, 코팅층 단면 및 성분분석, 부착성능, 마찰계수 분석 실험데이터 결과에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, the above-mentioned surface treatment solution of the present invention is coated on a base material, a brine fraction test for a product subjected to a surface treatment, a cross-section and component analysis of a coating layer, adhesion performance, and friction coefficient analysis experimental data will be described.

본 실험에서 사용한 혼합 분말 재료로서 아연 플레이크(Zinc flake)는 (주)에스비씨에서, 알루미늄 플레이크(Aluminum flake)는 (주)메탈플레이어에서, 아연-알루미늄 합금 플레이크는 ECKART에서, 스테아르산(Stearic acid)과 에탄올은 삼전순약공업(주)에서, (3-아미노프로필)트리에톡실란, 테트라에톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란은 이성소재에서, 디프로필렌 글리콜은 (주)SKC에서, 테트라뷰틸티타네이트는 시그마 알드리치에서 구매하여 실험을 진행하였다.As the mixed powder material used in this experiment, Zinc flake was used in ESB Co., Aluminum flake in Metal player, zinc-aluminum alloy flake in ECKART, Stearic acid (3-aminopropyl) triethoxysilane, tetraethoxysilane, vinyltriethoxysilane and methyltriethoxysilane are used in the case of heterogeneous materials, and dipropylene glycol ) In SKC, tetrabutyl titanate was purchased from Sigma-Aldrich and the experiment was conducted.

실험에 적용된 실시예 1 내지 5의 표면처리용액은 이하의 표 1과 같은 조성비율로 혼합하여 제조하였다. The surface treatment solutions of Examples 1 to 5 applied to the experiment were prepared by mixing at the composition ratios shown in Table 1 below.

구성성분(중량 %)Components (% by weight) 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 아연
플레이크
zinc
flake
1~31-3 3~53 to 5 5~75 ~ 7 7~97 ~ 9 9~119-11
알루미늄
플레이크
aluminum
flake
0~10 to 1 8~108-10 10~1210-12 5~65 to 6 00
아연-알루미늄
플레이크
Zinc - Aluminum
flake
35~3935 ~ 39 25~3025 to 30 32~3632 to 36 35~3935 ~ 39 45~5045 to 50
스테아르산Stearic acid 00 00 2~42 to 4 3~53 to 5 4~64 to 6 디프로필렌글리콜Dipropylene glycol 34~3734 to 37 22~2522-25 15~1815 ~ 18 25~2825-28 28~3128 ~ 31 (3-아미노프로필)
트리에톡실란
(3-aminopropyl)
Triethoxysilane
5~75 ~ 7 7~107 to 10 5~85 ~ 8 8~118 ~ 11 10~1310 to 13
비닐트리에톡시실란Vinyltriethoxysilane 2~52 to 5 3~63 to 6 4~74 to 7 5~85 ~ 8 6~106 to 10 메틸트리에톡시실란Methyltriethoxysilane 1.5~31.5 to 3 2.5~52.5 to 5 3.5~73.5 to 7 4.5~94.5 to 9 5.5~115.5 to 11 테트라에톡시실란Tetraethoxysilane 8~108-10 8~108-10 4~64 to 6 00 00 테트라뷰틸티타네이트Tetrabutyl titanate 1~1.51 to 1.5 1~1.51 to 1.5 3~43 to 4 1.5~21.5 to 2 1.5~21.5 to 2 에탄올ethanol 10~1510 to 15 15~2015-20 7~127-12 6~116 to 11 00

그리고, 이러한 실시예 1 내지 5의 표면처리용액을 앞서 언급한 표면처리방법에 의해 철 계열의 볼트 각각에 표면처리하여 샘플을 제작였다. Then, the surface treatment solutions of Examples 1 to 5 were surface-treated with each of the bolts of the iron series by the above-mentioned surface treatment method to prepare samples.

염수분무시험은 고내식성 코팅된 샘플의 내식성을 평가하기 위한 가장 기본적인 방법으로 부식을 가속화시킬 수 있는 조건으로 염수를 분무하고 적정온도로 유지함으로서 진행된다. 이는 표준화된 방법으로 KS D 9502에 의거하여 진행하였으며 이 규격은 5% NaCl용약을 35℃로 분무, 챔버 내 온도는 35℃로 유지하여 내식성 실험을 진행하였다. 염수분무시험 1,000시간 경과 후 적녹발생 면적에 따라 내식성 성능을 측정하였다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 표면처리용액으로 코팅된 볼트에 염수분무시험 1,000시간 경화 후의 사진을 도시한 것이다. The salt spray test is the most basic method for evaluating the corrosion resistance of highly corrosion-resistant coated samples. It is carried out by spraying salt water and keeping it at the proper temperature to accelerate the corrosion. This standardization procedure was carried out in accordance with KS D 9502, which was conducted by spraying 5% NaCl solution at 35 ° C and keeping the chamber temperature at 35 ° C. After 1000 hours of salt spray test, the corrosion resistance performance was measured according to the area where the red rust was generated. FIG. 11 is a photograph of a bolt coated with a surface treatment solution according to an embodiment of the present invention after 1,000 hours of salt spray test. FIG.

측정내용
Measurement contents
실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5
내식성
Corrosion resistance

◎ : 적청발생면적 - 면적의 0% 이하 ⊚: Reddish area generated - 0% or less of area

○ : 적청발생면적 - 면적의 5% 이하○: Red area of the red area - 5% or less of the area

△ : 적청발생면적 - 면적의 15%이하?: Red area generated - 15% or less of area

X : 적청발생면적 - 면적의 15%이상X: Red-green area - 15% or more of area

도 11 및 표 2에 도시된 바와 같이, 실험예에서 모든 실시예에서 15%이상의 적청발생면적이 발생되지 않았고 실시예 2는 적청발생면적이 없음을 알 수 있다. As shown in Fig. 11 and Table 2, in all the examples in Experimental Example, it was found that no red shade generation area of 15% or more was generated, and Example 2 had no red shade generation area.

코팅층의 성분분석을 위하여 EDX(Energy Dispersive X-ra Spectroscopy)를 이용하였고, 코팅층의 표면상태와 단면을 관찰하기 위하여 친환경 주사전자현미경(E-SEM, Quanta 400)을 이용하여 코팅표면의 상태 및 단면을 분석하였다. EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) was used to analyze the composition of the coating layer. The surface state and cross section of the coating layer were examined using an environment-friendly scanning electron microscope (E-SEM, Quanta 400) Respectively.

또한, 형성된 코팅층 두께분석을 위해 샘플을 절단 후 마운팅하고 여러 차혜의 연마과정을 통해 표면 스크래치를 제거하고 친환경 주사전자현미경을 통하여 금속모재 위에 형성된 코팅층의 두께를 측정하였다. 도 12는 본 발명의 실시예 2와 비교예의 코팅층 단면 및 성능분석을 나타낸 비교실험데이터를 도시한 것이다. In order to analyze the thickness of the formed coating layer, the sample was cut and mounted, the surface scratch was removed through various grinding processes, and the thickness of the coating layer formed on the metal base material was measured through an environmental scanning electron microscope. 12 shows comparative experimental data showing the cross-section and performance analysis of the coating layer of Example 2 and Comparative Example of the present invention.

도 12에 도시된 바와 같이, 비교예와 대비하여 실시예 2는 크롬 등의 중금속을 전혀 포함하고 있지 않은 친환경 표면처리용액임을 알 수 있다. As shown in FIG. 12, it can be seen that Example 2 is an eco-friendly surface treatment solution containing no heavy metal such as chromium in comparison with the comparative example.

부착력은 도장에 있어서 매우 중요한 부분인데 표면처리용액을 도장 후 도막이 소지와 부착이 좋아야 오랜기간동안 소지를 보호할 수 있기 때문이다. 본 발명의 실시예 1 내지 5의 표면처리용액으로 코팅된 샘플의 코팅층 부착력을 테스트 하기 위하여 ASTM D3002, D3359에 의거하여 실험을 진행하였으며 이에 따른 부착성능 등급은 ASTM class 5B ~ 0B로 평가되며 5B로 갈수록 떨어진 면적이 작아지며 부착성이 우수함을 나타낸다. Adhesion is a very important part of the coating process because the coating after the surface treatment solution has good adhesion with the substrate, which can protect the substrate for a long period of time. Experiments were conducted according to ASTM D3002 and D3359 in order to test the coating layer adhesion of the samples coated with the surface treatment solutions of Examples 1 to 5 of the present invention, and the adhesion performance grades thereof were evaluated as ASTM class 5B to 0B. The smaller the area is, the better the adhesion.

측정내용
Measurement contents
실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5
부착력
Adhesion

◎ : ASTM class 5B ◎: ASTM class 5B

○ : ASTM class 4B ○: ASTM class 4B

△ : ASTM class 3B △: ASTM class 3B

X : ASTM class 0,1,2B X: ASTM class 0,1,2B

표 3에 도시된 바와 같이, 실시예 2와 5에서 부착성이 가장 우수함을 알 수 있다. As shown in Table 3, it can be seen that the adhesiveness is best in Examples 2 and 5.

마찰계수분석에서 마찰계수(k)는 T=kDN의 식(T=토크, D=호칭경, N=축력)으로 얻어지며 본 발명의 실시예에 따른 표면처리용액으로 인해 마찰계수가 안정적으로 유지되면서 편차가 적은 것을 확인할 수 있었다. In the friction coefficient analysis, the coefficient of friction (k) is obtained by the equation of T = kDN (T = torque, D = nominal diameter, N = axial force) and the friction coefficient is stably maintained by the surface treatment solution according to the embodiment of the present invention It was confirmed that the deviation was small.

도 13은 본 발명의 실시예 2에 대해 9번 측정한 절단축력 그래프를 도시한 것이다. 이하의 표 4는 본 발명의 실시예 2에 대해 9번 측정한 토크 계수치와 절단축력을 나타낸 것이고, 표 5는 본 발명의 실시예 2에 대해 9번 측정한 토크 계수치 최대값과 최저값과 편차를 나타낸 것이고, 표 6은 본 발명의 실시예 2에 대해 9번 측정한 절단축력 최대값과 최저값과 편차를 나타낸 것이다. FIG. 13 shows a cut axial force graph measured 9 times for Example 2 of the present invention. FIG. Table 4 below shows the torque coefficient value and the cutting axial force measured for the ninth time in the second embodiment of the present invention. Table 5 shows the relationship between the maximum value and the minimum value of the torque coefficient value measured 9 times for the second embodiment of the present invention And Table 6 shows the maximum and minimum cutting angles and deviation of the cutting axial force measured nine times for Example 2 of the present invention.

No.No. 1One 22 33 44 55 66 77 88 99 평균Average 토크
계수치
talk
Count value
0.14190.1419 0.15050.1505 0.14880.1488 0.16200.1620 0.14230.1423 0.13860.1386 0.14720.1472 0.14820.1482 0.14550.1455 0.14720.1472
절단
축력
cut
Axial force
18878.718878.7 18348.018348.0 18796.518796.5 17642.117642.1 18975.018975.0 19070.619070.6 18181.918181.9 17956.317956.3 18347.718347.7 18466.318466.3

토크 계수치Torque coefficient value MinMin 0.13860.1386 MaxMax 0.16200.1620 σσ 0.00670.0067

절단 축력Cutting axial force MinMin 17642.117642.1 MaxMax 19070.619070.6 σσ 493.9493.9

도 13 및 표 4 내지 6에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예 2는 낮은 마찰계수 편차를 보여주고 있어 좋은 마찰계수 안정성을 가짐을 알 수 있다. As shown in FIG. 13 and Tables 4 to 6, the second embodiment of the present invention shows a low friction coefficient deviation and has a good friction coefficient stability.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.It should be noted that the above-described apparatus and method are not limited to the configurations and methods of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively combined .

Claims (10)

철 계열의 모재를 표면처리하기 위한 표면처리용액에 있어서,
아연 플레이크 3 ~ 5 중량%;
알루미늄 플레이크 8 ~ 10 중량%;
아연-알루미늄 플레이크 25 ~ 30 중량%;
트리에톡실란 7 ~ 10 중량%;
테트라에톡시실란 7 ~ 10중량%;
스테아르산 0초과 ~ 2중량%;
비닐트리에톡시실란 3 ~ 6 중량%;
메틸트리에톡시실란 2.5 ~ 5 중량%;
테트라뷰틸티타네이트 1 ~ 1.5 중량%;
디프로필렌글리콜 22 ~ 25 중량%; 및
에탄올 15 ~ 20 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 부식방지를 위한 친환경 아연 플레이크 표면처리용액.
A surface treatment solution for surface treatment of an iron base material,
3-5 wt% zinc flakes;
8-10 wt% aluminum flake;
25-30 wt% zinc-aluminum flake;
7 to 10% by weight of triethoxysilane;
7-10% by weight of tetraethoxysilane;
More than 0 to 2% by weight stearic acid;
3 to 6% by weight of vinyltriethoxysilane;
2.5 to 5% by weight of methyltriethoxysilane;
1 to 1.5% by weight of tetrabutyl titanate;
22-25% by weight of dipropylene glycol; And
And 15 to 20% by weight of ethanol. Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an eco-friendly zinc flake surface treatment solution for corrosion prevention of metal parts.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 철 계열의 모재를 표면처리하기 위한 방법에 있어서,
제 1항에 따른 표면처리용액을 제조하는 단계;
표면처리의 대상이 되는 철 계열 모재의 이물질을 제거하는 전처리단계;
상기 표면처리용액에 상기 모재를 디핑방식으로 침지시키는 단계;
상기 모재를 상기 표면처리용액에서 꺼내어 탈수하여 균일하게 도포시키는 단계; 및
예열건조한 후, 고온 건조 경화시켜 코팅층을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 아연 플레이크 표면처리용액을 이용한 표면처리방법.
A method for surface treatment of a base material of iron series,
Preparing a surface treatment solution according to claim 1;
A pretreatment step of removing foreign matters from the iron-based preform to be surface treated;
Immersing the base material in the surface treatment solution in a dipping manner;
Removing the base material from the surface treatment solution, dewatering the same, and uniformly applying the base material; And
And drying and curing at a high temperature to form a coating layer on the surface of the zinc flake surface.
제 9항에 있어서,
상기 코팅층을 형성시키는 단계는,
15 ~ 25분 동안 100 ~ 130℃에서 예열건조한 후, 15 ~ 25분 동안 200 ~ 350 ℃에서 건조 경화시키는 것을 특징으로 하는 친환경 아연 플레이크 표면처리용액을 이용한 표면처리방법.
10. The method of claim 9,
Wherein forming the coating layer comprises:
Drying at 100 to 130 ° C for 15 to 25 minutes, and then drying and curing at 200 to 350 ° C for 15 to 25 minutes. The surface treating method using the environmentally friendly zinc flake surface treatment solution.
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