KR101760643B1 - 금속 강재의 표면처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 강재의 표면처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기 중 부식 환경요인에 의해 부식이 발생된 빔, 형강 등의 금속 강재 표면을 레이저를 통해 비접촉 가공 처리함으로써 신속하고 정밀한 표면처리 작업이 가능하고, 프라이머 코팅을 통해 방청 성능을 개선시킬 수 있는 금속 강재의 표면처리 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 금속 강재의 표면처리 방법은, 100∼200kgf/㎠의 압력을 갖는 고온 고압의 스팀을 분사하여 금속 강재의 표면에 부착된 수분, 먼지, 들떠있는 녹 및 도막을 제거하는 전처리단계; 상기 금속 강재의 길이방향을 따라 레이저에서 조사되는 레이저 빔을 이용하여 상기 금속 강재의 표면에 발생된 녹을 제거하는 레이저 가공단계; 상기 레이저 가공 처리된 금속 강재의 표면에 연마용 글라스비드를 60∼80kgf/㎠의 압력으로 분사하여 금속 강재의 표면에 스크래치를 형성하는 스크래치 형성단계; 상기 스크래치를 형성하는 과정에서 금속 강재의 표면에 부착된 미세 이물질을 제거하기 위하여 50∼100kgf/㎠의 압력을 갖는 압축공기를 분사하는 에어 클리닝단계; 상기 미세 이물질이 제거된 금속 강재의 표면에 아크릴 수지 35~40 중량%, 칼슘실리게이트 10~15 중량%, 몰리브덴산나트륨 10~20 중량%, 피로인산나트륨 10~20 중량%, 카본블랙 분말 1~5 중량%, 물 10~15 중량%를 포함하는 방청제를 도포하는 1차 프라이머 코팅단계; 상기 1차 프라이머 코팅 처리된 금속 강재의 부식 취약 부위인 볼트 이음부 및 용접 부위에 상기 방청제를 재차 도포하는 2차 프라이머 코팅단계; 상기 2차 프라이머 도장 처리된 금속 강재를 내부온도가 160~200℃인 밀폐된 가열장치에 10~20분 동안 넣어 열처리하는 열처리단계; 및 상기 열처리된 금속 강재를 자연 공냉시키는 냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

금속 강재의 표면처리 방법{Method for surface treatment of steel material}

본 발명은 금속 강재의 표면처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기 중 부식 환경요인에 의해 부식이 발생된 빔, 형강 등의 금속 강재 표면을 레이저를 통해 비접촉 가공 처리함으로써 신속하고 정밀한 표면처리 작업이 가능하고, 프라이머 코팅을 통해 방청 성능을 개선시킬 수 있는 금속 강재의 표면처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 대기부식 환경에 설치되어 있는 금속 강재(빔, 형강 등)의 손상 약 절반이 부식과 관련되어 있으며, 대기 중에서의 부식발생은 기온, 습도, 비, 해염입자, 아황산가스 등의 영향을 받게 된다.

대기 중의 부식인자로는 습도, 온도, 강우량, 일조, 오염물질(해염입자, 이산화탄소 등)등이 있고 이들의 경향에 따라 부식속도가 결정된다.

특히, 녹(rust)은 물과 산소에 의해 발생하는 것이기 때문에 습도는 부식의 직접적인 요인이며, 습도가 60% 이상이 되면 철의 노출면에 녹이 발생하기 시작한다.

또한, 기온이 높은 만큼 녹의 진행속도가 빠른 경향이 있으며, 녹의 발생 및 진전원리가 화학반응에 의한 것이므로 고온이 될수록 부식속도가 빨라지게 된다.

대기 중의 오염물질 중 특히 해염입자와 이산화탄소의 영향이 큰 파랑이 부서질 때 공기 중에 날아다니는 해수의 미입자인 해염입자는, 바람에 의해 운반되는데 해염입자가 금속면에 부착되면 부동태피막을 파괴하고 녹의 발생 및 부식을 촉진한다.

아황산가스는 공기 중의 산소 및 물과 반응해 황산이 되며, 부식에 대해서 매우 강한 촉진재가 된다.

이와 같이, 부식인자의 영향이 큰 환경에 있어 그 영향에 적합하지 않은 대책을 선정한 경우에는 조기에 부식이 진행된다.

이런 가운데 금속 강재의 표면 물성을 개질시켜 재료의 수명을 늘리기 위한 방법으로 쇼트 피닝, 샌드블라스트, 침탄, 질화, 고주파 열처리 등의 기술들이 이용되고 있다.

이러한 기술의 일예로서 등록특허공보 제10-1173930호의 금속의 표면처리 방법이 개시되어 있다.

상기 금속의 표면처리 방법은 금속 재료의 표면을 세척 및 건조하는 단계, 우레탄 시너로 먼지, 잡티 및 기름기를 포함하는 이물질을 제거하는 단계, 브러시로 발생된 녹을 제거하는 단계, 상기 녹을 제거하는 단계를 거쳐 처리된 금속 재료의 표면을 #200~500 연마지로 연마하여 인위적인 스크래치를 발생시키는 단계, 상기 스크래치가 발생된 금속 재료의 표면에 무기질 성분의 세라믹 코팅액과 펄 소재를 20~50:1의 중량비로 혼합하여 균일하게 코팅하는 단계, 및 상기 코팅된 금속 재료를 80~150℃의 온도에서 5~10분 동안 열풍기 또는 공업용 드라이기를 이용하여 열처리하여 상기 코팅물이 금속 표면에 빠르게 융착되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 기술은 금속 재료의 표면 세척이나 연마 등의 작업 시 작업자가 직접 장비(고압세척기 또는 브러시 등)를 파지하여 적정 위치로 이동하면서 작업을 수행함에 따라 정위치를 유지하면서 파지하는 것이 쉽지 않아 작업에 많은 어려움이 있고, 빠른 작업을 위해서는 여러 작업자가 투입되어야 하므로 인력 손실은 물론 여러 명의 작업자가 동시 작업하는 경우 피도물의 위치에 따라 품질이 균일하지 못하다는 문제점이 있었다.

또한, 작업 시 소음과 분진 등의 발생은 물론 시너의 이용으로 작업자의 건강과 안전관리에 대한 위험요소가 발생되는 문제점이 있었다.

KR 10-1173930 B1 (2012. 08. 08.)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 레이저의 높은 에너지를 이용한 순간적 가공을 통해 부식이 발생된 금속 강재를 물리적인 변형 또는 파손 현상의 발생없이 신속하고 정밀하게 금속 강재를 표면처리 할 수 있는 금속 강재의 표면처리 방법을 제공하는 것이다.

또한, 레이저 가공 처리된 금속 강재의 표면에 방청제를 도포하여 방청 성능을 개선시키는 한편, 금속 강재의 부식 취약 부위인 볼트 이음부 및 용접 부위에 방청제를 재차 도포하여 도막의 열화 발생을 방지하고 초기 도막 결함을 방지할 수 있는 금속 강재의 표면처리 방법을 제공하는 것이다.

또한, 금속 강재의 표면에 스크래치를 형성하여 방청제의 부착력을 높임으로써 프라이머 코팅층이 박리되는 것을 방지할 수 있는 금속 강재의 표면처리 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 금속 강재의 표면처리 방법은, 100∼200kgf/㎠의 압력을 갖는 고온 고압의 스팀을 분사하여 금속 강재의 표면에 부착된 수분, 먼지, 들떠있는 녹 및 도막을 제거하는 전처리단계; 상기 금속 강재의 길이방향을 따라 레이저에서 조사되는 레이저 빔을 이용하여 상기 금속 강재의 표면에 발생된 녹을 제거하는 레이저 가공단계; 상기 레이저 가공 처리된 금속 강재의 표면에 연마용 글라스비드를 60∼80kgf/㎠의 압력으로 분사하여 금속 강재의 표면에 스크래치를 형성하는 스크래치 형성단계; 상기 스크래치를 형성하는 과정에서 금속 강재의 표면에 부착된 미세 이물질을 제거하기 위하여 50∼100kgf/㎠의 압력을 갖는 압축공기를 분사하는 에어 클리닝단계; 상기 미세 이물질이 제거된 금속 강재의 표면에 아크릴 수지 35~40 중량%, 칼슘실리게이트 10~15 중량%, 몰리브덴산나트륨 10~20 중량%, 피로인산나트륨 10~20 중량%, 카본블랙 분말 1~5 중량%, 물 10~15 중량%를 포함하는 방청제를 도포하는 1차 프라이머 코팅단계; 상기 1차 프라이머 코팅 처리된 금속 강재의 부식 취약 부위인 볼트 이음부 및 용접 부위에 상기 방청제를 재차 도포하는 2차 프라이머 코팅단계; 상기 2차 프라이머 도장 처리된 금속 강재를 내부온도가 160~200℃인 밀폐된 가열장치에 10~20분 동안 넣어 열처리하는 열처리단계; 및 상기 열처리된 금속 강재를 자연 공냉시키는 냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 레이저의 파장은 1,000~1,100㎚이고, 펄스폭은 170~185fs이며, 펄스 반복률은 200kHz인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 레이저의 빔과 금속 강재 사이의 거리는 160~200㎜인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연마용 글라스비드는 입도 0.3~0.5㎜이고, 분사량 10~20kg/min의 조건으로 분사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1차 프라이머 코팅단계에서 사용되는 방청제의 도포 두께는 10~20㎛이고, 상기 2차 프라이머 코팅단계에서 사용되는 방청제의 도포 두께는 5~10㎛인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 강재의 표면처리 방법은, 레이저의 높은 에너지를 이용한 순간적 가공을 통해 부식이 발생된 금속 강재를 물리적으로 변형 또는 파손 현상의 발생없이 신속하고 정밀하게 금속 강재를 표면처리하는 효과가 있다.

또한, 레이저 가공 처리된 금속 강재의 표면에 방청제를 도포하여 방청 성능을 개선시키는 한편, 금속 강재의 부식 취약 부위인 볼트 이음부 및 용접 부위에 방청제를 재차 도포하여 도막의 열화 발생을 방지하고 초기 도막 결함을 방지하는 효과가 있다.

또한, 금속 강재의 표면에 스크래치를 형성하여 표면 조도를 크게 향상시켜 방청제의 부착력을 높임으로써 프라이머 코팅층이 박리되는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 금속 강재의 표면처리 방법을 도시한 공정도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 금속 강재의 표면처리 방법을 도시한 공정도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 강재의 표면처리 방법은 전처리단계(S100), 레이저 가공단계(S200), 스크래치 형성단계(S300), 에어 클리닝단계(S400), 1차 프라이머 코팅단계(S500), 2차 프라이머 코팅단계(S600), 열처리단계(S700) 및 냉각단계(S800)를 포함한다.

상기 전처리단계(S100)에서는 100∼200kgf/㎠의 압력을 갖는 고온 고압의 스팀을 분사하여 금속 강재의 표면에 부착된 수분, 먼지, 들떠있는 녹 및 도막을 제거한다.

통상 금속 강재의 표면에는 수분, 녹, 먼지 등이 부착되어 있어 도장하기 전에 이물질들을 완전히 제거하지 않고 도장하게 되면, 금속 강재 표면과의 부착력이 저하되고 여러 가지 도막 결함 및 조기 발청의 원인이 된다.

즉, 상기 전처리단계(S100)에서는 고온 고압의 스팀을 금속 강재의 표면에 분사하여 금속 강재의 표면에 부착된 수분, 먼지, 들떠있는 녹 및 도막을 제거한 후 제거된 각종 이물질과 분사된 스팀을 진공 흡입하게 된다. 따라서, 후술하게 될 레이저 가공단계(S200)를 수행하기에 앞서 스팀을 가하여 예비적으로 처리함으로써 레이저 가공 시 방해가 되는 이물질을 사전에 미리 제거하여 레이저 가공을 원활하게 수행할 수 있도록 한다.

이에 따라, 본 발명에서는 스팀 진공청소기 원리를 이용한 세정장치를 적용하였으며, 상기 세정장치는 스팀호스를 통해 스팀발생기에서 이송된 고온 고압의 스팀을 외부로 분사하여 이물질을 제거하는 스팀분사기, 상기 스팀분사기의 일측에 연결되어 제거된 이물질과 분사된 스팀을 흡입하는 진공흡입기를 포함한다.

이처럼, 고온 고압의 스팀을 분사하여 금속 강재의 표면에 부착된 수분, 먼지, 들떠있는 녹 및 도막 등의 이물질을 제거하기 때문에 분사 시 반발력이 없어 작업이 용이할 뿐만 아니라 고온 고압이기 때문에 이물질을 효율적으로 제거할 수 있다.

상기 레이저 가공단계(S200)에서는 상기 금속 강재의 길이방향을 따라 레이저에서 조사되는 레이저 빔을 이용하여 상기 금속 강재의 표면에 발생된 녹을 제거한다.

즉, 상기 금속 강재의 표면에 발생된 녹은 레이저에서 조사되는 레이저 에너지를 흡수하고, 금속은 레이저 에너지를 반사시키는 원리를 이용한 것이다.

이러한 상기 레이저의 파장은 1,000~1,100㎚이고, 펄스폭은 170~185fs이며, 펄스 반복률은 200kHz인 것이 바람직하다.

상기 레이저를 조사하여 금속 강재의 표면을 가공할 때 레이저의 파장, 펄스폭 및 반복률이 상기 조건을 벗어나는 경우 금속 강재에 열적 손상이 발생될 수 있다.

상기 레이저의 빔과 금속 강재 사이의 거리는 160~200㎜인 것이 바람직하다.

상기 레이저의 빔과 금속 강재 사이의 거리가 160㎜ 미만이면 금속 강재의 표면이 손상되는 문제점이 있고, 200㎜를 초과하면 금속 강재의 표면처리 효과가 현저하게 저하되는 문제점이 있다.

이처럼, 상기 레이저 가공단계(S200)에서는 레이저의 높은 에너지를 이용한 순간적 가공을 통해 부식이 발생된 금속 강재를 물리적인 변형 또는 파손 현상의 발생없이 신속하고 정밀하게 금속 강재를 표면처리하게 된다.

상기 스크래치 형성단계(S300)에서는 상기 레이저 가공 처리된 금속 강재의 표면에 연마용 글라스비드를 공기압축기에 의한 60∼80kgf/㎠의 압력으로 압축공기와 함께 분사하여 금속 강재의 표면에 스크래치를 형성한다.

상기 연마용 글라스비드는 최고급 소다라임 글라스를 주원료로 하여 충격에 부서지지 않고 내마모성을 유지할 수 있는 성분으로 구성되어 있으며, 내부 응력, 내충격을 유지할 수 있도록 열처리 되어 있다.

상기 연마용 글라스비드는 금속 강재의 기계적 물성(인장강도, 비틀림 등)을 변화시키지 않으면서 표면을 연마해야 하는 바, 입도 0.3~0.5㎜이고, 분사량 10~20kg/min의 조건으로 분사하는 것이 바람직하다.

상기 연마용 글라스비드의 입도 조건을 한정한 이유는, 연마용 글라스비드의 입경이 0.3㎜이하이면 금속 강재에 비해 상대적으로 크기가 지나치게 작기 때문에 적절한 표면층을 형성시키기 어렵고, 입경이 0.5㎜를 초과하게 되면 연마용 글라스비드에 의해 형성된 표면 변형부의 크기가 커져 금속 강재의 부식 균열 저항성이 오히려 감소되는 문제점이 있기 때문이다.

또한, 상기 연마용 글라스비드의 분사량 조건을 한정한 이유는, 상기 분사량 조건 내에서 작업을 실시할 경우 금속 강재의 표면 조도를 크게 향상시켜 방청제의 부착력을 높임으로써 코팅층이 박리되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.

이처럼, 상기 스크래치 형성단계(S300)를 통해 금속 강재의 표면에 스크래치를 형성하여 방청제의 부착력을 높임으로써 프라이머 코팅층이 박리되는 것을 방지할 수 있다.

상기 에어 클리닝단계(S400)에서는 상기 스크래치를 형성하는 과정에서 금속 강재의 표면에 부착된 미세 이물질을 제거하기 위하여 50∼100kgf/㎠의 압력을 갖는 압축공기를 분사한다.

즉, 연마용 글라스비드를 금속 강재의 표면에 분사하는 과정에서 바깥 주변에 에어 커튼을 설치한 후 내부를 부압으로 설정한 회수 박스 안으로 회수하는 클리너장치를 통해 금속 강재의 표면에 부착된 미세 이물질을 제거하게 된다.

이처럼, 상기 에어 클리닝단계(S400)를 통해 금속 강재의 표면 코팅 시 이물질로 인한 방청제의 부착력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

상기 1차 프라이머 코팅단계(S500)에서는 상기 미세 이물질이 제거된 금속 강재의 표면에 아크릴 수지 35~40 중량%, 칼슘실리게이트 10~15 중량%, 몰리브덴산나트륨 10~20 중량%, 피로인산나트륨 10~20 중량%, 카본블랙 분말 1~5 중량%, 물 10~15 중량%를 포함하는 방청제를 도포한다.

상기 아크릴 수지는 방청 조성물의 부착성, 밀착성 및 내구성 등을 우수하게 하며, 소수성의 아크릴 수지를 사용할 수 있는데 알킬 아크릴레이트 또는 알킬메타크릴레이트를 포함하는 소수성의 아크릴 단량체와 친수성의 단량체를 중합하여서 제조되며, 상기 친수성 단량체를 사용하여 중합하기 때문에 친수성이 있어 수용성의 아크릴 수지가 제조된다.

이러한 상기 아크릴 수지는 함량이 35 중량% 미만이면 도막의 형성이 어려울 뿐만 아니라 물성이 좋지 못한 도막이 형성되고, 40 중량%를 초과하면 방청성과 작업성이 저하되는 문제점이 있다.

상기 칼슘실리게이트는 함량이 10 중량% 미만이면 금속 강재의 표면에 침투효과가 미미하고, 15 중량%를 초과하면 금속 강재의 표면 도막 강도가 저하되는 문제점이 있다.

상기 피로인산나트륨은 금속이온이 가용성 착염을 생성하여 금속이온의 화학작용이 봉쇄되어 침전이 방지되며, 금속 강재의 산화와 변색을 방지하는 역할을 하게 된다.

상기 피로인산나트륨은 함량이 10 중량% 미만이면 금속 강재의 표면 도막형성 기능이 저하되고, 20 중량%를 초과하면 금속 강재의 표면에 침전물이 형성되는 문제점이 있다.

상기 카본블랙은 천연가스 내지 액상 탄화수소의 불완전 연소 또는 열분해에 의해 얻어지는 검은색 가루분말로서, 주성분은 콜로이드 범위 1~500mμ의 평균입자 지름을 갖고 석묵질에 가까운 결정 구조를 갖는 탄소를 말한다.

상기 카본블랙 분말은 함량이 1 중량% 미만이면 안료로서의 역할이 미미하고, 5 중량%를 초과하면 방청제의 물성이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 상기 1차 프라이머 코팅단계(S500)에서 사용되는 방청제의 도포 두께는 10~20㎛인 것이 바람직하다.

상기 방청제의 도포 두께가 10㎛ 미만이면 방청제의 충분한 코팅 부착성을 확보하기 어렵고, 20㎛를 초과하면 코팅층의 표면거칠기가 높아지고 코팅층의 자체 내부에 균열이 발생되는 문제점이 있다.

상기 금속 강재의 프라이머 코팅작업은 공기압축기를 이용하여 생성된 압축공기를 분사하는 에어 스프레이건을 이용하는 바, 에어 스프레이건에 압축공기를 공급하는 공급호스를 연결하고, 에어 스프레이건에 부착된 용기에 혼합된 방청제를 넣은 다음 노즐을 개방하면 압축공기가 분출될 때 발생하는 기류를 이용하여 방청제를 분사한다.

상기 2차 프라이머 코팅단계(S600)에서는 상기 1차 프라이머 코팅 처리된 금속 강재의 부식 취약 부위인 볼트 이음부 및 용접 부위에 상기 방청제를 재차 도포한다.

상기 2차 프라이머 코팅단계(S600)에서의 방청제 분사는 상기 1차 프라이머 코팅단계(S500)에서 실시되는 분사 방식과 동일한 방식으로 분사된다.

특히, 상기 2차 프라이머 코팅단계(S600)에서 사용되는 방청제의 도포 두께는 5~10㎛인 것이 바람직하다. 즉, 금속 강재의 부식 취약 부위인 볼트 이음부 및 용접 부위에 방청제를 재차 도포하여 코팅 두께를 좀 더 두껍게 형성함으로써 도막의 열화 발생을 방지하고 초기 도막 결함을 방지할 수 있다.

상기 열처리단계(S700)에서는 상기 2차 프라이머 도장 처리된 금속 강재를 내부온도가 160~200℃인 밀폐된 가열장치에 10~20분 동안 넣어 열처리한다.

따라서, 상기 설정된 온도 및 시간에 따라 열처리를 하게 되면 방청제 코팅면이 평탄하게 형성되고, 특히 금속 강재가 상기 설정온도의 열을 가지고 있을 때 방청제의 아크릴 수지를 순간적으로 녹여 일정한 두께의 코팅층을 얻게 된다.

상기 냉각단계(S800)에서는 상기 열처리된 금속 강재를 자연 공냉시키는 단계로서, 상기 열처리된 금속 강재를 50℃이하의 온도로 냉각시킨다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

125×125㎜의 규격을 갖는 H형강의 표면에 부착된 수분, 먼지, 들떠있는 녹 및 도막을 제거한 후, 풍산레이저코리아(주)에서 판매되고 있는 레이저(모델 : Fas-CL)를 이용하여 H형강의 표면에 부착된 녹을 제거하였다.(이때, 레이저의 파장은 1,064㎚이고, 펄스폭은 180fs이며, 펄스 반복률은 200kHz이다.)

이후, 상기 레이저 가공 처리된 H형강의 표면에 연마용 글라스비드를 70kgf/㎠의 압력으로 분사하여 H형강의 표면에 스크래치를 형성한 후, H형강의 표면에 부착된 미세 이물질을 제거하기 위하여 80kgf/㎠의 압력을 갖는 압축공기를 분사하였다.

상기 미세 이물질이 제거된 H형강의 표면에 아크릴 수지 35 중량%, 칼슘실리게이트 15 중량%, 몰리브덴산나트륨 20 중량%, 피로인산나트륨 15 중량%, 카본블랙 분말 5 중량%, 물 10 중량%를 포함한 방청제를 도포하고, H형강의 부식 취약 부위인 볼트 이음부 및 용접 부위에 상기 방청제를 재차 도포하였다.

다음으로, 상기 H형강을 내부온도가 160℃인 밀폐된 가열장치에 15분 동안 넣어 열처리한 후 외부에서 자연 공냉시켰다.

[비교예 1]

상기 실시예 1에서 스크래치 형성단계를 제외하고, 상기 아크릴 수지, 칼슘실리콘게이트, 몰리브덴산나트륨, 피로인산나트륨, 카본블랙 분말 및 물을 혼합하여 제조한 방청제를 사용하는 대신 시중에 유통되고 있는 납, 크롬 등의 혼합물을 이용한 일반 방청제를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법과 조건에서 진행하였다.

[시험예 1]

상기 실시예 1과 비교예 1에 따라 표면처리된 금속 강재의 부착력을 측정하였으며, 상기 부착력은 금속 강재에 도포된 방청제를 충분히 경화시킨 후 상부에 접착제를 도포하고 어태치먼트를 붙이고, 기계식 만능재료시험기(UTM)를 이용하여 어태치먼트를 당겨 박리될 때의 힘을 측정하였다. 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.

구분	실시예 1	비교예 1
부착력(kgf/㎠)	35	26

상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 금속 강재의 표면에 스크래치를 형성하고, 부착력이 우수한 방청제를 도포할 경우 비교예 1에 비해 금속에 대한 부착력이 우수하다는 것을 알 수 있었다.

[시험예 2]

상기 실시예 1과 비교예 1에 따라 표면처리된 금속 강재를 동일한 크기로 절단한 후 KS D 9502에 의거한 5% 염수분무시험을 실시하였다.

염수분무시험 12시간 경과 후 물로 세척하고 건조시킨 후 발생한 백청률로 내식성을 평가하였으며, 이를 5점 척도법으로 나타내었다.(1 : 5%이하, 2 : 5∼10%, 3 : 10∼20%, 4 : 20∼30%, 5 : 30%이상)

구분	실시예 1	비교예 1
염수분무시험	4	3

상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 실시예 1과 비교예 1에 따라 표면처리된 금속 강재의 염수분무시험 결과, 실시예 1에 따라 표면처리된 금속 강재가 비교예 1에 따라 표면처리된 금속 강재에 비해 내식성이 우수하다는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 통상의 기술자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 자명하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (5)

100∼200kgf/㎠의 압력을 갖는 고온 고압의 스팀을 분사하여 금속 강재의 표면에 부착된 수분, 먼지, 들떠있는 녹 및 도막을 제거하는 전처리단계;
상기 금속 강재의 길이방향을 따라 레이저에서 조사되는 레이저 빔을 이용하여 상기 금속 강재의 표면에 발생된 녹을 제거하는 레이저 가공단계;
상기 레이저 가공 처리된 금속 강재의 표면에 연마용 글라스비드를 60∼80kgf/㎠의 압력으로 분사하여 금속 강재의 표면에 스크래치를 형성하는 스크래치 형성단계;
상기 스크래치를 형성하는 과정에서 금속 강재의 표면에 부착된 미세 이물질을 제거하기 위하여 50∼100kgf/㎠의 압력을 갖는 압축공기를 분사하는 에어 클리닝단계;
상기 미세 이물질이 제거된 금속 강재의 표면에 아크릴 수지 35~40 중량%, 칼슘실리게이트 10~15 중량%, 몰리브덴산나트륨 10~20 중량%, 피로인산나트륨 10~20 중량%, 카본블랙 분말 1~5 중량%, 물 10~15 중량%를 포함하는 방청제를 도포하는 1차 프라이머 코팅단계;
상기 1차 프라이머 코팅 처리된 금속 강재의 부식 취약 부위인 볼트 이음부 및 용접 부위에 상기 방청제를 재차 도포하는 2차 프라이머 코팅단계;
상기 2차 프라이머 도장 처리된 금속 강재를 내부온도가 160~200℃인 밀폐된 가열장치에 10~20분 동안 넣어 열처리하는 열처리단계; 및
상기 열처리된 금속 강재를 자연 공냉시키는 냉각단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 강재의 표면처리 방법.

제1항에 있어서,
상기 레이저의 파장은 1,000~1,100㎚이고, 펄스폭은 170~185fs이며, 펄스 반복률은 200kHz인 것을 특징으로 하는 금속 강재의 표면처리 방법.

제1항에 있어서,
상기 레이저의 빔과 금속 강재 사이의 거리는 160~200㎜인 것을 특징으로 하는 금속 강재의 표면처리 방법.

제1항에 있어서,
상기 연마용 글라스비드는 입도 0.3~0.5㎜이고, 분사량 10~20kg/min의 조건으로 분사하는 것을 특징으로 하는 금속 강재의 표면처리 방법.

제1항에 있어서,
상기 1차 프라이머 코팅단계에서 사용되는 방청제의 도포 두께는 10~20㎛이고,
상기 2차 프라이머 코팅단계에서 사용되는 방청제의 도포 두께는 5~10㎛인 것을 특징으로 하는 금속 강재의 표면처리 방법.

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