KR101886054B1 - 내식성이 향상된 금속표면 처리용 세라믹 나노코팅제 및 이를 이용한 금속 표면 처리방법 - Google Patents

내식성이 향상된 금속표면 처리용 세라믹 나노코팅제 및 이를 이용한 금속 표면 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 내식성이 향상된 금속표면 처리용 세라믹 나노코팅제 및 이를 이용한 금속 표면 처리방법은 바인더 수지 30 내지 40 중량부; 슬립제 5 내지 10 중량부; 나노 세라믹 물질 5 내지 10 중량부; 및 희석용제 10 내지 20 중량부;를 이용하며, 특히 금속표면의 내식성 및 표면경도를 향상시키는 효과 및 장시간 경과 후에도 우수한 부착성을 유지하는 효과를 발휘하는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 세라믹 나노코팅제는 표면처리 후에도 금속표면이 매끄럽게 유지되는 장점 및 속건성인 장점과 처리되는 금속 표면에 우수한 광택을 부여하는 장점 또한 갖는다.

Description

내식성이 향상된 금속표면 처리용 세라믹 나노코팅제 및 이를 이용한 금속 표면 처리방법 {CERAMIC NANO-COATING AGENT FOR METAL SURFACE HAVING IMPROVED CORROSION RESISTANCE AND THE METAL SURFACE TREATING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 내식성이 향상된 금속표면 처리용 세라믹 나노코팅제 및 이를 이용한 금속 표면 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 다양한 금속제품 표면의 내식성을 향상시키기 위하여 금속표면에 전해도금을 실시하거나 또는 표면 유기 코팅제 등을 이용한 표면처리를 수행한다.
한편, 하기 특허문헌 1에서는 제1 코팅층을 형성하는 제1 수지조성물 및 제2 코팅층을 형성하는 제2 수지조성물을 포함하는 강판의 표면처리용 수지조성물에 있어서, 상기 제1 수지조성물은 수용성 또는 수분산성 폴리우레탄 수지(A) 20-70중량%; 에폭시기, 아미노기 및 메타크릴기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 반응성 관능기를 가지되, 서로 다른 반응성 관능기를 갖는 2종의 실란화합물(B) 20-60중량%; 및 니켈 또는 마그네슘의 금속화합물 및 질소화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물성개선제(C) 5-20중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속표면 처리용 수지 조성물을 개시하고 있으나, 특허문헌 1에 개시된 금속표면 처리용 수지 조성물은 염분이 강한 대기 또는 수중 환경에서 내식성이 비교적 약한 단점이 있으며, 특히 표면 처리층의 부착성이 저하되어 장시간 표면 코팅층이 유지되지 못하는 문제가 있었다.
또한, 다양한 금속표면 코팅제의 경우 내화학성 및 내식성을 향상시키기 위하여 처리된 물질로 인하여 금속의 매끄러운 표면특성이 충분히 발휘되지 못하는 문제가 있었다.
따라서, 염분이 강한 대기 또는 수중 환경에서도 강한 내식성을 발휘하고, 표면코팅층의 부착력 및 부착유지력이 우수하며, 처리된 금속 표면의 매끄러운 특성이 유지될 수 있는 금속표면 처리용 코팅제의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
[특허문헌]
특허문헌 1: 대한민국 공개특허 제10-2009-0046262호 (2009.05.11.)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 염분이 강한 대기 또는 수중 환경에서도 강한 내식성을 발휘하고, 표면코팅층의 부착력 및 부착유지력이 우수하며, 처리된 금속 표면의 매끄러운 특성이 유지될 수 있는 금속표면 처리용 코팅제를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 내식성이 향상된 금속표면 처리용 세라믹 나노코팅제는 바인더 수지 30 내지 40 중량부; 슬립제 5 내지 10 중량부; 나노 세라믹 물질 5 내지 10 중량부; 및 희석용제 10 내지 20 중량부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따른 세라믹 나노코팅제에 있어서, 상기 바인더 수지는 아크릴바인더 수지일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 세라믹 나노코팅제에 있어서, 상기 슬립제는 나노코팅제가 처리되는 금속표면을 매끄럽게 하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 세라믹 나노코팅제에 있어서, 상기 나노 세라믹 물질은 실리카일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 세라믹 나노코팅제에 있어서, 상기 나노 세라믹 물질은 100 내지 1,000㎚의 평균 입경을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 세라믹 나노코팅제에 있어서, 상기 희석용제는 셀루솔브아세테이트일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 세라믹 나노코팅제는 염료를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따른 세라믹 나노코팅제는 색분리방지제를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 내식성이 향상된 금속표면 처리방법은 코팅 처리대상인 금속 물질의 표면에 아연 또는 아연합금 물질이 포함된 용액을 이용하여 표면 전해도금을 실시하는 아연 전해도금 단계; 상기 아연 전해도금 처리된 금속 물질을 크로메이트 용액에 침지하는 크로메이트 코팅 단계; 및 상기 크로메이트 코팅된 금속 물질을 상기 세라믹 나노코팅제에 침지하는 나노세라믹 코팅단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따른 내식성이 향상된 금속표면 처리방법은 상기 나노세라믹 코팅단계 이후에, 금속을 120 내지 140℃의 온도로 5 내지 20분간 건조하는 열경화 건조단계;를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따른 내식성이 향상된 금속표면 처리방법은 상기 방법은 상기 열경화 건조단계 이후에, 열경화 건조된 금속을 15 내지 30℃의 온도로 냉각시키는 상온냉각단계;를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 내식성이 향상된 금속표면 처리용 세라믹 나노코팅제는 금속표면의 내식성 및 표면경도를 향상시키는 효과를 발휘한다. 또한 본 발명에 따른 세라믹 나노코팅제는 장시간 경과 후에도 우수한 부착성을 유지하는 효과를 발휘하는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 세라믹 나노코팅제는 표면처리 후에도 금속표면이 매끄럽게 유지되는 장점 및 속건성인 장점 또한 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 세라믹 나노코팅제는 처리되는 금속 표면에 우수한 광택을 부여하는 장점 또한 갖는다.
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예의 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 내식성이 향상된 금속표면 처리용 세라믹 나노코팅제 및 이를 이용한 금속 표면 처리방법에 관한 것이며, 더욱 구체적으로 금속표면의 내식성 및 표면경도가 향상되고, 장시간 경과 후에도 우수한 부착성을 유지하며, 표면처리 후에도 금속표면이 매끄럽게 유지되는 세라믹 나노코팅제 및 이를 이용한 금속 표면 처리방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 세라믹 나노코팅제는 바인더 수지 30 내지 40 중량부; 슬립제 5 내지 10 중량부; 나노 세라믹 물질 5 내지 10 중량부; 및 희석용제 10 내지 20 중량부;를 포함하며, 우수한 내식성을 발휘한다.
특히, 상기 바인더 수지는 아크릴바인더 수지가 사용될 수 있다.
상기 바인더 수지는 본 발명에 따른 세라믹 나노코팅제에 포함되는 성분들을 상호 결합시켜주는 기능을 발휘하며, 30 내지 40 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 바인더 수지의 함량이 30 중량부 미만인 경우는 나노코팅제의 코팅층이 얇아지게 되어 처리된 금속표면의 내식성이 저하되는 문제가 있으며, 40 중량부를 초과하는 경우는 코팅제가 처리되는 도막의 두께가 너무 두꺼워져서 건조시간이 길어지게 되며 이에 따라 코팅 도막에 기포가 발생하는 문제가 있다.
상기 슬립제는 나노코팅제가 처리되는 금속표면을 매끄럽게 하는 기능을 발휘하며, 5 내지 10 중량부의 비율로 포함된다. 슬립제는 금속표면 처리분야에 통상적으로 사용되는 다양한 슬립제가 사용될 수 있으며, 5 중량부 미만으로 포함되는 경우는 코팅제가 처리된 금속표면이 매끄럽지 못하게 되는 문제가 있고, 10 중량부를 초과하는 경우는 비경제적인 문제가 있다.
상기 나노 세라믹 물질은 본 발명에 따른 나노 코팅제에 내식성을 부여하는 기능을 발휘하며, 5 내지 10 중량부로 포함된다. 나노 세라믹 물질은 예를 들어, 나노 실리카일 수 있으며, 100 내지 1,000㎚의 평균 입경을 가질 수 있다. 나노 세라믹 물질의 함량이 5 중량부 미만인 경우는 코팅제의 내식성 및 경도가 저하되는 문제가 있으며, 10 중량부를 초과하는 경우는 코팅제의 부착력이 저하되는 문제가 있다. 한편, 나노 세라믹 물질의 평균 입경이 100㎚ 미만인 경우는 코팅층의 광택성, 내식성 및 경도가 저하되는 문제가 있으며, 1,000㎚를 초과하는 경우에는 코팅층의 내식성 및 경도가 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명에 따른 나노코팅제에 포함되는 나노 세라믹 물질로는 (주)남영세라믹사의 #700을 사용하는 것도 가능하다.
상기 희석용제는 본 발명의 나노코팅제에 포함되는 다양한 성분이 균일하게 용액상태로 혼합될 수 있도록 하는 기능을 발휘하며, 10 내지 20 중량부의 비율로 포함된다. 상기 희석용제는 고비점의 용제가 사용되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 셀루솔브아세테이트를 사용할 수 있다. 특히, 본 발명의 나노코팅제에 포함되는 희석용제로 셀루솔브아세테이트와 같이 고비점의 용제를 사용하는 경우는 통상적인 작업 환경 온도에서 코팅제가 쉽게 휘발되지 않아 작업자의 작업효율을 향상시킬 수 있게 되는 등, 작업장 환경을 개선할 수 있는 효과를 발휘한다.
상기 희석용제의 함량이 10 중량부 미만인 경우는 코팅제에 포함되는 고형성분의 함량이 증가하게 되어 코팅제의 도포 두께가 증가하고 결국 건조시간이 증가함과 동시에 코팅층에 기포가 발생하는 문제가 야기된다. 한편, 희석용제의 함량이 20 중량부를 초과하는 경우는 고형분의 상대적인 함량이 감소하여 코팅제의 도막 두께가 감소함으로써 코팅층의 내식성이 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명에 따른 나노코팅제는 금속표면에 색상을 부여하는 염료를 더욱 포함할 수 있다. 상기 염료는 다양한 색상을 부여하는 것을 사용가능하며, 예를 들어 금속표면에 검정색상을 부여하기 위한 흑색염료를 사용하는 것이 가능하다. 상기 염료는 금속 표면에 사용가능한 종래의 통상적인 다양한 염료를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 나노코팅제에 염료를 첨가하는 경우는 염료가 코팅제에 고르게 분산되도록 하고 염료의 고른 분산이 오랫동안 유지될 수 있도록 하는 기능을 발휘하는 색분리방지제를 더욱 첨가할 수도 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 금속표면 처리방법을 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 금속표면 처리방법은 코팅 처리대상인 금속 물질의 표면에 아연 또는 아연합금 물질이 포함된 용액을 이용하여 표면 전해도금을 실시하는 아연 전해도금 단계; 상기 아연 전해도금 처리된 금속 물질을 크로메이트 용액에 침지하는 크로메이트 코팅 단계; 및 상기 크로메이트 코팅된 금속 물질을 상기 본 발명의 다양한 구현 예에 따른 세라믹 나노코팅제에 침지하는 나노세라믹 코팅단계;를 포함한다.
우선, 표면 처리대상이 되는 금속을 아연 또는 아연합금을 이용한 전해도금법으로 표면 아연도금처리를 수행한다. 이와 같이 1차 아연도금 처리를 수행함으로써 후술하는 크로메이트처리 및 나노코팅제 처리가 안정적으로 수행될 수 있다. 즉, 상기 아연도금처리를 거침으로써 최종적인 금속표면 처리후의 표면 내식성이 더욱 향상되는 장점이 있다. 즉, 상기 아연도금처리를 통하여 형성된 아연도금층은 후술하는 크로메이트층의 형성을 촉진하고 이러한 크로메이트층의 안정적인 유지를 돕는 기능을 발휘한다.
그 후, 상기 아연도금층에 추가적으로 잔류하는 도금용액이 제거될 수 있도록 1차 건조단계를 추가적으로 거치는 것도 가능하다.
다음으로, 이와 같이 아연도금 1차 처리를 거친 금속을 전해조로부터 꺼내어 크로메이트 (cromate) 용액이 담긴 2차 처리조에 침지한다. 이와 같이 크로메이트가 담긴 2차 처리조에 아연도금 금속을 담그게 되면, 아연도금처리된 금속의 표면에 크로메이트층이 추가적으로 형성되며, 이와 같이 형성된 크로메이트층으로 인하여 금속표면의 내식성이 더욱 강해지는 장점이 있다. 한편, 이와 같이 형성된 크로메이트층은 후술하는 나노코팅층의 형성을 돕고 이와 같이 형성된 나노코팅층이 안정적으로 유지될 수 있도록 하는 기능을 발휘한다.
상기 크로메이트층 형성과정은 전술한 바와 같이 크로메이트 용액에 금속을 침지한 방법으로 수행될 수 있으나, 그 이외에 스프레이 분사 등과 같은 다양하게 변형된 방법으로 수행될 수도 있다.
그 후, 상기 크로메이트층이 충분히 견고하게 굳을 때까지 금속표면을 건조하는 2차 건조단계를 추가적으로 거치는 것도 가능하다.
다음으로, 이와 같이 크로메이트층이 형성된 금속을 전술한 본 발명에 따른 나노코팅제 용액이 담긴 3차 처리조에 침지한다. 이와 같이 나노코팅제가 담긴 3차 처리조에 아연도금층 및 크로메이트층이 차례로 형성된 금속을 담그게 되면, 상기 크로메이트층상에 추가적으로 나노코팅층이 형성된다.
이와 같이 형성된 나노코팅층은 금속 표면에 매우 강한 내식성 및 경도를 부여하는 기능을 발휘한다.
한편, 상기 나노코팅층을 형성하기 위한 침지 (dipping) 시간은 4 내지 5초 정도의 매우 짧은 시간동안 처리하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 나노코팅제를 사용하는 경우는 이와 같이 매우 짧은 시간 동안 침지하는 것만으로도 금속표면에 매우 강한 내식성 및 경도를 발휘할 수 있는 나노코팅층의 형성이 가능한 장점이 있다.
한편, 상기 나노코팅층 형성 단계에서 나노코팅제 용액에 침지한 금속을 꺼내어 표면에 잔류하여 흘러내리는 나노코팅제 용액을 중력에 의하여 제거하는 과정인 탈루과정을 약 2 내지 3분간 거치는 것도 가능하다. 이와 같은 탈루과정은 표면 처리대상 금속의 대면적 표면이 중력 방향에 수직되도록 함으로써 금속의 대면적 표면에 붙어 있는 나노코팅제 용액이 금속 표면을 따라 자연스럽게 중력에 의하여 하방으로 흘러 내릴 수 있게 둠으로써 수행할 수 있다.
그 후, 위와 같이 나노코팅제로 처리된 금속의 표면을 120 내지 140℃의 온도로 약 10여분간 건조시키는 열경화 건조단계를 추가적으로 수행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 추가적인 열경화 건조단계를 수행함으로써, 처리되는 금속 표면의 내식성 및 경도를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 발휘된다.
그 후, 이와 같이 열경화 건조단계를 거친 금속을 약 15 내지 25℃의 상온으로 냉각시키는 상온 냉각단계를 거치게 된다.
이하, 본 발명에 따른 나노코팅제를 이용한 금속표면처리 방법의 구체적인 실시예 및 본 발명의 효과를 비교확인할 수 있는 다양한 비교예를 살펴보기로 한다.
실시예 1 - 나노코팅제의 제조
아크릴바인더 수지 DRAB-30S ((주)다락) 350g, 슬립제 FinaWax OK (평화약품) 70g, 실리카 70g 및 셀루솔브아세테이트 350g를 2ℓ혼합용기에 넣고, 교반기를 이용하여 약 1,000rpm으로 약 30분간 교반하여 본 발명에 따른 나노코팅제를 제조하였다.
실시예 2 - 나노코팅제의 제조
아크릴바인더 수지 DRAB-30S ((주)다락) 350g, 슬립제 FinaWax OK (평화약품) 70g, 나노세라믹 물질 #700 (남영세라믹) 70g 및 셀루솔브아세테이트 350g를 2ℓ혼합용기에 넣고, 교반기를 이용하여 약 1,000rpm으로 약 30분간 교반하여 본 발명에 따른 나노코팅제를 제조하였다.
실시예 3 - 나노코팅제의 제조, 흑색염료 추가
아크릴바인더 수지 DRAB-30S ((주)다락) 350g, 슬립제 FinaWax OK (평화약품) 70g, 실리카 70g, 셀루솔브아세테이트 350g, 및 흑색염료 Black #820S (현대케미칼) 70g을 2ℓ혼합용기에 넣고, 교반기를 이용하여 약 1,000rpm으로 약 30분간 교반하여 본 발명에 따른 나노코팅제를 제조하였다.
실시예 4 - 나노코팅제의 제조, 흑색염료 추가
아크릴바인더 수지 DRAB-30S ((주)다락) 350g, 슬립제 FinaWax OK (평화약품) 70g, 나노세라믹 물질 #700 (남영세라믹) 70g, 셀루솔브아세테이트 350g 및 흑색염료 Black #820S (현대케미칼) 70g을 2ℓ혼합용기에 넣고, 교반기를 이용하여 약 1,000rpm으로 약 30분간 교반하여 본 발명에 따른 나노코팅제를 제조하였다.
실시예 5 - 나노코팅제의 제조, 흑색염료 및 색분리방지제 추가
아크릴바인더 수지 DRAB-30S ((주)다락) 350g, 슬립제 FinaWax OK (평화약품) 70g, 실리카 70g, 셀루솔브아세테이트 350g, 흑색염료 Black #820S (현대케미칼) 70g 및 색분리방지제 BYK-W 940 (BYK사) 70g을 2ℓ혼합용기에 넣고, 교반기를 이용하여 약 1,000rpm으로 약 30분간 교반하여 본 발명에 따른 나노코팅제를 제조하였다.
실시예 6 - 나노코팅제의 제조, 흑색염료, 및 색분리방지제 추가
아크릴바인더 수지 DRAB-30S ((주)다락) 350g, 슬립제 FinaWax OK (평화약품) 70g, 나노세라믹 물질 #700 (남영세라믹) 70g, 셀루솔브아세테이트 350g, 흑색염료 Black #820S (현대케미칼) 70g 및 및 색분리방지제 BYK-W 940 (BYK사) 70g을 2ℓ혼합용기에 넣고, 교반기를 이용하여 약 1,000rpm으로 약 30분간 교반하여 본 발명에 따른 나노코팅제를 제조하였다.
비교예 1 - 실리카 제거
아크릴바인더 수지 DRAB-30S ((주)다락) 350g, 슬립제 FinaWax OK (평화약품) 70g, 및 셀루솔브아세테이트 350g를 2ℓ혼합용기에 넣고, 교반기를 이용하여 약 1,000rpm으로 약 30분간 교반하여 코팅제를 제조하였다.
비교예 2 - 슬립제 제거
아크릴바인더 수지 DRAB-30S ((주)다락) 350g, 실리카 70g 및 셀루솔브아세테이트 350g를 2ℓ혼합용기에 넣고, 교반기를 이용하여 약 1,000rpm으로 약 30분간 교반하여 코팅제를 제조하였다.
비교예 3 - 실리카 제거, 흑색염료 추가
아크릴바인더 수지 DRAB-30S ((주)다락) 350g, 슬립제 FinaWax OK (평화약품) 70g, 셀루솔브아세테이트 350g 및 흑색염료 Black #820S (현대케미칼) 70g을 2ℓ혼합용기에 넣고, 교반기를 이용하여 약 1,000rpm으로 약 30분간 교반하여 코팅제를 제조하였다.
비교예 4 - 슬립제 제거, 흑색염료 추가
아크릴바인더 수지 DRAB-30S ((주)다락) 350g, 실리카 70g, 셀루솔브아세테이트 350g 및 흑색염료 Black #820S (현대케미칼) 70g을 2ℓ혼합용기에 넣고, 교반기를 이용하여 약 1,000rpm으로 약 30분간 교반하여 코팅제를 제조하였다.
비교예 5 - 실리카 제거, 흑색염료, 및 색분리방지제 추가
아크릴바인더 수지 DRAB-30S ((주)다락) 350g, 슬립제 FinaWax OK (평화약품) 70g, 셀루솔브아세테이트 350g, 흑색염료 Black #820S (현대케미칼) 70g 및 색분리방지제 BYK-W 940 (BYK사) 70g을 2ℓ혼합용기에 넣고, 교반기를 이용하여 약 1,000rpm으로 약 30분간 교반하여 코팅제를 제조하였다.
비교예 6 - 슬립제 제거, 흑색염료, 및 색분리방지제 추가
아크릴바인더 수지 DRAB-30S ((주)다락) 350g, 실리카 70g, 셀루솔브아세테이트 350g, 흑색염료 Black #820S (현대케미칼) 70g 및 색분리방지제 BYK-W 940 (BYK사) 70g을 2ℓ혼합용기에 넣고, 교반기를 이용하여 약 1,000rpm으로 약 30분간 교반하여 코팅제를 제조하였다.
[테스트용 금속시편 제작]
금속시편 A, B, 및 C (하기 각각의 표 하단 참고)를 가로×세로×두께를 각각 10㎝×5㎝×1㎝로 제작하고, 이와 같이 준비된 금속시편을 아연도금 전해조에 넣고, 전극을 가하여 1차 아연도금 처리를 수행하였으며, 금속시편의 표면에 잔류하는 도금용액을 중력에 의하여 제거하고, 이를 크로메이트 용액에 약 10분간 침적하고 꺼낸 후, 금속표면에 잔류하는 크로메이트 용액을 중력에 의하여 제거하였고, 이를 다시 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에 따라 제조된 코팅제 용액에 약 10초간 침지하고, 꺼낸 후 약 3분간 탈루과정을 거쳐 금속표면에 잔류하는 잔여 코팅제 용액을 제거하였다. 그 후, 이를 금속 건조기 CHM-DO-100 (창원계측기)에 넣고 약 130℃의 온도로 약 10분간 건조하였으며, 그 후 이를 꺼내어 약 20℃의 온도에서 금속의 온도가 대기의 온도와 거의 같아질 때까지 충분히 냉각시켰다.
[내식성 테스트]
상기와 같이 제작된 표면처리된 금속시편 1 내지 12 (금속시편 1 내지 6은 순서대로 실시예 1 내지 6의 코팅제를 사용한 것이며, 금속시편 7 내지 12는 순서대로 비교예 1 내지 6의 코팅제를 사용한 것 임)에 대하여 KS D 9502의 염수분무시험 기준에 따라 내식성을 테스트하였으며, 표면을 육안관찰하여 표면처리층이 유지되는 시간을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 시편 A (시간) 시편 B (시간) 시편 C (시간)
실시예 1 520 530 525
실시예 2 530 510 515
실시예 3 532 515 520
실시예 4 520 520 512
실시예 5 530 530 520
실시예 6 525 510 530
비교예 1 20 21 15
비교예 2 250 200 210
비교예 3 15 18 16
비교예 4 260 250 260
비교예 5 22 20 20
비교예 6 300 310 300
(시편 A: 구리시편, 시편 B: 철시편, 시편 C: 스테인리스스틸 시편)
상기 표 1의 결과를 살펴보면, 본 발명의 나노코팅제를 사용한 실시예 1 내지 6의 경우 이를 사용하지 않은 비교예 1 내지 6의 경우보다 현저하게 우수한 내식성을 나타냄을 확인할 수 있다.
[부착력 테스트]
상기와 같이 제작된 표면처리된 금속시편 1 내지 12 (금속시편 1 내지 6은 순서대로 실시예 1 내지 6의 코팅제를 사용한 것이며, 금속시편 7 내지 12는 순서대로 비교예 1 내지 6의 코팅제를 사용한 것 임)에 대하여 KSM ISO 2409에 따라 부착력을 테스트하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 부착력은 테스트 결과에 따라 1 내지 10등급 (1등급: 가장 부착력이 강함, 10등급: 가장 부착력이 약함)으로 나누어 평가하였다.
구분 시편 A 시편 B 시편 C
실시예 1 1 2 1
실시예 2 1 1 2
실시예 3 2 1 1
실시예 4 1 1 1
실시예 5 1 2 2
실시예 6 2 1 1
비교예 1 6 6 6
비교예 2 7 8 5
비교예 3 6 7 7
비교예 4 8 6 6
비교예 5 7 5 7
비교예 6 6 6 6
(시편 A: 구리시편, 시편 B: 철시편, 시편 C: 스테인리스스틸 시편)
상기 표 2의 결과를 살펴보면, 본 발명의 나노코팅제를 사용한 실시예 1 내지 6의 경우 이를 사용하지 않은 비교예 1 내지 6의 경우보다 현저하게 우수한 표면처리층 부착력을 나타냄을 확인할 수 있다.
[도막두께 균일성 테스트]
상기와 같이 제작된 표면처리된 금속시편 1 내지 12 (금속시편 1 내지 6은 순서대로 실시예 1 내지 6의 코팅제를 사용한 것이며, 금속시편 7 내지 12는 순서대로 비교예 1 내지 6의 코팅제를 사용한 것 임)에 대하여 KS D 0246에 따라 도막두께 균일성을 테스트하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 도막두께 균일성은 테스트 결과에 따라 1 내지 10등급 (1등급: 가장 두께 균일성이 양호함, 10등급: 가장 두께 균일성이 불량함)으로 나누어 평가하였다.
구분 시편 A 시편 B 시편 C
실시예 1 1 2 1
실시예 2 2 1 2
실시예 3 1 1 1
실시예 4 1 2 2
실시예 5 1 2 2
실시예 6 2 1 1
비교예 1 6 6 5
비교예 2 7 6 5
비교예 3 6 5 7
비교예 4 5 6 5
비교예 5 5 5 7
비교예 6 6 6 6
(시편 A: 구리시편, 시편 B: 철시편, 시편 C: 스테인리스스틸 시편)
상기 표 3의 결과를 살펴보면, 본 발명의 나노코팅제를 사용한 실시예 1 내지 6의 경우 이를 사용하지 않은 비교예 1 내지 6의 경우보다 현저하게 우수한 도막 두께 균일성을 나타냄을 확인할 수 있다.
[표면경도 테스트]
상기와 같이 제작된 표면처리된 금속시편 1 내지 12 (금속시편 1 내지 6은 순서대로 실시예 1 내지 6의 코팅제를 사용한 것이며, 금속시편 7 내지 12는 순서대로 비교예 1 내지 6의 코팅제를 사용한 것 임)에 대하여 KS M ISO 15184에 따라 코팅층의 표면경도를 테스트하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 경도는 연필경도 값 (H)으로 표시하였다.
구분 시편 A (H) 시편 B (H) 시편 C (H)
실시예 1 7 7 7
실시예 2 7 7 6
실시예 3 7 7 7
실시예 4 7 6 7
실시예 5 7 7 6
실시예 6 7 7 7
비교예 1 2 2 2
비교예 2 4 4 3
비교예 3 2 2 2
비교예 4 3 3 2
비교예 5 2 2 2
비교예 6 3 2 3
(시편 A: 구리시편, 시편 B: 철시편, 시편 C: 스테인리스스틸 시편)
상기 표 4의 결과를 살펴보면, 본 발명의 나노코팅제를 사용한 실시예 1 내지 6의 경우 이를 사용하지 않은 비교예 1 내지 6의 경우보다 현저하게 우수한 표면경도를 나타냄을 확인할 수 있다.
[내마모성 테스트]
상기와 같이 제작된 표면처리된 금속시편 1 내지 12 (금속시편 1 내지 6은 순서대로 실시예 1 내지 6의 코팅제를 사용한 것이며, 금속시편 7 내지 12는 순서대로 비교예 1 내지 6의 코팅제를 사용한 것 임)에 대하여 ASTM D 4060에 따라 내마모성을 테스트하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다. 내마모성은 테스트 후 그 결과에 따라 1 내지 10등급 (1등급: 가장 내마모성이 양호함, 10등급: 가장 내마모성이 불량함)으로 나누어 평가하였다.
구분 시편 A 시편 B 시편 C
실시예 1 2 1 1
실시예 2 1 1 2
실시예 3 2 1 2
실시예 4 2 1 1
실시예 5 1 2 1
실시예 6 2 1 1
비교예 1 6 6 6
비교예 2 7 5 5
비교예 3 6 5 6
비교예 4 8 6 5
비교예 5 7 6 7
비교예 6 6 7 6
(시편 A: 구리시편, 시편 B: 철시편, 시편 C: 스테인리스스틸 시편)
상기 표 5의 결과를 살펴보면, 본 발명의 나노코팅제를 사용한 실시예 1 내지 6의 경우 이를 사용하지 않은 비교예 1 내지 6의 경우보다 현저하게 우수한 내마모성을 나타냄을 확인할 수 있다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 코팅 처리대상인 금속 물질의 표면에 아연 또는 아연합금 물질이 포함된 용액을 이용하여 표면 전해도금을 실시하는 아연 전해도금 단계;
    상기 아연 전해도금 처리된 금속 물질을 크로메이트 용액에 침지하는 크로메이트 코팅 단계; 및
    상기 크로메이트 코팅된 금속 물질을 아크릴바인더 수지, 슬립제, 100 내지 1,000nm의 평균 입경을 갖는 나노 실리카 및 셀루솔브아세테이트를 포함하는 나노코팅제 용액에 4 내지 5초간 침지하여 나노코팅층을 형성하는 나노세라믹 코팅단계;
    상기 나노세라믹 코팅 처리된 금속 물질을 상기 나노코팅제 용액으로부터 꺼낸 후, 금속 물질의 대면적 표면이 2 내지 3분간 중력 방향에 대하여 수직이 되도록 유지함으로써 금속의 대면적 표면에 잔류하는 나노코팅제 용액이 금속 표면을 따라 자연스럽게 중력에 의하여 하방으로 흘러 내려 제거될 수 있도록 하는 탈루단계; 및
    상기 탈루단계를 거친 금속 물질을 120 내지 140℃의 온도로 5 내지 20분간 건조하는 열경화 건조단계;를 포함하며,
    KS D 9502의 염수분무시험 기준에 따른 내식성 테스트에서 510시간 경과 후에도 표면처리층이 유지될 수 있도록 하는 내식성이 향상된 금속표면 처리방법.
  10. 삭제
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 방법은 상기 열경화 건조단계 이후에,
    열경화 건조된 금속을 15 내지 30℃의 온도로 냉각시키는 상온냉각단계;를 더욱 포함하는 내식성이 향상된 금속표면 처리방법.











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