KR102154174B1 - 황동색 발색방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스테인리스강의 황동색 발색방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스테인리스강의 표면 거칠기를 개선시키고 기계적 강도를 향상시킬 수 있으며, 외부 환경 변화에도 쉽게 변색되지 않으면서도 균일하고 재현성 있는 황동 색상을 발색시킬 수 있는, 스테인리스강의 황동색 발색방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 스테인리스강의 황동색 발색방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스테인리스강의 표면 거칠기를 개선시키고 기계적 강도를 향상시킬 수 있으며, 외부 환경 변화에도 쉽게 변색되지 않으면서도 균일하고 재현성 있는 황동 색상을 발색시킬 수 있는, 스테인리스강의 황동색 발색방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건축물의 외장재 중 지붕 재료로는 주로 도색된 철판 또는 황동판 등이 주로 사용된다. 상기 도색된 철판 또는 황동판은 기계적 강도가 약할 뿐만 아니라, 대기오염 또는 산성비 등으로 인한 외부 환경에 의해 쉽게 변색이 되거나 녹이 스는 현상이 발생하여 재시공이 요구된다는 불편함이 있다.
이에, 상기 도색된 철판 또는 황동판 사용에 따른 불편함을 해소하기 위하여, 쉽게 녹이 슬지 않는 스테인리스강(stainless steel)이 사용되고 있는 실정이다.
스테인리스강은 철의 최대 결점인 내부식성 부족을 개선하기 위한 목적으로 만들어진 것으로, 크롬(Cr)을 함유하여 내식성이 향상된 강철 합금을 의미한다. 상기 크롬의 함유량에 따라 스테인리스강의 내부식성이 조절되는데, 충분한 내부식성을 나타내기 위해서는 적어도 크롬이 약 12% 이상이거나, 또는 크롬이 6% 정도로 함유되고 텅스텐(W) 또는 몰리브덴(Mo) 등이 첨가되어야 한다.
상기 스테인리스강은 내부식성 외에도 보통강이 가지고 있지 않은 여러가지 우수한 특성을 가지고 있다. 구체적으로, 표면이 미려하여 의장성이 뛰어나고, 가공성이 우수하여 변형이 용이하여 강도가 높아 외부충격에 강하며, 내화 내열성이 크다는 장점을 가진다.
이렇게 사용되는 스테인리스강은 그 색깔이 백색으로 되어 있기 때문에, 사용자의 요구에 따라 스테인리스강 표면에 색깔을 입혀서 사용되고 있다. 색을 입히는 방법은 표면을 페인트로 도색하는 것이 일반적이며, 그 외에도 전기도금으로 동을 도금하는 전기도금법, 표면을 화학약품 등으로 부식시켜 발색시키는 방법 등이 존재한다.
그러나, 상기 도색법, 전기도금법 등은 일정한 시간이 흐르면 비나 눈 등의 외부 환경 요인으로 인하여 다시 변색될 수 있으며, 화학약품을 이용한 방법의 경우 기계적 강도 등이 종래 스테인리스강에 비해 현저히 떨어진다는 문제점이 있었다.
이에, 상기 스테인리스강의 표면을 원하는 색상으로 균일하게 구현하면서도 쉽게 변색되지 않고, 개선된 표면 거칠기 및 향상된 기계적 강도를 나타내어 내구성 및 경제성이 뛰어난, 새로운 스테인리스강의 발색 방법이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 균일하게 발색된 황동 색상을 나타내어 종래 단순한 색상의 스테인리스강보다 다양한 제품군으로서 활용될 수 있으며, 뛰어난 기계적 강도 및 개선된 표면 거칠기를 가져 품질력 및 경제성이 우수한, 스테인리스강의 황동색 발색방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 스테인리스강을 탄산칼슘을 포함하는 탈지 용액을 이용하여 탈지하는 단계; 상기 탈지한 스테인리스강을 연마하는 단계; 상기 연마한 스테인리스강을 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 바나듐, 주석, 납, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속을 포함하는 발색 용액에 침지하는 단계; 상기 침지한 스테인리스강을 2차 연마하는 단계; 상기 2차 연마한 스테인리스강을 상기 발색 용액에 2차 침지하는 단계; 및 상기 2차 침지한 스테인리스강을 열처리하여 상기 스테인리스강을 황동 색상으로 발색시키는 단계;를 포함하는, 스테인리스강의 황동색 발색방법에 의해 달성될 수 있다.
구체적으로, 상기 2차 침지한 스테인리스강을 열처리하는 단계는, 50℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 스테인리스강의 황동색 발색방법은, 상기 2차 침지한 스테인리스강을 열처리하는 단계 이전에 상기 스테인리스강을 코팅하는 단계를 추가 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 코팅 단계는 상기 스테인리스강을 코팅 용액에 침지하여 수행되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 상기 코팅 용액은, 에탄올, 글리세린, 소수성 물질-코팅 나노입자, 무기방청제, 및 탈크를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기계적 강도가 향상되고, 표면 거칠기가 개선된 황동 색상의 스테인리스강을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 스테인리스강을 표면 처리함으로써 황동 색상을 균일하고 재현성 있게 발색시킬 수 있으며, 그에 따라 종래 단순한 색상의 스테인리스강보다 다양한 제품군으로서 활용될 수 있다는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발색방법에 의해 황동 색상으로 발색된 상기 스테인리스강은 자외선 등의 외부 환경 변화에도 쉽게 변색되지 않으므로, 오랫동안 사용한 후에도 처음 제조된 스테인리스강과 동일한 정도의 발색을 가능하게 한다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테인리스강의 황동색 발색방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 측면은, 스테인리스강을 탄산칼슘을 포함하는 탈지 용액을 이용하여 탈지하는 단계; 상기 탈지한 스테인리스강을 연마하는 단계; 상기 연마한 스테인리스강을 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 바나듐, 주석, 납, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속을 포함하는 발색 용액에 침지하는 단계; 상기 침지한 스테인리스강을 2차 연마하는 단계; 상기 2차 연마한 스테인리스강을 상기 발색 용액에 2차 침지하는 단계; 및 상기 2차 침지한 스테인리스강을 열처리하여 상기 스테인리스강을 황동 색상으로 발색시키는 단계;를 포함하는, 스테인리스강의 황동색 발색방법을 제공한다.
이하, 도 1을 참고하여 본 발명에 따른 스테인리스강의 황동색 발색방법을 설명한다.
먼저, 원하는 제품의 크기, 디자인에 따른 스테인리스강을 준비하여 탄산칼슘(CaCO3)을 포함하는 탈지 용액을 이용하여 탈지한다. 상기 탈지 단계를 통해 상기 스테인리스강의 표면에 붙어있는 이물질, 유지분, 및 피막들이 제거되는 것일 수 있으며, 상기 탈지 방법은 상기 탄산칼슘을 포함하는 탈지 용액을 이용하는 것이라면 제한되지 않는다. 예를 들어, 탄산칼슘을 포함하는 탈지 용액에 침지시키는 방법, 또는 탈지 용액을 스펀지에 묻혀 문지르는 방법 등이 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 탈지되는 스테인리스강은 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 마르텐사이트계, 페라이트계, 오스테나이트계 등이 사용될 수 있다.
다음으로, 상기 탈지한 스테인리스강을 연마하여 상기 스테인리스강의 표면 거칠기를 조절하고, 추후 발색 용액이 더욱 잘 침지될 수 있도록 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 연마된 스테인리스강 표면의 광택도는 수요자의 요구에 따라 처리 시간이 조절될 수 있으며, 상기 연마 방법은, 버프 연마, 브러시 연마, 벨트 연마, 샌드 블러스트 연마, 바렐 연마, 화학 연마, 전해 연마, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 연마 방법을 이용하여 수행될 수 있다.
다음으로, 상기 연마된 스테인리스강을 금속을 포함하는 발색 용액에 침지하여 상기 스테인리스강 표면의 부동상태를 제거함으로써 활성화시킨다. 상기 발색 용액에 의해 스테인리스강의 표면의 부동상태가 제거됨으로써, 추후 특정한 온도 범위 및 시간 동안 열처리를 통해 종래 스테인리스강의 백색이 아닌 다양한 색상, 예를 들어 황동 색상을 나타내는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발색 용액은 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 바나듐, 주석, 납, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 발색 용액은 크롬 및 망간을 포함하는 것일 수 있으며, 바람직하게, 무수크롬산(CrO3), 중크롬산칼륨(K2CrO7), 및 과망간산(KMnO4)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발색 용액은 상기 발색 용액 100 중량부에 대하여 약 1 내지 약 50 중량부의 무수크롬산, 약 0.1 내지 약 10 중량부의 중크롬산칼륨, 및 약 0.1 내지 약 10 중량부의 과망간산을 포함할 수 있다. 만약, 상기 발색 용액에서 상기 무수크롬산, 중크롬산칼륨, 및 과망간산이 각각 약 1 중량부, 약 0.1 중량부, 및 약 0.1 중량부 미만으로 포함되거나, 각각 약 50 중량부, 약 10 중량부, 및 약 10 중량부를 초과할 경우, 상기 스테인리스강을 발색 용액에 침지한 뒤 추후 열처리하였을 때 청색 또는 녹색 등의 색상이 발색되거나, 또는 황동 색상이 얼룩져 발색될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 스테인리스강을 상기 발색 용액에 침지하는 시간은 약 1 분 내지 약 15 분일 수 있다. 상기 침지 시간이 약 1 분 미만일 경우, 상기 스테인리스강의 표면이 충분히 활성화되지 않을 수 있으며, 약 15 분을 초과할 경우 추후 상기 스테인리스강을 열처리하였을 때 황동 색상이 구현되지 않을 수 있으므로, 상기 침지 시간은 약 1 분 내지 약 15 분인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 약 5 분 내지 약 10 분 동안 수행되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발색 용액은 산화저마늄 분말을 추가 포함할 수 있으며, 상기 스테인리스강은 상기 산화저마늄 분말이 추가 포함된 발색 용액에 약 1 분 내지 약 15 분 동안 침지됨에 따라 상기 스테인리스강의 내부식성이 향상되고 및 표면 거칠기가 개선될 수 있다. 저마늄은 원자량이 약 72.59인 회백색의 세라믹으로서, 주로 2가 또는 4가의 화합물 형태로 존재한다. 상기 저마늄은 안정하며 잘 부식되지 않으므로 상기 발색 용액에 추가 포함됨으로써 상기 스테인리스강의 내부식성을 향상시킬 수 있으며, 상기 스테인리스강 표면에 고르게 분포되어 표면 거칠기를 개선시키는 역할을 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산화저마늄은, 저마늄 광석으로부터 수득된 염화 저마늄을 가수 분해하여 제조되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 산화제일저마늄(GeO) 또는 산화제이저마늄(GeO2)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 발색 용액이 산화제일저마늄 분말을 상기 발색 용액 100 중량부 대비 약 0.1 내지 약 5 중량부로 포함함에 따라, 상기 발색 용액에 침지되는 스테인리스강의 내부식성이 증가하고 표면 거칠기가 개선될 수 있다. 만약, 상기 산화제일저마늄 분말이 상기 발색 용액 100 중량부에 대하여 약 0.1 중량부 미만으로 포함될 경우 내부식성 향상 및 표면 거칠기 개선 효과가 발휘되지 않을 수 있으며, 약 5 중량부를 초과할 경우 기계적 강도가 하락할 수 있다.
다음으로, 상기 침지한 스테인리스강을 2차 연마한다. 상기 2차 연마를 통해 상기 스테인리스강의 표면 거칠기가 개선되고, 상기 스테인리스강의 표면이 추후 더욱 활성화됨으로써 균일하고 재현성 있는 황동 색상을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 연마 단계를 2차적으로 수행함으로써, 상기 1차 연마 후 발색 용액 침지 시 미처 활성화되지 않은 표면을 전체적으로 다시 고르게 연마시킴으로써, 연마 단계를 1차적으로만 수행한 경우 보다 황동 색상이 더욱 균일하게 발색되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 2차 연마는 상기 1차 연마와 동일한 방법으로 수행되는 것일 수 있으며, 구체적으로, 버프 연마, 브러시 연마, 벨트 연마, 샌드 블러스트 연마, 바렐 연마, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 기계적 연마 방법을 이용해 수행될 수 있다.
다음으로, 2차 연마한 스테인리스강을 상기 1차 침지에서 사용한 것과 동일한 발색 용액에 2차 침지하여 상기 스테인리스강 표면을 더욱 활성화시킴으로써, 상기 1차 침지만으로는 충분히 발색되지 않는 현상을 개선시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 스테인리스강을 상기 발색 용액에 2차 침지하는 시간은 상기 1차 침지와 상이할 수 있으며, 예를 들어, 약 30 초 내지 약 3 분일 수 있다. 만약, 상기 2차 침지 시간이 약 30 초 미만일 경우 상기 스테인리스강을 추후 열처리하였을 때 황동 색상이 균일하게 발색되지 않을 수 있으며, 약 3 분을 초과할 경우 황동 색상이 아닌 다른 색상이 발색될 수 있다.
다음으로, 상기 2차 침지한 스테인리스강을 열처리함으로써 상기 활성화된 스테인리스강의 표면 산화층을 형성시켜 황동 색상으로 발색시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 열처리하는 시간 및 온도 범위에 따라, 상기 스테인리스강의 색상이 다르게 발색되는 것일 수 있다.
예를 들어, 상기 2차 침지한 스테인리스강을 열처리하는 단계는 약 50℃ 내지 약 150℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으며, 만약 상기 열처리가 약 50℃ 미만으로 수행되거나 약 150℃를 초과하여 수행될 경우, 상기 스테인리스강은 청색 또는 녹색 등의 황동 색상이 아닌 다른 색상으로 발색될 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 2차 침지한 스테인리스강을 열처리하는 단계는 약 1 시간 내지 약 6 시간 동안 수행되는 것일 수 있다. 만약, 상기 열처리가 약 1 시간 미만으로 수행될 경우 상기 스테인리스강의 색상이 발현되지 않을 수 있으며, 약 6 시간을 초과하여 수행될 경우 상기 스테인리스강이 청색 또는 녹색 등으로 발색될 수 있으므로, 상기 열처리하는 단계는 약 50℃ 내지 약 150℃의 온도 범위에서, 약 1 시간 내지 약 6 시간 동안 수행되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 열처리는 약 2 시간 내지 약 4 시간 동안 수행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 2차 침지한 스테인리스강을 열처리하는 단계 이전에, 상기 스테인리스강을 코팅하는 단계를 추가 포함할 수 있다. 상기 열처리 이전에 상기 스테인리스강을 코팅함에 따라, 상기 스테인리스강의 표면 거칠기 및 기계적 강도를 개선시키며, 그에 따라 코팅 단계를 수행하지 않는 발색방법에 비해 상기 황동 색상이 얼룩지지 않고 균일하고 재현성 있게 발색될 수 있으며, 자외선 등의 외부 환경 하에 장기간 방치하거나 오랫동안 세척을 반복하여 사용한 후에도 처음 발색되었을 때와 동일한 정도의 발색을 가능하게 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 코팅 단계는 상기 스테인리스강을 코팅 용액에 침지하여 수행되는 것일 수 있으며, 상기 코팅 용액은 예를 들어, 에탄올, 글리세린, 소수성 물질-코팅 나노입자, 무기방청제, 및 탈크를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 글리세린은 점도를 증진시켜 상기 소수성 물질-코팅 나노입자를 상기 스테인리스강에 균일하게 코팅시키기 위해 포함되는 것일 수 있으며, 상기 코팅 용액 100 중량부에 대하여 약 5 내지 약 20 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약 상기 글리세린이 상기 코팅 용액 100 중량부 대비 약 5 중량부 미만으로 포함될 경우 코팅 용액의 점도가 충분히 확보되지 않을 수 있으며, 약 20 중량부를 초과할 경우 점도가 지나치게 증가하여 작업성이 하락할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 에탄올은 용매로서 포함되는 것으로, 상기 코팅 용액 100 중량부에 대하여 약 30 내지 약 70 중량부로 포함될 수 있다. 만약 상기 에탄올이 약 30 중량부 미만으로 포함될 경우 용매량의 부족으로 상기 코팅 용액의 구성성분들이 충분히 혼합되지 않을 수 있으며, 약 70 중량부를 초과할 경우 상기 코팅에 의한 효과가 발휘되지 않을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 소수성 물질-코팅 나노입자는 상기 스테인리스강의 표면 거칠기를 개선하는 역할을 위해 포함되는 것으로, 상기 소수성 물질-코팅 나노입자는 다공성을 갖는 나노입자를 초발수성 표면을 나타내는 소수성 물질로 코팅한 물질을 의미한다. 예를 들어, 상기 소수성 물질은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG), 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methylcellulose), 메틸셀룰로오스(methylcellulose), 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 스타치(starch), 에틸셀룰로오스(ethyl cellulose), 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 아라비아 고무, 트리가칸트 고무, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 셀룰로오스를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 소수성 물질-코팅 나노입자는 나노입자를 증착을 통해 소수성 물질로 코팅하여 제조되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 나노입자는 실리카, 티타늄 디옥사이드(titanium dioxide) 또는 징크 옥사이드(zinc oxide)일 수 있으며, 상기 나노입자를 액상 또는 젤 상의 소수성 물질을 포함하는 반응 용기 상에 위치시키되, 그물 형태의 분리막을 사이에 두고 상기 나노입자를 위치시켜 층상 구조를 이룬 후, 이를 가열함으로써 상기 소수성 물질이 기상으로 상기 나노입자에 증착되어 소수성 막을 형성하도록 하여 코팅됨으로써 제조되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나노입자는 실리카, 티타늄 디옥사이드(titanium dioxide) 또는 징크 옥사이드(zinc oxide)일 수 있으며, 구체적으로는 티타늄 디옥사이드일 수 있다. 상기 티타늄 디옥사이드는 물리적으로 매우 안정하며, 입자경이 작기 때문에 상기 스테인리스강의 표면에 코팅되어 표면 거칠기를 개선시킬 수 있고, 이에 따라 스테인리스강의 색상을 균일하게 발색시키면서도 그 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 티타늄 디옥사이드는 넓은 영역, 예를 들어 약 280 nm 내지 약 400 nm 범위의 파장에서 흡수, 산란, 또는 반사 등을 통해 자외선을 효과적으로 차단할 수 있으며, 따라서 스테인리스강을 장시간 방치하거나 오랜 기간동안 사용한 후에도 상기 스테인리스강의 색상을 유지하고 보호하는 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 상기 티타늄 디옥사이드는 입자 간의 응집력이 강하기 때문에 분산력이 떨어질 수 있으나, 이를 소수성 물질로 코팅함으로써 응집력을 감소시켜 분산성이 증대되는 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 소수성 물질-코팅 나노입자는 상기 코팅 용액 100 중량부에 대하여 약 1 내지 약 5 중량부로 포함되는 것일 수 있으며, 만약 약 1 중량부 미만으로 포함될 경우 표면 거칠기 개선 및 자외선 차단 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 5 중량부를 초과할 경우 색상이 얼룩져 발색되는 현상이 발생할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기방청제는 코팅 시 보호막을 형성하여 부식 등을 방지하는 방청 성능을 갖는 역할을 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기방청제는 상기 코팅 용액 100 중량부에 대하여 약 1 내지 약 10 중량부로 포함될 수 있으며, 만약 약 1 중량부 미만으로 포함될 경우 방청 성능이 미미할 수 있고, 약 10 중량부를 초과할 경우 표면에 미세한 균열을 발생시켜 강도를 저하시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 무기방청제는 징크 포스페이트, 알루미늄 포스페이트, 포스포실리케이트, 칼슘 변성 실리카, 징크 포스페이트 하이드레이트, 칼슘 하이드로겐 포스페이트, 징크 알루미늄 포스페이트, 스트론튬 징크 포스포실리케이트, 칼슘 포스포실리케이트, 칼슘 이온교환 실리카, 스트론튬 포스포실리케이트, 칼슘 보로실리케이트, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 탈크는 상기 스테인리스강의 표면 기계적 물성을 향상시키기 위해 포함되는 것으로, 혼합성을 위하여 약 150 내지 약 200 메시(mesh)의 입자 크기를 갖는 탈크 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 탈크는 상기 코팅 용액 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 약 10 중량부로 포함될 수 있으며, 만약 약 0.1 중량부 미만으로 포함될 경우 기계적 물성 향상 효과가 미미할 수 있고, 약 10 중량부를 초과할 경우 다른 성분과 엉겨 침전물을 발생시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 코팅 용액을 침지하는 온도는 약 20℃ 내지 약 60℃일 수 있으며, 만약, 상기 온도가 약 20℃ 미만일 경우 코팅 용액의 점도가 지나치게 증가하여 작업성이 하락할 수 있으며, 약 60℃를 초과할 경우 추후 열처리 시 색상이 얼룩져서 발색되는 현상이 발생할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 코팅 용액에 침지하는 단계는 약 1 분 내지 약 3 분간 수행될 수 있으며, 상기 침지 시간이 약 1 분 미만일 경우 상기 스테인리스강이 균일하게 코팅되지 않아 코팅에 의한 효과가 제대로 발휘되지 못할 수 있으며, 약 3 분을 초과할 경우 추후 열처리 시 색상이 얼룩져서 발색되는 현상이 발생할 수 있다.
바람직하게, 상기 탈지 단계, 연마 단계, 침지 단계, 및 열처리 단계에서 선택된 적어도 하나의 각 단계 사이에는, 상기 스테인리스강을 물로 세척하는 수세 단계가 더욱 포함될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
스테인리스강 제품에 탄산칼슘을 포함하는 탈지 용액을 묻힌 스펀지를 문질러 탈지시킨 뒤 수세하였다. 상기 탈지 및 수세한 스테인리스강을 브러쉬를 이용하여 1차적으로 연마한 뒤 수세하였고, 발색 용액 100 중량부 대비 무수크롬산 30 중량부, 황산 수용액 60 중량부, 중크롬산칼륨 5 중량부, 및 과망간산 5 중량부를 혼합하여 제조한 발색 용액에 약 10 분간 침지하여 상기 스테인리스강의 표면을 활성화시키고 수세하였다. 그 후, 상기 스테인리스강을 브러쉬를 이용하여 2차 연마한 뒤 수세하고, 동일한 발색 용액에 1 분 30 초 동안 침지하고 수세하였다. 다음으로, 상기 스테인리스강을 80℃의 온도 범위에서 약 3 시간 동안 열처리함으로써 황동 색상으로 발색된 스테인리스강을 수득하였고, 이를 실시예 1로 명명하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1의 방법과 동일하되, 상기 발색 용액 100 중량부 대비 무수크롬산 30 중량부, 황산 수용액 60 중량부, 중크롬산칼륨 4 중량부, 과망간산 4.5 중량부, 및 산화제일저마늄 분말 1.5 중량부를 혼합하여 제조한 발색 용액을 사용하여 황동 색상으로 발색된 스테인리스강을 수득하였고, 이를 실시예 2로 명명하였다.
[실시예 3]
스테인리스강 제품에 탄산칼슘을 포함하는 탈지 용액을 묻힌 스펀지를 문질러 탈지시킨 뒤 수세하였다. 상기 탈지 및 수세한 스테인리스강을 브러쉬를 이용하여 1차적으로 연마한 뒤 수세하였고, 발색 용액 100 중량부 대비 무수크롬산 30 중량부, 황산 수용액 60 중량부, 중크롬산칼륨 4 중량부, 과망간산 4.5 중량부, 및 산화제일저마늄 분말 1.5 중량부를 혼합하여 제조한 발색 용액에 약 10 분간 침지하여 상기 스테인리스강의 표면을 활성화시키고 수세하였다. 그 후, 상기 스테인리스강을 브러쉬를 이용하여 2차 연마한 뒤 수세하고, 동일한 발색 용액에 1 분 30 초 동안 침지하고 수세하였다. 다음으로, 코팅 용액 100 중량부 대비 에탄올 65 중량부, 글리세린 18 중량부, 무기방청제로서 징크 알루미늄 포스페이트 7.5 중량부, 소수성 물질-코팅 나노입자로서 셀룰로오스-코팅 티타늄 디옥사이드 나노입자 3.5 중량부, 탈크 분말(180 메쉬) 6.0 중량부를 포함하는 42℃의 코팅 용액을 준비하여 상기 스테인리스강을 약 2 분 동안 침지시킨 뒤 수세하였다. 코팅된 스테인리스강은 80℃의 온도 범위에서 약 3 시간 동안 열처리함으로써 황동 색상으로 발색된 스테인리스강을 수득하였고, 이를 실시예 3으로 명명하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1의 방법과 동일하되, 상기 2차 연마 및 2차 침지 단계를 생략하고 50℃의 온도 범위에서 6 시간 동안 열처리를 진행하여 발색된 스테인리스강을 수득하였으며, 이를 비교예 1로 명명하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1의 방법과 동일하되, 상기 2차 연마 및 2차 침지 단계를 생략하고 250℃의 온도 범위에서 1 시간 동안 열처리를 진행하여 발색된 스테인리스강을 수득하였으며, 이를 비교예 2로 명명하였다.
[실험예 1: 스테인리스강의 발색 비교 실험]
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 수득된 각각의 스테인리스강들이 발색 전의 색상(백색)과 비교하여 색상이 어떻게 변화하였는지를 육안으로 관찰하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 색상 | 황동색 (옅은 노란색) |
황동색 (옅은 노란색) |
황동색 (옅은 노란색) |
옅은 청색 | 진한 녹색 |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 황동색 발색방법에 의해 제조된 스테인리스강의 경우 옅은 노랑색의 황동 색상이 발색되었으나, 비교예의 경우 전혀 다른 색상인 청색 또는 녹색을 나타낸 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 2: 표면 거칠기 측정]
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 수득된 스테인리스강의 표면 거칠기(Rms)를 표면 조도 측정기를 이용하여 측정하였다. 측정 방법은 각 스테인리스강에 대해 아세톤을 이용한 초음파 세정을 실시한 뒤 JIS-B-0601에 준하는 방법을 이용하여 3회 측정하고, 측정값의 평균치를 산출하였다. 측정 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 표면 거칠기도(Rms) | 0.98 μm | 0.46 μm | 0.29 μm | 1.40 μm | 1.23 μm |
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 황동색 발색방법에 의해 제조된 스테인리스강의 경우, 비교예에 비하여 표면 거칠기가 현저하게 개선되었으며, 특히, 실시예 3의 표면 거칠기가 가장 낮게 측정된 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 3: 색상 변화 비교 실험]
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 수득된 스테인리스강에 대해 자외선과 같은 외부 환경의 변화에서 발색된 색상의 변화가 발생하는 지를 확인하였다. 먼저, 각각의 스테인리스강을 24 시간 동안 280 nm 내지 400 nm의 자외선에 노출시켜 25℃에서 1 주일 동안 보관한 후, 내후성 테스트를 실시하여 변색 경과를 관찰하였다. 관찰은 육안으로 실시하였으며, 발색된 색상에서 뚜렷한 변화가 나타난 정도를 '5'점, 나타나지 않은 정도를 '0'점으로 하기 표 3에 표기하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 변색 정도 | 2 | 1 | 0 | 3 | 3 |
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 3의 경우 24 시간 동안 자외선에 노출되었음에도 불구하고, 발색된 색상이 전혀 변화하지 않았음을 확인할 수 있었으며, 이것은 본 발명에 따른 스테인리스의 발색방법을 이용할 경우, 발색된 스테인리스강의 색상을 유지하고 보호하는 효과를 나타낼 수 있다는 것을 입증하는 것이다.
[실험예 4: 인장 강도 측정]
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 수득된 스테인리스강에 대한 인증 강도를 측정하였다. 측정 방법은, 각 스테인리스강에 대하여 JIS-Z2241에 의거하여 인장 시험을 행하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 표기하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 인장 강도 (N/mm2) |
1,082 | 1,134 | 1,370 | 854 | 873 |
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 황동색 발색방법에 의해 제조된 스테인리스강의 경우 비교예에 비하여 인장 강도가 향상되었으며, 특히, 실시예 3의 경우 가장 높은 인장 강도를 나타낸 것을 확인할 수 있었다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
Claims (3)
- 스테인리스강을 탄산칼슘을 포함하는 탈지 용액을 이용하여 탈지하는 단계;
상기 탈지한 스테인리스강을 연마하는 단계;
상기 연마한 스테인리스강을 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 망간, 바나듐, 주석, 납, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속을 포함하는 발색 용액에 침지하는 단계;
상기 침지한 스테인리스강을 2차 연마하는 단계;
상기 2차 연마한 스테인리스강을 상기 발색 용액에 2차 침지하는 단계; 및
상기 2차 침지한 스테인리스강을 50℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 열처리하여 상기 스테인리스강을 황동 색상으로 발색시키는 단계;
를 포함하는, 스테인리스강의 황동색 발색방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 2차 침지한 스테인리스강을 열처리하는 단계 이전에 상기 스테인리스강을 코팅하는 단계를 추가 포함하는, 스테인리스강의 황동색 발색방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200059716A KR102154174B1 (ko) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | 황동색 발색방법 |
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| KR1020200059716A KR102154174B1 (ko) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | 황동색 발색방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102154174B1 true KR102154174B1 (ko) | 2020-09-09 |
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ID=72451499
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| KR1020200059716A KR102154174B1 (ko) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | 황동색 발색방법 |
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| KR (1) | KR102154174B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040006522A (ko) * | 2002-07-12 | 2004-01-24 | 세유특강(주) | 스테인리스 강을 착색하기 위한 착색제 조성물 및 이를사용하여 스테인리스 강을 착색하는 방법 |
| KR20130014909A (ko) | 2011-08-01 | 2013-02-12 | 주식회사 포스코 | 산세액 및 스테인리스강의 산세방법 |
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2020
- 2020-05-19 KR KR1020200059716A patent/KR102154174B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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