KR102193448B1 - 금속 부재 표면 처리 방법 및 금속 부재 가공품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 부재 표면 처리 방법에 관한 것으로서, 마그네슘, 알루미늄, 아연을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 금속 부재를 마련하는 금속 부재 마련 단계; 플라즈마 전해산화 기법에 의하여, 상기 금속 부재의 표면에 PEO산화막층을 형성하는 PEO산화막층 형성 단계; 상기 PEO산화막층의 상면에 폴리우레탄을 포함하는 보호층을 사출 성형 기법에 의하여 형성하는 보호층 사출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 금속 부재의 표면이 거칠거나 복잡한 형상을 가지더라도 내부식성, 내마모성, 전기절연성이 우수한 상기 PEO산화막층을 균일하게 형성할 수 있으며, 상기 PEO산화막층과 상기 금속 부재 및 보호층과의 접착특성이 매우 우수하며, 외부 충격에 의하여 상기 PEO산화막층이 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 보호층에 의해 미려한 장식 효과를 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

금속 부재 표면 처리 방법 및 금속 부재 가공품 {Surface treatment Method of Metal member and Metal Processed Product}

본 발명은 금속 부재 표면 처리 방법에 관한 것으로서, 특히 금속 부재의 표면이 거칠거나 복잡한 형상을 가지더라도 내부식성, 내마모성, 전기절연성이 우수한 상기 PEO산화막층을 균일하게 형성할 수 있으며, 상기 PEO산화막층과 상기 금속 부재 및 보호층과의 접착특성이 매우 우수하며, 미려한 장식 효과를 발생시킬 수 있는 금속 부재 표면 처리 방법에 관한 것이다.

최근 자동차, 전자 분야를 필두로 경량화 재료로서 마그네슘이 주목받고 있다. 잉고트 정련기술 향상으로 알루미늄과 동등한 수준까지 그 품질이 개선되고 있어 구조재로서 적극적으로 이용하려는 연구가 확산되고 있다.

이러한 마그네슘 합금은 알루미늄과 철 다음으로 세계에서 3번째로 매장량이 풍부한 구조용 금속이며, 구조용 금속 중에서 가장 가벼운 특징을 가지고 있다. 마그네슘 합금의 강도는 알루미늄에 비해 훨씬 높으며, 전자파 차폐성이 우수하고, 알루미늄에 비해 생산성에 높고 가공성과 치수 안정성 및 주조성이 우수하며, 낮은 용해점으로 재생에 필요한 에너지가 적고 친환경 적이라는 특징이 있다.

그리고 마그네슘 합금은, 플라스틱에 비해 방열성이 높으며 마그네슘 합금을 이용하여 제품을 생산하였을 때, 수명과 성능을 높여주는 특징도 있으며, 마그네슘합금의 용도로는 자동차부품, 오토바이부품, 전자기기 및 통신휴대기기부품, 산업기계부품, 레져스포츠용품등 범위가 매우 넓으며, 비중이 1.7로 금속재료 중에서 가장 가벼울뿐 아니라 다이케스트 주조공법으로 제조시 매우 우수한 특징을 나타내는 합금이다.

그러나 이러한 금속 부재는 가볍운 소재이지만 내식성이 좋지않아 자동차 부품재로 사용하기에 많은 제한을 받고 있다. 국내에서 생산되고 있는 마그네슘 합금의 경우 일반적으로 판재로 생산되며 대기중에 산소와 만나 표면에 불순물인 산화물 내지 산화막이 생성되기 쉬워, 후공정 도금, 아노다이징, 화성피막 처리등을 하는 경우에, 부착성 저하나 막결함을 유발시켜 표면 품질이 좋지 않게 되는 문제점이 있다.

따라서, 마그네슘 표면처리에서 금속 부재의 불순 산화물을 제거하는것이 매우 중요하며 이러한 전처리공정은 이차적인 문제를 제거하는데 필수적인 공정이 되고 있다.

일반적으로 마그네슘 표면의 불순 산화막을 제거할 때, 소재의 표면 균일성을 유지하기 위해 화학적인 용액을 많이 사용한다. 이때 사용되는 에칭용액은 빙초산과 질산염을 포함하기도 한다.

그러나 금속 부재의 표면에 발생한 불순 산화막을 화학적인 용액으로 제거하더라도, 마그네슘 합금 등의 소재는 대기 환경 중이나 습식 표면처리 공정 중에서도 쉽게 산화가 진행하는 문제점이 있다. 특히 이렇게 대기와의 접촉에 의하여 생성되는 불순 산화막은 비교적 두께가 얇아서 프라이머층이나 코팅층 등과의 부착력이 매우 나쁘다는 문제점도 존재한다.

따라서, 화학적인 용액에 의한 불순 산화막의 제거만으로는 후속 공정의 안정적인 작업이 어려워지는 바, 후속 공정의 안정화를 위한 추가적인 표면 처리 공정이 요구되고 있는 상황이다.

한편, 아연 합금과 알루미늄 합금도 마그네슘 합금과 마찬가지로 우수한 물성을 보유하고 있으나, 마그네슘 합금과 마찬가지로 화학적인 용액에 의한 불순 산화막의 제거만으로는 후속 공정의 안정적인 작업이 어려워지는 바, 후속 공정의 안정화를 위한 추가적인 표면 처리 공정이 요구된다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 금속 부재의 표면이 거칠거나 복잡한 형상을 가지더라도 내부식성, 내마모성, 전기절연성이 우수한 상기 PEO산화막층을 균일하게 형성할 수 있으며, 상기 PEO산화막층과 상기 금속 부재 및 보호층과의 접착특성이 매우 우수하며, 미려한 장식 효과를 발생시킬 수 있도록 개선된 금속 부재 표면 처리 방법을 제공하기 위함이다.

본 발명의 다른 목적은, 금속 부재와 보호층 간의 접착특성이 매우 우수하며 미려한 장식 효과를 발생시킬 수 있는 금속 부재 가공품을 제공하기 위함이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 금속 부재 표면 처리 방법은, 마그네슘, 알루미늄, 아연을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 금속 부재를 마련하는 금속 부재 마련 단계; 플라즈마 전해산화 기법에 의하여, 상기 금속 부재의 표면에 PEO산화막층을 형성하는 PEO산화막층 형성 단계; 상기 PEO산화막층의 상면에 폴리우레탄을 포함하는 보호층을 사출 성형 기법에 의하여 형성하는 보호층 사출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 금속 부재 마련 단계는, 상기 금속 부재의 표면에 형성된 불순 산화막을 제거하는 불순 산화막 제거 단계; 상기 불순 산화막 제거 단계를 수행한 후, 세정액을 사용하여 상기 금속 부재의 표면에 잔류하는 불순물을 제거하는 제1 세정 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 PEO산화막층 형성 단계에서는, 상기 PEO산화막층은 두께가 1 내지 15㎛인 다공성층으로 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 PEO산화막층의 상면에 미리 정한 두께를 가지는 제1 프라이머층을 형성하는 제1 프라이머층 형성 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제1 프라이머층 형성 단계를 수행한 후, 상기 제1 프라이머층의 상면에 미리 정한 두께를 가지는 제2 프라이머층을 형성하는 제2 프라이머층 형성 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제1 프라이머층은, 상기 PEO산화막층과의 부착성이 우수한 도료를 포함하며, 상기 제2 프라이머층은, 상기 보호층과의 부착성이 우수한 도료를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 보호층은, 폴리올과 이소시아네이트를 미리 정한 비율로 혼합하여 제조되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 보호층은, 미리 정한 색상의 컬러 도료를 포함하는 것일 수도 있다.

여기서, 상기 금속 부재 마련 단계에서는, 상기 금속 부재가 다이캐스팅 공법에 의하여 미리 정한 형상으로 제조되는 것이 바람직하다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 금속 부재 가공품은, 마그네슘, 알루미늄, 아연을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하며, 미리 정한 형상을 가진 금속 부재; 플라즈마 전해산화 기법에 의하여, 상기 금속 부재의 표면에 형성된 PEO산화막층; 상기 PEO산화막층의 상면에 미리 정한 두께를 가지도록 형성되며, 폴리우레탄을 포함하는 보호층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 PEO산화막층은 두께가 1 내지 15㎛인 다공성층으로 형성되며, 상기 PEO산화막층의 상면에 미리 정한 두께를 가지도록 형성된 제1 프라이머층; 상기 제1 프라이머층의 상면에 미리 정한 두께를 가지도록 형성된 제2 프라이머층;을 포함하며, 상기 보호층은 사출 성형 기법에 의하여 상기 제2 프라이머층의 상면에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 마그네슘, 알루미늄, 아연을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 금속 부재를 마련하는 금속 부재 마련 단계; 플라즈마 전해산화 기법에 의하여, 상기 금속 부재의 표면에 PEO산화막층을 형성하는 PEO산화막층 형성 단계; 상기 PEO산화막층의 상면에 폴리우레탄을 포함하는 보호층을 사출 성형 기법에 의하여 형성하는 보호층 사출 단계;를 포함하므로, 상기 금속 부재의 표면이 거칠거나 복잡한 형상을 가지더라도 내부식성, 내마모성, 전기절연성이 우수한 상기 PEO산화막층을 균일하게 형성할 수 있으며, 상기 PEO산화막층과 상기 금속 부재 및 보호층과의 접착특성이 매우 우수하며, 외부 충격에 의하여 상기 PEO산화막층이 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 보호층에 의한 장식 효과를 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 금속 부재 표면 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 금속 부재 가공품을 나타내는 단면도이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 금속 부재 표면 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예인 금속 부재 가공품을 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 부재 표면 처리 방법은, 카메라 케이스, 노트북 케이스, 휴대폰 케이스, 소형 모니터 케이스, 자동차 내외장 부품 등의 부재로 사용될 수 있는 금속 부재의 표면 처리 방법으로서, 금속 부재 마련 단계와, PEO산화막층 형성 단계(S30)와, 제2 세정 단계(S40)와, 제1 프라이머층 형성 단계(S50)와, 제2 프라이머층 형성 단계(S60)와, 건조 단계(S70)와, 보호층 사출 단계(S80)을 포함하여 구성된다.

상기 금속 부재 마련 단계는, 마그네슘, 알루미늄, 아연을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 금속 부재(10)를 마련하는 단계로서, 본 실시예에서는 상기 금속 부재 마련 단계는 불순 산화막 제거 단계(S10)와 제1 세정 단계(S20)를 포함한다.

이하에서는 상기 금속 부재(10)가 다이캐스팅 공법(die casting)에 의하여 미리 정한 형상으로 주조된 마그네슘 합금 부재(10)인 것을 전제로 설명하기로 한다. 상기 다이캐스팅 공법은, 필요한 주조형상에 완전히 일치하도록 기계가공된 강제의 금형에 용융금속을 주입하여 금형과 똑같은 주물을 얻는 정밀주조법으로서, 복잡한 형상의 주물을 대량으로 생산할 수 있다.

상기 불순 산화막 제거 단계(S10)는, 상기 금속 부재(10)의 표면에 형성된 불순 산화막을 제거하는 단계로서, 본 실시예에서는 에칭용액을 사용하여 불순 산화막을 제거하게 된다. 이에 사용되는 산성 에칭용액은 물 1000ml/L에 대하여 100~1000ml/L의 빙초산과 30~60ml/L의 질산나트륨을 포함하고 있다.

상기 에칭용액을 사용하여 대기온도에서 30~300초 동안 표면 처리하면 상기 금속 부재(10)의 표면 에칭 두께를 0.05~4um내외로 균일하게 화학적인 에칭을 할 수 있다.

한편, 상기 산성 에칭용액 대신에 알칼리 에칭용액이 사용될 수도 있는데, 상기 알칼리 에칭용액은 트리에탄올아민 20~80중량%, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 5내지 40중량% 및 수산화나트륨 20내지 40중량%을 포함할 수 있다.

상기 알칼리 에칭용액을 사용할 경우에는, 9 내지 10.5의 pH 범위, 대기 온도에서 2~8분 동안 침적 처리하는 것이 바람직하다.

상기 산성 에칭용액을 사용할 경우, 표면에너지를 균일하게 하는 특징이 있으며, 화학 반응 시 금속 부재(10)를 안정화시키는 역할도 한다. 이러한 산성 에칭용액을 사용함으로써, 후술할 PEO산화막층(20) 형성시에 균일한 화학 반응을 일으킬 수 있어, 상대적으로 치밀한 PEO산화막층(20)을 얻을 수 있다. (불순 산화막 제거 단계; S10)

상기 제1 세정 단계(S20)는, 상기 불순 산화막 제거 단계(S10)를 수행한 후, 세정액을 사용하여 상기 금속 부재(10)의 표면에 잔류하는 불순물을 제거하는 단계이다.

상기 제1 세정 단계(S20)는, 상기 금속 부재(10)의 표면에 잔존하는 에칭용액을 제거하기 위한 것이 주목적이다. 본 실시예에서는 상기 불순물을 제거하기 위하여 증류수를 사용하며, 상기 증류수의 전도도는 0.065~0.045㎲/㎝, 저항17~19㏁/㎝D의 특성을 가진다. (제1 세정 단계; S20)

상기 PEO산화막층 형성 단계(S30)는, 상기 제1 세정 단계(S20)를 수행한 후 상기 금속 부재(10)의 표면에 PEO산화막층(20)을 형성하는 단계이다. 본 실시예에서 상기 PEO산화막층(20)을 형성하기 위하여 플라즈마 전해산화 공법(PEO; Plasma Electrolytic Oxidation)이 사용되고 있다.

상기 플라즈마 전해산화 공법(이하 "PEO공법"이라 함)은, 일반적으로 수용성 전해액에서 300～600V의 고전압 펄스를 인가하여 PEO산화막층을 형성하게 되는데, 고전압으로 인하여 금속표면에서 발생하는 마이크로아크 플라즈마에 의해 용융된 금속이 산화되면서 표면코팅이 되는 것이 보통이다.

본 실시예에서는, 상기 전해액은, 순수물 1000g에 대하여, 수산화칼륨(KOH) 0.4~2g, 인산나트륨(Na₃PO₄) 1~15g, 수산화나트륨(NaOH) 200~300g, 알루미늄 파우더 1~3g을 포함하고 있다.

한편 본 실시예에서는, 300～600V의 고전압 대신에, 50~70V의 저전압을 사용하고 있으며, 전류는 대략 30~40A이고, 전류를 가하는 시간은 3~5분이다.

본 실시예에서는, 상기 PEO산화막층(20)은 두께가 1 내지 15㎛인 다공성층으로 형성된다.

상기 PEO공법을 사용하면, 복잡한 형상을 가진 표면에도 균일한 PEO산화막층(20)을 형성할 수 있으며, 형성된 PEO산화막층(20)과 모재인 금속 부재(10)와의 우수한 접착특성을 유지할 수 있으며, 상기 PEO산화막층(20)의 내부식성, 내마모성, 전기절연성 등이 우수하며, 후가공에 의한 도장 또는 페인트의 부착성이 향상될 수 있다. (PEO산화막층 형성 단계; S30)

상기 제2 세정 단계(S40)는, 상기 PEO산화막 형성 단계(S30)를 수행한 후, 세정액을 사용하여 상기 PEO산화막층(20)의 표면에 잔류하는 불순물을 제거하는 단계이다.

상기 제2 세정 단계(S40)는, 상기 PEO산화막층(20)의 표면에 잔존하는 전해액을 제거하기 위한 것이 주목적이다. 본 실시예에서는 상기 불순물을 제거하기 위하여 증류수를 사용하며, 상기 증류수의 전도도는 0.065~0.045㎲/㎝, 저항17~19㏁/㎝D의 특성을 가진다. (제2 세정 단계; S40)

상기 제1 프라이머층 형성 단계(S50)는, 상기 PEO산화막층(20)의 상면에 미리 정한 두께를 가지는 제1 프라이머층(30)을 형성하는 단계이다.

상기 제1 프라이머층(30)은, 알키드수지, 프탈산 수지, 아크릴수지, 에폭시수지, 폴리우레탄 수지, 염화비닐수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 멜라민 수지, 이소시아네이트 수지, 쿠로만 수지, 석유수지, 로진, 코빠루수지, 세락 수지, 오일알키드, 염화고무 래커수지, 실리케이트 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 아미노 알키드, 폴리에스테르, 요소, 불소, 초산비닐, 염화비닐, 아크릴합성고무, 에폭시로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.

상기 제1 프라이머층(30)은, 상기 PEO산화막층(20)과의 부착성이 우수한 도료층인 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 상기 제1 프라이머층(30)이 알키드수지를 포함하고 있으며, 두께는 8~25㎛이다.

상기 제1 프라이머층(30)은, 스프레이 코팅 기법, 디핑 기법 등을 사용하여 상기 PEO산화막층(20)의 상면에 형성될 수 있다. (제1 프라이머층 형성 단계; S50)

상기 제2 프라이머층 형성 단계(S60)는, 상기 제1 프라이머층 형성 단계(S50)를 수행한 후, 상기 제1 프라이머층(30)의 상면에 미리 정한 두께를 가지는 제2 프라이머층(40)을 형성하는 단계이다.

상기 제2 프라이머층(40)은, 알키드수지, 프탈산 수지, 아크릴수지, 에폭시수지, 폴리우레탄 수지, 염화비닐수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 멜라민 수지, 이소시아네이트 수지, 쿠로만 수지, 석유수지, 로진, 코빠루수지, 세락 수지, 오일알키드, 염화고무 래커수지, 실리케이트 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 아미노 알키드, 폴리에스테르, 요소, 불소, 초산비닐, 염화비닐, 아크릴합성고무, 에폭시로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.

상기 제2 프라이머층(40)은, 상기 보호층(50)과의 부착성이 우수한 도료층인 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 상기 제2 프라이머층(40)이 폴리우레탄 수지를 포함하고 있으며, 두께는 2~25㎛이다.

상기 제2 프라이머층(40)은, 스프레이 코팅 기법, 디핑 기법 등을 사용하여 상기 PEO산화막층(20)의 상면에 형성될 수 있다.

상기 제2 프라이머층(40)은, 상기 제1 프라이머층(30)이 건조되지 않은 상태에서, 상기 제1 프라이머층(30)의 상면에 도포될 수 있다. 이는 소위 "Wet on wet" 기법으로 불리우는 연속도장 기법이다. (제2 프라이머층 형성 단계; S60)

상기 건조 단계(S70)는, 상기 제2 프라이머층 형성 단계(S60)를 수행한 후, 잔류하는 용재를 제거하여 상기 제2 프라이머층(40)의 표면을 건조시키는 단계이다. 본 실시예에서는 75~90℃ 온도의 열풍을 사용하여 건조시킨다. (건조 단계; S70)

상기 보호층 사출 단계(S80)는, 상기 건조 단계(S70)를 수행한 후, 상기 PEO산화막층(20)의 보호를 위한 보호층(50)을 상기 제2 프라이머층(40)의 상면에 형성하는 단계이다.

상기 보호층(50)은, 상기 금속 부재(10)의 표면 전체에 형성할 수도 있으나, 외부에서 보여지는 특정한 표면 일부에만 형성할 수도 있다.

본 실시예에서 상기 보호층(50)은, 폴리우레탄(PU)을 포함하는 층으로서, 사출 성형 기법 (injection molding)에 의하여 형성된다.

상기 보호층(50)의 주재료인 폴리우레탄(polyurethane)은, 열경화성 수지는 아니나 유사한 3차원 구조를 가진 플라스틱으로서, 내구성, 내식성, 내오존성, 내마모성 등이 우수한 특성을 가지고 있어, 전기절연체, 구조재, 기포단열재, 기포쿠션, 탄성섬유 등에 사용되며, 신축성이 좋아서 고무의 대체물질로도 사용되는 합성 수지이다.

본 실시예에서 상기 보호층(50)은, 폴리올과 이소시아네이트를 미리 정한 비율로 혼합한 재료를 사용하여 제조된다.

상기 폴리올은, 탄화수소 사슬에 알콜기가 2개이상 붙은 액상 고분자물질을 말한다. 다가알코올, 즉 2개 이상의 수산기(-OH)를 가진 지방족 화합물 수산기를 2개 가진 것을 글리콜 또는 디올(diol)이라고 하며, 그 밖에 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜을 에테르화한 디에틸렌글리콜·디프로필렌글리콜·폴리에틸렌글리콜 등이 있다.

상기 이소시아네이트는, 각 분자에 두 개 이상의 이소시아네이트기를 가지고 있다. 가장 일반적으로 사용되는 이소시아네이트는 방향족 다이이소시아네이트, 톨루엔 디이이소시아네이트(TDI) 및 메틸렌 디페닐 다이이소시아네이트, MDI가 있다. TDI와 MDI는 일반적으로 저렴하고 다른 이소시아네이트보다 더 반응적이다. 산업 등급의 TDI와 MDI는 이성질체의 혼합물이며, MDI는 종종 고분자 재료가 포함되어 있다. 그들은 (예를 들어, 매트리스 또는 자동차 좌석 형태) 유연한 형태를 만들고 (예를 들어 신발 밑창) 단단한 형태 (냉장고에 거품 절연 예를 들어) 탄성체를 만들 때 사용된다. 이소시아네이트는 부분적으로 폴리올과 반응함으로써 또는 이소시아네이트의 휘발성(변동성, 독성)을 줄이기 위해, 물질을 쉽게 다룰 수 있도록 자신의 어는점을 감소시키거나, 최종 중합체의 특성을 향상시키기 위하여 다른 물질을 도입함으로써 변형될 수 있다. 지방족 및 방향족 이소시아네이트로 만든 폴리우레탄은 빛의 노출에 대해 어둡게 하는 경향이 있기 때문에 색상 및 투명도가 중요한 다른 응용에서는 더 작은 양으로 사용된다.

본 실시예에서 사용되는 사출 성형 기법(injection molding)은, “폴리우레탄 저압 사출 성형 기법”의 일종으로서, 각각 분리 저장된 액상의 폴리올과 액상의 이소시아네이트가, 이송 장치에 의하여 혼합 장치의 일종인 믹싱 헤드로 이송되어 혼합되고, 이렇게 혼합된 성형 조성물은 상기 믹싱 헤드에 의하여 금형 내부로 주입된다. 이때 미리 준비된 형상의 상기 금속 부재(10)가 상기 금형 내부에 안착되어 있다.

이러한 사출 성형 기법을 사용하게 되면, 열가소성 수지 및 열경화성 수지도 사용할 수 있으며, 상기 보호층(50)의 형상이 매우 복잡한 경우에도 상기 보호층(50)을 정밀하게 형성할 수 있으며, 상기 보호층(50)의 자동화된 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.

상기 보호층(50)은, 투명 또는 반투명 상태로 형성될 수도 있고, 미리 정한 색상의 컬러 도료를 포함하도록 형성될 수 있다.

여기서 상기 컬러 도료는, 착색안료(아연황, 티탄백, 황연, 카본블랙), 금속분안료(은분, 금분, 알루미늄, 합금무기물), 체질안료(탄산칼슘, 탈크, 유산바륨, 실리카), 시온안료로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있다.

이렇게 상기 PEO산화막층(20) 위에 보호층(50)이 형성됨으로써 금속 부재 가공품(100)이 완성된다. (보호층 사출 단계; S80)

상술한 금속 부재 표면 처리 방법을 사용하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 금속 부재(10), 플라즈마 전해산화 기법에 의하여, 상기 금속 부재(10)의 표면에 형성된 PEO산화막층(20), 상기 PEO산화막층(20)의 상면에 미리 정한 두께를 가지도록 형성된 제1 프라이머층(30), 상기 제1 프라이머층(30)의 상면에 미리 정한 두께를 가지도록 형성된 제2 프라이머층(40), 상기 제2 프라이머층(40)의 상면에 형성된 보호층(50)을 가지는 금속 부재 가공품(100)을 제조할 수 있게 된다.

상기 금속 부재 표면 처리 방법은, 마그네슘, 알루미늄, 아연을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 금속 부재(10)를 마련하는 금속 부재 마련 단계; 플라즈마 전해산화 기법에 의하여, 상기 금속 부재(10)의 표면에 PEO산화막층(20)을 형성하는 PEO산화막층 형성 단계(S30); 상기 PEO산화막층(20)의 상면에 폴리우레탄을 포함하는 보호층(50)을 사출 성형 기법에 의하여 형성하는 보호층 사출 단계(S80);를 포함하므로, 상기 금속 부재(10)의 표면이 거칠거나 복잡한 형상을 가지더라도 내부식성, 내마모성, 전기절연성이 우수한 상기 PEO산화막층(20)을 균일하게 형성할 수 있으며, 상기 PEO산화막층(20)과 상기 금속 부재(10) 및 보호층(50)과의 접착특성이 매우 우수하며, 외부 충격에 의하여 상기 PEO산화막층(20)이 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 보호층(50)에 의한 장식 효과를 발생시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 금속 부재 표면 처리 방법은, 상기 금속 부재 마련 단계가, 상기 금속 부재(10)의 표면에 형성된 불순 산화막을 제거하는 불순 산화막 제거 단계(S10); 상기 불순 산화막 제거 단계(S10)를 수행한 후, 세정액을 사용하여 상기 금속 부재(10)의 표면에 잔류하는 불순물을 제거하는 제1 세정 단계(S20);를 포함하므로, 상기 불순 산화막에 의하여 상기 금속 부재(10)와 상기 PEO산화막층(20) 간의 부착성이 저하되지 않고, 막결함이 유발되지 않아 표면 품질이 향상되는 장점이 있다.

또한 상기 금속 부재 표면 처리 방법은, 상기 PEO산화막층 형성 단계(S30)에서는, 상기 PEO산화막층(20)이 두께가 1 내지 15㎛인 다공성층으로 형성되므로, 상기 제1 프라이머층(30)이 상기 다공성층으로 침투하여 고착되는 바, 상기 제1 프라이머층(30) 및 보호층(50)과의 부착력이 증가되는 장점이 있다.

그리고 상기 금속 부재 표면 처리 방법은, 상기 PEO산화막층(20)의 상면에 미리 정한 두께를 가지는 제1 프라이머층(30)을 형성하는 제1 프라이머층 형성 단계(S50);를 더 포함하므로, 상기 PEO산화막층(20)의 표면 평활성이 낮아 매끈하지 않은 경우에도, 상기 제1 프라이머층(30)의 상면 평활성을 상승시킬 수 있어, 상기 보호층(50)을 매끈하게 형성시킬 수 있으며, 상기 제1 프라이머층(30)에 의하여 상기 보호층(50)이 상기 PEO산화막층(20)에 더욱 견고히 부착될 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 금속 부재 표면 처리 방법은, 상기 제1 프라이머층 형성 단계(S50)를 수행한 후, 상기 제1 프라이머층(30)의 상면에 미리 정한 두께를 가지는 제2 프라이머층(40)을 형성하는 제2 프라이머층 형성 단계(S60);를 더 포함하므로, 상기 제1 프라이머층(30)만 존재하는 경우에 비하여 상기 보호층(50)의 접착력을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 금속 부재 표면 처리 방법은, 상기 제1 프라이머층(30)은, 상기 PEO산화막층(20)과의 부착성이 우수한 도료를 포함하며, 상기 제2 프라이머층(40)은, 상기 보호층(50)과의 부착성이 우수한 도료를 포함하므로, 상기 PEO산화막층(20)과 보호층(50)의 결합력이 증가하는 장점이 있다.

또한 상기 금속 부재 표면 처리 방법은, 상기 보호층(50)이, 폴리올과 이소시아네이트를 미리 정한 비율로 혼합하여 제조되므로, 액상 고분자물질인 폴리올과 경화제인 이소시아네이트를 사용하여 간편하게 상기 보호층(50)을 사출 성형할 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 금속 부재 표면 처리 방법은, 상기 보호층(50)이, 미리 정한 색상의 컬러 도료를 포함하므로, 상기 금속 부재 가공품(100)의 장식감을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 금속 부재 표면 처리 방법은, 상기 금속 부재 마련 단계에서, 상기 금속 부재(10)가 다이캐스팅 공법에 의하여 미리 정한 형상으로 제조되므로, 상기 금속 부재(10)가 복잡한 형상을 가지더라도 주물로 대량 생산할 수 있는 장점이 있다.

상술한 금속 부재 가공품(100)은, 마그네슘, 알루미늄, 아연을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하며, 미리 정한 형상을 가진 금속 부재(10); 플라즈마 전해산화 기법에 의하여, 상기 금속 부재(10)의 표면에 형성된 PEO산화막층(20); 상기 PEO산화막층(20)의 상면에 미리 정한 두께를 가지도록 형성되며, 폴리우레탄을 포함하는 보호층(50);을 포함하므로, 상기 금속 부재(10)의 표면이 거칠거나 복잡한 형상을 가지더라도 내부식성, 내마모성, 전기절연성이 우수한 상기 PEO산화막층(20)을 균일하게 형성할 수 있으며, 상기 PEO산화막층(20)과 상기 금속 부재(10) 및 보호층(50)과의 접착특성이 매우 우수하며, 외부 충격에 의하여 상기 PEO산화막층(20)이 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 보호층(50)에 의한 장식 효과를 발생시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 금속 부재 가공품(100)은, 상기 PEO산화막층(20)이 두께가 1 내지 15㎛인 다공성층으로 형성되며, 상기 PEO산화막층(20)의 상면에 미리 정한 두께를 가지도록 형성된 제1 프라이머층(30); 상기 제1 프라이머층(30)의 상면에 미리 정한 두께를 가지도록 형성된 제2 프라이머층(40);을 포함하며, 상기 보호층(50)은 사출 성형 기법에 의하여 상기 제2 프라이머층(40)의 상면에 형성되어 있으므로, 상기 제1 프라이머층(30)만 존재하는 경우에 비하여 상기 보호층(50)의 접착력을 더욱 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

본 실시예에서는, 상기 금속 부재(10)가 다이캐스팅 공법(die casting)에 의하여 미리 정한 형상으로 주조된 마그네슘 합금 부재(10)이나, 상기 금속 부재(10)가 알루미늄, 아연을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 합금일 수 있음은 물론이다.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.

＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊
100 : 금속 부재 가공품
10 : 금속 부재
20 : PEO산화막층
30 : 제1 프라이머층
40 : 제2 프라이머층
50 : 보호층

Claims (11)

1. 마그네슘, 알루미늄, 아연을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 금속 부재를 마련하는 금속 부재 마련 단계;
   플라즈마 전해산화 기법에 의하여, 상기 금속 부재의 표면에 PEO산화막층을 형성하는 PEO산화막층 형성 단계;
   상기 PEO산화막층의 상면에 폴리우레탄을 포함하는 보호층을 사출 성형 기법에 의하여 형성하는 보호층 사출 단계;를 포함하며,
   상기 금속 부재 마련 단계는,
   상기 금속 부재의 표면에 형성된 불순 산화막을 제거하는 불순 산화막 제거 단계;
   상기 불순 산화막 제거 단계를 수행한 후, 세정액을 사용하여 상기 금속 부재의 표면에 잔류하는 불순물을 제거하는 제1 세정 단계;를 포함하며,
   상기 PEO산화막층 형성 단계에서는, 상기 PEO산화막층은 두께가 1 내지 15㎛인 다공성층으로 형성되며,
   상기 PEO산화막층의 상면에 미리 정한 두께를 가지는 제1 프라이머층을 형성하는 제1 프라이머층 형성 단계;를 더 포함하며,
   상기 제1 프라이머층 형성 단계를 수행한 후, 상기 제1 프라이머층의 상면에 미리 정한 두께를 가지는 제2 프라이머층을 형성하는 제2 프라이머층 형성 단계;를 더 포함하며,
   상기 제1 프라이머층은 상기 PEO산화막층과의 부착성이 우수한 도료를 포함하며, 상기 제2 프라이머층은 상기 보호층과의 부착성이 우수한 도료를 포함하며,
   상기 보호층 사출 단계에서, 각각 분리 저장된 액상의 폴리올과 액상의 이소시아네이트가, 이송 장치에 의하여 혼합 장치의 일종인 믹싱 헤드로 이송되어 혼합되고, 이렇게 혼합된 성형 조성물이 상기 믹싱 헤드에 의하여 금형 내부로 주입됨으로써, 상기 보호층이 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 금속 부재 표면 처리 방법
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,
   상기 보호층은, 미리 정한 색상의 컬러 도료를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 부재 표면 처리 방법
9. 제 1항에 있어서,
   상기 금속 부재 마련 단계에서는, 상기 금속 부재가 다이캐스팅 공법에 의하여 미리 정한 형상으로 제조되는 것을 특징으로 하는 금속 부재 표면 처리 방법
10. 제 1항에 기재되어 있는 금속 부재 표면 처리 방법에 의하여 제조되는 금속 부재 가공품으로서,
    마그네슘, 알루미늄, 아연을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하며, 미리 정한 형상을 가진 금속 부재;
    플라즈마 전해산화 기법에 의하여, 상기 금속 부재의 표면에 형성된 PEO산화막층;
    상기 PEO산화막층의 상면에 미리 정한 두께를 가지도록 형성되며, 폴리우레탄을 포함하는 보호층;을 포함하며,
    상기 PEO산화막층은 두께가 1 내지 15㎛인 다공성층으로 형성되며,
    상기 PEO산화막층의 상면에 미리 정한 두께를 가지도록 형성된 제1 프라이머층;
    상기 제1 프라이머층의 상면에 미리 정한 두께를 가지도록 형성된 제2 프라이머층;을 포함하며,
    상기 보호층은 사출 성형 기법에 의하여 상기 제2 프라이머층의 상면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 부재 가공품
    
11. 삭제

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