KR102465813B1 - 내식성 향상 코팅방법 및 이를 적용한 모터하우징 - Google Patents

Abstract

본 발명은 얇은 판형의 플레이트를 딥 드로잉 가공하여 원통형상의 하우징(10) 외관을 형성하는 딥 드로잉 가공단계(S1)와, 상기 몸체의 표면(11)에 아연 및 아연합금을 도금하여 아연도금층(12)을 형성하는 도금 단계(S2)와, 상기 아연도금층(12)의 표면에 피막(14)을 형성하는 피막 형성 단계(S4)와, 피막(14)이 형성되면 상기 몸체(11)를 180~220rpm의 회전속도로 50~70초 동안 회전시켜 상기 피막(14)의 두께를 일정수치 이상으로 균일하게 형성시키는 탈수 단계(S5)를 포함하는 내식성 향상 코팅방법과 이를 적용하여 만들어진 모터하우징(10)이다. 본 발명에 의하면, 탈수 단계에서 회전 수 및 회전시간을 조절하여 코팅의 두께를 조절하므로 코팅의 두께가 일정하여 부품의 품질이 향상되고 자동차 하부에 설치되는 부품의 내식성 기준을 만족시키므로 부품의 품질이 안정적인 효과가 있다.

Description

내식성 향상 코팅방법 및 이를 적용한 모터하우징{ANTI-CORROSION COATING METHOD AND MOTOR HOUSING USING THE SAME}

본 발명은 내식성 향상 코팅방법 및 이를 적용한 모터케이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경제적이고 일정품질 이상의 내식성을 만족하는 내식성 향상 코팅방법 및 이를 적용한 모터하우징에 관한 것이다.

차량의 하부에 부착되는 부품들은 외부의 충격 및 이물질에 직접적으로 노출된다. 일반적으로 차량의 하부에 전해지는 충격 및 이물질을 차단하여 차량의 하부에 부착되는 부품들을 보호하기 위해서 1차적으로 하부 커버가 씌워진다. 그러나, 하부 커버는 차체와 기계적으로 결합되는 것으로, 차량 정비 및 하부커버 교체 등 탈거해야 하는 경우가 비교적 자주 발생하여 커버의 결합부위에 방수처리가 세밀하게 되지 않는다. 따라서, 차량 하부와 커버가 결합되는 부위 또는 커버가 손상된 부위를 통해서 염분 또는 겨울철 바닥에 뿌려진 염화칼슘 등이 유입되거나 고온고습한 환경조건에 의해 부품들이 부식되는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 2차적으로 차량의 하부에 부착되는 부품들은 외부 표면에 부식을 방지하기 위한 도금층 형성과 내식성을 향상시키기 위한 코팅처리가 된다. 종래의 부품제작방법으로는 먼저, 외형가공→도금→부식방지 코팅→탈수의 순서로 이루어지며 특히, 모터의 하우징은 외형가공→도금→부식방지 코팅→탈수→마그넷 부착→180도의 온도로 경화시키는 과정으로 제작된다.

이 때, 차량 하부에 설치되는 부품들에는 대체로 아연 및 아연합금이 도금되는데, 아연 및 아연합금의 도금의 외면에는 일반적으로 실리콘과 윤활제가 함유된 후처리제인 Sealer 350 WL이 내식성 향상 코팅액으로 사용되며, 코팅 이후에는 부품을 고속으로 일정시간 이상 회전시키는 탈수과정을 거친다.

그러나, 종래의 Sealer 350 WL을 이용한 내식성 향상 코팅방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 내식성 향상 코팅 이후에 부품이 위의 탈수과정을 거치면 회전속도가 빠르고 탈수되는 시간이 길어져서 코팅층의 두께가 얇아지는 문제가 발생하여 무작위로 녹이 발생하였으며, 부품의 품질이 일정하지 않아서 차량의 하부에 부착되는 부품으로 적합하지 않게 되는 문제가 있다.

또한, 이와 반대로 탈수과정을 거치지 않으면 코팅액이 뭉쳐서 부품의 외관불량이 발생하는 문제가 있다.

또한, 도금의 두께를 증가시키고 코팅의 회수를 2회 이상으로 늘리는 방법이 있으나, 이것은 부품의 단가를 매우 높이므로 경제적이지 않다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 탈수 단계에서 회전수 및 회전시간을 조절하여 코팅의 두께를 조절함으로써 코팅의 품질이 향상된 내식성 향상 코팅방법 및 이를 적용한 모터하우징을 제공하는 것이다.

본 발명의 내식성 향상 코팅방법은 얇은 판형의 플레이트를 딥 드로잉 가공하여 원통형상의 하우징 외관을 형성하는 딥 드로잉 가공단계와, 상기 몸체의 표면에 아연 및 아연합금을 도금하여 아연도금층을 형성하는 도금 단계와, 상기 아연도금층의 표면에 피막을 형성하는 피막 형성 단계와, 피막이 형성되면 상기 몸체를 180~220rpm의 회전속도로 50~70초 동안 회전시켜 상기 피막의 두께를 일정수치 이상으로 균일하게 형성시키는 탈수 단계를 포함한다.

상기 아연도금층을 형성하는 아연 및 아연합금 도금 단계와 피막을 형성하는 피막 형성 단계의 사이에 상기 아연도금층과 피막 사이의 밀착력을 높이기 위한 크로메이트 코팅층을 형성하는 크로메이트 코팅 단계를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시례는 내식성 향상 코팅방법으로 만들어진 모터하우징이다.

본 발명에 의한 내식성 향상 코팅방법 및 이를 적용한 모터하우징에는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에서는 탈수 단계에서 회전 수 및 회전시간을 조절하여 코팅의 두께를 조절하므로 코팅의 두께가 일정하여 부품의 품질이 향상되고 자동차 하부에 설치되는 부품의 내식성 기준을 만족시키므로 부품의 품질이 안정적인 효과가 있다.

본 발명에서는 부품에 수행되는 도금의 두께나 내식성 향상 코팅 회수를 증가시키지 않으므로 원가를 절감하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 내식성 향상 코팅방법을 이용한 하우징의 바람직한 실시례를 보인 사시도.
도 2는 본 발명 실시례를 구성하는 내식성 향상 코팅방법의 순서도.
도 3은 도 1의 I-I' 단면도.
도 4는 도 3의 A 확대도.
도 5는 본 발명 실시례와 비교례를 비교하는 표.
도 6은 본 발명 실시례와 비교례를 비교하는 표.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명의 실시례에서는 차량에 장착되는 피가공물 중 모터의 하우징(10)을 예로 들어 설명한다.

먼저, 도면을 참고하여, 본 발명 내식성 향상 코팅방법의 바람직한 실시례에 대해 설명한다.

얇은 판형의 금속 플레이트를 딥 드로잉 가공 단계(S1)를 거쳐서 모터가 수용되는 내부공간이 형성된 하우징(10)의 외관이 형성된다. 다만, 뒤에서 설명될 상기 하우징(10)의 표면에 도금층(12,)을 형성하기 위한 단계에서 도금층(12)의 재료로 아연이 사용되므로 상기 하우징(10)을 형성하는 금속은 아연보다 반응성이 낮은 금속으로 형성되는 것이 적절하다.

상기 하우징(10)은 몸체(11)가 외관을 형성한다. 상기 몸체(11)는 모터의 회전자가 삽입되는 내부공간을 가지는 원통형상이다. 상기 몸체(11)는 일측이 개방되어 상기 내부공간과 연결되며 상기 내부공간이 개방된 부분의 몸체(11)의 가장자리에는 커버가 결합되는 고정부가 형성된다.

상기 딥 드로잉 가공 단계(S1)를 거친 상기 하우징(10)의 외면에는 아연 및 아연합금 도금층(12)이 형성되도록 아연 및 아연합금 도금 단계(S2)를 거친다. 상기 하우징(10)의 외면에는 아연 및 아연합금 도금 단계(S2)를 거쳐서 아연 및 아연합금 도금층(12)이 형성되며, 상기 아연 및 아연합금 도금층(12)은 상기 하우징(10)이 산화되어 녹이 발생하지 않도록 상기 하우징(10) 대신 산화된다.

아연 및 아연합금으로 도금층(12)이 형성된 상기 하우징(10)의 표면에는 추가적으로 크로메이트 코팅 단계(S3)가 추가될 수 있다. 상기 크로메이트 코팅 단계(S3)에 의해 형성된 크로메이트 코팅층(13)은 상기 하우징(10)의 도금된 금속표면이 빠르게 산화하는 것을 방지하고, 뒤에서 설명될 피막 형성 단계(S4)에서 사용되는 코팅액과의 밀착성을 높이는 역할을 한다. 아연 및 아연합금 도금층(12)은 대기 중에서도 쉽게 산화하기 때문에 부식되기 쉬우므로 크로메이트 코팅층(13)에 의해 상기 하우징(10)의 내식성을 높이고 아연 및 아연도금층(12) 자체를 보호하기 위한 것이다.

크로메이트 코팅층(13)은 건조시에 크로메이트 코팅층(13)의 표면에 65 ℃ 이상의 열이 가해지면 코팅층(13)에서 수분이 이탈되어 코팅층(13)이 파괴될 수 있으므로 건조를 완전히 마친 후에 다음 공정으로 넘어가는 것이 바람직하다.

아연 및 아연합금 도금층(12) 상의 크로메이트 코팅층(13)에 사용되는 제품으로는 Corro Tri Blue Extreme, Corro Tri Black ZnFe, Eco Tri, Eco Tri LT, Eco Tri SB, Eco Tri HC2, Tridur Zn B, Tridur Zn H1, Tridur Zn H2 등이 사용될 수 있으나, 이것에 한정되지는 않는다.

상기 크로메이트 코팅층(13)의 건조가 완료되면, 최종적인 표면처리를 위해서 상기 하우징(10)의 표면에 피막(14)을 형성하는 피막 형성 단계(S4)를 거친다. 상기 표면 코팅을 통한 피막(14)형성은 상기 하우징(10)의 내식성을 증가시키고 상기 몸체(11)의 표면에 스크래치가 생기는 것을 방지한다. 본 실시례에서는 상기 하우징(10)에 피막(14)을 형성하기 위한 코팅액으로 Sealer 350WL을 사용한다. 상기 하우징(10)을 행거에 매달아 코팅액에 담그는 방식으로 상기 하우징(10)의 표면에 피막(14)을 형성한다.

상기 하우징의 피막 형성 단계(S4)가 완료되면 탈수 단계(S5)를 거친다. 행거 방식으로 표면을 코팅하면, 중력에 의해 코팅액이 하우징(10)의 하부로 흘러내리게 되는데, 상기 탈수 단계(S5)를 통해서 상기 하우징(10)의 표면에 형성되는 피막(14)의 두께를 균일하게 형성하고, 상기 하우징(10)의 특정부분으로 코팅액이 모인 채로 굳어서 불량이 발생하는 것을 방지한다. 상기 탈수 단계(S5)는 상기 하우징(10)을 일측에 고정시킨 후 회전시켜 상기 하우징(10)의 표면에 전체적으로 원심력이 작용하도록 한다. 상기 몸체(11)의 표면에 묻어있는 코팅액은 상기 하우징(10)의 외면 전체에 걸쳐서 균일하게 작용하는 원심력에 의해 균일한 층을 형성한다.

상기 탈수 단계(S5)에서 회전속도와 시간을 조절하여 피막(14)의 두께를 제어한다. 이때, 비교대상은 탈수 단계에서 하우징(10)을 400rpm의 속도로 120초(이하, 400rpm/120s) 동안 회전시켰는데, 회전속도가 빨라 이탈되는 코팅액의 양이 많아서 피막(14)의 두께가 얇아지므로 무작위로 녹이 발생하는 문제가 있다. 따라서, 본 실시례의 탈수 단계(S5)에서는 하우징(10)을 200rpm/60s로 회전시킨다. 상기 하우징(10)의 회전속도와 시간을 각각 반으로 줄여서 코팅액이 상기 하우징(10)의 표면으로부터 이탈하는 양을 줄이고, 피막(14)의 두께를 균일하면서도 피막(14)이 비교적 충분한 두께를 가지도록 형성할 수 있다.

하기 표는 비교례(400rpm/120s)와 본 발명 실시례(0~220rpm/0~70s 범위 내)의 탈수 정도에 따른 하우징(10)의 품질상태 및 내식성 시험 결과를 나타낸 것이다.

비교례	실시례1	실시례2
400rpm 120s로 탈수	180~220rpm 50~70s로 탈수	탈수 단계 X
외관 품질 양호	외관 품질 양호	코팅 뭉침
양산품	양산품과 동등	외관 불량

<하우징의 탈수 단계 유무에 따른 외관 품질>

위의 표1에 의하면, 상기 하우징(10)이 본 발명 실시례1의 탈수 단계(S5)를 거치더라도 양산품과 동등한 수준의 품질을 가진다. 추가적으로, 위의 표1과 관련된 시험은 10회 진행되었으며, 회전속도를 낮추고 회전시간을 짧게하여 이탈되는 코팅액의 양이 줄어들도록 하였더니 본 발명 실시례1은 비교례의 양산품 대비 피막(14)의 두께가 1.2배~1.8배 증가하였다. 실시례1은 비교례와 비교할 때, 상대적으로 상기 하우징(10)의 표면에 형성되는 피막(14)의 두께가 더 두꺼워지므로 내식성이 증가하고 스크래치 등의 외부자극에 대해 내구성이 더 증가하는 효과가 있다.

상기 탈수 단계(S5)에서 상기 하우징(10)을 회전시키는 회전속도가 180rpm 이하로 너무 느리면 원심력이 중력보다 약하여 코팅액이 중력의 영향을 받아 피막(14)의 두게가 일정하지 않게 된다. 회전속도가 220rpm 이상으로 너무 빨라지게 되면 이탈되는 코팅액의 양이 증가하여 상기 피막(14)의 두께가 얇아지게 되므로 내식성 및 외부자극에 상대적으로 약해지는 문제가 있다.

또한, 상기 탈수 단계(S5)에서 상기 하우징(10)을 회전시키는 회전시간이 50s 이하로 너무 짧으면 탈수가 미쳐 완료되지 못하는 문제가 있으며, 회전시간이 70s 이상으로 길어지면 공정의 효율이 낮아지고 상기 피막(14)의 두께가 얇아지게 되므로 내식성 및 외부자극에 상대적으로 약해지는 문제가 있다.

코팅액	Sealer 350 WL
	실시례1	실시례2
코팅 조건	180~220rpm 50~70s로 탈수	탈수 단계 X
결론	부식 10% 이하 발생	부식 20% 미만 발생

<본 발명 실시례의 방법으로 탈수 단계를 거친 하우징의 내식성 시험결과>

위의 표2에 의하면, 상기 하우징(10)이 본 발명 실시례1의 탈수 단계(S5)를 거치더라도 양산품과 동등한 수준의 내식성을 가진다. 탈수 단계(S5)를 거치지 않은 실시례2에서는 10% 이상의 하우징(10)에서 20% 미만으로 부식이 발생하였으나, 본 발명의 탈수 단계(S5)를 거친 하우징(10)은 10% 이하로 부식이 발생하였다.

실시례 2에서는 상기 탈수 단계(S5)를 거치지 않은 무탈수 상태에서 상기 하우징(10)을 관찰하였다. 전체적으로 외관의 불량이 발생하였으나, 양산품을 대체하지 못할 만큼의 심각한 정도의 것은 아니었으며, 부식의 발생률도 20% 미만으로 발생하였으므로 부식의 발생률 대비 원가절감의 효과가 상대적으로 크다. 따라서, 본 발명에서는 상기 탈수 단계(S5)를 거치지 않더라도 원가절감에 의해 발생하는 경제적 이익을 수반한다. 상기 하우징(10)의 불량이 발생하는 비율과 경제적 이익을 고려할 때 상기 탈수 단계(S5)를 포함하지 않더라도 소정의 원가절감의 효과가 있었다.

이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 하우징 11 : 몸체
12 : 아연도금층 13 : 크로메이트코팅층
14 : 피막 S1 : 딥 드로잉 가공 단계
S2 : 아연 및 아연합금 도금 단계 S3 : 크로메이트 코팅 단계
S4 : 피막 형성 단계 S5 : 탈수 단계

Claims (4)

1. 얇은 판형의 플레이트를 딥 드로잉 가공하여 하우징을 형성하는 딥 드로잉 가공단계;
   상기 하우징의 표면에 아연도금 및 아연합금도금하여 아연도금층을 형성하는 도금 단계;
   상기 하우징을 코팅액에 담궈 상기 아연도금층의 표면에 피막을 형성하는 피막 형성 단계;
   피막이 형성되면 상기 하우징을 회전시켜 상기 피막의 두께를 일정수치 이상으로 균일하게 형성시키는 탈수 단계; 를 포함하고,
   상기 하우징의 내부에는 모터가 수용되는 내부공간이 내부에 형성되고,
   상기 하우징은 일측이 개방되고, 원형의 횡단면을 갖는 원통형상이며,
   상기 탈수단계에서 상기 하우징은 180~220rpm의 회전속도로 50~70초 동안 회전되면서 상기 하우징의 표면에는 전체적으로 원심력이 작용되고,
   상기 아연도금층을 형성하는 도금 단계와 피막을 형성하는 피막 형성 단계의 사이에 상기 아연도금층과 피막 사이의 밀착력을 높이기 위한 크로메이트 코팅층을 형성하는 크로메이트 코팅 단계를 더 포함하는 내식성 향상 코팅방법.
   
2. 제 1 항의 내식성 향상 코팅방법으로 만들어진 모터하우징.
   
   
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