KR102705184B1 - Method of treating surface of manesium alloy and surface treated manesium alloy - Google Patents
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Abstract
본 발명의 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법은 상기 마그네슘 합금상에 무기 폴리실라잔 및 유기 폴리실라잔 중 적어도 하나를 포함하는 복합 폴리실라잔 층을 형성하는 단계, 상기 복합 폴리실라잔 층상에 알루미늄 층을 코팅하는 단계 및 상기 알루미늄 층을 아노다이징 처리하여 상기 알루미늄 층이 소정의 색상을 나타내도록 처리하는 단계를 포함할 수 있다.A method for surface treating a magnesium alloy of the present invention may include a step of forming a composite polysilazane layer including at least one of an inorganic polysilazane and an organic polysilazane on the magnesium alloy, a step of coating an aluminum layer on the composite polysilazane layer, and a step of anodizing the aluminum layer so that the aluminum layer exhibits a predetermined color.
Description
본 발명은 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법 및 표면 처리된 마그네슘 합금에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 전해액에 의한 마그네슘 합금의 표면 부식을 방지하기 위한 표면 처리하는 방법 및 표면 처리된 마그네슘 합금에 관한 것이다.The present invention relates to a method for surface treating a magnesium alloy and a surface-treated magnesium alloy. More specifically, the present invention relates to a method for surface treating a magnesium alloy to prevent surface corrosion of the magnesium alloy by an electrolyte and a surface-treated magnesium alloy.
마그네슘은 구조용 금속재료 중에서 비중 (1.74) 이 가장 낮고, 비강도가 크고, 주조성이나 절삭 가공성, 치수 안정성, 내흠집성 등이 우수한 장점을 갖는다. 또한, 전자파 차폐성 또는 진동 감쇠능 등의 특징으로 인하여 다양한 기술 분야, 특히, 노트북 컴퓨터 케이스, 휴대전화 케이스, 자동차용 시트 프레임, 자동차용 내장재, 군수용품, 레포츠용품 등과 같이 가볍고 견고한 특성이 요구되는 분야에 널리 적용되고 있다.Magnesium has the lowest specific gravity (1.74) among structural metal materials, and has the advantages of high specific strength, excellent castability, machinability, dimensional stability, and scratch resistance. In addition, due to its characteristics such as electromagnetic shielding and vibration damping, it is widely used in various technical fields, especially in fields that require lightness and strength, such as laptop computer cases, mobile phone cases, car seat frames, car interior materials, military supplies, and sports goods.
마그네슘의 표준전극전위는 2.363 VNHE 로서, 상용 금속들 중 가장 화학적 활성이 큰 금속이다. 이로 인해, 다른 금속이나 화학적 용액과 접촉하는 경우, 부식되기 쉬워 내식성이 취약하다는 단점이 있다. 상기 단점으로 인하여, 마그네슘을 전자제품 등에 적용하기 위해서는 적절한 표면 처리가 요구된다.Magnesium has a standard electrode potential of 2.363 V NHE , making it the most chemically active metal among commercial metals. Because of this, it is prone to corrosion when in contact with other metals or chemical solutions, and has poor corrosion resistance. Due to the above disadvantages, appropriate surface treatment is required to apply magnesium to electronic products, etc.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 부식에 대한 내식성이 향상되고, 장기간 사용시에도 훼손되지 않는 높은 안전성을 가지며, 미관을 개선하여 다양한 용도로 사용가능한 마그네슘 합금을 제공하기 위한 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for surface treatment of a magnesium alloy to provide a magnesium alloy that has improved corrosion resistance, high safety that does not deteriorate even after long-term use, and improved appearance so that it can be used for various purposes.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 전술한 이점을 갖는 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법에 의해 표면 처리된 마그네슘 합금을 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a magnesium alloy surface-treated by a method for surface-treating a magnesium alloy having the aforementioned advantages.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법은, 상기 마그네슘 합금상에 무기 폴리실라잔 및 유기 폴리실라잔 중 적어도 하나를 포함하는 복합 폴리실라잔 층을 형성하는 단계, 상기 복합 폴리실라잔 층상에 알루미늄 층을 코팅하는 단계 및 상기 알루미늄 층을 아노다이징 처리하여 상기 알루미늄 층이 소정의 색상을 나타내도록 처리하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention for solving the above-described problem, a method for surface treating a magnesium alloy may include the steps of forming a composite polysilazane layer including at least one of an inorganic polysilazane and an organic polysilazane on the magnesium alloy, coating an aluminum layer on the composite polysilazane layer, and anodizing the aluminum layer so that the aluminum layer exhibits a predetermined color.
일 실시예에서, 상기 복합 폴리실라잔 층을 형성하는 단계 전에, 상기 마그네슘 합금의 표면을 아노다이징 또는 크로메이트 처리하여 상기 마그네슘 합금의 표면에 화성 피막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, prior to the step of forming the composite polysilazane layer, the method may further include a step of forming a chromium film on the surface of the magnesium alloy by anodizing or chromating the surface of the magnesium alloy.
일 실시예에서, 상기 복합 폴리실라잔 층은 무기 폴리실리잔 층 및 유기 폴리실라잔 층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the composite polysilazane layer can include at least one of an inorganic polysilazane layer and an organic polysilazane layer.
일 실시예에서, 상기 복합 폴리실라잔 층을 형성하는 단계는, 상기 마그네슘 합금상에 제 1 무기 폴리실라잔 층을 형성하는 단계, 상기 제 1 무기 폴리실라잔 층 상에 제 1 유기 폴리실라잔 층을 형성하는 단계 및 상기 제 1 유기 폴리실라잔 층 상에 제 2 무기 폴리실라잔 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of forming the composite polysilazane layer may include the steps of forming a first inorganic polysilazane layer on the magnesium alloy, forming a first organic polysilazane layer on the first inorganic polysilazane layer, and forming a second inorganic polysilazane layer on the first organic polysilazane layer.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금은 마그네슘 합금, 상기 마그네슘 합금상에 형성되고, 무기 폴리실라잔 및 유기 폴리실라잔 중 적어도 하나를 포함하는 복합 폴리실라잔 층및 상기 복합 폴리실라잔 층상에 형성되고, 아노다이징 처리되어 소정의 색상을 나타내는 알루미늄 층을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention for solving the above-described problem, a surface-treated magnesium alloy may include a magnesium alloy, a composite polysilazane layer formed on the magnesium alloy and including at least one of an inorganic polysilazane and an organic polysilazane, and an aluminum layer formed on the composite polysilazane layer and anodized to exhibit a predetermined color.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법은, 상기 마그네슘 합금의 표면에 절연층인 산화마그네슘 피막을 형성하는 단계, 상기 산화마그네슘 피막상에 알루미늄 층을 코팅하는 단계 및 상기 알루미늄 층이 소정의 색상을 나타내도록 상기 알루미늄 층을 아노다이징 처리하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention for solving the above problem, a method for surface treating a magnesium alloy may include a step of forming a magnesium oxide film as an insulating layer on a surface of the magnesium alloy, a step of coating an aluminum layer on the magnesium oxide film, and a step of anodizing the aluminum layer so that the aluminum layer exhibits a predetermined color.
일 실시예에서, 상기 산화마그네슘 피막을 형성하는 단계는, 상기 마그네슘 합금의 표면을 10 ~ 30 % (w/w) 의 수산화나트륨으로 직류(DC) 정전압 5 ~ 10 V 에서 3 분 ~ 15 분간 처리할 수 있다.In one embodiment, the step of forming the magnesium oxide film can include treating the surface of the magnesium alloy with 10 to 30% (w/w) sodium hydroxide at a direct current (DC) constant voltage of 5 to 10 V for 3 to 15 minutes.
일 실시예에서, 상기 산화마그네슘 피막을 형성하는 단계 전에, 상기 마그네슘 합금의 표면을 세정한 후, 화학에칭하고, 이후, 샌드브라스팅(sand blasting)하는 단계가 추가로 수행될 수 있다.In one embodiment, prior to the step of forming the magnesium oxide film, a step of cleaning the surface of the magnesium alloy, chemically etching, and then sand blasting may be additionally performed.
일 실시예에서, 상기 아노다이징 처리하는 단계는, 상기 알루미늄 층을 양극산화처리하여 기공을 갖는 산화 피막을 형성하는 단계, 상기 기공 내부에 상기 소정의 색상을 갖는 염료를 주입하는 단계 및 상기 염료가 상기 기공으로부터 빠져나가지 않도록 상기 기공을 씰링처리(sealing treatment)하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the anodizing step may include a step of anodizing the aluminum layer to form an oxide film having pores, a step of injecting a dye having the predetermined color into the pores, and a step of sealing the pores so that the dye does not escape from the pores.
일 실시예에서, 상기 씰링처리하는 단계는 표면 처리된 마그네슘 합금의 내마모성, 내약품성, 내지문성 및 소수성을 증가시킬 수 있다.In one embodiment, the sealing step can increase the wear resistance, chemical resistance, fingerprint resistance, and hydrophobicity of the surface-treated magnesium alloy.
일 실시예에서, 상기 씰링처리하는 단계는 수용성 실리콘 전해 씰링으로 수행될 수 있다.In one embodiment, the sealing step can be performed by water-soluble silicone electrolytic sealing.
일 실시예에서, 상기 기공을 갖는 산화 피막을 형성하는 단계는, 상기 알루미늄 층을 인산 수용액으로 화학연마하는 단계, 화학연마된 상기 알루미늄 층을 린스하는 단계, 린스된 상기 알루미늄 층을 초음파 세척하는 단계, 초음파 세척된 상기 알루미늄 층을 황산 수용액으로 아노다이징 처리하는 단계, 아노다이징 처리된 상기 알루미늄 층을 수세하는 단계 및 상기 알루미늄 층을 초음파 세척하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of forming the oxide film having the pores may include the steps of chemically polishing the aluminum layer with a phosphoric acid aqueous solution, rinsing the chemically polished aluminum layer, ultrasonically cleaning the rinsed aluminum layer, anodizing the ultrasonically cleaned aluminum layer with a sulfuric acid aqueous solution, rinsing the anodized aluminum layer, and ultrasonically cleaning the aluminum layer.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금으로서, 상기 표면 처리된 마그네슘 합금은, 마그네슘 합금, 상기 마그네슘 합금상에 형성된 절연층인 산화마그네슘 피막, 상기 산화마그네슘 피막상에 형성되고, 아노다이징 처리되어 소정의 색상을 나타내는 알루미늄 층 (230) 을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention for solving the above-described problem, a surface-treated magnesium alloy may include a magnesium alloy, a magnesium oxide film as an insulating layer formed on the magnesium alloy, and an aluminum layer (230) formed on the magnesium oxide film and anodized to exhibit a predetermined color.
일 실시예에서, 상기 알루미늄 층 (230) 의 두께는 50 ㎛ 내지 250 ㎛ 일 수 있다.In one embodiment, the thickness of the aluminum layer (230) may be 50 μm to 250 μm.
일 실시예에서, 상기 알루미늄 층 (230) 의 두께는 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 이고, 상기 알루미늄 층 (230) 의 아노다이징 처리에 의해 형성된 기공의 깊이는 6 ㎛ 내지 50 ㎛ 일 수 있다.In one embodiment, the thickness of the aluminum layer (230) may be 10 ㎛ to 100 ㎛, and the depth of the pores formed by the anodizing treatment of the aluminum layer (230) may be 6 ㎛ to 50 ㎛.
본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법은 마그네슘 합금 상에 알루미늄 층을 코팅하기 전에 복합 폴리실라잔 층을 형성함으로써, 마그네슘 합금 층과 알루미늄 층 사이의 밀착력 및 접착력을 개선할 수 있고, 특히, 마그네슘 합금 층이 곡면 또는 둥근 모서리를 갖는 전자 기기의 외장재인 경우, 알루미늄 층의 밀착력이 떨어지는 종래의 문제를 개선할 수 있다. A method for surface treating a magnesium alloy according to one embodiment of the present invention can improve the adhesion and bonding strength between a magnesium alloy layer and an aluminum layer by forming a composite polysilazane layer before coating an aluminum layer on the magnesium alloy, and in particular, when the magnesium alloy layer is an outer casing of an electronic device having a curved surface or rounded corners, it can improve the conventional problem of poor adhesion of the aluminum layer.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법은 마그네슘 합금 상에 알루미늄 층을 코팅하기 전에 복합 폴리실라잔 층을 형성함으로써, 아노다이징 전해액이 마그네슘 합금으로 침투하여 부식시키는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.In addition, the method for surface treating a magnesium alloy according to one embodiment of the present invention can effectively prevent an anodizing electrolyte from penetrating into and corroding the magnesium alloy by forming a composite polysilazane layer before coating an aluminum layer on the magnesium alloy.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법은 마그네슘 합금이 화성 피막으로 먼저 보호되고, 화성 피막 상에 복합 폴리실라잔 층이 형성됨으로써, 마그네슘 합금을 화성 피막 및 복합 폴리실라잔 층에 의하여 이중으로 보호하여 아노다이징 전해액의 침투를 더욱 효율적으로 방지할 수 있다.In addition, a method for surface treating a magnesium alloy according to one embodiment of the present invention is such that the magnesium alloy is first protected with a chemical film, and then a composite polysilazane layer is formed on the chemical film, thereby doubly protecting the magnesium alloy by the chemical film and the composite polysilazane layer, thereby more efficiently preventing penetration of an anodizing electrolyte.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금은 마그네슘 합금과 알루미늄 층 사이에 형성된 복합 폴리실라잔 층을 포함함으로써, 제조 공정시 전술한 이점을 갖고, 알루미늄 층의 밀착력이 개선된 표면 처리된 마그네슘 합금을 제공할 수 있다.In addition, the surface-treated magnesium alloy according to one embodiment of the present invention includes a composite polysilazane layer formed between the magnesium alloy and the aluminum layer, thereby providing a surface-treated magnesium alloy having the aforementioned advantages during the manufacturing process and improved adhesion of the aluminum layer.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법은 마그네슘 합금 표면상에 절연층인 산화마그네슘 피막을 형성함으로써, 마그네슘 합금의 아웃가스(out gassing)에 의한 변수를 감소시켜 알루미늄 층의 증착시 이물불량 및 밀착력 감소를 방지할 수 있다.In addition, a method for surface treating a magnesium alloy according to one embodiment of the present invention forms a magnesium oxide film as an insulating layer on the surface of the magnesium alloy, thereby reducing variables due to outgassing of the magnesium alloy, thereby preventing foreign matter defects and reduced adhesion during deposition of an aluminum layer.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금은 마그네슘 합금 표면상에 절연층인 산화마그네슘 피막 및 산화마그네슘 피막 상에 아노다이징 처리된 알루미늄 층을 포함하고, 알루미늄 층의 두께와 아노다이징 처리에 의해 형성된 기공의 깊이를 적절하게 제어함으로써, 알루미늄 층의 아노다이징 처리시 마그네슘 합금이 부식되는 것을 방지할 수 있다.In addition, a surface-treated magnesium alloy according to one embodiment of the present invention includes a magnesium oxide film as an insulating layer on a surface of a magnesium alloy and an aluminum layer anodized on the magnesium oxide film, and by appropriately controlling the thickness of the aluminum layer and the depth of pores formed by the anodizing treatment, the magnesium alloy can be prevented from being corroded when the aluminum layer is anodized.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금을 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금의 아노다이징 처리된 알루미늄 층의 내부 구조의 모식도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법의 흐름도이다.
도 5a 및 5b 는 마그네슘 합금의 염수 반응 전과 후의 부식 반응을 나타내는 도면이고, 도 6a 내지 6c 는 본 발명의 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금의 황산 수용액에 대한 부식 방지 효과를 나타내는 도면이다.
도 7a 및 7b 는 비교예에 따른 마그네슘 합금에 코팅된 알루미늄 층에 대한 밀착력 테스트를 나타낸 도면이고, 도 8a 내지 8c 는 본 발명의 실시예 따른 표면 처리된 마그네슘 합금에 대한 밀착력 테스트를 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금 (200) 을 나타낸 도면이다.
도 10a 는 일 실시예에 따른 마그네슘 합금을 표면처리하는 방법의 흐름도이고, 도 10b 는 알루미늄 층을 아노다이징 처리하는 단계(S230)의 상세한 흐름도이다.
도 11 은 다른 실시예에 따라 산화마그네슘 피막이 형성된 후의 부식 테스트 결과이다.
도 12a 및 도 12b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금의 증착된 알루미늄 층의 두께 및 성분분석을 나타낸 실험 결과이다.
도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법에 의하여 복잡한 형성물을 표면처리하는 공정도이다.
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금을 표면처리하는 방법에 의해 표면처리된 마그네슘 합금의 단면을 촬상한 이미지이다.
도 15 는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘 합금의 표면에 산화마그네슘 피막을 형성하고, 산화마그네슘 피막상에 알루미늄 층을 코팅한 후 마그네슘 합금의 단면을 촬영하여 증착된 알루미늄 층의 두께를 측정한 결과이다.
도 16 은 마그네슘 합금의 표면에 산화마그네슘 피막을 형성하지 않고 마그네트론 스퍼터링에 의하여 알루미늄 코팅한 경우의 코팅 표면을 촬영한 사진이고, 도 17 은 도 10a 및 10b 에서 설명된바와 같이 마그네슘 합금상에 절연층인 산화마그네슘 피막이 형성되고, 산화마그네슘 피막상에 알루미늄이 코팅된 후, 알루미늄 층에 수용성 전해 씰링을 포함하는 아노다이징 처리가 수행된 마그네슘 합금을 촬영한 사진이다.
도 18(a) 는 종래의 알루미늄 아노다이징 공정에 따라 처리된 표면처리된 마그네슘 합금의 표면에 물방울을 떨어트린 후 촬영한 이미지이고, 도 18(b) 는 도 10a 및 10b 에서 상술한 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면처리 방법에 따라, 수용성 실리콘 전해 씰링을 적용한 마그네슘 합금의 표면에 물방울을 떨어트린 후 촬영한 이미지이다.FIG. 1 is a drawing showing a surface-treated magnesium alloy according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of the internal structure of an anodized aluminum layer of a surface-treated magnesium alloy according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a drawing showing a surface-treated magnesium alloy according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flow chart of a method for surface treating a surface-treated magnesium alloy according to one embodiment of the present invention.
FIGS. 5a and 5b are drawings showing corrosion reactions of a magnesium alloy before and after a salt water reaction, and FIGS. 6a to 6c are drawings showing corrosion prevention effects of a surface-treated magnesium alloy according to an embodiment of the present invention in a sulfuric acid aqueous solution.
FIGS. 7a and 7b are drawings showing adhesion tests for an aluminum layer coated on a magnesium alloy according to a comparative example, and FIGS. 8a to 8c are drawings showing adhesion tests for a surface-treated magnesium alloy according to an example of the present invention.
FIG. 9 is a drawing showing a surface-treated magnesium alloy (200) according to one embodiment of the present invention.
FIG. 10a is a flow chart of a method for surface treating a magnesium alloy according to one embodiment, and FIG. 10b is a detailed flow chart of a step (S230) of anodizing an aluminum layer.
Figure 11 shows the results of a corrosion test after a magnesium oxide film is formed according to another embodiment.
FIGS. 12a and 12b are experimental results showing the thickness and component analysis of a deposited aluminum layer of a surface-treated magnesium alloy according to one embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a process diagram for surface treating a complex formation using a surface treatment method for a magnesium alloy according to one embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an image of a cross-section of a magnesium alloy surface-treated by a method for surface-treating a magnesium alloy according to one embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing the results of measuring the thickness of the deposited aluminum layer by photographing a cross-section of a magnesium alloy after forming a magnesium oxide film on the surface of a magnesium alloy and coating an aluminum layer on the magnesium oxide film according to one embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a photograph of a coating surface in the case where aluminum is coated by magnetron sputtering without forming a magnesium oxide film on the surface of the magnesium alloy, and FIG. 17 is a photograph of a magnesium alloy in which a magnesium oxide film as an insulating layer is formed on the magnesium alloy as described in FIGS. 10a and 10b, aluminum is coated on the magnesium oxide film, and then anodizing including water-soluble electrolytic sealing is performed on the aluminum layer.
FIG. 18(a) is an image taken after dropping a water droplet on the surface of a surface-treated magnesium alloy treated according to a conventional aluminum anodizing process, and FIG. 18(b) is an image taken after dropping a water droplet on the surface of a magnesium alloy to which water-soluble silicon electrolytic sealing has been applied according to the surface treatment method of a magnesium alloy according to the present invention described above with reference to FIGS. 10a and 10b.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않고, 통상의 기술자가 인식할 수 있는 분리된 방식뿐만 아니라 어떤 임의의 실현 가능한 조합으로 실현될 수도 있다. 또한, 본 발명의 범위는 바람직한 실시형태들에 의해 제한되지 않는다. 또한, 실시형태들은 도면에서 개략적으로 도시된다. 본원에서, 이 도면들의 동일한 도면 부호들은 동일하거나 기능적으로 비슷한 요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In addition, the present invention is not limited to the embodiments below, and may be realized not only in a separate manner that can be recognized by a person skilled in the art, but also in any arbitrarily feasible combination. In addition, the scope of the present invention is not limited by the preferred embodiments. In addition, the embodiments are schematically illustrated in the drawings. In the present application, the same drawing reference numerals in these drawings represent identical or functionally similar elements.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금 (100) 을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a drawing showing a surface-treated magnesium alloy (100) according to one embodiment of the present invention.
도 1 을 참조하면, 일 실시예에서, 표면 처리된 마그네슘 합금 (100) 은, 마그네슘 합금 (110), 마그네슘 합금 (110) 상에 형성된 복합 폴리실라잔 (Polysilazane) 층 (120) 및 복합 폴리실라잔 층 (120) 상에 형성된 알루미늄 층 (130) 을 포함할 수 있다. 표면 처리된 마그네슘 합금 (100) 은 휴대 가능하거나 불가능한 전자 기기, 예를 들면, 휴대폰, 노트북 또는 태블릿과 같은 전자 기기의 외장재일 수 있다. 상기 전자 기기는 각진 모서리 또는 둥근 모서리를 가질 수 있고, 특히, 3 면이 만나는 꼭지점이 둥근 모서리를 가질 수 있다. 통상적으로, 곡면 또는 둥근 모서리를 갖는 전자 기기의 외장재를 알루미늄으로 도금하는 경우, 알루미늄 코팅, 즉, 알루미늄 층의 밀착력이 떨어지는 문제가 발생될 수 있다. 일 실시예에서, 마그네슘 합금은 다이캐스팅에 의해 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1, in one embodiment, a surface-treated magnesium alloy (100) may include a magnesium alloy (110), a composite polysilazane layer (120) formed on the magnesium alloy (110), and an aluminum layer (130) formed on the composite polysilazane layer (120). The surface-treated magnesium alloy (100) may be an outer shell of an electronic device, such as a portable or non-portable electronic device, for example, a mobile phone, a laptop, or a tablet. The electronic device may have sharp corners or rounded corners, and in particular, a vertex where three sides meet may have a rounded corner. Typically, when an outer shell of an electronic device having a curved surface or rounded corners is plated with aluminum, a problem may occur in which the adhesion of the aluminum coating, i.e., the aluminum layer, is reduced. In one embodiment, the magnesium alloy may be formed by die casting.
일 실시예에서, 복합 폴리실라잔 층 (120) 은 고분자 주쇄(backbone)에 Si-N 반복단위를 갖는 화합물인 폴리실라잔(Polysilazane)을 포함하며, 복합 폴리실라잔 층은 무기 폴리실라잔 및 유기 폴리실라잔 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 폴리실라잔은 Si 또는 N 원자에 치환된 관능기, 예를 들면, 메틸기(methyl group) 또는 비닐기(vinyl group) 의 탄소 포함 유무에 따라 무기 폴리실라잔과 유기 폴리실라잔으로 구분될 수 있다. 폴리실라잔의 Si 또는 N 원자에 치환되는 관능기는 제한되지 않으며, 다양한 종류의 공지된 폴리실라잔이 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 마그네슘 합금 (110) 에 알루미늄 층 (130) 이 코팅되기 전, 마그네슘 합금 (110) 과 알루미늄 층 (130) 사이에 복합 폴리실라잔 층 (120) 이 중간 접착층으로 형성됨으로써, 마그네슘 합금과 알루미늄 층 사이의 밀착력 및 접착력을 개선할 수 있다. 특히, 마그네슘 합금이 곡면 또는 둥근 모서리를 갖는 전자 기기의 외장재인 경우, 알루미늄 층의 밀착력이 떨어지는 종래의 문제를 개선할 수 있는 이점이 있다.In one embodiment, the composite polysilazane layer (120) includes polysilazane, which is a compound having Si-N repeating units in a polymer backbone, and the composite polysilazane layer may include at least one of inorganic polysilazane and organic polysilazane. Polysilazane may be classified into inorganic polysilazane and organic polysilazane depending on whether or not carbon is included in a functional group substituted on a Si or N atom, for example, a methyl group or a vinyl group. The functional group substituted on a Si or N atom of the polysilazane is not limited, and various types of known polysilazane may be used. According to an embodiment of the present invention, before the aluminum layer (130) is coated on the magnesium alloy (110), a composite polysilazane layer (120) is formed as an intermediate adhesive layer between the magnesium alloy (110) and the aluminum layer (130), thereby improving the adhesion and bonding strength between the magnesium alloy and the aluminum layer. In particular, when the magnesium alloy is an outer casing material of an electronic device having a curved surface or rounded corners, there is an advantage in that the conventional problem of poor adhesion of the aluminum layer can be improved.
일 실시예에서, 복합 폴리실라잔 층 (120) 은 무기 폴리실라잔 층 및 유기 폴리실라잔 층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 마그네슘 합금상에 무기 폴리실라잔 층이 형성되고, 상기 무기 폴리실라잔 층 상에 유기 폴리실라잔 층이 형성되고, 상기 유기 폴리실라잔 층 상에 알루미늄 층이 코팅될 수 있다. 또는, 마그네슘 합금상에 유기 폴리실라잔 층이 형성되고, 상기 유기 폴리실라잔 층 상에 무기 폴리실라잔 층이 형성되고, 상기 무기 폴리실라잔 층 상에 알루미늄 층이 코팅될 수 있다. 또는, 마그네슘 합금상에 제 1 무기 폴리실라잔 층이 형성되고, 제 1 무기 폴리실라잔 층 상에 제 1 유기 폴리실라잔 층이 형성되고, 상기 제 1 유기 폴리실라잔 층 상에 제 2 무기 폴리실라잔 층이 형성되고, 상기 제 2 무기 폴리실라잔 층상에 알루미늄 층이 코팅될 수 있다. 또는, 복합 폴리실라잔 층은 유기 폴리실라잔 층과 무기 폴리실라잔 층이 교번하여 적층된 층일 수 있고, 예를 들면, 무기 폴리실라잔 층 - 유기 폴리실라잔 층의 2 층의 적층체를 1 세트로 하는 경우, n 세트가 적층될 수 있다. 1 ≤ n ≤ 100 일 수 있고, 또는, 2 ≤ n ≤ 20 일 수 있고, 또는, 2 ≤ n ≤ 5 일 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 무기 폴리실라잔 층 - 제 1 유기 폴리실라잔 층 - 제 2 무기 폴리실라잔 층 - 제 2 유기 폴리실라잔 층 - (…) - 제 n-1 유기 폴리실라잔 층 - 제 n 무기 폴리실라잔 층의 순서로 적층될 수 있다. 또는, 제 1 유기 폴리실라잔 층 - 제 1 무기 폴리실라잔 층 - 제 2 유기 폴리실라잔 층 - 제 2 무기 폴리실라잔 층 - (…) - 제 n-1 무기 폴리실라잔 층 - 제 n 유기 폴리실라잔 층의 순서로 적층될 수 있다. 여기서, 1 ≤ n ≤ 100 일 수 있고, 또는, 2 ≤ n ≤ 20 일 수 있고, 또는, 2 ≤ n ≤ 5 일 수 있다. 다른 실시예에서, 복합 폴리실라잔 층은 무기 폴리실라잔 및 유기 폴리실라잔의 혼합물로 형성된 층일 수 있다. In one embodiment, the composite polysilazane layer (120) can include at least one of an inorganic polysilazane layer and an organic polysilazane layer. For example, an inorganic polysilazane layer can be formed on a magnesium alloy, an organic polysilazane layer can be formed on the inorganic polysilazane layer, and an aluminum layer can be coated on the organic polysilazane layer. Alternatively, an organic polysilazane layer can be formed on a magnesium alloy, an inorganic polysilazane layer can be formed on the organic polysilazane layer, and an aluminum layer can be coated on the inorganic polysilazane layer. Alternatively, a first inorganic polysilazane layer can be formed on a magnesium alloy, a first organic polysilazane layer can be formed on the first inorganic polysilazane layer, a second inorganic polysilazane layer can be formed on the first organic polysilazane layer, and an aluminum layer can be coated on the second inorganic polysilazane layer. Alternatively, the composite polysilazane layer may be a layer in which organic polysilazane layers and inorganic polysilazane layers are alternately laminated, for example, when a laminate of two layers of an inorganic polysilazane layer - an organic polysilazane layer is made as one set, n sets may be laminated. 1 ≤ n ≤ 100, or 2 ≤ n ≤ 20, or 2 ≤ n ≤ 5. In another embodiment, the layers may be laminated in the order of first inorganic polysilazane layer - first organic polysilazane layer - second inorganic polysilazane layer - second organic polysilazane layer - (...) - n-1th organic polysilazane layer - nth inorganic polysilazane layer. Alternatively, the layers may be laminated in the order of first organic polysilazane layer - first inorganic polysilazane layer - second organic polysilazane layer - second inorganic polysilazane layer - (...) - n-1th inorganic polysilazane layer - nth organic polysilazane layer. Here, 1 ≤ n ≤ 100 may be, or 2 ≤ n ≤ 20 may be, or 2 ≤ n ≤ 5 may be. In another embodiment, the composite polysilazane layer may be a layer formed of a mixture of inorganic polysilazane and organic polysilazane.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금 (100) 의 아노다이징 처리된 알루미늄 층 (130) 의 내부 구조의 모식도이다.FIG. 2 is a schematic diagram of the internal structure of an anodized aluminum layer (130) of a surface-treated magnesium alloy (100) according to one embodiment of the present invention.
일 실시예에서, 알루미늄 층 (130) 은 아노다이징 처리 (양극산화법 처리) 되어 소정의 색상을 나타내는 층일 수 있다. 알루미늄 층 (130) 은 아노다이징 처리됨으로써, 표면에 양극산화피막이 형성되고, 상기 양극산화피막은 내부에 미세한 기공 (131) 을 포함하고, 기공 (131) 내에 염료 (132) 가 주입되어, 알루미늄 층 (130) 을 고객이 원하는 다양한 색상으로 제공할 수 있다. 염료 (132) 를 주입한 후에는, 봉공처리(씰링처리, sealing, 133)에 의하여 염료 주입 후 염료가 기공 (131) 으로부터 빠져나가는 것이 방지된다. 상기 소정의 색상은 공지된 아노다이징 공정 기술에서 사용될 수 있는 다양한 염료의 색상들이 적용될 수 있다.In one embodiment, the aluminum layer (130) may be a layer that is anodized to exhibit a predetermined color. The aluminum layer (130) is anodized to form an anodized film on the surface, and the anodized film includes fine pores (131) therein. A dye (132) is injected into the pores (131), so that the aluminum layer (130) can be provided in various colors desired by the customer. After the dye (132) is injected, the dye is prevented from escaping from the pores (131) by a sealing treatment (sealing treatment, 133) after the dye is injected. The predetermined color may be applied to various colors of dyes that can be used in a known anodizing process technology.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금 (100') 을 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a drawing showing a surface-treated magnesium alloy (100') according to one embodiment of the present invention.
일 실시예에서, 표면 처리된 마그네슘 합금 (100') 은 마그네슘 합금 (110) 상에 형성된 화성 피막 (140) 을 더 포함하고, 화성 피막 (140) 상에 복합 폴리실라잔 층 (120) 이 형성될 수 있다. 화성 피막 (140) 은 마그네슘 합금을 화학약품에 침지시켜 표면에 화학반응을 일으킴으로써 생성되는 내식성이 있는 표면 피막이다. 화성 피막은 아노다이징 처리 또는 크로메이트 처리에 의하여 생성될 수 있으며, 화성처리용액의 종류에 따라, CrOHCrO4, Cr(OH)3 또는 MgCrO 일 수 있고, 바람직하게는, 산화마그네슘(MgO) 피막일 수 있다. 화성 피막 (140) 이 산화 마그네슘인 경우에 대한 상세한 설명은 도 9 및 10 의 설명을 참조할 수 있다.In one embodiment, the surface-treated magnesium alloy (100') further includes a chemical conversion film (140) formed on the magnesium alloy (110), and a composite polysilazane layer (120) may be formed on the chemical conversion film (140). The chemical conversion film (140) is a corrosion-resistant surface film that is produced by immersing a magnesium alloy in a chemical agent to cause a chemical reaction on the surface. The chemical conversion film may be produced by anodizing treatment or chromating treatment, and may be CrOHCrO 4 , Cr(OH) 3 or MgCrO depending on the type of chemical conversion solution, and preferably, may be a magnesium oxide (MgO) film. For a detailed description of the case where the chemical conversion film (140) is magnesium oxide, reference may be made to the descriptions of FIGS. 9 and 10 .
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금 (100, 100') 을 표면 처리하는 방법의 흐름도이다.FIG. 4 is a flow chart of a method for surface treating a surface-treated magnesium alloy (100, 100') according to one embodiment of the present invention.
도 4 를 참조하면, 마그네슘 합금 (110) 상에, 또는 화성 피막 (140) 이 형성된 마그네슘 합금 (110) 상에 복합 폴리실라잔 층 (120) 이 형성될 수 있다 (S120). 복합 폴리실라잔 층 (120) 은 폴리실라잔 화합물을 마그네슘 합금 (110) 상에 코팅함으로써 형성될 수 있다. 폴리실라잔 화합물은 유기 폴리실라잔 또는 무기 폴리실리잔을 포함할 수 있다. 코팅 방법으로는 스프레이 (spray) 코팅 방법, 딥 (dip) 코팅 방법 또는 졸-겔 (sol-gel) 코팅 방법을 사용할 수 있다. 폴리실라잔 화합물을 마그네슘 합금의 표면에 코팅한 후, 건조 오븐에서 건조하여 형성된 복합 폴리실라잔 층을 경화시킨다. 복합 폴리실라잔 층의 코팅 방법은 여기에 한정되지 않으며, 공지의 코팅 방법들이 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 마그네슘 합금상에 복합 폴리실라잔 층이 형성됨으로써, 복합 폴리실라잔 층상에 형성되는 알루미늄 층을 아노다이징 처리하는 경우, 아노다이징 전해액이 마그네슘 합금으로 침투하여 마그네슘 합금을 부식시키는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.Referring to FIG. 4, a composite polysilazane layer (120) can be formed on a magnesium alloy (110) or on a magnesium alloy (110) on which a ignition film (140) is formed (S120). The composite polysilazane layer (120) can be formed by coating a polysilazane compound on the magnesium alloy (110). The polysilazane compound can include an organic polysilazane or an inorganic polysilazane. As a coating method, a spray coating method, a dip coating method, or a sol-gel coating method can be used. After coating the polysilazane compound on the surface of the magnesium alloy, the formed composite polysilazane layer is cured by drying in a drying oven. The coating method of the composite polysilazane layer is not limited thereto, and known coating methods can be applied. According to an embodiment of the present invention, since a composite polysilazane layer is formed on a magnesium alloy, when an aluminum layer formed on the composite polysilazane layer is anodized, the anodizing electrolyte can be effectively prevented from penetrating into the magnesium alloy and corroding the magnesium alloy.
일 실시예에서, 복합 폴리실라잔 층을 형성하는 단계 (S120) 는, 마그네슘 합금 (110) 상에 제 1 무기 폴리실라잔 층을 형성하는 단계, 제 1 무기 폴리실라잔 층상에 제 1 유기 폴리실라잔 층을 형성하는 단계 및 제 1 유기 폴리실라잔 층 상에 제 2 무기 폴리실라잔 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 또는, 도 1 에서 상술한 다양한 적층 형태의 복합 폴리실라잔 층을 형성하도록 유기 폴리실라잔 층 및/또는 무기 폴리실라잔 층을 교번하여 적층할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 서로 상이한 물리적 또는 화학적 성질을 갖는 유기 폴리실라잔과 무기 폴리실라잔 층을 교대로 배치하여 복합적으로 형성함으로써, 1 종류의 폴리실라잔 화합물만을 포함하는 폴리실라잔 층이 형성되거나, 폴리실라잔 혼합물로 형성되는 단일의 폴리실라잔 층이 형성되는 경우에 비하여, 아노다이징 전해액이 마그네슘 합금으로 침투하여 부식시키는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.In one embodiment, the step (S120) of forming a composite polysilazane layer may include the steps of forming a first inorganic polysilazane layer on the magnesium alloy (110), forming a first organic polysilazane layer on the first inorganic polysilazane layer, and forming a second inorganic polysilazane layer on the first organic polysilazane layer. Alternatively, the organic polysilazane layers and/or the inorganic polysilazane layers may be alternately laminated to form a composite polysilazane layer having various laminated forms described above with reference to FIG. 1. According to an embodiment of the present invention, by alternately forming organic polysilazane and inorganic polysilazane layers having different physical or chemical properties into a composite, the anodizing electrolyte can be more effectively prevented from penetrating into the magnesium alloy and causing corrosion, compared to the case where a polysilazane layer including only one type of polysilazane compound is formed or a single polysilazane layer formed of a polysilazane mixture is formed.
선택적으로, 복합 폴리실라잔 층 (120) 을 형성하는 단계 전에, 마그네슘 합금의 표면을 아노다이징 또는 크로메이트 처리하여 마그네슘 합금의 표면에 화성 피막 (140) 을 형성하는 단계가 더 수행될 수 있다 (S110). 본 발명의 실시예에 따르면, 복합 폴리실라잔 층 (120) 을 형성하기 전, 마그네슘 합금 (110) 에 화성 피막 (140) 을 형성함으로써, 복합 폴리실라잔 층 (120) 상에 형성되는 알루미늄 층 (130) 을 아노다이징 처리할 때 아노다이징 전해액이 침투하여 마그네슘 합금 (110) 을 부식시키는 것을 방지할 수 있다. 특히, 마그네슘 합금 (110) 이 화성 피막 (140) 으로 먼저 보호되고, 화성 피막 (140) 상에 복합 폴리실라잔 층 (120) 이 형성되는 경우, 마그네슘 합금은 화성 피막 (140) 및 복합 폴리실라잔 층 (120) 에 의하여 이중으로 보호됨으로써, 아노다이징 전해액의 침투를 더욱 효율적으로 방지할 수 있는 이점이 있다.Optionally, before the step of forming the composite polysilazane layer (120), a step of forming a chemical film (140) on the surface of the magnesium alloy by anodizing or chromating the surface of the magnesium alloy may be further performed (S110). According to an embodiment of the present invention, by forming the chemical film (140) on the magnesium alloy (110) before forming the composite polysilazane layer (120), when anodizing an aluminum layer (130) formed on the composite polysilazane layer (120), it is possible to prevent an anodizing electrolyte from penetrating and corroding the magnesium alloy (110). In particular, when a magnesium alloy (110) is first protected with a chemical film (140) and a composite polysilazane layer (120) is formed on the chemical film (140), the magnesium alloy is doubly protected by the chemical film (140) and the composite polysilazane layer (120), so there is an advantage in that penetration of an anodizing electrolyte can be more efficiently prevented.
복합 폴리실라잔 층 (120) 이 형성된 후, 복합 폴리실라잔 층 (120) 상에 알루미늄 층 (130) 이 코팅될 수 있다 (S130). 알루미늄 층 (130) 은 마그네트론 스퍼터링에 의하여 코팅될 수 있다. 다만, 알루미늄 층은 스핀 코팅, 스퍼터링, 도금, 화학 기상 증착, 또는 물리 기상 증착 방법에 의해 코팅될 수 있고, 알루미늄 층의 코팅 방법은 여기에 한정되지 않으며, 공지의 코팅 방법들이 적용될 수 있다. After the composite polysilazane layer (120) is formed, an aluminum layer (130) can be coated on the composite polysilazane layer (120) (S130). The aluminum layer (130) can be coated by magnetron sputtering. However, the aluminum layer can be coated by spin coating, sputtering, plating, chemical vapor deposition, or physical vapor deposition, and the coating method of the aluminum layer is not limited thereto, and known coating methods can be applied.
알루미늄 층 (130) 은 아노다이징 단계에서 소정의 색상을 나타내도록 착색 공정을 수행하기에 적합한 두께로 코팅된다. 알루미늄 층 (130) 의 두께는 50 ㎛ 내지 250 ㎛ 일 수 있다. 상기 두께를 50 ㎛ 이상으로 함으로써, 코팅에 색상을 구현하기 위해 기공 (131) 을 형성할 때, 처리 용액에 의해 마그네슘 합금이 부식되는 것을 방지할 수 있어, 안정적인 색상 구현 및 신뢰성 확보가 가능하다. 또한, 상기 두께를 250 ㎛ 이하로 함으로써, 불필요하게 코팅이 두꺼워져 코팅의 비용 및 시간이 증가하고 코팅의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 알루미늄 코팅의 두께가 100 ㎛ 이상일 경우, 다양한 표면 처리로 고객이 원하는 질감과 색상을 구현할 수 있다. 예를 들면, 알루미늄 층에 소프트(soft) 아노다이징이 수행되는 경우, 알루미늄 층의 두께는 10 ㎛ 내지 20 ㎛ 인 것이 바람직하고, 하드(hard) 아노다이징인 경우, 알루미늄 층의 두께는 50 ㎛ 100 ㎛ 인 것이 바람직하다.The aluminum layer (130) is coated with a thickness suitable for performing a coloring process to exhibit a predetermined color in the anodizing step. The thickness of the aluminum layer (130) may be 50 ㎛ to 250 ㎛. By setting the thickness to 50 ㎛ or more, when forming pores (131) to implement color in the coating, the magnesium alloy can be prevented from being corroded by the treatment solution, thereby enabling stable color implementation and ensuring reliability. In addition, by setting the thickness to 250 ㎛ or less, it is possible to prevent the coating from becoming unnecessarily thick, thereby increasing the cost and time of the coating and deteriorating the quality of the coating. In particular, when the thickness of the aluminum coating is 100 ㎛ or more, the texture and color desired by the customer can be implemented by various surface treatments. For example, when soft anodizing is performed on an aluminum layer, the thickness of the aluminum layer is preferably 10 ㎛ to 20 ㎛, and when hard anodizing is performed, the thickness of the aluminum layer is preferably 50 ㎛ to 100 ㎛.
일 실시예에서, 알루미늄 층의 두께가 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 인 경우, 기공의 깊이는 6 ㎛ 내지 50 ㎛ 로 형성됨으로써, 아노다이징 처리에 의하여 알루미늄 층이 소정의 색상을 나타낼 수 있다. 또는, 도 10a 및 10b 에서 후술하는 다른 실시예에 따른 마그네슘 합금을 표면처리하는 방법의 알루미늄 층을 코팅하는 단계(S220)와 실질적으로 동일한 방법들이 사용될 수 있다.In one embodiment, when the thickness of the aluminum layer is 10 ㎛ to 100 ㎛, the depth of the pores is formed to be 6 ㎛ to 50 ㎛, so that the aluminum layer can exhibit a predetermined color by anodizing. Alternatively, methods substantially the same as the step (S220) of coating the aluminum layer of the method for surface treating a magnesium alloy according to another embodiment described later in FIGS. 10a and 10b may be used.
이후, 알루미늄 층 (130) 은 소정의 색상을 나타내도록 아노다이징 처리될 수 있다 (S140). 아노다이징은 전해액 (electrolyte) 내에서 알루미늄 층 (130) 및 복합 폴리실라잔 층 (120) 이 형성된 마그네슘 합금 (110) 을 양극으로 하여 전류를 흐르게 하여 표면에 산화 피막을 형성함으로써 수행될 수 있다. 상기 전해액으로는 황산 (Sulfuric Acid), 수산 (Oxalic acid), 크롬산 (Chromic acid) 또는 인산 (Phosphoric acid) 이 사용될 수 있다. 다만, 전해액의 종류는 여기에 한정되지 않으며, 공지의 아노다이징 처리 전해액들이 적용될 수 있다. 도 2 와 관련하여 상술한 바와 같이, 아노다이징에 의해 산화 피막이 형성되면, 산화 피막 내에는 미세한 기공들 (131) 이 형성된다. 이후, 미세한 기공들에 염료 (132) 를 주입하는 경우, 아노다이징 처리된 알루미늄 층 (130) 이 고객이 원하는 소정의 색상을 나타낼 수 있고, 염료 (132) 를 주입한 이후, 염료 (132) 가 상기 기공 (131) 으로부터 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 봉공처리 (sealing, 133) 를 수행할 수 있다. 또는, 도 10a 및 10b 에서 후술하는 다른 실시예에 따른 마그네슘 합금을 표면처리하는 방법의 알루미늄 층을 아노다이징하는 단계(S230)와 실질적으로 동일한 방법들이 사용될 수 있다.Thereafter, the aluminum layer (130) can be anodized to exhibit a predetermined color (S140). Anodizing can be performed by allowing current to flow through the magnesium alloy (110) in which the aluminum layer (130) and the composite polysilazane layer (120) are formed as an anode in an electrolyte to form an oxide film on the surface. Sulfuric acid, oxalic acid, chromic acid, or phosphoric acid can be used as the electrolyte. However, the type of the electrolyte is not limited thereto, and known anodizing electrolytes can be applied. As described above with respect to FIG. 2, when an oxide film is formed by anodizing, fine pores (131) are formed in the oxide film. Thereafter, when a dye (132) is injected into the fine pores, the anodized aluminum layer (130) can exhibit a predetermined color desired by the customer, and after the dye (132) is injected, a sealing treatment (sealing, 133) can be performed to prevent the dye (132) from escaping from the pores (131). Alternatively, methods substantially the same as the step (S230) of anodizing the aluminum layer of the method for surface treating a magnesium alloy according to another embodiment described later in FIGS. 10a and 10b can be used.
도 5a 및 5b 는 마그네슘 합금의 염수 반응 전과 후의 부식 반응을 나타내는 도면이고, 도 6a 내지 6c 는 본 발명의 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금의 황산 수용액에 대한 부식 방지 효과를 나타내는 도면이다.FIGS. 5a and 5b are drawings showing corrosion reactions of a magnesium alloy before and after a salt water reaction, and FIGS. 6a to 6c are drawings showing corrosion prevention effects of a surface-treated magnesium alloy according to an embodiment of the present invention in a sulfuric acid aqueous solution.
도 5a 및 5b 를 참조하면, 비교예로서, 폴리실라잔으로 코팅되지 않은 마그네슘 합금의 염수 반응 전과 후를 나타낸 도면이다 (비교예 1). 도 5a 는 다이캐스팅된 마그네슘 합금의 염수 반응 전 상태를 나타낸 사진이고, 도 5b 는 다이캐스팅된 마그네슘 합금의 염수 반응 후의 상태를 나타낸 사진이다. 다이캐스팅된 마그네슘 합금을 염수와 반응시키는 경우, 상당한 부식 반응이 진행되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 5a and 5b, as comparative examples, drawings are provided showing the state of a magnesium alloy not coated with polysilazane before and after a salt water reaction (Comparative Example 1). FIG. 5a is a photograph showing the state of a die-casted magnesium alloy before a salt water reaction, and FIG. 5b is a photograph showing the state of a die-casted magnesium alloy after a salt water reaction. It can be confirmed that a significant corrosion reaction occurs when a die-casted magnesium alloy is reacted with salt water.
도 6a 내지 6c 를 참조하면, 도 6b 는 비교예로서, 폴리실라잔으로 코팅되지 않은 마그네슘 합금과 황산 수용액 20 % (w/w) 의 반응 전과 후를 나타낸 도면이다 (비교예 2). 도 6a 는 다이캐스팅된 마그네슘 합금이 황산 수용액 20 % 와 반응하기 전 상태를 나타낸 사진이고, 도 6b 는 다이캐스팅된 마그네슘 합금이 황산 수용액 20 % 와 반응한 후 상태를 나타낸 사진이다. 다이캐스팅된 마그네슘 합금이 황산 수용액 20 % 와 반응하는 경우, 상당한 부식 반응이 진행되는 것을 확인할 수 있다. 도 6c 는 본 발명의 실시예에 따라 표면 처리된 마그네슘 합금과 황산 수용액 20 % 의 반응 후를 나타낸 사진이다 (실시예 1). 다이캐스팅된 마그네슘 합금은 크로메이트 처리되어 표면에 화성 피막이 형성되고, 그 후, 폴리실라잔으로 코팅되고, 황산 수용액 20 % 와 반응하였다. 이로부터, 비교예 2 에 따른 마그네슘 합금이 황산 수용액과 반응하는 경우, 표면에 심각한 부식이 진행된 반면에, 실시예 1 과 같이, 마그네슘 합금 표면이 화성 피막 및 폴리실라잔 층으로 코팅되는 경우, 황산 수용액과 반응하더라도 표면 부식이 효과적으로 방지됨을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 6a to 6c , FIG. 6b is a drawing showing, as a comparative example, the before and after reaction of a magnesium alloy that is not coated with polysilazane with a 20% (w/w) sulfuric acid aqueous solution (Comparative Example 2). FIG. 6a is a photograph showing the state before a die-casted magnesium alloy reacts with a 20% sulfuric acid aqueous solution, and FIG. 6b is a photograph showing the state after a die-casted magnesium alloy reacts with a 20% sulfuric acid aqueous solution. It can be confirmed that a significant corrosion reaction occurs when a die-casted magnesium alloy reacts with a 20% sulfuric acid aqueous solution. FIG. 6c is a photograph showing the after reaction of a magnesium alloy surface-treated according to an embodiment of the present invention with a 20% sulfuric acid aqueous solution (Example 1). The die-cast magnesium alloy was chromated to form a chemical film on the surface, then coated with polysilazane, and reacted with a 20% sulfuric acid aqueous solution. From this, it can be confirmed that when the magnesium alloy according to Comparative Example 2 reacted with a sulfuric acid aqueous solution, serious corrosion occurred on the surface, whereas when the magnesium alloy surface was coated with a chemical film and a polysilazane layer as in Example 1, surface corrosion was effectively prevented even when reacting with a sulfuric acid aqueous solution.
도 7a 및 7b 는 비교예에 따른 마그네슘 합금에 코팅된 알루미늄 층에 대한 밀착력 테스트를 나타낸 도면이고, 도 8a 내지 8c 는 본 발명의 실시예 따른 표면 처리된 마그네슘 합금에 대한 밀착력 테스트를 나타낸 도면이다.FIGS. 7a and 7b are drawings showing adhesion tests for an aluminum layer coated on a magnesium alloy according to a comparative example, and FIGS. 8a to 8c are drawings showing adhesion tests for a surface-treated magnesium alloy according to an example of the present invention.
도 7a 및 7b 를 참조하면, 폴리실라잔으로 코팅되지 않은 마그네슘 합금에 대한 밀착력 테스트 결과를 나타낸 사진이다 (비교예 3). 도 7a 는 마그네슘 합금에 알루미늄 층을 코팅한 후의 사진이고, 도 7b 는 코팅된 알루미늄 층에 밀착력 테스트를 진행한 후의 결과를 나타낸 사진이다. 도 8a 내지 8c 를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마그네슘 합금에 코팅된 알루미늄 층에 대한 밀착력 테스트를 나타낸 도면이다 (실시예 2). 도 8a 는 마그네슘 합금에 무기 폴리실라잔을 코팅한 후의 사진이고, 도 8b 는 무기 폴리실라잔이 코팅된 마그네슘 합금에 알루미늄 층을 코팅한 후의 사진이고, 도 8c 는 무기 폴리실라잔이 코팅된 마그네슘 합금의 알루미늄 층에 대한 밀착력 테스트를 진행한 후의 결과를 나타낸 사진이다. 이로부터, 마그네슘 합금과 알루미늄 층 사이에 무기 폴리실라잔 층이 형성되지 않은 비교예 3 의 경우, 밀착력 테스트 후 알루미늄 층이 벗겨져 밀착력 테스트 결과가 "불량"인 반면에, 마그네슘 합금과 알루미늄 층 사이에 무기 폴리실라잔 층이 형성되는 실시예 2 의 경우, 밀착력 테스트 후 알루미늄 층의 밀착 상태가 "양호" 로 나타남을 알 수 있다.Referring to FIGS. 7a and 7b, these are photographs showing the results of an adhesion test on a magnesium alloy that is not coated with polysilazane (Comparative Example 3). FIG. 7a is a photograph after coating an aluminum layer on a magnesium alloy, and FIG. 7b is a photograph showing the results after conducting an adhesion test on the coated aluminum layer. Referring to FIGS. 8a to 8c, these are drawings showing the results of an adhesion test on an aluminum layer coated on a magnesium alloy according to an embodiment of the present invention (Example 2). FIG. 8a is a photograph after coating inorganic polysilazane on a magnesium alloy, FIG. 8b is a photograph after coating an aluminum layer on a magnesium alloy coated with inorganic polysilazane, and FIG. 8c is a photograph showing the results after conducting an adhesion test on an aluminum layer of a magnesium alloy coated with inorganic polysilazane. From this, in the case of Comparative Example 3, where no inorganic polysilazane layer was formed between the magnesium alloy and the aluminum layer, the aluminum layer was peeled off after the adhesion test, resulting in a “bad” adhesion test result, whereas in the case of Example 2, where an inorganic polysilazane layer was formed between the magnesium alloy and the aluminum layer, the adhesion state of the aluminum layer was shown to be “good” after the adhesion test.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금 (200) 을 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a drawing showing a surface-treated magnesium alloy (200) according to one embodiment of the present invention.
도 9 를 참조하면, 일 실시예에서, 표면 처리된 마그네슘 합금 (200) 은 마그네슘 합금 (210), 마그네슘 합금 (210) 상에 형성된 산화마그네슘 피막 (240) 및 산화마그네슘 피막 (240) 상에 형성된 알루미늄 층 (230) 을 포함할 수 있다. 마그네슘 합금 (210) 및 알루미늄 층 (230) 에 대해서는 도 1 내지 8 에서 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금 (100, 100') 과 관련하여 전술한 설명들이 참조될 수 있다. 또한, 산화마그네슘 피막 (240) 은 전술한 화성 피막의 한 종류일 수 있다.Referring to FIG. 9, in one embodiment, the surface-treated magnesium alloy (200) may include a magnesium alloy (210), a magnesium oxide film (240) formed on the magnesium alloy (210), and an aluminum layer (230) formed on the magnesium oxide film (240). With respect to the magnesium alloy (210) and the aluminum layer (230), reference may be made to the descriptions made with respect to the surface-treated magnesium alloy (100, 100') according to one embodiment in FIGS. 1 to 8. Additionally, the magnesium oxide film (240) may be a type of the aforementioned chemical film.
산화마그네슘 피막 (240) 의 두께는 3 ㎛ 내지 20 ㎛ 일 수 있다. 두께가 3 ㎛ 미만인 경우에는 마그네슘 합금 (210) 이 충분히 보호되지 않아 알루미늄 층 (230) 의 아노다이징 공정에서 마그네슘 합금이 부식 또는 손상될 수 있고, 두께가 20 ㎛ 를 초과하는 경우 피막층 형성에 소요되는 시간이 불필요하게 길어지고 코팅 품질이 저하될 수 있다.The thickness of the magnesium oxide film (240) may be 3 ㎛ to 20 ㎛. If the thickness is less than 3 ㎛, the magnesium alloy (210) is not sufficiently protected, which may cause corrosion or damage to the magnesium alloy during the anodizing process of the aluminum layer (230), and if the thickness exceeds 20 ㎛, the time required to form the film layer may be unnecessarily long and the coating quality may deteriorate.
산화마그네슘 피막 (240) 은 마그네슘 합금 (210) 의 표면처리 후에도 마그네슘 합금 (210) 의 물성에 변화를 주지 않고 보호할 수 있고, 6가 크롬이나 중금속이 포함되지 않는다. 또한, 산화마그네슘 피막 (240) 은 절연성을 가져 마그네슘 합금 (210) 이 외부의 수용액과 접촉하여 부식되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 마그네슘 합금 (210) 에 대한 알루미늄 층 (230) 의 밀착성이 증대될 수 있으며, 산화마그네슘 피막 (240) 이 마그네슘 합금 (210) 을 보호함으로써 마그네슘 합금 제품의 내식성이 향상될 수 있다. The magnesium oxide film (240) can protect the magnesium alloy (210) without changing its properties even after surface treatment of the magnesium alloy (210), and does not contain hexavalent chromium or heavy metals. In addition, the magnesium oxide film (240) has insulating properties and can prevent the magnesium alloy (210) from being corroded by contact with an external aqueous solution. In addition, the adhesion of the aluminum layer (230) to the magnesium alloy (210) can be increased, and the corrosion resistance of the magnesium alloy product can be improved because the magnesium oxide film (240) protects the magnesium alloy (210).
또한, 종래의 마그네슘 합금을 알루미늄 코팅하는 공법에서는, 300 ℃ 이하의 온도에서 마그네슘 합금의 아웃가스가 발생(outgassing)하여 알루미늄 코팅의 품질이 저하되었으나, 본 실시예에 따르면, 산화마그네슘 피막은 마그네슘 합금에서 발생되는 기화, 즉, 아웃 가스(out gassing)에 의한 변수를 감소시킴으로써, 알루미늄 층의 증착시 이물불량 및 밀착력 감소를 방지할 수 있다.In addition, in a conventional method of coating a magnesium alloy with aluminum, the quality of the aluminum coating deteriorated due to outgassing of the magnesium alloy at a temperature of 300°C or less, but according to the present embodiment, the magnesium oxide film can prevent foreign matter defects and reduced adhesion during deposition of the aluminum layer by reducing the variable due to vaporization, i.e. outgassing, generated from the magnesium alloy.
도 10a 는 일 실시예에 따른 마그네슘 합금을 표면처리하는 방법의 흐름도이고, 도 10b 는 알루미늄 층을 아노다이징하는 단계(S230)의 상세한 흐름도이다.FIG. 10a is a flow chart of a method for surface treating a magnesium alloy according to one embodiment, and FIG. 10b is a detailed flow chart of a step (S230) of anodizing an aluminum layer.
도 10a 를 참조하면, 마그네슘 합금의 표면에 산화마그네슘(MgO) 피막을 형성한다(S210). 산화마그네슘 피막을 형성하기 위해, 마그네슘 합금 표면을 수산화나트륨 수용액으로 탈지처리 한다. 탈지 처리는 수산화나트륨 수용액 50 % (w/w) 를 80 ℃ ~ 90 ℃ 로 가열하여 8분 ~ 10 분간 침지시킨다(S210). Referring to Fig. 10a, a magnesium oxide (MgO) film is formed on the surface of a magnesium alloy (S210). To form the magnesium oxide film, the surface of the magnesium alloy is degreased with a sodium hydroxide aqueous solution. The degreased treatment is performed by heating a 50% (w/w) sodium hydroxide aqueous solution to 80 to 90 ℃ and immersing for 8 to 10 minutes (S210).
다음으로, 마그네슘 합금의 표면을 수산화나트륨 수용액으로 처리하여 산화시킴으로써 산화마그네슘 피막(절연층)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 수산화나트륨 수용액에 마그네슘 합금의 표면을 침지시킬 수 있다. 수산화나트륨 수용액의 농도는 10 % ~ 50 % (w/w), 또는, 10 ~ 30 % (w/w), 또는 20 % (w/w) 일 수 있고, 처리시의 수산화나트륨 수용액의 온도는 25 ℃ ~ 30 ℃ 이고, 직류(DC) 정전압 5 ~ 10 V 에서 3분 ~ 15분간 처리하여 절연층을 형성한다. Next, the surface of the magnesium alloy can be oxidized by treating it with a sodium hydroxide aqueous solution, thereby forming a magnesium oxide film (insulating layer). For example, the surface of the magnesium alloy can be immersed in a sodium hydroxide aqueous solution. The concentration of the sodium hydroxide aqueous solution can be 10% to 50% (w/w), or 10% to 30% (w/w), or 20% (w/w), the temperature of the sodium hydroxide aqueous solution during the treatment is 25°C to 30°C, and the treatment is performed at a direct current (DC) constant voltage of 5 to 10 V for 3 to 15 minutes to form an insulating layer.
절연층을 형성한 후, 상온에서 수세 초음파를 30초동안 수행한다. 그 후, 90 ℃ ~ 100 ℃ 의 온도에서 30분동안 건조시킨다. 본 실시예에 따라 마그네슘 합금을 수산화나트륨 수용액으로 처리하는 경우, 마그네슘 합금의 표면의 색상 변화 없이 산화마그네슘 피막으로 절연층을 형성할 수 있다.After forming the insulating layer, ultrasonic washing is performed at room temperature for 30 seconds. After that, it is dried at a temperature of 90°C to 100°C for 30 minutes. When the magnesium alloy is treated with a sodium hydroxide aqueous solution according to this embodiment, an insulating layer can be formed as a magnesium oxide film without changing the color of the surface of the magnesium alloy.
여기서, 산화마그네슘 피막(절연층)을 형성하고, 상온에서 수세 초음파를 30 초동안 수행한 후, 90 ℃ ~ 100 ℃ 의 온도에서 30분동안 건조시킨 샘플에 대해 황산 수용액 10 % (w/w) 에서 60분간 부식 테스트를 진행한 결과, 부식 반응이 진행되지 않음을 확인하였다. 또한, 72시간 동안 염수 분무테스트를 진행한 결과, 우수한 내염수성이 확인되었다. Here, a magnesium oxide film (insulating layer) was formed, ultrasonic washing was performed at room temperature for 30 seconds, and a sample was dried at a temperature of 90 to 100 ℃ for 30 minutes. As a result of a corrosion test conducted for 60 minutes in a 10% (w/w) sulfuric acid aqueous solution, it was confirmed that no corrosion reaction occurred. In addition, excellent salt water resistance was confirmed as a result of a salt water spray test conducted for 72 hours.
다른 실시예에서, 산화마그네슘 피막을 형성하는 단계(S210) 이전에 마그네슘 합금의 표면을 세정한 후, 화학에칭하고, 이후, 샌드브라스팅(sand blasting)하는 단계가 추가로 수행될 수 있다. 상기 화학에칭에 의하여, 마그네슘 소재의 표면이나 입자 사이에 존재하는 편석물(금속간 화학물) 산화물 또는 이형제등의 표면층에 섞여있는 부분을 제거하고, 표면의 자연산화막 및 부식 생성물을 제거할 수 있다. 또한, 상기 화학 에칭은 마그네슘에 대해 연마공정으로 작용할 수 있다. 만일, 화학에칭의 능력이 저하되면, 즉, 화학에칭이 적절히 수행되지 않으면, 편석물(고체재료 내부에 조성이 불균일하게 분포하는 형상)이 형성되거나 부식 생성물이 제거되지 않고, 특히, 부식 부분이 특색화될 수 있다. 이러한 상태에서는, 양극산화 피막 처리가 정상적으로 수행될 수 없고, 피막의 밀착 불량이 발생한다.In another embodiment, before the step of forming a magnesium oxide film (S210), a step of cleaning the surface of the magnesium alloy, performing chemical etching, and then performing sand blasting may be additionally performed. By the chemical etching, a portion mixed in the surface layer of segregation (intermetallic chemical substance) oxide or release agent existing on the surface or between particles of the magnesium material may be removed, and a natural oxide film and corrosion products on the surface may be removed. In addition, the chemical etching may act as a polishing process for magnesium. If the chemical etching ability is reduced, that is, if the chemical etching is not performed properly, segregation (a shape in which the composition is unevenly distributed inside the solid material) may be formed or corrosion products may not be removed, and in particular, a corrosion portion may be characterized. In this state, the anodic oxide film treatment cannot be performed normally, and poor adhesion of the film occurs.
화학에칭의 구체적인 조건은 다음과 같다. The specific conditions for chemical etching are as follows.
- 작업 조건 - Working conditions
수산화나트륨(NaOH) 수용액 100~150 (g/l, 물 1L 당 수산화나트륨 100 ~ 150 g 용해시킴)Sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution 100-150 (g/l, 100-150 g of sodium hydroxide dissolved per 1 L of water)
- 작업 온도 60~70 ℃- Working temperature 60~70℃
- 수용액 교반식 또는 공기 교반법- Aqueous solution stirring or air stirring method
- 작업 시간 10~13분- Working time 10-13 minutes
또한, 샌드브라스팅 공정시 마그네슘 합금 제품의 변형을 방지하기 위하여 균일한 압력으로 전면 및 후면이 샌드브라스팅될 수 있다.Additionally, in order to prevent deformation of the magnesium alloy product during the sandblasting process, the front and back surfaces can be sandblasted with uniform pressure.
산화마그네슘 피막을 형성한 후, 산화마그네슘 피막상에 알루미늄 층을 코팅한다(S220). 알루미늄 층을 코팅하는 단계(S220)는 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금 (100, 100') 을 표면 처리하는 방법(도 4 참조)에서 복합 폴리실라잔 층 상에 알루미늄 층을 코팅하는 단계(S130)와 실질적으로 동일한 방법들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 알루미늄 층은 물리 기상 증착(physical vapor deposition, PVD), 바람직하게는, 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)을 사용할 수 있다. 알루미늄 층을 마그네트론 스퍼터링으로 형성하는 경우 알루미늄 층의 미세구조 성막속도가 일정하고, 높은 생산성을 가질 수 있다. 또한, 알루미늄 층을 마그네트론 스퍼터링으로 형성하는 경우, 형성된 알루미늄 층은 증착 밀착강도가 크고 고밀도의 균일 조직을 가져 막의 균일도가 큰 이점이 있다. 또한, 마그네트론 스퍼터링으로 형성된 알루미늄 층의 미세구조는 매끄러운 표면과 치밀한 미세구조를 보인다. 또한, 본 실시예에 따라 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성된 알루미늄 코팅의 순도는 99.9 % 이상일 수 있다.After forming a magnesium oxide film, an aluminum layer is coated on the magnesium oxide film (S220). The step of coating the aluminum layer (S220) may use substantially the same methods as the step of coating the aluminum layer on the composite polysilazane layer (S130) in the method for surface treating a surface-treated magnesium alloy (100, 100') according to one embodiment (see FIG. 4). For example, the aluminum layer may use physical vapor deposition (PVD), preferably, magnetron sputtering. When the aluminum layer is formed by magnetron sputtering, the microstructure film formation speed of the aluminum layer is constant and can have high productivity. In addition, when the aluminum layer is formed by magnetron sputtering, the formed aluminum layer has a high deposition adhesion strength and a high-density uniform structure, which has the advantage of high film uniformity. In addition, the microstructure of the aluminum layer formed by magnetron sputtering exhibits a smooth surface and a dense microstructure. In addition, the purity of the aluminum coating formed by magnetron sputtering according to the present embodiment can be 99.9% or higher.
마그네트론 스퍼터링에 의하여 알루미늄을 코팅하는 구체적인 방법은 다음과 같다. A specific method for coating aluminum by magnetron sputtering is as follows.
a. Target : Al 99.6 % 이상a. Target: Al 99.6% or higher
b. Cathode Magnetron Sputtering b. Cathode Magnetron Sputtering
c. PVD 작업 도달 진공도(Torr) : 2.0*104 ~ 5.0*105 Torrc. PVD working vacuum level (Torr): 2.0*10 4 ~ 5.0*10 5 Torr
b. Ar Gas 100~1000 Sccmb. Ar Gas 100~1000 Sccm
e. 작업 진공도(Torr) : 2.0*102 ~ 8.0*104 Torre. Working vacuum (Torr): 2.0*10 2 ~ 8.0*10 4 Torr
f. 공정 파워 : DC Power 20 Kw~160 Kw f. Process power: DC Power 20 Kw~160 Kw
g. 공정 시간 : 3 ~ 10 시간g. Process time: 3 to 10 hours
다음으로, 알루미늄 층을 코팅한 후, 알루미늄 층을 아노다이징 처리하여 소정의 색상을 나타내도록 처리한다(S230). 알루미늄 층을 아노다이징 처리하는 단계(S230)는 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금 (100, 100') 을 표면 처리하는 방법(도 4 참조)에서 알루미늄 층을 아노다이징 처리하여 소정의 색상을 나타내도록 처리하는 단계(S140)와 실질적으로 동일한 방법들이 사용될 수 있다.Next, after coating the aluminum layer, the aluminum layer is anodized to exhibit a predetermined color (S230). The step of anodizing the aluminum layer (S230) may be substantially the same as the step of anodizing the aluminum layer (S140) in the method for surface treating a surface-treated magnesium alloy (100, 100') according to one embodiment (see FIG. 4) to exhibit a predetermined color.
도 10b 를 참조하면, 알루미늄이 아노다이징 처리되어 산화 피막이 형성되면, 산화 피막 내에는 미세한 기공들이 형성된다(S231). 알루미늄 층 중에서 아노다이징 처리된 부분의 두께, 즉, 알루마이트 층의 두께는 표면처리된 마그네슘 합금의 표면으로부터 3 ㎛ 내지 100 ㎛ 일 수 있다. 알루미늄을 아노다이징 처리하는 구체적인 실험 조건은 다음과 같다.Referring to Fig. 10b, when aluminum is anodized to form an oxide film, fine pores are formed within the oxide film (S231). The thickness of the anodized portion of the aluminum layer, that is, the thickness of the alumite layer, may be 3 ㎛ to 100 ㎛ from the surface of the surface-treated magnesium alloy. Specific experimental conditions for anodizing aluminum are as follows.
a. 증착된 알루미늄 층을 화학연마(Chemical Polising)하는 단계a. Step of chemically polishing the deposited aluminum layer
- 인산(H3O4P) 수용액 10 % (w/w)- 10% (w/w) phosphoric acid (H 3 O 4 P) aqueous solution
- 인산 수용액의 온도: 80 ~ 95 ℃- Temperature of phosphoric acid solution: 80 ~ 95 ℃
- 작업 시간: 10 ~ 20초- Working time: 10 to 20 seconds
b. 린스(Rinse)하는 단계b. Rinse step
c. Ultrasonic Wave(초음파 세척) c. Ultrasonic Wave (Ultrasonic Cleaning)
d. 경질 알루마이트 처리 하는 단계(아노다이징)d. Hard alumite treatment step (anodizing)
- 단계 a~c 를 수행한 알루미늄 층을 아노다이징 하여 알루마이트를 형성함- Anodizing the aluminum layer that performed steps a to c to form alumite
- 황산(H2SO4) 수용액 10 %- 10% sulfuric acid ( H2SO4 ) solution
- 공정 파워: 전압 10 ~ 15 V, 전류 크기(A)는 면적대비 자동(정전압)- Process power: voltage 10 to 15 V, current size (A) is automatic (constant voltage) per area
- 황산 수용액의 온도: 10 ℃ 이하- Temperature of sulfuric acid solution: 10℃ or less
- 공정 시간: 25 ~ 35분- Process time: 25 to 35 minutes
e. 수세: 5 단조 상온 수세e. Washing: 5-stage room temperature washing
f. 초음파세척: 상온 30 초 초음파f. Ultrasonic cleaning: 30 seconds ultrasonic at room temperature
아노다이징 처리에 의해 알루미늄 층에 기공들이 형성되면(S231), 기공에 염료를 주입하여 고객이 원하는 소정의 색상을 구현한다(S232). 구체적인 방법은 아래와 같다.When pores are formed in the aluminum layer by anodizing treatment (S231), a dye is injected into the pores to implement the desired color of the customer (S232). The specific method is as follows.
a. 소정 색상의 화학물질 염료를 주입하는 단계a. Step of injecting a chemical dye of a predetermined color
- 공정 온도 : 45 ~ 55 ℃- Process temperature: 45 ~ 55 ℃
- 공정 시간: Pink, Silver, 미색의 경우 25분, Blue, Red 의 경우 30분, Black 의 경우 35분 소요됨- Process time: 25 minutes for Pink, Silver, Beige, 30 minutes for Blue, Red, 35 minutes for Black
b. 수세하는 단계b. Washing step
- 수세 5단 : 흐르는 냉수제- Step 5: Running cold water
- 온도 상온 : 20±5 ℃- Room temperature: 20±5 ℃
- 10~30 초- 10~30 seconds
c. 상온에서 30초간 초음파 세척하는 단계c. Ultrasonic cleaning step for 30 seconds at room temperature
기공에 염료를 주입한 후, 염료가 상기 기공으로부터 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 봉공처리 (sealing, 씰링처리) 를 수행한다(S233). 기존의 전해 씰링처리와 달리, 본원 발명의 수용성 실리콘 전해 씰링 방법을 사용하는 경우 신뢰성, 내지문성, 우수한 내구성, 환경 친화성 및 인체에 대한 무해성을 획득할 수 있다. 구체적으로, 기존의 전해 씰링처리에서는, 침지법(Dipping)을 사용하고, 실링제가 초산 니켈(Ni) 을 주성분으로 하여 인체에 유해하며, 공정 작업 온도는 90 내지 98 ℃ 이고, 공정 작업 시간은 50 ~ 60 분이고, 10 ~ 15 분 후 니켈 용출이 발생될 수 있다. 또한, 씰링 직후에는 Ni safe_표준 신뢰성 기준을 충족시켰으나, 시간이 지날수록 Ni 유해성이 증가하여 안전하지 않은 결과를 보인다. 또한, 염수분무 테스트를 수행한 결과, 72 시간 염수 분무시 씰링이 유지되었으나, 100시간 이상 진행시 부식 반응이 발생되었다.After injecting a dye into a pore, a sealing treatment is performed to prevent the dye from escaping from the pore (S233). Unlike the existing electrolytic sealing treatment, when the water-soluble silicone electrolytic sealing method of the present invention is used, reliability, fingerprint resistance, excellent durability, environmental friendliness, and harmlessness to the human body can be obtained. Specifically, in the existing electrolytic sealing treatment, a dipping method is used, the sealing agent contains nickel (Ni) acetate as a main component, which is harmful to the human body, the process temperature is 90 to 98°C, the process time is 50 to 60 minutes, and nickel elution may occur after 10 to 15 minutes. In addition, although the Ni safe_standard reliability criterion was satisfied immediately after sealing, the Ni toxicity increases over time, showing an unsafe result. In addition, as a result of performing a salt spray test, the sealing was maintained after 72 hours of salt spray, but a corrosion reaction occurred after 100 hours or more.
그에 반해, 본원 발명의 수용성 실리콘 전해 씰링 방법은, 기존 사용하고 있는 Ni(니켈) 씰링 조건 보다 작업 공정 시간을 단축시키고, 인체 무해하고 친환경성을 특징으로 하고, 내마모성, 내약품성이 우수하고, 내지문성, 소수성 우수하다. 또한, 염수분무 테스트를 수행한 결과, 72 시간 염수 분무시 씰링이 유지되었으며, 720시간 이상 수행된 경우에도 부식 반응은 발생되지 않았다.In contrast, the water-soluble silicone electrolytic sealing method of the present invention shortens the work process time compared to the existing Ni (nickel) sealing conditions, is harmless to the human body and is environmentally friendly, and has excellent wear resistance, chemical resistance, fingerprint resistance, and hydrophobicity. In addition, as a result of performing a salt water spray test, the sealing was maintained when sprayed with salt water for 72 hours, and no corrosion reaction occurred even when performed for more than 720 hours.
수용성 실리콘 전해 씰링에서 사용되는 전해 용액은 실리콘 고형분이 용해된 이온교환수일 수 있다. 실리콘 고형분의 농도는 10 질량% 내지 30 질량% 일 수 있고, 예를 들면, 20 질량% 일 수 있다. 실리콘 고형분의 농도가 임계값 이하일 경우, 봉공 내의 염료가 외부로 유출되어 표면 처리된 마그네슘 합금의 색상이 안정적으로 유지되지 않을 가능성이 있다. 또한, 농도가 임계값 이상일 경우, 필요량 이상의 실리콘이 형성되어 코팅의 균일성을 해칠 수 있다.The electrolytic solution used in the water-soluble silicone electrolytic sealing may be ion-exchanged water in which silicone solids are dissolved. The concentration of the silicone solids may be 10 mass% to 30 mass%, for example, 20 mass%. If the concentration of the silicone solids is lower than the threshold value, there is a possibility that the dye inside the seal may leak out, and the color of the surface-treated magnesium alloy may not be stably maintained. In addition, if the concentration is higher than the threshold value, silicone in excess of the required amount may be formed, which may impair the uniformity of the coating.
수용성 실리콘 전해 씰링의 구체적인 공정 조건은 다음과 같다.The specific process conditions for water-soluble silicone electrolytic sealing are as follows.
- 이온교환수에 용해된 실리콘 고형분 (농도: 20 질량%) 를 사용하여 전해 씰링- Electrolytic sealing using silicon solids dissolved in ion exchange water (concentration: 20 mass%)
- 파워 서플라이 : DC / AC 정전압 정류기 : 전류 25 ~ 35 V - Power supply: DC/AC constant voltage rectifier: current 25 ~ 35 V
- 공정 시간 : 15 ~ 20 초- Process time: 15 to 20 seconds
- 공정 온도 : 20 ~ 25 ℃- Process temperature: 20 ~ 25 ℃
추가적으로, 씰링처리가 완료된 알루미늄 층을 상온에서 5단조로 수세하고, 160 ℃에서 건조시킬 수 있다. Additionally, the aluminum layer after sealing can be washed five times at room temperature and dried at 160°C.
도 11 은 다른 실시예에 따라 산화마그네슘 피막이 형성된 후의 부식 테스트 결과이다.Figure 11 shows the results of a corrosion test after a magnesium oxide film is formed according to another embodiment.
도 10a 에서 설명된 산화마그네슘 피막 형성 방법에 따라, 산화마그네슘 피막(절연층)을 형성하고, 상온에서 수세 초음파를 30 초동안 수행한 후, 90 ℃ ~ 100 ℃ 의 온도에서 30분동안 건조시킨 샘플에 대해 황산 수용액 10 % (w/w) 에서 60분간 부식 테스트를 진행하였다. 도 11(a) 는 산화마그네슘 피막이 형성되지 않은 마그네슘 합금의 표면을 황산 수용액 10 % (w/w) 에서 5분간 반응시킨 결과이며, 황산에 의한 부식 반응이 상당히 진행된 것을 확인할 수 있다. 반면에, 도 11(b) 는 본 발명에 따른 산화마그네슘 피막에 의한 절연막을 형성한 후, 황산 수용액 10 % (w/w) 에서 60 분간 반응시킨 결과이며, 부식 반응이 진행되지 않은 것을 확인할 수 있다.According to the method for forming a magnesium oxide film described in Fig. 10a, a magnesium oxide film (insulating layer) was formed, ultrasonic washing was performed at room temperature for 30 seconds, and a sample dried at a temperature of 90 to 100° C. for 30 minutes was subjected to a corrosion test in a 10% (w/w) sulfuric acid aqueous solution for 60 minutes. Fig. 11(a) shows the result of reacting the surface of a magnesium alloy on which a magnesium oxide film was not formed in a 10% (w/w) sulfuric acid aqueous solution for 5 minutes, and it can be confirmed that the corrosion reaction by sulfuric acid progressed considerably. On the other hand, Fig. 11(b) shows the result of reacting the surface of a magnesium alloy on which an insulating film was formed by a magnesium oxide film according to the present invention in a 10% (w/w) sulfuric acid aqueous solution for 60 minutes, and it can be confirmed that the corrosion reaction did not progress.
도 12a 및 도 12b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 마그네슘 합금의 증착된 알루미늄 층의 두께 및 성분분석을 나타낸 실험 결과이다.FIGS. 12a and 12b are experimental results showing the thickness and component analysis of a deposited aluminum layer of a surface-treated magnesium alloy according to one embodiment of the present invention.
도 12a 를 참조하면, 증착된 알루미늄 층의 두께는 175 ㎛ 로 측정되었다. 도 12b 를 참조하면, Mg, Si, Fe 및 Al 의 표면스펙트럼 분석 결과로부터 각각의 원소의 중량 백분율 및 원자 백분율을 확인할 수 있다.Referring to Fig. 12a, the thickness of the deposited aluminum layer was measured to be 175 ㎛. Referring to Fig. 12b, the weight percentage and atomic percentage of each element can be confirmed from the surface spectrum analysis results of Mg, Si, Fe, and Al.
도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금의 표면 처리 방법에 의하여 복잡한 형성물을 표면처리하는 공정도이다.FIG. 13 is a process diagram for surface treating a complex formation using a surface treatment method for a magnesium alloy according to one embodiment of the present invention.
도 13 을 참조하면, 먼저, 마그네슘 합금으로서, 노트북 커버를 준비하고(도 13(a)), 마그네슘 합금을 샌드 브라스팅한다(도 13(b)). 이후, 마그네슘 합금의 표면에 산화마그네슘 피막을 형성하고 산화마그네슘 피막은 절연 산화막으로서 기능한다(도 13(c)). 이후, 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 산화마그네슘 피막 상에 알루미늄 층을 코팅한다(도 13(d), (e)). 다음으로, 알루미늄 층을 아노다이징 처리하여 알루마이트 피막을 형성하고, 봉공처리한다(도 13(f)). Referring to Fig. 13, first, a notebook cover is prepared as a magnesium alloy (Fig. 13(a)), and the magnesium alloy is sandblasted (Fig. 13(b)). Then, a magnesium oxide film is formed on the surface of the magnesium alloy, and the magnesium oxide film functions as an insulating oxide film (Fig. 13(c)). Then, an aluminum layer is coated on the magnesium oxide film using magnetron sputtering (Figs. 13(d), (e)). Next, the aluminum layer is anodized to form an alumite film, and a sealing treatment is performed (Fig. 13(f)).
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 합금을 표면처리하는 방법에 의해 표면처리된 마그네슘 합금의 단면을 촬상한 이미지이다. 마그네슘 합금상에 산화마그네슘 층인 절연층(MgO 절연 산화막층)이 형성되어 있고, 산화마그네슘 층상에 알루미늄 층(Al coating layer)이 형성되고, 알루미늄 층의 상부는 아노다이징 및 씰링처리된 층(Anodizing + Sealing Layer)인 것을 확인할 수 있다.Fig. 14 is an image of a cross-section of a magnesium alloy surface-treated by a method of surface-treating a magnesium alloy according to one embodiment of the present invention. It can be confirmed that an insulating layer (MgO insulating oxide layer) which is a magnesium oxide layer is formed on the magnesium alloy, an aluminum layer (Al coating layer) is formed on the magnesium oxide layer, and an upper portion of the aluminum layer is an anodized and sealing layer (Anodizing + Sealing Layer).
도 15 는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘 합금의 표면에 산화마그네슘 피막을 형성하고, 산화마그네슘 피막상에 알루미늄 층을 코팅한 후 마그네슘 합금의 단면을 촬영하여 증착된 알루미늄 층의 두께를 측정한 결과이다.FIG. 15 is a diagram showing the results of measuring the thickness of the deposited aluminum layer by photographing a cross-section of a magnesium alloy after forming a magnesium oxide film on the surface of a magnesium alloy and coating an aluminum layer on the magnesium oxide film according to one embodiment of the present invention.
도 16 은 마그네슘 합금의 표면에 산화마그네슘 피막을 형성하지 않고 마그네트론 스퍼터링에 의하여 알루미늄 코팅한 경우의 코팅 표면을 촬영한 사진이고, 도 17 은 도 10a 및 10b 에서 설명된바와 같이 마그네슘 합금상에 절연층인 산화마그네슘 피막이 형성되고, 산화마그네슘 피막상에 알루미늄이 코팅된 후, 알루미늄 층에 수용성 전해 씰링을 포함하는 아노다이징 처리가 수행된 마그네슘 합금을 촬영한 사진이다.FIG. 16 is a photograph of a coating surface in the case where aluminum is coated by magnetron sputtering without forming a magnesium oxide film on the surface of the magnesium alloy, and FIG. 17 is a photograph of a magnesium alloy in which a magnesium oxide film as an insulating layer is formed on the magnesium alloy as described in FIGS. 10a and 10b, aluminum is coated on the magnesium oxide film, and then anodizing including water-soluble electrolytic sealing is performed on the aluminum layer.
도 16(a) 를 참조하면, 알루미늄 코팅에 실 이물질이 포함되어 있고, 도 16(b) 를 참조하면, 알루미늄 층 형성 공정 중 마그네슘 합금으로부터 아웃가스가 발생되어, 코팅에 기포가 형성된 것을 확인할 수 있다. 도 16(c) 를 참조하면, 알루미늄 코팅에 밀착 불량이 발생되었으며, 도 16(d) 를 참조하면, 알루미늄 합금으로부터 아웃가스가 발생하여 기포가 형성되고 이물이 포함된 것을 확인할 수 있다. 그에 반해, 본 발명에 따라 표면처리된 마그네슘 합금은 산화마그네슘 피막처리가 되어 아웃가스에 의한 코팅 불량이 발생되지 않고, 알루미늄 층의 증착시 이물불량이 발생되지 않았으며, 코팅의 밀착불량이 발생되지 않았음을 확인할 수 있다. 도 17(a) 는 pink 로 코팅되었고, 도 17(b) 는 회색으로 코팅된 것으로, 색상에 제한받지 않고 고객의 요구에 따라 다양한 색상으로 양호한 코팅을 제공할 수 있다.Referring to Fig. 16(a), it can be seen that the aluminum coating contains foreign matter, and referring to Fig. 16(b), it can be seen that outgassing occurred from the magnesium alloy during the aluminum layer forming process, and bubbles were formed in the coating. Referring to Fig. 16(c), poor adhesion occurred in the aluminum coating, and referring to Fig. 16(d), it can be seen that outgassing occurred from the aluminum alloy, forming bubbles and containing foreign matter. In contrast, it can be seen that the magnesium alloy surface-treated according to the present invention does not have a coating defect due to outgassing because it is treated with a magnesium oxide film, does not have foreign matter defects during the deposition of the aluminum layer, and does not have poor adhesion of the coating. Fig. 17(a) is coated in pink, and Fig. 17(b) is coated in gray. It is possible to provide a good coating in various colors according to the customer's needs without being limited by color.
도 18(a) 는 종래의 알루미늄 아노다이징 공정에 따라 처리된 표면처리된 마그네슘 합금의 표면에 물방울을 떨어트린 후 촬영한 이미지이고, 도 18(b) 는 도 10a 및 10b 에서 상술한 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면처리 방법에 따라, 수용성 실리콘 전해 씰링을 적용한 마그네슘 합금의 표면에 물방울을 떨어트린 후 촬영한 이미지이다.FIG. 18(a) is an image taken after dropping a water droplet on the surface of a surface-treated magnesium alloy treated according to a conventional aluminum anodizing process, and FIG. 18(b) is an image taken after dropping a water droplet on the surface of a magnesium alloy to which water-soluble silicon electrolytic sealing has been applied according to the surface treatment method of a magnesium alloy according to the present invention described above with reference to FIGS. 10a and 10b.
도 18 을 참조하면, 도 10a 및 10b 에서 상술한 본 발명에 따른 마그네슘 합금의 표면처리 방법에 따라, 수용성 실리콘 전해 씰링을 적용한 마그네슘 합금의 표면은 종래의 알루미늄 아노다이징 공정에 따라 처리된 표면처리된 마그네슘 합금의 표면에 비하여 물방울의 접촉각이 작은 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 18, it can be confirmed that the surface of a magnesium alloy to which water-soluble silicon electrolytic sealing has been applied according to the surface treatment method of a magnesium alloy according to the present invention described above in FIGS. 10a and 10b has a smaller contact angle of a water droplet than the surface of a magnesium alloy treated according to a conventional aluminum anodizing process.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this application, it should be understood that the term "comprises" and the like are intended to specify the presence of described features, numbers, steps, operations, components, or combinations thereof, but do not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, or combinations thereof.
100: 표면 처리된 마그네슘 합금
110, 210: 마그네슘 합금
120: 복합 폴리실라잔 층
130, 230: 알루미늄 층
140: 화성 피막
240: 산화마그네슘 피막100: Surface treated magnesium alloy
110, 210: Magnesium alloy
120: Composite polysilazane layer
130, 230: Aluminum layer
140: Mars Film
240: Magnesium oxide film
Claims (15)
상기 방법은,
상기 마그네슘 합금 (110) 상에 무기 폴리실라잔 및 유기 폴리실라잔 중 적어도 하나를 포함하는 복합 폴리실라잔 층 (120) 을 형성하는 단계;
상기 복합 폴리실라잔 층 (120) 상에 알루미늄 층 (130) 을 코팅하는 단계; 및
상기 알루미늄 층 (130) 을 아노다이징 처리하여 상기 알루미늄 층 (130) 이 소정의 색상을 나타내도록 처리하는 단계를 포함하고,
상기 복합 폴리실라잔 층을 형성하는 단계는,
상기 마그네슘 합금 (110) 상에 제 1 무기 폴리실라잔 층을 형성하는 단계;
상기 제 1 무기 폴리실라잔 층 상에 제 1 유기 폴리실라잔 층을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 유기 폴리실라잔 층 상에 제 2 무기 폴리실라잔 층을 형성하는 단계를 포함하는 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법.A method for surface treating a magnesium alloy (110),
The above method,
A step of forming a composite polysilazane layer (120) including at least one of an inorganic polysilazane and an organic polysilazane on the magnesium alloy (110);
A step of coating an aluminum layer (130) on the above composite polysilazane layer (120); and
It includes a step of anodizing the aluminum layer (130) so that the aluminum layer (130) exhibits a predetermined color.
The step of forming the above composite polysilazane layer is:
A step of forming a first inorganic polysilazane layer on the above magnesium alloy (110);
A step of forming a first organic polysilazane layer on the first inorganic polysilazane layer; and
A method for surface treating a magnesium alloy, comprising the step of forming a second inorganic polysilazane layer on the first organic polysilazane layer.
상기 복합 폴리실라잔 층 (120) 을 형성하는 단계 전에, 상기 마그네슘 합금의 표면을 아노다이징 또는 크로메이트 처리하여 상기 마그네슘 합금의 표면에 화성 피막 (140) 을 형성하는 단계를 더 포함하는 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법.In the first paragraph,
A method for surface treatment of a magnesium alloy, further comprising, before the step of forming the composite polysilazane layer (120), a step of anodizing or chromating the surface of the magnesium alloy to form a chemical film (140) on the surface of the magnesium alloy.
상기 표면 처리된 마그네슘 합금 (100) 은,
마그네슘 합금 (110);
상기 마그네슘 합금 (110) 상에 형성되는 제 1 무기 폴리실라잔 층, 상기 제 1 무기 폴리실라잔 층 상에 형성되는 제 1 유기 폴리실라잔 층 및 상기 제 1 유기 폴리실라잔 층 상에 형성되는 제 2 무기 폴리실라잔 층을 포함하는 복합 폴리실라잔 층 (120); 및
상기 복합 폴리실라잔 층 (120) 상에 형성되고, 아노다이징 처리되어 소정의 색상을 나타내는 알루미늄 층 (130) 을 포함하는 표면 처리된 마그네슘 합금.As a surface-treated magnesium alloy (100),
The above surface-treated magnesium alloy (100) is
Magnesium alloy (110);
A composite polysilazane layer (120) comprising a first inorganic polysilazane layer formed on the magnesium alloy (110), a first organic polysilazane layer formed on the first inorganic polysilazane layer, and a second inorganic polysilazane layer formed on the first organic polysilazane layer; and
A surface-treated magnesium alloy including an aluminum layer (130) formed on the above composite polysilazane layer (120) and anodized to exhibit a predetermined color.
상기 방법은,
상기 마그네슘 합금 (210) 의 표면에 절연층인 산화마그네슘 피막 (240) 을 형성하는 단계;
상기 산화마그네슘 피막 (240) 상에 알루미늄 층 (230) 을 코팅하는 단계; 및
상기 알루미늄 층 (230) 이 소정의 색상을 나타내도록 상기 알루미늄 층 (230) 을 아노다이징 처리하는 단계를 포함하고,
상기 아노다이징 처리하는 단계는,
상기 알루미늄 층 (230) 을 양극산화처리하여 기공을 갖는 산화 피막을 형성하는 단계;
상기 기공 내부에 상기 소정의 색상을 갖는 염료를 주입하는 단계; 및
상기 염료가 상기 기공으로부터 빠져나가지 않도록 상기 기공을 씰링처리(sealing treatment)하는 단계를 포함하고,
상기 씰링처리하는 단계는, 10 질량% 내지 30 질량% 로 실리콘 고형분이 용해된 이온교환수에 의하여 20 ℃ 내지 25 ℃ 에서 15 초 내지 20 초 동안 처리되는 수용성 실리콘 전해 씰링으로 수행되는 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법.A method for surface treating a magnesium alloy (210),
The above method,
A step of forming a magnesium oxide film (240) as an insulating layer on the surface of the above magnesium alloy (210);
A step of coating an aluminum layer (230) on the above magnesium oxide film (240); and
Including a step of anodizing the aluminum layer (230) so that the aluminum layer (230) exhibits a predetermined color,
The above anodizing process step is:
A step of forming an oxide film having pores by anodizing the above aluminum layer (230);
A step of injecting a dye having the predetermined color into the pore; and
Including a step of sealing the pores so that the dye does not escape from the pores,
A method for surface treating a magnesium alloy, wherein the sealing step is performed by using water-soluble silicon electrolytic sealing, which is performed at 20° C. to 25° C. for 15 to 20 seconds using ion-exchange water in which 10 to 30 mass% of silicon solids are dissolved.
상기 산화마그네슘 피막 (240) 을 형성하는 단계는, 상기 마그네슘 합금 (210) 의 표면을 10 ~ 30 % (w/w) 의 수산화나트륨으로 직류(DC) 정전압 5 ~ 10 V 에서 3 분 ~ 15 분간 처리하는 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법.In paragraph 6,
The step of forming the above magnesium oxide film (240) is a method for surface treating a magnesium alloy, which comprises treating the surface of the magnesium alloy (210) with 10 to 30% (w/w) of sodium hydroxide at a direct current (DC) constant voltage of 5 to 10 V for 3 to 15 minutes.
상기 산화마그네슘 피막을 형성하는 단계 전에, 상기 마그네슘 합금의 표면을 세정한 후, 화학에칭하고, 이후, 샌드브라스팅(sand blasting)하는 단계가 추가로 수행되는 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법.In paragraph 6,
A method for surface treatment of a magnesium alloy, wherein, before the step of forming the magnesium oxide film, a step of cleaning the surface of the magnesium alloy, chemical etching, and then sand blasting is additionally performed.
상기 씰링처리하는 단계는 표면 처리된 마그네슘 합금의 내마모성, 내약품성, 내지문성 및 소수성을 증가시키는 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법.In paragraph 6,
The above sealing step is a method for surface treating a magnesium alloy to increase the wear resistance, chemical resistance, fingerprint resistance and hydrophobicity of the surface-treated magnesium alloy.
상기 기공을 갖는 산화 피막을 형성하는 단계는,
상기 알루미늄 층을 인산 수용액으로 화학연마하는 단계;
화학연마된 상기 알루미늄 층을 린스하는 단계;
린스된 상기 알루미늄 층을 초음파 세척하는 단계;
초음파 세척된 상기 알루미늄 층을 황산 수용액으로 아노다이징 처리하는 단계;
아노다이징 처리된 상기 알루미늄 층을 수세하는 단계; 및
상기 알루미늄 층을 초음파 세척하는 단계를 포함하는 마그네슘 합금을 표면 처리하는 방법.In paragraph 6,
The step of forming an oxide film having the above pores is:
A step of chemically polishing the above aluminum layer with a phosphoric acid aqueous solution;
A step of rinsing the chemically polished aluminum layer;
A step of ultrasonically cleaning the rinsed aluminum layer;
A step of anodizing the ultrasonically cleaned aluminum layer with a sulfuric acid solution;
A step of washing the anodized aluminum layer; and
A method for surface treatment of a magnesium alloy, comprising the step of ultrasonically cleaning the above aluminum layer.
상기 표면 처리된 마그네슘 합금 (200) 은,
마그네슘 합금 (210);
상기 마그네슘 합금 (210) 상에 형성된 절연층인 산화마그네슘 피막 (240); 및
상기 산화마그네슘 피막 (240) 상에 형성되고, 아노다이징 처리되어 소정의 색상을 나타내는 알루미늄 층 (230) 을 포함하는 표면 처리된 마그네슘 합금.A magnesium alloy surface-treated according to the method for surface-treating a magnesium alloy according to Article 6,
The above surface-treated magnesium alloy (200) is
Magnesium alloy (210);
Magnesium oxide film (240) as an insulating layer formed on the above magnesium alloy (210); and
A surface-treated magnesium alloy including an aluminum layer (230) formed on the above magnesium oxide film (240) and anodized to exhibit a predetermined color.
상기 알루미늄 층 (230) 의 두께는 50 ㎛ 내지 250 ㎛ 인 표면 처리된 마그네슘 합금.In Article 13,
Surface-treated magnesium alloy having a thickness of the aluminum layer (230) of 50 ㎛ to 250 ㎛.
상기 알루미늄 층 (230) 의 두께는 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 이고, 상기 알루미늄 층 (230) 의 아노다이징 처리에 의해 형성된 기공의 깊이는 6 ㎛ 내지 50 ㎛ 인 표면 처리된 마그네슘 합금.In Article 14,
A surface-treated magnesium alloy in which the thickness of the aluminum layer (230) is 10 ㎛ to 100 ㎛ and the depth of the pores formed by anodizing treatment of the aluminum layer (230) is 6 ㎛ to 50 ㎛.
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- 2023-05-10 KR KR1020230060442A patent/KR102705184B1/en active IP Right Grant
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