KR20010041829A - 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 표면처리물, 표면처리방법 및 도장방법 - Google Patents

마그네슘 또는 마그네슘 합금의 표면처리물, 표면처리방법 및 도장방법 Download PDF

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Abstract

1,000 내지 20,000 ppm의 알칼리 금속 이온, 1,000 내지 50,000 ppm의 축합 인산 이온, 및 100 내지 20,000 ppm의 붕산 이온을 함유하며, pH가 적어도 8인 처리액으로 마그네슘 또는 그 합금의 물품을 처리함으로써 제조할 수 있는, 축합 인산 마그네슘 및 인산 마그네슘을 함유한 표면층을 가진 마그네슘 또는 그 합금의 물품.
처리된 물품은 내식성이 양호하고, 물품의 표면에 양호한 밀착성을 가진 도장을 형성할 수 있다.

Description

마그네슘 또는 마그네슘 합금의 표면처리물, 표면처리 방법 및 도장방법 {SURFACE-TREATED ARTICLE OF MAGNESIUM OR MAGNESIUM ALLOYS, METHOD OF SURFACE PREPARATION AND METHOD OF COATING}
TV, 워드 프로세서, 개인용 컴퓨터 등의 가전제품에 사용되는 CRT의 하우징은 강도, 제조 용이성 등의 관점에서 플라스틱으로 제조되고 있다. 그러나, 환경과 관련된 품질에 대한 관심이 커짐에 따라 플라스틱을 재사용이 용이한 재료로 대체하는 경향이 다소 일어나고 있다.
디스플레이로서 활발히 개발되고 있는 플라즈마 디스플레이의 경우에 있어서는 그 하우징을 전자(電磁) 차폐 효과가 큰 재료로 만들 필요가 있다. 따라서, 금속제의 하우징을 제조하고자 하는 고려도 할 수 있다. 금속제의 하우징은, 예컨대 경량일 것, 강도가 충분할 것, 환경문제를 일으키지 않을 것, 내식성(耐蝕性)이 양호할 것 등의 여러 가지 조건을 만족해야 한다. 이들 조건을 만족하는 금속으로서는 마그네슘 및 그 합금을 포함한다.
마그네슘 및 그 합금을 하우징의 재료로 사용할 경우에는 하우징을 도장하여 그 외관을 향상시키고 있다. 그러나, 하우징을 표면처리 (예비처리)하여 도장의 밀착성과 내식성을 향상시킬 필요가 있다.
종래에는 마그네슘 물품의 표면처리를 크롬을 사용하는 JIS법 또는 DOW법으로 실시하고 있었으나, 크롬 화합물은 독성 화합물이므로 크롬 화합물을 함유한 폐수를 고도의 예비처리하지 않고는 하수구속으로 배출할 수 없다.
JP-A-6-330341에는 마그네슘 또는 그 합금의 물품을 크롬 화합물을 사용하지 않고 표면처리하는 방법으로서 아연이온, 망간이온, 인산이온, 플루오르 함유 화합물 및 피막의 화성처리 촉진제를 함유한 인산아연 처리액을 사용하는 방법이 개시되어 있다.
그러나 이 방법은, 처리액중에 아연 및 망간 등의 중금속을 함유하고 있으며, 또한 플루오르 이온도 함유되어 있어 이들을 폐수처리하기가 어렵게 되므로 환경에 대해 만족스럽게 무해한 것은 아니다.
JP-A-6-116740에는 알루미늄을 함유한 마그네슘 합금물을 피로인산염 용액으로 처리한 다음에 알칼리 금속의 수산화물의 용액으로 처리하는 표면처리 방법이 개시되어 있다.
이 방법은 독성물질이나 중금속을 사용하지 않으므로 좋은 방법이지만, 공정단계의 수가 많으므로 경제적으로 유리한 벙법은 아니다.
JP-A-5-51679에는 마그네슘 또는 그 합금물의 물품을 붕산 혹은 황산 음이온, 인산 및 플루오르 혹은 염소 이온을 함유한 저알칼리도의 전해 수용액중에 침지하는 단계와, 마그네슘 또는 그 합금의 물품에 직류를 인가하면서 그 표면에 인산 마그네슘 혹은 플루오르화 마그네슘 혹은 염화 마그네슘을 석출시키는 단계를 포함하는 양극산화에 의한 방식도장 피막의 형성방법이 개시되어 있다.
이 방법은 폐수처리를 어렵게 하는 플루오르 이온을 함유하므로 환경에 대해 만족스럽게 무해한 것은 아니다. 더욱이 이 방법은 직류를 인가하기 위하여 정류기, 전극 등의 장치를 필요로 하므로 경비면에서 유리하지 않다.
다이 캐스팅법 혹은 틱소모울딩법 (thixomolding)으로 제조되는 마그네슘 합금의 표면은 이형제, 산화피막, 유지 등으로 오염되어 있으므로 이들 오염물을 제거하여 표면상태를 조정할 필요가 있다. 이러한 목적으로 표면을 탈지, 산세 혹은 표면조정 처리한 후에 화성처리를 한다.
이들 처리방법은 처리공정 단계의 수가 많고, 처리액 조절을 위한 항목의 수가 많으며, 폐수량이 많은 등의 여러 가지 결점을 가지고 있다. 더욱이 화성처리액중에는 환경보호의 관점에서 규제하는 물질을 많이 함유하고 있기 때문에 폐수처리시의 부하 및 환경에 대한 영향이 관심의 대상이 되고 있다.
본 발명은 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 표면처리물, 마그네슘 또는 마그네슘 합금물의 표면처리 방법 및 이러한 물품의 도장방법에 관한 것이다. 상세하게는 본 발명은 마그네슘 물품의 탈지 및 화성처리를 1단계로 실시할 수 있는 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 물품 (이하, "마그네슘 물품"이라 함)의 표면처리 방법 및 상기한 표면처리와 병용하여 실시되는 마그네슘 물품의 도장방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 도장시에 양호한 밀착성으로 형성할 수 있는, 내식성이 양호한 표면처리된 마그네슘 물품을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 공정단계의 수를 줄일 수 있고, 마그네슘 물품의 내식성을 향상시킬 수 있으며, 환경에 미치는 영향이 거의 없는 마그네슘 물품의 표면처리 방법 및 마그네슘 물품의 도장방법을 제공함에 있다.
상기한 목적 및 기타 여러 가지 목적은,
(1) 축합 인산 마그네슘 및 인산 마그네슘을 함유한 표면층을 가진 마그네슘 또는 그 합금의 물품,
(2) 마그네슘 또는 그 합금의 물품을,
1,000 내지 20,000 ppm의 알칼리 금속 이온,
1,000 내지 50,000 ppm의 축합 인산 이온, 및
100 내지 20,000 ppm의 붕산 이온을 함유하며,
pH가 적어도 8인 처리액으로 처리하는 것을 포함하는 마그네슘 또는 그 합금의 물품의 표면처리 방법, 및
(3) 마그네슘 또는 그 합금의 물품을,
(가) 1,000 내지 20,000 ppm의 알칼리 금속 이온,
1,000 내지 50,000 ppm의 축합 인산 이온, 및
100 내지 20,000 ppm의 붕산 이온을 함유하며,
pH가 적어도 8인 처리액으로 처리하는 단계와,
(나) 처리액으로부터 상기 물품을 꺼내는 단계와,
(다) 상기 물품을 물로 세척하는 단계와,
(라) 세척된 물품을 건조하는 단계와,
(마) 건조된 물품을 도장하는 단계를 포함하는 마그네슘 또는 그 합금의 물품의 도장방법에 의하여 달성할 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 처리되는 물품은 마그네슘 또는 그 합금으로 된 것들이다. 특히, 이들 물품으로서는 TV의 CRT 디스플레이, 워드 프로세서, 개인용 컴퓨터 등의 하우징인데, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
이들 물품은, 예컨대 시이팅 (sheeting), 다이 캐스팅 등의 종래의 방법으로 제조할 수 있다.
마그네슘 합금의 조성은 한정되는 것은 아니며 공업적으로 사용되는 마그네슘 합금이면 어느 것이나 본 발명에서 사용할 수 있다.
마그네슘 합금의 바람직한 예로서는 알루미늄을 함유한 마그네슘 합금 (예컨대 AZ-91A, B 및 D 등)을 들 수 있다.
본 발명의 방법에서 사용되는 처리액에 함유되는 축합 인산염의 예로서는 폴리인산, 메타인산 및 울트라 인산이 있다. 이들 중에서 일반식 Mn+2PnO3n+1(여기서 n = 2, 3, 4, ---)의 폴리인산, 특히 상기 식에서 n이 3인 폴리인산이 바람직하다.
폴리인산의 분자량이 증가할 수록 폴리인산염의 수중에서의 분산성이 감소한다. 폴리인산의 분자량이 너무 적으면 본 발명에서 사용하는 축합 인산염의 여러 가지 기능, 예컨대 포획성 (sequestering properties), 완충성, 분산성 등이 열화(劣化)한다.
축합 인산은 중성범위 혹은 산성범위의 수성매체중에서 가수분해하여 트리폴리인산 및 피로인산을 거쳐 오르토 인산을 형성한다. 가수분해 속도는 pH 및 온도에 따라 달라진다. 즉, 가수분해 속도는 pH가 감소하거나 온도가 증가함에 따라 증가한다. 따라서, 본 발명에서 사용하는 처리액의 pH는 적어도 8, 바람직하게는 8 ∼ 11의 범위이고, 처리온도는 바람직하게는 70℃ 이하이다.
축합 인산의 여러 가지 성질중에서 포획성을 이용하면 마그네슘 물품을 온화하게 엣칭할 수 있다. 마그네슘 물품의 표면을 축합 인산으로 엣칭하고, 임의로 계면 활성제를 사용하여 세척함으로써 깨끗이 할 수 있다. 축합 인산염의 농도가 증가할 수록, 그리고 처리시간이 길 수록 마그네슘 물품의 엣칭량은 증가한다.
마그네슘 합금의 경우에 있어서, 마그네슘 합금 물품의 표면이 과도하게 엣칭되면 얼룩, 즉 알루미늄, 아연 등의 산화물 및 수산화물이 마그네슘 물품의 표면을 피복하므로 표면에 대한 도막의 밀착성이 열화한다.
마그네슘 물품의 엣칭량이 너무 많으면 마그네슘 물품의 크기가 과도하게 변하므로 본 발명의 방법을 현재의 정밀한 부품에 채용할 수 없다. 마그네슘 물품의 엣칭량이 너무 적으면 마그네슘 물품의 표면이 충분하게 세척되지 않는다.
적정한 엣칭량은 0.1 ∼ 20 g/m2, 바람직하게는 0.5 ∼ 10 g/m2이다. 엣칭량은 마그네슘 물품의 표면조건에 따라 다르기 때문에, 상기한 범위에 한정되지 않는다.
상기한 바와 같이 축합 인산은 수성매체중에서 가수분해되어 트리폴리인산과 피로인산을 생성하고, 최후로 오르토 인산을 생성한다. 가수분해 생성물인 피로인산과 오르토 인산의 일부는 마그네슘과 반응하여 축합 인산 마그네슘과 인산 마그네슘의 피막을 형성한다. 이러한 화학적으로 형성된 피막은 마그네슘 물품의 내식성과 마그네슘 물품에 대한 도장 밀착성을 개선한다.
이러한 피막의 양은 P (인산)로 환산하여 적어도 5 mg/m2, 바람직하게는 10 내지 100 mg/m2의 범위내이다.
축합 인산 이온의 농도는 상기한 바와 같이 1,000 내지 50,000 ppm의 범위, 바람직하게는 3,000 내지 30,000 ppm의 범위이다. 축합 인산 이온의 농도가 1,000 ppm 미만이면 엣칭효과가 적고 처리액이 쉽사리 노화하는 경향이 있다. 축합 인산 이온의 농도가 50,000 ppm을 초과하면 엣칭효과가 과도하게 되고, 얼룩 (알루미늄, 아연 등의 산화물 혹은 수산화물)이 마그네슘 물품의 표면을 피복하므로 도장 밀착성은 감소하는 경향을 나타낸다. 더욱이 축합 인산의 농도가 지나치게 높으면 경비면에서 불리하다.
본 발명에 의하면 처리액중에는 완충성을 가진 붕산 이온을 함유하므로 마그네슘 물품의 내식성을 개선하고 축합 인산 이온의 가수분해를 억제한다.
붕산 이온의 농도는 100 내지 20,000 ppm의 범위, 바람직하게는 500 내지 10,000 ppm의 범위이다. 붕산 이온의 농도가 100 ppm 미만이면 충분한 완충효과가 얻어지지 않고, 붕산 이온의 농도가 20,000 ppm을 초과하면 이 효과가 그 이상 더 개선되지 않으므로 이러한 과도한 농도는 경비면에서 불리하다.
알칼리 금속이온은 축합 인산이온과 붕산 이온에 대해 반대이온인데, 나트륨 이온, 칼륨 이온 등이 있다. 이들중에서 나트륨 이온이 본 발명에서 바람직하다.
알칼리 금속 이온의 농도는 인산 이온 및 붕산 이온의 농도, pH 등에 따라 달라지며, 일반적으로 1,000 내지 20,000 ppm의 범위, 바람직하게는 5,000 내지 15,000 ppm의 범위이다.
알칼리 금속 이온의 농도가 1,000 ppm 미만이면 pH를 적절한 범위내로 유지할 수 없으므로 축합 인산의 안정성에 악영향을 미친다. 알칼리 금속 이온의 농도가 20,000 ppm을 초과하면 이 효과는 그 이상 더 개선되지 않으므로 이러한 과도한 농도는 경비면에서 불리하다.
본 발명에서 사용하는 처리액중에는 종래의 탈지제에 함유되는 계면 활성제, 킬레이트제, 소포제 등을 적당한 농도로 함유시킴으로써 마그네슘 물품에 부착하는 탈지제 혹은 유지 등의 오염물을 깨끗이 제거하며, 경수(硬水) 성분을 포획하고, 기포생성을 억제하는 등의 작용을 한다.
계면 활성제는 유지 등에 대해 청정 개선제로 사용되며 침투, 유화성(乳化性) 및 분산성에 기여를 한다. 본 발명에서 사용되는 계면 활성제는 (가) 비이온성 계면활성제, (나) 음이온성 계면 활성제, (다) 음이온성 계면 활성제 및 (라) 양성 계면 활성제를 포함한다.
계면 활성제의 농도는 마그네슘 물품의 표면상태, 처리방법 등에 따라 좌우되므로 한정되는 것은 아니다. 이러한 농도의 통상적인 범위는 10 내지 2,000 ppm, 바람직하게는 500 내지 1,000 ppm이다.
계면 활성제의 농도가 10 ppm 미만이면 유지의 유화 및 분산성이 저하하고, 물품에 대한 도장 밀착성이 열화한다. 계면 활성제의 농도가 2,000 ppm을 초과하면이 효과는 그 이상 더 개선되지 않으므로 이러한 과도한 농도는 경비면에서 불리하다.
계면 활성제의 바람직한 예로서는 한정된 것은 아니나 다음과 같다.
(가) 비이온 계면 활성제의 예로서는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 (알킬기의 탄소원자수가 6 내지 16), 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 알킬 에테르 (알킬기의 탄소원자수가 6 내지 16), 폴리옥시에틸렌 알킬아릴 에테르 (알킬기의 탄소원자수가 6 내지 16이고, 아릴기는 통상적으로 페닐기), 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 알킬아릴 에테르 (알킬기의 탄소원자수가 6 내지 16이고, 아릴기는 통상적으로 페닐기), 폴리옥시에틸렌 알킬아미노에테르 (알킬기의 탄소원자수가 6 내지 16), 폴리옥시에틸렌소르비탄 고급 지방산 에스테르 (통상적으로 모노에스테르; 고급 지방산은 포화 혹은 불포화의 C12-C18일염기 지방산임), 폴리옥시에틸렌 고급 지방산 에스테르 (모노- 혹은 디에스테르; 고급 지방산은 포화 혹은 불포화의 C12-C18일염기 지방산임), 산화 에틸렌-산화 프로필렌 공중합체 등.
세척 목적으로 특히 효과가 있는 비이온성 계면 활성제의 예로서는
폴리옥시에틸렌 헥실 에테르,
폴리옥시에틸렌 옥틸 에테르,
폴리옥시에틸렌 데실 에테르,
폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르,
폴리옥시에틸렌 옥스틸페닐 에테르,
폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르,
폴리옥시에틸렌 데실페닐 에테르,
산화 에틸렌-산화 프로필렌 공중합체,
폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 노닐페닐 에테르, 등.
비이온성 계면 활성제를 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용하여도 좋다.
(나) 음이온성 계면 활성제의 예로서는 고급 지방산염 (고급 지방산은 통상적으로 포화 혹은 불포화의 C12-C18일염기 지방산임), 알킬술페이트 에스테르염 (알킬기의 탄소원자수가 12 내지 18), 알킬벤젠술포네이트염 (알킬기의 탄소원자수가 11 내지 15), 알킬나프탈렌술포네이트염 (알킬기의 탄소원자수가 약 4), 디알킬술포숙시네이트 에스테르염 (두 개의 알킬기의 총 탄소원자수가 10 내지 20), 알킬포스페이트 에스테르염 (알킬기의 탄소원자수가 12 내지 18), 포르말린 축합 나프탈렌술포네이트염, 폴리옥시에틸렌 알킬술포네이트 에스테르염 (알킬기의 탄소원자수가 8 혹은 9), 폴리옥시에틸렌 알킬페닐술포네이트 에스테르염 (알킬기의 탄소원자수가 8 혹은 9), 등.
상기한 염형태의 음이온성 계면 활성제는 통상적으로 알칼리 금속염인데, 이들중에서 나트륨염이 바람직하다.
음이온성 계면 활성제를 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용하여도 좋다.
(다) 양이온성 계면 활성제의 예로서는 알킬아민 아세테이트, 알킬아민 염산염, 제4급 암모늄염 등이 있다.
(라) 양성 계면 활성제의 예로서는 알킬디메틸아민 옥사이드, 알킬카르복시메틸히드록시에틸이미다조륨베타인, 알킬아미노카르복실레이트염 등을 들 수 있다.
양이온 혹은 양성 계면 활성제를 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용하여도 좋다.
본 발명에서 사용하는 처리액에는 킬레이트제를 추가로 함유시켜 처리액의 세척작용을 개선할 수도 있다.
킬레이트제의 농도는 물의 경도에 따라 달라지므로 한정되는 것은 아니다. 킬레이트제의 농도는 통상적으로 10 내지 2,000 ppm의 범위, 바람직하게는 500 내지 1,000 ppm의 범위이다.
킬레이트제의 농도가 2,000 ppm을 초과하면 이 효과는 그 이상 더 개선되지 않으므로 과도한 농도는 경비면에서 불리하다.
킬레이트제의 바람직한 예로서는 한정된 것은 아니나 아미노카르복실산 (예: 니트릴로트리아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 에틸렌디아민디아세트산, 트리에틸렌테트라아민-헥사아세트산, 등) 및 이들의 염, 예컨대 알칼리 금속염 (예: 나트륨염, 칼륨염, 등), 암모늄염 및 저급 알킬아민염 (예: 트리에틸아민염); 및 히드록시카르복실산 (예: 말산, 시트르산, 글루콘산, 헵토글루콘산, 등) 및 이들의 염, 예컨대 알칼리 금속염 (예: 나트륨염, 칼륨염, 등) 및 저급 알릴아민염 (예: 트리에틸아민염) 등이 있다. 이들중에서 히드록시카르복실산 및 이들의 염, 특히 알칼리 금속염이 바람직하다.
킬레이트제를 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용하여도 좋다.
소포제를 첨가하여 세척도중에 생기는 거품을 억제한다. 소포제의 농도는 분무법, 침지법 등의 처리방법에 따라 좌우되므로 한정되는 것은 아니다. 소포제의 통상적인 농도범위는 10 내지 2,000 ppm, 바람직하게는 500 내지 1,000 ppm이다. 소포제의 농도가 2,000 ppm을 초과하면 이 효과는 그 이상 더 개선되지 않으므로 과도한 농도는 경비면에서 불리하다.
소포제는 물속에서의 용해도가 낮은 것이 바람직하고, 물속에서 백색으로 분산되거나 물로부터 분리되는 것이 바람직하다.
이러한 소포제의 예로서는 소르비탄 고급 지방산 모노에스테르 (고급 지방산은 포화 혹은 불포화의 C12-C18일염기 지방산임), 소르비탄 고급 지방산 트리에스테르 (고급 지방산은 포화 혹은 불포화의 C12-C18일염기 지방산임), 노닐페놀과 수몰의 산화 에틸렌과의 부가생성물, 산화 에틸렌 분자가 약간 첨가된 산화 에틸렌-산화 프로필렌 공중합체, 산화 에틸렌 분자가 약간 첨가된 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 다가 알코올 에테르, 등이 있다.
소포제를 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용하여도 좋다.
마그네슘 물품의 표면을 예비처리할 때는 처리액을 표면에 접촉시킨다. 예컨대 물품을 처리액중에 침지하거나 처리액을 물품에 분무하거나 침지와 분무를 병용함으로써 예비처리를 한다. 더욱이 처리액을 물품의 표면에 접촉시키는 방법을 사용해도 좋다.
표면처리 온도는 통상적으로 실온 (약 20 내지 25℃) 내지 80℃, 바람직하게는 40 내지 70℃이다.
분무의 경우에서의 분무시간은 통상적으로 1분 내지 60분, 바람직하게는 2분 내지 15분이다.
침지의 경우에서는 물품을 처리액중에 침지하여 충분한 량의 처리액을 물품의 표면에 충분한 시간동안 부착함으로써 표면을 처리한다. 이러한 침지시간은 당업자라면 선택할 수 있다.
표면처리후에 마그네슘 물품을 물로써 1회 세척, 바람직하게는 2회 이상 세척한다.
세척시의 온도와 시간은 한정되는 것이 아니다. 마그네슘 물품은 중성의 물속에서라도 물과 반응하여 수산화 마그네슘을 형성하기 때문에 온도를 높지않게 하여 단시간에 세척을 하는 것이 바람직하다. 원칙적으로는 예비처리한 마그네슘 물품을 물로 세척할 때는 종래의 표면처리시에 있어서 화성처리후에 실시하는 것과 실질적으로 동일한 방법으로 실시한다.
물로 세척한 후에는 종래의 표면처리에서와 같이 마그네슘 물품으로부터 물기를 제거한 다음에 물품을 건조한다.
상기한 표면처리를 한 마그네슘 물품의 표면에는 축합 인산 마그네슘과 인산 마그네슘으로 된 층이 한겹 형성되어 있다.
본 발명에 의한 표면처리를 한 후에는 다른 화성처리를 실시하여 내식성을 더욱 향상시켜도 좋다. 이러한 화성처리는 종래의 방법과 같이 인산 나트륨 등을 사용하여 실시해도 좋다.
표면처리 및 임의의 화성처리 후에는 마그네슘 물품을 도장한다. 도장방법은 한정되는 것이 아니며, 용액형 도장법, 수성 도장법, 분말 도장법 등의 종래의 도장법이면 어떠한 방법이라도 사용할 수 있다. 환경보호의 관점에서 전착 도장법 혹은 분말 도장법이 바람직하고, 특히 분말 도장법이 바람직하다.
마그네슘 물품의 표면 전부 혹은 일부를 도장할 수 있다.
예컨대 전자제품 혹은 가전제품의 하우징의 경우에 있어서 하우징의 외부표면만을 도장하는 한편으로는 내부표면을 도장하지 않은 그대로 하여도 좋다. TV의 하우징의 경우에는 CRT 스크린을 설치하기 위한 개구부쪽으로부터 분무하여 도장함으로써 내부표면과 외부표면을 동시에 도장한다.
본 발명의 처리액을 사용할 경우, 마그네슘 물품의 탈지 및 화성처리를 1단계로 실시할 수 있으므로 종래방법에서의 탈지단계와 화성처리 단계에서 실시하든 물품의 수세공정을 생략할 수 있다. 따라서, 표면처리를 포함한 총 도장시간과 총 경비를 크게 절감할 수 있고, 세척시에 사용하는 물의 양을 적게할 수 있다. 세척수의 양을 적게 할 수 있으므로 폐수처리에 대한 부담을 적게 할 수 있다. 따라서, 본 발명은 환경 친화적이다.
본 발명을 아래의 각 실시예에 따라 설명한다.
실시예 1 ∼ 6 및 비교예 1 ∼ 6
마그네슘 재료 (AZ 91D)를 성형하고 게이트를 절삭하여 TV용 하우징을 제작하였다.
실시예 1 ∼ 6 및 비교예 1 ∼ 4에서 아래의 표 1에 나온 각 성분을 함유한 수성액을 하우징에 60℃에서 3분간 분무하였다.
비교예 5에서의 처리방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
시험편을 트리클로로에틸렌으로 탈지하고 3% 플루오르화 수소 수용액중에 1분간 침지하여 수세한 다음 Dow No. 7 방법의 용액 (중크롬산 150 g/l 및 플루오르화 마그네슘 2.5 g/l 함유)중에 95℃ 이상의 온도에서 30분간 침지하였다.
비교예 6에서의 처리방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
시험편을 트리클로로에틸렌으로 탈지하고 피로인산 나트륨 용액 (30 g/l)중에 30℃에서 3분간 침지하여 수세한 다음 수산화 나트륨 수용액 중에 30℃에서 3분간 침지하였다.
상기와 같이 처리된 하우징을 실온에서 3분간 물로 샤워하여 세척한 다음에 200℃의 열풍으로 10분간 건조하였다.
이어서, 방청제 및 촉진 경화제를 함유한 분말 도장물 (일본국의 OHASHI Chemical Industries, Ltd.제의 "HAMMERTON SILVER"; 에폭시 수지-폴리에스터 수지 베이스 코우팅)을 하우징에 분말도장하고, 200℃에서 10분간 베이킹 (baking) 건조함으로써 두께 약 80 ㎛의 도장피막을 형성하였다.
하우징의 화성처리 표면과 도장면에 대하여 아래의 측정 및 시험을 하였다.
1) 엣칭량
처리전 및 처리후의 하우징의 중량 차이를 가지고 엣칭량으로 정의하였다.
2) 인의 석출량
형성된 피막층에서의 인의 석출량을 X선 형광분석법으로 측정하였다.
3) 잔존탄소의 량
잔존탄소의 량을 측정하여 이형제의 잔류를 평가하였다.
장치: SHIMADZU사제의 TOC-500A
로 온도: 500℃
4) 초기 밀착성
JIS K 5400에 의하여 크로스 컷 테스트 (cross-cut test)를 실시하여 도장피막의 초기 밀착성을 잔류한 크로스 컷의 수로 평가하였다. 잔류한 크로스 컷이 90% 이상인 것을 "합격"으로 하였다.
5) 염수분무 시험
JIS Z 2371에 따라 도장피막을 기재금속에 도달할 때까지 절단한후, 도장피막에 5% 염수를 35℃에서 8시간 동안 분무하여 16시간 중지하는 것을 1 사이클로 하였다. 이러한 분무 및 중지를 3회 반복하였다. 이어서, 도장피막의 상태를 아래의 기준에 따라 평가하였다.
A: 부식이나 도장피막의 박리가 없었음,
B: 2 mm 미만의 부식과 도장피막의 박리가 있었음,
C: 2 mm 이상의 부식과 도장피막의 박리가 있었음.
이들 결과를 표 2에 요약한다.
본 발명의 표면처리 방법을 사용한 실시예 1∼6에서 인의 석출량은 10 mg/m2이상이었고, 잔존탄소의 량은 100 mg/m2미만이었으며, 도장피막의 초기 밀착성과 염수분무 시험 결과는 양호하였다.
비교예 1∼6의 결과
비교예 1
축합 인산 이온의 농도가 낮았으므로 엣칭량은 적었고, 따라서, 마그네슘 물품에서의 표면세척성은 불량하였다. 더욱이 화성처리에 의해 형성된 피막의 량이 적었기 때문에 도장피막의 초기 밀착성과 염수분무 시험 결과는 불량하였다.
비교예 2
축합 인산 이온의 농도가 높았으므로 엣칭량은 컸다. 따라서 얼룩이 마그네슘 물품의 표면을 덮고 있었으며 도장피막의 초기 밀착성과 염수분무 시험 결과에도 나쁜 영향을 미쳤다.
비교예 3
처리액은 축합 인산 이온을 함유하지 않은 대신 오르토 인산을 함유하고 있었기 때문에 엣칭량은 많지 않았고, 더욱이 화성처리에 의해 형성된 피막의 량이 적었기 때문에 도장피막의 초기 밀착성과 염수분무 시험 결과는 양호하지 않았다.
비교예 4
처리액의 pH가 낮았기 때문에 엣칭량은 적었고, 마그네슘 표면에서의 표면세척성은 불량하였으며, 또한 도장피막의 초기 밀착성과 염수분무 시험 결과는 불량하였다.
비교예 5
Dow No. 7 방법을 사용하였기 때문에 도장피막의 초기 밀착성과 염수분무 시험 결과는 양호하였다. 그러나 처리액은 플루오르 이온, 크롬 이온 등을 함유하고 있었고 공정단계의 수가 많았으므로 이 방법은 폐수처리 및 환경보호의 면에서 적합하지 않았다.
비교예 6
시험편을 용매로 탈지하고 피로인산염으로 처리한 후에 물로 세척하고 수산화 나트륨으로 후처리한 다음에 물로 세척하고, 이어서 순수한 물로 세척하였다. 따라서, 공정단계의 수가 많았고 폐수의 량이 많았으므로 이 방법은 경비면에서 적합하지 않았다.
[표 1]
실시예 및 비교예에서 사용한 처리액의 조성
실시예No. 나트륨 이온(ppm) 트리폴리인산 이온(ppm) 피로인산 이온(ppm) 오르토 인산 이온(ppm) 붕산 이온(ppm) 계면활성제(ppm) 킬레이트제(ppm) 소포제(ppm) pH
실시예 1 3400 7500 0 0 100 0 0 0 9
실시예 2 4600 10000 0 0 200 500 100 100 9
실시예 3 4800 10000 0 0 1000 500 100 100 9
실시예 4 20000 40000 0 0 1000 500 100 100 11
실시예 5 1000 2000 0 0 500 1000 100 100 8
실시예 6 5600 0 10000 0 1000 1000 100 100 9
비교예 1 230 500 0 0 0 500 100 100 8
비교예 2 2700 60000 0 0 0 500 100 100 9
비교예 3 7500 0 0 10000 0 500 100 100 10
비교예 4 3000 10000 0 0 50 500 100 100 17
비교예 5 용매에 의한 탈지 ＋ 산세 (HF 용액) ＋ Dow No. 7 방법
비교예 6 용매에 의한 탈지 ＋ 피로인산 처리액 ＋ 수산화 나트륨에 의한 후처리
계면 활성제: 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르 (EO: 11)
킬레이트제: 글루콘산 나트륨
소포제: 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르 (EO: 5)
[표 2]
실시예 No. 엣칭량 (g/m2) 인의 석출량 (g/m2) 잔존탄소의 량 (g/m2) 도장피막의 초기 밀착성 염수분무 시험
실시예 1 3.0 20 40 90 B
실시예 2 5.3 35 20 95 A-B
실시예 3 5.2 30 15 100 A
실시예 4 9.5 55 10 90 A-B
실시예 5 1.0 18 50 90 B
실시예 6 3.4 10 30 90 B
비교예 1 0.3 2 150 40 C
비교예 2 13.0 55 10 50 C
비교예 3 0.1 0 180 40 C
비교예 4 2.1 10 80 90 C
비교예 5 --- --- 10 100 A
비교예 6 --- 5 15 90 B
블랭크의 잔존탄소의 량: 200 mg/m2

Claims (7)

  1. 축합 인산 마그네슘 및 인산 마그네슘을 함유한 표면층을 가진 마그네슘 또는 그 합금의 물품.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 표면층에 도장피막을 가진 물품.
  3. 마그네슘 또는 그 합금의 물품을,
    1,000 내지 20,000 ppm의 알칼리 금속 이온,
    1,000 내지 50,000 ppm의 축합 인산 이온, 및
    100 내지 20,000 ppm의 붕산 이온을 함유하며,
    pH가 적어도 8인 처리액으로 처리하는 것을 포함하는 마그네슘 또는 그 합금의 물품의 표면처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 처리액은,
    10 내지 2,000 ppm의 계면 활성제,
    10 내지 2,000 ppm의 킬레이트제, 및
    10 내지 2,000 ppm의 소포제를 추가로 함유하는 표면처리 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 알칼리 금속 이온이 나트륨 이온인 표면처리 방법.
  6. (가) 1,000 내지 20,000 ppm의 알칼리 금속 이온, 1,000 내지 50,000 ppm의 축합 인산 이온, 및 100 내지 20,000 ppm의 붕산 이온을 함유하며, pH가 적어도 8인 처리액으로 처리하는 단계와,
    (나) 처리액으로부터 상기 물품을 꺼내는 단계와,
    (다) 상기 물품을 물로 세척하는 단계와,
    (라) 세척된 물품을 건조하는 단계와,
    (마) 건조된 물품을 도장하는 단계를 포함하는 마그네슘 또는 그 합금의 물품의 도장방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 건조된 물품을 분말도장법으로 1회 도장하는 방법.
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