KR20030025478A

KR20030025478A - 마그네슘 합금 표면처리방법

Info

Publication number: KR20030025478A
Application number: KR1020010058524A
Authority: KR
Inventors: 쳉-중 흐수
Original assignee: 쳉-중 흐수
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-03-29

Abstract

본 발명은 마그네슘 합금 표면 처리방법에 관한 것으로서, 표면 처리 방법을 통해 마그네슘 합금 표면의 녹, 부식, 오염을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 마그네슘 합금의 사출 또는 다이캐스트 가공재 원래의 홀(hole)을 제거할 수 있음으로써, 후속 제조과정(전기도금, 전착도장, 스프레이 또는 무늬도장)의 밀착성을 높일 수 있고 또 모래분사(sandblast) 완성 후의 가공재의 화성처리(Chemical conversion coating) 및 피막 처리 과정을 거치지 않고서도 직접 전기도금, 전착도장, 스프레이 또는 무늬 도장 등의 과정을 행할 수 있어 전통 화학 제조 과정의 환경 오염을 완전히 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

마그네슘 합금 표면처리방법{MAGNESIUM ALLOY SURFACE TREATMENT METHOD}

본 발명은 마그네슘 합금 표면 처리 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 마그네슘 합금의 가공재의 형상, 크기, 규격, 재료나 사출성형 또는 다이캐스트 성형의 가공재에 관계 없이 습식 모래 분사기로 마그네슘 합금 표면을 처리하는 기술에 관한 것이다.

21세기 “마그네슘 합금”은 신소재로써 현재 가장 각광을 받고 있는 분야이다. 그 이유는 무엇인가? 마그네슘 합금은 실용 합금 중 가장 가벼운 품질(밀도 1.84㎎/㎥)을 자랑하기 때문이다. 아울러, 높은 진동 감쇠성 및 우수한 전자파 차단 기능 등을 구비하고 있으며 재생이 가능해 고속화 제품에 있어 필수 불가결한 재료이므로 일반 업계의 주목을 받고 있다. 특히, 최근 마그네슘 합금이 컴퓨터, 휴대전화, 자동차 부품 등 경량화 제품에 광범위하게 적용되고 있는 데, 마그네슘 합금은 경량성 및 재생성을 구비하고 있을 뿐만 아니라 전자파 차폐성 및 박판 성형의 특징을 가지고 있기 때문이다.

최근, 컴퓨터, 휴대전화, 자동차 부품 및 가전제품 등은 휴대성을 높인 경량화 추세를 보이고 있어, 가벼운 소재에 대한 요구가 갈수록 높아지고 있고 이로 인해 수지 소재 또는 경량 금속 소재를 갈수록 많이 사용하고 있다. 하지만, 수지 소재는 일반적으로 재생이 어려운 소재여서 환경 오염을 유발할 수 있다는 문제점을 가지고 있다. 이에 비해, 경량 금속 소재는 일반적으로 재생이 용이하다. 따라서, 컴퓨터, 휴대전화, 자동차 부품 및 가전 제품의 제조 소재로 만약 수지 소재를 마그네슘, 알루미늄 등의 경량 소재로 교체할 경우, 특히 가볍고 얇으며 짧고 작은 것을 요구하는 현 추세에 있어 금속의 강성(剛性)을 가지고 있으면서 또 광범위한 용도로 이용되는 경량 금속 중 밀도가 가장 낮은 마그네슘 합금이 가장 각광을 받고 있으며 컴퓨터, 휴대전화, 자동차 부품 및 가전제품의 소재로 이용되고 있는 추세이다. 특히, 벽두께 1.5㎜이하를 요구하고 1.2㎜이하가 이상적인 노트북 컴퓨터, 휴대전화, 디지털 촬영기, 디지털 카메라, MD 플레이어, 액정 영사기, MP3 등 휴대성 상품의 케이스에 있어 가장 적합한 경량 금속 소재이다.

이에 따라, 과거 마그네슘 합금의 제조과정 중 가공재는 기계를 거쳐 가공이 된 후 화성처리 또는 피막 처리를 하고 있는 데, 그 목적은 표면에 산화방지막을 형성하는 데 있었으며, 산화방지막 생성 후 다시 스프레이(무늬) 도장을 실시하고 있다. 그러나, 이 방법은 용제 탈지 및 산성,염기액 담금이 필요함으로 제조과정 중 조작이 어렵고 공기 오염 또는 조작인의 산업재해 및 각종 액체 유출로 인한 환경 오염을 유발할 수 있다.

본 발명은 종래의 마그네슘 합금의 제조 과정의 높은 난이도와 심각한 환경 위해성을 감안해 창작한 마그네슘 표면 처리 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 마그네슘 표면 처리 방법을 도시한 플로우차트;

도 2는 본 발명의 마그네슘 표면 처리 방법을 도시한 플로우차트;

도 3은 종래의 마그네슘 합금 제조 과정과 본 발명 모래 분사기 제조 과정의 조작성, 공정흐름, 홀량의 우열을 비교한 비교표;

도 4는 종래의 마그네슘 합금 제조과정과 본 발명 모래 분사 제조과정의 화성처리, 피막처리, 도장, 전기 도금의 우열을 비교한 비교도; 및

도 5는 종래의 마그네슘 합금 제조 과정과 본 발명 모래 분사 제조과정의 부착(adhesion) 시험, 밀착 시험, 연필 경도 시험, 손톱 강도 시험의 우열을 비교한 비교도이다.

현재 모래 분사기는 모래를 사용하고 있으며 사용 환경에 따라 습식과 건식 모래분사기 두 종류로 나뉜다. 하지만, 마그네슘 합금은 고도의 활성화 금속이기 때문에 건식 모래분사기의 모래의 빠른 충격 아래에서 생성된 마그네슘 가루는 압력 폭발 또는 연소가 쉽게 발생하고 있는 데, 이 활성화 성질은 아직 극복이 되지 못하고 있다. 그러나 습식 모래분사기에서는 모래의 빠른 충격 속에서 생성된 마그네슘 가루는 물이 접촉하여 빠르고 세밀한 산화(산화 마그네슘 생성)를 일으켜 물의 순환에 따라 유실되며, 산화마그네슘은 자연물이기 때문에 마그네슘 표면 가공의 난도를 해결할 뿐만 아니라 환경 보호 기능을 겸비하게 된다.

다시 말해, 지금 마그네슘 합금 성형(사출 성형 또는 다이캐스트 성형) 후전통 가공 방식으로 처리함으로 인해 다음과 같은 결점을 낳고 있다는 것이다.

1. CNS 연마기 연마 : 가공 설비 원가가 높고 전문 인력의 조작이 필요하며 마그네슘 가루 및 조각이 압력 폭발 또는 연소할 위험성이 있고 수집이 어렵다.

2. 건식 모래분사기 : 설비 원가가 낮고 조작이 용이하나, 마그네슘 가루 또는 조각이 압력 폭발 또는 연소할 위험성이 있고 수집이 어렵다.

3. 수동 보수 : 가장자리(edge) 및 작은 면적의 보수에만 적용되며 큰 면적의 세척(cleaning)에는 적용되지 않는다. 뿐만 아니라 마그네슘 가루 및 조각의 압력 폭발 또는 연소 위험성을 극복할 수 없다.

마그네슘 합금의 운용 범위가 갈수록 광범위해지고 있지만 전통 가공 방법이 마그네슘 합금 가공품 처리를 순조롭게 처리하지 못하고 산업 안전성 우려 및 고도의 환경 오염 문제를 유발할 수 있다는 것을 감안해, 습식 모래 분사기를 마그네슘 합금 제조과정에 응용함으로써 편리성과 안전성, 속도성을 구현할 뿐만 아니라 환경 오염이 전무한 제작과정을 실현할 수 있게 되었다. 그 특징은 다음과 같다.

1. 자연물의 모래를 사용하는 데, 수지사, 금강사, 산화알루미늄, 유리모래를 주로 사용한다.

2. 마그네슘 합금은 고체 상태에서는 일반 금속과 다를 바 없지만, 마그네슘 가루는 압력 폭발이나 연소되기 매우 쉽다. 그러므로, 마그네슘 가루를 물에 넣어 산화 마그네슘을 생성하고 물 순환에 따라 배출하면 산화 마그네슘은 자연물이기 때문에 배출 후 환경 오염을 유발하지 않는다.

3. 극세미립의 모래 충격 가공물을 사용함으로 가공시 표면이 균일하고사각(死角)지대가 전혀 없다.

4. 표면 가공후의 가공물에 직접 전기도금, 전착도장, 광택처리 및 일반 스프레이(무늬)도장을 할 수 있다.

5. 표면 가공후의 가공물에 직접 화성처리 및 피막 처리를 할 수 있다.

6. 습식 모래 분사기로 화성처리 및 피막 처리 퇴화를 할 수 있다.

7. 습식 모래 분사기 이용시 물과 모래의 혼합은 밀폐실에서 행해지며 수면 아래에서 진행됨으로 공기 오염을 유발하지 않는다.

8. 습식 모래 분사기 이용시 모래와 물은 순환 방식으로 회류하고 배출양은 정시 정량의 진입수로 제어됨으로 효과적이고 정확하게 배출량을 제어할 수 있다.

9. 습식 모래 분사기에 수용성 산화방지제를 넣어 모래 분사 후 표면의 산화를 방지할 수 있다.

10. 전기도금, 전착도장, 스프레이(무늬) 도장 등의 제조 과정에서 생기는 불량품을 습식 모래 분사기에서 효과적으로 제거할 수 있다.

11. 생산 과정을 효과적으로 간소화하여 생산 원가를 낮춘다.

이상의 습식 모래 분사기의 작업 방식은 모래와 물 혼합 방식을 채택한 것으로 일정 비율의 모래를 먼저 물에 혼합하여 침수 펌프를 이용, 노즐로 보내고, 측면에서 고압의 공기를 투사하여 모래와 물에 고압을 형성하여 가공품 표면에 충격을 가함으로써 표면 처리를 하게 되는 것이다. 그 특징은 다음과 같다.

1. 사출 또는 다이캐스트 성형 후 직접 모래 분사 처리를 할 수 있다.

2. 기계 가공이 끝난 후 직접 모래 분사 처리를 할 수 있다.

3. 습식 모래 분사기의 공기 압력원은 공기압력기로 공급된다.

4. 습식 모래 분사기의 작업압력은 공기압 1~5㎏/㎠으로 설정된다.

5. 자연물의 모래를 사용하는데, 수지사, 금강사, 산화 알루미늄, 유리모래 등을 주로 사용한다.

6. 모래와 물의 혼합 비율은 모래:물=25%:75%로 한다.

본 발명의 마그네슘 합금의 표면 처리 방법은 모든 마그네슘 제품의 제조과정에 적용되며, 다음에 보다 전체적으로 본 발명이 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명되고, 특정의 실시예들이 기재되기는 하나, 본 발명이 수정될 수 있음은 당업자에게는 자명한 일이다. 따라서, 본 발명은 이하의 상세한 설명에서 당업자에게 광의의 개념으로 이해될 수 있으며, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

실시예 1

Mg-9A1-0.5Zn-0.3Mn계 마그네슘 합금을 사용하여, 습식 모래 분사기 가공 제조과정과 종래의 가공 과정을 통해 그 가공 공정의 간소화를 비교하였다. 도 1은 종래의 마그네슘 표면 처리 계통도이며, 도 2는 본 발명의 마그네슘 표면 처리 계통도이다.

도 1과 2의 비교를 통해 본 발명이 습식 모래 분사기의 제조 과정을 적용하여, 종래의 과정에 비해 그 절차가 매우 간소화되어 시간을 단축할 수 있음을 알 수 있다.

실시예 2

Mg-9A1-0.5Zn-0.3Mn계 마그네슘 합금을 사용하여, 습식 모래 분사기로 처리하여, 압력은 2㎏/㎠로 #200 금강사를 사용하고, 가공재<A4호 치수(210㎜×297㎜), 두께 1.2㎜>에 사출 성형 후 직접 처리하며, 물과 모래의 혼합 비율은 모래:물=25%:75%이다. 도 3은 종래의 마그네슘 합금 제조 과정과 본 발명 모래 분사기 제조 과정의 조작성, 공정, 홀량(砂孔量)의 우열 비교표이다.

도 3의 비교를 통해 본 발명이 습식 모래 분사기의 작업 과정을 채택하면 종래의 제조과정에 비해 그 과정이 간단하고 단순해졌으며 홀량(砂孔量)과 불량률이 없음을 알 수 있다.

실시예 3

Mg-9A1-0.5Zn-0.3Mn계 마그네슘 합금을 사용하여, 습식 모래 분사기로 처리하고, 압력은 2㎏/㎠로, #200 금강사를 사용하고, 가공재<A4호 치수(210㎜×297㎜), 두께 1.2㎜>에 사출 성형 후 직접 처리하며, 물과 모래의 혼합 비율은 모래:물=25%:75%이다. 도 4는 종래의 마그네슘 합금 제조과정과 본 발명 모래 분사 제조과정의 화성처리, 피막처리, 도장, 전기 도금의 우열 비교도이다.

도 4의 비교를 통해, 본 발명이 습식 모래 분사기의 제조 과정을 채택함으로써 화성처리와 피막처리가 필요 없고 제조 과정 중 도장과 전기도금을 할 수 있다는 것을 잘 알 수 있다.

실시예 4

Mg-9A1-0.5Zn-0.3Mn계 마그네슘 합금을 사용하여, 습식 모래 분사기로 처리하고, 압력은 2㎏/㎠로, #200 금강사를 사용하고, 가공재<A4호 치수(210㎜×297㎜), 두께 1.2㎜>에 사출 성형 후 직접 처리하며, 물과 모래의 혼합 비율은 모래:물=25%:75%이고, 일반 도장 및 전기 도금 후에 테스트를 실시한다. 도 5는 종래의 마그네슘 합금 제조 과정과 본 발명 모래 분사 제조과정의 부착(adhesion) 시험, 밀착 시험, 연필 경도 시험, 손톱 강도 시험의 우열 비교도로, 그 비교 방식은 다음과 같다.

1. 부착 시험 : 커터로 바둑판을 그리고 셀로판 테이프로 밀착 실험을 하여 벗겨진 바둑판의 수를 검사한다.

2. 밀착 시험 : 셀로판 테이프를 붙이고 다시 90도 각도로 테이프를 잡아당겨 도막 박리 상태를 본다.

3. 연필 경도 시험 : 연필 끝을 45도로 도장 표면을 눌러 대략 500g의 힘을 가하여 앞으로 민다.

4. 손톱 강도 시험 : 손톱으로 도장 표면을 2~3(길이는 약 20㎜)회 왔다 갔다 긁는다.

도 5의 비교를 통해 본 발명이 습식 모래 분사기의 작업 과정을 채택함으로써, 부착 테스트와 밀착 테스트에서는 종래의 과정과 같이 모두 이상과 박리가 나타나지 않았으며, 연필 경도 테스트에서는 종래의 과정이 경미한 긁힘이 있는 것과 달리 어떠한 흔적도 나타나지 않았으며, 손톱 강도 테스트에서도 흔적이 나타나지 않았음을 잘 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명 마그네슘 합금의 표면 처리 방법에 따르면, 마그네슘 합금의 가공물 형상, 크기, 규격, 재료나 사출 성형 또는 다이케스트 성형 가공물과 관계없이 모두 습식 모래 분사기를 사용해 완성될 수 있다.

상기 실시예들은 본 발명에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위와 의미내에서 수정이 가해질 수 있다.

Claims

습식 모래 분사기에 사용되어 모든 형상, 크기, 규격, 재료의 마그네슘 합금 표면에서 홀을 제거하고 세척을 하며, 사출 또는 다이캐스트 성형의 마그네슘 합금 제품에 관계없이 표면 처리 방법을 적용할 수 있는 마그네슘 합금 표면처리방법에 있어서,

(1) 마그네슘 합금 성형 후 일반 실온에서 바로 모래 분사 처리 단계;

(2) 압력원은 공기압력기로 공급되며, 작업 압력은 1~5㎏/㎠으로 설정하는 단계;

(3) 자연물의 모래를 사용하는 데, 수지사, 금강사, 산화 알루미늄, 유리모래 등을 주로 사용하는 단계;

(4) 표면 모래 분사 처리가 끝난 후 직접 도장 또는 전기도금을 실시하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 표면처리방법.
습식 모래 분사기에 사용되어 모든 형상, 크기, 규격, 재료의 마그네슘 합금 표면에서 홀을 제거하고 세척을 하며, 사출 또는 다이캐스트 성형의 마그네슘 합금 제품에 관계없이 표면 처리 방법을 적용할 수 있는 마그네슘 합금 표면처리방법에 있어서,

(1) 마그네슘 합금 기계 가공(차량, 세척, 드릴링, 평삭, 연마, 탭핑) 완성 후, 일반 실온에서 바로 모래 분사를 실시하는 단계;

(2) 압력원은 공기압력기로 공급되며, 작업 압력은 1~5㎏/㎠으로 설정하는 단계;

(3) 자연물의 모래를 사용하는 데, 수지사, 금강사, 산화 알루미늄, 유리모래 등을 주로 사용하는 단계;

(4) 표면 모래 분사 처리가 끝난 후 직접 도장 또는 전기도금을 실시하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 표면처리방법.
습식 모래 분사기에 사용되어 모든 형상, 크기, 규격, 재료의 마그네슘 합금 표면에서 홀을 제거하고 세척을 하며, 사출 또는 다이캐스트 성형의 마그네슘 합금 제품에 관계없이 표면 처리 방법을 적용할 수 있는 마그네슘 합금 표면처리방법에 있어서,

(1) 마그네슘 합금 성형 후의 불량품이 보수를 마치면 일반 실온에서 바로 모래 분사를 실시하는 단계;

(2) 압력원은 공기압력기로 공급되며, 작업 압력은 1~5㎏/㎠으로 설정하는 단계;

(3) 자연물의 모래를 사용하는 데, 수지사, 금강사, 산화 알루미늄, 유리모래 등을 주로 사용하는 단계;

(4) 표면 모래 분사 처리가 끝난 후 직접 도장 또는 전기도금을 실시하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 표면처리방법.
습식 모래 분사기에 사용되어 모든 형상, 크기, 규격, 재료의 마그네슘 합금 표면에서 홀을 제거하고 세척을 하며, 사출 또는 다이캐스트 성형의 마그네슘 합금 제품에 관계없이 표면 처리 방법을 적용할 수 있는 마그네슘 합금 표면처리방법에 있어서,

(1) 마그네슘 합금의 화성 및 피막 처리 후, 모래 분사를 통해 화성 처리 및 피막 처리로 생성된 산화 방지막을 깨끗이 제거하는 단계;

(2) 압력원은 공기압력기로 공급되며, 작업 압력은 1~5㎏/㎠으로 설정하는 단계;

(3) 자연물의 모래를 사용하는 데, 수지사, 금강사, 산화 알루미늄, 유리모래 등을 주로 사용하는 단계;

(4) 표면 모래 분사 처리가 끝난 후 직접 도장 또는 전기도금을 실시하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 표면처리방법.
습식 모래 분사기에 사용되어 모든 형상, 크기, 규격, 재료의 마그네슘 합금 표면에서 홀을 제거하고 세척을 하며, 사출 또는 다이캐스트 성형의 마그네슘 합금 제품에 관계없이 표면 처리 방법을 적용할 수 있는 마그네슘 합금 표면처리방법에 있어서,

(1) 마그네슘 합금의 도장 또는 전기 도금 후의 불량품은 일발 실온에서 바로 모래 분사를 실시하여 도막층 제거 처리를 실시하는 단계;

(2) 압력원은 공기압력기로 공급되며, 작업 압력은 1~5㎏/㎠으로 설정하는단계;

(3) 자연물의 모래를 사용하는 데, 수지사, 금강사, 산화 알루미늄, 유리모래 등을 주로 사용하는 단계;

(4) 표면 모래 분사 처리가 끝난 후 직접 도장 또는 전기도금을 실시하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 표면처리방법.