KR20030066470A - 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네슘 물품의 표면가공방법에 있어서, 챔버내에서 입자성 연마제를 고압압축공기와 함께 마그네슘 표면에 분사시켜 마그네슘 물품의 표면을 가공시키는 표면가공단계와; 상기 표면가공단계에서 표면처리한 연마제를 상기 챔버내 공간과 연결된 흡입장치로 흡입시키는 흡입단계와; 상기 흡입단계에서 흡입되는 연마제의 안내관체에 내삽시킨 자석을 이용하여 상기 연마제에 포함된 철가루를 걸려내는 여과단계와; 상기 여과단계를 거친 연마제에서 거름망과 흡입장치로 마그네슘 분진을 걸려내는 집진단계와; 상기 집진단계를 거친 연마제를 재사용하는 연마제 재사용단계를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법을 기술적 요지로 하며, 본 발명에 의하여 환경오염 문제를 해결하고, 편석과 금속조직에 무관하게 치밀하고 균일한 화성피막을 형성시키며, 건식표면처리에 있어서의 폭발을 방지하는 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법 및 장치가 제공되는 이점이 있다.

Description

건식 마그네슘 물품의 표면가공방법 및 장치{Sanding process for magnesium goods and method of the same}

본 발명은 마그네슘 물품의 표면가공에 있어서, 챔버내에서 입자성 연마제를 고압압축공기와 함께 마그네슘 표면에 분사시켜 마그네슘 물품의 표면을 가공시키는 표면가공단계와; 상기 표면가공단계에서 표면처리한 연마제를 상기 챔버내 공간과 연결된 흡입장치로 흡입시키는 흡입단계와; 상기 흡입단계에서 흡입되는 연마제의 안내관체에 내삽시킨 자석을 이용하여 상기 연마제에 포함된 철가루를 걸려내는 여과단계와; 상기 여과단계를 거친 연마제에서 거름망과 흡입장치로 마그네슘 분진을 걸려내는 집진단계와; 상기 집진단계를 거친 연마제를 재사용하는 연마제 재사용단계를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차나 이륜차, 가전 등에 사용되는 금속재료 부재 (알루미늄 물품, 철강, 마그네슘 물품 등)의 대다수는 내식성이나 미관이 요구되므로 여러가지의 표면처리가 된 후, 도장되어 사용되고 있다.

상기 표면처리의 목적은 소재표면에 잔존하는 절삭유 등의 오염물을 제거하여 치밀한 화성피막을 형성시켜 내식성과 도장 밀착성을 부여하는 것이다.

한편, 최근에 이르러서는 지구환경 보전의 목적으로 실용금속 중에서도 가장 경량이고 리사이클성이 우수한 마그네슘 물품(순수 또는 합금 : 이하 물품으로 표기하기로 한다)이 적극적으로 이용되는 추세에 있다.

예컨대 자동차 분야에서는 연비향상을 목적으로 한 차량 경량화를 위하여 지금까지의 사용하던 철강이나 알루미늄 합금부재에 대하여 마그네슘 물품을 적용하기 시작하고 있다.

그리고 가전분야에서는 노트 개인용 컴퓨터, 휴대전화의 케이스를 중심으로 종래의 플라스틱 물품이 리사이클성이 우수한 마그네슘 물품으로 대체되는 추세에 있다.

즉, TV, 워드 프로세서, 개인용 컴퓨터 등의 가전제품에 사용되는 CRT의 하우징은 강도, 제조 용이성 등의 관점에서 플라스틱으로 제조되고 있었는데, 최근에 이르러 환경과 관련된 품질에 대한 관심이 커짐에 따라 플라스틱을 재사용이 용이한 재료로 대체하는 경향이 일어나고 있으며 특히, 디스플레이로서 활발히 개발되고 있는 플라즈마 디스플레이의 경우에 있어서는 그 하우징을 전자(電磁) 차폐 효과가 큰 재료로 만들 필요가 있다.

따라서, 금속제의 하우징에 대하여 강도가 충분할 것, 환경문제를 일으키지 않을 것, 내식성(耐蝕性)이 양호할 것 등의 여러 가지 조건을 만족시키기 위한 노력의 일환으로 마그네슘 물품이 부각되고 있는 것이다.

이들 마그네슘 물품 부재의 태반은 다이 캐스트법, 틱소 모울드법이라 불리우는 주조법으로 형성되고 있으며, 이들 주조법은 용융 혹은 반용융 상태의 마그네슘 물품을 고속, 고압으로 금형에 주입하여 성형하는 것으로서 치수 정밀도와 생산성이 우수하다는 것이 특징이다.

그리고 제품에 따라서는 전신용(展伸用) 마그네슘 물품판을 사용한 프레스 성형법 혹은 단조법으로 성형하는 것도 있다.

이러한 마그네슘 물품 부재는 철강이나 알루미늄 물품의 경우와 마찬가지로 표면처리가 된 후에 도장된다.

즉, 마그네슘 물품을 하우징의 재료로 사용할 경우에는 하우징을 도장하여 그 외관을 향상시키고 있는데, 도장의 밀착성과 내식성을 향상시키기 위하여 표면처리의 필요가 있다.

그런데 마그네슘 물품은 실용금속 중에서도 가장 활성이 강하고 부식하기 쉬운 성질을 가지므로 철강이나 알루미늄 물품의 경우 이상으로 표면처리 공정에서 치밀하고 균일한 화성피막을 형성시키는 것이 중요하다.

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 물품의 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 물품물을 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 물품물의 물품을 붕산 혹은 황산 음이온, 인산 및 플루오르 혹은 염소 이온을 함유한 저알칼리도의 전해 수용액중에 침지하는 단계와, 마그네슘 또는 그 물품의 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.

한편, 마그네슘 합금 표면의 화학적 불균일성에 대해서 살펴보면, 일반적으로 자동차나 이륜차, 가전 등에 사용되고 있는 마그네슘 합금에는 성형성이나 기계적 강도, 연성 등의 특성을 향상시키기 위해 알루미늄이나 아연, 망간 등의 합금성분이 다량으로 첨가되고 있다.

예컨대 가장 일반적인 주조용 마그네슘 합금인 AZ91에서는 합금성분으로서 알루미늄이 9%, 아연이 1% 첨가되어 있다.

화학반응을 이용하여 화성피막을 형성시키는 표면처리 공정에서는 소재중에서의 이들 합금성분의 거동이 표면처리성에 큰 영향을 미칠 경우가 많다.

치밀한 화성피막을 형성시키자면 이들 합금성분이 소재중에서 치밀하고 균일하게 분포되어 있는 것이 바람직한 것으로 되어 있다.

그러나 다이 캐스트법이나 틱소 모울드법에 의해 성형된 마그네슘 합금 부재중에는 알루미늄, 아연 등의 합금성분이 소재중에 균일히 분포되어 있는 것은 아니고 편석(偏析)해 있는 경우가 많다.

여기서 마그네슘 합금의 편석에 대해 상세히 설명한다.

일반적으로 편석이라 함은 금속중의 불순물이나 합금성분의 분포가 불균일해 지는 현상을 의미한다.

합금이 응고할 때에 편석이 일어나는 경우가 가장 많은데, 예컨대 다이 캐스트법이나 틱소 모울드법에 의한 성형에서는 금형에 최초로 접한 부위 (오버플로부 부근)는 제일 먼저 응고하므로 순도가 높으나, 나중에 응고한 부위 (게이트부 부근)에서는 불순물이나 합금성분 농도가 높아진다.

그리고 제품의 두꺼운 부분의 중심부는 맨 나중에 응고하므로 합금성분이 극히 고농도로 편석해 있는 경우가 있지만, 다이 캐스트법이나 틱소 모울드법에서는 주입후의 응고시에 가압하므로 합금성분이 고농도로 편석한 액상이 고상 사이를 빠져나가 모세관 현상에 의해 표면쪽으로 스며나오는 경우가 있다.

이들 타입의 편석은 마크로 편석으로 불리우고 있다.

마그네슘 합금의 금속조직을 보면 순도가 높은 마그네슘으로 된 α상과 합금성분으로 된 금속간 화합물인 β상, 예컨대 Mg17Al12로 구성되어 있다. 이 β상은 소재중에 균일하게 분포해 있는 것은 아니며 입계(粒界)에 편석해 있는 경우가 많다.

이 타입의 편석은 미크로 편석으로 불리우고 있다.

이상과 같이 마크로 편석 및 미크로 편석은 어느 것이라도 주조시의 냉각속도나 가압조건 등에 따라 여러가지 거동을 나타낸다.

따라서 동일한 조성의 합금이더라도 부재의 형상이나 부위, 주조조건 등에 따라 편석의 정도나 금속조직이 다르며, 이로 인해 이 표면이 화학적으로 불균일하게 되어 치밀하고 균일한 화성피막을 형성시키기가 어렵게 되어 있다.

마그네슘 합금의 표면처리 방법으로서는 일반적으로 아래에 나온 3종류의 처리공정이 적용되고 있다.

(처리공정 1) 탈지 → 수세 →화성처리 →수세 →순수(純水)에 의한 수세 →건조

(처리공정 2) 탈지 → 수세 →화학엣칭 →수세 →화성처리 →수세 →순수에 의한 수세 →건조

(처리공정 3) 탈지 → 수세 →화학엣칭 →수세 →탈 스머트 처리 → 수세 → 화성처리 →수세 →순수에 의한 수세 →건조

이들 각 처리공정중에서 탈지공정은 기계유, 절삭유 등의 가벼운 유기 오염물의 제거를 목적으로 하고 있다.

화학엣칭 공정은 기계유, 절삭유 등의 가벼운 유기 오염물과 더불어 이형제나 합금 편석층 및 수산화물층 등의 가장 바깥쪽 표면층의 용해제거를 목적으로 하고 있다. 탈 스머트 처리공정은 화학엣칭 공정에 의해 표면에 잔존한 스머트, 즉 엣칭에 의해 발생한 부식 생성물이나 엣칭되지 않고 표면에 농화(濃化)한 합금성분 등의 잔류물의 제거를 목적으로 하고 있다.

화성처리 공정에서는 표면에 크롬산 크로메이트계나 인산 망간계 등의 화성피막을 형성시켜 내식성과 도장 밀착성을 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다.

이들 처리공정은 표면처리에 대한 요구성능 및 이 표면의 오염의 정도에 따라 적절히 분간하여 사용되고 있다.

예컨대 이형제가 많이 부착한 부재에서는 (처리공정 2) 또는 (처리공정 3)이 적용되며, 역으로 이형제의 부착량이 적은 부재에서는 (처리공정 1)이 적용되고 있다.

지금까지 상기한 표면처리 방법에 관한 발명 및 발견은 다수 보고되어 있다. 화성처리액에 관한 것에서는 6가 크롬을 함유하는 처리액 (크로메이트)와 6가 크롬을 함유하지 않은 처리액 (논크로메이트)로 대별된다.

6가 크롬을 함유하는 처리액에서는 미합중국 다우 케미칼사가 개발한 처리액이 널리 알려져 있고, 실용화에 이르고 있다.

예컨대 『크롬산 처리액 (Dow 1 법)』, 『중크롬산 처리액 (Dow 7 법)』, 『알칼리성 중크롬산 처리액 (Dow 9 법)』, 『크롬산 망간 처리액 (Dow 22 법)』등을들 수 있다.

이들 처리액은 표면의 불균일성의 영향을 비교적 받기 어려워 내식성 및 도막 밀착성이 우수한 것이다.

그러나 이들 처리액중에 함유되는 6가 크롬은 인체에 유해하므로 6가 크롬을 함유하지 않은 처리액이 바람직하다.

그리고 이러한 처리액을 사용할 경우에 있어서도 표면의 불균일성의 영향을 더욱 받기 어려워 보다 한 층 내식성 및 도막 밀착성이 우수한 표면이 얻어지는 표면처리 방법이 요망되고 있다.

6가 크롬을 함유하지 않은 화성처리액에 대해서도 다수의 발명이 보고되어 있다.

예컨대 질산, 황산 및 인산으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유한 부식액을 부재에 도포하여 내식성 보호피막을 형성시키는 '마그네슘 합금제 부재의 방식처리법 (일본국의 특공 평5-58073호 공보)', 금속 알콕시드, 금속 아세틸아세토네이트, 금속 카르복실레이트로부터 선택되는 적어도 1종의 유기 금속 화합물과, 산, 알칼리 및 그 염류, 또는 히드록실기, 카르복실기, 아미노기의 어느 하나를 가진 유기 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 피막형성 조제로 된 '금속의 표면처리 방법 (일본국의 특개 평9-228062호 공보)', 마그네슘 합금제 부재의 표면을 유기산 또는 유기산의 가용성 염의 수용액과 반응시켜 마그네슘 표면에 마그네슘과 유기산의 난용성 염을 형성시키는 '마그네슘 합금제 부품의 표면처리 방법 및 그 방법으로 표면처리된 마그네슘 합금제 부품 (일본국의 특개 평9-241861호 공보)', 아연 이온,망간 이온, 인산 이온, 플루오르 화합물, 피막형성 조제, 니켈 이온, 코발트 이온, 구리 이온의 각 농도를 각각 특정한 수용액으로 처리하는 '마그네슘 합금재의 고내식성 도막 형성방법 (일본국의 특개 평9-24338호 공보)', 마그네슘 베이스 금속 성형체를 과망간산 또는 망간산의 수용성염 중의 적어도 1종을 함유하는 수용액으로 처리하는 '마그네슘 베이스 금속 성형체의 표면개질 방법 (일본국의 특개 평8-35073호 공보)' 등을 들 수 있다.

그러나 이들 화성처리액은 어느 것이라도 소재의 불균일성의 영향을 받기 쉬워 성능이 안정하지 않은 등의 문제를 가지고 있다.

이들 발명은 마그네슘 물품의 표면을 엣칭하여 이형제, 산화피막 및 물품 편석층을 제거하는 것이 목적이다.

그러나 이들 방법을 적용해도 마그네슘 표면에 치밀하고 균일한 화성처리 피막을 형성시키는 것은 어려우므로 우수한 내식성 및 도막 밀착성을 얻기가 어렵다는 문제점이 있다.

더구나 그 처리방법이 상기한 바와 같이 어렵고 까다로운 공정이 수회반복되어 생산성이 크게 저하되는 문제점이 있다.

한편 이상과 같은 마그네슘 물품의 표면처리 공정을 살펴보면 전체적으로 화학적 방법 및 수처리 방법(이하 습식이라 표기함)이라는 공통점이 있으며, 종래기술에 있어서는 마그네슘 물품처리에 있어서 이와같은 습식처리가 필수적이라고 판단되어 왔다.

왜냐하면, 상기한 바와 같이 일반적으로 자동차나 이륜차, 가전 등에 사용되어 오던 금속재료 부재 (알루미늄, 철강, 스테인레스등)에도 내식성이나 미관이 요구되므로 여러가지의 표면처리가 된 후, 도장되어 사용되고 왔으며, 종래의 금속재료 부재의 표면처리는 습식이 아닌 건식이 일반적이며 그 품질이 뛰어남에도 마그네슘 물품에는 이용할 수 없는 이유가 있었기 때문이다.

일반적으로 금속표면의 화성피막 생성을 위한 건식 표면처리법은 샌딩머신을 이용하는 것이다.

상기 샌딩머신이란 세라믹비드 또는 글라스비드 등의 입자성 연마제를 금속의 표면에 고압분사시켜 금속의 표면에 화성피막을 형성시키는 장치인데, 상기 연마제는 분사후 수거하여 재사용되는 과정이 되풀이된다.

그런데 마그네슘 물품에는 상기와 같은 건식 표면처리법이 사용되지 못하였는데, 이는 마그네슘 물품을 처리한 연마제의 수거과정에서의 폭발이 발생되기 때문이었다.

즉, 마그네슘은 반응 활성이 강하며, 특히 분말상태에서는 미세한 정전기 또는 마찰열에도 반응되어 폭발되기 때문이다.

따라서, 종래의 마그네슘 물품의 건식 표면처리법의 시도과정에서 발생된 이러한 폭발들은 단순히 마그네슘의 활성에만 기인한 것으로 파악하여 건식 표면처리법은 마그네슘 물품에 대하여는 불가능한 것으로 인식되었으며, 그 폭발의 원인을 알지 못하여 현재의 마그네슘 물품의 표면처리법은 상기한 습식처리방식의 문제점에도 불구하고 습식처리방식이 일관되게 사용되고 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 표면처리 공정이 간단한 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 화학물을 사용하지 않아 환경오염 문제를 해결할 수 있는 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 습식처리방식에서는 동일한 조성의 합금이더라도 부재의 형상이나 부위, 주조조건 등에 따라 편석의 정도나 금속조직이 서로 달라, 이로 인해 표면이 화학적으로 불균일하게 되어 치밀하고 균일한 화성피막을 형성시키기가 어렵게 되므로 물리적인 화성피막을 조성시키는 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 마그네슘 물품의 건식표면처리에 있어서 폭발의 발생원인을 파악하고 이를 제거하여 공정의 안전을 기하는 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명에 건식 마그네슘 표면처리방법의 블럭도

도2는 본 발명에 따른 건식 마그네슘 표면처리장치의 공정블럭도

도3은 본 발명에 따른 건식 마그네슘 표면처리장치중 여과장치의 일실시예

도4는 본 발명에 따른 건식 마그네슘 표면처리장치중 여과장치의 또 다른 실시예

도5는 본 발명에 따른 건식 마그네슘 표면처리장치중 여과기의 배치를 설명하는 구조도

도6은 본 발명에 따른 건식 마그네슘 표면처리장치의 여과기를 설명하는 또 다른 구조도

*도면의 주요부분에 관한 부호의 설명*

20 : 연마제 50 : 표면가공단계

60 : 흡입단계 70 : 여과단계

80 : 집진단계 100 : 챔버

120 : 안내관체 210 : 여과챔버

200 : 여과장치 220 : 여과기

221 : 봉상자석 300 : 흡입장치

400 : 호퍼 500 : 연마제 분사장치

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 마그네슘 물품의 표면가공방법에 있어서, 챔버내에서 입자성 연마제를 고압압축공기와 함께 마그네슘 표면에 분사시켜 마그네슘 물품의 표면을 가공시키는 표면가공단계와; 상기 표면가공단계에서 표면처리한 연마제를 상기 챔버내 공간과 연결된 흡입장치로 흡입시키는 흡입단계와; 상기 흡입단계에서 흡입되는 연마제의 안내관체에 내삽시킨 자석을 이용하여 상기 연마제에 포함된 철가루를 걸려내는 여과단계와; 상기 여과단계를 거친 연마제에서 거름망과 흡입장치로 마그네슘 분진을 걸려내는 집진단계와; 상기 집진단계를 거친연마제를 재사용하는 연마제 재사용단계를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법을 기술적 요지로 한다.

그리고 마그네슘 물품의 표면가공장치에 있어서, 이송장치에 의하여 마그네슘 물품이 장입되며, 장입투입단과 배출단에 외부와의 밀폐성을 높이는 탄성재질의 막이 형성되어 있는 챔버와; 상기 챔버내측에서 이송되어 온 마그네슘 물품에 입자성 연마제를 분사시켜 표면을 가공시키는 연마제 분사장치와; 상기 챔버의 일측에 연결된 안내관체로 고압의 흡입력을 제공시켜 챔버내의 연마제를 흡입시키는 흡입장치와; 상기 안내관체의 내부에 형성된 자석으로서, 상기 챔버내부에서 흡입된 연마제에 포함된 철가루를 여과시키는 여과장치와; 상기 안내관체에 형성된 여과장치와 흡입장치 사이에 연결되고, 거름망이 형성되어 연마제에 포함된 마그네슘 분진을 집진시키며, 마그네슘 분진이 걸러진 연마제를 상기 연마제 분사장치로 재장입시키는 파이프가 형성된 호퍼로; 구성되는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 물품 표면처리장치를 또 다른 기술적 요지로 한다.

여기서 상기 여과장치는 상기 안내관체의 경로상에 형성된 여과챔버와; 상기 여과챔버내에 내삽되며, 상기 안내관체내의 연마제 흐름방향과 직교하도록 배열된 봉상자석열로 된 여과기로 구성되는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 물품 표면처리장치로 되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 봉상자석열은 동일자극이 같은 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 표면처리장치로 되는 것이 바람직하다.

또한 상기 봉상자석열은 자력의 세기가 동일한 봉상자석의 길이를 달리하여자력을 조정하며, 각 봉상자석 사이의 자력벡터가 불평등 벡터를 형성시키도록 서로 길이가 다른 것을 배열하는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 표면처리장치로 되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 봉상자석열은 복수열을 이루면서 봉상자석의 사이가 서로 엇갈리게 배치되어 연마제가 봉상자석의 외주면에 접촉되는 길이를 연장시키는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 표면처리장치로 되는 것이 바람직하다.

이하 도면과 함께 본 발명에 관하여 상세히 살펴보기로 한다.

도1은 본 발명에 건식 마그네슘 표면처리방법의 블럭도이며, 도2는 본 발명에 따른 건식 마그네슘 표면처리장치의 공정블럭도이며, 도3은 본 발명에 따른 건식 마그네슘 표면처리장치중 여과장치의 일실시예이며, 도4는 본 발명에 따른 건식 마그네슘 표면처리장치중 여과장치의 또 다른 실시예이며, 도5는 본 발명에 따른 건식 마그네슘 표면처리장치중 여과기의 배치를 설명하는 구조도이며, 도6은 본 발명에 따른 건식 마그네슘 표면처리장치의 여과기를 설명하는 또 다른 구조도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 방법에 있어서는 표면가공단계(50)와 흡입단계(60)와 여과단계(70)와 집진단계(80)를 포함하여 구성된다.

또한 본 발명의 장치에 있어서는 챔버(100)와 연마제 분사장치(500)와 흡입장치(300)와 여과장치(200)와 호퍼(400)로 구성된다.

이하 본 발명의 방법에 관하여 설명하기로 한다.

본 발명은 종래의 금속 샌딩작업 즉, 건식 표면처리공정에 여과공정이 포함된 공정이다.

상기 표면가공단계(50)는 챔버(100)내에서 입자성 연마제를 고압압축공기와 함께 마그네슘 물품의 표면에 분사시켜 마그네슘 물품의 표면을 가공시키는 단계이다.

상기 표면가공단계(50)는 종래의 금속 표면처리방법과 동일한 공정단계이다.

본 발명의 흡입단계는 상기 표면가공단계(50)에서 표면처리한 연마제를 상기 챔버(100)내 공간과 연결된 흡입장치(300)로 흡입시키는 단계이다.

상기 흡입장치(300)는 일반적인 집진장치로 이해되며, 집진실(350)과 공기펌프(320)로 구성되는 장치이다.

상기 흡입장치(300)는 챔버(100)와 안내관체(120)로 연결되어 챔버(100)내부의 연마제(20)가 흡입수거 되도록 한다.

본 발명의 상기 여과단계(70)는 상기 챔버(100)에 연결된 연마제의 안내관체(120)에 내삽시킨 자석을 이용하여 상기 연마제에 포함된 철가루를 걸려내는 단계이다.

상기 여과단계(70)가 본 발명이 종래기술과 차별되는 단계이며 그 이유는 후술하기로 한다.

본 발명의 상기 집진단계(80)는 상기 여과단계(70)를 거친 연마제에서 거름망(450)과 흡입장치(300)로 마그네슘 분진(30)을 걸려내는 단계이다.

상기 집진단계(80)에서 연마제와 연마제에 포함된 이물질 성분인 마그네슘 분진(30)이 분리처리된다.

분리된 연마제는 다시 연마제 재사용단계에서 챔버 내부에서 분사되어 재사용되며, 상기 마그네슘 분진(30)은 집진실(350)로 모아져 폐기처분된다.

이하 상기 여과공정에 관하여 살펴보기로 한다.

종래기술의 설명에 있어서 상설한 바와 같이, 종래에 있어서는 마그네슘 물품의 표면처리에 있어서 건식처리는 불가능 한 것으로 사료되어 왔었다.

왜냐하면, 상기 흡입단계(60)에서 마그네슘 분진(30)이 집진실(350)내로 이송되면서 폭발되었기 때문이었으며, 마그네슘 분진(30)이 강한 활성을 가지는 것은 사실이였으나, 폭발의 원인이 되는 충격이 무엇인지 파악할 수 없었기 때문이었다.

그런데 상기한 바와 같이 종래의 금속표면처리와 동일과정의 상기 표면가공단계(50)를 살펴보면, 피처리물을 챔버내부로 이송시키는 이송장치(110)나 또는 챔버(100) 내부의 기재가 철이어서, 연마제(20)가 피처리물에 분사되면서 미세하나마 챔버(100) 내부를 때리거나 이송장치(110)를 때리면서 같이 연마시키므로 연마제(20)에 마그네슘 분진과 함께 철가루가 포함되게 된다.

그런데 상기 철가루가 상기 집진단계(80)에서 분리되어 집진실(350)로 이송되면 마그네슘 분진(30)과 철가루만이 이송되는데, 이때 고속의 이송속도에 의해서 철가루간의 정전기에 의한 스파크 또는 마찰 스파크가 발생되어 마그네슘 분진(30)의 기폭제 역활을 하게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같이 연마제의 분사시 발생되는 철가루가 마그네슘 분진(30)의 폭발 원임임을 파악하고, 상기 철가루가 집진실(350)로 안내되기 전에미리 여과시키는데 기술적 요지가 있다.

이하 상기 본 발명의 방법을 실시하는 장치에 관하여 살펴보기로 한다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 마그네슘 물품의 표면가공장치는 연마제를 분사시키는 챔버(100)와 챔버(100)내 연마제 분사장치(500)와 흡입장치(300)와 여과장치(200)와 호퍼(400)로 구성된다.

본 발명의 상기 챔버(100)는 이송장치(110)에 의하여 마그네슘 물품(20)이 장입되며, 투입단(11)과 배출단(12)에 외부와의 밀폐성을 높이는 탄성재질의 막 또는 커튼이 형성되어 있다.

즉, 상기 챔버(100)는 분사된 연마제(20)가 외부로 유출되지 않도록 기밀성이 유지되어야 하는 것이 일반적이어서 이송장치(110)가 마그네슘 물품을 이송투입시키는 투입단(11)과 내어보내는 배출단(12)을 막 또는 커튼으로 외부와 차단시킨다.

본 발명의 상기 연마제 분사장치(500)는 분말형 연마제(20)를 고압의 압축공기와 마그네슘 물품(10)의 표면에 분사시켜 화성피막을 형성시키는 장치로서 종래에 일반적으로 널리 알려진 장치이다.

상기 분말형 연마제는 글라스비드나 세라믹, 플라스틱등의 소재가 있으며 우수한 화학적, 물리적 특성을 갖고 있어 철, 비철금속, 경연합금, 세라믹등의 부품생산시 발생하는 burr제거 및 금형청소, 화성피막 제조에 널리 이용되고 있는 것이다.

본 발명의 상기 흡입장치(300)는 상기 챔버(100)의 일측에 연결된안내관체(120)를 통하여 고압의 흡입력을 제공시켜 챔버내의 연마제를 흡입시키는 장치이다.

상기 흡입장치(300)는 집진실(350)과 공기펌프(320)로 구성되며 집진관체(310)에 의하여 호퍼(400)와 연결된다.

상기 공기펌프(320)는 챔버(100)내의 연마제(20)를 흡입 압송시킬 뿐만 아니라, 후술되는 호퍼(400)에서는 마그네슘 분진(30)을 분리시켜 집진실(350)로 안내되도록 한다.

상기 안내관체(120)는 챔버(100)와 호퍼(400)를 연통시켜 챔버(100) 외부로 연마제(20)가 안내되도록 한다.

본 발명의 상기 여과장치(200)는 상기 안내관체(120)의 내부에 형성된 자석으로서, 상기 챔버(100) 내부에서 흡입된 연마제(20)에 포함된 철가루를 여과시키는 장치이다.

한편, 상기 여과장치(200)는 상기 안내관체(120) 내부를 따라 안내되는 연마제(20)가 가장 긴 경로를 가지면서 여과될 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.

따라서 상기 여과장치(200)는 상기 안내관체(120)에 여과챔버(210)를 형성시키고 상기 여과실(210) 내에 연마제의 이송경로와 직교되는 봉상자석(221)들을 일자배열시킨 것을 서로 경로가 엇갈리게 중첩시킴으로서 구성되며 자세한 설명은 후술하기로 한다.

본 발명의 상기 호퍼(400)는 상기 안내관체(120)의 단부에 연결되며 상기 흡입장치(300)와 연마제 분사장치(500)를 연결시키는 파이프가 연결된 장치이다.

상기 호퍼(400)에는 거름망(450)이 형성되어 연마제(20)에 포함된 마그네슘 분진(30)이 도착되면 상기 흡입장치(300)의 흡입력에 의해 마그네슘 분진(30)만 흡입장치(300)의 집진실(350)로 안내되도록 하고, 분진이 제거된 연마제는 상기 연마제 분사장치(500)로 재장입시킨다.

이하 상기 여과장치(200)에 관하여 설명하기로 한다.

상기 여과장치(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 여과챔버(210)와 여과기(220)로 구성되는 것이 바람직하다.

도 4a는 상기 여과장치(200)의 장착전 사시도이며 도 4b는 상기 여과장치의 장착후 단면구조도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 여과장치(200)의 이러한 구성은 주기적인 여과기의 세척을 위해 바람직하다.

즉, 여과기는 철가루를 걸려내는 것이므로 주기적으로 철가루를 덜어낼 필요성이 있으며, 따라서 챔버와 결합이 용이해야 한다.

상기 여과챔버(210)는 상기 안내관체(120)의 연마제 흐름 경로상에 형성된 것이며, 상기 여과기(220)는 봉상자석(221)을 배열한 것으로서 연마제의 경로를 가로지르도록 형성된다.

도 5는 본 발명의 여과기(220)에 대한 일실시예의 사시도이며, 도 6에는 2개(a), 3개(b), 2개(c)의 봉상자석(221)으로 구성된 열이 서로 엇갈리면서 배열된 상태가 도시되어 있다.

그러나 본 발명의 요지는 이러한 구성에 한하는 것은 아니며, 여과할 연마제(20)의 양에 따라 봉상자석(221)의 숫자나 여과챔버(210)의 용량을 조정할 수 있다.

도 5의 실시예에 의할 경우 여과챔버(210) 내에서의 연마제 흐름은 도 6과 같이 나타난다.

이하 도 7과 함께 상기 여과기(220)의 구성에 관하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 7에 도시된 바와 같이 상기 여과기(220)는 기판에 봉상자석(221)을 일렬배열시키고, 상기 여과챔버(210)내에서 연마제(20)의 흐름에 대해서 가로지르도록 설치된다.

또한, 상기 여과기(220)는 일렬배열된 봉상자석(221)의 후단에 전단 봉상자석(221)과 사이가 엇배열되도록 (예를들어 도 6 또는 도 9와 같은 배열) 후단 봉상자석(221)을 배열시키는 방식으로 복수 형성되는 것이 바람직하다.

봉상자석(221)의 상기와 같은 복수배열은 연마제의 안내경로가 봉상자석(221)의 사이를 지나면서 S자형으로 굴곡을 이루면서 지나가게 하여 봉상자석(221)을 지날 때 가장 긴 경로를 이루게 하기 위한 구조이다.

즉, 상기와 같은 봉상자석(221)의 배열로 연마제(20)가 지그재그로 봉상자석(221) 사이를 흐르게 되어 연마제(20) 내의 철가루를 효율적으로 걸려지도록 한다.

한편 도 7과 도9에 도시된 바와 같이 상기 봉상자석(221) 열은 동일자극이같은 방향으로 배열되어, 자극이 서로 미는 방향으로 형성되도록 한다.

또한 각 봉상자석(221) 들은 자력이 서로 다른 것이 일렬배열되도록 한다.

이와 같은 구성에 의하여 각 봉상자석(221) 사이의 공간에서 생기는 자기장의 세기는 벡터의 불평등으로 인하여 어느 한 방향으로 철가루를 미는 힘이 생긴다.

도 7에 도시된 바와 같이 상기 봉상자석(221)의 자력의 세기 조정은 같은 크기에서 같은 자력을 가지는 봉상자석(221)의 길이를 조정하여 결정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 길이를 가지고 자력의 세기를 결정하면 자력의 조정이 쉬워져 제작이 손쉬워지는 이점이 있다.

도 8은 여과면적이 넓은 여과기를 도시한 정면도이며 도 9는 여과면적이 넓은 여과기의 평면도이다.

도 9에 도시된 바와 같이 여과기(220)를 구성하는 봉상자석(221)은 일렬배열시키는 것을 1단위(가)로 한다.

일렬의 가운데는 가장 긴 봉상자석 A1(221-1)을 위치시켜 좌우에 가장 큰 자기장 벡터를 제공시킨다.

상기 A1(221-1)의 좌우에는 서로 크기가 다른 봉상자석 A2(221-2) 와 A3(221-3)를 위치시킨다.

이로인해 A1(221-1)과 A2(221-2), A1(221-1)과 A3(221-3), A2(221-1)와 A3(221-3) 사이의 자기장 세기에는 크기의 차이가 생겨 일측 방향의 미는 힘이 생기므로, 당해 공간을 지나는 철가루를 어느 하나의 봉상자석(221)으로 미는 힘으로 작용된다.

상기와 같은 배열로 A1(221-1)의 좌우로 서로 크기가 다르며 전체적으로 크기가 모두 다른 봉상자석(221)이 일렬배열되어 1단위(가)의 여과기를 구성한다.

한편 상설한 바와 같이 상기 1단위의 여과기(220)는 단위 여과기만으로는 여과성능이 부족할 수 있으므로 두개이상의 단위 여과기(가, 나)를 행배열하되, 도 9에 도시된 바와 같이 각 여과기(220)의 각 봉상자석(221) 사이공간이 엇배열이 되도록 한다.

상기 단위 여과기의 배열갯수 역시 여과량에 따라 조정되어 질 것이다.

여과기(220)를 이루는 전체 봉상자석(221)간에는 같은 크기의 자석은 없는 것이 철가루가 자력의 영향을 받아 어느 일측으로 이동하도록 하기 위해 바람직하다.

이에 의해 연마제(20)가 여과기(220)의 봉상자석(221) 사이에서 S자를 이루면서 가장 긴 경로를 이루면서 흐르게 되어 봉상자석(221)의 자력을 효율적으로 받을 수 있게 된다.

이상 설명한 본 발명을 요약하면, 마그네슘 물품의 화성피막 조성을 위한 표면처리방법에 있어서, 종래의 표면처리가 습식방법에 의할 수 밖에 없었던 원인을 파악하고 이를 제거시키는 여과기를 부착함으로써, 마그네슘 물품의 표면처리에 건식 표면처리방법이 가능하도록 한 것이다.

따라서 습식으로만 처리될 수 밖에 없었던 그동안의 필연적인 원인을 제거시킴으로써, 습식방법의 사용을 통한 까다롭고 복잡한 공정, 환경오염의 문제를 해결할 수 있으며, 화학적 방법인 습식처리방식에서 발생되던 마그네슘 물품의 재질상 불균형에 의한 불량발생 염려를 근본적으로 사라지게 하였다.

이상 설명한 본 발명에 의하여 표면처리 공정이 간단한 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법 및 장치가 제공되는 이점이 있다.

그리고 화학물을 사용하지 않아 환경오염 문제를 해결할 수 있는 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법 및 장치가 제공되는 이점이 있다.

또한 습식처리방식에서 발생되던, 동일한 조성의 합금이더라도 부재의 형상이나 부위, 주조조건 등에 따라 편석의 정도나 금속조직이 서로 달라, 이로 인해 표면이 화학적으로 불균일하게 되어 치밀하고 균일한 화성피막을 형성시키기가 어려운 문제가 해결되는 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법 및 장치가 제공되는 이점이 있다.

또한 마그네슘 물품의 건식표면처리에 있어서 폭발의 발생원인을 파악하고 이를 제거하여 공정의 안전을 기하는 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법 및 장치가 제공되는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 마그네슘 물품의 표면가공방법에 있어서

   챔버내에서 입자성 연마제를 고압압축공기와 함께 마그네슘 표면에 분사시켜 마그네슘 물품의 표면을 가공시키는 표면가공단계와;

   상기 표면가공단계에서 표면처리한 연마제를 상기 챔버내 공간과 안내관체에 의하여 연결된 흡입장치로 흡입시키는 흡입단계와;

   상기 흡입단계에서 흡입되는 연마제의 안내관체에 내삽시킨 자석을 이용하여 상기 연마제에 포함된 철가루를 걸려내는 여과단계와;

   상기 여과단계를 거친 연마제에서 마그네슘 분진을 걸려내는 집진단계를;

   포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 물품의 표면가공방법.
2. 마그네슘 물품의 표면가공장치에 있어서,

   이송장치에 의하여 마그네슘 물품이 장입되는 챔버와;

   상기 챔버내측에서 이송되어 온 마그네슘 물품에 입자성 연마제를 분사시켜 표면을 가공시키는 연마제 분사장치와;

   상기 챔버의 일측에 연결된 안내관체에 연결되며 고압의 흡입력을 제공시켜 챔버내의 연마제를 흡입시키는 흡입장치와;

   상기 안내관체의 내부에 형성된 자석으로서, 상기 챔버내부에서 흡입된 연마제에 포함된 철가루를 여과시키는 여과장치와;

   상기 안내관체의 단부에 형성되고 상기 흡입장치와 연마제 분사장치를 파이프로 연결시키며, 거름망이 형성되어 연마제에 포함된 마그네슘 분진을 상기 흡입장치 전단에 형성된 집진실로 집진시키며, 마그네슘 분진이 연마제 연마제를 상기 연마제 분사장치로 재장입시키는 호퍼로;

   구성되는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 물품 표면처리장치.
3. 제2항에 있어서 상기 여과장치는

   상기 안내관체의 경로상에 형성된 여과챔버와;

   상기 여과챔버내에 내삽되며, 상기 안내관체내의 연마제 흐름방향과 직교하도록 배열된 봉상자석열로 된 여과기로 구성되는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 물품 표면처리장치.
4. 제3항에 있어서 상기 봉상자석열은

   동일자극이 같은 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 표면처리장치.
5. 제4항에 있어서 상기 봉상자석열은

   자력의 세기가 동일한 봉상자석의 길이를 달리하여 자력을 조정하며, 각 봉상자석 사이의 자력벡터가 불평등 벡터를 형성시키도록 서로 길이가 다른 것을 배열하는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 표면처리장치.
6. 제5항에 있어서 상기 봉상자석열은

   복수열을 이루면서 봉상자석의 사이가 서로 엇갈리게 배치되어 연마제가 봉상자석의 외주면에 S자로 흐름으로써, 여과거리가 연장되는 것을 특징으로 하는 건식 마그네슘 표면처리장치.