KR200453490Y1 - 마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리장치 - Google Patents

마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 마그네슘합금 소재에 대한 습식 및 건식 표면처리를 위한 마그네슘합금 소재의 습-건식 표면처리장치에 관한 것이다.
본 고안은 하나의 챔버(Chamber)를 통해 마그네슘합금 소재에 대한 습식 및 건식 표면처리가 가능하도록 한 것이다.
본 고안은 마그네슘합금 소재를 거치하기 위한 소재 거치대가 설치된 챔버와, 챔버 상부에 설치되는 열감지 센서 및 촉매제 살포장치와, 챔버 일측면에 설치되는 제1,2 주입구와, 챔버 타측면에 설치되는 제3 주입구 및 배출구 등으로 구성되는 것이다.
본 고안은 마그네슘합금 소재의 표면처리 공정을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 표면처리 시설의 설비부담을 최소화할 수 있으며, 환경오염물질의 배출을 최소화할 수 있는 등의 효과가 있다.
마그네슘합금, 습/건식 표면처리, 챔버, 버닝, 어닐링

Description

마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리장치{magnesium's surface treatment device}
본 고안은 마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 하나의 챔버(Chamber)를 통해 마그네슘합금 소재에 대한 습식 및 건식 표면처리가 가능하도록 한 마그네슘합금 소재의 습/건식 표면처리장치를 제공하기 위한 것이다.
마그네슘은 현재 사용되고 있는 금속 중에서 가장 가벼운 소재로 밀도가 알루미늄의 2/3, 철의 1/4에 불과하며, 또한, 전자파 차폐성이 좋고 진동 감쇠능이 높을 뿐만 아니라 절삭성이 우수하고 인체에 무해하다는 등의 다양한 특장점을 가진 소재로서 다양한 분야에 사용되고 있다.
그러나 마그네슘 소재는 강도, 연신율, 내열성이 부족하고 부식이 잘된다는 결점이 있고, 전기화학적으로 다른 금속과 접촉하여 전위가 생기는 조건에서 부식을 피하기 어렵기 때문에 다른 원소를 첨가하여 마그네슘합금의 형태로 구성하고 표면처리를 하여 사용하는 것이 일반적이다.
마그네슘은 실용화시에 물성을 향상시키기 위해 제2, 제3의 원소를 첨가시켜 마그네슘합금의 형태로 구성하여 소재의 강도, 내열성, 내크리프성을 개선시키는데, 아연(Zn)을 첨가한 AZ계열 합금은 아연의 첨가량에 따라 강도, 주조성, 가공성, 내식성, 용접성 등을 개선할 수 있고, 세륨(Ce)이나 네오디뮴(Nd) 등과 같은 희토류 원소를 첨가하면 200 ~ 250℃에서 강도가 높고 내크리프 특성이 우수한 내열용 합금을 구현할 수 있는 특징을 갖는다.
상기와 같은 마그네슘합금 소재는 휴대폰 케이스나 노트북 컴퓨터, 각종 전자제품의 내외장 부품과 각종 생활용품 및 소품(장식용 악세사리)의 소재로 사용되고 있으며, 나아가 자동차 및 반도체, 전자 등의 산업분야와 항공 우주산업 분야 등의 광범위한 산업분야에 사용되고 있는 실정이다.
마그네슘합금 소재를 휴대폰 케이스나 노트북 컴퓨터, 각종 전자제품의 내외장 부품과 각종 생활용품 및 소품(장식용 악세사리)의 소재로 사용하기 위해서는 표면처리를 하여야 하는데, 마그네슘합금 소재에 대한 표면처리는 습식 표면처리와 건식 표면처리로 나뉘고 있다.
마그네슘합금 소재의 표면처리기술에 있어 습식 표면처리는 가공 공정에서 발생하는 폐수 문제와 작업자의 중금속 노출에 따른 중금속 중독이 지적될 뿐만 아니라 환경오염물질의 정화설비 추가에 따른 비용부담의 문제점이 지적되었으며, 건식 표면처리는 진공 증착이나 플라즈마 증착에 필요한 진공설비에 대한 투자부담이 클 뿐만 아니라 까다로운 작업조건에서 이루어지는 작업의 특성상 불량발생의 우려가 높다는 등의 문제점이 지적되고 있다.
본 고안은 전술한 바와 같이 종래 마그네슘합금 소재의 습식 및 건식 표면처리 과정에서 발생하였던 제반 문제점을 일소하기 위해 창출한 것으로, 하나의 챔버(Chamber)를 통해 단일의 공간에서 마그네슘합금 소재에 대한 습식 및 건식 표면처리가 이루어지도록 함으로써 표면처리 시설의 설비부담을 최소화할 수 있도록 함과 아울러 마그네슘합금 소재의 표면처리 공정을 간소화하고 소재의 처리공정에서 화학물질과 중금속의 사용을 최소화시킬 수 있도록 함으로써 처리공정에서 배출되는 환경오염물질의 배출량을 최소화할 수 있도록 함에 기술적 과제의 주안점을 두고 완성하였다.
상기한 기술적 과제를 실현하기 위한 본 고안은 마그네슘합금 소재를 거치하기 위한 소재 거치대가 설치된 챔버와, 챔버 상부에 설치되는 열감지 센서 및 촉매제 살포장치와, 챔버 일측면에 설치되는 제1,2 주입구와, 챔버 타측면에 설치되는 제3 주입구 및 배출구 등으로 구성되어짐을 기술적 특징으로 하는 것이다.
본 고안에서 제시하는 마그네슘합금 소재의 습-건식 표면처리장치는 단일의 공간(챔버)내에서 버닝(Burning) 및 어닐링(Annealing) 공정을 진행하여 마그네슘합금 소재에 대한 습/건식 표면처리가 이루어질 수 있도록 한 것으로, 하나의 챔버(Chamber)를 통해 마그네슘합금 소재에 대한 습식 및 건식 표면처리가 가능하도록 함으로써 마그네슘합금 소재의 표면처리 공정을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 표면처리 시설의 설비부담을 최소화할 수 있으며, 소재의 처리공정에서 화학물질과 중금속의 사용을 최소화시킬 수 있도록 함으로써 환경오염물질의 배출을 최소화할 수 있는 등 본 고안은 그 기대되는 효과가 실로 유익한 고안이다.
<고안의 실시형태>
도 1에 본 고안에서 제시하는 마그네슘합금 소재 표면처리장치(10)가 도시되고 도 2에 마그네슘합금 소재 표면처리장치(10)의 내부 구조를 도시한 참고 단면도가 도시되는데, 도시된 바와 같이 본 고안은 작업대(11)의 상면에 설치되며 전측에 개폐가능한 도어(121)를 구비하는 챔버(chamber; 12)의 내측에 마그네슘합금 소재 를 거치하기 위한 소재 거치대(13)를 설치하고, 소재 거치대(13)의 일측에 점화장치(S)를 설치하여 소재 거치대(13) 상면으로 스파크를 일으킬 수 있도록 하며, 챔버(12)의 상부 일측에 열감지 센서(14)를 설치하여 챔버 내부의 온도를 감지할 수 있도록 한다. 이때, 열감지 센서(14)는 챔버(12) 내부의 온도가 미리 셋팅된 온도범위 이상으로 올라가면 센서신호를 발생할 수 있는 고온 감지수단과 챔버(12) 내부의 온도가 셋팅된 온도범위 이하로 떨어지면 센서신호를 발생할 수 있는 저온 감지수단의 조합으로 이루어진 것으로 선택하여 고온 감지수단의 센서신호에 의해 열풍기(21)의 가동이 중단되도록 하고 저온 감지수단의 센서신호에 의해 열풍기(21)의 작동이 개시되도록 구성한다.
상기 챔버(12)의 상부 중앙에 액체 상태의 촉매제를 소재 거치대(13) 상면으로 분무 형태로 도포할 수 있는 촉매제 살포장치(15)를 설치하여 별도의 촉매제 저장탱크(미도시됨)에 저장된 촉매제를 살포할 수 있도록 하고, 챔버(12) 일측면에 질소(N) 가스와 아르곤(Ar) 가스를 주입하기 위한 제1,2 주입구(16,17)를 구분되게 설치하여 별도의 질소 및 아르곤 저장탱크(미도시됨)에 저장된 질소(N) 가스와 아르곤(Ar) 가스를 소재 거치대(13) 상으로 분사할 수 있도록 한다. 이때, 촉매제 살포장치(15)의 살포작동과 제1,2 주입구(16,17)의 개폐작동은 별도의 제어장치(미도시됨)에 의해 전자적으로 제어될 수 있도록 한다.
상기 챔버(12)의 타측면에 일산화질소(NO) 가스를 주입하기 위한 제3 주입구(18)를 설치하여 별도의 일산화질소 저장탱크(미도시됨)에 저장된 일산화질소 가스를 소재 거치대(13) 상으로 분사할 수 있도록 하며, 제3 주입구(18)의 일측 영역에 가스 및 열기의 배출을 위한 배출구(19)를 설치하여 배출구(19)의 단부에 개폐를 제어할 수 있는 개폐수단(20)을 설치한다. 이때, 제3 주입구(18)와 개폐수단(20)의 개폐작동은 별도의 제어장치(미도시됨)에 의해 전자적으로 제어될 수 있도록 한다.
상기 챔버(12)의 후방에 히팅수단(211)과 모터에 의해 구동하는 구동팬(212)의 조합으로 이루어지는 열풍기(21)를 설치하여 챔버(12) 내부로 열풍을 분사할 수 있도록 하되, 열풍기(21)의 히팅수단(211)과 구동팬(212)은 열감지 센서(14)의 센서신호에 의해 작동이 제어되도록 구성한다.
<고안의 작용>
이상의 구성으로 된 본 고안은 투입된 마그네슘합금 소재에 버닝(Burning)과 어닐링(Annealing) 공정을 가하여 습/건식 표면처리를 진행할 수 있도록 한 것으로, 그 작용은 다음과 같이 이루어진다.
챔버(12) 전측에 형성된 도어(121)를 통해 마그네슘합금 소재를 투입하여 소재 거치대(13)에 거치시킨 상태에서 장비를 작동시키게 되면 촉매제 살포장치(15)가 작동하여 마그네슘합금 소재의 표면에 일정량의 촉매제를 도포하고, 촉매제 살포장치(15)의 작동이 마무리되면 소재 거치대(13)에 설치된 점화장치(S)가 스파크를 일으켜 촉매제가 도포된 마그네슘합금 소재를 미리 설정된 시간동안 버닝(Burning)시키는데, 이 과정에서 촉매제가 도포된 마그네슘합금 소재의 표면에 산화피막이 형성된다.
버닝 공정이 완료되면 제1 주입구(16)와 제2 주입구(17)가 열리면서 제1 주 입구(16)를 통해 질소(N) 가스가 챔버(12) 내부로 분사되어 마그네슘합금 소재를 소화시킴과 동시에 제2 주입구(17)를 통해 아르곤(Ar) 가스가 챔버(12) 내부로 분사되어 소재 표면의 파티클(particle)을 제거하고, 소화 및 파티클 제거 공정이 완료되면 제1 주입구(16)와 제2 주입구(17)가 닫히고 배출구(19)에 마련된 개폐수단(20)이 열려 챔버(12) 내부의 가스와 열기가 배출된다.
마그네슘합금 소재에 대한 소화 및 파티클 제거 공정이 완료되면 배출구(19)의 개폐수단(20)이 닫힘과 동시에 제1 주입구(16)가 열리면서 질소 가스가 챔버(12) 내부로 분사되고, 챔버(12) 내부에 질소 가스가 충진되면 제1 주입구(16)가 닫혀 질소가스의 주입이 중단됨과 동시에 열풍기(21)가 작동하여 챔버(12) 내부의 온도를 일정범위의 온도로 일정시간 동안 상승시키게 되는데, 이 과정에서 챔버(12) 내부는 질소분위기와 일정한 온도조건이 형성되어 마그네슘합금 소재에 대한 어닐링(Annealing) 공정이 이루어지게 된다.
본 고안은 마그네슘합금 소재의 어닐링이 이루어지는 과정에서 열감지 센서(14)가 챔버 내부의 온도를 감지하여 열풍기(21)의 작동을 제어하므로 마그네슘합금 소재에 대한 어닐링 공정이 균일하고 정확하게 이루어지게 된다.
일정시간이 경과하여 어닐링 공정이 완료되면 열풍기(21)의 작동이 중단됨과 동시에 제3 주입구(18)가 열리면서 일산화질소(NO) 가스가 챔버(12) 내부로 분사되어 마그네슘합금 소재에 대한 냉각이 이루어짐과 동시에 파티클을 제거하여 마그네슘합금 소재에 대한 습/건식 표면처리가 마무리된다.
이상과 같이 이루어지는 각 구성부의 작동은 구성부에 대한 작동 데이터가 미리 프로그래밍된 별도의 제어장치(미도시됨)를 이용할 수 있는 것이며, 그와 같은 제어장치에 의해 이루어지는 작용관계는 전기적인 시퀀스(sequence)의 응용에 의해 구현가능한 것으로 각 구성부의 작동을 위한 프로그램적인 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 고안에서 제시하는 마그네슘합금 소재 표면처리장치의 바람직한 실시예를 도시한 사시도.
도 2는 본 고안에서 제시하는 마그네슘합금 소재 표면처리장치의 내부 구조를 도시한 참고 단면도.
▣ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ▣
10: 마그네슘합금 소재 표면처리장치 11: 작업대
12: 챔버 13: 소재 거치대
14: 열감지 센서 15: 촉매제 살포장치
16: 제1 주입구 17: 제2 주입구
18: 제3 주입구 19: 배출구
20: 개폐수단 21: 열풍기
211: 히팅수단 212: 구동팬

Claims (1)

  1. 작업대(11)의 상면에 설치되는 것으로 전측에 도어(121)를 구비하는 챔버(chamber; 12);
    상기 챔버(12)의 내측에 설치되는 소재 거치대(13)와 챔버(12)의 상부 일측에 설치되어 챔버 내부의 온도감지를 감지하는 열감지 센서(14), 소재 거치대(13)에 설치되어 소재 거치대(13) 상면으로 스파크를 일으켜주는 점화장치(S);
    상기 챔버(12)의 상부 중앙에 설치되는 것으로 별도의 촉매제 저장탱크에 저장된 액체 상태의 촉매제를 분무 형태로 도포해 주는 촉매제 살포장치(15);
    상기 챔버(12) 일측면에 구분되게 설치되는 것으로 소재 거치대(13) 상으로 질소(N) 가스와 아르곤(Ar) 가스를 주입시켜 주기 위한 제1,2 주입구(16,17);
    상기 챔버(12)의 타측면에 설치되는 것으로 챔버(12) 내부에 일산화질소(NO) 가스를 주입시켜 주기 위한 제3 주입구(18);
    상기 제3 주입구(18)의 일측에 설치되는 것으로 챔버(12) 내의 가스 및 열기를 배출시켜 주기 위한 배출구(19)와 배출구(19)의 단부에 설치되는 개폐수단(20);
    상기 챔버(12)의 후방에 설치되는 것으로 열감지 센서(14)의 센서신호에 의해 작동하며 챔버(12) 내부로 열풍을 분사해주는 열풍기(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금 소재의 습-건식 표면처리장치.
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