KR20050005593A - 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법에 있어서, 플라즈마를 발생시키는 단계(S1); 및 발생된 플라즈마로 스테인레스 스틸 표면을 탈지하는 단계(S2);를 포함하는 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법은, 종래 습식 탈지 방법이 갖고 있는 탈지 품질 문제, 환경문제, 공정 문제를 해결함에 따라, 보다 고도의 탈지성이 요구되는 전자 전기 부품의 세정 및 메탈 가스켓, 고무 복합재료등의 접착 전 탈지에도 활용될 수 있고, 유리표면에 흡착된 유기질 오염물과 잔류 알칼리 이온 제거에도 이용가능하며, 이를 통해 유리의 내식성, 절연성, 표면강도, 접착성을 높임과 동시에 광투과성을 향상시킬 수 있게 되어, 다양한 산업에의 적용이 가능하게 되는 효과를 달성하게 된다.

Description

플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법{surface degreasing method for stainless steel by plasma treatment}

본 발명은 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법에 관한것으로, 상세하게는 스테인레스 스틸의 냉간 압연 공정중 사용된 압연유, 공정상 분진, 기계유등 여러가지 이물질을 열처리 공정 이전에 효과적으로 제거하기 위한 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 플라즈마는, 전기가 통하는 중성전기리스, 즉 대량의 전리가 일어나지 않는, 기체중의 이온이나 전자가 희박하게 존재하여 중성에 가까운 기체 상태를 의미한다.

일반적으로 스테인레스 스틸 냉간 압연시 고품질의 표면을 얻기 위하여는, 높은 점도를 갖는 광물류의 압연유가 사용되는데, 이 압연유는 냉간 압연 공정상의 분진이나 기계유등의 여러 이물질과 함께 스테인레스 스틸 표면에 부착하게 된다.

도 1은 탈지 이전의 스테인레스 스틸 표면을 나타내는 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 스테인레스 스틸(1)의 표면에는 압연 오일(2)과 냉간 압연 공정중 발생한 분진(3)이 부착되어 있다.

이와 같은 압연 오일(2)등의 이물질들은 압연 작업후 열처리 공정을 거치기 이전에 제거되어야 하는데, 제거되지 않고 열처리 공정을 거치는 경우에는, 압연오일, 분진 및 기계유등 여러 이물질이 약 1050~1100℃의 열처리 온도(소둔온도)에서 탄화되어 스테인레스 스틸 표면의 오염을 유발하고 결국 표면 결함을 야기하게 된다.

따라서 종래 열처리 공정을 거치기 전 화학적 또는 기계적 탈지방법에 의해 이물질을 제거함으로써 스테인레스 스틸 표면을 청정화하도록 하였고, 그 대표적인 방법으로서, 알칼리나 TCE등의 유기용제에 침적하여 탈지하도록 하는 습식 탈지 방법을 사용하여 왔다.

그러나 상기 습식 탈지 방법은, 알칼리 탱크, 전해 세정 탱크, 온수 세정 탱크, 건조 공정등을 거치게 되는 등 그 공정이 복잡하다는 문제점이 있었고, 반응성을 유지하기 위한 적절한 농도 및 온도가 필요하므로 상당한 양의 에너지가 소모되어야 한다는 문제점이 있었으며, 탈지용액이 장시간 사용됨으로 인하여 용액 표면에 기름층이 생성되므로 탈지상태가 양호하지 못해 탈지품질이 저하되고, 미세 틈의 정밀 탈지가 불가능하게 된다는 문제점이 있었고, 또한 환경에도 나쁜 영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 스테레인레스 스틸의 표면 탈지과정에 있어서, 에너지 소모를 줄이고, 종래 습식 탈지 방법의 복잡한 공정을 단순화하고, 탈지 품질을 개선하며, 정밀 탈지를 가능하게 하고, 환경에 미치는 악영향을 원천적으로 방지할 수 있는 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적은, 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법에 있어서, 플라즈마(8)를 발생시키는 단계(S1); 및 발생된 플라즈마(8)로 스테인레스 스틸(1) 표면을 탈지하는 단계(S2);를 포함하는 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법에 의해 달성된다.

그리고 상기 S2 단계는 대기압하에서 수행되는 것이 바람직하고, 상기 플라즈마(8)는 RF에 의해 발생시키는 것이 더욱 바람직하며, 상기 스테인레스 스틸(1)의 표면 탈지 방법은 플라즈마(8)에 의한 표면 탈지 이전에, 온수 및/또는 비눗물속에서, 초음파 장치를 이용하여, 스테인레스 스틸(1)의 표면을 전처리하는 단계(S3);를 더 포함하는 것이 바람직하다.

도 1은 탈지 이전 스테인레스 스틸 표면을 나타내는 개략도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 표면 탈지 방법을 나타내는 개략도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 처리부를 나타내는 개략도이다.

* 주요 도면 부호의 설명 *

1:스테인레스 스틸 2:압연오일

3:분진 4:언와인더

5:와인더 6:유량계

7:RF 생성 제어기 8:플라즈마

9:플라즈마 처리장치 10:플라즈마 처리부

11:가스 12:전극

13:가스 압축기

이하 본 발명에 따른 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법은 종래의 유기용제를 이용하는 습식 탈지 방법과는 달리, 건식 탈지 방법을 채택한 것이고, 건식 탈지의 방법으로서 플라즈마를 이용하는 방법을 채택하여 스테인레스 스틸의 표면을 탈지하며, 특히 대기압 플라즈마를 이용하여 스테인레스 스틸의 표면을 탈지한다는 기술적 사상을 바탕으로 한다.

즉, 본 발명에 따른 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법은, 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법에 있어서, 스테인레스 스틸을 와인더로부터 언와인더로 감기도록 하여 스테인레스 스틸을 이송하며, 스테인레스 스틸과 소정 간격 이격하여 개설되는 플라즈마 발생 전극으로부터, 플라즈마를 발생시키도록 하고(S1), 이와 같이 발생된 플라즈마가 스테인레스 스틸의 표면을 처리하여, 표면상의 이물질이 처리되도록 한다(S2).

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 처리 방법을 나타내는 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(9)를 나타내는 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 처리 방법은, 우선, 와인더(5)에서 코일 형태로 감겨 있는, 냉연 압연을 거친 스테인레스 스틸(1)이 일정한 장력에 의해 언와인더(4)로 감기는 과정에서, 스테인레스 스틸(1)이 플라즈마 처리부(10)를 통과하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스테인레스 스틸(1)은, 상기 플라즈마 처리부(10)에서, 전극(12)에 연결되어 전원을 공급받고, RF 생성 제어기(7)에 의해 제어되는, 플라즈마 처리장치(9)를 통과하게 되고, 이때, 상기 플라즈마 처리장치(9)에 의해 발생된 플라즈마(8)에 의해 그 표면이 처리되어, 이물질등이 제거되면서 탈지된다.

상기 플라즈마 처리장치(9)는 가스 압축기(13)에 연결되며, 유량계(6)에 의하여, 제공되는 가스(11)의 가스압이 제어될 수 있고, 이와 같이 가스(11) 분위기하에서 플라즈마(8)가 발생하여 스테인레스 스틸(1)의 표면상의 이물질이 제거됨에 따라 스테인레스 스틸 표면의 높은 탈지 효율을 얻게 된다.

상기 플라즈마에 의한 스테인레스 스틸의 표면 처리는 대기압상태에서 이루어지는 것이 공정 진행의 용이성 측면 및 환경적 측면에서 바람직하며, 상기 플라즈마는 RF에 의해 발생되는 것이 바람직하다.

RF는 플라즈마를 발생시킬 수 있는 전원 소스의 하나로서, 이에 의해 플라즈마를 발생시킬 경우에는 대기압 상에서도 안정한 플라즈마를 발생시킬 수 있게 된다. 이때, RF전력은 예를 들어 50 ~ 300V를 사용할 수 있으며, 다른 조건이 동일하다면, RF 전력을 높게 설정하는 것이, 탈지력 측면에서 바람직하다.

그리고 플라즈마 발생 전극과 스테인레스 스틸 표면과의 거리 역시 탈지력에영향을 주게 되는데, 예를 들어 8~12mm 정도의 거리를 둘 수 있으며, 다른 공정 조건이 동일하다면 그 거리가 짧을수록 탈지력 측면에서 바람직하다.

또한 장치내로 투입되는 공기 유량도 탈지력에 영향을 주게 되는데, 다른 공정 조건이 동일하다면 150~270ℓ/m인 것이 탈지력 측면에서 바람직하며, 한편, 장치내의 습기나 온도는 탈지력에 영향을 미치지 않게 된다.

상기 플라즈마에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지는 소정 가스 분위기에서 이루어지는 것이 바람직하다.

플라즈마에 의한 표면의 건식 탈지는, 가스 및/또는 이온상태의 높은 반응성을 갖는 입자들이, 스테인레스 스틸 표면의 유기물질과 화학 반응함에 따라, 그 유기물질들을 분해 가스화하는 것에 의한 것이다.

투입되는 가스로는, 예를 들어 헬륨(He), 산소(O₂), 질소(N₂)등을 투입하도록 할 수 있으며, 가스를 사용하지 않는 경우에는 플라즈마의 발생이 불안정하게 될 우려가 있다.

상기 투입 가스중 산소의 경우는 탈지력을 향상시키는 인자로서 작용하므로, 특히 산소의 투입이 바람직하다.

상기 예시된 전력, 전극 거리, 공기 이송량, 투입 가스등의 공정 조건은 본 발명의 일실시예로서 제안된 것이나, 이와 같은 예시가 본 발명의 기술적 사상을 제한하도록 의도된 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 포함하는 한 다양한 변형이 가능한 것임이 당업자에게 이해되어질 것이다.

한편, 본 발명에 따른 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법은, 플라즈마에 의해 스테인레스 스틸이 표면 처리되기 이전에, 스테인레스 스틸의 전처리를 거치도록 하여(S3) 스테인레스 스틸의 표면 탈지 상태를 양호하게 할 수 있다.

상기 전처리는, 바람직하게는, 스테인레스 스틸을 용제인 온수 및/또는 비눗물이 채워진 탱크를 거치게 하고, 그 동안, 그 탱크내에서 초음파를 발생시켜, 발생된 초음파에 스테인레스 스틸을 접촉하게 하는 방식을 이용한다.

이와 같이, 용제 및 초음파를 동시에 이용하여 세척하도록 함으로써, 용제만을 사용하거나 초음파만을 사용하는 경우와 대비하여, 세척력을 상승시킬 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 플라즈마를 이용하여 스테인레스 스틸 표면의 건식 탈지를 수행할 경우, 용매나 용액을 사용하지 않으므로, 기름층의 발생에 의한 탈지품질의 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 대기압하에서 이루어지므로 공정 수행이 용이하고, 원천적으로 환경에 무해하게 되며, 스테인레스 스틸 표면의 이물질들이 가스로 분해되기 때문에, 탈지의 정밀성, 균질성을 확보할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있으며, 단지 하기 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것이다.

[실시예]

본 실시예에서는 40×40mm 냉연 스테인레스 스틸 강판을 준비하여 깨끗한 면을 선택한 후 모든 시편에 대하여 세척하고, 이것에 압연유를 도포하여 시료로 하였다.

크리닝의 기준 조건으로는 이송속도 0.2m/min, 유량 200ℓ/min, 전극거리 10mm, RF전력 140W로 하였으며, 처리후 증류수의 접촉각으로 기름층 유무를 판단하였다.

다음 표1은 각 실시예의 측정결과를 나타내는 것이다.

	이송속도(m/min)	공기유량(ℓ/min)	전극거리(mm)	전력(W)	탈지성
실시예1	0.1	160	10	100	양호
실시예2	0.2	160	10	220	양호
실시예3	0.3	180	10	220	양호
실시예4	0.4	180	10	220	양호

상기 표1에서 확인할 수 있듯이, 냉연 스테인레스 스틸 판재를 깨끗이 세척한 후 압연유를 일정한 두께로 도포하여 각 실시예에 따른 조건으로 대기압 플라즈마를 처리한 결과 우수한 원자 수준의 탈지 처리 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따른 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법은, 종래 습식 탈지 방법이 갖고 있는 탈지 품질 문제, 환경문제, 공정 문제를 해결함에 따라, 보다 고도의 탈지성이 요구되는 전자 전기 부품의 세정 및 메탈 가스켓, 고무 복합재료등의 접착 전 탈지에도 활용될 수 있고, 유리표면에 흡착된 유기질오염물과 잔류 알칼리 이온 제거에도 이용가능하며, 이를 통해 유리의 내식성, 절연성, 표면강도, 접착성을 높임과 동시에 광투과성을 향상시킬 수 있게 되어, 다양한 산업에의 적용이 가능하게 된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (4)

1. 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법에 있어서,

   플라즈마(8)를 발생시키는 단계(S1); 및

   발생된 플라즈마(8)로 스테인레스 스틸(1) 표면을 탈지하는 단계(S2);를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 S2 단계는,

   대기압하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마(8)는,

   RF에 의해 발생시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인레스 스틸(1)의 표면 탈지 방법은,

   플라즈마(8)에 의한 탈지 이전에, 온수 및/또는 비눗물속에서, 초음파를 통해, 스테인레스 스틸(1)의 표면을 전처리하는 단계(S3);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리에 의한 스테인레스 스틸의 표면 탈지 방법.