KR20050052215A - 아연 도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트코팅용액 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

아연 도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트코팅용액 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내식성 향상을 위한 아연 도금재 후처리에 사용되는 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 3가 크롬을 이용하여 환경오염이 적고 제조원가가 저렴한 아연 도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 아연 도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물은, 3가 크롬염 0.01∼1.5 mol/ℓ과, 인산계 화합물 0.01∼1.6 mol/ℓ을 혼합하는 주성분 혼합단계와; 하나 또는 둘 이상의 금속계 화합물의 각 0.01∼0,5 mol/ℓ을 첨가하는 금속계 화합물 혼합단계;로 이루어진 제조방법을 통해 제조되며, 이와 같은 방법으로 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물은 제조원가가 저렴하고 환경문제를 유발하지 않으며 내식성도 우수하다.

Description

아연 도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물 및 그 제조방법{CHROM CHROMATE COATING SOLUTION TO ADVANCE CORROSION RESISTANCE OF ZINC GALVANIZING AND MANUFACTURING PROCESS OF IT}
본 발명은 내식성 향상을 위한 아연 도금재 후처리에 사용되는 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 3가 크롬을 이용하여 환경오염이 적고 제조원가가 저렴한 아연 도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 아연도금은 하지 금속을 부식으로부터 보호하기 위한 대표적인 도금법으로서 광범위한 분야에서 활용되고 있다. 그러나 아연 도금은 도금한 대로의 상태에서는 변색되기 쉽고, 부식되기 쉬워 내식성이 떨어지며, 부식에 노출되는 경우 백청이 발생되기 때문에 거의 대부분 도금 후처리 공정을 거친다.
아연도금 후처리로 주로 이용되고 있는 방법으로는 크로메이트 코팅공정, 인산염 처리공정, 도장 공정 등이 있으며 이들은 각기 고유의 기능과 장단점이 있다. 그 중 인산염 처리공정은 도장 공정의 전 단계로서 도장의 밀착성을 향상시키기 위한 공정이고, 크로메이트 코팅 공정 및 도장 공정은 내식성 향상을 위한 공정이다. 그러나 도장공정의 경우 도장 밀착성 확보를 위한 인산염 처리 공정이 요구되므로 아연도금 재의 내식성 강화용으로는 주로 크로메이트 코팅 공정이 이용되고 있다. 그리고 이 크로메이트 코팅에 의한 내식성 향상을 위해 4 종류의 크로메이트 처리, 즉 광택 크로메이트, 유색 크로메이트, 흑색 크로메이트, 녹색 크로메이트 후처리를 한 것이 이용되고 있다.
크로메이트 처리는 현재까지 6가 크롬이 포함된 크로메이트 코팅용액을 사용되어 왔으나, 6가 크롬 크로메이트 처리용액은 많은 장점에도 불구하고 6가 크롬이 인체에 매우 치명적인 영향을 줄 뿐만 아니라 6가 크롬이온이 지하수나 강으로 유입될 경우 치명적인 환경오염을 유발하기 때문에 반드시 6가 크롬을 대체할 수 있는 방안이 절실히 요청되었다. 이러한 이유로 이미 일부 국가에서는 6가 크롬의 사용을 철저히 규제하고 있으며, 6가 크롬 대체 물질을 개발하기 위한 연구가 전 세계적으로 활발하게 이루어지고 있다.
그 결과 6가 크롬 크로메이트 코팅용액의 대체 방법으로 많은 기술이 개발되었으며 현재도 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 그 중에서도 3가 크롬을 이용한 크로메이트 코팅용액이 현재로서는 가장 효과적인 것으로 인정받고 있다. 3가 크로메이트 코팅용액에 대한 연구 결과는 비공식적 자료 등에 발표되고 있으나 기술상의 노하우가 많아 공식적인 학문 잡지나 특허 등으로 공개된 것은 그다지 많지 않은 실정에 있다.
국내 특허공개 제2002-0051210호에서는 아연도금강판 또는 아연도금제품의 표면 부식현상인 백청을 방지하기 위한 표면처리액으로 소듐몰리브데이트와 인산으로 조성되는 용액을 크로메이트 대체 처리용액으로 제시하고 있으나, 기존 크롬 크로메이트 처리시간이 수초에 이루어지는 반면 상기 특허의 경우 처리시간이 오랜 시간이 걸린다는 단점이 있어서 상업화되지 못하고 있다.
국내 등록특허 제370472호에서는 아연도금강판의 내식성 및 표면외관을 향상시키기 방안으로 3가 크롬과 인산염재 첨가제와 Zr 또는 Ti계의 커플링재(coupling agent)가 혼합된 조성의 3가 크롬 용액을 제시하고 있다. 이 특허는 본 발명과 동일한 목적을 가지고 있으나 3가 크롬의 출발물질이 전혀 다른 것으로 판단되며, 또한 인산계 첨가제는 동일하지만 첨가제는 전혀 다른 것을 사용하고 있다. 현재 3가 크롬 크로메이트 코팅용액이 6가 크롬 크로메이트 코팅용액에 대한 경쟁력을 가지려면 내식성과 가격면에서 대등해야 하는데, 이 특허 제370472호는 그렇지 못한 것으로 판단된다.
3가 크롬 크로메이트 코팅용액의 경우 제조되는 출발물질에 따라 용액의 특성, 크로메이트 처리조건, 가격 등에서 많은 차이가 있다. 현재까지 알려져 있는 3가 크롬 크로메이트 코팅용액들은 황산크롬, 염화크롬 등, 3가 크롬염을 출발물질로 하여 여기에 여러 가지 첨가제를 혼합해 3가 크롬 크로메이트 코팅용액을 제조하고 있는데, 전술한 종래 기술들을 포함한 기존의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액들은 6가 크롬 크로메이트 코팅용액과 비교할 때 환경보호의 측면에서는 커다란 장점이 있지만, 내식성과 생산원가 면에서 6가 크롬 코팅용액에 비해 훨씬 떨어지기 때문에 실질적인 경쟁력을 갖지 못하였다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 기존 6가 크롬 크로메이트 수준의 내식성을 가질 뿐만 아니라 생산 원가 낮으며 환경에 치명적인 6가 크롬이 전혀 없는 아연 도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
위와 같은 목적을 가지고 안출된 본 발명에 따른 아연 도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물은, 3가 크롬염 0.01∼1.5 mol/ℓ과; 인산계 화합물 0.01∼1.6 mol/ℓ;이 혼합되고, 여기에 하나 또는 2 종 이상의 금속계 화합물 각 0.01∼0,5 mol/ℓ이 첨가되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 아연 도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물에는 액안정화제로서 붕산(H3BO3) 불화나트륨(NaF) 또는 아황산나트륨(Na2SO3)의 각 0.01∼0.6 mol/ℓ이 하나 또는 둘 이상 더 첨가될 수 있고, pH가 0.1∼4.0이 유지되도록 pH 조절용 산화제가 더 첨가될 수 있다.
위와 같은 조성에 있어서, 상기 인산계 화합물은 인산나트륨(NaH2PO4), 인산칼륨(KH2PO4), 인산수소나트륨(Na2HPO4), 인산수소칼륨(K2 HPO4) 중에서 하나 또는 둘 이상의 조합으로 선택될 수 있고, 상기 금속계 화합물로는 아연계 화합물, 코발트계 화합물, 철계 화합물, 망간계 화합물, 니켈계 화합물 중에서 선택될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 아연 도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물 제조방법은 3가 크롬염 0.01∼1.5 mol/ℓ과, 인산계 화합물 0.01∼1.6 mol/ℓ을 혼합하는 주성분 혼합단계와; 하나 또는 둘 이상의 금속계 화합물의 각 0.01∼0,5 mol/ℓ을 첨가하는 금속계 화합물 혼합단계;로 이루어진다.
아울러 바람직한 공정으로서, 상기 금속계 화합물 혼합단계 후, 액안정화제로서 붕산(H3BO3) 불화나트륨(NaF) 또는 아황산나트륨(Na2SO3)의 각 0.01∼0.6 mol/ℓ이 하나 또는 둘 이상 더 첨가하는 액안정화제 첨가단계;가 더 포함될 수 있다.
또한, 최종적으로, 조성액의 pH를 0.1∼4.0로 유지하기 위하여 산화제를 첨가하는 산화제 첨가단계;도 더 포함될 수 있다.
이하, 위와 같은 구성의 본 발명에 따른 아연 도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물과 그 제조방법을 구체적으로 살펴본다.
본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액은 앞서 설명한 바와 같이 3가의 크롬원을 고가(高價)의 3가 황산크롬 혹은 염화크롬을 사용하는 것이 아니라 저렴한 3가 크롬염을 이용하는 것으로서, 이 저가의 3가 크롬염 0.01∼1.5 mol/ℓ과 인산계 화합물 0.01∼1.6 mol/ℓ을 주성분으로 하고, 거기에 금속계 화합물로서 아연계 화합물 0.01∼0.5 mol/ℓ, 또는 코발트계 화합물 0.01∼0.5 mol/ℓ, 또는 철계 화합물 0.01∼0.5 mol/ℓ, 또는 망간계 화합물 0.01∼0.5 mol/ℓ, 또는 니켈계 화합물 0.01∼0.5 mol/ℓ이 단독으로 또는 복합적으로 첨가되고, 그 혼합용액에 크로메이트 용액 안정제 0.01∼0.6 mol/ℓ, 산화제로서 크로메이트 코팅용액의 pH로 0.1∼4.0 범위가 되도록 산(酸)이 적당량 각각 또는 혼합되어 구성된 것을 특징으로 하고 있다.
이들 구성 성분들의 역할 및 적정범위의 설정은 다음과 같은 이유이다.
크로메이트 컨버젼 코팅의 기본적인 개념은 금속의 표면에 크롬 성분을 포함하는 불용성의 염을 얇게 형성시키는 것이다. 그러나 본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액의 특성은 산화에 의한 방법과 인산염화에 의한 방법을 동시에 처리할 수 있는 방안을 제시하는 것이다. 그러므로 일차적인 크로메이트는 아연도금재위에 불용성의 크롬염의 막을 형성하는 것이다. 이러한 막을 형성하는 것은 산화에 의한 방법이고, 추가적으로 인산염에 의한 보완막을 입히는 것이다.
(a) 산화에 의한 방법
산화 반응에 의해 금속표면 위헤 막을 형성하는 것으로 크로메이트 코팅의 가장 기본 반응이고 원칙적인 것이다. 즉 반드시 존재해야 하는 것이다.
Cr3+ + 산화제 + Zn(아연도금재)
→ Cr2O3(불용성염 형성) + Zn2++(수용성)
즉, 상기의 반응에 의해 수용성의 Cr3+가 산화반응에 의해 Zn 도막위에 불용성의 크롬산염(Cr2O3)을 형성하게 하는 것이다. 그러므로 조성 중에 산화제가 존재해야 하며 그 산화제는 여러 형태의 산이 사용가능하며 이 산은 pH 조절제로서의 역할도 동시에 수행하게 된다. 이 때의 pH는 형성된 불용성이라고 하는 크롬산염(Cr2O3)의 용해성과도 관련이 있고, pH 뿐만 아니라 처리시간, 온도 등이 불용성 염의 형성조건과 밀접한 관계가 있어 주의를 요한다.
(b) 인산염화에 의한 방법
이는 상기의 산화에 의해 생긴 피막을 보호 및 보강과 함께 추가적인 불용성의 막을 형성하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해서 인산염계의 화합물이 크로메이트 코팅용액의 조성에 필요한 것이다. 그리고 아울러 이 조성에는 인산기와 형성하는 좋은 성능의 불용성 염을 형성할 수 있는 금속이온을 공급할 수 있는 염을 함께 포함시키는 것이다. 그 주된 금속이온은 공급할 수 있는 것이 아연계 화합물이며 그 외에도 다양한 형태의 금속염이 사용될 수 있다.
예를 들어 아연의 경우
Zn2+ + (H2PO4)- → Zn(H2PO4)2
일차적으로 이 염이 형성되며 이는 수용성이다. 그리고 다음 단계에서 불용성 인산염이 형성된다.
Zn(H2PO4)2 → Zn3(PO4)2
위와 같이 불용성 인산염이 되어 추가적인 피막을 형성함으로써 아연도금재의 내식성을 급격히 향상시킬 수 있는 방안이 제시되는 것이다.
가. 3가 크롬
3가 크롬은 본 발명에서 제시한 크로메이크 용액의 제조에 있어 필수적인 성분이다. 사용된 3가 크롬의 농도는 0.01 mol/ℓ 보다 적거나 1.5 mol/ℓ 보다 크면 크로메이드 코팅시 코팅 피막의 너무 얇아 내식성의 효율이 크게 낮아 지므로 0.01 내지 1.5 mol/ℓ이 적당하다. 이 용액에는 6가 크롬이 전혀 없으며 반드시 3가 크롬으로만 존재해야 한다.
나. 인산계 화합물
인산계 화합물은 크롬염과 마찬가지로 본 발명의 크로메이크 용액의 제조를 위해 반드시 필요하다. 앞서 설명한 바와 같이 인산계화합물은 크로메이트 처리 후 불용성 인산염을 만들기 위한 인산기를 만들기 위해서 소요된다. 그러므로 적용 가능한 인산염은 통상적으로 인산기를 공급하는 염은 모두 가능하며 인산나트륨(NaH2PO4), 인산칼륨(KH2PO4), 인산수소나트륨(Na 2HPO4), 인산수소칼륨(K2HPO4) 등이 그 대상이 될 수 있다. 이들의 적절한 농도는 정해져 있지 않으나 생성되는 불용성 인산염의 용해도에 따라서 좌우되며 본 발명에서는 그 농도가 0.01 mol/ℓ 미만인 경우 내식성 막 형성이 이루어지지 않거나 너무 피막이 얇아 내식성이 향상되지 않았으며 농도가 1.6 mol/ℓ이상인 경우 용액 내 공동이온 효과 등으로 침전이 형성되어 액의 안정성에서 부적합하였다.
다. 금속화합물
금속화합물은 인산계 화합물의 인산기와 반응하여 불용성염의 피막을 형성하는 과정에서 금속이온을 제공하는 것으로 인산염 화합물과 마찬가지로 본 발명의 3가 크로메이트 용액 제조에 있어 매우 중요한 구성성분이다. 그러므로 본 발명에서 필요한 금속화합물은 인산기와 반응하여 불용성의 염을 만들 수 있는 금속이온을 제공할 수 있는 것이라면 무엇이든 가능하나 혼합염의 용액계에서 이온간의 간섭 현상 등으로 금속 인산염의 생성에 영향을 미치는 것은 적절하지 못하다. 본 발명에서는 아연, 코발트, 철, 망간, 니켈 등이 적절한 대상으로 확인되었으며 단독으로 또는 복합적으로 첨가 사용이 가능하였다. 조사된 이들 금속성분들은 이온 상태에서 서로 상호 간의 간섭 현상 등이 적으며 첨가량 자체가 많지 않은 까닭에 복합 사용함으로써 침전의 생성 등 단 시간 내에서는 액 안정성에 나쁜 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다. 이들의 적절한 첨가량은 매우 유동적이나 과량 사용 시에는 침전 생성의 가능성이 커지므로 침전이 생성되는 것을 피하기 위해서는 일정 몰농도 이상의 사용은 피해야 한다. 그러나 만약 그 농도가 적으면 피막이 너무 얇아 은폐력이 감소하거나 또는 피막이 벗겨지는 현상을 나타내어 내식성 향상을 기대할 수 없다. 본 발명의 3가 크로메이트 코팅액에서 첨가되는 금속화합물은 농도는 해당 금속염의 형태로 0.01 mol/ℓ 내지 0.5mol/ℓ의 범위 내에서 단독으로 또는 복합적으로 적절하게 선택될 수 있다.
라. 안정제
이들은 본 발명의 3가 크로메이트 코팅용액의 구성 성분이 매우 복합적인 까닭에 용액 내 성분간에 불필요한 반응으로 인해 사용 전 침전의 형성이나 장기 보관시 액의 성능 저하를 막기 위해서 선택적으로 필요한 성분으로서 조성에 따라서는 반드시 첨가되어야 하는 첨가제이다.
본 발명의 3가 크로메이트 코팅제의 구성에 있어서 적절한 액의 안정제는 붕산(H3BO3), 불화나트륨(NaF), 아황산나트륨(Na2SO3) 등이 사용 가능하며 이 또한 단독 또는 복합적으로 사용될 수 있으며 그 첨가량의 적절한 범위는 0.01 mol/ℓ 내지 0.6 mol/ℓ이며 이 범위에서 액의 안정성이 유지될 수 있었다. 이들의 사용되는 전체의 농도가 0.01 mol/ℓ 미만에서는 그 효과가 기대하기 어려우며 0.6mol/ℓ이상의 농도에서는 피막 위에 뿌연 막이 생성되었고 피막이 밝은 광택을 상실하였다.
라. 산화제
산화제는 본 발명의 3가 크로메이트 용액의 구성에 있어 가장 기본이 되는 3가 크롬산 피막의 형성에 가장 중요한 성분으로서 본 발명의 구성 성분계에서는 질산, 황산, 염산, 인산, 초산 등 산화력을 발휘 할 수 있으면 적용 가능하다. 산이 적절하게 사용되는 이유는 본 발명의 3가 크로메이트 용액의 사용 시 피막의 형성에 필요한 불용성 염의 생성과 관련된 pH조건의 조절을 동시에 수행할 수 있기 때문이다. 연구 결과 3가 크로메이트 코팅액의 경우 적절한 범위의 산성일 때 좋은 결과를 얻으며 적절한 첨가량은 pH의 조건으로 pH 0.1에서 pH 4의 범위이며 다. 낮은 pH값인 0.1 이하에서는 높은 산화력으로 인해 피막으로 생성되어야 할 불용성의 염이 용해되는 까닭에 피막의 생성 자체가 어려우며 높은 pH값이랄 수 있는 pH 5이상에서는 복합의 불용성염이 생성되어 피막의 벗겨지거나 불균일한 피막 생성 또는 후 침전의 영향으로 피막의 광택을 얻을 수 없다.
[실시예 1]
본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액은 3가 크롬염 0.03 mol/ℓ, 인산계 화합물 0.03 mol/ℓ되게 조절된 용액에, 아연계 화합물을 0.01mol/ℓ되게 가하여 혼합하고 혼합된 용액의 pH 2.0되게 질산으로 조절하여 크로메이트 코팅액을 제조하였다. 제조된 3가 크롬 크로메이트 코팅용액을 이용하여 30초 또는 60초간 아연 도금재의 표면을 크로메이트 처리하여 내식성 및 표면 특성을 조사하였다. 내식성은 ISO 9227에 따른 방법으로 염수 분무시험을 하였으며 표면의 색상 등 처리시간별 코팅처리 결과는 표 1과 같다.
[실시예 2]
본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액은 3가 크롬염 0.03 mol/ℓ, 인산계 화합물 0.03 mol/ℓ되게 조절된 용액에, 코발트계 화합물을 0.01 mol/ℓ되게 가하여 혼합하고, 혼합된 용액의 pH 2.3이 되게 질산으로 조절하여 크로메이트 코팅액을 제조하였다. 제조된 3가 크롬 크로메이트 코팅용액을 이용하여 30초 또는 60초간 아연 도금재의 표면을 크로메이트 처리하여 내식성 및 표면 특성을 조사하였다. 내식성은 ISO 9227에 따른 방법으로 염수 분무시험을 하였으며 표면의 색상 등 처리시간별 코팅처리 결과는 표 1과 같다.
[실시예 3]
본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액은 3가 크롬염 0.05 mol/ℓ, 인산계 화합물 0.05 mol/ℓ되게 조절된 용액에, 철계 화합물을 0.03 mol/ℓ되게 가하여 혼합하고 혼합된 용액의 pH 1.9 되도록 질산으로 조절하여 크로메이트 코팅액을 제조하였다. 제조된 3가 크롬 크로메이트 코팅용액을 이용하여 30초 또는 60초간 아연 도금재의 표면을 크로메이트 처리하여 내식성 및 표면 특성을 조사하였다. 내식성은 ISO 9227에 따른 방법으로 염수 분무시험을 하였으며 표면의 색상 등 처리시간별 코팅처리 결과는 표 1과 같다.
[실시예 4]
본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액은 3가 크롬염 0.05 mol/ℓ, 인산계 화합물 0.05 mol/ℓ되게 조절된 용액에, 망간계 화합물을 0.02 mol/ℓ되게 가하여 혼합하고 혼합된 용액의 pH 2.1 되도록 질산으로 조절하여 크로메이트 코팅액을 제조하였다. 제조된 3가 크롬 크로메이트 코팅용액을 이용하여 30초 또는 60초간 아연 도금재의 표면을 크로메이트 처리하여 내식성 및 표면 특성을 조사하였다. 내식성은 ISO 9227에 따른 방법으로 염수 분무시험을 하였으며 표면의 색상 등 처리시간별 코팅처리 결과는 표 1과 같다.
[실시예 5]
본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액은 3가 크롬염 0.05 mol/ℓ, 인산계 화합물 0.05 mol/ℓ되게 조절된 용액에, 니켈계 화합물을 0.02 mol/ℓ, 액안정화제로 붕산을 0.02 mol/ℓ되게 가하여 혼합하고, 혼합된 용액의 pH가 2.0이 되도록 질산으로 조절하여 크로메이트 코팅액을 제조하였다. 제조된 3가 크롬 크로메이트 코팅용액을 이용하여 30초 또는 60초간 아연 도금재의 표면을 크로메이트 처리하여 내식성 및 표면 특성을 조사하였다. 내식성은 ISO 9227에 따른 방법으로 염수 분무시험을 하였으며 표면의 색상 등 처리시간별 코팅처리 결과는 표 1과 같다.
[실시예 6]
본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액은 3가 크롬염 0.03 mol/ℓ, 인산계 화합물 0.03 mol/ℓ되게 조절된 용액에, 아연계 화합물을 및 코발트계 화합물을 각각 0.01 mol/ℓ, 액 안정화제로 붕산을 0.01 mol/ℓ되게 가하여 혼합하고 혼합된 용액의 pH가 1.7 되도록 질산으로 조절하여 크로메이트 코팅액을 제조하였다. 제조된 3가 크롬 크로메이트 코팅용액을 이용하여 30초 또는 60초간 아연 도금재의 표면을 크로메이트 처리하여 내식성 및 표면 특성을 조사하였다. 내식성은 ISO 9227에 따른 방법으로 염수 분무시험을 하였으며 표면의 색상 등 처리시간별 코팅처리 결과는 표 1과 같다.
[실시예 7]
본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액은 3가 크롬염 0.03 mol/ℓ, 인산계 화합물 0.03 mol/ℓ되게 조절된 용액에, 아연계 화합물을 및 철계 화합물을 각각 0.01 mol/ℓ, 액 안정화제 NaF 0.01 mol/ℓ되게 가하여 혼합하고, 혼합된 용액의 pH가 1.6이 되도록 질산으로 조절하여 크로메이트 코팅액을 제조하였다. 제조된 3가 크롬 크로메이트 코팅용액을 이용하여 30초 또는 60초간 아연 도금재의 표면을 크로메이트 처리하여 내식성 및 표면 특성을 조사하였다. 내식성은 ISO 9227에 따른 방법으로 염수분무 시험을 하였으며 표면의 색상 등 처리시간별 코팅처리 결과는 표 1과 같다.
[실시예 8]
본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액은 3가 크롬염 0.03 mol/ℓ, 인산계 화합물 0.03 mol/ℓ 되게 조절된 용액에, 아연계 화합물을 및 니켈계 화합물을 각각 0.01 mol/ℓ되게 가하여 혼합하고, 혼합된 용액의 pH가 1.8이 되도록 질산으로 조절하여 크로메이트 코팅액을 제조하였다. 제조된 3가 크롬 크로메이트 코팅용액을 이용하여 30초 또는 60초간 아연 도금재의 표면을 크로메이트 처리하여 내식성 및 표면 특성을 조사하였다. 내식성은 ISO 9227에 따른 방법으로 염수 분무시험을 하였으며 표면의 색상 등 처리시간별 코팅처리 결과는 표 1과 같다.
[실시예 9]
본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액은 3가 크롬염 0.03 mol/ℓ, 인산계 화합물 0.03 mol/ℓ되게 조절된 용액에, 아연계 화합물을 및 망간계 화합물을 각각 0.01 mol/ℓ, 액 안정화제로 Na2SO3 0.01 mol/ℓ되게 가하여 혼합하고, 혼합된 용액의 pH가 2.0이 되도록 질산으로 조절하여 크로메이트 코팅액을 제조하였다. 제조된 3가 크롬 크로메이트 코팅용액을 이용하여 30초 또는 60초간 아연 도금재의 표면을 크로메이트 처리하여 내식성 및 표면 특성을 조사하였다. 내식성은 ISO 9227에 따른 방법으로 염수 분무시험을 하였으며 표면의 색상 등 처리시간별 코팅처리 결과는 표 1과 같다.
[실시예 10]
본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액은 3가 크롬염 0.03 mol/ℓ, 인산계 화합물 0.03 mol/ℓ되게 조절된 용액에 아연계 화합물, 코발트계 화합물, 니켈계화합물을 각각 0.01 mol/ℓ, 액 안정화제로 붕산을 0.01 mol/ℓ되게 가하여 혼합하고, 혼합된 용액의 pH가 2.2이 되도록 질산으로 조절하여 크로메이트 코팅액을 제조하였다. 제조된 3가 크롬 크로메이트 코팅용액을 이용하여 30초 또는 60초간 아연 도금재의 표면을 크로메이트 처리하여 내식성 및 표면 특성을 조사하였다. 내식성은 ISO 9227에 따른 방법으로 염수 분무시험을 하였으며 표면의 색상 등 처리시간별 코팅처리 결과는 표 1과 같다.
[실시예 11]
본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액은 3가 크롬염 0.03 mol/ℓ, 인산계 화합물 0.03 mol/ℓ되게 조절된 용액에 아연계 화합물, 코발트계 화합물, 철계화합물을 각각 0.01 mol/ℓ, 액 안정화제로 붕산 및 불화나트륨(NaF)을 각각 0.01 mol/ℓ되게 가하여 혼합하고, 혼합된 용액의 pH가 2.4이 되도록 질산으로 조절하여 크로메이트 코팅액을 제조하였다. 제조된 3가 크롬 크로메이트 코팅용액을 이용하여 30초 또는 60초간 아연 도금재의 표면을 크로메이트 처리하여 내식성 및 표면 특성을 조사하였다. 내식성은 ISO 9227에 따른 방법으로 염수 분무시험을 하였으며 표면의 색상 등 처리시간별 코팅처리 결과는 표 1과 같다.
[실시예 12]
본 발명의 3가 크롬 크로메이트 코팅용액은 3가 크롬염 0.03 mol/ℓ, 인산계 화합물 0.03 mol/ℓ 되게 조절된 용액에 코발트계 화합물, 니켈계 화합물을 각각 0.01 mol/ℓ, 액 안정화제로 붕산을 0.01 mol/ℓ 되게 가하여 혼합하고, 혼합된 용액의 pH가 1.7이 되도록 질산으로 조절하여 크로메이트 코팅액을 제조하였다. 제조된 3가 크롬 크로메이트 코팅용액을 이용하여 30초 또는 60초간 아 연도금재의 표면을 크로메이트 처리하여 내식성 및 표면 특성을 조사하였다. 내식성은 ISO 9227에 따른 방법으로 염수 분무시험을 하였으며 표면의 색상 등 처리시간별 코팅처리 결과는 표 1과 같다.
실시예 pH 처리시간(초) 표면색상 백청발생시간
실시예 1 2.0 30 무색 110시간 이상
60 담황색 120시간 이상
실시예 2 2.3 30 담황색 110시간 이상
60 담황색 120시간 이상
실시예 3 1.9 30 담황색 110시간 이상
60 담황색 120시간 이상
실시예 4 2.1 30 무색 110시간 이상
60 담황색 110시간 이상
실시예 5 2.0 30 무색 110시간 이상
60 담청색 110시간 이상
실시예 6 1.7 30 담황색 130시간 이상
60 담황색 120시간 이상
실시예 7 1.6 30 담청색 130시간 이상
60 담청색 130시간 이상
실시예 8 1.8 30 무색 120시간 이상
60 무색 120시간 이상
실시예 9 2.0 30 담청색 130시간 이상
60 담청색 130시간 이상
실시예 10 2.2 30 담황색 150시간 이상
60 담황색 150시간 이상
실시예 11 2.4 30 담황색 150시간 이상
60 담황색 150시간 이상
실시예 12 1.7 30 담청색 140시간 이상
60 담청색 140시간 이상
이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 아연 도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물은 저렴한 3가 크롬염을 출발물질로 제조하므로 6가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물에 비해 훨씰 저렴하다. 또한, 6가 크롬 크로메이트 코팅용액이 지니고 있는 인체에 대한 피해 및 환경오염의 문제점을 극복할 수 있을 뿐만 아니라 3가 크롬 크로메이트 코팅용액의 단점인 내식성 취약의 문제도 해소할 수 있다.

Claims (8)

  1. 3가 크롬염 0.01∼1.5 mol/ℓ과; 인산계 화합물 0.01∼1.6 mol/ℓ;이 혼합되고, 여기에 하나 또는 2 종 이상의 금속계 화합물 각 0.01∼0,5 mol/ℓ이 첨가되어 이루어진 것을 특징으로 하는 아연도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    액안정화제로서 붕산(H3BO3) 불화나트륨(NaF) 또는 아황산나트륨(Na2SO 3)의 각 0.01∼0.6 mol/ℓ이 하나 또는 둘 이상 더 첨가되어 이루어진 것을 특징으로 하는 아연도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    pH를 0.1∼4.0로 유지할 수 있게 산화제가 더 첨가되어 이루어진 것을 특징으로 하는 아연도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인산계 화합물은 인산나트륨(NaH2PO4), 인산칼륨(KH2PO4), 인산수소나트륨(Na2HPO4), 인산수소칼륨(K2HPO4) 중에서 하나 또는 둘 이상의 조합으로 선택되는 것을 특징으로 하는 아연도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속계 화합물은, 아연계 화합물, 코발트계 화합물, 철계 화합물, 망간계 화합물, 니켈계 화합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 아연도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물.
  6. 3가 크롬염 0.01∼1.5 mol/ℓ과, 인산계 화합물 0.01∼1.6 mol/ℓ을 혼합하는 주성분 혼합단계와;
    하나 또는 둘 이상의 금속계 화합물의 각 0.01∼0,5 mol/ℓ을 첨가하는 금속계 화합물 혼합단계;로 이루어진 아연도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 금속계 화합물 혼합단계 후, 액안정화제로서 붕산(H3BO3) 불화나트륨(NaF) 또는 아황산나트륨(Na2SO3)의 각 0.01∼0.6 mol/ℓ이 하나 또는 둘 이상 더 첨가하는 액안정화제 첨가단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 아연도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물 제조방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    최종적으로, 조성액의 pH를 0.1∼4.0로 유지하기 위하여 산화제를 첨가하는 산화제 첨가단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 아연도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트 코팅용액 조성물.
KR1020030086079A 2003-11-29 2003-11-29 아연 도금재 내식성 향상을 위한 3가 크롬 크로메이트코팅용액 조성물 및 그 제조방법 KR20050052215A (ko)

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