KR20130003943A - Method for treating the surface of the heat sink for led - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LED 조명기기용 히트싱크의 표면처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 히트싱크의 표면을 우수한 방열성능과 우수한 내식성을 갖도록 하면서도 동시에 가격이 저렴한 LED 조명기기용 히트싱크의 표면처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface treatment method of a heat sink for an LED lighting device, and more particularly, to a surface treatment method of a heat sink for an LED lighting device having a good heat dissipation performance and excellent corrosion resistance and at the same time low cost. .
LED 조명기기에 있어서 가장 중요한 부품 중의 하나는, LED 동작시 많은 열을 용이하게 방출시키도록 하는 히트싱크이다. 히트싱크가 LED에서 발생되는 열을 외부로 신속히 방출시키지 못하게 되면, 조명기기의 광원으로 작용하는 LED 소자의 성능이 급격히 저하되거나 LED 소자의 파손으로 인해 고장을 일으키게 된다. One of the most important components of an LED luminaire is a heatsink that facilitates dissipating a lot of heat during LED operation. If the heat sink does not quickly dissipate heat generated from the LED to the outside, the performance of the LED device acting as a light source of the lighting device is rapidly degraded or failure occurs due to breakage of the LED device.
따라서, 히트싱크의 방열성능을 극대화하기 위하여 다양한 방법들이 제안되고 있으며, 그 일예로서 LED에서 발생되는 열을 신속히 외부로 방출시킬 수 있도록 하기 위하여 히트싱크를 외부에서 보일 수 있도록 노출형으로 설계하는 것이 보다 방열성능의 관점에서 유리하게 된다.Therefore, various methods have been proposed to maximize the heat dissipation performance of the heat sink. For example, in order to quickly dissipate heat generated from the LED to the outside, it is necessary to design the heat sink to be visible from the outside. It is advantageous from the viewpoint of heat dissipation performance.
그런데, 히트싱크를 노출형으로 설계하게 되면, 히트싱크를 성형된 상태 그대로 사용하는 것은 부식의 우려 뿐만 아니라 미관상으로도 좋지 못하게 되므로 히트싱크의 표면에 아크릴 수지 도료계 또는 우레탄 수지 도료계 등의 도료로 도장을 실시하여 부식을 방지하고 또 미관을 향상시키고 있다.However, when the heat sink is designed as an exposed type, the use of the heat sink as it is in a molded state is not only concerned with corrosion but also poor in appearance, so that the surface of the heat sink is coated with an acrylic resin paint or a urethane resin paint. It is coated with a furnace to prevent corrosion and improve aesthetics.
그러나, 원하는 색상을 내기 위해 히트싱크의 표면에 실시되는 스프레이 도장은 양호한 도장층을 형성시키기 위해서는 수차례 반복해서 도장작업을 해야 한다. 즉, 1회의 도장을 할 경우에는 제조원가는 저렴하게 되지만 도장층이 너무 얇아서, 표면처리된 히트싱크의 표면 바탕색이 얇은 도장층과 어우러져, 도장색의 원색 구현이 매우 어려울 뿐만 아니라, 내식성이 부족하여 도장층이 쉽게 손상되는 경우가 많게 된다. 따라서 이러한 문제점을 보완하기 위하여 LED 조명기기용 히트싱크는 2회 이상의 스프레이 도장이 실시되어야 하며, 경우에 따라서는 4회까지도 도장이 요구되기도 한다. 그런데 이렇게 여러 겹의 도장층을 형성시키게 되면 생산시간이 길어지고 도료 비용이 증가하며, 수차례의 도장으로 인하여 제조 공정이 늘어나서 불량률이 증가하여, 결과적으로 제조 원가가 높아질 뿐만 아니라, 히트싱크 소재 표면에 두껍게 형성된 도장층으로 인하여, LED 소자에서 발생한 열이 히트싱크 외부로 방출되기 어려워지므로, 히트싱크의 방열성능이 현저하게 떨어지는 문제점이 있게 된다.However, spray coating applied to the surface of the heat sink to produce a desired color has to be repeated several times in order to form a good coating layer. In other words, the cost of manufacturing is reduced in the case of single coating, but the coating layer is too thin, so that the surface ground color of the surface-treated heat sink is combined with the thin coating layer. Often the layers are easily damaged. Therefore, in order to compensate for these problems, the heat sink for the LED lighting device should be applied at least two spray coatings, and in some cases, painting is required up to four times. However, forming multiple layers of paint increases production time, increases paint costs, and increases the number of manufacturing processes due to several coatings, resulting in higher manufacturing costs and, consequently, higher surface temperature. Due to the thickly formed coating layer on the heat sink, it is difficult to dissipate heat generated from the LED element to the outside of the heat sink, so that the heat dissipation performance of the heat sink is remarkably degraded.
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 기존의 LED 조명기기용 히트싱크의 제조 공정상의 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 LED 조명기기용 히트싱크의 표면처리 방법을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to provide a surface treatment method of a heat sink for a new LED lighting device that can solve the problems of the manufacturing process of the heat sink for a conventional LED lighting device. .
본 발명의 목적은 LED 조명기기용 히트싱크 제조시, 우수한 방열성능과 우수한 내식성을 갖도록 하면서도 동시에 가격이 저렴하고 단시간내에 처리할 수 있는 LED 조명기기용 히트싱크의 표면처리 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a surface treatment method of a heat sink for an LED lighting device that can be treated at a low cost and in a short time while having excellent heat dissipation performance and excellent corrosion resistance when manufacturing a heat sink for an LED lighting device.
본 발명에 따른 LED 조명기기용 히트싱크의 표면처리 방법은, LED 조명기기용 히트싱크의 소재를 원하는 형상으로 가공하는 소재 가공단계; 상기 소재가공단계에서 원하는 형상으로 가공된 소재의 표면을 표면처리하여, 소재의 표면저항이 0.1 ~ 10 Ω/□이고, 동시에 평균표면조도가 0.1 ~ 10 ㎛으로 처리하는 표면처리단계; 및 상기 표면처리단계에서 표면처리된 소재 위에 무기피막을 형성하는 피막형성단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The surface treatment method of the heat sink for LED lighting equipment according to the present invention, the material processing step of processing the material of the heat sink for LED lighting equipment to a desired shape; A surface treatment step of treating the surface of the material processed into a desired shape in the material processing step, and having a surface resistance of 0.1 to 10 Ω / □ and an average surface roughness of 0.1 to 10 μm; And a film forming step of forming an inorganic film on the surface treated material in the surface treatment step.
본 발명에 따른 LED 조명기기용 히트싱크의 표면처리 방법은, 기존의 공정을 이용하여 표면처리를 하는 경우에 비하여, 내식성이 우수하고, 방열성능이 뛰어날 뿐만 아니라, 양호한 도막 밀착성을 확보할 수 있었다. 이러한 우수한 특성 이외에도 본 발명에 따른 표면처리를 통하여 상대적으로 얇은 도막층으로도 LED 조명기기용 히트싱크의 성능을 얻을 수 있어서, 생산 시간과 경비를 크게 절감할 수 있는 효과가 있다. 이러한 본 발명에 따른 LED 조명기기용 히트싱크의 표면처리 방법은 LED 히트싱크 뿐만 아니라, 각종 통신기기, 디지털카메라, 비디오 카메라, 켐코더, MP3플레이어, 기타 오디오 기기 등에 적용할 수 있다.The surface treatment method of the heat sink for LED lighting apparatus according to the present invention is excellent in corrosion resistance, excellent heat dissipation performance as well as excellent coating film adhesion as compared with the case of surface treatment using a conventional process. In addition to such excellent characteristics, the surface treatment according to the present invention can obtain the performance of the heat sink for the LED lighting device even with a relatively thin coating layer, it is possible to greatly reduce the production time and cost. The surface treatment method of the heat sink for LED lighting device according to the present invention can be applied to not only LED heat sinks, but also various communication devices, digital cameras, video cameras, camcorders, MP3 players, and other audio devices.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명기기용 히트싱크의 표면처리 방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the surface treatment method of the heat sink for LED lighting apparatus according to the preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 LED 조명기기용 히트싱크의 표면처리 방법은 소재 가공단계와, 표면처리단계와, 피막형성단계로 이루어진다.Surface treatment method of heat sink for LED lighting device according to the present invention comprises a material processing step, the surface treatment step, the film forming step.
상기 소재 가공단계는 LED 조명기기용 히트싱크의 소재를 원하는 형상으로 가공하는 단계이다. 여기서, 상기 소재는 알루미늄합금 혹은 마그네슘 합금이 이용될 수 있다. 상기 알루미늄 합금은 대표적인 예로서 ADC12종, ADC10종 등이 있으며, 상기 마그네슘 합금의 예로서는 AZ91D 및 AZ31B 등이 사용될 수 있다.The material processing step is a step of processing the material of the heat sink for the LED lighting device to the desired shape. Here, the material may be aluminum alloy or magnesium alloy. Examples of the aluminum alloy include ADC12 species, ADC10 species, and the like, and examples of the magnesium alloy may include AZ91D and AZ31B.
상기 소재는 LED용 조명기기의 성능과 용량에 따라 다양한 형상으로 제조되며, 조명기기의 조도가 높을수록 우수한 방열성능을 갖도록 형상이 설계되어야 한다.The material is manufactured in various shapes according to the performance and capacity of the LED lighting device, the shape should be designed to have excellent heat dissipation performance as the illuminance of the lighting device is higher.
상기 표면처리단계는 상기 소재가공단계에서 원하는 형상으로 가공된 소재의 표면을 표면처리하는 단계로서, 소재의 표면저항이 0.1 ~ 10 Ω/□ 이고, 동시에 평균표면조도가 0.1 ~ 10 ㎛가 되도록 표면처리한다.The surface treatment step is a step of surface treatment of the surface of the material processed in the desired shape in the material processing step, the surface resistance of the material is 0.1 ~ 10 Ω / □, and at the same time the surface so that the average surface roughness is 0.1 ~ 10 ㎛ Process.
상기 소재의 표면저항이 10 Ω/□ 이상으로 저항이 높아지면 후술된 무기피막을 형성하는 단계에서 무기피막의 형성이 잘 되지 않으며, 표면저항이 0.1 Ω/□ 미만인 경우에는 후술된 무기피막층을 원활히 형성될 수 있지만 내식성이 떨어지는 문제점이 있다. 상기 표면저항이 0.1 Ω/□ 내지 10 Ω/□ 사이에 있도록 처리한 경우라도 평균 표면조도가 0.1 ㎛이하이면 표면이 너무 매끄러워 후술된 무기피막의 밀착성을 떨어뜨리며, 평균표면조도가 10 ㎛이상으로 되면 표면의 거칠기가 너무 커서 최종 제품의 외관을 해치게 되며, 아울러, 평균표면조도가 위의 범위에서는 방열되는 표면적을 보다 늘릴 수 있으므로 방열성능을 보다 향상시키게 된다.When the surface resistance of the material is higher than 10 Ω / □, the inorganic film is not well formed in the step of forming the inorganic film described below, if the surface resistance is less than 0.1 Ω / □ smoothly the inorganic film layer described below It may be formed, but there is a problem of poor corrosion resistance. Even when the surface resistance is treated to be between 0.1 Ω / □ to 10 Ω / □, if the average surface roughness is less than or equal to 0.1 μm, the surface is too smooth to degrade the adhesion of the inorganic film described below, and the average surface roughness is more than 10 μm. If the surface roughness is too large to damage the appearance of the final product, and the average surface roughness in the above range can increase the surface area to be radiated more, thereby improving the heat dissipation performance.
상기 표면처리단계는 다양한 방법들이 이용될 수 있으며, 그 구체적인 예로서는 화성피막법과 PEO법이 이용될 수 있다.Various methods may be used for the surface treatment step, and as a specific example, the chemical conversion film method and the PEO method may be used.
상기 화성피막법에는 논크로메이트 피막처리법이 사용될 수 있다. 상기 화성피막의 기본적인 처리 공정은 예비탈지, 본탈지, 수세, 산세, 수세, 표면조정, 인산염피막형성, 수세, 탈세, 건조의 복잡한 공정으로 이루어져 있다. 이 중에서 중요한 공정은 산세공정, 표면조정 공정, 인산염 피막형성 공정을 들 수 있다. 상기 논크로메이트 피막처리법에서의 핵심공정에 사용되는 처리액으로는 인산, 금속염, 불화물(弗化物) 등이 주성분인 것이 주로 사용된다.In the chemical conversion coating method, a non-chromate coating treatment may be used. The basic treatment process of the chemical conversion film is composed of a complex process of preliminary degreasing, main degreasing, washing with water, pickling, washing with water, surface adjustment, phosphate coating, washing with water, withdrawing and drying. Among these, important processes include pickling, surface adjustment and phosphate coating. Phosphoric acid, metal salts, fluorides, and the like are mainly used as treatment liquids used in the core processes in the non-chromate coating method.
상기 PEO법은 일명 plasma electrolytic oxidation이라 칭하는 표면처리 방법으로서 상기 히트싱크의 소재와 대향되는 전극을 이격지게 전해액 중에 침지시키고, 상기 히트싱크의 소재와 대향되는 전극에 각각 서로 다른 극성이 가해지도록 통전시키게 되면, 상기 히트싱크 소재의 표면에 산화물 및 금속간화합물(intermetallic compound) 형태가 형성된다. 이때, 전해액, 인가 전압, 인가 전류밀도 및 인가 주파수를 적절히 조정함으로써, 원하는 코팅층의 두께나, 소재의 표면저항, 및 평균표면조도를 갖도록 할 수 있다.The PEO method is a surface treatment method known as plasma electrolytic oxidation, and the electrode facing the material of the heat sink is immersed in the electrolyte spaced apart from each other and energized so that different polarities are applied to the electrodes facing the material of the heat sink. In this case, oxide and intermetallic compound forms are formed on the surface of the heat sink material. At this time, by appropriately adjusting the electrolyte solution, the applied voltage, the applied current density and the applied frequency, it is possible to have a desired thickness of the coating layer, the surface resistance of the material, and the average surface roughness.
상기 전극의 재료는 일반적으로 부식에 강하고, 전기화학적으로 안정한 재료가 사용되며, 대표적 재료로서 스테인리스강이 있으며, 티타늄 혹은 흑연이 전극재료로 이용되기도 한다. 본 발명에서는 스테인리스강을 전극 재료로 이용하였으며, 대향되는 전극에 해당되는 것이 상기 원하는 형상으로 가공된 히트싱크의 소재이다. 전류의 형태를 교류로 사용할 경우에는 각각의 전극의 극성이 정해지지 않으며, 직류로 사용할 경우에는 스테인리스를 음극으로 사용하고, 상기 원하는 형상으로 가공된 히트싱크의 소재를 양극으로 사용한다.The material of the electrode is generally corrosion-resistant, electrochemically stable material is used, the representative material is stainless steel, titanium or graphite may be used as the electrode material. In the present invention, stainless steel was used as the electrode material, and the material corresponding to the opposite electrode is the material of the heat sink processed into the desired shape. When the current is used as an alternating current, the polarity of each electrode is not determined. When using a direct current, stainless steel is used as the cathode, and the material of the heat sink processed into the desired shape is used as the anode.
상기 전해액은 기본적으로 소량의 강알칼리성 수용액 및 산화물층의 한 성분으로서 역할을 할 수 있는 모든 종류의 수용성 염 중의 하나 또는 그 이상의 조합으로 이루어진다. 본 발명에 따른 상기 전해액은 수산화칼륨(KOH)과 규산나트륨(Na2O-nSiO2, n=1~4)를 함유하는 것이 바람직하다. 수산화칼륨 대신 수산화나트륨(NaOH)과 같은 강알칼리성 용질을 이용할 수도 있으며, 그 함량은 0.1~100 g/L 정도인 것이 좋다. 여기서, 규산나트륨 대신 알루민산나트륨(Na2AlO3)과 같은 약 알칼리성 용질을 이용할 수도 있고, 그 함량은 0.1~50 g/L 가 좋으며, 보다 적절하게는 3~10 g/L가 바람직하다. The electrolyte basically consists of a small amount of strongly alkaline aqueous solution and a combination of one or more of all kinds of water-soluble salts that can serve as one component of the oxide layer. The electrolyte according to the present invention preferably contains potassium hydroxide (KOH) and sodium silicate (Na 2 O—nSiO 2 , n = 1 to 4). Instead of potassium hydroxide, strong alkaline solutes such as sodium hydroxide (NaOH) may be used, and the content is preferably about 0.1 to 100 g / L. Here, instead of sodium silicate, a weakly alkaline solute such as sodium aluminate (Na 2 AlO 3 ) may be used, and the content thereof is preferably 0.1 to 50 g / L, more preferably 3 to 10 g / L.
상기 전해액 중에서 상기 히트싱크의 소재 표면에 코팅층을 형성시키기 위해서는 서로 다른 극성을 갖는 상기 히크싱크의 소재와 전극 사이에 교류 혹은 직류의 전류를 흘려주면 된다. 이때 인가되는 전압과 전류 밀도 및 인가 주파수를 적절히 조정하면 상기 표면저항이 0.1 내지 10 Ω/□ 이고, 동시에 평균표면조도가 0.1 내지 10 ㎛인 표면처리 층을 얻을 수 있다. 이때 적정한 인가전압은 50 ~ 150 V 사이에 존재하며, 보다 적절하게는 70 ~ 100 V 범위에 있다. 적정한 인가 전류 밀도는 0.1~30 A/dm2의 범위에 있는 것이 좋으며, 보다 적절하게는 0.2~3 A/dm2 범위에 있는 것이 좋다. 인가되는 주파수는 인가 전류가 교류일 경우에는 보통 30 Hz ~1 GHz 이하인 것이 좋으며, 더욱 좋게는 50~700 Hz 범위가 좋다. 인가 전류가 직류일 경우에는 보통 60 Hz를 이용하여도 좋으나, 펄스파 형태의 인가 전류를 가질 경우에는 최대 1 GHz의 높은 주파수를 이용할 수도 있다. 상기 가해지는 전류의 파형은 정방향의 전류 파형과 역방향의 전류 파형이 시간의 경과와 더불어 교대로 나타나도록 조정하며, 정방향 전류파와 역방향 전류파의 각각의 유지 시간과 진폭을 적절히 조정할 수도 있으며, 전류파와 전류파 사이에 전류가 전혀 흐르지 않게 하는 휴지시간을 둘 수도 있다. 이때, 가해지는 전류파의 모양은 정현파 외에도 삼각파, 사각파, 톱니파 혹은 이들의 불규칙한 조합 등을 사용할 수 있다.In order to form a coating layer on the surface of the heat sink in the electrolyte solution, an alternating current or a direct current may be supplied between the electrode and the electrode of the heatsink having different polarities. At this time, if the voltage, current density, and frequency applied are appropriately adjusted, a surface treatment layer having a surface resistance of 0.1 to 10 Ω / □ and an average surface roughness of 0.1 to 10 μm can be obtained. At this time, the appropriate applied voltage is present between 50 ~ 150V, more preferably in the range of 70 ~ 100V. The appropriate applied current density is preferably in the range of 0.1 to 30 A / dm 2 , more preferably in the range of 0.2 to 3 A / dm 2 . The applied frequency is usually 30 Hz ~ 1 GHz or less when the applied current is alternating current, more preferably 50 ~ 700 Hz range. When the applied current is a direct current, 60 Hz may be usually used. However, when the applied current has a pulse wave type, a high frequency of up to 1 GHz may be used. The waveform of the applied current is adjusted so that the forward current waveform and the reverse current waveform appear alternately with time, and the respective holding times and amplitudes of the forward current wave and the reverse current wave may be appropriately adjusted. There may be a pause in which no current flows between current waves. In this case, the shape of the applied current wave may be a triangular wave, a square wave, a sawtooth wave, or an irregular combination thereof in addition to the sinusoidal wave.
위와 같은 방법에 의해 형성된 상기 표면처리에 의해 처리된 표면처리층은, 히트싱크 소재의 표면에 내식성을 갖도록 하면서도 후술하는 무기피막층이 히트싱크 소재의 표면으로부터 박리되지 아니하고 히트싱크 소재의 표면에 밀착되도록 하는 매개체의 역할을 하는 동시에 표면조도를 적정범위로 조절하여 방열되는 표면적을 늘려 방열성능을 향상시키는 역할을 한다.The surface treatment layer treated by the above-described surface treatment formed by the above-described method is formed so that the surface of the heat sink material has corrosion resistance, but the inorganic coat layer described below is not peeled from the surface of the heat sink material and is brought into close contact with the surface of the heat sink material. And serves to improve the heat dissipation performance by increasing the surface area to be radiated by adjusting the surface roughness to an appropriate range.
상기 표면처리하는 단계에서 표면처리가 완료되면 히트싱크의 방열성능과 내식성을 더욱 향상시키고 미려한 외관을 갖게 하기 위하여 상기 표면처리가 완료된 히트싱크의 표면에 무기피막을 형성시킨다.When the surface treatment is completed in the surface treatment step, an inorganic film is formed on the surface of the heat sink on which the surface treatment is completed in order to further improve heat dissipation performance and corrosion resistance of the heat sink and to have a beautiful appearance.
상기 무기피막은 피도물(표면처리된 히트싱크)과 탱크(혹은 피도물에 대향하는 전극)를 양쪽 전극으로 하고 탱크 내의 수용성 도료 중에 전류를 통해서 피도물에 도막을 입히는 전착 도장을 이용하여 형성시키는 것이 바람직하다. The inorganic coating is preferably formed by using an electrodeposition coating which coats the coating through the current in the water-soluble coating in the tank as the electrode (surface-treated heat sink) and the tank (or the electrode facing the coating) as both electrodes. .
상기 전착도장은 상기 표면처리된 히트싱크의 표면의 내식성을 보다 향상시키고 동시에 방열성능을 더욱 향상시키기 위하여 실시하는 것으로서, 상기 전착도장의 도장층을 형성시키기 위하여는 먼저 상기 표면처리된 히트싱크를 세정한 후에 전착도장용 도료를 함유한 전해조 내에 침지시킨 후, 상기 표면처리된 히트싱크와 전극 간에 전압을 인가한다. 전압을 인가할 때, 0 ~ 250V 정도의 전압 범위 내에서 승압시키는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0 ~ 150V 전압 범위가 좋으며, 더욱 바람직하게는 0 ~ 120V의 전압 범위가 좋다. 전착 처리시 일정 전압까지의 승압시간은 30초 내지 60초 내에 이루어지며, 전착 처리 시간은 승압시간을 포함하여 3분을 넘기지 않는 게 바람직하다. 전착 처리시 사용하는 도료는 양이온성 도료와 음이온성 도료의 두가지 모두를 사용할 수 있으며, 내식성이 우수한 양이온성 에폭시계 도료를 사용하는 것이 바람직하지만, 목적에 따라 양이온성 아크릴계 도료나 음이온성 에폭시계 도료 등과 같은 모든 종류의 전착 도장용 도료를 이용할 수도 있다. 전착 도장 공정이 완료되면, 수세에 의한 세정 공정을 거친 후, 150 ℃ 내지 185 ℃의 온도에서 건조하면 원하는 전착도장 공정이 완료된다. The electrodeposition coating is performed to further improve the corrosion resistance of the surface of the surface-treated heat sink and at the same time to further improve heat dissipation performance. To form the coating layer of the electrodeposition coating, the surface-treated heat sink is first cleaned. After immersion in the electrolytic cell containing the electrodeposition coating paint, a voltage is applied between the surface treated heat sink and the electrode. When applying a voltage, it is preferable to boost up within the voltage range of about 0-250V. More preferably, the voltage range of 0 to 150V is good, and more preferably, the voltage range of 0 to 120V is good. In the electrodeposition treatment, the boosting time to a predetermined voltage is made within 30 seconds to 60 seconds, and the electrodeposition treatment time is preferably not more than 3 minutes including the boosting time. As the paint used in the electrodeposition treatment, both cationic paint and anionic paint can be used. It is preferable to use a cationic epoxy paint having excellent corrosion resistance, but according to the purpose, a cationic acrylic paint or an anionic epoxy paint can be used. It is also possible to use all kinds of electrodeposition paints such as. When the electrodeposition coating process is completed, after the washing process by water washing, drying at a temperature of 150 ℃ to 185 ℃ to complete the desired electrodeposition coating process.
이와 같은 전착도장을 통해 얻어진 무기피막층은 히트싱크의 방열성능을 더욱 향상시키며 동시에 내식성을 향상시키는 역할을 할 뿐만 아니라, 상기 무기피막을 형성하는 단계 후에 원하는 색상의 도장층을 형성하는 단계가 더 수행될 때 상기 도장층의 밀착성을 향상시키는 역할을 수행하게 된다. 상기 원하는 색상의 도장층은 일반적인 스프레이 도장법을 이용하여 수행할 수 있으며, 이때, 상기 스프레이 도장은 종래의 방법과는 달리 1회의 스프레이 도장만을 실시한다 하더라도 도장층의 박리가 일어나지 않게 된다.The inorganic coating layer obtained through the electrodeposition coating further improves the heat dissipation performance of the heat sink and at the same time serves to improve the corrosion resistance, and after the forming of the inorganic coating, the step of forming a coating layer having a desired color is further performed. When it is to serve to improve the adhesion of the coating layer. The coating layer of the desired color can be carried out using a general spray coating method, in which the spray coating does not occur even if the spray coating is performed only once spray coating, unlike the conventional method.
다음은 본 발명에 따른 실시예 및 비교예로서, 각 실시예 및 비교예에서 선정한 히트싱크용 재질은 AZ91D 마그네슘 주조합금과 ADC12 다이캐스팅용 알루미늄 합금이며, 모든 시편은 40mm x 40mm x 2mm 크기로 주조하여 제작하였다. The following examples and comparative examples according to the present invention, the heat sink material selected in each of the examples and comparative examples are AZ91D magnesium main alloy and ADC12 die casting aluminum alloy, all specimens are cast in 40mm x 40mm x 2mm size Produced.
<실시예 1>≪ Example 1 >
O 재질 : AZ91D (마그네슘 주조합금)O Material: AZ91D (Magnesium Main Alloy)
O 표면처리 층 형성 조건O Surface Treatment Layer Formation Conditions
- 표면처리 방법 : PEO -Surface treatment method: PEO
- 전해액 조성: KOH 5g/l + Na2O-SiO2 8 g/l + 증류수Electrolyte Composition: KOH 5g / l + Na 2 O-SiO 2 8 g / l + Distilled Water
- 전원조건: 전류밀도 1.8 A/dm2, 최종 인가 전압 120 V AC-Power condition: Current density 1.8 A / dm 2 , Final applied voltage 120 V AC
O 무기피막 층 형성 조건 O Inorganic film layer formation condition
- F1 : F2 (Nv=1:3) 백색 아크릴계 수지 -F1: F2 (Nv = 1: 3) white acrylic resin
- 전압 범위 : 0 ~ 100 V DC Voltage range: 0 to 100 V DC
- 인가 전압 : 100 V DC Voltage applied: 100 V DC
- 인가전압까지의 승압시간 : 55초 -Boosting time up to applied voltage: 55 seconds
- 총 공정 시간(승압시간 포함) : 150초 -Total process time (including boosting time): 150 seconds
<실시예 2><Example 2>
O 재질 : AZ91D (마그네슘 주조합금)O Material: AZ91D (Magnesium Main Alloy)
O 표면처리 층 형성 조건O Surface Treatment Layer Formation Conditions
- 표면처리 방법 : 논크로메이트 -Surface treatment method: non chromate
- 처리 용액: 인산아연계 처리용액 Treatment solution: Zinc phosphate treatment solution
- 처리온도/시간 : 55 oC / 70초Treatment temperature / hour: 55 o C / 70 sec
O 무기피막 층 형성 조건 O Inorganic film layer formation condition
- 피막성분 : F1(안료), F2(아크릴계 수지), Nv=1:3 -Coating components: F1 (pigment), F2 (acrylic resin), Nv = 1: 3
- 전압 범위 : 0 ~ 100 V DC Voltage range: 0 to 100 V DC
- 인가 전압 : 100 V DC Voltage applied: 100 V DC
- 인가전압까지의 승압시간 : 55초 -Boosting time up to applied voltage: 55 seconds
- 총 공정 시간(승압시간 포함) : 150초 -Total process time (including boosting time): 150 seconds
<실시예 3><Example 3>
O 재질 : ADC12 (다이캐스팅용 알루미늄 합금)O Material: ADC12 (aluminum alloy for die casting)
O 표면처리 층 형성 조건O Surface Treatment Layer Formation Conditions
- 표면처리 방법 : PEO -Surface treatment method: PEO
- 전해액 조성: KOH 5g/l + Na2O-SiO2 8 g/l + 증류수Electrolyte Composition: KOH 5g / l + Na 2 O-SiO 2 8 g / l + Distilled Water
- 전원조건: 전류밀도 1.8 A/dm2, 최종 인가 전압 120 V AC-Power condition: Current density 1.8 A / dm 2 , Final applied voltage 120 V AC
O 무기피막 층 형성 조건 O Inorganic film layer formation condition
- 피막성분 : F1(안료), F2(아크릴계 수지), Nv=1:3 -Coating components: F1 (pigment), F2 (acrylic resin), Nv = 1: 3
- 전압 범위 : 0 ~ 100 V DC Voltage range: 0 to 100 V DC
- 인가 전압 : 100 V DC Voltage applied: 100 V DC
- 인가전압까지의 승압시간 : 55초 -Boosting time up to applied voltage: 55 seconds
- 총 공정 시간(승압시간 포함) : 150초 -Total process time (including boosting time): 150 seconds
<실시예 4><Example 4>
O 재질 : ADC12 (다이캐스팅용 알루미늄 합금)O Material: ADC12 (aluminum alloy for die casting)
O 표면처리 층 형성 조건O Surface Treatment Layer Formation Conditions
- 표면처리 방법 : 논크로메이트 -Surface treatment method: non chromate
- 처리 용액: 인산아연계 처리용액 Treatment solution: Zinc phosphate treatment solution
- 처리온도/시간 : 55 oC / 70초Treatment temperature / hour: 55 o C / 70 sec
O 무기피막 층 형성 조건O Inorganic film layer formation condition
- 피막성분 : F1(안료) F2(아크릴계 수지), Nv=1:3 -Coating component: F1 (pigment) F2 (acrylic resin), Nv = 1: 3
- 전압 범위 : 0 ~ 100 V DC Voltage range: 0 to 100 V DC
- 인가 전압 : 100 V DC Voltage applied: 100 V DC
- 인가전압까지의 승압시간 : 55초 -Boosting time up to applied voltage: 55 seconds
- 총 공정 시간(승압시간 포함) : 150초 -Total process time (including boosting time): 150 seconds
<비교예 1>≪ Comparative Example 1 &
O 재질 : AZ91D (마그네슘 주조합금)O Material: AZ91D (Magnesium Main Alloy)
O 표면처리 층 형성 조건O Surface Treatment Layer Formation Conditions
- 표면처리 방법 : 미실시 -Surface treatment method: Not carried out
O 스프레이도장 층 형성 조건O spray paint layer formation conditions
- 백색 아크릴계 소부도장용 페인트 -White acrylic paint
- 도장 방식 및 횟수 : 스프레이도장/4회(4-coating) -Coating method and number of times: Spray coating / 4 times (4-coating)
- 건조 온도/시간 : 150 oC, 1시간/1회Drying temperature / hour: 150 o C, 1 hour / 1 time
- 총 공정시간 : 4 hrs -Total process time: 4 hrs
<비교예 2>Comparative Example 2
O 재질 : AZ91D (마그네슘 주조합금)O Material: AZ91D (Magnesium Main Alloy)
O 표면처리 층 형성 조건O Surface Treatment Layer Formation Conditions
- 표면처리 방법 : 샌드블라스트(습식) -Surface treatment method: Sandblast (Wet)
- 블라스트 미디어 : 금강석 분말 (80mesh) -Blast Media: Diamond Stone Powder (80mesh)
- 분사압력/시간: 7 kg/cm2 / 60초- injection pressure / time: 7 kg / cm 2/60 cho
O 스프레이도장 층 형성 조건O spray paint layer formation conditions
- 백색 아크릴계 소부도장용 페인트 -White acrylic paint
- 도장 방식 및 횟수 : 스프레이도장/4회(4-coating) -Coating method and number of times: Spray coating / 4 times (4-coating)
- 건조 온도/시간 : 150 oC, 2시간/1회Drying temperature / hour: 150 o C, 2 hours / 1 time
- 총 공정시간 : 4 hrs -Total process time: 4 hrs
<비교예 3>≪ Comparative Example 3 &
O 재질 : AZ91D (마그네슘 주조합금)O Material: AZ91D (Magnesium Main Alloy)
O 표면처리 층 형성 조건O Surface Treatment Layer Formation Conditions
- 표면처리 방법 : 논크로메이트 -Surface treatment method: non chromate
- 처리 용액: 인산아연계 처리용액 Treatment solution: Zinc phosphate treatment solution
- 처리온도/시간 : 55 oC / 150 초Treatment temperature / hour: 55 o C / 150 sec
O 스프레이도장 층 형성 조건 O spray paint layer formation conditions
- 백색 아크릴계 소부도장용 페인트 -White acrylic paint
- 도장 방식 및 횟수 : 스프레이도장/4회(4-coating) -Coating method and number of times: Spray coating / 4 times (4-coating)
- 건조 온도/시간 : 150 oC, 2시간/1회Drying temperature / hour: 150 o C, 2 hours / 1 time
- 총 공정시간 : 4 hrs -Total process time: 4 hrs
<비교예 4>≪ Comparative Example 4 &
O 재질 : AZ91D (마그네슘 주조합금)O Material: AZ91D (Magnesium Main Alloy)
- 표면처리 방법 : PEO -Surface treatment method: PEO
- 전해액 조성: KOH 5g/l + Na2O-SiO2 8 g/l + 증류수Electrolyte Composition: KOH 5g / l + Na 2 O-SiO 2 8 g / l + Distilled Water
- 전원조건: 전류밀도 1.8 A/dm2, 최종 인가 전압 150 V AC-Power condition: Current density 1.8 A / dm 2 , Final applied voltage 150 V AC
O 스프레이도장 층 형성 조건O spray paint layer formation conditions
- 백색 아크릴계 소부도장용 페인트 -White acrylic paint
- 도장 방식 및 횟수 : 스프레이도장/4회(4-coating) -Coating method and number of times: Spray coating / 4 times (4-coating)
- 건조 온도/시간 : 150 oC, 2시간/1회Drying temperature / hour: 150 o C, 2 hours / 1 time
<비교예 5>≪ Comparative Example 5 &
O 재질 : ADC12 (다이캐스팅용 알루미늄 주조합금)O Material: ADC12 (Aluminum Main Alloy for Die Casting)
O 표면처리 층 형성 조건O Surface Treatment Layer Formation Conditions
- 표면처리 방법 : 미실시 -Surface treatment method: Not carried out
O 스프레이도장 층 형성 조건O spray paint layer formation conditions
- 백색 아크릴계 소부도장용 페인트 -White acrylic paint
- 도장 방식 및 횟수 : 스프레이도장/4회(4-coating) -Coating method and number of times: Spray coating / 4 times (4-coating)
- 건조 온도/시간 : 150 oC, 1시간/1회Drying temperature / hour: 150 o C, 1 hour / 1 time
- 총 공정시간 : 4 hrs -Total process time: 4 hrs
<비교예 6>≪ Comparative Example 6 >
O 재질 : ADC12 (다이캐스팅용 알루미늄 주조합금)O Material: ADC12 (Aluminum Main Alloy for Die Casting)
O 표면처리 층 형성 조건O Surface Treatment Layer Formation Conditions
- 표면처리 방법 : 샌드블라스트(습식) -Surface treatment method: Sandblast (Wet)
- 블라스트 미디어 : 금강석 분말 (80mesh) -Blast Media: Diamond Stone Powder (80mesh)
- 분사압력/시간: 7 kg/cm2 / 60초- injection pressure / time: 7 kg / cm 2/60 cho
O 스프레이도장 층 형성 조건O spray paint layer formation conditions
- 백색 아크릴계 소부도장용 페인트 -White acrylic paint
- 도장 방식 및 횟수 : 스프레이도장/4회(4-coating) -Coating method and number of times: Spray coating / 4 times (4-coating)
- 건조 온도/시간 : 150 oC, 2시간/1회Drying temperature / hour: 150 o C, 2 hours / 1 time
- 총 공정시간 : 4 hrs -Total process time: 4 hrs
<비교예 7>≪ Comparative Example 7 &
O 재질 : ADC12 (다이캐스팅용 알루미늄 주조합금)O Material: ADC12 (Aluminum Main Alloy for Die Casting)
O 표면처리 층 형성 조건O Surface Treatment Layer Formation Conditions
- 표면처리 방법 : 논크로메이트 -Surface treatment method: non chromate
- 처리 용액: 인산아연계 처리용액 Treatment solution: Zinc phosphate treatment solution
- 처리온도/시간 : 55 oC / 150 초Treatment temperature / hour: 55 o C / 150 sec
O 스프레이도장 층 형성 조건 O spray paint layer formation conditions
- 백색 아크릴계 소부도장용 페인트 -White acrylic paint
- 도장 방식 및 횟수 : 스프레이도장/4회(4-coating) -Coating method and number of times: Spray coating / 4 times (4-coating)
- 건조 온도/시간 : 150 oC, 2시간/1회Drying temperature / hour: 150 o C, 2 hours / 1 time
- 총 공정시간 : 4 hrs -Total process time: 4 hrs
<비교예 8>≪ Comparative Example 8 >
O 재질 : ADC12 (다이캐스팅용 알루미늄 주조합금)O Material: ADC12 (Aluminum Main Alloy for Die Casting)
- 표면처리 방법 : PEO -Surface treatment method: PEO
- 전해액 조성: KOH 5g/l + Na2O-SiO2 8 g/l + 증류수Electrolyte Composition: KOH 5g / l + Na 2 O-SiO 2 8 g / l + Distilled Water
- 전원조건: 전류밀도 1.8 A/dm2, 최종 인가 전압 150 V AC-Power condition: Current density 1.8 A / dm 2 , Final applied voltage 150 V AC
O 스프레이도장 층 형성 조건O spray paint layer formation conditions
- 백색 아크릴계 소부도장용 페인트 -White acrylic paint
- 도장 방식 및 횟수 : 스프레이도장/4회(4-coating) -Coating method and number of times: Spray coating / 4 times (4-coating)
- 건조 온도/시간 : 150 oC, 2시간/1회Drying temperature / hour: 150 o C, 2 hours / 1 time
상기 실시예들에서 보는 바와 같이 표면처리 시간 및 무기피막 형성에 필요한 단위 공정시간을 각각 합하면, 약 200초 내지 250초에 불과하여 빠른 시간 내에 단위공정을 완료할 수 있으나, 이에 비하여 비교예들에 따른 공정의 경우 무려 4시간에 가까운 공정시간이 소요되어 본 발명에 따른 LED 조명기기용 히트싱크의 생산성이 월등히 우수하다는 것을 알 수 있다. As shown in the above embodiments, the surface treatment time and the unit process time required for forming the inorganic film may be summed up, respectively, and the unit process may be completed in a short time, which is only about 200 seconds to 250 seconds. In the case of the process according to the process time is close to 4 hours, it can be seen that the productivity of the heat sink for the LED lighting device according to the present invention is excellent.
상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 8에 따른 LED 조명기기용 히트싱크의 표면처리에 따른 특성시험 결과를 표 1 및 표 2에 요약하여 나타내었다.The characteristics test results according to the surface treatment of the heat sink for LED lighting apparatus according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 8 are summarized in Table 1 and Table 2.
<표 1> 히트싱크 소재의 표면처리(실시예)에 따른 특성시험 결과<Table 1> Property test results according to surface treatment (example) of heat sink material
<표 2> 히트싱크 소재의 표면처리(비교예)에 따른 특성시험 결과<Table 2> Property test results according to surface treatment (comparative example) of heat sink material
위의 실시예 및 비교예에 따른 시편에 대하여, 내식성 시험은 ASTM B117에 규정된 방법에 의하여 72시간 동안 중성 염수 분무시험을 행하였으며, 방열성능 시험은 KICM FIS-1005 시험 규격에 의하여 조명기기용 LED 히트싱크의 허용 최고온도인 60oC에서의 열방사율을 측정하였다. 이와 함께, 실시예의 경우 표면처리층과 무기피막층간의 도막 밀착성 측정과, 비교예의 표면처리층과 스프레이 도장층간의 도막밀착성 측정을 위해 ISO 2409에 규정된 시험 절차에 따라, 크로스 컷팅(X-cutting) 시험을 행하였다.For the specimens according to the above examples and comparative examples, the corrosion resistance test was carried out for a neutral salt spray test for 72 hours by the method specified in ASTM B117, the heat dissipation performance test according to KICM FIS-1005 test standard The thermal emissivity was measured at 60 ° C., the maximum allowable temperature of the heat sink. In addition, in the case of the embodiment, cross-cutting (X-cutting) in accordance with the test procedure specified in ISO 2409 for measuring the coating adhesion between the surface treatment layer and the inorganic coating layer and the coating adhesion measurement between the surface treatment layer and the spray coating layer of the comparative example. The test was done.
상기 시험결과를 분석하여 보면, 위의 표 1에서 보는 바와 같이, 모든 실시예들은 부식이 전혀 일어나지 않은 반면, 표 2에서 보는 바와 같이, 비교예들에서는 일부 부식현상이 발생하였으며, 방열성능에 있어서는 실시예들의 경우 85%(=0.850) 이상의 높은 방사율을 나타내는 반면, 비교예의 경우 최대 66.5%(=0.665)에 불과하여 상대적으로 실시예의 경우에 방열성능이 우수한 것으로 나타났다. 또한 도막 밀착성에 있어서도, 실시예의 경우, 가장 우수한 등급인 0 등급(100개의 도막조각 중에서 단 1개의 도막도 벗겨지 않은 경우)에 해당하는 결과를 나타내었지만, 비교예들의 경우에는 실시예에 비해 도막밀착성이 약한 1 등급(100개의 도막조각 중에서 5개 이하의 도막만 벗겨지는 경우)에 해당하는 결과를 얻었다. As a result of analyzing the test results, as shown in Table 1 above, all of the examples did not occur at all, whereas as shown in Table 2, some of the corrosion occurred in the comparative examples, and in terms of heat dissipation performance, Examples showed a high emissivity of more than 85% (= 0.850), while the comparative example was only up to 66.5% (= 0.665), which was relatively excellent in the heat dissipation performance of the examples. In addition, in the case of coating film adhesion, in the case of Examples, the best grade 0 (when only one film out of 100 pieces of coating film was peeled off) was shown, but in the case of Comparative Examples, The results corresponded to the grade 1 (if only 5 or less coating films were peeled out of 100 coating pieces) with poor adhesiveness.
한편, 위의 실시예와 비교예에서 표면처리층의 두께와 최종 외관 도막층의 두께를 합한 결과를 살펴 보면, 실시예들의 경우 20 ~35 ㎛ 의 두께를 가지고 있고, 비교예들의 경우 75~ 90 ㎛의 두께를 가지고 있는데, 표 1 및 표 2에서 보는 바와 같이 1/3 정도의 도막 두께로도 기존의 표면처리 방법에 비하여 월등히 우수한 성능을 얻을 수 있음을 알 수 있다. On the other hand, look at the result of the sum of the thickness of the surface treatment layer and the thickness of the final appearance coating layer in the above Examples and Comparative Examples, the embodiment has a thickness of 20 ~ 35 ㎛, the Comparative Examples 75 ~ 90 Although it has a thickness of μm, as shown in Table 1 and Table 2, it can be seen that even with a coating thickness of about 1/3, excellent performance can be obtained as compared to the conventional surface treatment method.
본 발명은 실시예 들을 기준하여 설명되어 있으나 이는 예시적인 것이라 할 수 있고, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예 들을 생각해 낼 수 있으므로 이러한 균등한 실시예들 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 포함하는 것으로 보아야 한다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments, these may be referred to as exemplary, and those skilled in the art may devise various modifications and equivalent embodiments therefrom, such equivalent embodiments. It should also be seen as included within the claims of the present invention.
Claims (5)
상기 소재가공단계에서 원하는 형상으로 가공된 소재의 표면을 표면처리하여, 소재의 표면저항이 0.1 ~ 10 Ω/□ 이고, 동시에 평균표면조도가 0.1 ~ 10 ㎛으로 처리하는 표면처리단계; 및
상기 표면처리단계에서 표면처리된 소재 위에 무기피막을 형성하는 피막형성단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 조명기기용 히트싱크의 표면처리 방법.A material processing step of processing the material of the heat sink for the LED lighting device into a desired shape;
A surface treatment step of treating the surface of the material processed into a desired shape in the material processing step, and having a surface resistance of 0.1 to 10 Ω / □ and an average surface roughness of 0.1 to 10 μm; And
And a film forming step of forming an inorganic film on the surface treated material in the surface treatment step.
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|---|---|---|---|
| KR1020110065601A KR101313014B1 (en) | 2011-07-01 | 2011-07-01 | Method for Treating the Surface of the Heat Sink for LED |
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| KR1020110065601A KR101313014B1 (en) | 2011-07-01 | 2011-07-01 | Method for Treating the Surface of the Heat Sink for LED |
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2011
- 2011-07-01 KR KR1020110065601A patent/KR101313014B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR101313014B1 (en) | 2013-10-01 |
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