KR20130068526A - 마그네슘 강재 전착도장 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네슘 강재 전착도장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화성피막 형성 후 전착도장액에 강재를 침지시켜, 마그네슘 강재에 전착도장을 수행하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 마그네슘 강재를 전착도장액에 침지시키는 단계; 및 상기 침지된 마그네슘 강재에 전압을 인가하여, 전착도장을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 강재의 전착도장 방법이 제공되며, 본 발명에 따르면, 마그네슘 강재에 먼저 화성피막을 형성시킨 후, 다시 전착도장을 진행한다. 이로써 마그네슘 표면에 1차로 형성된 화성피막과 전착도장액 간의 정전기적 힘에 의하여 마그네슘 표면에 최종 전착도장층을 효과적으로 형성시킬 수 있다.

Description

마그네슘 강재 전착도장 방법{Method for electro deposition coating of magnesium}

본 발명은 마그네슘 강재 전착도장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화성피막 형성 후 전착도장액에 강재를 침지시켜, 마그네슘 강재에 전착도장을 수행하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 마그네슘은 지구상에 풍부할 뿐 아니라 밀도가 약 1.74 g/cm³[0002] 으로써, 구조용 금속재료 중 가장 경량이기 때문에 항공기, 자동차 및 휴대용 기기 등에 사용되고 있으며, 사용량 및 적용 범위가 급격히 증가하고 있다.

그러나 마그네슘 합금은 재질의 특성상 내식성이 떨어진다는 단점이 있기 때문에 표면에 화학처리를 필수적으로 해야 하며, 이러한 화학처리 중에서 가장 많이 사용되어온 방법 중 하나는 화성피막형성 후에 도장으로 마무리하는 공정이 있다.

화성피막형성 방법은 마그네슘 표면에 다양한 화학 반응들에 의해서 피막이 형성되는 금속 표면처리의 하나로서 피막의 두께는 수백 nm 범위를 나타내며, 화성처리용액에 따라 다양한 종류가 있다. 또한, 화성피막형성 방법은 외부에서 전기를 가해주는 전기도금과는 달리 외부에서 전기를 가해주지 않고 금속 표면에서 일어나는 화학반응을 이용하여 피막을 얻는 특징이 있다.

이러한 마그네슘 합금의 화성피막형성 방법은 일반적으로 크롬계 화성처리와 비크롬계 화성처리 방법이 있다. 크롬계 화성처리는 70년대 Dow Chemical에서 개발되었으며, Dow1이나 Dow21과 같이 명명되어 사용되고 있다. 대표적인 Dow법은 중크롬산소다를 주성분으로 하여 산성용액에서 금속표면처리가 이뤄진다. Dow법에서 사용되는 산성용액은 관리가 용이하고, 표면 처리 이후 금속의 내식성 및 도장 밀착성이 좋은 장점이 있다. 하지만, 사용되는 산성용액 내의6가 크롬의 유해성이 발견되어 사용에 제한이 있다. 이에 따라 저크롬계 혹은 비크롬계 화성처리 방법이 개발되어 사용되고 있는데, 비크롬계 화성처리법은 주로 망간염계 및 지르코늄염계가 있으며, 기타 희토류염계와 유기계가 알려져 있으나, 처리액이 고가이거나 관리가 힘드는 단점이 있다. 또한 화성피막의 색상이 크로메이트의 경우는 녹색이거나 붉은 회색을 띄고, 비크롬계의 경우는 회색이나 아이보리 색을 나타내기 때문에 마그네슘의 금속색상이 그대로 표현되지 못하기 때문에 마그네슘 합금 외관의 미려함이 저하된다. 반면 전착도장은 도료와 피도물에 각각 다른 극성의 정전기를 씌워서 도료 속에 피도물을 넣어 도장하는 방법으로, 화학반응성이 우수한 마그네슘의 경우, 이와 같은 정전기에 기반한 전착도장이 어렵다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는 마그네슘 강재의 새로운 전착도장 방법을 제공하는 것이다

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 마그네슘 강재를 전착도장액에 침지시키는 단계; 및 상기 침지된 마그네슘 강재에 전압을 인가하여, 전착도장을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 강재의 전착도장 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방법은 마그네슘 강재를 탈지, 수세하는 단계; 상기 수세된 마그네슘 강재 표면에 지르코늄 피막을 형성시키는 단계; 지르코늄 피막이 형성된 마그네슘 강재를 수세하는 단계; 상기 수세된 마그네슘 강재를 전착 도장액에 침지시키는 단계; 및 상기 침지된 마그네슘 강재에 전압을 인가하여 전착 도장을 진행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 강재의 전착도장 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 지르코늄 피막은 인산 0.1 내지 0.5부피%, 암모늄 플루오로지르콘산 0.5 내지 5부피% 및 잔부의 물로 이루어지며, 섭씨 47 내지 53도인 화성피막액에 상기 마그네슘 강재를 100 내지 120초 동안 침지시키는 방식으로 형성된다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 전착 도장액은 20 내지 25부피%의 안료, 10 내지 15부피%의 부틸 셀로솔브, 60 내지 65중량%의 아크릭 양이온성 전착 수지 및 잔부의 첨가제로 이루어지며, 전도도는 800 ~ 1,200 ㎲/㎝이다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 마그네슘 강재의 침지는 100 내지 120초 동안 섭씨 25 내지 30도에서 진행되며, 이때 pH는 3.2 내지 4.0이다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 전압 인가시 전압은 135 내지 155 볼트이며, 전압 인가시 상기 도장액은 교반된다.

본 발명에 따르면, 마그네슘 강재에 먼저 화성피막을 형성시킨 후, 다시 전착도장을 진행한다. 이로써 마그네슘 표면에 1차로 형성된 화성피막과 전착도장액 간의 정전기적 힘에 의하여 마그네슘 표면에 최종 전착도장층을 효과적으로 형성시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 강재의 전착도장 방법을 설명하는 단계도이다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명은 마그네슘 강재를 최초로 전착도장시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은 마그네슘 강재를 전착도장액액에 침지시키는 단계; 및 상기 침지된 마그네슘 강재에 전압을 인가하여, 전착도장을 진행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 마그네슘 강재는 전착도장되기 전, 화성피막층이 표면에 형성되는데, 이하 이를 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 먼저 화성피막 방식으로 지르코늄 피막을 마그네슘 강재 표면에 형성한다. 상기 지르코늄 피막은 추후 전착도장의 피막층으로 작용한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 강재의 전착도장 방법을 설명하는 단계도이다.

도 1을 참조하면, 먼저, 마그네슘 강재를 수세하고 탈지한다. 상기 수시-탈지 공정은 1 회 또는 복수 회로 진행될 수 있다.

상기 수세. 탈지된 마그네슘 강재 표면에는 피막, 즉, 지르코늄 피막이 형성된다. 지르코늄은 특히 높은 전기전도도를 가지므로, 이후 진행되는 전착도장에서 아크릭계 전착도장액과의 정전기적 상호작용을 극대화시키는 역할을 수행한다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 피막 형성은 상기 강재를 화성 피막액에 침지되는 방식으로 진행되며, 상기 화성 피막액의 구성은 인산 0.1 내지 0.5부피%, 암모늄 플루오로지르콘산 0.5 내지 5부피% 및 잔부의 물로 이루어진다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 화성피막 공정은 100 내지 120초 동안 섭씨 47 내지 53도의 온도의 상기 피막액에 강재를 침지시키는 방식으로 진행된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 피막액의 pH는 3.0 내지 4.8이며, 만약 피막액의 pH가 상기 범위 미만인 경우, 강재의 식각 진행될 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우, 지르코늄 피막이 과도하게 두꺼워질 수 있는 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 화성피막액을 교반시키면서, 상기 강재를 침지시켜 강재 표면 전체로 균일한 피막층이 형성되게 한다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 지르코늄 피막이 형성된 마그네슘 강재를 수세하고, 상기 강재를 전착 도장액에 침지시켜, 상기 강재에 직류 전류를 흘림으로써 전착 도장 공정을 진행한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 전착 도장 공정은 2 단계로 진행되는데, 상기 2 단계는 마그네슘 강재의 전착 도장액 침지와, 침지된 마그네슘 강재에 대한 전압인가로 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 전착 도장액은 침지 탱크에 보관되며, 상기 전착 도장액은 20 내지 25부피%의 안료, 10 내지 15부피%의 부틸 셀로솔브, 60 내지 65중량%의 아크릭 양이온성 전착 수지 및 잔부의 첨가제로 이루어지며, 상기 첨가제로 계면활성제 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 전착 도장 공정 중 마그네슘 강재의 침지는 100 내지 120초 동안 섭씨 25 내지 30도에서 진행되며, pH 조건은 3.2 내지 4.0이었다. 이와 같이 충분한 시간 동안 마그네슘 강재를 침지시키는 이유는 지르코늄 피막과 도장액 간의 충분한 접촉을 도모하기 위함이다.

이후, 상기 전착 도장액에 침지된 강재에 직류를 인가, 전압을 발생시킨다(전압 인가 단계). 본 발명의 일 실시예에서 상기 도장액의 전도도는 800 ~ 1,200 ㎲/㎝이고, 상기 전압 인가시 전압은 135 내지 155 볼트이다. 또한, 상기 도장액은 전압 인가 시 교반되며, 이때 상기 교반 압력은 차압 0.8kgf/㎠ 수준이다.

이상의 지르코늄 화성피막 형성 공정- 2 단계 전착 도장 공정을 통하여 마그네슘 표면에 균일하고, 우수한 색감의 도장층이 형성된다. 즉, 본 발명에 따란 전착 도장 공정은 마그네슘 강재의 지르코늄 피막과 상술한 전착 도장액 간의 정전기적인 인력에 의하여 진행되며, 특히 본 발명은 지르코늄 피막을 마그네슘 표면에 먼저 형성시켜, 마그네슘의 전착도장 공정을 효과적으로 진행한다.

이후, 전착도장 공정이 진행된 상기 마그네슘 강재를 수세하여, 최종 전착도장이 완료된 마그네슘 강제가 완성된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들을 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

1. 마그네슘 강재를 전착도장액에 침지시키는 단계; 및
   상기 침지된 마그네슘 강재에 전압을 인가하여, 전착도장을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 강재의 전착도장 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 방법은
   마그네슘 강재를 탈지, 수세하는 단계;
   상기 수세된 마그네슘 강재 표면에 지르코늄 피막을 형성시키는 단계;
   지르코늄 피막이 형성된 마그네슘 강재를 수세하는 단계; 및
   상기 수세된 마그네슘 강재를 전착 도장액에 침지시키는 단계; 및
   상기 침지된 마그네슘 강재에 전압을 인가하여 전착 도장을 진행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 강재의 전착도장 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 지르코늄 피막은
   인산 0.1 내지 0.5부피%, 암모늄 플루오로지르콘산 0.5 내지 5부피% 및 잔부의 물로 이루어지며, 섭씨 47 내지 53도인 화성피막액에 상기 마그네슘 강재를 100 내지 120초 동안 침지시키는 방식으로 형성된 것을 특징으로 하는 마그네슘 강재의 전착도장 방법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 전착 도장액은 20 내지 25부피%의 안료, 10 내지 15부피%의 부틸 셀로솔브, 60 내지 65중량%의 아크릭 양이온성 전착 수지 및 잔부의 첨가제로 이루어지며, 전도도는 800 ~ 1,200 ㎲/㎝인 것을 특징으로 하는 마그네슘 강재의 전착도장 방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 마그네슘 강재의 침지는 100 내지 120초 동안 섭씨 25 내지 30도에서 진행되며, 이때 pH는 3.2 내지 4.0인 것을 특징으로 하는 마그네슘 강재의 전착도장 방법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 전압 인가시 전압은 135 내지 155 볼트이며, 전압 인가시 상기 도장액은 교반되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 강재의 전착도장 방법.

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