KR20150102208A - Conversion Coating Composition of Magnesium and Magnesium Alloy and Surface Treating Method Using The Same - Google Patents

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates

Abstract

A chromium-free conversion treatment composition forming a conversion coating on a surface of magnesium and a magnesium alloy comprises: 2-10 wt% of a phosphoric acid compound; 0.2-1 wt% of a manganese ion compound; 1-5 wt% of inorganic metal sol; 0.03-0.3 wt% of a vanadium based compound; 0.005-0.05 wt% of a selenium based compound; 0.05-0.2 wt% of a fluorine based compound; and an extra water-soluble solvent. The composition forms a uniform and a dense conversion coating on the surface of the magnesium or the magnesium alloy; and applies corrosion resistance, a base coat adhesion, and water-resistance adhesion to prevent a surface defect of a base coat.

Description

마그네슘 및 마그네슘 합금용 화성처리 조성물 및 이를 이용한 마그네슘 및 마그네슘 합금 소재의 표면처리방법{Conversion Coating Composition of Magnesium and Magnesium Alloy and Surface Treating Method Using The Same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surface treatment method for magnesium and magnesium alloys, and a surface treatment method for magnesium and magnesium alloys using the same,

본 발명은 마그네슘 및 마그네슘 합금용 화성처리 조성물 및 이를 이용한 마그네슘 및 마그네슘 합금 소재의 표면처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마그네슘 또는 마그네슘 합금의 표면에 고 내식성을 부여하기 위해 적용되는 마그네슘 및 마그네슘 합금용 화성처리 조성물 및 이를 이용한 마그네슘 및 마그네슘 합금 소재의 표면처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for treating a magnesium and magnesium alloy, and a method for treating a surface of magnesium and magnesium alloy using the magnesium and magnesium alloy, and more particularly, to a magnesium and magnesium alloy composition comprising magnesium and a magnesium alloy And to a surface treatment method of a magnesium and magnesium alloy material using the same.

마그네슘은 지구상에서 8번째로 풍부한 금속으로 실용금속 중 가장 가벼우며 비강도, 기계 가공성, 치수안정성이 우수하다. 또한 마그네슘 합금은 전자파 차폐성, 방열성 및 진동 흡수성이 우수하여 경량화를 목표로 하는 전자기기나 수송기기에 적용할 수 있는 유리한 장점을 가지고 있다. 최근에는 컴퓨터, 카메라, MP3, 휴대폰과 같은 전자기기나 핸들, 실린더 헤드, 환기 팬, 시트프레임 등의 자동차용 구조재로서 적용되고 있으며 이외의 적용분야 또한 급격히 증가할 것으로 예상되고 있다. Magnesium is the eighth most abundant metal in the world. It is the lightest metal among practical metals, and has excellent non-strength, machinability and dimensional stability. In addition, the magnesium alloy has an advantage of being applicable to electronic devices and transportation equipment aiming at lightweight because of excellent electromagnetic wave shielding property, heat radiation property and vibration absorption property. Recently, it has been applied as an electronic device such as a computer, a camera, an MP3 player, a mobile phone, a structure for an automobile such as a handle, a cylinder head, a ventilation fan, and a seat frame, and other application fields are expected to increase sharply.

전술한 바와 같이 자동차나 이륜차, 가전 등에 사용되는 금속재료 부재(알루미늄 합금, 철강, 마그네슘 합금 등)의 대다수는 내식성이나 미관이 요구되므로 여러 가지 표면처리가 된 후, 도장되어 사용되고 있다. 표면처리의 목적은 소재표면에 잔존하는 절삭유, 가공유 등의 오염물을 제거하여 치밀한 화성피막을 형성시켜 내식성과 도장 밀착성을 부여하는 것이다. As described above, since the majority of metal material members (aluminum alloy, steel, magnesium alloy, etc.) used for automobiles, motorcycles, household appliances, etc. are required to have corrosion resistance and aesthetic appearance, they are painted after being subjected to various surface treatments. The purpose of the surface treatment is to remove contaminants such as cutting oil and processing oil remaining on the surface of the workpiece to form a dense chemical film to impart corrosion resistance and paint adhesion.

마그네슘 합금 부재는 철강이나 알루미늄 합금의 경우와 마찬가지로 표면처리가 된 후에 도장된다. 마그네슘합금은 실용금속 중에서도 가장 활성이 높고 부식하기 쉬운 성질을 가지고 있다 또한 마그네슘 합금의 표면이 화학적으로 불균일하여 마그네슘 합금은 치밀하고 균일한 화성피막을 형성시키는 것이 극히 어려운 재료이기도 하다.The magnesium alloy member is painted after surface treatment as in the case of steel or aluminum alloy. The magnesium alloy is the most active metal among the practical metals and has a property of being easily corroded. Moreover, since the surface of the magnesium alloy is chemically uneven, the magnesium alloy is an extremely difficult material to form a dense and uniform chemical film.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 내식성이 우수한 6가 크롬을 함유하는 화성처리액을사용하여 내식성 및 도장 부착성을 확보하여 왔으나(일본특허등록번호 10-0869402), 이러한 6가 크롬은 인체에 치명적이며 환경오염 문제를 유발하기 때문에 그 사용이 규제되고 있다. 따라서 최근에는 크롬이 함유되지 않은 비크롬 화성처리액을 이용하여 치밀한 화성피막을 형성 하여 내식성 및 도장 부착성을 부여하는 방법이 적용되고 있다. In order to solve such problems, conventionally, a chemical treatment liquid containing hexavalent chromium having excellent corrosion resistance has been used to secure corrosion resistance and paint adhesion (Japanese Patent Registration No. 10-0869402). However, such hexavalent chromium And its use is regulated because it causes environmental pollution problems. Therefore, recently, a method of imparting corrosion resistance and paint adhesion by forming a dense chemical conversion film using a chromium-free processing solution containing no chromium has been applied.

비크롬 화성처리법으로서는 금속 알콕시드, 금속 아세틸아세토네이트, 금속 카르복실레이트로부터 선택되는 적어도 1종의 유기 금속화합물과, 산, 알칼리 및 그 염류, 또는 히드록실기, 카르복실기, 아미노기의 어느 하나를 가진 유기 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 피막형성 조제로 된 "금속의 표면처리방법(일본국의 특개 평 9-228062호)", 인산 마그네슘처리를 베이스로 한 처리법, 거기에 크롬이외의 지르코늄, 티탄이나 아연 등의 금속을 첨가하는 "인산염 처리 (일본국의 특공 평7-126858호)"등을 들 수 있다. 그러나 이들 화성처리 조성물은 처리공정이 길기 때문에 비실용적이고, 처리에 장시간을 요하는 반면 충분한 내식성, 녹방지성 및 도막 밀착성을 부여할 수 없는 등의 문제가 있고 또한 이들 화성처리 조성물은 소재의 불균일성의 영향을 받기 쉬워 성능이 안정하지 않은 등의 문제를 가지고 있다. As the non-chromium conversion treatment method, at least one organometallic compound selected from a metal alkoxide, metal acetylacetonate and metal carboxylate and at least one compound selected from the group consisting of an acid, an alkali and a salt thereof, or a compound having any one of a hydroxyl group, (Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 9-228062) ", a treatment method based on magnesium phosphate treatment, and a method of treating at least one kind of film forming auxiliary selected from zirconium, titanium Phosphate treatment (Japanese Patent Publication No. Hei 7-126858) in which a metal such as zinc is added. However, these chemical conversion treatment compositions are impractical because they require a long treatment time, and require a long time for treatment. However, there is a problem that sufficient corrosion resistance, rust resistance and film adhesion can not be imparted. It is susceptible to influence and the performance is not stable.

소재의 불균일성의 영향을 줄이기 위해 탈지제 및 화학 식각제에 관한 발명도 보고되어 있다. 마그네슘 합금용 산세정제(일본국의 특개 소53-102231호 공보)" "마그네슘 합금표면으로부터의 스머트 제거(일본국의 특개 평6-220663호 공보)등을 들 수 있다. 이들 발명은 마그네슘 합금의 표면을 에칭하여 이형제 및 가공 윤활제, 합금편석 층을 제거하는 것이 목적이다. 그러나 이들 방법을 적용해도 마그네슘 표면에 치밀하고 균일한 화성처리 피막을 형성시키는 것은 어려우므로 우수한 내식성 및 도장 밀착성을 얻기가 어렵다. Inventions relating to degreasing agents and chemical etching agents have also been reported to reduce the effect of nonuniformity of the material. Acid cleaning agent for magnesium alloy (Japanese Unexamined Patent Publication No. 53-102231), "" removing smut from the surface of magnesium alloy (Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-220663), and the like. These inventions aim to remove the release agent, the working lubricant and the alloy segregation layer by etching the surface of the magnesium alloy. However, even if these methods are applied, it is difficult to form a dense and uniform chemical treatment film on the surface of magnesium, so that it is difficult to obtain excellent corrosion resistance and coating adhesion.

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 극복하기 위해 착안된 것으로 마그네슘 또는 마그네슘 합금 소재의 표면에 균일하고 치밀한 화성처리 피막을 형성하는 동시에 내 상도 도장의 표면결함을 초래하지 않으면서 내식성, 상도밀착성, 내수밀착성을 부여할 수 있는 화성 처리 조성물을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to overcome such problems and to provide a method for forming a uniform and dense chemical conversion coating on the surface of a magnesium or magnesium alloy material and at the same time to provide a corrosion- Which is capable of providing a chemical conversion treatment composition capable of imparting a chemical conversion.

본 발명의 다른 목적은 이러한 문제점을 극복하기 위해 착안된 것으로 화성처리 조성물을 이용하여 마그네슘 또는 마그네슘합금 소재 표면에 존재하는 오염물(가공오일, 유분등)과 산화막층을 제거한 후 균일하고 치밀한 화성처리 피막을 형성하는 마그네슘 및 마그네슘합금 소재의 표면처리방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to overcome this problem by using a chemical conversion treatment composition to remove contaminants (oil, oil, etc.) existing on the surface of a magnesium or magnesium alloy material and an oxide layer, And a method of surface treatment of a magnesium and magnesium alloy material.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마그네슘 및 마그네슘 합금 소재에 표면에 화성피막을 형성하는 크롬-프리 화성처리 조성물은 인산 화합물 2 내지 10 중량%, 망간이온 화합물 0.2 내지 1중량%, 무기 금속졸 1 내지 5 중량%, 바나듐계 화합물 0.03 내지 0.3 중량%, 셀레늄계 화합물 0.005 내지 0.05 중량%, 플루오르계 화합물 0.05 내지 0.2 중량% 및 여분의 수용성 용매를 포함하는 조성을 가질 수 있다. The chromium-free treating composition for forming a chemical conversion coating on a surface of a magnesium and magnesium alloy material according to the present invention comprises 2 to 10% by weight of a phosphoric acid compound, 0.2 to 1% by weight of a manganese ionic compound, To about 5% by weight of a zeolite, from 0.03 to 0.3% by weight of a vanadium compound, from 0.005 to 0.05% by weight of a selenium compound, from 0.05 to 0.2% by weight of a fluorine compound and an extra water-soluble solvent.

일 실시예에 있어서, 상기 인산 화합물은 이산이온을 발생하는 화합물로서, 제1 인산소다, 제2 인산소다, 제1 인산암모늄, 제2 인산암모늄, 제1 인산칼륨, 제2 인산칼륨 등의 인산염 화합물 및 오르토인산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the phosphoric acid compound is a compound which generates a discrete ion and is a phosphate such as sodium phosphate monobasic, sodium phosphate monobasic, ammonium monophosphate, ammonium dibasic, potassium monophosphate, A compound, and an orthophosphoric acid.

일 실시예에 있어서, 상기 망간이온 화합물은 망간이온을 발생하는 화합물서, Manganese(II) sulfate, Manganese(II) acetate, Manganese(III) acetylacetonate, Manganese(II) nitrate, Manganese(II) chloride, Manganese sulfate로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the manganese ionic compound is selected from the group consisting of manganese (II) sulfate, manganese (II) acetate, manganese (III) acetylacetonate, manganese sulfate, and the like.

일 실시예에 있어서, 상기 무기 금속졸은 실리카졸, 알루미나졸, 티타니아졸 및 지르코니아졸로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the inorganic metal sol may include at least one selected from the group consisting of silica sol, alumina sol, titania sol, and zirconia sol.

일 실시예에 있어서, 상기 바나듐계 화합물은 5산화바나듐(V2O5), 메타바나딘산(HVO3), 메타바나딘산암모늄, 메타바나딘산나트륨, 옥시3염화 바나듐(VOCl3), 3산화바나듐 V2O3), 이산화바나듐(VO2), 옥시황산바나듐(VOSO4), 바나듐옥시아세틸아세테이트 VO(OC(=CH2)CH2COCH3))2, 바나듐아세틸아세테이트 V(OC(=CH2)CH2COCH3))3, 3염화바나듐 (VCl3) 및 인바나드몰리브덴산 H15-X[PV12-xMoxO40]ㅇnH2O (6<x<12,n<30)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the vanadium compound is selected from the group consisting of vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), metavanadic acid (HVO 3 ), ammonium metavanadate, sodium metavanadate, vanadium trichloride (VOCl 3 ) , 3 vanadium oxide V 2 O 3), dioxide, vanadium (VO 2), oxy-sulfate, vanadium (VOSO 4), vanadium oxy-acetyl acetate VO (OC (= CH 2) CH 2 COCH 3)) 2, vanadium acetylacetate V ( OC (= CH 2) CH 2 COCH 3)) 3, 3 vanadium chloride (VCl 3), and invar Oxnard molybdate H 15 -X [PV 12 -xMoxO 40 ] o nH 2 o (6 <x < 12, n < 30). &Lt; / RTI &gt;

일 실시예에 있어서, 상기 셀레늄계 화합물은 산화셀레늄(SeO2), 황화셀레늄(SeS), 셀렌화수소(H2Se), 셀레늄납(PbSe), 셀렌산(H2SeO4), 아셀렌산(H2SeO3), 셀렌화나트륨(Na2Se), 아연셀레나이드(ZnSe), 페닐염화셀렌(C6H5SeCl), 벤젠셀렌산(C6H6O2Se), 디페닐셀레나이드((C6H5)2Se2), 메틸셀렌산(CH4O2Se)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. In one embodiment, the selenium-based compound is selected from the group consisting of SeO2, SeS, H2Se, PbSe, H2SeO4, At least one selected from the group consisting of sodium (Na2Se), zinc selenide (ZnSe), phenyl selenide (C6H5SeCl), benzene selenic acid (C6H6O2Se), diphenyl selenide ((C6H5) 2Se2), methyl selenic acid (CH4O2Se) . &Lt; / RTI &gt;

일 실시예에 있어서, 상기 플루오르계 화합물은 플루오르화 암모늄(NH4F), 플루오르화 수소산(HF), 플루오르화 칼륨(KF), 플루오르화 나트륨(NaF), 플루오르화 수소나트륨(NaHF2), 플루오르화 수소칼륨(KHF2), 플루오르화 수소암모늄(NH4HF2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the fluorine-based compound is selected from the group consisting of ammonium fluoride (NH4F), hydrofluoric acid (HF), potassium fluoride (KF), sodium fluoride (NaF), sodium hydrogen fluoride (NaHF2) Potassium (KHF 2), ammonium hydrogen fluoride (NH 4 HF 2).

이때, 상기 화성처리 조성물은 PH가 3 내지 5를 갖도록 인산 또는 수산화칼륨 등을 더 첨가할 수 있다. At this time, phosphoric acid, potassium hydroxide, or the like may be further added to the chemical conversion treatment composition so that pH is 3 to 5. [

상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 마그네슘 및 마그네슘 합금 소재의 표면 처리방법에 있어서, 마그네슘 및 마그네슘 합금 소재에 탈지 공정을 수행하는 단계; 탈치 처리된 마그네슘 및 마그네슘 합금 소재에 산성 수용액을 이용하여 그 표면을 식각하는 단계; 식각 처리된 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재에 존재하는 스머트를 제거하는 탈 스머트 공정을 수행하는 단계 및 화성처리 조성물을 이용하여 상기 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재의 표면에 화성피막을 형성하는 단계를 수행함으로서 이루어질 수 있다. 이때, 상기 화성피막은 인산 화합물 2 내지 10 중량%, 망간이온 화합물 0.2 내지 1중량%, 무기 금속졸 1 내지 5 중량%, 바나듐계 화합물 0.03 내지 0.3 중량%, 셀레늄계 화합물 0.005 내지 0.05 중량%, 플루오르계 화합물 0.05 내지 0.2 중량% 및 여분의 수용성 용매를 포함하는 화성처리 조성물을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.According to another aspect of the present invention, there is provided a surface treating method for a magnesium and magnesium alloy material, comprising the steps of: performing a degreasing process on magnesium and a magnesium alloy material; Etching the surface of the deslated magnesium and magnesium alloy material using an acidic aqueous solution; Performing a desmutting process for removing the smut present in the etched magnesium and magnesium alloy materials, and forming a chemical conversion coating on the surfaces of the magnesium and magnesium alloy materials using the chemical conversion composition . Wherein the chemical conversion coating comprises 2 to 10 wt% of a phosphoric acid compound, 0.2 to 1 wt% of a manganese ion compound, 1 to 5 wt% of an inorganic metal sol, 0.03 to 0.3 wt% of a vanadium compound, 0.005 to 0.05 wt% of a selenium compound, 0.05 to 0.2% by weight of a fluorine-based compound and an excess of a water-soluble solvent.

이와 같은 조성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 마그네슘 및 그 합금 소재의 화성처리 조성물은 마그네슘 또는 마그네슘 합금 소재 표면에 치밀한 화성피막을 형성하여 고내식성, 상도밀착성, 내수밀착성을 부여하며 상도 도장의 표면결함을 초래하지 않으며 크롬을 함유하지 않는다. 본 실시예에 따른 표면처리 방법은 마그네슘 합금 소재로부터 탈지 공정, 식각공정, 탈스머트 공정, 화성처리 공정을 수행함으로서 양호한 미관과 고내식성, 우수한 도장밀착성, 내수밀착성을 갖게 하는 마그네슘 합금을 제공하는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention having such a composition, the chemical conversion treatment composition of magnesium and its alloy material forms a dense chemical conversion coating on the surface of magnesium or magnesium alloy material to impart high corrosion resistance, top adhesion and water resistance, And does not contain chromium. The surface treatment method according to the present embodiment provides a magnesium alloy that has good aesthetic appearance, high corrosion resistance, excellent paint adhesion, and water resistance by performing a degreasing process, an etching process, a degasification process, and a chemical conversion process from a magnesium alloy material .

이하, 본 발명의 실시예에 따른 마그네슘 및 마그네슘 합금용의 화성처리 조성물 및 이를 이용한 표면처리 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Hereinafter, a chemical conversion composition for magnesium and magnesium alloys according to an embodiment of the present invention and a surface treatment method using the same will be described in detail. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are further described in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 크롬-프리 화성처리 조성물 및 이를 이용한 표면처리 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, a chromium-free treating composition and a surface treatment method using the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

마그네슘 및 마그네슘 합금용 화성처리 조성물Chemical composition for treating magnesium and magnesium alloy

본 발명의 화성처리 조성물은 마그네슘 및 마그네슘 합금 소재 표면에 균일하면서 치밀한 화성피막을 형성하여 고 내식성, 상도밀착성, 내수밀착성을 부여하며 상도도장의 표면결함을 초래하지 않고 크롬을 함유하지 않은 화성처리 조성물로서, 인산이온을 생성하는 인산 화합물, 망간이온을 생성하는 망간 화합물, 무기 금속졸, 바나듐계 화합물 셀레늄계 화합물 및 플루오르계 화합물을 함유하는 조성을 갖는다. The chemical conversion treatment composition of the present invention forms a uniform and dense chemical conversion coating on the surfaces of magnesium and magnesium alloy materials, thereby imparting high corrosion resistance, topcoat adhesion, and water resistance to water, and does not cause surface defects in top coating, Which has a composition containing a phosphoric acid compound that generates phosphate ions, a manganese compound that generates manganese ions, an inorganic metal sol, a vanadium compound, a selenium compound, and a fluorine compound.

일 예로서, 상기 크롬-프리 화성처리 조성물은 인산 화합물 2 내지 10 중량%, 망간이온 화합물 0.2 내지 1중량%, 무기 금속졸 1 내지 5 중량%, 바나듐계 화합물 0.03 내지 0.3 중량%, 셀레늄계 화합물 0.005 내지 0.05 중량%, 플루오르계 화합물 0.05 내지 0.2 중량% 및 여분의 수용성 용매를 포함하는 조성을 가질 수 있다. In one embodiment, the chromium-free treating composition comprises 2 to 10 wt% of a phosphoric acid compound, 0.2 to 1 wt% of a manganese ion compound, 1 to 5 wt% of an inorganic metal sol, 0.03 to 0.3 wt% of a vanadium compound, 0.005 to 0.05% by weight, a fluorine-based compound of 0.05 to 0.2% by weight, and an extra water-soluble solvent.

상기 크롬-프리 화성처리 조성물에 포함된 인산 화합물은 형성되는 화성 피막에 내식성의 부여와 도막 밀착성의 향상시키기 위해 사용된다. The phosphoric acid compound contained in the chromium-free treating composition is used for imparting corrosion resistance to the chemical conversion film formed and for improving the film adhesion.

상기 인산 화합물의 예로서는 제1 인산소다, 제2 인산소다, 제1 인산암모늄, 제2 인산암모늄, 제1 인산암모늄, 제1 인산칼륨, 제2 인산칼륨 등의 인산염 화합물, 오르토인산 등을 들 수 있다. 상기 인산 화합물은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. Examples of the phosphoric acid compound include phosphate compounds such as sodium phosphate monobasic, sodium phosphate dibasic, ammonium monophosphate, ammonium dibasic, ammonium monophosphate, potassium monophosphate, and potassium dibasic phosphate, and orthophosphoric acid. have. The phosphoric acid compound may be used singly or in combination of two or more thereof.

본 발명에 따른 화성처리 조성물에 적용되는 인산 화합물의 함량이 2 중량% 미만일 경우에는 충분한 화성피막의 형성이 이루어지지 않아 내식성 및 도장밀착성을 확보하기 어려운 문제가 있다. 반면에 그 함량이 10중량%를 초과할 경우 피막에 과도한 화성피막이 형성되어 내식성은 향상되나 도장 밀착성을 확보하기 어려운 문제가 있다. 따라서 인산 화합물은 2 내지 10 중량%가 사용되는 것이 바람직하고 보다 바람직하게는 3 내지 9중량%가 사용될 수 있다.When the content of the phosphoric acid compound to be applied to the chemical conversion composition according to the present invention is less than 2% by weight, formation of a sufficient chemical conversion film is not carried out, and corrosion resistance and paint adhesion are difficult to secure. On the other hand, when the content exceeds 10% by weight, an excessive chemical conversion film is formed on the film to improve the corrosion resistance, but it is difficult to secure the coating adhesion. Therefore, the amount of the phosphate compound is preferably 2 to 10% by weight, more preferably 3 to 9% by weight.

상기 크롬-프리 화성처리 조성물에 포함된 망간 화합물은 조성물 내에 망간이온이 생성되도록 하여 상기 망간이온이 마그네슘 소재의 표면에서 화성피막 형성의 촉진 및 내식성 향상시키기 위해 적용된다. The manganese compound contained in the chromium-free treating composition is used to cause manganese ions to be generated in the composition, so that the manganese ions are applied to promote the formation of a chemical conversion film on the surface of the magnesium material and to improve corrosion resistance.

상기 망간 화합물의 예로서는 Manganese(II) sulfate, Manganese(II) acetate, Manganese(III) acetylacetonate, Manganese(II) nitrate, Manganese(II) chloride, Manganese sulfate 등을 들 수 있다. 상기 망간 화합물은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. Examples of the manganese compound include Manganese (II) sulfate, Manganese (II) acetate, Manganese (III) acetylacetonate, Manganese (II) nitrate, Manganese (II) chloride and Manganese sulfate. The manganese compounds may be used singly or in combination of two or more thereof.

본 발명에 따른 화성처리 조성물에 적용되는 망간 화합물의 함량이 0.2 중량% 미만일 경우에는 화성 피막의 내식성을 향상시키는 효과가 부족하다. 반면에 1 중량%를 초과할 경우 내식성 및 도장 밀착성은 만족하나 내수밀착성이 크게 떨어지는 문제가 발생한다. 따라서, 망간 화합물은 0.2 내지 1 중량%가 사용되는 것이 바람직하고 보다 바람직하게는 0.3 내지 0.9중량%가 사용될 수 있다.
When the content of the manganese compound applied to the chemical conversion composition according to the present invention is less than 0.2% by weight, the effect of improving the corrosion resistance of the chemical conversion coating film is insufficient. On the other hand, if it exceeds 1% by weight, the corrosion resistance and paint adhesion are satisfied but the water resistance is greatly reduced. Therefore, the manganese compound is preferably used in an amount of 0.2 to 1% by weight, more preferably 0.3 to 0.9% by weight.

본 발명에 따른 화성처리 조성물에 적용되는 상기 무기 금속졸은 내식성 확보 및 균일한 화성피막을 형성하기 위해 적용된다. 상기 무기 금속졸의 예로서는 실리카졸, 알루미나졸, 티타니아졸, 지르코니아졸 포함할 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. The inorganic metal sol to be applied to the chemical conversion composition according to the present invention is applied to ensure corrosion resistance and to form a uniform chemical conversion coating. Examples of the inorganic metal sol include silica sol, alumina sol, titania sol, and zirconia sol. These may be used singly or in a mixture of two or more.

일 예로서, 상기 무기 금속 졸 중에서 실리카졸로서 GRACE사의 Ludox® HS-30, Ludox® HS-40, Ludox® TM, Ludox® SM, Ludox® AM, Ludox® AS, Ludox® LS, Ludox® CL-X, Ludox® SK, Ludox® TMA, Ludox® PG, Ludox® CL, Ludox® CL-P, Ludox® DF, Ludox® FM, Ludox® HSA, NISSAN CHEMICAL 사의 SNOWTEX® ST-20L, SNOWTEX® ST-40, SNOWTEX® ST-50, SNOWTEX® ST-C, SNOWTEX® ST-N, SNOWTEX® ST-O, SNOWTEX® ST-OL, SNOWTEX® ST-ZL, SNOWTEX® ST-PS-M, SNOWTEX® ST-PS-S, SNOWTEX® ST-PS-SO, SNOWTEX® ST-OUP, SNOWTEX® ST-UP, S-CHEMTECH사의 SS-SOL 30SG, SS-SOL 30E, SS-SOL 30, SS-SOL 30F, SS-SOL 100, SS-SOL 30A, SS-SOL 20AM, SS-SOL 30OEAC, SS-SOL 30OMAC, SS-SOL 30OPAC, SS-SOL 20EG, SS-SOL 30EK, SS-SOL 30BK)등이 사용될 수 있다. 상기 알루미나졸로 로 (NISSAN CHEMICAL 사의 ALUMINASOLTM AS-100, ALUMINASOLTM AS-200, GerardKluyskens Co., Inc사의 Ultra-Sol 200A, Ultra-Sol 201A/60, Ultra-Sol 201A/280, WESBOND 사의 Wesol A, Wesol C12, Wesol D30)등을 예로 들수 있다. 이들은 단독 또는 둘이상을 혼합하여 사용할 수 있다.In one example, the GRACE Company as Silica sol Among the inorganic metal sol Ludox ® HS-30, Ludox ® HS-40, Ludox ® TM, Ludox ® SM, Ludox ® AM, Ludox ® AS, Ludox ® LS, Ludox ® CL- X, Ludox ® SK, Ludox ® TMA, Ludox ® PG, Ludox ® CL, Ludox ® CL - P, Ludox ® DF, Ludox ® FM, Ludox ® HSA, SNOWTEX ® ST - 20L and SNOWTEX ® ST - 40 from NISSAN CHEMICAL , SNOWTEX ® ST-50, SNOWTEX ® ST-C, SNOWTEX ® ST-N, SNOWTEX ® ST-O, SNOWTEX ® ST-OL, SNOWTEX ® ST-ZL, SNOWTEX ® ST-PS-M, SNOWTEX ® ST-PS -S, SNOWTEX ® ST-PS- SO, SNOWTEX ® ST-OUP, SNOWTEX ® ST-UP, S-CHEMTECH 's SS-SOL 30SG, SS-SOL 30E, SS-SOL 30, SS-SOL 30F, SS-SOL SS-SOL 30E, SS-SOL 30OEAC, SS-SOL 30OMAC, SS-SOL 30OPAC, SS-SOL 20EG, SS-SOL 30EK and SS-SOL 30BK). In the alumina sol (NISSAN CHEMICAL's ALUMINASOL TM AS-100, ALUMINASOL TM AS-200, GerardKluyskens Co., Inc 's Ultra-Sol 200A, Ultra-Sol 201A / 60, Ultra-Sol 201A / 280, WESBOND 's Wesol A, Wesol C12, Wesol D30), and the like. These may be used singly or in a mixture of two or more.

이때, 본 발명에 따른 조성물에 함유되는 무기 금속졸의 사용량이 1 중량% 미만이면 화성피막의 불균일성 및 내식성 저하되는 문제가 있으며, 반면에 그 함량이 5중량%를 초과할 경우 내수밀착성 저하, 화성처리 조성물의 안정성 저하를 수반하는 문제가 발생된다. 따라서, 무기 금속졸은 1 내지 5 중량%로 사용되는 것이 바람직하고 1.5 내지 4중량%로 사용되는 것이 보다 바람직하다.  If the amount of the inorganic metal sol contained in the composition according to the present invention is less than 1% by weight, the non-uniformity and corrosion resistance of the chemical conversion coating may deteriorate. On the other hand, if the content exceeds 5% by weight, There arises a problem accompanied by a decrease in the stability of the treating composition. Therefore, the inorganic metal sol is preferably used in an amount of 1 to 5% by weight, more preferably 1.5 to 4% by weight.

또한, 본 발명에 따른 화성처리 조성물에 적용되는 상기 바나듐화합물은 내식성을 보다 향상시키고, 마그네슘 합금 소재에 자기치유(self-healing)효과를 부여하기 위해 적용된다. Further, the vanadium compound applied to the chemical conversion composition according to the present invention is applied to further improve the corrosion resistance and to impart a self-healing effect to the magnesium alloy material.

상기 바나듐화합물로는, 바나듐의 산화수가 5 가, 4 가 또는 3 가인 바나듐 화합물을 사용할 수 있고, 예를 들어 5산화바나듐(V2O5), 메타바나딘산(HVO3), 메타바나딘산암모늄, 메타바나딘산나트륨, 옥시3염화 바나듐(VOCl3) 등의 산화수 5 가인 바나듐 화합물 ; 3산화바나듐 (V2O3), 이산화바나듐(VO2), 옥시황산바나듐(VOSO4), 바나듐옥시아세틸아세테이트 VO(OC(=CH2)CH2COCH3))2, 바나듐아세틸아세테이트 V(OC(=CH2)CH2COCH3))3, 3염화바나듐(VCl3), 인바나드몰리브덴산 H15-X[PV12-xMoxO40]ㅇnH2O (6<x<12,n<30)등의 산화수 3 가 또는 4 가의 바나듐 화합물을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. As the vanadium compound, there can be used a vanadium compound in which the oxidation number of vanadium is 5, 4 or 3. Examples of the vanadium compound include vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), metavanadic acid (HVO 3 ), metavanadine Vanadium compounds having 5 oxidation groups such as ammonium ammonium, sodium metavanadate and vanadium trichloride (VOCl 3 ); 3 vanadium oxide (V 2 O 3), dioxide, vanadium (VO 2), oxy-sulfate, vanadium (VOSO 4), vanadium oxy-acetyl acetate VO (OC (= CH 2) CH 2 COCH 3)) 2, vanadium acetylacetate V ( OC (= CH 2) CH 2 COCH 3)) 3, 3 vanadium chloride (VCl 3), Invar Oxnard molybdate H 15 -X [PV 12 -xMoxO 40 ] o nH 2 o (6 <x < 12, n < 30) or the like can be given. These may be used alone or in combination of two or more.

이때, 본 발명에 따른 조성물에 함유되는 바나듐 화합물이 0.03 중량% 미만이면 내식성 및 자기치유 효과를 얻을 수 없고, 반면에 그 함량이 0.3중량%를 초과할 경우 성능 향상이 확인 되지 않아 비용의 상승이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 바나듐 화합물은 0.03 내지 0.3 중량%로 사용되는 것이 바람직하고 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.2중량%로 사용될 수 있다.  If the content of the vanadium compound contained in the composition according to the present invention is less than 0.03% by weight, the corrosion resistance and self-healing effect can not be obtained. On the other hand, if the content exceeds 0.3% by weight, There is a problem that occurs. Therefore, the vanadium compound is preferably used in an amount of 0.03 to 0.3% by weight, and more preferably 0.05 to 0.2% by weight.

상기 크롬-프리 화성처리 조성물에 포함된 셀레늄계 화합물은 화성처리 피막의 고내식성을 부여하기 위해 적용된다. The selenium-based compound contained in the chromium-free treating composition is applied to impart high corrosion resistance of the chemical conversion coating.

상기 셀레늄계 화합물로는 산화셀레늄(SeO2), 황화셀레늄(SeS), 셀렌화수소(H2Se), 셀레늄납(PbSe), 셀렌산(H2SeO4), 아셀렌산(H2SeO3), 셀렌화나트륨(Na2Se), 아연셀레나이드(ZnSe), 페닐염화셀렌(C6H5SeCl), 벤젠셀렌산(C6H6O2Se), 디페닐셀레나이드((C6H5)2Se2), 메틸셀렌산(CH4O2Se)등을 예로 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. Examples of the selenium compound include selenium oxide (SeO2), selenium selenide (SeS), hydrogen selenide (H2Se), selenium lead (PbSe), selenic acid (H2SeO4), ascelenic acid (H2SeO3), sodium selenide Zinc selenide (ZnSe), phenyl selenide (C6H5SeCl), benzene selenic acid (C6H6O2Se), diphenyl selenide ((C6H5) 2Se2), and methyl selenic acid (CH4O2Se). These may be used alone or in combination of two or more.

이때, 본 발명에 따른 조성물에 함유되는 셀레늄계 화합물의 함량이 0.005 중량% 미만이면 내식성 향상의 효과를 얻기 힘들며, 0.05 중량%를 초과할 경우 특정 수준 이상의 내식성 향상 효과를 확인하기 힘들다. 따라서, 셀레늄계 화합물은 0.005 내지 0.05 중량%가 사용되는 것이 바람직하다. If the content of the selenium compound contained in the composition according to the present invention is less than 0.005% by weight, it is difficult to obtain the effect of improving the corrosion resistance. If the content exceeds 0.05% by weight, Therefore, it is preferable that 0.005 to 0.05% by weight of the selenium compound is used.

또한, 상기 크롬-프리 화성처리 조성물에 포함된 플루오르계 화합물은 화성피막 형성 속도 증진과 치밀한 화성피막을 형성하여 내수밀착성을 향상시키기 위해 적용된다. In addition, the fluorine-based compound contained in the chromium-free treating composition is applied to increase the chemical conversion film forming speed and to form a dense chemical conversion film to improve the water resistance.

상기 플루오르계 화합물로는 플루오르화 암모늄(NH4F), 플루오르화 수소산(HF), 플루오르화 칼륨(KF), 플루오르화 나트륨(NaF), 플루오르화 수소나트륨(NaHF2), 플루오르화 수소칼륨(KHF2), 플루오르화 수소암모늄(NH4HF2)등을 예로 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. Examples of the fluorine compound include ammonium fluoride (NH4F), hydrofluoric acid (HF), potassium fluoride (KF), sodium fluoride (NaF), sodium hydrogen fluoride (NaHF2), potassium hydrogen fluoride (KHF2) Ammonium hydrogen fluoride (NH4HF2), and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

이때, 본 발명에 따른 조성물에 함유되는 플루오르계 화합물 함량이 0.05 중량% 미만이면 화성피막 형성 속도가 느리며 내수밀착성이 저하되는 문제가 있으며, 0.2 중량%를 초과하면 화성피막 속도가 매우 빨라 불균일한 화성피막이 형성되는 동시에 용액 내에 침전물이 발생하게 된다. 따라서 플루오르계 화합물은 0.05 내지 0.2 중량%가 사용되는 것이 바람직하다. If the content of the fluorine-based compound contained in the composition according to the present invention is less than 0.05% by weight, there is a problem that the rate of formation of a chemical conversion film is slow and the water resistance of the water-proofing property is deteriorated. When the content is more than 0.2% by weight, A film is formed and a precipitate is generated in the solution. Therefore, it is preferable that 0.05 to 0.2% by weight of the fluorine-based compound is used.

상술한 조성을 갖는 크롬-프리 화성처리 조성물은 pH3 내지 pH5를 갖는 것이 바람직하다. 상시 화성처리 조성물이 상술한 pH를 만족하지 않을 경우 인산 또는 수산화칼륨들을 추가적으로 투입하여 상기 pH를 조정하는 것이 바람직하다. 상기 조성물의 pH3미만인 경우 마그네슘 합금과 상기 화성처리 조성물이 접촉하게 되면 반응이 매우 급격하게 진행되어 불균일한 화성피막과 3㎛이상의 화성피막이 형성되어 내식성은 우수하나 도장 부착성 및 내수밀착성이 저하되는 문제가 발생한다. 반면 pH 5를 초과 했을 경우 마그네슘합금과 상기 화성처리 조성물이 접촉 되면 반응 진행 속도가 느려지게 되고 0.01㎛이하의 두께를 갖는 화성피막이 형성된다. 0.01㎛이하의 화성피막은 도장부착성은 양호하나 내식성 및 내수밀착성이 크게 저하되는 결과를 얻게 된다.The chromium-free treating composition having the above-mentioned composition preferably has a pH of from 3 to 5. When the normalization treating composition does not satisfy the above-mentioned pH, it is preferable to add phosphoric acid or potassium hydroxide to adjust the pH. When the composition has a pH of less than 3, the reaction proceeds very rapidly when the magnesium alloy and the above-mentioned chemical treatment composition are in contact with each other. Thus, a non-uniform chemical conversion film and a chemical conversion film having a thickness of 3 μm or more are formed, Lt; / RTI &gt; On the other hand, when the pH exceeds 5, when the magnesium alloy and the above-described chemical treatment composition are brought into contact with each other, the rate of progress of the reaction is slowed and a chemical conversion film having a thickness of 0.01 탆 or less is formed. The chemical conversion film having a thickness of 0.01 탆 or less has a good coating adhesion but a significant deterioration in corrosion resistance and water resistance.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 및 마그네슘 합금 소재의 표면 처리하는 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of surface-treating a magnesium and magnesium alloy material according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명에 따른 마그네슘 및 마그네슘 합금 소재의 표면 처리방법은 표면청정화 공정과 화성처리 공정을 수행함으로서 이루어질 수 있다.The surface treatment method of the magnesium and magnesium alloy materials according to the present invention can be performed by performing the surface cleaning process and the chemical treatment process.

상기 표면청정화 공정은 화성처리 이전 단계로 마그네슘 합금표면에 존재하는 오염물(가공오일, 유분등)과 산화막층을 제거하여 균일하고 치밀한 화성피막이 형성되는 것을 돕도록 하는 공정으로서, 아래와 같은 탈지(알칼리 탈지)공정과, 1차 수세공정, 식각공정, 2차 수세공정, 탈 머스트공정, 3차 수세공정을 수행함으로서 이루어질 수 있다. The surface cleaning process is a process for removing contaminants (processing oil, oil, etc.) and an oxide layer existing on the surface of the magnesium alloy before the chemical conversion treatment to help form a uniform and dense chemical conversion film. The following degreasing (alkali degreasing ) Process, a primary washing process, an etching process, a secondary washing process, a hairless process, and a tertiary washing process.

본 발명의 표면청정화 공정에서 탈지공정은 식각 공정에 앞서 마그네슘 합금의 표면의 유분, 가공오일 성분을 1차적으로 제거하는 단계이다. In the surface cleaning process of the present invention, the degreasing process is a step of primarily removing the oil component and the working oil component on the surface of the magnesium alloy prior to the etching process.

탈지공정에 사용할 수 있는 탈지액으로서는 유기 오염물을 제거할 수 있는 것이면 특히 조성은 한정되니 않으나, 계면활성제를 함유한 알칼리성 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 탈지액의 알칼리 빌더로는 알칼리 금속의 수화물, 인산염, 규산염, 탄산염 등을 적용할 수 있다. 그리고 계면활성제로서는 비인온계, 양이온계, 음이온계 중의 어느 것이라도 적용할 수 있다. 더욱이 탈지효율성을 높이기 위해 킬레이트제를 배합하여도 무방하다.The degreasing solution which can be used in the degreasing step is not particularly limited as long as it can remove organic contaminants, but it is preferable to use an alkaline aqueous solution containing a surfactant. The alkali builder of the degreasing liquid may be a hydrate of an alkali metal, a phosphate, a silicate, a carbonate, or the like. As the surfactant, any of a non-ionic surfactant, a cationic surfactant, and an anionic surfactant may be used. Further, a chelating agent may be added to improve the degreasing efficiency.

상기 탈지액을 마그네슘 합금에 접촉시키는 온도와 시간은 특별히 한정되지 않으나, 마그네슘 표면의 오염도에 따라 30~70℃, 2~10분 범위내에서 실시되는 것이 바람직하다. 탈지액의 농도 또한 마그네슘 합금표면의 오염도, 탈지액 성분 등에 따라 적절히 설정될 수 있다. The temperature and time for bringing the degreasing liquid into contact with the magnesium alloy are not particularly limited, but it is preferably within a range of 30 to 70 ° C for 2 to 10 minutes depending on the degree of contamination on the surface of magnesium. The concentration of the degreasing liquid may also be appropriately set according to the degree of contamination on the surface of the magnesium alloy, the degreasing liquid component, and the like.

상기 제1 수세 공정은 탈지 공정에서 적용되는 세정액을 제거하기 위해 물을 이용한 세정공정이다. 상기 제1 수세는 침적, 스프레이, 유하 등의 방법으로 수행될 수 있으며 탈이온수, 증류수, 순수 등을 포함하는 모든 종류의 물을 사용하여 수행될 수 있으며 온도 범위에 특별한 제한은 없다. 그러나 바람직하게는 25 내지 80℃ 온도 범위에서 수행될 수 있다. 이는 온수를 사용하면 보다 효율적으로 수세가 되고 탈수 건조성이 향상되어 다음 공정 처리조에 물의 유입이 적어도 되고 처리액 관리도 용이하기 때문이다. 또한, 수세 단계의 수행시에 세정 효과를 높이기 위해서 초음파 진동을 가할 수도 있다.The first washing step is a washing step using water to remove the washing liquid applied in the degreasing step. The first flushing may be performed by a method such as dipping, spraying, or submerging. The flushing may be performed using all kinds of water including deionized water, distilled water, pure water, and the like. However, it may be preferably carried out at a temperature range of 25 to 80 캜. This is because, when hot water is used, it becomes flush more efficiently and the composition of dehydration drying improves, so that the inflow of water into the next processing tank is minimized and the treatment liquid can be easily managed. In addition, ultrasonic vibration may be applied to enhance the cleaning effect during the washing step.

본 발명의 표면청정화 공정에서 식각공정은 피처리물인 마그네슘 합금의 표면이 가공유에 의해 과도하게 오염되어 있거나 산화막층이 성장해 있을 경우 이를 제거하기 위해 수행된다. 식각 공정에서의 식각처리는 산성 수용액에 피처리물인 마그네슘 합금 소재를 접촉시킴으로써 실시된다. In the surface cleaning process of the present invention, the etching process is performed in order to remove the surface of the magnesium alloy which is the object to be processed, when the surface of the magnesium alloy is excessively contaminated by the processing oil or when the oxide film layer is grown. The etching treatment in the etching process is carried out by bringing an acidic aqueous solution into contact with the magnesium alloy material to be treated.

일 예로서, 산성 수용액으로는 마그네슘 합금표면의 오염물을 용해제거 할 수 있는 것이 면 특별히 한정되지 않으며 황산, 인산, 염산, 불산, 질산, 탄산 1종 또는 2종 이상을 혼합 하여 사용하는 것이 바람직하다. 에칭의 효율을 높이기 위해 유기산을 혼합하여도 무방하다. 상기 산성 수용액의 농도, 온도, 상기 마그네슘 합금표면과의 접촉시간 등의 조건은 한정 되지 않으며, 상기 마그네슘 합금의 오염도, 사용하는 산성 수용액의 성분 등에 따라 적절히 조정된다. For example, the acidic aqueous solution is not particularly limited as long as it can dissolve and remove contaminants on the surface of the magnesium alloy, and it is preferable to use one or more of sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric acid, . An organic acid may be mixed to improve the etching efficiency. The conditions such as the concentration of the acidic aqueous solution, the temperature, and the contact time with the surface of the magnesium alloy are not limited and are appropriately adjusted according to the degree of contamination of the magnesium alloy, the component of the acidic aqueous solution used, and the like.

상기 제2 수세 공정은 식각 공정에서 적용되는 산성 수용액을 제거하기 위해 물을 이용한 세정공정이다. 상기 제2 수세는 침적, 스프레이, 유하 등의 방법으로 수행될 수 있으며 탈이온수, 증류수, 순수 등을 포함하는 모든 종류의 물을 사용하여 수행될 수 있으며 온도 범위에 특별한 제한은 없다.The second water washing step is a cleaning step using water to remove the acidic aqueous solution to be applied in the etching step. The second washing may be performed by a method such as dipping, spraying, or submerging, and may be performed using all kinds of water including deionized water, distilled water, pure water, and the like. There is no particular limitation on the temperature range.

본 발명의 표면청정화 공정에서 탈 머스트공정은 식각 공정 이후 상기 마그네슘 합금표면에 스머트가 잔존할 경우 이를 제거하기 위해 수행된다. 탈 스머트 공정에서의 탈 스머트는 탈 스머트액에 피처리물인 마그네슘 합금을 접촉시킴으로써 수행될 수 있다. In the surface cleaning process of the present invention, the demersal process is performed to remove the smut when the smut remains on the surface of the magnesium alloy after the etching process. The desmutting in the desmutting step can be carried out by contacting the desmutting liquid with the magnesium alloy to be treated.

일 예로서, 탈 스머트액은 에칭공정 후 상기 마그네슘표면에 잔존하는 스머트를 제거 할 수 있는 것이면 특별히 한정 되지 않으며 주석산, 아스코르브산, 글루콘산, 구연산, 옥살산 1종 또는 2종이 상을 혼합하여 강알칼리수용액(PH12이상)에 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. As an example, the desmut liquid is not particularly limited as long as it can remove the smut remaining on the magnesium surface after the etching process. It is also possible to mix one or two sheets of tartaric acid, ascorbic acid, gluconic acid, citric acid, Aqueous solution (PH12 or higher).

상기 탈 스머트액의 농도, 온도, 상기 마그네슘 합금표면과의 접촉시간 등의 조건은 특별히 한정되지 않으며, 식각 공정후 생성된 스머트의 정도, 사용하는 탈 스머트액 성분 등에 따라 적절이 조정될 수 있다.The conditions such as the concentration of the desmut liquid, the temperature, and the contact time with the surface of the magnesium alloy are not particularly limited and may be appropriately adjusted according to the degree of the smut generated after the etching process, the desmut liquid component used, and the like.

상기 제3 수세 공정은 탈 스머트공정에서 적용되는 잔류 탈 스머트액을 제거하기 위해 물을 이용한 세정공정이다. 상기 제3 수세는 침적, 스프레이, 유하 등의 방법으로 수행될 수 있으며 탈 이온수, 증류수, 순수 등을 포함하는 모든 종류의 물을 사용하여 수행될 수 있으며 온도 범위에 특별한 제한은 없다.The third washing step is a washing step using water to remove the residual desmutting liquid applied in the desmutting step. The third washing may be performed by a method such as dipping, spraying, or submerging. The washing may be performed using all kinds of water including deionized water, distilled water, pure water, etc., and there is no particular limitation on the temperature range.

본 발명의 다른 실시예로서, 가공유에 오염이 없거나 가공되지 않은 마그네슘 및 마그네슘 합금 소재의 표면 청정화 공정에서 식각 및 탈 스머트 공정을 수행하지 않을 수 있다. As another embodiment of the present invention, etching and de-smutting processes may not be performed in a surface cleaning process of magnesium and magnesium alloy materials that are free of contamination or unprocessed in processing oil.

본 발명에 따른 화성처리 공정을 청정화된 표면을 갖는 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재의 표면에 화성처리 조성물을 이용하여 화성피막을 형성하는 공정이다. 상기 본 발명의 화성처리 조성물은 인산 화합물 2 내지 10 중량%, 망간이온 화합물 0.2 내지 1중량%, 무기 금속졸 1 내지 5 중량%, 바나듐계 화합물 0.03 내지 0.3 중량%, 셀레늄계 화합물 0.005 내지 0.05 중량%, 플루오르계 화합물 0.05 내지 0.2 중량% 및 여분의 수용성 용매를 포함하는 조성을 가질 수 있다. 상기 화성처리 조성물에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 상세한 설명에 개시되어 있어 중복을 피하기 위해 생략한다.The chemical conversion treatment according to the present invention is a process for forming a chemical conversion coating on a surface of a magnesium and magnesium alloy material having a cleaned surface using a chemical conversion composition. The chemical conversion composition of the present invention comprises 2 to 10% by weight of a phosphoric acid compound, 0.2 to 1% by weight of a manganese ion compound, 1 to 5% by weight of an inorganic metal sol, 0.03 to 0.3% by weight of a vanadium compound, %, A fluorine-based compound of 0.05 to 0.2% by weight, and an excess of an aqueous solvent. A detailed description of the chemical conversion treatment composition is given in the detailed description of the present invention and is omitted in order to avoid redundancy.

이때, 화성피막은 0.1 내지 2.5㎛ 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 0.1㎛이하의 화성피막은 도장부착성은 양호하나 내식성 및 내수밀착성이 크게 저하되는 문제점이 발생되고, 2.5㎛이상의 화성피막이 형성될 경우 내식성은 우수하나 도장 부착성 및 내수밀착성이 저하되는 문제가 발생한다. 상기와 같은 화성피막의 두께는 화성처리 용액의 온도와 시간을 조정하여 조절가능하다.At this time, the chemical conversion coating is preferably formed to have a thickness of 0.1 to 2.5 탆. The chemical conversion coating having a thickness of 0.1 탆 or less has a good coating adhesion but a significant deterioration in corrosion resistance and water resistance. When a chemical conversion coating having a thickness of 2.5 탆 or more is formed, corrosion resistance is excellent, but paint adhesion and water resistance are deteriorated . The thickness of the chemical conversion coating can be adjusted by adjusting the temperature and time of the chemical conversion solution.

상술한 표면처리 공정을 수행하여 형성된 마그네슘 및 마그네슘합금 소재는 상도 도장 후 자동차 부품 또는 기타 철강을 대체하는 용도로 사용될 수 있다. 상도 도장은 분체 도장으로 마그네슘합금 소재 표면의 수분이 도료에 혼입되어 영향을 줄 수 있으므로 상도 도장 전에 건조공정을 두는 것이 바람직하다.The magnesium and magnesium alloy materials formed by performing the surface treatment process described above can be used for replacing automobile parts or other steel after top coating. Since the top coat is a powder coating, moisture on the surface of the magnesium alloy material may be adversely affected by the coating, so it is desirable to carry out the drying process before the top coat.

상기 건조는 특히 제한은 없고, 열풍 히터나 적외선 히터 등에 의한 오븐건조로 하는 것이 바람직하며 건조 온도는 80~160oC, 5-30분 범위 내에서 실시되는 것이 바람직하다. 또한 분체 도장 이후의 건조 조건은 분체 도료의 종류 및 특성에 따라 변화될 수 있으며, The drying is not particularly limited and it is preferable to perform oven drying with a hot air heater or an infrared heater, and the drying temperature is preferably within a range of 80 to 160 ° C for 5 to 30 minutes. Further, the drying conditions after the powder coating can be changed depending on the kind and the characteristics of the powder coating material,

또한, 도장시 사용되는 도료의 종류는 크게 제한되지 않으며, 수계, 용제계의 어느 것을 사용하도 무방하다. 도료의 도장 방법에 대해서도 제한되지 않으며, 스프레이, 침지, 전착도장 등, 종래 고지된 어떠한 도장방법이라도 적용할 수 있다.
In addition, the type of coating material used for coating is not particularly limited, and any of a water-based or solvent-based coating material may be used. The coating method of the coating material is not limited, and any conventionally known coating method such as spraying, immersion, electrodeposition coating, and the like can be applied.

이하, 본 발명에 따르는 실시예, 실험예 및 평가예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, Experimental Examples and Evaluation Examples of the present invention, but the scope of the present invention is not limited by the following Examples.

실시예 1~ 19 및 비교예 1 ~ 14 Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 to 14

증류수 1L에 하기 표 1에 개시된 성분이 포함된 크롬-프리 화성처리 조성물들을 제조하였다.Cr-free treating compositions containing the ingredients set forth in Table 1 below were prepared in 1 L of distilled water.

[표1][Table 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

<실험예 1><Experimental Example 1>

마그네슘 합급 소재(AZ31B 판재; ASTM규격품, 압연판, 70mm X 140mm X 0.8mm AZ31B 가공품(고온 프레스가공품)) 각각 을 마련하였다. 이후, 마련된 합금 소재에 아래 표2의 조건의 표면 청정화 공정을 수행한다. 이어서, 실시예들 및 비교예들에서 각각 제조된 화성처리 조성물을 각각 이용하여 화성피막들을 형성하는 공정, 수세, 분체도장을 하여 시험용 시편들을 제작하였다. 분체도장의 조건은 아래와 같다.Magnesium alloy material (AZ31B plate: ASTM standard product, rolled plate, 70 mm X 140 mm X 0.8 mm AZ31B processed product (hot pressed product)). Thereafter, the surface of the prepared alloy material is subjected to the surface cleaning process under the conditions shown in Table 2 below. Then, the test pieces were prepared by forming the chemical conversion coatings using the respective chemical conversion coating compositions prepared in Examples and Comparative Examples, washing with water and powder coating. Powder coating conditions are as follows.

[표2][Table 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

분체도장 조건Powder coating conditions

- Curing Condition : 180℃ x 14min- Curing Condition: 180 ° C x 14min

- Coating thickness: 80 ㅁ 40㎛ - Coating thickness: 80 ㅁ 40㎛

- 도료 : INTERPON(AKZONOVEL)
- Paint: INTERPON (AKZONOVEL)

도장 밀찰성 평가Evaluation of paint tightness

실시예들 및 비교예들의 크롬-프리 화성처리 조성물을 각각 이용하여 실험예 1의 표면처리 공정, 화성피막 형성 공정 및 분체도장을 하여 샘플들을 마련한 후 상기 시편들의 도장밀착성을 평가하였다. 여기서, 도막밀착성은 Cross Cut Test(CCT)방법으로 도막부착 시험(ASTMD3359, 1mm X 1mm, 100개)을 하여 도막 잔존에 의해 평가 하였다. 평가기준은 아래의 표 3과 같다.The chromium-free treating composition of each of the examples and comparative examples was used to perform the surface treatment process, the chemical conversion film formation process, and the powder coating process of Experimental Example 1 to prepare samples, and then the coating adhesion of the samples was evaluated. Here, the coating adhesion was evaluated by the coating adhesion test (ASTM D3359, 1 mm X 1 mm, 100 pieces) by the Cross Cut Test (CCT) method. The evaluation criteria are shown in Table 3 below.

[표3] [Table 3]

Figure pat00003

Figure pat00003

내수밀착성 평가Water resistance evaluation

내수시험 후 (40℃, 240시간, 침지처리) Cross Cut Test(CCT)방법으로 도막부착 시험(ASTMD3359, 1mm X 1mm, 100개)을 하여 도막 잔존 여부에 의해 평가 하였다. 평가기준은 표 3과 같다.
(ASTM D3359, 1 mm x 1 mm, 100 pieces) by Cross Cut Test (CCT) method after 40 days of water resistance test (40 ° C, 240 hours immersion treatment) The evaluation criteria are shown in Table 3.

내식성 평가Corrosion resistance evaluation

ASTM B117에 규정한 방법에 준한 염수 분무법을 적용여 각각의 시편들을 내식성을 평가하였다. 이때, 시폄들은 염수분부 시험전 X-커트를 넣어 두었다. 염수분부 시간은 800시간으로 하고, 염수 분무 종료 후 각 시편의 X-커트로 부터 한쪽 팽창폭을 측정함으로써 도장후의 내식성을 평가 하였다. 평가기준은 아래의 표 4에 나온 바와 같다. The corrosion resistance of each specimen was evaluated by applying a salt spray method according to the method specified in ASTM B117. At this time, the exposures were placed in an X-cut before the brine test. The corrosion rate after coating was evaluated by measuring the expansion width of one side from the X-cut of each specimen after completion of the salt water spraying at 800 hours. The evaluation criteria are as shown in Table 4 below.

[표 4][Table 4]

Figure pat00004

Figure pat00004

실시예 및 비교예들의 평가 결과 Evaluation results of Examples and Comparative Examples

실시예 1~ 22 및 비교예 1 ~ 12의 화성처리 조성물이 적용되어 제조된 가각의 시편들의 위와 같은 방법을 통하여 도막밀착성, 내식성, 내수밀착성을 평가하였다. 그 결과가 표 5에 개시되어 있다.Coating film adhesion, corrosion resistance, and water resistance were evaluated through the above-described methods for the specimens prepared by applying the chemical conversion compositions of Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 12. The results are shown in Table 5.

[표 5][Table 5]

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

(1) 인산화합물 함량에 따른 물성 변화 평가(1) Evaluation of change in physical properties according to phosphate content

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 바에 따라 인산화합물을 첨가하는 경우(실시예 1 내지 3)에는 모든 물성에서 양호 이상의 결과를 보였다. 이에 반면, 인산화합물을 너무 적게 첨가하는 경우(비교예1)에는 내식성을 제외한 모든 물성에서 불량한 결과를 보였으며, 너무 많이 첨가하는 경우(비교예2)에도 내식성을 제외한 모든 물성에서 불량한 결과를 보였다. 상기 결과로 인산염화합물은 내식성에 탁월한 효과를 가지고 있고, 적절한 함량으로 사용될 때 도장밀착성 및 내수밀착성 향상에 효과가 있음을 확인되었다.
As shown in Table 5, when the phosphoric acid compound was added (Examples 1 to 3) as proposed in the present invention, all of the properties were found to be good or better. On the other hand, when too little phosphoric acid compound was added (Comparative Example 1), all of the properties except for corrosion resistance were unsatisfactory. When too much phosphorus compound was added (Comparative Example 2), all properties except corrosion resistance were poor . As a result, it has been confirmed that the phosphate compound has an excellent effect on corrosion resistance and is effective in improving the paint adhesion and the water resistance when it is used in an appropriate amount.

(2) 망간화합물 함량에 따른 물성 변화 평가(2) Evaluation of physical property change according to manganese compound content

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 바에 따라 망간계 화합물을 첨가하는 경우 실시예4 내지 6에는 모든 물성에서 양호 이상의 결과를 보였다. 이에 반면, 망간계 화합물을 너무 적게 첨가하는 경우인 비교예3에는 내식성 이외에 모든 물성에서 양호한 결과를 보였으며, 너무 많이 첨가하는 경우인 비교예4에는 내식성을 제외한 모든 물성에서 불량한 결과를 보였다. As shown in Table 5, when the manganese-based compound was added as suggested in the present invention, the results of Examples 4 to 6 were higher than those of all the properties. On the other hand, Comparative Example 3, in which the manganese-based compound was added in an excessively small amount, showed good results in all properties other than corrosion resistance, and Comparative Example 4 in which excessive addition of the manganese based compound showed poor results in all properties except corrosion resistance.

망간계 화합물은 소량의 첨가로 내식성을 향상시키며 너무 많은 양이 첨가 되는 경우에는 과도한 화성피막의 형성으로 도막밀착성 및 내수밀착성이 불량한 결과를 보인다. 이것은 망간계 화합물은 화성피막의 촉진제 역할을 하기 때문에 소량의 첨가로 내식성을 향상 시켜 주지만 많은 양의 첨가는 과도한 화성피막을 야기 시키기 때문이다.
The addition of a small amount of the manganese-based compound improves the corrosion resistance, and when too much amount is added, the formation of an excessive chemical conversion film results in poor coating adhesion and water resistance. This is because the manganese-based compound acts as a promoter of the chemical conversion film, so that the addition of a small amount improves the corrosion resistance, but the addition of a large amount causes an excessive chemical conversion coating.

3) 무기금속졸 함량에 따른 물성변화 평가3) Evaluation of physical property change according to inorganic metal sol content

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 바에 따라 무기금속졸(알루미나졸)을 첨가하는 경우 실시예 7 내지 9에서 알 수 있듯이 모든 물성에서 양호 이상의 결과를 보였다.As shown in Table 5, when the inorganic metal sol (alumina sol) was added as suggested in the present invention, as shown in Examples 7 to 9, all the properties were better than those of the inorganic metal sol (alumina sol).

이에 반해, 무기금속졸인 알루미나졸을 너무 적게 첨가하는 경우인 비교예 5에는 모든 물성에서 불량한 결과를 보였으며, 너무 많이 첨가하는 경우인 비교예 6에서도 모든 물성에서 불량한 결과를 보였다. 상기 무기금속졸은 다공성 무기물로 구성되는데, 이러한 다공성 무기물은 흡습하는 경향이 있어, 그 함량이 너무 높으면 내식성 및 내수밀착성이 모두 불량해지는 것으로 파악된다.
On the other hand, Comparative Example 5, in which too little alumina sol was added as the inorganic metal sol, showed poor results in all properties, and Comparative Example 6, which was added too much, showed poor results in all properties. The inorganic metal sol is composed of a porous inorganic material. Such a porous inorganic material tends to absorb moisture. When the content is too high, the corrosion resistance and the water resistance are poor.

4) 바나듐계 화합물 함량에 따른 물성변화 평가4) Evaluation of change of physical properties according to content of vanadium compound

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 바에 따라 바나듐계 화합물(옥시황산바나듐)을 첨가하는 경우 실시예 10 내지 12에서 알 수 있듯이 모든 물성에서 양호 이상의 결과를 보였다. 즉, 상기 크롬-프리 화성처리 조성물에 함유되는 바나듐계 화합물은 내식성에 영향을 미치는 것으로 확인 되었다. 상기 바나듐계 화합물의 사용량이 너무 적으면 내식성이 매우 불량해지는 문제점이 발생하고, 비교예 8에서와 같이 그 함량이 너무 높으면 과도한 바나듐피막의 형성으로 내수밀착성 및 내식성이 불량해지는 문제점이 발생한다.
As shown in Table 5 above, when the vanadium compound (vanadium oxysulfate) was added as suggested in the present invention, all the properties were better than those of Examples 10 to 12. That is, it was confirmed that the vanadium-based compound contained in the chrome-free treating composition had an influence on the corrosion resistance. If the amount of the vanadium compound is too small, corrosion resistance becomes very poor. If the content of the vanadium compound is too high as in Comparative Example 8, the formation of an excessive vanadium coating causes a problem of poor water resistance and corrosion resistance.

5) 셀레늄계 화합물 함량에 따른 물성변화 평가5) Evaluation of change of physical properties according to content of selenium compound

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 바에 따라 셀레늄계 화합물 (황화셀레늄)을 첨가하는 경우 실시예 13 내지 15에서 알 수 있듯이 모든 물성에서 양호 이상의 결과를 보였다. 상기 크롬-프리 화성처리 조성물에 함유되는 셀레늄계 화합물은 내식성에 영향을 미치는 것으로 확인 되었다. 이에 반면, 상기 셀레늄계 화합물을 너무 적게 첨가하는 경우인 비교예 9 에서는 내식성 및 내수밀착성이 낮아지는 문제점이 초래되었으며, 너무 많이 첨가하는 경우인 비교예 10에서는 내수밀착성이 저하되는 불량한 결과를 보였다.
As shown in Table 5, when the selenium compound (selenium sulphide) was added as suggested in the present invention, as shown in Examples 13 to 15, all of the physical properties showed better results. It has been confirmed that the selenium-based compound contained in the chromium-free treating composition affects the corrosion resistance. On the other hand, Comparative Example 9, in which too little selenium compound is added, has a problem of lowering corrosion resistance and water resistance, and Comparative Example 10, in which too much selenium compound is added, has a poor water resistance.

6) 플루오르화계 화합물 함량에 따른 물성변화 평가6) Evaluation of change of physical properties according to content of fluorinated compound

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 바에 따라 플루오르계 화합물 (플루오르화 암모늄)을 첨가하는 경우 실시예 16 내지 18에서 알 수 있듯이 모든 물성에서 양호 이상의 결과를 보였다. 상기 크롬-프리 화성처리 조성물에 함유되는 플루오르화계 화합물은 마그네슘합금 표면에 보다 치밀한 화성피막을 형성시켜 내수밀착성을 향상시키는 것으로 확인 되었다. 이에 반면, 상기 플루오르화계 화합물을 너무 적게 첨가하는 경우인 비교예 11 에서는 내식성 및 내수밀착성이 낮아지는 문제점이 초래되었으며, 너무 많이 첨가하는 경우인 비교예 12에서는 모든 물성이 저하되는 불량한 결과를 보였다.
As shown in Table 5, when the fluorine compound (ammonium fluoride) was added according to the proposal of the present invention, as shown in Examples 16 to 18, all the properties were better than those of the fluorine compound (ammonium fluoride). It has been confirmed that the fluorine-based compound contained in the chromium-free treating composition improves the water-resistant adhesion by forming a more dense chemical film on the surface of the magnesium alloy. On the other hand, Comparative Example 11, in which the fluorinated compound is added in an excessively small amount, has a problem in that corrosion resistance and water resistance are lowered. In Comparative Example 12 in which too much fluoride compound is added, all properties are deteriorated.

6) 조성물의 pH 변화에 따른 물성변화 평가6) Evaluation of change of physical properties according to pH change of composition

표 5에서 나타낸 바와 같이 크롬-프리 화성처리 조성물의 PH에 따라 물성이 변화되게 되는 것을 확인할 수 있었다. PH 낮을수록 마그네슘합금과 반응이 빠르게 진행되어 과도한 화성피막이 형성되어 내식성은 향상되나 도장밀착성 및 내수 밀착성이 불량한 결과를 보였다. 즉, PH가 6이상으로 높아질수록 마그네슘합금과 반응이 느리게 진행되므로 화성피막형성이 얇아지게 되어 내식성 및 도장밀착성, 내수밀착성이 저하되는 결과를 보였다. 이러한 결과로 볼 때, 내식성이 양호한 수준에서 도장밀착성 및 내수밀착성이 확보되는 pH범위는 2 내지 5인 것이 바람직하고, 2.5 내지 4인 것이 보다 바람직하다. As shown in Table 5, it was confirmed that the physical properties were changed according to the PH of the chrome-free treating composition. The lower the PH, the faster the reaction with the magnesium alloy resulted in the formation of an excessive chemical conversion film, thereby improving the corrosion resistance, but the coating adhesion and the water resistance were poor. That is, as the pH is higher than 6, the reaction with the magnesium alloy proceeds slowly, so that the formation of the chemical conversion film becomes thinner, and the corrosion resistance, paint adhesion, and water resistance are decreased. From these results, it is preferable that the pH range in which the paint adhesion and the water resistance are secured at a level of good corrosion resistance is 2 to 5, more preferably 2.5 to 4.

Claims (11)

마그네슘 및 마그네슘 합금 소재의 표면에 내식성을 갖는 화성피막을 형성하는데 적용되는 화성처리 조성물에 있어서,
인산 화합물 2 내지 10 중량%, 망간이온 화합물 0.2 내지 1중량%, 무기 금속졸 1 내지 5 중량%, 바나듐계 화합물 0.03 내지 0.3 중량%, 셀레늄계 화합물 0.005 내지 0.05 중량%, 플루오르계 화합물 0.05 내지 0.2 중량% 및 여분의 수용성 용매를 포함하는 마그네슘 및 마그네슘 합금용 화성처리 조성물.
A chemical conversion composition applied to form a chemical conversion coating having corrosion resistance on the surfaces of magnesium and magnesium alloy materials,
A selenium-based compound in an amount of 0.005 to 0.05% by weight, a fluorine-based compound in an amount of 0.05 to 0.2% by weight, a phosphoric acid compound in an amount of 2 to 10% by weight, a manganese ionic compound in an amount of 0.2 to 1% % &Lt; / RTI &gt; and an excess of water-soluble solvent.
제1항에 있어서, 상기 인산 화합물은 이산이온을 발생하는 화합물로서, 제1인산 소다, 제2인산 소다, 제1인산 암모늄, 제2인산 암모늄, 제1인산 암모늄, 제1인산 칼륨, 제2인산 칼륨 등의 인산염 화합물 및 오르토인산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 및 마그네슘 합금용 화성처리 조성물.The method according to claim 1, wherein the phosphoric acid compound is a compound which generates a discrete ion and is selected from the group consisting of sodium phosphate monobasic, sodium phosphate monobasic, ammonium monophosphate, ammonium dibasic, ammonium monophosphate, monobasic potassium phosphate, And at least one selected from the group consisting of phosphate compounds such as potassium phosphate and orthophosphoric acid. 제1항에 있어서, 상기 망간이온 화합물은 망간이온을 발생하는 화합물서, Manganese(II) sulfate, Manganese(II) acetate, Manganese(III) acetylacetonate, Manganese(II) nitrate, Manganese(II) chloride, Manganese sulfate로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 및 마그네슘 합금용 화성처리 조성물.The method of claim 1, wherein the manganese ion compound is selected from the group consisting of manganese (II) sulfate, manganese (II) acetate, manganese (III) acetylacetonate, manganese and at least one selected from the group consisting of magnesium, magnesium, and sulfate. 제1항에 있어서, 상기 무기 금속졸은 실리카졸, 알루미나졸, 티타니아졸 및 지르코니아졸로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 및 마그네슘 합금용 화성처리 조성물.The composition according to claim 1, wherein the inorganic metal sol comprises at least one selected from the group consisting of silica sol, alumina sol, titania sol, and zirconia sol. 제1항에 있어서, 상기 바나듐계 화합물은 5산화바나듐(V2O5), 메타바나딘산(HVO3), 메타바나딘산암모늄, 메타바나딘산나트륨, 옥시3염화 바나듐(VOCl3), 3산화바나듐 V2O3), 이산화바나듐(VO2), 옥시황산바나듐(VOSO4), 바나듐옥시아세틸아세테이트 VO(OC(=CH2)CH2COCH3))2, 바나듐아세틸아세테이트 V(OC(=CH2)CH2COCH3))3, 3염화바나듐 (VCl3) 및 인바나드몰리브덴산 H15-X[PV12-xMoxO40]ㅇnH2O (6<x<12,n<30)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 및 마그네슘 합금용 화성처리 조성물.The method of claim 1, wherein the vanadium compound is at least one selected from the group consisting of vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), metavanadic acid (HVO 3 ), ammonium metavanadate, sodium metavanadate, vanadium trichloride (VOCl 3 ) , 3 vanadium oxide V 2 O 3), dioxide, vanadium (VO 2), oxy-sulfate, vanadium (VOSO 4), vanadium oxy-acetyl acetate VO (OC (= CH 2) CH 2 COCH 3)) 2, vanadium acetylacetate V ( OC (= CH 2) CH 2 COCH 3)) 3, 3 vanadium chloride (VCl 3), and invar Oxnard molybdate H 15 -X [PV 12 -xMoxO 40 ] o nH 2 o (6 <x < 12, n < 30). &Lt; / RTI &gt;&lt; Desc / Clms Page number 24 &gt; 제1항에 있어서, 상기 셀레늄계 화합물은 산화셀레늄(SeO2), 황화셀레늄(SeS), 셀렌화수소(H2Se), 셀레늄납(PbSe), 셀렌산(H2SeO4), 아셀렌산(H2SeO3), 셀렌화나트륨(Na2Se), 아연셀레나이드(ZnSe), 페닐염화셀렌(C6H5SeCl), 벤젠셀렌산(C6H6O2Se), 디페닐셀레나이드((C6H5)2Se2), 메틸셀렌산(CH4O2Se)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 및 마그네슘 합금용 화성처리 조성물.
The method according to claim 1, wherein the selenium compound is selected from the group consisting of SeO2, SeS, H2Se, PbSe, Selenosan (H2SeO4), Selenium (H2SeO3) At least one selected from the group consisting of sodium (Na2Se), zinc selenide (ZnSe), phenyl selenide (C6H5SeCl), benzene selenic acid (C6H6O2Se), diphenyl selenide ((C6H5) 2Se2), methyl selenic acid (CH4O2Se) The composition according to claim 1, wherein the magnesium and magnesium alloy is a magnesium alloy.
제1항에 있어서, 상기 플루오르계 화합물은 플루오르화 암모늄(NH4F), 플루오르화 수소산(HF), 플루오르화 칼륨(KF), 플루오르화 나트륨(NaF), 플루오르화 수소나트륨(NaHF2), 플루오르화 수소칼륨(KHF2), 플루오르화 수소암모늄(NH4HF2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 및 마그네슘 합금용 화성처리 조성물.The method of claim 1, wherein the fluorine-based compound is selected from the group consisting of ammonium fluoride (NH4F), hydrofluoric acid (HF), potassium fluoride (KF), sodium fluoride (NaF), sodium hydrogen fluoride (NaHF2) Potassium (KHF 2), and ammonium hydrogen fluoride (NH 4 HF 2). 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재에 청정화 공정을 수행하는 단계; 및
화성처리 조성물을 이용하여 상기 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재의 표면에 화성피막을 형성하는 단계를 수행하되,
상기 화성피막은 인산 화합물 2 내지 10 중량%, 망간이온 화합물 0.2 내지 1중량%, 무기 금속졸 1 내지 5 중량%, 바나듐계 화합물 0.03 내지 0.3 중량%, 셀레늄계 화합물 0.005 내지 0.05 중량%, 플루오르계 화합물 0.05 내지 0.2 중량% 및 여분의 수용성 용매를 포함하는 마그네슘 및 마그네슘 합금용 화성처리 조성물을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재의 표면 처리방법.
Performing a cleaning process on the magnesium and magnesium alloy materials; And
Forming a chemical conversion coating on the surfaces of the magnesium and magnesium alloy materials using a chemical conversion composition,
Wherein the chemical conversion coating comprises 2 to 10 wt% of a phosphoric acid compound, 0.2 to 1 wt% of a manganese ion compound, 1 to 5 wt% of an inorganic metal sol, 0.03 to 0.3 wt% of a vanadium compound, 0.005 to 0.05 wt% of a selenium compound, 0.05 to 0.2% by weight of a compound and an excess of a water-soluble solvent, and the magnesium and magnesium alloy treating composition is used for the surface treatment of magnesium and magnesium alloy materials.
제8항에 있어서, 상기 청정화 공정은
마그네슘 및 마그네슘 함금 소재를 탈지 처리하는 단계;
탈지 처리된 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재를 1차 수세 처리하는 단계;
산성 수용액을 이용하여 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재의 표면을 식각하는 단계;
식각 처리된 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재를 2차 수세 처리하는 단계;
탈 스머트 공정을 수행하여 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재에 존재하는 스머트를 제거하는 하는 단계; 및
탈 스머트 공정이 수행된 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재를 3차 수세 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재의 표면 처리방법.
9. The method of claim 8,
Degreasing the magnesium and magnesium alloy materials;
Subjecting the degreased magnesium and magnesium ingot material to first washing treatment;
Etching the surfaces of the magnesium and magnesium alloy materials using an acidic aqueous solution;
Subjecting the etched magnesium and magnesium alloy materials to a secondary wash treatment;
Removing the smuts present in the magnesium and magnesium alloy materials by performing a de-smith process; And
And subjecting the magnesium and magnesium alloy material subjected to the desmut process to a tertiary water washing treatment.
제8항에 있어서, 상기 청정화 공정은
마그네슘 및 마그네슘 함금 소재를 탈지 처리하는 단계; 및
탈지 처리된 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재를 1차 수세 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재의 표면 처리방법.
9. The method of claim 8,
Degreasing the magnesium and magnesium alloy materials; And
And treating the degreased magnesium and magnesium alloy material with a first water washing treatment.
제8항에 있어서, 상기 화성피막은 0.1 내지 2.5㎛ 두께를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 및 마그네슘 함금 소재의 표면 처리방법.The surface treatment method of claim 8, wherein the chemical conversion coating is formed to have a thickness of 0.1 to 2.5 탆.
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