KR20200076511A - Surface treatment process for magnesium parts and magnesium parts treated by using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a surface treatment method of a magnesium member and the magnesium member treated by using the same. More specifically, the present invention is to provide the surface treatment method of the magnesium member having a dense surface structure, and the magnesium member having the surface structure, which is treated by using the method. The surface treatment method of the magnesium member according to one embodiment of the present invention includes the following steps of: forming a porous aluminum oxide layer on a metal material by etching the surface of a magnesium metal material containing aluminum with an acid; and forming a coating layer by coating a polymer substance on the aluminum oxide layer.

Description

마그네슘 부재의 표면처리방법 및 이를 이용하여 처리된 마그네슘 부재 {SURFACE TREATMENT PROCESS FOR MAGNESIUM PARTS AND MAGNESIUM PARTS TREATED BY USING THE SAME}Method of surface treatment of magnesium member and magnesium member treated using the same {SURFACE TREATMENT PROCESS FOR MAGNESIUM PARTS AND MAGNESIUM PARTS TREATED BY USING THE SAME}

본 발명은 마그네슘 부재의 표면처리방법 및 이를 이용하여 처리된 마그네슘 부재에 관한 것이다. 보다 구체적으로 표면 조직이 치밀한 마그네슘 부재의 표면처리방법 및 이를 이용하여 처리된 표면 조직이 치밀한 마그네슘 부재에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating a surface of a magnesium member and a magnesium member treated using the same. More specifically, the present invention relates to a method for treating a magnesium member having a dense surface tissue and a magnesium member having a dense surface tissue treated using the same.

마그네슘은 지구상에 존재하는 물질 중 8번째로 풍부하며 비중이 낮고 인체에 무해할 뿐만 아니라, 경량화에 이점이 있어 다양한 제품의 내장재 및 외장재로 응용할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 또한, 마그네슘 합금은 경량화뿐만 아니라, 높은 진동 감쇠능력, 진동 및 충격에 대한 탁월한 흡수성, 우수한 전자파 차폐 특성, 경량성, 높은 비강도 등의 우수한 특성 또한 가지고 있다. 하지만 상기 마그네슘 합금은 상온 가공이 되지 않는 단점이 있으며, 압연이나 성형은 200℃ 이상의 온도를 필요로 하는 소재이고, 마그네슘 합금 표면에는 항상 마그네슘의 산화로 인한 표층이 존재하여, 밀착성이 부족하여, 응용에 많은 한계를 가진다.Magnesium is the 8th abundant material on earth, has a low specific gravity and is harmless to the human body, and has the advantage of being lightweight, and has the potential to be applied as interior and exterior materials of various products. In addition, the magnesium alloy not only has light weight, but also has excellent characteristics such as high vibration damping ability, excellent absorption against vibration and shock, excellent electromagnetic shielding properties, light weight, and high specific strength. However, the magnesium alloy has a disadvantage of not being processed at room temperature, and rolling or molding is a material that requires a temperature of 200°C or higher, and there is always a surface layer due to oxidation of magnesium on the surface of the magnesium alloy. Has many limitations.

마그네슘은 도 1에서 보듯이 대부분의 pH에서 부식이 된다. 산화성이 뛰어나 부식이 많이 일어나므로, 화성처리 공정에 불량이 많이 발생한다. 마그네슘 합금의 표면처리에서 공정 중 발생 결함(표면 얼룩 등 외관 결함, 화성처리 혹은 도금 공정 등의 불량 등)이나 도장 후 도막 밀착력 혹은 내염수성 등의 결함은 마그네슘 표면 조직인 산화막 혹은 수산화막의 특성이 밀도가 낮으면서 기계적 물성이 떨어지는 데에서 기인하는 경우가 대부분이다. 표면 조직이 치밀한 마그네슘 합금 및 그 제조 방법을 오랜 기간 연구자들이 연구해오는 이유이다. Magnesium corrodes at most pHs, as shown in FIG. 1. Since it is excellent in oxidizing property and corrosion occurs a lot, defects occur in the chemical treatment process. In the surface treatment of magnesium alloys, defects such as defects in the process (appearance defects such as surface unevenness, defects such as chemical treatment or plating process) or defects such as adhesion to coating film or salt resistance after coating are characterized by density of the oxide or hydroxide film, which is the surface structure of magnesium. In most cases, it is caused by the low and low mechanical properties. This is the reason why researchers have been researching magnesium alloys with a dense surface structure and methods for manufacturing them.

마그네슘 합금의 경우, 대략 10nm 정도의 산화된 막이 존재하고 이 층의 구성은 산화 마그네슘, 수산화 마그네슘, 탄산마그네슘으로 구성된다. 공기 중에 노출된 마그네슘 합금의 표층이 물에 침적될 경우, 대략 20 내지 30nm 정도로 두께가 변화한다. 그리고 생산 공정에서 물을 사용하는 표면 연마 공정이 진행될 경우 공정 중에 사용하는 물의 pH는 알칼리로 변화하며 대략 pH 11까지 도달하게 되는데 이 경우 표면층은 대략 50nm까지 성장하게 된다. 즉, 마그네슘 합금의 표면층에는 MgO와 Mg(OH)2, MgCO3를 포함하며, 물을 사용하는 버핑 공정을 포함하는 경우 주로 MgO 보다는 Mg(OH)2가 표층에 존재하게 된다. In the case of a magnesium alloy, an oxidized film of about 10 nm exists and the composition of this layer is composed of magnesium oxide, magnesium hydroxide, and magnesium carbonate. When the surface layer of the magnesium alloy exposed in the air is immersed in water, the thickness changes to about 20 to 30 nm. And when the surface polishing process using water in the production process proceeds, the pH of the water used during the process changes to alkali and reaches to approximately pH 11, in which case the surface layer grows to approximately 50 nm. That is, the surface layer of the magnesium alloy includes MgO, Mg(OH) 2 and MgCO 3 , and when a buffing process using water is included, Mg(OH) 2 is mainly present in the surface layer rather than MgO.

일반적으로 마그네슘 합금의 표면 처리시 공정 중 발생하는 표면의 외관 결함, 화성처리 혹은 도금 공정 등의 불량이나, 도장 후 도막 밀착력 또는 내염수성의 결함을 방지하고 표면 처리층의 밀착 안정성을 확보하여 기계적 물성을 향상시키는 표면 조직이 치밀한 마그네슘 합금 및 그 표면 처리 방법을 제공하였으나, 피막 두께가 50nm로 매우 얇고, 충분한 반응이 이루어지지 않아, 도장 밀착력은 우세하나, 피막이 너무 얇아 도장 외관 결함이 나타나는 경우가 많다. In general, during the surface treatment of magnesium alloy, it prevents defects such as appearance defects during the process, chemical conversion treatment or plating process, defects in coating film adhesion or salt resistance after coating, and ensures adhesion stability of the surface treatment layer to ensure mechanical properties. A magnesium alloy having a dense surface structure and a method for treating the surface were provided, but the coating thickness is very thin at 50 nm, and a sufficient reaction is not achieved. .

본 발명은 마그네슘 부재의 표면처리방법 및 이를 이용하여 처리된 마그네슘 부재를 제공하고자 한다. 보다 구체적으로 표면 조직이 치밀한 마그네슘 부재의 표면처리방법 및 이를 이용하여 처리된 표면 조직이 치밀한 마그네슘 부재를 제공하고자 한다.The present invention is to provide a method for treating a surface of a magnesium member and a magnesium member treated using the same. More specifically, it is intended to provide a surface treatment method of a magnesium member having a dense surface tissue and a magnesium member having a dense surface tissue treated using the same.

본 발명의 일 실시예에 의한 마그네슘 부재의 표면처리방법은, 알루미늄이 포함된 마그네슘 금속재의 표면을 산으로 에칭하여 금속재 상에 다공성 알루미늄 산화물층을 형성하는 단계; 및 알루미늄 산화물층 상에 고분자 물질을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함한다.A method of treating a surface of a magnesium member according to an embodiment of the present invention includes the steps of etching a surface of a magnesium metal material containing aluminum with an acid to form a porous aluminum oxide layer on the metal material; And coating a polymer material on the aluminum oxide layer to form a coating layer.

알루미늄 산화물층을 형성하는 단계;에서, 알루미늄 산화물층은 복수의 알루미늄 산화물을 포함하고, 알루미늄 산화물의 크기는 1 내지 3 μm일 수 있다.In the step of forming an aluminum oxide layer; In the aluminum oxide layer includes a plurality of aluminum oxide, the size of the aluminum oxide may be 1 to 3 μm.

코팅층을 형성하는 단계;에서, 고분자 물질은 실란계를 포함하는 것일 수 있다.In the step of forming a coating layer; In the polymer material may be to include a silane-based.

코팅층을 형성하는 단계;이후에, 코팅층을 도장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Forming a coating layer; afterwards, coating the coating layer; may further include.

도장은, 전착 도장 및 스프레이 도장 중 어느 하나일 수 있다.The painting may be either electrodeposition painting or spray painting.

본 발명의 일 실시예에 의한 마그네슘 부재는, 알루미늄이 포함된 마그네슘 금속재; 금속재 상에 위치하며, 알루미늄 산화물을 포함하는 다공성 알루미늄 산화물층; 및 다공성 알루미늄 산화물층 상에 위치하고, 고분자 물질을 포함하는 코팅층;을 포함하고, 마그네슘 금속재는, 전체 100 중량%에 대하여, 1 내지 50 중량%의 알루미늄 및 50 내지 99 중량%의 마그네슘을 포함한다.Magnesium member according to an embodiment of the present invention, a magnesium metal material containing aluminum; A porous aluminum oxide layer on the metal material and including aluminum oxide; And a coating layer comprising a polymer material on the porous aluminum oxide layer. The magnesium metal material includes 1 to 50% by weight of aluminum and 50 to 99% by weight of magnesium with respect to 100% by weight.

알루미늄 산화물의 크기는 1 내지 3 ㎛일 수 있다.The size of the aluminum oxide may be 1 to 3 μm.

고분자 물질은 실란계을 포함하는 것일 수 있다.The polymer material may include a silane-based material.

코팅층의 두께는, 1 내지 3 μm일 수 있다.The thickness of the coating layer may be 1 to 3 μm.

코팅층 상에 도장층을 더 포함할 수 있다.A coating layer may be further included on the coating layer.

본 발명의 일 실시예에 의한 표면처리방법은, 산 에칭에 의해 마그네슘 수산화물이 제어되어, 전착 도장에서의 기포 결함의 발생이 거의 없다.In the surface treatment method according to an embodiment of the present invention, magnesium hydroxide is controlled by acid etching, so that there is almost no generation of bubble defects in electrodeposition coating.

본 발명의 일 실시예에 의한 표면처리방법은, 산 에칭에 의해 알루미늄 산화물이 농화되어, 마그네슘 판재의 내식성 유지에 탁월하다.In the surface treatment method according to an embodiment of the present invention, aluminum oxide is concentrated by acid etching, which is excellent in maintaining corrosion resistance of the magnesium plate material.

본 발명의 일 실시예에 의한 표면처리방법은, 스펀지 형태의 알루미늄 산화물에 실란계 고분자가 코팅되어, 밀착력 확보에 탁월하다.In the surface treatment method according to an embodiment of the present invention, a silane-based polymer is coated on a sponge-form aluminum oxide, which is excellent in securing adhesion.

본 발명의 일 실시예에 의한 표면처리방법은, 화성피막을 만드는 Plasma electrolytic oxidation에 비해 가격 경쟁력이 매우 높다.The surface treatment method according to an embodiment of the present invention has a very high price competitiveness compared to Plasma electrolytic oxidation for forming a chemical conversion film.

본 발명의 일 실시예에 의한 마그네슘 부재는, 자동차 외장재용, 자동차 부품용, 가전 제품용, 전자 제품용 또는 IT 제품용으로 사용 가능하다.The magnesium member according to an embodiment of the present invention can be used for automobile exterior materials, automobile parts, household appliances, electronic products, or IT products.

도 1 은 마그네슘의 Pourbaix diagram 이다.
도 2는 종래의 마그네슘 합금의 개략적인 표면처리 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 표면처리된 마그네슘 부재의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 AZ31 판재를 질산 에칭한 후의 단면 사진이다.
도 5는 도 4에서의 2번 부위의 성분을 분석한 결과를 나타낸 그림이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 AZ31 판재를 질산 에칭한 후 실란계 물질을 코팅한 후의 단면 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 AZ31 판재를 질산 에칭한 후 실란계 물질을 코팅한 후 전착 도장한 후, 내수 밀착 시험을 완료한 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 AZ31 판재를 질산 에칭한 후 실란계 물질을 코팅한 후 전착 도장한 후, 염수 분무 시험을 완료한 사진이다.
1 is a Pourbaix diagram of magnesium.
2 is a schematic surface treatment process diagram of a conventional magnesium alloy.
3 is a schematic view of a surface-treated magnesium member according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional photograph after nitric acid etching of an AZ31 plate material according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing the results of analyzing the components of the region 2 in FIG.
Figure 6 is a cross-sectional photograph after coating the silane-based material after nitric acid etching the AZ31 plate material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a photograph in which an AZ31 plate material according to an embodiment of the present invention is etched in nitric acid and then coated with a silane-based material, followed by electrodeposition coating, to complete a water tightness test.
Figure 8 is a photograph of the AZ31 plate material according to an embodiment of the present invention after nitric acid etching, coating the silane-based material, electrodeposition coating, and then completing the salt spray test.

본 명세서에서, 제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다. In this specification, terms such as first, second, and third are used to describe various parts, components, regions, layers, and/or sections, but are not limited thereto. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as a second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.

본 명세서에서, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In this specification, parts not related to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a part “includes” a certain component, it means that the component may further include other components, not to exclude other components, unless otherwise stated.

본 명세서에서, 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.In this specification, the terminology used is only for referring to a specific embodiment, and is not intended to limit the present invention. The singular forms used herein also include plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of “comprising” embodies a particular property, region, integer, step, action, element, and/or component, and the presence or presence of another property, region, integer, step, action, element, and/or component. It does not exclude addition.

본 명세서에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.In the present specification, the term "combination of these" included in the expression of the marki form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the marki form, the components It means to include one or more selected from the group consisting of.

본 명세서에서, 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.In this specification, when it is said that a part is "on" or "on" another part, it may be directly on or on another part, or another part may be involved therebetween. In contrast, if one part is said to be "just above" another part, no other part is interposed therebetween.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined differently, all terms including technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as those generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Commonly used dictionary-defined terms are additionally interpreted as having meanings consistent with related technical documents and currently disclosed contents, and are not interpreted as ideal or very formal meanings unless defined.

또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.In addition, unless otherwise specified,% means weight%, and 1 ppm is 0.0001% by weight.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and are conventional in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the knowledgeable person of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. Throughout the specification, the same reference numerals refer to the same components.

따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.Thus, in some embodiments, well-known techniques are not specifically described to avoid obscuring the present invention. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains.

종래의 마그네슘 합금의 표면처리 공정도를 도 2에 나타내었다. 특히, 자동차 외판재에 사용하기 위한 마그네슘 합금의 표면처리는, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 반드시 전착 도장이 필요하므로, 수요 확대를 위해서는 전착 도장 후의 성능 확보가 필수적이라는 문제점이 있다.2 is a surface treatment process diagram of a conventional magnesium alloy. In particular, the surface treatment of the magnesium alloy for use in automotive exterior materials, as can be seen in FIG. 2, requires electrodeposition coating, and thus there is a problem that securing performance after electrodeposition coating is essential for expanding demand.

또한, 표면 조직이 치밀한 마그네슘 합금 및 그 표면처리방법에 관한 종래의 발명의 경우, 화성처리의 피막 두께가 매우 얇아, 전착 도장 시 기포 결함이 발생하는 문제점이 있다.In addition, in the case of the conventional invention related to a magnesium alloy having a dense surface structure and a method for treating the surface, there is a problem in that the film thickness of the chemical conversion treatment is very thin, and thus a bubble defect occurs during electrodeposition coating.

본 발명의 발명자들은, 이를 해결하기 위해 본 발명을 고안하였다.The inventors of the present invention have devised the present invention to solve this.

본 발명의 일 실시예에 의한 마그네슘 부재의 표면처리방법은, 알루미늄이 포함된 마그네슘 금속재의 표면을 산으로 에칭하여 금속재 상에 다공성 알루미늄 산화물층을 형성하는 단계; 및 알루미늄 산화물층 상에 고분자 물질을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함한다.A method of treating a surface of a magnesium member according to an embodiment of the present invention includes the steps of etching a surface of a magnesium metal material containing aluminum with an acid to form a porous aluminum oxide layer on the metal material; And coating a polymer material on the aluminum oxide layer to form a coating layer.

이하 각 단계에 대하여 설명한다.Each step will be described below.

먼저, 알루미늄이 포함된 마그네슘 금속재의 표면을 산으로 에칭하여 금속재 상에 다공성 알루미늄 산화층을 형성한다.First, a surface of the magnesium metal material containing aluminum is etched with an acid to form a porous aluminum oxide layer on the metal material.

알루미늄이 포함된 마그네슘 합금이 산에 투입될 경우, 산에 상대적으로 강한 알루미늄은 남고, 마그네슘만 에칭되는 성격이 있다. 이를 이용해, 표면을 청정화하며, 알루미늄을 농화시킴으로써 알루미늄 산화물층을 형성시킨다. When a magnesium alloy containing aluminum is added to the acid, aluminum relatively strong to the acid remains, and only magnesium is etched. Using this, the surface is cleaned and the aluminum oxide is concentrated to form an aluminum oxide layer.

이 경우, 산에 의해 마그네슘 표면의 청정화가 일어남과 동시에 알루미늄의 농화로 인한 내식성이 확보되며, 산화물이 제어되어 추후 전착 도장에서의 결함이 거의 나타나지 않는다. 전착 도장에서의 기포 결함은 대부분 수산화된 마그네슘이 경화 공정에서 수분을 증발시키면서 나타나는 것으로 알려져 있는데, 본 단계에 의하면, 마그네슘 수산화물이 제어되기 때문에, 추후 전착 도장에서의 기포 결함이 거의 나타나지 않는 것이다.In this case, the cleaning of the magnesium surface is caused by the acid, and at the same time, corrosion resistance due to the concentration of aluminum is secured, and the oxide is controlled so that defects in the electrodeposition coating are rarely seen later. It is known that most of the bubble defects in the electrodeposition coating appear while evaporating moisture in the curing process, and according to this step, since the magnesium hydroxide is controlled, there are almost no bubble defects in the electrodeposition coating later.

이때, 알루미늄이 포함된 마그네슘 금속재는 알루미늄이 포함된 마그네슘 합금일 수 있고, 보다 구체적으로 AZ 계열 마그네슘 합금일 수 있다.In this case, the magnesium metal material containing aluminum may be a magnesium alloy containing aluminum, and more specifically, may be an AZ-based magnesium alloy.

또한, 다공성 알루미늄 산화물층은 복수의 알루미늄 산화물을 포함하고, 다공성 알루미늄 산화물층은 스펀지 형태의 나노 구조일 수 있다. 알루미늄 산화물의 크기는 1 내지 3 μm일 수 있다.In addition, the porous aluminum oxide layer may include a plurality of aluminum oxides, and the porous aluminum oxide layer may be a sponge-like nanostructure. The size of the aluminum oxide may be 1 to 3 μm.

또한, 산은 질산, 염산, 황산 등의 강산일 수 있다.Further, the acid may be a strong acid such as nitric acid, hydrochloric acid or sulfuric acid.

보다 구체적으로, 산은 500ml 내지 1L의 물에, 70% 질산을 15 내지 60ml 포함한 용액일 수 있다.More specifically, the acid may be a solution containing 15 to 60 ml of 70% nitric acid in 500 ml to 1 liter of water.

또한, 알루미늄이 포함된 마그네슘 금속재의 표면을 산으로 에칭하여 금속재 상에 다공성 알루미늄 산화층을 형성하는 단계는, 15 내지 60초간 상온에서 일어날 수 있다. 보다 구체적으로 20 내지 40초간 일어날 수 있다.In addition, the step of forming a porous aluminum oxide layer on the metal material by etching the surface of the magnesium metal material containing aluminum with acid may occur at room temperature for 15 to 60 seconds. More specifically, it may occur for 20 to 40 seconds.

다음으로, 알루미늄 산화물층 상에 고분자 물질을 코팅하여 코팅층을 형성한다.Next, a polymer layer is coated on the aluminum oxide layer to form a coating layer.

산 에칭에 의해 형성된 스펀지 형태의 알루미늄 산화물층에 실란계 고분자 등의 고분자로 코팅하면, 밀착력이 우수하며 화성피막 두께가 높은 화성처리 피막을 만들 수 있다.When the sponge-formed aluminum oxide layer formed by acid etching is coated with a polymer such as a silane-based polymer, it is possible to make a chemical conversion treatment film having excellent adhesion and a high chemical conversion film thickness.

이때, 알루미늄 산화물층은 스펀지 형태의 다공성이기 때문에, 고분자 코팅 시 기공 사이로 고분자가 스며들고, 그 위에 고분자가 코팅되면서, 알루미늄 산화물층과 고분자 코팅층이 복합층으로 형성될 수 있다.At this time, since the aluminum oxide layer is porous in the form of a sponge, a polymer permeates between pores during polymer coating, and as the polymer is coated thereon, the aluminum oxide layer and the polymer coating layer may be formed as a composite layer.

이때, 고분자 물질은 실란계를 포함하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 실란계 고분자일 경우, TEOS 실란계 고분자일 수 있다.At this time, the polymer material may include a silane-based material. More specifically, in the case of a silane-based polymer, it may be a TEOS silane-based polymer.

또한, 이 단계에서 형성된 고분자 코팅층의 두께는 1 내지 3 μm일 수 있다. 보다 구체적으로 1 내지 2 μm일 수 있다.In addition, the thickness of the polymer coating layer formed in this step may be 1 to 3 μm. More specifically, it may be 1 to 2 μm.

또한, 알루미늄 산화물층 상에 고분자 물질을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계는 알칼리 용액 하에서 일어날 수 있다. 보다 구체적으로 1 내지 10%의 NaOH 또는 KOH의 알칼리 용액 하일 수 있다.In addition, the step of forming a coating layer by coating a polymer material on the aluminum oxide layer may occur under an alkali solution. More specifically, it may be under 1 to 10% of an alkali solution of NaOH or KOH.

또한, 이러한 알칼리 용액 하에서 500ml 내지 1L의 물에, 20ml 내지 60ml의 고분자 물질을 포함하여 고분자 코팅할 수 있다.In addition, under such an alkaline solution, 500 ml to 1 L of water may be coated with a polymer containing 20 ml to 60 ml of a polymer material.

또한, 알루미늄 산화물층 상에 고분자 물질을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계는 40 내지 80℃ 온도에서 1분 내지 10분간 일어날 수 있다. 보다 구체적으로 50 내지 70℃ 온도에서 1분 내지 5분간 일어날 수 있다.In addition, the step of forming a coating layer by coating a polymer material on the aluminum oxide layer may occur for 1 to 10 minutes at a temperature of 40 to 80 ℃. More specifically, it may occur at a temperature of 50 to 70°C for 1 minute to 5 minutes.

다음으로, 코팅층을 형성하는 단계;이후에, 코팅층을 도장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Next, forming a coating layer; thereafter, coating the coating layer; may further include.

도장은, 전착 도장 및 스프레이 도장 중 어느 하나일 수 있다.The painting may be either electrodeposition painting or spray painting.

앞서 언급한 바와 같이, 알루미늄이 포함된 마그네슘 금속재의 표면을 산으로 에칭하여 금속재 상에 다공성 알루미늄 산화층을 형성하는 단계를 거친 경우, 전착 도장을 통하여도 기포 결함이 발생하지 않고, 자동차 외장재 등에 사용되는 표면처리된 마그네슘 부재의 내식성을 확보할 수 있다.As mentioned above, when the surface of the magnesium metal material containing aluminum is etched with acid to form a porous aluminum oxide layer on the metal material, bubble defects do not occur even through electrodeposition coating, and are used for automobile exterior materials, etc. Corrosion resistance of the surface-treated magnesium member can be secured.

본 발명의 일 실시예에 의한 마그네슘 부재는, 알루미늄이 포함된 마그네슘 금속재; 금속재 상에 위치하며, 알루미늄 산화물을 포함하는 다공성 알루미늄 산화물층; 및 다공성 알루미늄 산화물층 상에 위치하고, 고분자 물질을 포함하는 코팅층;을 포함하고, 마그네슘 금속재는, 전체 100 중량%에 대하여, 1 내지 50 중량%의 알루미늄 및 50 내지 99 중량%의 마그네슘을 포함한다. 보다 구체적으로 알루미늄을 1 내지 30 중량%, 더욱 구체적으로 2 내지 10 중량%, 더욱 구체적으로 2 내지 5 중량%일 수 있다.Magnesium member according to an embodiment of the present invention, a magnesium metal material containing aluminum; A porous aluminum oxide layer on the metal material and including aluminum oxide; And a coating layer comprising a polymer material on the porous aluminum oxide layer. The magnesium metal material includes 1 to 50% by weight of aluminum and 50 to 99% by weight of magnesium with respect to 100% by weight. More specifically, aluminum may be 1 to 30% by weight, more specifically 2 to 10% by weight, and more specifically 2 to 5% by weight.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 의한 표면처리된 마그네슘 부재의 모식도를 나타내었다.Figure 3 shows a schematic diagram of the surface-treated magnesium member according to an embodiment of the present invention.

먼저, 알루미늄이 포함된 마그네슘 금속재는, 알루미늄이 포함된 마그네슘 합금일 수 있고, 보다 구체적으로 AZ 계열 마그네슘 합금일 수 있다.First, the magnesium metal material containing aluminum may be a magnesium alloy containing aluminum, and more specifically, may be an AZ-based magnesium alloy.

한편, 알루미늄 산화물을 포함하는 다공성 알루미늄 산화물층에서, 알루미늄 산화물의 크기는 1 내지 3 μm 일 수 있다.Meanwhile, in the porous aluminum oxide layer including aluminum oxide, the size of the aluminum oxide may be 1 to 3 μm.

한편, 고분자 물질을 포함하는 코팅층에서, 고분자 물질은 실란계를 포함하는 것일 수 있다. 실란계 고분자 물질일 경우, TEOS계 실리콘 고분자 물질일 수 있다.On the other hand, in the coating layer containing a polymer material, the polymer material may be one containing a silane system. In the case of a silane-based polymer material, it may be a TEOS-based silicone polymer material.

이때, 알루미늄 산화물층은 스펀지 형태의 다공성이기 때문에, 고분자 코팅 시 기공 사이로 고분자가 스며들고, 그 위에 고분자가 코팅되면서, 알루미늄 산화물층과 고분자 코팅층이 복합층일 수 있다.At this time, since the aluminum oxide layer is porous in the form of a sponge, a polymer permeates between pores during polymer coating, and a polymer is coated thereon, and the aluminum oxide layer and the polymer coating layer may be a composite layer.

또한, 코팅층의 두께는, 1 내지 3 μm일 수 있다. 보다 구체적으로 1 내지 2 μm일 수 있다.Further, the thickness of the coating layer may be 1 to 3 μm. More specifically, it may be 1 to 2 μm.

또한, 코팅층 상에 도장층을 더 포함할 수 있다.In addition, a coating layer may be further included on the coating layer.

마그네슘 부재는, 자동차 외장재용, 자동차 부품용, 가전 제품용, 전자 제품용 또는 IT 제품용일 수 있다.The magnesium member may be for automobile exterior materials, automobile parts, household appliances, electronic products, or IT products.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, it should be noted that the following examples are only intended to illustrate the present invention in more detail and are not intended to limit the scope of the present invention. This is because the scope of the present invention is determined by the items described in the claims and the items reasonably inferred therefrom.

실시예Example

AZ31 판재를 70% 질산(HNO3) 18ml와 DI 500ml로 상온에서 30초 동안 에칭하였다. The AZ31 plate was etched with 18 ml of 70% nitric acid (HNO 3 ) and 500 ml of DI for 30 seconds at room temperature.

도 4에는 AZ31 판재를 질산 에칭한 후의 단면을 나타내었다. 도 4에서 흰 부분은 기공을 나타낸다. 도 5에는 도 4에서의 2번 부위의 성분을 분석한 결과를 나타내었다.Fig. 4 shows a cross section after nitric acid etching of the AZ31 plate material. In FIG. 4, the white portion represents pores. FIG. 5 shows the results of analyzing the components of site 2 in FIG. 4.

도 4 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 질산에 의해 Mg이 용해되고, Al은 남아있어, Porous한 Al 산화물이 만들어진다. 이때의 Al 산화물층은 스펀지 형태와 같다.4 and 5, Mg is dissolved by nitric acid, Al remains, and a porous Al oxide is produced. The Al oxide layer at this time is in the form of a sponge.

이후, 밀착력을 극대화시키기 위하여 알칼리 용액 하에서 실란계 고분자 물질을 코팅하는데, 조건은 1% KOH를 포함한 20ml TEOS / DI 1000ml를 60℃에서 1분 내지 5분 동안 코팅한다.Thereafter, to maximize adhesion, the silane-based polymer material is coated under an alkaline solution, and the conditions are coated with 20 ml TEOS / DI 1000 ml containing 1% KOH at 60° C. for 1 minute to 5 minutes.

도 6에는 AZ31 판재를 질산 에칭한 후 실란계 물질을 코팅한 후의 단면을 나타내었다. 도 6에서 볼 수 있듯이, 고분자 물질을 코팅하면, 도 4와 같은 단면으로 porous한 자리에 실란계 물질이 포함되어, 피막 두께가 약 2 μm로 두꺼워지는 것을 알 수 있다. 6 shows a cross-section after nitric acid etching of the AZ31 plate material and coating the silane-based material. As can be seen in FIG. 6, when the polymer material is coated, it can be seen that a silane-based material is included in a porous position in the cross section as shown in FIG. 4, and the film thickness is thickened to about 2 μm.

이후, 전착 도장을 실시하였다.Thereafter, electrodeposition painting was performed.

결과result

1. 내수밀착 시험1. Water tightness test

질산 에칭 - 실란계 고분자 코팅 - 전착 도장을 마친 AZ31 판재를 내수밀착 시험하였다. 내수밀착 시험은, 내수밀착성 40℃ 물에서 480시간 침지 후 Cross cutting test로 진행하였다.Nitrate etching-Silane-based polymer coating-Electrodeposition coating of the AZ31 plate was tested for water tightness. The water tightness test was conducted by cross cutting test after 480 hours of immersion in water at 40°C for water tightness.

그 결과를 도 7의 시편으로 나타내었다. 도 7은 실시예의 AZ31 판재를 질산 에칭한 후 실란계 물질을 코팅한 후 전착 도장한 후, 내수 밀착 시험을 완료한 사진이다.The results are shown in the specimen of FIG. 7. 7 is a photograph of the AZ31 plate material of the embodiment, after nitric acid etching, coating the silane-based material, electrodeposition coating, and then completing the water tightness test.

도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 피막 두께가 두꺼워짐으로써 전착 도장의 기포 결함이 사라져서 성능이 극대화되었다.As can be seen in FIG. 7, since the film thickness became thick, the bubble defect of the electrodeposition coating disappeared, thereby maximizing performance.

2. 염수분무시험2. Salt spray test

질산 에칭 - 실란계 고분자 코팅 - 전착 도장을 마친 AZ31 판재를 염수 분무 시험하였다. 염수 분무 시험은 염수를 분무한 후 720시간 동안 방치하여 진행하였다.Nitrate etching-Silane-based polymer coating-Electrodeposition coating of the AZ31 plate material was tested by salt spray. The salt spray test was conducted by spraying the salt water and standing for 720 hours.

그 결과를 도 8의 다양한 사진으로 나타내었다. 도 8은 실시예의 AZ31 판재를 질산 에칭한 후 실란계 물질을 코팅한 후 전착 도장한 후, 염수 분무 시험을 완료한 사진이다. 즉, 시편을 다양한 모양을 Scribe한 후 내식성을 평가한 사진이다.The results are shown in various pictures of FIG. 8. 8 is a photograph of the AZ31 plate material of the embodiment, after nitric acid etching, coating the silane-based material, electrodeposition coating, and then completing the salt spray test. In other words, this is a photograph of corrosion resistance after scribing various shapes of specimens.

도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 표면처리된 마그네슘 부재는 내식성이 우수함을 알 수 있다.As can be seen in Figure 8, it can be seen that the surface-treated magnesium member according to an embodiment of the present invention has excellent corrosion resistance.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in various different forms, and those skilled in the art to which the present invention pertains have other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be understood that can be carried out. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (10)

알루미늄이 포함된 마그네슘 금속재의 표면을 산으로 에칭하여 상기 금속재 상에 다공성 알루미늄 산화물층을 형성하는 단계; 및
상기 알루미늄 산화물층 상에 고분자 물질을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 마그네슘 부재의 표면처리방법.
Forming a porous aluminum oxide layer on the metal material by etching the surface of the magnesium metal material containing aluminum with acid; And
Coating a polymer material on the aluminum oxide layer to form a coating layer; Surface treatment method of a magnesium member comprising a.
제1항에 있어서,
상기 알루미늄 산화물층을 형성하는 단계;에서,
상기 알루미늄 산화물층은 복수의 알루미늄 산화물을 포함하고,
상기 알루미늄 산화물의 크기는 1 내지 3 μm 인 마그네슘 부재의 표면처리방법.
According to claim 1,
In the step of forming the aluminum oxide layer; In,
The aluminum oxide layer includes a plurality of aluminum oxide,
The size of the aluminum oxide is 1 to 3 μm surface treatment method of the magnesium member.
제1항에 있어서,
상기 코팅층을 형성하는 단계;에서,
상기 고분자 물질은 실란계를 포함하는 것인 마그네슘 부재의 표면처리방법.
According to claim 1,
In the step of forming the coating layer; In,
The polymer material is a method of treating a surface of a magnesium member containing a silane-based.
제1항에 있어서,
상기 코팅층을 형성하는 단계;이후에,
상기 코팅층을 도장하는 단계;를 더 포함하는 마그네슘 부재의 표면처리방법.
According to claim 1,
Forming the coating layer; afterwards,
Coating the coating layer; Surface treatment method of the magnesium member further comprising.
제4항에 있어서,
상기 도장은,
전착 도장 및 스프레이 도장 중 어느 하나인 마그네슘 부재의 표면처리방법.
According to claim 4,
The coating,
Method of surface treatment of magnesium member which is either electrodeposition coating or spray coating.
알루미늄이 포함된 마그네슘 금속재;
상기 금속재 상에 위치하며, 알루미늄 산화물을 포함하는 다공성 알루미늄 산화물층; 및
상기 다공성 알루미늄 산화물층 상에 위치하고, 고분자 물질을 포함하는 코팅층;을 포함하고,
상기 마그네슘 금속재는, 전체 100 중량%에 대하여, 1 내지 50 중량%의 알루미늄 및 50 내지 99 중량%의 마그네슘을 포함하는 마그네슘 부재.
Magnesium metal material containing aluminum;
A porous aluminum oxide layer on the metal material and including aluminum oxide; And
Located on the porous aluminum oxide layer, a coating layer comprising a polymer material; includes,
The magnesium metal material is a magnesium member containing 1 to 50% by weight of aluminum and 50 to 99% by weight of magnesium with respect to 100% by weight.
제6항에서,
상기 알루미늄 산화물의 크기는 1 내지 3 μm 인 마그네슘 부재.
In claim 6,
The size of the aluminum oxide is 1 to 3 μm magnesium member.
제6항에 있어서,
상기 고분자 물질은 실란계를 포함하는 것인 마그네슘 부재.
The method of claim 6,
The polymer material is a magnesium member containing a silane-based.
제6항에 있어서,
상기 코팅층의 두께는, 1 내지 3 μm인 마그네슘 부재.
The method of claim 6,
The thickness of the coating layer is 1 to 3 μm magnesium member.
제6항에 있어서,
상기 코팅층 상에 도장층을 더 포함하는 마그네슘 부재.
The method of claim 6,
Magnesium member further comprising a coating layer on the coating layer.
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