KR20200092072A - 아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물 및 이를 이용하여 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법 - Google Patents

아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물 및 이를 이용하여 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물 및 이를 이용하여 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 표면처리 조성물은 에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시실란계 화합물 및 탈이온수를 특정 비율로 포함함에 따라, 크롬의 사용 없이도 아연도금된 금속과의 부착성이 우수하면서도 아연도금된 금속의 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성을 현저히 향상시킬 수 있다.

Description

아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물 및 이를 이용하여 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법{Cr-FREE SURFACE TREATMENT COMPOSITION FOR IMPROVING CORROSION RESISTANCE OF GALVANIZED METAL AND SURFACE TREATMENT METHOD OF GALVANIZED METAL USING THE SAME}
본 발명은 아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물 및 이를 이용하여 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 아연도금된 강판, 볼트 등 아연도금된 금속의 표면 부식을 방지하기 위해서, 크로메이트(Chromate) 처리가 실시되었다. 크로메이트 처리는 아연 또는 카드뮴을 도금한 것에 크롬산을 함유하는 액을 처리하여, 도금 표면상에 크롬산염 피막을 형성시켜 내식성을 개선하고, 표면의 광택을 향상시키는 처리법이다. 특히, 크로메이트 처리는 비용이 저렴하며, 내식성과 광택성이 우수한 이점이 있어, 아연도금된 금속의 표면 처리에 주로 이용되고 있다.
일례로, 대한민국 등록특허 제10-0405908호에서는 아연 도금된 강판의 내식성 및 내연료성을 향상시키기 위해, 강판을 크롬성분 중 3가 크롬의 성분비가 0.4 ~ 0.8인 크롬수용액에 인산, 불산, 콜로이달 실리카, 황산, 인산나트륨을 첨가하여 제조되는 주제용액과 경화제용액을 포함하는 크로메이트 용액으로 처리함에 대해 개시하고 있다.
한편, 크로메이트 처리를 실시함에 따라 내식성과 광택성이 향상되는 이점이 있으나, 처리과정에서 환경유해물질인 6가 크롬(Cr6+)과 3가 크롬(Cr3+)이 배출되는 문제가 있었다. 이에, 최근에는 크롬의 사용을 대체하고자 고분자, 몰리브덴 음이온, 실리카, 중인산염 등을 이용하여 피막을 형성함으로써, 아연도금된 금속의 표면 부식을 방지하기 위한 크롬프리 표면처리 조성물에 대한 개발이 진행되고 있다. 일례로, 대한민국 공개특허 제10-2011-0049462호에서는 아연도금된 금속소재의 표면에 폴리-에틸렌계, 폴리-우리탄계, 폴리-아크릴계 또는 폴리-알키드계의 투명 수지로 도막층을 형성함으로써, 아연도금 금속소재의 내식성을 향상시키는 방법에 대해 개시하고 있다.
그러나, 종래의 크롬프리 표면처리 조성물을 적용할 경우에는 아연도금된 금속과 표면처리 조성물 간의 부착성이 낮을 뿐 아니라, 기존의 크로메이트 처리에 비해 아연도금된 금속 표면의 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성이 충분히 향상되지 못하는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0405908호 대한민국 공개특허 제10-2011-0049462호
본 발명의 첫 번째 목적은 환경유해물질인 크롬의 사용을 배재하면서도 아연도금된 금속과의 부착성이 우수하고, 아연도금된 금속의 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성을 현저히 향상시킬 수 있는, 크롬프리 표면처리 조성물을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 두 번째 목적은 환경유해물질인 크롬의 사용 없이도 아연도금된 금속과의 부착성이 우수하며 이의 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성을 현저히 향상시킬 수 있는 크롬프리 표면처리 조성물을 이용하여, 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적은 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수 있다.
상기 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시 실란계 화합물 및 탈이온수를 포함하는, 아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물을 제공한다.
상기 표면처리 조성물은 상기 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 에틸 실리케이트 45 ~ 60 중량%, 염산 0.1 ~ 4 중량%, 에탄올 10 ~ 25 중량%, 이소프로필알코올 2 ~ 7 중량%, 메톡시 실란계 화합물 5 ~ 15 중량% 및 탈이온수 10 ~ 20 중량%를 포함할 수 있다.
상기 메톡시 실란계 화합물은 글리시독시프로필트리메톡시실란(Glycidoxypropyltrimethoxysilane) 및 메틸트리메톡시실란(Methyltrimethoxysilane)을 포함할 수 있다.
상기 메톡시 실란계 화합물은 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란을 1 : 0.5 ~ 2의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 두 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물을 이용하여 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법에 있어서, (a) 아연도금된 금속을 표면처리 조성물에 침지시키는 단계; 및 (b) 상기 표면처리 조성물에 침지된 아연도금된 금속을 건조하는 단계를 포함하며, 상기 표면처리 조성물은 에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시 실란계 화합물 및 탈이온수를 포함하는, 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법을 제공한다.
본 발명의 표면처리 조성물은 에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시실란계 화합물 및 탈이온수를 특정 비율로 포함함에 따라, 크롬의 사용 없이도 아연도금된 금속과의 부착성이 우수하며, 아연도금된 금속의 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성을 현저히 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 표면처리 조성물은 아연도금된 금속과 본 발명의 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막 간의 부착성이 우수할 뿐 아니라 상기 본 발명의 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막 상에 형성된 또 다른 층과의 부착성 또한 우수할 수 있다.
특히, 본 발명의 크롬프리 표면처리 조성물은 메톡시실란계 화합물을 포함하되, 상기 메톡시실란계 화합물로 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란을 1 : 0.5 ~ 2의 중량비로 포함함으로써, 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성을 현저히 향상시킬 수 있다.
본 발명의 크롬프리 표면처리 조성물을 이용하여 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법에 따르면, 아연도금된 금속을 에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시실란계 화합물 및 탈이온수를 특정 비율로 포함하는 크롬프리 표면처리 조성물에 침지 및 건조시킴으로써, 크롬의 사용 없이도 아연도금된 금속의 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성을 현저히 향상시킬 수 있다.
도 1은 실험예 1의 (1)에 따라 실시예 2 및 비교예 1의 표면처리 조성물이 적용된 용융아연도금된 강판을 염수에 침지 시킨 후, 일정 시간(0h, 72h, 120h, 408h, 744h, 1000h)이 지난 후의 모습을 나타낸 것이다.
도 2는 실험예 1의 (2)에 따라 실시예 2 및 비교예 1의 표면처리 조성물이 적용된 용융아연도금된 볼트를 염수에 침지 시킨 후, 일정 시간(0h, 72h, 120h, 408h, 744h, 1000h)이 지난 후의 모습을 나타낸 것이다.
도 3은 실험예 2의 (1)에 따라 실시예 2 및 비교예 1의 표면처리 조성물이 적용된 전기아연도금된 볼트를 염수에 침지 시킨 후, 일정 시간(0h, 24h, 48h, 72h, 96h, 144h)이 지난 후의 모습을 나타낸 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, "A 및/또는 B"는, A 또는 B, 또는 A 및 B를 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, "아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물"은 "표면처리 조성물"로 갼락하게 호칭될 수 있다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, "부착성"은 아연도금된 금속의 표면과 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막 간의 결합력 또는 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막과 그 상부에 형성되는 또 다른 도막간의 결합력을 의미하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, "아연도금된 금속"은 용융아연도금, 합금화 용융아연도금 또는 전기아연도금된 금속 재질을 의미할 수 있다. 또한, 상기 아연도금된 금속은 강판, 판, 나사, 볼트, 너트 등 다양한 형태로 형성된 것 일 수 있다.
이하에서 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는 아연도금된 금속의 내식성을 향상시키기 위한 크롬프리 표면처리 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서는 에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시 실란계 화합물 및 탈이온수를 포함함에 따라, 크롬의 사용 없이도 아연도금된 금속과의 부착성이 우수하며, 아연도금된 금속의 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성을 현저히 향상시킬 수 있는, 표면처리 조성물을 제공한다. 특히, 본 실시예의 표면처리 조성물은 메톡시실란계 화합물로 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란을 1 : 0.5 ~ 2의 중량비로 포함함에 따라, 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성을 현저히 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 아연도금된 금속의 표면에 도포되어, 도막을 형성할 수 있다. 상기 도막은 본 실시예의 표면처리 조성물이 금속 표면에 도포되어 형성된 코팅층, 박막 등을 의미하는 것 일 수 있다.
에틸 실리케이트(Ethyl silicate)는 모래나 내화물에 대해서 강한 점결성을 부여하며, 건조되면서 용액으로부터 실리카를 석출한다. 에틸 실리케이트는 규산에틸이라고도 불리며, 분자식은 Si(OC2H5)4 이다. 또한, 에틸 실리케이트는 아연도금된 금속의 표면과 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막 간의 부착성을 향상시킬 뿐 아니라 내식성, 방청성, 내흑변성, 내백청성 등을 향상시킬 수 있다.
더 상세히, 본 실시예의 에틸 실리케이트는 본 실시예의 표면처리 조성물은 가수분해되어, 폴리규산염을 형성하여 조직의 치밀성을 높일 수 있다. 또한, 아연도금된 금속과 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막의 계면에서 아연-규소 결합을 형성함으로써, 아연도금된 금속과 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막 간의 부착력, 접착력, 결합력 등을 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 총 중량 기준으로 에틸 실리케이트 45 ~ 60 중량%, 바람직하게는 47 ~ 55 중량%, 더욱 바람직하게는 50 ~ 52 중량%를 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 에틸 실리케이트를 45 중량% 미만으로 포함할 경우에는 아연도금된 금속의 표면과 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막 간의 부착성이 저하되고, 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 반면, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 에틸 실리케이트 60 중량% 초과로 포함할 경우에는 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용한 도막에 균열 및 파손이 쉽게 발생되는 문제가 있을 수 있다.
염산은 에틸실리케이트의 가수분해를 촉진하는 촉매제 역할을 할 수 있다. 본 실시예의 표면처리 조성물은 총 중량 기준으로 염산을 0.1 ~ 4 중량%, 바람직하게는 0.5 ~ 2 중량%, 더욱 바람직하게는 0.7 ~ 1.5 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 염산을 0.1 중량% 미만으로 포함할 경우에는 에틸 실리케이트의 가수분해 시간이 길어지고, 가수분해 정도가 충분하지 못함에 따라 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성, 방청성 등의 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 반면, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 염산을 4 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 본 실시예의 표면처리 조성물의 pH가 급격히 낮아져 제형 안정성, 저장 안정성 및 사용성이 저하될 뿐 아니라 아연도금된 금속의 부식을 촉진하는 문제가 있을 수 있다.
에탄올은 본 실시예의 표면처리 조성물의 흐름성, 점도를 조절하는 역할을 할 수 있다. 또한, 아연도금된 금속의 표면 상에 두께가 균일하며, 표면이 고른 상태의 도막이 형성되도록 할 수 있다. 본 실시예의 표면처리 조성물은 총 중량 기준으로 에탄올 10 ~ 25 중량%, 바람직하게는 15 ~ 22 중량%, 더욱 바람직하게는 17 ~ 20 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 에탄올을 10 중량% 미만으로 포함할 경우에는 본 실시예의 표면처리 조성물의 점도가 증가하고 흐름성이 저하되어 도막의 두께가 두꺼워지며, 도막의 균열 및 파손이 쉽게 발생되는 문제가 있을 수 있다. 반면, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 에탄올 25 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 상대적으로 본 실시예의 표면처리 조성물 내 에틸 실리케이트의 함량이 줄어 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
이소프로필알코올은 본 실시예의 표면처리 조성물의 안정성을 향상시키고, 흐름성 및 점도를 조절하는 역할을 할 수 있다. 본 실시예의 표면처리 조성물은 총 중량 기준으로 이소프로필알코올을 2 ~ 7 중량%, 바람직하게는 3 ~ 6 중량%, 더욱 바람직하게는 4 ~ 5 중량%를 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 표면처리 조성물이 총 중량 기준으로 이소프로필알코올을 2 중량% 미만으로 포함할 경우에는 본 실시예의 표면처리 조성물의 안정성 및 흐름성이 저하되고, 점도가 증가되는 문제가 있을 수 있다. 반면, 본 실시예의 표면처리 조성물이 총 중량 기준으로 이소프로필알코올 7 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 상대적으로 본 실시예의 표면처리 조성물 내 에틸 실리케이트의 함량이 줄어듦에 따라, 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
메톡시 실란계 화합물은 글리시독시프로필트리메톡시실란(Glycidoxypropyltrimethoxysilane) 및 메틸트리메톡시실란(Methyltrimethoxysilane)을 포함할 수 있다.
상기 글리시독시프로필트리메톡시실란은 본 실시예의 표면처리 조성물의 접착성, 부착성 등을 향상시키며, 점도가 과도하게 증가되는 것을 방지하여 흐름성을 개선하는 역할을 할 수 있다. 상기 메틸트리메톡시실란은 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막의 내수성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 도막이 소수성을 갖도록 하여, 외부의 오염원으로부터 자기세정(Self-cleaning) 효과를 갖도록 할 수 있다.
바람직하게, 본 실시예에서는 메톡시 실란계 화합물로 상기 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란을 1 : 0.5 ~ 2의 중량비로 포함할 때, 더욱 우수한 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성의 특성을 가질 수 있다. 더욱 바람직하게, 본 실시예의 메톡시 실란계 화합물은 상기 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란을 1 : 1.25의 중량비로 포함할 수 있다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 총 중량 기준으로 상기 메톡시 실란계 화합물을 5 ~ 15 중량%, 바람직하게는 7 ~ 13 중량%, 더욱 바람직하게는 9 ~ 10 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 메톡시 실란계 화합물을 5 중량% 미만으로 포함할 경우에는 본 실시예에 따르는 표면처리 조성물의 부착성, 접착성, 흐름성이 저하되며, 내수성 및 소수성이 충분히 향상되지 않아 자기세정 능력이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 반면, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 메톡시 실란계 화합물 15 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 접착성, 부착성의 향상이 미미하여 경제적이지 못하며, 도막의 균열 및 파손이 쉽게 발생되는 문제가 있을 수 있을 뿐 아니라 도막의 표면에 하얀 가루가 석출되며, 안정성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
탈이온수는 에틸 실리케이트의 가수분해를 돕는 역할을 한다. 탈이온수에 의해 에틸 실리케이트는 가수분해 되어 폴리규산염을 형성함에 따라 상기된 바와 같은 효과를 가질 수 있다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 총 중량 기준으로 탈이온수를 10 ~ 20 중량%, 바람직하게는 12 ~ 17 중량%, 더욱 바람직하게는 14 ~ 15 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 탈이온수를 10 중량% 미만으로 포함할 경우에는 에틸 실리케이트의 가수분해가 충분히 이루어 지지 못함에 따라, 본 실시예에 따르는 표면처리 조성물의 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성, 방청성, 안정성 등이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 반면, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 탈이온수를 20 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 본 실시예에 따르는 표면처리 조성물의 안정성이 저하되고, 변질이 발생되는 문제가 있을 수 있다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시 실란계 화합물 및 탈이온수 이외에, 경화제, 안정화제, 색소, 안료, 유연화제, 경화제, 경화촉진제, pH조절제, 광택제, 분산제, 소포제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 공지된 모든 종류의 첨가제가 적용될 수 있다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 액체로서, pH 5 ~ 6 으로 형성될 수 있으며, 점도는 10 ~ 20 cps.(20 ℃, B type viscometer)로 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따르는 표면처리 조성물의 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성, 방청성 등의 특성은 향상될 수 있다. 특히, 본 실시예의 표면처리 조성물은 pH 5 ~ 6 의 약산성으로 형성됨에 따라, 알칼리성 표면처리 조성물 보다 내흑변성, 내백청성, 내식성, 방청성, 내수성 등의 효과가 더욱 우수할 수 있다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 아연도금된 금속의 표면에 도포되어, 도막을 형성할 수 있다. 상기 도막의 두께는 1 ~ 7 마이크로미터일 수 있다. 예를 들어, 상기 아연도금된 금속이 강판일 경우에, 상기 도막의 두께는 1 마이크로미터 내외일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
더 상세히, 본 실시예의 표면처리 조성물을 아연도금된 금속에 적용할 경우, 아연도금된 금속의 표면에 본 실시예의 표면처리 조성물이 침투하거나 계면에서 반응하여, 폴리규산염 및 아연-규소 결합이 형성된 제 1 층이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 층 상에 본 실시예의 표면처리 조성물과 공기의 반응에 의한 규소-산소 결합을 포함하는 제 2 층이 형성될 수 있다.
즉, 상기 제 1 층 의해 아연도금된 금속과 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막 간의 부착력, 접착력, 결합력 등이 우수해질 수 있다. 이에 의해, 외부 물질의 침투가 방지됨에 따라, 내흑변성, 내백청성, 내식성, 방청성 등은 우수할 수 있다. 또한, 상기 제 2 층에 의해 외부 물질의 침투가 방지됨에 따라, 내흑변성, 내백청성, 내식성, 방청성 등은 더욱 향상될 수 있다.
상기 제 1 층과 제 2 층은 각 물질 또는 결합 상태 등에 의해 임의로 구분한 것 일 뿐, 서로 연속된 하나의 층이다.
또한, 본 실시예의 표면처리 조성물은 크로메이트 처리를 실시한 아연도금된 금속에 적용될 수 있다. 이에 따라, 크로메이트 처리만 실시한 경우 보다, 크로메이트 처리를 실시한 후 본 실시예의 표면처리 조성물을 적용한 경우 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성은 더욱 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 아연도금된 금속의 내식성을 향상시키기 위한 크롬프리 표면처리 조성물을 이용하여 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물을 이용하여 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법에 있어서, (a) 아연도금된 금속을 에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시 실란계 화합물 및 탈이온수를 포함하는 표면처리 조성물에 침지시키는 단계 및 (b) 상기 표면처리 조성물에 침지된 아연도금된 금속을 건조하는 단계를 포함함으로써, 아연도금된 금속의 내흑변성, 내백청성, 내식성, 방청성 등의 특성을 향상시킬 수 있는, 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법을 제공한다.
(a) 아연도금된 금속을 표면처리 조성물에 침지시키는 단계
본 실시예의 아연도금된 금속을 표면처리 조성물에 침지시키는 단계에서는 본 실시예의 표면처리 조성물에 아연도금된 금속을 침지시킨 후 일정시간 동안 방치할 수 있다. 본 실시예에서는 표면처리 조성물에 아연도금된 금속을 약 10 ~ 30 초 동안 침지시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 하기와 같다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시 실란계 화합물 및 탈이온수를 포함함에 따라, 크롬의 사용 없이도 아연도금된 금속과의 부착성이 우수하며, 아연도금된 금속의 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성을 현저히 향상시킬 수 있다. 특히, 본 실시예의 표면처리 조성물은 메톡시실란계 화합물로 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란을 1 : 0.5 ~ 2의 중량비로 포함함에 따라, 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성을 현저히 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 아연도금된 금속의 표면에 도포되어, 도막을 형성할 수 있다. 상기 도막은 본 실시예의 표면처리 조성물이 금속 표면에 도포되어 형성된 코팅층, 박막 등을 의미하는 것 일 수 있다.
에틸 실리케이트(Ethyl silicate)는 모래나 내화물에 대해서 강한 점결성을 부여하며, 건조되면서 용액으로부터 실리카를 석출한다. 에틸 실리케이트는 규산에틸이라고도 불리며, 분자식은 Si(OC2H5)4 이다. 또한, 에틸 실리케이트는 아연도금된 금속의 표면과 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막 간의 부착성을 향상시킬 뿐 아니라 내흑변성, 내백청성, 내식성, 방청성 등을 향상시킬 수 있다.
더 상세히, 본 실시예의 에틸 실리케이트는 본 실시예의 표면처리 조성물은 가수분해되어, 폴리규산염을 형성하여 조직의 치밀성을 높일 수 있다. 또한, 아연도금된 금속과 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막의 계면에서 아연-규소 결합을 형성함으로써, 아연도금된 금속과 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막 간의 부착력, 접착력, 결합력 등을 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 총 중량 기준으로 에틸 실리케이트 45 ~ 60 중량%, 바람직하게는 47 ~ 55 중량%, 더욱 바람직하게는 50 ~ 52 중량%를 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 에틸 실리케이트를 45 중량% 미만으로 포함할 경우에는 아연도금된 금속의 표면과 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막 간의 부착성이 저하되고, 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 반면, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 에틸 실리케이트 60 중량% 초과로 포함할 경우에는 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용한 도막에 균열 및 파손이 쉽게 발생되는 문제가 있을 수 있다.
염산은 에틸실리케이트의 가수분해를 촉진하는 촉매제 역할을 할 수 있다. 본 실시예의 표면처리 조성물은 총 중량 기준으로 염산을 0.1 ~ 4 중량%, 바람직하게는 0.5 ~ 2 중량%, 더욱 바람직하게는 0.7 ~ 1.5 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 염산을 0.1 중량% 미만으로 포함할 경우에는 에틸 실리케이트의 가수분해 시간이 길어지고, 가수분해 정도가 충분하지 못함에 따라 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성, 방청성 등의 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 반면, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 염산을 4 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 본 실시예의 표면처리 조성물의 pH가 급격히 낮아져 제형 안정성, 저장 안정성 및 사용성이 저하될 뿐 아니라 아연도금된 금속의 부식을 촉진하는 문제가 있을 수 있다.
에탄올은 본 실시예의 표면처리 조성물의 흐름성, 점도를 조절하는 역할을 할 수 있다. 또한, 아연도금된 금속의 표면 상에 두께가 균일하며, 표면이 고른 상태의 도막이 형성되도록 할 수 있다. 본 실시예의 표면처리 조성물은 총 중량 기준으로 에탄올 10 ~ 25 중량%, 바람직하게는 15 ~ 22 중량%, 더욱 바람직하게는 17 ~ 20 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 에탄올을 10 중량% 미만으로 포함할 경우에는 본 실시예의 표면처리 조성물의 점도가 증가하고 흐름성이 저하되어 도막의 두께가 두꺼워지며, 도막의 균열 및 파손이 쉽게 발생되는 문제가 있을 수 있다. 반면, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 에탄올 25 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 상대적으로 본 실시예의 표면처리 조성물 내 에틸 실리케이트의 함량이 줄어 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
이소프로필알코올은 본 실시예의 표면처리 조성물의 안정성을 향상시키고, 흐름성 및 점도를 조절하는 역할을 할 수 있다. 본 실시예의 표면처리 조성물은 총 중량 기준으로 이소프로필알코올을 2 ~ 7 중량%, 바람직하게는 3 ~ 6 중량%, 더욱 바람직하게는 4 ~ 5 중량%를 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 표면처리 조성물이 총 중량 기준으로 이소프로필알코올을 2 중량% 미만으로 포함할 경우에는 본 실시예의 표면처리 조성물의 안정성 및 흐름성이 저하되고, 점도가 증가되는 문제가 있을 수 있다. 반면, 본 실시예의 표면처리 조성물이 총 중량 기준으로 이소프로필알코올 7 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 상대적으로 본 실시예의 표면처리 조성물 내 에틸 실리케이트의 함량이 줄어듦에 따라, 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
메톡시 실란계 화합물은 글리시독시프로필트리메톡시실란(Glycidoxypropyltrimethoxysilane) 및 메틸트리메톡시실란(Methyltrimethoxysilane)을 포함할 수 있다.
상기 글리시독시프로필트리메톡시실란은 본 실시예의 표면처리 조성물의 접착성, 부착성 등을 향상시키며, 점도가 과도하게 증가되는 것을 방지하여 흐름성을 개선하는 역할을 할 수 있다. 상기 메틸트리메톡시실란은 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용하여 형성된 도막의 내수성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 도막이 소수성을 갖도록 하여, 외부의 오염원으로부터 자기세정(Self-cleaning) 효과를 갖도록 할 수 있다.
바람직하게, 본 실시예에서는 메톡시 실란계 화합물로 상기 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란을 1 : 0.5 ~ 2의 중량비로 포함할 때, 더욱 우수한 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성 및 방청성의 특성을 가질 수 있다. 더욱 바람직하게, 본 실시예의 메톡시 실란계 화합물은 상기 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란을 1 : 1.25의 중량비로 포함할 수 있다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 총 중량 기준으로 상기 메톡시 실란계 화합물을 5 ~ 15 중량%, 바람직하게는 7 ~ 13 중량%, 더욱 바람직하게는 9 ~ 10 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 메톡시 실란계 화합물을 5 중량% 미만으로 포함할 경우에는 본 실시예에 따르는 표면처리 조성물의 부착성, 접착성, 흐름성이 저하되며, 내수성 및 소수성이 충분히 향상되지 않아 자기세정 능력이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 반면, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 메톡시 실란계 화합물 15 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 접착성, 부착성의 향상이 미미하여 경제적이지 못하며, 도막의 균열 및 파손이 쉽게 발생되는 문제가 있을 수 있을 뿐 아니라 도막의 표면에 하얀 가루가 석출되며, 안정성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
탈이온수는 에틸 실리케이트의 가수분해를 돕는 역할을 한다. 탈이온수에 의해 에틸 실리케이트는 가수분해 되어 폴리규산염을 형성함에 따라 상기된 바와 같은 효과를 가질 수 있다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 총 중량 기준으로 탈이온수를 10 ~ 20 중량%, 바람직하게는 12 ~ 17 중량%, 더욱 바람직하게는 14 ~ 15 중량%로 포함할 수 있다.
만약, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 탈이온수를 10 중량% 미만으로 포함할 경우에는 에틸 실리케이트의 가수분해가 충분히 이루어 지지 못함에 따라, 본 실시예에 따르는 표면처리 조성물의 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성, 방청성, 안정성 등이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 반면, 본 실시예의 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 탈이온수를 20 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 본 실시예에 따르는 표면처리 조성물의 안정성이 저하되고, 변질이 발생되는 문제가 있을 수 있다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시 실란계 화합물 및 탈이온수 이외에, 경화제, 안정화제, 색소, 안료, 유연화제, 경화제, 경화촉진제, pH조절제, 광택제, 분산제, 소포제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 공지된 모든 종류의 첨가제가 적용될 수 있다.
본 실시예의 표면처리 조성물은 액체로서, pH 5 ~ 6 으로 형성될 수 있으며, 점도는 10 ~ 20 cps.(20 ℃, B type viscometer)로 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따르는 표면처리 조성물은 흐름성, 사용성 등이 우수하여, 부착성, 내흑변성, 내백청성, 내식성, 방청성 등의 특성은 더욱 향상될 수 있다. 특히, 본 실시예의 표면처리 조성물은 pH 5 ~ 6 의 약산성으로 형성됨에 따라, 알칼리성 표면처리 조성물 보다 내흑변성, 내백청성, 내식성, 방청성, 내수성 등의 효과가 더욱 우수할 수 있다.
(b) 상기 표면처리 조성물에 침지된 아연도금된 금속을 건조하는 단계
본 실시예의 (b) 상기 표면처리 조성물에 침지된 아연도금된 금속을 건조하는 단계에서는 상기 (a) 단계에서 표면처리 조성물에 침지된 아연도금된 금속을 특정 온도에서 건조함으로써, 아연도금된 금속의 표면에 본 실시예의 표면처리 조성물을 이용한 도막을 형성할 수 있다.
본 실시예의 (b) 단계에서 건조는 실온 ~ 100 ℃ 의 온도에서 실시될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법은 상기 본 발명의 아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 표면처리 조성물의 내용을 모두 포함한다.
이하 실시예, 비교예, 및 실험예를 통하여 본 발명의 아연도금된 금속의 내식성을 향상시키기 위한 크롬프리 표면처리 조성물 및 이를 이용하여 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
[ 실시예 ]
실시예 1 내지 3
하기 표 1(단위 : 중량%) 및 표 2(단위 : 중량비)의 조성에 따라, 표면처리 조성물을 제조하였다. 상기 표 1에서 메톡시 실란계 화합물은 표 2의 것을 각각 사용하였다.
이후, 표면처리 조성물에 아연도금된 금속(강판 또는 나사 형태)을 침지시킨 후 이를 건조함으로써, 표면처리 조성물에 의한 도막이 형성된 아연도금된 금속을 제조하였다.
상기 아연도금된 금속은 용융아연도금된 금속 또는 전기아연도금된 금속일 수 있다.
한편, 아연도금된 금속이 강판 형태인 경우에는 표면처리 조성물에 침지시킨 후 이를 약 1 ~ 3 분 동안 도료 낙하(Drain 방식)하여 건조하였으며, 아연도금된 금속이 나사 형태인 경우에는 표면처리 조성물에 침지시킨 후 이를 약 10 ~ 20 초 동안 도료 탈루(Spin 방식, 300 ~ 400 rpm)하여 건조하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3
에틸 실리케이트 50
염산 1
에탄올 20
이소프로필알코올 5
메톡시 실란계 화합물 9
탈이온수 15
실시예 1 실시예 2 실시예 3
글리시독시프로필트리메틸메톡시실란 1 1 1
메틸트라이메톡시실란 0.5 1.25 2
실시예 4
메톡시 실란계 화합물로 글리시독시프로필트리메틸메톡시실란만을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 제조하였다.
실시예 5
메톡시 실란계 화합물로 메틸트라이메톡시실란만을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 제조하였다.
[ 비교예 ]
비교예 1
하기에 따라 기존 크로메이트 처리 공정을 실시하였다.
아연도금된 금속을 수세하여 0.5 ~ 1% 의 초산용액에 침지한 후, 이를 수세하고 크로메이트 처리하였다. 이때, 크로메이트 처리는 상기에 따라 수세한 아연도금된 금속을 KCr(SO4)2 20 g/L (Cr3+ 기준 = 2.344 g/L) 의 용액에 침지시킨 후 건조함으로써, 실시되었다.
이어서, 상기 크로메이트 처리된 아연도금된 금속을 수세 및 탕세한 후 약 60 ℃에서 건조함으로써, 크로메이트 처리된 아연도금된 금속을 제조하였다.
비교예 2 내지 13
표 3의 조성비에 따르는 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 제조하였다.
비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예7
에틸 실리케이트 40 65 50 50 60 45
염산 1 1 0 7 1 1
에탄올 25 10 21 14 5 30
이소프로필알코올 5 5 5 5 5 5
메톡시 실란계 화합물 9 9 9 9 9 9
탈이온수 20 10 15 15 20 10
비교예8 비교예9 비교예10 비교예11 비교예12 비교예13
에틸 실리케이트 50 50 50 50 55 50
염산 1 1 1 1 1 1
에탄올 20 15 25 10 25 10
이소프로필알코올 0 10 5 5 5 5
메톡시 실란계 화합물 9 9 1 20 9 9
탈이온수 20 15 18 14 5 25
[ 실험예 ]
실험예 1 : 용융아연도금의 내식성 시험
실시예 및 비교예에 따르는 표면처리 조성물에 의한 도막이 형성된 아연도금된 금속[(1)용융아연도금된 강판 및 (2)용융아연도금된 볼트] 각각을 이용하여 염수 분무테스트(ASTM B 117 시험법 : NaCl 5% 용액, 35 ℃)한 뒤, 녹(백청 또는 적청) 발생 여부를 육안으로 관찰하였다. 상기에 따라 육안으로 관찰한 결과를 표 4 및 5에 나타내었다. 이때, 녹(백청 또는 적청)이 발생된 경우에는 ○로 표기하였으며, 녹(백청 또는 적청)이 발생되지 않은 경우에는 X로 표기하였다.
상기 용융아연도금된 볼트의 경우, 실내에서 약 3 년간 방치한 것을 사용하였다
실험예 1을 실시하면서, 실시예 2 및 비교예 1의 용융아연도금된 강판의 시간별 모습을 도 1에 도시하였다. 도 1에서 '용융아연도금(크로메이트 처리 완료)'는 비교예 1에 해당되며, '용융아연도금(크로메이트 미처리 + K-SL100)'은 실시예 2에 해당된다.
또한, 실시예 2 및 비교예 1의 용융아연도금된 볼트의 시간별 모습을 도 2에 도시하였으며, 도 2에서 '용융아연도금'은 비교예 1에 해당되고, '용융아연 + K-SL100'은 실시예 2에 해당된다. 상기 도 2에서 녹 발생 여부의 명확한 비교를 위해 용융아연 + K-SL100 볼트의 하부(도 2의 빨간선)에는 표면처리 조성물을 도포하지 않은 상태로 실험을 진행하였다.
(1) 용융아연도금된 강판
단위:시간 0 72 120 408 744 1000
실시예 1 X X X X ○ ○
실시예 2 X X X X X X
실시예 3 X X X X ○ ○
실시예 4 X X X ○ ○ ○
실시예 5 X X X ○ ○ ○
비교예 1 X ○ ○ ○ ○ ○
비교예 2 X ○ ○ ○ ○ ○
비교예 3 X X ○ ○ ○ ○
비교예 4 X X ○ ○ ○ ○
비교예 5 X X ○ ○ ○ ○
비교예 6 X X ○ ○ ○ ○
비교예 7 X X ○ ○ ○ ○
비교예 8 X X ○ ○ ○ ○
비교예 9 X X ○ ○ ○ ○
비교예 10 X ○ ○ ○ ○ ○
비교예 11 X X X ○ ○ ○
비교예 12 X X ○ ○ ○ ○
비교예 13 X X ○ ○ ○ ○
(2) 용융아연도금된 볼트(실내 3 년 방치)
단위:시간 0 48 192 336 696 816 1000
실시예 1 X X X X X ○ ○
실시예 2 X X X X X X X
실시예 3 X X X X X ○ ○
실시예 4 X X X ○ ○ ○ ○
실시예 5 X X X ○ ○ ○ ○
비교예 1 X ○ ○ ○ ○ ○ ○
비교예 2 X ○ ○ ○ ○ ○ ○
비교예 3 X ○ ○ ○ ○ ○ ○
비교예 4 X X ○ ○ ○ ○ ○
비교예 5 X X ○ ○ ○ ○ ○
비교예 6 X X ○ ○ ○ ○ ○
비교예 7 X X ○ ○ ○ ○ ○
비교예 8 X X ○ ○ ○ ○ ○
비교예 9 X X ○ ○ ○ ○ ○
비교예 10 X ○ ○ ○ ○ ○ ○
비교예 11 X X X ○ ○ ○ ○
비교예 12 X ○ ○ ○ ○ ○ ○
비교예 13 X X ○ ○ ○ ○ ○
표 4 및 5를 보면, 본 실시예에 따르는 실시예에 비해 본 실시예에 따르지 않는 비교예의 경우, 녹이 빠르게 발생됨을 확인할 수 있다.
더 상세히, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1을 보면, 종래의 크로메이트 처리에 비해 본 실시예의 표면처리 조성물을 처리한 경우에 녹 방지 효과가 현저히 우수함을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 3 및 비교예 2 내지 13을 보면, 본 실시예의 표면처리 조성물이 에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시 실란계 화합물, 탈이온수를 특정 함량으로 포함할 때, 녹 방지 효과가 향상됨을 확인할 수 있다.
한편, 실시예 1 내지 3 및 실시예 4 내지 5를 보면, 메톡시 실란계 화합물로 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란을 함께 포함할 때, 녹 방지 효과가 향상됨을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 1 내지 3을 보면, 메톡시 실란계 화합물로 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란을 포함하되, 이들을 특정 비율(1 : 1.25 중량비)로 포함할 때, 녹 방지 효과가 향상됨을 확인할 수 있다.
표 5를 보면, 실내 방치에 의해 이미 일정량 산화된 상태에서도 본 실시예에 따를 경우에는, 녹 방지 효과가 우수함을 확인할 수 있다.
(3) 도 1 및 도 2 관찰
도 1을 보면, 실시예 2에 따를 경우에는 1000 시간까지 백청 또는 적청이 발생되지 않는 바, 녹 방지 효과가 우수함을 확인할 수 있다. 반면, 종래의 크로메이트 처리를 시행한 비교예 1의 경우에는 72 시간에 백청이 발생되며, 120 시간에 적청이 발생됨을 확인할 수 있다.
도 2를 보면, 실시예 2에 따를 경우, 볼트의 나사골 부분과 헤드 부분에서 1000 시간까지 백청 또는 적청이 발생되지 않는 바, 녹 방지 효과가 우수함을 확인할 수 있다. 반면, 종래의 크로메이트처리를 시행한 비교예 1의 경우 약 48 시간에 백청이 발생되며, 816 시간에 적청이 발생됨을 확인할 수 있다.
즉, 도 1 및 2에 따르면, 본 실시예에 따를 경우에 녹 방지 효과가 현저히 향상되는 바, 이는 내식성과 방청성이 우수함을 의미한다.
실험예 2 : 전기아연도금의 내식성 시험
실험예 1과 동일하게 전기아연도금된 볼트의 내식성을 평가하여, 그 결과를 표 6에 나타내었다.
실험예 2를 실시하면서, 실시예 2 및 비교예 1의 표면처리 조성물이 적용된 전기아연도금된 볼트의 시간별 모습을 도 3에 도시하였다. 상기 도 3에서 '전기아연용융도금'은 비교예 1에 해당되며, '전기아연도금 + K-SL100'은 실시예 2에 해당된다.
(1) 전기아연도금된 볼트의 내식성 평가 결과
단위:시간 0 24 48 72 96 144
실시예 1 X X X X X ○
실시예 2 X X X X X X
실시예 3 X X X X X ○
실시예 4 X X X ○ ○ ○
실시예 5 X X X ○ ○ ○
비교예 1 X ○ ○ ○ ○ ○
비교예 2 X ○ ○ ○ ○ ○
비교예 3 X X ○ ○ ○ ○
비교예 4 X X ○ ○ ○ ○
비교예 5 X X ○ ○ ○ ○
비교예 6 X X ○ ○ ○ ○
비교예 7 X X ○ ○ ○ ○
비교예 8 X X ○ ○ ○ ○
비교예 9 X X ○ ○ ○ ○
비교예 10 X ○ ○ ○ ○ ○
비교예 11 X X X ○ ○ ○
비교예 12 X ○ ○ ○ ○ ○
비교예 13 X X ○ ○ ○ ○
표 6을 보면, 본 실시예에 따르는 실시예에 비해 본 실시예에 따르지 않는 비교예의 경우, 녹이 빠르게 발생됨을 확인할 수 있다.
더 상세히, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1을 보면, 종래의 크로메이트 처리에 비해 본 실시예의 표면처리 조성물을 처리한 경우에 녹 방지 효과가 현저히 우수함을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 3 및 비교예 2 내지 13을 보면, 본 실시예의 표면처리 조성물이 에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시 실란계 화합물, 탈이온수를 특정 함량으로 포함할 때, 녹 방지 효과가 향상됨을 확인할 수 있다.
한편, 실시예 1 내지 3 및 실시예 4 내지 5를 보면, 메톡시 실란계 화합물로 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란을 함께 포함할 때, 녹 방지 효과가 향상됨을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 1 내지 3을 보면, 메톡시 실란계 화합물로 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란을 포함하되, 이들을 특정 비율(1 : 1.25 중량비)로 포함할 때, 녹 방지 효과가 향상됨을 확인할 수 있다.
(2) 도 3 관찰
도 3을 보면, 실시예 2에 따를 경우, 볼트의 나사골 부분과 헤드 부분에서 144 시간까지 백청 또는 적청이 발생되지 않는 바, 녹 방지 효과가 우수함을 확인할 수 있다. 반면, 종래의 크로메이트처리를 시행한 비교예 1의 경우 약 24 시간에 백청이 발생되며, 72 시간에 적청이 발생됨을 확인할 수 있다.
즉, 도 3에 따르면, 본 실시예에 따를 경우에 녹 방지 효과가 현저히 향상되는 바, 이는 내식성과 방청성이 우수함을 의미한다.
실험예 3 : 부착성 시험
(1) 부착성 A
Cross-cut 시험법(ASTM D 3359 시험규격)에 따라, 실시예 및 비교예에 따르는 표면처리 조성물이 적용된 용융아연도금 강판의 부착성을 0B ~ 5B로 평가하여, 표 7에 나타내었다. 표 7에는 5회 실험을 반복한 평균값을 기재하였으며, 5B 일 경우에 부착성이 가장 우수함을 의미한다.
0B : 분리된 면적이 65 % 이상
1B : 분리된 면적이 35 ~ 65 %
2B : 분리된 면적이 15 ~ 35 %
3B : 분리된 면적이 5 ~ 15 %
4B : 분리된 면적이 5 % 이하
5B : 분리된 면적이 0 %
부착성 부착성
실시예 1 4.0 B 비교예 5 3.4 B
실시예 2 5.0 B 비교예 6 3.4 B
실시예 3 4.2 B 비교예 7 3.4 B
실시예 4 3.6 B 비교예 8 3.4 B
실시예 5 3.6 B 비교예 9 3.4 B
비교예 1 2.6 B 비교예 10 2.8 B
비교예 2 2.8 B 비교예 11 3.6 B
비교예 3 3.0 B 비교예 12 2.8 B
비교예 4 3.4 B 비교예 13 3.0 B
표 7을 보면, 본 실시예에 따르는 실시예 1 내지 5의 경우 본 실시예에 따르지 않는 비교예 1 내지 13에 비해 부착성이 우수함을 확인할 수 있다.
(2) 부착성 B
상기 실험예 3의 (1)과 동일하되, 실시예 및 비교예에 따르는 표면처리 조성물이 적용된 용융아연도금 강판의 표면에 상도층[KCC 만능프라이머]을 형성한 후, 부착성을 평가하여, 표 8에 나타내었다. 이때, 상도층은 KCC 만능프라이머를 도포한 뒤, 80 ℃에서 약 30분 건조하여 형성하였다.
부착성 부착성
실시예 1 4.0 B 비교예 5 3.2 B
실시예 2 5.0 B 비교예 6 3.2 B
실시예 3 4.0 B 비교예 7 3.2 B
실시예 4 3.4 B 비교예 8 3.2 B
실시예 5 3.4 B 비교예 9 3.2 B
비교예 1 2.0 B 비교예 10 2.6 B
비교예 2 2.6 B 비교예 11 3.4 B
비교예 3 2.8 B 비교예 12 2.6 B
비교예 4 3.2 B 비교예 13 2.6 B
표 8을 보면, 본 실시예에 따르는 실시예 1 내지 5의 경우 본 실시예에 따르지 않는 비교예 1 내지 13에 비해 부착성이 우수함을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 1 내지 3은 표면처리 조성물이 적용된 용융아연도금 강판의 표면에 상도층을 형성한 경우에도, 부착성이 우수함을 확인할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시 실란계 화합물 및 탈이온수를 포함하는 것을 특징으로 하는, 아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면처리 조성물은
    상기 표면처리 조성물 총 중량 기준으로 에틸 실리케이트 45 ~ 60 중량%, 염산 0.1 ~ 4 중량%, 에탄올 10 ~ 25 중량%, 이소프로필알코올 2 ~ 7 중량%, 메톡시 실란계 화합물 5 ~ 15 중량% 및 탈이온수 10 ~ 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 메톡시 실란계 화합물은
    글리시독시프로필트리메톡시실란(Glycidoxypropyltrimethoxysilane) 및 메틸트리메톡시실란(Methyltrimethoxysilane)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 메톡시 실란계 화합물은
    글리시독시프로필트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란을 1 : 0.5 ~ 2의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는, 아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물.
  5. 아연도금된 금속의 내식성 향상을 위한 크롬프리 표면처리 조성물을 이용하여 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법에 있어서,
    (a) 아연도금된 금속을 표면처리 조성물에 침지시키는 단계; 및
    (b) 상기 표면처리 조성물에 침지된 아연도금된 금속을 건조하는 단계를 포함하며,
    상기 표면처리 조성물은
    에틸 실리케이트, 염산, 에탄올, 이소프로필알코올, 메톡시 실란계 화합물 및 탈이온수를 포함하는 것을 특징으로 하는, 아연도금된 금속의 표면을 처리하는 방법.
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