KR20210094908A - 망간 인 몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄산망간 100중량부 기준으로, 인산 200 내지 300중량부; 몰리브덴디설파이드 분말 5 내지 25중량부; 및 용제 250 내지 350중량부를 포함하는 도금액 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 도금액 조성물, 특정적으로 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물은 조성물이 도금되는 도금체에 내식성과 윤활 특성을 제공할 뿐만 아니라, 용접시에 크랙 발생을 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 도금액 조성물, 특정적으로 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물은 조성물이 도금되는 도금체에 내식성과 윤활 특성을 제공할 뿐만 아니라, 용접시에 크랙 발생을 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내식성 및 윤활성이 우수한 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물에 관한 것이다.
자동차 재료, 가전제품, 건축재료 등의 용도로 사용되는 강판 제품의 표면은 내식성, 내구성 향상을 목적으로 전기도금이나 용융도금 등의 방식으로 아연도금을 실시한다. 이러한, 아연도금 처리 제품은 처리되지 않은 일반 강판 제품에 비해 아연의 희생방식성에 의하여 내식성이 월등히 향상되기 때문에, 산업 전반에 걸쳐서 적용되고 있다.
그러나 최근 관련 산업분야에서는 내식성이 더욱 우수하면서, 가볍고, 경제적인 도금 제품의 요구가 커지면서 이에 대응하는 기술 개발 역시 활발하게 진행되고 있다.
더불어, 상기 아연도금강판 도금층의 주원료인 아연 가격이 급격히 상승하고 있기 때문에, 아연의 함량을 줄여 도금 부착량을 축소하거나 아연을 다른 원소로 대체하고자 하는 연구가 지속적으로 이어지고 있다.
우선, 도금강판의 도금 부착량을 줄이는 기술이 제안되기는 하였으나, 도금부착량은 금속의 부식 방지와 장기 방청성에 큰 영향을 주는 인자로써, 도금 부착량이 증가할수록 적청이 발생하는데 소요되는 시간이 증가되어 내식성이 높아진다.
따라서 내식성의 저하 문제 때문에 도금 부착량을 줄이지 못하는 실정이다.
다른 방안으로, 아연을 활용하여 타물질과 결합된 합금화 연구가 다양하게 진해되었다. 대표적으로 Zn-Mg 합금 도금이 아연(Zn) 도금 대비 우수한 내식성을 나타냄에 따라, Zn-Mg 합금 또는 Zn-Mg-X(X=Al, Ni, Cr, Pb, Cu 등) 합금과 같이 제3의 원소를 포함하여 다양한 제품들이 많이 개발되었다(특허문헌 1).
아연을 기본으로 하는 아연계 도금강판의 경우 일반적으로 가공 등에 의해 부품으로 가공된 후에 점용접 등으로 용접되어 제품으로 활용된다. 그러나 일반적으로 고강도강을 소지철로 하는 아연계 도금강판의 경우 점용접시 발생되는 고열에 의해 아연이 용융되면서 소지철 결정립계를 따라 확산하여 취성크랙을 유발하는 일명 액상금속취화(Liquid Metal Embrittlement, LME) 현상이 발생되는 문제가 심각하게 대두되고 있다. 이와 같이 용접부에 LME 크랙이 발생하게 되면 소지철의 강성이 크게 저하되기 때문에 고강도강을 소지철로 하는 아연계 도금강판의 경우 용접부에서 발생되는 LME 현상을 감소시키기 위한 기술개발이 필요한 실정이다.
한편, 기존 자동차용 강판 등에 사용되기 위하여 프레스 가공 등 성형성에 영향을 주는 인자로서 도금재 표면의 윤활성이 중요시되고 있다. 이에 따라 높은 내식성 이외에도 도금강판의 윤활성 역시 최근에 추가로 확보되야 하는 항목 중의 하나로서 동시에 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다.
더욱이, 최근 자동차 부품은 소형화, 경량화, 윤활유의 점도 저하 등으로 연비를 향상시키기 위한 표면처리 기술이 화두가 되고 있다.
특히, 현재 기어류와 같은 자동차 부품의 경우 인산망간계 피막처리를 하고 있으나, 부품 특성상 과도한 왕복운동 등으로 매우 가혹한 환경에 노출되어 있어 외주면에 스크레치 등과 같은 문제점이 발생할 수 있다.
이러한 문제점으로 인해 자동차 부품에 대한 윤활성을 높이기 위한 표면처리 기술개발이 요구되고 있으나, 인산망간계 피막 외 다른 표면처리 기술이 없는 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 위해 창출된 것으로서, 도금층의 내식성과 윤활 특성이 우수할 뿐만 아니라, 용접시에 크랙 발생을 최소화할 수 있는 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물을 제공한다.
본 발명은
탄산망간 100중량부 기준으로,
인산 200 내지 300중량부;
몰리브덴디설파이드 분말 5 내지 25중량부; 및
용제 250 내지 350중량부를 포함하는 도금액 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 도금액 조성물, 특정적으로 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물은 조성물이 도금되는 피도체에 내식성과 윤활 특성을 제공할 뿐만 아니라, 용접시에 크랙 발생을 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
한 가지 관점에서, 본 발명은 탄산망간 100중량부 기준으로, 인산 200 내지 300중량부; 몰리브덴디설파이드 분말 5 내지 25중량부; 및 용제 250 내지 350중량부를 포함하는 도금액 조성물을 제공한다.
다른 관점에서, 본 발명은 피도체의 표면을 연마하는 연마단계; 강산을 사용하여 피도금제를 산처리하는 전처리 단계; 및 상기 전처리 단계가 종료된 후 탄산망간 100중량부 기준으로, 인산 200 내지 300중량부, 몰리브덴디설파이드 분말 5 내지 25중량부, 및 용제 250 내지 350중량부를 포함하는 도금액 조성물로 피도체를 도금하는 도금단계를 포함하는 도금방법을 제공한다.
본 발명에 따른 도금액 조성물은 도금, 특정적으로 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금피막을 필요로 하는 자동차 부품 등의 피도금제(기재) 표면에 하지로서 도금하기 위한 도금액 조성물이라면 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 탄산망간[Manganese(II) carbonate]은 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금을 위한 도금액 조성물에 망간 성분을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계의 통상적인 탄산망간이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
본 발명에 따른 도금액 조성물, 특정적으로 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물을 구성하는 탄산망간 외 나머지 성분들의 함량은 탄산망간 100중량부 기준으로 한다.
본 발명에 따른 인산(Phosphoric acid)은 합금 도금액 조성물에 포로스(Phorus)를 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 인산이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 탄산망간 100중량부 기준으로, 인산 200 내지 300중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 몰리브덴디설파이드(MoS2) 분말은 합금 도금액 조성물에 몰리브덴디설파이드를 제공하기 위한 것이다.
바람직한 몰리브덴디설파이드의 사용량은 특별히 한정되지 않지만, 추천하기로는 탄산망간 100중량부 기준으로 5 내지 25중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 용제는 도금액 조성물을 구성하는 구성성분들을 용해시켜 용액 상의 전해질을 형성하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 용제, 바람직하게는 물, 보다 바람직하게는 정제수라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 탄산망간 100중량부 기준으로 250 내지 350중량부인 것을 추천한다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 도금액 조성물, 특정적으로 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물의 전해질을 보정하기 위하여, 탄산망간 100중량부 기준으로 400 내지 500중량부의 전해질 보정제를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전해질 보정제는 도금액 조성물의 전해질을 보정할 수 있는 수용액이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 포타슘설페이트 100중량부 기준으로 설퍼릭산 5 내지 15중량부; 에틸렌디아민모노하이드레이트 10 내지 20중량부; 포타슘하이드록사이드 5 내지 10중량부; 및 물 150 내지 200중량부를 포함하는 것이 좋다.
상기 설퍼릭산(SulfuricAcid, H2SO4)은 전해질 보정제의 pH를 적정한 농도, 예를 들면 pH 5 내지 7의 농도로 조절하기 위해 산성을 제공한다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물은 내식성을 향상시키기 위하여 탄산망간 100중량부 기준으로 0.1 내지 5중량부의 티타늄(Ti)을 더 포함할 수 있다.
상기 티타늄은 여러 환경에서 그 표면에 불용성 산화막이 생기기 때문에 내식성이 뛰어나며 해수에 3년 이상 담가두어도 부식되지 않고, 강도가 높으며, 밀도가 작다.
또한, 상기 티타늄은 강철에서 탈산제로 쓰이고, 여러 가지 강철 입자 크기를 줄이고 스테인리스강의 탄소 함량을 낮추며, 알루미늄의 입자크기를 조절하거나, 경도를 크게 할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물은 산화방지성능 등을 향상시키기 위하여 탄산망간 100중량부 기준으로 0.1 내지 5중량부의 주석(Sn)을 더 포함할 수 있다.
상기 주석은 산소와 자발적으로 반응하여 보이지 않는 얇은 산화주석(Ⅳ) 보호막을 생성하며, 합금 표면에 단단히 결합되어 산화방지 효과를 부여할 수 있도록 한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물은 도금액 조성물과 피도금제상의 표면장력을 떨어뜨려 도금 조직이 피도금제상에 균일하게 도금 되도록 하기 위하여 탄산망간 100중량부 기준으로 0.1 내지 10중량부의 결정립조정제를 더 포함할 수 있다.
상기 결정립조정제는 폴리에틸렌/프로필렌글리콜 β나프톨(Polyethylene propyleneglycol β-naphthol)의 공중합체, 폴리옥시에틸렌 β나프틸에테르(Polyoxyethylene β-naphthyl ether)의 공중합체로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되는 것이 바람직하고, 상기 결정립조정제의 사용량이 0.1중량부 미만일 이거나 10중량부를 초과할 경우, 도금 조직이 치밀하게 도금되지 않으며 결정립 사이에 공극이 생기게 되어 범프 형성이 어려워질 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물을 이용한 도금방법을 설명하면 다음과 같다.
여기서, 하기 도금방법은 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물을 이용한 도금방법의 일 실시양태로서 이에 한정되지 않고, 당업계의 통상적인 도금방법이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
본 발명에 따른 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물을 이용한 도금방법은 피도체의 표면을 연마하는 연마단계;
강산을 사용하여 피도금제를 산처리하는 전처리 단계; 및
상기 전처리 단계가 종료된 후 탄산망간 100중량부 기준으로, 인산 200 내지 300중량부, 몰리브덴디설파이드 분말 5 내지 25중량부, 및 용제 250 내지 350중량부를 포함하는 도금액 조성물로 피도체를 도금하는 도금단계를 포함한다.
여기서, 상기 강산은 염산, 바람직하게는 약 15%의 염산을 사용하는 것이 좋다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
탄산망간 100g, 인산 240g, 몰리브덴디설파이드 분말 15g, 및 정제수 300g을 혼합하여 도금액 조성물, 특정적으로 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 전해질 보정제 450g을 더 부가하여 실시하였다.
여기서, 상기 전해질 보정제는 포타슘설페이트 200g, 설퍼릭산 20g, 에틸렌디아민모노하이드레이트 30g, 포타슘하이드록사이드 16g, 및 물 360g을 혼합하여 제조하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 티타늄 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 주석 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리옥시에틸렌 β나프틸에테르 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 2 내지 실시예 5에 부가된 부가물을 모두 부가하여 실시하였다.
[실 험]
도금조의 실시예에 따라 제조된 망간-인-몰리브덴디설파이드 합금 도금액 조성물을 채운 후 알루미늄을 도금한 후 물성을 평가하여 다음 표 1로 나타냈다.
여기서, 상기 도금되는 금속은 염산으로 전처리된 것을 사용하였다.
이때, 상기 물성의 평가방법은 다음 표 1에 나타냈다.
| 평가항목 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 실시예5 | 평가방법 |
| 염수분무시험(h) | 26 | 25 | 26 | 24 | 25 | 25 | KS D 9502 |
| 도금두께(㎛) | 0.6 | 0.6 | 0.5 | 0.6 | 0.5 | 0.6 | KS D 0246 |
| 접촉저항(Ω-㎛) | 84 | 86 | 85 | 84 | 86 | 85 | KS C 8111 |
| 유해물질분석 (Pb, Cd, Hg, Cr6+) |
불검출 | 불검출 | 불검출 | 불검출 | 불검출 | 불검출 | KS C IEC 62321 |
| 윤활성 시험 | 좋음 | 좋음 | 좋음 | 좋음 | 좋음 | 좋음 | - |
| 밀착력 시험 | 이상무 | 이상무 | 이상무 | 이상무 | 이상무 | 이상무 | KS D 0254 |
표 1에 나타낸 바와 같이, 염수분무시험(내식성), 접촉저항 등은 도금기술에서 나타나고 있는 물성에 근접해 있으며, 유해물질이 검출되지 않고, 윤활성 및 밀착성이 좋은 것으로 나타났다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (1)
- 탄산망간 100중량부 기준으로,
인산 200 내지 300중량부;
몰리브덴디설파이드 분말 5 내지 25중량부; 및
용제 250 내지 350중량부를 포함하는 도금액 조성물.
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| KR20210094908A true KR20210094908A (ko) | 2021-07-30 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002332555A (ja) | 2001-05-14 | 2002-11-22 | Nisshin Steel Co Ltd | 耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材 |
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2020
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