KR20220109815A - 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법 - Google Patents

자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 피도금체의 불순물을 제거하는 탈지 및 산처리단계, 아연-니켈의 합금도금액을 이용한 도금단계, 내식성 향상을 위해 도금체에 크로메이트 처리하는 크로메이트처리단계 및 크로메이트 처리된 도금체를 열풍건조하는 열풍건조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법에 관한 것으로, 디에틸렌트라이아민, 황산니켈, 메틸피리딘, 에틸렌디아민, 텔루르산나트륨, 아연 및 가성소다가 포함된 합금도금액을 사용하고, 질산크롬, 염화크롬, 질산코발트 및 질산이 포함된 크로메이트액을 사용함으로써 도금 및 크로메이트 공정 이후에 탑코팅 처리 없이도 고내식성 사양을 유지할 수 있는 장점이 있는 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법에 관한 것이다.

Description

자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법{METHOD FOR PLATING USING THE Zn-Ni ALLOY PLATING SOLUTION FOR CAR COMPONENTS}
본 발명은 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 피도금체의 불순물을 제거하는 탈지 및 산처리단계, 아연-니켈의 합금도금액을 이용한 도금단계, 내식성 향상을 위해 도금체에 크로메이트 처리하는 크로메이트처리단계 및 크로메이트 처리된 도금체를 열풍건조하는 열풍건조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법에 관한 것으로, 디에틸렌트라이아민, 황산니켈, 메틸피리딘, 에틸렌디아민, 텔루르산나트륨, 아연 및 가성소다가 포함된 합금도금액을 사용하고, 질산크롬, 염화크롬, 질산코발트 및 질산이 포함된 크로메이트액을 사용함으로써 도금 및 크로메이트 공정 이후에 탑코팅 처리 없이도 고내식성 사양을 유지할 수 있는 장점이 있는 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법에 관한 것이다.
현재 자동차의 방청성능에 대한 요구가 점차 증가하고 있음에 따라 각 자동차 회사는 부품업체에 방청성능 향사 대책 마련을 끊임없이 요구하고 있다. 또한 최근에는 냉한지를 중심으로 겨울철 도로 동결 방지용 염류를 대량으로 살포하기 때문에 이에 따른 차체 표면의 부식 또한 간과할 수 없는 문제이다.
기존의 자동차 부품은 방청성능 향상을 위해 부품에 아연(Zn)을 도금하는 형식으로 진행되어 왔다. 하지만 아연(Zn) 도금은 내식성 향상을 위해서는 도금층의 두께를 증가시켜야 하기 때문에 도금층의 박리가 발생되는 문제점을 갖고 있다. 이러한 문제점은 내식성을 감소시키는 요인으로 작용하고 있다.
이에 따라, 상기의 문제점을 해결하기 위한 목적으로 아연 합금 도금 기술이 주목받고 있다. 아연합금 도금기술은 자동차용, 가전제품 등으로 사용되는 강판에서 요구하는 외관, 내식성, 방청성, 도장성 또는 내충격 박리성 등을 보다 향상시키면서 생상 공정의 고속화 및 고효율화를 달성할 수 있도록 각 공정의 기술이 발전하고 있다.
최근 자동차 부품은 밀착성과 고내식성을 요구하고 있어 기존의 아연(Zn) 도금을 대체할 수 있는 기술 개발이 필요하다. 이에 아연(Zn)-니켈(Ni)의 합금 도금은 기존의 아연(Zn) 도금의 대체 기술로 부각되고 있다.
아연(Zn)-니켈(Ni) 합금 도금은 니켈(Ni)의 함량이 12~18w%일 때 같은 도금 두께의 아연(Zn) 도금보다 내식성이 5~7배 증가하는 것으로 보고되고 있다. 이와 같이 우수한 내식성은 상기의 니켈(Ni) 범위 내에서 γ 단일상 만이 생성되기 때문이며, 아연(Zn)-니켈(Ni) 도금 강판의 내식성 향상을 위한 다양한 기술이 개발되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1839233호에는 양극의 반응성과 전착(電着) 반응성을 양호하게 확보할 수 있어 밀착성, 광택도, 표면외관이 우수하고 표면조도와 같은 표면품질이 향상된 아연-니켈 합금 전기 도금액 조성물 및 아연-니켈 합금 전기도금강판 제조 기술에 관련된 내용이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-1130821호에는 염화아연과 염화니켈을 기본으로 염화이온을 염화칼륨으로 조정한 기본 용액에 적절한 첨가제를 일정 비율로 첨가함으로써 표면 광택도를 향상 시킬 수 있고 강판의 에지에 전류의 집중을 감소시켜 과도금을 억제할 수 있는 도금액 제조 기술에 관련된 내용이 개시되어 있다. 아울러, 대한민국 등록특허 제10-1427403호에는 아연에 황산암모늄, 염화카리, 염화암모늄 중에서 선택된 어느 하나를 첨가하고, 티타늄염을 더 첨가하여 조성된 산성도금욕으로 강판을 도금하는 것을 특징으로 하여 내식성을 향상시킨 도금방법과 관련된 기술 내용이 개시되어 있다.
하이브리드 자동차의 경우 HSG(Hybrid Starter Generator) 또는 ISG(Idle Starter Generator)가 동작하는 구간에서는 엔진과 벨트가 체결되어 동력을 전달하고 HSG 또는 ISG 동작이 불필요한 구간에서는 엔진과의 체결을 해제하여 운행 간 소비되는 전력을 최소화시키는 차량 구조를 가지고 있으며, 이 엔진과 벨트가 체결되는 부위에 풀리(PULLEY)가 장착되어 있다. 이에 따라, 풀리와 같은 자동차 부품은 소재 위에 도금(표면처리)한 후 별도의 탑코팅 공정을 수행하여야만 SST(중성염수분무시험) 시험에서 적녹(적청) 1000HR의 조건을 만족하여 고내식성 사양을 유지할 수 있다. 그러나, 도금한 후 별도의 탑코팅 공정을 수행하는 경우에 풀리 구동 시 탑코팅이 벗겨지는 현상이 발생되거나, 탑코팅 맺힘 현상으로 인하여 벨트가 헛도는 현상이 발생되는 문제점이 있다.
이에 따라, 기존에 내식성을 향상시키기 위한 도금액 및 도금 기술에 대해서는 다수의 기술이 공지되어 있으나, 상기와 같은 탑코팅 공정 수행으로 발생되는 문제점을 해결하기 위해서, 도금 및 크로메이트 공정 이후에 탑코팅 처리 없이도 고내식성 사양을 유지할 수 있는 장점이 있는 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법에 대한 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1839233호 대한민국 등록특허 제10-1130821호 대한민국 등록특허 제10-1427403호
본 발명은 상술한 것과 같은 문제점을 해결하고 필요한 기술을 제공하기 위하여 안출된 것으로서,
본 발명은 피도금체의 불순물을 제거하는 탈지 및 산처리단계, 아연-니켈의 합금도금액을 이용한 도금단계, 내식성 향상을 위해 도금체에 크로메이트 처리하는 크로메이트처리단계 및 크로메이트 처리된 도금체를 열풍건조하는 열풍건조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 1차탈지단계, 산처리단계, 2차탈지단계, 도금단계, 크로메이트처리단계 및 열풍건조단계를 순차적으로 수행하는 방식으로 도금층을 형성시키되, 디에틸렌트라이아민, 황산니켈, 메틸피리딘, 에틸렌디아민, 텔루르산나트륨, 아연 및 가성소다가 포함된 합금도금액을 사용하고, 질산크롬, 염화크롬, 질산코발트 및 질산이 포함된 크로메이트액을 사용함으로써 도금 및 크로메이트 공정 이후에 탑코팅 처리 없이도 고내식성 사양을 유지할 수 있는 장점이 있는 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태로서,
본 발명의 일 실시형태는 자동차 부품에 대한 아연-니켈 합금 도금 방법으로서, 피도금체를 40 내지 50℃의 온도로 유지되는 탈지액에 8 내지 10분 동안 담가 피도금체 표면의 유분을 제거하여 탈지시키는 1차탈지단계; 상기 1차탈지단계에서 유분이 제거된 피도금체를 25 내지 30℃의 온도로 유지되는 염산용액에 8 내지 10분 동안 담가 피도금체 표면의 금속부식물을 제거하는 산처리단계; 상기 산처리단계에서 금속부식물이 제거된 피도금체를 40 내지 50℃의 온도로 유지되는 탈지액에 8 내지 10분 동안 담가 피도금체 표면의 유분을 제거하여 탈지시키는 2차탈지단계; 상기 2차탈지단계에서 유분이 제거된 피도금체를 합금도금액을 이용하여 25 내지 31℃의 온도에서 0.5 내지 1A/dm2의 전류값으로 전해도금시키는 도금단계; 상기 도금단계에서 도금된 도금체를 pH가 1.5 내지 2.5이고 온도가 54 내지 66℃로 유지되는 크로메이트액에 54 내지 66초 동안 담가 크로메이트 처리하는 크로메이트처리단계; 및 상기 크로메이트처리단계에서 크로메이트 처리된 도금체를 40 내지 50℃의 온도에서 8 내지 10분 동안 열풍건조시키는 열풍건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 1차탈지단계, 산처리단계, 2차탈지단계, 도금단계 및 크로메이트처리단계 중 어느 하나 이상의 단계 이후에는, 피도금체 또는 도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 1 내지 10초 동안 수세하는 수세단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 도금단계에서 사용되는 합금도금액은, 합금도금액 중 디에틸렌트라이아민(Diethylene triamine) 54 내지 66mL/L, 황산니켈(Nickel sulfate) 1.2 내지 1.6g/L, 메틸피리딘(Methyl pyridine) 1.8 내지 2.2mL/L, 에틸렌디아민(Ethylene diamine) 36 내지 44mL/L, 텔루르산나트륨(Sodium tellurite) 1.8 내지 2.2mL/L, 아연(Zinc) 7.2 내지 8.8g/L 및 가성소다(Sodium hydroxide) 108 내지 132g/L가 포함되는 것을 특징으로 하며, 합금도금액 중 니켈의 농도[Ni]가 12w% ≤ [Ni]/([Ni]+[Zn])×100(w%) ≤ 18w%의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 크로메이트처리단계에서 사용되는 크로메이트액은, 크로메이트액 중 질산크롬(Chromium trinitrate) 90 내지 110mL/L, 염화크롬(Chromium chloride) 90 내지 110mL/L, 질산코발트(Cobalt nitrate) 90 내지 110mL/L 및 질산(Nitric acid) 45 내지 55mL/L가 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법은 1차탈지단계, 산처리단계, 2차탈지단계, 도금단계, 크로메이트처리단계 및 열풍건조단계를 순차적으로 수행하는 방식으로 도금층을 형성시키되, 디에틸렌트라이아민, 황산니켈, 메틸피리딘, 에틸렌디아민, 텔루르산나트륨, 아연 및 가성소다가 포함된 합금도금액을 사용하고, 질산크롬, 염화크롬, 질산코발트 및 질산이 포함된 크로메이트액을 사용함으로써 도금 및 크로메이트 공정 이후에 탑코팅 처리 없이도 고내식성 사양을 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법을 공정 단계별로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법을 이용하여 제조한 도금제품을 나타내는 사진이다.
이하, 본원의 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원 발명의 실시형태를 들어 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본원 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본원 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 “상에” 또는 “전에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함할 수 있다.
본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용 오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본원 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법은 1차탈지단계(S100), 산처리단계(S200), 2차탈지단계(S300), 도금단계(S400), 크로메이트처리단계(S500) 및 열풍건조단계(S600)를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법은 후술하는 제조방법에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법을 공정 단계별로 나타낸 순서도이다.
우선, 1차탈지단계(S100)를 수행할 수 있다.
피도금체를 40 내지 50℃의 온도로 유지되는 탈지액에 8 내지 10분 동안 담가 피도금체 표면의 유분을 제거하여 탈지시키는 1차탈지단계(S100)를 수행할 수 있다.
본 발명의 1차탈지단계(S100)는 피도금체 표면에 존재하는 절삭유 및 가공유 등의 유지성 오염물을 제거하여 피도금체를 깨끗이 하기 위해 수행하는 공정으로써 일반적인 도금 준비 작업이라 할 수 있다. 탈지는 도금 공정에서 중요한 공정이라 할 수 있으며 탈지가 불충분할 경우 밀착불량, 광택불량, 거친 도금 및 부풀음 등의 불량 원인이 될 수 있다.
또한, 본 발명의 1차탈지단계(S100)에서는 제품 딥핑 시 피도금체 표면에서 떨어진 유분 성분들이 피도금체에 다시 붙지 않게 하기 위해 탈지액을 탱크안에서 순환시키면서 탈지 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
이에 제한되는 것은 아니나, 상기 1차탈지단계(S100)에서 사용되는 탈지액은, 탈지액 중 탈지제가 50 내지 70mL/L가 포함된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 탈지제는 도금 공정에서 사용이 가능하며, 페놀이 함유되지 않고, 금지 유해물질 및 허가대상 유해물질이 포함되지 않은 탈지제라면 종류에 관계없이 사용이 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 1차탈지단계(S100) 이후에는, 상기 1차탈지단계(S100)에서 유분이 제거된 피도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 1 내지 10초 동안 수세하는 1차수세단계(S110)가 더 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이는 추후 공정의 효율성을 증진시키기 위한 준비 공정으로 1차 탈지 공정 이후에 피도금체 표면에 묻어 있는 탈지제 및 알카리성 액체와 같은 이물질을 수세 공정을 통해 제거하기 위함이다.
따라서, 상기 1차탈지단계(S100)에서는 탈지액을 탱크안에서 순환시키면서 탈지 공정을 수행하되, 피도금체를 40 내지 50℃의 온도로 유지되는 탈지액에 8 내지 10분 동안 담가 피도금체 표면의 유분을 제거하여 탈지시키는 것이 바람직하며, 이때 탈지액으로는 탈지액 중 탈지제가 50 내지 70mL/L가 포함된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 1차탈지단계(S100) 이후에는 유분이 제거된 피도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 1 내지 10초 동안 수세하는 1차수세단계(S110)가 추가로 수행되는 것이 바람직하다.
다음으로, 산처리단계(S200)를 수행할 수 있다.
상기 1차탈지단계에서(S100) 유분이 제거된 피도금체를 25 내지 30℃의 온도로 유지되는 염산용액에 8 내지 10분 동안 담가 피도금체 표면의 금속부식물을 제거하는 산처리단계(S200)를 수행할 수 있다.
본 발명의 산처리단계(S200)는 1차탈지단계에서(S100)에서 제거되지 않은 산화물과 같은 금속류의 이물질인 금속부식물을 제거하기 위해 수행하는 공정이다.
산처리단계(S200)에서는 유분이 제거된 피도금체를 25 내지 30℃의 온도로 유지되는 염산용액에 8 내지 10분 동안 피도금체 표면의 금속부식물을 제거하는 것이 바람직한데, 이는 30℃를 초과하는 온도로 유지되는 염산용액에 10분을 초과하는 시간 동안 산처리하게 되면 산처리 능력은 향상되나 피도금체 표면이 부식될 우려가 있으므로 25 내지 30℃의 온도로 유지되는 염산용액을 이용하여 8 내지 10분 동안 산처리하는 것이 바람직하다.
이에 제한되는 것은 아니나, 상기 산처리단계(S200)에서 사용되는 염산용액은, 염산용액 중 염산이 220 내지 250mL/L가 포함된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 산처리단계(S200) 이후에는, 상기 산처리단계(S200)에서 금속부식물이 제거된 피도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 1 내지 10초 동안 수세하는 2차수세단계(S210)가 더 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이는 추후 공정의 효율성을 증진시키기 위한 준비 공정으로 산처리 공정 이후에 피도금체 표면에 묻어 있는 산처리액과 같은 염산용액 및 금속부식물과 같은 이물질을 수세 공정을 통해 제거하기 위함이다.
따라서, 상기 산처리단계(S200)에서는 유분이 제거된 피도금체를 25 내지 30℃의 온도로 유지되는 염산용액에 8 내지 10분 동안 담가 피도금체 표면의 금속부식물을 제거하는 방식으로 산처리시키는 것이 바람직하며, 이때 염산용액으로는 염산용액 중 염산이 220 내지 250mL/L가 포함된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산처리단계(S200) 이후에는 금속부식물이 제거된 피도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 1 내지 10초 동안 수세하는 2차수세단계(S210)가 추가로 수행되는 것이 바람직하다.
다음으로, 2차탈지단계(S300)를 수행할 수 있다.
상기 산처리단계(S200)에서 금속부식물이 제거된 피도금체를 40 내지 50℃의 온도로 유지되는 탈지액에 8 내지 10분 동안 담가 피도금체 표면의 유분을 제거하여 탈지시키는 2차탈지단계(S300)를 수행할 수 있다.
본 발명의 2차탈지단계(S300)는 상기 1차탈지단계(S100)와 마찬가지로 피도금체 표면에 존재하는 절삭유 및 가공유 등의 유지성 오염물을 제거하여 피도금체를 깨끗이 하되, 특히 금속부식물 아래에 잔존하고 있던 유지성 오염물을 효과적으로 제거하기 위해 추가로 수행하는 공정이다.
또한, 본 발명의 2차탈지단계(S300)에서도 마찬가지로 제품 딥핑 시 피도금체 표면에서 떨어진 유분 성분들이 피도금체에 다시 붙지 않게 하기 위해 탈지액을 탱크안에서 순환시키면서 탈지 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
이에 제한되는 것은 아니나, 상기 2차탈지단계(S300)에서 사용되는 탈지액은, 탈지액 중 탈지제가 50 내지 70mL/L가 포함된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 탈지제는 도금 공정에서 사용이 가능하며, 페놀이 함유되지 않고, 금지 유해물질 및 허가대상 유해물질이 포함되지 않은 탈지제라면 종류에 관계없이 사용이 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 2차탈지단계(S300) 이후에는, 상기 2차탈지단계(S300)에서 유분이 제거된 피도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 1 내지 10초 동안 수세하는 3차수세단계(S310)가 더 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이는 추후 공정의 효율성을 증진시키기 위한 준비 공정으로 2차 탈지 공정 이후에 피도금체 표면에 묻어 있는 탈지제, 염산용액 및 금속부산물과 같은 이물질을 수세 공정을 추가로 실시함에 따라 효과적으로 제거하기 위함이다.
따라서, 상기 2차탈지단계(S300)에서는 탈지액을 탱크안에서 순환시키면서 탈지 공정을 수행하되, 피도금체를 40 내지 50℃의 온도로 유지되는 탈지액에 8 내지 10분 동안 담가 피도금체 표면의 유분을 제거하여 탈지시키는 것이 바람직하며, 이때 탈지액으로는 탈지액 중 탈지제가 50 내지 70mL/L가 포함된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 2차탈지단계(S300) 이후에는 유분이 제거된 피도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 1 내지 10초 동안 수세하는 3차수세단계(S310)가 추가로 수행되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도금단계(S400)를 수행할 수 있다.
상기 2차탈지단계(S300)에서 유분이 제거된 피도금체를 합금도금액을 이용하여 25 내지 31℃의 온도에서 0.5 내지 1A/dm2의 전류값으로 전해도금시키는 도금단계(S400)를 수행할 수 있다.
아연-니켈 합금 도금 방법은 고내식성을 위한 도금으로써 전기를 이용하여 피도금체 표면에 아연과 니켈을 동시에 부착하는 방식이라 할 수 있다.
본 발명의 도금단계(S400)에서는 도금 공정 수행 후, 미도금현상 및 버닝 현상이 발생되는 것을 방지하기 위하여 25 내지 31℃의 온도에서 0.5 내지 1A/dm2의 전류값으로 전해도금시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 도금단계(S400)에서 사용되는 합금도금액은, 합금도금액 중 디에틸렌트라이아민(Diethylene triamine) 54 내지 66mL/L, 황산니켈(Nickel sulfate) 1.2 내지 1.6g/L, 메틸피리딘(Methyl pyridine) 1.8 내지 2.2mL/L, 에틸렌디아민(Ethylene diamine) 36 내지 44mL/L, 텔루르산나트륨(Sodium tellurite) 1.8 내지 2.2mL/L, 아연(Zinc) 7.2 내지 8.8g/L 및 가성소다(Sodium hydroxide) 108 내지 132g/L가 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 합금도금액에 포함되는 디에틸렌트라이아민(Diethylene triamine)은 Ni 첨가제로 사용되며, 메틸피리딘(Methyl pyridine)은 광택제로 사용되고, 에틸렌디아민(Ethylene diamine)은 고전류개선제로 사용되며, 텔루르산나트륨(Sodium tellurite)은 저전류개선제로 사용된다.
합금도금액 중 황산니켈(Nickel sulfate)의 함량은 1.2 내지 1.6g/L이고, 아연(Zinc)의 함량은 7.2 내지 8.8g/L인 것이 바람직하다. 이는 상기 황산니켈(Nickel sulfate) 및 아연(Zinc)이 상기 함량 범위보다 부족하게 포함되는 경우에는 표면 피막 형성에 의하여 연속 작업이 불가능하게 되고 순간적인 피막 박리로 인하여 용액의 슬러지가 다량 발생하게 되는 문제점이 발생할 수 있기 때문이며, 아연염 및 니켈염의 함량이 상기 함량 범위보다 과도하게 포함되는 경우에는 도금층의 밀착성이 저하되고 도금 비용이 과도하게 증가하여 생산효율성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 도금단계(S400)에서 사용되는 합금도금액은, 합금도금액 중 니켈의 농도[Ni]가 하기의 조건을 만족하는 것을 특징으로 할 수 있다.
12w% ≤ [Ni]/([Ni]+[Zn])×100(w%) ≤ 18w%
본 발명의 합금도금액 중 니켈의 농도[Ni]는 12w% 이상이고 18w% 이하인 것이 바람직한데, 이는 합금도금액 중 니켈의 농도가 12w%에 미달하는 경우에는 도금층 내의 니켈 함량을 10w% 이상 확보할 수 없어 내식성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있고, 가공 시 박리가 발생하게 될 우려가 있기 때문이다. 따라서, 본 발명의 합금도금액 중 니켈의 농도[Ni]는 상기 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
상기 합금도금액에 포함되는 디에틸렌트라이아민(Diethylene triamine)은 Ni 첨가제로 사용되며, 합금도금액 중 디에틸렌트라이아민(Diethylene triamine)의 함량은 54 내지 66mL/L인 것이 바람직하다. 이는 Ni 첨가제의 함량의 상기 함량 범위보다 부족하게 포함되는 경우에는 도금층이 전체적으로 광택이 불균일하고 높은 전류밀도 영역에서만 광택이 발생하여 도금효율이 향상되지 않을 우려가 있기 때문이며, Ni 첨가제의 함량이 상기 함량 범위보다 과도하게 포함되는 경우에는 합금도금액 중 니켈의 농도[Ni]가 감소하게 되어 도금속도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
본 발명은 도금 및 크로메이트 공정 이후에 탑코팅 처리 없이도 고내식성 사양을 유지할 수 있는 장점이 있는 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 바, 고내식성을 위해서는 아연과 황산니켈을 적절하게 용해하여 제품에 부착된 니켈 함량을 12 내지 18w% 이내가 되도록 유지를 하는 것도 중요하다. 따라서, 니켈 함량을 유지하여 고내식성을 부여하기 위하여 황산니켈(Nickel sulfate), 아연(Zinc) 및 Ni 첨가제인 디에틸렌트라이아민(Diethylene triamine)의 함량을 상기에서 한정한 함량 설정값 내로 유지하는 것이 바람직하다.
상기 합금도금액에 포함되는 메틸피리딘(Methyl pyridine)은 광택제로 사용되며, 합금도금액 중 메틸피리딘(Methyl pyridine)의 함량은 1.8 내지 2.2mL/L인 것이 바람직하다. 이는 광택제의 함량의 상기 함량 범위보다 부족하게 포함되는 경우에는 도금층의 광택도가 저하되어 도금제품 자체의 품질이 저하될 우려가 있기 때문이며, 광택제의 함량이 상기 함량 범위보다 과도하게 포함되는 경우에는 광택도는 증가하는 반면 합금도금액 중 니켈의 농도[Ni]가 감소하게 되어 도금속도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
상기 합금도금액에 포함되는 에틸렌디아민(Ethylene diamine)은 고전류개선제로 사용되고, 텔루르산나트륨(Sodium tellurite)은 저전류개선제로 사용된다.
본 발명에서는 고전류개선제인 에틸렌디아민(Ethylene diamine)을 투입하여 버닝 현상을 막고, 전류가 낮게 들어가는 부위에 도금층을 유지함과 동시에 상대적으로 저항이 높아 통전이 낮게 되어 제품의 안쪽 부위에 합금도금액에 포함된 이물질이 부착되는 현상을 방지하기 위하여 저전류개선제인 텔루르산나트륨(Sodium tellurite)을 투입하는 것을 특징으로 한다.
합금도금액 중 가성소다(Sodium hydroxide)의 함량은 108 내지 132g/L인 것이 바람직하다. 이는 가성소다(Sodium hydroxide)의 함량의 상기 함량 범위보다 부족하게 포함되는 경우에는 도금용액의 슬러지가 억제 되지 않아 도금 밀착성이 저하될 우려가 있기 때문이며, 가성소다(Sodium hydroxide)의 함량이 상기 함량 범위보다 과도하게 포함되는 경우에는 농도의 과다로 인해 도금층의 외관이 흐려져 광택이 저감되는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
이에 제한되는 것은 아니나, 상기 도금단계(S400)에서는 도금두께를 5㎛ 이상 유지되도록 하기 위해서 45분 이상 도금 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 도금단계(S400) 이후에는, 상기 도금단계(S400)에서 도금된 도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 1 내지 10초 동안 수세하는 4차수세단계(S410)가 더 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이는 도금 공정 이후에 도금체 제품 외관에 묻어 있는 알카리성 성분, 아민 성분, 탄산염 등 도금 후 남은 부산물과 같은 이물질을 수세 공정을 통해 제거하기 위함이다. 도금 공정 후 수세 공정은 제품 외관 및 내식성에 연관이 있으므로, 최소 3회 이상 반복적으로 수행하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 도금단계(S400)에서는 유분이 제거된 피도금체를 합금도금액을 이용하여 25 내지 31℃의 온도에서 0.5 내지 1A/dm2의 전류값으로 전해도금시키는 것이 바람직하며, 이때 합금도금액으로는 합금도금액 중 디에틸렌트라이아민(Diethylene triamine) 54 내지 66mL/L, 황산니켈(Nickel sulfate) 1.2 내지 1.6g/L, 메틸피리딘(Methyl pyridine) 1.8 내지 2.2mL/L, 에틸렌디아민(Ethylene diamine) 36 내지 44mL/L, 텔루르산나트륨(Sodium tellurite) 1.8 내지 2.2mL/L, 아연(Zinc) 7.2 내지 8.8g/L 및 가성소다(Sodium hydroxide) 108 내지 132g/L가 포함된 것을 사용하는 것이 바람직하고, 합금도금액 중 니켈의 농도[Ni]가 12w% ≤ [Ni]/([Ni]+[Zn])×100(w%) ≤ 18w%의 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 도금단계(S400) 이후에는 도금된 도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 1 내지 10초 동안 수세하는 공정을 3회 이상 반복적으로 수행하는 4차수세단계(S410)가 추가로 수행되는 것이 바람직하다.
다음으로, 크로메이트처리단계(S500)를 수행할 수 있다.
상기 도금단계(S400)에서 도금된 도금체를 pH가 1.5 내지 2.5이고 온도가 54 내지 66℃로 유지되는 크로메이트액에 54 내지 66초 동안 담가 크로메이트 처리하는 크로메이트처리단계(S500)를 수행할 수 있다.
크로메이트 처리란 크롬산염 처리라고도 하며, 아연 등이 도금된 도금체를 크롬삼을 함유하는 크로메이트액에 침지하여, 도금체의 표면에 크론산염 피막을 형성시키는 것을 의미할 수 있으며, 내식성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 즉, 상기 크로메이트처리단계(S500)는 도금이 완료된 도금체(제품)에 색상 및 내식성(백녹) 강화를 위해 처리하는 공정이라 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 크로메이트처리단계에서 사용되는 크로메이트액은, 크로메이트액 중 질산크롬(Chromium trinitrate) 90 내지 110mL/L, 염화크롬(Chromium chloride) 90 내지 110mL/L, 질산코발트(Cobalt nitrate) 90 내지 110mL/L 및 질산(Nitric acid) 45 내지 55mL/L가 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다.
크로메이트액에 질산크롬(Chromium trinitrate)을 사용하여 내식성을 강화할 수 있으며, 색상을 효과적으로 처리할 수 있다. 또한, 크로메이트액에 염화크롬(Chromium chloride)과 질산코발트(Cobalt nitrate)를 투입함으로써 크로메이트층을 두껍게 하여 내식성을 강화시킬 수 있다.
본 발명의 크로메이트처리단계(S500)에서는 크로메이트액에 포함된 염화크롬(Chromium chloride)과 질산코발트(Cobalt nitrate)가 잘 반응하도록 하기 위해 크로메이트액의 온도를 54 내지 66℃로 유지시키는 것이 바람직하며, 크로메이트 처리 시간 또한 54 내지 66초로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 크로메이트액의 pH가 1.5 내지 2.5로 유지시키는 것이 바람직한데, 이는 pH가 1.5 미만일 경우에는 도금체(제품)의 흑화 현상이 발생될 우려가 있고, pH가 2를 초과하는 경우에는 색상에 제대로 발현되지 않는 문제점이 발생될 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 크로메이트처리단계(S500) 이후에는, 상기 크로메이트처리단계(S500)에서 크로메이트 처리된 도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 1 내지 10초 동안 수세하는 5차수세단계(S510)가 더 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이는 크로메이트 처리 공정 이후에는 도금체 제품 표면에 크로메이트 잔류물이 남아 있을 수 있고, 크로메이트 잔류물은 산성이기 때문에 수세 공정을 거치지 않는다면 지속적으로 부식현상이 발생되어 내식성이 저하되는 현상이 발생될 수 있기 때문에, 도금체(제품) 표면에 남아 있는 크로메이트 잔류액 또는 잔류물과 같은 이물질을 수세 공정을 통해 제거하기 위함이다. 크로메이트 처리 후 수세 공정은 제품 외관 및 내식성에 연관이 있으므로, 최소 2회 이상 반복적으로 수행하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 크로메이트처리단계(S500)에서는 도금된 도금체를 pH가 1.5 내지 2.5이고 온도가 54 내지 66℃로 유지되는 크로메이트액에 54 내지 66초 동안 담가 크로메이트 처리하는 것이 바람직하며, 이때 크로메이트액으로는 크로메이트액 중 질산크롬(Chromium trinitrate) 90 내지 110mL/L, 염화크롬(Chromium chloride) 90 내지 110mL/L, 질산코발트(Cobalt nitrate) 90 내지 110mL/L 및 질산(Nitric acid) 45 내지 55mL/L가 포함된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 크로메이트처리단계(S500) 이후에는 크로메이트 처리된 도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 1 내지 10초 동안 수세하는 공정을 2회 이상 반복적으로 수행하는 5차수세단계(S510)가 추가로 수행되는 것이 바람직하다.
다음으로, 열풍건조단계(S600)를 수행할 수 있다.
상기 크로메이트처리단계(S500)에서 크로메이트 처리된 도금체를 40 내지 50℃의 온도에서 8 내지 10분 동안 열풍건조시키는 열풍건조단계(S600)를 수행할 수 있다.
상기 크로메이트처리단계(S500) 또는 5차수세단계(S510)가 완료된 도금체는 젖어 있는 상태이기 때문에, 도금체(제품)의 물기를 완전히 제거하지 않으면 외관에 얼룩이 발생하고 물에 의해 내식성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다. 따라서, 본 발명의 열풍건조단계(S600)는 도금 및 크로메이트 처리가 완료된 도금체 표면의 물기를 완전히 제거하기 위해 수행하는 공정이라 할 수 있다.
본 발명의 열풍건조단계(S600)에서는 물기 제거를 위해 단순히 에어로만 도금체를 건조시키게 되면 물기는 제거가 되나 크로메이트층이 제대로 경화되지 않는 문제점이 발생될 수 있기 때문에, 40 내지 50℃의 온도에서 8 내지 10분 동안 열풍건조시키는 것이 바람직하며, 건조 시 에어로 인한 도금체간의 부딪힘 현상으로 인해 스크레치 등이 발생될 수 있으니 도금체간의 간섭이 없도록 설정한 뒤 열풍건조시키는 것이 바람직하다.
이하, 본원 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원 발명의 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법으로 제조한 도금제품을 실시예를 들어 상세히 설명한다. 본원 발명의 일 실시형태에 따른 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법은 후술하는 실시예에 의해 보다 명확하게 이해될 수 있다. 그러나 본원 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법으로 제조한 도금제품
본원 발명의 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법을 이용하여 도금제품을 제조하였으며, 제조된 도금제품은 하기 도 2의 사진과 같다.
1. 1차탈지단계(S100) : 피도금체를 45℃의 온도로 유지되는 탈지액에 9분 동안 담가 피도금체 표면의 유분을 제거하여 탈지시킨다. 탈지액으로는 탈지액 중 탈지제가 60mL/L가 포함된 것을 사용한다.
2. 1차수세단계(S110) : 유분이 제거된 피도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 8초 동안 수세한다.
3. 산처리단계(S200) : 유분이 제거된 피도금체를 28℃의 온도로 유지되는 염산용액에 9분 동안 담가 피도금체 표면의 금속부식물을 제거한다. 염산용액으로는 염산용액 중 염산이 230mL/L가 포함된 것을 사용한다.
4. 2차수세단계(S210) : 금속부식물이 제거된 피도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 8초 동안 수세한다.
5. 2차탈지단계(S300) : 금속부식물이 제거된 피도금체를 45℃의 온도로 유지되는 탈지액에 9분 동안 담가 피도금체 표면의 유분을 제거하여 탈지시킨다. 탈지액으로는 탈지액 중 탈지제가 60mL/L가 포함된 것을 사용한다.
6. 3차수세단계(S310) : 유분이 제거된 피도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 8초 동안 수세한다.
7. 도금단계(S400) : 유분이 제거된 피도금체를 합금도금액을 이용하여 28℃의 온도에서 0.7A/dm2의 전류값으로 전해도금시킨다. 함금도금액으로는 합금도금액 중 디에틸렌트라이아민(Diethylene triamine) 60mL/L, 황산니켈(Nickel sulfate) 1.4g/L, 메틸피리딘(Methyl pyridine) 2mL/L, 에틸렌디아민(Ethylene diamine) 40mL/L, 텔루르산나트륨(Sodium tellurite) 2mL/L, 아연(Zinc) 8g/L 및 가성소다(Sodium hydroxide) 120g/L가 포함된 것을 사용하되, 합금도금액 중 니켈의 농도[Ni]가 12w% ≤ [Ni]/([Ni]+[Zn])×100(w%) ≤ 18w%의 조건을 만족하도록 한다. 이때, 도금두께가 5㎛ 이상 유지되기 위해서 45분 이상 도금단계을 수행한다.
8. 4차수세단계(S410) : 도금된 도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 8초 동안 수세하는 공정을 4회 수행한다.
9. 크로메이트처리단계(S500) : 도금된 도금체를 pH가 2이고 온도가 60℃로 유지되는 크로메이트액에 60초 동안 담가 크로메이트 처리한다. 크로메이트액으로는 크로메이트액 중 질산크롬(Chromium trinitrate) 100mL/L, 염화크롬(Chromium chloride) 100mL/L, 질산코발트(Cobalt nitrate) 100mL/L 및 질산(Nitric acid) 50mL/L가 포함된 것을 사용한다.
10. 5차수세단계(S510) : 크로메이트 처리된 도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 8초 동안 수세하는 공정을 3회 수행한다.
11. 열풍건조단계(S600) : 크로메이트 처리된 도금체를 45℃의 온도에서 9분 동안 열풍건조시킨다.
이상, 실시예를 들어 본원 발명을 상세하게 설명하였으나, 본원 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있고, 본원 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다. 또한, 청구범위에 기재된 본원 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본원 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (4)

  1. 자동차 부품에 대한 아연-니켈 합금 도금 방법으로서,
    피도금체를 40 내지 50℃의 온도로 유지되는 탈지액에 8 내지 10분 동안 담가 피도금체 표면의 유분을 제거하여 탈지시키는 1차탈지단계;
    상기 1차탈지단계에서 유분이 제거된 피도금체를 25 내지 30℃의 온도로 유지되는 염산용액에 8 내지 10분 동안 담가 피도금체 표면의 금속부식물을 제거하는 산처리단계;
    상기 산처리단계에서 금속부식물이 제거된 피도금체를 40 내지 50℃의 온도로 유지되는 탈지액에 8 내지 10분 동안 담가 피도금체 표면의 유분을 제거하여 탈지시키는 2차탈지단계;
    상기 2차탈지단계에서 유분이 제거된 피도금체를 합금도금액을 이용하여 25 내지 31℃의 온도에서 0.5 내지 1A/dm2의 전류값으로 전해도금시키는 도금단계;
    상기 도금단계에서 도금된 도금체를 pH가 1.5 내지 2.5이고 온도가 54 내지 66℃로 유지되는 크로메이트액에 54 내지 66초 동안 담가 크로메이트 처리하는 크로메이트처리단계; 및
    상기 크로메이트처리단계에서 크로메이트 처리된 도금체를 40 내지 50℃의 온도에서 8 내지 10분 동안 열풍건조시키는 열풍건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차탈지단계, 산처리단계, 2차탈지단계, 도금단계 및 크로메이트처리단계 중 어느 하나 이상의 단계 이후에는,
    피도금체 또는 도금체를 pH가 10 이하로 유지되는 수세수로 1 내지 10초 동안 수세하는 수세단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 도금단계에서 사용되는 합금도금액은,
    합금도금액 중 디에틸렌트라이아민(Diethylene triamine) 54 내지 66mL/L, 황산니켈(Nickel sulfate) 1.2 내지 1.6g/L, 메틸피리딘(Methyl pyridine) 1.8 내지 2.2mL/L, 에틸렌디아민(Ethylene diamine) 36 내지 44mL/L, 텔루르산나트륨(Sodium tellurite) 1.8 내지 2.2mL/L, 아연(Zinc) 7.2 내지 8.8g/L 및 가성소다(Sodium hydroxide) 108 내지 132g/L가 포함되는 것을 특징으로 하며,
    합금도금액 중 니켈의 농도[Ni]가 12w% ≤ [Ni]/([Ni]+[Zn])×100(w%) ≤ 18w%의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 크로메이트처리단계에서 사용되는 크로메이트액은,
    크로메이트액 중 질산크롬(Chromium trinitrate) 90 내지 110mL/L, 염화크롬(Chromium chloride) 90 내지 110mL/L, 질산코발트(Cobalt nitrate) 90 내지 110mL/L 및 질산(Nitric acid) 45 내지 55mL/L가 포함되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 아연-니켈 합금 도금 방법.
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