KR20240056180A - Coating agent containing zirconium and metal surface pretreatment method using the same - Google Patents

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KR20240056180A
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Abstract

본 발명은 지르코늄을 포함하는 피막제 및 이를 이용한 금속표면 전처리 방법에 관한 것으로, 여기서 지르코늄을 포함하는 피막제는 도장 공정의 피막 단계에서 금속 표면 또는 복합소재를 포함하는 금속 표면에 동시 처리 가능한 지르코늄을 포함하는 피막도로서, 10ppm 내지 500ppm의 제2 철 이온(Ferric ion); 공업용수 사용이 가능한 75ppm 내지 300ppm의 지르코늄(Zr) 이온; 및 500ppm 내지 55,000ppm의 질산(NO3) 이온을 포함하며, pH가 1.5 내지 5.0 에서, 금속면에 0.01㎛ 내지 0.05㎛ 두께의 금속산화막을 형성하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a coating agent containing zirconium and a metal surface pretreatment method using the same, wherein the coating agent containing zirconium contains zirconium that can be simultaneously treated on a metal surface or a metal surface including a composite material in the coating step of the painting process. As a coating degree, 10 ppm to 500 ppm of ferric ion; 75ppm to 300ppm of zirconium (Zr) ions that can be used as industrial water; and 500 ppm to 55,000 ppm of nitric acid (NO 3 ) ions, and is characterized in that a metal oxide film with a thickness of 0.01 ㎛ to 0.05 ㎛ is formed on the metal surface at a pH of 1.5 to 5.0.

Description

지르코늄(Zr)을 포함하는 피막제 및 이를 이용한 금속표면 전처리 방법 {COATING AGENT CONTAINING ZIRCONIUM AND METAL SURFACE PRETREATMENT METHOD USING THE SAME} Coating agent containing zirconium (Zr) and metal surface pretreatment method using the same {COATING AGENT CONTAINING ZIRCONIUM AND METAL SURFACE PRETREATMENT METHOD USING THE SAME}

본 발명은 지르코늄을 포함하는 피막제 및 이를 이용한 금속표면 전처리 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 공업용수 사용이 가능하며 복합 금속소재 처리가 가능한 친환경 초박막 지르코늄(Zr) 피막제 금속산화막을 형성시키면서도 환경에 유해한 금속이온 즉 아연(Zn), 망간(Mn), 니켈(Ni)과 인(P)이 포함되지 않게 하는 지르코늄을 포함하는 피막제 및 이를 이용한 금속표면 전처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coating agent containing zirconium and a metal surface pretreatment method using the same. More specifically, an eco-friendly ultra-thin zirconium (Zr) coating agent that can be used as industrial water and is capable of processing composite metal materials. It forms a metal oxide film and is harmful to the environment. It relates to a coating agent containing zirconium that does not contain ions, that is, zinc (Zn), manganese (Mn), nickel (Ni), and phosphorus (P), and a metal surface pretreatment method using the same.

일반적으로 금속면에 페인트 칠을 바로 하면 금속의 내식성이 어느 정도 부여될 수 있으나 금속 표면에 남아 있는 각종 오염물질(녹, 먼지, 오일 등)로 인해서 도장품질이 저하되고 도막 접착력이 떨어진다.In general, painting a metal surface directly can give the metal some degree of corrosion resistance, but various contaminants (rust, dust, oil, etc.) remaining on the metal surface deteriorate the quality of the paint and reduce the adhesion of the paint film.

그러므로 자동차와 같이 도장 품질이 보장되어야 하는 금속 도장일 경우에는 전착도장과 같은 페인트 칠을 행하기 전에, 선행작업을 수행한다. 먼저 대상 금속면의 오일류 및 불필요한 산화막 등을 깨끗이 세척하고 그렇게 깨끗해진 금속표면에 도장 물성을 향상시키기 위한 금속산화막 형성작업 즉 피막 형성작업을 시행하는 것이다.Therefore, in the case of metal painting where painting quality must be guaranteed, such as in automobiles, prior work such as electrodeposition painting is performed before painting. First, oils and unnecessary oxide films on the target metal surface are thoroughly cleaned, and metal oxide film formation work, that is, film formation work, is performed to improve the painting properties on the cleaned metal surface.

종전까지는 철강류 및 아연계 재료에는 인산염 피막을 사용하고, 알루미늄이 58-1포함된 철강소재의 경우는 불소(F)를 첨가하여 인산염 피막을 진행하였다. Until now, phosphate coating was used for steel and zinc-based materials, and for steel materials containing 58-1 aluminum, phosphate coating was performed by adding fluorine (F).

그런데 인산아연계 피막처리제는 인산, 아연, 망간, 니켈, 불산 등의 농도가 높아(10~2000ppm) 피막 후 수세수 또는 폐기액의 폐수처리가 만만치 않다는 단점이 있다. 결국 환경 오염 규제치 이하로 배출하더라도 친환경적이지 못한 배출수를 방출할 수 밖에 없다.However, zinc phosphate-based coating treatments have the disadvantage of having high concentrations of phosphoric acid, zinc, manganese, nickel, and hydrofluoric acid (10 to 2000 ppm), making it difficult to treat wastewater from washing water or waste liquid after coating. In the end, even if emissions are below environmental pollution regulations, it is inevitable that unenvironmentally friendly discharge water will be released.

그래서 도장할 금속면에 페인트 접착력이 우수하도록 하는 피막제의 제품에 있어서 환경에 유해한 성분이 포함되지 않거나 최소화되도록 시도와 개발이 이루어지고 있으며, 하기 [선행기술문헌]란의 특허문헌들이 그 일 예에 해당된다.Therefore, attempts and developments are being made to ensure that ingredients harmful to the environment are not included or minimized in coating products that ensure excellent paint adhesion to the metal surface to be painted, and the patent documents in the [Prior Art Document] section below are examples. It applies.

하기 선행기술문헌의 일 예로 제시된 특허문헌들은 종래의 인산염 피막제에 비하여 친환경적인 것은 분명하나 여전히 환경오염 규제 금속인 아연(Zn)과 망간(Mn)을 함유하고 있으며 친환경적이지 못한 아민계 고분자 화합물과 실란커플제 등을 포함하는 것이 대부분이다.The patent documents presented as examples of the following prior art documents are clearly more environmentally friendly than conventional phosphate coating agents, but still contain zinc (Zn) and manganese (Mn), metals regulated for environmental pollution, and amine-based polymer compounds and silane, which are not environmentally friendly. Most of them include couple systems, etc.

아민계 고분자 화합물과 실란커플제 등은 환경규제 중 C.O.D(Chemical Oxygen Demand) 즉 화학적 산소요구량과 B.O.D(Biochemical Oxygen Demand) 즉 생물화학적 산소요구량의 규제 대상이 될 수 있는 물질들이다.Amine-based polymer compounds and silane couplers are substances that may be subject to regulation of C.O.D. (Chemical Oxygen Demand), i.e., chemical oxygen demand, and B.O.D. (Biochemical Oxygen Demand), i.e., biochemical oxygen demand, among environmental regulations.

또 많은 종류의 산화제 예를 들면 아질산, 아황산, 브롬산, 염화수소, 과산화수소, HMnO4, KMnO4, H2WO4 등을 1종 또는 두 종류 이상을 사용하는 것도 작업자의 안전을 위협할 수 있는 물질들이다. In addition, using one or more types of oxidizing agents, such as nitrous acid, sulfurous acid, bromous acid, hydrogen chloride, hydrogen peroxide, HMnO 4 , KMnO 4 , H 2 WO 4 , etc., can threaten the safety of workers. admit.

선행기술문헌란의 특허문헌들은 금속기재의 표면처리를 행하면 금속의 용해 반응에 의해 화성처리제 중에 용출한 금속이온이 의 불소를 끊어냄으로써 또한 계면 pH(수소이온농도 지수)의 상승에 의하여 지르코늄의 수산화물 또는 산화물이 생성되고 이 지르코늄의 수산화물 또는 산화물이 기재 표면에 석출되는 것이라 생각하여 이를 돕기 위한 수단으로 아연(Zn), 망간(Mn), 불소(F), 많은 종류의 산화제, 아민계 고분자 화합물, 실란커플링제 등을 쓰고 있는 것으로 보인다.Patent documents in the prior art literature section show that when surface treatment of a metal substrate is performed, metal ions eluted from the chemical treatment agent due to a dissolution reaction of the metal cut off fluorine and increase the interfacial pH (hydrogen ion concentration index) to form hydroxide or zirconium. It is thought that oxides are generated and the hydroxides or oxides of zirconium are precipitated on the surface of the substrate, and as a means to help this, zinc (Zn), manganese (Mn), fluorine (F), many types of oxidizing agents, amine-based polymer compounds, and silane are used. It appears that a coupling agent, etc. is being used.

한편 자동차 산업의 발달과 아울러 제품 경량화 요구(연비를 높이고 안전성 확보)에 발맞춰 지면서 철강계열 소재, 갈바나이져(GA) 등의 아연계 소재, 알루미늄계 소재, 때로는 마그네슘 계열의 소재를 한꺼번에 피막 처리해야할 상황이 도래되었으며, 이를 충족하는 것이 요망된다.Meanwhile, with the development of the automobile industry and in line with the demand for lighter products (increasing fuel efficiency and ensuring safety), steel-based materials, zinc-based materials such as galvanizers (GA), aluminum-based materials, and sometimes magnesium-based materials are being filmed at the same time. A situation in which something must be done has arrived, and it is necessary to meet it.

아울러 친환경 자동차에 대한 요구에 부응하기 위해 미국이나 유럽에서는 휘발유, 경유 등 가연성 연료로 운행되는 자동차를 전기 또는 수소로 구동되는 자동차로 바뀌게 될 전망이며, 이와 관련된 모든 분야에서 친환경적인 제품의 제조가 본격화되고 있다. 이러한 친환경화에 대한 요구는 금속표면처리 산업에도 예외가 될 수 없게 되었는바, 보다 더 우수한 친환경적인 금속 표면 처리제에 대한 제조 필요성이 점점 높아지고 있다.In addition, in order to meet the demand for eco-friendly cars, in the United States and Europe, cars running on combustible fuels such as gasoline and diesel are expected to be replaced with cars running on electricity or hydrogen, and the manufacturing of eco-friendly products is in full swing in all related fields. It is becoming. This demand for environmental friendliness has become no exception in the metal surface treatment industry, and the need for manufacturing better, more environmentally friendly metal surface treatment agents is increasing.

따라서 본 발명의 목적은 본 발명은 지르코늄을 포함하는 피막제 및 이를 이용한 금속표면 전처리 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 공업용수 사용이 가능하며 복합 금속소재 처리가 가능한 친환경 초박막 지르코늄(Zr) 피막제 금속산화막을 형성시키면서도 환경에 유해한 금속이온 즉 아연(Zn), 망간(Mn), 니켈(Ni)과 인(P)이 포함되지 않게 하는 지르코늄을 포함하는 피막제 및 이를 이용한 금속표면 전처리 방법에 관한 것이다.Therefore, the purpose of the present invention is to provide a coating agent containing zirconium and a metal surface pretreatment method using the same. More specifically, it relates to an eco-friendly ultra-thin zirconium (Zr) coating agent metal oxide film that can be used as industrial water and is capable of processing composite metal materials. It relates to a coating agent containing zirconium that forms but does not contain metal ions harmful to the environment, such as zinc (Zn), manganese (Mn), nickel (Ni), and phosphorus (P), and a metal surface pretreatment method using the same.

본 발명의 다른 목적은 철계 재료, 아연계 재료, 알루미늄계 재료, 마그네슘계 재료 등에 단일 또는 2종 이상의 복합소재를 동시에 처리할 수 있으며, 도장 예정인 금속표면에 높은 페인트 접착력을 부여할 수 있음과 아울러 복잡한 접합부나 중첩부의 미세 간극까지도 화학조성물이 잘 침투되도록 하여 도장할 금속면 어디에도 페인트 접착력이 우수한 금속산화막을 형성할 수 있는 친환경성 화학조성물 및 그 사용방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to be able to simultaneously process single or two or more types of composite materials such as iron-based materials, zinc-based materials, aluminum-based materials, magnesium-based materials, etc., and to provide high paint adhesion to the metal surface to be painted. The aim is to provide an eco-friendly chemical composition and a method of using the same, which can form a metal oxide film with excellent paint adhesion on any metal surface to be painted by allowing the chemical composition to penetrate even the fine gaps in complex joints or overlaps.

도장 공정의 피막 단계에서 금속 표면 또는 복합소재를 포함하는 금속 표면에 동시 처리 가능한 지르코늄을 포함하는 피막제로서, 10ppm 내지 500ppm의 제2 철 이온(Ferric ion); 공업용수 사용이 가능한 75ppm 내지 300ppm의 지르코늄(Zr) 이온; 및 500ppm 내지 55,000ppm의 질산(NO3) 이온을 포함하며, pH가 1.5 내지 5.0 에서, 금속면에 0.01㎛ 내지 0.05㎛ 두께의 금속산화막을 형성하는 것을 특징으로 한다.A coating agent containing zirconium that can be simultaneously treated on a metal surface or a metal surface including a composite material in the coating step of the painting process, comprising 10 ppm to 500 ppm of ferric ion; 75ppm to 300ppm of zirconium (Zr) ions that can be used as industrial water; and 500 ppm to 55,000 ppm of nitric acid (NO 3 ) ions, and is characterized in that a metal oxide film with a thickness of 0.01 ㎛ to 0.05 ㎛ is formed on the metal surface at a pH of 1.5 to 5.0.

지르코늄을 포함하는 피막제는 500ppm 내지 55,000ppm의 황산(SO4) 이온, 500ppm 내지 55,000ppm의 염산(Cl) 이온, 2ppm 내지 10ppm 구리(Cu) 이온, 20ppm 내지 90ppm 불소(F) 이온 중 선택되는 1종을 더 포함한다.The coating agent containing zirconium is one selected from 500ppm to 55,000ppm of sulfuric acid (SO 4 ) ions, 500ppm to 55,000ppm of hydrochloric acid (Cl) ions, 2ppm to 10ppm copper (Cu) ions, and 20ppm to 90ppm fluorine (F) ions. Includes more species.

지르코늄을 포함하는 피막제는 상기 지르코늄 이온에 대한 상기 제2철 이온의 농도 비율은, 질량 기준 0.1 내지 10이 되는 것을 특징으로 한다.The coating agent containing zirconium is characterized in that the concentration ratio of the ferric ion to the zirconium ion is 0.1 to 10 based on mass.

지르코늄을 포함하는 피막제는 상기 공업용수의 사용이 가능한 50ppm 내지 500ppm의 비아민계 습윤분산제를 더 포함한다.The coating agent containing zirconium further includes 50 ppm to 500 ppm of a non-amine-based wetting and dispersing agent that can be used in the industrial water.

상기 제2 철 이온은 구연산 제2 철(Ferricitrate), 구연산 철 암모니움(Ferric Ammonium), 황산 제2 철(Ferric Sulfate), 황산 제2 철 암모니움(Ferric Ammonium Sulfate), 염산 제2 철(Ferric Chloride), 질산 제2 철(Ferric nitrate), 수산 제2 철 암모니움(Ammonium Oxalate), 수산 제2 철(Ferric Oxalate), 수산 제2 철 소다(Ferric Sodium Oxalate), 브롬 제2 철(Ferric bromide) 중 1종 또는 적어도 2종을 조합하여 형성되는 것을 특징으로 한다.The ferric ions include ferric citrate, ferric ammonium citrate, ferric sulfate, ferric ammonium sulfate, and ferric hydrochloride. Chloride, Ferric nitrate, Ammonium Oxalate, Ferric Oxalate, Ferric Sodium Oxalate, Ferric bromide ) is characterized by being formed by one type or a combination of at least two types.

상기 제2철 이온은 제1철 이온을 함유한 화합물을 60% 질산(HN03)용액으로 제2철화함으로써 조성하여 상기 금속산화막을 형성하는 것을 특징으로 한다.The ferric ions are formed by ferricizing a compound containing ferrous ions with a 60% nitric acid (HN03) solution to form the metal oxide film.

상기 지르코늄(Zr) 이온을 갖는 지르코늄(Zr) 화합물은, 헥사플 로오르 지르콘산(Hexafluoro Zirconic Acid, H2ZrF6), 지르코늄 테트라 플루오라이 드(Zirconium Tetrafluoride, ZrF4), 지르코늄 설페이트(Zirconium Sulfate, ZrSO4), 질산 지르코늄(Zirconium Nitrate, Zr(No3)2)·nH2O), 포타슘 헥사플루오로 지르코네이트(Potassium Hexafluoro zirconate, K2ZrF6), 암모니움 헥사플루오로 지 르코네이트(Ammonium Hexafluoro zirconate, (NH4)2ZrF6)을 포함함을 특징으로 한다.Zirconium (Zr) compounds having the zirconium (Zr) ion include Hexafluoro Zirconic Acid (H2ZrF6), Zirconium Tetrafluoride (ZrF4), Zirconium Sulfate (ZrSO4), Zirconium Nitrate (Zr(No3)2)·nH2O), Potassium Hexafluoro zirconate (K2ZrF6), Ammonium Hexafluoro zirconate (NH4)2ZrF6) It is characterized by including.

복잡한 접합부, 중첩부 미세 간극까지도 화학조성물이 침투하기 위해서 에틸알콜(Ethylalcohol), 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol)에서 적어도 어느 한종류의 20ppm 내지 300ppm 알콜류를 포함하하여 금속산화막을 형성하는 것을 특징으로 한다.In order for the chemical composition to penetrate even into complex joints and fine gaps in overlapping areas, it is characterized by forming a metal oxide film containing at least one type of alcohol of 20 to 300 ppm from ethyl alcohol and isopropyl alcohol. .

지르코늄을 포함하는 피막제를 이용하는,금속표면 전처리 방법은 상기 금속 또는 상기 복합소재를 포함하는 금속을 15℃ 내지 50℃ 온도에서 15초 내지 120초간 상기 지르코늄을 포함하는 피막제에 노출시킴으로써, 상기 금속 표면 또는 복합소재를 포함하는 금속 표면에 금속산화막을 형성하는것을 특징으로 한다.A metal surface pretreatment method using a coating agent containing zirconium exposes the metal or the metal containing the composite material to the coating agent containing zirconium at a temperature of 15°C to 50°C for 15 to 120 seconds, thereby forming the metal surface or It is characterized by forming a metal oxide film on the surface of a metal containing a composite material.

본 발명은 기존의 DI Water을 이용하는 공정과는 다르게 공업용수 사용이 가능하며 복합 금속소재 처리가 가능한 친환경 지르코늄(Zr) 초박막 피막제로서, 기존 친환경 지르코늄(Zr) 제품 성능에 공업용수 사용이 가능함으로써, 공정설비 교체가 없고 공정비용(DI Water 비용 및 세척비용 등) 감소로 기존 공정에 적용이 용이할뿐만 아니라 , 도장 예정인 금속표면에 높은 페인트 접착력을 부여할 수 있음과 아울러 복잡한 접합부나 중첩부의 미세 간극까지도 화학조성물이 잘 침투되도록 하여 도장할 금속면 어디에도 페인트 접착력이 우수한 금속산화막을 형성할 수 있는 이점이 있다.The present invention is an eco-friendly zirconium (Zr) ultra-thin film coating agent that can use industrial water and process composite metal materials, unlike the existing process using DI Water. By enabling the use of industrial water in addition to the performance of existing eco-friendly zirconium (Zr) products, Not only is it easy to apply to existing processes because there is no replacement of process equipment and the process costs (DI water cost, cleaning cost, etc.) are reduced, but it can also provide high paint adhesion to metal surfaces to be painted, as well as fine gaps in complex joints or overlapping areas. It has the advantage of allowing the chemical composition to penetrate well and forming a metal oxide film with excellent paint adhesion on any metal surface to be painted.

또한 본 발명의 친환경성 화성조성물은 도장할 금속표면에 페인트 접착력이 우수한 금속산화막을 형성시키면서도 환경에 유해한 금속이온 즉 아연(Zn), 망간(Mn), 니켈(Ni)과 인(P) 등은 포함되지 않게 조성함으로써 환경오염방지에 크게 기여할 수 있는 이점이 있다. In addition, the eco-friendly chemical composition of the present invention forms a metal oxide film with excellent paint adhesion on the metal surface to be painted, while eliminating environmentally harmful metal ions such as zinc (Zn), manganese (Mn), nickel (Ni), and phosphorus (P). There is an advantage in that it can greatly contribute to preventing environmental pollution by not including it.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제2철이온을 시용하여 금속표면에 금속산화막을 형성하는 작용 기구도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제2철이온을 사용함에 따라 금속표면에 형
성된 금속산화막을 EDX로 분석한 결과분석 스펙트럼 그래프 및 성분표,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제2철이온을 사용함에 따라 금속표면에 형
성된 금속산화막을 XRF로 분석한 결과분석 스펙트럼 그래프 및 성분표,
도 4는 본 발명에 따라 금속산화막을 형성시키는 공정 이전의 금속 청정 공
정도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 금속 산화막 형성을 위한 공정 및 후공정도이다.
Figure 1 is a mechanism for forming a metal oxide film on a metal surface by applying ferric ions according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 shows the shape of the metal surface according to the use of ferric ions according to an embodiment of the present invention.
Results of EDX analysis of the formed metal oxide film, analysis spectrum graph and composition table,
Figure 3 shows the shape of the metal surface according to the use of ferric ions according to an embodiment of the present invention.
Spectrum graph and composition table of the results of analyzing the formed metal oxide film using XRF,
Figure 4 shows a metal cleaning process before the process of forming a metal oxide film according to the present invention.
degree,
Figures 5 and 6 are process and post-process diagrams for forming a metal oxide film of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 조작자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The terms described below are terms set in consideration of the functions in the present invention, and since they may vary depending on the intention or custom of operators such as experimenters and measurers, their definitions should be made based on the content throughout the specification.

본 명세서에서 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. The terms used in this specification are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless clearly defined in this specification, should not be interpreted in an idealized or overly formal sense. No.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Additionally, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

본 발명의 설명에서 "금속산화막"을 '피막'이라고 부르기도 하며, 금속산화막을 형성시키는 "화학조성물"을 '금속산화막 화학조성물'로 약칭하거나 '피막제'라고 부르기도 한다. In the description of the present invention, the “metal oxide film” is sometimes called a “film,” and the “chemical composition” that forms the metal oxide film is sometimes abbreviated as “metal oxide film chemical composition” or called a “film agent.”

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 발명에서는 철계 재료, 아연계 재료, 알루미늄계 재료, 마그네슘계 재료 등에 단일 또는 2종 이상의 복합소재를 동시에 처리할 수 있으며 도장 예정인 금속표면에 높은 페인트 접착력을 부여할 수 있음과 아울러 복잡한 접합부나 중첩부의미세 간극까지도 화학조성물이 잘 침투되도록 하여 도장할 금속면 어디에도 페인트 접착력이 우수한 금속산화막을 형성할 수 있는 화학조성물(이하 '금속산화막 화학조성물'이라도 약칭함)을 구현함에 있어, 환경오염 규제 금속인 아연(Zn)과 망간(Mn)을 함유하고 않고 또 친환경적이지 못한 아민계 고분자 화합물과 실란커플링제 등을 포함하는 않는다. In the present invention, single or two or more types of composite materials such as iron-based materials, zinc-based materials, aluminum-based materials, and magnesium-based materials can be processed simultaneously, and high paint adhesion can be provided to the metal surface to be painted, as well as complex joints or overlaps. In implementing a chemical composition (hereinafter abbreviated as 'metal oxide film chemical composition') that can form a metal oxide film with excellent paint adhesion on any metal surface to be painted by allowing the chemical composition to penetrate even into negative microscopic gaps, environmental pollution regulation metal It does not contain zinc (Zn) and manganese (Mn), nor does it contain environmentally friendly amine-based polymer compounds or silane coupling agents.

기존의 도장 전처리 피막제가 친환경적이지 못한 실란커플링제를 사용하는 이유는 금속소재와 전착도장에 사용되어지는 페인트의 접착력을 높이기 위함이다.The reason for using a silane coupling agent, which is not environmentally friendly as existing pre-treatment coating agents, is to increase the adhesion between metal materials and the paint used in electrodeposition coating.

화학식 1의 메커니즘(Mechanism)에서 볼 수 있듯이, 실란커플링제는 1개의 분자 중에 반응성이 서로 다른 두 종류의 관능기를 가지고 있으므로 한쪽은 금속소재에 또 다른 한쪽은 페인트에 관능기가 작용하여 페인트와 금속소재 사이에서 가교(Build a bridge) 역할을 함으로써 서로 다른 성질인 금속소재와 페인트가 결합되도록 해준다. 즉 실란커플링제의 존재 목적은 금속소재에 전착도장 후의 도장 물성을 향상시키는데 있는 것이다. As can be seen in the mechanism of Chemical Formula 1, the silane coupling agent has two types of functional groups with different reactivity in one molecule, so one side acts on the metal material and the other side acts on the paint, thereby forming a bond between the paint and the metal material. It serves as a bridge between metal materials and paint, which have different properties, so that they can be combined. In other words, the purpose of the existence of the silane coupling agent is to improve the coating properties after electrodeposition coating on the metal material.

하지만 본 발명의 금속산화막 화학조성물은 페인트의 접착력 향상을 위해 실란커플링제 등을 사용하지 않는다. However, the metal oxide film chemical composition of the present invention does not use a silane coupling agent to improve the adhesion of the paint.

본 발명의 도장 전처리용 산화막 화학조성물은 지르코늄과 함께 피막제의 친환경성 강화를 위해 제2철이온(Ferric ion)을 도입한다. The oxide film chemical composition for painting pretreatment of the present invention introduces ferric ions along with zirconium to enhance the environmental friendliness of the coating agent.

본 발명에 따라 도입되는 제2철이온(Ferric ion)은 이질간(금속-페인트)의 가교 역할이 아니라 제2철이온의 산화작용과 친페인트 금속산화막 조성에 참여하는 작용으로 피막을 형성함으로써 전착 도장 후의 도장물성을 향상시킨다.The ferric ion introduced according to the present invention does not serve as a bridge between heterogeneous substances (metal-paint), but participates in the oxidation of ferric ions and the composition of the paint-friendly metal oxide film, thereby forming a film and thereby performing electrodeposition. Improves paint properties after painting.

< 제2철 이온(Ferric ion)의 작용 > < Action of ferric ion >

제2철(Fe+3) 이온을 가진 화합물로서 금속산화물 형성에 필요하고 물에 잘 녹는 화합물을 살펴보면, 염화 제2철(Ferric Chloride, FeCl3), 구연산 철(Ferric citrate, C6H5FeO7·3H2O), 구연산 철 암모니움(Ferric ammonium citrate, Fe(NH4)2H(C6H5 O7)2), 황산 제2철(Ferric sulfate, Fe2(S04)3), 황산 제2철 암모니움(Ferric ammonium sulfate, FeNH4(S04)2·12H20), 질산 제2철(Ferric nitrate, Fe(N03)3·6H2O), 수산제2철 암모니움(Ammonium oxalate, (NH4)3Fe(C204)3)3H2O), 수산제2철(Ferric oxalate, Fe2(C204)3), 수산제2철소다(Ferric sodium oxalate, Na2Fe(C2O4)3)·5H2O), 브롬제2철(Ferric bromide(FeBr3) 등이 있다. Compounds with ferric iron (Fe +3 ) ions that are necessary for the formation of metal oxides and are highly soluble in water include ferric chloride (FeCl 3 ) and ferric citrate (C 6 H 5 FeO). 7 3H 2 O), Ferric ammonium citrate (Fe(NH 4 )2H(C 6 H 5 O 7 ) 2 ), Ferric sulfate (Fe 2 (S0 4 ) 3 ), Ferric ammonium sulfate (FeNH 4 (S0 4 ) 2 ·12H 2 0), ferric nitrate (Fe(N0 3 ) 3 ·6H 2 O), ferric ammonium oxalate (Ammonium oxalate, (NH 4 )3Fe(C 2 0 4 ) 3 )3H 2 O), Ferric oxalate (Fe 2 (C 2 0 4 ) 3 ), Ferric sodium oxalate , Na 2 Fe(C 2 O 4 ) 3 )·5H 2 O), ferric bromide (FeBr 3 ), etc.

이중 무기 화합물로 구성된 제2철 이온 함유물(예를 들면 염화제2철, 질산제2철, 황산제2철 등)은 산화제로서 금속의 부식제 또는 금속 침식 작용이 강하여 이를 이용해 금형의 식각, 금속판의 부식액 및 사진제판용, 염색조제, 분석시약, 방사성 물질흡착제 등으로 많이 쓰인다. Among these, ferric ion-containing substances composed of inorganic compounds (e.g. ferric chloride, ferric nitrate, ferric sulfate, etc.) are oxidizing agents and have a strong corrosive or metal-eroding effect on metals, so they are used for etching of molds and metal plates. It is widely used as a caustic solution, for photolithography, as a dyeing aid, as an analysis reagent, and as an adsorbent for radioactive substances.

또 한편 친환경적으로 제2철 이온은 폐수처리에 잘 활용되고 있다. 즉 폐수처리장의 생물 전기 화학적 혐기성 소화조에 제2철 이온 철 화합물을 사용하여 부유 혐기성 미생물(Planktonic anaerobic bacteria)의 활성을 증가시켜 폐수처리 효율을 높이기도 한다. On the other hand, in an environmentally friendly way, ferric ions are well used in wastewater treatment. In other words, ferric ion iron compounds are used in the bioelectrochemical anaerobic digestion tank of a wastewater treatment plant to increase the activity of planktonic anaerobic bacteria, thereby increasing wastewater treatment efficiency.

또 철재료의 청색 염색제 또는 흑염제로 쓰이기도 한다. It is also used as a blue or black dye for iron materials.

반면 유기물을 함유한 제2철 이온, 예를 들면 구연산철, 구연산철 암모니움, 수산제2철, 수산제2철 암모니움, 수산제2철소다, 브롬제2철 등은 염료, 염색조제, 잉크 색상 원료 등으로 쓰이거나 건강보조식품으로 혈액 중 철분 강화제 등으로 다양하게 쓰이고 있다. On the other hand, ferric ions containing organic substances, such as ferric citrate, ammonium ferric citrate, ferric oxalate, ammonium ferric oxalate, ferric soda, ferric bromine, etc., are used as dyes, dyeing aids, etc. It is used as a raw material for ink color, as a health supplement, and as an iron enhancer in the blood.

본원 발명자는 이러한 여러 작용을 하는 제2철 화합물에서 특히 산화와 화성 피막이라는 두가지 작용에 관심을 두고 친환경적인 약품개발이라는 명제가 계속 요구되는 현실을 감안하여 제2철 이온을 사용한다면 금속산화막 형성 반응과 그 형성된 금속산화막이 방청성과 도장물성을 만족시킬 수 있다는 동기를 갖게 되었다. The present inventor is particularly interested in the two functions of oxidation and chemical film in ferric compounds that perform various functions, and considering the reality that environmentally friendly drug development continues to be required, if ferric ions are used, metal oxide film formation reaction occurs. The motivation was that the formed metal oxide film could satisfy rust prevention and painting properties.

이렇게 되면 종래 기술들이 지르코늄 피막제에 사용하고 있는 환경유해물질인 아연(Zn)과 망간(Mn) 등을 본 발명에서는 사용하지 않고도 방청성과 도장친화성을 확보할 수 있는 방법이 있을 것이라는 희망을 갖고 연구개발을 계속하였다. In this way, research was conducted with the hope that there would be a method of securing rust prevention and painting compatibility without using zinc (Zn) and manganese (Mn), which are environmentally hazardous substances used in zirconium coating agents in the prior art, in the present invention. Development continued.

또 다른 동기부여되는 계기로서 본원 발명자는 도금처리에 철이온을 사용하므로 말미암아 도금산업에서는 상당한 품질 향상을 이루었음을 인식하였다. 예를 들면 과거 아연도금에서는 염수분무시험(SST)의 내식성이 300시간에 불과했으나 철이온을 아연도금에 사용하므로 말미암아 도금 평활성과 내식성을 더욱 확보할 수 있었다. 특히 아연, 철, 니켈 합금 도금의 경우는 염수분무 내식성이 1000시간을 확보할 수 있게 되었다. 이와 같이 철이온의 역할은 도금산업 분야에서의 품질향상에 있어 대단하다는 것을 알 수 있었다.As another motivating opportunity, the present inventor recognized that significant quality improvement in the plating industry was achieved due to the use of iron ions in plating processing. For example, in the past galvanizing, the salt spray test (SST) corrosion resistance was only 300 hours, but by using iron ions in galvanizing, plating smoothness and corrosion resistance were further secured. In particular, in the case of zinc, iron, and nickel alloy plating, salt spray corrosion resistance of 1,000 hours can be secured. In this way, it was found that iron ions play a significant role in improving quality in the plating industry.

이에 따라 본원 발명자는 도장 전처리 약품에서도 철이온을 이용할 수 있으리라 확신을 갖게 되었고 꾸준히 연구를 거듭하여 마침내 아연(Zn)과 망간(Mn), 인(P) 화합물, 아민계 고분자 화합물, 실란커플링제, 각종산화제 등을 사용치 않고도 금속표면에 페인트 접착력이 우수한 금속산화막을 형성할 수 있는 화학조성물을 제조할 수 있었다.Accordingly, the inventor of the present application became convinced that iron ions could be used in painting pretreatment chemicals, and continued to conduct research, eventually developing zinc (Zn), manganese (Mn), phosphorus (P) compounds, amine-based polymer compounds, silane coupling agents, It was possible to manufacture a chemical composition that can form a metal oxide film with excellent paint adhesion to a metal surface without using various oxidizing agents.

본원 발명자는 제2철(Fe+3)의 산화력과 피막성을 이용하여 도1과 같은 작용을 이끌어 낼 수 있었다. The inventor of the present application was able to achieve the effect shown in Figure 1 by utilizing the oxidizing power and film properties of ferric iron (Fe +3 ).

도 1에 도시된 작용 기구(mechanism)를 참조하면, 제2철(Fe+3)의 제2철 이온(Ferric ion)이 각종 금속 표면에 작용하여 금속을 산화시키고 다른 금속 이온들과 결합할 수 있는 반응기(radical)를 갖도록 하였다. 이는 1.5 pH 내지 5.0 pH, 바람직하게는 2.0 pH 내지 4.5 pH을 유지하고, 피막제 처리시에 15℃ 내지 35℃ 온도를 유지하며 적당한 농도들의 화학조성물들이 있으면 가능하다. Referring to the mechanism shown in Figure 1, ferric ions of ferric iron (Fe +3 ) act on various metal surfaces to oxidize metals and combine with other metal ions. It was designed to have a reactor (radical). This is possible if the temperature is maintained at 1.5 pH to 5.0 pH, preferably 2.0 pH to 4.5 pH, the temperature is maintained at 15°C to 35°C during coating agent treatment, and chemical compositions of appropriate concentrations are present.

이를 화학식으로 표현하면 하기 화학식 2와 같다. If this is expressed chemically, it is as shown in Chemical Formula 2 below.

본 발명의 실시예에 따라 금속표면에 페인트 접착력이 우수한 금속산화막을 형성하기 위한 친환경성 화학조성물은, 제2철(Fe+3) 이온(Ferric ion) 10~500ppm, 지르코늄(Zr) 이온 10~300ppm, 질산근(N03) 이온 500~55,000ppm을 포함하며, pH 1.5 ~ 5.O으로 조성한다. According to an embodiment of the present invention, an eco-friendly chemical composition for forming a metal oxide film with excellent paint adhesion to a metal surface contains 10 to 500 ppm of ferric ion (Fe +3 ) ion and 10 to 500 ppm of zirconium (Zr) ion. It contains 300 ppm, 500 to 55,000 ppm of nitrate radical (N0 3 ) ion, and is composed at pH 1.5 to 5.0.

본 발명에서는 지르코늄(Zr)을 함유한 금속산화막 형성을 위한 화학조성물이 종래의 기술처럼 아연(Zn), 망간(Mn), 니켈(Ni), 인(P) 등의 환경오염물질과 폴리머와 산화제, 실란커플링제 등을 사용치 아니하였음을 알 수 있으며, 또 본 발명의 금속산화막 화학조성물이 금속표면에 페인트 접착력이 우수한 금속산화막을 형성케 하였음을 도 2 및 도 3과 같이 분석장비를 이용한 스펙트럼 그래프 및 성분표를 통해 확인할 수 있었다. In the present invention, a chemical composition for forming a metal oxide film containing zirconium (Zr) is used to remove environmental pollutants such as zinc (Zn), manganese (Mn), nickel (Ni), and phosphorus (P), polymers, and oxidants, as in the prior art. , it can be seen that no silane coupling agent was used, and that the metal oxide film chemical composition of the present invention forms a metal oxide film with excellent paint adhesion to the metal surface, as shown in Figures 2 and 3 using spectra using analysis equipment. This could be confirmed through graphs and ingredient lists.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 화학조성물(피막제)이 제2철 이온을 사용함에 따라 금속표면에 형성된 금속산화막을 EDX(Energy Dispersive X-ray Spectrometer)로 분석한 스펙트럼 그래프로서, 피막후 SPC(냉간압연철판), 피막후 GA(아연도금철판), 피막후 AL(자동차용 알루미늄판), 피막후 Mg(마그네슘판)에 대한 결과분석 스펙트럼 그래프 및 성분표이다. Figure 2 is a spectrum graph analyzed by EDX (Energy Dispersive This is the result analysis spectrum graph and ingredient table for (cold rolled iron sheet), GA (galvanized iron sheet) after film, AL (aluminum sheet for automobiles) after film, and Mg (magnesium sheet) after film.

그리고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 화학조성물(피막제)이 제2철이온을 사용함에 따라 금속표면에 형성된 금속산화막을 XRF(X-ray Fluorescence spectrometer)로 분석한 스펙트럼 그래프로서, 피막후 SPC(냉간압연강판), 피막후 GA(아연도금강판), 피막후 AL(자동차용 알루미늄판), 피막후 Mg(마그네슘판)에 대한 결과분석 스펙트럼 그래프 및 성분표이다. And, Figure 3 is a spectrum graph analyzed with an This is the result analysis spectrum graph and ingredient table for SPC (cold rolled steel sheet), GA (galvanized steel sheet) after film, AL (automotive aluminum sheet) after film, and Mg (magnesium sheet) after film.

본 발명에 따라 제2철(Fe+3)의 제이철 이온(Ferric ion)에 의해 금속 표면에 형성된 금속산화막을 확인하기 위해 EDX(Energy Dispersive X-ray Spectrometer)로 분석한 결과, 도 2의 결과분석 그래프 및 성분표에서와 같이 지르코늄(Zr)과 산소(O)와 철(Fe)의 피막이 이루어져 있음을 확인하였다.According to the present invention, the result of analysis using EDX (Energy Dispersive As shown in the graph and ingredient table, it was confirmed that the film was composed of zirconium (Zr), oxygen (O), and iron (Fe).

또 XRF(X-ray Fluorescence spectrometer)로 촬영을 한 결과, 도 3의 사진도 와 같은 금속산화막 피막이 이루어진 것으로 확인되었다. 여기서도 도 2와 마찬가지로 Fe이온이 피막에 선도적 역할을 하였다는 것을 알 수 있다. Additionally, as a result of taking pictures with an Here, as in Figure 2, it can be seen that Fe ions played a leading role in the film.

금속표면에 페인트 접착력이 우수한 금속산화막을 형성하도록 하는 본 발명의 친환경성 화학조성물은 지르코늄이온과 아울러 제2철 이온(Ferric ion)을 포함한다. 본 발명의 금속 산화막 화학조성물이 제2철 이온을 포함하기 위해서는,제2철(Fe+3) 이온을 가지며 물에 가용성인 화합물을 이용한다. The eco-friendly chemical composition of the present invention, which forms a metal oxide film with excellent paint adhesion on a metal surface, contains zirconium ions as well as ferric ions. In order for the metal oxide film chemical composition of the present invention to contain ferric ions, a compound that has ferric iron (Fe +3 ) ions and is soluble in water is used.

본 발명에 따라 제2철(Fe+3) 이온을 가지며 물에 가용성인 화합물은, 구연산 제2철(Ferricitrate), 구연산 철 암모니움(Ferric Ammonium), 황산제2철(Ferric Sulfate), 황산제2철 암모니움(Ferric Ammonium Sulfate), 염산제2철(Ferric Chloride), 질산제2철(Ferric nitrate), 수산제2철 암모니움(Ammonium Oxalate),수산제2철(Ferric Oxalate), 수산제2철소다(Ferric Sodium Oxalate), 브롬제2철(Ferric bromide)들을 포함하며, 그중 1종 또는 두 종류 이상을 조합하여 사용한다. According to the present invention, compounds having ferric iron (Fe +3 ) ions and soluble in water include ferric citrate, ferric ammonium citrate, ferric sulfate, and sulfuric acid. Ferric Ammonium Sulfate, Ferric Chloride, Ferric Nitrate, Ferric Ammonium Oxalate, Ferric Oxalate, Oxalate It contains ferric sodium oxalate and ferric bromide, and one type or a combination of two or more types is used.

본 발명에서는 금속표면에 페인트 접착력이 우수한 금속산화막을 형성시키기 위한 친환경성 화학조성물은, 제2철 이온(Ferric ion), 지르코늄(Zr) 이온 10~300ppm, 질산근(NO3) 이온 500~55,000ppm을 포함하고, 상기 제2철 이온을 가지며 물에 가용성인 화합물을 사용하되 지르코늄(Zr) 이온에 대한 제2철 이온의 농도 비율이 질량 기준 0.1~10 범위가 되게 사용하며, pH 1.5 ~ 5.O으로 조성하는 것이다. In the present invention, the eco-friendly chemical composition for forming a metal oxide film with excellent paint adhesion on a metal surface contains 10 to 300 ppm of ferric ion and zirconium (Zr) ion and 500 to 55,000 ppm of nitrate ion (NO3). Including, a compound having the ferric ion and soluble in water is used so that the concentration ratio of the ferric ion to the zirconium (Zr) ion is in the range of 0.1 to 10 based on mass, and pH 1.5 to 5. It is created with O.

또 구체적으로 제2철 이온에 대한 사용 함량으로 표현하면, 금속표면에 페인트 접착력이 우수한 금속산화막을 형성하기 위한 본 발명의 친환경성 금속산화막 화학조성물(피막제)의 성분중 제2철이온(Ferric ion)은 그 함량이 10~500ppm이며, 더 바람직하게는 제2철 이온(Ferric ion)의 함량이 15~200ppm이다. Also, when expressed specifically in terms of the amount of ferric ion used, ferric ion is one of the components of the eco-friendly metal oxide film chemical composition (coating agent) of the present invention for forming a metal oxide film with excellent paint adhesion to a metal surface. ) has a content of 10 to 500 ppm, and more preferably, the content of ferric ion is 15 to 200 ppm.

본 발명에서 제2철 이온(Ferric ion)의 사용 함량 범위를 10~500ppm로 정함에 있어, 만일 제2철 이온의 함량이 10ppm 미만일 경우는 피막역할을 하는 금속산화물의 형성이 미흡하게 되고 또 500ppm 이상일 경우는 금속 산화물의 형성이 과도하게 되어 오히려 도막 물성에 나쁜 영향을 미쳤다는데에, 그 임계적 의의가 있다. In the present invention, the range of ferric ion usage is set to 10 to 500 ppm. If the ferric ion content is less than 10 ppm, the formation of metal oxide that acts as a film is insufficient, and the ferric ion content is less than 500 ppm. In the above cases, the formation of metal oxides becomes excessive and has a critical significance in that it has a negative effect on the physical properties of the coating film.

한편 본 발명에서 제2철 이온을 확보하는 다른 방법으로서, 제1철이온을 함유한 화합물을 60% 질산(HNO3)용액으로 제2철화함으로써 조성할 수 있다. Meanwhile, as another method of securing ferric ions in the present invention, a compound containing ferrous ions can be prepared by ferricizing it with a 60% nitric acid (HNO 3 ) solution.

예컨대, 황산제1철(Ferrous sulfate)의 경우는 60% 질산(HN03)용액을 이용하여 하기 화학식 3과 같은 반응으로 황산제2철(Ferric sulfate)이 된다.For example, in the case of ferrous sulfate, a 60% nitric acid (HN0 3 ) solution is used to form ferric sulfate through a reaction as shown in Chemical Formula 3 below.

이렇게 60% 질산(HN03)용액으로 제2철이온화하여 사용할 수 있는 화합물로서는 염화철(Ferrous chloride, FeCl2·4H2O), 황산제1철(Ferrous Sulfate, FeSO4), 불화붕산제1철(Ferrous fluoroborate, Fe(BF4)2) 등이 있다. Compounds that can be used by ionizing ferric iron with a 60% nitric acid (HN0 3 ) solution include ferrous chloride (FeCl 2 4H 2 O), ferrous sulfate (FeSO 4 ), and ferrous fluoroborate. (Ferrous fluoroborate, Fe(BF 4)2 ), etc.

이들은 대부분은 청록색을 가지나, 질산(HN03)에 의한 반응 과정에서 초기 흑록색에서 최종 제2철이온이 되면서 연분홍 내지 황색을 띄게 된다. 그러므로 연분홍 내지 황색을 띄게 된 상태가 되면 제2철이온화가 된 것이다. Most of them are blue-green in color, but during the reaction with nitric acid (HN0 3 ), they change from an initial black-green color to a final ferric ion, turning light pink to yellow. Therefore, when it turns light pink or yellow, it means that ferric iron has been ionized.

하지만 유의해야할 것으로서, 유기화합물을 가진 제1철이온 예를 들면 글루콘산철(Ferrous gluconate, C12H2FeO14·2H20)은 질산(HN03)으로 인해 분해되어 CO2, H2, NO2 가스를 배출하므로, 본 발명에서의 사용이 적절치 않다.However, it should be noted that ferrous ions with organic compounds, such as ferrous gluconate (C1 2 H 2 FeO 14 ·2H 2 0), are decomposed by nitric acid (HN0 3 ) into CO 2, H 2 , Since it emits NO 2 gas, it is not suitable for use in the present invention.

한편 본 발명에서는 친환경성 금속산화막 화학조성물의 구성성분중의 다른 하나로서 지르코늄(Zr) 이온을 포함한다. Meanwhile, in the present invention, zirconium (Zr) ions are included as another component of the environmentally friendly metal oxide film chemical composition.

본 발명에 따른 지르코늄(Zr) 이온을 갖는 지르코늄(Zr) 화합물에는 헥사플로오르 지르콘산(Hexafluoro Zirconic Acid, H2ZrF6), 지르코늄 테트라 플루오라*드(Zirconium Tetrafluoride, ZrF4), 지르코늄 설페이트(Zirconium Sulfate, ZrSO4), 질산 지르코늄(Zirconium Nitrate, Zr(NO3)2)·nH2O), 포타슘 헥사플루오로 지르코네이트(Potassium Hexafluoro zirconate, K2ZrF6), 암모니움 헥사플루오로 지르코네이트(Ammonium Hexafluoro zirconate, (NH4)2ZrF6) 등이 있다. Zirconium (Zr) compounds having zirconium (Zr) ions according to the present invention include Hexafluoro Zirconic Acid (H 2 ZrF 6 ), Zirconium Tetrafluoride (ZrF 4 ), and zirconium sulfate ( Zirconium Sulfate, ZrSO 4 ), Zirconium Nitrate (Zr(NO 3 ) 2 )·nH 2 O), Potassium Hexafluoro zirconate (K 2 ZrF 6 ), Ammonium Hexafluoro Zirconate Conate (Ammonium Hexafluoro zirconate, (NH 4 )2ZrF 6 ), etc.

본 발명에서는 이들 지르코늄 화합물중 1종이나 2종을 선택하여 지르코늄(Zr) 이온으로서 금속산화물 형성하는 본 발명의 화학조성물에 포함된 함량은 10~300ppm 범위이며, 바람직하게는 50~200ppm의 함량을 갖는다. In the present invention, the content contained in the chemical composition of the present invention, which forms a metal oxide as zirconium (Zr) ion by selecting one or two of these zirconium compounds, is in the range of 10 to 300 ppm, preferably 50 to 200 ppm. have

만일 지르코늄(Zr) 이온의 함량이 10ppm 미만일 경우에는 피막 형성이 불안정하여 미피막된 부분이 많게 되고 또 300ppm을 초과하였을 경우에는 그 피막형성이 과도하여 도장 접착력에 문제가 있다는데에, 그 임계적 의의가 있다. If the content of zirconium (Zr) ions is less than 10ppm, the film formation is unstable and there are many unfilmed areas, and if it exceeds 300ppm, the film formation is excessive and there is a problem with the paint adhesion, which is a critical significance. There is.

또한 본 발명의 친환경성 금속산화막 화학조성물의 구성성분중 또 다른 하나 로서 질산근(NO3) 이온을 포함한다. Additionally, as another component of the eco-friendly metal oxide film chemical composition of the present invention, it contains nitrate radical (NO 3 ) ions.

또 본 발명의 금속산화막 화학조성물의 구성성분중 하나인 질산근(NO3) 이온은 각 금속 이온의 산화를 돕기 위한 수단이며, 이를 위해 금속산화막 화학조성물에 포함된 질산근(NO3) 이온의 함량은 500 ~ 55,000ppm이다. In addition, nitrate radical (NO3) ion, one of the components of the metal oxide film chemical composition of the present invention, is a means to help oxidation of each metal ion, and for this purpose, the content of nitrate radical (NO3) ion contained in the metal oxide film chemical composition is It is 500 to 55,000 ppm.

본 발명에서는 질산근(NO3) 이온을 얻도록 60% 질산 또는 질산나트륨(NaNO3), 질산칼륨(KNO3)을 사용한다. 또 본 발명자는 상기 질산근(NO3) 이온을 대신하여 황산(H2SO4), 염산(HCl)을 사용하여 보았으나 후술되는 실시예 12, 13 및 정리 테이블에서와 같이 전착 도장물성은 만족치 못함을 확인하였다. In the present invention, 60% nitric acid, sodium nitrate (NaNO 3 ), or potassium nitrate (KNO 3 ) is used to obtain nitrate radical (NO 3 ) ions. In addition, the present inventor tried using sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrochloric acid (HCl) instead of the nitric acid radical (NO 3 ) ion, but the electrodeposition coating properties were satisfactory as shown in Examples 12 and 13 and the summary table described later. It was confirmed that it was not possible.

하지만 실시예 12와 13은 본 발명의 구성성분중 제2철이온(Ferric ion)과 질산근(NO3) 이온을 필수 구성성분으로 사용하면서 염수분무시험시간 300시간 이상의 내구성을 갖는 일반 도장물성[전착도장 물성보다는 기준이 낮음]은 충분히 만족할 수 있는 것에 그 의의가 있는 것이다. 실시예 12 및 실시예 13에서는 실험예시로서 1,000±10ppm을 사용한 예시를 들었지만, 질산근(NO3) 이온의 함량 500 ~ 55,000ppm만큼의 황산(H2SO4)이나 염산(HCl) 함량을 사용할 수 있다. However, Examples 12 and 13 use ferric ion and nitrate (NO 3 ) ion as essential components among the components of the present invention, and have general coating properties [ [The standard is lower than the physical properties of electrodeposition coating] is meaningful in that it can be sufficiently satisfied. In Examples 12 and 13, an example of using 1,000 ± 10 ppm was given as an experimental example, but a sulfuric acid (H 2 SO 4 ) or hydrochloric acid (HCl) content of 500 to 55,000 ppm of nitrate radical (NO 3 ) ions can be used. You can.

그러므로 전착도장에 사용하는 본 발명의 금속산화막 화학조성물은 제2철이온(Ferric ion)과 질산근(NO3) 이온 이외에는 별도의 산화제를 사용하지 않는다. Therefore, the metal oxide film chemical composition of the present invention used for electrodeposition coating does not use a separate oxidizing agent other than ferric ion and nitrate ion (NO 3 ).

한편 선행기술문헌중 등록특허 제10-1539042 등에서는 지르코늄 피막제의 사용 용수로서는 탈이온수를 요구하고 있다. 하지만 사용용수로 사용되는 탈이온수는 자동차 등 생산 작업 현장에서 매우 번거롭고 이온 교환 수지의 관리 및 교환 등 탈이온수 생산에 많은 비용과 설치 장소와 시간이 들어간다. Meanwhile, among the prior art documents, Registered Patent No. 10-1539042 and others require deionized water as water for use in zirconium coating agents. However, deionized water used as water is very cumbersome at production sites such as automobiles, and production of deionized water, including management and replacement of ion exchange resins, requires a lot of cost, installation location, and time.

탈이온수를 요구하는 이유는 공업용수 속에 용존 해있는 칼슘(Ca2+) 이온의 부작용 때문이다. 이 칼슘(Ca2+) 이온은 화학조성물 속에 들어있는 불소(F-) 이온 또는 황산(S042-) 이온과 다음과 같은 반응을 일으켜 침전물이 된다.The reason why deionized water is required is because of the side effects of calcium (Ca 2+ ) ions dissolved in industrial water. This calcium (Ca 2+ ) ion causes the following reaction with the fluorine (F - ) ion or sulfuric acid (S04 2- ) ion contained in the chemical composition to form a precipitate.

이 침전물은 도장 후 외관 불량의 원인(미세요철)이 될 수도 있다. These deposits may cause poor appearance (microscopic irregularities) after painting.

이를 해결하기 위해 본 발명에서는 금속산화물 형성을 위한 화학조성물과 공정간 사용되어지는 모든 용수에 탈이온수가 아닌 공업용수나 수도수를 사용할 수 있도록 본 발명의 금속산화막 화학조성물을 구현할 수 있다. 즉 본 발명의 금속산화막 화학조성물이 칼슘이온 농도가 최대 100ppm이고 전기전도도 100~300㎲/㎝의 공업용수나 수도수를 사용할 수 있도록 구현할 수 있다. To solve this problem, the metal oxide film chemical composition of the present invention can be implemented so that industrial water or tap water, rather than deionized water, can be used as the chemical composition for forming metal oxide and all water used between processes. In other words, the metal oxide film chemical composition of the present invention can be implemented so that industrial water or tap water with a calcium ion concentration of up to 100 ppm and an electrical conductivity of 100 to 300 ㎲/cm can be used.

본 발명에서는 금속산화막 화학조성물에 자연분해가 쉬운 비아민계 습윤분산제 특히 카르복실계 습윤분산제를 도입함으로써 공업용수나 수도수의 사용이 가능하도록 한다. The present invention makes it possible to use industrial water or tap water by introducing a non-amine-based wetting and dispersing agent, especially a carboxyl-based wetting and dispersing agent, which is easily naturally decomposed, into the metal oxide film chemical composition.

이는 본 발명의 금속산화막 화학조성물에 포함되는 카르복실계 습윤분산제가 침전물을 생성하는 기존의 침전물 반응보다 더 큰 결합력과 분산력을 가지며 공업용수 속에 들어있는 Ca2+, Mg2+, Si4+, SO4- 이온을 용존 상태로 있게 하거나 불화칼슘(CaF2) 또는 황산칼슘(CaSO4)의 침전물이 되는 것을 원천적으로 차단하기 때문이다. This means that the carboxyl-based wetting and dispersing agent included in the metal oxide film chemical composition of the present invention has greater binding and dispersing power than the existing sediment reaction that generates sediment, and Ca 2+ , Mg 2+ , Si 4+ , This is because it fundamentally blocks SO 4- ions from being dissolved or from forming into precipitates of calcium fluoride (CaF 2 ) or calcium sulfate (CaSO 4 ).

이것은 카르복실기(-COOH)의 수소(H)와 그 특성 상의 분산력이 작용하는 것으로 보이며 그 메커니즘을 살펴보면, 하기 화학식 4와 같다. This appears to be due to the hydrogen (H) of the carboxyl group (-COOH) and its characteristic dispersion force, and the mechanism is as shown in Chemical Formula 4 below.

화학식 4에서와 같이, 본 발명의 금속산화막 화학조성물의 금속과의 산화반응은 공업용수에 포함된 각종 이온들의 영향을 받지 않고 금속산화막을 성취하게 한다. As shown in Formula 4, the oxidation reaction of the metal oxide film chemical composition of the present invention with metal achieves a metal oxide film without being affected by various ions contained in industrial water.

이와 같이 본 발명의 금속산화막 화학조성물이 자연분해가 쉬운 친환경적인 카르복실계의 습윤분산제를 포함하므로 말미암아 공업용수 내지 수도수를 사용할 수 있다. As described above, since the metal oxide film chemical composition of the present invention contains an environmentally friendly carboxyl-based wetting and dispersing agent that is easily naturally decomposed, it can be used in industrial water or tap water.

더욱이 본 발명의 금속산화막 화학조성물이 자연분해가 쉬운 비아민계 습윤분산제(특히 카르복실기의 습윤분산제)를 포함함에 따라 공업용수를 사용할 수 있을 뿐만 아니라 복잡한 접합구조물이나 중첩물에 의해 생긴 미세간극에 화학조성물이 침투되도록 하는데 도움을 준다. Moreover, since the metal oxide film chemical composition of the present invention contains a non-amine-based wetting and dispersing agent (particularly a carboxyl group wetting and dispersing agent) that is easily decomposed naturally, not only can industrial water be used, but the chemical composition can also be used in microgaps created by complex joint structures or overlaps. This helps in penetration.

본 발명에 따른 금속산화막 화학조성물이 자연분해가 쉬운 비아민계 습윤분산제(특히 카르복실기의 습윤분산제)는 그 함량이 50~500ppm이며, 바람직하게는 200±50ppm을 사용한다. 상기 비아민계 습윤분산제(특히 카르복실기의 습윤분산제)의 예로는, 산노프코(San Nopco)사의 제품명 HS-Diperant 5803, Dispexel DS-1040, 58-21COEXEL-1520, HS-Dispersant 2026S, SN-Dispersant 44S, SN-Dipersant-5034, 또는 BASF사의 Dispexultra PA-4503, TEGO사의 TEG-60 등이 있으며, 서로 다른 제조사 제품 3종 중에서 1종 또는 2종을 선택하여서 사용하는 것이 바람직하다. The non-amine-based wetting and dispersing agent (especially carboxyl group wetting and dispersing agent), which is easily naturally decomposed in the metal oxide film chemical composition according to the present invention, has a content of 50 to 500 ppm, and is preferably used at 200 ± 50 ppm. Examples of the non-amine-based wetting and dispersing agents (especially carboxyl group wetting and dispersing agents) include San Nopco's product names HS-Diperant 5803, Dispexel DS-1040, 58-21COEXEL-1520, HS-Dispersant 2026S, and SN-Dispersant 44S. , SN-Dipersant-5034, or BASF's Dispexultra PA-4503, TEGO's TEG-60, etc., and it is preferable to select 1 or 2 types from among 3 different manufacturers' products.

또 본 발명의 금속산화막 화학조성물은 좀 더 효과적인 금속산화막 화학조성물의 확산을 위하여 알코올류 20~300ppm을 더 포함하여 조성하는 것이 바람직하다. In addition, the metal oxide film chemical composition of the present invention is preferably formulated to further include 20 to 300 ppm of alcohol for more effective diffusion of the metal oxide film chemical composition.

상기 알코올류로는 에틸알콜(Ethylalcohol), 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol) 중 1종을 선택하여 사용한다. The alcohol used is one of ethyl alcohol and isopropyl alcohol.

본 발명의 금속산화막 화학조성물은 철계 재료, 아연계 재료, 알루미늄계 재료, 마그네슘계 재료 등에 단일 또는 2종 이상의 복합소재를 동시에 처리할 수 있다. The metal oxide film chemical composition of the present invention can simultaneously treat single or two or more types of composite materials such as iron-based materials, zinc-based materials, aluminum-based materials, and magnesium-based materials.

금속면에 페인트 접착력이 우수한 금속산화막을 형성시키기 위한 본 발명의 화학조성물을 철계재료, 아연계재료, 알루미늄계 재료, 마그네슘계 재료 등에 처리시, 처리 조건은 처리온도 15~50℃ 바람직하게는 30±5℃에서 사용하며, 처리 시간은 15~120초 바람직하게는 90±30초로 사용하고, 처리 방법은 침적이나 스프레이 방식을 취한다.When treating iron-based materials, zinc-based materials, aluminum-based materials, magnesium-based materials, etc. with the chemical composition of the present invention to form a metal oxide film with excellent paint adhesion on a metal surface, the treatment conditions are a treatment temperature of 15 to 50°C, preferably 30°C. It is used at ±5°C, the treatment time is 15 to 120 seconds, preferably 90±30 seconds, and the treatment method is immersion or spray.

또 본 발명의 금속산화막 화학조성물에 계면활성제를 100~500ppm 첨가하여 사용하면 자동차 품질규격이 아닌 일반 도장품의 소재에 탈지를 겸한 피막제로도 사용할 수 있다. In addition, if 100 to 500 ppm of surfactant is added to the metal oxide film chemical composition of the present invention, it can be used as a coating agent for degreasing general paint products that do not meet automobile quality standards.

본 발명의 금속산화막 화학조성물은 농축 상태 원액로 사용 업체로 공급하는 것이 바람직하다. 사용 업체에서는 금속산화막 화학조성물의 농축 상태 원액을 용제(주로 공업용수)로 희석(화학분야에서는 '건욕(make up)'이라 함)함에 의해 본 발명의 금속산화막 화학조성물의 구성을 조성하되 필요에 따라 별도의 첨가물로 추가 구성한다. It is preferable to supply the metal oxide film chemical composition of the present invention to companies that use it as a concentrated undiluted solution. The user company prepares the composition of the metal oxide film chemical composition of the present invention by diluting the concentrated stock solution of the metal oxide film chemical composition with a solvent (mainly industrial water) (called 'make up' in the chemical field). It is added as a separate additive accordingly.

pH는 본 발명에 따른 pH 2.0~5.0 범위 내에 들어오도록 pH조정제 즉 45% KOH 용액이나 45% NaOH 용액 또는 필요에 따라 30% HNO3를 사용하는 것이 양호하다. It is advisable to use a pH adjuster, that is, 45% KOH solution, 45% NaOH solution, or 30% HNO 3 if necessary, so that the pH falls within the pH range of 2.0 to 5.0 according to the present invention.

상기 농축상태 원액은 수송부담을 줄이기 위해 제조 및 공급되는 것이며, 본 발명에 따른 금속산화막을 형성하는 화성처리 공정에서 건욕되어 본 발명의 화학조성물로 마련된 후 사용하는 것이 바람직하다.The concentrated stock solution is manufactured and supplied to reduce the burden of transportation, and is preferably used after being prepared with the chemical composition of the present invention by dry bathing in the chemical treatment process to form a metal oxide film according to the present invention.

본 발명에 따른 화학조성물은 후술될 구체적인 실시예 1 내지 실시예 13에서 언급한 화학조성물과 처리조건에 맞춰 각 재료에 처리한 결과, 후술되는 표 1에 나타난 바와 같이 각 재료의 금속면에 페인트 접착력이 우수한 금속산화막을 얻을 수 있었다.The chemical composition according to the present invention was treated with each material according to the chemical composition and treatment conditions mentioned in specific Examples 1 to 13 to be described later, and as a result, the paint adhesion to the metal surface of each material was as shown in Table 1 to be described later. This excellent metal oxide film was obtained.

[구체적인 실시예][Specific Example]

<시편의 준비><Preparation of the Psalms>

­ SPC (KSD 3512 냉간압연강판) - 70 x 150mm 두께0.8tSPC (KSD 3512 cold rolled steel sheet) - 70 x 150mm thickness 0.8t

­ GA (Zn + Fe 합금 아연도금강판) - 70 x 150mm 두께0.8tGA (Zn + Fe alloy galvanized steel sheet) - 70 x 150mm thickness 0.8t

­ Al (6000 계열 자동차용 알루미늄판) - 70 x 150mm 두께0.8tAl (6000 series automotive aluminum plate) - 70 x 150mm thickness 0.8t

­ Mg 소재의 판(마그네슘판) - 70 x 150mm 두께0.8t을 준비하고, 또 상용차의 후레임(하부구조물)으로 사용하는 열간 단조품을 대신하여 시중 흑색 철판을 70 x 150m/m x 1.2t로 준비한 다음, 실시예 10번과 11으로 사용하였다.Prepare a Mg material plate (magnesium plate) - 70 Used in Examples 10 and 11.

<금속 청정 공정><Metal Cleaning Process>

본 발명에 따른 금속산화막을 형성시키는 공정 이전에 대상 재료의 금속면을 깨끗하게 하는 금속 청정공정을 먼저 시행한다. Before the process of forming a metal oxide film according to the present invention, a metal cleaning process is first performed to clean the metal surface of the target material.

금속의 청정면을 위하여 도 4에서와 같은 공정을 시행하였다. 즉 「S1. 탕세 → S2. 탈지 → S3. 수세 → S4. 수세」공정을 거친다. The same process as in Figure 4 was performed to ensure a clean surface of the metal. That is, “S1. Bath tax → S2. Skim → S3. Suse → S4. It goes through the “wash” process.

S1. 탕세 공정­공업용수를 45±5℃로 가온하여 소재가 투입될 시 소재의 온도를 탈지 온도까지 미리 올려준다. 2±1분 침적한다.S1. The water for industrial washing process is heated to 45 ± 5℃, and when the material is input, the temperature of the material is raised in advance to the degreasing temperature. Soak for 2±1 minutes.

S2. 탈지공정­사용약품 Suji clean 106 (성진케미칼 상품명)[한국등록특허 제0250385호를 기반으로 하는 약품]을 사용하여 5% 건욕하고 45℃에서 2분간 오일, 그리스, 유지 등을 제거한다.S2. Using the degreasing process chemical Suji clean 106 (Sungjin Chemical brand name) [a chemical based on Korean Patent No. 0250385], perform a 5% dry bath and remove oil, grease, grease, etc. at 45°C for 2 minutes.

S3~S4. 수세공정 ­30초 이상 공업용수로 침적 또는 스프레이로 수세한다. S3~S4. Washing process: Wash by soaking or spraying with industrial water for at least 30 seconds.

<금속 산화막을 형성시키기 위한 공정 및 후공정><Process and post-process for forming metal oxide film>

본 발명에 따른 화학조성물로 도 5a나 도 5b에서와 같이, 해당 재료의 금속면에 금속산화막을 형성시키고 그 후 도장처리까지 수행한다. With the chemical composition according to the present invention, a metal oxide film is formed on the metal surface of the material, as shown in Figure 5a or 5b, and then painting is performed.

그 구체 공정으로는 도 5a에서와 같이, 「S5. 피막처리(금속산화막 형성) → S6. 수세 → S7. 순수세 → S8. 전착도장」을 수행하거나, 도 5b에서와 같이 「S5.화성처리(금속산화막 형성) → S6. 수세 → S9. 건조 → S10. 분체도장 및 기타 페인팅」을 수행한다. The specific process is as shown in FIG. 5A, “S5. Film treatment (metal oxide film formation) → S6. Suse → S7. Net tax → S8. Electrodeposition coating” or “S5. Chemical treatment (metal oxide film formation) → S6” as shown in Figure 5b. Suse → S9. Dry → S10. Perform “powder coating and other painting.”

S5. 피막처리(금속산화막 형성공정)S5. Film treatment (metal oxide film formation process)

­후술될 실시예 1 ~ 13 참조 See Examples 1 to 13 described below.

S6. 수세S6. defensive

­S2.의 수세공정과 동일하다. It is the same as the washing process in S2.

S7. 순수세(전착도장을 위한 공정) S7. Pure tax (process for electrodeposition coating)

­침적 또는 스프레이로 30초 이상 처리 Treatment by dipping or spraying for at least 30 seconds

S8. 전착도장S8. Electrodeposition coating

­전착 도장 규격(Spec)에 따른다. Follows electrodeposition coating specifications (Spec).

S9. 건조 S9. dry

­S10. 분체도장 및 기타 페인팅 S10. Powder coating and other painting

< 각 이온의 측정과 함량 조절 방법 ><Method for measuring and controlling the content of each ion>

­금속이온 예로써 Fe, Zr, Cu, Zn, Mn, Ca 등의 양이온 화합물은 ICP(inductively coupled plasma, 제조사: Agilent)으로 측정하면서 필요한 경우에 따라 이온량을 조정한다. Cationic compounds such as metal ions, such as Fe, Zr, Cu, Zn, Mn, and Ca, are measured using ICP (inductively coupled plasma, manufacturer: Agilent), and the amount of ions is adjusted as necessary.

­ 질산근 이온(NO3 -)의 측정과 조절은 이온메터(Ion meter, 제조사: Metrohm) NO3 측정전극을 사용하여 측정하고 조절하였다. Nitrate ions (NO 3 - ) were measured and controlled using an ion meter (manufacturer: Metrohm) NO 3 measuring electrode.

­ F- 이온의 측정과 조절은 이온메타(Ion meter, 제조사: Metrohm)F - Measure and control ions using an ion meter (manufacturer: Metrohm).

F- 이온 측정전극을 사용하여 측정하고 조절하였다. F - Measured and controlled using an ion measuring electrode.

본 발명의 화학조성물로 금속산화막을 형성하는 구체 실시예들의 상세는 하기와 같다. Details of specific examples of forming a metal oxide film with the chemical composition of the present invention are as follows.

[실시예 1][Example 1]

금속산화막 형성을 위한 화학조성물로서 제2철 화합물 예를 들어 구연산제2철, 구연산암모늄제2철, 주석산제2철, 염산제2철, 황산제2철, 질산제2철 중 일종을 사용하거나 두 종류 이상을 사용하여 철이온의 농도가 130±15ppm 되게 화학조성물에 넣고 지르코늄 화합물 예를 들어, HZr2F6(불화지르코늄산), K2ZrF6(불화지르코늄칼륨), ZrCl4(염화지르코늄), ZrOCl2(염소산지르코늄), Zr(NO3)4(질산지르코늄), Zr(SO4)2(황산지르코늄)중에서 일종 또는 두 종류 이상을 사용하여 화학조성물중 지르코늄 이온이 130±15ppm(Fe 이온과 질량비가 1:1) 되게 넣고 질산근 이온이 1500±50ppm 되게 60% HNO3를 이용하여 넣고 또 자연분해성이 좋은 카르복실계 습윤분산제를 300±30ppm 넣은 다음 습윤분산제의 확산과 원활한 금속산화막 형성에 도움을 주고자 에틸 알코올 30±10ppm 되게 넣은 다음 pH가 3.5±0.5 되게 45% KOH 또는 45% NaOH 용액으로 조정하여 금속산화막 화학조성물을 만들었다.As a chemical composition for forming a metal oxide film, a ferric compound such as ferric citrate, ferric ammonium citrate, ferric tartrate, ferric hydrochloride, ferric sulfate, or ferric nitrate is used. Using two or more types, add them to a chemical composition so that the concentration of iron ions is 130 ± 15 ppm and add zirconium compounds, such as HZr 2 F 6 (zirconium fluoride acid), K 2 ZrF 6 (potassium zirconium fluoride), ZrCl 4 (zirconium chloride). ), ZrOCl 2 (zirconium chlorate), Zr(NO 3 ) 4 (zirconium nitrate), and Zr(SO 4 ) 2 (zirconium sulfate) so that the zirconium ion in the chemical composition is 130±15ppm (Fe Add the ion and mass ratio (1:1) using 60% HNO 3 so that the nitrate ion is 1500 ± 50 ppm, and add 300 ± 30 ppm of a carboxyl-based wetting and dispersing agent with good natural degradability, then diffusion of the wetting and dispersing agent and a smooth metal oxide film are added. To aid in the formation, 30 ± 10 ppm of ethyl alcohol was added and the pH was adjusted to 3.5 ± 0.5 with 45% KOH or 45% NaOH solution to create a metal oxide film chemical composition.

미리 준비한 SPC, GA, AL, Mg 시편을 금속 청정공정을 거친 다음, 만든 금속산화막 화학조성물을 이용하여 온도 35±5℃에서 120±5초간 금속산화막 형성공정을 진행하였다. 이 때 전공정에 사용되어진 용수는 모두 공업용수이며 전착 도장 직전의 수세수만 이온교환수(탈이온수)를 사용하였다. After the previously prepared SPC, GA, AL, and Mg specimens went through a metal cleaning process, a metal oxide film formation process was performed at a temperature of 35±5°C for 120±5 seconds using the prepared metal oxide film chemical composition. At this time, all water used in the pre-process was industrial water, and only the washing water immediately before electrodeposition coating was used as ion exchange water (deionized water).

그리고 상품명 KCC-ED-2100의 그레이(Gray) 색상을 띄는 도료로 도막 두께 25±5㎛가 되도록 하는 전착도장을 실시하였다.Then, electrodeposition coating was performed using a gray-colored paint with the product name KCC-ED-2100 to achieve a film thickness of 25 ± 5㎛.

[실시예 2][Example 2]

금속산화막 형성을 위한 화학조성물로서 [실시예 1]에서 언급한 제2철이온 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상의 화합물을 선택하여 화학조성물 중 철이온 함유량이 15±5ppm 되게 넣고 [실시예 1]에서 언급한 지르코늄 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상을 사용하여 지르코늄 이온이 150±15ppm이 되게 하고(Fe 이온 대비 질량이 10배), 질산근 이온이 1000±10ppm 되게 60% 질산을 이용하여 넣고, 또 자연분해성이 좋은 카르복실계 습윤분산제를 300±30ppm 되게 넣은 다음 습윤분산제의 확산과 원활한 금속산화막 형성에 도움을 주고자 이소프로필 알코올을 30±10ppm 되게 넣은 다음 pH가 3.5±0.5 되게 45% KOH 또는 45% NaOH 용액으로 조정하여 금속산화막 화학조성물을 만들었다.As a chemical composition for forming a metal oxide film, one or two or more types of ferric ion compounds mentioned in [Example 1] are selected and added so that the iron ion content in the chemical composition is 15 ± 5 ppm, and the ferric ion compounds mentioned in [Example 1] are selected. Use one or two or more types of zirconium compounds to make zirconium ions 150±15ppm (10 times the mass of Fe ions), and add 60% nitric acid to make nitrate radical ions 1000±10ppm, and it is also naturally degradable. After adding this good carboxylic wetting and dispersing agent at 300±30ppm, adding isopropyl alcohol at 30±10ppm to help spread the wetting and dispersing agent and forming a smooth metal oxide film, and then adding 45% KOH or 45% KOH to bring the pH to 3.5±0.5. A metal oxide film chemical composition was prepared by adjusting it with NaOH solution.

미리 준비한 SPC, GA, AL, Mg 시편을 금속 청정 공정을 거친 다음, 만든 금속산화막 화학조성물을 이용하여 온도 35±5℃에서 120±5초간 금속산화막 형성을 위한 공정을 진행하였다. 이때 전공정에 사용되어진 용수는 모두 탈이온수가 아닌 공업용수를 사용하였다. 단지 전착도장 직전의 수세수만 종전 기술과 같이 탈이온수를 사용하였다. After the previously prepared SPC, GA, AL, and Mg specimens were subjected to a metal cleaning process, a process for forming a metal oxide film was performed at a temperature of 35 ± 5°C for 120 ± 5 seconds using the prepared metal oxide film chemical composition. At this time, all water used in the pre-process was industrial water, not deionized water. Deionized water was used only for washing water immediately before electrodeposition coating, as in the previous technique.

그리고 상품명 KCC-ED-2100의 그레이(Gray) 색상을 띄는 도료로 도막 두께 25±5㎛이 되게 전착 도장을 실시하였다. Then, electrodeposition coating was performed using a gray-colored paint with the product name KCC-ED-2100 to a film thickness of 25 ± 5㎛.

[실시예 3] [Example 3]

금속산화막 형성을 위한 화학조성물로서 [실시예 1]에서 언급한 제2철이온 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상의 화합물을 선택하여 화학조성물 중 철이온 함유량이 200±20ppm 되게 넣고 [실시예 1]에서 언급한 지르코늄 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상을 사용하여 지르코늄 이온이 20±5ppm이 되게 하고(Fe 이온 대비 질량이 1/10), 질산근 이온이 50,000±50ppm 되게 NaNO3를 이용하여 넣고 또 자연분해성이 좋은 카르복실계 습윤분산제를 200±20ppm 되게 넣은 다음 습윤분산제의 확산과 원활한 금속산화막 형성에 도움을 주고자 이소프로필 알코올을 30±10ppm 되게 넣은 다음 pH가 4.0±0.5 되게 30% HNO3 용액으로 조정하여 금속산화막 화학조성물을 만들었다. As a chemical composition for forming a metal oxide film, one or two or more types of ferric ion compounds mentioned in [Example 1] are selected and added so that the iron ion content in the chemical composition is 200 ± 20 ppm, as mentioned in [Example 1]. One or two or more types of zirconium compounds are used to make zirconium ions at 20 ± 5 ppm (1/10 the mass compared to Fe ions), and NaNO 3 is used to make nitrate radical ions at 50,000 ± 50 ppm. It is also naturally degradable. Add a good carboxylic wetting and dispersing agent at 200±20ppm, then add isopropyl alcohol at 30±10ppm to help spread the wetting and dispersing agent and form a smooth metal oxide film, and then adjust the pH to 4.0±0.5 with 30% HNO 3 solution. Thus, a metal oxide film chemical composition was created.

미리 준비한 SPC, GA, AL, Mg 시편을 금속 청정 공정을 거친 다음, 만든 금속산화막 화학조성물을 이용하여 온도 20±5℃에서 60±5초간 금속산화막 형성을 위한 공정을 진행하였다. 이때 전공정에 사용되어진 용수는 모두 탈이온수가 아닌 공업용수를 사용하였다. 단지 전착도장 직전의 수세수만 종전 기술과 같이 탈이온수를 사용하였다. The previously prepared SPC, GA, AL, and Mg specimens were subjected to a metal cleaning process, and then a process for forming a metal oxide film was performed at a temperature of 20±5°C for 60±5 seconds using the prepared metal oxide film chemical composition. At this time, all water used in the pre-process was industrial water, not deionized water. Deionized water was used only for washing water immediately before electrodeposition coating, as in the previous technique.

그리고 상품명 KCC-ED-2100의 그레이(Gray) 색상을 띄는 도료로 도막 두께 25±5㎛가 되게 전착도장을 실시하였다.Then, electrodeposition coating was performed using a gray-colored paint with the product name KCC-ED-2100 to a film thickness of 25 ± 5㎛.

[실시예 4][Example 4]

금속산화막 형성을 위한 화학조성물로서 [실시예 1]에서 언급한 제2철이온 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상의 화합물을 선택하여 화학조성물 중 철이온 함유량이 300±30ppm 되게 넣고 [실시예 1]에서 언급한 지르코늄 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상을 사용하여 지르코늄 이온이 50±5ppm이 되게 하고(Fe 이온 대비 질량이 1/6), 질산근 이온이 2000±20ppm 되게 60% 질산을 이용하여 넣고 또 자연분해성이 좋은 카르복실계 습윤분산제를 200±20ppm 되게 넣은 다음 습윤분산제의 확산과 원활한 금속산화막 형성에 도움을 주고자 에틸알코올을 100±10ppm 되게 넣은 다음 pH가 2.0±0.5 되게 45% KOH 또는 45% NaOH 용액으로 조정하여 금속산화막 화학조성물을 만들었다.As a chemical composition for forming a metal oxide film, one or two or more types of ferric ion compounds mentioned in [Example 1] are selected and added so that the iron ion content in the chemical composition is 300 ± 30 ppm as mentioned in [Example 1]. One or two or more types of zirconium compounds are used to make zirconium ions 50±5ppm (1/6 the mass compared to Fe ions), and 60% nitric acid is used to make nitrate radical ions 2000±20ppm, and it is also naturally degradable. After adding this good carboxylic wetting and dispersing agent at 200±20ppm, adding ethyl alcohol at 100±10ppm to help spread the wetting and dispersing agent and forming a smooth metal oxide film, and then adding 45% KOH or 45% NaOH to bring the pH to 2.0±0.5. A metal oxide film chemical composition was prepared by adjusting the solution.

미리 준비한 SPC, GA, AL, Mg 시편을 금속 청정 공정을 거친 다음, 만든 금속산화막 화학조성물을 이용하여 온도 15±5℃에서 20±5초간 금속산화막 형성을 위한 공정을 진행하였다. 이때 전공정에 사용되어진 용수는 모두 탈이온수가 아닌 공업용수를 사용하였다. 단지 전착도장 직전의 수세수만 종전 기술과 같이 탈이온수를 사용하였다.After the previously prepared SPC, GA, AL, and Mg specimens went through a metal cleaning process, a process for forming a metal oxide film was performed at a temperature of 15±5°C for 20±5 seconds using the prepared metal oxide film chemical composition. At this time, all water used in the pre-process was industrial water, not deionized water. Deionized water was used only for washing water immediately before electrodeposition coating, as in the previous technique.

그리고 상품명 KCC-ED-2100의 그레이(Gray) 색상을 띄는 도료로 도막 두께 25±5㎛이 되게 전착 도장을 실시하였다.Then, electrodeposition coating was performed using a gray-colored paint with the product name KCC-ED-2100 to a film thickness of 25 ± 5㎛.

[실시예 5][Example 5]

금속산화막 형성을 위한 화학조성물로서 [실시예 1]에서 언급한 제2철이온 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상의 화합물을 선택하여 화학조성물 중 철이온 함유량이 130±15ppm 되게 넣고 [실시예 1]에서 언급한 지르코늄 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상을 사용하여 지르코늄 이온이 130±15ppm이 되게 하고(Fe 이온 대비 질량이 1:1), 질산근 이온이 5000±50ppm 되게 60% 질산을 이용하여 넣고 또 자As a chemical composition for forming a metal oxide film, one or two or more types of ferric ion compounds mentioned in [Example 1] are selected and added so that the iron ion content in the chemical composition is 130 ± 15 ppm, as mentioned in [Example 1]. Using one or two or more types of zirconium compounds, add zirconium ions to 130 ± 15 ppm (mass compared to Fe ions 1:1), and add nitrate radical ions to 5000 ± 50 ppm using 60% nitric acid.

연분해성이 좋은 카르복실계 습윤분산제를 300±30ppm 되게 넣은 다음 습윤분산제의 확산과 원활한 금속산화막 형성에 도움을 주고자 이소프로필 알코올을 30±10ppm 되게 넣은 다음 pH가 3.0±0.5 되게 45% KOH 또는 45% NaOH 용액으로 조정하여 금속산화막 화학조성물을 만들었다.After adding a carboxyl-based wetting and dispersing agent with good decomposability at 300±30ppm, adding isopropyl alcohol at 30±10ppm to help spread the wetting and dispersing agent and forming a smooth metal oxide film, and then adding 45% KOH or A metal oxide film chemical composition was prepared by adjusting it to a 45% NaOH solution.

미리 준비한 SPC, GA, AL, Mg 시편을 금속 청정 공정을 거친 다음, 만든 금속산화막 화학조성물을 이용하여 온도 30±5℃에서 120±5초간 금속산화막 형성을 위한 공정을 진행하였다. 이때 전공정에 사용되어진 용수는 모두 탈이온수가 아닌 공업용수를 사용하였다. 단지 전착도장 직전의 수세수만 종전 기술과 같이 탈이온수를 사용하였다. After the previously prepared SPC, GA, AL, and Mg specimens were subjected to a metal cleaning process, a process for forming a metal oxide film was performed at a temperature of 30 ± 5°C for 120 ± 5 seconds using the prepared metal oxide film chemical composition. At this time, all water used in the pre-process was industrial water, not deionized water. Deionized water was used only for washing water immediately before electrodeposition coating, as in the previous technique.

그리고 상품명 KCC-ED-2100의 그레이(Gray) 색상의 도료로 도막 두께 25±5㎛이 되게 전착도장을 실시하였다.Then, electrodeposition coating was performed using a gray color paint with the product name KCC-ED-2100 to achieve a film thickness of 25 ± 5㎛.

[실시예 6][Example 6]

금속산화막 형성을 위한 화학조성물로서 [실시예 1]에서 언급한 제2철이온 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상의 화합물을 선택하여 화학조성물 중 철이온 함유량이 50±5ppm 되게 넣고 [실시예 1]에서 언급한 지르코늄 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상을 사용하여 지르코늄 이온이 250±30ppm이 되게 하고(Fe 이온 대비 질량이 5배), 질산근 이온이 10,000±50ppm 되게 KNO3를 이용하여 넣고 또 자연분해성이 좋은 카르복실계 습윤분산제를 100±10ppm 되게 넣은 다음 습윤분산제의 확산과 원활한 금속산화막 형성에 도움을 주고자 에틸알코올을 50±10ppm 되게 넣은 다음 pH가 2.0±0.5 되게 30% HNO3 용액으로 조정하여 금속산화막 화학조성물을 만들었다.As a chemical composition for forming a metal oxide film, select one or two or more types of ferric ion compounds mentioned in [Example 1] and add them so that the iron ion content in the chemical composition is 50 ± 5 ppm, as mentioned in [Example 1]. One or two or more types of zirconium compounds are used to make zirconium ions at 250 ± 30 ppm (5 times the mass of Fe ions), and KNO 3 is used to make nitrate radical ions at 10,000 ± 50 ppm. It is also highly biodegradable. After adding a carboxylic wetting and dispersing agent at 100±10ppm, adding ethyl alcohol at 50±10ppm to help spread the wetting and dispersing agent and forming a smooth metal oxide film, and then adjusting the pH to 2.0±0.5 with a 30% HNO 3 solution to remove the metal. An oxide film chemical composition was prepared.

미리 준비한 SPC, GA, AL, Mg 시편을 금속 청정 공정을 거친 다음, 금속산화막 화학조성물을 이용하여 온도 20±5℃에서 60±5초간 금속산화막 형성을 위한 공정을 진행하였다. 이때 전공정에 사용되어진 용수는 모두 탈이온수가 아닌 공업용수를 사용하였다. 단지 전착도장 직전의 수세수만 종전 기술과 같이 탈이온수를 사용하였다. The previously prepared SPC, GA, AL, and Mg specimens were subjected to a metal cleaning process, and then a metal oxide film formation process was performed at a temperature of 20±5°C for 60±5 seconds using a metal oxide film chemical composition. At this time, all water used in the pre-process was industrial water, not deionized water. Deionized water was used only for washing water immediately before electrodeposition coating, as in the previous technique.

그리고 상품명 KCC-ED-2100의 그레이(Gray) 색상을 띄는 도료로 도막 두께 25±5㎛이 되게 전착도장을 실시하였다. Then, electrodeposition coating was performed using a gray-colored paint with the product name KCC-ED-2100 to a film thickness of 25 ± 5㎛.

[실시예 7] [Example 7]

금속산화막 형성을 위한 화학조성물로서 [실시예 1]에서 언급한 제2철이온 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상의 화합물을 선택하여 화학조성물 중 철이온 함유량이 30±5ppm 되게 넣고 [실시예 1]에서 언급한 지르코늄 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상을 사용하여 지르코늄 이온이 90±5ppm이 되게 하고(Fe 이온 대비 질량이 3배), 질산근 이온이 50,000±50ppm 되게 NaNO3를 이용하여 넣고, 또 자연분해성이 좋은 카르복실계 습윤분산제를 200±20ppm 되게 넣은 다음 습윤분산제의 확산과 원활한 금속산화막 형성에 도움을 주고자 에틸알코올을 50±5ppm 되게 넣은 다음 pH가 4.5±0.5 되게 45% KOH 또는 45% NaOH 용액으로 조정하여 금속산화막 화학조성물을 만들었다.As a chemical composition for forming a metal oxide film, one or two or more types of ferric ion compounds mentioned in [Example 1] are selected and added so that the iron ion content in the chemical composition is 30 ± 5 ppm, as mentioned in [Example 1]. One or two or more types of zirconium compounds are used to make zirconium ions at 90 ± 5 ppm (3 times the mass of Fe ions), NaNO 3 is used to make nitrate radical ions at 50,000 ± 50 ppm, and it is naturally degradable. After adding a good carboxylic wetting and dispersing agent at 200±20ppm, adding ethyl alcohol at 50±5ppm to help spread the wetting and dispersing agent and forming a smooth metal oxide film, and then adding 45% KOH or 45% NaOH solution to pH 4.5±0.5. was adjusted to create a metal oxide film chemical composition.

미리 준비한 SPC, GA, AL, Mg 시편을 금속 청정 공정을 거친 다음, 금속산화막 화학조성물을 이용하여 온도 30±5℃에서 60±5초간 금속산화막 형성을 위한 공정을 진행하였다. 이때 전공정에 사용되어진 용수는 모두 탈이온수가 아닌 공업용수를 사용하였다. 단지 전착도장 직전의 수세수만 종전 기술과 같이 탈이온수를 사용하였다. The previously prepared SPC, GA, AL, and Mg specimens were subjected to a metal cleaning process, and then a metal oxide film formation process was performed at a temperature of 30±5°C for 60±5 seconds using a metal oxide film chemical composition. At this time, all water used in the pre-process was industrial water, not deionized water. Deionized water was used only for washing water immediately before electrodeposition coating, as in the previous technique.

그리고 상품명 KCC-ED-2100의 그레이(Gray) 색상의 도료로 도막 두께 25±5㎛ 되게 전착도장을 실시하였다.Then, electrodeposition coating was performed with a gray color paint with the product name KCC-ED-2100 to a film thickness of 25 ± 5㎛.

[실시예 8] [Example 8]

금속산화막 형성을 위한 화학조성물로서 [실시예 1]에서 언급한 제2철이온 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상의 화합물을 선택하여 화학조성물 중 철이온 함유량이 150±15ppm 되게 넣고 [실시예 1]에서 언급한 지르코늄 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상을 사용하여 지르코늄 이온이 150±15ppm이 되게 하고(Fe 이온 대비 질량이 1:1), 질산근 이온이 500±50ppm 되게 60% 질산을 이용하여 넣고, 또 자연분해성이 좋은 카르복실계 습윤분산제를 50±5ppm 되게 넣은 다음 습윤분산제의 확산과 원활한 금속산화막 형성에 도움을 주고자 에틸알코올을 100±10ppm 되게 넣은 다음 2.5% Cu(NO3)2 용액을 이용하여 Cu이온 10±2ppm 되게 넣고 pH가 4.5±0.5 되게 45% KOH 또는 45% NaOH 용액으로 조정하여 금속산화막 화학조성물을 만들었다. As a chemical composition for forming a metal oxide film, one or two or more types of ferric ion compounds mentioned in [Example 1] are selected and added so that the iron ion content in the chemical composition is 150 ± 15 ppm, as mentioned in [Example 1]. Using one or two or more types of zirconium compounds, add zirconium ions to 150 ± 15 ppm (mass compared to Fe ions 1:1), add nitrate radical ions to 500 ± 50 ppm using 60% nitric acid, and add natural After adding a carboxyl-based wetting and dispersing agent with good decomposability at 50±5ppm, adding ethyl alcohol at 100±10ppm to help spread the wetting and dispersing agent and forming a smooth metal oxide film, and then using a 2.5% Cu(NO 3 ) 2 solution. A metal oxide film chemical composition was prepared by adding 10 ± 2 ppm of Cu ions and adjusting the pH to 4.5 ± 0.5 with 45% KOH or 45% NaOH solution.

미리 준비한 SPC, GA, AL, Mg 시편을 금속 청정 공정을 거친 다음, 만든 금속산화막 화학조성물을 이용하여 온도 25±5℃에서 30±5초간 금속산화막 형성을 위한 공정을 진행하였다. 이때 전공정에 사용되어진 용수는 모두 탈이온수가 아닌 공업용수를 사용하였다. 단지 전착도장 직전의 수세수만 종전 기술과 같이 탈이온수를 사용하였다.The previously prepared SPC, GA, AL, and Mg specimens were subjected to a metal cleaning process, and then a process for forming a metal oxide film was performed at a temperature of 25±5°C for 30±5 seconds using the prepared metal oxide film chemical composition. At this time, all water used in the pre-process was industrial water, not deionized water. Deionized water was used only for washing water immediately before electrodeposition coating, as in the previous technique.

그리고 상품명 KCC-ED-2100의 그레이(Gray) 색상을 띄는 도료로 도막 두께 25±5㎛이 되게 전착도장을 실시하였다. Then, electrodeposition coating was performed using a gray-colored paint with the product name KCC-ED-2100 to a film thickness of 25 ± 5㎛.

[실시예 9] [Example 9]

금속산화막 형성을 위한 화학조성물로서 [실시예 1]에서 언급한 제2철이온 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상의 화합물을 선택하여 화학조성물 중 철이온 함유량이 130±15ppm 되게 넣고 [실시예 1]에서 언급한 지르코늄 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상을 사용하여 지르코늄 이온이 130±15ppm이 되게 하고(Fe 이온 대비 질량이 1:1), 질산근 이온이 1600±20ppm 되게 60% 질산을 이용하여 넣고, 또 자연분해성이 좋은 카르복실계 습윤분산제를 300±30ppm 되게 넣은 다음 습윤분산제의 확산과 원활한 금속산화막 형성에 도움을 주고자 이소프로필 알코올을 30±10ppm 되게 넣은 다음 2.5% Cu(NO3)2 용액을 이용하여 Cu이온이 10±2ppm 되게 넣고 NaF 또는 KF의 30% 용액을 이용하여 F 이온으로서 60ppm 되게 넣은 다음 pH가 3.5±0.5 되게 45% KOH 또는 45% NaOH 용액으로 조정하여 금속산화막 화학조성물을 만들었다. As a chemical composition for forming a metal oxide film, one or two or more types of ferric ion compounds mentioned in [Example 1] are selected and added so that the iron ion content in the chemical composition is 130 ± 15 ppm, as mentioned in [Example 1]. Using one or more types of zirconium compounds, add zirconium ions to 130 ± 15 ppm (mass compared to Fe ions 1:1), add nitrate radical ions to 1600 ± 20 ppm using 60% nitric acid, and add natural After adding a carboxyl-based wet dispersant with good decomposability at 300 ± 30 ppm, add isopropyl alcohol at 30 ± 10 ppm to help spread the wet dispersant and form a smooth metal oxide film, and then use a 2.5% Cu(NO 3 ) 2 solution. Cu ions were added to 10 ± 2 ppm, F ions were added to 60 ppm using a 30% solution of NaF or KF, and the pH was adjusted to 3.5 ± 0.5 with 45% KOH or 45% NaOH solution to prepare a metal oxide film chemical composition.

미리 준비한 SPC, GA, AL, Mg 시편을 금속 청정 공정을 거친 다음, 금속산화막 화학조성물을 이용하여 온도 35±5℃에서 120±5초간 금속산화막 형성을 위한 공정을 진행하였다. 이때 전공정에 사용되어진 용수는 모두 탈이온수가 아닌 공업용수를 사용하였다. 단지 전착도장 직전의 수세수만 종전 기술과 같이 탈이온수를사용하였다. The previously prepared SPC, GA, AL, and Mg specimens were subjected to a metal cleaning process, and then a metal oxide film formation process was performed at a temperature of 35±5°C for 120±5 seconds using a metal oxide film chemical composition. At this time, all water used in the pre-process was industrial water, not deionized water. Deionized water was used only for washing water immediately before electrodeposition coating, as in the previous technique.

그리고 상품명 KCC-ED-2100의 그레이(Gray) 색상을 띄는 도료로 도막 두께 58-3325±5㎛이 되게 전착도장을 실시하였다.Then, electrodeposition coating was performed using a gray-colored paint with the product name KCC-ED-2100 to achieve a film thickness of 58-3325 ± 5㎛.

[실시예 10] [Example 10]

금속산화막 형성을 위한 화학조성물로서 [실시예 1]에서 언급한 제2철이온 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상의 화합물을 선택하여 화학조성물 중 철이온 함유량이 100±10ppm 되게 넣고 [실시예 1]에서 언급한 지르코늄 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상을 사용하여 지르코늄 이온이 130±15ppm이 되게 하고(Fe 이온 대비 질량이 1.3배), 질산근 이온이 3000±30ppm 되게 60% 질산을 이용하여 넣고, 또 자연분해성이 좋은 카르복실계 습윤분산제를 300±30ppm 되게 넣은 다음 습윤분산제의 확산과 원활한 금속산화막 형성에 도움을 주고자 에틸알코올을 30±10ppm 되게 넣은 다음 2.5% CU(NO3)2 용액을 이용하여 Cu 10±2ppm 되도록 넣고 pH가 3.5±0.5 되게 45% KOH 또는 45% NaOH 용액으로 조정하여 금속산화막 화학조성물을 만들었다.As a chemical composition for forming a metal oxide film, one or two or more types of ferric ion compounds mentioned in [Example 1] are selected and added so that the iron ion content in the chemical composition is 100 ± 10 ppm, as mentioned in [Example 1]. One or two or more types of zirconium compounds are used to make zirconium ions at 130 ± 15 ppm (1.3 times the mass compared to Fe ions), and 60% nitric acid is used to make nitrate radical ions at 3000 ± 30 ppm, and it is also naturally degradable. After adding this good carboxylic wetting and dispersing agent at 300±30ppm, adding ethyl alcohol at 30±10ppm to help spread the wetting and dispersing agent and forming a smooth metal oxide film, and then adding Cu using a 2.5% CU(NO 3 ) 2 solution. It was added to 10±2ppm and the pH was adjusted to 3.5±0.5 with 45% KOH or 45% NaOH solution to prepare a metal oxide film chemical composition.

미리 준비한 흑시편(열간 단조품)을 금속 청정 공정을 거친 다음, 금속산화막 화학조성물을 이용하여 온도 20±5℃에서 120±5초간 금속산화막 형성을 위한 공정을 진행하였다. 이때 전공정에 사용되어진 용수는 모두 탈이온수가 아닌 공업용수를 사용하였다. 단지 전착도장 직전의 수세수만 종전 기술과 같이 탈이온수를 사용하였다.The previously prepared black specimen (hot forged product) was subjected to a metal cleaning process, and then a process for forming a metal oxide film was performed at a temperature of 20 ± 5°C for 120 ± 5 seconds using a metal oxide film chemical composition. At this time, all water used in the pre-process was industrial water, not deionized water. Deionized water was used only for washing water immediately before electrodeposition coating, as in the previous technique.

그리고 상품명 KCC-ED-2100의 그레이(Gray) 색상을 띄는 도료로 도막 두께 25±5㎛이 되게 전착도장을 실시하였다. Then, electrodeposition coating was performed using a gray-colored paint with the product name KCC-ED-2100 to a film thickness of 25 ± 5㎛.

[실시예 11][Example 11]

금속산화막 형성을 위한 화학조성물로서 [실시예 1]에서 언급한 제2철이온 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상의 화합물을 선택하여 화학조성물 중 철이온 함유량이 100±10ppm 되게 넣고 [실시예 1]에서 언급한 지르코늄 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상을 사용하여 지르코늄 이온이 130±15ppm이 되게 하고(Fe 이온 대비 질량이 1.3배), 질산근 이온이 1500±50ppm 되게 60% 질산을 이용하여 넣고, 또 자연분해성이 좋은 카르복실계 습윤분산제를 300±30ppm 되게 넣은 다음 습윤분산제의 확산과 원활한 금속산화막 형성에 도움을 주고자 이소프로필 알코올을 30±10ppm 되게 넣은 다음 2.5% Cu(NO3)2 용액을 이용하여 Cu이온이 10±2ppm 되도록 넣고 NaF 또는 KF를 이용하여 F 이온을 60±5ppm 넣은 다음 pH가 3.5±0.5 되게 45% KOH 또는 45% NaOH 용액으로 조정하여 금속산화막 화학조성물을 만들었다.As a chemical composition for forming a metal oxide film, one or two or more types of ferric ion compounds mentioned in [Example 1] are selected and added so that the iron ion content in the chemical composition is 100 ± 10 ppm, as mentioned in [Example 1]. Use one or two or more types of zirconium compounds to make zirconium ions at 130 ± 15 ppm (1.3 times the mass compared to Fe ions), add nitrate radical ions at 1500 ± 50 ppm using 60% nitric acid, and make it naturally degradable. After adding this good carboxylic wetting and dispersing agent at 300±30ppm, adding isopropyl alcohol at 30±10ppm to help spread the wetting and dispersing agent and forming a smooth metal oxide film, and then using a 2.5% Cu(NO 3 ) 2 solution. Cu ions were added to 10 ± 2 ppm, F ions were added at 60 ± 5 ppm using NaF or KF, and the pH was adjusted to 3.5 ± 0.5 with 45% KOH or 45% NaOH solution to prepare a metal oxide film chemical composition.

미리 준비한 흑시편(열간 단조품)을 금속 청정 공정을 거친 다음, 만든 금속산화막 화학조성물을 이용하여 온도 25±5℃에서 120±5초간 금속산화막 형성을 위한 공정을 진행하였다. 이때 전공정에 사용되어진 용수는 모두 탈이온수가 아닌 공업용수를 사용하였다. 단지 전착도장 직전의 수세수만 종전 기술과 같이 탈이온수를 사용하였다. The previously prepared black specimen (hot forged product) was subjected to a metal cleaning process, and then a process for forming a metal oxide film was performed at a temperature of 25 ± 5°C for 120 ± 5 seconds using the prepared metal oxide film chemical composition. At this time, all water used in the pre-process was industrial water, not deionized water. Deionized water was used only for washing water immediately before electrodeposition coating, as in the previous technique.

그리고 상품명 KCC-ED-2100의 그레이(Gray) 색상을 띄는 도료로 도막 두께 25±5㎛이 되게 전착도장을 실시하였다.Then, electrodeposition coating was performed using a gray-colored paint with the product name KCC-ED-2100 to a film thickness of 25 ± 5㎛.

[실시예 12][Example 12]

금속산화막 형성을 위한 화학 조성물로서 [실시예 1]에서 언급한 제2철이온 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상의 화합물을 선택하여 화학조성물 중 철이온 함유량이 130±15ppm 되게 넣고 [실시예 1]에서 언급한 지르코늄 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상을 사용하여 지르코늄 이온이 130±15ppm이 되게 하고(Fe 이온 대비 질량이 1:1), SO4 이온이 1000±10ppm 되게 1:1황산을 이용하여 넣고, 또 자연분해성이 좋은 카르복실계 습윤분산제를 300±30ppm 되게 넣은 다음 습윤분산제의 확산과 원활한 금속산화막 형성에 도움을 주고자 에틸알코올을 100±10ppm 되게 넣은 다음 pH가 3.5±0.5 되게 45% KOH 또는 45% NaOH 용액으로 조정하여 금속산화막 화학조성물을 만들었다. As a chemical composition for forming a metal oxide film, one or two or more types of ferric ion compounds mentioned in [Example 1] are selected and added so that the iron ion content in the chemical composition is 130 ± 15 ppm, as mentioned in [Example 1]. Using one or more types of zirconium compounds, add zirconium ions to 130 ± 15 ppm (mass compared to Fe ions 1: 1), add SO4 ions to 1000 ± 10 ppm using 1: 1 sulfuric acid, and add natural After adding a highly decomposable carboxylic wetting and dispersing agent at 300±30ppm, adding ethyl alcohol at 100±10ppm to help spread the wetting and dispersing agent and forming a smooth metal oxide film, and then adjusting the pH to 3.5±0.5 with 45% KOH or 45% A metal oxide film chemical composition was prepared by adjusting it with NaOH solution.

미리 준비한 SPC, GA, AL, Mg 시편을 금속 청정 공정을 거친 다음, 만든 금속산화막 화학조성물을 이용하여 온도 35±5℃에서 120±5초간 금속산화막 형성을 위한 공정을 진행하였다. 이때 전공정에 사용되어진 용수는 모두 탈이온수가 아닌 공업용수를 사용하였다. 단지 전착도장 직전의 수세수만 종전 기술과 같이 탈이온수를 사용하였다. After the previously prepared SPC, GA, AL, and Mg specimens were subjected to a metal cleaning process, a process for forming a metal oxide film was performed at a temperature of 35 ± 5°C for 120 ± 5 seconds using the prepared metal oxide film chemical composition. At this time, all water used in the pre-process was industrial water, not deionized water. Deionized water was used only for washing water immediately before electrodeposition coating, as in the previous technique.

그리고 상품명 KCC-ED-2100의 그레이(Gray) 색상을 띄는 도료로 도막 두께 25±5㎛이 되게 전착도장을 실시하였다.Then, electrodeposition coating was performed using a gray-colored paint with the product name KCC-ED-2100 to a film thickness of 25 ± 5㎛.

[실시예 13] [Example 13]

금속산화막 형성을 위한 화학 조성물로서 [실시예 1]에서 언급한 제2철이온 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상의 화합물을 선택하여 화학조성물 중 철이온 함유량이 130±15ppm 되게 넣고 [실시예 1]에서 언급한 지르코늄 화합물 중 일종 또는 두 종류 이상을 사용하여 지르코늄 이온이 130±15ppm이 되게 하고(Fe 이온 대비 질량이 1:1), Cl 이온이 1000±10ppm 되게 36% 염산을 이용하여 넣고, 또 자연분해성이 좋은 카르복실계 습윤분산제를 300±30ppm 되게 넣은 다음 습윤분산제의 확산과 원활한 금속산화막 형성에 도움을 주고자 에틸알코올을 100±10ppm 되게 넣은 다음 pH가 3.5±0.5 되게 45% KOH 또는 45% NaOH 용액으로 조정하여 금속산화막 화학조성물을 만들었다. As a chemical composition for forming a metal oxide film, one or two or more types of ferric ion compounds mentioned in [Example 1] are selected and added so that the iron ion content in the chemical composition is 130 ± 15 ppm, as mentioned in [Example 1]. Using one or more types of zirconium compounds, add zirconium ions to 130 ± 15 ppm (mass compared to Fe ions 1:1), add Cl ions to 1000 ± 10 ppm using 36% hydrochloric acid, and add naturally degradable After adding this good carboxylic wetting and dispersing agent at 300±30ppm, adding ethyl alcohol at 100±10ppm to help spread the wetting and dispersing agent and forming a smooth metal oxide film, and then adding 45% KOH or 45% NaOH to adjust the pH to 3.5±0.5. A metal oxide film chemical composition was prepared by adjusting the solution.

미리 준비한 SPC, GA, AL, Mg 시편을 금속 청정 공정을 거친 다음, 만든 금속산화막 화학조성물을 이용하여 온도 35±5℃에서 120±5초간 금속산화막 형성을 위한 공정을 진행하였다. 이때 전공정에 사용되어진 용수는 모두 탈이온수가 아닌공업용수를 사용하였다. 단지 전착도장 직전의 수세수만 종전 기술과 같이 탈이온수를 사용하였다. After the previously prepared SPC, GA, AL, and Mg specimens were subjected to a metal cleaning process, a process for forming a metal oxide film was performed at a temperature of 35 ± 5°C for 120 ± 5 seconds using the prepared metal oxide film chemical composition. At this time, all water used in the pre-process was industrial water, not deionized water. Deionized water was used only for washing water immediately before electrodeposition coating, as in the previous technique.

그리고 상품명 KCC-ED-2100의 그레이(Gray) 색상을 띄는 도료로 도막 두께 25±5㎛이 되게 전착도장을 실시하였다.Then, electrodeposition coating was performed using a gray-colored paint with the product name KCC-ED-2100 to a film thickness of 25 ± 5㎛.

전술한 실시예 1 내지 실시예 12를 테이블로 정리하면 하기의 표 1과 같다.The above-described Examples 1 to 12 are summarized in Table 1 below.

본 발명의 실시예에 따라 금속소재의 표면에 형성된 금속산화막의 페인트(도장)물성을 평가하는 방법은 하기와 같다. The method for evaluating the paint (painting) properties of the metal oxide film formed on the surface of a metal material according to an embodiment of the present invention is as follows.

[금속산화막의 페인트(도장)물성 평가 방법] [Method for evaluating paint properties of metal oxide film]

1. 부착성 시험 1. Adhesion test

KSM 6711에 의거 시험체의 도장면에 한쪽 면도날을 사용하여 According to KSM 6711, use a razor blade on one side of the painted surface of the test specimen.

① 1mm간격으로 가로, 세로 11개씩의 선을 금속소재면에 닿을 수 있도록 그어 100개의 바둑판 눈금을 만든다. ② 바둑판 눈위에 KSA 1528에 규정하는 너비 12㎜의 테이프를 손가락으로 강하게 누르면서 붙이고 즉시 윗방향으로 강하게 떼어서 육안으로 박리현상을 확인한다. 박리가 없어야 한다.① Create 100 checkerboard marks by drawing 11 horizontal and vertical lines at 1mm intervals so that they touch the metal surface. ② Attach a tape with a width of 12 mm as specified in KSA 1528 on the eyes of the checkerboard while pressing it strongly with your fingers and immediately peel it off strongly upward to check for peeling with the naked eye. There should be no peeling.

2. 내굴곡성 시험 2. Flexibility test

JIS-K-5600-5-1에 의거 절곡시험장치를 이용하여 직경 10㎜ 환봉에서 180° 구부려 박리가 없어야 한다. According to JIS-K-5600-5-1, a round bar with a diameter of 10 mm must be bent 180° using a bending test device and there must be no peeling.

3. 내충격성 시험 3. Impact resistance test

JIS-K5600-5-3 듀퐁식 낙구 시험기를 이용하여 질량 500g 높이 30cm에서 낙하했을 때 도막 박리가 없어야 한다. When a weight of 500 g is dropped from a height of 30 cm using a JIS-K5600-5-3 Dupont-type falling ball tester, there must be no peeling of the coating film.

4. 염수 분무시험 4. Salt spray test

KSD 9502에 의거 시편을 크로스 컷(cross cut)하고 5% 염수로 챔버 온도 35±2℃를 유지하며 1000시간 분사 후 시편을 깨끗한 물로 씻고 건조한 다음 KSA 1528에 규정한 너비 12㎜의 테이프를 손가락으로 강하게 누르면서 붙이고 즉시 윗방향으로 강하게 떼어서 육안으로 박리현상을 살핀다. 편측 3㎜이내이어야 한다. 단지 흑피시편은 현행 기준상 800시간 염수분무시험을 진행하고 결과를 살폈다. Cross cut the specimen according to KSD 9502, maintain the chamber temperature of 35 ± 2℃ with 5% salt water, and spray for 1000 hours. Wash the specimen with clean water, dry it, and then use your fingers to tape a tape with a width of 12 mm as specified in KSA 1528. Apply while pressing strongly and immediately peel off in an upward direction to visually inspect the peeling phenomenon. It must be within 3 mm on one side. However, for the black skin specimens, a salt spray test was conducted for 800 hours according to current standards and the results were examined.

5. 염수 침적 시험 5. Salt water immersion test

시편을 크로스 컷(cross cut)하여 5%염수에 240시간 침적 후 깨끗한 물로 씻고 건조한 후 KSA 1528에 규정한 너비 12㎜의 테이프를 손가락으로 강하게 누르면서 붙이고 즉시 윗방향으로 강하게 떼어서 육안으로 박리현상을 살핀다. 편측 3㎜이내 이어야 한다.Cross cut the specimen, soak it in 5% salt water for 240 hours, wash it with clean water, dry it, and attach a tape with a width of 12mm as specified in KSA 1528 while pressing it strongly with your fingers. Immediately remove it strongly in the upward direction and inspect the peeling phenomenon with the naked eye. . It must be within 3mm on one side.

하기 표 2는 [금속산화막의 페인트(도장)물성 평가 방법]에 근거하여 본 발명에 따라 형성된 금속산화막에 도장된 페인트 물성을 평가한 물성 평가표이다.Table 2 below is a physical property evaluation table that evaluates the physical properties of the paint applied to the metal oxide film formed according to the present invention based on [Method for evaluating paint (painting) physical properties of metal oxide film].

그리고 하기 표 3은 본 발명에 따라 금속소재의 표면에 형성된 금속산화막을 측정한 값으로서, 각 금속소재에 따른 Fe 이온의 측정치와 Zr(지르코늄)의 부착량(mg/㎡), XRF 측정값을 보여주고 있다.Table 3 below shows the measured values of the metal oxide film formed on the surface of the metal material according to the present invention, showing the measured value of Fe ions, the amount of Zr (zirconium) attached (mg/m2), and the XRF measured value for each metal material. is giving

표 3에서의 Fe측정값은 금속소재중 SPC와 GA 시편의 경우는 철소재와 GA합금속의 Fe가 금속산화막 속의 Fe와 함께 측정되었고, AL시편과 Mg시편의 경우는 합금 속의 불순물로 분류되는 철이온과 함께 측정되었다고 보는 것이 타당하다. The Fe measurement values in Table 3 show that in the case of SPC and GA specimens, the Fe of the iron material and GA alloy was measured together with Fe in the metal oxide film, and in the case of the AL specimens and Mg specimens, iron, which is classified as an impurity in the alloy, was measured. It is reasonable to assume that it was measured together with on.

또한, 여기서 주목해야 할 점은 피막의 주성분인 Zr이온과 함께 XRF에서 측정되므로 표 2와 같이 금속 소재에 형성된 피막이 철 측정치의 일정 부분은 금속산화막 형성에 동원되었음을 유추해 볼 수 있다.Also, what should be noted here is that since it is measured in XRF along with Zr ions, which are the main component of the film, it can be inferred that a certain portion of the measured iron film formed on the metal material was mobilized to form a metal oxide film, as shown in Table 2.

또한, 표 3에 나타난 시편의 외관을 색상면에서 참조하면, 금속소재에 형성된 금속산화막은 SPC(냉간 압연)강판의 경우에는 청홍색 내지 황금색 또는 미청색을 나타내며, GA(아연도금강판)소재의 경우는 진회색(Dark Gray) 내지 회색(Gray) 색상을, Al계열 소재와 Mg계열 소재는 미홍색(pink wish) 내지 그레이위시(Gray wish) 색상을 갖는다.In addition, referring to the appearance of the specimen shown in Table 3 in terms of color, the metal oxide film formed on the metal material is bluish red to golden or light blue in the case of SPC (cold rolled) steel sheet, and in the case of GA (galvanized steel sheet) material. has a dark gray to gray color, and Al-based materials and Mg-based materials have pink wish to gray wish colors.

본원 발명자는 지르코늄성분이 함유된 화학조성물에, 제2철이온 함량을 많이 넣을수록 경우는 피막외관이 청색 색상을 띄게 되며 피막이 점차 두꺼워지는 반면 제2철 이온 함량을 적게 넣을수록 피막 외관이 황금색 또는 미황색(yellow wish) 색상을 띄게 되며 피막이 점차 얇아짐을 확인할 수 있었다. 이는 금속산화막 화학조성물의 철이온이 피막형성에 동원되었음을 증거하고 있는 것이다. The inventor of the present application found that the more ferric ions added to a chemical composition containing zirconium, the more the exterior of the film took on a blue color and the film gradually became thicker. However, the less the ferric ion content was added, the more the film appeared golden or golden in color. It was confirmed that the color became yellowish and the film gradually became thinner. This is evidence that iron ions in the metal oxide film chemical composition were mobilized for film formation.

한편, 본 발명의 금속산화막 화학조성물에 구성성분으로 포함된 제2철(Fe+3) 이온의 함량은 하기와 같은 측정방법으로 보다 정확히 측정될 수 있으며, 본원 발명자에 의해서 개발되었다. Meanwhile, the content of ferric iron (Fe +3 ) ions included as a component in the metal oxide film chemical composition of the present invention can be measured more accurately using the following measurement method, which was developed by the present inventor.

본 발명의 금속산화막 화학조성물에 동원되어지는 제2철(Fe+3) 이온은 산화제이므로 0.1N-Na2S2O3(치오황산소다) 환원제 용액으로 그 양을 측정할 수 있다. Since the ferric iron (Fe +3 ) ion mobilized in the metal oxide film chemical composition of the present invention is an oxidizing agent, its amount can be measured using a 0.1N-Na 2 S 2 O 3 (sodium thiosulfate) reducing agent solution.

제2철(Fe+3) 이온은 과량의 염산 존재 하에서 요오드화칼륨(KI)을 요오드(I2)로 유리시키며 이 유리된 요오드(I2)를 0.1N-Na2S2O3 용액으로 측정하여 그 값으로 제2철(Fe+3) 이온의 함량을 알 수 있다. 즉 이 유리된 요오드(I2)를 0.1N-Na2S2O3 용액으로 적정하여 제2철(Fe+3) 이온의 함량을 찾아내는 것이다. Ferric iron (Fe +3 ) ions liberate potassium iodide (KI) into iodine (I 2 ) in the presence of excess hydrochloric acid, and this liberated iodine (I 2 ) is measured with a 0.1N-Na 2 S 2 O 3 solution. So, you can know the content of ferric iron (Fe +3 ) ions from that value. That is, the free iodine (I 2 ) is titrated with 0.1N-Na 2 S 2 O 3 solution to find the content of ferric iron (Fe +3 ) ions.

이를 식으로 표현하면 하기의 화학식 5 및 화학식 6과 같다.If this is expressed in formula, it is as Chemical Formula 5 and Chemical Formula 6 below.

화학식 5에서의 유리된 요오드(I2)는 하기 화학식 6에서와 같이 반응한다.The free iodine (I2) in Formula 5 reacts as in Formula 6 below.

화학식 5 및 화학식 6을 함께 참조하면, 결국 분자량(M.V) 404g의 치오황산소다(Na2S2O3·5H2O)와 분자량(M.W) 56g의 제2철(Fe+3) 이온이 반응한다는 이론이며, 0.1N-Na2S2O3·5H2O 1㎖ 속에 0.404g (40.4g을 1ℓ에 녹여 만든다)과 제2철 이온(5.6g/1000㎖) 0.0056g이 1:1 산화 환원 반응에 동원된다는 결론이다. Referring to Formula 5 and Formula 6 together, ultimately, sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O) with a molecular weight (MV) of 404 g and ferric iron (Fe +3 ) ion with a molecular weight (MW) of 56 g reacted. The theory is that in 1 ml of 0.1N-Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O, 0.404 g (made by dissolving 40.4 g in 1 liter) and 0.0056 g of ferric ion (5.6 g/1000 ml) are oxidized 1:1. The conclusion is that it is mobilized in a reduction reaction.

여기서, 우리는 0.1N-Na2S2O3 ·5H2O의 양은 표준액으로 만드므로(40.4g/1000㎖) 그 양을 확실히 알고 있기에, 시료 중의 미지의 제2철(Fe+3) 이온의 양도 찾아 낼 수 있을 것이다. Here, since we know the amount of 0.1N-Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O as a standard solution (40.4 g/1000 mL), we can determine the unknown ferric iron (Fe +3 ) ion in the sample. You will also be able to find the amount of .

그런데, 시료 중에는 제2철 이온 뿐만 아니라 여러가지 화학물질이 들어있으므로 약 10회에 걸쳐 I.C.P(Inductively coupled plasma)에서의 측정 결과와 아울러 본원 발명자가 본 발명의 금속산화막 화학조성물에 직접 투입한 기지의 제2However, since the sample contains not only ferric ions but also various chemical substances, the measurement results in I.C.P (Inductively Coupled Plasma) were measured about 10 times, as well as the known substances directly added by the inventor to the chemical composition of the metal oxide film of the present invention. 2

철(Fe+3) 이온의 함량에 근거하여서 실험을 거듭한 결과, 0.1N-Na2S2O3·5H2O 용액 1㎖에 해당하는 제2철(Fe+3) 이온의 함량이 "0.558mg"이라는 데이터를 얻게 되었다. As a result of repeated experiments based on the content of iron (Fe +3 ) ions, the content of ferric iron (Fe +3 ) ions corresponding to 1 ml of 0.1N-Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O solution was " The data “0.558mg” was obtained.

상기 데이터 "0.558mg"은 제2철 이온의 함량을 구하는 하기 측정식[화학식 7]에 반영이 되며, 시료중의 제2철(Fe+3) 이온의 함량측정 테스트를 하기와 같이 진행된다. The data "0.558mg" is reflected in the following measurement formula [Formula 7] for calculating the content of ferric ions, and a test to measure the content of ferric iron (Fe +3 ) ions in the sample is performed as follows.

<시료 중의 제2철(Fe+3) 이온 함량 측정><Measurement of ferric iron (Fe+3) ion content in sample>

공정간 시료 10㎖를 메스홀 피펫(Mass Hole pipette)으로 정확히 취하여 300㎖의 마개 달린 삼각플라스크에 취하고 증류수 50㎖를 넣은 다음 염산(HCl) 3㎖와 요드화칼륨(KI) 3g을 넣고 잘 흔든 다음 냉암소에 30분간 방치하고 증류수 50㎖를 추가하여 100㎖로 하고 0.1N-Na2S2O3·5H2O 용액으로 적정한다. 유리된 요오드(I2)의 황색이 옅어지기 시작하는 시점에 5% 전분액(Starch soln.)을 넣고 청색에서 무색이 되는 점까지 적정하여 그 소비 ㎖를 하기의 [화학식 7]에 대입하여 시료 속에 들어있는 제2철(Fe+3) 이온의 함량(농도)을 계산한다.Accurately take 10 ml of the in-process sample with a mass hole pipette, place it in a 300 ml stoppered Erlenmeyer flask, add 50 ml of distilled water, then add 3 ml of hydrochloric acid (HCl) and 3 g of potassium iodide (KI) and shake well. Next, leave it in a cool, dark place for 30 minutes, add 50 ml of distilled water to make 100 ml, and titrate with 0.1N-Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O solution. At the point when the yellow color of the free iodine (I 2 ) begins to fade, add 5% starch solution (Starch soln.) and titrate from blue to colorless. Substitute the consumption mL into [Chemical Formula 7] below to obtain sample. Calculate the content (concentration) of ferric iron (Fe+3) ions contained in it.

여기서, here,

­0.558 : 0.1N-Na2S2O3·5H2O 1㎖에 해당하는 제2철(Fe+3) 이온의 함량[mg]0.558: Content of ferric iron (Fe+3) ion equivalent to 1 ml of 0.1N-Na2S2O3·5H2O [mg]

­: 10은 샘플링 ㎖수, 1000은 ㎖수이며 1ℓ를 ㎖로 환산한 값 : 10 is the number of ml of sampling, 1000 is the number of ml, and 1 liter is converted to ml.

­ f: 통상적으로 측정하는 0.1N-Na2S2O3·5H2O 의 역가(factor) 0.1N-Na2S2O3·5H2O 를 40.4g을 정확히 1ℓ에 넣어 용해했다면 f는 1.0±0.1 이내이다. f: The commonly measured titer (factor) of 0.1N-Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O. If exactly 40.4 g of 0.1N-Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O is dissolved in 1 liter, f is 1.0. It is within ±0.1.

상술한 바와 같이 본 발명은 철계 재료, 아연계 재료, 알루미늄계 재료, 마그네슘계 재료 등에 단일 또는 2종 이상의 복합소재를 동시에 처리할 수 있는 화학조성물을 사용하여 도장 예정인 금속면에 높은 페인트 접착력을 부여할 수 있으며 또 복잡한 접합부나 중첩부의 미세 간극까지도 화학조성물이 잘 침투되어 도장할 금속면 어디에도 우수한 금속산화막을 형성하여 준다. As described above, the present invention provides high paint adhesion to the metal surface to be painted by using a chemical composition that can simultaneously treat single or two or more composite materials such as iron-based materials, zinc-based materials, aluminum-based materials, and magnesium-based materials. In addition, the chemical composition penetrates well into the fine gaps in complex joints and overlaps, forming an excellent metal oxide film on any metal surface to be painted.

또 금속산화막 형성을 위한 본 발명의 화학조성물은 기존의 지르코늄계 금속 산화막에 방청 또는 보조제로 사용되던 아연(Zn), 망간(Mn)이온을 처음부터 쓰지 않으므로 환경오염방지에 크게 기여할 것이며 대부분의 금속산화막 형성에 구리이온과 불소 이온을 사용치 않으므로 친환경적인 피막제라 할 수 있다. 단지 차량 하체로 사용하고 있는 열간단조품의 후레임(하부구조물)의 경우는 극히 제한적으로 구리(Cu)이온 2~10ppm, 불소(F)이온 20~90ppm 사용하였다. In addition, the chemical composition of the present invention for forming a metal oxide film does not initially use zinc (Zn) and manganese (Mn) ions, which were used as rust inhibitors or auxiliaries in existing zirconium-based metal oxide films, and will greatly contribute to preventing environmental pollution. Since copper ions and fluorine ions are not used to form the oxide film, it can be said to be an environmentally friendly coating agent. In the case of the frame (substructure) of hot forged products used only as vehicle underbody, 2~10ppm of copper (Cu) ions and 20~90ppm of fluorine (F) ions were used in an extremely limited amount.

또 본 발명의 금속산화막 화학조성물은 추가적인 다른 금속이온 즉 주석(Sn)이온, 인듐이온, 알루미늄이온, 니나븀이온, 탄탈이온, 이트륨이온 및 세륨이온 등을 포함하지 않으며, 또 자연분해성이 난해한 폴리아민화합물, 킬레이트 화합물, 실란커플링제를 사용하지 않아도 충분한 도장물성을 보유하게 해주었다. In addition, the metal oxide film chemical composition of the present invention does not contain additional metal ions, such as tin (Sn) ions, indium ions, aluminum ions, nynabium ions, tantalum ions, yttrium ions, and cerium ions, and also does not contain polyamines that are difficult to biodegrade. Sufficient coating properties were maintained even without the use of compounds, chelate compounds, or silane coupling agents.

더욱이 본 발명은 선행기술들의 지르코늄 피막제에 사용되는 용수가 탈이온수 등 순수의 사용을 요구한 것에 반해 공업용수를 사용할 수 있으므로 경제적으로나 사용 편의상에도 매우 좋은 것이다. Moreover, the present invention is very good economically and conveniently because it can use industrial water, whereas the water used in the zirconium coating agent of the prior art required the use of pure water such as deionized water.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위 및 그 청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.In the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be determined by the described embodiments, but by the claims and equivalents to the claims.

Claims (10)

도장 공정의 피막 단계에서 금속 표면 또는 복합소재를 포함하는 금속 표면에 동시 처리 가능한 지르코늄을 포함하는 피막제로서,
10ppm 내지 500ppm의 제2 철 이온(Ferric ion);
공업용수 사용이 가능한 75ppm 내지 300ppm의 지르코늄(Zr) 이온; 및
500ppm 내지 55,000ppm의 질산(NO3) 이온을 포함하며,
pH가 1.5 내지 5.0 에서, 금속면에 0.01㎛ 내지 0.05㎛ 두께의 금속산화막을 형성하는 것을 특징으로 하는,
지르코늄을 포함하는 피막제.
A coating agent containing zirconium that can be simultaneously treated on a metal surface or a metal surface including a composite material in the coating step of the painting process,
10 ppm to 500 ppm of ferric ion;
75ppm to 300ppm of zirconium (Zr) ions that can be used as industrial water; and
Contains 500 ppm to 55,000 ppm of nitric acid (NO 3 ) ions,
At a pH of 1.5 to 5.0, a metal oxide film with a thickness of 0.01 ㎛ to 0.05 ㎛ is formed on the metal surface.
A coating agent containing zirconium.
제1항에 있어서,
500ppm 내지 55,000ppm의 황산(SO4) 이온, 500ppm 내지 55,000ppm의 염산(Cl) 이온, 2ppm 내지 10ppm 구리(Cu) 이온, 20ppm 내지 90ppm 불소(F) 이온 중 선택되는 1종을 더 포함하는,
지르코늄을 포함하는 피막제.
According to paragraph 1,
Further comprising one selected from the group consisting of 500ppm to 55,000ppm sulfuric acid (SO 4 ) ions, 500ppm to 55,000ppm hydrochloric acid (Cl) ions, 2ppm to 10ppm copper (Cu) ions, and 20ppm to 90ppm fluorine (F) ions,
A coating agent containing zirconium.
제1항에 있어서,
상기 지르코늄 이온에 대한 상기 제2철 이온의 농도 비율은,
질량 기준 0.1 내지 10이 되는 것을 특징으로 하는,
지르코늄을 포함하는 피막제.
According to paragraph 1,
The concentration ratio of the ferric ion to the zirconium ion is,
Characterized in that the mass basis is 0.1 to 10,
A coating agent containing zirconium.
제1항에 있어서,
상기 공업용수의 사용이 가능한 50ppm 내지 500ppm의 비아민계 습윤분산제를 더 포함하는,
지르코늄을 포함하는 피막제.
According to paragraph 1,
Further comprising 50 ppm to 500 ppm of a non-amine-based wetting and dispersing agent that can be used in the industrial water,
A coating agent containing zirconium.
제1항에 있어서,
상기 제2 철 이온은,
구연산 제2 철(Ferricitrate), 구연산 철 암모니움(Ferric Ammonium), 황산 제2 철(Ferric Sulfate), 황산 제2 철 암모니움(Ferric Ammonium Sulfate), 염산 제2 철(Ferric Chloride), 질산 제2 철(Ferric nitrate), 수산 제2 철 암모니움(Ammonium Oxalate), 수산 제2 철(Ferric Oxalate), 수산 제2 철 소다(Ferric Sodium Oxalate), 브롬 제2 철(Ferric bromide) 중 1종 또는 적어도 2종을 조합하여 형성되는 것을 특징으로 하는,
지르코늄을 포함하는 피막제.
According to paragraph 1,
The ferric ion is,
Ferricitrate, Ferric Ammonium, Ferric Sulfate, Ferric Ammonium Sulfate, Ferric Chloride, Ferric Nitrate One or at least one of Ferric nitrate, Ammonium Oxalate, Ferric Oxalate, Ferric Sodium Oxalate, and Ferric bromide Characterized by being formed by combining two types,
A coating agent containing zirconium.
제1항에 있어서,
상기 제2 철 이온은,
제1 철 이온을 함유한 화합물을 60% 질산(HN03)용액으로 철화시키는 것을 특징으로 하는,
지르코늄을 포함하는 피막제.
According to paragraph 1,
The ferric ion is,
Characterized in that a compound containing ferrous ions is ironized with a 60% nitric acid (HN0 3 ) solution.
A coating agent containing zirconium.
제1항에 있어서,
지르코늄(Zr) 이온을 갖는 지르코늄(Zr) 화합물은, 헥사플 로오르 지르콘산(Hexafluoro Zirconic Acid, H2ZrF6), 지르코늄 테트라 플루오라이 드(Zirconium Tetrafluoride, ZrF4), 지르코늄 설페이트(Zirconium Sulfate, ZrSO4), 질산 지르코늄(Zirconium Nitrate, Zr(No3)2)·nH2O), 포타슘 헥사플루오로 지르코네이트(Potassium Hexafluoro zirconate, K2ZrF6), 암모니움 헥사플루오로 지 르코네이트(Ammonium Hexafluoro zirconate, (NH4)2ZrF6)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
지르코늄을 포함하는 피막제.
According to paragraph 1,
Zirconium (Zr) compounds having zirconium (Zr) ions include Hexafluoro Zirconic Acid (H 2 ZrF 6 ), Zirconium Tetrafluoride (ZrF 4 ), and Zirconium Sulfate (Zirconium Sulfate). ZrSO 4 ), Zirconium Nitrate (Zr(No 3 ) 2 )·nH 2 O), Potassium Hexafluoro zirconate (K 2 ZrF 6 ), Ammonium Hexafluoro Zirconate ( Characterized in that it contains Ammonium Hexafluoro zirconate, (NH 4 ) 2 ZrF 6 ),
A coating agent containing zirconium.
제1항에 있어서,
복잡한 접합부, 중첩부 미세 간극까지도 화학조성물이 침투하기 위해서 에틸알콜(Ethylalcohol), 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol) 중 어느 1종의 20ppm 내지 300ppm 알콜류를 포함하하여 금속산화막을 형성하는 것을 특징으로 하는,
지르코늄을 포함하는 피막제.
According to paragraph 1,
Characterized by forming a metal oxide film containing 20 to 300 ppm of any one of ethyl alcohol and isopropyl alcohol in order for the chemical composition to penetrate even into complex joints and fine gaps in overlaps.
A coating agent containing zirconium.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 지르코늄을 포함하는 피막제를 이용하는,
금속표면 전처리 방법.
Using a coating agent containing zirconium according to any one of claims 1 to 8,
Metal surface pretreatment method.
제9항에 있어서,
상기 금속 또는 상기 복합소재를 포함하는 금속을 15℃ 내지 50℃ 온도에서 15초 내지 120초간 상기 지르코늄을 포함하는 피막제에 노출시킴으로써, 상기 금속 표면 또는 복합소재를 포함하는 금속 표면에 금속산화막을 형성하는,
금속표면 전처리 방법.
According to clause 9,
Forming a metal oxide film on the metal surface or the metal surface containing the composite material by exposing the metal or the metal containing the composite material to a coating agent containing the zirconium at a temperature of 15 ° C. to 50 ° C. for 15 seconds to 120 seconds. ,
Metal surface pretreatment method.
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