KR820001659B1 - 혼성금속 구조물의 도금방법 - Google Patents
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Description
본 발명은 한표면이 알루미늄 기재금속(즉 알루미늄 또는 알루미늄합금)으로 다른표면이 철기재금속(즉 철 또는 철합금)으로 된 혼성구조물상에 주석 또는 주석합금으로 얇게 동시에 코팅하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 베어링(bearing)의 표면을, 플루오라이드이온, 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물을 함유하는 무기산으로 처리한 후 베어링을 무기산, 불화이온, 플루오라이드 함유이온 또는 혼합물의 공급원 (source) 및 제1주석이온 공급원이 함유된, 제1주석이온이 약 1내지 75g/l로 존재하는 수성 도금조에 침지시킴으로써, 알루미늄 기재금속 베이링표면을 지지하는 철기질(substrate)을 함유하는 베어링 구조물의 노출된 표면상에 주석 또는 주석합금층을 코팅하는 방법에 관한 것이다.
알루미늄 또는 알루미늄합금으로 된 베어링 표면의 외관을 좋게하기 위해 또는 베어링표면에 내식성(耐蝕性)을 부여하기 위하여 또는 윤활(run-in)표면을 갖도록 하기위하여 주석을 도금하거나 얇게 코팅하는 것은 공지의 기술이다. 특히, 상기 결과를 얻기 위하여 전해용착(electro-deposition)방법으로 베어링 표면에 주석을 얇게 코팅하는 것이 보통이다. 그러나 이기술은 성공적이나 몇가지의 단점을 가지고 있다. 예를들면 만족할만한 도금 결과를 얻기 위해서는 전력원이 설치되어야 하고 부품들을 도금조내에 적당히 배열하여야 한다.
더우기, 도면구성이 복잡한 구조물에 얇은 금속층을 입히는 것은 상당히 어렵다. 따라서 이런기술은 베어링 구조물의 표면에 얇은 주석층을 입히는데 사용되지만 상당한 제한이 따른다.
베어링 표면을 주석으로 코팅하기 위한 다른 공지의 기술로서는 소위 침지도금 방법이 있다.
이 방법에서는 외부 전류원이나 화학적 환원제의 도움이 없이 베어링 표면에 금속이 그 금속염으로부터 용착된다. 이 방법은 특히 표면구성이 복잡한 구조물에 균일한 두께의 얇은 코팅물이 코팅된다는 것이 특징이다. 침지 주석 도금조는 알카리성 또는 산성이다. 그러나 이 두가지 형태의 도금조는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 표면에 주석을 용착시키는데는 사용할 수 있으나, 한 표면은 알루미늄기재 금속으로 되고 다른 표면은 철기재금속으로 된 혼성 구조물에 얇은 주석층을 코팅하는데 사용하는 것은 바람직하지 못하다.
특히, 알칼리성 침지 주석도금조는 알루미늄과 철기재금속을 함께 코팅할 수 없으며 알루미늄 기재금속에만 코팅할 수 있다. 더우기, 알루미늄 기재금속에 주석을 접착시키는 것은 일반적으로 잘 되지않으며 기포가 생기거나 껍질이 벗겨지기 쉽다. 여러가지 산성 침지 주석 도금조는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로된 구조물 상에 얇은 주석층을 용착시키는데 사용하기에는 성공적이었으나, 이 도금조를, 한표면은 알루미늄 기재 금속으로 되고 다른 표면은 철기재금속으로된 혼성구조물에 얇은 주석층을 입히는데 사용할 경우 얻어진 주석 용착물은 양쪽 금속 표면 모두에 잘 접착되지 않는다. 이 문제를 해결하기 위하여 선행기술에서는, 침지도금 방법으로 알루미늄 기재 금속표면에 주석을 입히고 전해용착법으로 철기재 금속 표면에 주석을 도금하였다. 그러나 이 공정은 상당히 복잡하며 가능하면 피하는 것이 좋다.
표면에 얇은 주석층을 도금하기 위한 또다른 곡지기술로서 소위 접촉도금 방법이 있다. 이 방법은 보통 주석을 입힐 물체를 용액내에서 주석 또는 아연편(piece)과 직접 접촉시키는 것이다. 이 접촉방법은 외부 전류원을 갈바니커플(galvanic couple)로 대치시킨 효과적인 전해법이다. 그러나 통상적인 접촉 도금조를 철기재금속 표면과 알루미늄 기재금속 표면을 가지는 혼성구조물에 주석을 입히기 위하여 사용할 경우, 일반적으로 알루미늄 기재금속 표면에 얻어지는 코팅은 매우 품질이 나쁘다. 이는 통상적인 접촉 도금조가 귀금속에만 소기의 코팅을 얻기 위하여 설계되어 있기 때문이다.
상기 난점을 해결 또는 극소화하기 위하여 본 발명은 신규의 도금방법을 개발하였다.
본 발명은 한표면이 주로 알루미늄 기재금속으로 구성되고 다른 표면이 주로 철기재금속으로 구성된 혼성 구조물의 표면에 주석 또는 주석합금의 얇은 코팅층을 입히기 위한 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 표면의 한부위가 알루미늄 기재금속으로 구성되고 표면의 다른 부위가 철기재금속으로 된 혼성 베어링 구조물의 표면을 주석기재금속(즉 주석 또는 주석합금)으로 동시에 코팅하는 방법에 관한 것인데, 이 법은 혼성구조물을, 플루오라이드이온, 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물을 함유하는 무기산과 접촉시켜 알루미늄 기재금속의 표면을 활성화시키고, 이어서 처리된 혼성구조물을, 무기산, 플루오라이드이온, 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물의 공급원 및 제1주석이온 공급원이 함유된, 제1주석 이온이 약 1내지 75g/l로 존재하는 수성조에 충분한 시간동안 침지시킴으로써 알루미늄 이온이 주석으로 교환되어 알루미늄 기재금속상에 주석을 용착시키고 알루미늄 기재금속과 철기재금속사이에 형성된 갈바니쌍에 의해 철기재 금속에 주석을 동시에 용착시키는 것이다.
본 발명은 철기질과 알루미늄 또는 알루미늄 합금 베어링표면을 갖는 베어링 구조물에 주석 박층을 입히기 위한 신규의 방법에 관한 것이다. 이 방법에서는, 먼저 혼성 베어링 구조물을, 플루오라이드이온 또는 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물을 함유하는 무기산과 접촉시켜 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 표면을 활성화시켜야 한다. 도금조에는 무기산, 플루오라이드 이온 또는 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물의 공급원 및 제1주석이온원이 함유되며, 제1주석이온이 약 1내지 75g/l로 존재하여야 한다. 제1주석이온의 농도가 상기 범위내에 유지될 때, 노출된 강철표면은 1인치 천만 내지 삼천만분의 1의 두께로서 주석으로 계속 접착 코팅되며 알루미늄 또는 알루미늄합금 표면은 이두께의 약 2배로써 주석이 입혀진다. 제1주석이온도는 본 발명의 방법중 가장 중요한 요점으로서, 만일 농도가 너무 높으면 알루미늄 또는 알루미늄합금 표면상의 주석도금물의 두께가 증가되고, 알루미늄 또는 알루미늄합금에 대한 주석의 접착력이 상당이 높아지며, 강철 상의 주석의 두께와 적용범위(coverage)하한점까지 감소된다.
역으로, 만일 제1주석농도가 낮으면 알루미늄 또는 알루미늄합금 물질에 대한 주석의 접착성이 약하고 도톨도톨한 주석용착물이 생성된다. 따라서, 본발명 방법에 의하여 혼성 베어링 구조물상에 주석의 얇은 코팅층을 얻기 위하여서는 도금조내의 제1주석이온농도를 조심스레 조절하여야 한다.
본 발명방법을 사용하여 알루미늄 또는 알루미늄합금과 알루미늄보다 더 귀한 다른 금속, 특히, 철로 구성된 혼성물 체상에 주석 또는 주석합금과 다른 금속 특히, 카드뮴, 아연 및 납으로 얇게 접착 코팅시킴으로써 외관이 향상되어 부식을 방지할 수 있다. 전형적인 혼성물체는 미합중국 특허 제4,069,369호에 기재된 형태의 혼성물체이다.
광범위하게, 본 발명의 방법은 아래와 같은 최소한의 단계를 거친다.
(가) 혼성 베어링 구조물을, 플루오라이드이온, 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물을 함유하는 무기산으로 처리 또는 접촉시켜 알루미늄 기재금속의 표면을 활성화시키고
(나) 상기와 같이 처리된 혼성 베어링 구조물을, 무기산, 플루오라이드이온, 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물의 공급원과 주석이온 공급원이 함유된, 제1주석이온이 약 1내지 75g/l로 존재하는 수성조에서 충분한 시간동안 침지시킴으로서 혼성 베어링 구조물의 노출된 표면에 주석을 용착시킨다.
본 발명의 바람직한 태양에는 추가의 공정단계가 사용된다. 강철기질과 알루미늄기재 베어링층을 가지는 베어링구조물(미합중국특허 제4,069,369호에 기재된 형태의 구조물)에 주석 박층을 입히기 위해 사용되는 전형적인 공정은 다음과 같다.
(가) 퍼클로로에틸렌과 같은 염소 탈화수소용매를 사용하여 베어링의 표면을 증기탈지(vapor degrease)시키고,
(나) Na3PO4및 Na2CO3수용액과 같은 알카리성 수용액으로 베어링 구조물을 더 세척하고
(다) 깨끗해진 물체를 수세하고
(라) 베어링 구조물을 높은 온도 예를들어 140°F에서 10%황산과 같은 산 수용액에 담구어 강철기재에 존재할 수 있는 산화물을 제거하고
(마) 수세하고
(바) 베어링 구조물을, 플루오라이드이온, 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물이 함유된 무기산(예 : 5% 불화수소산) 수용액과 접촉시켜 알루미늄 기재베어링 층을 활성화시키고
(사) 활성화된 구조물을 세척하고
(아) 베어링 구조물을, 무기산, 플루오라이드 이온 또는 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물의 공급원과 제1주석이온 공급원이 함유된, 제1주석이온 약 1내지 75g/l로 존재하는 수성 도금조에 충분한 시간동안 침지시켜 노출된 베어링 구조물의 표면상에 주석을 용착시키고
(자) 도금조로부터 물체를 꺼내어 세척한다.
어떤 경우, 이어서 주석으로 도금된 구조물을 Na2Cr2O7수용액에 침지시킴으로서 주석상에 크로메이트층을 용착시켜 손가락자국이 나지 않은 도금물을 얻는다.
상기의 설명은 일반적인 경우이며 물체의 특별한 조성에 따라 처리를 약간 변화시키는 것이 효과적이다.
예를들어, 어떤 알류미늄 합금에는 질산 또는 크로메이트산-황산 혼합물(1 : 1)과 같은 얼룩제거(desmutting)용액을 사용할 수 있다. 더우기, 어떤 알루미늄 합금을 침지시키기 직전에 습윤제 용액에 담그면 접착력이 향상된다. 상술한 바와 같이, 주석도금물을 크롬함유 용액으로 처리하는 단계는 생략할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 실시에 있어서, 혼성 베어링 구조물을 플루오라이드 이온, 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물이 함유된 무기산으로 처리하여 알루미늄 기재금속의 표면을 환성화시켜야 한다. 이러한 목적에 사용되는 산으로는 불화수소산과 불화붕산이 대표적이다. 다른 플루오라이드 이온, 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물이 함유된 무기산을 사용할수도 있으나 상기의 산이 특히 효과적이다. 무기산과 물체를 촉시키는 시간은 여러가지로 변화될수 있다.
모든 경우에 있어서, 주석이 물체위에 접착적으로 용착될 수 있도록 알루미늄 기재금속을 활성화하기에 충분한 시간동안 물체를 무기산과 접촉시켜야 한다.
본 발명에 사용되는 금조는하 기술된 특정 범위의 성분을 함유한다. 본 발명에서 실지 사용되는 전형적인 도금조의 조선은 다음과 같다.
만일 베어링 구조물에 주석-카드뮴 합금층을 용착시키고자 할때는 상기 도금조는 75g/l이하의 카드뮴 이온을 함유할 수 있다.
전형적인 주석-아연 합금 도금조(bath)는 다음과 같다.
조의 pH는 약2.5내지 7이하로 조절한다.
전형적 주석-납 합금 도금조는 다음과 같다.
전형적인 주석-카드뮴 합금 도금조는 다음과 같다.
상술한 바와 같이, 도금조는 무기산을 함유하여야 하는데 본 발명의 바람직한 태양에서는 효과적 운전을 위하여 최소한 20g/l의 불화수소산, 불화붕산 또는 황산 및 불화붕산 및 / 또는 불화수소산의 혼합물이 사용된다.
그러나 실질적으로 필요한 것은 도금조가 성질상 산성이어야 한다는 것이다.
도금조에 플루오라이드함유이온, 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물이 함유되도록 하는데는 여러가지 방법이 있다. 가장 실질적인 방법은 도금조에 불화수소산이나 불화붕산이 함유되도록 하는 것이다.
제1주석이온은 황산 제1주석 또는 불화붕산 제1주석 같은 가용성 염 또는 용액 형태조에 공급하는 것이 바람직하다.
조에 사용될 수 있는 산화방지제는 방향족 하이드록시 형태이다. 이러한 화합물에는 레소르시놀, 하이드로퀴논, 카테클, 아미노페놀 및 기타 유사한 화합물이 있다. 산화방지제의 작용은 제1주석에서 제2주석으로의 산화속도를 느리게하기 위한 것이다. 제2주석은 조의 사용에 기여함도 감함도 없으나 제1주석 농도는 상술한 범위내로 유지되어야 한다. 사실상 제1주석이온의 바람직한 범위는 약 1내지 약 35g/l이다.
조에 사용되는 비이온성 계면활성체(습윤제)는 산화에틸렌과 노닐페놀과의 반응 생성물이 바람직하나 도금조에 무독한 다른 비이온성 계면활성제로 사용할 수 있다. 이러한 계면활성제의 또는 습윤제는 공지의 것이므로 여기에서는 설명하지 않겠다.
더우기, 젤라틴 또는 가수분해된 아교 같은 입자 미세화제도 사용될 수 있으나 이들물질은 도금조의 조작에 꼭 필요한 것은 아니다.
카드뮴, 아연 및 납과 같은 금속과 주석과의 합금은 상술한 형태의 도금조를 사용하여 상기 합금을 약 0.1내지 약 75g/l범위 농도를 충분히 생성시킬수 있는 양으로 설페이트, 플루오로보레이트, 옥사이드 또는 카보네이트 같은 합금금속 가용성염에 가함으로써 도금될 수 있다.
침지단계의 지속시간은 용착되어야 할 금속 또는 합금 코팅물의 두께 및 형태에 따라 다르다. 실제적으로, 만족할만한 용착물은 상술한 조를 사용하여 얻어진다. 주위온도에서 3내지 4분간 침지시킴으로써 얻어진다.
다음 실시예는 본 발명을 상세히 설명한다.
[실시예 1]
강철기재 또는 기질과 그위에 알루미늄 합금의 베어링층을 갖는 베어링 구조물(미합중국 특허 제4,069,369호에 기재된 형태)를 다음 과정에 따라 주석 박층으로 코팅한다.
가) 퍼클로로 에틸렌으로 증기탈지 시키고
나) 20g/l 의 Na3PO4와 20g/l의 Na2CO3의 수용액에 2분동안 담궈 알카리 세정하고
다) 수세하고
라) 150°F의 황산 수용액에 약 3분동안 담그고
마) 수세하고
바) 5%불화수소산 수용액에 0.5분동안 담그고
사) 수세하고
아) 50내지 85g/l의 황산, 3내지 5g/l의 불화붕산, 15내지 25g/l의 황산 제1주석(8내지 13g/l의 제1주석), 3내지 5g/l의 하이드로퀴논, 및 1내지 2g/l의 습윤제(이계팔(IGEPAL) CO-880 TM fo GAF Crop)이 함유된 도금조에 3분동안 침지시키고
자) 수세하고
차) 약 0.25g/l의 Na2Cr2O7수용액에 약 170°F에서 0.5분동안 침지시키고
카) 꺼내어 건조시킨다.
생성된 구조물을 금속 조직시험한 결과 그들의 전표면에 주석이 접착 코팅되었음을 알수 있었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1의 혼성 구조물을 다음과 같은 방법으로 주석-아연합금 박층으로 코팅하였다.
가) 피클로로에틸렌으로 증기탈지시키고
나) 20g/l 의 Na3PO4와 20g/l의 Na2PO3의 수용액에 2분동안 담궈 알카리세정하고
다) 수세하고
라) 150°F의 황산 수용액에 약 3분동안 담그고
마) 수세하고
바) 5%불화수소산 수용액에 0.5분동안 담그고
사) 수세하고
아) 80ml/l의 불화붕산, 2g/l의 계면활성제, 4g/l의 하이드로퀴논, 19g/l의 나트륨글루코네이트, 18g/l의 황산 제1주석, 25g/l ZnO2(가용성 아연염으로)를 함유하는 pH3.5의 도금조에 3분동안 침지시키고
자) 조에서 꺼내어 수세한다.
상기와 같이 코팅한 베어링 구조물을 금속 조직시험한 결과 80%주석-20%아연으로 코팅된 연속접착된 합금표면이 확인되었다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서 설명한 형태의 혼성 베어링을 다음과 같은 방법으로 주석-납 합금의 접착 박층으로 코팅하였다.
가) 피클로로 에틸렌으로 증기 탈지시키고
나) 20g/l 의 Na3PO4와 20g/l의 Na2PO3의 수용액에 2분동안 담궈 알카리 세정하고
다) 수세하고
라) 150°F의 10%황산 수용액에 약 3분동안 담그고
마) 수세하고
바) 5% 불화수소산 수용액에 0.5분동안 담그고
사) 수세하고
아) 40g/l의 불화붕산, 2g/l의 제1주석이온(불화붕산 제1주석으로), 4g/l의 하이드로퀴논, 15g/l의 납이온(불화붕산납으로) 및 2g/l의 비이온성 습윤제가 함유된 도금조에 침지시키고
자) 조에서 꺼내어 수세한다.
상기와 같이 제조된 베어링을 금속조직 시험결과 12% 주석-88%납의 합금 박층이 완전히 코팅됐음을 알수 있다.
[실시예 4]
실시예 1에 기술된 형태의 베어링을 다음과 같은 방법으로 주석-카드뮴 합금층으로 코팅하였다.
가) 피클로로 에틸렌으로 증기탈지시키고
나) 20g/l 의 Na3PO4와 20g/l의 Na2PO3의 수용액에 2 분만 담궈 알카리세정하고
다) 수세하고
라) 150°F의 10%황산 수용액에 약 3분동안 담그고
마) 수세하고
바) 5% 불화수소산 수용액에 0.5분동안 담그고
사) 수세하고
아) 75ml/l의 황산, 5g/l의 불화붕산, 25g/l의 황산 제1주석, 5g/l의 불화붕산카드뮴, 4g/l의 하이드로퀴논 및 2g/l의 비이온성 계면활성제가 함유된 도금조에 3분동안 침지시키고
자) 조에서 꺼내어 수세한다.
상기와 같이 코팅된 베어링 구조물을 금속 조직시험한 결과 약 95% 주석-5% 카드뮴으로 구성된 접착합금 표면코팅물이 확인되었다.
본 발명은 강철기질과, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 베어링층을 갖는 혼성 베어링 구조물에 관하여 기술하였는데 알루미늄 또는 알루미늄 합금만으로 이루어진 베어링도 본 발명 방법으로 도금될 수 있다.
상기와 같이 코팅된 베어링은 내식성이며 물리적 외관이 우수하다.
[실시예 5]
85%알루미늄, 4%실리콘, 8.5%납, 1.5%주석 및 1.0%구리로 이루어진 알루미늄 합금 베어링을 다음과 같이 주석으로 코팅하였다.
가) 퍼클로로에틸렌으로 증기탈지시키고
나) 20g/l 의 Na3PO4와 20g/l의 Na2PO3의 수용액에 2분동안 담궈 알카리 세정하고
다) 수세하고
라) 150°F의 10%황산 수용액에 약 3분동안 담그고
마) 수세하고
바) 5%불화술소산수용액에 0.5분동안 담그고
사) 수세하고
아) 50내지 85g/l의 황산, 3내지 5g/l의 불화붕산, 15내지 25g/l의 황산 제1주석(8내지 13g/l 제1주석), 3내지 5g/l의 하이드로퀴논, 및 1내지 2g/l의 습윤제 (IGEPAL CO) 880, TM of GAF Corp)가 함유된 도금조에 3분간 침지시키고
자) 수세하고
차) 약 0.25g/l의 Na2Cr2O7수용액에 약 170°F에서 0.5분동안 침지시키고
카) 꺼내어 건조시킨다.
본 명세서에 사용된 "알루미늄 기재금속"이란 용어는 알루미늄, 또는 51%이상의 알루미늄을 함유한 알루미늄합금을 포함하며 "철기재금속"이란 철, 강철 또는 적어도 51%이상의 철을 함유하는 그들의 합금을 포함하며, "주석기재금속"이란 주식 및 주석합금을 포함한다.
Claims (1)
- 한표면은 알루미늄 기재금속으로 이루어지고 다른 표면은 철기재 금속으로된 혼성 베어링 구조물의 표면을 주석기재 금속 접착층으로 코팅함에 있어서, 상기 혼성 구조물을 플루오라이드이온, 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물이 함유된 무기산과 접촉시켜 상기 알루미늄 기재금속 표면을 활성화시킨후, 혼성 구조물을 무기산, 플루오라이드 이온, 플루오라이드 함유이온 또는 이의 혼합물의 공급원과 제1주석이온 공급원이 함유되어 있으며 제1주석이온이 약 1내지 75g/l로 존재하는 수성 도금조에 충분한 시간동안 침지시킴으로서 알루미늄 이온의 주석 이온으로 교환되어 알루미늄 기재금속 표면상에 주석이 용착되고 알루미늄기재 금속과 철기재 금속사이에 형성된 갈바니 커플(galvanic couple)에 의해 철기재 금속표면상에 주석이 동시에 용착됨을 특징으로하는 혼성 베어링 구조물의 도금방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR7901346A KR820001659B1 (ko) | 1979-04-27 | 1979-04-27 | 혼성금속 구조물의 도금방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR7901346A KR820001659B1 (ko) | 1979-04-27 | 1979-04-27 | 혼성금속 구조물의 도금방법 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR820001659B1 true KR820001659B1 (ko) | 1982-09-15 |
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ID=19211507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR7901346A KR820001659B1 (ko) | 1979-04-27 | 1979-04-27 | 혼성금속 구조물의 도금방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR820001659B1 (ko) |
-
1979
- 1979-04-27 KR KR7901346A patent/KR820001659B1/ko not_active IP Right Cessation
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