KR880000640B1 - One-step cooting precess of p.t.f.e.resin aluminium plate - Google Patents

One-step cooting precess of p.t.f.e.resin aluminium plate Download PDF

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Abstract

According to the method, an aluminium plate whose surface is given an etching treatment to have a uniform distribution of pits is turned at 100-150 rpm to be applied with PTFE resin which drops for 3-6 seconds in a spin-flow coating method. The coated plate is dried for the final process. The composition of the aluminium plate comprises 0.1 wt.% Si, 0.5-0.6 wt.% Fe, 0.1 wt.% Cr, 0.901.00 wt.% Mn, 0.65-1.00 wt.% Mg, 0.07 wt.% Zn, 97.68-97.13 wt.% Al.

Description

알루미늄 판재에 P.T.F.E.(Polytetrafluoroethylene) 수지의 원스탭(one-step) 코팅방법One-step coating method of P.T.F.E. (Polytetrafluoroethylene) resin on aluminum plate

제1도는 본 발명에 있어서, 알루미늄 소재를 부식시켜 균일한 피트를 형성 시킨후 P.T.F.E.수지를 원스탭으로 코팅한 알루미늄 판재의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an aluminum sheet in which the P.T.F.E.resin is coated with one step after the aluminum material is corroded to form a uniform pit.

제2도는 알루미늄 판재를 물리적 방법인 샌드브라스트에 의하여 표면 거칠기를 얻은 후 투스탭으로 코팅한 종래의 알루미늄 판재의 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional aluminum sheet coated with a two-stage after obtaining the surface roughness by sandblasting as a physical method.

제3도는 본 발명에 있어서, 전자 밥통의 내통을 코팅하는 스핀플로우 코팅장치의 일구체예이다.3 is one embodiment of a spin flow coating apparatus for coating the inner cylinder of the electronic rice cake in the present invention.

제4도는 본 발명에 있어서의 화학적 부식액인 HCl 용액의 노후화 특성도이다.4 is an aging characteristic diagram of an HCl solution which is a chemical corrosion solution in the present invention.

제5도-제7도는 본 발명에 있어서의 부식 상태를 나타내는 사진과 데이터이다.5 to 7 are photographs and data showing the corrosion state in the present invention.

본 발명은 알루미늄 판재에 P.T.F.E.수지를 원스탭 코팅하는 방법에 관한 것이며, 더욱 상세히는 알루미늄 판재의 표면에 앵커 효과를 얻기 위하여 부식을 행하고, P.T.F.E.수지를 스핀플로우 코팅법을 사용하여 원스탭으로 코팅하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for one-step coating of a PTFE resin on an aluminum sheet, and more particularly, to corrode the surface of the aluminum sheet to obtain an anchor effect, and to coat the PTFE resin with a one-step using a spinflow coating method. It is about a method.

본 발명은 종래의 P.T.F.E.(폴리테트라플루오르에틸렌)코팅을 하지 않은 1100순 알루미늄 보온 밥통의 내통에 비하여 내식성, 내열성, 내마모성 및 비점착성이 우수한 성질을 얻기 위한 일환으로 알루미늄 판재에 P.T.F.E.수지를 원스탭 코팅을 하는 방법으로서, P.T.F.E.수지와 알루미늄 판재와의 밀착성을 증가시키기 위해서 화학부식과 전해부식방법을 사용하여 알루미늄판의 표면에 앵커효과를 얻은 다음, 그 위에 P.T.F.E.수지를 피복하는 방법으로 종래의 디프드로우잉용이 아닌 후라이팬이나 두께가 두꺼운 알루미늄 소재에 사용되는 투우스탭 혹은 쓰리스탭 코팅방법 보다 밀착성이 우수한 원스탭 코팅법을 채택하였고, 코팅은 스핀플로우 코팅(spin-flow coatin)방식으로써 밀착성이 우수한 균일한 피막을 코팅하여, 열풍건조하고 380℃-400℃에서 10분간 조성한 후 수냉한 판재를 디프드로우잉 공정을 거쳐 외면을 양극산화 피막처리한 보온 밥통용 내통을 생산하게 되었다.The present invention is a one-step coating of PTFE resin on an aluminum plate as part of obtaining excellent properties of corrosion resistance, heat resistance, abrasion resistance, and non-adhesiveness, compared to the inner container of 1100 pure aluminum thermal insulation container without the PTFE (polytetrafluoroethylene) coating. In order to increase the adhesion between the PTFE resin and the aluminum plate, the conventional deep draw method is obtained by anchoring the surface of the aluminum plate using chemical and electrolytic corrosion methods and then coating the PTFE resin thereon. Adopted one-step coating method that has better adhesion than tous tap or three-tap coating method used for frying pan or thick aluminum material, which is not used, and the coating is spin-flow coatin method for uniform adhesion. One coat is coated, hot air dried and 10 minutes at 380 ℃ -400 ℃ After the water-cooling the plate material through a deep draw process Ying was the outer surface produces a thermally insulating inner craw for processing anode oxidation film.

또한 종래의 1100순 알루미늄 소재에 망간이 0.90-1.00, 마그네슘이 0.65-0.75wt%정도 함유된 합금을 개발하여 입자 미세화 효과를 꾀하면서 순 알루미늄 보다 강도를 증가시켰으며, 이러한 강도 증가에 따라 알루미늄 판재의 두께가 1.5-2.0mm로 사용되던 것을 1.2mm로 감소시키므로서 20% 이상의 재료비를 절감할 수 있는 이득을 얻었다.In addition, by developing an alloy containing about 0.90-1.00 of manganese and about 0.65-0.75wt% of magnesium in a conventional 1100 pure aluminum material, it has increased the strength of pure aluminum while purifying grains. By reducing the thickness of 1.5-2.0mm used to 1.2mm, the material cost can be saved more than 20%.

본 발명의 원스탭 P.T.F.E.코팅기술을 보온 밥통 내통의 알루미늄 소재에 처음으로 적용한 신 기술인 관계로 유사종전 기술이 없다. 그러나 디프드로우잉용이 아닌 후라이팬이나 두께가 두꺼운 알루미늄 소재인 경우에는 종래 소재 표면을 샌드브라스트하여 표면에 요철을 준 후, P.T.F.E.수지를 직접 코팅할 경우 밀착성이 좋지 않으므로 프라이머를 사용하여 투스탭(프라이머→PTFE코팅) 혹은 쓰리스탭(프라이머→PTFE코팅→PTFE코팅 혹은 금속 분말이 함유된 PTFE코팅)코팅을 하여 제품을 생산하고 있다. 샌드라브라스트한 후 투스탭 혹은 쓰리스탭 코팅하는 종래의 방법을 보온밥통 내통의 P.T.F.E.수티코팅에 적용할 경우 근본적인 차이는 다음과 같다.Since the one-step P.T.F.E.coating technology of the present invention is a new technology applied for the first time to the aluminum material of the inner container, there is no similar conventional technology. However, in the case of a frying pan or a thick aluminum material that is not intended for deep-drawing, sandblasting the surface of the conventional material to give irregularities to the surface, and coating the PTFE resin directly has poor adhesion, so using a two-step using a primer Products are produced by coating primer → PTFE coating) or three taps (primer → PTFE coating → PTFE coating or PTFE coating containing metal powder). When the conventional method of sandblasting and coating a two-step or three-tab is applied to the P.T.F.E.Sutity coating of the inner container, the fundamental difference is as follows.

첫째, 보온밥통 내통의 알루미늄 소재를 내통 모양으로 디프드로우잉하고 샌드브라스팅하여 종래 투스탭 혹은 쓰리스탭 방법에 의해 코팅을 할 경우, 분사법에 의해 P.T.F.E.수지를 표면에 분사하여 코팅하게 되며, P.T.F.E.수지를 소성해야 하므로 보온밥통 내통은 이 온도에서, 디프드로우잉시 잔류된 가공응력에 의해서 뒤틀림 현상이 일어나 내통 밀판과 열판과의 밀착불량을 유발시켜 과열로 인한 화재가 발생하게 되는 등의 결점이 있었다.First, when the aluminum material of the inner bowl is deep drawn and sandblasted to coat by conventional two-step or three-tab method, the PTFE resin is sprayed onto the surface by the spraying method, and the PTFE is coated. Since the resin must be fired, the inner bowl is warped at this temperature due to the residual processing stress during deep drawing, causing a poor adhesion between the inner cylinder and the hot plate, resulting in a fire due to overheating. there was.

또 종래의 샌드브라스트한 표면 조화법은 이 경우, 소지와 코팅층간의 밀착성이 우수하지 못하여(제2도 참조) 내구성에 치명적인 영향을 미치며, 코팅층이 벗겨지는 현상이 일어나 의관 불량이 발생하는 등의 중대한 결점이 있었다.In addition, in the conventional sandblasted surface roughening method, in this case, the adhesion between the base and the coating layer is not excellent (see FIG. 2), which has a fatal effect on the durability, and the coating layer is peeled off, resulting in poor medical conditions. There was a serious flaw.

둘째로 본 특허 출원 방법과 유사하게 내통판재를 디프드로우잉전에 투스탭 혹은 쓰리스탭 코팅을 할 경우, 첫째 내용에 기술한 코팅부재를 소성후 디프드로우잉하는 방법에서 발생하는 뒤틀림 현상은 보완이되나, 코팅된 판재를 디프드로우잉 할때에 소재의 큰 단면수축률로 인해 프라이머가 사용된 코팅층의 균열이나 찌져짐 현상으로 의관불량은 물론 사용도중 이물질이 균열틈으로 침투되어 수포(BLISTER)등이 발생하여 코팅층이 잘 벗겨지는 등의 중대한 결점으로 인하여 실제로 사용되지 못하고 있었다.Second, similar to the patent application method, when the inner plate is coated with two- or three-tab before deep drawing, the distortion caused by the method of deep drawing after firing the coating member described in the first part is compensated for. When deflecting coated plate, large section shrinkage of material causes cracking or splatter of coating layer using primer and defects in penetration as well as foreign matter penetrates into crack gap during use. Due to the significant defects such as peeling off the coating layer was not actually used.

또한 종래의 물리적 방법으로 샌드브라스타(sand blast)에 의하여 표면거칠기를 얻는 경우 제2도와 같은 단면을 보이게 되어 디프드로우잉시 펀치해드에 의한 플레인 변형상태의 응력장을 받게되어 코팅부분이 박리되는 결점이 있었다.In addition, when the surface roughness is obtained by a sand blast by a conventional physical method, the cross section is shown as shown in FIG. 2, and a defect is caused by the stress field in the plane deformation state caused by the punch head during deep drawing. There was this.

또한 보온밥통 내통용 소재로서는 비열처리, 가공경화용 알루미늄 합금인 1100, 3003, 3004 등이 공지되어 있으나 종래에 통상적으로 사용되던 보온 밥통 내통용 소재인 1100은 강도가 작기 때문에 사용시 충격에 의한 변형이 용이하여 열판과의 접촉불량을 일으키고, 1100보다 강도 증가와 내식성의 증가를 꾀하기 위한 합금으로 1100합금에 Mn이 약 1.2% 첨가된 3003과 Mn이 약 1.2% Mg이 약 1% 첨가된 3004합금이 있으나 3003은 3004보다 강도가 떨어지며, 3004합금은 3003이나 1100보다 연신율이 작아서 드로우잉시 문제점이 있었다.In addition, as a material for the inner container of the thermal insulation container, 1100, 3003, 3004, etc., which are aluminum alloys for non-heat treatment and work hardening, are known. It is an alloy that is easy to cause poor contact with the hot plate and increases strength and corrosion resistance than 1100. 3003 alloy containing about 1.2% Mn and about 300% alloy containing about 1.2% Mn is added. However, 3003 has a lower strength than 3004, and the 3004 alloy has a drawability when drawn due to smaller elongation than 3003 or 1100.

또한 코팅한 판재를 소성시의 온도구간인 380-400℃ 영역은, 3003합금의 경우 소둔 온도가 413℃로서 완전 소둔의 효과를 얻지 못하게 되어 드로우잉시 문제점의 요인이 되며, 3004합금의 경우, 소둔 온도가 345℃로서 과 소둔(Over anealing)현상을 가져와 입자 성장 문제로 드로우잉시 외벽에 오랜지필 현상이 생기게 되는 결점이 있었다.In addition, in the 380-400 ℃ area, which is the temperature range during firing of the coated sheet, the annealing temperature is 413 ° C in the case of 3003 alloy, so that it is not possible to obtain the effect of complete annealing, and in the case of 3004 alloy, The annealing temperature was 345 ° C, which resulted in over anealing, which resulted in the growth of orange peel on the outer wall due to grain growth.

또한, 종래의 코팅방법으로 분사방법이나 침적방법이 있으나, 이러한 코팅방법들은 코팅층이 균일하지 못하고, 가공이 많은 코팅층을 만들게 되므로 원판을 디프드로우잉하여 내통을 제작할때 밀착불량을 일으키는 결점이 있었다.In addition, the conventional coating method, there is a spray method or a deposition method, but these coating methods are not uniform, the coating layer is made of a lot of processing, so there is a defect that causes poor adhesion when making the inner tube by deep drawing the original plate.

본 발명자들은 상기한 바와 같은 결점을 제거하기 위하여 광범위한 연구를 수행한 결과 본 발명을 완성하였다.The present inventors have completed the present invention as a result of extensive research in order to eliminate the above-mentioned drawbacks.

본 발명에 있어서의 작업 공정은 다음과 같으며,The working process in this invention is as follows,

Figure kpo00001
Figure kpo00001

본 발명의 제조방법에 있어서 핵심적인 기술내용인 알루미늄 합금소재 및 부식공정, 스핀플로우 코팅법에 의한 원스탭 P.T.F.E.코팅공정, 소성공정에 대하여 지금부터 상세히 설명하기로 한다.The one-step P.T.F.E.coating process and the firing process of the aluminum alloy material, the corrosion process, the spinflow coating method, which are the core technical contents in the manufacturing method of the present invention, will be described in detail.

1. 알루미늄 합금 소재1. Aluminum alloy material

밥통의 내통용 소재로서 요구되는 성질은 첫째, 작은 충격에도 쉽게 변형되어 열판과의 접촉불량을 일으키지 않아야 할 정도의 강도를 가져야 하며, 둘째, P.T.F.E.피복시 충분한 밀착력 및 접착력을 가지기 위하여 알루미늄 소재에 부식처리시 제1도에서 보는 바와 같이 앵커 효과가 좋아야 한다.The material required for the inner barrel of rice bowl is first, it must have strength enough to be easily deformed in small impact and not to cause poor contact with the hot plate, and secondly, it is corroded to aluminum material to have sufficient adhesion and adhesive strength when coated with PTFE. The treatment should have good anchoring effects as shown in FIG.

즉 앵커 효과라는 것은 P.T.F.E.액이 전처리를 하여 거칠기를 가지는 금속표면에 도포될때 입구는 작고, 안으로 들어 갈수록 넓어지는 피트를 균일하게 형성시켜서 피복한 판재가 디프드로우잉될때 응력에 의한 변형에 따라 코팅부분의 박리가 일어나지 않게 하기 위한 것이다.In other words, the anchor effect means that the inlet is small when PTFE liquid is pretreated and applied to the metal surface having roughness, and the pit is uniformly formed to widen as it enters. This is to prevent the peeling off.

일반적으로 기지의 Al에 Mn.Mg.Si.Fe가 첨가되면, 입자가 미세화되며, 특히 Mn이 함유되면 분산강화를 시켜주므로서 강도를 증가시키며, Mg은 Mn의 효과에 부가적인 요소로서 작용한다.In general, when Mn.Mg.Si.Fe is added to a known Al, the particles become finer, especially when Mn is contained, thereby increasing strength by strengthening dispersion, and Mg acts as an additional factor to the effect of Mn. .

본 발명자들은 이러한 점을 감안하여 강도 문제와, 소성온도 영역에 알맞은 소둔처리와 미세한 드로우잉 제품을 얻기 위하여 본 발명에서는 Mn이 0.90-1.00% Mg이 0.65-0.75% 정도 첨가된 합금을 사용하여 입자 미세화 효과를 꾀함과 동시에 강도를 증가시켜 알루미늄 판재의 두께를 1.2mm로 감소시켜 20% 이상의 재료비를 절감할 수 있는 알루미늄 판재를 개발하였다.In view of the above, the inventors of the present invention used the alloy containing Mn of 0.90-1.00% Mg and 0.65-0.75% of Mn in order to obtain strength problems, annealing treatment and fine drawing products suitable for the firing temperature range. At the same time, the aluminum plate was developed to reduce the material cost by more than 20% by reducing the thickness of the aluminum plate to 1.2 mm by increasing the strength.

자세한 성분 분석표는 다음과 같다.A detailed component analysis table is as follows.

[표 1]TABLE 1

성분 분석표 (한국기계연구소 화학 분석실에서 분석)Component Analysis Table (Analysis at Korea Research Institute of Chemical Technology)

Figure kpo00002
Figure kpo00002

2. 부식공정2. Corrosion process

P.T.F.E.수지를 금속기판에 피복할때 좋은 접착력을 얻기 위하여는 금속기판의 표면 거칠기가 무엇보다 중요한 인자가 되며, 이러한 방법은 종래의 물리적 방법으로 샌드 브라스트(sand blast)에 의한 표면 거칠기를 얻는 경우 제2도와 같은 단면을 보이게 되는데 이 방법은 드로우잉시 펀치해드에 의해 플레인 변형 상태의 응력장을 받게되어 코팅부분의 박리현상을 나타나게 된다.The surface roughness of the metal substrate is an important factor in order to obtain good adhesion when coating the PTFE resin on the metal substrate, and this method is obtained when the surface roughness by sand blast is obtained by conventional physical methods. As shown in FIG. 2, the cross section is shown. In this method, the punch head receives a stress field in a plane deformation state, and thus the coating part is peeled off.

이러한 종래의 결함을 해결하기 위하여 본 발명자들은 금속소재인 알루미늄 판재에 대한 신규의 방법인 화학적 혹은 전해적 부식방법에 의한 앵커효과를 얻기 위하여 광범위한 연구를 수행하였으며, 다음에서 상세히 설명한다.In order to solve such a conventional defect, the present inventors have conducted extensive research to obtain an anchor effect by a chemical or electrolytic corrosion method, which is a novel method for aluminum plate, which is a metal material, and will be described in detail below.

화학적 부식방법은 1100순 알루미늄과 본 발명에 채택한 알루미늄 합금소재에서 좋은 결과를 얻었으나, 전해액의 관리가 어렵고, 전해액의 수명이 짧아서 작업조건 설정이 어려운 단점이 있다.The chemical corrosion method has obtained good results from 1100 pure aluminum and the aluminum alloy material adopted in the present invention, but it is difficult to manage the electrolyte solution and to set the working conditions due to the short life of the electrolyte solution.

한편 전해적 부식방법은 모든 경우의 합금에 적용될 수 있으며 시설 투자비가 드는 반면, 작업의 균일화와 빠른 시간내에 부식을 행할 수 있는 점과 전해액의 노후화의 문제가 화학적 부식방법 보다 유리하다.On the other hand, the electrolytic corrosion method can be applied to all kinds of alloys and the cost of facility investment, while the uniformity of the work and the corrosion can be done in a short time and the problem of aging of the electrolyte is more advantageous than the chemical corrosion method.

전해적 부식시 표면의 거칠기는 피트의 패턴과 깊이등에 좌우되는데, 피트의 형상은 고르게 분포되어야 하며, 적절한 거칠기를 균일하게 형성하여야 우수한 접착력을 나타내게 된다.During electrolytic corrosion, the surface roughness depends on the pattern and depth of the pit. The shape of the pit should be evenly distributed, and the proper roughness must be uniformly formed to show excellent adhesion.

금속의 부식가운데 표면에 국부적으로 피트를 발생하며 진행되는 부식인 공식을 발생시키는 방법으로서는 화학적 부식과 전해적 부식이 있으며, 양자 모두에 공통적인 현상으로서 공식이 일어나는 부위는 석출물, 게재물 혹은 입계면 등 표면의 전기적 분포가 다른 활성화된 곳으로 이 부위에 음이온이 흡착되어 국부적 용해가 일어나며, 일단 형성된 피트의 내부로 음이온이 농축되어 부식된 결과 금속이온이 가수분해 되어 산성용액을 만들므로 더욱 부식이 촉진되어 깊이 방향으로 피트의 성장이 진행되어 금속표면에 입구는 작고 안으로 넓어지는 피트를 형성하게 된다.Chemical corrosion and electrolytic corrosion are common methods of generating a formula, which is a corrosion process that locally develops pits on the surface of a metal and is a phenomenon that is common to both. Anion is adsorbed in this area with different electrical distribution on the back surface, so that local anion is adsorbed on this site, and the anion is concentrated inside the pit formed once, and as a result, metal ion is hydrolyzed to make acidic solution. The growth of the pit proceeds in the depth direction, thereby forming a pit that is small and wider in the inlet on the metal surface.

순 알루미늄의 경우 산성용액에서 표면의 전면부식과 더불어 피트의 형성이 불균일하게 분포하게 된다.In the case of pure aluminum, pit formation is unevenly distributed along with surface corrosion in acidic solution.

따라서, 본 특허에서는 Mn과 Mg를 각각 0.9%-1.0%, 0.65%-1.0% 함유한 알루미늄 합금을 사용하여 표면에 균일한 석출물을 존재하게 하여 피트의 형성을 용이하게 하고 균일하게 분포하도록 하였다. 화학적 부식에서는 Cl-이온에 의한 피트 발생만이 가능한 반면 전해적 부식에서는 Cl-이온 외에 NO3 -, SO4 -2음이온 수용액에성도 강제적으로 피드 발생전위 이상의 전압을 가함으로서 피트를 발생시킬 수 있다. 공식에 가장 민감한 것은 Cl-이온이며, Cl-이온에 의한 피트의 특징은 입구가 넓고 깊이가 깊으며, NO3 -이온에 의한 피트의 특징은 입구가 매우 좁고 깊이도 얕으며, SO4 -2에 의해서도 피트입구가 매우 넓으며, 깊이가 매우 얕다. 따라서 전해적 부식방법으로는 용액의 성분을 조절하여 피트의 형태를 조절할 수 있다.Therefore, the present patent uses aluminum alloys containing 0.9% -1.0% and 0.65% -1.0% of Mn and Mg, respectively, to make uniform precipitates on the surface to facilitate the formation of pits and to uniformly distribute them. Corrosion in the Cl - can generate pits as imposing, SO 4 -2 or more feed voltage potential generated by the negative ion solution Chengdu forced-man while the feet caused by the ion potential in the former pirate corrosion Cl - NO 3 ions in addition to . The most sensitive to the formula is Cl - ions, the characteristic of the pit by Cl - ions is wide and deep inlet, the characteristic of the pit by NO 3 - ions is very narrow and shallow in depth, SO 4 -2 The pit entrance is very wide and the depth is very shallow. Therefore, the electrolytic corrosion method can control the shape of the pit by adjusting the composition of the solution.

또 화학적 부식방법으로는 Cl이온에 의해서만 피트가 형성되므로 용액의 조성, 온도, 부식시간, 첨가제 및 소재의 합금원소의 조절로 피트의 분포 및 크기를 조절할 수 있게 된다.In addition, since the pits are formed only by Cl ions in the chemical corrosion method, the distribution and size of the pits can be controlled by controlling the composition of the solution, temperature, corrosion time, additives, and alloying elements of the material.

[2-1 화학적 부식방법][2-1 Chemical Corrosion Method]

화학적 부식용액의 선정은 Cl-이온이 알루미늄과 반응성이 매우 우수하며 피팅의 생성과 성장에 전기 화학적으로 자동촉매, 자기촉진으로 작용하는 점을 인용하여 HCl용액으로 하였고, 그리고 액 비중의 증가에 따라 노후화를 결정하였으며, HCl용액의 농도, 온도, 부식시간과 첨가제의 영향을 조사하였으며, 부식면의 판정은 단면조직 사진과 거칠기 테스트를 하여 측정 비교하였다.The chemical corrosion solution was selected as HCl solution by citing that Cl - ion is very reactive with aluminum and acts as an autocatalytic and self-catalyzed catalyst for the formation and growth of fittings. Aging was determined, and the effects of HCl solution concentration, temperature, corrosion time and additives were investigated. Corrosion surface determinations were compared by cross-sectional photographs and roughness tests.

(1) HCl용액 노후화 특성(첨부도면 제4도 참조)(1) HCl solution aging characteristics (see attached drawing 4)

(2) 전해액의 농도(2) concentration of electrolyte

농도의 변화는 3-20%의 범위에서 조사한 결과 농도가 높아질 수록 표면에서 일어나는 반응은 격렬하게 되나 부식 깊이에는 크게 영향을 미치지 않으며 10% 이상의 고농도에서도 반응이 너무 심하여 표면이 타버리는 현상이 일어났으며 5-10% 범위의 용액이 부식효과에 미치는 영향이 가장 우수하였다.The change in concentration was investigated in the range of 3-20%. As the concentration increased, the reaction on the surface became violent, but it did not affect the depth of corrosion significantly. Even at high concentrations of 10% or more, the reaction occurred too much. The best effect of the solution in the range of 5-10% on the corrosion effect.

(3) HCl전해액의 온도(3) HCl electrolyte temperature

알루미늄의 부식은 HCl용액의 온도에 크게 영향을 받는다. 일반적으로 50℃이하에서는 반응이 격렬하게 일어나지 않으며 70℃이상의 온도에서 격렬하게 일어나기 시작한다.Corrosion of aluminum is greatly affected by the temperature of HCl solution. In general, the reaction does not occur vigorously below 50 ° C and starts vigorously at temperatures above 70 ° C.

본 발명에 있어서, 실험에서는 용액의 온도 범위는 75℃-80℃의 범위가 가장 좋은 결과를 가져왔다.In the present invention, the temperature range of the solution in the experiment was the best range of 75 ℃-80 ℃.

(4) 부식 시간(4) corrosion time

부식시간은 농도의 변화와 온도의 변화에 따라 달라지며 고농도, 고온도에서는 짧아지며, 저농도, 저온도에서는 길어진다. 5% HCl 용액, 80℃의 온도에서 부식시간은 3-4분이 가장 적당하다.Corrosion time depends on the change in concentration and temperature, and shorter at high and high temperatures, and longer at low and low temperatures. The corrosion time of 5% HCl solution at 80 ℃ is 3-4 minutes.

(5) 첨가제(5) additive

5% HCl 용액에 CH3COOH, HNO3, FeCl3, NaCl, H3PO4를 첨가한 결과 FeCl3, NaCl 즉 Cl-이온을 함유하는 염을 포화량 첨가의 경우 부식 효과가 약간 더 우수하다.The addition of CH 3 COOH, HNO 3 , FeCl 3 , NaCl, H 3 PO 4 to a 5% HCl solution showed slightly better corrosion effects when saturated salts of FeCl 3 , NaCl or Cl - ions were added. .

[2-2 전해적 부식방법][2-2 Electrolytic Corrosion Method]

(1) 탈지(1) degreasing

10-20% 황산용액에서 40-70℃로 0.5-2분 동안 탈지하여 표면을 활성화 시킨다. 탈지가 지나치면 활성면이 증가하므로 부식이 심화되어 바람직한 조면화와 미려한 색상을 얻기 어렵고 탈지가 부족하면 부식이 국부적으로 일어나게 된다.The surface is activated by degreasing for 0.5-2 minutes at 40-70 ° C. in 10-20% sulfuric acid solution. Excessive degreasing increases the active surface, which intensifies the corrosion, making it difficult to obtain desirable roughening and beautiful color, and when degreasing is insufficient, corrosion occurs locally.

(2) 전해부식(2) Electrolytic Corrosion

질산 0.5-3%, 염산 0.5-1.5%의 혼합 전해액에서 직류 전원을 사용하여 부식한다.Corrosion is performed using a DC power source in a mixed electrolyte of 0.5-3% nitric acid and 0.5-1.5% hydrochloric acid.

질산농도는 0.5-3% 범위인데 0.5%이하, 3% 이상일때는 알루미늄의 용해가 억제되어 균일한 거칠기를 얻을 수 없다.The nitric acid concentration is in the range of 0.5-3%, but below 0.5% and above 3%, dissolution of aluminum is suppressed, so that uniform roughness cannot be obtained.

염산의 영향을 질산에 비해 피트가 깊고 그 직경이 크며, 그 분포가 불균일하므로 첨가량이 증가할 수록 표면 거칠기가 증가한다. 전류밀도는 20A/d㎡이상으로 최적의 조정은 60-100A/d㎡이며, 전류밀도와 피트패턴이나 분포에 대한 영향은 거의 없다.The effect of hydrochloric acid is deeper in pit than in nitric acid, its diameter is large, and its distribution is non-uniform, so that the surface roughness increases with increasing amount. The current density is 20 A / dm 2 or more, and the optimum adjustment is 60-100 A / dm 2, with little effect on the current density and the pit pattern or distribution.

전해시간은 전류밀도와 관련해서 표면 거칠기에 따라 결정된다.The electrolysis time is determined by the surface roughness with respect to the current density.

전해온도는 15-30℃이다.Electrolysis temperature is 15-30 degreeC.

(3) 스머트(Smut)제거(3) Smut removal

전해부식중 발생하는 스머트를 제거하기 위해 40% 질산 용액에서 5-10분 동안 침적하여 스머트 제거 한다.In order to remove the smut generated during electrolytic corrosion, the smurt is removed by immersion for 5-10 minutes in 40% nitric acid solution.

화학 부식 방법과 전해적 부식 방법의 특징 비교표.Table of characteristics of chemical and electrolytic corrosion methods.

Figure kpo00003
Figure kpo00003

3. 코팅공정3. Coating process

주방용품의 내면에 P.T.F.E 코팅방법으로 종래에 주로 이용되어 오고 있는 기술로는 분사방법이나 침적방법이 있다. 이러한 코팅방법들은 코팅층이 균일하지 못하다는 점과 기공이 많은 피막층을 만들고 이에 의해 디프드로우잉(Deep Drawing)시 밀착 불량이나 사용도중 잔류된 기공의 팽창으로 혹은 이물질 침투로 인한 내구성이 떨어지는 결점이 있었다.As a P.T.F.E coating method on the inner surface of kitchen utensils, a technique that has been mainly used conventionally is a spray method or a deposition method. These coating methods have a defect in that the coating layer is not uniform and the coating layer has many pores, which results in poor adhesion due to deep drawing or expansion of pores remaining during use, or poor durability due to foreign matter penetration. .

특히 분사방법에 의해 분사된 P.T.F.E. 의 약 60%가 분실되므로써, 그 회수율이 나쁜 단점이 있었다. 따라서, 본 발명자들은 상기한 점을 감안하여 원심력에 의하여 코팅하는 방법인 "스핀플로우 코팅방법"을 개발 적용하여, 피막층의 두께 균일화, 기공율 감소 및 P.T.F.E. 원액의 회수율을 높였다.In particular, P.T.F.E. Because about 60% of the loss was lost, the recovery was bad. Accordingly, the present inventors have developed and applied the "spinflow coating method", which is a method of coating by centrifugal force in view of the above points, to equalize the thickness of the coating layer, reduce porosity, and improve the P.T.F.E. The recovery rate of the stock solution was increased.

본 발명의 스핀플로우 방법에 의하면 균일하고 기공이 없게되어 디프드로우잉시 밀착불량이 없게 되며 스핀플로우 머신내원판(Disc Wheel)의 원심력에 의해 판재외부로 흘러나가는 P.T.F.E.원액을 제3도와 같은 설비로 약 90%의 회수를 할 수 있다.According to the spin flow method of the present invention, there is no uniformity and no pores, so there is no poor adhesion during deep drawing, and the PTFE raw liquid flowing out of the plate by centrifugal force of the disc wheel in the spin flow machine is moved to a facility as shown in FIG. About 90% recovery is possible.

스핀플로우머신은 제3도와 같으며, 판재형 소재의 코팅에는 어디에나 응용가능하며, 특히 전자밥통 내통에 코팅하는 기술로는 가장 적절한 방법이다.Spin flow machine is shown in Figure 3, and can be applied anywhere in the coating of the plate-like material, in particular, the most suitable method for coating the inner container of the electronic container.

이 방법은 원심력에 의하여P.T.F.E. 원액이 균일하게 퍼져 나가므로써 코팅이 되는 것으로 분사 방법에 비해 기공이 없고 피막의 두께를 임의로 조정가능하며 균일한 피막을 얻을 수 있다는 장점이 있다.This method is based on the centrifugal force of P.T.F.E. The coating is spread by uniformly spreading the stock solution, which is advantageous in that there are no pores, the film thickness can be arbitrarily adjusted, and a uniform coating can be obtained.

전자밥통의 내통에 코팅하는 기술로는 제3도의 원판을 100-150RPM으로 조정하고, 소정량의 P.T.F.E.원액을 원판형의 Al판재에 드롭핑시키면서, 3-6초간 유지한 후 원판을 정지시키면 기공이 없는 균일한 코팅두께를 얻을 수 있고, P.T.F.E.원액의 회수율은 분사법 보다 우수한 약 90% 이상이며, 디프드로우잉시 밀착불량이 일어나지 않는 우수한 코팅층을 얻을 수 있다.As a technique for coating the inner container of the electric container, adjust the original plate of FIG. 3 to 100-150 RPM and drop the predetermined amount of PTFE stock onto the disc-shaped Al plate, hold it for 3-6 seconds, and then stop the plate. A uniform coating thickness can be obtained, and the recovery rate of the PTFE stock solution is about 90% or more superior to that of the spraying method, and an excellent coating layer which does not cause poor adhesion during deep drawing can be obtained.

4. 소성 공정4. Firing process

P.T.F.E. 를 원스탭으로 코팅한 후, 열풍건조에 의해 수분을 제거한 후 380℃-400℃에서 소성함으로써 P.T.F.E.수지는 모노모에서 폴리머로 천이된다.P.T.F.E. P.T.F.E.resin transitions from monomo to polymer by coating with one-step and then removing moisture by hot air drying and firing at 380 ° C-400 ° C.

P.T.F.E. 수지의 소성을 하기 위해서는 균일한 온도분포를 가지는 열처리로를 사용하여야 하며, 열처리로서는 전기로, 가스로, 원적 외선 가열로등이 있다. 특히 전기로, 가스로는 P.T.F.E. 수지의 소성용으로 쓰기 위해 그 분위기를 소정의 온도까지 올려야 하므로 전력비, 재료비등이 많이 들고 작업 환경이 나쁜 단점이 있다.P.T.F.E. In order to sinter the resin, a heat treatment furnace having a uniform temperature distribution should be used. Examples of heat treatment include an electric furnace, a gas furnace, and a far infrared furnace. In particular, electric furnaces, gas furnaces P.T.F.E. Since the atmosphere must be raised to a predetermined temperature in order to use for plastic firing, there are disadvantages in that a lot of power costs, material costs, and the working environment are bad.

이러한 단점을 보완하기 위해 원적외선 가열로 사용하였다.Far-infrared heating was used to compensate for this drawback.

원적외선은 3-400㎛의 파장을 가졌으며, 그 투과력이 가시광선보다 크고 열작용이나 형광작용을 갖고 있다.Far-infrared ray has a wavelength of 3-400 μm, and its transmittance is larger than that of visible light, and it has thermal action or fluorescent action.

또한 열이동 방식이 복사에 의해 집접 피가열물질에 열이 전달되므로 열흡수가 용이하며, 열효율이 우수한 장점이 있다.In addition, since the heat transfer method transfers heat to the heating target material by radiation, heat absorption is easy and heat efficiency is excellent.

예로써 3-50㎛파장을 가진 원적외선 면상히터를 사용하여 P.T.F.E. 수지를 소성하므로써 작업 환경 개선, 열효율 증대 및 전력비 절감의 효과를 얻었다.For example, using a far-infrared planar heater with a wavelength of 3-50 µm, P.T.F.E. By firing the resin, the work environment was improved, thermal efficiency was increased, and power cost was reduced.

Claims (5)

알루미늄 판재의 표면을 균일하게 분포된 피트가 형성되도록 부식처리하고, 상기의 부식된 판재를 100-150rpm으로 회전시키면서 P.T.F.E.수지를 3-6초간 드롭핑하는 스핀플로우 코티방법으로 원스탭코팅한 후, 소성시키는 것으로 이루어지는 알루미늄 판재에 P.T.F.E.수지의 원스탭 코팅방법.The surface of the aluminum sheet is corroded to form a uniformly distributed pit, and the one-step coating is performed by spin-flow coating method of dropping PTFE resin for 3-6 seconds while rotating the corroded sheet at 100-150 rpm. One-step coating method of PTFE resin on aluminum plate which consists of baking. 제1항에 있어서, 알루미늄 판재의 조성이 Si=0.1wt%, Fe : 0.5-0.6wt%, Cr : 0.1wt%, Mn : 0.90-1.00wt%, Mg : 0.65-1.00wt%, Zn, : 0.07wt%, Al : 97.68-97.13wt%인 알루미늄 판재에 P.T.F.E.수지의 원스탭 코팅방법.The composition of claim 1, wherein the composition of the aluminum sheet is Si = 0.1wt%, Fe: 0.5-0.6wt%, Cr: 0.1wt%, Mn: 0.90-1.00wt%, Mg: 0.65-1.00wt%, Zn,: One-step coating method of PTFE resin on aluminum sheet of 0.07wt%, Al: 97.68-97.13wt%. 제1항에 있어서, 부식이 3-10%의 염산 용액중에서 60-80℃의 온도로 3-10분 동안 처리하는 화학적 부식인 알루미늄 판재에 P.T.F.E.수지의 원스탭 코팅방법.The method of one-step coating of P.T.F.E.resin on an aluminum sheet according to claim 1, wherein the corrosion is a chemical corrosion which is treated for 3-10 minutes at a temperature of 60-80 ° C in a 3-10% hydrochloric acid solution. 제1항에 있어서, 부식이 0.5-3% 질산 및 0.5-1.5% 염산의 혼합 전해액 중에서 전류밀도 20A/d㎡, 온도 15-30℃로 0.5-2분 동안 처리하는 전해적 부식인 알루미늄 판재에 P.T.F.E.수지의 원스탭 코팅방법.The aluminum sheet according to claim 1, wherein the corrosion is an electrolytic corrosion treatment in a mixed electrolyte solution of 0.5-3% nitric acid and 0.5-1.5% hydrochloric acid at a current density of 20 A / dm 2 and a temperature of 15-30 ° C. for 0.5-2 minutes. One step coating method of PTFE resin. 제1항에 있어서, 소성이 3-5㎛의 파장을 사용하여 380-400℃의 온도로 10-15분간 처리하는 원적외선 소성인 알루미늄 판재에 P.T.F.E.수지의 원스탭 코팅방법.The method of one-step coating of P.T.F.E.resin on an aluminum sheet according to claim 1, wherein the firing is far-infrared firing which is processed at a temperature of 380-400 ° C. for 10-15 minutes using a wavelength of 3-5 µm.
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