KR940005406B1 - 스테인레스강의 다색 착색방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

스테인레스강의 다색 착색방법

본 발명은 스테인레스 강의 표면을 산화처리하여 착색시키는 방법을 발전시켜서 다양하게 복합된 다색으로 착색시키는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 본 발명자가 개발한 스테인레스 강의 산화 착색 방법(Pat. NO. 043622)을 기초로 한 것이다. 따라서, 본 발명을 구체적으로 설명하려면 선형 특허인 스테인레스 강의 산화 착색 방법을 개략적으로 설명할 필요가 있다. 본 출원인에 의한 선발명의 산화 착색 방법은 크게 3단계로 나누어지는데, 첫단계는 스테인레스 강의 부동상태를 제거하는 활성화 단계이며, 두번째 단계는 표면층의 크롬조성을 조절시키는 과정이고, 세번째 단계는 500℃ 정도에서 표면 산화층을 형성시키는 발색 단계로 나누어진다. 이 산화 착색 방법으로 얻을 수 있는 색은 열처리시간에 따라 갈색 → 청색 → 금색 → 황금색 → 자주색 → 연두색 등이나 이 방법은 한가지 색상만을 착색시킬 수밖에 없다는 단점이 있다.

한편, 현재 널리 사용되고 있는 스테인레스 강 표면의 다색 착색 방법으로는 다색 실크스크린 인쇄를 하거나 또는 부분 에칭을 한 표면을 산화 발색시키는 방법이 있다.

그러나, 첫째번의 실크스크린 인쇄를 한 표면은 착색 물질로 도포시키는 방법으로서, 소재 자체를 산화시켜서 발색시키는 본 발명 방법과는 전혀 다르며, 둘째번의 에칭방법은 에칭된 부분과 에칭이 되지 않은 부분의 표면 거칠기의 차이 때문에 한가지 색의 색조가 다르게 나타나게 하는 것이므로 이 방법을 참다운 다색 발색법이라고 할 수 없는 것이다.

이에 따라 본 발명에서는 스테인레스 강 표면에서 산화 활성화 정도가 상이한 부분들을 만들어주고 활성화 정도에 따라 상이한 색을 나타나게 하거나 또는 활성화된 강 표면의 크롬조성을 부위 별로 상이하게 조절하므로서 단일색으로 착색된 스테인레스 강보다는 예술적으로나 상업적으로 부가가치가 더 큰 다색 스테인레스 강 표면을 만드는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다색 착색방법을 개략적으로 설명하면 먼저 적절한 정도로 스테인레스 강을 활성화 시킨후 원하는 부분을 마스킹한 다음에 잔여 부분을 더 활성화시키거나 또는 에칭이나 전해 연마에 의해서 활성화된 부분을 새로운 표면으로 만든다.

그리고, 마스킹재를 제거한 다음 전체면을 활성화 시키면, 에칭된 부분과 잔여 부분에 활성화 정도가 다른 표면을 만들 수 있다. 이와 같이 처리된 표면을 앞에서 설명한 선발명(Pat. NO. 043622)의 착색 방법과 결합시켜서 두가지 이상의 색을 나타나게 하는 것이다.

본 발명을 구체적으로 상술하면 선발명인(특허.043622호)의 산화 착색방법중의 활성화 단계에서 스테인레스 강을 크롬산이나 과망간산 용액에 침지시켜서 표면을 원하는 정도로 활성화시킨다. 이어서 이 표면을 마스킹시킨 다음 마스킹되지 않은 부분을 더 활성화시키거나 혹은 전해 에칭이나 전해 연마를 하여 새로운 표면이 패어져 나오게 한다. 이때 전해 에칭이나 연마용액은 어느것을 사용해도 좋으며, 단지 에칭되는 깊이나 연마된 표면의 광택도는 수요자의 요구에 따라 처리시간을 적절히 조절하면 된다. 이상과 같이 처리한 다음 마스킹 물질을 제거하고 이어서 활성화 처리를 원하는 정도로 더하여 준다. 이와 같이 하나의 강판 표면에 활성화 정도가 각기 다르도록 처리하여 준다음, 선발명인 특허등록 제43622호의 둘째 단계인 음극처리를 하고 마지막 열처리로서 발색처리를 하여주면 두가지 이상의 색으로 착색된 표면을 얻을 수가 있는 것이다.

또한, 음극처리를 하면 활성화된 표면층의 크롬 농도가 조절되므로 음극처리과정에서 활성화 처리된 표면을 부분적으로 마스킹하므로서 최종의 발색단계에서 마스킹 부분과 잔여 부분의 색을 더 크게 달라지게 할 수가 있다.

따라서, 활성화 과정과 음극처리 단계에서 원하는 무늬모양으로 표면을 마스킹하면 더 다양한 착색 스테인레스 강 표면을 얻을 수 있게 된다.

본 발명에서 사용하는 처리 용액들은 아래와 같다.

그러나, 본 발명은 스테인레스 강을 다색으로 착색시키는 것이 목적이므로 에칭이나 연마용액은 어떠한 종류를 사용해도 무관하다. 따라서, 아래 용액들은 하나의 실시예로서 나타낸 것에 불과하다.

[에칭용액의 제조]

1) 염화제이철이나 황산제이철 20g을 증류수에 첨가하여 용해시킨 다음

2) 진한 염산, 황산, 질산을 각각 적당량 첨가하여 산성용액이 되도록 한다.

3) 위 용액을 증류수로 1ℓ가 되도록 묽힌다.

이때 수용성 유기첨가제를 가하면 에칭되는 속도를 조절하는데 유리하다.

[전해 연마용액의 제조]

1) 소량의 증류슈에 황산 50g과 인산 50g을 첨가하고

2) 유기첨가제와 계면활성제를 녹이고 증류수로 1ℓ가 되도록 묽게 탄다.

[마스킹 재]

마스킹 페인트는 PVC나 폴리 비닐계통의 락카나 실크 인쇄용 페인트등을 사용하면 된다. 페인트의 색은 에칭후 유기용매로 완전히 제거되었는지를 확인하기 쉽게 무색 투명한 색보다는 유색페인트를 사용하는 것이 좋다.

[활성화용액의 제조]

1) 무수크롬산(CrO₃) 250g을 소량의 증류수에 용해시킨다.

2) 여기에 진한황산 500g을 냉각하면서 서서히 가한다.

3) 위의 용액을 증류수에 묽혀서 1ℓ가 되게 하고,

4) 중크롬산칼륨(K₂Cr₂O₇) 5g과 과망간산칼륨(KM_nO₄) 5g을 첨가하여 용해시킨다.

[크롬도금액의 제조]

1) 무스크롬산(CrO₃) 250g을 소량의 증류수에 용해시킨다.

2) 여기에 진환 황산 5g을 서서히 냉각하면서 가한다.

3) 중크롬산칼륨(K₂Cr₂O₇) 5g과 황산크롬(Cr₂(SO₄)₃) 5g을 첨가하여 용해하고 증류수로 1ℓ가 되도록 묽힌다.

이하, 본 발명의 다색 착색 방법을 실시예로서 구체적으로 상술하면 다음과 같다.

[실시예 1. (마스킹면:연두색, 잔여부분:황금색 착색)]

실시예 1은 활성화 처리된 표면을 적절히 마스킹하고 다시 활성화 처리를 하여서 다색으로 착색시키는 방법을 나타낸 것이다.

먼저, 스텐인레스 강판(예로서, KS 27종 STS304)을 연성세제 또는 탈지제 용액으로 세척하고 물로 충분히 씻는다.

다음 활성화 용액에서 7분간 침지시킨후 물로 여러번 세척한 다음 최종적으로 뜨거운 물로 세척하여 완전히 건조시킨다. 이때 표면에 수분이 남아 있으면 표면에 마스킹 재의 밀착성이 나빠져서 원하는 무늬를 깨끗하게 얻을 수 없다.

일차적으로 활성화된 표면을 원하는 무늬모양으로 마스킹 페인트를 도포하여 마스킹한다. 이와 같이 마스킹한 다음 활성화용액에 강판을 침지시켜 다시 7분간 활성화 처리를 하고 물로 충분히 씻어준다.

이렇게 활성화 처리를 한 다음 마스킹재를 제거하면 잔여부분과 마스킹 부분의 활성화 정도가 다르게 나타나며 각가 넓은 보라색과 청색을 나타낸다.

다음 활성화 처리된 강판을 크롬도금액중에 침지시켜 납판을 양극으로 하여 음극처리를 하므로서 표면층의 크롬농도를 상대적으로 증가시키게 되는데 크롬도금용액의 온도는 약 40℃∼50℃를 유지하고 전류밀도는 약 450mA/㎠가 되도록 한다. 활성화 용액에 침지시켜 활성화 처리된 강판을 음극처리 하면 음극처리 시간에 따라 여러가지 색으로 변화되는데 약 15분간 음극처리를 하면 마스킹 처리를 하였던 부분과 잔여부분이 엷은 연두색과 붉은 청색을 나타낸다.

이와 같이 처리된 표면을 공기중에서 500℃로 가열하게 되는데 가열시간에 따라 여러 가지 상이한 색들이 나타나며, 7분간 열처리하면 연두색과 황금색의 두가지 색으로 착색된 스테인레스 강을 얻을 수 있다. 위에서 실시한 방법에서 활성화와 마스킹 처리를 여러번 되풀이하면 두가지 이상의 다색으로 착색된 표면을 얻을 수 있다.

[실시예 2.(마스킹면(소지면)/에칭면=황금색/갈색 착색)]

실시예 2는 전해 에칭을 실시하여 황금색/갈색으로 다색 착색시킨 예를 나타낸 것이다.

스테인레스 강판을 실시예 1과 동일하게 탈지 세척하고 물로 충분히 씻는다. 활성화 용액에서 5분간 침지시킨 후 물로 여러번 세척한 다음 최종적으로 뜨거운 물로 세척하여 완전히 건조시킨다.

실시예 1과 동일하게 원하는 무늬모양을 마스킹하고 납판이나 백금판을 음극으로 하여 용액 조제방법에서 설명한 에칭 용액에서 전해 에칭 처리를 한다. 전해 에칭되는 깊이는 에칭시간과 전류밀도에 비례하는 전류밀도 5A/d㎡에서 5분간 에칭하면 표면만 약간 에칭되어서 단지 에칭면과 소지면(마스킹면)의 광택도만이 서로 달라진다.

여기서 전해 에칭을 약 20분간 행하면 0.5mm 정도의 깊이로 패인 에칭면이 나오며, 따라서 에칭시간을 적절히 조절하면 원하는 깊이의 무늬를 얻을 수 있다. 전원의 종류는 직류, 교류 그리고 이 두가지를 적절히 혼합해서 사용해도 무방한다.

이후 에칭된 판을 물로 충분히 세척한 다음, 마스킹제를 제거하고 다시 활성화 용액에 약 3분간 처리하면 소지면과 에칭면은 엷은 청색과 엷은 갈색이 나타나게 되며, 이 상태의 강판을 다시 크롬도금액에 침지시켜 음극처리를 행하게 되는데 이때 음극처리 시간에 따르는 색의 변화는 표 1과 같다.

[표 1]

여기서 약 15분간 음극처리를 하면 소지면과 에칭면은 각기 엷은 붉은색과 엷은 갈색을 띄게 되며 이때 강판을 꺼내어 수세하고 약 500℃ 공기중에서 열처리하면 열처리 시간에 따라 표 2에서와 같이 소지면과 에칭면의 색상이 변화하게 된다.

[표 2]

열처리 시작후 3분쯤 경과하면 소지면과 에칭면의 색상은 붉은 금색과 갈색으로 변화하고 5분정도 경과하면 황금색과 짙은 갈색을 띄게 되는데 이 순간 열처리를 중지시키면 원하는 색상을 얻게 되는 것이다.

여기서 만일 보라색과 짙은 갈색의 색상을 얻고자 하면 열처리 시간을 10분정도 하여주면 된다.

[실시예 3.(소지면/연마면=보라색/청색 착색)]

실시예 3은 전해 연마를 실시하여 광택도가 뛰어난 연마면을 표면에 입히고 보라색/청색으로 착색시킨 예를 나타낸 것이다. 착색 방법은 실시예 1에서와 동일하게 전처리하여 표면의 불순물을 제거한 스테인레스 강판을 10분간 활성화처리를 한다. 실시예 1 및 2와 동일하게 수세 및 마스킹 처리를 하고 연마용액 조제방법에서 설명한 연마용액내에서 전해연마를 실시한다. 전해연마를 실시하면 표면 광택도만 크게 증가 할 뿐 에칭의 경우처럼 깊이 패인 부분이 생기지 않는다. 따라서, 요철면이 생기게 표면을 연마하려면 먼저 적절히 전해 에칭한 후에 전해연마를 실시하여야 한다. 연마조건은 실시예 2의 에칭의 경우와 동일하며, 연마부분의 광택도는 처리시간에 따라 점진적으로 증가하므로 처리시간은 적절히 조절하면 된다. 위와 같이 적절히 연마된 표면을 실시예 1과 동일하게 수세하고 마스킹 재를 벗겨내고서 다시 활성화 처리를 5분간 실시하면 소지면/연마면이 각각 엷은 황금색과 엷은 갈색을 나타내는 표면을 얻을 수 있다.

이렇게 처리한 표면을 15분간 음극처리하면 표 3에서와 같이 엷은 보라색/짙은 갈색으로 나타나고 이 음극처리한 표면을 500℃, 공기중에서 7분간 열처리하므로서 표 4에서와 같이 짙은 보라색/짙은 청색의 아름답고 화려한 다색표면을 얻을 수 있었다.

[표 3]

음극처리한 표면을 500℃ 공기중에서 열처리 하는 시간에 따르는 색의 변화는 표 4와 같다.

[표 4]

[실시예 4.(소지면/에칭면=보라색/금색 착색)]

실시예 4는 활성화처리를 먼저 하지 않고 에칭이나 연마처리를 먼저한후 활성화 처리를 하여 스테인레스 강을 착색시키는 예이다.

스테인레스 강을 실시예 1에서와 같이 탈지 세척한 다음 활성화 처리를 하지 않고 바로 마스킹 인쇄를 실시한다. 에칭용액에서 20분간 에칭한 다음 마스킹 재를 제거한 후 활성화 처리를 한다. 15분간 활성화 처리후 음극처리를 하면 음극처리 시간에 따라서 표면의 색은 여러단계로 변화되며, 15분간 음극처리 하면 엷은 보라색/엷은 붉은색 표면을 얻을 수 있다. 최종적으로 500℃, 공기중에서 5분간 열처리하면 소지면(마스킹면)은 보라색이 되고 에칭면은 금색으로 착색되었다.

이때 열처리 시간에 따르는 색의 변화는 표 5와 같다.

전해연마의 경우는 에칭방법과 동일하게 처리하면 같은 착색 표면을 얻을 수 있었다.

[표 5]

[실시예 5.(청색/갈색 착색)]

실시예 5는 음극처리 후에 마스킹 재를 제거하여 열처리하므로서 다색으로 착색시키는 방법을 나타낸 것이다.

스테인레스 강을 실시예 1에서와 동일하게 탈지 수세한후, 3분간 활성화 처리를 하면, 엷은 갈색 표면을 얻을 수 있다. 이 활성화 표면을 원하는 무늬로 마스킹한 다음에 음극처리를 한다. 음극처리에 따라 여러색으로 변화되는데, 이러한 색의 변화는 실시예 2에 잘 나타나 있다. 20분간 음극처리하고 마스킹 재를 제거한면 마스킹 부분은 엷은 갈색을 나타내고 마스킹 되지 않은 잔여부분은 짙은 갈색을 나타낸다.

위와 같이 처리한 표면을 500℃, 공기중에서 7분간 열처리하면 잔여부분과 마스킹 부분이 각각 짙은 청색과 짙은 갈색으로 착색되는 다색 표면을 얻을 수 있었다.

본 발명의 다색착색 방법은 상기 실시예에 국한되지 아니하며, 본 발명의 착색 방법으로 얻을 수 있는 색이 갈색, 청색, 황금색, 보라색, 연두색, 검정색등으로 다양하기 때문에 이러한 다양한 색들을 하나의 강판상에 표현하게 됨으로서 제품을 화려하고 아름답게 착색시킬 수 있는 새로운 기술인 것이다.

Claims (7)

1. 스테인레스 강판 표면에 다색의 색상을 착색시키기 위한 방법에 있어서, ｉ) 스테인레스 강판을 세척한후 활성화 용액에 침지시켜 강판 표면을 활성화시킨후 뜨거운 물로 세척하여 건조시키는 단계와, ⅱ) 활성화 정도가 다른 표면을 만들기 위하여 상기 활성화된 표면의 일부에 원하는 무늬 양으로 마스킹 재를 도포하는 단계와, ⅲ) 상기 마스킹된 강판을 다시 활성화 용액에 침지시켜 잔여부분(마스킹이 안된 표면)을 계속 활성처리 한후 마스킹 재를 제거하는 단계와, ⅳ) 크롬도금액중에 침지하여 음극처리하는 단계와, ⅴ) 이어서 표면을 공기중에서 500℃로 가열하여 열처리하는 단계로 이루어져 마스킹재 도포면과 잔여부분의 색상이 서로 상이한 색을 갖도록 함을 특징으로 하는 스테인레스 강 표면의 다색 착색방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 마스킹된 강판의 잔여부분을 전해 에칭 처리를 한다음 마스킹재를 제거한후 활성화 용액에 침지시켜 활성화처리함을 특징으로 하는 스테인레스 강 표면의 다색 착색방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 마스킹된 강판의 잔여부분을 전해 연마 처리한 다음 마스킹재를 제거한 후 활성화 용액에 침지시켜 활성화 처리함을 특징으로 하는 스테인레스 강 표면의 다색 착색방법.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 스테인레스 강판의 마스킹된 표면과 잔여부분의 색상이 음극처리 시간에 따라 변화함을 특징으로 하는 스테인레스 강 표면의 다색 착색방법.
5. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 음극처리된 스테인레스 강판의 마스킹된 표면과 잔여부분의 색상이 열처리 시간에 따라 변화함을 특징으로 하는 스테인레스 강 표면의 다색 착색방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 마스킹된 강판의 잔여부분을 일차로 전해 에칭 처리한 다음 2차로 전해연마 처리함을 특징으로 하는 스테인레스 강 표면의 다색 착색방법.
7. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제6항중 어느 한항에 있어서, 스테인레스 강판 표면에 활성화 정도가 각기 다른 부분을 복수개 형성하기 위하여 상기 소항목 ⅱ)와 ⅲ) 단계를 반복 처리함을 특징으로 하는 스테인레스 강 표면의 다색 착색방법.