KR940011710B1 - 황동 도금강판 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

황동 도금강판 및 그의 제조방법

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 금색(金色)을 띄어 장식적 효과를 내면서 동시에 내식성 및 내후성이 우수한 황동 즉, 아연-동 합금도금강판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

황동 특히 50%이하의 아연을 함유하는 동합금은 미려한 황금색을 가지며, 비교적 강도가 높으며 납땜이 쉽고 내식성이 뛰어나 각종 밸브재, 열쇠 및 문고리등의 건자재, 선전용 문구를 나타내는 용도 등 널리 이용되고 있다. 또한, 전기 전도성이 뛰어나면서도 내후성이 동보다 우수하여 각종 전자재료에도 사용되고 있다. 이러한 황동의 특성 및 황금의 색조를 강철 및 기타 금속재료에 부여하기 위해서는 황동을 원하는 대상물에 도금하는 것이 바람직하다. 황동의 도금 방법으로는 용융법 및 전기도금법을 우선 생각할 수 있다.

그러나 용융도금에서는 아연 40중량%, 동 60중량%일때의 황동의 융점이 약 900℃ 정도가 되기 때문에 몇가지 문제가 있다. 첫째는 황동의 높은 융점을 견디는 도금설비의 제작이 곤란하다는 것이며, 둘째는 피도금재료가 도금시에 고온으로 되기 때문에 소재자신의 기계적 성질 등이 영향을 받는다는 것이다.

용융도금의 이러한 문제점때문에 황동의 도금은 지금까지는 전기도금이 주로 이용되고 있다. 즉, 시안화동, 시안화아연, 시안화칼륨을 주성분으로 하는 전해액중에서 전착하는 것이다. 그러나 전기도금으로 황동을 제조한 경우에는 유독물질인 시안화합물을 사용하므로 공해방지를 위한 별도의 설비와 경비가 필요한 단점이 있으며, 귀금속인 동과 비금속(卑金屬)인 아연을 동시에 전착하기 때문에 PH관리등에 제어조건이 까다로우며 전류밀도 또한 1A/dm²이하로 작기 때문에 상업적 유용성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 진공증착 또는 이온플레이팅 방법이 합금도금에 쉽게 적용할 수 있음에 착안하였다. 본 발명은 이 방법으로 아연-동 합금도금강판을 제조함에 있어서, 기판온도를 상온∼300℃의 넓은 범위에서 도금중량을 20g/m²으로 하여 제조함에 있어서 아연을 10∼50wt% 함유하도록 하여 장식성이 뛰어나며 동시에 내식성 및 내후성이 우수한 아연-동 합금도금강판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 제조공정을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서의 황동피막은 공히 10^-4Torr 이하의 진공하에서 도금하였다. 먼저 진공용기에 낟알 형상의 아연과 동을 각각 서로 다른 증발원(蒸發員)속에 넣은 다음 기판을 장착하고 진공펌프를 이용하여 원하는 진공이 될때까지 배기한다. 이때 증발원 사이의 간격과 증발원과 기판사이의 거리등을 기판 크기에 맞추어 미리 설정하되, 도금층 두께의 편차 및 아연 함량의 편차가 5% 이내가 되도록 조정한다. 기판은 저탄소강판을 사용하였으며 진공 챔버에 장입하기전 알칼리 탈지와 유기용매를 이용한 초음파 세척을 행하였다. 진공도가 10^-5Torr 이하가 되면 기판의 청정 및 활성도를 높이기 위해 10^-2Torr 정도의 아르곤 개스 분위기에서 기판에 약 1000V의 부전압(負電壓)을 인가(印加)하여 15분에서 20분 정도 글로우 방전에 의한 기판 청정을 행한다. 기판의 청정 정도는 기판에 흐르는 전류를 읽어 간접적으로 판단한다. 초기에는 불순물 또는 산화막등의 영향으로 많은 전류가 흐르다가 어느 정도 깨끗해지면 전류가 감소하여 포화되는 단계에 접어들게 되는데 이때 청정작업을 끝내는 것일 적당하다. 기판청정을 너무 오래하면 지나친 온도상승이나 이온충격에 의해 기판을 손상시킬 우려가 있으므로 주의를 요한다. 기판청정이 끝나면 기판의 온도를 원하는 값에 맞추고, 각각의 증발원에 적당량의 전원을 공급하여 증발원을 충분히 탈개스 시킨다. 탈개스가 끝나면 아연과 동 각각의 증발원을 미리 설정된 증발원을 조절하여 원하는 중량%의 아연-동 합금피막 즉, 황동피막을 만든다. 이와 같이 두개의 증발원을 동시에 이용하면서 서로 독립적인 전원을 사용하면 중량%의 조절 및 증발언의 제어를 쉽게 할 수 있어 합금피막에 유용하게 적용할 수 있다.

이온플레이팅 방법에서는 방전개스를 도입하지 않고 열전자 방출원과 이온화전극을 이용하여 아아크방전을 유도하고 이때 유도된 방전을 이용하여 증발물질을 이온화시키면서 기판에 0∼500V의 전압을 인가하여 실시하는 아아크방전형 이온플레이팅과 10^-2∼10^-4Torr의 방전개스 분위기에서 기판에 500-2000V의 고전압을 인가하여 실시하는 직류 2극형 이온플레이팅이 모두 가능하다.

상기 아연-동 합금도금강판을 제조함에 있어서, 부착량을 20g/m²이상으로 하였으며 아연의 중량을 10∼50% 제한하였는데 그 이유는 다음과 같다.

본 발명의 황동 도금을 강판에 사용하기 위해서는 장식성 뿐만 아니라, 충분한 내후성 및 내식성이 요구되는 바, 이를 만족시키기 위해서는 도금층의 두께가 충분히 두꺼워야 하며 본 발명의 경우 부착량이 20g/m²이하가 되면 내식성이 현저히 감소하였다. 아연의 중량%의 경우는 아연이 50% 이상이 되면 색상이 금속성으로 변하면서 장식의 효과를 상실할 뿐 아니라 내후성이 열악하게 되며, 10%미만이 되면 금속동과 큰 차이가 없기 때문이다.

본 발명을 통해 기존의 도금제품보다 특성이 우수한 도금제품을 실현하였을 뿐 아니라 환경오염을 방지할 수 있고, 원가절감에도 기여하여 각종 건자재 및 가정용품에 사용될 수 있는 것으로 기대된다.

하기 실시예는 본 발명의 방법으로 아연-동 피막을 제조하여 그 특성을 조사하였다. 특성평가로는 장식성, 내식성 및 내후성 등을 시험하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다. 아연의 함량은 전자선 미세분석 장치(EPMA : electron probe micro-analysis)를 이용하여 전자선 주사시에 피막에서 발생된 특성 X-선의 강도비로 부터 산출하였으며 오오제 전자분광기의 깊이 방향 관찰로부터 보정하여 최종적으로 결정하였다. 장식성은 피막의 선명도를 육안으로 관찰하여 판단한 것이며, 내후성은 내습시험후 장기간 대기에 폭로한 후 표면의 변화된 형상을 전자현미경으로 관찰하여 그 변화의 정도를 비교하였다. 내식성은 5% NaCl 용액중에서 초기 적청 발생기간으로 비교하였다.

[실시예 및 비교예]

[실시예 1]

아연과 동의 증발을 위해 각각 아루미나로 차단시킨 텅스텐 보우트(alumina-barriered W. boat)를 증발원으로 사용했으며, 기판온도가 200℃이고, 증발도중의 진공도가 5×10^-5Torr에서 아연의 함량을 35중량%되게 하고 20g/m²의 부착량으로 0.6×100×150(mm)의 저탄소강판상에 증착시켰다.

[실시예 2-3]

실시예 1과 동일하되 도금중량을 각각 25,30g/m²으로 하였다.

[실시예 4-6]

실시예 1과 동일하되 기판온도를 각각 30, 150, 250℃로 유지하였다.

[실시예 7-9]

실시예 1과 동일하되 아연의 함량을 각각 15, 25, 45중량%로 제조하였다.

[비교예 1-2]

실시예 1과 동일하되 도금중량을 각각 10,15g/m²으로 하였다.

[비교예 3-4]

실시예 1과 동일하되 아연함량을 각각 10, 15g/cm²으로 하였다.

[표 1]

실시예 및 비교예에 따른 제품의 성능 비교표

^*○ : 매우양호

△ : 양호

× : 불량

Claims (2)

1. 아연-동 합금도금강판에 있어서, 도금층의 중량이 20g/m²이상이고 도금층의 아연 함량이 10∼15wt%인 아연 진공증착층 또는 아연 이온플레이팅층으로 된 아연-동 합금도금강판.
2. 진공증착 또는 이온 플레이팅 방법으로 아연-동 합금도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 아연과 동의 증발원을 동시에 증발시켜 기판에 도금층 중량을 20g/m²이상으로 하여 증착시키되 도금층의 아연함량이 10∼50wt%가 되도록 하는 아연-동 합금도음강판을 제조하는 방법.