WO2015056954A1

WO2015056954A1 - 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 마그네슘합금소재

Info

Publication number: WO2015056954A1
Application number: PCT/KR2014/009629
Authority: WO
Inventors: 문성모; 이상열; 장도연; 김만
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2015-04-23
Also published as: KR101466575B1

Abstract

본 발명은 마그네슘합금 표면을 대기 중에서 연마하거나 마그네슘합금 표면이 액상과 접촉된 상태 또는 마그네슘합금 표면에 불활성기체를 분사한 상태에서 마그네슘합금 표면을 연마하여, 기존의 자연산화피막(native oxide film)이나 불순물들을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시키고, 도장처리함으로써 도장이 벗겨져도 장시간 방식(防蝕)되는 대기 중 연마에 의한 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 마그네슘합금소재에 관한 것이다.

Description

마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 마그네슘합금소재

본 발명은 대기 중 연마에 의한 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 마그네슘합금소재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 자연산화피막(native oxide film)을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시키고, 도장처리함으로써 도장이 벗겨져도 장시간 방식(防蝕)되는 대기 중 연마에 의한 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 마그네슘합금소재에 관한 것이다.

마그네슘(Mg)은 구조용으로 이용되는 금속 재료 중에서 가장 가벼운 금속으로 알려져 있고, 밀도는 1.74(g/cm², 상온)이며, 다른 금속과 비교하면, 알루미늄(Al)의 약 3분의 2, 타이타늄(Ti)의 약 3분의 1, 철(Fe)의 약 4분의 1에 해당하는 밀도를 가지고 있다.

또한, 마그네슘은 종래의 플라스틱에 비해 강성 및 강도가 우수하고 가공성이 우수하며, 박형화(薄型化)가 가능하여 21세기 꿈의 신소재로 불리고 있고, 설계, 정밀금형, 정밀가공, 금속공학, 도장 등 여러 분야의 기술을 필요로 하는 고정밀, 고부가가치의 제품으로 자동차, 우주항공, 전기, 전자분야에서 그 사용 및 시장 규모가 급속히 확대되고 있다.

또한, 마그네슘합금은 마그네슘에 각종 원소를 첨가하여 기계적 강도를 갖게 한 경합금으로, 컴퓨터, OA기기, 비디오, 오디오, MD/CD 플레이어 케이스, 텔레비전 프레임, 휴대전화, 노트북 컴퓨터, MP3 플레이어, 디지털 카메라, TV 카메라, 액정프로젝터 등과 같은 경량성 고강도를 요하는 전기전자 및 정보통신 주요부품의 재료이고, 핸들, 센터페시아, 실린더 헤드 및 환기팬과 같은 차량의 주요부품의 재료이며, 낚시용이나 등산용 등의 고급 경량화 스포츠용품 주요부품의 재료이고, 우주항공분야의 신소재로 적용되고 있다.

이러한 마그네슘합금은 비교적 낮은 표준전극전위를 가지고 있어서 내식성이 매우 취약하므로, 마그네슘합금의 표면처리가 반드시 필요하다. 또한, 마그네슘합금 제품의 외관 특성 및 내마모 특성 등과 같은 표면 기능을 향상시키기 위해서도 표면처리가 요구된다.

한편, 금속 표면에 화학처리로 산화막이나 무기염의 얇은 피막을 형성하는 것을 화성처리라 하는데, 이는, 방식, 피막, 도색, 착색 등의 우수한 성질을 금속에 적용하기 위함이다.

등록특허공보 제10-0967713호는 마그네슘합금의 표면처리방법 및 표면처리된 마그네슘합금에 관한 것으로, 마그네슘합금의 표면을 화학 처리하는 단계, 화학 처리된 마그네슘합금의 표면을 내식코팅 조성물로 내식코팅하는 단계, 내식 코팅된 마그네슘합금의 표면을 도장용 조성물로 도장하는 단계를 포함하여 마그네슘합금 표면의 내식성을 향상시키는 마그네슘합금의 표면처리방법에 대하여 개시하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 기술에서는 마그네슘합금의 표면을 화학 처리하는 단계 및 내식코팅을 하는 단계에서 화학물질이 사용되어 화학 폐기물이 발생하는 문제점이 있으며, 마그네슘합금의 화학처리 공정에서 마그네슘 판재의 표면을 탈지, 탈지한 마그네슘 판재의 표면을 세정, 세정한 마그네슘 판재의 표면을 에칭, 에칭한 마그네슘 판재의 표면을 세정, 세정한 마그네슘 판재의 표면을 탈스머트, 탈스머트한 마그네슘 판재의 표면을 세정하는 각각의 단계를 포함하여 복잡한 공정으로 인한 경제적으로 손실이 큰 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 마그네슘합금 표면을 대기 중에서 연마하거나 마그네슘합금 표면이 액상과 접촉된 상태에서 또는 마그네슘합금 표면에 불활성기체를 분사한 상태에서 마그네슘합금 표면을 연마하여, 기존의 자연산화피막(native oxide film)을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시키고, 도장처리함으로써 도장이 벗겨져도 장시간 방식(防蝕)되는 대기 중 연마에 의한 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 마그네슘합금소재의 제공을 목적으로 한다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법은 마그네슘합금 표면을 대기 중에서 연마하여 기존의 자연산화피막(native oxide film)을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시키는 제 1단계, 상기 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면의 연마잔존물을 제거하는 제 2단계 및 상기 연마잔존물이 제거된 마그네슘합금 표면을 도장처리하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법은 마그네슘합금 표면이 액상과 접촉된 상태에서 마그네슘합금 표면을 연마하여 기존의 자연산화피막(native oxide film)을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시키는 제 1단계, 상기 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면을 건조하는 제 2단계 및 상기 건조된 마그네슘합금 표면을 도장처리하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법은 마그네슘합금 표면에 불활성기체를 분사한 상태에서 마그네슘합금 표면을 연마하여 기존의 자연산화피막을 제거하고, 새로운 자연산화피막을 형성시키는 제 1단계 및 상기 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면을 도장처리하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 마그네슘합금소재는 상기 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법으로 표면이 처리된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 대기 중 연마에 의한 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 마그네슘합금소재에 따르면, 마그네슘합금 표면을 대기 중에서 연마하거나 마그네슘합금 표면이 액상과 접촉된 상태에서 또는 마그네슘합금 표면에 불활성기체를 분사한 상태에서 마그네슘합금 표면을 연마하여, 기존의 자연산화피막(native oxide film)이나 불순물들을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시키고, 도장처리함으로써 도장이 벗겨져도 장시간 방식(防蝕)되는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 대기 중 연마에 의한 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 마그네슘합금소재에 따르면, 마그네슘합금의 표면에 화성피막이 아닌, 자연산화피막을 형성시킴으로써 마그네슘합금의 표면에 내식성 표면처리를 하는 과정에서 크롬과 같은 독성이 강한 물질을 사용하지 않아 친환경적인 이점이 있다.

또한, 본 발명의 대기 중 연마에 의한 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 마그네슘합금소재에 따르면, 마그네슘합금 표면의 방식 처리 공정이 단순하여 마그네슘합금 표면의 방식 처리를 신속하게 할 수 있고, 비용이 절감되어 경제적인 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일례에 따른 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법의 흐름도이다.

도 2는 본 발명의 다른 일례에 따른 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법의 흐름도이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 일례에 따른 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법의 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 일례에 따른 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법의 흐름도이다.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 자연산화피막의 단면도이다.

도 6은 본 발명의 비교예에 따른 자연산화피막의 단면도이다.

도 7은 본 발명의 실험예 1에 따라 본 발명의 실시예 1 및 비교예를 염수시험한 결과이다.

도 8은 본 발명의 실험예 2에 따라 본 발명의 실시예 2 및 실시예 3를 염수시험한 결과이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

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. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 일례에 따른 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 마그네슘합금 표면을 대기 중에서 연마하여 기존의 자연산화피막(native oxide film)을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시킨다.

마그네슘합금의 표면은 대기에 노출될 경우, 산화가 일어날 수 있는데, 마그네슘합금 표면을 대기 중에서 연마하여 기존의 자연산화피막을 제거하면, 마그네슘합금 표면이 직접 대기에 노출되고, 대기에 노출된 마그네슘합금 표면에 새로운 자연산화피막이 형성될 수 있다.

또한, 연마는 마그네슘합금 표면에서 반복적인 운동을 하여 수행되므로, 새로운 자연산화피막은 연마를 수행하는 과정에서 일부 제거될 수도 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 연마는 금속 또는 세라믹 블레이드(metallic or ceramic blades), 사포(emery paper), 연마제 또는 브러쉬 중 어느 하나로 수행될 수 있다.

이때, 새로운 자연산화피막은 기존의 자연산화피막과 비교하여 막 내부의 치밀한 정도에 차이가 있을 수 있으며, 새로운 자연산화피막이 더욱 치밀하게 형성될 수 있다.

그 뒤, 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면의 연마잔존물을 제거 한다. 여기서, 연마잔존물의 제거는 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면에 액상을 스프레이가 분사하여 연마잔존물이 제거될 수 있다.

이때, 액상은 증류수, 불소이온(F^-) 함유 용액 등의 불소(F) 함유용액, 규산이온(SiO₃ ^2-) 함유 용액, 알루메이트 이온(AlO₂ ^-) 함유 용액, PO₄ ^3-, P₂O₇ ^4-, H₂PO₄ ^-, HPO₄ ^2- 등과 같은 인(P) 포함 이온을 함유하는 인(P) 함유용액, 알코올 또는 아세톤 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 스프레이는 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면의 연마잔존물을 물리적으로 제거할 수 있을 정도의 고압으로 액상을 분사할 수 있다.

또한, 연마잔존물의 제거는 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면이 액상 내에서 진동에 의해 연마잔존물이 제거될 수도 있다.

이때, 액상은 증류수, 불소이온(F^-) 함유 용액 등의 불소(F) 함유용액, 규산이온(SiO₃ ^2-) 함유 용액, 알루메이트 이온(AlO₂ ^-) 함유 용액, PO₄ ^3-, P₂O₇ ^4-, H₂PO₄ ^-, HPO₄ ^2- 등과 같은 인(P) 포함 이온을 함유하는 인(P) 함유용액, 알코올 또는 아세톤 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 진동은 초음파 발생장치에 의해 발생된 초음파에 의해 유발될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 연마잔존물의 제거는 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면의 연마잔존물이 브러쉬에 의해 제거될 수도 있다. 이때, 브러쉬는 연마잔존물을 제거할 때에 마그네슘합금 표면의 새로운 자연산화피막에 대해 물리적으로 영향을 주지 않을 정도로 부드러운 재질일 수 있다.

그 다음에, 연마잔존물이 제거된 마그네슘합금 표면을 도장처리 한다. 여기서, 도장처리를 위한 도장용 조성물은 인산 변성 아크릴 수지를 포함할 수 있다.

또한, 도장용 조성물에 포함된 인산 변성 아크릴 수지 조성물은 아크릴 수지와 여분의 유기 용매를 포함할 수 있다. 이때, 아크릴 수지는 측쇄 말단에 인산기가 부가된 아크릴 반복 단위, 수산기를 갖는 아크릴 반복 단위 및 비관능성 아크릴 반복 단위를 포함할 수 있다. 측쇄 말단에 인산기가 부가된 아크릴 반복 단위는 글리시딜기를 포함하는 아크릴 단량체, 수산기를 가진 아크릴 단량체 및 비관능성 아크릴 단량체를 공중합한 후, 글리시딜기와 인산을 반응시켜 제조할 수 있다.

본 발명의 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법에 따라 방식처리된 마그네슘합금의 새로운 자연산화피막은 두께가 1 nm 내지 50 nm일 수 있다. 이때, 새로운 자연산화피막의 두께가 50 nm 초과일 경우, 막 내부가 치밀하게 형성되지 않을 수 있어 내식성이 저하될 수 있다. 반면, 새로운 자연산화피막의 두께가 1 nm 미만일 경우, 새로운 자연산화피막이 쉽게 손상될 수 있어 내식성이 저하될 수 있다.

본 발명의 다른 일례에 따른 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 마그네슘합금 표면을 대기 중에서 연마하여 기존의 자연산화피막을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시키고, 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면의 연마잔존물을 진공흡입장치가 흡입한다.

이때, 연마는 금속 또는 세라믹 블레이드(metallic or ceramic blades), 사포(emery paper), 연마제 또는 브러쉬 중 어느 하나로 수행될 수 있다.

여기서, 본 발명의 다른 예에 따른 마그네슘합금 표면을 대기 중에서 연마하여 기존의 자연산화피막을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시키는 과정은 본 발명이 일례에 따른 마그네슘합금 표면을 대기 중에서 연마하여 기존의 자연산화피막을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시키는 과정과 동일하게 수행될 수 있다.

본 발명의 다른 예에서, 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면의 연마잔존물을 진공흡입장치가 흡입할 때, 진공흡입장치는 연마가 수행되는 동시에 연마잔존물을 진공흡입할 수 있다.

또한, 진공흡입장치는 연마잔존물이 잘 흡입될 수 있도록 마그네슘합금 표면의 일측에 배치되거나, 연마를 수행하는 도구의 일측에 배치될 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 연마잔존물이 제거된 마그네슘합금 표면을 도장처리 한다.

본 발명의 다른 예에 따른, 연마잔존물이 제거된 마그네슘합금 표면을 도장처리 하는 과정은 본 발명의 일례에 따른, 연마잔존물이 제거된 마그네슘합금 표면을 도장처리 하는 과정과 동일하게 수행될 수 있다.

상기 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법에 따라 표면 처리된 마그네슘합금의 새로운 자연산화피막은 두께가 1 nm 내지 50 nm일 수 있다. 이때, 새로운 자연산화피막의 두께가 50 nm 초과일 경우, 막 내부가 치밀하게 형성되지 않을 수 있어 내식성이 저하될 수 있다. 반면, 새로운 자연산화피막의 두께가 1 nm 미만일 경우, 새로운 자연산화피막이 쉽게 손상될 수 있어 내식성이 저하될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일례에 따른 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 마그네슘합금 표면이 액상과 접촉된 상태에서 마그네슘합금 표면을 연마하여 기존의 자연산화피막(native oxide film)을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시킨다.

여기서, 액상과 접촉된 생태는 마그네슘합금 표면을 액상에 침지한 상태일 수 있는데, 이때의 액상은 SiO₃ ^2-, BO₂ ^- 및 AlO₂ ^-를 포함하는 알코올, SiO₃ ^2-, BO₂ ^- 및 AlO₂ ^-를 포함하는 증류수와 알코올의 혼합물 또는 증류수일 수 있다.

여기서 알코올은 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol)일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 액상과 접촉된 상태는 마그네슘합금 표면에 액상을 분사하여 분사된 상기 액상이 마그네슘합금 표면과 접촉된 상태일 수 있는데, 이때의 액상은 증류수, 아세톤, 또는 알코올류일 수 있다. 여기서 알코올류로는 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol)일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 연마는 금속 또는 세라믹 블레이드(metallic or ceramic blades), 사포(emery paper) 또는 브러쉬 중 어느 하나로 수행될 수 있다.

또한, 연마는 마그네슘합금 표면에서 반복적은 운동을 하여 수행되므로, 새로운 자연산화피막은 연마를 수행하는 과정에서 일부 제거될 수도 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 새로운 자연산화피막은 기존의 자연산화피막과 비교하여 막 내부의 치밀한 정도에 차이가 있을 수 있으며, 새로운 자연산화피막이 더욱 치밀하게 형성될 수 있다.

또한, 마그네슘합금 표면을 연마하는 과정에서 발생되는 연마잔존물은 액상에 의해 제거될 수 있다.

보다 구체적으로, 마그네슘합금 표면을 액상에 침지한 상태에서는 연마잔존물이 액상으로 흩어져 제거될 수 있으며, 마그네슘합금 표면에 액상을 분사하여 분사된 액상이 마그네슘합금 표면과 접촉된 상태에서는 연마잔존물이 액상이 분사되는 분사력에 의해 쓸려 제거될 수 있다.

그 뒤, 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면을 건조한다. 건조는 자연건조, 열풍건조, 압축가스건조 또는 알코올 세척 후 자연건조 중 어느 하나의 건조방식으로 수행될 수 있고, 마그네슘합금 표면의 액상을 건조시킬 수 있다.

여기서, 자연건조는 직사광선에 의해 마그네슘합금이 손상되지 않는 범위에서 수행될 수 있고, 열풍건조는 열에 의해 마그네슘합금이 손상되지 않는 범위에서 수행될 수 있다.

압축가스건조는 압축가스를 마그네슘합금에 분사하는 방식으로 수행될 수 있는데, 압축가스가 분사되는 분사력에 의해 마그네슘합금이 손상되지 않는 범위에서 수행될 수 있다.

알코올 세척 후 자연건조는 액상과 섞일 수 있는 알코올이 사용될 수 있으며, 알코올을 사용하여 액상을 씻은 뒤, 자연건조를 직사광선에 의해 마그네슘합금이 손상되지 않는 범위에서 수행할 수 있다.

다음으로, 건조된 마그네슘합금 표면을 도장처리한다. 여기서, 도장처리를 위한 도장용 조성물은 인산 변성 아크릴 수지를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일례에 따른 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 마그네슘합금 표면에 불활성기체를 분사한 상태에서 마그네슘합금 표면을 연마하여 기존의 자연산화피막을 제거하고, 새로운 자연산화피막을 형성시킨다.

이때, 불활성기체는 질소(N₂), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 중 어느 하나 일 수 있다.

또한, 마그네슘합금 표면을 연마하는 과정에서 발생되는 연마잔존물은 불활성기체에 의해 제거될 수 있다. 상세하게는 불활성기체가 마그네슘합금의 표면에 고압으로 분사될 수 있으며, 연마하는 과정에서 발생되는 연마잔존물은 이러한 불활성기체의 분사력에 의해 마그네슘합금의 표면으로부터 제거될 수 있다.

다음으로, 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면을 도장처리한다. 여기서, 본 발명의 다른 예에 따른 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면을 도장처리하는 것은, 본 발명의 일례에 따른 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면을 도장처리하는 것과 동일한 방법으로 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 표면 처리된 마그네슘합금소재는 위에서 상세히 설명한 본 발명에 따른 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법으로 표면이 처리될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 마그네슘합금소재에 따르면, 마그네슘합금 표면을 대기 중에서 연마하거나 마그네슘합금 표면이 액상과 접촉된 상태 또는 마그네슘합금 표면에 불활성기체를 분사한 상태에서 마그네슘합금 표면을 연마하여, 기존의 자연산화피막(native oxide film)을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시키고, 도장처리함으로써 도장이 벗겨져도 장시간 방식(防蝕)되는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 마그네슘합금소재에 따르면, 마그네슘합금의 표면에 화성피막이 아닌, 자연산화피막을 형성시킴으로써 마그네슘합금의 표면에 내식성 표면처리를 하는 과정에서 크롬과 같은 독성이 강한 물질을 사용하지 않아 친환경적인 이점이 있다.

또한, 본 발명의 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 마그네슘합금소재에 따르면, 마그네슘합금 표면의 방식 처리 공정이 단순하여 마그네슘합금 표면의 방식 처리를 신속하게 할 수 있고, 비용이 절감되어 경제적인 이점이 있다.

아래에서 본 발명에 대해 실시예를 기초로 하여 상세하게 설명한다. 제시된 실시예는 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

<실시예 1>

본 발명의 실시예 1에서는 마그네슘합금으로 AZ31(Al 3.00 중량%, Zn 1.0 중량%, Cu 0.10 중량%, Mn 3.15 중량%, Ni 0.03 중량%, Mg 잔부)을 사용하였고, AZ31 표면을 대기 중에서 세라믹 블레이드로 연마하여 기존의 자연산화피막을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시켰다.

그 뒤, 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면의 연마잔존물을 제거하기 위해, 증류수를 고압 스프레이 장치로 마그네슘합금 표면에 분사하였다.

다음으로, 인산 변성 아크릴 수지를 포함하는 도장용 조성물로 마그네슘합금 표면을 도장 처리하여 마그네슘합금을 내식성 표면처리하였다.

도 5에서, 세로로 형성된 흑색 계열의 형태가 본 발명의 실시예 1에 따라 마그네슘합금의 표면에 형성된 자연산화피막이다.

본 발명의 실시예 1에 따라 내식성 표면처리된 마그네슘합금의 단면은 도 5에 도시된 바와 같이, 자연산화피막이 치밀하게 형성되었다.

<실시예 2>

본 발명의 실시예 2에서는 마그네슘합금으로 AZ31(Al 3.00 중량%, Zn 1.0 중량%, Cu 0.10 중량%, Mn 3.15 중량%, Ni 0.03 중량%, Mg 잔부)을 사용하였고, AZ31의 표면을 0.05 M의 Na₂SiO₃를 포함하는 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol)에 침지한 상태에서 마그네슘합금 표면을 연마하여 기존의 자연산화피막을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시켰다.

그 뒤, 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면을 열풍건조하였다.

<실시예 3>

본 발명의 실시예 3에서는 마그네슘합금인 AZ31을 0.1 M의 NaBO₂를 포함하는 에틸렌 글라이콜에 침지한 상태에서 마그네슘합금 표면을 연마하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 마그네슘합금을 내식성 표면처리하였다.

<비교예>

본 발명의 비교예에서는 마그네슘합금인 AZ31을 대기 중에서 세라믹 블레이드로 연마하여 기존의 자연산화피막을 제거한 뒤, 5분간 끓는 물에 침지하여 새로운 자연산화피막을 형성시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 마그네슘합금의 내식성 표면처리를 수행하였다.

도 6은 본 비교예에 따른 자연산화피막의 단면도이다.

도 6에서, 세로로 형성된 흑색 계열의 형태가 본 발명의 비교예에 따라 마그네슘합금의 표면에 형성된 자연산화피막이다.

본 비교예에 따라 내식성 표면처리된 마그네슘합금의 단면은 도 6에 도시된 바와 같이, 자연산화피막이 치밀하게 형성되지 못 하였다.

<실험예 1>

본 발명의 실험예 1에서는 실시예 1 및 비교예에 따라 내식성 표면처리된 마그네슘합금의 표면에 X자 형태의 흠집을 형성하여 도장을 벗긴 상태에서 염수시험(salt spray test, SST)을 수행하였다.

도 7에 도시된 바와 같이, 비교예에 의해 내식성 표면처리된 마그네슘합금은 시간이 240 시간, 480 시간, 720 시간 및 1008 시간으로 경과함에 따라, X자 형태의 흡집을 중심으로 부식이 진행되었으나, 본 발명에 따른 실시예 1에 의해 내식성 표면처리된 마그네슘합금은 시간이 240 시간, 480 시간, 720시간 및 1008 시간으로 경과하여도 부식이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.

여기서 비교예의 마그네슘합금의 내식성 표면처리 과정인 5분간 끓는 물에 침지하는 과정은, 실시예 1의 마그네슘합금의 내식성 표면처리 과정인 대기 중에서 세라믹 블레이드로 연마하여 기존의 자연산화피막을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성하는 경우보다 자연산화피막의 두께가 두꺼운 것으로 예상할 수 있으므로, 자연산화피막의 두께가 얇아짐에 따라 방식성이 향상되는 것을 알 수 있다.

또한, 도 5 및 도 6을 참조하여, 자연산화피막이 치밀하게 형성될수록 방식성이 향상되는 것을 알 수 있다.

<실험예 2>

본 발명의 실험예 2에서는 실시예 2 및 실시예 3에 따라 내식성 표면처리된 마그네슘합금의 표면에 X자 형태의 흠집을 형성하여 도장을 벗긴 상태에서 염수시험(Salt spray test, SST)을 수행하였다.

도 8은 본 발명의 실험예 2에 따라 본 발명의 실시예 2 및 실시예 3을 염수시험한 결과이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 2 및 실시예 3에 의해 내식성 표면처리된 마그네슘합금은 시간이 240 시간, 480 시간, 720 시간 및 960 시간으로 경과하여도 X자 형태의 흡집을 중심으로 부식이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.

상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

마그네슘합금 표면을 대기 중에서 연마하여 기존의 자연산화피막(native oxide film)을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시키는 제 1단계;

상기 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면의 연마잔존물을 제거하는 제 2단계; 및

상기 연마잔존물이 제거된 마그네슘합금 표면을 도장처리하는 제 3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 제 2단계에서, 상기 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면에 액상을 스프레이가 분사하거나, 상기 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면을 액상 내에서 진동시키거나, 상기 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면을 브러싱(brushing)하여 상기 연마잔존물이 제거되는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
제 2항에 있어서,

상기 액상은 증류수; 불소이온(F^-) 함유 용액; 규산이온(SiO₃ ^2-) 함유 용액; 알루메이트 이온(AlO₂ ^-) 함유 용액; PO₄ ^3-, P₂O₇ ^4-, H₂PO₄ ^- 및 HPO₄ ^2-으로부터 선택되는 1종 이상의 인(P) 포함 이온 함유 용액; 알코올류; 및 아세톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
마그네슘합금 표면을 대기 중에서 연마하여 기존의 자연산화피막을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시키고, 상기 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면의 연마잔존물을 진공흡입장치가 흡입하는 제 1단계; 및

상기 연마잔존물이 제거된 마그네슘합금 표면을 도장처리하는 제 2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
제 1항 또는 제 4항에 있어서,

상기 제 1단계에서, 상기 연마는 금속 또는 세라믹 블레이드(metallic or ceramic blades), 사포(emery paper), 연마제 또는 브러쉬 중 어느 하나로 수행되는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
마그네슘합금 표면이 액상과 접촉된 상태에서 마그네슘합금 표면을 연마하여 기존의 자연산화피막(native oxide film)을 제거하는 동시에 새로운 자연산화피막을 형성시키는 제 1단계;

상기 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면을 건조하는 제 2단계; 및

상기 건조된 마그네슘합금 표면을 도장처리하는 제 3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
제 6항에 있어서,

상기 액상과 접촉된 상태는 상기 마그네슘합금 표면을 상기 액상에 침지한 상태인 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
제 7항에 있어서,

상기 액상은 SiO₃ ^2-, BO₂ ^- 및 AlO₂ ^-를 포함하는 알코올, SiO₃ ^2-, BO₂ ^- 및 AlO₂ ^-를 포함하는 증류수와 알코올의 혼합물 또는 증류수인 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
제 6항에 있어서,

상기 액상과 접촉된 상태는 상기 마그네슘합금 표면에 상기 액상을 분사하여 분사된 상기 액상이 상기 마그네슘합금 표면과 접촉된 상태인 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
제 9항에 있어서,

상기 액상은 증류수, 아세톤 또는 알코올류인 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
제 6항에 있어서,

상기 제 1단계에서, 상기 마그네슘합금 표면을 연마하는 과정에서 발생되는 연마잔존물은 상기 액상에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
제 6항에 있어서,

상기 제 2단계에서, 상기 건조는 자연건조, 열풍건조, 압축가스건조 또는 알코올 세척 후 자연건조 중 어느 하나의 건조방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
마그네슘합금 표면에 불활성기체를 분사한 상태에서 마그네슘합금 표면을 연마하여 기존의 자연산화피막을 제거하고, 새로운 자연산화피막을 형성시키는 제 1단계; 및

상기 새로운 자연산화피막이 형성된 마그네슘합금 표면을 도장처리하는 제 2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
제 13항에 있어서,

상기 불활성기체는 질소(N₂), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
제 6항 또는 제 13항에 있어서,

상기 제 1단계에서, 상기 연마는 금속 또는 세라믹 블레이드(metallic or ceramic blades), 사포(emery paper) 또는 브러쉬 중 어느 하나로 수행되는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
제 13항에 있어서,

상기 제 1단계에서, 상기 마그네슘합금 표면을 연마하는 과정에서 발생되는 연마잔존물은 상기 불활성기체에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리방법.
제 1항, 제 4항, 제 6항 또는 제 13항에 있어서,

상기 제 1단계에서, 상기 새로운 자연산화피막은 두께가 1 nm 내지 50 nm인 것을 특징으로 하는 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법.
제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 의한 마그네슘합금의 내식성 표면처리 방법으로 표면이 처리된 마그네슘합금소재.