KR100629449B1 - Aluminium material of chemical coating method that use cr-free - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알루미늄재료에 6가 크롬을 포함하지 않은 크롬 프리제를 염료와 함께 코팅하여 다양한 색깔을 부여할 수 있는 코팅방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coating method capable of imparting various colors by coating a chromium free agent containing no hexavalent chromium on an aluminum material with a dye.
본 발명은 크롬프리제를 알루미늄 소재 표면에 코팅하는 크롬프리코팅공정(S40)과, 상기 크롬프리코팅공정(S40)후 염료를 착색하는 염료착색공정(S50)과, 상기 염료착색공정(S50)후에 착색된 염료를 안정화시키는 공정(S60)과, 상기 안정화공정(S60)후 건조하기 위한 건조공정(S70)으로 코팅하고, 또 다른 공정으로는 알루미늄 소재에 색을 입히는 염료착색공정(S40)과, 염료를 안정화시키는 공정(S50)과, 상기 안정화공정(S50) 후 건조하기 위한 건조공정(S60)으로 코팅되는 것을 특징으로 한다.The present invention is a chromium pre-coating step (S40) for coating a chromium preagent on the surface of the aluminum material, and after the chromium pre-coating step (S40), the dye coloring step (S50) and the dye coloring step (S50) Coating with a step (S60) to stabilize the colored dye, and a drying step (S70) for drying after the stabilization step (S60), and another step is a dye coloring step (S40) to color the aluminum material, The dye is stabilized (S50), and characterized in that the coating by the drying step (S60) for drying after the stabilization step (S50).
본 발명은 크롬이 포함되지 않은 크롬프리를 이용함으로서 유해물질의 배출을 감소시켜 환경오염을 방지하는 효과가 있다.The present invention has the effect of preventing environmental pollution by reducing the emission of harmful substances by using chromium-free chromium-free.
크롬프리(Cr Free), 안정화, 화성처리, 알루미늄, 유기성염료 Cr free, stabilized, chemically treated, aluminum, organic dyes
Description
도 1은 본 발명에 따른 크롬프리제를 이용한 알루미늄 소재의 화성처리 코팅방법에서 크롬프리코팅공정과 염료착색 공정이 분리되었을 때를 나타내는 전체 블럭도이며,1 is an overall block diagram showing when a chromium pre-coating process and a dye coloring process are separated in a chemical conversion treatment method of an aluminum material using a chromium-free agent according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 크롬프리제를 이용한 알루미늄 소재의 화성처리 코팅방법에서 크롬프리제와 염료가 동시에 투입했을 때의 공정을 나타내는 전체 블럭도이다.Figure 2 is an overall block diagram showing a process when the chromium preagent and the dye is added simultaneously in the chemical conversion treatment method of the aluminum material using the chromium preagent according to the present invention.
본 발명은 알루미늄 소재에 6가 크롬을 포함하지 않은 크롬 프리제를 염료와 함께 코팅하여 다양한 색깔을 부여할 수 있는 코팅방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coating method capable of imparting various colors by coating a chromium free agent containing no hexavalent chromium on an aluminum material with a dye.
알루미늄 소재의 표면처리에는 아노다이징, 화성피막처리, 전기도금, 무전해도금, 진공도금등이 있다. 이중 알루미늄의 대표적인 표면처리는 아노다이징과 크로메이트처리로 아노다이징처리는 종래의 공지된 기술인 대한민국 특허출원번호 제10-1998-018460호(1998. 05. 22)의 "알루미늄 또는 알루미늄 합금 양극 산화피막 의 후처리법"에 있어서, 알루미늄 또는 알루미늄합금 양극산화피막을 수용성 불소계 계면활성제를 1㎖/ℓ~100㎖/ℓ 포함하며 온도 60℃이상인 수용액중에서 5분~30분간 침지하고, 상기 알루미늄 또는 알루미늄합금 양극산화피막은 그 표면을 유기물이나 무기물로 전해발색, 전해착색 또는 착색을 하며, 알루미늄 또는 알루미늄합금 양극산화피막을 1㎖/ℓ~100㎖/ℓ의 불소계 계면활성제를 포함한 온도 20℃~40℃의 3.5g/ℓ ~ 5g/ℓ불화니켈 봉공액에 5분~30분간 침지하여 이루어지게 하여 알루미늄 합금을 산화피막으로 후처리하는 것과, 또 다른 공지 기술인 대한민국 특허출원번호 제10-1985-0006006호(1985. 08. 20)의 "알루미늄 양극산화 피막의 착색법"에 있어서, 그 착색방법은 막두께가 12μ이하의 알루미늄계 금속의 양극산화피막을 철, 니켈, 코발트, 크롬, 석, 동, 은, 아연, 바나듐, 티타늄, 카드뮴, 망간, 알루미늄, 및 마그네슘등 각종금속의 각종 금속염 및 황산, 린산등의 무기산, 초산, 구연산, 호박산, 글로코닉아사이드, 글리신, 에틸렌디아민테트라초산(그 부분 중화염을 포함), 마론닉아사이드수산, 의산등의 산을 포함하는 활성화처리욕으로 처리하고 염료염색처리하는 것으로 상기 두 종래 기술은 일반적으로 널리 퍼져 있는 아노다이징 기법을 이용한 알루미늄 소재를 산화피막 처리하는 것이고 본 발명의 크로메이트제를 이용한 화성피막 처리와는 차이가 있다.Surface treatments of aluminum materials include anodizing, chemical coating, electroplating, electroless plating, and vacuum plating. Representative surface treatment of the double aluminum is anodizing and chromate treatment, the anodizing treatment is a post treatment method of the aluminum or aluminum alloy anodized film of Korean Patent Application No. 10-1998-018460 (1998. 05. 22) The aluminum or aluminum alloy anodized film is immersed for 5 minutes to 30 minutes in an aqueous solution containing 1 ml / l to 100 ml / l of a water-soluble fluorine-based surfactant and having a temperature of 60 ° C. or higher, and the aluminum or aluminum alloy anodized film Silver surface is electrochromic, electrolytically colored or colored with an organic or inorganic substance, and 3.5 g of a temperature of 20 ° C. to 40 ° C. containing an aluminum or aluminum alloy anodized film containing 1 ml / l to 100 ml / l of a fluorine-based surfactant. / l to 5g / l nickel fluoride sealing solution soaked for 5 to 30 minutes to post-treat the aluminum alloy with an oxide film, and In the "coloration method of aluminum anodization film" of Korean Patent Application No. 10-1985-0006006 (August 20, 1985), which is another well-known technique, the coloring method is anodization of an aluminum-based metal having a film thickness of 12 mu or less. The coating is made of various metal salts of various metals such as iron, nickel, cobalt, chromium, stone, copper, silver, zinc, vanadium, titanium, cadmium, manganese, aluminum, and magnesium, and inorganic acids such as sulfuric acid, linic acid, acetic acid, citric acid, succinic acid, The two prior arts are generally treated with an activating bath containing an acid such as gloconic aside, glycine, ethylenediaminetetraacetic acid (including partial neutralized salts thereof), maronic aceic acid, and acid. Anodizing an aluminum material using a widespread anodizing technique is different from chemical conversion treatment using the chromate agent of the present invention.
또한, 종래의 알루미늄을 화성피막처리하는 코팅방법은 크롬 6가 크로메이트제를 이용하는 것이 일반적이며 피막이 잘 형성되도록 알루미늄 표면의 기름때를 없애는 탈지공정과, 용액을 이용하여 표면을 갈아내서 표면적을 넓히는 에칭공정과, 알루미늄 표면에 있는 검은 덩어리인 스머트를 제거하기 위한 스머트제거공정 과, 6가 크롬을 이용한 크로메이트 코팅공정과, 건조시기키 위한 공정으로 6가 크롬을 이용할 경우에는 6가 크롬의 함량과 두께에 의해 백색 및 황색 계열 칼라를 생성할 수 있었으나, 상기 6가 크롬 크로메이트제는 독성이 있는 물질이기 때문에 최근 유해물질의 규제로 인해 6가 크롬이 포함된 크로메이트제를 사용할 수 없으며 알루미늄 표면처리에 사용되는 다른 크로메이트제는 인체에 무해하지만 다양한 칼라를 표현할 수 없는 문제점이 발생하게 되었다.In addition, the conventional coating method for chemically treating aluminum is to use a chromium hexavalent chromate agent, a degreasing step to remove the grease on the aluminum surface so that the film is formed well, and an etching step of grinding the surface using a solution to increase the surface area And a smut removal process for removing black smut on the aluminum surface, a chromate coating process using hexavalent chromium, and a hexavalent chromium content when hexavalent chromium is used as a drying process. Although it was possible to produce white and yellow color based on the thickness, since the hexavalent chromium chromate is a toxic substance, the chromate containing hexavalent chromium cannot be used due to the recent regulation of harmful substances, Other chromate agents used are harmless to humans but cannot express various colors. This problem was caused.
상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 크롬을 포함하지 않은 무색의 크롬프리제를 이용함으로서 크롬이 포함된 크로메이트제가 노화에 의해 6가 크로메이트제로의 변환되는 것을 방지할 수 있으며 다양한 색상 표현이 가능하도록 착색된 유기성 염료가 고열에서도 탈색현상과 내식성 및 밀착력이 떨어지지 않고 소재에 안정적으로 안착할 수 있는 알루미늄소재 코팅공정을 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the problems described above, in the present invention, by using a colorless chromium-free agent that does not contain chromium, it is possible to prevent the chromium-containing chromate agent from being converted into hexavalent chromate agent by aging and various color representations It is an object of the present invention to provide an aluminum material coating process that can be stably settled on a material without decoloring phenomenon, corrosion resistance, and adhesion even at high temperatures.
목적을 달성하기 위한 본 발명에서는, 피막이 잘 형성되도록 알루미늄 표면의 기름때를 없애는 탈지공정(S10)과, 용액을 이용하여 표면을 갈아내서 표면적을 넓히는 에칭공정(S20)과, 알루미늄 표면에 있는 검은 덩어리인 스머트를 제거하기 위한 스머트제거공정(S30)에 의한 알루미늄 코팅공정에 있어서;In the present invention for achieving the object, the degreasing step (S10) to remove the grease on the aluminum surface to form a film well, the etching step (S20) to increase the surface area by grinding the surface using a solution, and black lumps on the aluminum surface In the aluminum coating process by the smut removal step (S30) for removing the smut;
크롬프리제를 알루미늄 소재 표면에 코팅하는 크롬프리코팅공정(S40)과, 상기 크롬프리코팅공정(S40)후 염료를 착색하는 염료착색공정(S50)과, 상기 염료착 색공정(S50)후에 착색된 염료를 안정화시키는 공정(S60)과, 상기 안정화공정(S60)후 건조하기 위한 건조공정(S70)으로 코팅되는 것을 특징으로 한다.Chrome pre-coating step (S40) for coating the surface of the chromium free agent (S40), the dye coloring step (S50) for coloring the dye after the chrome pre-coating step (S40), and after the dye coloring step (S50) The dye is stabilized (S60), and characterized in that the coating by the drying step (S70) for drying after the stabilization step (S60).
또 다른 공정으로는 알루미늄 소재에 색을 입히는 염료착색공정(S40)과, 염료를 안정화시키는 공정(S50)과, 상기 안정화공정(S50) 후 건조하기 위한 건조공정(S60)으로 코팅되는 것을 특징으로 한다.Another process is characterized in that it is coated with a dye coloring process (S40) to color the aluminum material, a process to stabilize the dye (S50), and a drying process (S60) for drying after the stabilization process (S50). do.
여기서, 염료를 안정화시키는 공정(S50)은 지르코늄화합물, 티타늄화합물, 불소화합물을 혼합하여 투입함으로서 착색된 염료를 안정화시키는 것을 특징으로 한다.Here, the step of stabilizing the dye (S50) is characterized by stabilizing the colored dye by mixing the zirconium compound, titanium compound, fluorine compound.
또한, 상기 크롬 프리는 크롬이 포함되지 않고, 상기 염료는 유기성 염료로 용액 조제전 분말 상태로 온도범위 180~200℃로 30분 정도 미리 열처리하여 투입함으로서 열에 의한 탈색을 방지하는 것을 특징으로 한다.In addition, the chromium-free does not contain chromium, and the dye is an organic dye, characterized in that to prevent discoloration by heat by injecting a pre-heat treatment for 30 minutes in the temperature range of 180 ~ 200 ℃ in powder form before the solution preparation.
이하, 첨부된 도면 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 크롬프리제를 이용한 알루미늄 소재의 화성처리 코팅방법에서 크롬프리코팅공정과 염료착색 공정이 분리되었을 때를 나타내는 전체 블럭도이며, 도 2는 본 발명에 따른 크롬프리제를 이용한 알루미늄 소재의 화성처리 코팅방법에서 크롬프리제와 염료가 동시에 투입했을 때의 공정을 나타내는 전체 블럭도이다.1 is an overall block diagram showing when the chromium pre-coating process and the dye coloring process in the chemical conversion treatment method of the aluminum material using the chromium preagent according to the present invention, Figure 2 is an aluminum using a chromium preagent according to the present invention In the chemical conversion coating method of the material, the entire block diagram showing the process when the chromium preagent and the dye are added simultaneously.
일반적으로 크로메이트 처리란 알루미늄, 카드늄, 구리, 마그네슘, 은, 아연과 그 합금성에 화학적 혹은 전기화학적처리로 6가 크롬의 화합물과 기타 다른 화 합물을 만드는 것으로, 크롬산이나 중크롬산염을 주성분으로 하는 용액속에 물품을 침지시켜 방청피막을 생성시키는 것이며, 전해에 의한 산화피막은 강한 부도체이지만 화성피막은 도전성이 양호한 전도체이고, 내 마모성이 약한 반면, 내식성은 아주 양호하며, 외관이 아름답고, 지문등의 더러움을 타지 않으며, 염색이 가능하며 피막층은 불활성인 산화피막층을 형성하며 피막이 닳은 부분에서 자기 치유성을 가지며 박편없이 피막형성이 가능하고, 화학적인 처리방법을 선택하므로 형상이 복잡한 구조물에도 처리가 용이하고 대량생산도 가능하다는 특징이 있다.In general, chromate treatment is a chemical or electrochemical treatment of aluminum, cadmium, copper, magnesium, silver, zinc and their alloys to form compounds of hexavalent chromium and other compounds in a solution mainly containing chromic acid or dichromate. The rust preventive film is formed by immersing the article.The electrolytic oxide film is a strong nonconductor, but the chemical conversion film is a good conductor of electricity and has low abrasion resistance, while the corrosion resistance is very good, the appearance is beautiful, and fingerprints, etc. It does not burn, it can be dyed, and the coating layer forms an inert oxide layer, self-healing in the worn part of the coating, film formation without flaking, and chemical treatment method is selected, so it is easy to process even complex structures. Production is also possible.
도 1은 크롬프리제를 이용한 알루미늄 소재의 화성처리 코팅방법에서 크롬프리코팅공정과 염료착색 공정이 분리하여 코팅하는 방법은 아래와 같다. 1 is a method of separately coating a chromium pre-coating process and a dye coloring process in a chemical conversion treatment method of an aluminum material using a chromium preagent.
우선, 상기 탈지공정(S10)은 피막이 잘 형성되도록 알루미늄 표면에 묻어 있는 윤활유 및 광물성 오일 등을 제거하여 도금에 영향을 미치지 않게 하기 위한 것이다.First, the degreasing step (S10) is to remove the lubricating oil and mineral oil, etc. buried on the aluminum surface so that the film is formed well so as not to affect the plating.
상기 에칭공정(S20)은 용액을 이용하여 표면을 갈아내서 표면적을 넓히는 것으로, 일반적으로 습식에칭과 건식에칭을 나누며 습식에칭은 부식에 해당하고, 건식 에칭은 샌드블라스터 등을 이용하여 표면을 깍아내는 공정으로, 투입되는 용액으로는 가성소다를 사용하게 된다. The etching step (S20) is to widen the surface area by grinding the surface using a solution, and generally divides the wet etching and the dry etching, the wet etching corresponds to the corrosion, and the dry etching is used to sand the surface using a sandblasting or the like. In the process, caustic soda is used as the solution to be added.
상기 스머트제거공정(S30)은 알루미늄 표면에 있는 상기 에칭공정(S20)시 남게되는 산화물과 떨어지지 않는 이종금속의 불순물인 스머트를 제거하기 위한 것으로 알루미늄의 표면에 있는 스머트(Smut)를 제거하기 위해서는 일반적으로 알칼리세척과 산세척이 사용되고 있으며, 특히 산세척에는 황산이나 인산등을 사용할 수 있으나 온도가 낮은 경우 반응이 잘 되지 않을 수 있으며 반응이 지나치면 스머트가 더 생길 수 있다. The smut removal process (S30) is to remove smut, which is an impurity of a dissimilar metal, which does not fall with the oxide remaining in the etching process (S20) on the surface of aluminum and removes smut (Smut) on the surface of aluminum. In order to do this, alkaline washing and pickling are generally used. In particular, sulfuric acid or phosphoric acid may be used for pickling, but when the temperature is low, the reaction may not be performed well.
크롬프리코팅공정(S40)는 알루미늄 소재 표면에 다수의 동공을 형성시키고 PH(산성도)가 4.5 ~ 5.5이며 크롬을 포함하지 않은 무색의 크롬프리제를 알루미늄 소재 표면에 코팅하기 위해 크로메이트 처리를 하게 된다. The chromium pre-coating process (S40) is to form a plurality of pores on the surface of the aluminum material, and the chromaticity treatment to coat the surface of the aluminum material with a colorless chromium free agent (pH) is 4.5 ~ 5.5 and does not contain chromium.
염료착색공정(S50)은 상기 크롬프리코팅공정(S40)후 염료를 착색하는 공정으로, 상기 크롬프리코팅공정(S40)후에 다양한 색상을 구현하는 염료를 착색하는 공정으로서, 상기 염료는 유기성 염료 레코탄 골드 피이(Lecotan Gold P - C32H21N7O14S3)와 레코탄 오렌지 에프 오(Lecotan Orange FO)와 레코탄 옐로우 쥐이씨이(Lecotan Yellow GC- C16H14N4O8S)와, 레코탄 옐로우 엠(Lecotan Yellow M-C18H15N3O3S)등 수용성 아조계 산성 염료이며, 색상을 표현하기 위해 각각 관련 염료를 각각 투입하여 색상을 표현하게 되며 상기 염료를 열처리하지 않고 상기 크롬프리코팅공정(S40)후 곧바로 투입하게 되면 염료가 색상이 탈색되는 문제점이 발생하게 되어 상기 염료를 온도범위 180 ~ 200℃에서 30분 정도 열처리하여 투입하게 됨으로서 열에 의한 탈색을 방지할 수 있는 것이며, 사용되는 상기 염료는 PH(산성도)가 4.5 ~ 5.5인 것을 사용하게 된다.The dye coloring step (S50) is a step of coloring a dye after the chromium pre-coating step (S40), and a step of coloring a dye to realize various colors after the chromium pre-coating step (S40), wherein the dye is an organic dye recorder. Lecotan Gold P-C 32 H 21 N 7 O 14 S3, Lecotan Orange FO and Lecotan Yellow GC- C 16 H 14 N4O8S, Lecotan It is a water-soluble azo acid dye such as Yellow M (Lecotan Yellow MC 18 H 15 N 3 O 3 S), each color is added to express the color to express the color and the chromium pre-coating without heat treatment of the dye If the color is immediately added after the step (S40), the color of the dye may be discolored, and the dye is heat-treated for about 30 minutes at a temperature range of 180 to 200 ° C. to prevent discoloration due to heat. Is the dye is used that the PH (acidity) of 4.5 to 5.5.
안정화공정은(S60)은 염료착색공정(S50)후에 착색된 염료를 안정화시키는 공정으로 알루미늄 소재 표면에 동공을 형성시켜 크롬프리와 염료를 이용하여 착색한 다음에, 지르코늄화합물, 티타늄화합물, 불소화합물중 골고루 혼합하여 착색된 알루미늄 소재에 투입함으로서 착색된 염료가 알루미늄 소재 표면에 달라붙을 수 있도록 고리형태로 알루미늄 소재에 착색된 염료를 보호하여 안정화시키는 단계이다. The stabilization process (S60) is a process of stabilizing colored dyes after the dye coloring process (S50), forming pupils on the surface of an aluminum material and coloring using chromium-free and dyes, followed by zirconium compounds, titanium compounds, and fluorine compounds. It is a step of stabilizing by protecting the colored dye on the aluminum material in a ring form so that the colored dye can stick to the surface of the aluminum material by mixing evenly mixed in the colored aluminum material.
하기 실시예는 크롬프리를 통한 안정화 시험조건 및 조성예를 나타낸다.The following examples show stabilization test conditions and composition examples through chromium-free.
(실시예 1)(Example 1)
크롬 프리(Cr-free) 안정화 시험조건 및 조성예Cr-free stabilization test conditions and composition examples
상기 시험 조건에서 안정화 제의 농도가 너무 낮을 경우 표면에 백색흐름이 발생할 수 있으며 무지개빛 색상을 띄어 외관에 영향을 줄 수 있어 관리범위는 5 ~ 10 ml/l 유지 하여야 한다.If the concentration of stabilizer is too low under the test conditions, white flow may occur on the surface and the iridescent color may affect the appearance, so the control range should be maintained at 5 to 10 ml / l.
경수제는 물의 오염 즉, 순도에 영향을 받으며 (철,인산염,황산염) 실험중 사용수는 최초건 욕시 경수제의 영향을 거의 받지 않아 증류수 건욕시는 투입하지 않아도 될것이다.The water hardener is affected by water contamination, that is, purity (iron, phosphate, sulfate), and the water used during the experiment is hardly affected by the water hardener during the initial bath, so it is not necessary to put it in the distilled water bath.
시험 결과 용액은 반복 작업에 의해 오염원인 착색 작업후 수세수의 유입 또는 작업환경 조건에 의해 오염이 될 수 있어 경수제의 사용은 물오염도 100 PPM 당 10 ml/l 정도면 적당할 것이다. As a result of the test, the solution may be contaminated by the influx of washing water or working environment conditions after the coloring operation, which is the source of contamination by repetitive work, and the use of hardener may be suitable at about 10 ml / l per 100 PPM of water pollution.
오염도는 육안으로도 가능하면 용액이 최초 건욕시 투명한 색상에서 작업 빈도에 의해 오염도는 탁한 색상으로 변하며 경수제를 넣으면 용액은 우유빛을 띄며 개선 방법은 아주 조금씩 교반하며 삽입하였고 정점은 투명하게 될 때가 가장 좋았다.If the degree of contamination is visible to the naked eye, the solution will change from the transparent color at the first time of bathing to the turbid color depending on the frequency of operation.When water is added, the solution will be milky. It was the best.
건조공정(S70)은 상기 염료착색공정(S60)을 거친 알루미늄 소재를 50~150℃건조하여 알루미늄 소재 표면에 있는 수분을 완전히 제거하게 된다.The drying step (S70) is to dry the aluminum material passed through the dye coloring step (S60) 50 ~ 150 ℃ to completely remove the moisture on the surface of the aluminum material.
도 2는 크롬프리제를 이용한 알루미늄 소재의 화성처리 코팅방법에서 크롬프리제와 염료가 동시에 투입했을 때의 공정으로, 피막이 잘 형성되도록 알루미늄 표면의 기름때를 없애는 탈지공정(S10)과, 용액을 이용하여 표면을 갈아내서 표면적을 넓히는 에칭공정(S20)과, 알루미늄 표면에 있는 검은 덩어리인 스머트를 제거하기 위한 스멋제거공정(S30)에 의해 진행되는 것으로 이는 크롬프리코팅공정과 염료착색 공정이 분리하여 코팅공정과 같으며 아래에 다른 코팅공정을 설명하면 다음과 같다.Figure 2 is a process when the chromium-free agent and the dye is added at the same time in the chemical conversion coating method of the aluminum material using the chromium-free agent, the degreasing step (S10) to remove the grease on the aluminum surface to form a film well, and the surface using a solution It is carried out by an etching process (S20) to increase the surface area by grinding and a smudge removal process (S30) to remove smut, which is a black mass on the aluminum surface, which is separated from the chromium pre-coating process and the dye coloring process. The same as the process and will be described below the other coating process.
상기 염료착색공정(S40)은 알루미늄 소재에 색을 입히기 위해 산성도(PH)가 4.5 ~ 5.5인 크롬프리와 염료를 동시에 투입하여 착색하는 공정으로, 3가 크로메이트제를 이용하여 처리하게 되면 시간이 지나면서 3가 크로메이트제가 노화가 되어 6가 크로메이트제로 환원됨으로 유해한 성분을 가진 6가 크로메이트제로의 환원을 미연에 방지하고자 크롬이 포함되지 않은 크롬프리를 이용함으로서 6가 크로메이트제로의 환원을 방지하여 상기에 설명된 유기성염료와 동시에 착색될 수 있도록 하기 위한 것이다.The dye coloring process (S40) is a process of coloring by adding a chromium free and a dye having an acidity (PH) of 4.5 to 5.5 at the same time to color the aluminum material, when the treatment using a trivalent chromate agent passes over time While the trivalent chromate is aging and is reduced to the hexavalent chromate, the reduction to the hexavalent chromate is prevented by using chromium-free chromium to prevent reduction of the hexavalent chromate with harmful ingredients. It is intended to be able to be colored simultaneously with the described organic dyes.
상기 안정화공정(S50)은 크로메이트처리공정과 염료착색 공정이 분리하여 코팅하는 방법과 같이 알루미늄 소재 표면에 동공을 형성시켜 크롬프리와 염료를 이용하여 착색한 다음에, 지르코늄화합물, 티타늄화합물, 불소화합물중 골고루 혼합하여 착색된 알루미늄 소재에 투입함으로서 착색된 염료가 알루미늄 소재 표면에 달라붙을 수 있도록 고리형태로 알루미늄 소재에 착색된 염료를 보호하여 안정화시키는 단계이다.The stabilization step (S50) is a method of separating and coating the chromate treatment process and the dye coloring process to form a pupil on the surface of the aluminum material and coloring using chromium-free and dye, and then zirconium compound, titanium compound, fluorine compound It is a step of stabilizing by protecting the colored dye on the aluminum material in a ring form so that the colored dye can stick to the surface of the aluminum material by mixing evenly mixed in the colored aluminum material.
또한, 건조공정(S60)은 상기 염료착색공정(S50)을 거친 알루미늄 소재를 50~150℃건조하여 알루미늄 소재 표면에 있는 수분을 완전히 제거하게 된다.In addition, the drying step (S60) is to dry the aluminum material passed through the dye coloring step (S50) 50 ~ 150 ℃ to completely remove the moisture on the surface of the aluminum material.
아래 비교예를 통해 실시중인 6가크로메이트와 크롬프리를 비교하도록 한다.The comparative example below compares the hexavalent chromate and chromium-free in operation.
(비교예 1) (Comparative Example 1)
- 코팅 무게비교-Coating weight comparison
6가 크로메이트와 크롬프리의 코팅무게는 상대적으로 비교가 된다. 코팅무게는 6가크로메이트의 경우 초음파거리계(Porta-spec)에 의해 측정하였고 크롬프리는 박리하여 그 무게를 측정하였다. 6가크로메이트는 알루미늄이 액속에 투입되면 계속적으로 반응을 하여 그 두께가 두꺼워지고 밀착력이 나빠질 수 있다. 크롬프리는 자체 한계점이 있고 코팅무게가 가장 무거울 때도 밀착력이 나빠지지 않는다.The coating weights of hexavalent chromate and chromium-free are relatively comparable. The coating weight was measured by an ultrasonic rangefinder (Porta-spec) in the case of hexachromate, and chromium-free was peeled off to determine its weight. Hexavalent chromate may react continuously when aluminum is introduced into the liquid, resulting in a thicker thickness and poor adhesion. Chrome Free has its own limitations and adhesion does not deteriorate even at the heaviest coating weight.
< 표 1 ><Table 1>
- 표1은 비교예 1에 의한 비교값Table 1 shows the comparison values according to Comparative Example 1.
(비교예 2) (Comparative Example 2)
- 코팅 피막의 두께 비교-Thickness comparison of coating film
코팅두께를 코팅 무게와 비교해 볼 때 6가크로메이트와 크롬프리가 유사한 값을 보여주고 있다. 바로 형성된 피막은 매우 다른 형태를 보이고 있으며, 6가크롬 크로메이트는 부드러운 젤 상태로 상대적으로 단단한 피막을 얻기 위해서는 24시간 동안 경화가 필요하며, 크롬프리는 단단한 비정질 결정구조를 가지고 경화가 필요없다.When the coating thickness is compared with the coating weight, hexavalent chromate and chromium free show similar values. The immediately formed film shows a very different form, and the hexavalent chromium chromate needs to be cured for 24 hours to obtain a relatively hard film in a soft gel state, and chromium free has a hard amorphous crystal structure and does not need to be cured.
6가크로메이트는 일반적으로 코팅두께와 6가크롬의 양에 따라 노란색에서 갈색의 색상을 나타내며, 피막을 탈색 처리하여 6가크롬을 제거하면 투명한 색상이 된다Hexavalent chromate generally has a yellow to brown color depending on the coating thickness and the amount of hexavalent chromium. When hexavalent chromium is removed by decolorizing the film, it becomes a transparent color.
< 표 2 ><Table 2>
- 표 2는 코팅 피막의 두께 비교값.Table 2 shows the thickness comparison values of the coating film.
(비교예 3) (Comparative Example 3)
- 열에 대한 영향-Effect on heat
6가크로메이트 치환 코팅 피막을 71℃이상의 열을 가하면 코팅피막은 탈수되고 크랙이 발생하여 내식성이 좋지 않아지고 도장밀착성도 나빠진다.When the hexavalent chromate substituted coating film is subjected to heat of 71 ° C. or higher, the coating film is dehydrated and cracks are generated, resulting in poor corrosion resistance and poor paint adhesion.
크롬프리는 350℃까지 열을 가하여도 내식성이 나빠지지 않고 도장 밀착성도 나빠지지 않으며 피막은 탈수현상이나 크랙이 없다.The chromium-free does not deteriorate corrosion resistance and paint adhesion even when heated to 350 ℃, and the film has no dehydration or cracks.
(비교예 4)(Comparative Example 4)
- 전기저항-Electrical resistance
크롬프리 작업액에 AL6061 시편을 처리시간을 달리하여 크롬프리를 처리하여 그 피막의 전도도를 실험한 결과 최대 5milliohm의 저항을 얻기 위해 각 시편의 10곳을 측정하였다.In the chromium-free working solution, the AL6061 specimens were treated with different chromium-free treatment times, and the conductivity of the coating was tested. Ten specimens of each specimen were measured to obtain a resistance of up to 5 milliohms.
이 결과 3분 침적한 결과가 상대적으로 높은 저항값을 가지고 있으며 우수한 내식성을 보인다. As a result, the result of 3-minute deposition shows a relatively high resistance value and excellent corrosion resistance.
< 표 3 ><Table 3>
- 표 3은 전기저항 측정결과치Table 3 shows the results of the electrical resistance measurements.
(비교예 5)(Comparative Example 5)
- 염수분무 결과(치환코팅처리피막과 도장피막)-Salt spray result (substituted coating film and coating film)
6가크로메이트와 크롬프리를 상용적으로 많이 사용되는 합금에 실험하였다. 시편은 치환코팅피막 뿐만 아니라 폴리에스테르 분체도장한 피막의 내식성도 시험하였다. 실패에 대한 판정은 3개 중 2개의 시편에서 4개 이상의 피트가 발생한 것으로 하였으며 시편의 크기는 2.4in2이다.Hexavalent chromate and chromium-free were tested on commonly used alloys. The specimens were tested for the corrosion resistance of the coating coated with polyester powder as well as the substituted coating film. The failure was judged to be four or more feet in two of the three specimens, with a size of 2.4 in 2 .
구리함량이 2.0%이상의 합금인 경우 크롬프리를 처리하였을 때 내식성이 좋지 않으며 구리는 크로메이트처리 피막의 내식성에도 악영향을 주지만 같은 양은 아니다. 구리함량이 적은 경우 크롬프리 처리한 경우 6가 크로메이트보다 내식성이 더 좋은 합금의 수가 더 많다.If the copper content is more than 2.0%, the corrosion resistance is poor when the chromium-free treatment is performed, and copper adversely affects the corrosion resistance of the chromate treated film, but not the same amount. Low copper content Chromium-free treatment results in more corrosion resistant alloys than hexavalent chromate.
< 표 4 ><Table 4>
- 표 4는 염수분무 측정결과치(발청시간 hr)Table 4 shows the results of the salt spray measurement (initiation time hr).
< 표 5 ><Table 5>
- 염수분무에 대한 한국화학시험연구원에서 실시한 시험결과표이다.-Test result table conducted by Korea Testing and Research Institute for salt spray.
(비교예 6)(Comparative Example 6)
- 용액변수-Solution variables
일반적으로 크롬프리는 특정 공정을 변환시키지 않고 크로메이트 공정을 바로 대체할 수 있다. 여기서 가장 중요한 것은 크롬프리의 작업온도가 상온이라는 것이다.In general, chromium-free can directly replace the chromate process without converting a specific process. The most important thing here is that the working temperature of chrome-free is room temperature.
< 표 6 ><Table 6>
- 표 6는 6가크로메이트와 크롬프리의 작업변수를 비교한 것이다.Table 6 compares the working variables of hexachromate and chromium-free.
상기 비교예1, 2, 3, 4, 5, 6와 표 1, 2, 3, 4, 5에서 보는 바와 같이 크롬프리와 6가크로메이트를 비교했을 때 크롬프리는 안정적인 피막을 형성하여 바로 경화되고 반응양에 대해 한계점을 가지고 있다. 구리 함량이 2%이하인 대부분의 함금에 대해서는 우수한 염수분무 결과를 가지고 분체도장과 용매페인트의 도장 밀착성도 우수하다. 또한 중금속이 포함되지 않고 작업 산성도(PH)는 4.5~5.5로 작업성이 좋다.When comparing chromium-free and hexavalent chromate as shown in Comparative Examples 1, 2, 3, 4, 5, 6 and Tables 1, 2, 3, 4, and 5, chromium-free forms a stable film and cures immediately. There is a limit to the amount of response. For most alloys with a copper content of 2% or less, it has excellent salt spray results and good adhesion between powder coating and solvent paint. In addition, heavy metals are not included and working acidity (PH) is 4.5 ~ 5.5, which is good workability.
< 표 7 ><Table 7>
- 유독물질검출 여부에 대한 한국 생산기술 연구원 시험결과표이다.-Test result table of Korea Institute of Industrial Technology for toxic substance detection.
< 표 8 >
표 8은 온도변화에 의한 색상변화 시험결과로 산성도(PH)가 조정된 염료에 미리 열적 변화를 30분간 가하여 크롬프리처리후 색상변화를 육안으로 표준시편과 비교한 것이다.
( ○ : 없음. △ : 약간있음. × : 변화심함 )
상기 표 8에서 보는 바와 같이 본원발명의 유기성 염료를 180℃ ~ 200℃에서 30분간 열적 변화를 가한 염료는 이후 도장 건조 온도에서도 색상변화가 없음을 알 수 있다.
<Table 8>
Table 8 shows the color change test by temperature change, and the color change after the chromium-free treatment was visually compared with the standard specimen by applying thermal change to the dye whose pH was adjusted for 30 minutes in advance.
(○: none. △: slightly present. ×: severe change)
As shown in Table 8, it can be seen that the dye which is subjected to the thermal change of the organic dye of the present invention at 180 ° C. to 200 ° C. for 30 minutes has no color change even after the coating drying temperature.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 통신부품이나 도전성을 요하는 정밀 기계부품, 자동차, 항공기 부품등 다양하게 사용할 수 있으며 다양한 색상의 구현이 가능하고 빠른 도금속도와 낮은 불량률로 생산성을 높일 수 있으며, 크롬이 포함되지 않은 크롬프리를 이용함으로서 유해물질의 배출을 감소시킴으로서 환경오염 방지에 큰 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can be used in various parts such as communication parts, precision mechanical parts that require conductivity, automobiles, aircraft parts, etc., can be realized in various colors, and can increase productivity with fast plating speed and low defect rate. By using chromium-free, which does not contain chromium, it reduces the emission of harmful substances and has a great effect on preventing environmental pollution.
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