KR101396196B1 - 마그네슘 합금 수지 복합 구조물과 그 제조방법 및 마그네슘 합금의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이종 재질의 일체형 마그네슘 합금 수지 복합 구조물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 골짜기 형태의 홈부와 돌출부로 덮인 마그네슘 합금의 구조물을 사출성형 금형에 투입한 후, 이러한 사출성형 금형에 수지 조성물을 인서트 사출한 것이다. 본 발명의 마그네슘 합금 수지 복합 구조물은 이종 재질인 마그네슘 합금재와 수지재의 일체화에 따른 접합상태가 강하게 유지될 수 있도록 하고, 제조 공정의 간소화, 낮은 관리기준, 일반화된 저가 약품, 그리고 더욱 향상된 인장력을 제공하며, 또한 수지재 사용의 제약 문제를 개선하면서 저렴한 수지재 사용을 가능하게 한다.

Description

마그네슘 합금 수지 복합 구조물과 그 제조방법 및 마그네슘 합금의 제조방법{MAGNECIUM ALLOY-RESIN COMPOSITE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME AND METHOD OF PRODUCING MAGNECIUM ALLOY}

본 발명은 전자기기와 가전기기의 케이스, 구조용 부품, 기계 부품 등에 사용되는 마그네슘 합금 수지 복합 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 기계 가공으로 만들어진 마그네슘 합금재 구조물에 이종 재질인 수지를 일체화시켜, 각종 전자기기, 가전제품, 의료기기, 차량용 구조 부품, 차량 탑재용품, 건축 자재의 부품, 그 외의 구조용 부품, 외장용 부품 등에 이용되는 경량화된 복합 구조물을 제공할 수 있도록 하는 이종재질의 일체형 마그네슘 합금 수지 복합 구조물과 그 제조방법 및 마그네슘 합금 제조방법에 관한 것이다.

이종(異種) 재질인 마그네슘 합금재와 수지재를 접착제와 양면 테이프, 열경화성 필름으로 일체화하는 기술은, 자동차, 가정 전자제품, 산업기기 등의 넓은 산업 및 기술 분야로부터 요구되고 있고, 이 때문에 많은 접착제와 접착 테이프, 그리고 융착기술과 접합용 플라스틱 등이 개발되어 왔다.

상기 개발된 접착제 중에서는 뛰어난 접착성능을 발휘하는 것도 있으며, 이러한 접착제는 상온 또는 가열에 의하여 접착기능을 발휘하면서 마그네슘 합금재와 수지재를 일체화하는 접합에 사용되었으며, 그 적용분야로는 자동차, TV, 핸드폰, 노트북 등 현재 산업 전반에 사용되고 있다.

한편, 종래에는 접착제를 사용하지 않고 이종재질인 마그네슘 합금재와 수지재를 접합하는 방법들이 연구되고 있는데, 그 중에서 하나의 방법으로는 나노 방법이 현재 활발하고 연구되고 있다.

상기 나노 방법에 의한 이종재질의 접합기술은 마그네슘 합금재의 표면에 나노 사이즈의 홀을 만들어 수지재를 인서트하는 것이다.

그러나, 상기와 같은 인서트 기술은 접착제보다 인장력이 높은 이점이 있는 반면, 재질 선택에 대한 관리기준이 엄격하고 처리가 복잡하며, 단가가 높고, 고위험 약품을 사용함에 따라 폐수 양이 많아 생산비를 증가시키는 단점이 있다.

즉, 종래 나노 방법에 의한 인서트 기술은 나노 크기의 홀에 수지재를 인서트시켜야 하는데, 이 경우 수지재의 침투 성능을 높이기 위해서는 반드시 특정 수지재만을 사용해야 하는 제약이 따랐다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선한 것으로, 골짜기 형태의 미세 홈부와 돌출부로 덮인 마그네슘 합금의 구조물을 성형금형에 투입한 후, 이러한 성형금형에 수지 조성물을 인서트 사출함으로써, 이종 재질인 마그네슘 합금재와 수지재의 일체화에 따른 접합상태가 강하게 유지될 수 있도록 함은 물론, 제조 공정의 간소화, 낮은 관리기준, 일반화된 저가 약품, 그리고 더욱 향상된 인장력을 제공하고, 또한 저렴한 수지재 사용이 가능하도록 하여 산업분야에서의 활용 가능성을 높일 수 있도록 하는 이종 재질의 일체형 마그네슘 합금 수지 복합 구조물과 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이종 재질의 일체형 마그네슘 합금 수지 복합 구조물은, 마그네슘 합금을 염산, 황산, 질산, 개미산, 불산 화합물로부터 선택되는 2종 이상의 수용액으로 에칭하는 공정을 거쳐 현미경 관찰로 평균 직각의 길이가 1∼10 ㎛인 골짜기 형태의 홈부와 돌출부가 형성된 마그네슘 합금부와, 상기 마그네슘 합금부의 표면을 사출 성형으로 고착한 수지재로 이루어진다.

그리고, 상기 마그네슘 합금 수지 복합 구조물의 제조방법은,

마그네슘 합금 표면을 세척하는 단계;

마그네슘 합금을 염산, 황산, 질산, 개미산, 불산 화합물로부터 선택되는 2종 이상의 수용액으로 에칭하여 평균 직각의 길이가 1∼10 ㎛인 골짜기 형태의 홈부와 돌출부가 구비된 마그네슘 합금부를 형성하는 단계; 및

상기 에칭 공정이 행해진 마그네슘 합금부를 사출성형 금형에 투입한 후 수지재를 마그네슘 합금부의 표면에 사출 접합하는 단계를 포함하여 구성된다.

상기 마그네슘 합금부는 비열처리형 합금, 열처리 합금 및 주조용 다이케스팅 합금으로부터 선택될 수 있고, 수지재는 일반적인 열가소성수지와 엔지니어링 플라스틱인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 평균 직각의 길이가 1∼10 ㎛인 홈부와 돌출부가 형성된 마그네슘 합금의 제조 방법은,

마그네슘 합금을 다이캐스팅이나 기계 가공하여 형상화하는 공정;

상기 형상화 공정에서 부착된 기름 성분을 계면활성제를 이용하여 제거하는 탈지 공정;

상기 탈지공정이 완료된 마그네슘 합금을 염산, 황산, 질산, 개미산 및 불산으로부터 선택되는 2종 이상의 농도 0.5∼10부피%의 산 수용액으로 에칭하는 공정을 포함한다.

상기 에칭 공정은 온도 30∼70℃, 시간 1분∼5분의 조건에서 이루어진다.

본 발명은 골짜기형의 미세 홈부와 돌출부로 덮인 마그네슘 합금의 구조물을 사출성형 금형에 투입한 후, 이러한 사출성형 금형에 수지 조성물을 인서트 사출한 것으로, 이를 통하여 이종 재질인 마그네슘 합금재와 수지재의 일체화에 따른 접합상태가 강하게 유지될 수 있도록 하고, 제조 공정의 간소화, 낮은 관리기준, 일반화된 저가 약품, 그리고 더욱 향상된 인장력을 제공한다.

도 1은 본 발명의 마그네슘 합금과 수지재인 폴리아마이드계 수지의 접합상태를 보인 단면개략도이다.
도 2는 본 발명의 마그네슘 표면을 잘 보일 수 있게 백금으로 코팅한 후 전자현미경을 통하여 3000 배율로 관찰한 확대사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예로 마그네슘 합금과 폴리아마이드계 수지의 접합으로 일체화된 복합 구조물에 대한 인장력을 인장력 측정시험기로 측정한 시험성적서이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예로 마그네슘 합금의 표면을 잘 보이도록 백금으로 코팅한 후 전자현미경을 통하여 3000 배율로 관찰하여 골짜기형 홈의 전체적인 모양이 보이도록 한 확대사진이다

[마그네슘 합금부]

첨부된 도 1에서와 같이, 본 발명에서 사용하는 마그네슘 합금부는 기계가공에 의하여 만들어지는 마그네슘 합금이며, 이러한 마그네슘 합금은 기계 가공 후 경화에만 의하여 경도, 인장강도를 높이는 비열처리형 합금과, 열처리에 의하여 기계적 성질을 개선하는 열처리 합금, 그리고 주조용 다이케스팅 합금으로도 구별할 수 있다.

즉, 마그네슘을 주체로 하는 합금으로는, 주조용으로서 이전부터 항공기용 부품에 사용되었던 엘렉트론·다우메탈과, 그후 다이캐스트용으로 발달한 합금이 있다. 전신재로서는 발전용 원자로의 연료피복재로서 압출관(押出管)에 핀(fin)을 절삭가공해서 사용하는 마그녹스(Magnox) 또는 마그네슘-지르코늄 합금과, 제2차 세계대전 후 빠르게 발달한 로켓 및 항공기용인 내열 마그네슘 합금이 있다

마그네슘 합금은 AZ31 등의 전신용(展伸用) 합금, AZ91 등의 주조용 합금 등의 시판되고 있는 모든 마그네슘 또는 마그네슘 합금이 대상이다. 형상물로서는 주조용 합금이면, 다이캐스트(die-cast), 틱소몰드(thixo-mold), 사출 성형 등의 수단으로 형상화한 부품, 또한 그것을 더욱 기계 가공하여 형상을 가다듬은 부품을 사용할 수 있다. 또한, 전신용 합금 등에서는 중간재인 판재, 또는 그들을 열간프레스 가공 등의 기계 가공을 하여 형상화한 부품을 사용할 수 있다.

마그네슘은 CO, CO₂, SO₂, NO 등을 환원하며 염소와는 심하게 화합한다. 가열하면 질소와도 작용하여 질화마그네슘이 된다. 또 분말을 수중에서 끓이면 서서히 반응하여 수소를 발생한다. 산에는 쉽게 녹아 수소를 발생하고 그 염으로 된다. 순수 마그네슘은 플래시 램프, 게터, 탈산제 등에 사용되고, 합금은 실용합금중 가장 가벼우며 경합금으로서의 용도가 넓다. 또 유기합성에는 그리나르 시약으로서 많이 사용된다.

상기 기술한 바와 같이, 마그네슘은 순수 마그네슘은 위험 물질이고, 또한 합금 물질은 안정제가 들어있다고 하나 마그네슘 합금 폭발, 수소폭발 등의 우려가 있으므로 주의하여 다뤄야 한다. 따라서, 마그네슘 합금 구조물은 사출성형금형에 투입되면서 특정제품에 필요로 하는 형상 및 구조를 가지는 부품으로 가공되어 만들어지는 것이다.

상기와 같이 가공되어 만들어지는 마그네슘 합금 부품은 장기간의 자연 방치로 표면에 산화물이 존재하므로 연마, 블래스트(blast) 가공 등으로 표면을 제거하는 가공을 하는 것이 필요하다. 산화물 이외의 더러운 것, 즉 마그네슘 합금 가공 공정에서 부착된 표면의 유층, 운반으로 부착된 손가락 기름기 등은 이하에 기술하는 탈지 공정으로 제거한다.

[수지재]

본 발명에서 사용되는 수지재는 일반산업에서 일반적으로 사용되고 있는 PC, PPS, PPA, PBT, PA6, PA66, PP 등을 그대로 사용할 수 있고, 글라스 함유율, 미네랄 함유 등에 상관없이 대부분의 열가소성수지가 사용 가능하다

한편, 본 발명의 실시예에 따른 마그네슘 합금 수지 복합 구조물은, 마그네슘 합금 부품과 수지 조성물 부품의 선팽창률 차의 조정 및 수지 조성물 부품의 기계적 강도를 향상시키는 것을 목적으로 하여, 수지분 합계 100 질량부에 대해서 충전제(filler) 1∼200 질량부, 더욱 바람직하게는 10∼150 질량부를 더 포함하여 이루어지는 수지 조성물 부품으로 구성할 수도 있다.

상기 충전제로서는 섬유상 충전제, 입상 충전제, 판상 충전제 등의 충전제를 들 수가 있고, 섬유상 충전제로서는, 예를 들어 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드(aramid) 섬유 등을 들 수 있고, 유리 섬유의 구체적인 예시로서는 평균 섬유 직경이 6∼14 ㎛인 촙드 스트랜드(chopped strand) 등을 들 수 있다.

또한, 판상, 입상 충전제로서는 예를 들어 탄산칼슘, 운모, 유리 플레이크(glass flake), 유리 벌룬(glass balloon), 탄산마그네슘, 실리카(silica), 활석, 점토, 탄소 섬유나 아라미드 섬유의 분쇄물 등을 들 수 있다.

상기 충전제를 포함하지 않는 경우라도 강고하게 접착하고, 마그네슘 합금에 접착한 수지 성형물을 제거하는 데는 매우 강한 힘이 필요하다. 그러나, 성형된 복합구조물을 온도 사이클(cycle) 시험에 걸면, 충전제를 포함하지 않는 수지의 계에서는 사이클을 거듭함으로써 급속히 접착 강도가 저하된다.

이에는 두 가지의 원인이 있는데, 하나는 선팽창률에서 마그네슘 합금 형상물과 열가소성 합성수지 조성물에 큰 차가 있기 때문이다. 예를 들어, 마그네슘 합금의 선팽창률은 마그네슘 합금 중에서는 큰 편이지만, 열가소성 합성수지보다 매우 작다. 충전제의 존재는 열가소성 합성수지 조성물의 선팽창률을 내려, 마그네슘 합금의 선팽창률, 약 2.694×10^-5 ℃ dog 에 근접하게 하는 것이다.

충전제의 종류와 그 함유율을 선택하면 수지의 선팽창률은 마그네슘 합금 등에 가까운 값으로 할 수 있고, 예를 들어 유리 섬유 40∼50%를 나일론 66에 포함시키면 선팽창률은 23×10^－5 dog로 내려간다.

또 하나는, 삽입 성형 후의 마그네슘 합금 형상물의 냉각 축소와 열가소성 합성수지 조성물의 성형 수축의 관계이다. 충전제를 포함하지 않는 나일론 66의 성형 수축률은 0.6∼2.5%이다. 한편, 마그네슘 합금의 냉각 축소, 예를 들어 사출 시부터 실온까지 100℃ 정도 식는 것으로 해서, 약 0.2%는 수지의 성형 수축률보다 훨씬 작게 차가 있다. 사출성형 금형으로부터 이형하여 시간이 경과하고 수지의 수축이 진행되면, 계면에 내부 뒤틀림이 생기고 약간의 충격으로 계면 파괴가 일어나 벗겨져 버린다. 나일론 66으로 유리 섬유 40∼50%를 혼합하면, 성형 수축률은 0.4∼0.6% 정도로 내려간다. 이것으로도 마그네슘 합금의 축소보다 꽤 크고, 접합한 경우라도 접합면에 큰 내부 뒤틀림이 남아있게 되어 버린다.

따라서, 이 정도의 대량의 충전제 함유도 성형 수축률에 관해서는 충분한 만족도를 주지 않는다. 그래서, 접합면에 큰 내부 뒤틀림이 남아있기 어려운 형태로 마그네슘 합금과 수지 조성물을 사출 접합하는 것이 설계로서 우선 필요하다. 그렇지만, 설계 결과가 제품으로서 사용할 만한 것이었는지 아니었는지를 구체적으로 확인하는 방법이 필요하다. 그 방법은 의외로 간단하다. 즉, 사출 접합을 실시하여 수일간 방치한 후에 파괴하여 일단 만족할 수 있는 강도를 나타낸 경우, 접합 강도는 내부 뒤틀림에 의하여 파단을 일으키려고 하는 힘에 일응 이기고 있다고 할 수 있다.

그러한 이종 재질의 일체형 복합구조물은 사출 접합 후 바로 60∼70℃×12시간 정도 가열하여(어닐링(annealling)), 수지를 연화시켜 내부 뒤틀림을 해소해 본다. 어닐링 처리를 한 일체형 복합구조물을 파괴 시험해 보아 예기한 강도가 얻어진 경우 그 설계는 성공이고, 그 강도는 팽윤에 의한 팽창이 없는 한 길게 계속된다.

〔전처리 공정〕

이하, 마그네슘 합금에 대한 전처리 공정을 설명한다.

일반적으로 가공된 마그네슘 합금의 표면에는 이물질과 유분이 묻어 있으며, 이러한 이물질과 유분을 제거해야 한다. 이때, 이물질과 유분 제거는 전처리 공정으로 산이나 염기성 약품을 제외한 중성세제와 초음파 탈지, 전해탈지를 사용하여도 무방하다.

상기 중성세제로는 마그네슘 합금 전용 세척제가 시중에 나오기도 하지만, 일반가정에서 사용하는 주방 세제를 사용하여도 무방하다.

상기 주방 세제를 사용한 후에는, 주방 세제 성분이 남아 있을 경우 본 처리에의 반응에서 방해를 받을 수 있기 때문에 주방 세제 성분을 제거하는 것이 좋다.

[본처리 공정]

이하, 상기 전처리 공정을 거친 후의 마그네슘 합금에 대한 본처리 공정에 대하여 설명한다.

상기 전처리 공정으로부터 표면이 세척된 마그네슘 합금을 개미산과 황산으로 본 처리를 행한다.

이때, 황산과 개미산 1:4 부피 비율의 수용액을 준비한 상태에서, 상기 혼합액 수용액에 마그네슘 합금을 침지시킨 후, 바람직하게는 온도 30∼70℃, 시간 1분∼5분의 조건에서 산화막을 파괴시키고 표면처리를 진행시킬 수 있다.

바람직하게는, 0.5∼3부피%의 황산 수용액과 2∼10부피% 개미산으로, 40∼70℃의 온도에서 1∼5분 정도 처리를 하고, 수돗물로 세척하여 혼합액을 떨어트리고, 빠른 시간 안에 물기를 제거하면, 첨부된 도 2에 나타낸 바와 같이, 전자현미경을 통하여 일정 배율(3000 배율)로 관찰한 결과 1∼10 ㎛, 평균 대각선의 길이가 1 ㎛의 홈부로 표면 전면이 덮여 있는 것이 확인되며, 이는 눈으로도 확인이 되는데 처리가 제대로 되면 균일한 표면을 볼 수가 있는 것이다.

한편, 처리가 제대로 이루어지지 못한 상태에서 수지재의 사출이 이루어지면, 복합 구조물에 대한 인장력이 낮게 나와 제대로 처리한 것과 차이가 나게 되고, 처리가 과하였을 경우에는 인장력에 대해서는 크게 변화되지 않지만 복합 구조물 자체의 두께가 줄어들어 처리액의 노후화가 빨라지는 문제가 있다.

[성형/사출 성형]

사출성형 금형을 준비하고, 상형 금형(가동금형)을 열어 하형 금형(고정금형) 안에 상기 가공된 마그네슘 합금 부품 구조물을 투입한 후 상형 금형을 닫는다.

이후, 수지재인 폴리아마이드계 수지를 상기 금형으로 사출하면, 이종 재질인 마그네슘 합금재인 마그네슘 합금과 수지재인 폴리아마이드계 수지가 접합되어 일체화된 복합구조물이 얻어질 수 있는 것이다.

사출성형시 열가소성 합성 수지 조성물의 조건은, 금형온도, 사출온도, 그리고 통상의 수지재 사출 온도에 적용되는 온도로서 그 사출성형이 이루어지도록 하였다.

즉, 금형 온도, 사출 온도는 높은 편이 좋은 결과가 얻어지지만, 무리하게 올릴 것은 아니고, 상기 열가소성 합성 수지 조성물을 사용하는 통상보다 높은 100℃ 이상으로서, 실제 금형의 온도보다는 마그네슘 합금제품의 온도가 100℃ 이상이 되면 접합성능은 최고로 이른다.

제품 설계상 제품에만 온도를 올릴 수 있으면 상하측 금형의 온도는 낮아도 가능하다. 제품이 두껍거나 제품이 큰 경우는 사출 대기 시간으로 조절이 가능하다. 따라서 사출성형 금형은 이러한 고온에서 사용하는 것을 전제로 만들어야 할 것이다.

이하, 본 발명을 바랍직한 실시예를 들어 더욱 구체적으로 설명한다.

실시예 1

시판 중인 2.0 mm 두께의 (주)포스코 AZ31B 마그네슘 판재를 구입한 후, 이를 2.0 mm× 45.0 mm× 16.0 mm의 장방형 편으로 다수 프레스 절단하였다.

상기 절단된 마그네슘 합금편의 단부에 직경 3 mmφ의 구멍을 프레스(press)기로 천공한 후, 구리 선으로 만든 지그를 준비하고, 절단된 마그네슘 합금편 10개씩을 서로 부딪치지 않게 구리 선으로 만든 지그에 안착시켰다.

다음으로, 일반 시중에서 판매하는 세척액이 담겨진 1차 세척조에 절단된 마그네슘 합금편을 침지시켜 세척하였으며, 마그네슘 합금편은 약 1분 정도, 1차 세척조의 세척액에 침지시켜 1차 세척하였다.

다음, 2차 처리조에 0.5부피% 황산 수용액과 2부피% 개미산 수용액을 준비하고 액온을 40℃로 하였으며, 여기에 상기 1차 세척이 이루어진 마그네슘 합금편을 3분간 침지시킨 후 수세하였다.

상기 수세된 마그네슘 합금편을 온풍건조기로 물기를 말렸다.

다음으로, 상기 마그네슘 합금편을 지그로부터 빼내 지퍼백에 넣어 보관한 후, 이를 다음날 전자현미경을 통하여 3000 배율로 관찰하게 되면, 1~10 um 직경을 가지는 골짜기 형태의 홈부로 표면 전면이 덮여 있는 것을 확인할 수 있었다.

상기 마그네슘 합금편을 보관하고 1일 후, 마그네슘 합금편을 꺼내어 사출성형 금형에 삽입하였다. 사출성형 금형의 가동금형과 고정금형을 통하여 마그네슘 합금편(2.0 mm× 45.0 mm×16.0 mm)(1), 수지부(4 mm×46 mm×10 mm)(2), 접합면(10 mm× 6 mm)(3)을 갖으며, 접합면의 면적은 0.60㎠ 이었고, 금형을 닫고 나일론계 수지 조성물을 사출하여 마그네슘 합금과 폴리아마이드계 수지가 일체화된 복합구조물을 얻었다.

사출 수지 온도는 290℃이고, 금형 온도는 고정측 110℃, 이동측 130℃ 이었다. 2일 후에 인장 시험기로 10개의 샘플(sample) 모두를 인장파단 시험하였다. 이 시험에서는 전단 파단력을 측정할 수 있다. 그 결과 평균한 전단 파단력은 230 kgf/㎠ 이었다 (도 3의 시험성적서 참조).

실시예 2

시판 중인 2.0 mm 두께의 (주)포스코 AZ31B 마그네슘 판재를 구입한 후, 이를 2.0 mm× 45.0 mm× 16.0 mm의 장방형 편으로 다수 프레스 절단하였다.

상기 절단된 마그네슘 합금편의 단부에 직경 3 mmφ의 구멍을 프레스기로 천공한 후, 구리 선으로 만든 지그를 준비하고, 절단된 마그네슘 합금편 10개씩을 서로 부딪치지 않게 구리 선으로 만든 지그에 안착시켰다.

다음으로, 일반 시중에서 판매하는 세척액이 담겨진 1차 세척조에 절단된 마그네슘 합금편을 침지시켜 세척하였으며, 마그네슘 합금편은 약 1분 정도, 1차 세척조의 세척액에 침지시켜 1차 세척하였다.

다음, 2차 처리조에 1부피% 포름산 수용액을 준비하고 액온을 40℃로 하였으며, 여기에 상기 1차 세척이 이루어진 마그네슘 합금편을 3분간 침지시킨 후 수세하였다.

상기 수세된 마그네슘 합금편을 온풍건조기로 물기를 말렸다.

다음으로, 상기 마그네슘 합금편을 지그로부터 빼내 지퍼백에 넣어 보관한 후, 1일 후 마그네슘 합금편을 꺼내어 사출성형 금형에 삽입하였다. 사출성형 금형의 가동금형과 고정금형을 통하여 마그네슘 합금편(2.0 mm× 45.0 mm×16.0 mm)(1), 수지부(4 mm×46 mm×10 mm)(2), 접합면(10 mm× 6 mm)(3)을 갖으며, 접합면의 면적은 0.60㎠ 이었고, 금형을 닫고 나일론계 수지 조성물을 사출하여 마그네슘 합금과 폴리아마이드계 수지가 일체화된 복합구조물을 얻었다.

사출 수지 온도는 290℃이고, 금형 온도는 고정측 110℃, 이동측 130℃ 이었다. 2일 후에 인장 시험기로 10개의 샘플 모두를 인장파단 시험하였다. 이 시험에서는 전단 파단력을 측정할 수 있다. 그 결과 평균한 전단 파단력은 83 kgf/㎠ 이었다.

실시예 3

시판 중인 2.0 mm 두께의 (주)포스코 AZ31B 마그네슘 판재를 구입한 후, 이를 2.0 mm× 45.0 mm× 16.0 mm의 장방형 편으로 다수 프레스 절단하였다.

상기 절단된 마그네슘 합금편의 단부에 직경 3 mmφ의 구멍을 프레스기로 천공한 후, 구리 선으로 만든 지그를 준비하고, 절단된 마그네슘 합금편 10개씩을 서로 부딪치지 않게 구리 선으로 만든 지그에 안착시켰다.

다음으로, 일반 시중에서 판매하는 세척액이 담겨진 1차 세척조에 상기 절단된 마그네슘 합금편을 침지시켜 세척하였으며, 마그네슘 합금편은 약 1분 정도 1차 세척조의 세척액에 침지시켜 1차 세척하였다.

다음, 2차 처리조에 0.5부피% 염산 수용액, 2부피% 개미산, 0.5부피% 황산 수용액을 준비하고 액온을 40℃로 하였으며, 여기에 상기 1차 세척이 이루어진 마그네슘 합금편을 3분간 침지시킨 후 수세하였다.

상기 수세된 마그네슘 합금편을 온풍건조기로 물기를 말렸다.

다음으로, 상기 마그네슘 합금편을 지그로부터 빼내 지퍼백에 넣어 하고, 1일 후 마그네슘 합금편을 꺼내어 사출성형 금형에 삽입하였다. 사출성형 금형의 가동금형과 고정금형을 통하여 마그네슘 합금편(2.0 mm× 45.0 mm×16.0 mm)(1), 수지부(4 mm×46 mm×10 mm)(2), 접합면(10 mm× 6 mm)(3)을 갖으며, 접합면의 면적은 0.60 ㎠ 이었고, 금형을 닫고 나일론계 수지 조성물을 사출하여 마그네슘 합금과 폴리아마이드계 수지가 일체화된 복합구조물을 얻었다.

사출 수지 온도는 290℃이고, 금형 온도는 고정측 110℃, 이동측 130℃ 이었다. 2일 후에 인장 시험기로 10개의 샘플 모두를 인장파단 시험하였다. 이 시험에서는 전단 파단력을 측정할 수 있다. 그 결과 평균한 전단 파단력은 155 kgf/㎠ 이었다.

실시예 4

시판 중인 2.0 mm 두께의 (주)포스코 AZ31B 마그네슘 판재를 구입한 후, 이를 2.0 mm× 45.0 mm× 16.0 mm의 장방형 편으로 다수 프레스 절단하였다.

상기 절단된 마그네슘 합금편의 단부에 직경 3 mmφ의 구멍을 프레스기로 천공한 후, 구리 선으로 만든 지그를 준비하고, 절단된 마그네슘 합금편 10개씩을 서로 부딪치지 않게 구리 선으로 만든 지그에 안착시켰다.

다음으로, 일반 시중에서 판매하는 세척액이 담겨진 1차 세척조에 상기 절단된 마그네슘 합금편을 침지시켜 세척하였으며, 상기 마그네슘 합금편은 약 1분 정도 1차 세척조의 세척액에 침지시켜 1차 세척하였다.

다음, 2차 처리조에 1부피% 황산 수용액과 2부피% 개미산 수용액을 준비하고 액온을 40℃로 하였으며, 여기에 상기 1차 세척이 이루어진 마그네슘 합금편을 3분간 침지시킨 후 수세하였다.

상기 수세된 마그네슘 합금편을 온풍건조기로 물기를 말렸다.

다음으로, 상기 마그네슘 합금편을 지그로부터 빼내 지퍼백에 넣어 보관하고, 1일 후 마그네슘 합금편을 꺼내어 사출성형 금형에 삽입하였다. 사출성형 금형의 가동금형과 고정금형을 통하여 마그네슘 합금편(2.0 mm× 45.0 mm×16.0 mm)(1), 수지부(4 mm×46 mm×10 mm)(2), 접합면(10 mm× 6 mm)(3)을 갖으며, 접합면의 면적은 0.60 ㎠ 이었고, 금형을 닫고 나일론계 수지 조성물을 사출하여 마그네슘 합금과 폴리아마이드계 수지가 일체화된 복합구조물을 얻었다.

사출 수지 온도는 290℃이고, 금형 온도는 고정측 110℃, 이동측 130℃ 이었다. 2일 후에 인장 시험기로 10개의 샘플 모두를 인장파단 시험하였다. 이 시험에서는 전단 파단력을 측정할 수 있다. 그 결과 평균한 전단 파단력은 166 kgf/㎠ 이었다.

실시예 5

시판 중인 2.0 mm 두께의 (주)포스코 AZ31B 마그네슘 판재를 구입한 후, 이를 2.0 mm× 45.0 mm× 16.0 mm의 장방형 편으로 다수 프레스 절단하였다.

상기 절단된 마그네슘 합금편의 단부에 직경 3 mmφ의 구멍을 프레스기로 천공한 후, 구리 선으로 만든 지그를 준비하고, 절단된 마그네슘 합금편 10개씩을 서로 부딪치지 않게 구리 선으로 만든 지그에 안착시켰다.

다음으로, 일반 시중에서 판매하는 세척액이 담겨진 1차 세척조에 상기 절단된 마그네슘 합금편을 침지시켜 세척하였으며, 상기 마그네슘 합금편은 약 1분 정도 1차 세척조의 세척액에 침지시켜 1차 세척하였다.

다음, 2차 처리조에 0.5부피% 황산 수용액과 3부피% 개미산 수용액을 준비하고 액온을 40℃로 하였으며, 여기에 상기 1차 세척이 이루어진 마그네슘 합금편을 3분간 침지시킨 후 수세하였다.

상기 수세된 마그네슘 합금편을 온풍건조기로 물기를 말렸다.

다음으로, 상기 마그네슘 합금편을 지그로부터 빼내 지퍼백에 넣어 보관하고, 1일 후 마그네슘 합금편을 꺼내어 사출성형 금형에 삽입하였다. 사출성형 금형의 가동금형과 고정금형을 통하여 마그네슘 합금편(2.0 mm× 45.0 mm×16.0 mm)(1), 수지부(4 mm×46 mm×10 mm)(2), 접합면(10 mm× 6 mm)(3)을 갖으며, 접합면의 면적은 0.60 ㎠ 이었고, 금형을 닫고 나일론계 수지 조성물을 사출하여 마그네슘 합금과 폴리아마이드계 수지가 일체화된 복합구조물을 얻었다.

사출 수지 온도는 290℃이고, 금형 온도는 고정측 110℃, 이동측 130℃ 이었다. 2일 후에 인장 시험기로 10개의 샘플 모두를 인장파단 시험하였다. 이 시험에서는 전단 파단력을 측정할 수 있다. 그 결과 평균한 전단 파단력은 147 kgf/㎠ 이었다.

이하, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

1 ; 마그네슘 합금 2 ; 수지부
3 ; 접합면

Claims (8)

1. 마그네슘 합금을 0.5∼3부피%의 황산 수용액과 2∼10부피% 개미산을 1 : 4의 부피 비율로 혼합한 산 수용액으로 에칭하되, 40∼70℃의 온도에서 1∼5분 에칭하여 평균 넓이가 1∼10 ㎛인 골짜기 형태의 홈부와 돌출부가 형성된 마그네슘 합금부와, 상기 마그네슘 합금부의 표면을 수지재로 사출 성형한 수지부로 이루어지되,
   상기 마그네슘 합금부는 비열처리형 합금, 열처리 합금 및 주조용 다이케스팅 합금으로부터 선택될 수 있고, 수지재는 열가소성수지와 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지며,
   상기 마그네슘 합금은 기계 가공 후 경화에 의하여 경도, 인장강도를 높이는 비열처리형의 합금, 또는 열처리에 의하여 기계적 성질을 개선하는 열처리형 합금인 주조재용 다이캐스팅용 합금인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 수지 복합 구조물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 비열처리형 합금, 열처리 합금 및 주조용 다이케스팅 합금으로부터 선택된 마그네슘 합금 표면을 중성세제와 초음파를 이용하여 세척하는 단계;
   마그네슘 합금을 0.5∼3부피%의 황산 수용액과 2∼10부피% 개미산을 1 : 4의 부피 비율로 혼합한 산 수용액으로 에칭하되, 30∼70℃의 온도에서 1∼5분 에칭하여 평균 직각의 길이가 1∼10 ㎛인 골짜기 형태의 홈부와 돌출부 구비된 마그네슘 합금부를 형성하는 단계; 및
   상기 에칭 공정이 행해진 마그네슘 합금부를 사출성형 금형에 투입한 후 열가소성수지와 엔지니어링 플라스틱으로 이루어진 수지재를 마그네슘 합금부의 표면에 사출 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 수지 복합 구조물의 제조방법.
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6. 삭제
7. 비열처리형 합금, 열처리 합금 및 주조용 다이케스팅 합금으로부터 선택된 마그네슘 합금을 다이캐스팅이나 기계 가공하여 형상화하는 공정;
   상기 형상화 공정에서 부착된 기름 성분을 계면활성제를 이용하여 제거하는 탈지 공정; 및
   상기 탈지공정이 완료된 마그네슘 합금을 0.5∼3부피%의 황산 수용액과 2∼10부피% 개미산을 1 : 4의 부피 비율로 혼합한 산 수용액으로 에칭하되, 30∼70℃의 온도에서 1∼5분 에칭하여 평균 직각의 길이가 1∼10 ㎛인 홈부와 돌출부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   마그네슘 합금의 제조 방법.
8. 삭제

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