KR101854195B1

KR101854195B1 - 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법

Info

Publication number: KR101854195B1
Application number: KR1020170133255A
Authority: KR
Inventors: 노병호; 배명직
Original assignee: 배명직
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2018-05-04

Abstract

본 발명은 알루미늄합금 소재에 직접 전기아연도금처리하는 방법과 기술에 관한 것으로, 특히 기존의 밀착성을 확보하기 위해 필수적으로 사용되어온 디스머트처리와 아연치환처리(진케이트처리) 및 하지도금처리 공정 없이 간단한 전처리공정으로 알루미늄합금소재에 밀착성이 우수한 직접(direct)적으로 전기아연도금하는 것을 특징으로 하는 공정기술 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄합금 소재에 전기아연도금 처리방법은, S10(1단계): 알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어지는 피도금 소재 표면상의 유기계 오염물질과 이물질 및 산화피막을 제거 및 세척하는 탈지공정 단계와 S20(2단계): 상기 탈지처리한 피도금 소재를 도금시 도금층의 밀착력을 강화하기 위해 알카리 에칭 및 2차적 산화피막 제거와 잔존하는 산성물질의 중화를 겸하는 활성공정 단계와 S30(3단계): 상기 청정화 전처리공정을 마친 알루미늄합금 소재를 바로 전기아연도금을 실시하는 도금공정 단계를 실시함으로써 과제를 해결할 수 있다.

Description

알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법{Process for Diect Zinc electroplating of Aluminum alloys}

본 발명은 알루미늄합금 소재를 직접 전기아연도금처리하는 공정과 기술에 관한 것으로, 특히 기존의 밀착성을 확보하기 위해 필수적으로 사용되어 온 탈산화처리('디스머트처리' 라고 도 함)와 아연치환처리('진케이트처리' 라고 도 함)가 없는 간단하고 직접적인 처리공정을 특징으로 하는 알루미늄합금소재에 밀착성이 우수한 전기아연도금하는 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법에 관한 것이다.

알루미늄과 알루미늄합금에 전기도금을 처리하는 것은 내마모성, 내식성, 자기특성 등의 각종 기능을 부여하는 표면처리방법의 하나로서 여러 산업분야에 널리 사용되고 있으며 특히 경량화가 요구되는 산업제품, 부품에는 그 수요가 증가하고 있다.

그러나 알루미늄 및 알루미늄합금은 높은 표면 활성도를 갖고 산소와의 친화력이 크기 때문에 제거해도 다시 쉽게 재생되는 산화피막이 표면에 존재한다. 이러한 산화피막이 도금피막의 밀착성을 저해시키기 때문에 도금공정 등의 표면처리방법을 적용하려면 도금공정 전에 산화피막을 제거하기 위한 특수한 전처리공정이 필요하다. 이런 이유로 종래에는 전처리방법으로서 디스머트처리와 침지도금 또는 치환도금으로 불리우는 별도의 진케이트처리가 필수적으로 시행되고 이 처리후 스트라이크도금이나 무전해도금을 거쳐 목표로 하는 최종 도금이 실시되어 왔다.

이와 같이, 종래의 전기도금의 처리공정은 다음과 같은 총 16개 공정으로 진행되었다.
'①탈지-②수세-③에칭-④수세-⑤디스머트-⑥수세-⑦1차 진케이트처리-⑧수세-⑨산세-⑩수세-⑪2차 진케이트처리-⑫수세-⑬스트라이크도금 또는 무전해도금-⑭수세-⑮아연도금-수세' 의 복잡하고 많은 처리공정(총 16개 공정단계)으로 도금생산 라인이 길어지고 또 처리시간이 오래 걸리는 문제와 함께, 많은 약품과 유해물질의 사용을 피할 수 없었다는 문제점이 있었다.
더욱이 이러한 종래의 방식에서는 '수세'공정에서도 3단계 향류 수세방식이 표준화되어 있기 때문에 수세수량이 많고 폐수처리가 어렵다는 문제가 항상 내포되어 환경부하의 증가 및 환경오염은 피할 수 없고 또 제조 원가상승의 근본적인 문제점이 상존하고 있는 실정이다.
이러한 종래의 전기아연도금 처리방법으로는 한국 특허공개번호 제1019980067632호 등이 알려져 있다.

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본 발명은 상술한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 도금품질과 도금밀착성이 우수하면서도 최소, 최단의 청정처리공정으로 도금처리할 수 있는 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법에 있어서 각 처리공정의 화학적 중복성을 피하고 핵심기능을 중요시하는 최소 공정으로 개발, 단축시키고 청정화시킬 수 있는 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법은, 알루미늄 합금인 피도금 소재를 산성 탈지액에 침지하여 피도금 소재 표면에 생성된 자연산화피막과 그 자연산화피막 표면에 부착되어 있는 유지성분을 용해 제거함과 동시에 1차적으로 표면조정함으로서 피도금 소재표면을 청정하게 세정하고 활성화시켜 1차 중간처리재를 제조하는 제 1 단계 공정; 상기 1차 중간처리재를 알칼리성 활성액에 침지하여 그 표면에 다시 생성된 산화피막을 제거함과 동시에 2차적으로 표면조정된 2차 중간처리재를 제조하는 제 2 단계 공정; 상기 2차 중간처리재를 알칼리성 진케이트형 아연도금액에서 음극으로 하여 그 표면에 아연을 직접 도금하는 제 3 단계 공정;을 포함하여 이루어지는 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법으로서, 상기 1차 중간처리재는, 산성처리액으로서, 황산(95%) 30∼100 mℓ/ℓ, 황산나트륨 20~65 g/ℓ, 폴리아크릴산 0.1∼5 wt.% , 알킬페놀에톡시레이트화합물 0.01∼0.5 Vol.% 로 구성된 수용액을 사용하여 침지 처리시간 5∼15 분 범위로 관리하는 것으로 함으로써 달성할 수 있다.

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이때, 상기 2차 중간처리재는, 알칼리성처리액으로서, 수산화나트륨 20~100 g/ℓ, 티오글리콜산염 10∼40 g/ℓ, 수용성 폴리사카라이드화합물 0.1∼0.5 wt.% 로 구성된 수용액을 사용하여 침지 처리시간 20∼60 초 범위로 관리되는 것이 바람직하다.

삭제

또한, 상기 제3단계 공정은, 알루미늄합금 소재(1)에, 황산 30∼150 ml/ℓ, 황산나트륨 20~65 g/ℓ, 억제제로서 폴리아크릴산 0.1~5 wt.% 계면활성제로서 알킬페놀에톡시레이트계 0.01~0.5 Vol.% 의 농도로 구성된 탈지액과 수산화나트륨 20~100 g/ℓ, 착화제로 티오글리콜산염 10~40 g/ℓ, 억제제로서 수용성 폴리사카라이드화합물 0.1~0.5wt.% 의 농도로 구성된 활성액과 산화아연 12∼20 g/ℓ, 수산화나트륨 120∼150 g/ℓ에 평활화제 10∼30 g/ℓ, 광택제 2∼10 mℓ/ℓ, 비이온계 계면활성제 0.1∼1 mℓ/ℓ가 포함되는 알칼리성 노시안 진케이트 타입의 도금액으로 도금처리하는 전기아연도금층(2)을 구비함으로써 알루미늄합금 소재에 직접 전기아연도금을 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 아연치환처리 및 스트라이크도금 또는 무전해도금을 하지않고 알루미늄합금 소재에 직접 아연도금을 전해 석출시킬 수가 있다.

즉 디스머트처리와 그 수세공정, 1차 아연치환처리공정과 그 수세공정, 1차 아연치환처리에서 생성된 아연피막을 용해, 박리하는 산세공정과 그 수세공정, 아연피막이 박리된 알루미늄합금 소재 표면에 다시 2차 아연치환처리하는 공정과 그 수세공정, 2차 아연치환처리로 생성된 아연피막위에 스트라이크도금 또는 무전해도금하는 공정과 그 수세공정 모두를 생략하고 알루미늄합금소재에 직접 전기아연도금하는 것이 가능하다.

따라서 알루미늄합금에 전기아연도금하는 전처리공정수를 기존과 비교하여 14개 공정을 4개 공정으로 획기적으로 단축하는 것이 가능하기 때문에 아연도금재의 생산제조 시간이 단축 가능하고 아울러 생산효율을 크게 높일 수가 있다.

또한 화학약품 사용을 대폭 삭감하여 최소화하고 환경오염 부하를 크게 줄인 청정생산공정이 가능하다는 효과를 구현할 수 있다.

도 1은 알루미늄합금 소재에 전기아연도금을 실시하기 위해 적용되는 종래기술에 의한 도금공정 계통도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 피도금 소재인 알루미늄합금 소재에 직접 전기아연도금하는 전체 공정 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 알루미늄합금 소재에 직접 전기아연도금된 제품의 도금층 단면도이며 아연도금후에 크로메이트처리를 한 상태를 도시한 것임,
도 4는 본 발명의 실시예 5에 따른 도 3의 실제 시편의 SEM 단면사진,
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d는 밀착성시험으로 굽힘시험과 X-cutting 및 유압기로 압착한 시편의 사진으로 도금층의 박리가 없었음을 도시함,
도 6을 참조하면 이와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 통신용 안테나의 형상을 알 수 있음,
도 7a과 도 7b는 2024계 및 6061계 알루미늄합금 시편에 아연도금과 크로메이트처리한 후, 한국화학융합시험원에서 밀착성시험을 의뢰한 결과의 시험성적서 사진.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

(실시 예)

본 발명에 의한 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법은, S10: 알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어지는 피도금 소재 표면상의 유기계 오염물질과 이물질 및 산화피막을 제거 및 세척하는 탈지공정(1단계)과; S20: 상기 1단계 공정에서 탈지처리한 피도금 소재를 도금시 도금층의 밀착력을 강화하기 위해 알카리 에칭 및 2차적 산화피막 제거와 잔존하는 산성물질의 중화를 수행하는 청정화 전처리공정인 활성공정(2단계); 및 S30: 상기 2단계 공정을 거친 알루미늄합금 소재에 직접적으로 전기아연도금을 실시하는 전기아연도금 공정(3단계);을 순차적으로 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 도면의 설명은 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 피도금 소재인 알루미늄합금 소재에 직접 전기아연도금하는 전체 공정 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 알루미늄합금 소재에 직접 전기아연도금된 제품의 도금층 단면도이며 아연도금후에 크로메이트처리를 한 상태를 도시한 것이며, 도 4는 본 발명의 실시예 5에 따른 도 3의 실제 시편의 SEM 단면사진을 도시한다.

도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d는 밀착성시험으로 굽힘시험과 X-cutting 및 유압기로 압착한 시편의 사진으로 도금층의 박리가 없었음을 도시하며, 도 6을 참조하면 이와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 통신용 안테나의 형상을 알 수 있으며, 도 7a과 도 7b는 2024계 및 6061계 알루미늄합금 시편에 아연도금과 크로메이트처리한 후, 한국화학융합시험원에서 밀착성시험을 의뢰한 결과의 시험성적서 사진을 각각 도시한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법에 있어서, 제 1단계인 탈지공정(S10)은 알루미늄 및 알루미늄합금재 표면에 부착된 유지성분을 제거함과 동시에 표면에 부착하고 있는 산화피막과 알루미늄 및 알루미늄합금 표면의 물리, 화학적 변화에 의해 생성되는 고형물 잔사까지 제거하는 공정이다.

일반적인 알칼리 탈지공정이 유지성분만을 제거하는데 반해 본 발명의 탈지공정은 부가적으로 산에칭이 동반되어 표면의 균질화가 이루어 지고 1차적인 표면조정이 이루어지는 것으로 관측된다.

이 경우, 산성액으로서는 황산함유 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 이온교환수지로 처리된 순수에 황산을 30∼150 mℓ/ℓ첨가 용해시키고, 공기 냉각후 황산나트륨을 20∼65 g/ℓ과 부식억제제로서 폴리아크릴산 0.1∼5wt.% 및 계면활성제로서 알킬페놀에톡시레이트계 화합물을 0.01∼0.5 Vol.% 첨가하여 용해시킨 후에 온도 40∼60℃로 관리하여 5∼15분의 처리시간으로 침지 처리한다.

다음으로, 제 2단계인 활성공정(S20)은 상기 탈지처리한 알루미늄 및 알루미늄합금 소재를 도금층과의 밀착력을 향상시키기 위해 알칼리 에칭으로 2차적인 표면조정이 이루어지면서 산화피막의 제거는 물론 제 1단계의 탈지공정에서 제품에 묻어 있는 산성 물질을 중화시켜 알루미늄과 알루미늄합금 소재에 대한 표면을 더욱 활성화시키는 역할을 수행한다.

여기에서, 활성화액은 순수에 수산화나트륨을 20∼100 g/ℓ 첨가, 용해시킨후 실온에서 냉각하고 착화제로서 티오글리콜산염 10∼40 g/ℓ과 부식억제제로서 수용성 폴리사카라이드화합물 0.1∼1 wt.% 을 첨가하여 용해시킨다. 온도는 50∼60℃로 관리하며, 침지처리 시간은 10∼60초가 좋다는 것을 실험을 통해 확인하였다.

다음으로, 제 3단계인 전기아연도금 공정(S30)은 알칼리성 진케이트타입의 노시안 아연도금을 최종적으로 실시하는 것으로, 본발명은 아연치환처리에 사용되고 있는 진케이트처리액의 화학성 및 도금기구를 착안하였다.

진케이트 타입의 아연도금액의 기본 조성은 금속아연과 수산화나트륨이다. 이들 기본 조성의 비율은 NaOH:Zn=8:1∼15:1 의 범위이며, 도금결정의 미세화와 균일전착성, 도금효율을 고려하여 첨가제가 포함된다.

구체적으로는 산화아연 12∼20 g/ℓ, 수산화나트륨 120∼150 g/ℓ에 평활화제 10∼30 g/ℓ, 광택제 2∼10 mℓ/ℓ, 비이온계 계면활성제 0.1∼1 mℓ/ℓ가 함유되는 도금액으로 온도는 20∼40℃, 사용전류밀도는 1∼5 A/dm² 이다.

평활제로는 실리케이트화합물과 요소화합물을 제조하여 사용하고, 광택제로는 피로설폰산나트륨과 폴리아민화합물을 제조하여 사용하였다. 또 비이온계 계면활성제는 알킬페놀에톡시레이트화합물을 사용하였다.

이하에서는 기술된 실시예에 따라 알루미늄 및 알루미늄합금 소재에 전기아연도금을 실시하였다.

구체적으로, 본 발명에 의한 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법은, 알루미늄 합금인 피도금 소재를 산성 탈지액에 침지하여 피도금 소재 표면에 생성된 자연산화피막과 그 자연산화피막 표면에 부착되어 있는 유지성분을 용해 제거함과 동시에 1차적으로 표면조정함으로서 피도금 소재표면을 청정하게 세정하고 활성화시켜 1차 중간처리재를 제조하는 제 1 단계 공정; 상기 1차 중간처리재를 알칼리성 활성액에 침지하여 그 표면에 다시 생성된 산화피막을 제거함과 동시에 2차적으로 표면조정된 2차 중간처리재를 제조하는 제 2 단계 공정; 상기 2차 중간처리재를 알칼리성 진케이트형 아연도금액에서 음극으로 하여 그 표면에 아연을 직접 도금하는 3 단계 공정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법은, 알루미늄 합금인 피도금 소재를 산성 탈지액에 침지하여 피도금 소재 표면에 생성된 자연산화피막과 그 자연산화피막 표면에 부착되어 있는 유지성분을 용해 제거함과 동시에 1차적으로 표면조정함으로서 피도금 소재표면을 청정하게 세정하고 활성화시켜 1차 중간처리재를 제조하는 제 1 단계 공정; 상기 1차 중간처리재를 알칼리성 활성액에 침지하여 그 표면에 다시 생성된 산화피막을 제거함과 동시에 2차적으로 표면조정된 2차 중간처리재를 제조하는 제 2 단계 공정; 상기 2차 중간처리재를 알칼리성 진케이트형 아연도금액에서 음극으로 하여 그 표면에 아연을 직접 도금하는 제 3 단계 공정;을 포함하여 이루어지는 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법에 있어서, 상기 1차 중간처리재는, 산성처리액으로서, 황산(95%) 30∼100 mℓ/ℓ, 황산나트륨 20~65 g/ℓ, 폴리아크릴산 0.1∼5 wt.% , 알킬페놀에톡시레이트화합물 0.01∼0.5 Vol.% 로 구성된 수용액을 사용하여 침지 처리시간 5∼15 분 범위로 관리하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 1차 중간처리재는, 산성처리액으로서, 황산(95%) 30∼100 mℓ/ℓ, 황산나트륨 20~65 g/ℓ, 폴리아크릴산 0.1∼5 wt.% , 알킬페놀에톡시레이트화합물 0.01∼0.5 Vol.% 로 구성된 수용액을 사용하여 침지 처리시간 5∼15 분 범위로 관리되도록 구성하였다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 2차 중간처리재는, 알칼리성처리액으로서, 수산화나트륨 20~100 g/ℓ, 티오글리콜산염 10∼40 g/ℓ, 수용성 폴리사카라이드화합물 0.1∼0.5 wt.% 로 구성된 수용액을 사용하여 침지 처리시간 20∼60 초 범위로 관리되도록 구성하였다.

또한, 상기 제 3단계 공정은, 알칼리성 아연도금액을 이용하는 것으로서, 산화아연 12~20 g/ℓ, 수산화나트륨 120~150 g/ℓ, 평활화제 10∼30 g/ℓ, 광택제 2∼10 mℓ/ℓ, 비이온계 계면활성제 0.1∼1 mℓ/ℓ 로 조제된 수용액을 사용하여 온도 20∼40℃, 전류밀도 1∼5 A/dm² 범위로 관리하여 도금하도록 구성하였다.

또, 상기 제3단계 공정은, 그 공정을 완료한 후에 아연도금이 된 표면에 크로메이트처리를 하는 공정을 추가로 포함하도록 구성하였다.

또한, 상기 제3단계 공정은, 알루미늄합금 소재(1)에, 황산 30∼150 ml/ℓ, 황산나트륨 20~65 g/ℓ, 억제제로서 폴리아크릴산 0.1~5 wt.% 계면활성제로서 알킬페놀에톡시레이트계 0.01~0.5 Vol.% 의 농도로 구성된 탈지액과 수산화나트륨 20~100 g/ℓ, 착화제로 티오글리콜산염 10~40 g/ℓ, 억제제로서 수용성 폴리사카라이드화합물 0.1~0.5wt.% 의 농도로 구성된 활성액과 산화아연 12∼20 g/ℓ, 수산화나트륨 120∼150 g/ℓ에 평활화제 10∼30 g/ℓ, 광택제 2∼10 mℓ/ℓ, 비이온계 계면활성제 0.1∼1 mℓ/ℓ가 포함되는 알칼리성 노시안 진케이트 타입의 도금액으로 도금처리하는 전기아연도금층(2)을 구비함으로써 알루미늄합금 소재에 직접 전기아연도금을 수행하였다.

이와 같이 함으로써, 본 발명은 알루미늄합금 소재에 전기아연도금하는 처리방법을 새로운 공정기술을 개발 적용하였고, 결과적으로는 종래의 16 단계 공정중에서 유해물질 발생이 많고 처리 및 관리가 복잡한 공정에 있어서 ⑤∼⑭공정의 10개 공정을 생략, 단축 가능하게 한 알루미늄합금소재에 전기아연도금하는 처리방법을 제공하게 되었다.

구체적으로 본 발명의 실시 예에 의하면 알루미늄합금 소재에 전기도금하는 종래의 길고 복잡한 16단계 공정은 유해물질 및 환경오염물질의 발생이 많고 처리 및 관리가 복잡한 문제점들을 내포하고 있다. 이와 같은 문제점과 공정단축의 필요성을 해결하기 위해, 본 발명은 수많은 실험결과를 토대로 하여

①탈지-②수세-③활성-④수세-⑤아연도금-⑥수세

의 6개 공정(수세공정 제외시 3개 공정)으로 공정수를 대폭 축소하고, 디스머트처리공정과 1, 2차의 진케이트처리공정과, 스트라이크도금 또는 무전해도금공정 단계가 없는 알루미늄합금 소재에 직접 전기아연도금하는 처리방법을 제공하는 효과를 구현하였다.

특히 각 세부 공정의 화학적 성질과 기능을 재정립하여 길어질 수 밖에 없는 기존의 각 처리공정을 화학적 중복성을 피하고 핵심기능을 중요시하는 최소 공정으로 개발, 단축시키고 청정화시킬 수 있다는 효과를 갖는다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공정을 적용한 예를 실험 및 비교 예를 기술하도록 한다.

(실험 및 비교 예의 처리액 조성)

가. 알칼리성탈지액(제조액 예1-1, Macdermid사)

알칼리성 비에칭형 탈지제 시판제품을 제조 사용하였다.

TS40=50g/l

나. 산성탈지액(제조액 예1-2)

산성액으로서 황산 50 ml/ℓ, 황산나트륨 45 g/ℓ, 억제제로서 폴리아크릴산 0.5 wt.% 계면활성제로서 알킬페놀에톡시레이트계 0.1 Vol.% 농도로 구성된 탈지액을 순수를 사용하여 80L 파이로트 라인에 제조하였다.

다. 활성액

알칼리액으로서 수산화나트륨 50 g/ℓ, 착화제로 티오글리콜산염 20 g/ℓ,억제제로서 수용성 폴리사카라이드화합물 0.2 wt.% 의 농도로 구성된 활성화액 70L를 파이로트 라인에 제조하였다.

라. 알칼리성 아연도금액

금속아연 12 g/ℓ, 수산화나트륨 140 g/ℓ, 평활화제 20 g/ℓ, 광택제 5 mℓ/ℓ, 계면활성제 0.5 mℓ/ℓ 을 함유하는 알칼리성 진케이트 타입의 아연도금액을 80L 제조하였다. 이상의 가, 나, 다, 라 액을 사용하여 알루미늄 및 알루미늄합금 소재에 아래 실시예와 같이 도금하고 외관검사 및 굽힘시험과 X-cutting후 3M사의 610-1PK Tape로 밀착력 시험을 실시하였다.

마. 산성 아연도금액(산성 1액, 한국 ND사 제품)

염화아연 240 g/ℓ , 염화암모늄 250 g/ℓ , 첨가제N1 35 mℓ/ℓ, 첨가제N2 2 mℓ/ℓ, pH=5.5 액을 제조, 사용하였다.

바. 산성 아연도금액(산성 2액, 한국 ND사 제품)

염화아연 130 g/ℓ , 염화칼륨 200 g/ℓ , 붕산 25 g/ℓ, 첨가제N3

25 mℓ/ℓ, 첨가제N4 1 mℓ/ℓ, pH=5.5 액을 제조, 사용하였다.

[실험예 1]:

6061계 알루미늄합금판 시편(75mm x 255mm, 두께 1mm)을 사용하여 가의 알칼리성 탈지액에서 65℃, 5분간 침지처리하고 수세한 뒤에, 다의 활성액에서 60℃, 20초간 침지처리하고, 기존 방식대로 디스머트처리(15초)와 진케이트처리(40초)를 실시한후, 라의 아연도금액에서 상온, 1A/dm² 의 전류밀도로 35분간 도금하였다. 도금두께는 비파괴식 X-ray도금두께 측정기를 사용하였으며 평균 도금두께는 11.9㎛ 이었고, 밀착성시험에서 이상이 없는 우수한 도금이 생성되었다.

[실험예 2]:

6061계 알루미늄합금판 시편(75mm x 255mm, 두께 1mm)을 사용하여 나의 산성 탈지액에서 55℃, 7분간 침지처리하고 수세한 뒤에, 다의 활성액에서 55℃, 30초간 침지처리하고, 라의 아연도금액에서 상온, 1A/dm² 의 전류밀도로 40분간 도금하였다. 도금두께는 비파괴식 X-ray도금두께 측정기를 사용하였으며 평균 도금두께는 12.6㎛ 이었고, 밀착성시험에서 이상이 없는 우수한 도금이 생성되었다.

[실험예 3]:

2024계 알루미늄합금판 시편(75mm x 255mm, 두께0.5mm)을 사용하여 나의 산성 탈지액에서 50℃, 5분간 침지처리하고 수세한 뒤에, 다의 활성액에서 50℃, 20초간 침지처리하고, 라의 아연도금액에서 상온, 2A/dm² 의 전류밀도로 30분간 도금하였다. 도금두께는 비파괴식 X-ray도금두께 측정기를 사용하였으며 평균 도금두께는 11.8㎛ 이었고, 밀착성시험에서 이상이 없는 우수한 도금이 생성되었다.

[실험예 4]:

6063계 알루미늄합금파이프 시편(53,길이235mm, 두께1.8mm)을 사용하여 나의 탈지액에서 55℃, 10분간 침지처리하고 수세한 뒤에, 다의 활성액에서 55℃, 20초간 침지처리하고, 라의 아연도금액에서 상온, 2A/dm² 의 전류밀도로 45분간 도금하였다. 도금두께는 비파괴식 X-ray도금두께 측정기를 사용하였으며 평균 도금두께는 13.6㎛ 이었고, 밀착성시험에서 이상이 없는 우수한 도금이 생성되었다.

[실험예 5]:

6063계 알루미늄합금파이프 시편(53,길이235mm, 두께1.8mm)을 사용하여 나의 탈지액에서 50℃, 7분간 침지처리하고 수세한 뒤에, 다의 활성액에서 50℃, 30초간 침지처리하고, 라의 아연도금액에서 상온, 2A/dm² 의 전류밀도로 45분간 도금하였다. 도금두께는 비파괴식 X-ray도금두께 측정기를 사용하였으며 평균 도금두께는 13.9㎛ 이었고, 밀착성시험에서 이상이 없는 우수한 도금이 생성되었다.

[비교예 6]:

6063계 알루미늄합금파이프 시편(53,길이235mm, 두께1.8mm)을 사용하여 나의 탈지액에서 40℃, 10분간 침지처리하고 수세한 뒤에, 다의 활성액에서 50℃, 30초간 침지처리하고, 라의 아연도금액에서 상온, 2A/dm² 의 전류밀도로 40분간 도금하였다. 도금두께는 비파괴식 X-ray도금두께 측정기를 사용하였으며 평균 도금두께는 10.9㎛ 이었고, 밀착성시험에서 도금이 박리되었다.

[비교예 7]:

6063계 알루미늄합금파이프 시편(53,길이235mm, 두께1.8mm)을 사용하여 나의 탈지액에서 70℃, 5분간 침지처리하고 수세한 뒤에, 다의 활성액에서 60℃, 20초간 침지처리하고, 라의 아연도금액에서 상온, 2A/dm² 의 전류밀도로 40분간 도금하였다. 도금두께는 비파괴식 X-ray도금두께 측정기를 사용하였으며 평균 도금두께는 11.7㎛ 이었고, 밀착성시험에서 도금이 박리되었다.

[비교예 8]:

6063계 알루미늄합금파이프 시편(53,길이235mm, 두께1.8mm)을 사용하여 나의 탈지액에서 55℃, 7분간 침지처리하고 수세한 뒤에, 다의 활성액에서 40℃, 30초간 침지처리하고, 라의 아연도금액에서 상온, 2A/dm² 의 전류밀도로 40분간 도금하였다. 도금두께는 비파괴식 X-ray도금두께 측정기를 사용하였으며 평균 도금두께는 11.2㎛ 이었고, 밀착성시험에서 도금이 박리되었다.

[비교예 9]:

6063계 알루미늄합금파이프 시편(53,길이235mm, 두께1.8mm)을 사용하여 나의 탈지액에서 55℃, 5분간 침지처리하고 수세한 뒤에, 다의 활성액에서 60℃, 20초간 침지처리하고, 라의 아연도금액에서 상온, 2A/dm² 의 전류밀도로 40분간 도금하였다. 도금두께는 비파괴식 X-ray도금두께 측정기를 사용하였으며 평균 도금두께는 11.5㎛ 이었고, 밀착성시험에서 도금이 박리되었다.

[비교예 10]:

6063계 알루미늄합금파이프 시편(53,길이235mm, 두께1.8mm)을 사용하여 나의 탈지액에서 50℃, 10분간 침지처리하고 수세한 뒤에, 다의 활성액에서 55℃, 20초간 침지처리하고, 마의 산성 아연도금액에서 상온, 1.5a/dm² 의 전류밀도로 20분간 도금하였다. 그러나 밀착성시험에서 도금이 박리되었다.

[비교예 11]:

6063계 알루미늄합금파이프 시편(53,길이235mm, 두께1.8mm)을 사용하여 나의 탈지액에서 55℃, 7분간 침지처리하고 수세한 뒤에, 다의 활성액에서 55℃, 20초간 침지처리하고, 바의 산성 아연도금액에서 상온, 3A/dm² 의 전류밀도로 20분간 도금하였다. 그러나 밀착성시험에서 도금이 박리되었다.

이상의 실험 및 비교예의 결과를 정리하여 아래의 [표 1]에 나타내었다.

[실험예 및 비교예 실험의 정리]

구분	Al 합금	탈지 공정			활성 공정			아연도금 공정			밀착성
구분	Al 합금	탈지액	온도, ℃	시간,분	활성액	온도, ℃	시간,초	도금액	시간,분	전류 밀도, A/d㎡	밀착성
실험예1	6061	제조예1-1	65	5	제조예2	60	20	알칼리성	35	1	○
실험예2	6061	제조예1-2	55	7	제조예2	55	30	알칼리성	40	1	○
실험예3	2024	제조예1-2	50	5	제조예2	50	20	알칼리성	30	2	○
실험예4	6063	제조예1-2	55	10	제조예2	55	20	알칼리성	45	2	○
실험예5	6063	제조예1-2	50	7	제조예2	50	30	알칼리성	45	2	○
비교예6	6063	제조예1-2	40	10	제조예2	50	30	알칼리성	40	2	×
비교예7	6063	제조예1-2	70	5	제조예2	55	20	알칼리성	40	2	×
비교예8	6063	제조예1-2	55	7	제조예2	40	30	알칼리성	40	2	×
비교예9	6063	제조예1-2	55	5	제조에2	60	20	알칼리성	40	2	×
비교예10	6063	제조예1-2	50	10	제조예2	55	20	산성1	20	1.5	×
비교예11	6063	제조예1-2	55	7	제조예2	55	20	산성2	20	3	×

상기 [표 1]에서 밀착성 항목에 "○" 표기한 것은 굽힘 시험 등에서 도금박리 현상이 발생하지 않은 양호한 상태를 나타내고, 밀착성 항목에 "×" 표기한 것은 굽힘 시험 등에서 도금박리 현상이 발생하여 양호하지 않은 상태를 나타낸다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

1 : 알루미늄합금 소재
2 : 전기아연도금층

Claims

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알루미늄 합금인 피도금 소재를 산성 탈지액에 침지하여 피도금 소재 표면에 생성된 자연산화피막과 그 자연산화피막 표면에 부착되어 있는 유지성분을 용해 제거함과 동시에 1차적으로 표면조정함으로서 피도금 소재표면을 청정하게 세정하고 활성화시켜 1차 중간처리재를 제조하는 제 1 단계 공정, 상기 1차 중간처리재를 알칼리성 활성액에 침지하여 그 표면에 다시 생성된 산화피막을 제거함과 동시에 2차적으로 표면조정된 2차 중간처리재를 제조하는 제 2 단계 공정, 상기 2차 중간처리재를 알칼리성 진케이트형 아연도금액에서 음극으로 하여 그 표면에 아연을 직접 도금하는 제 3 단계 공정,을 포함하여 이루어지는 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법에 있어서,
상기 1차 중간처리재는, 산성처리액으로서, 황산(95%) 30∼100 mℓ/ℓ, 황산나트륨 20~65 g/ℓ, 폴리아크릴산 0.1∼5 wt.% , 알킬페놀에톡시레이트화합물 0.01∼0.5 Vol.% 로 구성된 수용액을 사용하여 침지 처리시간 5∼15 분 범위로 관리되는 것을 특징으로 하는 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법.
제3항에 있어서, 상기 2차 중간처리재는, 알칼리성처리액으로서, 수산화나트륨 20~100 g/ℓ, 티오글리콜산염 10∼40 g/ℓ, 수용성 폴리사카라이드화합물 0.1∼0.5 wt.% 로 구성된 수용액을 사용하여 침지 처리시간 20∼60 초 범위로 관리되는 것을 특징으로 하는 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법.
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제3항에 있어서, 상기 제3단계 공정은, 알루미늄합금 소재(1)에, 황산 30∼150 ml/ℓ, 황산나트륨 20~65 g/ℓ, 억제제로서 폴리아크릴산 0.1~5 wt.% 계면활성제로서 알킬페놀에톡시레이트계 0.01~0.5 Vol.% 의 농도로 구성된 탈지액과 수산화나트륨 20~100 g/ℓ, 착화제로 티오글리콜산염 10~40 g/ℓ, 억제제로서 수용성 폴리사카라이드화합물 0.1~0.5wt.% 의 농도로 구성된 활성액과 산화아연 12∼20 g/ℓ, 수산화나트륨 120∼150 g/ℓ에 평활화제 10∼30 g/ℓ, 광택제 2∼10 mℓ/ℓ, 비이온계 계면활성제 0.1∼1 mℓ/ℓ가 포함되는 알칼리성 노시안 진케이트 타입의 도금액으로 도금처리하는 전기아연도금층(2)을 구비함으로써 알루미늄합금 소재에 직접 전기아연도금을 수행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄합금의 전기아연도금 처리방법.