KR20130003576A - Plating method of magnesium alloy using alkali etchant - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알칼리성 에칭액을 이용한 마그네슘합금 판재의 도금방법에 관한 것으로, 고내식성과 높은 전기 전도성, 미려한 외관을 부여하는 장식 목적에 사용되는 표면처리 가공 기술로써 경량 휴대용 부품이나 제품 및 구조용 부품으로 적용되는 마그네슘 합금의 품질과 내구성을 높일 수 있으며, 특히 크롬산을 사용하지 않는 환경 친화적인 표면처리가 가능하다. The present invention relates to a plating method of a magnesium alloy sheet using an alkaline etching solution, a surface treatment processing technology used for decorative purposes that gives high corrosion resistance, high electrical conductivity, and beautiful appearance, which is applied to lightweight portable parts, products, and structural parts. The quality and durability of magnesium alloy can be improved, and environmentally friendly surface treatment without chromic acid is possible.
Description
본 발명은 알칼리성 에칭액을 이용한 마그네슘합금 판재의 도금방법에 관한 것이다. The present invention relates to a plating method of a magnesium alloy sheet material using an alkaline etching solution.
상용 금속 중 가장 가벼운 마그네슘 합금은 전기 화학적으로 매우 비한 금속으로 대기 환경에서도 빠른 부식 특성으로 인하여 표면처리가 필수적으로 적용 되는 소재이다. 그중 우수한 내식 특성과 장식용으로 널리 적용되고 있는 도금의 방법은 경면 광택을 얻을 수 있는 장점과 이종 금속을 다층 석출시킴으로써 높은 경도를 얻을 수 있는 크롬 도금이나 장식용 목적의 금도금 등의 귀금속 도금, 용접성 부여를 위한 주석 도금 등으로 이종의 금속 표면을 얻을 수 있는 특징이 있다. The lightest magnesium alloy among commercially available metals is an electrochemically very expensive metal and is a material to which surface treatment is essential because of its fast corrosion property even in the atmospheric environment. Among them, the plating method widely applied for excellent corrosion resistance and decoration has the advantage of obtaining mirror gloss and giving precious metal plating and welding property such as chrome plating and gold plating for decorative purpose to obtain high hardness by depositing different metals in multiple layers. There is a feature that can obtain a heterogeneous metal surface by tin plating for.
일반적인 마그네슘 합금의 도금에는 무전해 니켈도금법 보다 아연치환법(Zincate)법이 상용화 되어 사용되고 있으며 마그네슘의 도금에 사용되는 일반적인 장식용 도금 공정은 탈지, 에칭, 아연치환, 시안화구리, 황산구리, 니켈, 크롬 및 건조의 순으로 진행된다. Zinc plating is commercially used rather than electroless nickel plating for the plating of magnesium alloys, and the general decorative plating processes used for plating magnesium are degreasing, etching, zinc substitution, copper cyanide, copper sulfate, nickel, chromium and It proceeds in the order of drying.
마그네슘 상의 이종의 금속을 석출 시키는 도금 공정에서 가장 문제시 되는 공정이 에칭공정과 아연치환, 시안화구리 도금(strike)으로 형성되는 하지 도금 층과의 상관관계이다. The most problematic process in the plating process of depositing dissimilar metals on magnesium is the correlation between the etching process and the underlying plating layer formed by zinc substitution and copper cyanide plating.
에칭 공정은 마그네슘 합금 소재의 이종의 무기물의 제거와 마그네슘 합금 소재의 표면 전극 전위 값을 안정화시키기 위한 방법을 적용해야 한다. 마그네슘은 pH 11.5 이하에서 부식 반응이 진행되고 특히 입계 부식 반응을 촉진하는 염화물의 경우 초기에 입계를 따라 사상(filiform) 부식을 급격하게 일어남으로 에칭용액 선택에 있어 주의하여야 한다. 또한 마그네슘 합금의 경우 환원 전위가 매우 낮은 특징으로 용액의 전극 전위와 분순물의 흡착에 의하여 입계 부식 및 입내 부식이 진행 되므로 물질과 pH 변화에 면밀한 검토가 있어야 한다. The etching process should apply a method for removing heterogeneous inorganic materials from the magnesium alloy material and stabilizing the surface electrode potential value of the magnesium alloy material. Magnesium should be cautious in the choice of etching solution because corrosion reaction proceeds below pH 11.5 and especially chlorides that promote grain boundary corrosion reactions rapidly develop filiform corrosion along the grain boundaries. In the case of magnesium alloy, the reduction potential is very low, so grain boundary corrosion and intragranular corrosion proceed by the electrode potential of the solution and adsorption of impurities, so it is necessary to closely examine the material and pH change.
아연 치환 공정의 경우 비한 마그네슘의 용해의 구동력으로 귀한 금속인 아연염이 피로안산 염의 환원력에 의하여 화학적 반응 생성물로 존재하게 되어 마그네슘의 부식을 억제하고 아연 치환 층의 무기물로 치환 석출물이 형성하게 된다. 이렇게 형성된 아연 치환 층이 마그네슘의 지속적인 용해를 억제하고 수용액 내에서 부식 반응을 억제함과 동시에 이종 금속과 마그네슘 간의 전기 화학적인 반응을 완충시키는 역할을 가진다. 전극 전위차가 크게 나는 귀한 금속인 구리 층과 직접적인 접촉이 있을 경우 마그네슘은 이온으로 급격한 용해가 진행 되고 산화된 화학반응 생성물(smut)의 발생은 하지 층과 마그네슘 소재간의 밀착성을 떨어뜨리는 문제를 발생시킨다. 따라서 무기물의 치환 층으로 존재하는 아연치환층의 경우 마그네슘 이온의 부식을 억제시키고 상부 도금 층과의 전기적 부식 반응을 억제 시키는 완충 작용을 하게 된다. 아연치환층이 얇을 경우 이종 금속에 의한 마그네슘 치환 반응에 의하여 밀착성이 떨어지게 되고 두꺼울 경우 아연 치환층간 낮은 결합력에 의하여 도금 층이 떨어지는 문제를 발생시키게 된다. 따라서 적절한 조건의 안정화로 치밀한 아연치환층의 형성이 마그네슘 합금의 국부 부식을 억제시킬 수 있게 된다. In the case of zinc substitution process, zinc salt, a precious metal, is present as a chemical reaction product due to the reducing power of pyroan acid salt as a driving force for dissolution of magnesium, thereby inhibiting corrosion of magnesium and forming a precipitate as an inorganic substance in the zinc substitution layer. The zinc-substituted layer thus formed has a role of inhibiting the continuous dissolution of magnesium, inhibiting the corrosion reaction in the aqueous solution, and at the same time buffering the electrochemical reaction between the dissimilar metal and magnesium. In direct contact with a copper layer, a precious metal with a large electrode potential difference, magnesium rapidly dissolves into ions and generation of oxidized chemical reactions (smuts) leads to a problem of poor adhesion between the underlying layer and the magnesium material. . Therefore, in the case of the zinc-substituted layer present as a substitute layer of the inorganic material, it inhibits the corrosion of magnesium ions and has a buffering effect of suppressing the electrical corrosion reaction with the upper plating layer. When the zinc substitution layer is thin, the adhesion is degraded by the magnesium substitution reaction by the dissimilar metal, and when the zinc substitution layer is thick, the plating layer is dropped due to the low bonding strength between the zinc substitution layers. Therefore, the formation of a dense zinc substitution layer with stabilization of appropriate conditions can suppress local corrosion of the magnesium alloy.
시안화구리 도금(strike) 공정은 소재와 상부 도금층간의 밀착성을 부여하는 공정으로 전기 도금의 방법으로 치밀한 금속 층을 얻을 수 있다. 시안화구리 도금 공정에서 특히 주의하여야 될 사항도 아연치환층의 침식을 억제시켜야 하며, 균일 전착성이 매우 우수하여야 한다. 시안화구리 도금의 알칼리 용액에서는 아연치환층과 구리의 치환 반응이 공존하게 됨으로 전기적 특성을 이용하는 것이 우수한 밀착성을 부여하게 된다. 또한 아연치환층의 침식이 억제 되어야 하며 이렇게 형성된 하지 구리 도금 이후의 공정은 일반 이종 소재의 전해 도금과 동일한 특성을 나타낸다. 따라서 마그네슘 상의 도금 공정은 마그네슘 표면의 전기화학적 안정된 특성을 부여하여 전기화학적인 반응을 이용한 아연치환층을 균일하게 형성하는 방법, 아연치환층 상에 마그네슘 소재의 침식 반응이 일어나지 않는 시안화구리 도금 층 형성 메카니즘을 명확히 하는 것이 상용 표면처리 기술의 안정화에 필수적이라 하겠다. Copper cyanide plating (strike) process is a process that gives the adhesion between the material and the upper plating layer can be obtained a dense metal layer by the method of electroplating. Particular attention should be paid to the copper cyanide plating process to suppress the erosion of the zinc-substituted layer and to have excellent uniform electrodeposition properties. In the alkali solution of copper cyanide plating, the substitution reaction of the zinc substitution layer and copper coexists, and thus, the use of electrical properties gives excellent adhesion. In addition, the erosion of the zinc-substituted layer should be suppressed, and the process after the base copper plating thus formed shows the same characteristics as the electrolytic plating of general dissimilar materials. Therefore, the plating process on magnesium gives electrochemically stable properties of the magnesium surface to uniformly form a zinc substituted layer using an electrochemical reaction, and forms a copper cyanide plated layer on which the magnesium material does not erode. Clarifying the mechanism is essential for the stabilization of commercial surface treatment techniques.
이에, 본 발명자들은 마그네슘 판재 상에 도금을 이용한 내식성 확보를 위해 마그네슘 합금 상의 도금에 대한 문제점을 분석하고, 도금의 전처리공정 중 도금 후 특성에 가장 큰 영향을 미치는 에칭 및 아연치환 공정의 특성을 분석하고, 균일한 아연치환층 형성을 위한 영향인자 및 아연치환층의 형성이 전기도금 공정에 미치는 영향을 검토함으로써 본 발명을 완성하였다. Therefore, the present inventors analyze the problems of the plating on the magnesium alloy to ensure corrosion resistance using the plating on the magnesium plate, and analyzes the characteristics of the etching and zinc substitution process that has the greatest effect on the post-plating properties of the plating pretreatment process In addition, the present invention was completed by examining the influence factors for the formation of a uniform zinc substitution layer and the effect of the formation of the zinc substitution layer on the electroplating process.
본 발명은 최적의 에칭공정 및 아연치환공정을 포함하는 알칼리성 에칭액을 이용한 마그네슘합금 판재의 도금방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a method for plating a magnesium alloy sheet material using an alkaline etching solution including an optimal etching step and a zinc replacement step.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 탈지 공정, 에칭 공정, 아연 치환 공정, 시안화구리 도금 공정, 산성 구리 도금 공정 및 니켈 도금 공정을 포함하는 마그네슘합금 판재의 도금방법에 있어서, 상기 에칭공정은 트리에탄올아민, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 및 수산화나트륨을 포함한 알칼리 에칭액을 사용하는 것을 특징으로 하는 마그네슘합금 판재의 도금방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a plating method of a magnesium alloy sheet material comprising a degreasing process, etching process, zinc substitution process, copper cyanide plating process, acid copper plating process and nickel plating process, the etching process is triethanol Provided is a plating method of a magnesium alloy sheet material comprising using an alkaline etching solution containing amine, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and sodium hydroxide.
상기 알칼리 에칭액은 트리에탄올아민 65 내지 75 중량%, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 15 내지 25 중량% 및 수산화나트륨 5 내지 15 중량%을 포함할 수 있다.The alkaline etching solution may include 65 to 75% by weight of triethanolamine, 15 to 25% by weight of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), and 5 to 15% by weight of sodium hydroxide.
상기 에칭공정은 10.5 내지 11.5의 pH 범위, 65 내지 70℃의 온도에서 3~5분 동안 상기 알칼리 에칭액을 이용하여 에칭으로 침적 처리하는 것이 바람직하다.The etching process is preferably deposited by etching using the alkaline etching solution for 3 to 5 minutes at a pH range of 10.5 to 11.5, a temperature of 65 to 70 ℃.
상기 아연 치환 공정은 ZnSO4 15 내지 18 중량%, Na3PO4 75 내지 80 중량%, Na2CO3 3 내지 10 중량% 및 NaF 0.5 내지 5 중량%를 포함한 아연 치환욕을 사용하는 것이 바람직하다.The zinc substitution process is preferably using a zinc substitution bath containing 15 to 18% by weight of ZnSO 4 , 75 to 80% by weight of Na 3 PO 4 , 3 to 10% by weight of Na 2 CO 3 and 0.5 to 5% by weight of NaF. .
상기 아연 치환 공정은 2.5 내지 3.5 mol의 불화이온 농도, 10.5 내지 11.5의 pH 범위 및 65 내지 70℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.The zinc substitution process is preferably carried out at a fluoride ion concentration of 2.5 to 3.5 mol, a pH range of 10.5 to 11.5 and a temperature of 65 to 70 ℃.
상기 아연 치환 공정에 따라 형성된 아연 석출층이 두께가 2 내지 3 ㎛인이 바람직하다.It is preferable that the zinc precipitation layer formed by the said zinc substitution process is 2-3 micrometers in thickness.
상기 마그네슘합금은 AZ 31, AZ 61 또는 AZ 91 중에서 선택된 어느 하나일 수 있지만, 본 발명의 도금방법을 적용할 수 있는 한 특별한 제한이 없다.The magnesium alloy may be any one selected from AZ 31, AZ 61 or AZ 91, but there is no particular limitation as long as the plating method of the present invention can be applied.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 마그네슘합금 판재를 제공한다.In addition, the present invention provides a magnesium alloy sheet produced according to the above production method.
이하, 본 발명의 일실시예에 근거하여 보다 상세하게 설명한다.It will be described below in more detail based on one embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따르면, AZ31B 마그네슘 합금 상의 도금을 위한 전처리 공정 중 도금의 특성에 가장 큰 영향을 미치는 에칭 및 아연 치환 층 형성에 대한 것으로 에칭 후 균일한 아연 치환 층 형성에 미치는 영향인자를 확인하였다. 본 발명에서는 일반적으로 마그네슘 합금상의 도금에 많이 사용되고 있는 탈지-에칭-아연치환의 공정 중에서 아연치환(Zincate)층 형성에 미치는 온도, 농도, 시간, pH의 변수의 영향에 대한 연구를 수행하였다.According to one embodiment of the present invention, the etching and zinc substitution layer formation which has the greatest influence on the characteristics of the plating during the pretreatment process for the plating on the AZ31B magnesium alloy is performed. Confirmed. In the present invention, the effect of temperature, concentration, time, and pH on the formation of zinc-substituted (Zincate) layer in the process of degreasing-etching-zinc substitution, which is generally used for plating on magnesium alloy, was studied.
이때, 상용 금속 중 가장 가벼운 특징을 가지는 마그네슘 합금의 습식 표면처리를 위하여 소재 표면의 에칭과 산화물 및 스머트 제거를 통하여 도금을 위한 전처리 방법으로서 0.67M 트리에탄올아민과 0.1M EDTA, 0.1M 포타슘 소듐 타르트레이트(Potassium Sodium Tartrate)를 pH 조절을 위하여 0.2M 내외의 수산화나트륨에 각각 용해 후 pH 10.5~11.5, 온도 65~70℃에서 3~5분 에칭으로 침적 처리함으로써 마그네슘 부식 생성물과 산화물, 무기 오염물 등을 제거하여 pit 및 void, blister가 없는 경면 도금층을 형성하였다. At this time, for wet surface treatment of magnesium alloy having the lightest feature among commercial metals, 0.67M triethanolamine, 0.1M EDTA, 0.1M potassium sodium tart as a pretreatment method for plating by etching the material surface and removing oxide and smut. Potassium Sodium Tartrate is dissolved in 0.2M sodium hydroxide for pH control and then deposited by 3 to 5 minutes etching at pH 10.5 ~ 11.5, 65 ~ 70 ℃ for temperature, magnesium corrosion products, oxides, inorganic contaminants, etc. P was removed to form a mirror plated layer without pit, void, and blister.
본 발명의 도금방법으로부터, 첫째, 마그네슘 합금 상의 장식용 전해 도금 층 형성을 위하여 표면에 존재하는 불순물과 가공 층 및 산화막층을 제거하여야 pit가 없는 장식용 도금 층을 얻을 수 있었다. From the plating method of the present invention, first, in order to form a decorative electrolytic plating layer on the magnesium alloy, it was necessary to remove the impurities, the processing layer, and the oxide layer on the surface to obtain a decorative plating layer without a pit.
둘째, 에칭 공정 및 아연 치환 공정은 경량 소재이면서 매우 비한 마그네슘 합금상의 표면처리 특성에 도금 결함을 발생시키는 주된 공정으로 마그네슘 합금과 용액과의 반응성을 위하여 처리 시간 및 온도, 특히 pH 조건 관리가 중요하였다. Second, the etching process and the zinc substitution process are the main processes that cause plating defects in the surface treatment characteristics of magnesium alloys, which are lightweight materials and are very high. The treatment time and temperature, especially pH condition management, were important for the reactivity of magnesium alloys and solutions. .
셋째, 마그네슘 합금 상의 전해 도금은 트리에탄올아민과 EDTA, 수산화나트륨을 사용한 알칼리 에칭의 방법이 매우 효과적이며 약 4분 내외의 침적 에칭 시간과 용액의 pH가 10.8∼11.2 사이의 알칼리 용액을 이용하는 것이 중요하였다. Third, alkali plating using triethanolamine, EDTA, and sodium hydroxide was very effective for electroplating on magnesium alloys, and it was important to use an immersion etching time of about 4 minutes and an alkaline solution having a pH of 10.8 to 11.2. .
넷째, 아연치환(Zincate) 층은 비한 마그네슘 합금의 용해를 억제하면서 아연 착염을 형성하는 것으로, 3mol의 [F-]과 10.8∼11.0 내외의 pH, 70℃에서 치환 층의 두께 및 치밀한 석출 막을 얻는 것이 매우 중요하였다. Fourth, the zinc-substituted layer forms zinc complex salts while suppressing dissolution of the inferior magnesium alloy, and obtains the thickness of the substituted layer and the dense precipitated film at 70 ° C. at a pH of about 10.8 to 11.0 with 3 mol of [F − ]. Was very important.
다섯째, 압연 가공 제품인 AZ 31B 상의 전해 도금층 형성을 위하여 알칼리 탈지, 알칼리 에칭 및 하지 도금층 형성을 위해서는 pH 10.5∼11.5 사이에서 화학 및 전기 화학 반응을 시키는 것이 중요하였다. 그 중 아연 치환(zincate) 처리는 불화물이 포함된 용액에서 2∼3㎛의 치밀하고 균일한 두께의 아연 석출층을 얻는 것으로 장식용 전해 도금이 가능하다. Fifth, it is important to perform chemical and electrochemical reactions between pH 10.5 and 11.5 for alkali degreasing, alkali etching and base plating layer formation for the electrolytic plating layer formation on the AZ 31B, which is a rolled product. Among them, zinc substitution (zincate) treatment is a decorative electrolytic plating is possible by obtaining a dense and uniform zinc precipitation layer of 2-3㎛ in the solution containing fluoride.
본 발명은 마그네슘합금 판재의 표면처리를 위하여 표면의 산화물 및 무기물의 제거와 앵커 효과 부여 및 활성화를 위하여 적용되는 에칭 공정과 아연 치환 공정에 관한 것으로, 고내식성과 높은 전기 전도성, 미려한 외관을 부여하는 장식 목적에 사용되는 표면처리 가공 기술로써 경량 휴대용 부품이나 제품 및 구조용 부품으로 적용되는 마그네슘 합금의 품질과 내구성을 높일 수 있으며, 특히 크롬산을 사용하지 않는 환경 친화적인 표면처리가 가능하다. The present invention relates to an etching process and a zinc substitution process applied for removing oxides and inorganic substances from the surface and providing and activating the anchor effect for the surface treatment of the magnesium alloy sheet, which provides high corrosion resistance, high electrical conductivity, and beautiful appearance. As a surface treatment technology used for decorative purposes, the quality and durability of magnesium alloys applied to lightweight portable parts or products and structural parts can be improved, and environmentally friendly surface treatment without chromic acid is possible.
도 1은 침적 처리조의 개략도,
도 2는 전해 도금 실험 장치의 개략도,
도 3은 마그네슘 합금 상의 도금 문제점,
도 4는 아연처리 층 형성에 따른 Mg 합금 상의 도금 결함,
도 5는 소재 및 에칭후의 표면 형상 및 표면 조도 특성,
도 6은 소재 상태의 표면 불순물 분포,
도 7은 에칭 후의 표면 불순물 분포,
도 8은 에칭 조건에 따른 zincate 층의 형성(zincate 표준 조건),
도 9는 [F-]양의 첨가에 따른 아연 치환 층의 석출,
도 10은 [F-] 농도 변화에 따른 아연 착염의 표면 석출 형상,
도 11은 [F-] 농도 변화에 따른 아연 치환층의 미세구조,
도 12는 [F-] 농도 변화에 따른 아연 치환층 석출량,
도 13은 아연 치환 처리 온도에 따른 표면 형상(pH 10.8, 4min. [F-]2.5mol),
도 14는 아연 치환 처리 온도에 따른 아연 치환층 석출량,
도 15는 아연 치환 처리 시간에 따른 아연 치환층 석출량,
도 16은 아연 치환 처리 시간에 따른 아연 치환층 미세형상,
도 17은 아연 치환 처리 기본욕 내에서 처리 시간에 따른 아연 치환층 석출량 비교,
도 18은 아연 치환 처리 시간에 따른 아연 치환층 석출량,
도 19는 아연 치환 층의 두께 관찰(2.2∼2.6㎛),
도 20은 pH 변화에 따른 아연 치환 처리 표면 특성,
도 21은 아연치환법을 이용한 마그네슘 판재상의 도금에 관한 것이다.1 is a schematic view of a deposition treatment tank,
2 is a schematic diagram of an electrolytic plating experiment apparatus,
3 is a plating problem on the magnesium alloy,
4 is a plating defect on the Mg alloy according to the galvanized layer formation,
5 is a surface shape and surface roughness characteristics after the material and the etching,
6 is a surface impurity distribution in a raw material state,
7 shows surface impurity distribution after etching;
8 shows the formation of zincate layers under etch conditions (zincate standard conditions),
9 is the precipitation of the zinc substitution layer with the addition of the amount of [F − ],
10 is [F -] a surface shape of the precipitated zinc complex salt according to the concentration gradient,
11 is [F -] the microstructure of the zinc substitution layer according to the concentration gradient,
12 shows the amount of precipitation of zinc-substituted layers at different concentrations of [F − ];
13 is the surface shape (pH 10.8, 4min. [F-] 2.5mol) according to the zinc substitution treatment temperature,
14 is a zinc substitution layer precipitation amount according to the zinc substitution treatment temperature,
15 is a zinc substitution layer precipitation amount according to the zinc substitution treatment time,
16 is a zinc substituted layer fine shape according to the zinc replacement treatment time,
17 is a comparison of the amount of zinc substitution layer precipitation according to the treatment time in the zinc substitution treatment base bath,
18 is a zinc substitution layer precipitation amount according to the zinc substitution treatment time,
19 is the thickness observation of the zinc substitution layer (2.2 ~ 2.6㎛),
20 is a zinc substitution treatment surface characteristics according to the pH change,
21 relates to plating on a magnesium plate using a zinc substitution method.
하기 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시 예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail by way of the following examples. However, the present invention is not limited by these examples.
<실시예 1> ≪ Example 1 >
I. 실험방법I. Experimental Method
1. 시편준비1. Preparation of Specimen
본 실시예에서는 POSCO사에서 생산된 AZ31B 마그네슘 판재를 표준 시편으로 사용하였으며, 표면 처리 공정의 개발을 위하여 특정 lot로 제도된 시편을 사용하도록 하였다. 시편의 크기는 가로 50mm × 세로50mm × 두께 0.5 mm로 적용하여 침적 및 전해 도금의 방법으로 적용하였다. 이때, AZ31B 합금 성분의 조성은 하기 표 1과 같다.In this example, AZ31B magnesium plate produced by POSCO was used as a standard specimen, and a specific lot drawn specimen was used to develop a surface treatment process. The size of the specimen was applied by a method of immersion and electroplating by applying a width of 50mm × length 50mm × 0.5mm thickness. At this time, the composition of the AZ31B alloy components is shown in Table 1 below.
2. 실험장치2. Experiment apparatus
본 실시예에서는 일반적인 마그네슘합금의 도금 공정[탈지 → 아연치환 → 시안화 구리도금 → 전해도금(Cu, Ni 등)]으로 진행되는 공정에서 도 1에서 나타낸 바와 같이 침적 처리조에서는 에칭(Etching) 및 아연치환(Zincate) 처리를 하였고, 온도 변화 및 제품 표면의 계면 반응의 균일화를 위해서 중탕과 교반기를 사용하여 농도 구배를 최소화 하였다. 침적 처리조의 용액은 화학반응의 최소화와 농도 물질의 균일성 부여를 위하여 실험 초 동일물질 및 농도로 준비하였으며, 균일한 실험 방법의 적용을 위하여 용액량/표면처리면적을 10으로 유지하도록 하였다. In the present embodiment, as shown in Figure 1 in the process proceeded to the general plating process of magnesium alloy [degreasing → zinc substitution → copper cyanide → electroplating (Cu, Ni, etc.)] etching and zinc in the deposition treatment tank Zincate treatment was performed, and concentration gradients were minimized using a bath and agitator to uniformize the temperature change and the interfacial reaction of the product surface. The solution of the immersion tank was prepared in the same material and concentration at the beginning of the experiment to minimize chemical reaction and to give uniformity of concentration material, and to keep the solution amount / surface treatment area at 10 for the application of uniform test method.
탈지 및 전해 도금조는 도 2와 같이 항온 기능과 이물질을 제거하기 위한 여과, 흐름(flow), 공기교반(air agitation)을 적용하여 제품 표면에서 발생하는 수소 및 산소 가스를 제거 하였고 용액의 농도 균질화를 얻을 수 있도록 하였으며, 외부 전원 장치인 정류기는 15V 20A 용량의 IGBT 타입을 적용하였다. 또한 용액의 보전을 위하여 일반적 습식 용액 분석법을 적용하여 실험 초기 용액의 농도를 보정하여 사용하였다. The degreasing and electrolytic plating bath removes hydrogen and oxygen gas from the surface of the product by applying filtration, flow, and air agitation to remove constant temperature and foreign substances as shown in FIG. The rectifier, which is an external power supply, adopts an IGBT type with a capacity of 15V and 20A. In addition, for the preservation of the solution by applying a general wet solution analysis method was used to correct the concentration of the initial solution of the experiment.
3. 탈지3. Degreasing
마그네슘 합금의 표면처리를 위한 첫 단계로 표면에 존재하는 산화제, 이형제, 유/무기 불순물을 제거하여 밀착성을 높이기 위한 공정으로, 마그네슘합금 소재 상에는 일반적으로 침적 탈지나 수산화나트륨을 이용한 전해 탈지를 행하는 것이 일반적이다. 탈지에 적용되는 물질로는 수산화나트륨, 시안화나트륨, 규산나트륨, 인산나트륨, 탄산나트륨 및 계면 활성제 등을 이용하여 유기물을 팽윤 및 유화 시켜 기계적이나 전기적인 방법으로 이물질을 제거하는 것이다. The first step for the surface treatment of magnesium alloys is to remove oxidants, mold release agents, and organic / inorganic impurities on the surface to enhance adhesion.As a general rule, magnesium oxide materials are generally deposited or degreased using sodium hydroxide. It is common. The material applied to degreasing is to remove foreign substances by swelling and emulsifying organic materials using sodium hydroxide, sodium cyanide, sodium silicate, sodium phosphate, sodium carbonate and surfactants and the like by mechanical or electrical methods.
본 실시예에서는 기물의 오염은 적으나 성형 공정 중 오염될 수 있는 마그네슘 판재의 특징을 고려하여 다이캐스팅(die-casting) 공정에 적용되는 전해 탈지를 적용하였다. 표 2는 AZ31B 마그네슘 합금의 도금을 위한 탈지액 조성 및 조건을 나타낸 것이다.In the present embodiment, the electrolytic degreasing applied to the die-casting process is applied in consideration of the characteristics of the magnesium plate that may be contaminated during the molding process although the contamination of the substrate is small. Table 2 shows the degreasing liquid composition and conditions for plating of the AZ31B magnesium alloy.
Na2SiO3
Na3PO4
AdditiveNaOH
Na 2 SiO 3
Na 3 PO 4
Additive
60g
50g
30g100 g
60 g
50 g
30 g
cathodic electro degreased at 8V4min, 60 ℃,
cathodic electro degreased at 8V
4. 에칭4. Etching
에칭 공정은 탈지 공정에서 유기물의 제거 한 소재 표면에 미세요철 및 앵커효과, 표면 균질화를 위하여 표면에 3∼수십 ㎛ 표면층을 제거 하는 공정으로, 대기 중의 자연 산화막이나 소재 성형 시 고온에서 발생된 산화 스케일의 제거, 표면 반응 층의 균일성을 부여하기 위하여 적용하였다. 마그네슘 에칭 반응의 특성은 앞서 언급되어 있는 용액과의 반응성이 매우 중요한 공정이다. 본 실시예에서는 기술 개발 결과로 연구된 EA-100과 수산화나트륨, EDTA로 구성된 용액을 적용하여 최적 조건인 70℃, 4분 동안 침적 처리를 하였다. Etching process is a process of removing 3 ~ 10㎛ surface layer on the surface for fine iron and anchor effect and surface homogenization on the surface of organic material removed by degreasing process. Removal was applied to give uniformity of the surface reaction layer. The nature of the magnesium etching reaction is a process in which reactivity with the aforementioned solutions is very important. In this example, the solution consisting of EA-100, sodium hydroxide, and EDTA studied as a result of the technology development was applied to the deposition process for 70 minutes at an optimum condition for 4 minutes.
마그네슘 합금상의 에칭 공정은 후 공정인 아연치환(Zincate) 공정에서 아연 층의 균일 흡착성의 부여와 소재의 산화물을 제거하기 위한 매우 중요한 공정이다. 에칭 공정에서 산화물이나 무기 불순물을 제거하지 못할 경우 마그네슘 소재의 국부적 갈바닉 전지가 형성되어 양극으로 작용되는 부분의 부식을 촉진하게 되어 도금 층이 형성되더라도 내부의 pit, void, 돌기 등을 야기하게 된다. 또한 아연치환층의 불균일 흡착은 도금 공정에서 침식 반응을 일으키게 되는 공정이므로 하지 전처리 공정을 주의하여야 한다. 과거 다이캐스팅(die-casting) 공정에 표면 균일화를 위하여 적용되었던 크롬산을 이용한 공정은 최근 환경 유해성 문제로 적용에 문제가 되므로 본 실시예에서는 알칼리성 물질로 에칭을 적용한 것이다. 특히 pH가 낮을 경우 처리 조건에 따라 육안에 관찰되지 않는 국부 부식의 현상이 최종 도금 제품에 나타나는 경우가 많은 것을 항상 염두에 두어야 한다. 에칭 공정의 용액 조성 및 공정 조건을 표 3에 나타내었다. The etching process on the magnesium alloy is a very important process for imparting uniform adsorption of the zinc layer and removing oxides of the material in the zinc substitution process. If the etching process fails to remove the oxides or inorganic impurities, a local galvanic cell of magnesium is formed, which promotes corrosion of the portion acting as the anode, which causes internal pits, voids, and protrusions even when the plating layer is formed. In addition, since the heterogeneous adsorption of the zinc-substituted layer is a process that causes an erosion reaction in the plating process, care must be taken in the pretreatment process. In the past, the process using chromic acid, which has been applied for surface uniformity in die-casting processes, has been a problem in application due to environmental hazards in recent years. It is always important to keep in mind that, especially at low pHs, local corrosion is often observed in the final plated product, which is not observed with the naked eye depending on the treatment conditions. The solution composition and process conditions of the etching process are shown in Table 3.
EDTA
NaOHEA-100
EDTA
NaOH
30g
15g100 g
30 g
15g
70℃,
pH 11.25 ~ 8min
70 ° C,
pH 11.2
5. 아연치환(Zincate)5. Zinc Substitution
아연치환층 형성을 위한 기본 용액은 황산아연과 피로인산 욕을 사용하였다. 이 기본 용액 조성은 마그네슘 아연치환처리를 위하여 다이캐스팅(die-casting) 합금(AZ 91D) 소재 상에 도금층 형성을 위하여 일반적으로 적용되는 용액을 기본 조성으로 하였다. 아연 입자 성장의 제어에 가장 크게 영향을 미치는 것이 용액 조성이지만 마그네슘 아연치환 처리에서는 불화물의 양에 따라 제품의 장식성에 크게 영향을 미치는 것을 개발 결과 확인하였다. Zinc sulfate and pyrophosphate baths were used as the basic solution for forming the zinc-substituted layer. The basic solution composition was a solution generally applied to form a plating layer on a die-casting alloy (AZ 91D) material for magnesium zinc replacement. The solution composition most influences the control of the growth of zinc particles, but the results of the development showed that the magnesium zinc substitution treatment greatly influenced the decorativeness of the product according to the amount of fluoride.
따라서 본 실시예에서는 기본 용액 조성에 불화물의 양에 따른 특성과 온도, pH, 시간 등의 공정 영향 인자에 의한 아연치환층의 균일 전착 특성이 전해 도금 층과의 상관관계에 대하여 연구하였다. 마그네슘 아연치환 처리는 마그네슘의 이온화 특성과 아연의 석출 특성과의 관계에 의하여 치환 반응이 형성되지만 피로인산의 산화에 의하여 발생하는 전자를 아연 착염과의 반응, 마그네슘 이온의 용해에 의하여 발생되는 전자가 아연 착염과 반응하여 석출되는 특성이 석출물에 영향을 주게 되는 것을 확인하였다. 그중 [F-]의 농도는 MgF2의 형성으로 마그네슘 이온의 용해를 억제시키고 마그네슘 표면의 전기 화학적 특성을 균일하게 유지시키는 역할과 함께 아연이온 석출의 균일성을 부여하게 된다. 따라서 [F-]의 양에 따른 특성에 대한 연구에 집중하였으며 화학 반응의 특징에 따라 시간, pH, 온도 등의 특징으로 양질의 장식용 도금 층을 형성하기 위한 연구를 수행하도록 하였다. Therefore, in this embodiment, the relationship between the electrolytic plating layer and the electrodeposition properties of the zinc-substituted layer by the characteristics of the amount of the fluoride in the base solution composition and the process influence factors such as temperature, pH, and time were studied. Magnesium zinc substitution treatment forms a substitution reaction by the relationship between the ionization characteristics of magnesium and the precipitation characteristics of zinc, but electrons generated by the oxidation of pyrophosphoric acid with zinc complex salt and dissolution of magnesium ions It was confirmed that the precipitated properties affect the precipitates by reacting with zinc complex salts. Among them, [F -] concentration is in the suppression of the dissolution of magnesium ions to the formation of MgF 2 was given the uniformity of the zinc ion to precipitate with the role to uniformly maintain the electrochemical properties of the magnesium surface. Therefore, [F -] was focused on the study of the characteristics according to the amount of the study was to carry out for forming a good quality of decorative plating layer characterized in the time, pH, temperature, etc. Depending on the characteristics of the chemical reaction.
아연 치환 층의 균일 전착 특성을 확인하기 위하여 기본 용액 조성에 pH, 온도, 시간, [F-]의 량에 따른 특성을 확인하도록 하였으며 그 조건을 표 4에 나타내었다. PH, temperature, time, the basic solution of the composition in order to determine the throwing power properties of the zinc substitution layer, [F -] was to determine the characteristics of the amount of the exhibited the conditions shown in Table 4.
Na3PO4
Na2CO3
NaFZnSO 4
Na 3 PO 4
Na 2 CO 3
NaF
300g
30g
8g/L50 g
300 g
30 g
8g / L
시간
온도
[F-] pH
time
Temperature
[F -]
10sec∼10min.
60℃, 70℃, 80℃
∼6.2 mol(kind of five)9.0, 10.8, 12.0
10 sec to 10 min.
60 ℃, 70 ℃, 80 ℃
6.2 mol (kind of five)
6. 하지 도금(electro Cu strike 및 electro plating)6. Electro Cu strike and electro plating
도금의 방법은 장식용 도금에 일반적으로 사용되는 공정으로 다층의 도금 층을 형성하여 기능성을 부여한다.Plating method is a process generally used for decorative plating to form a multi-layer plating layer to impart functionality.
1) 알칼리성 구리도금(시안화 구리도금)1) Alkaline Copper Plating (Cyanide Plating)
장식 도금에서 밀착성 향상 및 하지도금으로 필수적으로 사용되는 공정은 일반적인 욕조성과 조건을 적용하였으며 표 5에 시안화구리 도금 욕 조성 및 조건을 나타냈었다.Processes essential for improving adhesion and under plating in decorative plating are applied to the general bath properties and conditions, and the copper cyanide plating bath composition and conditions are shown in Table 5.
(g/L, ml/L)density
(g / L, ml / L)
(temp, sec, pH etc.)Condition
(temp, sec, pH etc.)
time: 8min, pH 12.5, agitation : air bubble,
voltage : 5V(3.5ASD)temp: 55 ℃
time: 8min, pH 12.5, agitation: air bubble,
voltage: 5V (3.5ASD)
시안화구리 도금의 목적은 소재의 균일한 도포와 밀착성 향상을 시키기 위하여 일정 두께 만큼 도금을 하는 것이 필수적이다. 용액 관리는 일반적 분석에 의한 농도 관리이고 제품에 따라 전류와 시간의 변수를 주어 진행한다. 본 실시예에서는 시편의 모양 및 크기를 동일하게 적용하여 농도 관리에 대한 부분만을 고려하여 진행하였다. For the purpose of copper cyanide plating, it is essential to perform plating by a certain thickness in order to improve uniform application and adhesion of the material. Solution management is concentration control by general analysis and proceeds with variable current and time depending on the product. In this embodiment, the shape and size of the specimens were applied in the same manner, and only the concentration management was considered.
2) 산성 구리 도금(황산구리도금)2) Acid copper plating (copper sulfate plating)
황산구리 도금은 일반적으로 경면 광택이나 leveling 구현을 위하여 필수적으로 사용 되는 도금 방법이다. 일반적 장식 도금에 사용되는 욕 조성을 표 6에 나타내었다. Copper sulfate plating is a plating method that is generally used for mirror polish or leveling. The bath compositions used for general decorative plating are shown in Table 6.
(g/L, ml/L)density
(g / L, ml / L)
time: 25min,
agitation : air bubble,
Current density : 3ASD
Anode : 함인동temp: 30 ℃,
time: 25min,
agitation: air bubble,
Current density: 3ASD
Anode: Ham In-dong
7. 광택 니켈 도금7. Polished nickel plated
니켈 도금은 구리 도금의 보호와 제품의 내식성 부여, 크롬 도금 하지용으로 주로 적용이 되는 도금 공정이다. 일반적 도금용액 조건을 표 7에 나타내었다. 니켈 도금의 장점은 색상이 균일하고 내식성이 좋고, 부식이 없으며, 적당한 경도 및 기계적 성질을 가지고 있어 현재 도금품 중 가장 널리 사용되는 도금 방법이다. 보통 2중 니켈 도금이나 3중 니켈 도금을 적용하여 내식성을 극대화 시키고 satin니켈이나 velours니켈 등으로 다양한 질감과 색상을 변화시킬 수 있는 장점이 있다. 본 실시예에서는 일반적 광택 니켈을 적용하여 마그네슘 합금의 표면처리에 적용하였다. Nickel plating is a plating process that is mainly applied for protecting copper plating, giving corrosion resistance to products, and not for chrome plating. General plating solution conditions are shown in Table 7. The advantages of nickel plating are the most widely used plating methods among current plating products because of uniform color, good corrosion resistance, no corrosion, and moderate hardness and mechanical properties. Usually, it is possible to maximize the corrosion resistance by applying double nickel plating or triple nickel plating and to change various textures and colors with satin nickel or velours nickel. In this embodiment, the general polished nickel was applied to the surface treatment of the magnesium alloy.
(g/L, ml/L)density
(g / L, ml / L)
time: 15min,
agitation : air bubble,
Current density : 5ASD
Anode : 니켈, pH 4.8temp: 55 ℃
time: 15min,
agitation: air bubble,
Current density: 5ASD
Anode: Nickel, pH 4.8
8. 시험 시료의 분석8. Analysis of Test Samples
금속 제품의 경우 치밀한 피막 형성과 피막 처리 두께가 내식성에 큰 영향을 주는데, 마그네슘 상의 아연치환 처리에 의한 두께 측정은 미소분석기(EPMA Electron Probe Micro Analyzer, Cameca SX-100)를 이용한 성분 맵핑(mapping)으로 측정하였으며, 표면 관찰은 주사 전자 현미경(SEM : Scanning Electron Microscopy, Hitachi S-4200, Japan)을 이용하여 미세 표면 형상을 관찰하였다. 또한, 표면 형상의 조도 측정은 주사탐침 현미경(AFM : Atomic force microscopy, Nanoscopellla, Di instrument)을 이용하여 관찰하였다. In the case of metal products, dense film formation and coating thickness have a significant effect on the corrosion resistance. The thickness measurement by zinc substitution treatment on magnesium is performed by ingredient mapping using a microanalyzer (EPMA Electron Probe Micro Analyzer, Cameca SX-100). The surface observation was performed by using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscopy, Hitachi S-4200, Japan) to observe the fine surface shape. In addition, surface roughness measurement was observed using a scanning probe microscope (AFM: Atomic force microscopy, Nanoscopellla, Di instrument).
피막 형성층의 성분 특성은 에너지 분산형 엑스선 분광기(EDS : Energy Dispersive Spectroscopy, Emax)로 성분 농도를 분석하여 균일한 성분의 피막 형성 유무를 관찰하였다. 특히 아연치환 조건에 따른 특징의 관찰과 도금 층의 특성을 파악하기 미세 조직 관찰과 도금 층 단면을 확인하여 아연치환 처리에 따른 현상으로 마그네슘 상의 도금 특성에 아연치환 층의 영향인자를 확인하는데 중점을 두었다. The component characteristics of the film forming layer were analyzed by the energy dispersive spectroscopy (EDS), and the concentration of the components was analyzed to observe the formation of uniform film. In particular, the observation of the characteristics according to the zinc substitution conditions and the characteristics of the plating layer are examined. The observation of the microstructure and the cross-sectional view of the plating layer focus on identifying the influence factors of the zinc substitution layer on the plating characteristics of magnesium by the phenomenon of zinc substitution treatment. Put it.
II. 실험방법II. Experimental Method
1. 마그네슘 상의 장식용 도금 시 문제점1. Problems with decorative plating on magnesium
마그네슘 합금이 휴대용 전자 부품으로 사용되면서 장식성 목적의 경면 광택으로 휴대전화 외장 케이스에 많이 적용되었다. 그러나 마그네슘상의 도금 공정이 정립되어 있지 않아 많은 연구가 있었으나 제품화에 많은 어려운 점이 있었다. 특히 2002년도에 세계 최초로 도금 공정으로 이루어진 마그네슘 합금 제품의 상품화가 이루어 졌으나 캐스팅 공정에 의한 제품으로 공정의 안정화가 확보되지 않아 많은 문제점을 가지고 있는 표면처리법이다. 그 후 마그네슘 판재(AZ31B)의 경우 압연 시 불순물의 혼입과 산화물에 의한 영향으로 캐스팅 성형에 의한 제품보다 더 많은 문제점을 나타내고 있는 실정이다. As magnesium alloy is used as a portable electronic component, it is applied to a cell phone exterior case with a mirror polish for decorative purpose. However, many studies have been conducted because the plating process of magnesium phase was not established, but there were many difficulties in commercialization. In particular, in 2002, the world's first commercialization of magnesium alloy products made of the plating process was made, but it is a surface treatment method that has many problems because the process is not stabilized by the casting process. After that, the magnesium plate (AZ31B) shows more problems than the product due to casting molding due to the mixing of impurities and the effect of oxide during rolling.
마그네슘 상의 도금 공정의 문제점을 간략하게 정리해보면 소재 부식에 의한 pit가 가장 많은 문제점을 나태내고 있다. 도 3은 마그네슘 합금 상의 도금 문제점을 나타낸 결과이다. 이러한 특징에 의하여 도금이 어려운 소재로 분류되고 있는 마그네슘 합금의 습식표면처리 공정의 문제점을 규명하여 소재의 상용화를 시킬 수 있는 방법을 찾아보았다. To summarize the problems of the plating process on magnesium, pit due to the corrosion of the material shows the most problems. 3 is a result showing the plating problem on the magnesium alloy. By this feature, the problem of wet surface treatment process of magnesium alloy, which is classified as a difficult material for plating, was investigated.
2. 아연치환 처리에 따른 도금 현상2. Plating phenomenon by zinc substitution treatment
마그네슘 합금상의 도금 중 일어나는 문제점은 앞서 설명한 바와 같이 에칭 및 아연치환, 구리스트라이크 등 하지도금층 간의 상관관계에 의하여 발생한다. 예비실험을 통하여 아연치환층의 형성이 도금에 미치는 영향을 실험을 통하여 확인하였다. Problems that occur during the plating on the magnesium alloy is caused by the correlation between the underlying plating layer, such as etching, zinc replacement, guri like, as described above. Through the preliminary experiments, the effect of the zinc substitution layer formation on the plating was confirmed through the experiments.
도 4는 아연치환 처리에 따른 도금 결함 현상을 나타낸 것이다. 아연치환층이 얇게 형성될 경우 산의 침투에 따른 소재의 전면부식 현상이 일어나는 것을 확인하였으며, 아연치환층이 국부적으로 불균일하게 형성될 경우 Mg소재의 국부침식을 일으켜 MgS를 형성하게 됨에 따라 도금 결함을 발생시키게 됨을 확인하였다. 또한 아연치환층이 두께증가에 의하여 아연치환층간의 결합력 부족에 따른 필링 현상이 나타나는 것을 확인하였다. 아연치환층의 형성에 따라 도금 결함이 발생함을 확인함과 동시에 균일한 아연치환층이 형성될 경우 구리스트라이크 공정에서 양질의 도금층을 형성함을 확인하였다.Figure 4 shows the plating defect phenomenon according to the zinc substitution treatment. When the zinc-substituted layer is formed thin, it is confirmed that the corrosion of the front surface of the material occurs due to the penetration of acid. If the zinc-substituted layer is locally unevenly formed, it causes local erosion of Mg material to form MgS. It was confirmed that it will generate. In addition, it was confirmed that the peeling phenomenon due to the lack of bonding strength between the zinc-substituted layer due to the increase in the thickness of the zinc-substituted layer. As a result of the formation of the zinc substitution layer, it was confirmed that plating defects occurred, and at the same time, when a uniform zinc substitution layer was formed, it was confirmed that a high quality plating layer was formed in the gulistake process.
3. 소재 상태 및 에칭 표면 비교3. Material Condition and Etching Surface Comparison
마그네슘 합금(AZ 31B) 상의 표면처리를 위하여 최초로 적용되는 공정인 탈지에서는 유기물을 제거하는 공정으로 수산화나트륨을 염기로 사용하는 pH가 13 이상의 용액 조성에서 음극 전해 탈지를 실시하였다. 탈지 공정에서는 유기물 등의 오염물을 제거 하는 공정으로 소재의 표면형상에는 영향을 주지 않았다. 따라서 소재와 에칭 공정의 특성을 비교하여 도 5에 나타내었다. 시편은 시트 제조 공정에서 발생되는 압연 방향에 따른 표면 조도에 따라 산화특성을 다르게 나타내었다. In degreasing, which is the first process for surface treatment on a magnesium alloy (AZ 31B), degreasing of the organic material was carried out at a solution composition having a pH of 13 or higher using sodium hydroxide as a base to remove organic matter. The degreasing process removes contaminants such as organic matter and does not affect the surface shape of the material. Therefore, the characteristics of the material and the etching process are shown in FIG. 5. Specimens showed different oxidation characteristics according to the surface roughness according to the rolling direction generated in the sheet manufacturing process.
소재는 압연 결방향에 따라 거칠기 차이가 크게 나타나므로 표면 조도 측정기를 이용하여 5mm를 스캔하여 거칠기를 측정한 결과, Ra=14.39㎛, Rz=96.24㎛로 크게 나타났다. 화학적 표면처리에서는 국부반응에 의한 반응으로 에칭 공정 후의 표면 형상을 도 5에 나타내었다. Since the roughness difference was large depending on the rolling grain direction, the roughness was measured by scanning 5 mm using a surface roughness measuring instrument. As a result, Ra = 14.39 µm and Rz = 96.24 µm. In chemical surface treatment, the surface shape after the etching process is shown in FIG.
에칭후의 표면 형상을 도 5에서 보는 바와 같이 압연 결방향에 따른 거칠기의 차이는 소재 상태와 유사 하였지만 표면 조도와 표면 조도의 미세 형상의 차이는 뚜렷하게 나타났다. 이것은 가공 공정 중에 존재하는 표면 개재물과 산화막이 에칭 공정에서 용해되고 표면 균질화로 표면 전극 전위 값이 비슷하게 존재하는 것으로 파악하였다. 상기의 표면 공정 후 아연치환 처리에 따른 특성의 차이는 국부적으로 아연 치환 층이 형성되는 것은 마그네슘의 용해가 빠르게 진행 되는 곳은 아연 석출이 상대적으로 많은 반면 산화물이 존재하든가 Mg(OH)2가 존재하는 소재의 전극전위가 높은 부분은 상대적으로 아연 치환 반응이 억제되기 때문인 것으로 판단하였다. 따라서 에칭 공정 후의 표면 조도는 Ra = 6.8㎛, Rz = 46.3㎛로 소재 상태의 표면 조도보다 낮아짐을 알 수 있었다. 또한 에칭 공정은 표면 개제물이나 자연 산화막으로 존재하는 부분을 약 8~13㎛ 정도의 표면 피막을 용해 시켜 균질한 에너지 준위 값을 나타내는 특징을 부여하였고 이는 아연 치환 공정에서 아연의 균일한 석출이 일어나도록 하는 특징과 관계가 있었다. As shown in FIG. 5, the surface shape after etching was similar to that of the raw material, but the difference in the fine shape of the surface roughness and the surface roughness was apparent. It was found that the surface inclusions and the oxide film existing during the processing process were dissolved in the etching process and the surface electrode potential values were similar due to the surface homogenization. The difference in the characteristics according to the zinc substitution treatment after the surface process is that the zinc substitution layer is formed locally, where the dissolution of magnesium proceeds rapidly, while the precipitation of zinc is relatively high, but the presence of oxide or Mg (OH) 2 exists. The high electrode potential of the material was determined to be because the zinc substitution reaction is relatively suppressed. Therefore, it was found that the surface roughness after the etching process was lower than the surface roughness of the material state at Ra = 6.8 µm and Rz = 46.3 µm. In addition, the etching process dissolves the surface coating of about 8 ~ 13㎛ in the part of the surface inclusion or natural oxide film, and gives the characteristic of showing the uniform energy level value. This is caused by the uniform precipitation of zinc in the zinc substitution process. It was related to the characteristics of having.
도 6 및 도 7은 소재상태의 표면 불순물 존재 상태와 에칭 후의 표면 상태를 EPMA 분석의 결과로 비교해보면 분순물이나 산화물의 분포가 에칭에 의하여 균일해 짐을 확인할 수 있다. 이러한 현상 또한 에칭 공정에 의하여 불순물이나 소재의 표면 에너지를 균일화에 의하여 아연 치환이 균일하게 석출 될 수 있음을 의미한다. 6 and 7 compare the surface impurity state of the raw material state with the surface state after etching as a result of EPMA analysis, it can be seen that the distribution of impurities or oxides becomes uniform by etching. This phenomenon also means that the zinc substitution can be uniformly deposited by uniformizing the surface energy of the impurity or material by the etching process.
4. 표면 상태에 따른 아연 치환 층의 형성4. Formation of Zinc Substitution Layer According to Surface Condition
아연 치환의 구동력은 마그네슘이 용해되면서 발생되는 전자를 착염화 되어 있는 아연 이온과 반응하여 석출되는 것과 환원제의 산화에 의하여 발생되는 전자와의 반응에 의해 석출되는 것이 동시 반응으로 진행하게 된다. 아연이 아닌 이종의 금속의 경우 치환 반응이 급격히 빠르게 진행되면서 밀착성을 떨어뜨리는 특성을 나타내게 된다. 에칭 공정의 영향으로 표면 상태가 불균일할 경우 표준 용액으로 구성된 아연치환 용액에서의 치환 반응을 도 8에 비교하여 나타내었다. The driving force of the zinc substitution is a simultaneous reaction in which electrons generated by dissolving magnesium are precipitated by reacting with zinc ions complexed and precipitated by reaction with electrons generated by oxidation of a reducing agent. In the case of heterogeneous metals other than zinc, the substitution reaction proceeds rapidly and exhibits deterioration in adhesion. When the surface state is uneven due to the influence of the etching process, the substitution reaction in the zinc substitution solution composed of a standard solution is shown in comparison with FIG. 8.
에칭 공정의 특징에 따라 압연 방향 면에 아연 이온의 석출이 많이 분포하였고 시간이 길어짐에 따라 과반응이 생성된 scratch부(압연결 방향)에 아연 치환 층의 성장에 의하여 박리되는 부분을 확인할 수 있었다. 또한 상대적으로 양극 특성을 나타내는 부분에서는 아연치환 층이 얇게 형성됨으로써 육안 관찰에서 불균일 얼룩 현상을 확인 할 수 있었다. According to the characteristics of the etching process, the deposition of zinc ions on the surface of the rolling direction was largely distributed, and as time elapsed, the portions peeled off by the growth of the zinc substitution layer on the scratch portions (pressure connection direction) where overreaction was generated could be confirmed. . In addition, since the zinc-substituted layer was formed thin in the part showing the anode characteristics relatively, nonuniform staining phenomenon could be confirmed by visual observation.
불균일 아연치환 층이 형성 될 경우 구리 strike 공정에서 구리와 마그네슘 합금간의 치환 반응과 아연과 마그네슘간의 치환 반응이 공존하게 되고 국부적 갈바닉 셀이 형성되어 부식현상 및 치환 반응에 의한 밀착성이 떨어지게 된다. 또한 아연 치환 층이 균일하게 형성되지 않을 경우 국부적 침직 작용에 의하여 도금 층의 pit 발생이 매우 많아짐을 확인 하였다. When the non-uniform zinc substitution layer is formed, the substitution reaction between copper and magnesium alloy and the substitution reaction between zinc and magnesium coexist in the copper strike process, and a local galvanic cell is formed, resulting in poor adhesion due to corrosion and substitution reaction. In addition, when the zinc substitution layer was not formed uniformly, it was confirmed that the occurrence of pit of the plating layer was increased by local sedimentation.
5. [F5. [F -- ]의 양에 따른 아연 치환 층의 석출Precipitation of zinc-substituted layers depending on the amount of]
아연 치환 공정에서 [F-]의 첨가량에 따른 아연의 석출 특성을 확인한 결과를 도 9에 나타내었다. 아연 치환 공정에서 [F-]의 영향은 마그네슘과 반응하여 MgF2를 형성함으로 급격한 마그네슘의 용해를 억제 시키면서 아연 용액의 활성도에 따라 마그네슘의 용해와 아연의 석출이 동시에 일어나게 된다. 본 반응에서 [F-]의 특성은 마그네슘의 표면 안정화와 아연의 치환 석출을 제어 하는 물질임을 확인 할 수 있었다. 특히 [F-]이 없을 경우 마그네슘 표면이 pH 및 농도의 영향으로 아연 석출이 급격하게 일어나게 되어 국부적 반응 차이에 의하여 균일 석출에 나쁜 영향을 미치게 됨을 알 수 있다. 또한 [F-]의 양이 너무 많을 경우 [F-]의 용해도에도 영향을 미치지만 MgF2물질에 의한 표면 안정화고 인하여 아연의 치환 석출이 scratch 등이 존재하는 특히 에너지가 높은 부분에만 치환 반응이 진행됨을 알 수 있었다. 이러한 특징을 파악하기 위하여 [F-]의 양을 1.56mol 씩 추가 하면서 아연 치환 층의 형성을 관찰하였다. The results of confirming the precipitation characteristics of zinc according to the amount of [F − ] added in the zinc substitution process are shown in FIG. 9. [F -] in the zinc substitution process, the influence of the precipitation of dissolved zinc and magnesium is to occur at the same time according to the activity of magnesium and reaction by forming an MgF 2 while suppressing the dissolution of the abrupt magnesium zinc solution. In the reaction [F -] Properties of could be confirmed that the substance for controlling the precipitation of a substituted passivation of magnesium and zinc. In particular, [F -] it can be seen that in this case the magnesium surfaces is to occur to the zinc precipitation abruptly under the influence of pH and concentration exercise a negative effect on the deposition uniformity by a local difference in the reaction no. In addition, [F -] amount is too much, if [F -] a substitution reaction only due to affects and surface stabilization by MgF 2 material solubility particular portion where the high energy of the substituted precipitation of zinc present is such as scratch in the I could see the progress. In order to understand these characteristics, the formation of zinc substitution layer was observed while adding the amount of [F − ] by 1.56 mol.
아연 치환 공정에서 [F-]의 경우 마그네슘의 용해를 억제하는 역할과 아연 착염의 석출 에너지를 제어하는 특성을 부여하지만 아연 치환 용액에 대한 용해도는 온도의 영향을 받지만 6mol 내외에서는 더 이상 용해되지 않는 특징을 나타내었다. 온도를 높일 경우 용해도는 증가하지만 아연치환 입자의 석출의 불균일성과 치환 층의 두께 증가에 의하여 도금의 밀착성이 떨어짐을 확인하였다. 따라서 아연 치환 처리 용액의 [F-]의 양의 첨가는 전혀 첨가 하지 않을 경우 마그네슘의 급격한 용해에 의하여 아연 착염이 불균일하게 석출되며 [F-]의 첨가에 의하여 MgF2의 형성으로 마그네슘 용해의 제어와 급격한 아연 착염의 석출이 억제되어 균일한 피막이 형성됨을 알 수 있다. 그러나 [F-]의 양이 많아질수록 포화 [F-]이 증가됨으로 인하여 치밀한 아연 치환 층의 석출에 영향은 있지만 6mol 이상의 [F-]이 존재 할 경우 마그네슘의 용해되지 않아 아연 착염의 석출이 발생 되지 않았다. 미세구조를 관찰한 AFM이미지에서도 [F-]의 농도가 2~3mol 정도일 때 가장 균일한 면의 아연치환층이 형성됨을 알 수 있다. [F-]의 첨가에 따른 미세 표면 형상 및 구조를 도 10과 도 11에 나타내었다. 미세 표면 관찰에서도 보듯이 [F-]의 양이 없을 경우 아연 착염의 석출이 불균일하게 형성되면서 미반응 층이 존재를 하게 된다. 또한 [F-]의 양이 많아질 경우에도 표면이 안정화 되어 마그네슘의 용해는 물론 아연 염의 석출도 되지 않는 특성이 관찰 되었다. 이는 하지 도금 층의 구리와 마그네슘 소재와의 치환 반응 및 용해 반응에 의한 pit 발생이 가속화됨을 알 수 있다. In the zinc replacement step [F -] For imparting the properties of controlling the deposition energy of the role and the zinc complex salt to inhibit the dissolution of the magnesium, but the solubility of the zinc-substitutional solution is influenced in a temperature that is no longer soluble in the 6mol outside Characterized. When the temperature was increased, the solubility increased, but it was confirmed that the adhesion of the plating was deteriorated due to the deposition non-uniformity of the zinc-substituted particles and the thickness of the substitution layer. Thus zinc substitution treatment solution of [F -] - control of the magnesium dissolution in the formation of MgF 2 by the addition of an amount of the addition, by the rapid dissolution of the magnesium zinc complex salt is is non-uniformly deposited, if not added at all in the [F] It can be seen that the precipitation of the zinc complex salt is suppressed and a uniform film is formed. However, [F -] amount is increased to be more saturated [F -] of this due to the increased effect on the precipitation of a layer dense zinc substitution, but 6mol or more of [F -] a dissolution-precipitation of a zinc complex salt does not magnesium When there is It didn't happen. In [F -] AFM images of observing a fine structure, when the concentration of 2 ~ 3mol the order can be seen that the most uniform surface layer is formed of zinc substitution. The fine surface shape and structure according to the addition of [F − ] are shown in FIGS. 10 and 11. As seen [F -] in the absence of the fine surface observed as the amount of the formed precipitation of the zinc complex salt to the non-uniformity is the unreacted layer is present. In addition, [F -] a characteristic that dissolution of the magnesium surface is stable, even if the amount of the increased quality of course also be the zinc salt precipitation was observed. It can be seen that the occurrence of pit is accelerated by substitution reaction and dissolution reaction of copper and magnesium material of the underlying plating layer.
도 12는 [F-]의 농도 증가에 따른 아연치환 석출량과 아연치환층의 두께를 아연치환 전 후의 무게를 측정을 이용하여 도표로 나타낸 것이다. 아연치환층의 두께 측정은 도 11에서와 같이 아연치환층이 다공질 형태로 형성되어 단면분석에 어려움이 있고, 용액중의 아연이온이 마그네슘과 치환반응 시에 마그네슘이 녹아나는 정도는 표면에서의 제한된 반응이며 아연치환층의 두께증가는 치환반응과 함께 환원석출되는 양이 더 많으므로 무게법을 적용하였다. [F-]의 농도가 증가함에 따라 아연치환 석출량이 감소하며 아연치환층의 두께도 얇아지는 감소하는 것을 알 수 있다. 도 12에서도 [F-]의 농도가 2∼3mol 정도 일 때 2∼3㎛정도 두께의 아연치환층이 형성됨을 알 수 있다. 12 is [F -] is shown in Figure using the measured weight after concentration increases the amount of precipitated zinc-substituted and substituted zinc layers the thickness of the zinc-substituted former according to the. As for the thickness measurement of the zinc substitution layer, as shown in FIG. 11, the zinc substitution layer is formed in a porous form, and thus, it is difficult to analyze the cross section, and the degree of dissolution of magnesium during the substitution reaction with magnesium in solution is limited at the surface. The weight increase of the zinc-substituted layer was reduced and precipitated with the substitution reaction. [F -] decrease the amount of precipitated zinc-substituted, as the concentration is increased, and it can be seen that the reduction is also thinning the thickness of the zinc substitution layer. 12 also shows that when the concentration of [F − ] is about 2 to 3 mol, a zinc substitution layer having a thickness of about 2 to 3 μm is formed.
6. 아연 치환 온도에 따른 석출 형상6. Precipitation shape according to zinc substitution temperature
온도에 따른 아연 치환 층의 형성 특징은 치밀한 아연이온의 치환 반응과 함께 마그네슘과 용액의 반응성에 영향을 주게 된다. pH 11.5 이하에서는 용액 내에 침적되어 있는 마그네슘 이온이 용해되면서 아연과 치환 반응을 하게 되는데 아연 치환의 구동력이 떨어 질 경우 국부적 갈바닉 셀의 영향으로 부식 반응이 진행하게 된다. 부식반응이 진행된 부분에는 마그네슘의 침식반응에 의한 산화물 형성하게 되고 형성된 산화물에는 아연 치환 석출이 느려 짐에 따라 국부부식에 의한 pit 현상이 많아지게 된다. 특히 온도가 낮을 경우 아연 치환층 형성 속도 보다 부식 속도가 빠르게 되어 미반응 부분의 존재나 부식의 진행이 동시에 반응되므로 치밀한 아연치환층이 형성되지 않기 때문이다. 또한 아연 치환 층의 반응성이 너무 높을 경우 아연 치환 층간 결합력이 떨어지게 되어 밀착문제를 일으키게 된다. 따라서 아연 치환 층의 균일한 석출과 석출 두께는 2∼3㎛ 내외로 형성시키기 위한 구동력으로 기본 용액 농도 특성에서는 70℃에서 약 4분간 처리 될 경우가 치환 층의 치밀성과 부식 반응의 진행을 억제하는 조건이라고 판단된다. The formation characteristics of the zinc substitution layer with temperature affects the reactivity of the solution with magnesium together with the dense zinc ion substitution reaction. Below pH 11.5, the magnesium ion deposited in the solution dissolves and reacts with zinc. If the driving force of zinc substitution falls, the corrosion reaction proceeds under the influence of the local galvanic cell. As the corrosion reaction proceeds, the oxide is formed by the erosion reaction of magnesium, and as the deposition of zinc is slowed down, the pit phenomenon due to local corrosion increases. In particular, when the temperature is low, since the corrosion rate is faster than the zinc substitution layer formation rate, the presence of the unreacted portion or the progress of corrosion are simultaneously reacted, so that a dense zinc substitution layer is not formed. In addition, when the reactivity of the zinc-substituted layer is too high, the bonding strength between the zinc-substituted layer is lowered, causing adhesion problems. Therefore, the uniform precipitation and precipitation thickness of the zinc replacement layer are the driving force for forming around 2 to 3 μm. In the case of the basic solution concentration characteristic, the treatment is performed for about 4 minutes at 70 ° C. to suppress the compaction and the progress of the corrosion reaction. It is considered a condition.
도 14는 아연치환처리 온도의 증가에 따른 아연치환 석출량을 도표로 나타내었다. 아연치환처리 온도가 60∼80℃로 증가함에 따라 아연치환 석출량도 증가함을 알 수 있다. 그러나 70℃와 80℃에서는 아연치환 석출량은 비슷한 값을 보임을 알 수 있다. 도 13의 표면형상에서도 70℃와 80℃모두 균일한 아연치환층이 형성됨을 알 수 있었다. 따라서 아연치환 처리의 온도조건은 70℃정도가 적합하다고 판단된다. 14 is a graph showing the amount of zinc substitution precipitation with increasing zinc substitution treatment temperature. As the zinc substitution treatment temperature is increased to 60 ~ 80 ℃ it can be seen that the amount of zinc substitution precipitation also increases. However, it can be seen that the zinc-substituted precipitates showed similar values at 70 ° C and 80 ° C. Even in the surface shape of FIG. 13, it could be seen that a uniform zinc substitution layer was formed at both 70 ° C and 80 ° C. Therefore, it is judged that the temperature condition of zinc substitution treatment is about 70 degreeC.
7. 시간에 따른 아연 치환층의 표면 비교7. Surface comparison of zinc substitution layer over time
마그네슘 상의 장식용 도금 공정에서 아연 치환 층의 석출 및 두께의 영향은 소재와 상부 도금 층과 밀착성과 상부 도금 층 형성 시의 치환 반응, 마그네슘 합금 소재의 부식 반응에 의한 도금 층의 pit 현상이다. 화학 반응에서 시간의 영향은 화학반응의 양을 조절할 수 있는 기능으로 시간이 길어 질 경우 화학 반응의 양을 조절할 수 있다. 아연 치환 처리는 하지의 마그네슘 합금 소재의 균일한 치환 처리층의 형성과 일정 두께 이하의 석출로서 상부 도금 층의 밀착성을 유지시키는 기능을 가지게 된다. The influence of precipitation and thickness of the zinc substitution layer in the decorative plating process on magnesium is the pit phenomenon of the plating layer due to the adhesion between the material and the upper plating layer, the substitution reaction in forming the upper plating layer, and the corrosion reaction of the magnesium alloy material. The effect of time in chemical reactions is the ability to control the amount of chemical reactions, which can control the amount of chemical reactions over time. The zinc substitution treatment has a function of maintaining the adhesion of the upper plating layer by formation of a uniform substitution treatment layer of the underlying magnesium alloy material and precipitation of a predetermined thickness or less.
도 15 및 도 16은 시간에 따른 아연치환층의 형상을 나타낸 것이다. 아연치환 처리 시간이 길어짐에 따라 표면에 형성되는 아연치환량이 증가하고, 4분이상 처리 시 두께 증가에 따라 표면이 거칠게 형성되는 것을 확인할 수 있다. 아연치환층의 두께 증가나 거친 표면은 상부 도금시 도금불량을 야기시키는 원인이 될 수 있다. 15 and 16 show the shape of the zinc substitution layer over time. As the zinc substitution treatment time increases, the zinc substitution amount formed on the surface increases, and when the treatment is performed for 4 minutes or more, the surface becomes rough as the thickness increases. Increasing the thickness or rough surface of the zinc replacement layer may cause plating failure in the upper plating.
도 17은 아연 치환 처리 시간에 따른 아연 착염의 석출량을 EDX mapping mode로 확인하였다. EDX 분석의 가속전압에 따른 체적효과(volume effect)를 고려하여 동일 시간 mapping시 금속이온의 양을 확인한 것이다. 화학반응의 일반적 특징으로 반응 시간이 길어질수록 치환층의 석출이 증가함을 알 수 있으며 치환 량이 너무 많을 경우 상부 도금 층 형성 시 아연 치환 층간의 밀착성이 떨어지게 되어 peeling 문제를 일으키게 된다. 17 shows the precipitation amount of zinc complex salt according to zinc substitution treatment time in EDX mapping mode. Considering the volume effect according to the acceleration voltage of EDX analysis, the amount of metal ions was confirmed at the same time mapping. As a general feature of the chemical reaction, the longer the reaction time, the more the precipitation of the substitution layer increases. If the amount of substitution is too large, the adhesion between the zinc substitution layers is reduced when forming the upper plating layer, which causes peeling problems.
도 17에서 보듯이 처리시간에 따라 아연 치환층의 량은 증가되지만 4∼6분 사이에서는 아연 치환 층의 양의 증가가 뚜렷하게 구분되지 않는다. 아연치환 석출량의 증가는 도 18에서 확인할 수 있다. 아연치환 처리시간이 1∼4분 일 때에는 시간에 비례하여 증가하지만 4∼10분 사이의 증가량이 감소하게 됨을 알 수 있다. 이것은 아연 치환 층의 량이 일정 두께로 석출 되면서 마그네슘 하지 층과의 균일한 석출의 영향으로 부식 반응을 억제 시킬 수 있는 특징을 부여 받게 된다. 이러한 결과로부터 마그네슘 상의 아연 치환 층의 두께를 EPMA로 분석을 하였다(도 19). 차이는 있으나 아연 치환 층의 두께는 통상 2.2∼2.6㎛의 아연치환층을 형성함으로써 소재의 부식 방지와 치환 층간의 밀착성을 부여하게 된다. As shown in FIG. 17, the amount of the zinc replacement layer increases with treatment time, but the increase in the amount of zinc replacement layer is not clearly distinguished between 4 and 6 minutes. An increase in the amount of zinc substitution precipitates can be seen in FIG. 18. When the zinc substitution treatment time is 1 to 4 minutes, it increases in proportion to time, but it can be seen that the increase amount between 4 and 10 minutes is decreased. This is because the amount of the zinc substitution layer is deposited to a certain thickness is given a feature that can suppress the corrosion reaction under the influence of uniform precipitation with the magnesium base layer. From these results, the thickness of the zinc substitution layer on magnesium was analyzed by EPMA (FIG. 19). Although there is a difference, the thickness of the zinc substitution layer is generally 2.2 to 2.6㎛ by forming a zinc substitution layer to give the corrosion protection of the material and the adhesion between the substitution layer.
8. pH 변화에 따른 아연 치환 층의 표면 비교8. Comparison of surface of zinc substitution layer with pH change
화학 반응의 구동력 중 pH는 반응의 속도에 많은 영향을 주게 된다. 특히 도 20과 같이 마그네슘의 경우 pH가 11.5 이상에서는 Mg(OH)2의 수산화 마그네슘이 형성되면서 표면을 안정상으로 유지 시키게 되고 그 반대로 그 이하의 경우 마그네슘 합금의 침식에 의한 부식이 급격하게 진행하게 된다. 아연 치환 공정에서는 아연 염의 치환의 구동력으로 pH가 중요한 역할을 함을 확인하였다. 그 결과, 일정 조건에서 용액의 pH가 낮을 경우 마그네슘의 부식 반응이 촉진되어 도금 제품의 pit가 과량 발생하였고 그 반대로 pH가 상대적으로 높을 경우 아연 착염과 마그네슘과의 반응이 현저히 줄어들었다. 이것은 불화물의 양에 따른 결과에서 보듯이 용액이 안정화 및 마그네슘 표면의 안정화에 의하여 발생된 전자의 양이 적기 때문에 아연 착염의 석출이 저해되기 때문이다. The pH of the driving force of the chemical reaction has a great influence on the speed of the reaction. Particularly, in case of magnesium, as shown in FIG. 20, when Mg (OH) 2 is formed of Mg (OH) 2 , the surface of the magnesium is maintained at a stable state. do. In the zinc substitution process, it was confirmed that pH plays an important role as a driving force for the substitution of zinc salts. As a result, when the pH of the solution was low under certain conditions, the corrosion reaction of magnesium was promoted, resulting in excessive pit of the plated product. On the contrary, when the pH was relatively high, the reaction between zinc complex salt and magnesium was significantly reduced. This is because the precipitation of zinc complex salts is inhibited because the amount of electrons generated by the stabilization of the solution and the stabilization of the magnesium surface is small, as shown in the results according to the amount of fluoride.
9. 전해 도금 층의 형성9. Formation of Electrolytic Plating Layer
마그네슘 합금(AZ31B) 소재 상에 장식용 도금을 위하여 탈지, 에칭, 아연치환, 시안화 구리 도금으로 하지 처리를 한 후 광택 구리도금, 니켈도금 공정을 적용하였다. 장식용 도금은 각종 소재 상에 하지 도금 처리 후 다층 도금으로 장식성을 부여하는 공정으로 하지 도금 후의 도금은 이종의 소재의 장식용 도금과 같은 가공 방법이다. 하지 도금 층 형성은 시안화 구리의 기본 용액 조성을 활용하여 도금 층을 형성한 것으로 일반적인 전해 도금과 동일하다. 마그네슘 합금상의 하지 도금은 시안화 구리 도금용액과 마그네슘 소재 및 아연 치환 층과의 전기 화학 반응에 영향을 미치게 된다. 따라서 구리 strike 도금 공정에서 용액의 pH를 12.5 이상 유지하였고 전류 밀도를 3.5ASD의 전류 밀도로 10분간 DC 전류를 이용하여 도금을 하였다. 마그네슘상의 장식용 도금 특성은 pit 및 void에 의한 결함이 60% 내외의 결함으로 내식성 등 화학적 안정성이 문제가 되는 것이 일반적이다. 그러나 시안화 구리 도금 strike로 외관 품질을 확인하기 어려우므로 황산구리 도금 및 광택 니켈 도금을 적용하여 제품의 외관 상태를 확인하였다. 이러한 결과는 동일한 조건으로 시편을 준비하여 결과를 정리하였고 또 다른 시편은 광택 도금 까지 진행한 니켈 도금의 외관을 확인하여 미려한 광택 외관을 구현할 수 있음을 알았다. 현재까지 알려진 AZ 31B상의 도금으로 상용화가 어려웠으나 본 실시예에서 마그네슘 합금 소재상의 전처리 공정으로 양질의 경면 광택 도금 층을 얻을 수 있었고 외관은 pit가 존재하지 않는 도금 층을 얻을 수 있었다. 도 21은 아연치환법을 이용한 마그네슘 판재상의 도금에서 공정별 소재표면의 이미지를 나타낸 것이다.
For the decorative plating on the magnesium alloy (AZ31B) material, the base treatment was performed by degreasing, etching, zinc substitution, and copper cyanide plating, and then a glossy copper plating and nickel plating process was applied. Decorative plating is a process of imparting decorativeness by multi-layer plating after the base plating treatment on various materials. Plating after the base plating is the same processing method as decorative plating of heterogeneous materials. The underlying plating layer is formed by using a basic solution composition of copper cyanide, which is the same as the general electrolytic plating. Underground plating on the magnesium alloy affects the electrochemical reaction between the copper cyanide plating solution and the magnesium material and zinc replacement layer. Therefore, in the copper strike plating process, the pH of the solution was maintained at 12.5 or more and the current density was plated using DC current for 10 minutes at a current density of 3.5ASD. The decorative plating property of magnesium phase is about 60% of defects caused by pit and void, and chemical stability such as corrosion resistance is a problem. However, it is difficult to check the appearance quality by the copper cyanide plated strike, so the appearance of the product was confirmed by applying copper sulfate plating and bright nickel plating. These results were summarized by preparing the specimen under the same conditions, and another specimen was found to be able to implement a beautiful glossy appearance by confirming the appearance of nickel plating proceeded to the glossy plating. It is difficult to commercialize the plating on the AZ 31B known to date, but in this embodiment, a high quality mirror polished plating layer was obtained by a pretreatment process on a magnesium alloy material, and the appearance of the plating layer without the pit was obtained. Figure 21 shows the image of the material surface by process in the plating on the magnesium plate using the zinc substitution method.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.
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