(19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) C23G 1/34 (2006.01) C25D 11/16 (2006.01) C23G 5/02 (2006.01) (21) 출원번호 10-2009-0125927 (22) 출원일자 2009 년 12 월 17 일 심사청구일자 2009 년 12 월 17 일 (65) 공개번호 10-2011-0069265 (43) 공개일자 2011 년 06 월 23 일 (56) 선행기술조사문헌 대한환경공학회추계학술연구발표회논문집 (2007.11.02)* KR1019980085706 A* KR1020030010464 A * 는심사관에의하여인용된문헌 (45) 공고일자 2012년04월03일 (11) 등록번호 10-1131146 (24) 등록일자 2012년03월21일 (73) 특허권자 한국생산기술연구원 충청남도천안시서북구입장면홍천리 35-3 (72) 발명자 손성호 경기도고양시일산서구강선로 169, 1502 동 120 3 호 ( 일산동, 후곡마을 ) 이홍기 인천광역시연수구해송로 143, 웰카운티아파트 118 동 304 호 ( 송도동 ) ( 뒷면에계속 ) (74) 대리인 특허법인아이엠 전체청구항수 : 총 9 항심사관 : 송종민 (54) 발명의명칭디스머트처리용조성물과이를이용한알루미늄합금의디스머트처리방법 (57) 요약 본발명은알루미늄합금에징케이트및크롬도금을하기전에행하는전처리공정의하나인디스머트공정에사용되는새로운디스머트처리용조성물과이를이용한디스머트처리방법에관한것이다. 본발명에따른디스머트처리용조성물은, 과산화수소, 황산 (H 2 SO 4 ), 철계화합물및암모늄계화합물을포함하 는것을특징으로한다. 본발명에따른디스머트처리용조성물과처리방법은, 질산을사용하지않아친환경적일뿐아니라, 특히 Al- Si-Mg 계합금의에칭시생성되는스머트 (smut) 를효율적으로제거할수있고알루미늄합금에의손상을최소화하기때문에알루미늄합금의도금품질의개선에적합하다. 대표도 - 도 5-1 -
(72) 발명자 김형미 서울특별시은평구응암동 183-1 반석빌라 102 호 박성철 경상북도영주시중앙로 24-15 ( 가흥동 ) - 2 -
특허청구의범위청구항 1 과산화수소, 황산 (H 2 SO 4 ), 철계화합물, 암모늄계화합물및용매를포함하고, 상기철계화합물은, 페릭설페이트 (Fe 2 O 12 S 3, Ferric sulfate), 철나프티네이트 (2(C 11 H 7 O2)Fe, Iron Naphthenate), 철시트레이트 (C 6 H 5 FeO 7, Iron Citrate), 철옥사이드 (Fe 2 O 3, Iron Oxide), 철카르보닐 (Fe(CO) 5, Iron Carbonyl), 페릭옥살레이트 (C 6 Fe 2 O 12 5(H 2 O), Ferric Oxalate), 철아세테이트 (2(C 2 H 3 O 2 )Fe, Iron acetate), 철락테이트 (2(C 3 H 5 O 3 )Fe, Iron Lactate), 철 P-톨루엔술포네이트헥사하이드레이트 (C 7 H 7 O 3 S) 3 Fe6(H 2 O), Iron p- Toluenesulfonate Hexahydrate), 철글루코네이트 (C 12 H 22 FeO 14, Iron Gluconate), 철아세틸아세토네이트 (C 15 H 21 FeO 6, Iron Acetylacetonate), 암모늄철설페이트 (FeNH 4 (SO 4 ) 2, Ammonium Iron sulfate), 철나이트레이트노아하이드레이트 (Fe(NO 3 ) 3 9(H 2 O), Iron Nitrate Nonahydrate), 철포스페이트디하이드레이트 (FePO 4 2(H 2 O),Iron Phosphate Dihydrate), 철클로라이드헥사하이드레이트 (FeCl 3 6(H 2 O), Iron Chloride Hexahydrate) 및철피로포스페이트 (Fe 4 (P 2 O 7 ) 3,Iron Pyrophosphate) 로이루어진군에서선택된 1종또는 2종이상의혼합물이고, 상기암모늄계화합물은, 암모늄포메이트 (NH 4 CHO 2, Ammonium Formate), 암모늄나이트레이트 (NH 4 NO 3, Ammonium Nitrate), 암모늄설페이트 ((NH 4 ) 2 SO 4, Ammonium Sulfate), 암모늄설파이드 (H 8 N 2 S, Ammonium Sulfide), 암모늄아디페이트 (C 6 H 16 N 2 O 4, Ammonium Adipate), 암모늄플루오라이드 (NH 4 F, Ammonium Fluoride), 암모늄클로라이드 (NH 4 Cl, Ammonium Chloride), 테트라에틸암모늄아세테이트 (C 8 H 20 NC 2 H 3 O 2, Tetraethylammonium Acetate), 암모늄헥사플루오르실리케이트 ((NH 4 ) 2 SiF 6, Ammonium Hexafluorosilicate), 테트라프로필암모늄바이설페이트 (C 12 H 28 NHSO 4, Tetrapropyl Ammonium Bisulfate), 과염소산테트라부틸암모늄 (C 16 H 36 NClO 4, Tetrabutyl Ammonium Perchlorate), 암모늄하이드록사이드 (H 5 NO, Ammonium Hydroxide), 암모늄아세테이트 (C 2 H 7 NO 2, Ammonium Acetate), 암모늄하이드로젠설페이트 (NH 4 HSO 4, Ammonium Hydrogen sulfate), 암모늄포스피네이트 (NH 4 H 2 PO 2, Ammonium Phosphinate), 암모늄하이드로젠말레이트 (C 4 H 7 NO 4, Ammonium Hydrogen Maleate), 암모늄벤조에이트 (C 7 H 9 NO 2, Ammonium Benzoate), 암모늄바이플루오라이드 (NH 4 HF 2, Ammonium Bifluoride) 및암모늄옥살레이트 (C 2 H 8 N 2 O 4, Ammonium Oxalate) 로이루어진군에서선택된 1종또는 2종이상의혼합물인디스머트처리용조성물. 청구항 2 삭제청구항 3 제 1 항에있어서, 상기조성물은과산화수소 : 1 ~ 75중량 %, 황산 : 1 ~ 30중량 %, 철계화합물 : 1 ~ 20중량 %, 암모늄계화합물 : 0.5 ~ 20중량 % 를포함하는디스머트처리용조성물. 청구항 4 제 1 항에있어서, 상기조성물은과산화수소 : 1 ~ 60중량 %, 황산 : 5 ~ 15중량 %, 철계화합물 : 1 ~ 15중량 %, 암모늄계화합물 : 0.5 ~ 10중량 % 를포함하는디스머트처리용조성물. 청구항 5 제 1 항에있어서, 상기조성물은 - 3 -
과산화수소 : 5 ~ 50중량 %, 황산 : 5 ~ 10중량 %, 철계화합물 : 1 ~ 10중량 %, 암모늄계화합물 : 0.5 ~ 5중량 % 를포함하는디스머트처리용조성물. 청구항 6 제 1 항에있어서, 추가로실리콘계화합물을포함하는디스머트처리용조성물. 청구항 7 제 6 항에있어서, 상기실리콘계화합물은, 마그네슘헥사플루오르실리케이트 (MgSiF 6 6(H 2 O, Magnesium Hexafluorosilicate Hexahydrate), 암모늄헥사플루오르실리케이트 ((NH 4 ) 2 SiF 6, Ammonium Hexafluorosilicate), 징크실리케이트 (Zn 2 SiO 4, Zinc Silicate), 에틸실리케이트 (C 2 H 6 O 3 Si, Ethyl Silicate), 소디움메타실리케이트 (Na 2 SiO 3, Sodium Metasilicate), 소디움플루오르실리케이트 (Na 2 SiF 6, Sodium Fluorosilicate), 칼슘헥사플루오르실리케이트 (CaSiF 6, Calcium Hexafluorosilicate), 소디움실리케이트 (Na 2 SiO 3, Sodium Silicate), 이소프로필실리케이트 (C 12 H 28 O 4 Si, Isopropyl Silicate) 로이루어진군에서선택된 1종또는 2종이상의혼합물인디스머트처리용조성물. 청구항 8 제 6 항에있어서, 상기조성물은상기실리콘계화합물과암모늄계화합물의비율이 0.2:1 ~ 0.5:1을유지하는디스머트처리용조성물. 청구항 9 제 1 항에있어서, 상기용매는탈이온수, 알코올또는암모니아수인디스머트처리용조성물. 청구항 10 환원성금속염이생성된알루미늄합금을제 1 항, 제 3 항내지제 9 항중어느한항에기재된조성물에침지시켜, 알루미늄합금표면에생성된환원성금속염인스머트를제거하는방법으로, 상기조성물의온도는 25 ~ 35, 침지시간은 30초 ~ 3분으로하는디스머트처리방법. 명세서 발명의상세한설명 [0001] 기술분야본발명은알루미늄합금으로이루어진제품의도금을수행하기위해실시하는도금전처리공정의하나인디스머트공정에사용하기위한디스머트처리용조성물과이조성물을이용한디스머트처리방법에관한것으로, 보다구체적으로는질산과인을포함하지않아친환경적이고종래질산을포함하는디스머트처리액에비해우수한스머트제거율을나타냄과동시에디스머트처리과정에서알루미늄합금의손상을최소화할수있는디스머트처리조성물과처리방법에관한것이다. [0002] [0003] [0004] 배경기술알루미늄은면심입방구조 (FCC. Face Centered Cubic) 를가져연성과전성이우수하여부품의경량화에적합하기때문에최근에는거의모든구조부품에이용되고있는실정이다. 이에따라알루미늄으로제조한제품에대한도금의수요도급증하고있다. 그런데, 알루미늄은아연보다도비 ( 卑 ) 한금속이며양성금속으로서표면이산화되기쉽고알루미늄의전기도금은수용액속에서직접행할수없기때문에일련의전처리과정이필요하다. 도 6은일반적인알루미늄제품에크롬전기도금을수행하는공정을도시한공정도로서, 도시된바와같이, 크롬전기도금은크게전처리공정 (100~160), 동도금공정 (170~180), 니켈도금공정 (190) 및크롬도금공정 (200) 으로나누어지고각공정의사이에는필수적으로수세공정이포함된다. - 4 -
[0005] [0006] [0007] [0008] [0009] 상기전처리공정 (100~160) 은다시연마공정 (100), 탈지공정 (110), 에칭공정 (120), 디스머트공정 (130), 징케이트 1차공정 (140), 징케이트박리공정 (150) 및징케이트 2차공정 (160) 으로나누어진다. 이중상기연마공정 (100) 은균일한도금을위해알루미늄소재를자동또는수동으로연마하는공정이며, 상기탈지공정 (110) 은연마후표면에잔류하는이물질과기름성분을제거하는공정이고, 상기에칭공정 (120) 은알카리세정을통해알루미늄제품의표면에형성된산화막을제거하는공정이다. 또한상기디스머트공정 (13 0) 은에칭 (120) 공정후에알루미늄표면에생긴환원성금속염인스머트 (smut) 를제거하기위한공정으로통상농후한질산과불산등의액을사용하여세정하는공정이다. 또한, 상기징케이트 1차공정 (140) 은아연치환도금으로서농후한수산화나트륨에산화아연을용해한알카리용액에청정한알루미늄을침적하면알루미늄이용해하여이온화되어있는아연과치환해서표면에아연피막을입히는공정이며, 상기징케이트박리공정 (150) 은질산침식에의해서아연피막을용해하는공정이며, 상기징케이트 2차공정 (160) 은아연치환도금으로서징케이트 1차 (140) 와동일한도금과정을통해치밀한아연피막을입히는공정이다. 그런데, 일반적인알루미늄제품들과달리 Al-Si-Mg계알루미늄합금으로이루어진주조용알루미늄합금, 예컨대 AC4CH와같은알루미늄합금으로제조된알루미늄휠과같은제품은전술한일반적인알루미늄도금방법을통해크롬도금을하였을때, 도금후밀착불량또는제품출하후밀착불량등많은도금불량이발생한다. 한편, 도금공정에앞서시행하는처리대상제품표면에대한평활및세정등의전처리공정은처리공정이단순하여주목되지경향이있으나, 최종표면처리제품의미려함, 안정성및내구성등의품질에결정적인영향을주고표면처리제품의불량원인에가장큰영향을주는부분이며, 전체가공비용에미치는영향도상당한공정이다. 이와같은전처리공정중상기디스머트처리공정은상기한바와같이종래농후한질산과불산을포함하는처리액을사용하여왔는데, 질산은공정중인체에해로운질산가스를발생시킬뿐아니라수질환경보전법에의해총질소의배출허용기준이강화되고있어점점사용하기어려운실정이다. 더욱이종래의디스머트방법에의할경우알루미늄표면에많은손상이생겨후속공정인징케이트처리에도나쁜영향을미치기때문에, 친환경적이면서도디스머트처리후알루미늄합금의표면에손상이많이생기지않는무질산형디스머트처리액과이를이용한디스머트처리방법의개발이요구되고있다. 발명의내용 [0010] [0011] 해결하고자하는과제본발명은위와같은종래기술의문제점을해결하기위한것으로, 질산을사용하지않아친환경적이면서스머트제거율이우수하고알루미늄합금특히 Al-Si-Mg계알루미늄합금제품에적용하였을때제품의표면에큰손상없이안정적으로디스머트처리를할수있어도금품질을향상시킬수있는디스머트처리액을제공하는것을해결하고자하는기술적과제로한다. 본발명의다른측면은상기디스머트처리액을이용하여효율적으로디스머트처리를행할수있는방법을제공하는것이다. [0012] 과제해결수단 상기과제를해결하기위해본발명은, 과산화수소, 황산 (H 2 SO 4 ), 철계화합물및암모늄계화합물을포함하는 디스머트처리용조성물을제공한다. [0013] 상기조성물에있어서, 상기철계화합물은페릭설페이트 (Fe 2 O 12 S 3, Ferric sulfate), 철나프티네이트 (2(C 11 H 7 O2)Fe, Iron Naphthenate), 철시트레이트 (C 6 H 5 FeO 7, Iron Citrate), 철옥사이드 (Fe 2 O 3, Iron Oxide), 철카르보닐 (Fe(CO) 5, Iron Carbonyl), 페릭옥살레이트 (C 6 Fe 2 O 12 5(H 2 O), Ferric Oxalate), 철아세테이트 (2(C 2 H 3 O 2 )Fe, Iron acetate), 철락테이트 (2(C 3 H 5 O 3 )Fe, Iron Lactate), 철 P-톨루엔술포네이트헥사하이드레이트 (C 7 H 7 O 3 S) 3 Fe6(H 2 O), Iron p-toluenesulfonate Hexahydrate), 철글루코네이트 (C 12 H 22 FeO 14, Iron Gluconate), 철아세틸아세토네이트 (C 15 H 21 FeO 6, Iron Acetylacetonate), 암모늄철설페이트 (FeNH 4 (SO 4 ) 2, Ammonium Iron sulfate), 철나이트레이트노아하이드레이트 (Fe(NO 3 ) 3 9(H 2 O), Iron Nitrate Nonahydrate), 철포스페이트디하 - 5 -
이드레이트 (FePO 4 2(H 2 O),Iron Phosphate Dihydrate), 철클로라이드헥사하이드레이트 (FeCl 3 6(H 2 O), Iron Chloride Hexahydrate), 철피로포스페이트 (Fe 4 (P 2 O 7 ) 3,Iron Pyrophosphate) 로이루어진군에서선택된 1 종또는 2 종이상의혼합물일수있다. [0014] 또한, 상기조성물에서상기암모늄계화합물은암모늄포메이트 (NH 4 CHO 2, Ammonium Formate), 암모늄나이트레 이트 (NH 4 NO 3, Ammonium Nitrate), 암모늄설페이트 ((NH 4 ) 2 SO 4, Ammonium Sulfate), 암모늄설파이드 (H 8 N 2 S, Ammonium Sulfide), 암모늄아디페이트 (C 6 H 16 N 2 O 4, Ammonium Adipate), 암모늄플루오라이드 (NH 4 F, Ammonium Fluoride), 암모늄클로라이드 (NH 4 Cl, Ammonium Chloride), 테트라에틸암모늄아세테이트 (C 8 H 20 NC 2 H 3 O 2, Tetraethylammonium Acetate), 암모늄헥사플루오르실리케이트 ((NH 4 ) 2 SiF 6, Ammonium Hexafluorosilicate), 테 트라프로필암모늄바이설페이트 (C 12 H 28 NHSO 4, Tetrapropyl Ammonium Bisulfate), 과염소산테트라부틸암모늄 (C 16 H 36 NClO 4, Tetrabutyl Ammonium Perchlorate), 암모늄하이드록사이드 (H 5 NO, Ammonium Hydroxide), 암모늄아세테이트 (C 2 H 7 NO 2, Ammonium Acetate), 암모늄하이드로젠설페이트 (NH 4 HSO 4, Ammonium Hydrogen sulfate), 암모늄포스피네이트 (NH 4 H 2 PO 2, Ammonium Phosphinate), 암모늄하이드로젠말레이트 (C 4 H 7 NO 4, Ammonium Hydrogen Maleate), 암모늄벤조에이트 (C 7 H 9 NO 2, Ammonium Benzoate), 암모늄바이플루오라이드 (NH 4 HF 2, Ammonium Bifluoride) 및암모늄옥살레이트 (C 2 H 8 N 2 O 4, Ammonium Oxalate) 로이루어진군에서선택된 1종또는 2종이상의혼합물일수있다. [0015] [0016] [0017] [0018] 본발명에따른디스머트처리용조성물에있어서, 상기과산화수소는 1 ~ 75중량 %, 바람직하게는 1 ~ 60중량 %, 가장바람직하게는 5 ~ 50중량 % 포함되고, 상기황산은 1 ~ 30중량 %, 바람직하게는 5 ~ 15중량 %, 가장바람직하게는 5 ~ 10중량 % 포함되며, 상기철계화합물은 1 ~ 20중량 %, 바람직하게는 1 ~ 15중량 %, 가장바람직하게는 1 ~ 10중량 % 포함되고, 상기암모늄계화합물은 0.5 ~ 20중량 %, 바람직하게는 0.5 ~ 10중량 %, 가장바람직하게는 0.5 ~ 5중량 % 포함될수있으며, 나머지는용매로이루어진다. 또한상기용매로는탈이온수, 알코올, 암모니아수등이사용될수있으며, 탈이온수가가장바람직한예이다. 또한, 상기조성물에는디스머트처리용으로의도되지않았으나조성물의제조과정에불가피하게혼입되는불순물이포함될수있다. 또한, 본발명에따른디스머트처리용조성물에는, 추가로마그네슘헥사플루오르실리케이트헥사하이드레이트 (MgSiF 6 ㆍ6H 2 O, Magnesium Hexafluorosilicate Hexahydrate), 암모늄헥사플루오르실리케이트 ((NH 4 ) 2 SiF 6, Ammonium Hexafluorosilicate), 징크실리케이트 (Zn 2 SiO 4, Zinc Silicate), 에틸실리케이트 (C 2 H 6 O 3 Si, Ethyl Silicate), 소디움메타실리케이트 (Na 2 SiO 3, Sodium Metasilicate), 소디움플루오르실리케이트 (Na 2 SiF 6, Sodium Fluorosilicate), 칼슘헥사플루오르실리케이트 (CaSiF 6, Calcium Hexafluorosilicate), 소디움실리케이트 (Na 2 SiO 3, Sodium Silicate), 이소프로필실리케이트 (C 12 H 28 O 4 Si, Isopropyl Silicate) 로이루어진군에서선택된 1종또는 2종이상의혼합물로이루어진실리콘계화합물을 0.1 ~ 10중량 %, 바람직하게는 0.1 ~ 5중량 %, 보다바람직하게는 0.5 ~ 2중량 % 포함할수있다. [0019] [0020] 또한, 본발명에따른디스머트처리용조성물에있어서, 상기실리콘계화합물과암모늄계화합물의비율은 0.2 : 1 ~ 0.5 : 1을유지하는것이바람직한데, 이는상기비율을만족하지못할경우, 실리콘계화합물이환원된금속염불순물을빠르게용해분리제거하지못하거나침전할수있기때문이다. 또한, 본발명의다른태양으로서본발명은, 환원성금속염이생성된알루미늄합금을본발명에따른디스머트조성물에침지시켜, 알루미늄합금표면에생성된환원성금속염인스머트를제거하는방법으로서, 상기조성물의온도를 15 ~ 60 로, 침지시간을 30sec ~ 10min로유지하는것을특징으로하는디스머트처리방법을제공한다. 또한, 상기조성물의온도는효율성및경제성을고려할때, 15 ~ 45 가바람직하며, 25 ~ 35 가가장바람직하다. 또한, 상기침지시간은효율성및경제성고려할때, 30초 ~ 5분이바람직하며, 30초 ~ 3분이가장바람직하다. [0021] 효과 본발명에따른알루미늄합금의디스머트처리용조성물과디스머트처리방법은다음과같은효과를얻을수 - 6 -
있다. [0022] [0023] [0024] 첫째, 본발명에따른디스머트조성물은질산과인을포함하지않기때문에종래에비해친환경적인디스머트작업이가능하다. 둘째, 본발명에따른디스머트조성물과이를이용한디스머트처리방법에의하면, 종래의질산형디스머트처리용액보다우수한스머트제거율을얻을수있다. 셋째, 본발명에따른디스머트조성물과이를이용한디스머트처리방법에의하면, 알루미늄합금의표면손상을최소화할수있어, 후속되는징케이트등의도금공정에서도균일한도금결과를얻을수있는알루미늄도금품질을개선할수있다. [0025] [0026] [0027] 발명의실시를위한구체적인내용본발명의실시예들을설명하기위해사용되는단수형태들은문구들이이와명백히반대의의미를나타내지않는한복수형태들도포함하는의미이다. 그리고포함한다의의미는특정특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소및 / 또는성분을구체화하며다른특정특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분및 / 또는군의존재나부가를제외하는것은아니다. 다르게정의하지는않았지만여기에사용되는기술용어및과학용어를포함하는모든용어들은본발명이속하는기술분야에서통상의지식을가진자가일반적으로이해하는의미와동일한의미이다. 또한, 보통사용되는사전에정의된용어들은관련기술문헌과현재개시된내용에부합하는의미를갖는것으로추가해석되고정의되지않는한이상적이거나매우공식적인의미로해석되지않는다. 이하첨부된도면들을참조하여본발명의실시예들에따른알루미늄휠의도금과정에대해상세하게설명하겠지만, 본발명이하기의실시예에제한되는것은아니다. 따라서해당분야에서통상의지식을가진자라면본발명의기술적사상을벗어나지않는범위내에서본발명을다양하게변경할수있음은자명하다. [0028] [0029] [0030] 본발명의실시예에서는, 알루미늄휠의표면전처리 ( 에칭공정 ) 시발생하는표면스머트제거를위한무질산형디스머트처리액과처리방법의개발은알루미늄표면을일정조건에서에칭하여스머트를생성한후, 과산화수소, 황산, 철계, 암모늄계화합물로이루어진무질산형의기본조성을제조한후, 추가로실리콘계화합물의첨가하였으며, 실리콘계화합물과암모늄계화합물의첨가조성의성분비, 처리온도및시간을변수로하여진행하였다. 각화합물은 EP(extra pure) 급을사용하였고용매로는탈이온수 (DI Water) 를사용하였다. 또한, 본발명의실시예에따른무질산형디스머트처리액의스머트제거율과질산형및무질산형 ( 이소프렙 (ISOPREP) 184(Macdermid), 메텍스 (Metex) Copper Activator 3107(Macdermid)) 디스머트처리제의스머트제거율을비교분석하였다. 각공정변수에따른스머트제거율은처리전후의알루미늄표면및처리액내의스머트성분의변화량을각각 FE-SEM/EDS(SIRION) 및 ICP-OES(GBC Integra XL) 분석을통해측정하여산출하였다. [0031] [0032] [0033] [0034] [ 실시예 1] 먼저, AC4CH 알루미늄합금으로제조된자동차용알루미늄휠을준비하였다. 준비된알루미늄휠을일반적으로행하는초벌연마를행한후 4개의휠을동시에연마할수있는자동연마기를사용하여중벌연마를하고마지막으로수공으로오비탈샌더기로마무리연마작업을하였다. 다음으로, 알루미늄휠에부착된이물질과기름성분을제거하기위해, 상품명메텍스 (Metex) SU-486을이용하여 60 이상고온에서 2 ~ 5분정도연마하여표면의이물질을제거한후, 상품명메텍스 (Metex) S-1640을이용하여 3 ~ 7분정도초음파탈지하는방법으로이물질과기름성분을완전히제거하였다. 도 1은이와같은연마와탈지공정을거친후의알루미늄휠의표면을주사전자현미경으로관찰한사진이다. 도 1에나타난바와같이알루미늄휠의표면에는약간의요철부가형성되어있으며이물질이없는깨끗한상태를유지하고있다. - 7 -
[0035] [0036] [0037] 그리고알루미늄휠의표면에형성된산화막을제거하기위한에칭공정으로, 본발명의실시예에서는상품명유니클린 (Uniclean) 152 에칭액을사용하여상온에서 30 ~ 60초정도처리하는방법을통해알루미늄휠의표면에형성된산화막을제거하였다. 도 2는상기에칭공정을행한후주자전자현미경으로도 1과동일한배율로알루미늄휠의표면을관찰한사진이다. 도 2에나타나있는바와같이, 알루미늄휠의표면에흰색의스머트 (smut) 결정입자가다량생성되어있음을알수있다. 본발명자들은상기스머트를제거하기위한용액으로서, 과산화수소 5중량 %, 황산 5중량 %, 철계화합물인 Fe 2 O 12 S 3 (Ferric sulfate) 1중량 %, 암모늄계화합물인 NH 4 HF 2 (Ammonium Bifluoride) 0.5중량 % 와나머지용매인 탈이온수로이루어진디스머트처리액을제조하였다. [0038] [0039] [0040] [0041] 이와같이제조된디스머트처리액에알루미늄휠을침지시켜스머트가제거되도록하였다. 이때처리액의온도는상온 (25 ) 으로유지하였고, 침지시간은 70초로하였다. 한편, 본발명의실시예 1에따른디스머트처리액의스머트제거효과를확인하기위한비교예로서, 종래의질산형디스머트처리액을이용한디스머트처리도함께실시하였다. 구체적으로종래의방법에따른디스머트처리는탈지와연마처리를마친알루미늄휠을상품명이소프렙 (ISOPREP) 184(Macdermid) 액에침지시켜상온 (25 ) 에서 2분간유지하는방법을사용하였다. 도 3과 4는각각종래의디스머트처리방법과본발명의실시예 1에따른디스머트처리방법을통해스머트제거공정을수행한후, 알루미늄휠의표면을주사전자현미경으로관찰한사진이다. 상기도 3과의비교에서확인되는바와같이, 본발명의실시예 1에따른디스머트처리액으로처리한결과, 스머트의제거율이종래에비해다소향상이되어있음이정성적으로확인된다. 또한, 디스머트처리효과를정량적으로확인하기위하여, 디스머트처리액내의스머트성분의변화량을각각 FE-SEM/EDS(SIRION) 및 ICP-OES(GBC Integra XL) 분석을통해측정하여산출한스머트제거율은아래의표 1과같았다. [0042] 표 1 본발명의실시예 1 과비교예에따른스머트제거율 구분 스머트제거율 (%) 실시예 1 89.76 비교예 89.40 [0043] 상기표 1 에서확인되는바와같이, 스머트처리액의정량분석을통해산출한스머트제거율에있어서도, 주사 전자현미경의사진상으로확인한결과와동일하게본발명의실시예 1 에따른디스머트처리액이환경에유해한 질산을사용하지않으면서도스머트제거율에있어서비교예에비해다소개선되었음을알수있다. [0044] [0045] [0046] [ 실시예 2] 본발명의실시예 2에서는상기실시예 1과동일하게연마, 탈지및에칭을행하여표면에다량의스머트가생성된알루미늄휠을준비였다. 본발명의실시예 2에서는디스머트처리액으로서, 과산화수소 5중량 %, 황산 5중량 %, 철계화합물인 Fe 2 O 12 S 3 (Ferric sulfate) 1중량 %, 암모늄계화합물인 NH 4 HF 2 (Ammonium Bifluoride) 0.5중량 % 외에, 추가로실리 콘계화합물인 Na 2 SiF 6 (Sodium Fluorosilicate) 0.5 중량 % 와암모늄계화합물인 (NH 4 ) 2 SO 4 (Ammonium Sulfate) 0.15wt% 를포함하고나머지용매로서탈이온수를사용하여제조하였다. [0047] [0048] 이와같이제조된디스머트처리액에알루미늄휠을침지시켜도 1 에나타난바와같은스머트가제거되도록하 였다. 이때처리액의온도는상온 (25 ) 으로유지하였고, 침지시간은 70 초로하였다. 도 5 는본발명의실시예 2 에따른디스머트처리방법을통해스머트제거공정을수행한후, 알루미늄휠의표 - 8 -
면을주사전자현미경으로관찰한사진이다. 상기도 5에서확인되는바와같이, 본발명의실시예 2에따른디스머트처리액으로처리한결과, 상기비교예는물론실시예 1에비해서도스머트의제거율이현저하게향상되었음을알수있다. 또한, 본발명의실시예 2에따른디스머트처리후의알루미늄휠의표면의손상도비교예또는실시예 1에비해서현저하게감소함을확인할수있다. [0049] 한편, 디스머트처리효과를정량적으로확인하기위하여, 실시예 2 에따른디스머트처리액내의스머트성분 의변화량을각각 FE-SEM/EDS(SIRION) 및 ICP-OES(GBC Integra XL) 분석을통해측정하여산출한스머트제거 율은아래의표 2 와같았다. [0050] 표 2 본발명의실시예 2 와비교예에따른스머트제거율 구분 스머트제거율 (%) 실시예 2 96.62 비교예 89.40 [0051] 상기표 2 에서확인되는바와같이, 본발명의실시예 2 에따른디스머트처리액의스머트제거율은비교예에 비해현저하게개선되었음을알수있다. [0052] [0053] [0054] [0055] [0056] [0057] 도면의간단한설명도 1은알루미늄합금휠의 SEM 사진이다. 도 2는알칼리에칭후알루미늄합금휠에형성된스머트 SEM 사진이다. 도 3은종래기술에의한알루미늄합금휠에형성된스머트를제거한후의표면을나타내는 SEM 사진이다. 도 4는본발명에의한알루미늄합금휠에형성된스머트를실시예 1의스머트제거용처리용액으로제서한후의표면을나타내는 SEM 사진이다. 도 5는본발명에의한알루미늄합금휠에형성된스머트를실시예 2의스머트제거용처리용액으로제서한후의표면을나타내는 SEM 사진이다. 도 6은일반적인알루미늄휠의도금공정도이다. 도면 도면 1-9 -
도면 2 도면 3 도면 4-10 -
도면 5 도면 6-11 -