크로메이트와 다크로 코팅은 자동차, 건설 산업에서 내식성 향상을 위한 최종마무리 공정으로 주요용도는 장식 외에 내구성, 내식성 등의 기능성 증가에 사용되고 있다. 그러나 제조공정시 중금속이온(Cr+6) 이나 유해물질을 포함한 도금폐수를 방출하게 되어 인체 및 생태계에 매우 심각한 영향을 미쳐 성능의 우수성에 비하여 사용상 규제가 따른다. 본 연구에서는 중금속이온이 포함되지 않고, 도금폐수 방출이 없는 친환경적인 무기 아연분말 코팅액을 제조하는 것을 목적으로 하였다. 유ㆍ무기 아연분말 코팅액은 금속아연과 알루미늄입자, resin, 희석제 등의 분산 처리한 액을 알카리탈지 및 Sand Blasting 등으로 ...
크로메이트와 다크로 코팅은 자동차, 건설 산업에서 내식성 향상을 위한 최종마무리 공정으로 주요용도는 장식 외에 내구성, 내식성 등의 기능성 증가에 사용되고 있다. 그러나 제조공정시 중금속이온(Cr+6) 이나 유해물질을 포함한 도금폐수를 방출하게 되어 인체 및 생태계에 매우 심각한 영향을 미쳐 성능의 우수성에 비하여 사용상 규제가 따른다. 본 연구에서는 중금속이온이 포함되지 않고, 도금폐수 방출이 없는 친환경적인 무기 아연분말 코팅액을 제조하는 것을 목적으로 하였다. 유ㆍ무기 아연분말 코팅액은 금속아연과 알루미늄입자, resin, 희석제 등의 분산 처리한 액을 알카리탈지 및 Sand Blasting 등으로 전처리를 완료한 금속표면에 침적 또는 분무 방법을 이용하여 코팅하고, 이어서 200℃ 전후의 온도에서 약 60분가량 건조하면, 무기 분말입자 하나하나가 도포된 코팅층을 얻을 수 있었다. 코팅액에 포함된 Zn는 희생양극작용이 일어나 소지금속의 부식을 억제하고 Al 금속분말은 외부의 부식분위기를 차단하여 밀봉효과를 크게 하기 때문에 고내식성을 장시간 유지할 수 있다. 본 연구의 유ㆍ무기 binder coating solution 개발 결과를 요약하면 다음과 같다. (1)아연분말피막용 용액을 개발하여 내식성이 우수한 코팅액을 개발하였다. (2)최적 밀착성과 내식성을 가지는 코팅액의 조건은 solvent를 기준으로 하여 wt%로 Zn 34.8%, Al 3.2%, resin 13.5%, solvent 48.5%이고, 이때 최적코팅조건은 혼합시간이 48 ∼ 96hr이고, 건조 온도 및 시간은 200℃에서 60분이었다. (3)코팅액 제조에 첨가되는 무기 분말의 입자 크기는 소지금속 표면 피막 거칠기와 밀착성에 영향을 미치고 있으며, 입자 크기가 미세할수록 피막이 균일하고 내식성 및 밀착성이 향상되었다. (4)최적 코팅액으로 코팅한 용액의 경우 코팅방법에 따라 내식성이 다르게 나타나고 있으나 본 연구에서 도출한 최적 코팅액의 경우 500시간 이상의 내식성을 나타내었다. 마찰계수는 spray type이 coating층 두께 표면의 높낮이 편차변화가 적고, 균일한 코팅층을 형성하고 있어서 마찰계수 값이 낮게 나타나고 일반 아연도금보다 우수하였다. (5) 제조 조건에 따른 ethyl silicate binder의 coating layer와 solution 특성을 분석 결과, 최적조건(HEB 1790)은 가수분해도 90%, 실리카 함량 17.5%, 촉매 1%, 용매(ethanol)로 확인되었다. (6) Coating solution 첨가비율에 따른 layer와 gel수명 특성은 pigment : binder ratio(CPVC)에 의존하며, 75∼80%(C-4∼5 조성)로 확인되었다. (7) CPVC로 구성 된 coating solution의 표면 및 단면, 밀착성을 고려한 최적 공정조건은 교반시간 3H, curing 150℃, 30min이다. (8) Pigment 80%, binder 15%이상, additives 3∼4%로 구성된 coating solution은 3H 교반 후 유동성이 90∼120 cSt, gel수명은 12H로 확인되었고, 최적조건 공정 후 thickness 20±2㎛와 0% 박리율, MEK 4등급이상의 균일한 coating layer를 형성하여, Ecorr -1.73∼-1.75mV와 icorr 14.8∼15.3 uA로 우수한 희생양극 작용으로 1000H 이상의 고 기능성 Cr-free Zinc Flake Coating layer를 제조할 수 있다. 본 연구에서 제조한 용액의 상용화를 위하여 볼트 등 2종의 자동차용 부품에 적용한 결과 기존 다크로 코팅과의 동등수준 이상의 특성을 얻었다. 무기 아연분말 coating액은 유해중금속을 포함하지 않은 친환경적인 코팅액으로 자동차, 전기․전자 등의 산업에 적용가능하고, 국내에도 개발된 예가 있어 향 후 국산차 적용으로 코팅액의 수입대체화 및 원가절감효과가 클 것으로 예상된다.
크로메이트와 다크로 코팅은 자동차, 건설 산업에서 내식성 향상을 위한 최종마무리 공정으로 주요용도는 장식 외에 내구성, 내식성 등의 기능성 증가에 사용되고 있다. 그러나 제조공정시 중금속이온(Cr+6) 이나 유해물질을 포함한 도금폐수를 방출하게 되어 인체 및 생태계에 매우 심각한 영향을 미쳐 성능의 우수성에 비하여 사용상 규제가 따른다. 본 연구에서는 중금속이온이 포함되지 않고, 도금폐수 방출이 없는 친환경적인 무기 아연분말 코팅액을 제조하는 것을 목적으로 하였다. 유ㆍ무기 아연분말 코팅액은 금속아연과 알루미늄입자, resin, 희석제 등의 분산 처리한 액을 알카리탈지 및 Sand Blasting 등으로 전처리를 완료한 금속표면에 침적 또는 분무 방법을 이용하여 코팅하고, 이어서 200℃ 전후의 온도에서 약 60분가량 건조하면, 무기 분말입자 하나하나가 도포된 코팅층을 얻을 수 있었다. 코팅액에 포함된 Zn는 희생양극작용이 일어나 소지금속의 부식을 억제하고 Al 금속분말은 외부의 부식분위기를 차단하여 밀봉효과를 크게 하기 때문에 고내식성을 장시간 유지할 수 있다. 본 연구의 유ㆍ무기 binder coating solution 개발 결과를 요약하면 다음과 같다. (1)아연분말피막용 용액을 개발하여 내식성이 우수한 코팅액을 개발하였다. (2)최적 밀착성과 내식성을 가지는 코팅액의 조건은 solvent를 기준으로 하여 wt%로 Zn 34.8%, Al 3.2%, resin 13.5%, solvent 48.5%이고, 이때 최적코팅조건은 혼합시간이 48 ∼ 96hr이고, 건조 온도 및 시간은 200℃에서 60분이었다. (3)코팅액 제조에 첨가되는 무기 분말의 입자 크기는 소지금속 표면 피막 거칠기와 밀착성에 영향을 미치고 있으며, 입자 크기가 미세할수록 피막이 균일하고 내식성 및 밀착성이 향상되었다. (4)최적 코팅액으로 코팅한 용액의 경우 코팅방법에 따라 내식성이 다르게 나타나고 있으나 본 연구에서 도출한 최적 코팅액의 경우 500시간 이상의 내식성을 나타내었다. 마찰계수는 spray type이 coating층 두께 표면의 높낮이 편차변화가 적고, 균일한 코팅층을 형성하고 있어서 마찰계수 값이 낮게 나타나고 일반 아연도금보다 우수하였다. (5) 제조 조건에 따른 ethyl silicate binder의 coating layer와 solution 특성을 분석 결과, 최적조건(HEB 1790)은 가수분해도 90%, 실리카 함량 17.5%, 촉매 1%, 용매(ethanol)로 확인되었다. (6) Coating solution 첨가비율에 따른 layer와 gel수명 특성은 pigment : binder ratio(CPVC)에 의존하며, 75∼80%(C-4∼5 조성)로 확인되었다. (7) CPVC로 구성 된 coating solution의 표면 및 단면, 밀착성을 고려한 최적 공정조건은 교반시간 3H, curing 150℃, 30min이다. (8) Pigment 80%, binder 15%이상, additives 3∼4%로 구성된 coating solution은 3H 교반 후 유동성이 90∼120 cSt, gel수명은 12H로 확인되었고, 최적조건 공정 후 thickness 20±2㎛와 0% 박리율, MEK 4등급이상의 균일한 coating layer를 형성하여, Ecorr -1.73∼-1.75mV와 icorr 14.8∼15.3 uA로 우수한 희생양극 작용으로 1000H 이상의 고 기능성 Cr-free Zinc Flake Coating layer를 제조할 수 있다. 본 연구에서 제조한 용액의 상용화를 위하여 볼트 등 2종의 자동차용 부품에 적용한 결과 기존 다크로 코팅과의 동등수준 이상의 특성을 얻었다. 무기 아연분말 coating액은 유해중금속을 포함하지 않은 친환경적인 코팅액으로 자동차, 전기․전자 등의 산업에 적용가능하고, 국내에도 개발된 예가 있어 향 후 국산차 적용으로 코팅액의 수입대체화 및 원가절감효과가 클 것으로 예상된다.
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