KR101758474B1 - 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재 및 그 제조방법. - Google Patents

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Abstract

마그네슘계 모재, 상기 마그네슘계 모재의 적어도 일면에 형성되며 규소계 화합물을 포함하는 무기 코팅층 및 상기 무기 코팅층 상부에 형성되며 폴리비닐리덴계 고분자를 포함하는 유기 코팅층을 포함하는 마그네슘계 금속재 및 마그네슘계 모재의 적어도 일면에 실록산 전구체를 포함하는 조성물을 대기압 플라즈마로 코팅하여 무기 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 무기 코팅층 상부에 폴리비닐리덴계 고분자를 포함하는 조성물을 코팅하여 유기 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 금속재 제조방법을 제공함으로 인하여, 기존의 크로메이트 처리 기술을 대체할 수 있는 마그네슘계 금속재의 표면처리 방법을 제공하여 크롬으로 인한 환경오염 문제를 방지하고 마그네슘계 금속재의 내습성 및 내충격성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
 

Description

내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재 및 그 제조방법. {Magnesium-based metal material with moisture-resistant impact resistance and method for manufacturing the same}
본 발명은 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
 
마그네슘 소재는 기존의 플라스틱에 비해 강도 및 강성이 우수하고 가공성이 양호하며 박형화가 가능하여 21세기 꿈의 신소재로 각광받고 있다. 또한, 설계, 정밀금형, 정밀가공, 금속공학, 도장 등 여러 분야의 기술을 필요로 하는 고정밀 및 고부가가치의 제품으로, 자동차, 우주항공, 전기, 전자분야에서 그 사용 및 시장 규모가 급속히 확대되고 있다. 그러나, 마그네슘은 실용금속 중에서 표준 전위가 가장 낮기 때문에 대기 중에서 산화되기 매우 쉬운 특성이 있다. 즉, 마그네슘 합금은 내식성이 매우 취약하다는 결점이 있으므로 내식성 증대를 위한 표면처리가 불가피하다.
 
종래에는, 상기 마그네슘 소재에 내습성 및 내식성 등을 부여하기 위해, 마그네슘 소재 표면에 크롬을 주성분으로 하는 크로메이트 피막을 코팅하는 표면처리법이 일반적으로 실시되었다. 주요 크로메이트 처리로서는, 전해형 크로메이트와 도포형 크로메이트가 있으며, 이 중에서 전해형 크로메이트 처리는 6가 크롬을 주성분으로 하고, 그 외에 황산, 인산, 붕산 및 할로겐 등의 각종 음이온을 첨가한 처리액을 이용하여 마그네슘 소재를 처리하는 방법이다. 한편, 도포형 크로메이트 처리는 미리 6가 크롬의 일부를 3가로 환원한 용액에 무기 콜로이드, 무기 이온을 첨가한 후 혼합하여 처리액을 제조하고, 마그네슘 소재를 상기 처리액 안에 침적하거나, 처리액을 마그네슘 소재에 스프레이하는 방법이다.
 
그러나, 상기 크로메이트 피막 코팅 표면처리법은 크로메이트 처리액에 함유된 6가 크롬의 유독성으로 인해 작업환경 및 배수처리 등에서 여러 가지 대책이 필요하며, 상기 표면처리금속을 사용한 가전, 건재 제품 등의 리사이클 및 폐기처리에 있어서도 인체 유해성과 환경오염 문제가 야기된다. 또한, 3가 크롬을 적용하는 경우에는 온도나 미생물 등의 주변환경에 의하여 3가 크롬의 일부가 6가 크롬으로 전환되는 문제점이 있다.
 
본 발명은 기존의 크로메이트 처리 기술을 대체할 수 있는 마그네슘계 금속재의 표면처리 방법을 제공하고자 한다.
 
또한, 본 발명은 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
 
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그네슘계 모재, 상기 마그네슘계 모재의 적어도 일면에 형성되며 규소계 화합물을 포함하는 무기 코팅층 및 상기 무기 코팅층 상부에 형성되며 폴리비닐리덴계 고분자를 포함하는 유기 코팅층을 포함하는 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재를 제공한다.
상기 규소계 화합물은 산화규소, 질화규소, 실록산 및 실록산 전구체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
 상기 무기 코팅층은 두께가 10 내지 1000nm일 수 있다.
상기 폴리비닐리덴계 고분자는 폴리(비닐리덴 플루오라이드)[Poly(vinylidene fluoride)], 폴리(비닐리덴 클로라이드)[Poly(vinylidene chloride)], 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌)[Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-아크릴로나이트릴)[Poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-아크릴로나이트릴-코-메틸 메타크리레이트[Poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile-co-methyl methacrylate)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-비닐 클로라이드)[Poly(vinylidene chloride-co-vinyl chloride)] 및 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-메틸 아크릴레이트)[Poly(vinylidene chloride-co-methyl acrylate)]로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 유기 코팅층은 두께가 5 내지 20㎛일 수 있다.
 
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 마그네슘계 모재의 적어도 일면에 실록산 전구체를 포함하는 조성물을 대기압 플라즈마로 코팅하여 무기 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 무기 코팅층 상부에 폴리비닐리덴계 고분자를 포함하는 조성물을 코팅하여 유기 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재 제조방법을 제공한다.
상기 대기압 플라즈마는 온도가 100℃ 이하일 수 있다.
상기 대기압 플라즈마는 플라즈마 장치의 출력이 200 내지 300W일 수 있다.
상기 폴리비닐리덴계 고분자는 폴리(비닐리덴 플루오라이드)[Poly(vinylidene fluoride)], 폴리(비닐리덴 클로라이드)[Poly(vinylidene chloride)], 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌)[Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-아크릴로나이트릴)[Poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-아크릴로나이트릴-코-메틸 메타크리레이트[Poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile-co-methyl methacrylate)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-비닐 클로라이드)[Poly(vinylidene chloride-co-vinyl chloride)] 및 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-메틸 아크릴레이트)[Poly(vinylidene chloride-co-methyl acrylate)]로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 마그네슘계 모재를 대기압 플라즈마로 전처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전처리는 대기분위기에서 이루어질 수 있다.
상기 무기 코팅층을 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 경화는 근적외광(NIR) 가열 방식, 적외광(IR) 및 열풍으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
상기 경화는 100 내지 200℃의 온도 범위에서 이루어질 수 있다.
 
본 발명은 기존의 크로메이트 처리 기술을 대체할 수 있는 마그네슘계 금속재의 표면처리 방법을 제공하여 크롬으로 인한 환경오염 문제를 방지하고, 마그네슘계 금속재의 내습성 및 내충격성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
 
도 1은 실시예 1 및 2의 내식성 평가 후 결과를 촬영한 사진이다.
도 2는 비교예 3 및 4의 내식성 평가 후 결과를 촬영한 사진이다.
 
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
 
종래에는 마그네슘 소재에 내식성을 부여하기 위해 크롬을 주성분으로 하는 크로메이트 피막을 코팅하는 표면처리법을 주로 사용하였으나, 6가 크롬의 유독성으로 인하여 인체 유해성과 환경오염이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명자들은 기존의 크로메이트 처리 기술을 대체할 수 있는 마그네슘 소재의 표면처리 기술을 확보하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 실록산 전구체를 포함하는 조성물을 상압 플라즈마로 마그네슘 소재 표면에 코팅하여 코팅층을 형성하고, 상기 코팅층 상부에 비닐리덴계 중합체를 포함하는 조성물을 코팅하는 경우 마그네슘 소재의 내습성 및 내충격성이 우수하다는 것을 인지하고, 본 발명에 이르게 되었다.
 
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그네슘계 모재, 상기 마그네슘계 모재의 적어도 일면에 형성되며 규소계 화합물을 포함하는 무기 코팅층 및 상기 무기 코팅층 상부에 형성되며 폴리비닐리덴계 고분자를 포함하는 유기 코팅층을 포함하는 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재를 제공할 수 있다.
 
상기 마그네슘계 모재는 금속 질감 구현 및 내부식성 확보를 위하여 발색 처리된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 마그네슘 모재 적어도 일면에는 규소계 화합물을 포함하는 무기 코팅층이 형성될 수 있으며, 상기 규소계 화합물은 산화규소, 질화규소, 실록산 및 실록산 전구체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 무기 코팅층은 두께가 10 내지 1000nm인 것이 바람직하며, 30 내지 300nm인 것이 더욱 바람직하다. 상기 코팅층의 두께가 10nm 미만이면 충분한 내식성을 제공할 수 없으며, 1000nm 초과하면 가공성이 열위해질 수 있다.
 
상기 무기 코팅층 상부에는 유기 코팅층이 형성될 수 있으며, 상기 유기 코팅층은 폴리비닐리덴계 고분자를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐리덴계 고분자는 폴리(비닐리덴 플루오라이드)[Poly(vinylidene fluoride)], 폴리(비닐리덴 클로라이드)[Poly(vinylidene chloride)], 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌)[Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-아크릴로나이트릴)[Poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-아크릴로나이트릴-코-메틸 메타크리레이트[Poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile-co-methyl methacrylate)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-비닐 클로라이드)[Poly(vinylidene chloride-co-vinyl chloride)] 및 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-메틸 아크릴레이트)[Poly(vinylidene chloride-co-methyl acrylate)]로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
 
상기 유기 코팅층은 두께가 5 내지 20㎛인 것이 바람직하다. 상기 유기 코팅층의 두께가 5㎛ 미만이면 마그네슘계 금속재의 내충격성이 열위하며, 20㎛ 초과하면 금속 질감을 떨어뜨릴 수 있다.
 
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 마그네슘계 모재의 적어도 일면에 실록산 전구체를 포함하는 조성물을 대기압 플라즈마로 코팅하여 무기 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 무기 코팅층 상부에 폴리비닐리덴계 고분자를 포함하는 조성물을 코팅하여 유기 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재 제조방법을 제공할 수 있다.
 
상기 마그네슘계 모재는 금속 질감 구현 및 내부식성 확보를 위하여 발색 처리된 것일 수 있다. 마그네슘계 모재의 표면에 무기 코팅층을 형성하기 전, 상기 마그네슘계 모재를 대기압 플라즈마로 전처리하여 마그네슘계 모재의 표면에 활성을 부여하는 단계를 수행할 수 있다.
 
대기압 플라즈마는 대기압 상태에서 형성되므로 저압(또는 진공) 플라즈마 플라즈마를 형성할 때처럼 고비용의 진공 시스템이 필요하지 않으므로 설비비가 저렴하여 경제적이고, 대기압 분위기를 진공 분위기로 조절하는데 소요되는 시간이 없어 생산 속도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 대기압하에서 마이크로웨이브를 이용하여 플라즈마를 생성시킨 후 마그네슘계 모재를 전처리할 수 있다.
상기 전처리는 대기분위기에서 이루어질 수 있다. 플라즈마 전처리가 대기분위기에서 이루어짐으로 인하여, 마그네슘계 모재 표면의 유기물을 제거하는 데 있어 매우 효율적이며, 표면에 생길 수 있는 화학적 오염 물질을 제거할 수 있다. 또한, 마그네슘계 모재에 활성을 부여하여 이후 단계에서 형성될 무기 코팅층과 마그네슘계 모재의 밀착력이 우수해질 수 있다.
 
상기 전처리 단계에서 대기압 플라즈마는 플라즈마 장치의 출력이 200 내지 300W인 것이 바람직하며, 플라즈마 장치의 출력이 200W 미만이면 플라즈마 생성이 어려울 수 있고, 300W 초과하면 플라즈마 산화를 초래하는 문제점이 발생할 수 있다.
 
대기압 플라즈마로 전처리하여 활성이 부여된 마그네슘계 모재의 적어도 일면에 실록산 전구체를 포함하는 조성물을 대기압 플라즈마로 코팅하여 무기 코팅층을 형성할 수 있다.
 
상기 실록산 전구체를 포함하는 조성물은 용매를 포함한 것일 수 있다. 상기 용매의 종류는 휘발성의 물질이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 알코올, 메탄올 및 증류수로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
 
대기압 플라즈마를 이용한 코팅층 형성 방법은 일정한 간격을 두고 서로 대항하는 한 쌍의 전극에 전류를 인가하여 상기 전극 간에 직류 또는 교류의 대기압 플라즈마를 발생시킴으로써 수행될 수 있다. 상기 대기압 플라즈마가 발생된 두 전극 사이에 실록산 전구체를 포함하는 조성물과 함께 마그네슘계 모재를 통과시키면 마그네슘계 모재의 표면에 코팅층이 형성될 수 있다.
 
대기압 플라즈마가 발생된 전극 사이를 통과하는 상기 실록산 전구체는 대기압 플라즈마의 에너지로 인하여 라디칼 중합 반응이 진행될 수 있다. 따라서, 상기 실록산 전구체는 라디칼 중합 반응이 일어남으로 인하여 규소계 화합물이 생성될 수 있으며, 상기 규소계 화합물이 마그네슘계 모재의 표면에 충돌하면서 무기 코팅층을 형성할 수 있다.
 
상기 규소계 화합물은 실록산 전구체의 라디칼 중합 반응으로 인하여 생성될 수 있는 규소계 화합물이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 산화규소, 질화규소, 실록산 및 실록산 전구체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 대기압 플라즈마는 온도가 100℃ 이하인 것이 바람직하며, 온도가 100℃ 초과하면 금속 박판에 열 변형이 가하게 되어, 구조적 변형 또는 전기 화학적 특성 등으로 인해 문제가 될 수 있다. 단, 상기 플라즈마 온도의 하한은 특별히 한정하지는 않으나, 작업의 용이성을 위하여 상온 이상 100℃ 이하의 온도하에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 대기압 플라즈마는 플라즈마 장치의 출력이 200 내지 300W인 것이 바람직하며, 플라즈마 장치의 출력이 200W 미만이면 플라즈마 생성이 어려울 수 있고, 300W 초과하면 플라즈마 산화를 초래하는 문제점이 발생할 수 있다.
 
상기 실록산 전구체의 종류는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 트리에톡시페닐실란(triethoxyphenylsilane), 메틸트리에톡시실란(methyltriethoyxsilane), 페닐트리메톡시실란(phenyltrimethoysilane), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(3-glycidoxypropyltrimethoxysiane), 유기실록산 올리고머 플레이크, 트리에톡시실레인(triethoxysilane), 아미노프로필 트리에톡시실레인(aminoproyl triethoxysilane), 트리메톡시실릴프로필 에틸렌디아민(trimethoxysilylpropyl ethylenediamine), 트리메톡시실릴프로필 알릴아민(trimethoxysilylpropyl allylamine) 및 트리메톡시실릴프로필 부틸아민(trimethoxysilylpropyl butylamine)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
마그네슘계 모재의 적어도 일면에 실록산 전구체를 포함하는 조성물을 대기압 플라즈마로 코팅하여 무기 코팅층을 형성한 후에는, 상기 무기 코팅층을 경화하여 안정화시킬 수 있다.
 
상기 경화는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 근적외광(NIR), 적외광(IR) 및 열풍으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 방법으로 이루어질 수 있으며, 근적외광 가열 방식으로 가열 단계를 진행하는 것이 가장 바람직하다.
 
상기 경화는 100 내지 200℃의 온도 범위에서 이루어지는 것이 바람직하며, 온도가 100℃ 미만이면 코팅층이 미경화되어 내식성이 미흡할 수 있으며, 200℃ 초과하는 경우 금속 박판이 산화되거나 열변형되어 휘어질 수 있다.
 
경화된 무기 코팅층 상부에 폴리비닐리덴계 고분자를 포함하는 조성물을 코팅하여 유기 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 코팅은 이로써 한정하는 것은 아니지만, 함침 방법, 스프레이 방법, 스핀 코팅법 및 바 코팅법으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 방법일 수 있다.
 
상기 폴리비닐리덴계 고분자는 폴리(비닐리덴 플루오라이드)[Poly(vinylidene fluoride)], 폴리(비닐리덴 클로라이드)[Poly(vinylidene chloride)], 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌)[Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-아크릴로나이트릴)[Poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-아크릴로나이트릴-코-메틸 메타크리레이트[Poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile-co-methyl methacrylate)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-비닐 클로라이드)[Poly(vinylidene chloride-co-vinyl chloride)] 및 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-메틸 아크릴레이트)[Poly(vinylidene chloride-co-methyl acrylate)]로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
 
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
 
실시예
[실시예 1]
두께가 0.7mm인 마그네슘 판을 대기 분위기에서 대기압 플라즈마로 전처리하여 활성화시켰다. 트리에톡시실레인을 20중량% 및 메탄올 80중량%를 혼합하여 코팅 조성물을 제조하고, 활성화된 마그네슘 판을 상기 코팅 조성물과 함께 대기압 플라즈마 설비에 통과시켜 마그네슘 판 표면에 두께가 30nm인 무기 코팅층을 형성시켰다. 상기 대기압 플라즈마는 100℃의 온도 및 200W 출력에서 형성되었다. 근적외광을 이용하여 100℃의 온도에서 상기 무기 코팅층을 경화시켜 안정화된 무기 코팅층을 제조하였다.
 
수용성 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC) 콜로이드 입자 25중량% 및 메탄올 75중량%를 사용하여 유기 코팅층 조성물을 제조하였다. 상기 무기 코팅층 상부에 상기 조성물을 도포하여 10㎛의 유기 코팅층을 형성한 후 100℃의 온도에서 건조시켰다.
 
[실시예 2]
폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC)를 대신하여 폴로비닐리덴 플루오라이드(PVDF)를 사용하고, 발색 처리된 마그네슘 판을 사용했다는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 마그네슘 판을 제조하였다.
 
[비교예 1]
무기 코팅층 상부에 유기 코팅층을 형성하지 않았다는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 마그네슘 판을 제조하였다.
 
[비교예 2]
진공 플라즈마를 이용하여 무기 코팅층을 형성했다는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 마그네슘 판을 제조하였다.
 
[비교예 3]
폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC)를 대신하여 수분산성 폴리 우레탄 수지 25중량%를 사용하여 유기 코팅층을 형성했다는 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 마그네슘 판을 제조하였다.
 
[비교예 4]
무수 크롬산을 이온 교환수에 용해해 크롬 농도 0.6g/L의 크롬산 용액을 제조하고, 가성소다를 이용해 pH를 5.7로 한 크로메이트 처리 용액을 제조했다. 두께가 20㎛인 마그네슘 판을 준비한 후 상기 마그네슘 판을 크로메이트 처리 용액에 3초간 침지한 후 용액을 제거하여 크롬 코팅층을 형성하고, 상기 크롬 코팅층이 형성된 마그네슘 판을 온도 100℃의 가열 공기에서 3초간 건조하였다.
 
수분산성 폴리우레탄 수지 25중량% 및 메탄올 75중량%를 혼합하여 유기 코팅층 조성물을 제조하였다. 상기 무기 코팅층 상부에 상기 조성물을 도포하여 10㎛ 두께의 유기 코팅층을 형성한 후 100℃의 온도에서 건조시켰다.
 
[비교예 5]
아크릴계 고분자를 대신하여 우레탄계 고분자를 사용하여 유기 코팅층을 형성했다는 점을 제외하고, 비교예 4와 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 마그네슘 판을 제조하였다.
 
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 5의 무기 코팅층 및 유기 코팅층에 포함된 성분을 ICP 질량 분석법을 이용하여 조사하고, 하기에 기재된 평가 방법으로 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 5의 내습성 및 내충격을 평가하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
 
<내습성 평가>
내습성 평가는 염수농도 85%, 85℃에서 코팅처리된 마그네슘 소재가 72시간이 지난 후 표면이 변색된 결과로 평가하였다.
◎ : 변색되지 않음
○ : 변색된 면적이 0% 초과 5% 이하
△ : 변색된 면적이 5% 초과 30%이하
× : 변색된 면적이 30% 초과
 
<내충격성 평가>
내충격성 평가는 강구 낙하 시험을 이용해서 행하였다. 강구 낙하 시험은, 「시계용 유리의 치수, 시험 방법」 규격의 ISO14368-3과 유사한 방법을 적용하였다. 즉, 두께 5㎜의 평탄한 알루미늄 합금(50㎜×52㎜) 상에 두께 0.1㎜의 양면 테이프(3M사 제품, 상품번호 「4511-100」)로, 실시예 또는 비교예에서 얻어진 복합 플레이트를 고정하고, 해당 복합 플레이트의 중심위치에 130g의 강구를 임의의 높이로부터 자유 낙하시켜, 크랙이 발생되지 않는 최대 높이를 측정하였다. 또 임펙트면에 대해서는 표면 거칠기 Ra=0.02㎛ 이하로 경면 연마한 것을 이용하였다.
◎ : 파괴 높이는 100cm        ○ : 파괴 높이는 70cm
△ : 파괴 높이는 50cm         × : 파괴 높이는 10cm
구분 무기 코팅층 성분 유기 코팅층 성분 내습성 내충격성
실시예 1 SiO2 PVDC
실시예 2 SiO2 PVDF
비교예 1 SiO2 - ×
비교예 2 SiO2 PVDC
비교예 3 SiO2 아크릴계 고분자 ×
비교예 4 Cr(III) 아크릴계 고분자 ×
비교예 5 Cr(III) 우레탄계 고분자 × ×
 
상기 표 1에 나타난 바에 따르면, 실시예 1 및 2는 내습성 및 내충격성 모두 매우 우수한 효과를 나타내고 있다. 도 1 (a)는 실시예 1의 내습성 평가 후 결과를 촬영한 사진이고, 도 1 (b)는 실시예 2의 내습성 평가 후 결과를 촬영한 사진이다. 도 1에 나타난 바에 따르면, 실시예 1 및 2는 부식이 일어나지 않음을 확인했다.
 
반면, 비교예 1은 유기 코팅층이 형성되지 않은 것으로 내충격성에서 열위한 효과를 나타내며, 비교예 2는 진공 플라즈마에서 무기 코팅층 형성 공정이 진행되므로 내습성의 열위해짐을 확인했다.
 
또한, 비교예 3은 아크릴계 고분자로 유기 코팅층이 형성된 것으로 내습성 및 내충격성이 열위해지며, 비교예 4 및 5는 크로메이트 처리된 것으로 내식성 및 에칭성이 열위한 효과를 나타냄을 확인했다. 도 2 (a)는 비교예 3의 내식성 평가 후 결과, (b)는 비교예 4의 비교예 평가 후 결과를 촬영한 사진이다. 도 2에 나타난 바에 따르면, 비교예 3 및 4는 내식성이 낮음을 확인했다.
 
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
  

Claims (14)

  1. 마그네슘계 모재;
    상기 마그네슘계 모재를 대기압 및 대기분위기에서 플라즈마로 전처리한 후,
    상기 마그네슘계 모재의 적어도 일면에 대기압 플라즈마로 코팅되며 규소계 화합물을 포함하는 무기 코팅층; 및
    상기 무기 코팅층 상부에 형성되며 폴리비닐리덴계 고분자를 포함하는 유기 코팅층
    을 포함하는, 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재.
     
  2. 제1항에 있어서,
    상기 규소계 화합물은 산화규소, 질화규소, 실록산 및 실록산 전구체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인, 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재.
     
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기 코팅층은 두께가 10 내지 1000nm인, 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재.
     
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리비닐리덴계 고분자는 폴리(비닐리덴 플루오라이드)[Poly(vinylidene fluoride)], 폴리(비닐리덴 클로라이드)[Poly(vinylidene chloride)], 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌)[Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-아크릴로나이트릴)[Poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-아크릴로나이트릴-코-메틸 메타크리레이트[Poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile-co-methyl methacrylate)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-비닐 클로라이드)[Poly(vinylidene chloride-co-vinyl chloride)] 및 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-메틸 아크릴레이트)[Poly(vinylidene chloride-co-methyl acrylate)]로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인, 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재.
     
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유기 코팅층은 두께가 5 내지 20㎛인, 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재.
     
  6. 마그네슘계 모재를 대기압 및 대기분위기에서 플라즈마로 전처리하는 단계;
    마그네슘계 모재의 적어도 일면에 실록산 전구체를 포함하는 조성물을 대기압 플라즈마로 코팅하여 무기 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 무기 코팅층 상부에 폴리비닐리덴계 고분자를 포함하는 조성물을 코팅하여 유기 코팅층을 형성하는 단계
    를 포함하는, 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재 제조방법.
     
  7. 제6항에 있어서,
    상기 대기압 플라즈마는 온도가 상온 이상 100℃ 이하인, 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재 제조방법.
     
  8. 제6항에 있어서,
    상기 대기압 플라즈마는 플라즈마 장치의 출력이 200 내지 300W인, 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재 제조방법.
     
  9. 제6항에 있어서,
    상기 폴리비닐리덴계 고분자는 폴리(비닐리덴 플루오라이드)[Poly(vinylidene fluoride)], 폴리(비닐리덴 클로라이드)[Poly(vinylidene chloride)], 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌)[Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-아크릴로나이트릴)[Poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-아크릴로나이트릴-코-메틸 메타크리레이트[Poly(vinylidene chloride-co-acrylonitrile-co-methyl methacrylate)], 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-비닐 클로라이드)[Poly(vinylidene chloride-co-vinyl chloride)] 및 폴리(비닐리덴 클로라이드-코-메틸 아크릴레이트)[Poly(vinylidene chloride-co-methyl acrylate)]로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인, 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재 제조방법.
     
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제6항에 있어서,
    상기 무기 코팅층을 경화하는 단계를 더 포함하는, 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재 제조방법.
     
  13. 제12항에 있어서,
    상기 경화는 근적외광(NIR), 적외광(NIR) 및 열풍으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 방법으로 이루어지는, 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재 제조방법.
     
  14. 제12항에 있어서,
    상기 경화는 100 내지 200℃의 온도 범위에서 이루어지는, 내습성 및 내충격성이 우수한 마그네슘계 금속재 제조방법.
      
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