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Ti/Zr 화성처리에 의한 AZ91D Mg합금의 착색 코팅

전문가 제언: ○ 특정한 처리액에 침지시킨 금속에서 일어나는 전기화학적 반응으로 불용성 피막을 형성시키는 화성처리(conversion coating)는 저비용으로 부식방지와 도장밀착성에 유효하여 아연도금강판, Al합금, Zn합금 등에 널리 적용되고 있다. 화성처리 효과가 우수한 크롬산계 용액은 유해한 6가 크롬을 함유하므로 사용이 규제되고 있다. 최근 플루오로Ti산(H2TiF6) 및 Zr산(H2ZrF6)을 함유하는 용액에 의한 화성처리의 유용성이 6016Al 합금에서 입증되어 실용단계에 있다.

○ 본 연구에서는 H2TiF6, H2ZrF6 및 탄닌산을 함유하는 용액을 AZ91D Mg합금의 화성처리에 적용하여 부식저항이 우수한 Ti/Zr 화성피막을 형성하는데 성공하였다. 피막은 MgF2, Mg(OH)2, MgO, TiO2, ZrO2, (Ti, Zr)-유기착화합물로 구성되고 황금색을 나타내는 것이 특징이다. 황금색의 발현에는 H2TiF6와 탄닌산의 공존이 핵심적 역할을 한다. 화성피막의 착색에는 화학반응이나 염료를 이용하는 후처리가 필요하지만 본 연구의 방법은 후처리 없이 3분 동안의 짧은 시간에 착색피막을 형성시킬 수 있다는 점에서 실용화가 기대된다.

○ 본 연구의 Ti/Zr피막은 황금색에 국한되지만 일본의 Denkahimaku Inc.는 양극산화 피막의 두께를 제어하여 금색, 황색, 흑색, 적색, 청색을 나타내는 Mg컬러제품을 상품화하고 있다. 또 표면에 미세한 凹凸구조를 형성시키고 100～120℃의 순수한 물에 침지하여 생성되는 MgO와 Mg(OH)2의 형태를 제어함으로써 가시선에 대응하는 색채를 다양하게 제어하는 기술도 보고되고 있다. 휴대폰, PC, 자동차 휠 캡 등에 사용되는 Mg합금은 미관을 위한 디자인의 관점에서 색상도 중요한 만큼 부식저항에 추가하여 착색기술에 대한 고려도 필요하다.

○ 국내에서는 크롬계에 대체하여 과망간산칼륨, 인산염 등을 이용하는 Mg합금의 화성처리 연구가 학술지에 여러 건 발표되었다. 착색기술에 대해서는 기업에 의해 양극산화/도장 동시처리기술, 양국산화 피막의 염료용액 침지기술이 특허로 출원되었다. 최근 Ce와 같은 희토류를 이용하는 화성처리의 유용성도 보고되고 있어 이에 관한 국내의 연구개발을 기대한다.

저자: Aihua Yi, Jun Du, Jian Wang, Songling Mu, Guoge Zhang, Wenfang Li
자료유형: 니즈학술정보