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고경도 크롬 도금방법
HIGH HARDNESS CHROME PLATING METHOD
특허 요약
본 발명은 고경도 크롬 도금방법에 관한 것이다. 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 고경도 크롬 도금방법은, 금속소재로 이루어진 금속피착물을 준비하는 금속피착물 준비 단계(S100); 상기 금속피착물을 세정액으로 세척하는 금속피착물 세척 단계(S200); 상기 세척된 금속피착물 표면에 DC 전원을 인가하여 플라즈마 형태로 이온화시켜 이온을 조사하는 플라즈마 표면처리 단계(S300); 상기 플라즈마 표면처리된 금속피착물 표면에 반응 가스를 가하여 표면개질층을 형성하는 표면개질층 형성 단계(S400); 상기 표면개질층 상에 진공증착용 산화물을 증착하여 박막층을 형성하는 진공증착 단계(S500); 상기 박막층 상에 알루미나 나노파우더를 도포하여 세라믹층을 형성하는 알루미나 나노파우더 도포 단계(S600); 및 상기 세라믹층을 크로메이트 용액 조성물에 침적하여 크로메이트 피막층을 형성하는 크로메이트 처리 단계(S700)를 포함한다. 상기한 구성에 의해 본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예에 의한 고경도 크롬 도금방법은, 종래 경질크롬도금 보다 우수한 경도를 유지하고 피착물의 형상이나 크기에 관계없이 균일한 코팅이 가능하며 고경도, 내식성, 내마모성 등 기계적 물성을 개선할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

금속소재로 이루어진 금속피착물을 준비하는 금속피착물 준비 단계(S100);상기 금속피착물을 세정액으로 세척하는 금속피착물 세척 단계(S200);상기 세척된 금속피착물 표면에 DC 전원을 인가하여 플라즈마 형태로 이온화시켜 이온을 조사하는 플라즈마 표면처리 단계(S300);상기 플라즈마 표면처리된 금속피착물 표면에 반응 가스를 가하여 표면개질층을 형성하는 표면개질층 형성 단계(S400);상기 표면개질층 상에 진공증착용 산화물을 증착하여 박막층을 형성하는 진공증착 단계(S500);상기 박막층 상에 알루미나 나노파우더를 도포하여 세라믹층을 형성하는 알루미나 나노파우더 도포 단계(S600); 및상기 세라믹층을 크로메이트 용액 조성물에 침적하여 크로메이트 피막층을 형성하는 크로메이트 처리 단계(S700)를 포함하고,상기 금속피착물 세척 단계(S200)에서 상기 세정액은 에탄올 5 내지 10 중량%, 말산(malic acid) 1 내지 3 중량%, 과산화초산 2 내지 6 중량%, 포타슘 포스페이트(potassium phosphate) 0.5 내지 2.5 중량%, 세릭암모늄나이트레이트(Ce(NH4)2(NO3)6) 3 내지 7 중량%, 옥살산 2 내지 4 중량%, 에톡실화 아세틸렌계 디올(ethoxylated acetylenic diol) 0.1 내지 1 중량% 및 잔량의 탈이온수를 포함하며,상기 플라즈마 표면처리 단계(S300)에서 DC 글로우 방전을 활용하여 개질 처리시 금속피착물(100)의 이동 속도는 1.8 내지 2.2m/s로 하여 1 내지 3KVA의 공급 전력을 인가하고,상기 표면개질층 형성 단계(S400)에서 상기 표면개질층(200)은 암모니아(NH3)로 이루어진 반응 가스를 400 내지 500℃ 온도로 가열한 후, 상기 가열된 반응 가스를 300 내지 400m/s의 분사 속도로 상기 플라즈마 표면처리된 금속피착물(100) 표면으로 분사함으로써 형성되며,상기 진공증착 단계(S500)에서 상기 진공증착용 산화물은 Ti3O5, SiO2, ZrO2, Nb2O5, TiO2 및 Ta2O5로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 산화물이 이용되고,상기 알루미나 나노파우더 도포 단계(S600)에서 상기 세라믹층(400)은,알루미늄을 가공하여 알루미늄 플레이트를 제조하는 알루미늄 플레이트 제조 단계;상기 알루미늄 플레이트를 세척하는 알루미늄 플레이트 세척 단계;상기 세척된 알루미늄 플레이트를 양극(Anode)에 연결하고, 전해액에 침지한 후 전기장을 인가하여 아노다이징시킴으로써 상기 알루미늄 플레이트의 표면에 알루미나(Al2O3) 피막을 형성하는 알루미늄 플레이트 아노다이징 단계;상기 알루미나(Al2O3) 피막을 용융하는 알루미나 피막 용융 단계;상기 용융된 알루미나(Al2O3) 피막액을 주형에 흘려 넣은 후 냉각하여 잉곳(ingot)을 제조하고, 상기 잉곳을 분쇄한 후 크기별로 분류하여 알루미나 나노파우더를 제조하는 분쇄 단계;상기 알루미나 나노파우더를 포함한 재료들을 혼련하여 세라믹 이형제를 제조하는 혼련 단계; 및상기 세라믹 이형제를 상기 박막층이 형성된 금속피착물 상에 도포하여 세라믹층을 형성하는 도포 단계의 과정을 거쳐 제조되며,상기 알루미늄 플레이트 세척 단계는 상기 알루미늄 플레이트를 계면활성제 및 탈이온수가 10:90 중량비율로 혼합된 혼합액을 이용하여 세척하고, 상기 계면활성제로는 글리세롤(glycerol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하며, 상기 탈이온수는 비저항값이 18MΩ・cm 이상인 탈이온수가 사용되고,상기 알루미늄 플레이트 아노다이징 단계에서 상기 전해액은 황산 1 내지 3 중량%, 아미노산 0.1 내지 1.5 중량%, 옥살산 10 내지 20 중량%, 구연산 5 내지 15 중량% 및 잔량의 탈이온수로 이루어지며, 상기 전해액은 26 내지 28℃의 온도를 유지하고, 정전류 3.3A 및 14~18V의 전압 조건하에서 1 내지 5분 동안 아노다이징을 수행하며,상기 혼련 단계에서 상기 세라믹 이형제는 상기 알루미나 나노파우더 80 내지 120 중량부, 알코올 20 내지 40 중량부 및 아세톤 10 내지 30 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 교반하여 혼련함으로써 제조되고,상기 크로메이트 처리 단계(S700)에서 상기 크로메이트 용액 조성물은 3가 크롬염 4 내지 8 중량%, 산화제 1 내지 5 중량%, 유기산 3 내지 7 중량%, 코발트 1 내지 3 중량%, 산화방지제 0.1 내지 0.5 중량%, 무기염 0.1 내지 1 중량% 및 잔량의 탈이온수를 포함하며, 상기 3가 크롬염은 염화크롬(CrCl3), 질산크롬(Cr(NO3)3) 및 황산크롬(Cr2(SO4)3)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고, 상기 산화제로는 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 인산(H3PO4) 및 염산(HCl)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되며, 상기 유기산으로는 구연산(citric acid) 및 옥살산(Oxalic acid)을 1:1의 중량 비율로 혼합하여 사용하고, 상기 코발트로는 Co(NO3)2・6H2O, CoSO4・7H2O 및 CoCl2・6H2O로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되며, 상기 산화방지제로는 소르빈산 칼륨(potassium sorbate) 또는 소르빈산 칼슘(calcium sorbate) 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고, 상기 무기염으로는 질산나트륨(Sodium nitrate), 황산나트륨(Sodium sulfate) 및 염화나트륨(Sodium chloride)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 고경도 크롬 도금방법.