표면조정과 표면처리(피막처리)

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제 3 절 표면조정과 표면처리(피막처리)

도료는 피도물인 소지에 칠하여 도막화해줌으로써 부분적인 목적을 달성할 수 있으나 굴림에 유지, 녹, 먼지 그외 여러가지 오염물에 붙은 그대로 도장해서는 굴림의 보호나 밀착성 및 도막의 내구성을 얻지 못한다. 그래서 도장에 앞서 표면을 깨끗이 하기 위해서 탈지와 제청을 하여 조정할 필요가 있다. 도장의 성능을 일층 효과적으로 하기 위하여 소지와 도막간의 밀착성과 방청효과를 향상시킬 목적으로 표면을 깨끗이한 소지면에 화성처리를 하여 피막을 형성해 쥬는 일반적인 방법으로 취하고 있다.

표면조정(청정)과 피막화처리 방법은 금속소지의 재질과 도막법에 의해서 결정할 수 있는 문제점이라 하겠지만 그 목적에 있어서는 도막상에 불가결한 일이며 이것을 보통 도막전처리 혹은 전처리(Pretreatment)라고 부르고 있다.

1. 표면 조정

금속표면에는 유지, 녹, 먼지, 고도막, 절제분 그리고 방청제와 같은 피막화성을 저해하고 도장상 장해가 되는 여러가지 물질이 붙어있고 부착상태도 액체, 고체, 기체 등 광범위하다. 때문에 피막화성처리나 도장을 할 때에는 금속표면에 부착된 오염물을 제거하고 표면 청정(Surface Cleaning)을 해야 한다. 소지의 재질, 형상, 처리목적에 따라서 각각 적당하게 기계적, 물리적, 화학적 방법에 의하여 표면을 청결하게 한다. 여기에는 먼저 탈지처리를 하고 다음 제청을 동시에 하는 방법도 있다.

1) 탈 지 (Degreasing, Cleaning)

일반적으로 도장에 있어서 하지처리를 충분히 하는 것은 가장 중요한 도장공정의 하나이다. 특히 금소표면에 도장할 경우 탈지, 탈청 등의 청정화 작업이 절대적인 공정이다. 금속표면의 오염물은 금속의 산화물, 먼지, 구리스, 방청유, 윤활유와 그 분해물, 절제유, 소입유, 기계유, 연마제 취급도중 부착되는 손기름, 공작유류 등이 대부분이며, 이중에 유지류를 제거하는 것을 날지처리(Degreasing Cleaning)라고 말한다. 탈지를 함으로써 금속과 직접 관련이 없는 먼지와 금속분, 기타 고형물도 부착성이 없어져 제거되는 것이 보통이다.

도장에 있어서 청정도는 높을수록 좋은 결과를 얻는 것은 당연하나 도금할?처럼 청정도가 필요하지 않는 경우가 많다. 이와 같이 도장에 장애되는 유지오물을 제거하는 세정법은 옛날부터 여러가지 물리적, 화학적 방법으로 시도해 왔다. 어떠한 방법으로서 탈지하면 요구되는 탈지 정도나 또 제품의 형상, 유지의 부착상태에 따라 용제탈지법, 알카리탈지법, 계면활성제탈지법, 전해탈지법, 초음탈지법 등이 있다.

이들중 후자로 갈수록 용접부분과 용접이음 내부 같이 0.2 mm이내 사이에 침투되어 있는 유지류 침출을 엉?걁애기 위하여 처리시간을 길게 하던가, 처리회수를 여러번 할 필요가 있다. 주물과 같은 다공소지에 대하여서는 직접소정(300℃/20∼30분)에 의해 유난유를 연화유출시키던가 소부시켜서 청정하는 겨우도 있다. 혹은 알카리탈지법, 계면활성제탈지법은 탈지처리 후에 세정을 충분히 하고 다음 공정으로 넘어갈때 탈지액이 묻은 그대로 하지 말고 온수에 세척해야 한다. 특히 알카리 탈지후 필요에 따라 산용액중에 넣어 중화처리를 하는 경우도 있다.

(1) 용제탈지법 (Solvent Cleaning Process)

공업적으로 가장 많이 사용되고 있는 방법이다. 기름, 구리스(Grease) 등의 부착물을 휘발유나 키시렌 등으로 깨끗이 닦던가 담거서 세척하는 방법이 있으나 용제증발 후에 유지류가 남을 수 있다. 보통 도장을 목적으로 하는 탈지법으로서 좋으나 이와 같은 용제 사용조건은 첫째, 유지를 쉽게 녹일 것. 둘째, 불연성(인화성이 적을것)일 것. 셋째, 용해된 유지류나 그외 불순물을 간단하게 분리 회수할 수 있을 것. 넷째, 금속면을 부식시키지 않고 무해일 것. 다섯째, 휘발성이고 표면상에 잔존하지 않을 것. 여섯째, 저점도로서 표면장력이 적고 가격이 안가일 것 등이 요구되지만 용제속에 녹은 유분이 다시 금속면에 남아서 충분한 날지 효과를 얻을 수 없기 때문에 주의할 필요가 있다.

상기의 요구조건을 만조하는 용제로서는 불연성이고 인화성이 적은 트리-크롬에틸렌(ＣＨＣＩ：ＣＣＩ₂ 100PPM ), 디-크롤에틸렌 ( ＣＩ₂Ｃ：ＣＣＩ₂ 200PPM ), 트리-크롤에탄 ( ＣＨ₃ＣＣＩ₃ 500PPM ) 등이 주로 사용된다. 이들 염소화탄화수소계 용제류가 공업적으로 사용되는 장점은 불연성이고 인화위험이 적다. 유의 용해력이 크고, 증발이 잘되고 비열이 낮고, 또 가열에 요하는 연료비가 극소로 적고, 증기는 공기와 비교해서 무거운 이점이 있다. 결점으로서는 위생상 유해하고 수분이 혼합되면 염산을 발생해서 금속을 부식시킨다.

공기와 혼합물은 물론 불연성이고 폭발성은 없으나 직접 불에 가까이 대면 연소되고 호스겐 같은 유해가스가 발생한다. 또는 물을 포함한 상태로 가열하거나 자외선에 의하여 서서히 분해 염산을 유리시켜 금속을 부식시키기 때문에 보통 이와 같은 용제에다 분해방지제로서 아민화합물을 0.1% 첨가한다. 그러나 분해방지제로 완전히 기한다는 것은 불가능한 일이며, 염산에 대해서 부식이 용이한 알미늄수지의 탈지는 주의할 필요가 있다. 이들 용제증기탈지법은 기상법과 액상일기상법, 다종액상법, 분사법 등이 있다. 이들을 트리크렌증기탈지법이라고도 한다.

(2) 알카리탈지법 (Alkali Cleaning Process)

금속표면에 부착되어 있는 유지류를 크게 나누어 검화유지와 불검화유지로 나눌 수 있다. 동식물유는 전자에 , 광물유는 후자에 해당된다.

① 동식물유의 검화유지

가성소다()나 가성카리 용액중에 가열하게 되면 검화(비누화)하여 비누와 글리세린으로 분류되어 양자 모두 수용성이므로 쉽게 그 대부분을 제거시킬수 있다. 즉 검화반응을 표시하면,

Ｃ₁₇Ｈ₃₅ＣＯＯＣＨ₂ ＣＨ₂ＯＨ

Ｃ₁₇Ｈ₃₅ＣＯＯＣＨ₂ ＋3ＮａＯＨ → Ｃ₁₇Ｈ₃₅ＣＯ₂Ｎａ＋ ＣＨ₂ＯＨ

Ｃ₁₇Ｈ₃₅ＣＯＯＣＨ₂ 가성소다 스테아린산소다 ＣＨ₂ＯＨ

스테아린산트리그리세라이드 ₍비누₎ 글리세린

② 광물유의 불검화유지

광물유는 불검화성이므로 용제탈지법에 의하지 않으면 안된다_.

ⓐ 알카리탈지제의 작용

그 종류에 따라서 차이가 있지만 금속표면의 유지류를 침윤해서 유지내부에 침투해서 이것을 팽창시켜 유지와 금속간에 부착력을 약하게 하고 이 상태에서 기계적인 충격을 주므로서 유지류는 금속면에서 이탈해서 용액중에 분산하여 부화한다_.

물론 이런 방법은 동식물유지에 적용되며 검화되어 비뉴를 생성한다_. 비누의 생성은 탈지작용이 있었다는 것을 의미한다_. 탈지휴 수세할때 경수를 사용하면 경수중의 칼슘이나 마그네슘 등에 반응하여 물에 불용성의 금속비누를 생성하기 때문에 연수를 사용하지 않으면 안된다_.

금속비누의 생성은

2Ｃ₁₇Ｈ₃₅ＣＯ₂Ｎａ ＋ ＣａＳＯ₄ →（Ｃ₁₇Ｈ₃₅ＣＯ₂）₂Ｃａ ＋ Ｎａ₂ＳＯ₄

스테아린산소다 칼슘비누

또 충분히 유수로서 세척하지 않으면 알카리가 엷은 막이되어 금속소지의 표면에 남거나 홈에 들어가서 그대로 지방산이 되어 피막화성처리와 도장상의 장애가 된다_. 좀더 나아가서는 수용성인산염 처리에 의한 피막성에 있어서는 완전히 청결한 상태라도 알카리탈지법으로 하는 경유 pH 치가 많을수록 화성피막은 조대한 경향이 있기때문에 가성소다 혹은 가성카리는 많이 사용하지 않고 있다.

ⓑ 알카리탈지제의 조건

①유지를 용해하는 동시에 pH9이상의 용액이 되어야 한다.

②금속표면의 교질상 고형분을 분산하는 작용을 가질 것.

③부화작용을 하는 것.

④표면장력이 낮을 것.

⑤화학약품과 열에 안전하고 ,전도도가 높을 것.

⑥부식성이 약하고, 낮은 농도로서 사용할 수 있을 것.

⑦수세가 쉽게 되고, 독성이 약할 것 등이다.

일반적으로 알카리는 비누나 게면활성제에 비해서 표면장력(dyne/cm)은 높다.

(수:72.8, ＮａＯＨ: 77.0, Ｎａ₂ＣＯ₃:77.0, ＮａＰＯ₄: 76.2, 비누: 28.0으로 표면장력이 낮다.)

ⓒ 알카리의 종류

한 종류의 알카리로서 모든 종류에 만족할 만한 탈지제가 된다는 것은 불가능하기 때문에 수종의 알카리를 적당하게 배합하여 서로의 장점을 발휘하도록 하여 조건에 맞도록 해 준다.

ex) 철강과 니켈에 대해서는

Ｎａ₂ＣＯ_{3 :} 60∼80g/l

ＮａＯＨ : 5∼20g/l

예) 동과 동합금에 대해서는

Ｎａ₂ＣＯ₃ : 24 g/l

Ｎａ₃ＰＯ₄ : 24 g/l

그리고 여기에 병용하여 검화용으로써 가성소다를 사용하고 있다. 주로 알카리 탈지제는 가성소다 대신에 소다회(탄산소다)가 사용되고 있다. 경수를 연화하여 금속비뉴의 생성을 방지하고 다음 표시한 반응식을 가지고 수용액 중에서 서서히 해리하여 pH를 일정하게 보전할 수 있도록 소다회도 포함 인산삼소다, 메타계산소다 등이 사용되고 있다.

Ｎａ₂ＣＯ₃ ＋ 2Ｈ₂Ｏ ＝ 2ＮａＯＮ ＋ Ｈ₂ＣＯ₃

Ｎａ₃ＰＯ₄ ＋ Ｈ₂Ｏ ＝ ＮａＯＨ ＋ Ｎａ₂ＨＰＯ₄

Ｎａ₂ＳｉＯ₃ ＋ 2Ｈ₂Ｏ ＝ 2ＮａＯＨ ＋ Ｈ₂ＳｉＯ₃

그 외 알민산소다, 붕사, 중조같은 것도 이용되고 있다.

ⓓ 알카리탈지제의 pH의 결정

알카리 탈지액에 의하여 탈지작용은 pH 8.3이상에서 나타나고 높을수록 촉진된다. 그 반면에 pH가 지나치게 많으면 소지금속을 침식할 경우가 있으므로 여러 금속에 대하여 침식성을 나타내는 것보다 약한 것으로 pH치를 가지고 결졍하여 관리에 임하지 않으면 안된다.

일반적으로 비철금속과 그 합금은 pH 11.5 이상에서 침식을 받고 철강은 pH 13 정도라도 변화를 받지 않는다.

< 금속의 침식받는 pH치 >

금 속	아 연	알루미늄	주 석	황 동	규소철	비 고
pH 치	10	10	11	11.5	13

(3) 계면활성제 탈지법 (Sureface Active Agent Cleaning Process)

알카리 탈지법은 물리화학적 탈지법으로서의 합리성은 있으나 침투, 분산, 부화의 각 작용에 있어서 충분하다고 할 수 없다. 또 금속을 침식하는 경향이 있고, 처리온도가 높고, 수세에 곤란한 점도 있고해서 인산염처리나 도장 등의 후공정에 나쁜 영향을 미치는 경우가 있다. 그래서 도장 전처리로서는 주로 용제탈지법과 계면활성제를 병용한 탈지제를 사용하는 방법이 많이 이용되고 있다.

특히 도장 전처리의 자동화에 따라 이방면의 탈지는 전면적으로 계면활성제 탈지법이 적용되고 있다.

계면활성제는 소량 첨가하면 그 효과를 발휘하지만 도장 전처리 탈지제로서는 알카리탈지제와 병용한 알카리 에말죤탈지제가 많이 사용되고 있다. 왜냐하면 물품에 부착하는 유지류가 통일되지 않은 동식물유에서 광물유에 이르기까지 각종의 유지, 구리스가 부착되어 있는 경우가 많고 석유를 주제로한 탈지제는 후공정의 인산염피막을 치밀히 형성해 주는데 유효하다 하나 동식물유의 제거가 곤란하고, 한편으로는 알카리성이 강한 탈지제는 광물유의 제거가 곤란하다고 하는 이외 인산염 피막을 조대하기 때문에 양자의 영향력이 가장 적은 알카리 에말죤탈지제가 요망되고 있다.

그러나 도장전의 탈지제로서는 에말죤형 탈지제에 의한 경우가 소지, 후처리 공정에 주는 영향력은 아주 적고 이상적이라 하겠다. 이것으로 기계가공 혹은 보관을 위해 사용하는 유지류를 통일하던지 가공후에 세유에 침적시켜 각양의 유지류를 제거하고 세유에서 탈지공정으로 넘어 가도록 노력해야 한다.

< 계면활성제 : Surface Active Agent >

+-비 누

+- Anion 계면활성제+-고급알콜계 세제

|+-석유계 세제

|+-피리딘계

계면 활성제+- Cation 계면활성제+-아민계

|+-암모늄계

|+-에스델계

+- 비 Ion 계면활성제|

+-에델계

물에 불용성인 탄화수소고리의 일단에 물에 가용성 이온화하는 원자단이 결합하기 때문에 타화수소의 부분을 소수기라 하고, 원자단의 부분을 친수기라고 칭하고 있다. 수기와 친수기의 공유는 어느 일정량을 첨가하는 결과에 따라 계면에 일정의 배열을 나타내어 뭉치고 활성제의 농도에 따라서 액의 표면 성질은 변화하고, 표면장력에 저하하여 침투, 분산, 유화 그리고 거품이 생기는 현상이 나타난다.

일반적인 계면활성제를 보면,

아니온(Anion)계 계면활성제는 해리해서 소수기는 음이온이 되고, 카티온(Cation)계 계면활성제는 비해리성의 화합물이다.

(4) 그외 탈지법

①전해 탈지법

고도의 탈지를 필요로 하는 광택멕키 혹은 크롬멕키 등 공업멕키의 분야에 없어서는 안되나, 도장전처리로서는 거의 사용않고 있다.

②초음파 탈지법

초음파 탈지법은 탈지용액중에 초음파를 걸어 탈지하는 방법으로 초고파한 탈지법이라 말하면 보통 도장 전처리에 의한 탈지법으로서는 필요하지 않다. 그러나 금속소지의 꺽은 부분, 용접이음 내뷰, 적은 구멍 등에 들어있는 유지류를 제거할 경우 가장 우수한 방법이다. 또 수용성도료와 같이 물을 용매로 하는 도료에 대하여 도장전 탈지 가부가 도막형서에 큰 영향을 주므로 완전 탈지가 요구되는 전착도장전의 탈지법으로 이 방법이 양호한 결과를 얻을 수 있다.

(5) 탈지후처리 및 탈지액 노화 관리

각종의 방법에 의해 탈지되지만 탈지된 금속면에는 용제, 비누 알카리, 계면활성제, 산화피막 등이 부착되어 있기 때문에 이들 오물을 제거하기 위해서 수세나 산세를 충분히 해야만 된다. 특히 알카리 탈지나 전해탈지후 수세를 충분히 하지 않으면 산세액이 오염되어 산세의 목적인 중화나 양극전해탈지에 의해서 생긴 산화물을 이용해야 한다. 산세에 사용하는 산은 염산 또는 황산의 5∼30%이다. (체적단위로) 그리고 탈지액 노화관리는 탈지액이 사용되고 있는 중 탈지능력이 감소되어 탈지시간이 길게된다. 이는 탈지액이 노화된 것을 표시하기 때문에 항상 액의 관리를 적당하게 하기 위해서 액의 유효도를 측정하지 않으면 안된다.

측정기준은 첫째로 pH측정, 둘째로 유효 알카리 측정, 셋째로 계면활성제의 함유량의 측정, 넷째로 알카리함량 측정, 측정 결과 효력이 감퇴되어 있을 때는 약품을 보급하던가 또는 새로운 약품을 첨가해야 한다. 완전탈지된 소지판정은 여러 방법이 있지만 현장에서는 수세된 후 금속면이 균일하고 물의 흐름이 끊어짐이 없으면 탈지가 잘 되었다고 본다.

2) 탈 청

탈청방법에는 물리적 제청방법과 산류의 용액에 침적 혹은 도포해서 녹을 용해하는 화학적인 방법이 있다.

건축물 또는 대형구조물은 쉽게 약품에 의해 탈지나 제청이 안되는 겨유 탈지와 제청이 동시에 할 수 있는 기계적인 방법에 의존하는 편이 좋다.

(1) 물리적 탈청법

①인력에 의한 방법

와이야부라쉬, 스크레파, 함마, 연마지를 사용해서 인력에 의해서 흑피나 적청을 제거한다. 이들 공구는 대형구조물에는 부적당하다. 주로 일반주택 등에 이용되고 있다.

②기계적인 방법

대표적인 방법이 분사법(Blast Process)으로서 부라스타법은 기계가공면으로서 많이 활용되고 있지만 도장 전처리로서는 표면청정 이외 꽃무늬굴림 끝맺음, 도료밀착향상 등의 목적으로 사용된다. 분사가공법은 종류나 분사되는 입자의 종류에 따라서 동입자(Short Blast), 식물성종자 파쇄입자(Short Grit Blast), 동쇄 입자(Grit Blast), 해사, 하사, 규석 등을 이용한 Sand Blast 등이 있다.

또한 분사 방법에 의한 건식(저압, 고압), 혼식(Water Blast), 액압식(Hydro Blast), 액체보닝구(Paper Blast) 등으로 분류할 수 있다. 일반적으로 금속의 녹을 제청하는데는 Sand Blast, Short Blast, Paper Blast 등이 사용되고 있다. 각종의 입자를 압축공기를 이용해서 피도물에 분사하는 방법이므로 피도물의 형상, 동판의 두께, 녹발생 상태를 고려해서 입자의 선택, 스프레이 속도, 거리, 각도, 입자의 경감 등의 작업조건을 결정해야 한다. 부라스타에 의해서 생긴 입자의 자국은 입경의 1/5 정도면 철강면은 약 1/25 정도가 된다.

(2) 화학적 탈지법

일명 산세척이라고도 한다. 금속의 표면에 발생된 크고 작은 산화피막(청)이 생기고 있기 때문에 각종의 산류의 용액내에 피도?을 침적시켜 금속표면에 부착되어 있는 산화물이나 수산화물을 용해 제거하는 작업을 산세척이라고 한다. 물리적 탈지법에 비해서 소지의 속속들이까지 완전히 제거되는 이점이 있는 반면에 산세휴 처리가 나쁘면 금속표면에 산이 잔존해 있기 때문에 도장상의 악영향을 주거나 탈지가 불안전하게 되면 완전히 제청이 되지 않는 결점이 있다. 산세척에 있어서 금속표면에 산화물층으로 조성되고 있는 치밀하고 두꺼운 니켈같은 녹을 제거하는데 장시간 산용액중에 침적시키면 이와 같은 산세척을 통상 Acid Pickling라 하고 이와 반대로 비교적 단시간에 끝나는 산세척을 Acid Dipping라 부른다.

①철강면의 산세척

철강의 표면에 생기는 녹을 그 색에 따라 흑녹, 적녹으로 구분하고 그외에는 눈으로 볼 수 없는 산화막이 있다. 흑녹은 스케일이라고도 하며 고온가열과 효성에 의해서 생성되고, 그 자체는 어느 정도의 방청효과를 가지고 있지만 도막의 밀착성은 아주 나쁘다.

스케일은 철강의 산화조건이 다르나 575℃이상에서 가열한 철강결정면상은 두꺼운 산화제1철층을 형성하고 외표면은 산화제2철에 덮히고 그 중간 층이 사삼산화철로 되어 있다. 또한 이러한 층상산화피막이 더욱 발달하면, 산화과정에 있어서 사삼산화철층에 크라크(C-lack)가 들어가 산화제2철이 혼입되어 있다. 그리고 산화제1철층은 없어지고 사삼산화철층으로 형성된다.

적녹은 상온에서 물과 산소의 작용으로서 쉽게 수산화 제1철로서 조성되어 이것이 발달하여 수산화 제2철로 되어 또는 산화제2철로 존재하게 된다. 따라서 방청이란 적청의 생성 혹은 발달을 방지하는 것을 말한다.

ⓐ Acid Picking (산세척)

철강의 스케일제거(Descaling)에는 일반적으로 온유산과 냉염산의 수용액이 사용되고 있다. 이들중 결제적인 면과 Smunt의 생성상태 설비의 내용을 고려해서 결정하겠지만 보농 온유산수용액이 사용되고 설치상 용액의 가열이 곤란할 때는 냉산수용액도 사용되고 있다

염산은 가격이 낮고 취급이 간단하다. 산부식의 억제가 쉽고 산화물의 용해력이 큰점으로서 사용되지만 고온에서 염소가스 증발로서 성분이 약해지기 때문에 40℃이하 온도에서 사용하지 않으면 안된다. 염산의 농도는 오물의 상황이나 부착물의 종류 산화물층의 두께, 온도 등 조건에 의해서 다르지만 상온에서는 10∼15% 용액을 사용한다.

유산의 경우는 대개 40∼70℃에서 6∼10% 용액을 사용한다. 이 경우 산의 농도나 온도가 높으면 산세척 시간이 단축되지만 철과 작용해서 철면이 산부식시키는 결점이 있기 때문에 산의 농도나 온도는 철강면의 산화물이나 수산화물의 부착 정도에 따라 정확한 판정을 해야 한다.

산세척 통은 목제통에 연파을 입힌 것, 법량제통, 아스팔트칠통, 에보나이트, 고무라이닝제통 등 내산성의 통을 사용하고 있고 위의 경우 는 에보나이트제통을 사용하고 있다. 유산액의 가열에는 일반적으로 연관을 이용한 증기가열에 의하여 하고 있다.

ⓑAcid Dipping (산침적)

적녹의 제거에 대하여 유산, 염산, 혹은 염산, 초산 등의 혼합용액중에 담그는 방법도 있지만 도장전처리의 산침적으로는 현재 인산이 가장 많이 사용되고 있다. 인산은 단일용액에 사용될 경우와 불산과 유산으로 병용해서 사용하는 때도 있고 작용은 약하지만 소지를 거칠게 하지 않고 녹을 제거한 소지면에는 아주 얇은 인산염의 방청피막을 생성해서 일시방청의 효과를 가질 뿐 아니라 인체와 도장에 미치는 영향도 아주 적다.

ⓒ동과 그 합금 산세척

일반적으로 10∼40% 유산수용액을 상온 80℃에서 사용한다. 산화피막이 강한 경우는 규산(66˚Be) 0∼30용량%, 초산(42˚Be) 15∼60용량%의 혼합액을 사용 상온에서 교반하면 유초침청(類秒浸淸)해서 수세를 충분히 한다. 또 유산수용액으로서 산화피막이 간단하게 취급되지 않을 경우 1l 대해서 약 20gr의 중크롬산 나트륨을 첨가해서 사용하며 필요한 경우 액의 온도는 80℃이다.

ⓓ알미늄과 알미늄합금

10% 농도의 유산수용액에 50℃에서 수분동안 침적해서 수세후 또 5% 인산용액중에 90℃에서 30초∼5분 침적한다.

광택을 내기 위해서 다음과 같은 용액중에 침적한다.

둁 35∼50% 초산용액에 상온에서 2∼5초간

둁 인산 10%, 관산화수소 0.5% 수용액에 50∼60℃에서 2∼5초간, 알미늄 주물이나 알카리탈지해서 변색된 경우는 농유산(3용)< 불산(48%액: 1용)의 혼합액에 상온에서 15∼30소, 사형주물은 1∼2분간 침적한다.

ⓔ아연과 아연합금

강산이나 알카리에 2∼3% 염산 또는 불산에 빨리 침적한다.

ⓕ마그네슘

18% 농도의 크롬산용액에 90∼100℃로 침적한다. 산화피막이 강한 경우에는 초산 78cc/l과 유산 24cc/l의 수용액에 상온에서 침적하던가 또는 크롬산 120gr/l과 초산 120cc/l의 수용액에서 상온에서 침적시킨다.

< 산세중 첨가제 >

일반적으로 철강소지를 산세하면 산화물이나 수산화물이 용해하지만 그들의 금속산화물이 용해된우 산은 철강소지를 침식시키기 때문에 이를 방지하기 위해서

소량의 억제제(Inhibitor)는 산의 제청이나 스케일의 용해력을 약하게 하고 철강소지와 산의 반응을 억제해서 산의 제청 능력을 올려야 한다.

억제제로서 무기물과 유기물이 있지만 유기물이 억제효과 및 안정도가 크다.

일반적으로 산소, 질소, 유황 등을 함유한 유기물이 많다. 핵사디실루아민, 로진, 푸로피킬, 알콜 등이 적용된다. 종래 억제제로서는 피리딘, 키노린, 제라진 등이 사용되었다. 이들의 억제제는 첨가량이 거의 적고, 산부식 발생의 위험이 있고, 반대로 너무 많이 첨가하면 억제효과가 적다. 일반적으로 산액에 대해서 0.3∼0.5% 정도 첨가한다.(염산액의 경우)

< 수소취성 (Hydrogen Emfrittlement) >

산세척에 의해서 철강표면에 발생한 수소는 쉽게 내부에 흡수해서 결정내를 원자상수소로서 상당히 빠른 속도로 확산해서 철강조성이나 조성상태에 의해서는 취성을 나타내고 갈라짐의 원인이 되는 것도 있다. 특히 이 경향은 고탄소강쪽이 크고, 산용의 상위에 있어서는 농도의 영향은 적지만, 온도가 증가하면 수소의 흡수속도도 증가해서 취성이 크다. 또 염산보다도 황산쪽이 영향이 크다. 상온에서는 염산은 거의 문제가 되지 않는다. 단, 도장에 있어서는 그 완성체의 강도에 대해서 수소취성과 관계를 문제화하는 것이 적고, 그 상도도장에 있어서는 그 공정중 수회의 가열처리에 의해서 취성의 회복에 역활을 한다.

100℃/2hrs , 200℃/30분 정도 가열에 의해서 수소취성은 어느 정도 회복되지만 경우에 따라서 상온하에서 장시간 방치하면 어느정도 회복이 가능하다. 또 중크롬산 등의 산화제를 몇 % 용중에 첨가하면 수소취성을 방지한다.

< 산액의 온도 및 침적 시간 >

앞에서 말한 바와 같이 금속산화물을 용해하는 능력은 산액의 온도가 높으면 좋지만 금속의 산부식면에서는 낮은쪽이 안전하다. 억제제는 염산용액중에서 75℃이상은 분해변질해서 효과를 잃어버리고 위험이 있기 때문에 그 이하의 온도에서 조작하지 않으면 안된다. 또 온도가 높기 때문에 직화에 의한 방법은 위험하다.

산의 침적시간은 금속산화물의 부착상태, 산액의 농도, 온도, 액의 환경 상태 등을 고려해서 결정해야 한다.

< 산세척후 처리 >

산단에서 끄집어낸 철강면에는 산액이 부착되어 있으므로 온수에서는 충분히 세정해서 산을 완전히 제거하지 않으면 안된다.

산이 잔재하면 산화작용을 일으켜서 산화물을 생성하기 때문에 다시 산세하지 않으면 안된다. 산을 철강면에서 제거하기 위해서는 약알카리 용액중에 중화해서 중화반을에 의해서 생성된 염을 수세해서 제거한다. 따라서 제청된 철강을 방치해 두면 녹이 발생하기 때문에 피막화성 처리를 하던가 또는 약인산 혹은 크롬산 용액에 재세정하면 좋다. 철강면에 엷은 피막이 생겨 소지를 보호한다.

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2. 화성피막 처리

도장전에 금속소지의 피막화성은 방청을 목적으로 하던가 도막의 밀착성을 향상시키는데 있으며 도장만의 요구에 의한 방청력과 밀착성을 얻는다는 것은 도막 성능상 또는 경제적으로 보아 곤란한 경우가 많고 이것 때문에 피막화성처리(Surface Coationg)은 도장전 과정으로 없어서는 안될 위치에 있다.

피막화성처리는 도장하지 처리라고도 하고, 금속소지에 Fe(철), Mn(망강), Zn (아연), Cr(크롬), P(인)등으로서 무기염의 피막을 화학적으로 생성하게금 할 때와 또는 도포제로서 에칭푸라이마 (Etching Primer)도 하지처리의 역할을 한다.

Etching Primer는 전색제로서 포리비닐부치랄과 같은 유기물을 사용하고 안료로서 징크 크로메이트나 첨가제로서 인산 등의 활성작용에 의해서 금속소지에 화학적으로 무기염피막을 형성한다. Ni, Cr 등의 멕키면이나 Al, Zn, Cn, Mg 등의 금속 및 합금면에도 밀착이 양호하여 다각적으로 사용되고 있다.

이들의 각종 방법중에 도장하지용으로 가장 공업적으로 이용되고 있는 수용성의 인산염처리법(Phosphate coating)이다. 피막화성처리제는 지금부터 약 80 여년전(1906년) 영국의 W.T. Coslett의 방법으로서 그후 10년이 경과된 후 Paker Rust Proof Co.로부터 파카라이징의 명칭을 가지고 개발되어 실용화되고 있다.

현재는 차량, 전기, 기계, 건축 등 다방면에 이용되고 있다.

1) 인산염 처리제

인산염처리제는 처음 철강의 방청을 위해서 개발되었지만 최근에는 아연, 알미늄, 마그네슘 등과 그 합금의 금속에도 적응성이 좋아 가장 많이 사용되는 처리제이다. 다른 표면처리법에 비해서 간단하고 복잡한 장치를 요하지 않기 때문에 경제적이다.

단독으로 어느 정도 강한 내식성이 없지만 도료, 방청유, Wax 그외 다른 Sealer을 했을 경우보다 내식성이 좋고 피막은 물에 불용성이고, 전기적 부도체이다. 내열성이 양호하다.

인산염처리제는 이론적으로 "이온화" 경향으로 보아 바륨(Ba)에서 철(Fe)에 이르기 까지의 금속의 제일인산염은 여하간 사용 가능하지만 주로 철(Fe), 아연(Zn), 망강(Mn)의 제일인산염이 많이 사용되고 있다.

방청력은 막의 두께에 비례하여 두텁게 될수록 양호하며 망강계가 가장 우수하고 철계는 가장 나쁘다. 막의 두께는 얇을수록 결정이 치밀하여 도막과의 밀착성이 양호하다. 특히 도막의 두께가 두터울수록 충격성과 굴곡성은 나쁘다. 그리고 막의 두께가 두텁게 될수록 결정은 조다화되니만큼 도막의 평활성과 광택을 나쁘게 할 우려가 있다.

인산염피막의 외관은 피막조성의 색이 백식에 가까울수록 막의 두께가 얇고 치밀하고, 흑색쪽으로 짙어질수록 막의 두께가 두텁고 거칠은 경향이 나타나다. 단, 동을 함유한 경우는 외고나의 색이 부라운 색이 나온다. 방청성은 중요시 않은 경우 피막이 치밀한 철계 인산염처리제가 적당하고, 외관적으로 평활성은 그대로 문제로 하지 않고 방청성이 목적일 때는 망강계 인산염처리제가 적합하다. 외관 및 방청성이 좋은 것을 바라는 도장목적에는 중간적인 아연계 인산염처리가 타당하다.

< 인산염 피막의 성태 >

인산염처리제	내염수 분무성	막 후	스포트용접성	외 관
Fe 계 Zn 계 Mn 계	약 15 min 약 1 hr 약 2 hrs 30분	약 1.5 - 2μ 약 4 - 10μ 약 20 - 40μ	양 호 약간 불량 불 량	회 백 색 회 색 회 흑 색

+ 단 : 조건 (염수분무시험 5% NaCL, 35±5℃, 80cm²/0.5cc/Hr )

2) 경금속과 그 합금피막처리제

(1) 아연과 그 합금의 처리

아연 및 그 합금은 대기중에서 내식성이 부족해서 회백색 녹이 생겨 도료의 밀착성을 나쁘게 한다. 아연과 그 산화물은 산, 알카리에 민감하고 공기중 슥기, 산소, 탄산가스 등이 도막을 통해서 산화물이나 탄산염이 되어 이것이 도료중의 지방산 수지성분과 금속 비누를 생성해서 이 때문에 도막을 열화해서 밀착성을 나쁘게 한다. 이들 아연하지 처리로서 여러가지 방법이 있다.

① 풍화에 의해서 표면에 염기성수산화아연을 생성시키는 방법

② 산, 알카리에 의해서 부식시키는 방법

③ 크롬산피막처리 (공기중에서 내식성이 좋지만 밀착성이 나쁘다.)

④ 인산염 처리 방법이 최근에 많이 이용

철보다 산, 알카리에 예민하기 때문에 약알카리 세정제를 사용하면 좋다. 아연함석판 등의 표면에 산화물, 탄산염 등이 부착해서 피막형성이 일어나지 않을 때 인산계 세정제로서 표면이 활성화되어 피막부착이 양호하다. 아연함석판 도장하지로서 인산염피막의 효과를 옥외 2개월간 폭로시험결과를 보면 다음과 같다.

+

표 면 처 리	인 산 염 처 리			미 처 리
도료 시험 사항	굴 곡	조 화	내수성	굴 곡	조 화	내수성
오 일 푸 라 이 마	○	○	○	△	△	×
푸 탈 산 에 나 멜	○	○	○	△	△	×
징크크로메트푸라이마	○	○	△	×	△	△

* 굴곡성 : 1/8 내염수성 : 5% NaCL에 70시간 침적후

○ : 이상없다 △ : 약간 Blister × : 불량

(2) 알미늄과 그 합금의 처리

순수한 알미늄은 내식성이 강한 금속이다. 도장하지후처리제로서 밀착성과 방청성을 향상시키기 위하여 할 경우와 도장을 하지 않고 방청성의 향상과 외관착색을 목적으로 할 경우가 있다. 피막화성처리제로 탄산소다, 크롬산소다를 주성분으로 하는 것과 인산, 크롬산을 주성분으로 하는 것이 있다.

약 5% 무수탄산소다 용액에 상온에서 30분 정도 침적하면 엷은 화성막이 생기지만 장식성은 없는 반면 인산, 불화물, 크롬산의 혼합용액 또는 중인산소다, 불화물, 크롬산소다의 혼합용액에 상온에서 80℃속에 수분간 또는 수초간 담그어서 얻는 산화피막은 황금색이 나타나고 착색외관도 좋고 가열탈수하면 한층 방청효과를 증가한다.

그외 도장상의 밀착성도 좋아 도장하지처리 피막으로서 사용하고 있는 외에 화성피막 단독으로도 활용되고 있다. 그외 크롬산아연, 초산염, 기타 혼합용액으로서 되는 처리액은 상온 50℃에서 5∼15분 정도 침적하면 생성되는 산화피막은 주로 도장하지용으로 사용되고 있다.

(3) 동과 그 합금류 처리

동 및 그 합금은 도장이 곤란한 금속의 하나이다. 보통 탈지는 알카리세정제를 사용하고 제청세정을 위해서는 인산계 세정제로서 세척하는 것이 가장 간단하게 한다.

☆ Cronak Treatment

중크롬산암모늄 （ＮＨ₄）₂Ｃｒ₂Ｏ₇ 17 gr

유산 (비중 1.84) Ｈ₂ＳＯ₄ 3 cc

수(水) 1,000 cc

등의 용액을 24∼38℃정도에서 30∼60초 침적시킨다.

④ 주석의 처리

이것도 도장이 곤란한 금속의 하나이다. 완전한 처리법은 없지만 소지조정의 의미로서 인산과 크롬산의 동일량의 혼합된 액을 pH 2∼3 정도로 맞추어 70∼80℃/5분 정도 침적하면 좋다.

⑤ 스테인레스의 처리

이 스텐레스 금속은 화학약품에 대해서 안정해서 화약약품에 의한 화성처리는 불가능하다. 이상적인 도장하지어리 방법은 없지만 대표적인 방법으로서는 인산계 세정제처리방법 혹은 크롬산 또는 크롬산과 인산의 동량혼합물에 의해 pH 를 3∼5로 유지된 수용액으로서 세정하는 방법을 사용하면 좋다.

3) 화성피막의 일반적인 성상

(1) 외 관

외관은 처리제에 따라서 다르겠지만 하지용으로 사용되기 때문에 외관은 중요시할 필요가 없다. 외관상으로 보아서 피막의 얼룩의 반점이 생겼으면 성태상의 저하를 가져오던가, 도막의 균일성도 없어지므로 이상외관에 주의해야 한다.

(2) 밀착성

화성피막은 외력에 의해서 상처가 나기 쉽다. 특히 피막이 두꺼운 인산염피막은 손톱으로 긁으면 금방 상처가 난다. 그러나 이와 같이 상처가 나는 부분은 화성피막의 윗층의 결정뿐이며 소지금속에서 부터 상처가 생기는 예는 없다. 화성피막 두께가 두꺼울수록 내충격성, 내굴곡성, 부착성이 나쁘므로 적당한 피막두께 ( 2∼4μ이하 )라야 좋다.

(3) 방청력

인산염피막에 있어서 제이, 제삼인산염의 생성에 의하여 ? 또는 중성염류에 난용성의 피막으로 금속면을 덮기 때문에 외기의 침입을 방지하면서 방청효과를 발휘한다. 그러나 화학피막은 수소가스의 발생과 함께 생성되기 때문에 다공성을 나타내므로 화성처리후 1∼2 시간내에 도장에 임하여야 한다.

(4) 내약품성

인산염피막은 강산, 강알카리에는 견디지 못하나 묽은 초산, 포화석회수 혹은 암모니아수 등에는 어느 정도 견딘다.

(5) 내열성

인산아연 피막은 50℃ 정도의 열에는 변화가 없고 외관적으로는 200℃ 까지는 변화가 보이지 않는다. 인산철피막의 경우는 인산아연 피막보다 내열성이 있고 외관적으로 300℃ 정도까지 이상이 보이지 않는다. 그러나 그 이상의 고온에서는 화성피막의 결정수가 상실되고 결정구조도 파괴되므로 방청력이 저하되고 아주 막은 약하게 된다. 그러므로 피막화성처리후에 고온처리를 할 경우 (200℃∼300℃이상) 특히 내열성의 피막화성 처리제를 사용해야 한다.

(6) 전기절연성

화성피막은 절연성을 나타내므로 이것은 어떤 경우 결점이 된다. 납땜, 로-땜 같은 것은 불가능하나 전기용점은 된다. 스포트 용점도 화성피막의 두께가 7μ이내는 가능하지만 고온가열에 의해서 그 주변의 화성피막은 파괴된다.

전착도장의 하지용으로 할 경우는 인산철계 또는 인산아연계의 경우는 될수 있는대로 엷은막이 좋다.

(7) 소지재질에 주는 영향

피막화성처리 온도는 100℃ 이상으므로 금소재질상의 변화는 없고 단 수소를 흡수하여 약하게 될 때가 있으나 이후의 가열건조에 의해서 다시 복원될 경우가 많아 특히 문제될 점은 없다.

4) 피막화성처리 작업

화성처리작업에 있어서 농도, 온도, 시간 등의 처리조건을 일정한 범위내에서 관리하고, 이것을 유지하면서 전후의 공정에 대하여 관련성을 고려하여 경제적인 방법에 의하여 하지 않으면 안된다.

(1) 처리방법의 종류

보통 장치에 따라 구별되나 분사법, 침적법, 붓질법 등이 있다. 분사법은 처리액을 펌프로 발아 올려 "노즐"에서 물체소지를 향해서 스프레이 하는 방법으로서 처리시간은 2∼3분이면 끝나고 화성피막이 균일하게 될 수 있다. 콘베이어식으로 연속공정으로 탈지, 탈청, 화성피막, 건조 그리고 수세 등 중간공정이 일괄적으로 되기 때문에 능률적이고 다량생산공정으로 적합하다.

침적법은 처리단에 넣어서 담그는 방법으로서 처리시간은 분사법의 2∼3배 되고, 처리 능력도 자동 스프레이법에 의한 경우와 비교하면 1/5∼1/10배로 저하되나 형태 구조가 복잡한 물체에 적합하다.

붓질법은 처리액을 붓에 묻혀 물체에 칠하는 방법이며 보통 기계가 공후 부분적으로상한 곳을 수정할 때 쓰인다.

(2) 피막화성 반응

인산염 처리제의 화성반응에 대해서 설명해 보면, 인산은 3종의 금속염을 만드는데, 제일인산염은 수용성이나 제이, 제삼인산염은 난용성이다. 알카리 금속을 제외한 금속의 제일인산염은 불안정한 경우가 많고 다음과 같이 해리하기 쉽게 되어 있다.

Ｍｅ（Ｈ₂ＰＯ₄）₂ ←→ ＭｅＨＰＯ₄ ＋ Ｈ₃ＰＯ₄ ^{...................}①

3ＭｅＨＰＯ₄ ←→ Ｍｅ₃（ＰＯ₄）₂ ＋ Ｈ₃ＰＯ₄ ^{....................}②

Ｍｅ은 Ｆｅ， Ｚｎ， Ｍｎ등 이가의 금속을 의미해서, 상식의 해난도는 희석용액이며 또한 온도가 높을수록 크게 되며 금속염의 종류에 따라 차이가 있다. 그래서 금속제일인산염의 3∼5% 정도로 희석된 용액을 적당히 가열하여 해리시켜 그중에 금속(Ｍｅ)을 담그면 그 금속표면에 용해해서 다음과 같이 된다.

2Ｈ₃ＰＯ₄ ＋ Ｍｅ(제품) → Ｍｅ（Ｈ₂ＰＯ₄）₂ ＋ Ｈ₂↑^{.............}③

그 결과 액중의 유리인산(유난산)이 감소해서, ①,②식의 해리 작용에 따라 ＭｅＨＰＯ₄(제이인산염)과 Ｍｅ₃（ＰＯ₄）₂(제삼인산염)이 생기고 순간적으로 유리산의 작용으로 청정된 금속표면에 나타나 생성되어 피막을 형성하게 된다.

이와 같이 인산염 처리에 있어서 필요이상의 처리액을 가온하거나 처리량이 감소된 채로 가열을 계속하면 유난산이 증가되어 과도한 산식작용을 받으므로 피막이 엷어지거나 생성이 불충분하기 때문에 녹이 생기기 쉽다. 온도관리를 철저히 하면서 만약 이와 같은 결과가 나타나면 타산소다 같은 것으로 적당한 유리산을 중화시켜주던가, 새로 인산염? 처리제를 보충하던가 하지 않으면 안된다.

반대로 유리산이 적을때 제일인산염의 해리가 과중되어 피막조성은 인산염의 생성에 따르는 처리가 있어야만 처리액중의 용해금속과의 반응이 촉진되어 물에 불용성인 "스랏지(Sludge)"의 생성을 증가하게 되는 결과도 된다. 반응을 촉진시키기 위하여 인산염처리액 중에 동염 등을 투입하며, 피막화성의 핵적인 존재로서 화성층을 빨리 만들고, 산화제로서 사용되고 있는 과산화수소, 무기초산염, 아초산염 ? 염소산염 등은 발생수소를 발생기의 상태로 산화되어 물이되어 금속 표면에서부터 제거 작용을 가지고 있으므로 처리액과 소지와의 접촉을 빨리 해주는 결과가 되고, 반응을 촉진시키는데 도움이 된다.

따라서 작업에 임하여 반응의 원활성을 기하기 위해서는 유리산도와 전산도를 측정에 의해서 확인하고 그 비율을 조사하여 산화제의 농도를 조사한다. 농도를 조정하는 한편, 처리시간과 처리온도를 규정에 맞도록 관리하지 않으면 안된다.

철분의 제거방법으로는 제이산화망강이나 과산화수소를 첨가하여 제일, 제이철에 산화시켜 염기성인산제이철로서 갈아 앉게 할 수 있다. 철강보다 귀한 금속이온의 존재는 반응의 촉진에 도움이 되지만 한편 거기에서 석출은 전기화학적으로 강철에 대하여 부식성을 나타내기 때문에 사용할 때 주의하지 않으면 안된다.

특히 비소는 피막화성상 반응저해의 정도가 크다고 하여, 이 제거방법으로 철 찌꺼기를 처리액중에 투입하는 방법이 일반적으로 채용되고 있다. 유산근과 염소근의 존재도 피막화성을 저해하기 때문에, 필요에 따라서 함유량을 점검하는 것이 좋다.

5) 처리 공정과 요점

처리 공정은 피막화성처리제 그리고 피막생성상태 혹은 처리 목적에 따라 결정하게 되나 수용액에 의한 인산염 처리공정을 설명하면 다음과 같이 된다.

< 인산염 처리 공정 (수용성형) >

구분	순서	공정	목적	개요	비고
소 지 조 정	1	탈 지	유류 및 기타 오염물제거	인산염피막에 대한 영향  알카리 탈지제 에말죤 탈지제	※탈지제(알카리) Ｎａ2ＣＯ3 18 ＮａＯＨ 4 제삼인산소다 2 Ｎａ2ＳｉＯ3 3 계면활성제
	2	온수세	탈지액 제거	수용성탈지제에 적용제 탈지 부적당
	3	산세	녹, 스케일 제거 (제청)	녹, 스케일이 있을 때 적용. 산세후 조속히 다음 공정으로.	計 30 탈지액으로서는 물  10∼20L 탈지제로서  50∼70℃/3∼5분  ※제 청 제  Ｈ3ＰＯ4 11  Ｉ Ｐ Ａ 0.5  Ｈ2Ｏ 13.2  계면활성제 0.3
	4	수세 또는 온수세	산액의 제거	수세 후 조속히 다음 공정으로
	5	먼지제거	부착 먼지 제거	용제 탈지법중 기상법의 경우 먼지가 남아있음로 걸레로 닦는다.
피 막 화 성 처 리	1	표면조정	화성 피막의  치밀화	강산 또는 알카리로 소지조정을  한 경우 화성피막이 조대화된다 이것을 방지하기 위하여 1∼2% 수산용액중에 1∼2초 담그면치밀화에 도움이 된다.	計       25 을 상온에서 3∼5분 동안 침적한다. ※피 막 제 Ｈ3ＰＯ4     35 Ｈ2Ｏ        70 ＺｎＯ       18 ＨＮＯ3     4.5
	2	수   세  (온수세)	표면조정액의 제거	표면조정 처리를 한 겨우 적용
	3	피막화성 처    리	피막 화성	목적에 의한 처리제의 사용처리 조건의 엄수
	4	온수세
	5	후 처 리	다공질인 화성피막의  실링에 의한  방청력의 향상	크롬산을 주제로한 희석용액(약 0.03%)에 60∼90℃로 30∼60초 담근다.  후처리액은 액관리가 어렵다.  또한 다소 농도변화가 즉시 발청과  관련 위험도를 고려 생략할 수도 있다.	計      127 물에 대한 4∼5%에 희석 50∼60℃에서 3∼5분 침적한다.
	6	수세 또는 온수세	깨끗한 물에 의하여 여분의 후처리액을 제거하면 염류의 제거도 된다.	적절한 후처리를 한 겨우 그대로의 상태로는 방청효과가 크므로 수세를 생략할 때도 있다. 그러나 보통 후처리의 미반응성분을 완전제거 또는 가용성 염류의 제거를 위해 수세를 할 때가 많다.
	7	건조	수분의 제거	120℃ 이하의 열풍건조 또는 증기건조를 한다. 건조는 15분 이내로 여분의 수분을 낙하시키는 것이 효과적이다.
	8	가루제거 (분락)	표면 청정	처리액중에 스랏지(Sludge)가 조성 이것이 화성피막면에 부착 하면 발청이 쉽고 도막외관이 저하된다. 깨끗한 걸레로 닦아 내고 표면을 청정하여 준다. 정기적인 처리통의 청소에 의하여 부착을 방지할 수 있다.
	다음 공정으로는 "도장 작업" 으로 넘어 간다.

상기의 인산염 처리 공정 이외의 공정에 대하여는 비수성 인산염처리는 세척과 건조가 불필요 하므로 공정은 대단히 간단하여 탈지-화성피막으로 끝나고 경금속과 그 합금속의 처리 공정은 상술한 과정과 거의 동일하다.

6) 인산염 화성 피막의 후처리

인산염 화성피막의 후처리는 농도의 유지관리가 어려운 점과 미반응의 가용성크롬산의 잔류로 인한 발청의 위험성을 고려하여 채택의 여부가 결정되지만 후처리제의 농도관리가 완전하게 한다는 조건하에 있어서는 방청효과를 향상시키기 위하여, 시행한다는 것이다. 후처리제로서는 희석농도의 크롬산 또는 알카리 금속의 크롬산염, 중크롬산염 또는 크롬산과 인산의 거의 동량의 용액 등이 사용되고 있다.

인산피막의 작은 구멍(Pinhole)을 실링하여 방청요과를 올리는 역할도 가지고 있다. 도장하지에 제공될 겨우 0.125∼0.5gr/l 의 범위내에서 사용되고 있다. 이와 같은 경우 철판 표면에 잔류되어 있는 크롬산 량은 0.006∼0.05gr/m² 정도라고 말한다.

이와 같은 표면 위에 도장하고 소부건조를 하며 미량의 남은 크롬산은 도료중의 수지용제와 그외 첨가물과 반응하여 ＣｒＯ₃→Ｃｒ₂Ｏ₃로 되고, 화학적으로 안정한 물에 불용서의 삼가의 크롬산화물로 되며 도료의 산화중합에도 좋은 결과를 가져오게 한다. 후처리 후에는 수세를 하지 않고 그대로 끝날 때가 있으나, 실제로는 그 미량의 남는 크롬산이 균일하게 분산되어 물체에 부착되어 있다고 볼 수 없고 대부분 밀린 부분에 많이 부착되고 있는 경우가 많다. 그외 처리제로서는 크롬산 농도는 아주 작은 범위에 유효성이 있어, 약간의 측정 잘못과 보급 잘못의 결과적으로 미반응의 6가가 크롬산을 잔류하게 되어, 도장후의 도막에 수포(Blister)가 생기기 쉽고 녹이 나타나는 원인이 된다.

< 후처리에 의한 인산피막의 방청효과 >


이리하여 최근의 경향으로는 맑은 수도물로 세척하거나 이온교환수지막을 통한 순수한 물고 세척하여 수포(Blister)를 방지하기 위해서 후세척을 하는 방법이 많아졌다.

위 표는 인산아연피막화성 처리후의 후처리의 농도와 세정의 유무에 대한 방청효과를 나타낸 실험의 위 예로 이 경우의 조건은 인산아연피막 두께 4.5μ, 메라민푸라이마 두께 25μ, 내염수분무시험은 5% ＮａＣＬ, 35±5℃, 내습시험(50℃) 100% 결과이다. 또한 후처리제 자체의 연구도 진행되고 있어 3가의 크롬을 6가의 크롬중에 일정한 배합으로 공존하게 되는데 부라스타 발생 방지에 효과가 있다.

[루비]

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[ssk3825]

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