화성처리
가. 화성처리
1) 인산염 피막처리
① 목적 : 철강, 아연 도금제품 및 알루미늄 등을 희석된 인산염액에서 처리하여 내식성을 지니는 피막을 형성하는 기술
② 피막형태 : 인산아연, 인산망간, 인산 철피막, 알칼리토류 금속의 인산염과 금속산화물과의 복합피막
③ 피막방법 : 바스켓에 물품을 넣어서 침지하는 방법, 솔로 바르는 방법, 스프레이방법
④ 용도 : 총포 등의 착색 및 방청, 자동차, 변압기 등의 방청, 도장하지, 소성가공용 피막, 비닐 코팅하지
⑤ 파커(카)라이징(Parkerizing) : 인산염 피막에 의한 철강의 방청법이다.
⑥ 본데라이징(Bonderizing) : 반응을 빨리하기 위하여 촉진제인 구리이온을 함유한 액에서 처리한다. 촉진제로는, NO3－, ClO3－이 많이 쓰인다.
2) 인산염 피막 생성 기구 및 처리액 조성과 관리
(1) 처리액 조성
① Mn(H2PO4)2(망간계) ② Zn(H2PO4)2(아연계)
③ Fe(H2PO4)2(철계) ④ (H2PO4)2공통 등의 혼합된 3%내외의 묽은 액
(2) 처리액 관리
① 유리인산은 철과 반응하여 수소를 발생시키면서 액 중에 철을 용해하고, 불용성 피막을 만든다.
② 유리산도 전산도 및 철분 등을 측정하여 관리한다.
③ 촉진제가 함유되지 않은 액은 산의 비가 5~7 촉진제가 함유된 액은 산의 비가 10~20으로 관리한다.
④ 산의 비가 낮으면 거친 피막이 형성되고 높으면 피막 형성이 잘되지 않는다.
⑤ 철 이온이 많으면 피막의 형성 시간이 길어지고 거친 결정성 피막이 되어 방청성이 나빠진다.
⑥ 망간성분 또는 아연 성분과 철 성분과의 비는 9 : 1~7 : 3으로 유지하는 것이 좋은 피막을 얻을 수 있다.
3) 인산염 처리 공정
사전처리→표면청정→수세→피막화성→수세→봉공처리→건조→사후처리→마무리 작업
(1) 사전처리
조립을 해체하고 부분 마스킹 처리를 한다.
(2) 표면청정
탈지를 충분히 하고, 주물은 산, 알칼리 처리를 피하며, 특수강은 산세를 하지 않는다.
(3) 피막화성
① 방청, 내마멸용 : 망간계(93~95℃)10~70분 담금 처리
② 방청, 도장 바탕용 : 아연계(80~90℃)10~45분 담금 처리
③ 도장, 바탕 소성 가공 윤활용(45~75℃)1~10분 담금, 분무
④ 도장, 바탕 또는 비닐 코팅 바탕용 : 철계 고온(40~70℃)1~3분 분무처리
⑤ 도장 바탕용 : 인산 아연계 (60~75℃)8~20분 담금 처리
(4) 봉공처리
피막의 방청성을 향상시키기 위하여 실시하며, 봉공처리액은 : CrO3 2g/ℓ 또는 85% 인산 1.2g을 1ℓ에 용해한 액에 60~70℃에서 3~60초 동안처리 한다.
액관리는 전산도 유리산도 비율이 5:1이 되면 폐기해야한다.
(5) 사후처리
① 가공물 표면에 때는 손 브러시 또는 가는 스틸 울(steel wool)로 닦아낸다.
② 재질에 따라서 수소취성을 제거한다.
(6) 마무리 작업
사용 목적에 따라 기름, 왁스, 라놀린 등을 도포한다.
4) 인산염 피막형성에 영향을 끼치는 여러 요인
(1) 처리액의 농도
산의 비가 낮으면 부식반응이 강해서 피막형성이 길게 되어 거친 피막이 형성된다.
산의 비가 높으면 부식반응이 늦어져서 피막형성이 잘되지를 않는다.
(2) 처리온도
단순 인산망간법은 액온이 93℃이상인 조건에서 실시한다.
(3) 처리시간
피막의 성분조성, 염의농도와 산의 비, 촉진제의 유무와 이의 질과 양, 가공품의 재질과 표면상태, 시공 방법에 따라 좌우된다.
(4) 촉진제의 영향
구리, 은이온 등이 인산염 결정의 핵이 되며 Ni, Co등도 산화된 강의 피막 화성에는 좋은 효과를 준다.
(5) 불순물의 영향
① 강의 수소 과전압을 높이는 것
② 강을 부동태화 하는 것
③ 피막을 용해하는 것 등이 해롭다.
(6) 재질 및 표면 상태
샌드블라스트 등으로 전처리를 행하고, 티탄인산염을 중성으로 하여 활성화를 하는 것이 좋다.
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