이 글에서는 마그네슘 합금의 기본적인 특성과 응용 분야, 그리고 마그네슘 합금에 일반적으로 사용되는 5가지 표면 마감 기술을 소개합니다.
마그네슘 합금이란?
마그네슘 합금의 특성
마그네슘 합금은 마그네슘을 기반으로 하고 다른 원소를 첨가한 합금을 말합니다. 그 중에서 마그네슘-알루미늄 합금이 가장 널리 사용되고 있으며, 그 다음으로 마그네슘-아연-지르코늄 합금과 마그네슘-망간 합금이 사용됩니다.
마그네슘 합금의 응용
마그네슘 합금은 밀도가 낮고 강도가 높습니다. 마그네슘 합금은 디지털 SLR 카메라, 자동차, 항공우주 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.
- 디지털 SLR 카메라에 대한 응용
마그네슘 합금은 밀도가 낮고 강도가 높으며 특정 부식 방지 특성이 있습니다. 따라서 종종 SLR 카메라의 골격으로 사용됩니다. 일반적으로 중급~고급 및 전문가용 디지털 SLR 카메라는 마그네슘 합금을 골격으로 사용합니다. 마그네슘 합금으로 만든 골격은 내구성이 뛰어나고 느낌이 좋습니다.
- 자동차에서의 응용
- 클러치 하우징, 계기판, 기어박스 바디, 엔진 전면 커버, 실린더 헤드, 에어컨 하우징 등
- 예를 들면 스티어링 휠, 브레이크 브래킷, 시트 프레임 등입니다.
- 항공우주 분야의 응용
마그네슘 합금은 항공기, 우주선, 로켓 및 미사일 제조 산업에 사용되는 가장 가벼운 금속 구조재입니다.
마그네슘 합금의 표면 마무리
마그네슘 합금은 낮은 밀도, 우수한 비성능, 우수한 충격 흡수력, 우수한 전기 및 열 전도성, 우수한 공정 성능 으로 인해 운송, 로켓 기술 및 기타 분야에 널리 사용됩니다 .
경제의 발전과 함께 과학기술 수준이 향상되었습니다. 다양한 표면 처리 기술이 마그네슘 합금의 표면 처리 공정에 적용되어 마그네슘 합금 재료의 적용 범위를 효과적으로 확장하고 마그네슘 합금 재료의 사용 수명을 연장하며 마그네슘 합금의 역할을 효과적으로 수행할 수 있습니다.
낮은 내식성은 마그네슘 합금의 추가 적용을 제한하는 주요 원인이 되었습니다. 마그네슘 합금의 부식의 주요 원인은 마그네슘 합금 표면에 효과적인 보호 필름을 형성할 수 없고 다른 금속 재료와 접촉할 때 양극 역할을 하기 때문입니다.
마그네슘 합금의 부식을 효과적으로 방지하기 위해 마그네슘 합금에 표면 처리를 수행할 수 있습니다. 표면 처리 기술은 마그네슘 합금 보호에 효과적일 뿐만 아니라 간단하고 경제적입니다. 접착력이 좋은 조밀하고 균일한 코팅은 좋은 보호 역할을 할 수 있으며 마그네슘 합금 재료의 부식 속도를 효과적으로 줄일 수 있습니다.
현재 일반적으로 사용되는 마그네슘 합금 표면 처리 기술로는 전기 도금, 무전해 도금, 화학 변환 코팅, 양극 산화 및 마이크로 아크 산화가 있습니다.
1. 화학 전환 코팅
화학 변환 코팅은 금속 표면의 원자와 매체의 음이온 사이의 반응으로 금속 표면에 접착력이 좋은 분리층을 형성합니다. 이 화합물 분리층 층을 화학 변환 코팅이라고 합니다.
마그네슘 합금의 화학 변환 코팅에는 유기 변환 코팅과 무기 변환 코팅이 포함되며, 그 중에는 많은 무기 변환 코팅이 있습니다. 무기 변환 코팅에는 크롬산염 변환 코팅, 인산염 변환 코팅, 희토류 금속염 변환 코팅, 주석산염 변환 코팅 및 과망간산칼륨 변환 코팅이 있습니다.
유기 변환 필름에는 금속-유기 화합물 변환 필름, 유기산 변환 필름 및 자체 조립 단층층이 포함됩니다. 마그네슘 합금의 화학 변환 코팅은 비교적 얇고 부드러워서 단독으로 사용되는 경우가 드물고 일반적으로 중간 보호 공정으로 사용됩니다.
(1) 무기변환필름
그 중에서도 크로메이트 변환은 비교적 성숙한 것입니다. 크로메이트 변환 코팅은 녹의 출현을 지연시키고 내식성을 향상시킬 수 있습니다.
크롬 함유 전환 코팅의 부식 방지 효과는 더 좋지만 고온 환경에서 사용할 수 있습니다. 그러나 포함된 Cr(VI)은 독성이 있고 폐액 처리 비용이 높으며 환경을 오염시키기 때문에 점차 환경 친화적인 크롬 없는 화학 전환 방법으로 대체되었습니다.
크롬이 없는 화학 변환 처리에는 주로 인산염, 망간산염, 몰리브덴산염, 주석산염, 유기산염, 희토류 수동화 및 복합 변환 방법이 포함됩니다.
(2) 유기화합물 변환 필름
마그네슘 합금의 유기물 처리법은 마그네슘 합금의 내식성을 개선할 수 있는 새로운 크롬 없는 전환 처리 공정입니다. 전환 필름은 내식성이 우수하고 환경 친화성이 있으며 무독성이고 무해하며 쉽게 구할 수 있는 원료이며 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다. 마그네슘 및 마그네슘 합금의 유기 화합물 전환 코팅은 유기 금속 화합물 전환 코팅, 유기 산 화합물 전환 코팅 및 자체 조립 단층이라는 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
- 유기금속화합물전환코팅
유기화합물이 금속 원자와 반응하면 마그네슘 합금 기질에 좋은 보호효과를 나타내어 마그네슘 합금의 내식성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
- 유기산 화합물 전환 필름
옥살산 전환 코팅 공정은 독성이 낮고 환경 오염이 적다는 특징이 있습니다. 최적화된 공정 조건에서 옥살산 전환 코팅은 균일하고 작고 비교적 밀도가 높은 입자로 구성되어 접착력과 내식성이 좋으며 성능이 사용 표준을 충족할 수 있습니다.
- 자체 조립 단층
자가조립 단층막은 용액 또는 기체 상태에서 고체 표면에 유기 분자가 자발적으로 흡착되어 형성된 단단히 배열된 2차원 정렬 단층막을 말합니다. 내식성이 우수하고, 질서와 방향성이 높으며, 고밀도 패킹, 결함이 적고, 구조가 안정적입니다. 자가조립 필름의 구조와 특성은 용액 특성(농도, pH 등), 조립된 분자 특성, 기판을 용액에 담그는 시간, 용매 등 여러 요인의 영향을 받습니다.
2. 세르멧 코팅
마그네슘 합금의 표면에 열분사, 증기증착 등의 방법을 사용하여 다른 금속층을 형성하여 방식성과 장식성의 목적을 달성합니다.
(1) 기상증착
기상 증착 기술은 화학 기상 증착과 물리 기상 증착으로 나뉩니다. 기체 상태에서 물리적, 화학적 공정을 사용하여 작업물 표면의 구성을 변경하고 표면에 특수 특성(예: 초경 내마모성 층 또는 특수 광학 및 전기적 특성)을 가진 금속 또는 복합 코팅을 형성하는 것을 말합니다. 기상 증착은 금형 표면 강화의 새로운 기술 중 하나로, 기계 부품의 내마모성과 내식성을 개선하는 데 중요한 역할을 합니다.
기상 증착은 일반적으로 작업물 표면을 전이 그룹 원소(티타늄, 바나듐, 크롬, 지르코늄, 몰리브덴, 탄탈륨, 니오븀 및 하프늄)와 탄소, 질소, 산소 및 붕소 화합물로 이루어진 약 0.5~10μm 두께의 층으로 덮습니다.
(2) 열분사
열분사 기술은 열원을 이용해 분사되는 물질을 용융 또는 반용융 상태로 가열하고, 이를 일정 속도로 미리 처리된 기질 표면에 분사 및 증착시켜 코팅을 형성하는 방법입니다.
열 분사 기술은 일반적인 재료의 표면에 특수한 작업 표면을 만듭니다. 다양한 코팅 재료에 따라 내마모성, 산화 저항성, 내부식성 및 내열성 중 하나 또는 여러 가지 특성을 얻을 수 있습니다.
마그네슘 합금의 열분사 표면 처리란 금속, 세라믹 또는 폴리머 코팅을 용융 또는 반용융 상태의 기판 표면에 작은 코팅 물방울을 분사하여 분무 증착층을 형성하는 것입니다.
3. 레이저 표면 합금화
레이저 합금화는 레이저와 고체상 물질 간의 상호작용의 열적 효과를 통해 재료 표면에 새로운 합금 물질을 빠르게 용융, 응고 및 형성하여 물리적, 화학적 특성을 변화시키는 공정을 말합니다. 마그네슘 합금의 내식성 처리를 위한 레이저 표면 개질 기술은 널리 사용되었습니다.
4. 이온 주입
이온 이식은 정전기장의 작용 하에 진공 상태에서 가속된 고에너지 이온을 물질에 이식하는 것입니다. 이식된 이온은 고체 용액에서 치환 또는 간극 위치에 있으며 평형 구조의 표면층을 형성합니다.
5. 열 확산
마그네슘 합금에 코팅 분말을 접촉시켜 열처리하여 마그네슘 합금의 표면에 코팅을 얻는 방법을 열확산 기술이라고 합니다.
결론
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