강철 패스너의 아연-니켈 합금 코팅 특성에 관한 연구
아연-니켈 합금 코팅은 기본적으로 수소 취성이 없으며 내식성이 우수하므로 강철 패스너에 적합한 보호층이 됩니다. 전기 도금 아연-니켈 합금 공정 시험을 통해 아연-니켈 합금 코팅의 외관 및 두께, 니켈 함량, 결합 강도, 내식성 및 페인트 매칭을 분석하고 연구합니다. 결과는 전기도금된 아연-니켈 합금이 강철 패스너에 적합한 신뢰할 수 있고 비용 효과적인 보호층임을 보여줍니다.
현재 아연 도금은 강철 패스너의 부식 방지 표면 처리로 가장 널리 사용됩니다. 일반적으로 실내 패스너는 주로 장식용으로 간주되며 대부분 선호되는 표면 처리 방법으로 전기 아연 도금을 사용합니다. 실외 패스너는 주로 부식 방지 기능이 있습니다. 전기 아연 도금 외에도 용융 아연 도금도 표면 보호 층으로 선택됩니다 (주로 위의 M10 패스너). 그러나 습도가 높고 염수 분무량이 많은 해양 환경과 같이 특히 혹독한 실외 환경의 경우 아연 도금 패스너의 내식성은 사용 요구 사항을 충족하기 어려운 경우가 많습니다. 전기도금된 카드뮴층은 해양환경에서 우수한 내식성을 나타내며, 사람들은 해양환경에서 카드뮴 도금층을 보호층 패스너로 사용하기 시작했고 그 효과는 더욱 좋아졌다[1,2]. 우리 나라는 환경 보호를 매우 중시하므로 카드뮴 도금 공정은 구 국가 경제 무역위원회에서 공포한 '낙후된 생산 공정 및 제품 제거' 목록에 포함되었습니다. 따라서 카드뮴 도금 대체 공정에 대한 연구가 매우 필요하다.
우리나라는 1980년대 초부터 아연합금 전기도금 분야에 대한 연구를 시작하여 다양한 아연-니켈 합금 전기도금 공정을 계속 개발하고 적용했습니다. 아연-니켈 합금 코팅의 니켈 함량이 8%~15%(가장 좋은 값은 13%)인 경우 내식성이 우수하며 이는 동일한 두께의 아연 코팅에 비해 약 3~5배입니다. 니켈 함량은 15% 미만의 아연-니켈 합금 코팅도 부동태화 처리할 수 있으며 부동태화 후 내식성이 크게 향상됩니다. 아연-니켈 합금 코팅은 기본적으로 수소 취성이 없으며 용접성 및 연성도 좋습니다[3]. 따라서 아연-니켈 합금 코팅은 패스너에 적합한 성숙하고 합리적인 보호 층입니다. 본 논문에서는 관련 공정 시험을 통해 아연-니켈 합금 코팅의 성능을 분석하고 연구한다.
1. 실험적인 부분
1.1 견본
샘플은 육각 소켓 머리 나사, 나사 사양 du003dM6, 공칭 길이 Lu003d20mm, 성능 수준 8.8, 재료는 45# 강철입니다.
1.2 프로세스 흐름
탈지→온수 세척→냉수 세척→약침식→2단계 냉수 세척→전기도금 아연-니켈 합금→2단계 냉수 세척→부동태화→냉수 세척→온수 세척→건조.
2. 결과 및 토론
2.1 코팅의 외관 및 두께
아연-니켈 합금 코팅은 부동태화되어 밝은 무지개색 부동태막을 형성합니다.
아연-니켈 합금 코팅이 두꺼울수록 보호 수명이 길어집니다. 패스너의 나사산 간격을 고려하여 코팅 두께는 일반적으로 선택됩니다(5μm~10μm)[4]. 본 실험에서는 스크류 샘플의 코팅 정도를 휴대용 두께 측정기로 테스트 하였으며, 두께는 약 8μm 였습니다.
2.2 코팅 내 니켈 함량
아연-니켈 합금 코팅을 분석하기 위해 X선 형광 분광법(XRF)을 사용하여 분석한 결과, 코팅 내 니켈 함량이 약 8%인 것으로 나타났습니다.
2.3 코팅 강도
스크류 샘플을 200°C에서 1시간 동안 유지한 후 실온으로 담금질하면 코팅이 기판에 잘 접착됩니다.
강구마찰연마시험(GB5270-85) 후 홈에 나사시료를 전기도금한 시료판(재질 : st12)은 코팅이 온전하며 기판에서 코팅이 벗겨지는 등의 현상이 없습니다.
결과는 아연-니켈 합금 코팅과 기판의 결합 강도가 좋다는 것을 보여줍니다.
2.4 코팅의 내식성
GB/T10125에 따라 중성염수분무시험(NSS)을 실시한 결과 아연 도금(색상 부동태화) 나사와 비교하여 아연-니켈 합금 코팅의 내식성이 아연 코팅보다 우수합니다. 연구에 따르면 아연-니켈 합금 코팅이 부식될 때 니켈이 존재하면 부식 생성물이 ZnCl24Zn(OH)2가 되어 표면에 균일하고 조밀하게 덮여 전기 전도가 쉽지 않은 것으로 나타났습니다. 따라서 코팅에 보호 효과가 있습니다. 또한, 니켈은 양극 공정을 억제하는 효과가 있어 내식성 향상에도 도움이 됩니다. 그러나 아연 코팅의 부식 생성물은 주로 느슨하고 보호되지 않은 반도체 ZnO입니다. 이러한 이유는 표 2의 테스트 결과를 합리적으로 설명합니다.
2.5 코팅과 페인트의 매칭
샘플 플레이트(재질: st12, 아연-니켈 합금 코팅 두께 약 8μm)를 사용하여 코팅과 다양한 유형의 프라이머와의 호환성을 조사하고 프라이머의 접착 강도는 SJ/에 지정된 방법에 따라 테스트됩니다. GB/T1732에 따른 T10674 이 방법은 프라이머의 내충격성을 테스트하는 데 사용되며 아연-니켈 합금 코팅은 에폭시 및 폴리우레탄 프라이머와 잘 어울립니다.
아연-니켈 합금 코팅은 강철 패스너를 위한 작동하기 쉽고 비용 효율적인 보호 방법입니다. 유기 코팅과 함께 사용하면 강철 패스너에 대한 신뢰할 수 있는 장기 보호 방법이 될 것입니다. 그러나 전기 아연 도금(또는 용융 아연 도금)과 비교하여 전기 아연 도금 니켈 합금 용액의 유지 관리가 더 까다롭습니다. 일반적으로 전기도금 용액은 매주 분석하고 조정해야 합니다. 향후에는 유지관리가 용이한 전기도금 아연-니켈 합금 솔루션 개발이 개발 방향이 될 것입니다.
