KR100230685B1 - 유산전해법에 의한 연회색 및 아이보리색상을 가지는 알미늄합금기물의 제조방법 및 알미늄합금기물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유산전해법에 의한 양극 산화 피막의 조직이 치밀하고, 광택성이 양호한 연회색 및 아이보리색상을 가지는 알미늄 합금기물의 제조방법에 관한 것이다.
즉, 철(Fe) 0.8∼2.0%, 망간(Mn) 0.05∼1.5%, 티탄(Ti) 0.05% 이하, 실리콘(Si) 0.2% 이하를 함유하는 알미늄합금괴(Biller, Slab)를 580∼605℃에서 6∼10시간 유지하여 연회색 및 아이보리색의 자연발색성질을 형성시켜준 후 통상의 방법으로 압출 및 압연하여 판재를 얻고, 소둔온도 350∼605℃로 1∼3시간 가열한 후 냉각시켜 원하는 형상의 판재 및 기물로 성형하고, 유산피막 처리하여서 된 것이다.

Description

유산(황산,H2SO4)전해법에 의한 연회색 및 아이보리색상을 가지는 알미늄합금기물의 제조방법 및 알미늄합금기물
본 발명은 유산(황산,H2SO4)전해법에 의한 양극산화피막의 조직이 치밀하고, 광택성이 양호한 연회색 및 아이보리색상을 가지는 알미늄합금 기물의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 제품에 표현되는 색상이 균일하면서 지금까지 표현하지 못하였던 색상, 즉 연회색이나 아이보리색상을 얻을 수 있도록 하므로서 제품의 고급화를 기대할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 알미늄 유산전해법에 의하여 얻어지는 제품의 색상은 대체로 은백색, 유백색, 진회색, 흑색 계열로 제품색상이 다양화 되어 왔지만 이러한 색상만으로는 제품의 고급화를 기대하기가 곤란한 것일 뿐만 아니라, 양극 산화피막의 균일한 색상을 얻기가 어려운 등의 문제점이 있는 것이었다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 지금까지 사용치 않았던 다른 합금원소를 첨가하여 유산전해법에 의해 합금발색을 하므로서 연회색 및 아이보리 색상을 가지는 안정된 양극산화 피막을 다음과 같은 각 공정을 통하여 얻을 수 있도록 한 것이다.
(제 1 공정 : 주조공정)
철(Fe) 0.8∼2.0%, 망간(Mn) 0.05∼1.5%, 티탄(Ti) 0.05% 이하, 실리콘 0.2% 이하이고, 나머지는 알미늄(Al)으로 되는 알미늄 합금괴(Slab, Billet)를 통상의 방법으로 주조한다.
이때 알미늄 합금에 첨가되는 각 합금원소의 함유성분 및 성분 별 효과는 아래와 같다.
즉 철(Fe)은 0.8% 미만에서는 금속간 화합물의 양이 적게 되어 그 발색효과가 충분치 않게 되므로 균일한 색상을 얻기가 어려우며 상기와는 반대로 2%를 초과할 경우에는 주조중 조대금속간 화합물(AlnFe) 생성이 용이하게 되어, 제품 제조공정 중 압연성 성형성을 현저히 떨어뜨리게 되므로 철의 함유량은 0.8∼2.0% 내에서 관리되는 것이 이상적이다.
망간(Mn)은 양극 산화처리후 색조에 적색을 증가시키는 원소로서 연회색 및 아이보리 색상을 내는데 필수원소이다. 이때 투입되는 망간(Mn)의 양이 0.1∼0.5%에서는 유산전해 양극산화 후의 색조가 적색을 가지는 색조가 적게되어 연회색의 색상을 띄게 되고, 0.5∼1.5%에서는 아이보리색상을 가지게 되므로 첨가되는 망간(Mn)은 0.05∼1.5% 범위 내에서 처리되어져야 한다.
또한 티탄(Ti)은 연회색 및 아이보리 색상 형성에는 영향을 미치지 않으나 주조조직을 미세하게 하여 압연성, 성형성 및 제품의 최종 광택성에 영향을 주는 원소로써 함유량이 0.05%를 초과할 경우에는 티탄(Ti)의 조대 정출물 생성(TiAl)으로 인하여 오히려 가공성 및 제품품위를 저하시키는 결과를 초래하게 되므로 티탄(Ti) 함유량은 0,05% 이하로 관리되어져야 한다.
실리콘(Si) 역시 연회색 및 아이보리 색상을 얻는데 필요한 필수원소는 아니며 알미늄(Al)의 제련과정에서 함유되는 불순물원소로써 함유량이 많게 되면 양극산화 피막이 진회색을 띄게 되므로 균일한 연회색 및 아이보리색을 얻기 위하여는 가능한 적게 첨가되는 것이 좋은 것이며, 따라서 양질의 알미늄괴(Al lngot) 내의 실리콘(Si) 함유기준인 0.2% 이하로 관리되어져야 한다.
(제 2 공정 : 균질공정)
제 1 공정에서 얻어진 알미늄 합금괴를 580∼605℃로 가열하고 상기한 상태에서 6∼시간 유지하여 양호한 조직의 연회색 및 아이보리 색상의 자연발색성질을 가진 알미늄괴를 얻는다.
상기에서 580∼605℃로 장시간 가열하는 것은 양질의 제품을 얻기위한 중요한 공정으로서 주조공정 중 알미늄합금괴 내에 형성되어진 주조편석 및 주조응력을 제거하고, 균일한 조직을 형성시켜 주게 되며, 이와 같이 균질처리된 알미늄합금괴는 균일한 연회색 및 아이보리색상 양극산화 피막을 갖는 조직구조를 형성하게 된다.
상기 처리온도에서 580℃ 미만에서는 위의 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 605℃를 초과할 경우에는 알미늄합금괴 내부조직의 국부용융현상 등의 조직붕괴현상이 초래되어 열간압연 및 소둔 열처리 등의 열간공정에서 결정립 조대화 및 오렌지필 현상 등의 불량이 나타나게 되므로 균질화 열처리는 580∼605℃에서 6∼10 시간의 가열조건으로 처리되어지는 것이 바람직하다.
(제 3 공정 : 압출공정)
균질이 완료된 합금괴(Billet)를 400∼450℃ 정도로 가열하고, 압출다이스를 통해 압출하여 일정두께의 슬라브를 얻는다.
상기 조건의 가열온도는 알미늄합금의 압출을 용이하게 하는 이상적인 조건이며, 400℃ 미만에서는 압출성이 떨어지고, 450℃초과시에는 지나친 온도상승으로 결정립 조대화 및 입계용융 등의 조직 붕괴 현상을 초래할 수 있으므로 가열온도는 400∼450℃의 범위 내에서 관리되어 지는 것이 매우 중요하다.
(제 4 공정 : 압연공정)
균질공정에서 열처리된 알미늄괴(Slab)를 열간 압연하여 필요한 크기의 판재를 형성한다.
(제 5 공정 : 소둔공정)
제 3, 4공정에서 형성된 판재를 350∼605℃로 가열하고 1∼3시간 유지하고, 송풍냉각식으로 시간당 100℃ 이상으로 냉각하여 4∼5시간 동안에 실온으로 냉각되게 한다.
이와 같은 소둔 공정은 성형성 향상을 위해 판재를 연화시켜주는 것으로 350℃ 미만에서는 충분한 연화효과를 얻을 수 없어 성형성이 저하되며, 605℃를 초과할 경우에는 입계용융, 재결정립성장 및 판재표면 기포발생 등으로 인해 성형성 및 제품 표면품위가 급격히 떨어지게 된다.
(제 6 공정 : 성형 및 피막공정)
소둔된 판재로 원하는 형상의 기물을 형성하고, 통상의 유산(황산,H2SO4)피막 처리를 하되, 이때 유산 전해액의 농도는 15∼20%, 전해온도 15∼25℃, 전류밀도 1∼3.5A/d㎡, 전해시간 25∼40분으로 하면 망간(Mn)의 함유량에 따라서 피막색상이 연회색 및 아이보리색의 미려한 자연발색 제품을 얻을 수가 있다.
이하 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
실시예1(연회색의 알미늄합금 제조방법)
실시예(1)의 목적을 달성하기 위하여 화학성분, 균질조건 및 소둔조건을 각각 다르게 하여 실시한 결과는 아래표(1)와 같다.
[표 1]
Figure kpo00001
색상 : 양극산화 피막색조
상태 : ◎양호, ○보통, △나쁨
즉 150kg 용량의 전기식 알미늄 용해로와 반연속 주조에 의해 상기 표(1)에 나타낸 조건(1), 조건(2)의 조성으로 합금슬라브(250L×50W×300H)를 만들고, 표(1)에 나타낸 조건으로 전기식 열처리를 이용해 균질화 열처리를 한다.
상기 균질화 열처리된 합금 슬라브를 2단 열간 압연기 및 2단 냉간 압연기를 이용하여 2.5㎜ 두께의 판재로 만든후 다시 이 판재를 350㎜로 절단하여 전기식 열처리로를 이용해 표(1)의 조건으로 소둔열처리 하였다.
이 소둔열처리된 판재를 유입프레스기를 이용하여 냄비형상의 기물로 성형가공한 후 표면탈지처리를 행하고, 20% 황산수용액(온도21℃) 중에서 전류밀도 2A/d㎡의 전류를 흘려 30분간 양극 산화처리를 한다.
상기에서와 같이 처리한 결과 본 발명에서 얻고자 하는 연회색의 알미늄 합금기물을 얻을 수 있었다.
실시예2(아이보리색의 알미늄합금제조방법)
실시예(2)의 목적을 달성하기 위하여 화학성분, 균질조건 및 소둔조건을 각각 달리하여 실시한 결과는 아래표(2)와 같다.
[표 2]
Figure kpo00002
색상 : 양극산화피막제조
상태 : ◎양호, ○보통, △나쁨
즉 150kg용량의 전기식 알미늄 용해로 반연속주조에 의해 상기 표(2)에 나타낸 조건(1), 조건(2)의 조성으로 합금슬라브(250L×50W×300H)를 만들고, 표(2)에 나타낸 조건으로 전기식 열처리로를 이용해 균질화 열처리를 한다.
상기 균질화 열처리된 합금슬라브를 2단 열간 압연기 및 2단 냉간 압연기를 이용하여 2.5㎜두께의 판재로 만든후 다시 이판재를 350㎜로 절단하여 전기식 열처리로를 이용하여 표(2)의 조건으로 소둔처리하였다.
이 소둔처리된 판재를 유압프레스기를 이용하여 냄비형상의 기물로 성형가공한 후 표면탈지 처리를 행하고 20% 황산 수용액(온도 21℃) 중에서 전류밀도 2A/d㎡의 전류를 흘려 30분간 양극 산화처리를 한다.
상기에서와 같이 처리된 결과 본 발명에서 얻고자 하는 아이보리색의 알미늄 합금기물을 얻을 수가 있었다.
따라서 본 발명은 합금원소를 첨가하여 유산전해법에 의해 합금발색 하므로서 연회색 및 아이보리색상을 가지는 안정한 양극산화피막을 얻을 수 있어 제품의 고급화를 기대할 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 철(Fe) 1.0∼2.0%, 망간(Mn) 0.05∼1.5%, 티탄(Ti) 0.05% 이하, 실리콘(Si) 0.2% 이하를 함유하는 알미늄합금괴(Billet, Slab)를 580∼605℃에서 6∼10시간 처리하여 연회색 및 아이보리색의 자연발색성질을 형성시켜준 후 통상의 방법으로 압출 및 열간 압연하여 판재를 얻고, 상기 판재를 적절한 크기로 절단한 다음 소둔온도 350∼605℃로 가열하여 1∼3시간 정도 처리하고, 실온으로 냉각시킨 후 원하는 형상의 판재 및 기물로 성형하고, 유산피막을 하되, 작업조건을 전해액 농도 유산(황산)15∼20%, 전해온도 15∼25℃, 전류밀도 1∼3.5A/d㎡, 전해시간 25∼40분 처리하여 제조하는 유산(황산,H2SO4)전해법에 의한 연회색 및 아이보리색상을 가지는 알미늄합금기물의 제조방법.
  2. 철(Fe) 1.0∼2.0%, 망간(Mn) 0.05∼1.5%, 티탄(Ti) 0.05% 이하 실리콘(Si) 0.2% 이하를 함유하는 알미늄 합금괴(Billet, Slab)를 580∼605℃에서 6∼10시간 처리하여 연회색 및 아이보리색의 자연발색성질을 형성시켜준 후 통상의 방법으로 압출 및 열간 압연하여 판재를 얻고, 상기 판재를 적절한 크기로 절단한 다음 소둔온도 350∼605℃로 가열하여 1∼3시간 정도 처리하고, 실온으로 냉각시킨 후 원하는 형상의 판재 및 기물로 성형하고, 유산피막을 하되, 작업조건을 전해액 농도 유산(황산)15∼20%, 전해온도 15∼25℃, 전류밀도 1∼3.5A/d㎡, 전해시간 25∼40분 처리하여 제조하는 유산(황산,H2SO4)전해법에 의한 연회색 및 아이보리색상을 가지는 알미늄합금기물.
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