KR100323440B1 - 복합반사율증진표면층을가진알루미늄반사기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사체상의 반사 표면 층으로서 복합 반사율 증대층을 가지는 반사기에 관계하는 것으로 상기 복합층은 반사체에 면하는 알루미늄층, 반사될 광선을 향하며 굴절 계수 n₂를 가진 외부층인 HI-층, 및 n₂보다 작은 굴절 계수 n₁을 가진 중간 알루미늄 산화물층인 LI-층으로 된 샌드위치 구조를 가진다. LI-층은 알루미늄충의 양극 산화에 의해 생성되며 유전상수ω가 20℃에서 6 내지 10.5인 투명하고 구멍이 없는 장벽층이며, LI-층의 광학적 층두께 d_opt,1와 HI-층의 광학적 층두께 d_opt,2은 다음과 같다.

여기서, d₁는 L₁-층의 두께를 nm단위로 나타내며 d₂는 HI-층의 두께(nm)이며 λ는 반사기 표면에 입사한 빛의 평균 파장(nm)이며 l₁,l₂는 홀수이다. 이 반사기는 적외선용 반사기 또는 기술적 조명용 램프, 특히 주광등(晝光登)으로 적합하다.

Description

복합 반사율 증진 표면층을 가진 알루미늄 반사기

본 발명의 목적을 공지의 반사기의 결점을 피할 수 있는 반사기를 수단으로 반사율 증진 복합층을 가지며 특히 조명용으로 유용한 저렴한 반사기를 제공하는 것이다.

본 발명은 반사체상의 반사 표면층으로서 복합 반사율 증대층을 가지는 반사기에 관계하며, 상기 복합층은 반사체에 면하는 알루미늄층, 반사될 광선을 향하여 굴절 계수 n₂를 가진 외부층인 HI-층, 및 n₂보다 작은 굴절 계수 n₁을 가진 중간 알루미늄 산화물층인 LI-층으로 된 샌드위치 구조를 가진다. 본 발명은 복합 반사율 증진층을 가진 이러한 반사기의 용도 및 이들의 제조 방법에도 관계한다.

알루미늄상에 침착된 LI/HI층(LI/HI=저굴절 계수/고굴절계수)-즉, 굴절 계수 n₁(LI)을 가진 내부층과 n₁보다 큰 굴절 계수 n₂(HI)를 가진 외부층을 포함하는 복합층 시스템을 특징으로 하는 반사기는 반사율을 증진시키는 표면층을 가진 반사기로 알려진다.

이러한 반사기는 저순도의 알루미늄인 기술등급의 알루미늄 또는 유리로된반사체상에 스퍼터링 또는 증발법과 같은 PVD(물리 증착법)를 수단으로 매우 얇은 고순도의 알루미늄층을 침착시킴으로써 보통 제조된다. 이후에 고순도의 알루미늄층은 PVD 또는 CVD(화학 증착법)에 의해 Al₂O₃또는 SiO₂로 된 L_I보호층을 침착시킴으로써 보호되며 반사기상에 LI/HI반사율 증진 표면을 제공하는 HI-층에 의해 증진된다.

층의 두께가 매우 얇기 때문에 PVD알루미늄층에 산회 피막을 생성하는 것은 일반적으로 불가능하다; 결과적으로, PVD 또는 CVD방법에 의한 LI-층과 HI-층의 침착은 보통 고진공하에서 수행된다. 반사율을 증진시키는 복합층에 고반사율 특성을 달성시키기 위해서 양호한 균질성을 이루고 각층의 두께에 있어서 가깝고 사전 한정된 공차를 달성시키는 것이 필요하다. PVC 또는 CVD방법을 사용하여 고진공에서 침착된 산화물층의 정확한 두께 공차를 가깝게 유지시키고 이층의 두께를 검사하는 것은 곤란하고 복잡하고 값비싼 설비를 필요로 한다. CVD 또는 PVD층, 특히 유전층의 증착속도는 사용된 방법에 달려 있으며 화학적 방법에 비해서 꽤 느리다. 고진공 증착 장치의 고비용 때문에 제조단가가 높아진다. 게다가 낮은 증착 속도 및 PVD 또는 CVD공전에 고진공설비의 필요성은 연속으로 층을 생산하는 것을 곤란 또는 심지어는 불가능하게 한다.

반사율 증대 복합층을 제공하는 복합층 제조의 또다른 방법은 알루미늄 표면의 화학적 또는 양극 산화법을 사용하여 알루미늄 보다 높은 굴절 계수를 가진 유전층을 침착시키는 것이다. 비교를 위해 양극산화를 위해 충분한 두께인 알루미늄층을 가진 반사기나 알루미늄으로 제조된 반사기가 필요하다. 양극산화는 보통 직류를 사용하여 황산 전해질에서 수행된다. 적절한 매개변수를 선택함으로써 결과의 보호층은 사전 한정된 층두께를 가진 균질층일 수 있으나 공정 자체의 결과인 높은 다공성을 보인다.

황산 전해질에서 양극산화는 보통 dc-H₂SO₄공정이라 불린다(직류-황산공정). 이공정에서 충분한 반사율을 얻기 위해서 반사기 표면으로 작용하는 알루미늄 표면은 화학적 도는 전기 분해에 의해 광택 처리되며 이후에 dc-H₂SO₄공정을 사용하여 투명한층에 의해 보호된다. dc-H₂SO₄공정에서 황산의 농도는 20%이며 전해질 온도는 15 내지 30℃이며 적용된 전압은 12 내지 3OV이고 전류 밀도는 1내지 3A/d㎡ 이다. 획득된 보호층의 두께는 대체로 1 내지 10㎛이다. 이 방식으로 획득된 층은 황화되기 쉽다.

dc-H₂SO₄공정을 사용하여 생성된 산화물층은 일반적으로 두층, 구멍이 없고 매우 얇은 기저 또는 장벽층과 다공성 외부층으로 이루어진다. 구멍은 전해질에 노출된 표면에서 산화물층의 화학적인, 부분적인 재용해의 결과 발생한다. 산화물층의 총 두께는 성장 및 재용해 속도가 동일할 때 최대이다. 또한 두께는 전해질의 조성, 전류 밀도 및 온도에 달려 있다.

황산에서 양극산화시킴으로써 생성된 산화물층은 단지 고순도 알루미늄 및 고순도 알루미늄(Al≥99.85중량%)에 기초한 AlMg또는 AlMgSi 합금상에서 생성될때만 색깔이 없다. 대개의 구조적 합금에 존재하는 이질 침착물 때문에 획득된 산화물층은 다소 흐리다. 또한 좋지 않은 열처리는 뜨거운 지점에서 회색 변색을 일으키는 침착물이 구조에 형성되게 한다.

특히 Al 99.85, Al 99.8 또는 Al 99.5 와 같이 덜 순수한 합금의 경우에 dc-H₂SO₄공정을 사용하여 생성된 다공성 보호층은 산화물 표면에 포함되어 바람직하지 않은 빛의 산란 및/또는 흡수를 야기시키는 Fe 또는 Si가 풍부한 금속간 상과 같은 합금 성분을 가질 수 있다. 이것은 빛이 다양한 각도를 반사됨을 의미한다. 결과적으로,dc-H₂SO₄양극산화는 총반사율 또는 전해질 광택처리에 의해 획득된 방향성 반사율과 같은 반사율에 부정적 영향을 미친다.

표면의 반사율은 dc-H₂SO₄공정으로 생성된 산화물층의 큰 두께의 결과 입사광선의 흡수 및 산란에 의해서도 감소된다. 게다가, dc-H₂SO₄공정으로 생성된 산화물층은 가시광선 영역의 빛을 반사하는 복합 반사율-증진층으로서는 적합하지 않으며; 그 이유는 이러한 복합층의 반사특성이 커다란 층두께에 관련되며 입사광선의 파장의 함수인 너무 많고 너무 가까운 최대값 및 최소값을 보이기 때문이다. 마지막으로, 1 내지 3㎛의 두께 범위에서 무지개빛이라 불리는 간섭효과가 나타난다.

본 발명의 목적은 LI-층이 알루미늄층의 양극 산화로 생성되며 유전상수 ε가 20℃에서 6 내지 10.5인 투명하고 구멍이 없는 장벽층임을 특징으로 하는 본 발명에 의해 달성되며 LI-층의 광학적 층두께 d_opt,1와 HI-층의 광학적 층두께 d_opt,2는다음과 같다.

여기서 d₁은 L_I-층의 두께 (nm), d₂는 HI-층의 두께 (nm), λ는 반사기 표면에 입사한 빛의 평균 파장 (nm)이고 l₁, l₂는 홀수이다.

빛의 분산 때문에 굴절 계수 n₁또는 n₂는 파장의 함수이고 n₁및 n₂는 항상 반사기 표면에 도달하는 빛의 파장에 대항한다는 것이 고려되어야 한다. 게다가 반사율 증진 복합층을 얻기 위해서 d_i·n_i= l_i·λ/4, I=1,2인 조건이 반사기 표면에 수직으로 입사한 전자기 방사에만 완전히 유효하다는 것 또한 고려되어야 한다.

LI/HI다-층은 상이한 굴절 계수를 보이는 적어도 2개의 층을 포함한다. 상이한 굴절 계수를 가진 한쌍의 유전층의 조합을 금속 표면상에 배치하는 것은 더 낮은 굴절 계수를 가진 층이 금속 표면상에 위치하는 경우에 단일한 균질층으로 달성된 것보다 반사율에서 증대가 얻어질 수 있게 한다. 주어진 층 조성에서 각 층의 광학적 층두께가 λ/4 또는 그것의 홀수배인 경우 최고의 반사율이 얻어질 수 있다. 층재료의 조성 측면에서 최고의 반사율은 각층의 굴절 계수의 차가 가능한 클 때 얻어진다.

본발명에 따른 반사기로된 반사체를 면하는 알루미늄층은 알루미늄 조각, 판, 또는 포일 성분의 일부이거나 임의 재료상에 전기 분해에 의해 침착된 알루미늄 층 또는 복합 패널의 알루미늄 외부층과 같은 복합 재료의 알루미늄 외부층일수 있다. 선호적으로 복합재의 알루미늄층과 반사체와 같은 알루미늄층을 가진 물품은 압연, 압출, 단조 또는 압축 성형 공정에 의해 제조된 알루미늄재 성분이다. 알루미늄층을 포함한 물건은 굽힘, 디이프-드로우잉, 냉간 압축성형 등에 의해 성형될 수 있다.

본 명세서에서 알루미늄이란 용어는 모든 순도 등급의 알루미늄과 모든 통상적 알루미늄 합금을 포함한다. 예컨대, 알루미늄이란 용어는 알루미늄의 압연, 다듬질, 주조, 단조 및 압출 합금을 포함한다. 보통, 알루미늄층은 순도 98.3 중량% 이상을 가진 순수 알루미늄 또는 이 순도와 Si, Mg, Mn, Cu, Zn, 또는 Fe중 적어도 한 원소를 포함하는 알루미늄 합금으로 제조된다. 순수한 알루미늄으로 된 알루미늄층은 98.3 중량%, 99.9중량%, 99.95 중량%의 순도를 보인다.

상기 순도의 알루미늄 이외에도, 알루미늄층은 0.25내지 5중량%, 특히 0.5 내지 2중량%의 마그네슘, 또는 0.2 내지 2중량%의 망간, 또는 0.5 내지 5 중량%의 마그네숨 및 0.2 내지 2 중량%의 망간, 특히 1중량%의 마그네숨과 0.5 중량%의 망간, 또는 0.1 내지 12 중량%, 특히 0.1 내지 5 중량 %의 구리, 또는 0,5 내지 5 중량% 아연 및 0.5 내지 5중량% 마그네슘, 또는 0.5 내지 5 중량% 아연, 0.5 내지 5중량% 마그네습 및 0.5 내지 5 중량% 구리, 또는 0.5 내지 5 중량% 철 및 0.2 내지 2 중량% 망간, 특히 1.5중량%의 철 및 0.4 중량 %의 망간을 포함한다.

알루미늄 표면은 바람직한 형상을 가질 수 있고 원한다면 구조화될 수 있다. 압연된 알루미늄 표면의 경우에 고광택롤(roll)로 처리될 수 있다. 구조화된 알루미늄 표면의 선호된 용도는 0.1 내지 1mm크기의 구조적인 수치를 가지는 구조화된표면이 사용될 수 있는 주광등용 반사기의 경우이다.

복합 표면층내 LI/HI층을 투과하며 제어하기 곤란한 전자기 방사의 흡수와 구멍의 존재로 인한 확산 산란이 가능한 작게 유지되기 위해서 LI/HI층은 구멍이 없고 반사될 전자기파에 투명해야 한다. 구멍이 없는이란 용어는 구멍이 전혀 없다는 의미가 아니라 본 발명에 따른 반사기의 LI/HI층이 본질적으로 구멍이 없음을 의미한다. 양극 산화로 생성된 LI층이 공정의 결과 본질적으로 구멍이 없으며 그것은 알루미늄 산화물을 용해하는 전해질의 사용으로 인해 구멍이 없음을 의미한다. 본 발명의 경우에 구멍이 없는 LI층은 1% 미만의 다공도를 보인다.

LI층의 유전상수 ε₁은 양극 산화동안 사용된 공정변수에 달려있다. 본 발명에 따른 LI층의 유전상수는 20℃에서 6 내지 10.5, 특히 8 내지 10이다.

LI/HI층의 두께에 있어서, 층두께가 증가함에 따라, 특히 6λ/4 보다 큰 광학적 층두께 d_opt,i를 가진 층의 경우에 반사특성이 기술적 조명용으로 적합하지 않도록 반사특성이 주기적이다는 것이 발견되었다. 그러므로, 6λ/4 보다 작은 광학적 층 두께를 가지며 l₁과 l₂가 1 또는 3 인 층이 선호된다.

d_i·n_i= l_i·λ/4 ±1Onm(i=1,2)의 두께 범위에 있는 LI/HI층 두께를 가진 반사기는 양호한 반사 특성을 보여 주므로 층두께 d_i가 조건 d_i·n_i= l_i·λ/4, I=1,2와 정확히 일치할 필요는 없다.

본 발명에 따른 반사기는 λ= 550 ±2OOnm에서, 인간의 눈이 대낮에 가장 잘반응하는 가시광선의 평균 파장에 해당하는 파장, 즉 550 nmZ방에서 특히 사용될 수 있다.

LI층의 두께 d₁과 HI층의 두께 d₂는 30 내지 l9Onm가 선호되며 특정지점에서 측정된 두께 d₁과 d₂는 복합재층 전체에서 측정된 평균층두께 d_1,av및 d_2,av로 부터 ±5% 이상 차이나지 않는다. 이것은 전자기파의 거의 손실없는 반사를 제공하는 조명 방법에 이 반사기를 사용하는 것을 가능하게 하고 재현성 있고 균질한 LI/HI 층 두께는 고등급의 반사율 증진 반사기 표면을 제조하는 것을 가능하게 한다.

LI층으로 작용하는 알루미늄 산화물 장벽층은 1.55 내지 1.65의 굴절계수 n₁을 보인다.

HI층 재료로서 모든 공지의 광학적 층재료가 적합하다. HI층은 Li과 같은 알카리 금속, Mg, Ca, Sr, Ba 등의 알카리 토금속 및/또는 Sc, Ti,V,Cr,Mn, Fe, Co,Ni, Y, Zr, Nb, Mo, Te, Ru, Rh, Pd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Ft 등의 전이금속 및/또는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Dy, Yb 또는 Lu 등의 란탄족 금속의 산화물을 포함한다. 본 발명에 따른 반사기용으로 약 2.5의 굴절 계수를 가진 티타늄 산화물(Ti-산화물), 프라세오디뮴-티타늄 산화물(PrTi-산화물), 란탄-티타늄 산화물(LaTi-산화물), 탄탈륨 산화물 (Ta-산화물), 하프늄 산화물(Hf-산화물) 니오븀 산화물(Nb-산화물), 아연-산화물, 셀륨-산화물 또는 상기 재료의 합금의 산화물로된 HI층이 선호된다. 특히 TiO₂, Ta-산화물, PrTi-산화물 또는 LaTi-산화물로 된 HI층이 선호된다.

본 발명에 따른 반사기는 적외선 반사기로나 기술적 조명 목적에 특히 선호적으로 사용된다. 본 발명에 따른 반사기의 선호되는 용도는 기술적 조명용 램프 및 주광등, 특히 컴퓨터 모니터가 있는 작업터용 램프, 이차조명, 집중 조명, 또는 천장이나 광굴절판과 같은 조명요소와 같은 기능램프이다.

본 발명은 반사체상에 반사 표면으로서 반사율 증진 복합층을 제조하는 방법에 관계하며 이 복합층은 반사체에 면하는 알루미늄층, 반사될 광선에 대해 굴절계수 n₂를 가진 HI층 및 n₂보다 작은 굴절 계수 n₁을 가진 LI층을 특징으로 한다.

이 목적은 본 발명을 수단으로 달성되는데 a)산화 가능한 외부층이 복합 표면층의 알루미늄 층상에 침착되며 침착된 층의 두께는 외부층 재료의 완전한 산화 이후에 다음 관계식을 만족시키는 두께 d₂의 HI층이 형성되게 선택된다.

여기서, d₂는 HI층의 두께 (nm), n₂는 HI층의 굴절 계수, λ는 반사기 표면에 도달한 빛의 평균 파장, l₂는 홀수이다.

b) 알루미늄층의 적어도 일부가 외부층을 가지는 반사체가 알루미늄 산화물을 재용해시키지 않는 전해질에 도입되어 양극이 되고 외부층 두께의 전체 두께가 HI층으로 양극 산화되고 LI알루미늄 산화물 장벽층이 알루미늄층으로 부터 상기 장벽층의 두께가 다음 관계식을 만족하게 형성될 때까지 전기 분해에 의해 양극산화 된다:

여기서, d₁는 굴절계수 n₁을 가지는 LI층의 두께 (nm)이고, 1₁는 홀수이다.

본 발명에 따른 방법은 반사율 증진 복합층이 알루미늄 층상에 생성될 수 있게 하며 HI충과 LI층은 얇고 정확히 사전 한정된 층두께를 가지며 구멍이 없고 전자기파, 특히 가시광선 및/또는 적외선에 투명하다.

본발명에 따른 방법에 반사기로된 반사체를 면하는 알루미늄층은 알루미늄 조각, 판, 또는 포일 성분의 일부이거나 임의 재료상에 전기 분해에 의해 침착된 알루미늄 층 또는 라미네이트 판넬의 알루미늄 외부층과 같은 복합 재료의 알루미늄 외부층일 수 있다. 선호적으로 본 발명의 방법에 필요한 알루미늄은 압연, 압출, 단조 또는 압축 성형 공정에 의해 제조된 알루미늄재 성분이다.

본 발명에 따른 방법에서 모든 순도 등급의 알루미늄과 모든 통상적 알루미늄 합금에 적합하다. 예컨대, 알루미늄이란 용어는 알루미늄의 압연, 다듬질, 주조, 단조 및 압출 합금을 포함한다. 보통, 알루미늄층은 순도 98.3 중량% 이상을 가진 순수 알루미늄 또는 이 순도와 Si, Mg, Mn, Cu, Zn, 또는 Fe중 적어도 한 원소를 포함하는 알루미늄 합금으로 제조된다. 순수한 알루미늄으로 된 알루미늄층은 98.3 중량%, 99.9중량%, 99.95 중량%의 순도를 보인다.

상기 순도의 알루미늄 이외에도, 알루미늄층은 0.25내지 5중량%, 특히 0.5 내지 2중량%의 마그네슘, 또는 0.2 내지 2중량%의 망간, 또는 0.5 내지 5 중량%의 마그네슘 및 0.2 내지 2 중량%의 망간, 특히 1중량%의 마그네슘과 0.5 중량%의 망간, 또는 0.1 내지 12 중량%, 특히 0.1 내지 5 중량 %의 구리, 또는 0.5 내지 5 중량% 아연 및 0.5 내지 5중량% 마그네슘, 또는 0.5 내지 5 중량% 아연, 0.5 내지 5중량% 마그네슘 및 0.5 내지 5 중량% 구리, 또는 0.5 내지 5 중량% 철 및 0.2 내지 2 중량% 망간, 특히 1.5 중량%의 철 및 0.4 중량 %의 망간을 포함한다.

알루미늄층은 본 발명에 따른 공정에 앞서 굽힘, 디이프-드로우잉, 냉간 압출 또는 유사공정을 받거나 구조화될 수 있다.

본 발명에 따른 반사기를 제조하기 위해서 깨끗한 알루미늄 표면을 가질 필요가 있다. 즉 양극 산화될 알루미늄 표면이 본 발명에 따른 공정에 앞서 사전 처리라 불리는 표면처리 공정으로 처리되어야 한다.

알루미늄 표면은 보통 산화물층이 자연적으로 발생하며 사전 취급 때문에 이물질로 오염된다. 이러한 이물질의 예로는 잔류 압연 윤활제, 운송 동안 보호오일, 부식산물등이 있다. 이러한 이물질을 제거하기 위해서 알루미늄 표면은 보통 에칭에 의한 어느정도의 공격을 하는 세제로 사전 화학 처리된다. 수성 탈그리이스제는 별도로 하고 폴리 인산염 및 붕산염 기초 알카리 탈그리이스제가 이 목적에 특히 적합하다. 물질제거를 하는 세정작용은 가성소다 또는 질산과 불화수소산의 혼합물같은 알카리 또는 산세척용액을 사용한 알카리 또는 산 에칭에 의해 달성된다. 강알카리 세척용액 사용할 때 세척 침착물이 종종 형성되어서 처리후 산에 의해 제거되어야 한다. 표면 물질 제거 없는 표면 처리는 탈그리이스 처리 형태를 띠며 유기 용매 또는 수성 또는 알카리 세정제를 사용하여 수행될 수 있다.

표면의 상태에 따라 기계적 수단을 사용하여 표면 물질을 제거하는 것이 필요할 수 있다. 이러한 표면처리는 연마, 표면 블라스팅 또는 마모에 의해 수행될수 있으며 필요시 화학적 사후처리가 뒤따를 수 있다.

블랭크 금속 상태에서 알루미늄 표면은 빛과 열의 반사능이 높다. 표면이 매끄러울수록 방향성 반사는 더 크며 표면의 외양도 밝다. 최고의 발기는 고순도 알루미늄 및 AlMg또는 AlMgSi합금으로 획득된다.

고반사 표면은 연마, 최종 고광택롤로 압연 또는 화학적 또는 전기 분해적 마모에 의해 얻어진다. 연마는 부드러운 천을 가진 바퀴를 사용하여 수행될 수 있다. 롤로 광택을 낼 때 에칭된 강철 롤을 사용하거나 롤과 압연 재료사이에 구조를 가진 수단을 위치시킴으로써 알루미늄 표면에 구조를 도입할 수 있다. 화학적 광택처리는 100℃정도의 고온에서 고농축산 혼합물을 사용하여 수행된다. 산 또는 알카리 전해질이 전해질에 의한 광택 처리에 사용되며 보통 산성 전해질이 선호된다.

밝은 광택을 유지하기 위해서 광택 처리된 표면은 화학적 또는 물리적 영향으로 부터 보호되어야 한다. dc-H₂SO₄와 같은 공지 방법은 층두께 조절의 곤란함 또는 불균일층과 같은 결점이 있다.

본 발명에 따른 방법은 알루미늄 층상의 LI층과 HI층이 균질적이고 균일하며 사전 한정된 두께를 가지며 적어도 가시광선 영역에 투명하여서 빛의 반사가 LI층/알루미늄 계면에서 본질적으로 발생하는 반사율 증진 복합층을 가진 반사기를 제공한다.

본 발명에 따른 양극산화 공정을 위해 알루미늄 표면은 사전 결정된 표면 마감이 이루어지며 산화 가능 외부층이 그위에 침착된다. 적용된 표면층 재료는 Li,Na, K 등의 알카리 금속, Mg, Ca, Sr, Ba 등의 알카리 토금속 및/또는 Sc, Ti, V, Cr, Mn Fe, Co, Ni, Y Zr, Nb, Mo, Te, Ru, Rh, Pd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 등의 전이금속 및/또는 La, Ce Pr, Nd, Pm, Dy, Yb, 또는 Lu 등의 란탄족 금속이 사용된다. Ti, PrTi, LaTi, Ta, Hf, Nb, Zn, Ce 또는 상기 물질의 합금이 선호된다. Ti, Ta, PrTi 및 LaTi가 특히 선호된다. 외부층재료는 PVD 또는 CVD공정 또는 전해질에 의해 알루미늄 층상에 침착된다. 그러나, 전자비임증기화에 의한 스퍼터링 또는 증착에 의해 외부층을 침착시키는 것이 선호된다.

외부층의 두께는 외부층 재료의 산화동안 부피증가를 고려한 테이블에 의해 구체화되며 이후의 양극산화공정으로 형성된 HI층은 d₂·n₂= l₂·λ/4 ±1Onm를 만족시키도록 지정되며 l₂가 1 또는 3인 HI층의 광학적 두께가 선호된다.

외부층을 일부 가지는 반사체가 전기전도 유체에 담기고 양극으로서 직류원에 연결되고 음극은 스텐레스상, 흑연, 납 또는 알루미늄이다.

본 발명에 따르면 전해질은 양극 산화 공정동안 형성된 알루미늄 산화물이 유해되지 않도록, 즉 알루미늄 산화물의 재용해가 없도록 선택된다. 공정동안 수소 가스가 음극에서 산소가 양극에서 발생된다. 양극에서 형성된 산소는 알루미늄과 반응하여 산화충을 형성시켜 두께가 증가한다. 장벽층의 전기 저항이 빠르게 증가함에 따라 전류 흐름양은 감소하게 되어 층의 성장은 멈추게 된다. 동시에, 외부층의 금속은 양극 산화된다. 양극산화 공정은 외부층 재료 모두가 완전히 산화되어 알루미늄 산화물 장벽층이 바라는 두께를 가질 때까지 계속된다.

본 발명에 따른 공정으로 전기 분해에 의한 LI층과 HI층의 제조는 층두께 조절을 정확히 할 수 있다. 본 발명에 따른 공정으로 획득된 알루미늄 산화물 장벽층의 최대 두께는(nm)는 적용된 전압(V)에 대응한다. 즉, 획득된 층의 최대 두께는 외부층에서 전압 강하를 고려한 양극산화 전압의 선형함수이다. 적용된 직류 전압 U의 함수로서 획득된 층두께의 최대값은 외부층에서 전압강하를 고려하면 1.2 내지 1.6nm/V이고 적용된 전압의 함수로서 층두께의 정확한 값은 사용된 전해질, 즉 전해질의 조성과 온도에 달려있다.

따라서 적용된 최소 전압 U_min(V)은:

여기서 d₁은 다음 관계식을 만족시키며 굴절계수 n₁을 가지는 LI층의 두께(nm)이다:

시간의 함수로서 전압 강하의 감소를 고려하기 위해서 적용된 양극 산화 전압이 양극 산화 공정 동안 연속적 또는 단계적으로 상승될 수 있다. 최적의 양극 산화 전압 또는 최적의 양극 산화 전압의 변화 및 양극 산화의 기간은 양극 산화 공정 동안 행해진 반사율 측정이나 사전 시행착오로 결정될 수 있다.

전기 분해에 의한 산화는 예정된 양극 산화 전압을 적용함으로써 단일 공정 단계로 수행되거나 양극 산화 전압이 예정된 수준 또는 최적의 반사율 특성으로 부터 결정된 수준까지 상승되는 일련의 단계나 연속적으로 수행될 수 있다. 그러나,전기 분해에 의한 산화는 상이한 양극 산화 전압을 사용하는 다수의 단계로 수행될 수 있다.

복합층의 반사율 특성이 연속으로 측정되고 다음 관계에 따른 초기 전압 U_A로 부터 시작하여 양극 산화 전압 U(V)가 연속으로 또는 일련의 단계에서 측정된 반사율이 바라는 최대값에 이를때까지 증가되는 공정이 선호된다:

비-재용해 전해질을 사용함으로써 알루미늄 산화물 장벽층은 거의 구멍이 없다. 즉, 전해질내의 오염물이나 알루미늄 표면층의 구조적 결함으로 구멍이 있을 수 있으나 전해질에 알루미늄 산화물의 용해로 인한 구멍은 거의 없다. 같은 것이 외부층 재료에도 적용된다. 즉, 이들은 사용된 전해질에서 화학적으로 불활성이어야 한다.

본 발명에 따른 공정에서 비-재용해 전해질로서 pH2 이상, 선호적으로는 3이상, 특히 4이상 7이하, 선호적으로는 6이하, 특히 5.5 이하를 가지며 물이 희석된 유기 또는 무기산이 사용 가능하다. 실온에서 기능을 하는 전해질이 선호된다. 특히, 저농도의 황산 또는 인산, 붕산, 아디프산, 시트르산 또는 타타르산, 또는 이들의 혼합물 등의 무기 또는 유기산 또는 유기 또는 무기산의 나트륨 또는 암모늄염 용액이 선호된다. 용액은 전해질에 용해된 2Og/ℓ이하, 특히 2 내지 15g/ℓ의 암모늄 또는 나트륨염을 포함한다. 특히 시트르산 또는 타타르산의 암모늄염 또는 인산의 나트륨염 용액이 선호된다.

특히 전해질은 pH값을 바라는 값으로 조절하기 위해서 적당량의 수산화암모늄(NH₄OH)이 첨가될 수 있는 1 내지 5 중량%의 타타르산을 포함한다.

전해질은 대체로 수용액이다.

최대 양극 산화 전압은 전해질의 유전상수에 의해 결정되며 또한 전해질의 조성과 온도에도 달려있으며 보통 300 내지 6OOV이다:

전해질의 절연 강도를 상승시키기 위해서 알코올이 또다른 용매로서 전해질에 가해질 수 있는 이 목적에 메탄올, 에탄올, 프로필알코을 또는 이소프로판을 같은 프로판올, 또는 부탄올이 적합하다. 전해질에 가해진 알코올의 양은 중요하지 않고 용매에 대한 전해질의 양비는 1:500 일 수 있다. 알코올을 첨가함으로써 전해질의 절연 강도는 12OOV까지 상승될 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 공정에서 알코올 없는 전해질이 선호된다.

본 발명에 따른 공정에 최적의 전해질 온도는 사용된 전해질에 달려있으나 획득된 LI/HI층의 품질에는 중요하지 않다. 15 내지 40℃,특히 18 내지 30℃의 온도가 본 발명에 따른 공정에 사용된다.

본 발명에 따른 공정은 알루미늄 조각, 판, 포일 상에 반사율 증진 복합층의 연속 또는 단편적 제조 및 적어도 알루미늄 외부층을 가진 복합층에 적합하다. 본 발명에 따른 공정은 스트립 코팅 및 양극 산화 라인과 같은 연속 제조라인을 사용 하여 반사율 증진 복합층을 가진 반사기의 연속 제조에 특히 적합하다.

LI층으로 작용하는 알루미늄 산화물 장벽층이 dc-H₂SO₄양극산화에 의해 생성된 산화물층에 비해서 얇기 때문에 보호층에 빛을 산란시키는 이물질, 즉, Fe, Si 또는 AIFeSi 입자와 같은 산란중심을 적게 포함한다. 게다가 층두께의 선형함수인 입사 광선의 흡수가 본 발명에 따른 반사기에서 작다. 또한, LI 및 HI층 두께가 작기 때문에 구부러진 각도에서, 특히, 복합층 내의 균열 부위에서 산란하는 양이 무시할 정도로 작다.

dc-H₂SO₄양극산화에 의해 생성된 산화물층의 경우에 큰 층두께로 인한 층 두께에서의 분산 때문에 선택적 흡수가 일어나고 무지개 빛으로 인한 문제가 발생한다. 본 발명에 따른 복합층에서는 LI 및 HI층 두께가 작고 반사기 표면상에 일정한 두께를 가지므로 무지개 색깔이 나타나지 않는다. 또한, LI 및 HI층의 두께 때문에 무지개 색깔을 일으키는 반사 평면간의 거리가 매우 작다.

Claims (12)

1. 반사체에 면하는 알루미늄층, 반사될 광선을 향하며 굴절계수 n₂를 가진 외부층인 HI-층, 및 n₂보다 작은 굴절 계수 n₁을 가진 중간 알루미늄 산화물층인 LI-층으로 된 샌드위치 구조를 가지며 반사체상의 반사표면층으로서 반사율을 증진시키는 층으로 역할을 하는 복합층을 가진 반사기에 있어서, LI-층이 알루미늄층의 양극 산화로 생성되며 20℃에서 유전상수 ε₁이 6 내지 10.5인 투명하고 구멍이 없는 장벽층이고 LI-층의 광학적 층두께 d_opt,1과 HI-층의 광학적 층 두께 d_opt,2가 다음 관계식을 만족시킴을 특징으로 하는 반사기:

   여기서, d₁는 LI-층의 두께, d₂는 HI-층의 두께, λ는 반사기 표면에 도달하는 광선의 평균 파장을 nm단위로 나타내며 l₁, l₂는 홀수이다.
2. 제 1 항에 있어서, LI-층의 두께 d₁과 HI-층의 두께 d₂가 30 내지 l9Onm이며 특정 지점에서 측정된 두께 d₁및 d₂가 복합층 전체에서 측정된 평균층두께 d_1,av및 d_2,av로 부터 편차가 ±5% 미만임을 특징으로 하는 반사기
3. 제 1 항 또는 2항에 있어서, HI-층이 알카리금속, 알카리토금속 또는 전이금속, 란탄족 금속 또는 이들중 적어도 하나를 포함하는 합금의 산화물로 이루어짐을 특징으로 하는 반사기
4. 제 3 항에 있어서, HI-층이 Ti-산화물, PrTi-산화물, LaTi-산화물, Ta-산화물, Hf-산화물, Nb-산화물, Zn-산화물 또는 Ce-산화물로 이루어짐을 특징으로 하는 반사기.
5. 반사체에 면하는 알루미늄층, 반사될 광선을 향하며 굴절계수 n₂를 가진 외부층인 HI-층, 및 n₂보다 작은 굴절 계수 n₁을 가진 중간 알루미늄 산화물층인 LI-층으로 된 샌드위치 구조를 가지며 반사체상의 반사표면층으로서 반사율을 증진시키는 층으로 역할을 하는 복합층을 가진 반사기에 있어서, LI-층이 알루미늄층의 양극 산화로 생성되며 20℃에서 유전상수 ε₁이 6 내지 10.5인 투명하고 구멍이 없는 장벽층이고 LI-층의 광학적 층두께 d_opt,1과 HI-층의 광학적 층 두께 d_opt,2가 다음 관계식을 만족시키며 적외선 또는 기술적 조명분야에서의 램프 및 주광등으로 사용되는 반사기;

   여기서, d₁는 LI-층의 두께, d₂는 HI-층의 두께, λ는 반사기 표면에 도달하는 광선의 평균 파장을 nm단위로 나타내며 l₁, l₂는 홀수이다.
6. 반사체에 면하는 알루미늄층, 반사될 광선을 향하며 굴절계수 n₂를 가진 외부층인 HI-층, 및 n₂보다 작은 굴절 계수 n₁을 가진 중간 알루미늄 산화물층인 LI-층으로 된 샌드위치 구조를 가지며 반사체상의 반사표면층으로서 반사율을 증진시키는 층으로 역할을 하는 복합층을 가진 반사기에 있어서, LI-층이 알루미늄 층의 양극 산화로 생성되며 20℃에서 유전상수 ε₁이 6 내지 10.5인 투명하고 구멍이 없는 장벽층이고 LI-층의 광학적 층두께 d_opt,1과 HI-층의 광학적 층 두께 d_opt,2가 다음 관계식을 만족시키며

   컴퓨터 스크린 모니터를 사용하는 작업장소에서 램프, 이차 조명 램프, 스캐닝램프 또는 조명 요소, 반사 천정 또는 광굴절 채널로서 사용되는 반사기;

   여기서, d₁는 LI-층의 두께, d₂는 HI-층의 두께, λ는 반사기 표면에 도달하는 광선의 평균 파장을 nm단위로 나타내며 l₁, l₂는 홀수이다.
7. a) 산화 가능 외부층이 복합 표면층의 알루미늄 표면에 침착되며 침착된 층의 두께는 외부층 재료의 완전한 산화 이후에 두께 d₂의 HI-층이 다음식을 만족시키게 형성되며;

   여기서, d₂는 HI-층의 두께를 nm로 나타내며, n₂는 HI-층의 굴절 계수이고, λ는 반사기 표면에 도달한 빛의 평균 파장을 nm로 나타내고, l₂는 홀수이다.

   b) 알루미늄층의 적어도 일부가 외부층을 가진 반사체가 알루미늄 산화물을 재용해시키지 않는 전해질에 도입되어 양극이 되며, 외부층 재료로된 전체 두께가 HI-층으로 산화되고 LI-알루미늄 산화물 장벽층이 알루미늄층으로 부터 형성될때까지 전기분해에 의해 양극 산화되며, 상기 장벽층의 두께가 다음식을 만족시키며 반사체에 면하는 알루미늄층, 반사될 광선을 향하며 굴절계수 n₂를 가진 외부층인 HI-층, 및 n₂보다 작은 굴절계수 n1을 가진 중간 알루미늄 산화물층인 LI-층으로된 샌드위치 구조를 가지며 반사체상의 반사율을 증진시키는 층으로 역할을 하는 복합층을 가지며 LI가 저굴절계수 HI가 고굴절계수를 나타내는 반사기 제조 방법:

   여기서, d₁은 굴절 계수 n₁을 가진 LI-층의 두께를 nm로 나타내고 l₁은 홀수이다.
8. 제 7 항에 있어서, 외부층 재료가 PVD(물리 증착법)공정에 의해 침착됨을 특징으로 하는 방법.
9. 제 7 항 또는 8 항에 있어서, 알카리, 알카리토금속 또는 전이감속, 또는 란탄족금속, 또는 이들의 합금이 외부층 재료로 적용됨을 특징으로 하는 방법.
10. 제 7 항 또는 8 항에 있어서, Ti, PrTi, LaTi, Ta, Hf, Nb, Zn 또는 Ce이 외부층 재료로 적용됨을 특징으로 하는 방법.
11. 제 7 항에 있어서, 전기 분해에 의한 산화 동안 복합층의 반사율 특성이 연속으로 측정되며 다음 관계식에 따른 초기전압 U_A로 부터 출발하는 양극산화 전압이 측정된 반사율이 바라는 최대값에 이를때까지 연속으로 또는 일련의 단계로 증가됨을 특징으로 하는 방법;
12. 제 7 항에 있어서, 반사율 증진 복합충의 제조가 스트립 형태의 공정을 사용하여 연속으로 수행됨을 특징으로 하는 방법.