KR100382389B1

KR100382389B1 - 자연 발색 양극산화 피막을 얻기 위한 알루미늄 합금 판재의 제조 방법

Info

Publication number: KR100382389B1
Application number: KR10-2000-0079607A
Authority: KR
Inventors: 한갑동; 서쾌현
Original assignee: 원진금속주식회사
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2003-05-09
Also published as: KR20010016565A

Abstract

본 발명은 자연 발색 양극산화 피막을 얻기 위한 알루미늄 합금 판재의 제조 방법에 관한 것이다.

종래에 있어 유백색 양극산화 피막을 얻기 위한 알루미늄 합금 기물용 판재의 제조 방법이 특허 제 121569호에서 공지된 바 있으나, 이는 이의 중량비(wt)로서는 Fe: 1.0∼2.5wt%, Si: 0.01wt% 이하, Ti: 0.01∼0.08wt%이고, 나머지는 불순물과 Al으로 이루어진 합금의 주조체(비레트)를 560∼600℃ 온도범위에서 10∼16시간 가열 유지하는 공정과 400∼460℃ 온도 범위에서 예열한 후 열간 압출하는 공정과 상기 압출재를 표면 연마 후 냉간 압연하여 판재를 만들고 이를 350∼500℃ 온도 범위에서 0.5∼5시간 가열 유지하는 공정으로 이루어지게 하고 있기 때문에 이는 작업성이 저조할 뿐만 아니라 성분 구성상 유백색 양극 산화 피막 외에는 다른 색상의 피막을 얻을 수 없는 결점이 있었던 것이다.

본 발명은 이상의 문제점을 해결하고자 발명한 것으로 이의 발명 요지는 이의 중량비로서는 Ni: 0.3∼2.0wt%, Cr: 0.3∼2.0wt%, Ti: 0.01∼0.07wt% 이하이고, 나머지는 Al(미량의 불순물이 함유된 것)으로 이루어진 합금 소재를 반사로에서 700∼800℃ 용해한 후 홀딩로에서 700∼800℃로 재처리하여 얻어진 합금의 주조체(빌레트 또는 슬라브) 표면을 연마한 후 400∼500℃에서 열간 압연 처리 후 다시 상온에서 냉간 압연하여 판재를 만든 후 이를 다시 500∼530℃ 온도 범위에서 2∼6시간 가열 유지하여 소둔 처리 한 다음 성형과 연마 과정을 거쳐 17% 황산액과 20℃온도에서 전류 밀도3A/dm²로 하여 30분간 양극산화 피막 처리를 하면 황금색의 알루미늄 합금 판재를 얻을 수 있게 되는 것이다.

Description

자연 발색 양극산화 피막을 얻기 위한 알루미늄 합금 판재의 제조 방법{Manufacturing method of Aluminium alloy's coating of color fixation}

본 발명은 자연 발색 양극 산화 피막을 얻기 위한 알루미늄 합금 판재의 제조방법에 관한 것이다.

종래에도 유백색 양극 산화 피막을 얻기 위한 알루미늄 합금 판재의 제조 방법이 특허 제 121569호에서 공지된 바 있으나, 이는 이의 중량비로서 Fe: 1.0∼2.5wt%, Si: 0.01wt% 이하, Ti: 0.01∼0.08wt%이고, 그 나머지는 불순물과 Al로 이루어진 합금의 주조체(빌레트)를 560∼600℃ 온도 범위에서 10시간∼16시간 가열 유지하는 공정과 400∼460℃ 온도 범위에서 예열한 후 열간 압출 하는 공정과 상기 압출재를 냉간 압연하여 판재를 만든 후 이를 350∼500℃ 온도 범위에서 0.5∼5시간 가열 유지하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하고 있기 때문에 이는 후처리 공정인 산화 피막 처리 시에는 유백색 외의 색상의 산화 피막을 얻을 수 없는 결점이 있었던 것이다.

본 발명은 이상의 문제점을 해결하고자 안출한 것으로 이의 발명 요지는 이의 중량비로서 Ni: 0.3∼2.0wt%, Cr: 0.3∼2.0wt%, Ti: 0.01∼0.07wt% 와 Al(미량의 불순물을 함유한 것)으로 이루어진 합금 소재를 700∼800℃의 반사로와 700∼800℃의 홀딩로에서 용해 및 주조 과정을 거쳐 주조체를 얻고, 이를 400∼500℃에서 열간 압연 처리 후 다시 상온에서 냉간 압연처리하여 판재를 만든 다음 500∼530℃에서 2∼6시간 가열하여 소둔 처리 후 양극 산화 피막 처리를 하여 황금색의 자연 발색의 기물용 알류미늄 합금판재를 제조할 수 있게 한 것이다.

도 1은 본 발명의 제조 공정 표시도

* 도면의 중요부분에 대한 부호의 설명

1-반사로 2-홀딩로 3-열간 압연 공정

4-냉간 압연 공정 5-소둔 공정

6-양극산화 피막 처리공정

이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 소재 선택 및 성분 조성에 있어 이에 적용되는 합금 조성비는 Ni: 0.3∼2.0wt% Cr:0.3∼2.0wt%, Ti: 0.01∼0.07wt% 이하이고, 나머지는 알루미늄(미량의 불순물을 함유한 것)으로 이루어진 합금으로 조성된다.

여기에서 채택한 Ni와 Cr은 황금색의 자연 발색의 양극 산화 피막을 얻기 위한 필수 원소인바 , 이의 특성을 살펴보면 다음과 같다.

Cr : 금색 양극 산화 피막을 얻기 위한 필수 원소이며 함유량이 0.3wt% 미만일 경우에는 Al₇Cr 석출량이 적어짐으로, 금색의 색조가 엷어져 발색의 효과가 충분하지 못하고 2.0wt% 이상에서는 소재의 강도 상승으로 차후 성형성을 저하시키는 경향이 있으므로 Cr의 함유량은 0.3∼2.0wt%로 한다.Ni : 주조 공정 시 용탕의 응고 속도를 빠르게 하여 수지상정(dendrite)을 감소시키고 양극 산화 피막시 색상을 균일하게 하고 안정화시킨다. 함유량이 0.3wt% 미만일 경우 수지 상정 발생률이 상승하고 색상의 균일 및 안정화 효과가 저하되고, 함유량이 2.0wt% 이상일 경우 소재의 강도 상승으로 차후 성형성이 저하되는 경향이 있으므로 Ni의 함유량은 0.3∼0.2wt%로 한다.Ti : 양극 산화 피막의 발색에는 영향을 미치지 않고 주조 조직을 미세화하고 성형성을 향상시키는 것으로 이의 함유량이 0.01wt% 미만에서는 상기 효과가 떨어지고, 0.07wt% 초과시는 조대한 정출물을 생성시켜 가공성을 해치게 되므로 Ti의 함유량은 0.01∼0.07wt%로 한다.

이하 본 발명의 알루미늄 합금 판재의 제조 공정은 다음과 같다.

·제 1공정(반사로 용해공정) - Ni : 0.3∼2.0wt%, Cr :0.3∼2.0wt%, Ti : 0.01∼0.07wt% 이하이고, 나머지는 Al(미량의 불순물 포함)로 이루어진 합금 소재를 반사로(1)에 투입하여 700∼800℃에서 용해시킨다.

·제 2공정(홀딩공정) - 제 1공정에서 얻어진 용해물을 홀딩로(2)에 투입하여 700∼800℃에서 재처리한 후 고체상의 주조체(빌레트 또는 슬라브)를 압형한 후 표면 처리한다.이 홀딩 공정에는 700∼800℃의 온도를 일정하게 유지함으로서 주조체(슬라브 또는 빌레트)의 품질을 안정시키는 공정이다.

·제 3공정(열간 압연공정) - 제 2 공정에서 얻어진 주조체를 400∼500℃의 온도에서 열간 압연처리공정(3)을 실시한다.이 열간 압연공정은 주조과정에서 형성된 수지 상정(樹枝狀晶)을 파괴하여 차후 양극 산화 처리시 미려한 조직을 얻기 위한 공정으로서, 가공 온도가 400℃ 이하에서는 수지 상정의 파괴가 미흡하고 560℃ 이상일 경우는 열간 취성에 의하여 균열(crack)이 발생하게 되는 폐단이 있기 때문에 400∼500℃ 이내의 온도에서 작업하는 것이 적합하나 무리하게는 560℃까지는 적용 할 수 있다.

·제 4공정(냉간 압연공정) - 제 공정을 실시한 후 상온에서 냉간 압연 공정(4)을 실시하여 판재를 얻는다.

·제 5공정(소둔 공정) - 제 4공정에서 얻어 소재(판재)의 성형성 향상을 위해 이를 연질화 함과 동시에 소재속에 함유된 Al₇Cr, Al₃Ni상을 석출시키는 소둔공정(5)을 실시한다. 이의 가열 온도는 500∼530℃범위이고 이의 가열시간은 2∼6시간 실시한다 그러나 이의 가열온도는 400∼580℃내에서도 물성변화가 거의 없으므로 적용이 가능하다.그리고 상기의 Al₇Cr상은 금색 색상의 필수 석출물이며, Al₃Ni 상은 색상의 균일 및 안정화시키는 역할을 하는 것으로 석출 시간은 500℃에서는 2시간 이면 충분하나 400℃미만일 경우는 가열시간이 6시간이상이 요구 될 뿐만 아니라 Al₇Cr 석출량이 줄어들어 발색 효과가 충분하지 못하고, 또한 580℃이상에서는 재 결정립이 성장하여 이의 결정 입자가 조대하여 지므로 성형성을 저하시킨다.

·제 6공정(양극 산화 피막 처리 공정) - 제 5공정에서 얻어진 소재를 판재로 성형한 후 17% 황산액을 20℃에서 전류 밀도 3A/dm²의 조건으로 30분간 양극 산화 처리공정(6)을 실시하여 황금색의 제품을 얻는다.본 발명의 방법에 따른 자연 발색에 있어 황금색 Al 합금 판재의 제조에 대한 실시예는 다음과 같다.(1)실시1 - 상기의 제조 공정의 조건에 따라 합금 소재를 Cr : 0.7wt%, Ni : 0.4wt%, Ti : 0.2wt%를 함유하고 나머지는 Al인 35㎜ 두께의 주조체(슬라브)를 750℃에서의 용해 공정 및 홀딩 공정을 거친 다음 500℃에서의 열간압연과 상온에서 냉간 압연을 한 다음 소둔 공정에서는 500℃로 1시간 유지한 후 성형 과정을 거쳐 양극 산화 피막 처리를 하였다.(2) 실시 2 - Ni을 제외한 Cr : 0.7wt%, Ti : 0.02wt%를 함유하고 나머지는 Al으로 된 35㎜ 두께의 주괴를 완성하고 나머지 조건은 실시 1의 조건과 동일하게 행하였다.(3) 실시 3 - 소둔 온도를 380℃로 하여 이의 유지 시간은 1시간으로 변경하고 나머지 조건을 실시 1과 동일하게 행하였다.(4)실시 4 - 열간 가공 온도를 380℃로 변경하고 나머지 조건은 실시 1과 동일하게 행하였다.상기 4가지 실시예에 따른 제품 상태를 비교해 보면 다음과 같다.상기와 같이 본 발명에 의한 실시 예에 따른 금색의 자연 발색 알루미늄 합금 판재의 제조법은 양극 산화 피막 처리에 의해 합금 고유의 색상이 발색하게 된다.

상기와 같이 본 발명은 Ni : 0.3∼0.2wt%, Cr : 0.3∼2.0wt%, Ti : 0.01∼0.07wt%를 함유하고 나머지는 Al으로 구성된 합금 소재를 이용한 판재 제조방법에 의하면 황금색 고유의 자연 색상이 발색하기 때문에 종래의 유백색이나, 염색 및 전해 착색제품 보다 외관이 미려하고 우수한 제품을 얻을 수 있어 산업 발전에 크기 기여 할 수 있다.

Claims

Cr : 0.3∼2.0wt%, Ni : 0.3∼2.0wt%, Ti : 0.01∼0.07wt%와 나머지는 Al로 되어 있는 알루미늄 합금 소재를 반사로에서 700∼800℃로 용해 한 다음 홀딩로에서 700∼800℃로 재 처리하여 얻어진 합금 주조체의 표면을 연마(연삭)처리 한 후 400∼500℃의 범위에서 열간 압연 처리 후 다시 상온에서의 냉각 압연 처리를 한 다음 이를 500∼530℃의 범위에서 2∼6시간 가열하여 소둔 처리후 양극 산화 피막 처리함을 특징으로 한 자연 발색 양극산화 피막을 얻기 위한 알루미늄 합금 판재의 제조 방법.