KR100485831B1 - A aluminum material and method of ceramic coating manufacturing - Google Patents

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Abstract

An aluminum material and a ceramic coating manufacturing method thereof are provided to secure low friction coefficient and to improve excellent sliding efficiency and heat resistance and corrosion resistance by treating a surface of a base material under high voltage and low current by plasma electrolytic oxidation. An electrolytic cell(1) keeps the temperature of 10~40 deg.C and receives alkali electrolyte(2) of 7.9~8.8pH containing alkali metal hydroxides with the concentration of 1~3g/L, alkali metal silicate with the concentration of 2~5g/L, alkali metal fluoride of 2~6g/L. An anode(3) made from aluminum or aluminum alloy and a cathode(4) made from stainless steel are dipped in the electrolytic cell. And then, a plasma electrolytic oxidation layer is formed on the surface of a base material by applying an alternating current of a pulse mode to the anode and the cathode according to a current value calculated by the following formula. Current value = D*S/n. D is current density. S is a surface area of the base material. N is the number over 3. The current is continuously applied without regulating the current value. An effective voltage value applied to the anode is kept over 450V all the time by intermittently regulating voltage in applying the current. The pulse mode 50 or 60Hz. The current density is 5~30A/dm^2. Watt-hour of an anode pulse mode of the pulse mode is larger than a cathode pulse mode.

Description

알루미늄재 및 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법 {A Aluminum Material and Method of Ceramic Coating Manufacturing }A aluminum material and method of ceramic coating manufacturing

본 발명은 알루미늄재 및 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 알루미늄 또는 알루미늄합금에 있어서 기재의 표층부에 α-Al2O3를 주성분으로 한 플라즈마 전해산화막을 형성함으로써 내열성, 내식성이 우수할 뿐만 아니라 표면조도(R)가 작아 다른 소재와의 마찰이 적고 접동성이 우수하며, 경도가 큰 알루미늄재 및 상기 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aluminum material and a method for producing a ceramic coating of an aluminum material. More specifically, the present invention provides heat and corrosion resistance by forming a plasma electrolytic oxide film containing α-Al 2 O 3 as a main component in a surface layer of a substrate in an aluminum or aluminum alloy. In addition to the excellent surface roughness (R) is less friction with other materials and excellent sliding properties, and relates to an aluminum material having a high hardness and a ceramic coating method of the aluminum material.

최근, 알루미늄 또는 알루미늄함금의 표면처리에 관해서는 플라즈마 전해산화법이 주목을 받고 있는데, 상기 플라즈마 전해산화법에 의하면 알루미늄 또는 알루미늄합금의 표층부를 Al2O3로 구성된 경질의 세라믹막으로 변화시키는 것이 가능하기 때문에 알루미늄재에 내식성, 내마모성 등의 특성을 부여할 수 있다.In recent years, the plasma electrolytic oxidation method has attracted attention for the surface treatment of aluminum or aluminum alloy. According to the plasma electrolytic oxidation method, it is possible to change the surface layer of aluminum or aluminum alloy into a hard ceramic film composed of Al 2 O 3 . Therefore, characteristics such as corrosion resistance and wear resistance can be imparted to the aluminum material.

한편, 미국특허 제 5,616,229호에 기재된 발명에 의하면, 알루미늄재에 대한 플라즈마 전해산화법의 적용에 있어서, 쥬랄민(2014합금)의 표면에 코란담 60%, 알루미노 시리케이트 30%, 알루미나 8%로 구성된 두께 65㎛ 의 Al2O3계 세라믹막을 형성하는 방법이 개시되어 있다.On the other hand, according to the invention described in U.S. Patent No. 5,616,229, in the application of plasma electrooxidation method to aluminum material, 60% of korandam, 30% of aluminosilicate and 8% of alumina are applied to the surface of the Juralmin (alloy 2014). A method of forming an Al 2 O 3 based ceramic film having a thickness of 65 μm is disclosed.

상기 미국특허에 개시된 세라믹코팅 제조방법 발명은 수산화칼륨과 테트라규산나트륨을 포함하는 수용액을 전해액으로 하고, 쥬랄민을 애노드극(+), 스테인레스강을 캐소드극(-)으로 하여 전해조에 담그고, 양극 간에 적어도 700V의 고전압을 인가하여 교류전류를 통전하고, 반파전류인 아노드전류로서는 1사이클의 1/4의 시간내에 0에서 최대값까지 전류를 올린 후, 상기 최대값의 40% 이하까지 전류값을 내리는 전류파형을 채택하고 있다.The ceramic coating method disclosed in the U.S. Patent discloses an aqueous solution containing potassium hydroxide and sodium tetrasilicate as an electrolyte, immersed in an electrolytic cell with juralmin as an anode (+) and stainless steel as a cathode (-), and an anode. A high voltage of at least 700 V is applied to the circuit to conduct an AC current, and as a half-wave current, the anode current raises the current from 0 to the maximum value within a quarter of one cycle, and then increases the current value to 40% or less of the maximum value. It adopts the current waveform which lowers.

상기와 같은 방법에 의하여 쥬랄민의 표면에서는 마이크로 아크가 발생하여, 쥬랄민의 표면에 전해산화가 진행되어 Al2O3계 세라믹막이 형성된다.By the above method, microarc is generated on the surface of the juralmin, and electrolytic oxidation proceeds on the surface of the juralmin to form an Al 2 O 3 based ceramic film.

그러나, 상기와 같은 방법은 세라믹막의 생성에 있어서 서로 다른 장치를 이용하여 전체 3회의 전해산화처리를 행하여 세라믹막을 형성하기 때문에 전해산화처리장치의 구조가 복잡하고, 조작 또한 용이하지 않을 뿐만 아니라, 상기 전해액도 불안정하고, 형성된 세라믹막도 품질이 떨어진다는 문제점이 있었다.However, in the method as described above, since the electrolytic oxidation treatment is performed three times using different devices to form the ceramic film, the structure of the electrolytic oxidation treatment apparatus is not only complicated, but also difficult to operate. The electrolyte was also unstable, and there was a problem that the formed ceramic film was also inferior in quality.

또한, 일본특허공보 제2002-508454호에 기재된 플라즈마 전해산화법은, 알카리 금속수산화물, 알카리 금속규산염, 알카리금속 포리린산염 및 과산화물화합물을 포함하는 전해액을 사용하여 여기에 알루미늄합금을 애노드극(+)으로서 배치한 후, 애노드극(+)과 캐소드극(-)의 사이에 애노드 펄스모드와 캐소드 펄스모드가 교차하는 전류펄스모드를 통전한다.In addition, the plasma electrolytic oxidation method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-508454 uses an electrolytic solution containing an alkali metal hydroxide, an alkali metal silicate, an alkali metal polyphosphate, and a peroxide compound, wherein an aluminum alloy is added to the anode electrode (+). After the arrangement, the current pulse mode in which the anode pulse mode and the cathode pulse mode intersect is energized between the anode pole (+) and the cathode pole (−).

보다 상세히 설명하면, 우선 통전개시부터 5 ~ 90초간의 초기단계에서 전류밀도 160 ~ 180 A/d m2로 통전하고, 이후 전류밀도를 3 ~ 30 A/d m2로 감소시키는데, 막두께가 원하는 두께가 되기까지는 어떤 조작도 하지않고 사용전력의 자발적으로 감소되도록 통전을 계속한다.In more detail, first, the current is energized with a current density of 160 to 180 A / dm 2 at an initial stage of 5 to 90 seconds from the start of energization, and then the current density is reduced to 3 to 30 A / dm 2 , where the desired thickness is obtained. Until no power is supplied, energization is continued to voluntarily reduce the power used.

따라서, 상기와 같은 방법에 의하면, 통전의 초기단계에서는 애노드극(+)과 캐소드극(-)간에 상술한 바와 같이 고전류밀도를 만족시키기 위하여 아주 큰 전류를 흘리는 것이 하나의 특징인데, 이는 플라즈마 전해산화막의 생성속도를 높이기 위함이다. Therefore, according to the above method, in the initial stage of energization, one characteristic is that a very large current flows between the anode electrode (+) and the cathode electrode (-) to satisfy the high current density as described above. This is to increase the formation rate of the oxide film.

그러나, 상기와 같은 방법에 의하면, 통전의 초기단계에서 대량의 전류를 통전하기 때문에 강력한 미소아크방전이 발생하여 플라즈마 전해산화막의 형성속도를 높이지만, 이와 동시에 상기 아크방전은 알루미늄합금(애노드극)의 표면에 균일하게 분포되지 않기 때문에 아크방전이 집중되는 표면에서는 타는 현상이 발생하며, 생성된 플라즈마 전해산화막의 두께가 불균일하여 표면이 울퉁불퉁하다는 문제점이 있었다.However, according to the above method, since a large amount of current is energized in the initial stage of energization, a strong micro-arc discharge occurs to increase the formation rate of the plasma electrolytic oxide film, but at the same time, the arc discharge is an aluminum alloy (anode electrode). Because it is not uniformly distributed on the surface of the burning phenomenon occurs in the surface where the arc discharge is concentrated, there is a problem that the surface of the resulting plasma electrolytic oxide film is uneven, the surface is uneven.

한편, 최근 내연엔진의 피스톤과 실린더라이너, 펌프와 콤프렛의 부품, 유압장치와 공기압축장치의 부품 등의 재료분야에서는 에너지절약 차원에서 상기 부품 등을 경량의 알루미늄재로 제작하려는 경향이 검토되고 있는 바, 이 경우 알루미늄재는 내식성, 내열성, 단열성이 뛰어날 뿐만 아니라, 표면조도(R)가 작아 다른 소재와의 마찰이 적고 접동성이 우수하며, 경도가 큰 것이어야 한다.On the other hand, in the field of materials such as pistons and cylinder liners of internal combustion engines, parts of pumps and compressors, parts of hydraulic devices and air compressors, the tendency to manufacture such parts as lightweight aluminum materials for energy saving is being considered. In this case, the aluminum material is not only excellent in corrosion resistance, heat resistance, heat insulation, but also has a small surface roughness (R), so that the friction with other materials is low, the sliding property is excellent, and the hardness is high.

이러한 관점에서, 앞서 상술한 종래의 플라즈마 전해산화법에 의해서 표층부를 Al2O3계 세라믹막으로 변화시킨 알루미늄재는 내식성, 내열성, 단열성은 충분히 만족시키고 있지만, 표면조도(R)가 크고 접동성이 떨어지며, 경도가 작다는 문제점이 있었다.From this point of view, the aluminum material in which the surface layer portion is changed to an Al 2 O 3 based ceramic film by the above-described conventional plasma electrolytic oxidation method satisfies the corrosion resistance, heat resistance, and heat insulation sufficiently, but the surface roughness (R) is large and the sliding property is poor. There was a problem that the hardness was small.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명은 알루미늄재 및 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 알루미늄 또는 알루미늄합금에 있어서 기재의 표층부에 α-Al2O3를 주성분으로 한 세라믹막으로 형성함으로써 내열, 내식성이 우수할 뿐만 아니라 표면조도(R)가 작아 다른 소재와의 마찰이 적고 접동성이 우수하며, 경도가 큰 알루미늄재 및 상기 알루미늄재를 플라즈마 전해산화법에 의해 제조하는 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention relates to a method for producing an aluminum material and a ceramic coating of the aluminum material, and more specifically, to the surface layer of the base material in the aluminum or aluminum alloy as α-Al 2 O 3 as a main component By forming a ceramic film, not only has excellent heat resistance and corrosion resistance, but also has a low surface roughness (R), so that friction with other materials is low, and slidability is excellent. Its purpose is to provide a method.

상기한 목적을 달성하기위해 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법은, 온도가 10 ~ 40℃ 로 유지되고, 1 ~ 3 g/L 농도의 알카리 금속수산화물, 2 ~ 5 g/L 농도의 알카리 금속규산염, 2 ~ 6 g/L 알카리 금속포리린산염을 포함한 pH 7.9 ~ 8.8의 알칼리 전해액(2)을 수용한 전해조(1)에, 알루미늄 또는 알루미늄합금의 기재로 형성된 애노드극(3)과 스테인레스강으로 형성된 캐소드극(4)을 담근 후, 상기 애노드극(3)과 캐소드극(4)에 애노드 펄스모드와 캐소드 펄스모드로 구성된 펄스모드의 교류전류를 통전시킴으로써 기재의 표층부에 플라즈마 전해산화막을 생성하는 방법에 있어서, In order to achieve the above object, the ceramic coating method of the aluminum material according to the present invention, the temperature is maintained at 10 ~ 40 ℃, alkali metal hydroxide of 1 ~ 3 g / L concentration, alkali of 2 ~ 5 g / L concentration An anode (3) formed of an aluminum or aluminum alloy substrate and a stainless steel in an electrolytic cell (1) containing an alkali electrolytic solution (2) having a pH of 7.9 to 8.8 containing a metal silicate and 2 to 6 g / L alkali metal polyphosphate After soaking the cathode electrode 4 formed of steel, a plasma electrolytic oxide film is applied to the surface layer of the substrate by energizing the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 with an alternating current of a pulse mode consisting of an anode pulse mode and a cathode pulse mode. In the producing method,

전류값 = DㆍS / n …………………………………………………… 식 (1)Current value = D S / n. … … … … … … … … … … … … … … … … … … … Formula (1)

(단, D는 전류밀도, S는 기재의 표면적, n은 3이상의 수)               (Where D is the current density, S is the surface area of the substrate, and n is the number of 3 or more)

전류값은 식 (1)로 산출하여 통전을 개시하고, 이후 통전종료시점까지 상기 전류값을 조절하지 않고 통전상태를 계속하며, 통전과정에서 간헐적으로 전압을 조절함으로써 애노드극(+)에 인가되는 실효 전압치를 항상 450V이상으로 하되, 상기 펄스모드는 50 또는 60 Hz이고 상기 전류밀도(D) 5 ~ 30 A/d m2 인 것을 특징으로 한다.The current value is calculated by Equation (1) to start the energization, after which the energization state is continued without adjusting the current value until the end of the energization, and the voltage is applied to the anode pole by intermittently adjusting the voltage during the energization process. The effective voltage value is always 450V or more, wherein the pulse mode is 50 or 60 Hz, and the current density (D) is 5 to 30 A / dm 2 .

또한, 상기 펄스모드는 애노드 펄스모드의 전력량이 캐소드 펄스모드의 전력량보다 큰 것을 특징으로 한다.In addition, the pulse mode is characterized in that the amount of power in the anode pulse mode is larger than the amount of power in the cathode pulse mode.

또한, 상기 펄스모드는 애노드 펄스모드의 ON시간을 캐소드 펄스모드의 ON시간보다 길게 하는 것을 특징으로 한다.In the pulse mode, the ON time of the anode pulse mode is longer than the ON time of the cathode pulse mode.

또한, 상기 애노드극(3)의 4면이 4개의 상기 캐소드극(4)으로 둘러 쌓인 것을 특징으로 한다.In addition, four surfaces of the anode electrode 3 are surrounded by four cathode electrodes 4.

또한, 상기 알카리 금속수산화물은 KOH인 것을 특징으로 한다.In addition, the alkali metal hydroxide is characterized in that KOH.

또한, 상기 알카리 금속규산염은 Na2SiO2인 것을 특징으로 한다.In addition, the alkali metal silicate is characterized in that Na 2 SiO 2 .

또한, 상기 알카리 금속포리린산염은 Na4P2O7, Na2PO4 , Na6P6O18 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the alkali metal polyphosphate is characterized in that any one of Na 4 P 2 O 7 , Na 2 PO 4 , Na 6 P 6 O 18 .

또한, 상기 n은 3 ~ 7 인 것을 특징으로 한다.In addition, the n is characterized in that 3 to 7.

또한, 본 발명에 따른 알루미늄재는, 알루미늄 또는 알루미늄합금에 있어서 기재의 표층부에 α-Al2O3를 주성분으로 하고 표면조도(R)가 1.0㎛ 이하인 플라즈마 전해산화막이 형성되어 내열성, 내식성이 우수할 뿐만 아니라 접동성이 우수하며, 경도가 큰 것을 특징으로 한다.In addition, the aluminum material according to the present invention has a plasma electrolytic oxide film having α-Al 2 O 3 as a main component and a surface roughness (R) of 1.0 μm or less in the surface layer of the substrate in aluminum or aluminum alloy, so that it is excellent in heat resistance and corrosion resistance. As well as excellent sliding, it is characterized by a large hardness.

이하, 본 발명에 따른 알루미늄재 및 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, an aluminum material and a ceramic coating method of manufacturing an aluminum material according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄재의 표층부에 있어서 단면구조를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법으로 형성된 플라즈마 전해산화막의 표면을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 알루미늄재를 제조하기 위한 장치의 일 실시예를 도시한 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에 채택한 애노드극(+)과 캐소드극(-)의 배치관계의 일 실시예를 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에서 채택한 애노드극(+)과 캐소드극(-)의 배치관계의 다른 실시예를 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에서 채택한 전류의 애노드 펄스모드(A모드)의 일 실시예를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에서 채택한 전류의 캐소드 펄스모드(C모드)의 일 실시예를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에서 채택한 전류의 교류펄스모드(AC모드)의 일 실시예를 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에서 채택한 인가전압의 조절을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view showing a cross-sectional structure in the surface layer portion of the aluminum material according to the present invention, Figure 2 is a view showing the surface of the plasma electrolytic oxide film formed by the ceramic coating method of the aluminum material according to the present invention, Figure 3 FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment of an apparatus for manufacturing an aluminum material according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement relationship between an anode electrode (+) and a cathode electrode (−) employed in a method of manufacturing a ceramic coating of an aluminum material according to the present invention. 5 is a plan view showing an embodiment, Figure 5 is a plan view showing another embodiment of the arrangement relationship of the anode electrode (+) and the cathode electrode (-) adopted in the ceramic coating method of the aluminum material according to the present invention, Figure 6 Is a view showing an embodiment of the anode pulse mode (A mode) of the current adopted in the method of manufacturing a ceramic coating of aluminum material according to the present invention, Figure 7 is an aluminum according to the present invention Fig. 8 is a view showing an embodiment of the cathode pulse mode (C mode) of the current adopted in the ceramic coating method of ash, Fig. 8 is an AC pulse mode (AC mode) of the current adopted in the ceramic coating method of the aluminum material according to the present invention. 9 is a view showing an embodiment of, Figure 9 is a view for explaining the adjustment of the applied voltage adopted in the method of manufacturing a ceramic coating of aluminum material according to the present invention.

먼저, 본 발명에 따른 알루미늄재를 플라즈마 전해산화법에 의해 제조하는 기본원리를 설명한다.First, the basic principle of manufacturing the aluminum material according to the present invention by the plasma electrolytic oxidation method will be described.

우선, 기재의 표층부에서 플라즈마 전해산화막을 형성하기 위하여 기재를 애노드극(+)으로 하고 전해액에 담근 상태에서 상기 기재에 일정한 교류고전압을 인가하여 일정한 전류밀도(전류)를 통전하면, 그 초기단계에서는 전해질성분으로 이온화가 발생하고 산소가 생성됨과 더불어 기재와 전해액과의 접촉면에는 다수의 플라즈마 필라멘트가 발생한다.First, in order to form a plasma electrolytic oxide film in the surface layer portion of the substrate, when the substrate is used as an anode (+) and immersed in the electrolyte, a constant alternating current high voltage is applied to the substrate and a constant current density (current) is applied. In addition to ionization and oxygen generation as electrolyte components, a large number of plasma filaments are generated on the contact surface between the substrate and the electrolyte.

한편, 플라즈마 필라멘트의 선단, 즉 기재의 표면에는 온도가 1000 ~ 10000℃이고 압력이 100Mpa정도의 고온, 고압스포트(spot)가 상기 플라즈마 필라멘트의 발생수와 같은 수만큼 형성되고, 상기 고온, 고압스포트(spot)가 형성되어있는 기재의 표면은 Al2O3을 주성분으로 하는 산화물로 변화하여, 통전의 과정에서 층상으로 성장한다.On the other hand, at the front end of the plasma filament, that is, the surface of the substrate, a high temperature and a high pressure spot having a temperature of about 1000 to 10000 ° C. and a pressure of about 100 MPa are formed as many as the number of occurrences of the plasma filament. The surface of the substrate on which (spot) is formed changes into an oxide containing Al 2 O 3 as a main component and grows in a layered manner in the course of energization.

다만, 상기한 산화물층상의 성장은 플라즈마 필라멘트의 선단이 산화물의 층상의 밑에 위치하는 미반응 기재의 표면에 계속하여 도달한다는 것을 전제로 한다.However, the above growth on the oxide layer is based on the premise that the tip of the plasma filament continues to reach the surface of the unreacted substrate positioned below the oxide layer.

또한, 산화물층상의 두께가 두꺼워지면 그 저항은 커지기 때문에 플라즈마 필라멘트는 상기한 미반응 기재의 표면에 도달하기 어렵게 되고, 결국 플라즈마 필라멘트가 미반응의 기재표면에 도달하지 않게 되어, 산화물층상의 성장은 정지하고, 산화물층상에는 플라즈마 필라멘트의 흔적이 전공으로서 남는다. In addition, when the thickness on the oxide layer becomes thick, the resistance becomes large, so that the plasma filament becomes difficult to reach the surface of the above-mentioned unreacted substrate, and as a result, the plasma filament does not reach the surface of the unreacted substrate. It stops and the trace of a plasma filament remains as a hole on an oxide layer.

따라서, 산화물층상의 성장을 계속 유지시키기 위해서는 설정된 인가전압을 올려 통전하는 전류를 크게 하여 전력을 높임으로써, 미반응 기재의 표면에 플라즈마 필라멘트를 계속하여 도달시킬 필요가 있는데, 이러한 방식이 종래의 통전과정에 있어서 전압과 전류의 조절방식이다Therefore, in order to maintain growth on the oxide layer, it is necessary to continuously reach the surface of the unreacted substrate by reaching the set applied voltage to increase the current through which the current flows, thereby increasing the power. In the process of controlling voltage and current

한편, 본 출원인의 실험에 의하면 초기단계에서 큰 전류를 통전시키면 확실하게 짧은 시간에 두꺼운 산화물층상을 생성할 수가 있었으나 그 산화물층상의 두께는 균일하지 않고 표면이 심하게 울퉁불퉁해졌고, 인가전압이 낮은 경우에는 표면의 일부가 변색되었다.On the other hand, according to the experiments of the applicant, when a large current was energized in the initial stage, a thick oxide layer phase was surely generated in a short time, but the thickness of the oxide layer phase was not uniform and the surface was severely rugged, and the applied voltage was low. Part of the surface was discolored.

따라서, 표면이 균일하고 평평한 산화물층상을 형성시키기 위하여 큰 전류를 통전시키는 것은 부적절하고, 변색방지를 위해서는 인가전압을 높게 설정하여야 한다는 결론을 얻었다. Therefore, it was concluded that it was inappropriate to conduct a large current to form an oxide layer on which the surface was uniform and flat, and that the applied voltage should be set high to prevent discoloration.

상술한 바와 같이, 플라즈마 전해산화에 있어서, 플라즈마 필라멘트의 선단에 생성되는 고온·고압스포트(spot)에 산화물층상이 성장하는데, 상기 고온·고압스포트(spot)를 발생시켜서 산화물의 생성반응에 기여하는 것은 애노드 펄스모드이다. As described above, in the plasma electrolytic oxidation, an oxide layer phase grows at a high temperature and high pressure spot generated at the tip of the plasma filament, which contributes to the formation reaction of the oxide by generating the high temperature and high pressure spot. Is the anode pulse mode.

한편, 캐소드 펄스모드는 산화물의 생성반응에는 기여하지 않지만 이미 형성된 산화물층상의 표면에 캐소드 방전을 일으켜 고온, 고압스포트(spot)를 애노드 펄스모드의 통전시보다 고온으로 유지하는 역할을 한다.On the other hand, the cathode pulse mode does not contribute to the formation reaction of the oxide, but generates a cathode discharge on the surface of the already formed oxide layer, thereby maintaining a high temperature and a high pressure spot at a higher temperature than when the anode pulse mode is energized.

따라서, 애노드 펄스모드의 통전시에 발생하는 고온·고압스포트(spot)에 있어서 온도는 더욱 고온으로 하고 압력을 더욱 고압으로 할 수 있다면 산화물이 계속 생성될 것이고, 상기 산화물은 고온, 고압하에서 경질화되고 압축변형됨으로써 성장하는 산화물층상의 표면이 평탄화된다는 결론에 도달할 수 있다.Therefore, in the high temperature and high pressure spot generated in the energization of the anode pulse mode, if the temperature can be made higher and the pressure can be made higher, the oxide will continue to be produced, and the oxide is hardened under high temperature and high pressure. And compression deformation, it can be concluded that the surface on the growing oxide layer is planarized.

즉, 애노드 펄스모드에 상기한 기능을 발휘시키기 위해서는 인가전압을 높이는 것이 유효하고, 캐소드 펄스모드의 통전시에는 산화물층상의 표면에 캐소드 방전이 일어나기 때문에 상기 캐소드 방전에 의해 산화물층상의 표면의 일부, 즉 방전이 일어나기 쉬운 볼록한 부분을 제거함으로써 상기 캐소드 방전은 산화물층의 표면 평탄화에 기여하는 것이다.That is, it is effective to increase the applied voltage in order to exhibit the above functions in the anode pulse mode, and since the cathode discharge occurs on the surface of the oxide layer when the cathode pulse mode is energized, part of the surface of the oxide layer by the cathode discharge, That is, the cathode discharge contributes to the planarization of the oxide layer by removing the convex portions where discharge is likely to occur.

상기와 같은 원리에 의하면, 결국 표면이 평탄한 플라즈마 전해산화막을 형성하기 위해서는 고전압, 저전류로 플라즈마 전해산화를 행하여야 한다는 결론에 다다른다.According to the above principle, in order to form a plasma electrolytic oxide film having a flat surface, it is concluded that plasma electrolytic oxidation should be performed at high voltage and low current.

이하, 본 발명에 따른 알루미늄재에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the aluminum material which concerns on this invention is demonstrated in detail.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄재의 표층부의 단면구조를 나타내는 현미경사진(배율1000배)이고, 도 2는 본 발명에 따른 알루미늄재의 제조방법으로 형성된 플라즈마 전해산화막의 표면의 현미경사진(배율400배)이다.1 is a micrograph (1000 times magnification) showing the cross-sectional structure of the surface layer portion of the aluminum material according to the present invention, Figure 2 is a micrograph (400 times magnification) of the surface of the plasma electrolytic oxide film formed by the manufacturing method of the aluminum material according to the present invention. to be.

도 1 또는 도 2에서 알 수 있듯이, 플라즈마 전해산화막은 후술할 통전 또는 운전조건에서 플라즈마 전해산화를 실시함으로서 기재의 표면부분이 플라즈마 전해산화막으로 변화되어 형성된 것이며 기본적으로 1층 구조로 되어있다.As can be seen in Figure 1 or 2, the plasma electrolytic oxide film is formed by changing the surface electrolytic oxide film of the substrate by performing plasma electrolytic oxidation under the energization or operating conditions to be described later, and basically has a one-layer structure.

또한, 도 2에 의하면 상기 플라즈마 전해산화막의 표면은 미세한 유상분이 상호 압접한 상태로 집합한 면상태로 되어 있어 미세공의 분포가 확인가능한데, 상기 플라즈마 전해산화막의 특징은 다음과 같다.  In addition, according to FIG. 2, the surface of the plasma electrolytic oxide film has a surface state in which fine oil components are assembled in a state in which they are pressed to each other, and thus the distribution of micropores can be confirmed. The characteristics of the plasma electrolytic oxide film are as follows.

우선, 표면은 상당히 평편한데, 구체적으로 한국산업규격에서 규정하는 방법으로 측정한 표면조도(R)가 1.0㎛ 이하 인데, 다소 표면이 거친 기재라도 본 발명에 따른 알루미늄재의 제조방법에 의하여 플라즈마 전해산화를 한 후에는 기재의 표면조도(R)가 1.0㎛ 이하로 만들 수 있다.First of all, the surface is fairly flat, specifically, the surface roughness (R) measured by the method specified by the Korean Industrial Standard is 1.0 μm or less, even if the surface is rather rough, the electrolytic oxidation of the aluminum material according to the method of manufacturing the aluminum material according to the present invention. After the surface roughness (R) of the substrate can be made 1.0 μm or less.

한편, 도 2에서 알 수 있듯이, 미세공은 전공의 흔적이지만, 상기 미세공은 플라즈마 전해산화막의 표면부분에 분포하고 있을 뿐이고, 극도로 얕은 구멍으로 되어있다.On the other hand, as can be seen in Figure 2, the micropores are traces of the pores, the micropores are only distributed in the surface portion of the plasma electrolytic oxide film, and are extremely shallow holes.

따라서, 생성된 플라즈마 전해산화막은 상기한 표면부분에 분포하는 미세공을 포함한다고 하여도 사실상 무공상태로 되어 있다고 볼 수 있다. Therefore, it can be said that the generated plasma electrolytic oxide film is in a substantially non-porous state even if it contains micropores distributed in the above-mentioned surface portion.

여기서, 플라즈마 전해산화막에 박막X선 회절법을 적용하면 결정질의 Al2O3(α-Al2O3)의 회절각을 확인할 수 있으므로, 상기 플라즈마 전해산화막은 기본적으로는 α-Al2O3로 구성되어 있음을 알 수 있다.Here, when the thin film X-ray diffraction method is applied to the plasma electrolytic oxide film, the diffraction angle of crystalline Al 2 O 3 (α-Al 2 O 3 ) can be confirmed, and thus, the plasma electrolytic oxide film is basically α-Al 2 O 3. It can be seen that consists of.

이렇듯, 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에 의하여 제조된 알루미늄재는, 기재의 표층부에 형성된 플라즈마 전해산화막은 α-Al2O3를 주성분으로 하여 그 표면조도(R)가 1.0㎛ 이하이며 사실상 무공상태의 정밀구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.As described above, in the aluminum material produced by the method of manufacturing the aluminum coating ceramic according to the present invention, the plasma electrolytic oxide film formed on the surface layer portion of the base material has α-Al 2 O 3 as a main component, and its surface roughness (R) is 1.0 μm or less, in fact. It is characterized by consisting of a precision structure of a non-porous state.

다음으로, 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing a ceramic coating of an aluminum material according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3은 본 발명에 따른 알루미늄재를 제조하기 위한 장치의 일 실시예를 도시한 개략도로서, 전해조(1)의 안에 전해액(2)이 수용되고, 상기 전해액(2)의 안에 기재(基材)가 애노드극(3)으로서, 스텐인레스강이 캐소드극(4)으로서 담겨져 있으며, 상기 애노드극(3)과 상기 캐소드극(4)는 각각 제어장치에 연결된다.3 is a schematic view showing an embodiment of an apparatus for manufacturing an aluminum material according to the present invention, in which an electrolyte solution 2 is accommodated in an electrolytic cell 1, and a substrate is contained in the electrolyte solution 2. As the anode electrode 3, stainless steel is contained as the cathode electrode 4, and the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 are each connected to a control device.

한편, 상기 제어장치는 전원에서 공급되는 50Hz 또는 60Hz의 교류전력을 애노드 펄스모드와 캐소드 펄스모드를 포함한 펄스모드로 변환하여 상기 펄스모드를 애노드극(3)에 공급하여 플라즈마 전해산화를 진행한다.On the other hand, the control device converts the AC power of 50Hz or 60Hz supplied from the power source into a pulse mode including an anode pulse mode and a cathode pulse mode, and supplies the pulse mode to the anode electrode 3 to perform plasma electrolytic oxidation.

또한, 상기 전해조(1)에는 냉각기와 공기배출장치가 장착되고, 상기 전해액(2)의 온도제어와 교반이 가능하게 되어 있다.The electrolytic cell 1 is equipped with a cooler and an air discharge device, and temperature control and stirring of the electrolytic solution 2 are possible.

여기서, 애노드극(3)은 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 구성되는데, 알루미늄합금으로서는 특별히 한정될 필요는 없지만, 예를 들어 2014합금, 2024합금(모두 Al-Cu-Mg계), 6061합금, 6463합금(모두 Al-Mg-Si계), 7075합금, 7175합금(모두 Al-Zn-Mg계), 5052합금(Al-Mg계)등을 들수 있다.Here, the anode 3 is composed of aluminum or an aluminum alloy, but is not particularly limited as an aluminum alloy, for example, 2014 alloy, 2024 alloy (all Al-Cu-Mg), 6061 alloy, 6463 alloy ( Al-Mg-Si type | system | group, 7075 alloy, 7175 alloy (all Al-Zn-Mg type), 5052 alloy (Al-Mg type), etc. are mentioned.

또한, 애노드극(3)에 대해서는 플라즈마 전해산화를 행할 시에 그 표면을 정밀하게 가공하여 가공면을 가능한 한 평활하게 하는 것이 적합하지만, 만약 표면조도(R)가 3 ~ 4㎛ 정도의 거친면으로 형성되어 있더라도 본 발명에 따른 알루미늄재의 플라즈마 전해산화 처리후에는 표면조도(R)가 1.0㎛ 이하로 평탄화될 것이다.In addition, for the anode electrode 3, it is suitable to make the surface as smooth as possible by processing the surface precisely when performing plasma electrolytic oxidation, but if the roughness of the surface roughness R is about 3 to 4 µm, Even if it is formed as a surface roughness (R) after the plasma electrolytic oxidation treatment of the aluminum material according to the present invention will be flattened to 1.0㎛ or less.

한편, 전해액(2)의 pH치가 7보다 낮아지거나 9보다 높아지면 플라즈마 필라멘트가 발생하기 힘들고, 배액처리도 복잡하기 때문에 전해액(2)의 pH치는 7.9 ~ 8.8정도가 바람직하고, 전해액(2)에 유기물질이 포함되어 있으면 생성된 플라즈마 전해산화막의 내박리성이 열화되는 경향이 있기 때문에 유기물질을 제거하도록 한다.On the other hand, when the pH value of the electrolyte solution 2 is lower than 7 or higher than 9, the plasma filament is hardly generated, and the drainage process is complicated, so that the pH value of the electrolyte solution 2 is preferably about 7.9 to 8.8. When the organic material is included, the peeling resistance of the generated plasma electrolytic oxide film tends to be deteriorated, so that the organic material is removed.

또한, 전해액(2)을 위한 알카리 금속수산화물로서는 KOH, NaOH 등을 들 수 있지만, KOH이 더욱 적합하고, 알카리 금속규산염으로서는 Na2SiO2를 채택하는 것이 바람직하며, 알카리 금속포리린산염으로서는 Na4P2O7, Na2PO 4, Na6P6O18 등의 1종 또는 2종이상을 사용할 수가 있다.In addition, there can be KOH, NaOH, etc. As the alkali metal hydroxide for the electrolyte (2), it is preferable to KOH is more suitable, as the alkali metal silicate employed for Na 2 SiO 2, as the alkali metal Poly Lin acid Na 4 One or two or more kinds of P 2 O 7 , Na 2 PO 4 , Na 6 P 6 O 18, and the like can be used.

한편, 상기 전해액(2)은 상기 성분을 증류수 또는 탈이온수에 용해하여 조절하고, 기재에 형성되는 플라즈마 전해산화막의 생성, 경도 등을 고려하여 각 성분의 농도를 적당히 조절한다. On the other hand, the electrolyte solution 2 is dissolved in distilled or deionized water to adjust the components, and adjust the concentration of each component in consideration of the generation, hardness, etc. of the plasma electrolytic oxide film formed on the substrate.

여기서, 알카리 금속수산화물로서 KOH를 사용하는 경우에는 보통 그 농도를 1 ~ 3 g/L으로, 알카리 금속규산염으로서 Na2SiO2를 사용하는 경우에는 그 농도를 2 ~ 5 g/L으로, 알카리 금속포리린산염으로서는 Na4P2O7,을 사용하는 경우에는 그 농도를 2 ~ 6 g/L로 각각 조절하는 것이 바람직하다.Here, when KOH is used as the alkali metal hydroxide, the concentration is usually 1 to 3 g / L, and when Na 2 SiO 2 is used as the alkali metal silicate, the concentration is 2 to 5 g / L, and the alkali metal is used. Poly Lin when using acid as Na 4 P 2 O 7, it is preferred to independently control the concentration of 2 ~ 6 g / L.

다음으로, 플라즈마 전해산화를 개시하면 기재의 표면에는 고온 ·고압스포트(spot)가 발생하기 때문에 전해액(2)의 온도가 상승하기 시작하지만 본 발명에 있어서는 전해액(2)의 온도는 플라즈마 전해산화의 과정으로 10 ~ 40℃가 유지된다. Next, when the plasma electrolytic oxidation is started, the temperature of the electrolytic solution 2 starts to rise because a high temperature and high pressure spot occurs on the surface of the substrate, but in the present invention, the temperature of the electrolytic solution 2 is determined by the plasma electrolytic oxidation. The process maintains 10-40 ° C.

한편, 전해액(2)의 온도가 10℃보다 낮아지면, 예를 들면 통전과정에서 생성된 각종 이온이 산소막에 피폐되어 플라즈마 필라멘트의 발생이 일어나기 어려워지고, 온도가 40℃보다 높아지면 Na2SiO2에서 SiO2가 분리되기 시작하여 응고되어 버린다.On the other hand, when the temperature of the electrolyte solution 2 is lower than 10 ° C., for example, various ions generated in the energization process are sealed in the oxygen film, making it difficult to generate plasma filaments, and when the temperature is higher than 40 ° C., Na 2 SiO in the two becomes solidified started to SiO 2 is removed.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 온도조절기능을 갖는 냉각기를 배치하여 상기 냉각기에 2개의 배관(5a, 5b)를 설치하여, 한쪽의 배관(5a)에서 전해액(2)을 냉각기에 빨아들여 상기 전해액(2)을 냉각기에서 소정의 온도로 냉각한 후 다른쪽의 배관(5b)을 통하여 전해조(1)로 되돌려 보내는데, 상기 냉각기로서 열교환기를 사용할 수 있다.Therefore, as shown in Fig. 3, by installing a cooler having a temperature control function, two pipes 5a and 5b are provided in the cooler, and the electrolyte solution 2 is sucked into the cooler from one pipe 5a. The electrolyte 2 is cooled to a predetermined temperature in a cooler and then returned to the electrolytic cell 1 through the other pipe 5b. A heat exchanger can be used as the cooler.

또한, 전해조(1)의 저면에 산기판(6)을 설치하여 상기 산기판(6)을 공기배출장치에 접속함으로써 상기 산기판(6)에서 전해액(2)에 공기를 버블링(bubbling)하는 것이 바람직하고, 이로 인해 전해액(2)가 교반되어 균질화되며, 애노드극(3)의 냉각효과도 촉진되며 플라즈마 전해산화막의 품질도 향상시킬 수 있다.In addition, an acid substrate 6 is provided on the bottom surface of the electrolytic cell 1 to connect the acid substrate 6 to an air discharge device to bubble air from the acid substrate 6 to the electrolyte 2. Preferably, the electrolyte 2 is stirred and homogenized, and the cooling effect of the anode electrode 3 is also promoted, and the quality of the plasma electrolytic oxide film can be improved.

한편, 도 3에서는 애노드극(3)과 캐소드극(4)이 각각 1면으로 대향하는 형태로 배치한 실시예를 도시하고 있지만, 상기 애노드극(3)와 캐소드극(4)은 도 4 또는 도 5의 형태로 배치하는 것이 바람직한데, 도 4와 도 5는 모두 애노드극(3)와 캐소드극(4)의 상호 배치관계를 나타내는 평면도이다.Meanwhile, although FIG. 3 illustrates an embodiment in which the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 are disposed so as to face each other on one surface, the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 are shown in FIG. It is preferable to arrange | position in the form of FIG. 5, FIG. 4 and FIG. 5 are the top view which shows the mutual arrangement | positioning relationship of the anode electrode 3 and the cathode electrode 4. As shown in FIG.

보다 상세히 설명하면, 도 4는 애노드극(3)의 4면이 4개의 캐소드극(41, 42 , 43, 44)로 둘러싸인 배치관계를 도시하고 있고, 도 5는 애노드극(3)이 원형의 캐소드극(4)의 중심부에 배치되어 있는 예를 도시하고 있으며, 두 경우 모두 애노드극(3)이 캐소드극(4)으로 둘러싸여 있다.In more detail, FIG. 4 shows an arrangement relationship in which four surfaces of the anode pole 3 are surrounded by four cathode poles 4 1 , 4 2 , 4 3 , and 4 4 , and FIG. 5 shows the anode pole 3. ) Is shown in the center of the circular cathode electrode 4, in both cases the anode electrode 3 is surrounded by the cathode electrode (4).

이와 같이, 애노드극(3)이 캐소드극(4)으로 둘러싸여 있으면, 플라즈마 전해산화시에 애노드극(3)의 표면에 작용하는 전류와 전압이 균질화되어 플라즈마 필라멘트에 의한 고온, 고압스포트(spot)도 애노드극(3)의 표면에 균질하게 분포하여 발생하게 되기 때문에 고품질의 플라즈마 전해산화막의 생성이 안정된 상태에서 진행된다.As such, when the anode 3 is surrounded by the cathode 4, the current and voltage acting on the surface of the anode 3 during the plasma electrolytic oxidation are homogenized, so that a high temperature and high pressure spot caused by the plasma filament is uniform. In addition, since it is generated evenly distributed on the surface of the anode electrode 3, the production of high quality plasma electrolytic oxide film proceeds in a stable state.

다음으로, 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에서 채택하는 통전조건을 상세히 설명한다. Next, the energization conditions adopted in the ceramic coating method of manufacturing an aluminum material according to the present invention will be described in detail.

먼저, 상기 제어장치의 통전개시에 있어서, 설정 전류값은 상기한 식 (1)으로 산출되는 값으로 하고, 통전개시시 전류계의 지시값을 상기 설정 전류값으로 설정하였다면 이후 통전종료시점까지 전류값의 조절을 행하지 않고 그대로의 상태에서 방치하여 둔다.First, at the start of energization of the control device, the set current value is a value calculated by the above formula (1), and if the indication value of the ammeter at the start of energization is set to the set current value, the current value until the end of energization. Do not adjust and leave unchanged.

또한, 통전개시에서 통전종료시점까지는 애노드극(3)에는 항상 450V 이상의 전압이 인가되도록 인가전압의 조절을 계속하여 행하고, 애노드극(3)에의 전력공급은 애노드 펄스모드와 캐소드 펄스모드를 조합하여 행한다.In addition, from the start of energization to the end of energization, the voltage of the anode 3 is continuously adjusted so that a voltage of 450 V or more is always applied. The supply of power to the anode 3 is performed by combining the anode pulse mode and the cathode pulse mode. Do it.

상기와 같은 통전조건을 채택함으로써, 적절한 속도로 플라즈마 전해산화막이 생성 또는 형성되어 그 표면의 표면조도(R)가 1.0㎛ 이하로 평탄화된다.By adopting the above energizing conditions, the plasma electrolytic oxide film is formed or formed at an appropriate speed, and the surface roughness R of the surface thereof is flattened to 1.0 µm or less.

한편, 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조에 있어서, 전류밀도를 높게 하면 상술한 바와 같이, 막의 생성 또는 형성속도가 빨라지지만, 생성된 플라즈마 전해산화막의 표면은 거칠게 되며 표면변색(타는 현상)도 일어나기 쉽게 되고, 전류밀도가 너무 낮아도 플라즈마 전해산화막이 생성되지 않거나 생성속도가 느려진다.On the other hand, in the manufacture of the aluminum coating ceramic coating according to the present invention, the higher the current density, as described above, the faster the formation or formation rate of the film, the surface of the resulting plasma electrolytic oxide film becomes rough and surface discoloration (burning phenomenon) also If the current density is too low, the plasma electrolytic oxide film will not be formed or the production rate will be slow.

또한, 애노드극(3)의 표면적이 25 d m2 이상으로 아주 큰 경우에는 전류밀도를 높게하지 않으면 애노드극(3) 표면의 중심부에 있어서 플라즈마 전해산화막의 생성이 원활히 진행되지 않는 경우가 있기 때문에 애노드극(3)의 면적이 큰 경우에는 전류밀도를 높게 설정하게 된다.In addition, when the surface area of the anode electrode 3 is very large (25 dm 2 or more), unless the current density is increased, the formation of the plasma electrolytic oxide film may not proceed smoothly in the center of the surface of the anode electrode 3, so that the anode When the area of the pole 3 is large, the current density is set high.

따라서, 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조에 있어서, 전류밀도를 5 ~ 160 A /d m2 의 범위에서 임의로 선택하는데, 5 ~ 30 A/d m2 의 범위에서 선택하는 것이 바람직하고 상기 전류밀도라면 통상 플라즈마 전해산화막의 생성속도는 2 ~ 4㎛ / min 정도가 된다.Therefore, in the manufacture of the ceramic coating of the aluminum material according to the present invention, the current density is arbitrarily selected in the range of 5 ~ 160 A / dm 2 , it is preferable to select in the range of 5 ~ 30 A / dm 2 , if the current density Usually, the production rate of the plasma electrolytic oxide film is about 2 ~ 4㎛ / min.

종래의 방식에서는 애노드극(3) 표면적 S(d m2)를 계산하여 상기 표면적 S와 전류밀도 D( A/d m2)를 곱한 전류값(DㆍS)으로 통전을 개시하지만, 본 발명에서는 통전개시시의 전류값을 식 (1)에 기초하여 산출한 값으로 설정한다.In the conventional method, the energization is started at the current value D · S multiplied by the surface area S and the current density D (A / dm 2 ) by calculating the surface area S (dm 2 ) of the anode electrode 3. The current value at the start is set to the value calculated based on equation (1).

보다 상세히 설명하면, 식 (1)에 있어서 n 으로하면 3이상의 수가 선택하는데, n을 3보다 작은 수치로 하여 계산한 전류값으로 통전을 시작하면 얻을 수 있는 플라즈마 전해산화막의 표면은 거칠어지고, n이 너무 커지면 통전개시시의 설정 전류값이 너무 작아져 플라즈마 전해산화막의 생성속도가 늦어지기 때문에 n은 3 ~ 7의 범위내에서 설정하는 것이 바람직하다.More specifically, in the formula (1), if n is greater than or equal to 3, a number of 3 or more is selected, and when the current is started with a current value calculated by setting n to a value less than 3, the surface of the plasma electrolytic oxide film that is obtained becomes rough, n If the value becomes too large, the set current value at the start of energization becomes too small and the formation rate of the plasma electrolytic oxide film is slowed. Therefore, n is preferably set within the range of 3 to 7.

이때, 적정한 속도로 플라즈마 전해산화막의 생성이 진행되고 생성된 막의 표면은 아주 평탄해지며 그 표면조도(R)는 1.0㎛ 이하로 된다.At this time, the generation of the plasma electrolytic oxide film proceeds at an appropriate speed, the surface of the resulting film is very flat, the surface roughness (R) is 1.0㎛ or less.

이렇듯, 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에 있어서는, 적정한 속도로 플라즈마 전해산화막을 생성시키기 위해 계산상 필요한 전류값(DㆍS)보다 낮은 전류값으로 상기 제조장치에 통전을 개시한다.As described above, in the method of manufacturing the ceramic coating of the aluminum material according to the present invention, the current is supplied to the manufacturing apparatus at a current value lower than the current value D · S calculated in order to generate the plasma electrolytic oxide film at an appropriate speed.

이후, 통전과정에서 기재표면의 플라즈마 전해산화막에의 변화가 진행하여 저항증가를 동반하는 통전전류의 경감이 있어도 설정전류값에의 복구,조절을 행하지 않고 통전종료시점까지 그 상태로 즉, 통전전류가 경감해가는 상태대로 통전을 계속한다.Thereafter, even when the surface of the substrate is changed to the plasma electrolytic oxide film in the energization process, even if there is a reduction in the energization current accompanied by an increase in resistance, the current is maintained as it is until the termination of the energization without restoring or adjusting the set current value. Continue energizing as it is decreasing.

또한, 상기 과정에서 기재에 실효적인 인가전압이 450V 이상이 되도록 장치의 전압이 유지하도록, 이후 통전종료시점까지 기재에의 인가전압은 항상 450V 이상이 되도록 간헐적으로 조절한다.In addition, in order to maintain the voltage of the apparatus so that the effective voltage applied to the substrate is 450V or more in the above process, the voltage applied to the substrate is intermittently adjusted to be 450V or more at all times until the end of energization.

여기서, 기재에의 인가전압을 상시 450V 이상으로 유지하는 이유는 통전과정에 기재표면에 발생하는 고온, 고압스포트(spot)의 활성상태를 계속 유지하여 생성되는 산화물(α-Al2O3)에 압축력을 가하면서 상기 산화물의 생성을 촉진하여 표면이 평탄한 플라즈마 전해산화막을 생성하기 위함이다.The reason why the voltage applied to the substrate is always maintained at 450 V or higher is due to the oxide (α-Al 2 O 3 ) produced by continuously maintaining the active state of the high temperature and high pressure spot generated on the surface of the substrate during energization. This is to promote the production of the oxide while applying a compressive force to produce a plasma electrolytic oxide film having a flat surface.

한편, 인가전압을 450V보다 낮게 하면 상기한 작용효과를 충분히 얻을 수 없으며 막표면의 표면조도(R)를 1.0㎛ 이하라는 값으로 할 수가 없으므로 통전종료시점까지 항상 450V를 인가해야 하며, 그렇지 못한 경우 표면조도(R)를 1.0㎛ 이하 평탄한 표면을 생성할 수는 없다.On the other hand, if the applied voltage is lower than 450V, the above-mentioned effect cannot be sufficiently obtained, and the surface roughness (R) of the film surface cannot be set to 1.0 μm or less, so 450V must be applied until the end of energization. It is not possible to produce a surface having a surface roughness R of 1.0 μm or less.

상기한 통전과정은 적어도 한개의 애노드 펄스모드와 적어도 한 개의 캐소드 펄스모드를 포함하는 펄스모드의 전류를 준비하여 행해지는데, 전류의 애노드 펄스모드(이후 "A모드"라 함)의 일 실시예는 도 6에, 전류의 캐소드 펄스모드(이후 "C모드" 라 함)의 일 실시예는 도 7에 각각 도시되어 있다.The energizing process is performed by preparing a current of a pulse mode including at least one anode pulse mode and at least one cathode pulse mode. An embodiment of the anode pulse mode of the current (hereinafter referred to as "A mode") In Fig. 6, one embodiment of the cathode pulse mode of current (hereinafter referred to as "C mode") is shown in Fig. 7, respectively.

도 6의 A모드는 복수개(3개)의 정분극하는 애노드 펄스에서 생성되며, 각 펄스가 주기적으로 배치됨으로써 1개의 모드가 구성되는데, 상기 A모드는 그 통전에 의해 압축력을 인가하면서 플라즈마 전해산화막을 생성시키는 동시에 플라즈마 전해산화막을 세밀화하여 그 표면을 평탄하게 하는 작용을 한다.The mode A of FIG. 6 is generated from a plurality of (three) positively polarized anode pulses, and one mode is configured by periodically arranging each pulse. The mode A is a plasma electrolytic oxide film while applying a compressive force by the energization. At the same time, the plasma electrolytic oxide film is refined to make the surface flat.

또한, 상기 A모드에 있어서 1개의 애노드펄스의 ON시간(A)를 조절함에 따라플라즈마 전해산화막의 생성속도와 세밀화의 정도, 표면조도(R) 등을 변화시킬 수 있다.In addition, by adjusting the ON time (A) of one anode pulse in the A mode, the generation rate, the degree of refinement, the surface roughness (R), and the like of the plasma electrolytic oxide film can be changed.

예를 들면, ON시간(A)를 길게 하면 고온·고압포스트의 활성상태가 길게 유지되기 때문에 플라즈마 전해산화막의 생성속도는 빨라지고 세밀화되며, 산화물의 변형량도 커져 표면의 평탄화가 진행된다.For example, when the ON time A is extended, the active state of the high temperature / high pressure post is kept long, so that the rate of formation of the plasma electrolytic oxide film is increased and refined, and the amount of deformation of the oxide is increased, thereby to planarize the surface.

한편, 도 7에 도시된 C모드는 복수개(2개)의 분극하는 캐소드펄스에서 생성되어 각 펄스를 주기적으로 배치함으로써 1개의 모드가 구성되는데, 상기 C모드를 통전하면 플라즈마 전해산화막의 성장은 정지하며 이미 생성된 플라즈마 전해산화막의 표면, 예를 들어 전가 집중하는 돌기부 등에 고온을 발생시키는 캐소드방전이 일어난다. On the other hand, the C mode shown in FIG. 7 is composed of a plurality of polarized cathode pulses, and one mode is configured by periodically disposing each pulse. When the C mode is energized, the growth of the plasma electrolytic oxide film is stopped. In addition, a cathode discharge is generated to generate a high temperature on the surface of the plasma electrolytic oxide film that has already been generated, for example, a projection portion that concentrates transfer.

따라서, 상기 캐소드방전에 의하여 플라즈마 전해산화막의 일부가 융해하는 동시에 450V 이상의 인가전압에 의한 압축작용이 복합적으로 일어남으로써, 플라즈마 전해산화막의 표면에 관한 평탄화작용이 일어난다.Therefore, a part of the plasma electrolytic oxide film is melted by the cathode discharge and at the same time, a compression action by an applied voltage of 450 V or more occurs in combination, thereby flattening the surface of the plasma electrolytic oxide film.

즉, 상기 C모드는 A모드로 생성된 프라즈마 전해산화막의 표면의 돌기부에 작용하여 해당표면을 평활하게 하는 작용을 하고, 상기 C모드에 있어서 만약 1개의 캐소드펄스의 ON시간(C)을 조절함으로써 플라즈마 전해산화막의 표면조도를 조절할 수가 있다.That is, the C mode acts to smooth the surface by acting on the projection of the surface of the plasma electrolytic oxide film generated in the A mode, and in the C mode, by adjusting the ON time C of one cathode pulse The surface roughness of the plasma electrolytic oxide film can be adjusted.

예를 들어, ON시간(C)을 길게하면 상기 캐소드방전이 길게 유지되기 때문에 표면의 돌기부등을 확실히 융해시켜 표면의 평탄도를 높게할 수가 있다. For example, when the ON time C is lengthened, the cathode discharge is kept long, so that the projections and the like on the surface can be reliably melted to increase the flatness of the surface.

한편, 통전하는 전류의 펄스모드는 상기 A모드와 상기 C모드를 기본으로 하여 이들을 적절히 조합하여 사용하는데, 이들의 조합 중 도 8에 도시한 파형의 펄스모드가 적절하다.On the other hand, the pulse mode of the electric current to be supplied is used by appropriately combining these on the basis of the A mode and the C mode. Of these combinations, the pulse mode of the waveform shown in FIG. 8 is appropriate.

상기 펄스모드는 1개의 애노드펄스와 1개의 캐소드펄스를 교환하여 배치함으로서 1개의 교차펄스모드(이후 "AC모드" 라 함)로서 구성되어 있는데, 상기 AC모드를 통전하면 생성되는 플라즈마 전해산화막의 표면에는 상기 A모드와 C모드의 작용이 번갈아 작용하기 때문에 세밀하고 균질하며, 평탄한 플라즈마 전해산화막을 확실히 안정적으로 생성시킬 수가 있다.The pulse mode is configured as one cross-pulse mode (hereinafter referred to as "AC mode") by exchanging one anode pulse and one cathode pulse, which is the surface of the plasma electrolytic oxide film generated when the AC mode is energized. Since the operation of the A mode and the C mode alternately works, a fine, homogeneous and flat plasma electrolytic oxide film can be reliably produced.

또한, 상기 AC모드에 있어서 애노드 펄스의 ON시간과 캐소드 펄스의 ON시간은 적절히 설정되지만, 확실하게 플라즈마 전해산화막을 생성하기 위해서는 애노드 펄스의 ON시간의 총합이 캐소드 펄스의 ON시간의 총합보다도 장시간으로 하는 것이 적절하다. In addition, in the AC mode, the ON time of the anode pulse and the ON time of the cathode pulse are appropriately set, but in order to reliably form the plasma electrolytic oxide film, the sum of the ON time of the anode pulse is longer than the sum of the ON time of the cathode pulse. It is appropriate.

즉, 반파파장의 적분치인 애노드펄스의 전력량이 캐소드펄스의 그것보다 커지는 것이 적절하다.In other words, it is appropriate that the amount of power of the anode pulse, which is an integral value of the half wavelength, be larger than that of the cathode pulse.

그런데, 본 발명에서 통전개시시에 있는 설정 전류값(DㆍS / n)을 통전하고부터는 통전종료시점까지 상기 설정 전류값의 조절을 행하지 않기 때문에 플라즈마 전해산화막의 생성이 진행됨에 따라 기재에의 통전전류는 경감하고 기재에 도입되는 전력량은 감소된다By the way, in the present invention, since the set current value (D · S / n) at the start of power supply is energized, the set current value is not adjusted until the end of power supply. The conduction current is reduced and the amount of power introduced to the substrate is reduced.

여기서, 기재에 도입되는 전력량이 감소되면 플라즈마 전해산화막의 생성은 진행되지 않게 되어 경우에 따라 원하는 두께의 플라즈마 전해산화막이 형성되지 않게 되는데, 이로 인하여 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에 있어서는 간헐적으로 애노드 펄스의 인가전압을 조절한다.  Here, when the amount of power introduced into the substrate is reduced, the generation of the plasma electrolytic oxide film does not proceed, and in some cases, the plasma electrolytic oxide film having a desired thickness is not formed. As a result, in the method of manufacturing the ceramic coating of the aluminum material according to the present invention, it is intermittent. To adjust the voltage applied to the anode pulse.

보다 상세히 설명하면, 도 9에 도시된 바와 같이, 인가전압을 높이는 처리를 행하는데, 인가전압을 높이는 처리를 하는 새로운 AC모드는 다음과 같이 설계된다. More specifically, as shown in Fig. 9, a process of increasing the applied voltage is performed, and a new AC mode for processing of increasing the applied voltage is designed as follows.

즉, 애노드 펄스의 인가전압을 도 9의 도시된 바와 같이, +V0에서 +V(+V > V0)로 높이고 동시에 캐소드 펄스의 인가전압을 -V0에서 -V'로 변화시키는 AC모드로 한다.That is, as shown in FIG. 9, the voltage of the anode pulse is increased from + V 0 to + V (+ V> V 0 ) and at the same time, the voltage of the cathode pulse is changed from -V 0 to -V ′. Shall be.

이 때, 애노드 펄스의 반파파형측에 전력증가량(ΔP)와 캐소드 펄스의 반파파형측의 전력감소량(-ΔP)의 절대값이 같아지도록 +V값과 -V'값을 각각 설정함으로써, 인가전압의 조절 후에 있어서 AC모드는 도 9에 도시된 파형이 된다.At this time, the applied voltage is set by setting the + V and -V 'values so that the absolute value of the power increase amount ΔP on the half-wave side of the anode pulse and the power decrease amount (-ΔP) on the half-wave side of the cathode pulse are equal. After adjustment of, the AC mode becomes the waveform shown in FIG.

여기서, 상기 AC모드가 공급하는 전력량은 인가전압의 조절 전과 비교하면 애노드 펄스측에서는 증가하고 캐소드 펄스측에서는 감소하나, 그 총합은 통전개시시의 전력량과 같다.Here, the amount of power supplied by the AC mode increases on the anode pulse side and decreases on the cathode pulse side compared to before the adjustment of the applied voltage, but the sum is equal to the amount of power at the start of energization.

또한, 인가전압의 상기조절은 다음과 같은 시점에서 행한다.In addition, the adjustment of the applied voltage is performed at the following time points.

즉, 설정 전류값(DㆍS /n)으로 통전을 개시하면 애노드극(3), 즉 기재의 표면에 있어서 격렬한 발포현상을 확인할 수 있으나, 시간이 경과함에 따라 기재의 표면에 플라즈마 전해산화막이 생성되고, 이러한 플라즈마 전해산화막의 생성됨과 동시에 상기 발포현상은 줄어드는데, 이는 기재의 표면의 저항이 커지기 때문에 통전이 억제됨으로써 플라즈마 전해산화가 줄어들기 때문이다.That is, when the energization is started at the set current value (D · S / n), intense foaming may be observed on the anode electrode 3, that is, on the surface of the substrate. However, as time passes, the plasma electrolytic oxide film is deposited on the surface of the substrate. When the plasma electrolytic oxide film is formed, the foaming phenomenon decreases at the same time, because the resistance of the surface of the substrate is increased, so that the current is suppressed and the plasma electrolytic oxidation is reduced.

이 경우, 일반적으로 평단면인 기재의 중앙부에서의 발포현상은 점점 줄어들고, 최후까지 발포현상이 확인되는 곳은 전류가 집중하기 쉬운 기재의 모서리부분이므로, 이러한 현상을 관찰하면서 인가전압의 조절 시기를 결정한다.In this case, the foaming phenomenon in the center portion of the substrate, which is generally a flat cross section, gradually decreases, and since the foaming phenomenon is confirmed until the end, the edge portion of the substrate where the current is easy to concentrate, the timing of adjusting the applied voltage Decide

참고로 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에 대한 실험예를 설명하면 다음과 같다.For reference, an experimental example of the ceramic coating method of manufacturing an aluminum material according to the present invention will be described.

(1) 기재(1) mention

먼저, 기재로서 5052합금, 6061합금, 7071합금, ADC12합금을 선정하고, 상기 합금을 절삭하고 연마하여 45mm×45mm×1mm의 시편을 5장 제작하는데, 각 시편의 표면적(s)은 0.423dm2 로 하였다.First, 5052 alloy, 6061 alloy, 7071 alloy and ADC12 alloy were selected as substrates, and the alloy was cut and polished to produce five 45 mm x 45 mm x 1 mm specimens. The surface area (s) of each specimen was 0.423dm 2 It was set as.

한편, 각 시편의 마이크로 비커스경도(Hv)을 측정하여 그 결과를 표1에 나타내었고, 각 시편의 표면조도(R)를 한국산업규격(KSMISO8503-3)에 규정하는 방법으로 측정하였는데, 모든 시편의 표면조도(R)는 3 ~ 4㎛ 이었다.Meanwhile, the micro-Vickers hardness (Hv) of each specimen was measured and the results are shown in Table 1, and the surface roughness (R) of each specimen was measured by the method specified in Korean Industrial Standard (KSMISO8503-3). The surface roughness (R) of was 3-4 micrometers.

(2) 플라즈마 전해산화의 준비(2) Preparation of Plasma Electrolytic Oxidation

KOH, Na2SiO3, Na2HPO4를 증류수에 용해하여 KOH농도 2g/L, Na2SiO3농도 4g/L, Na2HPO4 농도 5g/L을 주성분으로 하여 pH 8.8 의 전해액을 제조하였다.KOH, Na 2 SiO 3 and Na 2 HPO 4 were dissolved in distilled water to prepare an electrolyte solution having a pH of 8.8 based on KOH concentration of 2 g / L, Na 2 SiO 3 concentration of 4 g / L, and Na 2 HPO 4 concentration of 5 g / L. .

상기 전해액을 도 3에 도시된 전해조에 담고 그 안에 시편(+)과 스텐인레스강판(-) 모두를 담그되, 상기 시편(+)과 스테인레스강판(-)의 배치는 도 4에 도시된 바와 같이 시편(+)의 사방을 스텐인레스강판(-)으로 둘러싸는 형태를 채택하였다.The electrolyte solution is contained in the electrolytic cell shown in FIG. 3 and the specimen (+) and the stainless steel plate (-) are immersed therein, and the arrangement of the specimen (+) and the stainless steel plate (-) is shown in FIG. It adopts the form of enclosing (+) all directions with stainless steel plate (-).

한편, 공기 불어넣기 장치를 작동하여 전해액에 0.1MPa로 공기를 불어 넣어 버블링(bubbling)을 개시하고 동시에 냉각기를 작동시켜 전해액의 온도를 15±3℃로 하였다.On the other hand, by operating the air blower to blow air into the electrolyte at 0.1MPa to start bubbling (bubbling) at the same time by operating the cooler to set the temperature of the electrolyte solution to 15 ± 3 ℃.

또한, 전류밀도는 15 A/d m2 로, n은 4로 하여 수식 (1)로 계산하여 설정 전류값을 1.58A로 하고, 펄스모드는 애노드 펄스와 캐소드 펄스의 ON상태의 시간이 모두 1.2 m s인 AC모드를 채택하였다.In addition, the current density is 15 A / dm 2 and n is 4, which is calculated by Equation (1), and the set current value is 1.58 A. In the pulse mode, the duration of the ON state of the anode pulse and the cathode pulse is 1.2 ms. AC mode is adopted.

(3) 플라즈마 전해산화의 실시(3) Conducting plasma electrolytic oxidation

제어장치를 작동하여 전류값 1.58A, 인가전압 450V로 통전을 개시해 시편표면의 발포상태를 관찰하였는데, 시편표면의 중앙부에서 발포현상이 차분히 가라앉은 시점에서 인가전압을 550V로 올렸다.The control device was operated to start the energization with a current value of 1.58A and an applied voltage of 450V, and the foaming state of the specimen surface was observed. When the foaming phenomenon calmly subsided in the center of the specimen surface, the applied voltage was raised to 550V.

이 때, 다시 시편표면의 중앙부에 발포현상이 나타났는데, 이후, 발포현상이 차분히 가라앉기 시작할 때마다 인가전압을 올리는 조작을 반복하면서 통전개시부터 40분경과 후에 통전을 정지하였고, 이 사이에 전류값의 조절은 전혀 행하지 않았다.At this time, the foaming phenomenon appeared at the center of the specimen surface again. Then, when the foaming phenomenon began to sink gradually, the electricity supply was stopped after 40 minutes from the start of energization, while the operation of raising the applied voltage was repeated. The value was not adjusted at all.

(4) 결과(4) results

상기와 같은 실험에 의하여 얻어진 각 시편의 표면에 있어서 다섯 지점의 표면조도(R)와 마이크로 비커스경도(Hv)를 측정하여 그 결과의 평균값을 표 1에 나타냈다.The surface roughness (R) and the micro-Vickers hardness (Hv) of five points on the surface of each specimen obtained by the above experiments were measured, and the average values of the results are shown in Table 1.

[표 1]TABLE 1

A1합금의 종류Kind of A1 alloy 5052합금5052 alloy 6061합금6061 alloy 7071합금7071 alloy ADC12ADC12 R (μmm)R (μmm) 처리 후 시편의 표면Surface of specimen after treatment 0.5720.572 0.6100.610 0.3940.394 0.6830.683 처리 전 시험의 표면Surface of the test before treatment 모두 표면조도(R)가 3 ~ 4Both surface roughness (R) is 3 ~ 4 HvHv 처리 후 시편의 표면Surface of specimen after treatment 898.6898.6 1042.51042.5 862862 951.2951.2 처리 전 시험의 표면Surface of the test before treatment 132.1132.1 133133 128.3128.3 134.4134.4

표 1로부터 알 수 있듯이, 각 시편의 표면은 처리 전의 표면조도(R)가 3 ~ 4 ㎛ 에서 처리 후의 표면조도(R)가 0.7㎛ 이하로 매우 평평한 표면으로 바뀌었고, 경도 역시 처리 전에 비하여 대폭 향상되었다.As can be seen from Table 1, the surface of each specimen was changed to a very flat surface with a surface roughness (R) of 3 to 4 μm before treatment and a surface roughness (R) of 0.7 μm or less after treatment, and its hardness was also significantly larger than before treatment. Improved.

한편, 각 시편의 플라즈마 전해산화막의 두께는 약 10㎛ 이었으며 각 시편의 플라즈마 전해산화막에 박막X선 회절을 행하여 모두 기본적으로 α-Al2O3로 구성되어 있음을 확인할 수 있었다.On the other hand, the thickness of the plasma electrolytic oxide film of each specimen was about 10㎛ and the thin film X-ray diffraction was performed on the plasma electrolytic oxide film of each specimen was confirmed that all basically composed of α-Al 2 O 3 .

상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백한 것이다.Although the above-described embodiments have been described with respect to the most preferred examples of the present invention, it is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It is evident to those who have knowledge of.

상기와 같은 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에 의하면, Al 또는 Al합금에 있어서 기재의 표층부에 고전압, 저전류의 조건하에서 플라즈마 전해산화를 실시함으로써, α-Al2O3을 주성분으로 하고 표면조도(R)가 1.0㎛ 이하의 플라즈마 전해산화막이 형성된 알루미늄재를 얻을 수 있다.According to the ceramic coating method for producing an aluminum material according to the present invention as described above, α-Al 2 O 3 is used as the main component by subjecting the surface layer of the substrate to electrolytic oxidation under high voltage and low current. The aluminum material in which the plasma electrolytic oxide film whose surface roughness R is 1.0 micrometer or less is formed.

상기와 같이 제조된 알루미늄재는 마찰계수가 작고 접동성이 뛰어날 뿐만 아니라, 내열성, 내식성 등이 우수하여 고열 또는 부식환경 하에서 오일이 필요없는 접동재로 사용할 수 있는 효과가 있다. The aluminum material produced as described above has an effect of being able to be used as a sliding material that does not require oil under high heat or corrosion environment due to its low coefficient of friction and excellent sliding properties, and excellent heat resistance and corrosion resistance.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄재의 표층부에 있어서 단면구조를 도시한 도면.1 is a view showing a cross-sectional structure in the surface layer portion of the aluminum material according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법으로 형성된 플라즈마 전해산화막의 표면을 도시한 도면.2 is a view showing the surface of the plasma electrolytic oxide film formed by the ceramic coating method of the aluminum material according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 알루미늄재를 제조하기 위한 장치의 일 실시예를 도시한 개략도.3 is a schematic view showing one embodiment of an apparatus for producing an aluminum material according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에서 채택한 애노드극과 캐소드극의 배치관계의 일 실시예를 도시한 평면도.Figure 4 is a plan view showing an embodiment of the arrangement relationship between the anode electrode and the cathode electrode adopted in the method for producing a ceramic coating of aluminum material according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에서 채택한 애노드극과 캐소드극의 배치관계의 다른 실시예를 도시한 평면도.Figure 5 is a plan view showing another embodiment of the arrangement relationship between the anode electrode and the cathode electrode adopted in the method for producing a ceramic coating of aluminum material according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에서 채택한 전류의 애노드펄스모드(A모드)의 일 실시예를 도시한 도면.Figure 6 is a view showing an embodiment of the anode pulse mode (A mode) of the current adopted in the method of manufacturing a ceramic coating of aluminum material according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에서 채택한 전류의 캐소드펄스모드(C모드)의 일 실시예를 도시한 도면.7 is a view showing an embodiment of the cathode pulse mode (C mode) of the current adopted in the method of manufacturing a ceramic coating of aluminum material according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에서 채택한 전류의 교류펄스모드(AC모드)의 일 실시예를 도시한 도면.8 is a view showing an embodiment of the AC pulse mode (AC mode) of the current adopted in the method of manufacturing a ceramic coating of aluminum material according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에서 채택한 인가전압의 조절을 설명하기 위한 도면.9 is a view for explaining the regulation of the applied voltage adopted in the method of manufacturing a ceramic coating of aluminum material according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 전해조 2. 전해액1: electrolyzer 2. electrolyte

3. 기재(애노드극) 4. 캐소드극3. Base material (anode pole) 4. Cathode pole

5a, 5b. 배관 6. 산기판5a, 5b. Piping 6. Acid Board

Claims (9)

온도가 10 ~ 40℃ 로 유지되고, 1 ~ 3 g/L 농도의 알카리 금속수산화물, 2 ~ 5 g/L 농도의 알카리 금속규산염, 2 ~ 6 g/L 알카리 금속포리린산염을 포함한 pH 7.9 ~ 8.8의 알칼리 전해액(2)을 수용한 전해조(1)에, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 기재로 형성된 애노드극(3)과 스테인레스강으로 형성된 캐소드극(4)을 담근 후, 상기 애노드극(3)과 캐소드극(4)에 애노드 펄스모드와 캐소드 펄스모드로 구성된 펄스모드의 교류전류를 통전시킴으로써 기재의 표층부에 플라즈마 전해산화막을 생성하는 방법에 있어서,The temperature is maintained at 10 to 40 ° C., pH 7.9 to 1 to 3 g / L alkali metal hydroxides, 2 to 5 g / L alkali metal silicates, and 2 to 6 g / L alkali metalporinates. The anode electrode 3 made of aluminum or an aluminum alloy base material and the cathode electrode 4 made of stainless steel are dipped into the electrolytic cell 1 containing the alkaline electrolyte solution 2 of 8.8, and then the anode electrode 3 and In the method of producing a plasma electrolytic oxide film on the surface layer of a base material by energizing the cathode electrode 4 with the alternating current of the pulse mode consisting of an anode pulse mode and a cathode pulse mode, 전류값 = DㆍS / n …………………………………………………… 식 (1)Current value = D S / n. … … … … … … … … … … … … … … … … … … … Formula (1) ( 단, D는 전류밀도, S는 기재의 표면적, n은 3이상의 수)        (Where D is the current density, S is the surface area of the substrate, and n is the number of 3 or more) 전류값은 식 (1)로 산출하여 통전을 개시하고, 이후 통전종료시점까지 상기 전류값을 조절하지 않고 통전상태를 계속하며, 통전과정에서 간헐적으로 전압을 조절함으로써 애노드극(+)에 인가되는 실효 전압치를 항상 450V이상으로 하되, 상기 펄스모드는 50 또는 60Hz이고 상기 전류밀도(D) 5 ~ 30A/dm2 로 하고, 상기 펄스모드는 애노드 펄스모드의 전력량이 캐소드 펄스모드의 전력량보다 큰 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법.The current value is calculated by Equation (1) to start the energization, after which the energization state is continued without adjusting the current value until the end of the energization, and the voltage is applied to the anode pole by intermittently adjusting the voltage during the energization process. The effective voltage value is always 450V or more, wherein the pulse mode is 50 or 60 Hz and the current density (D) is 5 to 30 A / dm 2 , and the pulse mode is that the amount of power in the anode pulse mode is greater than that in the cathode pulse mode. Ceramic coating method of the aluminum material characterized in that. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 펄스모드는 애노드 펄스모드의 ON시간을 캐소드 펄스모드의 ON시간보다 길게 하는 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법.The pulse mode is a method of manufacturing a ceramic coating of aluminum, characterized in that the ON time of the anode pulse mode longer than the ON time of the cathode pulse mode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 애노드극(3)의 4면이 4개의 상기 캐소드극(4)으로 둘러 쌓인 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법.The method of manufacturing a ceramic coating made of aluminum, characterized in that four surfaces of the anode electrode (3) are surrounded by four cathode electrodes (4). 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 알카리 금속수산화물은 KOH인 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법. The alkali metal hydroxide is KOH ceramic coating method, characterized in that the KOH. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 알카리 금속규산염은 Na2SiO2인 것을 특징을 하는 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법.The alkali metal silicate is Na 2 SiO 2 The ceramic coating method of the aluminum material, characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 알카리 금속포리린산염은 Na4P2O7, Na2PO4, Na6P6O18 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법.The alkali metal polyphosphate salt is a ceramic coating method of the aluminum material, characterized in that any one of Na 4 P 2 O 7 , Na 2 PO 4 , Na 6 P 6 O 18 . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 n은 3 ~ 7 인 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법.The n is a ceramic coating method of manufacturing an aluminum material, characterized in that 3 to 7. 상기 청구항 1에 기재된 알루미늄재의 세라믹코팅 제조방법에 의하여 제조된알루미늄 또는 알루미늄합금에 있어서 기재의 표층부에 α-Al2O3를 주성분으로 하고 표면조도(R)가 1.0㎛ 이하인 플라즈마 전해산화막이 형성되어 내열성, 내식성이 우수할 뿐만 아니라 접동성이 우수하며, 경도가 큰 알루미늄재.In the aluminum or aluminum alloy produced by the ceramic coating method of the aluminum material according to claim 1, a plasma electrolytic oxide film having α-Al 2 O 3 as a main component and a surface roughness R of 1.0 μm or less is formed on the surface layer of the substrate. Aluminum material with high hardness, good corrosion resistance, good sliding and high hardness.
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