KR100565955B1

KR100565955B1 - 알루미늄의 화학연마

Info

Publication number: KR100565955B1
Application number: KR1020040066649A
Authority: KR
Inventors: 장기범; 장기은
Original assignee: 장기범; 장기은
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2006-04-03
Also published as: KR20060018324A

Abstract

본 발명은 알루미늄의 화학연마에 관한 것으로, 인산(H₃PO₄) 50 내지 70 중량%, 황산(H₂SO₄) 20 내지 40 중량%, 질산(HNO₃) 5 내지 15 중량%, 광택제로서 그리세린 0.01 내지 0.05 중량%, 질산구리(CuNO₃) 0.005 내지 1 중량%을 함유하는 화학연마제를 사용하여 100 내지 140℃에서 1 내지 5분 동안 화학연마를 실시하되, 인산과 황산을 먼저 투입한 후 온도를 올리고 129℃가 되면 나머지 화학연마제 성분을 투입하는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 화학연마 방법을 제공한다.

알루미늄, 화학연마, 아노다이징

Description

알루미늄의 화학연마{Chemical polishing of aluminum}

본 발명은 알루미늄의 화학연마 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄의 아노다이징에 있어서 전처리 과정인 화학연마 방법에 관한 것이다.

아노다이징(Anodizing)은 수산법, 직류황산법, 양극산화법이라고도 하며, 방법이나 설비가 전기도금과 공통된 점이 많은 일종의 도금기법으로써, 알루미늄의 용도와 수요가 점차 확대되어 가고 있는 최근에 중요한 도금기술의 하나이다.

아노다이징은 알루미늄 표면에 산화 알루미늄(Al₂O₃)의 피막을 형성시키는 것으로, 알루미늄 부품을 전해액에서 양극으로 하고 통전(通電)하면 양극에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 표면이 산화되어 산화 알루미늄의 피막이 생긴다.

상기 산화 알루미늄의 피막은 대단히 단단하고 내식성이 크며 극히 작은 유공성(有孔性)과 섬유상이 되어 여러가지 색으로 염색할 수 있기 때문에, 내식성과 내마모성의 실용성과 더불어 미관상으로 처리를 행하는 경우가 많다. 알루미늄의 순도가 높을 수록 미려하고 광택있는 피막을 얻을 수 있다.

일본에서는 직교류를 이용한 수산법으로 많이 행하여져서 알루마이트 (Alumite)라고 부르며, 우리나라 및 구미에서는 직류 유산법, 원명인 아노다이징이라 부르게 되었다.

아노다이징에서 사용되는 전해액은 여러가지가 있으나 주로 우리나라에서는 수산과 황산을 사용한다. 전해액으로 예를 들면 붕산암은 붕산, 설파민산 등이다. 이를 사용하면 유공도(有孔度)가 작은 피막을 얻을 수 있어 전기콘덴서 등에 이용된다.

아노다이징의 응용은 건물자재(샷시), 전기통신기기, 광학기기, 장식품, 자동차부품의 광범위한 활용도를 갖고 있다.

아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산될 수 있느냐를 좌우하는 관건이라고 볼 수 있다. 그러므로 무엇보다도 중요한 부분이라 할 수 있다.

전처리에는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있는데, 화학약품을 이용한 전처리 방법에는 산세정, 에칭, 중화(스머트제거), 화학연마 등이 있다.

화학연마는 제품에 광택을 요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정으로, 고광택을 요하는 외장재 쪽에 많이 이용되며, 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문에 두꺼운 제품이나 얇은 제품, 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하며, 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야 고품질을 보장할 수 있다.

알루미늄의 화학연마라 함은 외부 전류를 사용하지 않고 연마를 행하는 방법으로, 금속표면이 화학적 반응에 의해 양극적으로 용해하여 평활화되는 과정이다.

전해연마는 고전류 밀도 부위와 저전류 밀도 부위의 연마상태와 치수변화에 많은 영향을 주기 때문에, LCD 부품, 반도체 부품 등과 같이 정밀가공품을 요하는 분야에서는 사용이 곤란한데, 화학연마는 전해연마에서의 도출된 문제점을 해결하는 연마법이라 할 수 있다.

이와 같이 화학연마는 각 부분의 치수가 일정하게 변하여 제품의 기능을 손상시키지 않고 행할 수 있는 공정이라 할 수 있다.

알루미늄의 화학연마제에는 여러 종류가 있으나, 노후 원액의 폐기시에 적지 않은 비용이 들고, 원가가 많이 소요되는 문제가 있다.

또한, 알루미늄의 재질은 많이 있지만 각 재질별로 화학연마를 무리없이 행하기는 쉽지 않으며, 특히 여러가지 재질 중에서 화학연마하기 어려운 Al₂O₂₄를 무리없이 작업해낼 수 있는 방법이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원가가 저렴하고 노후 원액을 폐기시킬 필요가 없는 알루미늄의 화학연마제를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 알루미늄의 여러가지 재질별로 화학연마를 무리없이 수행할 수 있고, 특히 Al₂O₃(양극산화피막)을 무리없이 작업해낼 수 있는 화학연마 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 알루미늄을 화학연마함에 있어 서, 인산(H₃PO₄) 50 내지 70 중량%, 황산(H₂SO₄) 20 내지 40 중량%, 질산(HNO₃) 5 내지 15 중량%, 광택제로서 그리세린 0.01 내지 0.05중량%, 질산구리(CuNO₃) 0.005 내지 1 중량%을 함유하는 화학연마제를 사용하여 100 내지 140℃에서 1 내지 5분 동안 화학연마를 실시하되, 인산과 황산을 먼저 투입한 후 온도를 올리고 129℃가 되면 나머지 화학연마제 성분을 투입하는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 화학연마 방법을 제공한다.

본 발명에 따라 인산, 황산 및 질산을 사용하는 알루미늄의 화학연마에 있어서 주반응은 다음과 같다.

7Al + 7H₃PO₄ + 5HNO₃ → 7AlPO₄ + 2N₂ + NO ₂ + 13H₂O

(2Al + 6HNO₃ → N₂O₃ + 6NO + 3H₂O)

여기서 인산과 질산이 주반응에 참여하며, 황산은 촉진제 역할을 하고, 그리세린은 광택제 역할을 한다.

이하 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명한다.

다음과 같은 조성의 화학연마제를 사용하여 100 내지 140℃에서 1 내지 5분 동안 알루미늄의 화학연마를 실시하였다.

1. H₃PO₄ 61 wt%

2. H₂SO₄ 28 wt%

3. NO₃ 10 wt%

4. 그리세린 0.02wt%

5. CuNO₃ 0.01 wt%

이때 인산과 황산은 비중이 높기 때문에 인산과 황산을 먼저 투입한 후 온도를 올리고 129℃가 되면 나머지 화학연마제 성분을 투입하였다. 이때 120℃에서 작업하는데 쉬었다 하면 응고가 되어 결국 히팅해주야 하므로 주의를 요한다. 상기에서 질산구리는 평활화 역활을 한다.

일본에서 수입한 화학연마제는 1 ㎏당 2,500원으로 매우 비싼데 반하여, 본 발명에 따른 화학연마제는 1 ㎏당 1,600원 이하로 매우 저렴하다.

본 발명에 따른 화학연마제는 원가가 저렴하고 특별히 계속 보충만으로 사용할 수 있어 노후된 약품을 폐기시킬 필요없어 환경 보존에 큰 기여를 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 화학연마 방법은 알루미늄의 여러가지 재질별로 화학연마를 무리없이 수행할 수 있고, 특히 재질에 맞게끔 욕조성이 용이하여 AL2024를 무리없이 작업해낼 수 있다.

Claims

알루미늄을 화학연마함에 있어서,

인산(H₃PO₄) 50 내지 70 중량%, 황산(H₂SO₄) 20 내지 40 중량%, 질산(HNO₃) 5 내지 15 중량%, 광택제로서 그리세린 0.01 내지 0.05 중량%, 질산구리(CuNO₃) 0.005 내지 1 중량%을 함유하는 화학연마제를 사용하여 100 내지 140℃에서 1 내지 5분 동안 화학연마를 실시하되,

인산과 황산을 먼저 투입한 후 온도를 올리고 129℃가 되면 나머지 화학연마제 성분을 투입하는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 화학연마 방법.