KR100695530B1 - 알루미늄 표면의 다중칼라 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 표면에 다중칼라를 형성시키는 방법에 관한 것으로서, 간단한 공정을 통해 알루미늄으로 제작된 제품의 표면에 다중 칼라를 용이하게 형성할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 주조 또는 단조를 통해 제조된 알루미늄 제품의 표면에 수산법, 황산법 또는 크롬산법에서 선택된 방법을 적용하여 피막을 형성하는 양극산화피막 처리를 실시하여 산화피막을 형성시키고, 형성된 산화피막에 전해착색 또는 염료착색을 통해 색상을 도입하고 봉공처리하는 알루미늄 표면의 칼라 형성방법에 있어서, 상기 양극산화피막 처리 직전의 알루미늄 제품의 표면에 유기염료나 무기안료를 포함하는 에폭시계, 폴리에스테르계 또는 아크릴계에서 선택되는 유기도료를 도장하고, 상기 유기도료가 도장된 알루미늄 제품의 일부 유기도료 도막을 다이아몬드 가공팁으로 연마하여 제거한 다음, 상기 유기도료 도막이 제거된 부분에만 양극산화피막을 처리한 후 색상을 도입하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 표면의 다중 칼라 형성방법을 제공한다.

Description

알루미늄 표면의 다중칼라 형성방법{Multicolor formation method of aluminum surface}

본 발명은 알루미늄 표면에 다중칼라를 형성시키는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된 제품의 표면에 간단한 작업을 통해 다중 칼라를 도입할 수 있도록 한 알루미늄 표면의 다중칼라 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로 알루미늄이나 알루미늄합금(이하 총칭하여 알루미늄이라 함)은 내식성이 우수하며, 열전도성이 우수하고 가벼워 각종 판재나 용기, 자동차용 휠 등의 소재로 널리 사용되고 있다. 그러나, 알루미늄은 활성이 높아 금속으로 공기 중에 노출되면 금속표면이 산화물(자연적 산화피막)로 덮이게 되어 순수한 금속표면이 생기지 않는데, 이 산화물로 인해 알루미늄 표면을 도금하거나 다른 금속으로 코팅하는 것이 어려우며, 이렇게 자연적으로 생성된 산화피막은 두께가 얇아 이용가치가 떨어진다. 그에 따라 알루미늄이 갖는 내식성을 보다 향상시키기 위해 양극산화피막 처리에 의해 내식성 피막을 형성시켜 사용하게 된다.

여기서, 양극산화피막 처리라 함은 알루미늄을 양극으로 하여 일정한 전해액 에서 적정조건으로 분극을 시킬 경우 자연 피막보다 두꺼운 양극 산화피막이 생성되는데 이러한 공정을 양극산화 피막처리라고 한다. 알루미늄 표면처리 중에서 어느 공정도 소홀히 하면 제품에 영향을 받지만 특히 이 산화피막형성 공정은 대단히 중요한 공정에 해당되는데, 이 산화피막형성 공정에서 부주의나 편차가 생기면 제품에 직접적인 영향을 받을 뿐만 아니라 그 다음 공정인 착색공정이나 봉공처리에도 큰 영향을 받기 때문이다.

알루미늄의 표면에 산화피막을 형성하는 양극산화처리방법에는 여러 가지가 알려져 있으나, 가장 많이 쓰이는 방법은 방식성이 우수하고 치밀한 산화피막을 얻을 수 있는 수산법, 황산법, 크롬산법이다. 여기서 수산법은 산화피막을 형성하고자 하는 알루미늄 제품을 H₂C₂O₄ 수산용액에 넣고, 직류, 교류 또는 직류에 교류를 동시에 보내면서 산화피막을 형성하는 방법으로서 전류 효율이 좋고 통전량에 비례하여 산화피막의 두께가 증가하게 된다. 황산법은 알루미늄 제품을 황산액에 넣고 교류를 보내면서 산화피막을 형성하는 것으로서 황산의 농도가 낮을수록 피막이 단단하게 형성되며, 가격이 싸므로 널리 이용되고 있다. 크롬산법은 산화크롬수용액에 알루미늄 제품을 넣고 교류를 보내면서 산화피막을 형성하는 것으로서 내마모성은 작으나 내식성이 대단히 크다.

상기한 방법으로 알루미늄의 표면에 양극산화처리를 실시하여 산화피막을 형성하는 과정에서 시간의 변화를 주면 색조를 조절할 수 있게 된다. 그러나, 시간의 조절을 통해 얻어지는 산화피막의 색조는 엷은 색조에서 짙은 색조로, 예를 들 면 엷은 브론즈색에서 흑색으로 변화하는 단일계통의 색상만이 얻어지는 단점이 있다.

그에 따라 알루미늄의 표면에 다양한 색상의 도입을 도모하고자 산화피막을 형성한 후 전해착색이나 염료착색 등의 착색방법을 적용하여 색상을 도입하는 기술이 알려져 있다. 여기서, 전해착색방법은 양극산화피막 처리 후 전해액에 금속염을 투입하여 교류 또는 직류를 걸어줌으로서 양극산화피막의 표면에 형성된 기공에 금속염을 석출시켜 색상이 나타나도록 하는 것이고, 염료착색방법은 무기안료나 유기안료를 일정한 농도로 희석한 용액에 알루미늄 제품을 침지하여 산화피막의 기공속에 자연적으로 염료나 안료가 흡착되도록 하여 착색되게 하는 방법이다. 이러한 착색방법은 도막강도가 매우 우수하다는 이점이 있다.

알루미늄 제품의 표면에 색상을 나타내기 위한 다른 방법으로는 주조나 단조를 통해 성형된 알루미늄 제품의 표면에 도료를 도장하는 도장방법이 사용되고 있다. 이 방법은 알루미늄 제품의 표면에 유기염료 또는 무기안료를 포함하는 도료를 도장한 후 열처리하여 색상을 나타내게 하는 것이다. 이러한 도장방법은 광택도가 우수할 뿐만 아니라 저렴한 비용으로 색상을 나타낼 수 있는 이점이 있다.

그러나, 상기한 방법들을 각각 알루미늄의 표면에 다중칼라를 도입하는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라 그 공정이 매우 복잡하여 불편하다는 단점을 가지고 있다. 그에 따라 알루미늄 제품의 표면에 다양한 색상을 도입하여 제품의 품질을 높이면서도 미려한 멋을 높일 수 있는 방법이 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하여 본 발명자는 알루미늄 제품의 표면에 간단한 공정을 통해 다양한 색상을 도입할 수 있는 방법을 연구한 끝에 본 발명을 완성하였다.

이에 본 발명은 간단한 공정을 통해 알루미늄으로 제작된 제품의 표면에 다중 칼라를 용이하게 형성할 수 있도록 한 알루미늄 표면의 다중칼라 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 주조 또는 단조를 통해 제조된 알루미늄 제품의 표면에 수산법, 황산법 또는 크롬산법에서 선택된 방법을 적용하여 피막을 형성하는 양극산화피막 처리를 실시하여 산화피막을 형성시키고, 형성된 산화피막에 전해착색 또는 염료착색을 통해 색상을 도입하고 봉공처리하는 알루미늄 표면의 칼라 형성방법에 있어서, 상기 양극산화피막 처리 직전의 알루미늄 제품의 표면에 유기염료나 무기안료를 포함하는 에폭시계, 폴리에스테르계 또는 아크릴계에서 선택되는 유기도료를 도장하고, 상기 유기도료가 도장된 알루미늄 제품의 일부 유기도료 도막을 다이아몬드 가공팁으로 연마하여 제거한 다음, 상기 유기도료 도막이 제거된 부분에만 양극산화피막을 처리한 후 색상을 도입하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 표면의 다중 칼라 형성방법을 제공한다.

이하 본 발명에 따른 알루미늄 표면의 다중칼라 형성방법을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

알루미늄 제품의 표면에 다중의 칼라를 형성하기 위하여 본 발명에서는 알루미늄 제품의 표면에 유기염료나 무기안료를 포함하는 유기도료를 도장하고, 상기 유기도료가 도장된 알루미늄 제품의 일부 도막을 연마하여 제거한 다음, 상기 도막이 제거된 부분을 양극산화피막 처리하여 산화피막을 형성시키고, 형성된 산화피막에 색상을 도입한 다음 봉공처리하게 된다.

상기에서 유기도료를 도장하는 것은 유기안료나 무기안료를 포함하는 도료를 사용하여 알루미늄 제품의 표면에 도장하여 색상을 나타내게 하는 것이다.

이때, 알루미늄 제품은 주조나 단조를 통해 성형된 각종 판재나 용기, 자동차용 휠 등의 소재일 수 있으며, 이러한 알루미늄 제품은 이 물질을 제거함과 아울러 도막의 품질을 향상시키기 위하여 약알칼리 용액에 침지하여 탈지하는 전처리공정을 거친 다음 그 표면에 도장을 하게 된다. 이러한 전처리 공정은 공지 기술을 적용하면 용이하게 실시할 수 있는 것이다.

알루미늄 제품의 표면에 도장되는 도료는 색상을 나타내는 유기안료나 무기안료를 포함하는 공지된 에폭시계, 폴리에스테르계, 불소수지계 또는 아크릴계 도료에서 선택되는 소부도료를 사용할 수 있다. 상기한 도료 이외에도 다양한 공지된 소부도료를 사용할 수 있다. 여기서 소부도료는 주지된 바와 같이 열을 가하여 건조시키는 도료를 총칭하는 것이며, 도장하는 과정에서 도막은 20∼150㎛ 정도의 두께를 갖도록 하는 것이 좋으며, 도장 후 80∼200℃에서 건조하여 건조도막을 얻게 된다. 도막을 형성하는 방법은 분체 정전도장 또는 액체 스프레이도장을 포함하여 다양한 공지의 도막형성방법을 사용할 수 있다.

위와 같은 공정을 통해 도장이 완료되면 유기도료가 도장된 알루미늄 제품의 일부도막을 연마하여 제거하게 된다. 즉, 다른 색상을 도입하고자 하는 부분의 도막을 연마하여 제거하는 것이다. 이때, 도막의 제거는 공업용 또는 천연 다이아몬드 가공팁으로 연마하면 용이하게 실시할 수 있다.

도막이 제거되면 상기 도막이 제거된 부분을 양극산화피막 처리하여 산화피막을 형성시키고, 형성된 산화피막에 색상을 도입한 다음 봉공처리하게 된다.

여기서, 양극산화피막 처리는 공지된 수산법, 황산법 또는 크롬산법에서 선택된 방법을 적용하면 용이하게 도막이 제건된 알루미늄 제품의 표면에 산화피막을 형성할 수 있으며, 산화피막의 두께는 10∼100㎛ 정도의 두께를 갖도록 하는 것이 좋다.

산화피막의 형성이 완료되면 산화피막에 색상을 도입하게 되는데, 색상의 도입은 공지된 전해착색이나 염료착색 등의 착색방법을 적용하면 용이하게 색상을 도입할 수 있다. 산화피막에 색상을 도입하게 되면 그 표면에는 미세한 구멍이 생기게 되는데, 이를 밀폐시켜 표면을 매끈하게 하기 위하여 일반적으로 실시하는 봉공처리를 실시하게 된다.

상기와 같이 실시하면 알루미늄 제품의 표면에 도장에 의해 나타낸 색상과 산화피막형성 후 착색하여 나타낸 색상이 나타나게 되며, 도장된 도막의 일부를 연마하여 제거한 후 이 부위에 산화피막을 형성하고 착색하는 과정을 반복하면 알루미늄 제품의 표면에 다중 칼라를 자연스럽게 도입할 수 있게 된다. 따라서 제품의 멋을 돋우면서 품질을 높일 수 있게 된다.

이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

알루미늄합금판(100×100×2mm)을 5%가성소다액(60℃)에 1분간 침지하여 탈지하고, 수세, 중화, 수세하는 전처리를 실시하였다.

이렇게 전처리한 알루미늄합금판의 표면에 코리아파인테크의 에폭시계 분체도료인 SMC도료를 정전도장방식을 사용하여 도장하고 170℃에서 건조하여 90±10㎛의 도막두께를 가지는 흑색칼라의 1차 도막을 얻었다.

이렇게 1차 하도도막을 가진 제품에 건설화학의 아크릴계 액체도료인 마지크론 하이퍼실버도료와 마지크론 탑투명도료를 에어스프레이 방식으로 연속해서 도장하고 140℃에서 건조하여 20±10㎛의 도막두께를 가지는 실버칼라의 2차 도막을 얻었다.

도막이 건조된 이후 표면의 절반을 인공다이아몬드가 장착된 연마기로 연마하여 도막을 제거하였다.

이렇게 일부의 도막이 제거된 알루미늄합금판을 20℃의 20% 황산용액에 침지한 후 20volt의 전압을 걸어주고 40분간 전해처리하여 양극산화피막을 형성하였다. 이후 양극산화피막이 형성된 알루미늄합금판을 중조, 수세 후 염료(Clariant Sanodal Deep Black MLW)를 10g/ℓ 첨가한 50℃의 용액에 5분간 침지하여 착색한 후 수세하였다. 이후 니켈아세테이트 및 중크롬산을 첨가한 90℃의 용액에 10분간 침지하여 봉공처리한 후 수세 및 건조하였다.

이와 같이 실시한 결과 알루미늄 합금판의 일부는 도장에 의해 금속질감의 은빛 색상이 나타나고, 일부는 산화피막형성 후 착색에 의해 검은 색상이 나타남을 확인할 수 있다. 따라서 간단한 공정을 통해 알루미늄 합금판의 표면에 2가지 이상의 색상을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

<실시예 2>

양극산화피막처리시 30℃의 5% H₂C₂O₄ 수산용액에서 60volt의 전압을 걸어주고 40분간 전해처리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 알루미늄 합금판의 표면에 색상을 도입하였다.

이와 같이 실시한 결과 알루미늄 합금판의 일부는 도장에 의해 흑색의 검은 색상이 나타나고, 일부는 산화피막형성 후 착색에 의해 갈색 색상(Sanodal Gold 4Np 염료사용)이 나타남을 확인할 수 있다.

<실시예 3>

착색과정에서 시판되고 있는 알루미늄피막용 염료를 전해착색하는 방법으로 처리하는 염료착색공정을 실시한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 알루미늄 합금판의 표면에 색상을 도입하였다.

이와 같이 실시한 결과 알루미늄 합금판의 일부는 도장에 의해 금속질감의 은빛 색상이 나타나고, 일부는 산화피막형성 후 착색에 의해 청색 색상(Sanodal Blue Gp 염료사용)이 나타남을 확인할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 간단한 공정을 통해 알루미늄 제품의 표면에 다중 칼라를 용이하게 형성할 수 있도록 한 알루미늄 표면의 다중칼라 형성방법을 제공하는 유용한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 주조 또는 단조를 통해 제조된 알루미늄 제품의 표면에 수산법, 황산법 또는 크롬산법에서 선택된 방법을 적용하여 피막을 형성하는 양극산화피막 처리를 실시하여 산화피막을 형성시키고, 형성된 산화피막에 전해착색 또는 염료착색을 통해 색상을 도입하고 봉공처리하는 알루미늄 표면의 칼라 형성방법에 있어서,

   상기 양극산화피막 처리 직전의 알루미늄 제품의 표면에 유기염료나 무기안료를 포함하는 에폭시계, 폴리에스테르계 또는 아크릴계에서 선택되는 유기도료를 도장하고, 상기 유기도료가 도장된 알루미늄 제품의 일부 유기도료 도막을 다이아몬드 가공팁으로 연마하여 제거한 다음, 상기 유기도료 도막이 제거된 부분에만 양극산화피막을 처리한 후 색상을 도입하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 표면의 다중 칼라 형성방법.
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