KR100718427B1 - 알루미늄재의 전해착색법 - Google Patents
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Abstract
본원 발명은 양극산화피막 처리를 실시한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄재를 가용성 금속염을 포함하는 전해착색 처리 베스중에 침지하고, 이 알루미늄재를 양극으로 하여 직류파형을 통전하는 착색 전처리를 행하고, 이어서 동일한 전해착색 처리 베스중에서 교류 전해착색 처리를 행하는 알루미늄재의 전해 착색법으로서, 상기 착색 전처리를 미리 설정한 최종 도달 전압값 및 최종 도달 전류값까지 행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 전해 착색법이다. 본원 발명에 따르면, 1회의 통전 로트내뿐만 아니라, 각 통전 로트간에 발생하는 착색 얼룩을 가급적 방지하고, 균일한 색조로 착색된 알루미늄재를 안정적이고 공업적으로 용이하게 제조할 수 있다.
전해착색법, 알루미늄재
Description
본 발명은 양극산화피막 처리를 실시한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄재(이하, 간단히 "알루미늄재"라 함)의 전해착색법에 관한 것으로, 상세하게는 알루미늄재의 교류 전해착색 처리시에 색조의 균일성을 달성할 수 있는 알루미늄재의 전해착색법에 관한 것으로, 구체적으로는 알루미늄재의 전해착색 처리시에, 동일 통전 로트내에서의 색조의 불균일뿐만 아니라, 각 통전 로트 사이에서 발생하기 쉬운 색조의 불균일도 억제하고, 균일한 색조로 착색된 알루미늄재를 제조할 수 있는 알루미늄재의 전해착색법에 관한 것이다.
알루미늄재는 가공성이나 내식성 등이 우수하기 때문에, 건축자재, 차량부품, 가구 등의 많은 분야에서 빈번하게 사용되고 있으며, 이 때, 알루미늄재의 의장적 효과를 높이는 등을 목적으로, Ni, Co, Cu, Sn 등의 가용성 금속염을 포함하는 전해액 중에서 전해하고, 이들 금속염의 전해생성물을 다공질의 양극산화피막 중에 석출시켜서 알루미늄재에 착색을 실시하는 전해착색이 행해지고 있다.
그리고, 이 알루미늄재를 전해착색하기 위한 처리방법으로서는, 전해액에 교류를 통전하여 전해하는 교류 전해착색 처리(아사다 공정)와, 전해액에 직류를 통 전하여 전해하는 직류 전해착색 처리가 알려져 있으며, 전자의 교류 전해착색 처리에는 설비적으로 저가의 전원을 사용할 수 있다는 이점이 있으며, 또한 후자의 직류 전해착색 처리에는 비교적 단시간에 전해착색 처리를 행할 수 있다는 이점이 있는 외에도, 특히 흑색 등의 짙은 색 계열의 전해착색을 실시하는 경우에, 충분히 균일한 착색이 얻어진다고 알려져 있다.
그러나, 이와 같은 알루미늄재의 전해착색 처리에 있어서는, 특히 알루미늄재가 복잡한 형상을 갖는 경우나 여러가지 형상의 알루미늄재를 동시에 전해착색하는 경우, 그 오목부와 돌출부에 있어서 착색 얼룩이 발생하기 쉬우며, 색조의 균일성을 유지할 수 없으며, 유저가 요구하는 색조의 허용범위에서 벗어나고, 제품의 수율이 저하되며, 결과적으로 제품 비용이 상승한다는 문제가 있었다.
따라서, 종래에 있어서도, 이 문제를 해결하기 위한 여러가지 방법이 제안되고 있으며, 예를 들면 알루미늄재에 교류 전해착색 처리를 실시하기 전에, 동일한 전해착색 처리 베스 중에서 알루미늄재를 양극으로 하여 직류를 통전하는 착색 전처리를 행하는 방법이 있고, 직류전류의 전압값을 일정하게 유지하면서 일정시간 통전하는 정전압 전해(일본국 특허공고 소54-23664호 공보 등)가 알려져 있다.
이 정전압(定電壓) 전해에 의한 착색 전처리는 일정한 전압값을 갖는 직류를 일정시간 통전함으로써, 알루미늄재의 양극 산화 피막이 갖는 각 부의 피막 저항값을 균일하게 하고, 이에 따라서 다음의 교류 전해착색 처리시에 피막에 비교적 균일한 전류가 흐르도록 하여 착색 얼룩을 해소하고자 하는 것으로, 알루미늄재에 비교적 짙은 색조의 전해 착색을 실시하는 경우에는 공업적으로 허용할 수 있는 방법 이다.
또한, 다른 방법으로서, 알루미늄재에 전해착색을 실시할 때에, 통전과 정지를 복수단에 걸쳐서 단속적(斷續的)으로 반복함과 아울러, 이 때 다음단의 처리 전압을 전단의 처리전압보다 순차로 높게 설정함으로써, 안정된 색조를 달성하는 것이 제안되어 있다(일본국 특허공개 평8-41685호 공보). 이 방법에서는, 안정된 색조는 물론, 흑색 착색 시간을 단축할 수 있으며, 미량 불순물의 영향을 억제하여 흰 줄무늬 불량(white streak defects)을 방지할 수 있게 되어 있다.
그러나, 이들 어느 방법도, 동일 통전 로트내에서의 색조의 불균일에 대해서는 비교적 안정된 색조를 달성할 수 있으나, 각 통전 로트사이에서 발생하는 색조의 불균일에 대해서는 완전히 억제할 수 없으며, 각 통전 로트사이에 있어서 균일한 색조로 착색된 알루미늄재를 제조하는 것은 곤란하다.
이러한 경향은 비교적 짙은 색조의 전해 착색을 실시하는 경우에는 그다지 문제되지 않지만, 비교적 옅은 색조의 전해착색을 실시하는 경우에는 현저하게 나타나고, 전해착색된 알루미늄재를 공업적으로 생산하는데 있어서 문제가 된다.
게다가, 상술한 문제를 해결하기 위한 다른 방법으로서, 전류파형에 있어서의 정 및 부의 전류밀도의 절대값의 합계인 토탈 전류 밀도를 제 1 스텝으로부터 적어도 제 4 스텝까지 단계적으로 변화시켜서 행하는 교류 전해착색 처리가 제안되어 있다(일본국 특허공고 평3-32637호 공보). 이 방법에 있어서도, 상기와 마찬가지로, 알루미늄재에 비교적 짙은 색조의 전해착색을 실시하는 경우에는 색조의 차가 두드러지지 않을 정도로 하는 것은 가능하다.
그러나, 이러한 방법에서는, 전류의 제어가 아주 복잡해지고, 설비비용이 상승하여 경제적으로 불리하다는 문제가 있다. 또한, 알루미늄재에 브론즈색 등의 비교적 옅은 색조의 전해착색을 실시하는 경우에는, 약간의 색조 차이라도 광선의 상태에 따라서 강조되어 크게 눈에 띄고, 상품가치에 크게 영향을 미치는 경우가 있으며, 전해착색된 알루미늄재를 공업적으로 생산하는데 있어서 큰 문제가 되고 있다.
따라서, 본 발명자들은 알루미늄재의 교류 전해착색 처리시에 각 통전 로트 사이에서 발생하는 착색 얼룩을 가급적 방지하여 균일한 색조로 착색된 알루미늄재를 안정적이고 공업적으로 유리하게 제조할 수 있는 방법에 대하여 심도깊게 검토한 결과, 교류 전해착색 처리에 앞서 행하는 착색 전처리를 미리 설정한 최종 도달 전압값 및 최종 도달 전류값까지 행함으로써, 비교적 옅은 색조의 전해착색을 실시하는 경우이더라도 각 통전 로트사이에서 균일한 색조를 달성할 수 있다는 것을 발견하였다.
즉 본 발명자들의 조사 및 연구에 따르면, 알루미늄재에 교류 전해착색 처리를 실시할 때, 각 통전 로트사이에서 색조의 불균일이 발생하는 것은 이하와 같은 이유에 따른다고 생각된다.
예를 들면, 알루미늄재의 교류 전해착색 처리를 행할 때에, 그 착색 전처리로서 동일한 전해착색 처리 베스중에서 정전류 전해에 의한 착색 전처리를 실시하는 경우, 이 착색 전처리에 있어서의 전해전압은 당해 전해착색 처리 베스의 온도나, pH, 더우기 이 전해착색 처리 베스중에 침지되는 알루미늄재가 양극산화피막 처리후의 수세 공정에서 수세되었을 때의 수세시간이나 수세 베스의 pH 등(이하, 이들 조건을 합쳐서 "베스 조건"이라 함)의 영향을 받으며, 이들 베스 조건의 변동에 따라서 변동한다.
그런데, 정전류 전해에 의한 착색 전처리에 있어서, 그 전해전압은 주로 전해착색 처리 베스의 저항과 이 전해착색 처리 베스중에 침지한 알루미늄재 표면의 양극산화피막의 저항으로 정해지는데, 이 중에서 각 통전 로트 사이에 있어서의 전해착색 처리 베스의 저항의 변동은 대응 전압(corresponding voltage)으로 환산하여, 최대라도 0.1∼0.2V 정도로 그다지 높지 않으며, 착색 전처리에 있어서의 전해전압의 변동은 주로 피막의 저항에 기인한다고 생각된다. 그리고, 이 알루미늄재 표면의 양극산화피막은 알루미늄재의 알루미늄 기질 위에 형성된 치밀한 알루미나질(aluminous)로 이루어지는, 이른바 "배리어층"과, 이 배리어층 위에 형성된 다공질층으로 이루어지는데, 이 피막의 저항은 그 대부분이 배리어층에 의존한다.
또한, 정전류 전해에 의한 착색 전처리에 있어서 배리어층이 생성하는 효율은 전류 효율을 100%로 한 이론생성량에 대한 배리어층의 용해를 고려한 실제의 증가량의 비율로 나타낸 겉보기 효율(증가량/이론 생성량)이 60%정도이라고 생각되며, 게다가 이 겉보기 효율은 배리어층의 화학적 용해속도가 베스 조건의 변동에 의해 영향을 받기 때문에, 상기 착색 전처리에 있어서의 전해전압과 마찬가지로, 이 베스 조건의 영향을 받아서 변동하며, 결과적으로 알루미늄재 표면의 피막의 저항이 각 통전 로트 사이에서 변동되게 된다.
그런데, 직류전류의 전류값을 일정하게 유지하면서 일정시간 통전하는 종래의 정전류 전해에 의한 착색 전처리에서는, 상술한 베스 조건의 변동에 기인하여 발생하는 "착색 전처리에서의 전해전압의 변동"이나 "알루미늄재 표면의 피막의 저항의 변동"에 의한 영향을 받으며, 통전 시간내에 전해전압이 변동하며, 결과적으로 알루미늄재 표면에 있어서의 배리어층의 생성을 완전히는 제어할 수 없으며, 알루미늄재의 피막이 갖는 전류분포를 일정하게 할 수 없었다.
따라서, 각 통전 로트 사이에서 균일한 색조를 얻기 위해서는, 상술한 베스 조건을 엄밀하게 관리하고, 이 베스 조건의 영향을 해소하는 것이 고려되는데, 실제로는 이 베스 조건을 공업적으로 엄밀하게 관리하는 것은 곤란하고, 관리 범위내에서 베스 조건의 변동은 피할 수 없으며, 특히 비교적 옅은 색조의 전해착색을 실시하는 경우에 각 통전 로트 사이에서 색조의 불균일을 완전히 억제하는 것은 불가능하다.
본 발명자들은 이러한 문제를 공업적으로 어떻게 해결할 것인가에 대하여 검토한 결과, 착색 전처리에서 생성되어 조정된 양극산화피막의 배리어층의 두께가 이 착색 전처리에 있어서 최종적으로 도달하는 전압값 및 전류값에 의존하며, 예를 들면 정전류 전해에 의한 착색 전처리의 경우에는, 최종 도달 전압값에 비례하며, 결과적으로 이 배리어층의 두께가 교류 전해착색 처리에 의하여 알루미늄재에 부여되는 전해착색의 색조에 직접 관계한다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 알루미늄재의 교류 전해착색 처리시에, 1회의 통 전 로트내뿐만 아니라, 각 통전 로트 사이에서 발생하는 착색 얼룩도 가급적 방지하고, 균일한 색조로 착색된 알루미늄재를 안정적이고 또한 공업적으로 용이하게 제조할 수 있는 알루미늄재의 전해착색법을 제공하는데 있다.
즉 본 발명은 가용성 금속염을 포함하는 전해착색 처리 베스중에 양극산화피막 처리를 실시한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄재를 침지하고, 이 알루미늄재를 양극으로 하여 직류파형을 통전하는 착색 전처리를 행하고, 이어서 동일한 전해착색 처리 베스 중에서 교류 전해착색 처리를 행하는 알루미늄재의 전해착색법에 있어서, 상기 착색 전처리를 미리 설정한 최종 도달 전압값 및 최종 도달 전류값까지 행하는, 알루미늄재의 전해착색법이다.
그리고, 본 발명에 있어서, 특히 바람직한 양태는 전류값을 미리 설정한 최종 도달 전류값으로 유지하면서 최종 도달 전압값에 이를 때까지 직류를 통전하는 정전류 전해에 의하여 착색 전처리를 행하고, 이어서 이 정전류 전해에 의한 착색 전처리시의 최종 전압의 0.55∼0.8배의 피크 전압을 갖는 전압 제어 교류 파형을 알루미늄재에 통전하여 행하는 교류 전해착색 처리를 행하는 알루미늄재의 전해착색법이다.
본 발명에 있어서, 전해착색 처리가 실시되는 알루미늄재로서는, 특히 제한되는 것은 아니며, 종래의 양극산화피막 처리의 경우와 마찬가지로, 전해 베스로서 황산, 옥살산, 술폰산, 크롬산 등의 산수용액을 사용하며, 통상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 소재를 양극으로 하고, 이것에 직류 또는 교류 또는 직류에 교류를 중첩한 전류를 흘리고, 알루미늄 소재의 표면에 양극산화피막을 생성시킴으로써 얻어진다.
또한, 이와 같이 하여 얻어진 알루미늄재에 착색 전처리 및 교류 전해착색 처리를 실시하기 위한 가용성 금속염을 포함하는 전해착색 처리 베스에 대해서도, 특히 제한은 없으며 종래의 전해착색 처리 베스와 동일해도 되고, 예를 들면 가용성 금속염으로서, 니켈(Ni), 코발트(Co), 구리(Cu), 주석(Sn), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 카드뮴(Cd), 티탄(Ti), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca), 바나듐(Ba), 납(Pb), 아연(Zn) 등의 금속의 황산염, 질산염, 인산염, 염산염, 크롬산염 등의 무기산염이나, 옥살산염, 초산염, 주석산염 등의 유기산염 등을 예시할 수 있다.
또한, 이 전해착색 처리 베스에는, 착색도 향상 등을 목적으로, 필요에 따라서 디티온산나트륨, 디티온산아연 등의 디티온산염이나, 티오황산암모늄, 티오황산나트륨 등의 티오황산염이나, 아황산수소나트륨 등의 아황산수소염이나, 아황산, 아황산나트륨 등의 아황산염이나, 티오글리콜산, 티오글리콜산암모늄 등의 티오글리콜산염 등의 강환원성 화합물을 비롯한 첨가제를 첨가해도 된다.
본 발명에 있어서, 교류 전해착색 처리에 앞서서 행해지는 착색 전처리는 전해착색 처리 베스 중에 알루미늄재를 침지하고, 이 알루미늄재를 양극으로 하여 직류파형(즉, 직류 또는 교직 중첩파)을 통전하며, 이 때의 전압값(직류파형이 교직중첩파(交直 重疊波)인 경우에는 그 피크 전압값) 및 전류값이 미리 설정한 최종 도달 전압값 및 최종 도달 전류값에 달한 곳에서 종료한다.
이 착색 전처리를 실시하는 구체적 방법으로서는, 예를 들면 일정 전류값의 전류를 통전하여 행하는 정전류 전해의 경우에는, 전류값을 미리 설정한 최종 도달 전류값으로 유지하면서 직류를 통전하고, 이 때의 전압값이 미리 설정한 최종 도달 전압값에 도달한 곳에서 이 착색 전처리를 종료하는 것이 좋다. 이 정전류 전처리에 있어서는, 통전 초기에는 알루미늄재의 피막의 배리어층이 비교적 얇고 저항이 작은 부분 및 음극으로부터의 거리가 가까워서 베스의 저항이 작은 부분에 우선적으로 전류가 흘러서, 이 부분의 배리어층의 두께가 보상되거나, 또는 그 외의 부분에 비하여 저항의 차에 상당하는 분만큼 상대적으로 두꺼워져서, 최종 도달 전압값에 도달하였을 때에는 일정한 양극 전류 분포가 얻어진다.
한편, 이 착색 전처리를 일정 전압값의 전류를 통전하여 정전압 전해로 행하는 경우에는, 통상 통전 초기에 처음부터 미리 설정한 최종 도달 전압값의 전류를 흘리면 과전류가 흐를 위험이 있다. 따라서, 이 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여, 통전 초기에는 미리 설정한 최종 도달 전압값보다 낮은 전압값으로 직류 파형의 통전을 개시하고, 그 후, 전류값이 안정된 단계에서 전압값을 최종 도달 전압값으로 전환하여, 미리 설정한 최종 도달 전류값에 달할 때까지 이 정전압 전해를 계속한다.
여기서, 착색 전처리에 있어서의 최종 도달 전압값 및 최종 도달 전류값의 설정은 제품으로서 어떠한 색조의 알루미늄재를 얻을 필요가 있는가에 따라서 다르며, 비교적 옅은 색조의 전해착색을 행하는 경우에는, 최종 도달 전압값을 30∼50V로 설정하는 것이 좋고, 반대로 비교적 짙은 색조의 전해착색을 행하는 경우에는, 최종 도달 전압값을 20∼30V로 설정하는 것이 좋으며, 또한 최종 도달 전류값에 대해서는 20∼50A/㎡의 범위에서 설정하는 것이 좋다.
이와 같이 하여 착색 전처리가 종료된 후, 본 발명에 있어서는, 동일한 전해 착색 처리 베스를 그대로 사용하고, 알루미늄재에 교류 또는 교직 중첩 파형을 통전하여 교류 전해착색 처리를 행한다.
이 경우, 교류 전해착색 처리의 방법에 대해서는, 특히 제한은 없으며, 종래의 방법과 마찬가지로 해서 행할 수 있으나, 사용하는 교류 또는 교직 중첩 파형의 피크 전압에 대해서는, 이하의 이유에서 바람직하게는 착색 전처리에서 미리 설정한 최종 도달 전압의 0.55∼0.8배, 더욱 바람직하게는 최종 도달 전압의 0.65∼0.75배로 설정하는 것이 좋다. 이 사용하는 교류 또는 교직 중첩 파형의 피크 전압이, 착색 전처리에서 미리 설정한 최종 도달 전압의 0.55배보다 낮으면, 착색되지 않거나, 또는 착색 속도가 아주 늦어지며, 또한 0.8배를 초과하여 높으면, 교류 전해착색 처리시의 전류값을 일정하게 유지하는 것이 곤란해지고, 처리 시간을 일정하게 하더라도 균일한 색조를 얻을 수 없게 된다.
이 점에 대해서는, 본 발명자들의 연구에 따르면, 다음과 같이 이해할 수 있다.
즉 전해착색 처리에 있어서는, 환원반응에 의하여 베스 중의 금속종(metal species)이 피막중에 석출됨으로써 색조가 부여된다. 따라서, 색조를 균일하게 한다는 것은 알루미늄재를 음극으로 하여 전해착색 처리를 행할 때에, 이 알루미늄재의 전류 분포를 균일하게 하는 것이다.
알루미늄재를 양극으로 하여 최종 전압을 규제한 전류제어 착색 전처리를 행한 경우, 각 부의 베스 저항에 대응한 피막 저항이 형성되기 때문에, 착색 전처리 종료 시점에 있어서 알루미늄재의 전류 분포를 일정하게 또한 거의 균일하게 할 수 있다.
그런데, 그 후, 교류파형을 통전하여 교류 전해착색 처리를 행하는 경우, 이 교류파형의 피크 전압이 전류제어 착색 전처리시의 최종 전압과 동등 또는 그것보다 높으면, 착색 전처리 종료 시점에서 알루미늄재의 전류 분포가 거의 균일해져 있음에도 불구하고, 교류 전해착색 처리시의 알루미늄재의 전류분포는 균일해지지 않고, 색조가 불균일해진다. 이것은 피막 저항 자체가 전류방향에 의하여 그 저항값에 차이가 생긴다고 하는 성질을 가지며, 알루미늄재가 음극이 되는 경우의 저항값은 양극인 경우에 비하여 감소하기 때문이다.
그리고, 본 발명자들은 이 문제에 대하여 검토한 결과, 교류 전해착색 처리시에 있어서의 피막 저항의 변화가 전류 제어 착색 전처리시의 최종 전압과 교류 전해 착색 처리시의 교류파형의 피크 전압 사이의 비에 의존하며, 밀접한 관계가 있다는 것을 발견하였다. 즉 먼저, 최종 전압을 규제하여 직류를 통전하는 전류 제어 착색 전처리를 행하고, 이어서 동일한 전해착색 처리 베스중에서 상기 전류 제어 착색 전처리시의 최종 전압의 0.55∼0.8배의 피크 전압을 갖는 전압 제어 교류 파형을 통전하여 교류 전해착색 처리를 행함으로써, 착색 전처리 종료시의 피막 저항의 변화에 대응한 균일한 전류 분포를 얻는 것이 가능해지며, 균일한 색조를 얻을 수 있다.
실제의 조업에 있어서는, 생산성의 향상을 도모하기 위하여, 이 최종 전압의 0.55∼0.8배의 범위내에서 가능한 높은 전압을 선택하는 것이 필요하며, 이 색조의 균일성과 생산성 향상의 양자를 만족하기 위하여, 더욱 바람직하게는 전해착색 처리 베스중에 배치된 전류 제어 착색 전처리후의 알루미늄재에 교류 전압을 주사하고, 얻어진 전압-전류 곡선에 있어서의 평탄 영역 및 상승 영역의 각 연장선의 교점이 주는 경계 전압 E0를 구하고, 교류 전해착색 처리시의 피크 전압을 이 경계 전압 E0로 설정하는 것이 바람직하다. 이 경계 전압 E0는 통상 전류제어 착색 전처리에서 미리 설정한 최종 도달 전압의 0.65∼0.75배 정도가 되며, 착색 전처리 조건이나 그 외의 조건(양극산화피막 처리의 차이의 조건이나 그 후의 수세 조건 등)에 의해 약간 변동하지만, 최종적으로 최적의 교류 또는 교직 중첩 파형의 피크 전압으로서 일의적으로 결정된다.
본 발명의 방법에 따르면, 착색 전처리의 초기 및 중기에 있어서는, 대극(counter electrode)에 가까운 부분에서 전류가 흐르기 쉽기 때문에 배리어층이 우선적으로 성장하고, 이 배리어층의 성장에 따라서 피막의 저항이 증가하며, 이에 따라서 이 부분에서 전류가 쉽게 흐르는 것이 억제된다. 즉 착색 전처리에서 전류가 흐르기 쉬운 부분에 있어서 배리어층의 성장이 우선적으로 생기므로, 교류 전해착색 처리에 있어서 위치에 기인하는 전류의 흐름 용이함의 차가 해소되며, 동일 통전 로트내에서 알루미늄재의 표면 전역을 거의 균일한 전류 분포로 전류가 흐르게 되어, 동일 통전 로트내에서의 색조의 불균일이 해소된다.
또한 본 발명의 방법에 있어서는 상기 착색 전처리를 미리 설정한 최종 도달 전압값 및 최종 도달 전류값까지 행하므로, 설령 베스 조건이 각 통전 로트 사이에서 변동되더라도, 이 착색 전처리에 의하여 최종적으로 조정되는 배리어층의 상태가 각 통전 로트 사이에서 일정해지며, 각 통전 로트 사이에서 알루미늄재의 표면 전역을 거의 균일한 전류 분포로 전류가 흐르게 되어, 각 통전 로트 사이에서의 색조의 불균일이 해소된다.
도 1은 실시예 1에서 경계 전압E0를 구하였을 때의 전압-전류 곡선을 나타낸 그래프도이다.
이하, 시험예와 실시예 및 비교예에 의거하여, 본 발명의 바람직한 실시형태를 구체적으로 설명하겠다.
(실시예 1)
알루미늄 소재로서 A6063S-T5를 사용하고, 20%H2SO4, 100A/㎡×30분의 조건에서 양극산화피막 처리를 하여 알루미늄 소재의 표면에 막두께 10㎛의 양극산화피막을 생성시키고, 이어서 pH1의 산성 베스에서 5분간 수세하고, 알루미늄재를 얻었다.
이어서, CuSO4:25g/리터 및 H2SO4:5g/리터의 조성을 갖는 전해착색 처리 베스를 만들고, 상기 알루미늄재를 양극으로 하여 전류 밀도 25A/㎡, 베스 온도 25℃, 및 최종 도달 전압 20V의 조건에서 전류 제어 착색 전처리를 행하였다. 이 때의 처리시간은 약 20초였다.
이와 같이 하여 전류제어 착색 전처리가 종료된 후, 동일한 전해착색 처리 베스중에서 0V를 기점으로 하여 1V/초의 속도로 교류 피크 전압을 상승시켜서 주사하고, 전압-전류 곡선을 구하였다.
결과는 도 1에 나타낸 바와 같고, 그 평탄 영역 및 상승 영역의 각 연장선의 교점으로부터 경계 전압 E0를 구한 바, 이 경계 전압 E0는 14V였다.
게다가, 동일한 전해착색 처리 베스중에서 상용 교류의 피크 전압을 이 경계 전압 E0인 14V로 설정하고, 50초간, 100초간 및 150초간 통전하여 교류 전해착색 처리를 행하고, 핑크색으로 전해착색된 알루미늄재를 얻었다.
얻어진 전해착색 알루미늄재에 대하여 색을 측정하고, 동일 통전 로트 내에서의 색조의 균일성(색차:ΔE*
ab)을 구하였다.
또한, 상기와 동일한 조건에서 양극산화 피막 처리, 전류제어 착색 전처리 및 교류 전해착색 처리를 반복하고, 상기와 마찬가지로 하여 얻어진 전해착색 알루미늄재에 대하여 색을 측정하고, 각 통전 로트사이에서의 색조의 균일성(색차:ΔE*
ab)을 구하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예 2)
전류제어 착색 전처리의 처리 조건 및 교류 전해착색 처리에 있어서의 상용교류의 피크 전압을 표 1에 나타낸 조건으로 행한 이외는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 전류제어 착색 전처리 및 교류 전해착색 처리를 행하고, 전해착색된 알루미늄재를 얻었다.
얻어진 전해착색 알루미늄재에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 색조의 균일성을 조사하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예 3)
실시예 1과 동일한 재료 및 방법으로 양극산화피막 처리를 실시한 알루미늄재를 사용하고, 또한 실시예 1과 동일한 전해착색 처리 베스를 사용하고, 알루미늄재를 양극으로 하여 초기 전압 15V의 직류를 통전하고, 그 후 전류 밀도가 32A/㎡로 하강한 시점에서 전압을 20V로 전환하고, 최종 전류 밀도가 25A/㎡가 될 때까지 정전압 착색 전처리를 행하였다.
이와 같이 하여 정전압 착색 전처리가 종료된 후, 동일 전해착색 처리 베스 중에서 실시예 1과 마찬가지로 하여 상용 교류 전압을 주사시키고, 전압-전류 곡선을 구하였다. 결과는 실시예 1과 마찬가지이며, 그 평탄 영역 및 상승 영역의 각 연장선의 교점에서 구해지는 경계 전압 E0는 14V였다.
게다가, 동일한 전해착색 처리 베스 중에서 상용 교류의 피크 전압을 이 경계 전압 E0의 14V로 설정하고, 100초간 통전하여 교류 전해착색 처리를 행하고, 핑 크색으로 전해착색된 알루미늄재를 얻었다.
얻어진 전해착색 알루미늄재에 대하여 색을 측정하고, 각 시간마다 동일 통전 로트 내에서의 색조의 균일성(색차:ΔE* ab)을 구하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
(비교예 1)
전류 제어 착색 전처리를 하지 않고 실시예 1과 동일 조건에서 교류 전해착색 처리를 행하고, 전해착색된 알루미늄재를 얻었다.
얻어진 전해착색 알루미늄재에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 색조의 균일성을 조사하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
(비교예 2∼3)
전류제어 착색 전처리의 처리 조건 및 교류 전해착색 처리에 있어서의 상용 교류의 피크 전압을 표 1에 나타낸 조건에서 행한 이외는, 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여, 전류 제어 착색 전처리 및 교류 전해 착색 처리를 행하고, 전해착색된 알루미늄재를 얻었다.
얻어진 전해착색 알루미늄재에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 색조의 균일성을 조사하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
(비교예 4)
전해전압 30V 및 처리시간 30초의 조건에서 정전압 착색 전처리를 행하고, 이어서 실시예 2와 동일 조건에서 교류 전해착색 처리를 행하고, 전해착색된 알루미늄재를 얻었다.
얻어진 전해착색 알루미늄재에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 색조의 균일성을 조사하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
| 착색 전처리 조건 | 교류 전해착색 처리 조건 | 색차:ΔE* ab | |||||
| 피크 전압*1 | 전압비*2 | 통전 시간:초 | 로트 내 | 로트 사이 | |||
| 실 시 예 | 1 | 전류 제어 착색 전처리 전류밀도: 25A/㎡ 최종 도달 전압: 20V | 14V | 0.70 | 50 | 1 | ≤1 |
| 100 | 1 | ≤1 | |||||
| 150 | 1 | ≤1 | |||||
| 2 | 전류 제어 착색 전처리 전류밀도: 50A/㎡ 최종 도달 전압: 30V | 21V | 0.70 | 50 | 1 | ≤1 | |
| 100 | 1 | ≤1 | |||||
| 150 | 1 | ≤1 | |||||
| 3 | 전류 제어 착색 전처리 초기 설정 전압: 15V 전환후 전압: 20V 최종도달전류밀도:25A/㎡ | 14V | 0.70 | 50 | |||
| 100 | 2 | ≤2 | |||||
| 150 | |||||||
| 비 교 예 | 1 | 착색 전처리 없음 | 14V | - | 50 | 9*3 | 5 |
| 2 | 전류 제어 착색 전처리 전류밀도: 50A/㎡ 최종 도달 전압: 30V | 25V | 0.83 | 50 | 6*3 | 3 | |
| 100 | ≥3*3 | 3 | |||||
| 3 | 전류 제어 착색 전처리 전류밀도: 50A/㎡ 최종 도달 전압: 30V | 14V | 0.50 | 50 | 착색하지 않음 | ||
| 100 | 착색하지 않음 | ||||||
| 4 | 정전압 착색 전처리 전해전압: 30V 처리시간: 30초 | 21V | 0.70 | 100 | ≥4*3 | 4 | |
| (주) *1: 교류 전해착색 처리시의 교류의 피크 전압 *2: 전압비=피크 전압/최종 도달 전압 *3: 착색시간 의존성이 아주 높다 | |||||||
본 발명에 따르면, 알루미늄재의 교류 전해착색 처리시에, 동일 통전 로트내에서의 색조의 균일성은 물론, 각 통전 로트 사이에서 발생하는 착색 얼룩을 가급적 방지하고, 균일한 색조로 착색된 알루미늄재를 공업적으로 또한 안정적으로 제조할 수 있다.
Claims (5)
- 양극산화피막 처리를 실시한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄재를 가용성 금속염을 포함하는 전해착색 처리 베스중에 침지하고, 이 알루미늄재를 양극으로 하여 직류파형을 통전하는 착색 전처리를 행하고, 이어서 동일한 전해착색 처리 베스중에서 교류 전해착색 처리를 행하는 알루미늄재의 전해 착색법으로서, 상기 착색 전처리는, 20~50 A/m2의 범위에서 미리 설정된 최종 도달 전류값을 유지하면서, 직류파형을 통전하는 정전류 전해이며, 목표의 제품색조에 따라 20~50V의 범위에서 미리 정해진 최종 도달 전압값에 도달하기까지 행해지며, 또한 상기 교류 전해착색 처리가 전압제어 교류파형을 알루미늄재에 통전하여 행해지는 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 전해 착색법.
- 양극산화피막 처리를 실시한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄재를 가용성 금속염을 포함하는 전해착색 처리 베스중에 침지시키고, 상기 알루미늄재를 양극으로서, 직류파형을 통전하는 착색 전처리를 행하고, 이어서 같은 전해착색 처리 베스중에서 교류 전해착색 처리를 행하는 알루미늄재의 전해 착색법에 있어서, 상기 착색 전처리가, 20~50V의 범위에서 미리 설정된 최종 도달 전압값보다 낮은 값으로 직류파형의 통전을 개시하고, 이어서 최종 도달 전압값으로 바꾸어 직류파형을 통전하는 정전압전해이며, 목표의 제품색조에 의해 20~50A/m2의 범위에서 미리 정해진 최종 도달 전류값으로 저감(低減)하기까지 행해지고, 또한 상기 교류 전해착색 처리가 전압제어 교류파형을 알루미늄재에 통전하여 행해지는 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 전해착색법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 교류 전해착색 처리는, 상기 교류 전해착색 처리 시의 피크 전압이 착색 전처리 시의 최종 도달 전압값의 0.55~0.8배의 범위에 설정된 전압제어 교류파형을 알루미늄재에 통전하여 행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 전해 착색법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전해 착색 처리 베스중에 배치된 착색 전처리후의 알루미늄재에 교류전압을 주사하고, 얻어진 전압-전류 곡선에 있어서의 평탄 영역 및 상승 영역의 각 연장선의 교점이 주는 경계 전압 E0를 구하며, 교류 전해착색 처리시의 피크 전압을 이 경계 전압 E0이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 전해 착색법.
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