KR100935964B1

KR100935964B1 - 알루미늄 또는 알루미늄합금의 내식처리방법

Info

Publication number: KR100935964B1
Application number: KR20077006012A
Authority: KR
Inventors: 사카에 이나요시; 가쓰노부 이시자와; 다케루 노무라; 신이치 사이토; 마나미 야마구치
Original assignee: 가부시키가이샤 알박
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2010-01-08
Also published as: CN101031674B; TW200710279A; KR20070088517A; TWI421380B; WO2006123736A1; JP4716779B2; CN101031674A; JP2006322040A

Abstract

알루미늄 또는 알루미늄합금에 내식성을 부여하기 위한 배리어형 양극 산화처리피막을 치밀한 것으로 하는 것에 의해, 가스 방출특성이 뛰어난 것으로 하기 위한 알루미늄 또는 알루미늄합금의 내식처리방법을 제공한다.

알루미늄 또는 알루미늄합금의 표면에 두께 5∼20nm의 치밀한 산화층을 형성하고, 그 후, 배리어형 양극 산화처리를 하는 것을 특징으로 한다.

Description

알루미늄 또는 알루미늄합금의 내식처리방법{CORROSION RESISTANCE TREATMENT METHOD FOR ALUMINUM OR ALUMINUM ALLOY}

본 발명은, 알루미늄 또는 알루미늄합금의 내식처리방법에 관한 것이다.

종래, 알루미늄 또는 알루미늄합금에 내식처리를 실시하는 방법으로서, 예를 들면, 특허문헌 1에, 알루미늄합금의 표면에 배리어형 양극 산화처리를 실시하고, 가열하여 탈가스처리를 실시하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 특허문헌 1에 개시된 것과 같이 하여, A1050합금, A5052합금 및 A6061합금의 각각에, 약알칼리성의 탈지액에 의해 탈지처리를 실시한 후, 질산 수용액중에서, 디스머트(desmut)처리를 실시하고, 아디핀산 암모늄에 의한 배리어형 양극 산화처리를 실시하여, 형성된 배리어형 양극 산화처리피막의 형태를 주사 전자현미경으로 관찰한바, A1050합금에는 비교적 연속적인 피막이 형성되고 있었지만, A5052합금 및 A6061합금에 형성된 막에는 결함이 많아, 내식성 및 진공분위기하에 있어서의 가스방출특성에 문제가 있었다.

특허문헌 1 : 일본특허공보 제 3506827호

따라서, 본 발명은, 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서, 알루미늄 또는 알루미늄합금에 내식성을 부여하기 위한 배리어형 양극 산화처리피막을 치밀한 것으로 하는 것에 의해, 가스 방출특성이 뛰어난 것으로 하기 위한 알루미늄 또는 알루미늄합금의 내식처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은 아래와 같이, 해결수단을 발견하였다.

즉, 본 발명의 알루미늄 또는 알루미늄합금의 내식처리방법은, 알루미늄 또는 알루미늄합금의 표면에 두께 5∼20nm의 치밀한 산화층을 형성하고, 그 후, 배리어형 양극 산화처리를 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 산화층을 산성용액에 의해 산화처리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 산성용액은, 인산 50~80중량% 및 질산 1∼5중량%을 함유하는 것이고, 상기 산성용액을 80∼100℃로 가열하고, 상기 알루미늄 또는 알루미늄합금을, 1∼10분간 침지하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 산화층이 형성된 알루미늄 또는 알루미늄합금을, 진공, 대기 또는 질소 분위기하에서, 상기 알루미늄 또는 알루미늄합금을 150~300℃에서 가열처리하고 나서, 상기 배리어형 양극 산화처리하는 것을 특징으로 한다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 알루미늄 또는 알루미늄합금에 내식성을 부여하기 위해서 배리어형 양극 산화피막을 형성하기 전에, 치밀한 산화층을 형성하는 것에 의해, 배리어형 양극 산화피막을 치밀하게 할 수 있고, 내식성 및 가스방출특성이 뛰어난 배리어형 양극 산화피막으로 할 수 있다.

본 발명에 사용할 수 있는 알루미늄 또는 알루미늄합금으로서는 특별히 제한하고 있는 것은 아니다. 예를 들면, 순알루미늄계의 1000계 합금, Al-Cu계, Al-Cu-Mg계의 2000계 합금, Al-Mn계의 3000계 합금, Al-Si계의 4000계 합금, Al-Mg계의 5000계 합금, Al-Mg-Si계의 6000계 합금, Al-Zn-Mg-Cu계, Al-Zn-Mg계의 7000계 합금, 7N01합금 등을 사용할 수 있지만, 특히, 순알루미늄계, 2000계, 30000계, 5000계, 6000계의 알루미늄합금에 본 발명은 유효하다. 4000계의 알루미늄합금은, 합금조직에 수㎛ 정도의 실리콘이 분산하여 존재하고 있고, 알루미늄의 부분에는, 치밀한 산화피막이 성장하지 않기 때문에, 부분적인 처리가 되기 때문이다.

상기 알루미늄 또는 알루미늄합금에 형성되는 치밀한 산화층은, 5∼20nm로 한다.

한편, 본 명세서에 있어서, 치밀한 산화피막이란, 비금속 개재물 등이 존재하고 있는 것에 의한 결함을 제외하고, 나노미터 오더 이상의 공공(空孔)이 없이 연속적인 피막이며, 산화층 형성 후에 대기중에서, 산화하는 등으로 하여 산화를 촉진하려고 해도, 그 이상 산화층이 두꺼워지지 않는 층을 말한다.

이 산화층은, 5nm 미만에서는, 연속적으로 층형상으로 성장시키는 것이 어렵고, 불균일한 산화피막이 되며, 20nm를 넘으면, 치밀한 산화층을 형성할 수 없는 포러스 구조가 되어, 이 후 배리어형 양극 산화피막을 성장시키면 가스방출이 많아져 버리기 때문이다.

상기 산화층의 형성방법으로서는, 특별히 제한은 없지만, 산성용액에 의해 실시하는 것이 바람직하고, 또한 산성용액을 인산 50∼80중량% 및 질산 1∼5중량%을 함유하는 것으로 하고, 산성용액을 80∼100℃로 가열하여, 알루미늄 또는 알루미늄합금을, 1∼10분간 침지하는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 두께 5∼20nm의 치밀한 표면산화층을 알루미늄 및 알루미늄합금의 표면에 형성하는 것이 용이해지기 때문이다.

또한, 상기 산화층을 형성한 후, 진공, 대기 또는 질소 분위기하에서, 상기 알루미늄 또는 알루미늄합금을 150∼300℃로 가열처리하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 산화를 촉진할 수 있기 때문이다.

상기 산화층이 형성된 알루미늄 또는 알루미늄합금의 배리어형 양극 산화처리는, 전해질 용액에 의해 전해하여 실시한다.

전해질 수용액으로서는, 예를 들면, 아디핀산 암모늄 등의 아디핀산염, 붕산과 붕산암모늄의 혼합물 등의 붕산염, 인산이수소암모늄 등의 인산염, 주석산염, 규산염, 프탈산 수소칼륨 등의 프탈산염, 탄산나트륨 등의 탄산염, 구연산염, 크롬산 나트륨 등의 용액의 어느 하나를 이용하거나, 혹은, 이들의 혼합용액을 이용할 수 있다.

상기 전해질 수용액중에 있어서, 알루미늄 또는 알루미늄합금 소재가 양극이 되도록 전원에 접속하여 전해가 실시되고, 음극에는, 불용성의 도전재료가 사용된다. 전해전류는, 특별히 제한하는 것은 아니지만, 직류전류인 경우에는, 직류밀도 0.2∼5A/cm² 정도로 할 수 있고, 전해시간은, 형성되는 피막의 두께 등의 전해조건에 의해 적절히 선택할 수 있다. 또한, 인가전압에 대해서도, 특별히 제한하는 것은 아니지만, 20∼500V로 할 수 있다.

도 1의 (a)는 실시예 1의 SEM 상이고, (b)는 비교예 1의 SEM 상이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

(실시예 1)

표면을 선반(旋盤)으로 절삭한, 직경 45mm, 두께 3mm의 A5052합금제의 원판을 피처리물로서 준비하였다. 이 피처리물을, 80중량% 인산 및 3중량% 질산을 함유하는 85℃의 용액에 침지하여 교반하면서 산화처리를 2분간 실시하였다. 다음에, 피처리물을 순수에 침지하고, 재차 순수에 의해, 침지하여 세정하였다.

다음에, 피처리물을, 40℃의 10중량%의 아디핀산 암모늄용액에 침지하여, 직류전압 200V으로, 배리어형 양극 산화피막을 1시간 형성하였다.

(실시예 2)

실시예 1과 같은 피처리물을 준비하였다.

이 피처리물을, 80중량% 인산 및 3중량% 질산을 함유하는 85℃의 용액에 침지하고, 교반하면서 산화처리를 2분간 실시하였다.

다음에, 피처리물을, 순수에 침지하고, 50℃의 순수에 침지하고, 다시 순수 에 의해 침지하여 세정하였다.

세정된 피처리물을, 진공장치내에서, 10^-4Pa 대까지 감압하고, 300℃에서 30분간 가열을 실시하며, 그 후, 실온(10℃∼40℃ 정도, 이하 같다.)까지 냉각하여, 대기중에 꺼내어, 10중량%의 아디핀산 암모늄을 함유하는 40℃의 용액에 침지하고, 직류전압 200V로, 배리어형 양극 산화피막을 1시간 형성하였다.

(비교예 1)

실시예 1에서 사용한 같은 피처리물을 준비하였다.

이 피처리물을, 15중량% 질산 및 1중량%의 불산 용액을 함유하는 실온하의 용액에 3분간 침지하여, 순수에 침지하고, 50℃의 순수에 침지하며, 다시 순수에 의해 침지하여 세정하였다.

세정된 피처리물을, 35중량%의 질산용액에 1분간 침지하여, 순수로 세정하였다.

그리고, 실시예 1과 같은 조건으로, 배리어형 양극 산화피막을 형성하였다.

(비교예 2)

실시예 1에서 사용한 것과 같은 피처리물을 준비하였다.

이 피처리물을, 아세톤에 의해 탈지 세정하였다.

세정된 피처리물을, 실시예 1과 같은 조건으로 배리어형 양극 산화피막을 형성하였다.

(비교평가 1)

실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 아디핀산 암모늄에 의한 배리어형 양극 산화피막을 형성한 시료의 가스방출특성을 평가하였다. 가스방출특성의 평가에는,

승온탈리(昇溫脫離)측정장치(알박 테크니컬 저널 No.58 P.30)를 이용하여, 300℃까지 승온하는 동안의 단위면적당의 가스 방출량을 측정하여, 그 결과를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

	가스방출량 Pa·m²/m²
실시예 1	0.35
실시예 2	0.43
비교예 1	2.5
비교예 2	1.82

배리어형 양극 산화처리를 하기 전처리로서 10nm 정도의 치밀한 산화층을 형성한 실시예 1, 2의 가스방출량은, 치밀한 산화층을 형성하지 않았던 비교예 1, 2의 시료에 비해 가스방출량이 적은 것을 알 수 있었다.

(비교평가 2)

실시예 1 및 비교예 1의 시료의 배리어형 양극 산화처리층의 표면을 주사 전자현미경(SEM: Scanning electron microscopy)에 의해 관찰하여, 그 표면 SEM상을 도 1에 나타낸다. 도 1의 (a)는, 실시예 1의 표면 SEM상, (b)는, 비교예 1의 표면 SEM상이다. 실시예 1에 비하여, 비교예 1은 결함이 많고 산화피막이 엉성한 구조인 것을 알 수 있다. 비교예 1의 가스방출량이 많은 원인을, 이 구조로부터 추측할 수 있다.

(비교평가 3)

실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 아디핀산 암모늄에 의한 배리어형 양극 산화피막을 형성하기 전의 시료를, 오제 전자분광으로 깊이 방향으로 분석하여 표면산화층의 두께(nm)를, 각 시료의 측정위치가 대응되도록 8점 추출하여, 산화층 두께의 편차를 구하여, 표 2에 결과를 나타낸다. 한편, 표면 산화층 두께는, 산소의 피크의 반값이다.

[표 2]

표 2로부터, 전처리로 치밀한 산화층을 형성하지 않았던 비교예 1, 2의 시료에 대해서, 실시예 1, 2의 시료는 측정점간의 편차가 적고, 균질한 산화층이 형성되고 있는 것을 알 수 있었다.

상기 실시예에서는, A5052계의 알루미늄합금을 사용했지만, 순알루미늄, 2000계, 3000계, 5000계, 6000계의 알루미늄합금에도, 본 발명이 유효한 것을 확인하였다. 또한, 배리어형 양극 산화처리에, 아디핀산 암모늄을 사용했지만, 붕산 암모늄, 인산 암모늄 등도 사용할 수 있는 것을 확인하였다.

본 발명의 알루미늄 또는 알루미늄합금의 내식처리방법은, 반도체 제조장치나 박막형성장치 등의 진공 분위기하에 놓여진 부재에 내식성을 부여하기 위해서 이용할 수 있다.

Claims

알루미늄 또는 알루미늄합금을, 인산 50∼80중량% 및 질산 1∼5중량%을 함유하는 산성용액에 침지하는 처리를 행한 후, 산성용액으로부터 꺼내고, 그 표면에 두께 5∼20nm의 산화층을 형성하고, 그 후, 배리어형 양극 산화처리를 하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄합금의 내식처리방법.
제 1 항에 있어서, 상기 산성용액을 80∼100℃로 가열하고, 상기 알루미늄 또는 알루미늄합금을, 1∼10분간 침지하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄합금의 내식처리방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 산화층이 형성된 알루미늄 또는 알루미늄합금을, 진공, 대기 또는 질소 분위기하에서, 상기 알루미늄 또는 알루미늄합금을 150∼300℃로 가열처리하고 나서, 상기 배리어형 양극 산화처리하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 또는 알루미늄합금의 내식처리방법.
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