KR100992991B1 - 알루미늄 양극산화 다색 착색방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 양극산화 다색 착색방법에 관한 것으로, 주조 또는 단조를 통해 제조된 알루미늄 표면 전체에 황산법을 적용하여 알루미늄 표면이 백색을 나타내도록 하여 다양한 색상을 알루미늄 표면에 적용시, 뛰어난 색감을 표출하도록 피막을 형성하는 양극산화피막방법으로 처리하여 산화피막을 형성시키는 양극산화단계(100)와; 침투성 염료인 아조계 금속착염 염료를 다양한 문양이 형성된 실크스크린을 통해 원판색상이 도입된 알루미늄 표면에 요구되는 2 이상의 무늬와 색상이 발현되도록 반복 실시되는 실크스크린 착색단계(S200)와; 상기 실크스크린 착색단계를 통해 착색된 2 이상의 무늬와 색상 이외의 알루미늄 제품 표면의 나머지 부분에 해당되는 부분을 착색하는 침적착색단계(S200')와; 상기 실크스크린 착색단계를 통해 다양한 문양과 색상이 도입된 알루미늄 표면의 안정된 산화피막을 형성하기 위한 봉공처리단계(S300);를 포함하는 알루미늄 양극산화 다색 착색방법에 관한 것이다.

알루미늄, 양극산화, 실크스크린, 착색

Description

알루미늄 양극산화 다색 착색방법{Multi-color coloring method of aluminum anode oxidization}

본 발명은 알루미늄 양극산화 다색 착색방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된 제품의 표면에 양극산화에 따른 전체 원판착색한 후, 원판착색된 알루미늄 또는 알루미늄 합금 표면에 다양한 색상의 침투성 염료를 실크스크린을 통해 구현하고, 이와 같이 알루미늄 또는 알루미늄 합금 표면에 다양한 색상이 구현된 후, 일반적인 안정적 산화피막의 형성을 위한 봉공처리를 함으로써, 알루미늄 양극산화에 따른 착색공정의 수가 감소되고, 이를 통해 생산단가가 절감되는 알루미늄 양극산화 다색 착색방법에 관한 것이다.

일반적으로 알루미늄은 내식성이 우수하며, 열전도성이 우수하고 가벼워 각종 판재나 용기, 가전제품의 케이스, 자동차용 휠 등의 소재로 사용되고 있다. 그러나, 알루미늄은 양성을 나타내고 있기 때문에 활성이 높아 공기 중에 노출되면 알루미늄 표면에 대단히 엷은층의 보호막이 형성된다. 이러한, 보호막을 자연산화피막이라한다.

즉, 이러한 자연산화피막으로 알루미늄 표면이 덮이게 되면 순수한 금속표면이 생기지 않고, 알루미늄 표면에 생성되는 자연산화피막에 의해 도금, 코팅시, 상당한 제약이 따르는 문제점이 있다. 따라서, 공기중에 노출되어 자연적으로 알루미늄 표면에 생성된 자연산화피막은 앞서도 말한 바와 같이 그 두께가 상당히 얇아 이용가치가 떨어지게 되어 내식성을 더욱 향상시키기 위해 양극산화피막 처리를 거쳐 내식성 피막을 형성시켜 사용한다.

여기서, 양극산화피막 처리에 대해 간단히 설명하면 알루미늄을 양극으로 하여 일정한 전해액에서 적정조건으로 분극을 시킬 경우 자연 피막보다 두꺼운 양극 산화피막이 생성되는데 이러한 공정을 양극산화 피막처리라고 한다. 알루미늄 표면처리 중에서 특히 산화피막형성 공정은 대단히 중요한 공정에 해당되는데, 이 산화피막형성 공정에서 부주의나 편차가 생기면 알루미늄 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 들면 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 침적하여 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 따라 알루미늄 표면에 다양한 색상을 도입하는 종래방법으로 국내 공개특허 제10-2007-0009884호에 개시되고 있다.

이와 같은 종래방법은 주조 또는 단조를 통해 제조된 알루미늄 제품의 표면에 유기염료나 무기안료를 포함하는 유기도료를 도장하는 단계와; 유기도료가 도장된 알루미늄 제품의 일부도막을 연마하여 제거하는 단계와; 상기 도막이 제거된 부분을 양극산화피막 처리하여 산화피막을 형성시키고, 형성된 산화피막에 색상을 도입하고 봉공처리하는 단계;를 포함하는 것으로, 약알칼리 용액에 침지하여 탈지하는 전처리공정을 거친 다음 유기안료나 무기안료를 포함하는 도료를 사용하여 알루 미늄 제품의 표면에 도장한다.

이후, 도장에 의한 도막상에 다른 색상을 도입하고자 하는 부분의 도막을 연마, 제거하여 도막이 제거된 부분을 양극산화피막 처리하여 산화피막을 형성시키고, 형성된 산화피막에 색상을 도입한 다음 봉공처리를 한다.

그러나, 이와 같은 알루미늄 표면에 다양한 색상을 도입하기 위한 종래의 방법은 알루미늄 표면에 도막을 형성한 후, 색상을 도입하기 위한 부분의 도막을 연마제거하여 양극산화피막을 형성함으로써 색상이 구현되는 것으로, 2가지 색상의 구현에서는 상당한 효과가 발생될 수 있으나, 그 이상의 색상을 구현하기 위해서는 도막 연마제거단계를 거쳐 다시 양극산화피막을 형성하여 색상을 구현함으로 이와 같은 단계를 반복해야 하는 문제점이 있어 제조공정이 반복되고, 오히려 제조공정수가 늘어나는 경향이 나타난다. 또한, 양극산화피막을 제차 반복하여야 함으로 이 역시 제작공정수 및 시간이 증가되어 생산단가가 상승하는 결과를 초래하게 되는 문제점이 발생한다.

또한, 상기와 같은 종래방법 이외에 달리 개시되고 있는 종래방법으로는 알루미늄 표면에 양극산화를 통해 원판 전체를 착색한다. 이때, 원판의 착색은 양극산화에 의해 단일색만이 구현되어 최초 단일색의 진한색감이 나타난다. 이후, 진한 색감으로 착색된 알루미늄 원판 전체에 부식방지 도막이 형성되도록 마스킹처리하 고, 원판 색상과 다른 색상을 나타내기 위한 마스킹된 부분을 부식처리하여 벗겨낸다. 이와 같이 부식에 의해 다른 색상을 도입하기 위한 부분이 나타나면 양극산화를 통해 다른 색상을 도입하여 착색한다. 이후, 원판 전체의 마스킹을 부식시켜 제거하고 2가지 색상이 도입된 알루미늄 제품을 완성한다.

그러나, 이와 같은 또 다른 종래의 방법 역시, 2가지 이상의 색상을 구현하기 위해서는 마스킹처리와 부식을 반복적으로 해야 하는 공정수의 증가와 함께, 정밀한 문양의 색상을 도입하는 부분에서는 마스킹 처리가 사실상 불가능하여 다양한 문양을 가진 색상의 도입은 불가능한 문제점이 있어 제품에 착색되는 문양이 한정적일 수 밖에 없고, 앞서 상술한 바와 같이, 공정수의 증가와 생산단가의 상승을 초래하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 실크스크린을 이용하여 2가지 이상의 색상을 구현하고, 한 번의 양극산화를 통해 2가지 이상의 색상을 알루미늄 표면에 착색가능하여 제작공정수가 감소되고, 이에 따라 생산단가를 절감할 수 있는 알루미늄 양극산화 다색 착색방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 알루미늄 표면에 정밀한 문양의 2가지 이상의 색상의 도입이 가능하여 보다 높은 품질의 알루미늄 제품의 생산이 가능하고, 이에 따라 소비자의 욕구에 충족할 수 있는 알루미늄 양극산화 다색 착색방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 양극산화 다색 착색방법은 주조 또는 단조를 통해 제조된 알루미늄 표면 전체에 황산법을 적용하여 알루미늄 표면이 백색을 나타내도록 하여 다양한 색상을 알루미늄 표면에 적용시, 뛰어난 색감을 표출하도록 피막을 형성하는 양극산화피막방법으로 처리하여 산화피막을 형성시키는 양극산화단계(100)와; 침투성 염료인 아조계 금속착염 염료를 다양한 문양이 형성된 실크스크린을 통해 원판색상이 도입된 알루미늄 표면에 요구되는 2 이상의 무늬와 색상이 발현되도록 반복 실시되는 실크스크린 착색단계(S200)와; 상기 실크스크린 착색단계를 통해 착색된 2 이상의 무늬와 색상 이외의 알루미늄 제품 표면의 나머지 부분에 해당되는 부분을 착색하는 침적착색단계(S200')와; 상기 실크스크린 착색단계를 통해 다양한 문양과 색상이 도입된 알루미늄 표면의 안정된 산화피막을 형성하기 위한 봉공처리단계(S300);를 포함한다.

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본 발명은 실크스크린을 이용하여 2가지 이상의 색상을 구현하고, 한 번의 양극산화를 통해 2가지 이상의 색상을 알루미늄 표면에 착색가능하여 제작공정수가 감소되고, 이에 따라 생산단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 알루미늄 표면에 정밀한 문양의 2가지 이상의 색상의 도입이 가능하여 보다 높은 품질의 알루미늄 제품의 생산이 가능하여 소비자의 욕구에 충족할 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 알루미늄 양극산화 다색 착색방법의 구성 및 작용에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 양극산화 다색 착색방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 알루미늄 양극산화 다색 착색방법에 따른 실시예를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 양극산화 다색 착색방법의 타 실시에 따른 순서도이다.

도 1의 순서도에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 양극산화 다색 착색방법은 양극산화단계(S100), 실크스크린 착색단계(S200), 봉공처리단계(S300)을 포함한다.

여기서, 상기 양극산화단계(S100)는 양극산화피막을 형성하기 위해 널리 사용되고 있는 수산법, 황산법, 크롬산법 중 황산법을 이용한다. 여기서, 황산법은 알루미늄 제품을 황산액에 넣고 직류를 보내면서 산화피막을 형성하는 것으로서 황산의 농도가 낮을수록 피막이 단단하게 형성되며, 가격이 싸므로 널리 이용되고 있고, 본 발명에서는 황산법에 의한 산화피막 형성시, 백색을 나타내고 있어 후술되 는 실크스크린 착색단계를 통해 착색시 컬러의 색감을 더욱 미려하게 나타낼 수 있어 황산법을 채택하였다. 상기 양극산화피막은 3㎛ 이상의 기공을 형성시킨 후 건조하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 실크스크린 착색단계(S200)는 전술한 양극산화단계(S100)를 통해 백색으로 산화피막처리되어 건조된 알루미늄 표면에 실크스크린을 위치시켜 침투성 염료가 실크스크린의 다양한 문양이 형성된 부분의 메쉬공을 통해 알루미늄 표면의 산화피막상의 무수한 기공에 침투되어 착색형성하고, 건조하는 것이다. 즉, 실크스크린의 다양한 문양이 형성된 부분의 메쉬공을 통해 침투성 염료의 색상이 알루미늄 표면에 형성된 산화피막의 무수한 기공에 침투반영되어 착색하는 것이다.

따라서, 정밀한 문양과 다양한 색상을 알루미늄 표면에 구현하기 위해 색상에 따른 문양이 형성된 실크스크린을 복수로 구비하여 각각의 색상을 알루미늄 표면에 적용하기 위해 순차적으로 실크스크린을 알루미늄 표면에 대응시켜 침투성 염료로 착색하는 단계를 반복함으로써, 다양한 문양의 형성과 다양한 색상이 알루미늄 표면에 표현이 가능하고, 이에 따라 정밀한 문양에 따른 다양한 색상의 적용이 가능하여 다양한 알루미늄 제품의 생산이 가능하다. 여기서, 침투성 염료는 착색력이 우수한 아조계 금속착염 염료를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 봉공처리단계(S300)는 일반적으로 실시하고 있는 봉공처리를 하는 것이 다. 이러한, 일반적인 봉공처리는 알루미늄 표면에 산화피막을 형성하면 미세한 기공이 생기게 되는데 이 기공속에 색상을 도입하게 됨으로써, 알루미늄 표면에 색상이 발현 건조한 후, 미세한 기공을 밀폐시켜 표면을 매끈하게 하기 위하여 일반적으로 실시하는 것이다.

즉, 알루미늄 표면의 양극산화 피막은 형성 초기에는 대단히 활성으로 그대로 방치해 두면 공기속의 가스 등을 흡착하여 결국은 불활성이된다. 그러므로, 알루미늄 표면의 안정된 산화 피막을 얻기 위해 봉공처리단계를 거치게 된다. 이와 같이 봉공처리단계를 거친 알루미늄 표면의 양극산화피막의 기공은 수화 봉공에 의한 체적팽창으로 거의 막히게 되어 불활성으로 된다.

알루미늄 표면의 봉공처리후의 주요특성 변화로서는 부식매체에 대한 내식성의 향상과 오염방지능력의 강화 및 염색 및 착색된 피막의 안정성, 내광(내후)성 향상, 내식성이 향상되어 보다 품질 좋은 알루미늄 제품의 생산이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 알루미늄 양극산화 다색 착색방법은 아래의 설명과 같으며, 이하 사용상태에 따른 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

먼저 알루미늄판재를 수산화나트륨(NaOH ; 60℃)에 1분간 침적하여 탈지하 고, 수세, 중화하는 전처리를 실시하여 건조한다. 이와 같이 얻어진 알루미늄판재의 표면에 3㎛ 이상의 기공이 형성되도록 양극산화피막처리를 한다.

다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 실시예로 꽃문양을 알루미늄 제품 표면에 다양한 색상으로 도입하기 위해 꽃, 잎, 줄기 등의 문양이 형성된 실크스크린을 각각 구비하여 먼저 꽃 문양을 형성한 실크스크린을 알루미늄 표면에 대응 위치시켜 밀착한 후, 노란 색상의 침투성 염료를 도입하여 알루미늄 표면에 착색한다.

이후, 줄기 문양이 형성된 실크스크린을 노란 색상의 꽃문양이 형성된 알루미늄 표면의 줄기 문양이 나타나는 부분측에 대응 위치시켜 검정 색상의 침투성 염료를 도입하여 줄기 문양의 검정색을 알루미늄 표면에 착색한다.

다음으로, 잎 문양이 형성된 실크스크린을 검정 색상의 줄기 문양이 형성된 알루미늄 표면의 잎 문양이 나타나는 부분 측에 대응 위치시켜 초록 색상의 침투성 염료를 도입하여 잎 문양의 초록 색상을 알루미늄 표면에 착색한다.

이후, 알루미늄 표면에 색상이 발현 건조한 후, 침투성 염료의 미세한 기공을 밀폐시켜 표면을 매끈하게 하여 피막의 안정성을 기여하기 위하여 일반적으로 실시하는 봉공처리 과정을 거친 후 완성한다.

한편, 도 3의 순서도에 나타난 바와 같이, 양극산화단계, 실크스크린 착색단계를 거친 후, 실크스크린 착색단계를 통해 문양 및 색상이 알루미늄 표면에 착색되지 않은 나머지 부분에 해당되는 부분의 전체를 침투성 염료에 침적시켜 착색하는 침적착색단계(S200')를 거쳐 알루미늄 제품의 문양의 색상도입 이외에 다양한 바탕색의 도입이 가능하도록 하여도 바람직하다.

이와 같은 침적착색단계(S200')는 알루미늄 제품의 최초 양극산화단계를 거친 바탕색상 이외에 다양한 색상으로 도입이 요구될 때 적용되는 것으로 필요시 실크스크린 착색단계와 봉공처리단계 중간에 적용이 가능하며, 실크스크린 착색단계를 통해 문양과 색상이 도입된 부분은 침적착색단계에서 침투성 염료에 침적하여도 색상이 혼합되지 않아 알루미늄 제품의 전체 바탕색의 다양한 색상 도입이 가능하다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서, 그와 같은 변형은 청구 범위 기재의 범위 내에 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 양극산화 다색 착색방법의 순서도이다.

도 2는 본 발명에 따른 알루미늄 양극산화 다색 착색방법에 따른 실시예를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 양극산화 다색 착색방법의 타 실시에 따른 순서도이다.

*도면의 주요부호에 대한 설명*

S100 : 양극산화단계 S200 : 실크스크린 착색단계

S300 : 봉공처리단계 S200' : 침적착색단계

Claims (5)

1. 주조 또는 단조를 통해 제조된 알루미늄 표면 전체에 황산법을 적용하여 알루미늄 표면이 백색을 나타내도록 하여 다양한 색상을 알루미늄 표면에 적용시, 뛰어난 색감을 표출하도록 피막을 형성하는 양극산화피막방법으로 처리하여 산화피막을 형성시키는 양극산화단계(100)와;

   침투성 염료인 아조계 금속착염 염료를 다양한 문양이 형성된 실크스크린을 통해 원판색상이 도입된 알루미늄 표면에 요구되는 2 이상의 무늬와 색상이 발현되도록 반복 실시되는 실크스크린 착색단계(S200)와;

   상기 실크스크린 착색단계를 통해 착색된 2 이상의 무늬와 색상 이외의 알루미늄 제품 표면의 나머지 부분에 해당되는 부분을 착색하는 침적착색단계(S200')와;

   상기 실크스크린 착색단계를 통해 다양한 문양과 색상이 도입된 알루미늄 표면의 안정된 산화피막을 형성하기 위한 봉공처리단계(S300);를 포함하는 알루미늄 양극산화 다색 착색방법.
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