KR101101869B1

KR101101869B1 - 알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법

Info

Publication number: KR101101869B1
Application number: KR1020090035086A
Authority: KR
Inventors: 이제훈; 안형진
Original assignee: 안형진; (주)파버나인
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2012-01-05
Also published as: KR20100116403A

Abstract

본 발명은 환경친화적이며, 코스트도 저렴하고, 광견뢰도가 우수한 흑색을 얻을 수 있는 새로운 방식의 알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법에 대한 것이다.

본 발명에 따르면, 양극산화피막이 형성된 알루미늄을 전해욕에 침지시키고 상기 알루미늄과 전해욕에 전압을 인가시켜 이루어지며, 상기 전해산화욕은 아디핀산염과 텅스텐산염을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법이 제공된다.

알루미늄, 양극산화피막, 플라즈마 전해산화, 아디핀산염, 흑색피막

Description

알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법{plasma electrolytic black coloring method of aluminum}

본 발명은 알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환경친화적이며, 코스트도 저렴하고, 광견뢰도가 우수한 흑색을 얻을 수 있는 새로운 방식의 알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법에 관한 것이다.

알루미늄의 플라즈마 전해법 또는 마이크로 전해법은 전해욕에서 알루미늄 을 양극전해할 때에 알루미늄표면에서 불꽃이 발생되도록 하여 산화피막을 형성하는 방법이다. 이러한 알루미늄 플라즈마 전해법은 피막의 경도가 HV 500~1000 정도로 고경도이며, 5~10분 정도의 단시간으로 처리로 수십 미크론의 산화피막이 화성되고, 전해욕이 비교적 단순한 조성을 가진다는 장점이 있다. 반면, 알루미늄의 플라즈마 전해법은 욕전압으로 600~800V 정도의 고전압이 요구되며, 피막표면에 크레이터(crater)상의 구멍이 형성되기 때문에 피막 표면이 평활하지 못한 단점이 있다.

이러한 알루미늄의 플라즈마 전해법의 단점을 보완하기 위해 다양한 전해욕이 제안되고 있는데, 특히, 미국특허 제5811194호는 인산염, 붕산염, 불소화합물 등의 혼합욕으로 이루어진 전해욕을 제안하고 있다. 이러한 혼합욕을 사용하는 경우에는 비교적 낮은 전해전압으로 플라즈마 전해산화를 할 수 있는 장점이 있으나, 전해욕 중의 인산염, 붕산염, 불소화합물 등으로 인해 심각한 환경오염이 발생되는 단점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 비교적 낮은 전압으로 처리가 가능하므로 코스트가 저렴하고, 환경친화적이며, 광견뢰도가 우수한 흑색을 발색시킬 수 있는 새로운 방식의 알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 양극산화피막이 형성된 알루미늄을 전해욕에 침지시키고 상기 알루미늄과 전해욕에 전압을 인가시켜 이루어지며, 상기 전해욕은 아디핀산염과 텅스텐산염을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 전해욕에는 수산화나트륨과 메타규산나트륨이 첨가된 것을 특징으로 하는 알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 전해욕은 아디핀산염으로 아디핀산암모늄이 20~100g/ℓ, 텅스텐산염으로 텅스텐산나트륨이 20~60g/ℓ함유되고, 수산화나트륨과 메타규산나트륨은 각각 5~10g/ℓ, 2~15g/ℓ함유되어, 250~400V의 전압을 인가시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법이 제공된다.

이상과 같은 본 발명은 아디핀산염과 텅스텐산염을 주성분으로 하는 전해욕을 사용하여 이루어지는데, 이들 전해욕 성분, 특히, 아디핀산염으로 인해 일반적인 플라즈마 전해산화처리방법에 비해 상대적으로 낮은 전압에서 플라즈마 전해산화가 가능하다. 따라서 600~800V 정도의 고전압으로 처리되는 종래 플라즈마 전해산화방법에 비해 에너지사용량이 절감되므로 경제적이다.

특히, 본 발명에 의한 전해욕은 종래의 인산염, 붕산염을 사용하는 전해욕과 달리 환경오염을 발생시키지 않으며, 또한, 텅스텐산염으로 인해 피막이 흑색으로 자연발색된다. 일반적으로 전해착색피막은 광견뢰도가 우수하여 자외선에 장기간 노출되어도 변색되지 않는데, 본 발명에 의한 흑색피막은 이러한 전해착색피막 수준의 우수한 광견뢰도를 가진다.

이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명은 비교적 낮은 전해전압으로 자연발색피막을 형성할 수 있는 알루미늄의 플라즈마 전해산화방법에 관한 것이다. 본 발명은 양극산화처리된 알루미늄을 전해욕에 침지시키고, 이 알루미늄과 전해욕에 전압을 가하여 행하여지는 일반적인 플라즈마 전해산화방법과 같은 방법 으로 이루어진다.

한편, 본 발명에서는 종래와 달리 새로운 조성의 전해욕을 사용하는데, 본 발명에서 사용되는 전해욕은 아디핀산염과 텅스텐산염의 수용액으로 이루어진다. 아디핀산염은 전해욕의 주성분으로서, 아디핀산나트륨, 아디핀산칼륨, 아디핀산암모늄 등이 사용된다. 바람직하게는 아디핀산암모늄이 사용된다. 아디핀산염은 전기전도도가 우수하기 때문에 본 발명에서 이러한 이디핀산염을 전해욕의 주성분으로 사용하면 종래 인산염이나 불화염, 붕산염 등을 사용하는 경우에 비해 상대적으로 낮은 전압으로 플라즈마 전해산화처리를 할 수 있게 된다.

그리고 텅스텐산염은 피막이 흑색이나 갈색으로 발색되도록 하는 요인 물질이다. 이러한 텅스텐산염으로는 텅스텐산나트륨, 텅스텐산칼륨, 텅스텐산암모늄 등이 사용되나, 바람직하게는 텅스텐산나트륨이 사용된다.

바람직하게는 본 발명에 의한 전해욕에는 수산화나트륨과 메타규산나트륨이 추가로 첨가된다. 이들은 전해욕의 pH를 알칼리성으로 유지하기 위한 것이다. 바람직하게는 상기 아디핀산암모늄과 텅스텐산나트륨은 각각 20~100g/ℓ, 20~60g/ℓ로 사용되고, 수산화나트륨과 메타규산나트륨은 각각 5~10g/ℓ, 2~15g/ℓ 첨가하여 전해욕이 pH10~12 정도의 약알칼리가 되도록 한다. 또한, 상기 메타규산나트륨은 Si의 공급원이며, 이러한 메타규산나트륨에 의해 양극산화피막의 다공에 Si가 흡착되어 복합 세라믹피막이 형성된다.

이러한 전해욕을 사용하여 알루미늄을 플라즈마 전해산화하는데, 본 발명은 전술한 바와 같이 아디핀산염에 의해 250~400V 정도의 전압으로 플라스마 전해산화 가 가능하다. 또한, 바람직하게는 전해욕의 욕온은 20~60℃로 조절되는데, 이 온도에서 최상의 반응속도를 얻을 수 있다.

실시예 1

재료면적이 각각 1dm² 인 A1050, A5052, A6063, 다이캐스팅 ADC12를 준비하였다. 전해조는 150ℓ용량의 폴리프로필렌 전해조를 사용하였으며, 사타쿠타노즐을 사용하는 0.8㎾의 케미칼펌프를 교반장치로 설치하고, 음극은 스텐레스 304판을 설치하였으며, 전원장치로는 SCR직류전원으로 600V에 300Å을 준비하였다. 그리고 전해조의 접점치구는 일반 알루미늄을 사용하였다.

전해액으로는 아디피산암모늄 50g/ℓ, 텅스텐산나트륨 30g/ℓ, 수산화나트륨 10g/ℓ, 메타규산소다10g/ℓ가 혼합된 혼합액을 욕온 25℃로 하여 사용하였으며, 6Å/dm²정전류로 전해산화를 20분간 행하였는데, 전압은 320V까지 상승시켰다. 이와 같이 처리한 결과 무광택 흑색의 산화피막이 생성되었으며, 과전류 피막측정기로 피막의 두께를 측정한 결과 38~40미크론의 피막이 형성된 것이 확인되었다.

비교예 1

알루미늄 A6063을 황산이 180g/ℓ 함유된 20℃의 전해욕에서 1.5A/dm² 의 정전류로 50분 동안 양극산화하여 15미크론의 양극산화피막을 형성하고, 수세 후, 전해착색방법으로 피막을 흑색으로 염색하였다. 이와 같이 제조된 시료의 색도를 측 정한 결과는 표 1과 같다.

비교예 2

알루미늄 A6063을 시중에 판매되는 흑색 아노다이징염료로 염색하였다. 이와 같이 제조된 시료의 색도와 반사율을 측정한 결과는 표 1과 같다.

<표 1>

실시예 2

실시예 1의 시료 표면에 25㎝ 거리에서 30Watt의 자외선살균등을 20일간 조사하여 시료의 내광성(광견뢰도)을 측정하였다. 그 결과는 표 2와 같다

비교예 3, 4

그리고 비교예 1의 시료와 비교예 2의 시료를 각각 실시예 2와 같은 방법으로 내광성을 측정하였으며, 그 결과는 표 2와 같다.

<표 2>

표 1과 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 흑색피막과 전해착색에 의한 피막은 20일 동안의 자외선 조사에 의해 피막이 변색되지 않았다. 따라서 본 발명에 의한 흑색피막의 광견뢰도가 전해착색 피막수준으로 상당히 우수함을 알 수 있다.

Claims

양극산화피막이 형성된 알루미늄을 전해욕에 침지시키고 상기 알루미늄과 전해욕에 전압을 인가시켜 이루어지며, 상기 전해욕은 아디핀산염과 텅스텐산염을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법.
제1항에 있어서, 상기 전해욕에는 수산화나트륨과 메타규산나트륨이 첨가된 것을 특징으로 하는 알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법.
제２항에 있어서, 상기 전해욕은 아디핀산염으로 아디핀산암모늄이 20~100g/ℓ, 텅스텐산염으로 텅스텐산나트륨이 20~60g/ℓ함유되고, 수산화나트륨과 메타규산나트륨은 각각 5~10g/ℓ, 2~15g/ℓ함유되어, 250~400V의 전압을 인가시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법.