KR101237059B1

KR101237059B1 - 직류-교류 중첩식 정류장치를 이용한 양극 산화피막처리방법

Info

Publication number: KR101237059B1
Application number: KR1020120082796A
Authority: KR
Inventors: 송하영; 권유진
Original assignee: 권유진; 송하영
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-02-26

Abstract

본 발명은 직류-교류 중첩식 정류장치를 사용한 양극 산화피막처리방법을 제공한다. 본 발명에 따른 양극 산화피막처리방법은 직류성분의 전원과 교류성분의 전원이 +출력단과 -출력단에 중첩되어 출력되도록 하는 직류-교류 중첩식 정류장치를 사용하되, 처리대상 금속체에 형성되는 피막 두께, 피막 경도 및 피막 색깔에 따라 상기 복수 개의 TAP들의 조합에 의해 2차측에서 나오는 전압의 영역대가 제어되도록 함으로써 처리대상 금속체 표면에 내식성의 산화피막이 생성되도록 한다. 이와 같은 양극 산화피막처리방법은 산화피막의 품질개선과 함께 원하는 피막의 두께를 조절할 수 있도록 하고, 피막처리속도를 높이는 효과를 기대할 수 있다.

Description

직류-교류 중첩식 정류장치를 이용한 양극 산화피막처리방법{Anodizing Treatment of Metal Using Direct Current and Alternating Current Superposition Rectifier}

본 발명은 직류-교류 중첩식 정류장치를 사용한 양극 산화피막처리방법에 관한 것으로, 상세하게는 삼상 변압기 한대만으로 직류와 교류를 발생시키고 이를 중첩시키며, 이와 같은 삼상 변압기에 2차 전류를 조정하기 위한 TAP을 구비하여, 현장 적용이 용이하고 제조 비용이 현저하게 감소된 직류-교류 중첩식 정류장치를 사용한 양극 산화피막처리방법에 관한 것이다.

양극 산화피막처리(아노다이징:anodizing)는 처리대상 금속체를 양극에 걸고, 전기질 수용액의 전기분해를 수행함으로써 처리대상 금속체 표면에 내식성의 산화피막이 생성되도록 하는 도금기술로서, 양극 산화피막처리되는 대표적인 소재는 알루미늄(Al)이고, 이외에 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb) 등의 금속 소재가 양극 산화피막처리될 수 있다.

이와 같은 양극 산화피막처리를 위한 장치 시스템은 전기질 수용액의 전기분해를 위한 전해조, 전해조로 전기를 공급하기 위한 전원장치, 양극으로 전원을 공급하기 위하여 전원장치와 연결되어 전원을 정류하게 되는 정류장치 등을 포함하여 이루어진다.

한편, 종래의 양극 산화피막처리를 위한 장치 시스템은 교류형 정류장치를 사용하여 경질용 양극 산화피막처리를 수행하거나, 직류형 정류장치를 사용하여 연질용 양극 산화피막처리를 수행하였다.

그런데, 교류형 정류장치는 양극 산화피막처리된 금속이 높은 표면경도(350HV~400HV)을 가지도록 하는 반면, 표면 착색이 어려워 색상 표현을 할 수 없고 피막의 두께를 50㎛ 이상으로 늘리기 위해서는 상당히 긴 처리시간이 요구되는 문제점이 있었고, 직류형 정류장치는 양극 산화피막처리된 금속의 표면 착색이 가능하여 색상 표현을 할 수 있도록 하는 반면, 양극 산화피막처리된 금속이 현저하게 낮은 표면경도(150HV~200HV)를 가지게 되는 문제점이 있었다.

이를 개선하여 직류와 교류를 중첩시켜 출력하는 정류장치를 사용함으로써 양극 산화피막처리되는 금속의 피막 두께 향상과 경도 향상 및 다양한 색상 구현이 가능해지도록 한 기술이 미국 등록특허 US4133725, US4128461, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0991265호 "금속의 아노다이징 처리용 직류 및 교류 중첩 정류장치", 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1138208호 "단상변압기를 이용한 직류 - 교류 중첩식 양극 산화피막처리용 정류 장치" 등으로 안출되었다.

그러나, 이와 같은 기존의 직류-교류 중첩용 양극산화 피막의 경우, 단상 변압기 두대를 연결하거나 또는 삼상 변압기를 사용한다 하더라도 교류 출력을 위하여 별도의 단상 변압기를 부착하여야 하였으며, 따라서 제조 비용이 매우 고가라는 문제점이 존재하였다. 또한 이러한 방식은 전압의 영역대를 마음대로 조정할 수 없기 때문에, 다양화된 알루미늄 제품에 대응하기엔 미흡하다는 문제점이 존재하였다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명은 2차 전류를 조정하기 위한 TAP을 구비한 삼상 변압기 한대만으로 직류와 교류를 발생시키고 이를 중첩시킴으로써, 현장 적용이 용이하고 제조 비용이 현저하게 감소된 직류-교류 중첩식 정류장치를 사용한 양극 산화피막처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전기질 수용액의 전기분해를 위한 전해조와, 상기 전해조로 전기를 공급하기 위한 전원장치 및, 양극으로 전원을 공급하기 위하여 상기 전원장치와 연결되어 전원을 정류하게 되는 정류장치를 구비하여 처리대상 금속체를 양극에 걸고, 전기질 수용액의 전기분해를 수행함으로써 처리대상 금속체 표면에 내식성의 산화피막이 생성되도록 하는 양극 산화피막처리방법에 있어서, 상기 정류장치로 1차 측에 형성되며 각각 R상, S상 및 T상의 교류 전원이 인가되는 단자들과; 상기 단자들과 연결되어, 상기 단자들에 인가된 1차 전원으로부터 2차 측으로 출력되는 전압을 조정하는 복수 개의 TAP들 및; 2차 측에 형성되며 다이오드와 콘덴서를 구비하는 정류용 소자를 포함하여, 직류성분의 전원과 교류성분의 전원이 +출력단과 -출력단에 중첩되어 출력되도록 하는 직류-교류 중첩식 정류장치를 사용하되, 상기 처리대상 금속체에 형성되는 피막 두께, 피막 경도 및 피막 색깔에 따라 상기 복수 개의 TAP들의 조합에 의해 2차측에서 나오는 전압의 영역대가 제어되도록 함으로써 상기 처리대상 금속체 표면에 내식성의 산화피막이 생성되도록 한다.

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이와 같은 본 발명에 의해서, 현장 적용이 용이하고 제조 비용이 현저하게 감소되어 산화피막의 품질개선과 함께 원하는 피막의 두께를 조절할 수 있도록 하고, 피막처리속도를 높이는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-교류 중첩식 양극 산화피막처리용 정류장치의 회로도이다.
도 2 내지 도 10은 각 조건 하에서의 알루미늄 소재의 피막 결과를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 산화피막용 정류장치, 양극 산화피막용 정류장치, 단상변압기 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-교류 중첩식 양극 산화피막처리용 정류장치의 회로도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-교류 중첩식 양극 산화피막처리용 정류장치(100)는 1차측에 형성되며 R상, S상 및 T상으로 이루어진 3상의 전원(T, S, R)과, 각 상의 전원에 연결된 전압 제어용 소자(SCR UNIT)와, 각 전압 제어용 소자(SCR UNIT)에 연결된 복수 개의 TAP(TAP11 ~ TAP 36)과, 2차측에 형성된 다이오드(D1, D2, D3) 및 콘덴서(C)와, +출력단 및 -출력단을 포함한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

DC 트랜스포머(T1)의 1차측에는 R상, S상 및 T상으로 이루어진 3상의 전원이 형성된다. 1차측에는 대략 AC380V 또는 AC440V가 각 상으로 인가된다. 그리고 R상과 S상 및 T상은 병렬로 연결되어 있다.

그리고, 각 상의 입력단에는 정방향과 역방향으로 연결된 한 쌍의 전압 제어용 소자(SCR UNIT)가 형성되어 있다. 즉 R상의 입력단에 한 쌍의 전압 제어용 소자(SCR UNIT1)가 병렬로 연결되고, S상의 입력단에 한 쌍의 전압 제어용 소자(SCR UNIT2)가 병렬로 연결되며, T상의 입력단에도 한 쌍의 전압 제어용 소자(SCR UNIT3)가 병렬로 연결되어 있다. 이와 같은 전압 제어용 소자(SCR UNIT)는 입력되는 전력량을 조절하는 역할을 수행한다. 그리고 도면에는 도시되지 않았지만, 한 쌍의 전압 제어용 소자와 병렬로 커패시터와 저항이 직렬 연결되어 있을 수 있다. 상기 전압 제어용 소자와 커패시터 및 저항의 구성에 의해 인가되는 교류전원의 제어와 서지전압의 차단이 이루어진다.

한편 각 전압 제어용 소자(SCR UNIT)의 일 측에는 TAP을 형성하여, 전압 제어용 소자(SCR UNIT)에서 조절된 1차 전원을 2차 전압으로 조정하는 역할을 수행하도록 한다. 즉, 본 발명은 1차측에 형성된 TAP의 조합으로 2차측에서 나오는 전압의 영역대를 조절하여, 최적의 제품 품질을 구현하는 것을 일 특징으로 한다. 여기서, TAP이란 2차 전압을 정격 전압에 가깝게 조정할 수 있는 일종의 스위치를 의미한다. 상세히, 변압기는 부하에 공급되는 2차측 전압을 정격 전압으로 유지해야 하나, 1차측 전압이 일정하지 않거나 부하에 큰 변동이 있으며 2차측 출력 전압도 변동되는 바, 이와 같이 변동되는 2차 전압을 정격 전압에 가깝게 조정할 수 있도록 설치하는 것을 TAP라고 한다. 이와 같은 TAP은 주로 변압기 1차 권선에 설치되는데, 이는 1차 전압이 정격 전압 이상의 과전압이 될 경우, TAP 변환함으로써 철심이 과포화되는 것을 막을 수 있고, 1차 권선에 흐르는 전류가 적으므로 TAP 및 TAP 인출선 등의 단면적도 작게 할 수 있기 때문이다.

이와 같이 각 전압 제어용 소자(SCR UNIT)의 일 측에는 TAP을 형성하여, 제품에 따라 2차 전압영역의 조합을 달리함으로써 양극산화피막(아노다이징)의 처리시간을 단축하고, 전압조정을 통해 알루미늄 제품에 따른 품질개선을 수행하는 효과를 얻을 수 있다. 즉 기존 방식에 의한 연질 양극산화피막(직류파형만 사용)과 경질 양극산화피막(교류파형만 사용)의 경우, 피막처리 제품원가의 구성요소로 양극산화피막(아노다이징) 처리 시간이 80%이상을 차지하는바, 이러한 양극산화피막(아노다이징) 처리 시간을 제품에 따라 처리 전압 영역대를 달리함으로 피막처리 속도도 개선하는 효과를 얻을 수 있다.

결과적으로, 1차 전원은 380V 또는 440V의 삼상 전원을 사용하며, 그것을 전압 제어용 소자(SCR UNIT)를 통과시켜 입력되는 전력량을 조절하고, 조절된 1차 전원을 2차 전압조정을 위한 1차 TAP에 통과시켜 2차측으로 나오는 전압을 조정하고, 이것을 변압기를 통과시켜 원하는 2차 전압과 전류를 만들어 내는 것이다. 또한 이렇게 조절된 1차 전원은 하나의 삼상 변압기를 통과하게끔 구성되어 있는데, 도 1에서 보는 바와 같이 2차 전압을 조정하기 위한 1차 TAP 구성에 있어서, 2차측 출력 전압이 19.2V-31.2V까지 나오게끔 구성된 1차 측 TAP과(TAP 11 ~ TAP 16), 2차 출력 전압이 12.8V-20.8V까지 나오게끔 구성된 1차 측 TAP(TAP 21 ~ TAP 26, TAP 31 ~ TAP 36)으로 구성되어 있다.

그리고 DC 트랜스포머(T1)의 2차측의 각 단자에는 정류용 소자로서 다이오드(D1, D2, D3)와 콘덴서(C)가 연결되어 있으며, 이와 같은 다이오드(D1, D2, D3)와 콘덴서(C)를 통과하면서 직류전원이 출력되어, 이것으로 양극 산화피막처리 전극부의 양극(직류성분)을 구성한다. 즉 1차측의 R상에 대응하는 2차측에는 D1이 연결되고, 1차측의 S상에 대응하는 2차측에는 D2가 연결되며, 1차측의 T상에 대응하는 2차측에는 D3이 연결되어 있다. 상기 정류용 소자인 D1과 D2 및 D3는 +직류전원을 출력하는 +출력단에 병렬로 연결된다.

한편, 전압 19.2V-31.2V TAP(TAP 11 ~ TAP 16)을 가진 변압기에서 나오는 전압은 정류회로를 통과시키지 않고 바로 양극 산화피막처리 전극부의 음극(교류성분)을 구성하여, 양극산화피막처리 탱크 안의 제품에 직류와 교류가 중첩되게끔 구성한다.

이와 같이 삼상 변압기를 구비하여 직류성분의 전원과 교류성분의 전원이 +출력단과 -출력단에 중첩되어 출력되는 것이다. 이와 같이 본 발명에 따른 직류-교류 중첩식 양극 산화피막처리용 정류장치는 +출력단은 아노다이징을 위한 도금 대상물인 알루미늄에 연결되고, -출력단은 아노다이징을 위한 전해조에 연결되어, 양극 산화피막처리되는 금속체의 특성에 맞추어 최적화된 교류 전원이 제공되어 직류 전원과 중첩되도록 함에 따라, 원하는 피막의 두께를 조절할 수 있게 되는 동시에 양극 산회피막처리시 처리시간이 현저하게 단축되게 되는 것이다.

상기 DC 트랜스포머(T1)의 R상, S상 및 T상이 1차측에 각각 연결되고, 2차측에는 1차측에 대응하여 각각의 정류소자를 거쳐 직류전원을 출력하도록 연결 구성한 것은 3상의 교류전원을 편향되지 않게 사용함으로써 고른 전력의 사용으로 전력 비용을 절감하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명에 의해서, 2차측에서 나오는 전압을 피막제품에 따라 조합하여, 고객사가 요구하는 알루미늄 제품의 품질수준을 향상시킬수 있다. 여기서 말하는 제품의 품질향상이란, 예를 들어 연질 양극산화피막의 경우 보통 피막두께 10미크론에서 염료의 착색을 하여 색깔을 구현하고 그 표면의 경도는 보통 150~180Hv정도로 아주 약한 상태이며 약간의 긁힘으로 피막층이 파괴되어 색깔들이 날라가는 현상이 있으며, 경질 양극산회피막의 경우 표면의 경도가 일반적으로 350Hv정도로 상당히 강한 상태이나 색깔을 넣을 수 없다는 단점이 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 직류 및 교류 중첩의 경우, 높은 표면경도를 가지고 색깔도 넣을 수 있다는 장점을 가진다. 또한, 이러한 제품특성이 요구되지 않는 상황이라면 굳이 오랜 시간 동안 제품을 피막처리할 필요가 없으므로, 이러한 경우 전압 영역대를 조정하여 고객사에서 요구하는 품질수준을 저렴한 비용으로 생산할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-교류 중첩식 양극 산화피막처리용 정류장치를 적용하여, 다양한 실험조건 하에서 산화피막처리를 수행한 실험 결과에 대해 설명하도록 한다.

본 실험에서 삼상 변압기는 380V-100A를 사용하며, 피막본처리조의 황산비중은 15%이고, 피막본처리조의 피막온도는 10도 고정이며, 알루미늄 소재는 3000계열 또는 5000계열을 사용한다.

1 차 TAP의 조합			피막두께(미크론)		참 조
R상(2차 출력 :14V)	S상(2차 출력 :14V)	T상 (2차 출력 :20V)	3000계열	5000계열
100%(14V)	100%(14V)	100%(20V)	17	75
상동	상동	110%(22V)	16	55
상동	상동	120%(24V)	33	13
상동	상동	90%(18V)	30	98
상동	상동	80%(16V)	31	120

표 1은 각 TAP의 조합에 따른 피막된 제품의 피막속도를 비교한 표이다. 여기서 피막작업시간은 전 조합에서 1시간이다.

DC 피막정류기(연질피막)의 경우, 상기의 조건으로 피막실시시 약 15~20미크론(알루미늄소재 5000계열)의 피막두께를 보이며, AC 피막정류기(경질피막)의 경우 상기의 조건으로 피막실시시 약 25~30미크론(알루미늄소재 5000계열)의 피막두께를 보였다. 이점을 참고하여 상기의 피막두께를 본다면 엄청난 차이가 있음을 알 수 있다.

즉 상기의 TAP조합에서 본다면, 알루미늄 소재 5000계열은 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 80%(16V)에서 가장 높은 피막두께를 보였다. 그리고 알루미늄 소재 3000계열의 경우, R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 120%(24V)에서 가장 높은 피막두께를 보였다. 즉, 제품의 다른 품질이 아니라 오로지 피막 두께만 올리기 위한 경우라면, 5000계열의 경우, 상기의 TAP조합중 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 80%(16V)를 사용하고, 3000계열의 경우 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 120%(24V)을 사용한다면 제품 생산 원가를 상당히 절감할 수 있을 것이다.

하지만 피막의 두께나 단순히 피막을 짧은 시간에 형성하는 것이 아니라 피막의 색깔을 중요시한다면, 상기의 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 110%(22V)의 조합으로 피막을 형성할 경우, 제품의 밝기가 T상 80%(16V)보다 밝아 색깔의 선명도가 높게 나올 것이므로, T상 110%(22V)가 더 바람직하다 할 수 있을 것이다.

1 차 TAP의 조합			피막경도(HV)		참 조
R상(2차 출력 :14V)	S상(2차 출력 :14V)	T상 (2차 출력 :20V)	3000계열	5000계열
100%(14V)	100%(14V)	120%(24V)	587.748	627.406
상동	상동	110%(22V)	538.298	473.834
상동	상동	100%(20V)	557.365	348.260
상동	상동	90%(18V)	540.256	191.841

표 2는 각 TAP의 조합에 따른 피막된 제품의 표면경도를 비교한 표이다. 여기서 피막작업시간은 전 조합에서 1시간이다.

도 2는 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 120%(24V)의 조합에서 3000계열의 알루미늄 소재의 피막 결과를 나타내는 도면이고, 도 3은 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 120%(24V)의 조합에서 5000계열의 알루미늄 소재의 피막 결과를 나타내는 도면이고, 도 4는 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 110%(22V)의 조합에서 3000계열의 알루미늄 소재의 피막 결과를 나타내는 도면이고, 도 5는 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 110%(22V)의 조합에서 5000계열의 알루미늄 소재의 피막 결과를 나타내는 도면이고, 도 6은 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 100%(20V)의 조합에서 3000계열의 알루미늄 소재의 피막 결과를 나타내는 도면이고, 도 7은 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 100%(20V)의 조합에서 5000계열의 알루미늄 소재의 피막 결과를 나타내는 도면이고, 도 8은 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 90%(18V)의 조합에서 3000계열의 알루미늄 소재의 피막 결과를 나타내는 도면이고, 도 9는 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 90%(18V)의 조합에서 5000계열의 알루미늄 소재의 피막 결과를 나타내는 도면이다.

상기의 결과에서 알 수 있듯이, T상 TAP의 조합에서 3000계열의 알루미늄 소재의 경우, T상 TAP의 변화에 무관하게 일정한 표면경도를 보이고 있다. 하지만 이와 같은 일정한 표면경도(약 550HV)는 일반경질피막에서 요구되는 경도(약 350HV~ 400HV)보다 훨씬 높은 것을 알 수 있다. 반면, 5000계열의 알루미늄 소재의 경우, T상 TAP의 변화에 따라 엄청난 차이를 보여주고 있다. 즉 수요자가 요구하는 제품이 높은 표면경도를 요구하는 알루미늄제품(내마모성 알루미늄 제품)이라면 상기의 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 120%(24V)의 조합을 적용한다면 수요자의 요구를 충족할 수 있는 제품을 만들 수 있을 것이다.

이제까지의 양극산화피막시장에서 이렇게 알루미늄표면의 경도를 자유자재로 구현(경도를 달리 구현)하는 경우는 없었으며, 산업의 다각화 및 비철금속의 가격상승으로 인하여 대체소재를 많이 찾고 있지만 적절히 대응하지 못한 점이 표면의 경도문제가 큰 요인이었다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명을 적용하여, 산업현장에서 요구하는 제품에 따라 적절한 TAP의 조정으로 수요자의 요구에 맞는 제품을 개발하는 효과를 얻을 수 있다.

1 차 TAP의 조합			피막두께(미크론)		피막조 온도
R상(2차 출력 :14V)	S상(2차 출력 :14V)	T상 (2차 출력 :20V)	3000계열	5000계열	피막조 온도
100%(14V)	100%(14V)	100%(20V)	23	73	16℃
상동	상동	100%(20V)	17	75	10℃
상동	상동	110%(22V)	22	55	15℃
상동	상동	110%(22V)	16	55	10℃

표 3은 피막조 온도변화에 따른 피막두께의 변화를 비교한 표이다. 여기서 피막작업시간은 전 조합에서 1시간이다.

상기의 실험에서 알 수 있는 것처럼, 한대의 삼상 변압기만을 가지고 직류와 교류를 중첩하여 피막을 실시할 경우, 일반적인 중첩피막정류기(단상변압기 두 대를 연결하거나 삼상변압기를 사용한다 할지라도 교류 성분 도출을 위해 단상변압기 한 대를 더 사용하는 형태) 또는 연질피막용 정류기(DC정류기) 또는 경질피막용 정류기(AC정류기) 보다 온도변화의 영향을 덜 받는다는 것을 알 수 있었다. 이는 피막 라인의 설치시 설치되는 냉동기의 설치에 있어서 작은 용량을 사용해도 된다는 의미이며, 피막작업시에도 냉동기의 작동시간을 절약하는 효과가 있으므로, 전기세의 절감, 라인 설치 원가의 절감 등 생산제품원가를 줄일 수 있는 현저한 효과를 가진다.

또한 상기의 제품표면의 경도 값에서 알 수 있듯이, 본 발명의 직류-교류 중첩 피막정류기의 경우, 생산된 제품이 경질의 제품표면을 가지는데, 일반경질피막처리에서는 반드시 0℃ 이하의 온도를 사용하여야 350HV이상의 표면경도를 얻는바, 이러한 경질피막 처리를 위하여 냉동기의 사양이 중요한 의미가 있었다. 하지만 본발명과 같이 삼상 변압기 한대만 사용한 직류-교류 중첩 피막정류기의 경우, 0℃ 이하의 작업이 필요치 않음으로 인해, 아노다이징 산업 전반에 라인 설치 원가의 절감 및 생산제품원가 절감을 이루는 효과를 얻을 수 있다.

1 차 TAP의 조합			색차값 변화(dE값)
R상(2차 출력 :14V)	S상(2차 출력 :14V)	T상 (2차 출력 :20V)	5000계열
100%(14V)	100%(14V)	110%(22V)	3.03
상동	상동	100%(20V)	3.5
상동	상동	90%(18V)	4.56
상동	상동	80%(16V)	6.56

표 4는 각 TAP의 조합에 따른 피막된 제품의 자외선 검사 결과를 비교한 표이다. 여기서, 전 조합에서 제품의 피막 두께를 15미크론으로 통일하였다. 도 10은 R상 100%(14V), S상 100%(14V)에서 T상 을 변화시키며 5000계열의 알루미늄 소재의 자외선 검사 결과를 나타내는 도면이다.

상기의 자외선 검사 결과는 C파장으로 7일간(168시간)조사 하여 색차값 변화를 측정한 것으로, 상기의 자료에서 보여주는 바와 같이 R상 100%(14V), S상 100%(14V), T상 110%(22V)의 조합의 색차값이 가장 적으며 (즉 자외선의 영향을 거의 받지 않음을 의미), 이것은 아노다이징 공법에서 수행하고 있는 유기염료착색에 있어서 매우 의미있는 사실이라 하겠다. 즉 지금까지 건축자재 외장품이나 자외선의 영향을 많이 받는 제품의 경우 양극산화피막 착색을 할 수 없었다. 왜냐하면 유기염료착색 후, 자외선의 영향으로 모든 색깔들이 완전히 날아가는 현상(완전탈색)이 발생하였기 때문이다. 하지만 본발명의 직류-교류 중첩 정류기를 사용할 경우, 이러한 문제점을 해결하고 자외선 영향으로 인해 회피되던 제품군에까지 양극산화피막을 적용 가능하게 되어, 원가절감이나 환경문제 등을 해결할 수 있다.

현재까지 양극산화피막의 시장은 연질제품군과 경질제품군으로 나누어져 있으며, 최근 들어 산업의 다각화 및 발전으로 기존연질이나 경질제품군에서 제시할 수 있는 품질보다 더 나은 제품의 품질이 요구되고 있다. 하지만 양극산화피막에서 가장 중요한 장치인 정류기의 발전은 너무 더디게 이루어졌으며, 현재에도 직류-교류 중첩 양극산화피막 정류기 쪽으로 활발한 연구가 이루어지고 있다. 하지만 개발되고 있는 직류-교류 정류기의 경우에도, 기존 연질이나 경질 정류기처럼 제품에 따른 특성과 수요처에서 요구하는 품질을 맞추기 힘든 문제점이 존재하였다. 이처럼 본 발명은 제품의 특성에 따라 TAP조정에 의해 피막의 제어가 가능할 뿐만 아니라, 수요처에서 요구하는 품질수준에 맞게 TAP조정을 하여 적정한 피막을 할수 있다는 장점이 있으며, 기존 직류-교류 정류기처럼 여러 대의 변압기를 결합하여 직류-교류를 중첩시킬 필요가 없음으로, 제작원가를 획기적으로 낮추는 효과를 얻을 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 직류-교류 중첩식 양극 산화피막처리용 정류장치
T, S, R: 3상의 전원
SCR UNIT: 전압 제어용 소자
TAP11 ~ TAP 36: TAP
T1: DC 트랜스포머
D1, D2, D3: 다이오드
C: 콘덴서

Claims

전기질 수용액의 전기분해를 위한 전해조와, 상기 전해조로 전기를 공급하기 위한 전원장치 및, 양극으로 전원을 공급하기 위하여 상기 전원장치와 연결되어 전원을 정류하게 되는 정류장치를 구비하여 처리대상 금속체를 양극에 걸고, 전기질 수용액의 전기분해를 수행함으로써 처리대상 금속체 표면에 내식성의 산화피막이 생성되도록 하는 양극 산화피막처리방법에 있어서,
상기 정류장치로 1차 측에 형성되며 각각 R상, S상 및 T상의 교류 전원이 인가되는 단자들과; 상기 단자들과 연결되어, 상기 단자들에 인가된 1차 전원으로부터 2차 측으로 출력되는 전압을 조정하는 복수 개의 TAP들 및; 2차 측에 형성되며 다이오드와 콘덴서를 구비하는 정류용 소자를 포함하여, 직류성분의 전원과 교류성분의 전원이 +출력단과 -출력단에 중첩되어 출력되도록 하는 직류-교류 중첩식 정류장치를 사용하되,
상기 처리대상 금속체에 형성되는 피막 두께, 피막 경도 및 피막 색깔에 따라 상기 복수 개의 TAP들의 조합에 의해 2차측에서 나오는 전압의 영역대가 제어되도록 함으로써 상기 처리대상 금속체 표면에 내식성의 산화피막이 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 직류-교류 중첩식 정류장치를 사용한 양극 산화피막처리방법.
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