KR102118169B1 - 알루미늄 부재 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

[과제] 기존보다 간편한 일차 처리만으로 백색도가 높은 알루미늄 부재 및 그 제조 방법을 제공한다.
[해결수단] 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재와, 모재의 표면에 100㎛ 이하의 두께의 양극 산화 피막을 갖는 알루미늄 부재이며, 양극 산화 피막은 모재의 표면에 형성된 10 ~ 150㎚ 두께의 배리어층과, 배리어층에 형성된 6㎛ 이상의 두께의 다공질층을 가지며, 다공질층은 배리어층과의 경계에서 다공질층의 두께 방향으로 뻗어있는 제 1 홀과, 제 1 홀에 연통되고 또한 상기 다공질층의 두께 방향에서 다공질층의 표면을 향해 방사형으로 분기하여 뻗어있는 제 2 홀을 갖는 알루미늄 부재.

Description

알루미늄 부재 및 그 제조 방법{ALUMINUM MEMBER AND MANUFACTURING METHOD THEROF}
본 발명은 알루미늄 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
건축 자재나 전자기기 케이스와 같이 디자인성이 요구되는 용도에 있어서, 불투명 백색을 가진 알루미늄 부재가 필요로 되고 있다. 불투명 백색은 알루미늄 부재의 양극 산화 처리에서 사용되는 일반적인 염색 및 착색 방법으로는 달성하기 어려운 색조이다. 이 때문에 예전부터 불투명 백색을 가진 알루미늄 부재의 제조 방법이 제안되어 왔다. 일본특허공개 53-087945호 공보에는, 배리어 타입 양극 산화 처리 후 전류 회복을 수반하는 다공질 타입 양극 산화 처리를 행하여, 피막 구조를 변화시킴으로써 불투명 백색을 가진 알루미늄 부재를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 일본특허공개 2017-25384호 공보에는, 양극 산화 처리에 의해 형성된 세공에 안료를 충전하여 알루미늄 부재를 착색하는 방법이 개시되어 있다.
그러나 기존의 불투명 백색을 가진 알루미늄 부재를 제조하는 방법은, 이차 처리 이상의 처리 공정이 요구되는 등 복잡한 전해 공정이 필요했다. 또한 교류 전해에 필요한 고액의 설비 투자를 실시해야만 하는 설비상의 문제도 있었다. 게다가 기존의 알루미늄 부재의 제조 방법으로는 아직까지 충분한 백색도의 알루미늄 부재를 얻을 수가 없었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 기존의 것보다 간편한 일차 처리를 통해 얻을 수 있으며, 백색도가 높은 알루미늄 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 다음의 각 실시형태를 갖는다.
[1] 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재(base material)와,
상기 모재의 표면에, 100㎛ 이하의 두께의 양극 산화 피막을 갖는 알루미늄 부재이며,
상기 양극 산화 피막은,
상기 모재의 표면에 형성된 10 ~ 150㎚ 두께의 배리어층과,
상기 배리어층에 형성된 6㎛ 이상의 두께의 다공질층을 가지며,
상기 다공질층은,
상기 다공질층과 배리어층의 경계에서, 상기 다공질층의 두께 방향으로 뻗어있는 제 1 홀과,
상기 제 1 홀에 연통되며 또한 상기 다공질층의 두께 방향에서 다공질층의 표면을 향해 방사형으로 분기하여 뻗어있는 제 2 홀을 갖는 알루미늄 부재.
[2] 상기 [1]에 있어서,
상기 제 2 홀이 상기 모재의 표면과 이루는 각도가 30 ~ 85도인 알루미늄 부재.
[3] 상기 [1]에 있어서,
상기 알루미늄 부재를 상기 양극 산화 피막의 표면 측에서 측정했을 때의 헌터 백색도가 70 ~ 90인 알루미늄 부재.
[4] 상기 [1]에 있어서,
상기 제 1 홀의 평균 직경은 10~150㎚이며, 또한 인접한 상기 제 1 홀의 평균 간격은 25 ~ 400㎚인 알루미늄 부재.
[5] 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재를 준비하는 공정과,
농도가 0.01 ~ 2.0mol
Figure 112018115939696-pat00001
dm-3인 무기산과 유기 카복실산으로 이루어진 그룹에서 선택된 제 1 산 또는 제 1 산의 염과, 농도가 0.01 ~ 5.0mol
Figure 112018115939696-pat00002
dm-3인 무수산으로 이루어진 제 2 산을 포함하는 전해액에서, 상기 모재에 대해 전류 밀도가 5 ~ 30mA
Figure 112018115939696-pat00003
cm-2이고, 전해액의 온도가 0 ~ 80℃인 조건에서 양극 산화 처리를 실시하는 공정을 갖는 알루미늄 부재의 제조 방법
[6] 상기 [5]에 있어서,
상기 제 2 산이 이인산, 삼인산, 폴리인산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 무수산인 알루미늄 부재의 제조 방법.
[7] 상기 [5]에 있어서,
상기 알루미늄 부재는,
알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재와,
상기 모재의 표면에, 100㎛ 이하의 두께의 양극 산화 피막을 가지며,
상기 양극 산화 피막은,
상기 모재의 표면에 형성된 10 ~ 150㎚ 두께의 배리어층과,
상기 배리어층에 형성된 6㎛ 이상의 두께의 다공질층을 가지며,
상기 다공질층은,
상기 다공질층과 배리어층의 경계에서, 상기 다공질층의 두께 방향으로 뻗어있는 제 1 홀과,
상기 제 1 홀에 연통되며 또한 상기 다공질층의 두께 방향에서 다공질층의 표면을 향해 방사형으로 분기하여 뻗어있는 제 2 홀을 갖는 알루미늄 부재의 제조 방법으로,
[8] 상기 [5]에 기재된 알루미늄 부재의 제조 방법에 따라 제조된 알루미늄 부재.
기존보다 간편한 일차 처리를 통해 얻을 수 있으며 백색도가 높은 알루미늄 부재 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시형태의 알루미늄 부재를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 실시예 3에서 양극 산화 피막의 단면을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 사진이다.
도 3은 실시예 3에서 양극 산화 피막과 모재의 경계 단면을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 사진이다.
도 4는 실시예 3에서 다공질층 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 사진이다.
1. 알루미늄 부재
알루미늄 부재는, 모재와, 모재의 표면에 양극 산화 피막을 갖는다. 아래에서는 실시형태에 관한 알루미늄 부재를 구성하는 각 부분을 설명한다.
(모재(base material))
모재는 알루미늄으로 구성될 수도 있으며 알루미늄 합금으로 구성될 수도 있다. 모재의 재질은 알루미늄 부재의 용도에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 부재의 강도를 높이는 관점에서는, 5000계열 알루미늄 합금 또는 6000계열 알루미늄 합금을 모재로 하는 것이 바람직하다. 또한 양극 산화 처리 후의 백색도를 높이는 관점에서는, 양극 산화 처리로 인한 착색이 잘 일어나지 않는 1000계열 알루미늄 합금 또는 6000계열 알루미늄 합금을 모재로 하는 것이 바람직하다.
(양극 산화 피막(anodic oxide coating))
양극 산화 피막은, 모재의 표면에 형성된 10 ~ 150㎚ 두께의 배리어층과, 배리어층에 형성된 6㎛ 이상의 두께의 다공질층을 갖는다. 양극 산화 피막은 전체적으로 100㎛ 이하의 두께를 가진다. 양극 산화 피막의 두께가 100㎛를 초과하면 전해 시간이 길어져 생산성이 저하될 뿐만 아니라, 불균일 성장에 따른 얼룩이 발생하여 외관이 불량해진다. 양극 산화 피막은 전체적으로 80㎛ 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
배리어층은 10 ~ 150㎚의 두께를 가지는데, 이를 통해 간섭에 의한 착색을 억제하고 백색도를 높일 수 있다.
다공질층은 6㎛ 이상의 두께를 가진다. 다공질층의 두께가 6㎛ 미만이 되면 난반사에 의해 빛이 충분히 확산되지 못하여 자칫 양극 산화 피막이 투명해질 수 있다. 그리고 양극 산화 피막이 투명해지면 알루미늄 부재의 색조가 모재의 색조에 가까워지므로 바람직하지 않다. 다공질층의 두께는 6㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하며, 8 ~ 75㎛가 더욱 바람직하고, 10 ~ 50㎛가 가장 바람직하다.
다공질층은 제 1 및 제 2 홀을 가진다. 제 1 홀은 다공질층과 배리어층의 경계에서 다공질층의 두께 방향으로 뻗어있다. 이와 같이 제 1 홀은 다공질층의 배리어층 측(다공질층과 배리어층의 경계 및 그 근방)에 위치하며, 다공질층의 두께 방향(모재의 표면에 거의 수직인 방향)으로 뻗어있다.
제 2 홀은, 제 1 홀에 연통되며 또한 다공질층의 두께 방향에서 다공질층의 표면을 향해 방사형으로 분기하여 뻗어있다. 즉, 제 2 홀은 다공질층의 표면에 가까워질수록, 하나의 홀로부터 소정의 각도로 분기하여 하나 이상의 홀이 뻗어 나가고, 또 이 홀로부터 소정의 각도로 분기하여 하나 이상의 홀이 뻗어나가는 방식으로, 하나의 홀에서 분기한 하나 이상의 홀이 소정의 각도 범위에 걸쳐 존재한다. 제 2 홀은, 다공질층의 두께 방향을 따라 다공질층의 표면을 향해 역 수지상으로 뻗어나간다. 이와 같이, 제 2 홀은 다공질층의 표면 측(다공질층의 표면 및 그 근방)에 위치한다. ‘다공질층의 표면’이라 함은 다공질층의 서로 마주 보는 두 면 중 배리어층에 접하는 면과 반대의 면을 의미한다. 다공질층을 그 두께 방향에 평행한 단면에서 보았을 때, 모재 측에서 다공질층의 표면 측을 향해 차례로 제 1 홀 및 제 2 홀이 존재한다. 일 실시형태의 알루미늄 부재는 다공질층 안에 제 2 홀을 가짐으로써, 다공질층 내부로 입사한 빛의 난반사에 따른 빛의 확산이 일어나 알루미늄 부재의 백색도를 높일 수 있다.
제 2 홀이 모재의 표면과 이루는 각도는 30 ~ 85도인 것이 바람직하고, 35 ~ 80도인 것이 더욱 바람직하며, 40 ~ 75도인 것이 가장 바람직하다. 제 2 홀이 모재 표면과 이루는 각도에 대해서는, FE-SEM(SU-8230: 히타치제작소 제품)을 사용하여 양극 산화 피막의 표면 및 단면을 관찰한 결과를 이용하여 측정했다. 단면 관찰 시에는 양극 산화 처리 후의 샘플을 V자형으로 구부렸을 때 발생한 피막의 균열에 경사를 더해 관찰했다. 보다 구체적으로는, 분기한 기점과, 그 기점을 포함하는 제 1 홀과 모재 표면이 이루는 수직선과 평행선을, 분기한 기점으로 당겨, 그 평행선과 제 2 홀이 이루는 각도를 산출하고, SEM 이미지 1 시야(field of view)당 임의의 10곳의 평균을 제 2 홀이 모재 표면과 이루는 각도로 했다. 이 경우 모재 표면은 상기 평행선과 평행이 된다. 제 2 홀이 모재의 표면과 이루는 각도가 30도 이상이기 때문에, 다공질층에 입사된 빛이 투과하기 어려워져 양극 산화 피막을 불투명하게 할 수 있다. 제 2 홀이 모재의 표면과 이루는 각도가 85도 이하인 경우, 난반사에 의한 빛의 확산이 충분히 일어나 양극 산화 피막을 불투명하게 할 수 있다.
도 1a는 일 실시형태의 알루미늄 부재를 나타내는 개략도이다. 도 1a에 나타낸 것과 같이 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재(1)의 표면에 양극 산화 피막(2)이 형성된다. 양극 산화 피막(2)은, 배리어층(10)과 다공질층(11)을 갖는다. 다공질층(11)은 서로 마주 보는 두 면(배리어층(10)에 접하는 경계면(11a)과, 이 면(11a)과 마주 보는 반대 측의 표면(11b))을 갖는다. 다공질층(11)의 배리어층 측에는, 면(11a)에서 면(11b)로 향하는 방향(15)으로 뻗어있는 제 1 홀(13)이 위치한다. 다공질층의 표면(11b)의 측에는 제 2 홀(14)이 위치한다. 덧붙여, 제 1 홀(13)의 각각에 연통되도록 제 2 홀(14)이 존재하나, 도 1a에서는 개략적으로 일부의 제 2 홀(14)만을 나타냈다. 제 2 홀(14)은 방향(15)에 따라 면(11b)까지 방사형으로 뻗어 나가는 역 수지상의 형태를 이룬다.
도 1b는 제 2 홀(14)을 나타내는 확대도이다. 도 1b에 나타낸 것처럼, 제 2 홀(14a)에서 분기하여 제 2 홀(14b)이 존재하며, 제 2 홀(14b)에서 더욱 분기하여 제 2 홀(14c)이 존재한다. 제 2 홀(14c)에서 더욱 분기하여 제 2 홀(14d ~ 14f)이 존재한다. 이처럼 제 2 홀(14)은 방향(15)에 따라 방사형으로 뻗어 나가며, 제 2 홀(14)을 다공질층의 두께 방향에 평행한 단면에서 보았을 때, 역 수지상의 형상을 갖는다. 제 2 홀(14a ~ 14f)이 모재의 표면과의 사이에서 이루는 각도는, 도 1b와 같이 점선과 각각의 제 2 홀(14a ~ 14f)의 사이의 각도(a ~ f)로 표현된다. 제 2 홀과 모재 사이의 각도는 예각으로 규정되며, 85도 이하가 된다. 덧붙여 다공질층 안의 홀과 모재 표면 사이의 각도가 85도보다 크고 90도 이하인 경우, 이 홀은 분기되어 있다고 하더라도 제 2 홀에 해당하지 않는다.
제 1 홀은 모재의 표면 상의 다공성층 내부에 5㎛ 이상의 두께에 걸쳐 존재하는 것이 바람직하다. 제 1 홀이 다공질층 내부에 5㎛ 이상의 두께에 걸쳐 존재함으로써 빛이 피막을 투과하여, 모재의 금속 광택으로 인해 백색도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.
제 2 홀은 다공질층 내부에, 1㎛ 이상의 두께에 걸쳐 존재하는 것이 바람직하다. 제 2 홀이 다공질층 내부에 1㎛ 이상의 두께에 걸쳐 존재함으로써 빛의 난반사가 촉진되어 백색도를 향상시킬 수 있다.
알루미늄 부재를 양극 산화 피막의 표면 측에서 측정했을 때의 헌터 백색도는 70 ~ 90인 것이 바람직하고, 75 ~ 90인 것이 더욱 바람직하며, 80 ~ 90인 것이 가장 바람직하다. 덧붙여 헌터 백색도란, JIS P8123에 준거하여 얻은 수치를 의미한다. 헌터 백색도가 높을수록 백색성이 높아진다. 알루미늄 부재의 헌터 백색도가 70 ~ 90임에 따라, 알루미늄 부재는 적합한 불투명 백색을 가져, 뛰어난 디자인성을 가질 수 있게 된다.
제 1 홀의 평균 직경은 10 ~ 150㎚인 것이 바람직하고, 또 인접한 제 1 홀의 평균 간격은 25 ~ 400㎚인 것이 바람직하다. 제 1 홀의 평균 직경이 10 ~ 150㎚이고 또한 인접한 제 1 홀의 평균 간격이 25 ~ 400㎚인 경우에는, 다공질층에 입사한 광을 더욱 효과적으로 확산시킬 수 있기 때문에 양극 산화 피막의 투명감을 더욱 감소시킬 수 있다. 이로 인해 알루미늄 부재의 백색도를 더욱 높일 수 있다.
2. 알루미늄 부재의 제조 방법
일 실시형태의 알루미늄 부재의 제조 방법은, 모재를 준비하는 공정 및 모재에 대해 양극 산화 처리를 실시하는 공정을 포함한다. 기존에는 양극 산화 처리를 실시하기 위해, 일차 처리와, 상기 일차 처리와는 다른 전해액을 이용한 이차 처리를 실시할 필요가 있었다. 또한 경우에 따라서는 또 다른 전해액을 이용한 삼차 이상의 처리를 실시할 필요가 있었다. 이에 대해 일 실시형태의 알루미늄 부재의 제조 방법에서는, 기존보다 간편한 일차 처리를 통해 백색도가 높은 알루미늄 부재를 제공할 수 있다. 이하에서는 각 공정에 대해 상세히 설명한다.
(모재를 준비하는 공정)
먼저 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재를 준비한다. 알루미늄 합금으로는, 특별히 한정하는 것은 아니나 1000계열 알루미늄 합금, 5000계열 알루미늄 합금 또는 6000계열 알루미늄 합금을 들 수 있다.
(모재에 대해 양극 산화 처리를 실시하는 공정)
양극 산화 처리의 조건은, 모재의 표면에 10 ~ 150㎚ 두께의 배리어층과, 배리어층에 6㎛ 이상의 두께를 가지며 또한 제 1 및 제 2 홀을 갖는 다공질층을 포함하는 양극 산화 피막이 형성되는 조건으로 설정한다. 덧붙여 제 1 홀은, 배리어층 측에 위치하며 다공질층의 두께 방향으로 뻗어있는 홀이다. 또한 제 2 홀은, 다공질층의 표면 측에 위치하며 다공질층의 두께 방향에서 다공질층의 표면을 향해 방사형으로 분기하여 뻗어있는 홀이다.
양극 산화 처리를 실시하기 전에 필요에 따라 모재에 대해 탈지 처리 및 연마 처리와 같은 기초 처리를 실시할 수도 있다. 예를 들어, 기초 처리로 알칼리 탈지 처리를 실시하여, 양극 산화 피막의 광택값을 낮춰 광택이 없는 백색을 띠는 알루미늄 부재를 얻을 수 있다. 또한 기초 처리로 화학 연마, 기계 연마, 전해 연마 등의 연마 처리를 실시하여, 양극 산화 처리의 광택값을 높여 광택이 있는 백색을 띠는 알루미늄 부재를 얻을 수 있다. 알루미늄 부재의 백색도와 광택값을 더욱 높이는 관점에서는, 양극 산화 처리를 실시하기 전에 모재에 전해 연마 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
양극 산화 처리에는, 농도가 0.01 ~ 2.0mol
Figure 112018115939696-pat00004
dm-3인 무기산과 유기 카복실산으로 이루어진 그룹에서 선택된 제 1 산 또는 제 1 산의 염과, 농도가 0. 01 ~ 5.0mol
Figure 112018115939696-pat00005
dm-3인 무수산으로 이루어진 제 2 산을 포함하는 전해액을 사용한다. 무기산 및 유기 카복실산으로 이루어진 그룹에서 선택된 제 1 산 또는 제 1산의 염은, 배리어층 표면의 오목부 상에서 피막의 형성과 용해를 실시하며, 피막의 두께 방향으로 뻗어있는 홀을 형성하는 작용을 한다. 한편, 무수산인 제 2 산은, 오목부의 벽면 상에 수지상으로 뻗어있는 구조를 형성하는 작용을 한다. 그래서 일 실시형태의 알루미늄 부재의 제조 방법에서는, 제 1 산 또는 그 염, 및 제 2 산을 포함한 전해액을 사용함으로써 이들 물질이 상승적으로 작용하여 제 1 및 제 2 홀을 갖는 다공질층이 형성된다는 것을 생각해볼 수 있다.
제 1 산인 무기산과 그 염으로는, 특별히 한정하지는 않으나 황산, 인산, 인산염, 옥살산, 옥살산염, 크롬산, 크롬산염으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 물질을 들 수 있다.
제 1 산인 유기 카복실산과 그 염으로는, 고리 모양 옥소카복실산, 주석산, 말레인산과 그 염 등을 들 수 있다. 고리 모양 옥소카복실산은, 크로콘산, 로디존산, 스쿠아린산인 것이 바람직하다.
제 2의 산인 무수산으로는, 특별히 한정하지는 않으나 무수 트리멜리트산, 무수 프탈산, 무수 말레인산, 무수 피로멜리트산, 이인산, 삼인산, 폴리인산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 물질을 들 수 있다. 이러한 무수산 중에서도 규칙적인 형상의 제 2 홀을 안정적으로 형성할 수 있다는 점에서, 이인산, 삼인산, 폴리인산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
전해액에서 제 1 산 및 제 1 산의 염의 농도는 0.01 ~ 2.0mol
Figure 112018115939696-pat00006
dm-3으로 설정한다. 제 1 산 및 제 1 산의 염의 농도가 0.01mol
Figure 112018115939696-pat00007
dm-3보다 낮으면 모재의 양극 산화 처리를 유효하게 실시할 수 없으며, 2.0mol
Figure 112018115939696-pat00008
dm-3보다 높으면 전해액의 용해력이 높아져 다공질층의 피막을 성장시키기 어려워진다. 전해액에서 제 1 산 및 제 1 산의 염의 농도는 0.05 ~ 1.5mol
Figure 112018115939696-pat00009
dm-3으로 하는 것이 바람직하다.
전해액에서 제 2 산의 농도는 0.01 ~ 5.0mol
Figure 112018115939696-pat00010
dm-3으로 설정한다. 제 2 산의 농도가 0.01mol
Figure 112018115939696-pat00011
dm-3보다 낮으면 다공질층 내부에 제 2 홀을 형성하기 어려워지며, 5.0mol
Figure 112018115939696-pat00012
dm-3보다 높으면 제 2 홀을 주기적으로 형성할 수 없어, 다공질층이 얇아지게 된다. 따라서 제 2 산의 농도를 0.01 ~ 5.0mol
Figure 112018115939696-pat00013
dm-3으로 함으로써, 다공질층을 일정한 막 두께까지 충분히 성장시키면서 또한 다공질층에 주기적으로 제 2 홀을 형성할 수 있으므로, 알루미늄 부재의 백색도를 향상시킬 수 있다.
양극 산화 처리 시의 전류 밀도는 5 ~ 30mA
Figure 112018115939696-pat00014
cm-2으로 설정한다. 양극 산화 처리 시의 전류 밀도는 5 ~ 20mA
Figure 112018115939696-pat00015
cm-2으로 하는 것이 바람직하며, 10 ~ 20mA
Figure 112018115939696-pat00016
cm-2으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 전류 밀도를 5mA
Figure 112018115939696-pat00017
cm-2 이상으로 함으로써 다공질층의 성막 속도를 빠르게 하여 충분한 막 두께를 얻을 수 있다. 또한 전류 밀도를 30mA
Figure 112018115939696-pat00018
cm-2 이하로 함으로써 양극 산화 반응이 균일하게 일어나기 때문에 탄 자국이나 흰색 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
양극 산화 처리 시의 전해액의 온도는 0 ~ 80℃로 설정한다. 양극 산화 처리 시의 전해액의 온도는 20℃ ~ 60℃가 바람직하다. 전해액의 온도가 0℃ 이상이면 이로 인해 제 2 홀을 형성하기 쉬워지며, 80℃ 이하이면 다공질층이 적당한 속도로 용해되므로 막 두께가 두꺼워져, 알루미늄 부재의 백색도를 향상시킬 수 있다.
또한 양극 산화 처리 시의 전기 분해 시간은 10 ~ 600분이 바람직하고, 20 ~ 300분이 더욱 바람직하며, 30 ~ 120분이 가장 바람직하다. 전해 시간이 10분 이상이면 막 두께가 두꺼워지고, 600분 이하이면 생산 효율을 좋게 할 수 있다.
덧붙여 모재에 대해 양극 산화 처리를 실시한 후, 필요에 따라 봉공 처리(sealing process)와 같은 후처리를 실시할 수도 있다.
[실시예]
아래에서는 본 발명을 실시예에 근거하여 상세히 설명한다. 덧붙여 본 발명은 아래에 나타낸 예로 한정되지 않으며, 본 발명의 취지를 훼손하지 않는 범위에서 적절하게 그 구성을 변경할 수 있다.
하기 표 1 및 2에 나타낸 알루미늄 합금으로 이루어진 모재를 준비하고, 표 1 및 2의 조건에서 양극 산화 처리를 실시하여 실시예 1 ~ 31 및 비교예 1 ~ 11의 알루미늄 부재를 만들었다.
Figure 112018115939696-pat00019
Figure 112018115939696-pat00020
상기 표 1 및 2에서 만든 실시예 1 ~ 31 및 비교예 1 ~ 11의 알루미늄 부재에 대해, 아래 표 3 ~ 6의 내용과 같이 각 특성을 측정했다. 덧붙여 백색도, 외관 불량, 피막 구조의 관찰에 대해서는 다음과 같이 실시했다.
<헌터 백색도(Hunter Whiteness)>
JIS Z8781-4: 2013규정 국제조명위원회(CIE)에서 규격화된 L*a*b*를 색도계로 측정하여, 아래 식에 따라 헌터 백색도로 환산한 것을 사용하여 평가했다.
헌터 백색도 = 100 - {(100-L*)2 + a*2 + b*2}1/2
<백색 얼룩(White unevenness)>
양극 산화 처리 후의 샘플을 육안으로 외관을 관찰하여, 균일하게 양극 산화된 것을 ‘○’, 백색 얼룩의 정도가 낮은 것을 ‘△’, 백색 얼룩이 많이 발생한 것 또는 양극 산화되지 않은 것을 ‘×’로 표시했다.
<양극 산화 피막 구조의 관찰>
양극 산화 피막의 두께는 양극 산화 피막의 단면을 수지에 내장하고 경면 연마한 샘플을 광학 현미경으로 관찰하여 측정 하였다.
배리어층, 다공질층, 다공질층 중 제 1 홀 및 제 2 홀이 존재하는 부분의 두께, 제 2 홀이 모재 표면과 이루는 각도, 제 1 홀의 평균 직경, 인접한 제 1 홀의 평균 간격에 대해서는, FE-SEM(SU-8230: 히타치제작소 제품)을 사용하여 양극 산화 피막의 표면 및 단면을 관찰한 결과를 이용하여 측정했다. 단면 관찰 시에는 양극 산화 처리 후의 샘플을 V자형으로 구부렸을 때 발생한 피막의 균열에 경사를 더해 관찰했다.
더욱 구체적으로는, 다공질층의 두께, 다공질층 중 제 1 홀 및 제 2 홀이 존재하는 부분의 두께, 제 2 홀이 모재 표면과 이루는 각도는, 도 2와 같이 양극 산화 피막 및 모재의 연속 단면 사진으로부터 측정했다. 모재 표면에 대해 수직 방향으로 성장하고 있는 양극 산화 피막이, 도 1의 모식도와 같이, 분기하기 시작하는 점을 분기 기점으로 하고, 그 기점에서 모재까지의 두께를 제 1 홀이 존재하는 부분의 두께로 했다. 마지막으로 SEM 이미지 1 시야당 임의의 제 1 홀 10개의 평균값을 제 1 홀이 존재하는 부분의 두께로 하여 측정했다. 분기 기점에서 양극 산화 피막의 표면까지의 두께를 제 2 홀이 존재하는 부분의 두께로 하여 계산했다. 마지막으로, SEM 이미지 1 시야당 임의의 제 2 홀 10개의 평균값을 제 2 홀이 존재하는 부분의 두께로 하여 측정했다. 이렇게 산출한 제 1 홀과 제 2 홀이 존재하는 부분의 두께의 합을 다공질층의 두께로 했다. 제 2 홀이 모재 표면과 이루는 각도는, 분기 기점과 그 기점을 포함하는 제 1 홀과 모재 표면이 이루는 수직선과 평행선을 분기 기점으로 당겨, 그 평행선과 제 2 홀이 이루는 각도를 산출하고, SEM 이미지 1 시야당 임의의 10곳의 평균을 제 2 홀이 모재 표면과 이루는 각도로 했다.
배리어층의 두께는 도 3에 나타낸 모재와 양극 산화 피막의 계면을 고배율로 관찰하여 측정했다. SEM 이미지 1 시야당 임의의 배리어층 10곳의 두께를 산출하여, 그 평균값을 배리어층의 두께로 했다. 또한 양극 산화 피막의 두께는 배리어층의 두께와 다공성층의 두께의 합으로 했다.
제 1 홀의 평균 직경은 SEM 이미지 1 시야당 임의의 10개의 홀의 폭을 측정하여, 그 평균값을 제 1 홀의 평균 직경으로 했다. 동일한 SEM 이미지로부터 임의의 10개의 홀의 간격을 측정하여 그 평균을 인접한 제 1 홀의 평균 간격으로 했다.
Figure 112018115939696-pat00021
Figure 112018115939696-pat00022
Figure 112018115939696-pat00023
제 2 홀이 존재하지 않는 경우, ‘홀과 모재 표면이 이루는 각도(도)’란의 각도는, 제 1 홀의 각도를 나타낸다.
제 2 홀이 존재하는 경우, ‘홀과 모재 표면이 이루는 각도(도)’란의 각도는, 제 2 홀의 각도를 나타낸다.
Figure 112018115939696-pat00024
도 2 및 4는 각각 실시예 3에서 만든 알루미늄 부재 단면 및 표면을 SEM으로 촬영한 사진이다. 또한 도 3은, 실시예 3에서 만든 알루미늄 부재의 양극 산화 피막과 모재의 경계를 SEM을 통해 촬영한 사진이다. 도 2 ~ 4에 나타낸 것과 같이, 실시예 3의 알루미늄 부재는 알루미늄 모재(1) 상에 양극 산화 피막(2)이 형성되어진 것을 알 수 있다. 또 양극 산화 피막(2) 내부에는 제 1 홀(13) 및 제 2 홀(14)이 형성되어진 것을 알 수 있다.
실시예 1 ~ 31에서는, 알루미늄 합금으로 이루어진 모재와, 모재의 표면에 100㎛ 이하의 두께의 양극 산화 피막을 갖는 알루미늄 부재를 만들었다. 이 양극 산화 피막은, 모재의 표면에 형성된 10 ~ 150㎚ 두께의 배리어층과, 배리어층 상에 형성된 6㎛ 이상의 두께의 다공질층을 가지며, 다공질층은 제 1 및 제 2 홀을 갖는다. 또한 실시예 1 ~ 31에서는, 준비한 알루미늄 합금으로 이루어진 모재에 대해, 농도 0.01 ~ 2.0mol
Figure 112018115939696-pat00025
dm-3의 황산, 인산, 인산염, 옥살산, 옥살산염, 크롬산 또는 크롬산염(제 1 산 또는 제 1 산의 염)과, 농도 0.01 ~ 5.0mol
Figure 112018115939696-pat00026
dm-3의 이인산, 삼인산 또는 폴리인산(무수산으로 구성된 제 2 산)을 포함하는 전해액에서, 모재에 대해 전류 밀도가 5 ~ 30mA
Figure 112018115939696-pat00027
cm-2. 전해액의 온도가 0 ~ 80℃의 조건에서 양극 산화 처리를 실시하여 알루미늄 부재를 만들었다. 따라서 실시예 1 ~ 31의 알루미늄 부재는 높은 헌터 백색도를 가지며 또한 백색 얼룩에 대해서도 「○」였다.
이에 대해 비교예 1에서는, 모재에 대해 기초 처리로 5 질량%의 NaOH를 이용하여 알칼리 탈지를 실시하였을 뿐 양극 산화 처리를 실시하지 않았기 때문에 다공질층이 형성되지 않아, 백색 얼룩이 「×」이며 헌터 백색도도 낮았다.
이와 마찬가지로, 비교예 2에서는, 전해액의 황산 농도가 낮기 때문에 모재의 양극 산화 처리를 실시할 수 없었다. 따라서 다공질층이 형성되지 않아, 백색 얼룩이 「×」이며 헌터 백색도도 낮았다.
비교예 3에서는, 전해액의 황산 농도가 너무 높았기 때문에 배리어층의 두께가 8㎚, 다공질층의 두께가 5㎛로 두 층 모두 얇아졌다. 비교예 3의 알루미늄 부재의 흰색 얼룩에 대해서는 「○」였지만, 헌터 백색도가 낮았다.
비교예 4에서는, 전해액의 이인산의 농도가 낮기 때문에 다공질층 안에 제 2 홀이 형성되지 않았으며, 백색 얼룩은 「○」였지만 헌터 백색도가 낮았다.
비교예 5에서는, 전해액의 이인산의 농도가 높기 때문에 다공질층의 두께는 5㎛로 얇아졌으며, 백색 얼룩은 「○」였지만 헌터 백색도가 낮았다.
비교예 6에서는, 전해액의 액체 온도가 낮기 때문에 다공질층 안에 제 2 홀이 형성되지 않았으며, 백색 얼룩은 「○」였지만 헌터 백색도가 낮았다.
비교예 7에서는, 전해액의 온도가 높기 때문에, 양극 산화 피막의 용해가 촉진되어 다공질층이 4.5㎛로 얇아졌고, 백색 얼룩은 「○」였지만 헌터 백색도가 낮았다.
비교예 8에서는, 양극 산화 처리 시의 전류 밀도가 낮기 때문에, 양극 산화 피막 전체의 성장 속도가 저하되어, 다공질층의 두께가 1.5㎛로 얇아졌고, 백색 얼룩은 「○」였지만 헌터 백색도가 낮았다.
비교예 9 및 10에서는, 제 2 산을 이용하지 않았기 때문에 제 2 홀이 형성되지 않았으며, 백색 얼룩은 「○」였지만 헌터 백색도가 낮았다.
비교예 11에서는, 제 2 산 대신 인산을 이용했기 때문에 제 2 홀이 형성되지 않았으며, 백색 얼룩은 「○」였지만 헌터 백색도가 낮았다.
1 모재(base material)
2 양극 산화 피막(anodic oxide coating)
10 배리어층(barrier layer)
11 다공질층(porous layer)
13 제 1 홀(hole)
14, 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f 제 2 홀

Claims (6)

  1. 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재(base material),
    상기 모재의 표면상에 100㎛ 이하의 두께의 양극 산화 피막,
    을 갖는 알루미늄 부재이며,
    상기 양극 산화 피막은,
    상기 모재의 표면상에 형성된 10 ~ 150㎚ 두께의 배리어층(barrier layer),
    상기 배리어층상에 형성된 6㎛ 이상의 두께의 다공질층(porous layer)
    을 가지며,
    상기 다공질층은,
    상기 다공질층과 배리어층의 경계에서, 상기 다공질층의 두께 방향으로 뻗어있는 5㎛ 이상의 두께의 제 1 홀(hole),
    상기 제 1 홀에 연통되고 또한 상기 다공질층의 두께 방향에서 다공질층의 표면을 향해 방사형으로 분기하여 뻗어있는 1㎛ 이상의 두께의 제 2 홀으로서, 상기 모재의 표면과 이루는 각도가 30 ~ 85도인, 상기 제 2 홀을 갖는 알루미늄 부재.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 알루미늄 부재를 상기 양극 산화 피막의 표면 측에서 측정했을 때의 헌터 백색도(Hunter Whiteness)가 70 ~ 90인 알루미늄 부재.
  3. 청구항 1항 또는 2 항에 있어서,
    상기 제 1 홀의 평균 직경은 10 ~ 150㎚이며, 또한 인접한 상기 제 1 홀의 평균 간격은 25 ~ 400㎚인 알루미늄 부재.
  4. 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재(base material),
    상기 모재의 표면상에 100㎛ 이하의 두께의 양극 산화 피막,
    을 갖는 알루미늄 부재이며,
    상기 양극 산화 피막은,
    상기 모재의 표면상에 형성된 10 ~ 150㎚ 두께의 배리어층(barrier layer),
    상기 배리어층상에 형성된 6㎛ 이상의 두께의 다공질층(porous layer)
    을 가지며,
    상기 다공질층은,
    상기 다공질층과 배리어층의 경계에서, 상기 다공질층의 두께 방향으로 뻗어있는 5㎛ 이상의 두께의 제 1 홀(hole),
    상기 제 1 홀에 연통되고 또한 상기 다공질층의 두께 방향에서 다공질층의 표면을 향해 방사형으로 분기하여 뻗어있는 1㎛ 이상의 두께의 제 2 홀을 갖는 알루미늄 부재의 제조 방법에 있어서,
    알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재를 준비하는 공정,
    농도가 0.01 ~ 2.0mol
    Figure 112019130178914-pat00038
    dm-3인 무기산과 유기 카복실산으로 이루어진 그룹에서 선택된 제 1 산 또는 제 1 산의 염과, 농도가 0.01 ~ 5.0mol
    Figure 112019130178914-pat00039
    dm-3인 무수 산으로 이루어진 제 2 산을 포함하는 전해액에서, 상기 모재에 대해 전류 밀도가 5 ~ 30mA
    Figure 112019130178914-pat00040
    cm-2이고, 전해액의 온도가 0 ~ 80℃인 조건에서 양극 산화 처리를 실시하는 공정을 갖는 알루미늄 부재의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6585759B1 (ja) 2018-03-28 2019-10-02 株式会社Uacj アルミニウム部材及びその製造方法
JP7435405B2 (ja) 2020-10-23 2024-02-21 日本軽金属株式会社 アルミニウム部材及びその製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017075383A (ja) * 2015-10-16 2017-04-20 株式会社Uacj アルミニウム部材及びその製造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5343138B2 (ko) * 1972-12-08 1978-11-17
JPS5387945A (en) 1977-01-12 1978-08-02 Fuji Satsushi Kogyo Kk Whitening treatment method of surface of aluminium or aluminium alloy material
NZ189336A (en) * 1978-01-17 1980-08-26 Alcan Res & Dev Coloured anodic oxide films on aluminium
JPS563695A (en) * 1979-06-22 1981-01-14 Shiratori Seiyaku Kk Treatment of electrolytic coloring of aluminum
JPS60138094A (ja) * 1983-12-26 1985-07-22 Pentel Kk 酸化皮膜を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金基体
JPS6220896A (ja) * 1985-07-18 1987-01-29 Nippon Light Metal Co Ltd アルミニウム鋳物の防食光輝表面処理法
JPH0739622B2 (ja) * 1989-09-14 1995-05-01 スカイアルミニウム株式会社 陽極酸化処理後の色調が白色のアルミニウム合金板の製造方法
CH690144A5 (de) * 1995-12-22 2000-05-15 Alusuisse Lonza Services Ag Strukturierte Oberfläche mit spitzenförmigen Elementen.
US7578921B2 (en) 2001-10-02 2009-08-25 Henkel Kgaa Process for anodically coating aluminum and/or titanium with ceramic oxides
JP4098979B2 (ja) * 2001-12-04 2008-06-11 ディップソール株式会社 アルミニウム基体表面にセラミックス皮膜を形成させる方法
CN100383292C (zh) 2004-12-29 2008-04-23 湖南大学 一种铝及其合金材料表面生成陶瓷膜的阳极化处理方法
US8877031B2 (en) * 2008-12-26 2014-11-04 Nihon Parkerizing Co., Ltd. Method of electrolytic ceramic coating for metal, electrolysis solution for electrolytic ceramic coating for metal, and metallic material
US9051658B2 (en) 2013-09-27 2015-06-09 Apple Inc. Methods for forming white anodized films by forming branched pore structures
US9512536B2 (en) 2013-09-27 2016-12-06 Apple Inc. Methods for forming white anodized films by metal complex infusion
WO2015132297A1 (en) 2014-03-04 2015-09-11 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Electrolyte for anodization and anodized surface
JP2017025384A (ja) 2015-07-23 2017-02-02 株式会社サクラクレパス 着色アルミニウム成形体及びその製造方法
JP6697077B2 (ja) * 2015-10-30 2020-05-20 アップル インコーポレイテッドＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ． 向上した特徴を有する陽極被膜
JP2017122267A (ja) * 2016-01-07 2017-07-13 株式会社Uacj 白色アルミニウム材及びその製造方法
CN106757265B (zh) 2016-12-05 2018-12-28 中国科学院兰州化学物理研究所 一种铝合金表面高太阳光反射率白色热控涂层的制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017075383A (ja) * 2015-10-16 2017-04-20 株式会社Uacj アルミニウム部材及びその製造方法

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Publication number Publication date
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