KR102440504B1 - 이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알루미늄 합금 부재 표면에 언더컷(undercut)을 형성하는 단계 및 상기 언더컷 상에 TiO2 파우더를 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 TiO2 파우더를 코팅하는 단계는 상기 알루미늄 합금 부재를 TiO2 파우더가 함유된 수용액에 침지시켜 코팅하는 것을 특징으로 하는 이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법으로서, 본 발명에 의하면, 알루미늄 부품에 플라스틱 소재의 부품을 접착시키는 데 있어, 고온시에도 접착 성능이 우수할 수 있게 한다.

Description

이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법{METHOD FOR TREATING ALUMINIUM SURFACE FOR BINDING DIFFERENT MATERIALS ONTO THE SAME}
본 발명은 알루미늄에 플라스틱 소재를 접합하기 위해서 알루미늄 표면을 처리하기 위한 방법에 관한 것이다.
알루미늄 재질의 부재에 플라스틱 소재의 부품을 접착시키기 위해서는 알루미늄 표면에 표면처리를 하여야 한다.
이러한 이종 재질 간의 접착은 자동차 등의 경량화를 위해 다양한 자동차 부품에 시도되고 있다.
알루미늄 관 등에 플라스틱 소재를 부착시키기 위해서, 기존에는 세라믹 파우더와 니켈 바인더를 결합한 코팅재에 의해 코팅층을 형성시키고, 플라즈마를 이용하여 접합하여 알루미늄과 플라스틱의 이종 재질 간 접합을 하였다.
그런데, 이와 같은 플라즈마에 의한 공법의 경우, 고온시 알루미늄 및 플라스틱 수지가 연화(softening)되는 현상이 발생하여 접착력이 저하되는 문제가 있다.
특히, 언더 컷 형상으로 표면을 처리하는 경우는 그 특성상 200℃ 이상의 고온시 수분에 노출되게 된다.
그 결과, 수분이 침투하게 되면 알루미늄 표면에 부식이 발생할 수 있고 그에 의해 접착력 또한 저하되게 된다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
한국등록특허공보 제10-1389989호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 알루미늄 부품에 플라스틱 소재의 부품을 접착시키는 데 있어, 고온시에도 접착 성능이 우수할 수 있게 알루미늄 표면을 처리하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 관점에 의한 이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법은, 알루미늄 합금 부재를 서로 다른 에칭액에 의해 복수회 에칭 처리하여, 상기 알루미늄 합금 부재 표면에 언더컷(undercut)을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 언더컷은, 상기 알루미늄 합금 부재를 CrO3 수용액에 침지시키는 제1 에칭 단계, 상기 알루미늄 합금 부재를 FeCl3 수용액에 침지시키는 제2 에칭 단계 및 상기 알루미늄 합금 부재를 HCl 수용액에 침지시키는 제3 에칭 단계에 의해 형성시키는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 제1 에칭 단계는 상기 알루미늄 합금 부재를 상기 CrO3 수용액에 20~30℃에서 3분간 침지시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 CrO3 수용액은 CrO3가 150g/ℓ~200g/ℓ 혼합된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제2 에칭 단계는 상기 알루미늄 합금 부재를 상기 FeCl3 수용액에 20~30℃에서 0.5~1분간 침지시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 FeCl3 수용액은 FeCl3가 50g/ℓ~150g/ℓ 혼합된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 에칭 단계는 상기 알루미늄 합금 부재를 상기 HCl 수용액에 20~30℃에서 0.5~1분간 침지시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 HCl 수용액은 HCl이 50g/ℓ~150g/ℓ 혼합된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 언더컷 상에 TiO2 파우더를 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 TiO2 파우더를 코팅하는 단계는 상기 알루미늄 합금 부재를 TiO2 파우더가 함유된 수용액에 침지시켜 코팅하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 TiO2 파우더는 수용액에 20mg/ℓ 함유되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 TiO2 파우더를 코팅하는 단계는, 상기 알루미늄 합금 부재를 상기 TiO2 파우더가 함유된 수용액에 20~30℃에서 0.5~1분간 침지시켜 코팅하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법에 의하면, 3차 에칭에 의해서 표면을 처리하여 표면에 언더컷 형상을 형성시킴으로써 우수한 접착 성능을 발휘할 수 있다.
나아가, 세라믹 파우더로 SiO2가 아닌 TiO2를 사용함으로써 열안정성이 보다 높아 보다 우수한 접착 성능을 발휘한다.
이는 TiO2가 고온 및 수분 환경에 변하지 않기 때문에 더욱 그러하다.
그리고, 기존의 플라즈마 공법이 아니라 침지시켜 알루미늄 표면을 처리함으로써 기존에 비해 접착력이 우수함을 확인할 수 있었다.
또한, 침지방법에 의하므로, 표면 처리된 언더컷 형상에 기존에 비해 코팅층이 잘 쌓여 접착력 향상에 기여하게 된다.
도 1은 본 발명에 의한 이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법을 순서적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 이종재질 간 접합을 개념적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의해 표면 처리된 시험예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 접착력 평가를 위한 시험편을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 실험 결과를 도시한 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법을 순서적으로 도시한 것으로서, 이를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법을 설명하기로 한다.
본 발명에 의한 알루미늄 표면 처리 방법은 탈지(S10), 표면 처리(S20), 파우더 코팅(S30) 및 세척(S40) 과정에 의해서 도 2와 같이 알루미늄 합금 부재의 표면에 언더컷 형상을 형성시키고, 언더컷 형상에 파우더가 코팅되어 접착면에서 플라스틱 수지와 접착되도록 하는 공정이다.
탈지(S10) 단계는 알루미늄 합금 부재의 표면 처리에 저해가 되는 기름층을 제거하는 단계로서, Na3Po4 수용액으로 실시한다.
Na3Po4 수용액은 20g/ℓ~40g/ℓ에 의하고, 실시조건은 0.5~3분의 음극 탈지로서 전류 밀도 1~4A/dm, 4~6V 조건에서 실시한다.
표면 처리(S20) 단계는 알루미늄 합금 부재 표면을 3단계 에칭 처리하는 단계로 구성된다.
제1 에칭 단계는 알루미늄 합금 부재를 CrO3 수용액에 침지시키는 단계로서, 표면의 알루미늄 성분을 부식시키는 단계이다.
CrO3는 수용액에 150g/ℓ~200g/ℓ로 포함되고, 실시조건은 20~30℃에서 3분간 침지시키는 조건이다.
제2 에칭 단계는 알루미늄 합금 부재를 FeCl3 수용액에 침지시키는 단계로서, 알루미늄 모재의 Si 성분을 부식시킨다.
FeCl3는 수용액에 50g/ℓ~150g/ℓ로 포함되고, 실시조건은 20~30℃에서 0.5~1분간 침지시키는 조건이다.
제3 에칭 단계는 알루미늄 합금 부재를 HCl 수용액에 침지시키는 단계로서, 이는 FeCl3 처리 후 침투 에칭을 통해 보다 깊숙하게 다시 알루미늄 성분을 부식시키기 위함이고, 제1 에칭 단계보다 더 빠른 부식을 위함이다.
HCl은 수용액에 50g/ℓ~150g/ℓ로 포함되고, 실시조건은 20~30℃에서 0.5~1분간 침지시키는 조건이다.
이와 같은 3단계 에칭에 의한 표면 처리(S20) 단계에 의해 도 3과 같이, 알루미늄 합금 부재의 접착면에 갈고리 모양의 언더컷을 형성시키고, 이를 TiO2 파우더를 포함하는 용액에 침지시켜 파우더 코팅(S30)을 실시한다.
즉, 표시와 같이 1차의 표면 에칭과 2차의 언더컷 에칭 및 3차로 침투 에칭에 의해서 갈고리 모양의 언더컷을 형성시킴으로써, 보다 높은 접착력을 확보할 수 있게 한다.
다음 표 1에 단계별 에칭에 따른 접착력 및 표면 조직 사진을 정리하였다.
구분 에칭 없음 1차 에칭 1차 에칭+2차 에칭 1차 에칭+2차 에칭+ 3차 에칭
상온 접착력(MPa) 0 5 10 30
조직 사진
Figure 112017106605167-pat00001
Figure 112017106605167-pat00002
Figure 112017106605167-pat00003
Figure 112017106605167-pat00004
설명 에칭 없음 표면 에칭 Si 에칭 침투 에칭
나아가, 본 발명은 SiO2 파우더로 코팅층을 형성시키지 않고, 대신 TiO2를 파우더로 사용한다.
SiO2의 경우, 알칼리, 산에 약하여 물의 pH가 변할시 접착력이 저하되는데 반해, TiO2의 경우, 물과 반응이 적고 열안정성이 SiO2에 비해 높아 TiO2 파우더가 보다 적합함을 알 수 있었다.
그 이유는 도 3에서와 같이 수지 및 알루미늄 사이에 존재하다보니, 표면적이 넓어져서 접착력이 증대하는 것 뿐만 아니라 내연성과 내식성이 우수하다보니 고온다습 환경에서도 접합력이 유지될 수 있는 것이다.
또한, 언더컷 형상에 파우더를 코팅하여야 하기 때문에, 본 발명에서는 플라즈마 방식을 사용하지 않고 침지 방식에 의해 파우더를 코팅함으로써, 언더컷까지 코팅층이 잘 형성되게 하여 접착 성능에 기여하게 된다.
그에 따른 접착 성능은 후술하도록 한다.
TiO2 파우더는 수용액에 20mg/ℓ로 함유되며, 20~30℃에서 0.5~1분간 침지시키는 것이 바람직하다.
이러한 조건으로 파우더 침지 후 건조시키면 파우더가 표면에 안착하게 된다.
파우더 코팅 후 에틸렌을 포함하는 용액에 20~30℃에서 1분간 침지시켜 세척(S40)하면 알루미늄 표면 처리가 완료된다.
이상과 같은 구성과 방법에 의한 알루미늄 표면처리 방법의 접착성능을 인장평가기를 이용하여 검증하였다.
도 4는 시험편 제작의 예시로서, A6063 알루미늄 합금 부재 45mm×18mm×2mmt에 PA6-GF60% 수지 40mm×10mm×3mmt를 접착시키고, 접착면적은 10mm×5mm로 하여 실험하였다.
SiO2가 아닌 TiO2에 의한 시험결과는 표 2에 정리하였으며, TiO2 파우더에 대해 코팅 방법에 따른 시험결과는 표 3과 같다.
표에서 참조되는 바와 같이, SiO2가 적용된 경우와 적용 안한 경우(언더컷 에칭만 적용한 경우)에 비해 TiO2가 적용된 본 발명의 경우에 있어서 고온 접착력이 월등히 향상됨을 알 수 있고, 플라즈마 코팅을 수행한 경우와 적용 안한 경우에 비해 침지 코팅이 적용된 본 발명의 경우에 있어서 고온 접착력이 월등히 향상됨을 알 수가 있다.
구분 SiO2 TiO2 적용 안한 경우
물 반응 있음(softening) 없음 -
상온 접착력(MPa) 30 40 30
고온 접착력(수분 포함, MPa) 10 30 10
구분 플라즈마 코팅 침지 코팅 적용 안한 경우
상온 접착력(MPa) 30 40 30
고온 접착력(수분 포함, MPa) 10 30 10
도 5a는 플라즈마 코팅에 의한 경우의 표면 사진이고, 도 5b는 침지 코팅에 의한 경우의 표면 사진이다.
사진에서 알 수 있듯이, 플라즈마 코팅시 TiO2 입자는 거의 나타나지 않고, 침지 코팅의 경우에는 TiO2 입자가 확인됨을 알 수 있다.
이러한 이유로 인해서 표 3과 같은 접착성능이 발휘되는 것이다.
이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
S10 : 탈지
S20 : 표면 처리
S30 : 파우더 코팅
S40 : 세척

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 알루미늄 합금 부재를 서로 다른 에칭액에 의해 복수회 에칭 처리하여, 상기 알루미늄 합금 부재 표면에 언더컷(undercut)을 형성시키는 것을 특징으로 하고,
    상기 언더컷은,
    상기 알루미늄 합금 부재를 CrO3 수용액에 침지시키는 제1 에칭 단계;
    상기 알루미늄 합금 부재를 FeCl3 수용액에 침지시키는 제2 에칭 단계; 및
    상기 알루미늄 합금 부재를 HCl 수용액에 침지시키는 제3 에칭 단계에 의해 형성시키는 것을 특징으로 하며,
    상기 제1 에칭 단계는 상기 알루미늄 합금 부재의 표면의 알루미늄 성분을 부식시키는 표면 에칭 단계이고,
    상기 제2 에칭 단계는 상기 알루미늄 합금 부재의 Si 성분을 부식시켜 상기 언더컷을 형성시키는 언더컷 에칭 단계이며,
    상기 제3 에칭 단계는 상기 언더컷이 보다 깊게 형성되도록 상기 언더컷 상에 알루미늄 성분을 부식시키는 침투 에칭 단계인 것을 특징으로 하는,
    이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 에칭 단계는 상기 알루미늄 합금 부재를 상기 CrO3 수용액에 20~30℃에서 3분간 침지시키는 것을 특징으로 하는,
    이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 CrO3 수용액은 CrO3가 150g/ℓ~200g/ℓ 혼합된 것을 특징으로 하는,
    이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 에칭 단계는 상기 알루미늄 합금 부재를 상기 FeCl3 수용액에 20~30℃에서 0.5~1분간 침지시키는 것을 특징으로 하는,
    이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 FeCl3 수용액은 FeCl3가 50g/ℓ~150g/ℓ 혼합된 것을 특징으로 하는,
    이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 제3 에칭 단계는 상기 알루미늄 합금 부재를 상기 HCl 수용액에 20~30℃에서 0.5~1분간 침지시키는 것을 특징으로 하는,
    이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 HCl 수용액은 HCl이 50g/ℓ~150g/ℓ 혼합된 것을 특징으로 하는,
    이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 언더컷 상에 TiO2 파우더를 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 TiO2 파우더를 코팅하는 단계는 상기 알루미늄 합금 부재를 TiO2 파우더가 함유된 수용액에 침지시켜 코팅하는 것을 특징으로 하는,
    이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 TiO2 파우더는 수용액에 20mg/ℓ 함유되는 것을 특징으로 하는,
    이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 TiO2 파우더를 코팅하는 단계는, 상기 알루미늄 합금 부재를 상기 TiO2 파우더가 함유된 수용액에 20~30℃에서 0.5~1분간 침지시켜 코팅하는 것을 특징으로 하는,
    이종 재질 접합을 위한 알루미늄 표면 처리 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101606567B1 (ko) * 2015-06-22 2016-03-25 주식회사 태성포리테크 알루미늄-고분자 수지 접합체의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 알루미늄-고분자 수지 접합체
CN105521934A (zh) * 2016-02-02 2016-04-27 浙江大学 一种铝表面超疏水涂层的制备方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1639503B1 (de) * 1965-07-02 1970-06-04 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen einer Thermobatterie
JPS56102575A (en) 1980-01-16 1981-08-17 Sanyo Electric Co Ltd Surface treatment of molded aluminum material
JPS6242434A (ja) * 1985-08-19 1987-02-24 Nec Corp 半導体装置の製造方法
US4956619A (en) * 1988-02-19 1990-09-11 Texas Instruments Incorporated Spatial light modulator
JPH0496327A (ja) * 1990-08-14 1992-03-27 Kawasaki Steel Corp エッチング方法
JPH07310191A (ja) * 1994-05-11 1995-11-28 Semiconductor Energy Lab Co Ltd エッチング材料およびエッチング方法
US5876614A (en) * 1997-04-18 1999-03-02 Storage Technology Corporation Method of wet etching aluminum oxide to minimize undercutting
US5976396A (en) * 1998-02-10 1999-11-02 Feldman Technology Corporation Method for etching
JP4324259B2 (ja) * 1998-07-07 2009-09-02 シャープ株式会社 液晶表示装置の製造方法
US6468439B1 (en) * 1999-11-01 2002-10-22 Bmc Industries, Inc. Etching of metallic composite articles
US6799869B1 (en) * 2002-03-04 2004-10-05 Joshua Z. Beadle Outdoor light fixture
JP2005023340A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Nihon Kagaku Sangyo Co Ltd プリント配線板のエッチング方法及びエッチング液
US8451582B2 (en) * 2004-07-23 2013-05-28 Sundew Technologies, Llc Capacitors with high energy storage density and low ESR
JP4802462B2 (ja) * 2004-07-27 2011-10-26 三菱電機株式会社 薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法
JP4903897B2 (ja) * 2008-03-17 2012-03-28 大成プラス株式会社 亜鉛系鍍金鋼板と被着材の接合体及びその製造方法
KR101389989B1 (ko) 2011-05-30 2014-05-02 (주)일광폴리머 이종 재질의 일체형 금속 수지 복합 구조물과 그 제조방법
JP2012057251A (ja) * 2010-08-13 2012-03-22 Toshiba Corp 保護膜とその形成方法、並びに半導体製造装置およびプラズマ処理装置
CN102480879A (zh) * 2010-11-26 2012-05-30 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 铝制品及其制备方法
CN103548193A (zh) * 2011-04-20 2014-01-29 托普索燃料电池股份有限公司 不锈钢板或片的表面修整和向该表面施加层的方法，通过该方法制成的互连板和该互连板在燃料电池堆中的用途
KR101355424B1 (ko) * 2011-10-06 2014-01-24 (주)일광폴리머 홈부와 돌출부 언더컷을 갖는 알루미늄 합금의 제조방법.
US9653309B2 (en) * 2012-05-25 2017-05-16 The Regents Of The University Of California Method for fabrication of high aspect ratio trenches and formation of nanoscale features therefrom
KR101318653B1 (ko) * 2012-08-10 2013-10-16 현대자동차주식회사 다공성 산화 피막을 이용한 알루미늄 루프 몰딩의 제조방법
US10229837B2 (en) * 2016-02-04 2019-03-12 Lam Research Corporation Control of directionality in atomic layer etching
US10256108B2 (en) * 2016-03-01 2019-04-09 Lam Research Corporation Atomic layer etching of AL2O3 using a combination of plasma and vapor treatments
KR101786346B1 (ko) * 2016-05-20 2017-10-17 현대자동차주식회사 클래드강 코팅 방법 및 코팅액

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101606567B1 (ko) * 2015-06-22 2016-03-25 주식회사 태성포리테크 알루미늄-고분자 수지 접합체의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 알루미늄-고분자 수지 접합체
CN105521934A (zh) * 2016-02-02 2016-04-27 浙江大学 一种铝表面超疏水涂层的制备方法

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