KR102457739B1 - 알루미늄 부재 및 그 제조 방법 - Google Patents

알루미늄 부재 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102457739B1
KR102457739B1 KR1020217001897A KR20217001897A KR102457739B1 KR 102457739 B1 KR102457739 B1 KR 102457739B1 KR 1020217001897 A KR1020217001897 A KR 1020217001897A KR 20217001897 A KR20217001897 A KR 20217001897A KR 102457739 B1 KR102457739 B1 KR 102457739B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
acid
porous layer
aluminum
base material
aluminum member
Prior art date
Application number
KR1020217001897A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210021079A (ko
Inventor
슈 사이토
준지 누노무라
Original Assignee
가부시키가이샤 유에이씨제이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 유에이씨제이 filed Critical 가부시키가이샤 유에이씨제이
Publication of KR20210021079A publication Critical patent/KR20210021079A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102457739B1 publication Critical patent/KR102457739B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D9/00—Electrolytic coating other than with metals
    • C25D9/04—Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials
    • C25D9/06—Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials by anodic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • C25D11/08—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing inorganic acids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Printing Plates And Materials Therefor (AREA)

Abstract

본 발명은 간편한 일차 처리를 통해 얻을 수 있는, 백색도가 높고 백색 얼룩이 억제된 알루미늄 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 알루미늄 부재는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재(1)와, 모재(1)의 표면 상에 양극 산화 피막(2)을 갖는다. 또한, 양극 산화 피막(2)은 모재(1)의 표면 상에 형성된 배리어층(3)과, 배리어층(3) 상에 형성된 다공성층(4)을 가지며, 양극 산화 피막(2)의 BET 비 표면적은 0.1 ~ 10.0 m2/g이다.

Description

알루미늄 부재 및 그 제조 방법
본 발명은 알루미늄 부재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 이차 처리 이상의 복잡한 공정을 필요로 하지 않으며 간편한 일차 처리를 통해 얻을 수 있는, 백색도가 높고 백색 얼룩이 억제된 알루미늄 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
건축 자재나 전자 기기 케이스 등의 경량화, 의장성을 필요로 하는 용도에서 불투명 백색을 가진 알루미늄 부재가 필요로 되고 있다. 그러나, 불투명 백색은 알루미늄 부재의 양극 산화 처리에 사용되는 일반적인 염색 및 착색 방법으로는 달성하기 어려운 색조이다. 그래서, 종래부터 불투명 백색을 가진 알루미늄 부재의 제조 방법이 제안되어 왔다.
특허문헌 1에는, BET 비 표면적이 규정된 백색도가 높은 수산화 알루미늄이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에서 백색도의 대상은 수산화 알루미늄으로, 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 아니다. 또한, 특허문헌 1에는 수산화 알루미늄 분말 표면 상의 물리 흡착 수분을 조절하기 위해 BET 비 표면적을 제어하는 것이 기재되어 있으나, 백색도 향상을 어떻게 달성하는지에 대해서는 언급되어 있지 않다.
한편, 특허문헌 2에는 알루미늄 표면을 양극 산화시킨 다음, 산처리, 후 수화 처리 및 소성 공정을 순차적으로 실시하여, 얻어지는 알루마이트의 BET 비 표면적을 높이는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 2에는 BET 비 표면적이 높아진 알루마이트에 대해 기재되어 있으나, 백색도에 대해서는 언급되지 않았다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 기술로는, 알맞은 BET 비 표면적을 얻기 위해 이차 처리 이상의 복잡한 공정이 필요하다. 따라서 기존 기술보다 간편한 공정으로 높은 백색도를 갖는 알루미늄 부재를 제조하는 방법을 개발할 필요가 있다. 또한, 의장성의 관점에서도, 알루미늄 부재의 백색 얼룩을 최대한 억제하여 외관 특성도 우수한 것이 좋다.
특허문헌 1: 일본특허등록 3575150호 공보 특허문헌 2: 일본특허공개 2002-119856호 공보
본 발명은 간편한 일차 처리를 통해 얻을 수 있는, 백색도가 높고 백색 얼룩이 억제된 알루미늄 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 양극 산화 피막에서 BET 비 표면적을 적절한 범위로 제어함으로써 알루미늄 부재의 백색도가 높아지고, 나아가 백색 얼룩을 억제할 수 있다는 것을 발견했다. 또한, 특정 조성을 갖는 전해액을 이용하여 알루미늄 부재의 양극 산화 처리를 실시하여, 이차 처리 이상의 복잡한 공정을 거치지 않고 간편한 일차 처리를 통해 얻을 수 있는, 백색도가 높고 백색 얼룩이 억제된 알루미늄 부재를 얻을 수 있다는 것을 발견했다.
본 발명의 실시형태는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성된 모재(base material)와, 이 모재의 표면 상에 양극 산화 피막을 갖고, 상기 양극 산화 피막은, 상기 모재의 표면 상에 형성된 배리어층과 상기 배리어층 상에 형성된 다공성층을 가지며, 상기 양극 산화 피막의 BET 비 표면적(specific surface)이 0.1 ~ 10.0 m2/g인 알루미늄 부재이다.
본 발명의 양태는, 상기 양극 산화 피막의 표면 측에서 측정한 상기 알루미늄 부재의 헌터 백색도(Hunter whiteness)가 65 이상인 알루미늄 부재이다.
본 발명의 양태는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성된 모재를 준비하는 공정과, 상기 모재에 대해, (a) 무기산인 제 1 산 또는 제 1산의 염과, (b) 이인산, 삼인산 및 폴리인산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 제 2 산 또는 제 2산의 염을 포함하는 전해액에서 양극 산화 처리를 하는 공정을 갖는, 알루미늄 부재의 제조 방법이다.
본 발명의 양태는, 상기 양극 산화 처리 공정에서, 상기 전해액의 제 1 산 또는 제 1산의 염의 농도가 0.005 ~ 7.0 mol
Figure 112021007479880-pct00001
dm-3이고, 상기 전해액의 제 2 산 또는 제 2산의 염의 농도가 0.005 ~ 10.0 mol
Figure 112021007479880-pct00002
dm-3인 알루미늄 부재의 제조 방법이다.
본 발명의 양태는, 상기 양극 산화 처리 공정에서, 전류 밀도는 2 ~ 150 mA
Figure 112021007479880-pct00003
cm-2이고 전해 시간은 10 ~ 700 분인 알루미늄 부재의 제조 방법이다.
본 발명에 따라 간편한 일차 처리를 통해 얻을 수 있는, 백색도가 높은 알루미늄 부재 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 특히 알루미늄 부재의 헌터 백색도를 65 이상으로 함으로써, 알루미늄 부재는 알맞은 불투명 백색을 가질 수 있으며 또 알루미늄 부재에 뛰어난 의장성을 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 부재의 일 실시형태를 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 실시예 3에서 얻어진 알루미늄 부재의 양극 산화 피막의 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 촬영한 사진이다.
아래에서 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 본 발명은 이하의 실시형태로 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 형태로 실시할 수 있다.
<알루미늄 부재>
본 발명에 따른 알루미늄 부재는, 모재와, 모재의 표면 상에 양극 산화 피막을 갖는다. 아래에서는 일 실시형태에 따른 알루미늄 부재의 구성 요소에 대해 설명한다.
(모재(base material))
모재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되며, 알루미늄 부재의 용도에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 알루미늄 부재의 강도를 높인다는 관점에서, 모재는, 5000계열 알루미늄 합금 또는 6000계열 알루미늄 합금을 모재로 하는 것이 바람직하다. 또한, 양극 산화 처리 후 알루미늄 부재의 백색도를 보다 높인다는 관점에서, 모재는, 양극 산화 처리로 의해 잘 착색되지 않는 1000계열 알루미늄 합금 또는 6000계열 알루미늄 합금을 모재로 하는 것이 바람직하다.
(양극 산화 피막)
양극 산화 피막은 모재의 표면 상에 형성된 배리어층과, 상기 배리어층 상에 형성된 다공성층을 갖는다. 양극 산화 피막의 두께에 대해서는 따로 한정하지 않으나, 100㎛ 이하인 것이 바람직하며, 80㎛ 이하인 것이 바람직하다. 양극 산화 피막의 두께가 100㎛를 초과하면 전해 시간이 길어져 생산성이 저하될 뿐만 아니라, 불균일한 성장에 따른 얼룩이 발생하여 외관이 불량해지는 경향이 있다.
배리어층의 두께에 대해서는 따로 한정하지 않으나, 간섭으로 인한 착색을 억제하고 백색도를 보다 높인다는 관점에서 10 ~ 150nm인 것이 바람직하다.
다공성층은 제 1 홀 및 제 2 홀을 가진다. 제 1 홀은 다공성층과 배리어층의 경계에서 다공성층의 두께 방향으로 늘어선다. 이처럼 제 1 홀은 다공성층의 배리어층 측(다공성층과 배리어층의 경계 및 그 근방)에 위치하며, 다공성층의 두께 방향(모재의 표면에 거의 수직인 방향)으로 늘어선다.
제 2 홀은 제 1 홀에 연통되며, 다공성층의 표면을 향해 다공성층의 두께 방향을 방사상으로 분기하여 늘어선다. 즉, 제 2 홀은 다공성층의 표면에 가까워질수록 하나의 홀로부터 소정의 각도로 분기하여 하나 이상의 홀이 늘어서며, 또한, 이 홀로부터 소정의 각도로 분기하여 하나 이상의 홀이 늘어서는 등 하나의 홀에서 분기된 하나 이상의 홀이 소정의 각도 범위에 걸쳐 존재한다. 제 2 홀은 다공성층의 두께 방향을 따라 다공성층의 표면을 향해 역수지상으로 퍼져 늘어선다. 이처럼 제 2 홀은 다공성층의 표면 측(다공성층의 표면 및 그 근방)에 위치한다. 덧붙여, ‘다공성층의 표면’이라 함은, 다공성층의 서로 마주보는 두 면 중 배리어층에 접하는 면과 반대의 면을 의미한다. 따라서 다공성층을 그 두께 방향에 평행한 단면에서 보면, 모재 측에서 다공성층의 표면 측을 향해 차례로 제 1 홀 및 제 2 홀이 존재한다.
다공성층의 두께에 대해서는 따로 한정하지 않으나, 6㎛ 이상 100㎛ 미만이 바람직하고, 8 ~ 75㎛가 더욱 바람직하며, 10 ~ 50㎛가 가장 바람직하다. 다공성층의 두께가 6㎛ 미만이면 난반사에 의한 빛의 확산이 충분하지 않아 양극 산화 피막이 투명해지기 쉽다. 양극 산화 피막이 투명해지면 알루미늄 부재 전체의 색조가 모재의 색조에 가까워지기 때문에 알맞은 백색도를 얻기 힘들다. 덧붙여 다공성층의 두께의 상한치인 100㎛ 미만은, 양극 산화 피막의 두께의 상한치인 100㎛에 기반한다.
도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 부재의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 개략도이다. 도 1에 나타낸 것처럼, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성된 모재(1)의 표면 상에 양극 산화 피막(2)이 형성된다. 양극 산화 피막(2)은 모재(1)의 표면 상에 형성된 배리어층(3)과, 배리어층(3) 상에 형성된 다공성층(4)을 갖는다. 덧붙여, 도 1은 개략도이기 때문에 다공성층(4)의 홀 구조는 모식적으로 나타냈다. 따라서 도 1의 다공성층(4)에 실제로는 제 1 홀 및 제 2 홀이 존재하지만, 도 1에 이들 구조는 나타나 있지 않다.
(비 표면적)
양극 산화 피막의 BET 비 표면적은 0.1 ~ 10.0 m2/g이며, 0.5 ~ 8.0 m2/g인 것이 보다 바람직하고, 1.0 ~ 6.0 m2/g인 것이 더욱 바람직하다. BET 비 표면적이 0.1 m2/g보다 작으면, 가시광이 양극 산화 피막 안을 쉽게 투과할 수 있게 되어 알루미늄 부재를 충분히 백색화를 달성할 수 없으며, 백색 얼룩도 많이 발생하기 쉽다. 한편, BET 비 표면적이 10.0 m2/g보다 크면, 가시광을 충분히 반사할 수 없어 마찬가지로 알루미늄 부재를 충분히 백색화를 달성할 수 없으며, 백색 얼룩도 많이 발생한다. BET 비 표면적을 더욱 엄격하게 제어함으로써, 백색도를 더욱 높일 수 있을 뿐만 아니라 백색 얼룩도 더욱 억제할 수 있다.
양극 산화 피막의 표면 측에서 측정한 알루미늄 부재의 헌터 백색도는 65 이상인 것이 바람직하고, 70 이상이 보다 바람직하며, 75 이상이 더욱 바람직하고, 80 이상이 가장 바람직하다. 헌터 백색도란, JIS P8123의 규격에 준거하여 얻을 수 있는 헌터 백색도 시험 방법으로 측정된 수치이다. 이 수치가 100에 가까울수록 알루미늄 부재가 높은 백색도(불투명 백색도)를 갖는 것을 의미한다. 알루미늄 부재의 헌터 백색도를 65 이상으로 함으로써 알루미늄 부재는 알맞은 불투명 백색을 가질 수 있으며 또한, 알루미늄 부재에 뛰어난 의장성을 부여할 수 있다.
<알루미늄 부재의 제조 방법>
본 발명에 따른 알루미늄 부재의 제조 방법은, 모재를 준비하는 공정과 모재에 대해 특정 전해액에서 양극 산화 처리를 하는 공정을 갖는다. 즉, 일차 처리로서 소정의 양극 산화 처리가 실행되면, 상기 일차 처리와는 다른 새로운 전해액을 사용, 양극 산화 처리 후 이어지는 다른 복잡한 처리 등의 추가적인 이차 처리, 삼차 처리를 하지 않고서도 희망하는 높은 백색도를 갖는 알루미늄 부재를 제작할 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 알루미늄 부재의 제조 방법에서는 간편한 일차 처리로 백색도가 높은 알루미늄 부재를 제공할 수 있기 때문에 보다 효율적으로 백색도가 높은 알루미늄 부재를 제조할 수 있다. 이하, 일 실시형태에 따른 알루미늄 부재의 제조 방법에서의 각 공정을 상세하게 설명한다.
(모재를 준비하는 공정)
먼저 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성된 모재를 준비한다. 알루미늄 합금에 대해서는 따로 한정하지 않으나, 앞서 말한 것처럼 1000계열 알루미늄 합금, 5000계열 알루미늄 합금 또는 6000계열 알루미늄 합금을 예로 들 수 있다.
(모재에 양극 산화 처리를 하는 공정)
양극 산화 처리는, 모재에 대해 (a) 무기산인 제 1의 산 또는 제 1 산의 염, (b) 이인산, 삼인산 및 폴리인산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1 종의 제 2 산 또는 제 2 산의 염을 포함하는 전해액에서 실시한다. 양극 산화 처리를 통해 모재의 표면 상에, 소정의 두께를 갖는 배리어층과, 배리어층 상에 소정의 두께를 갖는 제 1 홀 및 제 2 홀을 갖는 다공성층을 갖는 양극 산화 피막이 형성된다. 덧붙여, 제 1 홀은 배리어층 측에 위치하며 다공성층의 두께 방향으로 늘어선 홀이다. 또한, 제 2 홀은 다공성층의 표면 측에 위치하여 다공성층의 두께 방향을 다공성층의 표면을 향해 방사상으로 분기하여 늘어선 홀이다.
무기산인 제 1 산 또는 제 1 산의 염은, 배리어층 표면의 오목부 상에서 피막의 형성과 용해를 위해 사용되며, 양극 산화 피막의 두께 방향으로 늘어선 홀을 형성하는 작용을 한다. 한편, 이인산, 삼인산 및 폴리인산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 제 2 산 또는 제 2 산의 염은, 오목부의 벽면 상에 섬유상으로 늘어선 구조를 형성하는 작용을 한다. 이와 같이 양극 산화 처리에서, 특정 제 1 산 또는 제 1 산의 염과, 특정 제 2 산 또는 제 2 산의 염을 모두 포함하는 전해액을 사용함으로써, 이들 물질이 상승적으로 작용하여 제 1 홀 및 제 2 홀을 갖는 다공성층이 형성된다고 생각해 볼 수 있다. 이로 인해, 양극 산화 피막의 BET 비 표면적을 소정의 범위로 제어할 수 있어, 그 결과 백색도가 높은 알루미늄 부재를 양극 산화 처리에 의한 일차 처리로 제작 가능하다.
제 1 산으로서의 무기산에 대해 따로 한정하지 않으나, 아황산, 황산, 티오 황산(thiosulfuric acid) 및 이황산(disulfuric acid)으로 이루어진 그룹에서 선택하는 것이 바람직하며, 이러한 무기산의 염으로는, 황산나트륨, 황산암모늄 및 티오황산나트륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 황산염이 바람직하다.
이인산, 삼인산 및 폴리인산으로 이루어진 그룹에서 선택된 제 2 산 또는 제 2 산의 염에 대해서는 따로 한정하지 않으나, 이인산, 삼인산 또는 폴리인산의 무수산 외에도, 이들 무수산의 염으로서 인산나트륨, 피로인산나트륨, 피로인산칼륨 및 메타인산나트륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 인산염인 것이 바람직하다. 이들 무수산과 무수산의 염 중에서도, 규칙적인 형상의 제 2 홀을 안정적으로 형성할 수 있다는 관점에서, 제 2 산 또는 제 2 산의 염은 이인산, 삼인산 및 폴리인산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 인산인 것이 바람직하다.
전해액의 제 1 산 또는 제 1 산의 염의 농도는 0.005 ~ 7.0 mol
Figure 112021007479880-pct00004
dm-3이 바람직하고, 0.01 ~ 2.0 mol
Figure 112021007479880-pct00005
dm-3 이 더욱 바람직하며, 0.05 ~ 1.5 mol
Figure 112021007479880-pct00006
dm-3 이 가장 바람직하다. 제 1 산 또는 제 1산의 염의 농도가 0.005 mol
Figure 112021007479880-pct00007
dm-3 미만이면, 모재의 양극 산화 처리를 유효하게 실시할 수 없는 경향이 있는 반면, 제 1 산 또는 제 1 산의 염의 농도가 7.0 mol
Figure 112021007479880-pct00008
dm-3을 초과하면, 전해액의 용해력이 높아져 다공성층의 피막을 성장시키기 어려울 수 있다.
전해액의 제 2 산 또는 제 2 산의 염의 농도는 0.005 ~ 10.0 mol
Figure 112021007479880-pct00009
dm-3 이 바람직하고, 0.01 ~ 5.0 mol
Figure 112021007479880-pct00010
dm-3 이 더욱 바람직하다. 제 2 산 또는 제 2 산의 염의 농도가 0.005 mol
Figure 112021007479880-pct00011
dm-3 미만이면, 다공성층에 제 2 홀을 형성할 수 없는 경향이 있는 반면, 제 2 산 또는 제 2 산의 염의 농도가 10.0 mol
Figure 112021007479880-pct00012
dm-3을 초과하면, 다공성층에 제 2 홀을 주기적으로 형성하기 어려워 다공성층이 얇아질 우려가 있다. 따라서 제 2 산 또는 제 2 산의 염의 농도를 0.005 ~ 10.0 mol
Figure 112021007479880-pct00013
dm-3의 범위로 제어함으로써, 다공성층을 일정한 두께까지 충분히 성장시킬 수 있고 또한, 다공성층 상에 주기적으로 제 2 홀을 형성할 수 있어, 이를 통해, 알루미늄 부재의 백색도를 더욱 향상시킬 수 있다.
양극 산화 처리 시의 전류 밀도는 2 ~ 150 mA
Figure 112021007479880-pct00014
cm-2인 것이 바람직하고, 5 ~ 50 mA
Figure 112021007479880-pct00015
cm-2인 것이 보다 바람직하며, 5 ~ 30 mA
Figure 112021007479880-pct00016
cm-2인 것이 더욱 바람직하고, 10 ~ 20 mA
Figure 112021007479880-pct00017
cm-2 인 것이 가장 바람직하다. 전류 밀도를 2 mA
Figure 112021007479880-pct00018
cm-2 이상으로 함으로써 다공성층의 성막 속도를 높이면서도 충분한 두께의 양극 산화 피막을 얻을 수 있다. 또한, 전류 밀도를 150mA
Figure 112021007479880-pct00019
cm-2 이하로 함으로써 양극 산화 반응이 균일하게 일어난다. 이를 통해, 양극 산화 피막에 대한 그을림, 백색 얼룩 등을 효과적으로 억제할 수 있다.
양극 산화 처리 시 전해액의 온도(액온)는 0 ~ 80℃가 바람직하며, 20 ~ 60℃가 더욱 바람직하다. 전해액의 온도를 0℃ 이상으로 함으로써 다공성층에 제 2 홀을 형성하기 쉬워진다. 또한, 전해액의 온도를 80℃ 이하로 함으로써 다공성층이 적당한 속도로 용해됨과 동시에 다공성층의 성장을 촉진하여, 양극 산화 피막의 두께가 두꺼워지며, 이를 통해 알루미늄 부재의 백색도를 향상시킬 수 있다.
양극 산화 처리 시의 전해 시간은 10 ~ 700 분이 바람직하고, 10 ~ 600 분이 보다 바람직하며, 20 ~ 300 분이 더욱 바람직하고, 30 ~ 120 분이 가장 바람직하다. 전해 시간이 10 분 미만이면 양극 산화 피막의 두께가 얇아져 알맞은 두께의 양극 산화 피막을 얻을 수 없는 경향이 있는 반면, 전해 시간이 700 분을 초과하더라도 원리 상 막 두께를 더욱 두껍게 할 수 없는데다 생산 효율이 나빠지므로 바람직하지 않다.
양극 산화 처리를 하기 전에, 필요에 따라 모재에 대해 탈지 처리, 연마 처리와 같은 기초 처리를 실시할 수 있다. 예를 들면, 기초 처리로서 알칼리 탈지 처리를 실시하여 양극 산화 피막의 광택값(gloss value)을 낮춰 광택이 없는 백색을 띠는 알루미늄 부재를 얻을 수 있다. 한편, 기초 처리로 화학 연마, 기계 연마, 전해 연마와 같은 연마 처리를 실시하여 양극 산화 처리의 광택값을 높여 광택이 있는 백색을 띠는 알루미늄 부재를 얻을 수 있다. 알루미늄 부재의 백색도와 광택값을 더욱 높게한다는 관점에서, 양극 산화 처리를 하기 전에 모재에 전해 연마 처리를 하는 것이 바람직하다. 또한, 모재에 양극 산화 처리를 한 다음 필요에 따라 실링(sealing) 처리와 같은 후처리를 진행할 수도 있다.
실시예
이하에, 본 발명을 실시예에 기초하여 상세히 설명하겠으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
[실시예 1 ~ 32 및 비교예 1 ~ 3]
아래 표 1에 나타낸 조건에서, 알루미늄 부재의 원료인 모재를 준비하고 모재에 대해 소정의 전해액에서 양극 산화 처리를 하여 실시예 1 ~ 32 및 비교예 1 ~ 3의 알루미늄 부재를 만들었다. 덧붙여, 실시예 1 ~ 32 및 비교예 2, 3의 각 알루미늄 부재에서는, 양극 산화 피막의 두께가 100㎛ 이하가 되도록 전해 시간이 10 분 이상인 조건에서 양극 산화 처리를 실시했다. 또한, 표 1에서 모재 합금 종류로 기재된 ‘1100’은 1000계열 알루미늄 합금이며, ‘6063’은 6000계열 알루미늄 합금이다.
[표 1]
Figure 112021007479880-pct00020
실시예 1 ~ 32 및 비교예 1 ~ 3에서 얻어진 알루미늄 부재에 대해 아래에 나타낸 측정 및 평가를 실시했다. 이들 측정 및 평가 결과를 표 2에 나타낸다. 덧붙여 헌터 백색도, 백색 얼룩, 제 1 홀 및 제 2 홀의 확인, BET 비 표면적은 다음과 같이 측정했다. 또한, 표 2의 ‘판정’에 대해서는, 헌터 백색도가 65 이상이고 또한, 백색 얼룩이 「△」또는 「○」인 경우를 「○」으로, 그 밖의 것을 「Х」로 표시했다.
<헌터 백색도(Hunter whiteness)>
얻어진 알루미늄 부재에 대해, JIS Z8781-4:2013 규정 국제조명위원회(CIE)에서 규격화된 L*a*b*를 색도계로 측정하여 다음 식(1)에 의해 헌터 백색도로 환산한 것을 이용하여 평가했다.
헌터 백색도 =
Figure 112021007479880-pct00021
...(1)
<백색 얼룩>
양극 산화 처리 후 각 실시예, 비교예의 샘플을 육안으로 외관을 관찰했다. 외관 관찰에 의해 균일하게 양극 산화된 경우를 「○」로, 백색 얼룩의 정도가 낮은 경우를 「△」로, 백색 얼룩이 많이 발생한 경우 또는 양극 산화되지 않은 경우를 「Х」로 평가했다.
<양극 산화 피막의 비 표면적>
양극 산화 처리 후 각 실시예, 비교예의 샘플에 대해 BET 비 표면적 측정 장치(BELSORP miniⅡ: 마이크로트랙, 벨사 제품)를 이용하여 BET 비 표면적을 측정했다.
<제 1 홀 및 제 2 홀의 확인>
배리어층, 다공성층, 다공성층 내에 제 1 홀 및 제 2 홀이 존재하는지의 여부의 확인은, FE-SEM(SU-8230: 히타치하이테크놀로지사 제품)을 사용하여 양극 산화 피막 표면 및 단면을 관찰한 결과를 이용했다. 단면의 관찰에는 양극 산화 처리 후의 각 실시예, 비교예의 샘플을 V자형 벤딩하여 발생한 피막의 균열에 대해 경사를 주어 관찰했다.
[표 2]
Figure 112021007479880-pct00022
표 1 및 표 2에 나타낸 것처럼 알루미늄 합금으로 구성된 모재에 대해, 소정의 제 1 산 또는 제 1 산의 염 및 소정의 제 2 산 또는 제 2 산의 염을 모두 포함하는 전해액에서 양극 산화 처리를 함으로써 얻어진 실시예 1 ~ 32의 알루미늄 부재에서, 양극 산화 피막은 모재의 표면 상에 형성된 배리어층과, 배리어층 상에 형성된 다공성층을 가지며, 또한, 다공성층에는 제 1 홀 및 제 2 홀 모두가 존재함을 확인할 수 있었다. 또 실시예 1 ~ 32의 알루미늄 부재는 양극 산화 피막의 BET 비 표면적이 0.10 ~ 10.00 m2/g이며, 백색 얼룩의 평가도 「△」 또는 「○」이었다. 따라서 실시예 1 ~ 32에서는, 높은 백색도를 가지며 백색 얼룩의 발생도 억제되었다는 점에서 외관 특성이 우수한 알루미늄 부재를 얻을 수 있었다. 특히, 실시예 1 ~ 5, 7 ~ 10, 13 ~ 21, 23 ~ 27, 29 ~ 32에서는 70 이상의 높은 헌터 백색도를 나타냈으며, 백색 얼룩의 발생도 더욱 억제되었다는 점에서 외관 특성이 더욱 향상된 알루미늄을 얻을 수 있었다.
또한, 배리어층, 다공성층, 다공성층 내의 제 1 홀 및 제 2 홀의 존재 확인의 일례로서, 도 2에 실시예 3에서 만든 알루미늄 부재가 갖는 양극 산화 피막의 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 촬영한 사진을 나타낸다. 도 2에 나타낸 것처럼, 다공성층(4)의 배리어층 측에는 배리어층(3)의 표면에 수직으로 늘어선 제 1 홀(6)의 존재를 확인할 수 있다. 또한, 다공성층(4)의 표면 측에는 제 1 홀(6) 각각에 연통되도록 방사상으로 퍼져 늘어선 역수지상의 형태인 제 2 홀(5)의 존재를 확인할 수 있다.
한편, 비교예 1에서는 모재에 대해 기초 처리로서 5 질량%의 NaOH을 이용하여 알칼리 탈지만을 실시하고 양극 산화 처리는 하지 않았다. 따라서 모재는 양극 산화되지 않았기 때문에 다공성층이 형성되지 않았고, BET 비 표면적도 본 발명의 규정 범위 밖이었으며, 얻어진 알루미늄 부재의 헌터 백색도도 낮았다.
비교예 2에서는 전해액에 소정의 제 1 산 또는 제 1 산의 염에 상당하는 물질이 포함되어 있지 않기 때문에, 다공성층 내에 제 1 홀 및 제 2 홀 모두의 존재를 확인할 수 없었으며, 또한, BET 비 표면적도 본 발명에서 규정한 범위를 벗어났다. 따라서 헌터 백색도도 낮았으며 많은 백색 얼룩이 발생했다.
비교예 3에서는 전해액에 소정의 제 2 산 또는 제 2 산의 염에 상당하는 물질이 포함되어 있지 않기 때문에, 다공성층 내에 제 2 홀의 존재를 확인할 수 없었으며, BET 비 표면적도 본 발명에서 규정한 범위를 벗어났다. 또한, 다공성층 내에 제 2 홀이 형성되어 있지 않으므로 높은 헌터 백색도를 나타내는 알루미늄 부재를 얻을 수 없었다.
1 ... 모재
2 ... 양극 산화 피막
3 ... 배리어층
4 ... 다공성층(porous layer)
5 ... 제 2 홀
6 ... 제 1 홀

Claims (6)

  1. 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성된 모재(base material)와 이 모재의 표면 상에 양극 산화 피막을 갖고,
    상기 양극 산화 피막은 상기 모재의 표면 상에 형성된 배리어층과, 상기 배리어층 상에 형성된 다공성층을 가지며,
    상기 양극 산화 피막의 BET 비 표면적(specific surface)이 0.1 ~ 10.0 m2/g이며,
    상기 다공성층은 제 1 홀 및 제 2 홀을 가지며, 상기 제 1 홀은 상기 다공성층과 상기 배리어층의 경계에서 상기 다공성층의 두께 방향으로 늘어서 있고, 상기 제 2 홀은 상기 제 1 홀에 연통되며, 상기 다공성층의 표면을 향해 상기 다공성층과 상기 배리어층의 경계와 반대측으로 방사상으로 분기하여 늘어선 것을 특징으로 하는, 알루미늄 부재.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 양극 산화 피막의 표면 측에서 측정한 상기 알루미늄 부재의 헌터 백색도(Hunter whiteness)가 65 이상인, 알루미늄 부재.
  3. 청구항 1항 또는 2항에 기재된 알루미늄 부재의 제조 방법에 있어서,
    알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성된 모재를 준비하는 공정과,
    상기 모재에 대해 (a) 무기산인 제 1 산 또는 제 1 산의 염, (b) 이인산, 삼인산 및 폴리인산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 제 2 산 또는 제 2 산의 염을 포함하는 전해액에서 양극 산화 처리를 하는 공정을 가지며,
    상기 제 1 산은 아황산, 황산, 티오 황산(thiosulfuric acid) 및 이황산(disulfuric acid)으로 이루어진 그룹에서 선택되며, 상기 제 1 산의 염은 황산나트륨, 황산암모늄 및 티오황산나트륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 황산염이며,
    상기 제 2 산의 염은 인산나트륨, 피로인산나트륨, 피로인산칼륨 및 메타인산나트륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 인산염인, 알루미늄 부재의 제조 방법.
  4. 청구항 3항에 있어서,
    상기 양극 산화 처리 공정에서
    상기 전해액의 제 1 산 또는 제 1 산의 염의 농도가 0.005 ~ 7.0 mol
    Figure 112022056187713-pct00028
    dm-3이며,
    상기 전해액의 제 2 산 또는 제 2 산의 염의 농도가 0.005 ~ 10.0mol
    Figure 112022056187713-pct00029
    dm-3 인, 알루미늄 부재의 제조 방법.
  5. 청구항 3항에 있어서,
    상기 양극 산화 처리 공정에서
    전류 밀도는 2 ~ 150 mA
    Figure 112022056187713-pct00030
    cm-2이고, 전해 시간은 10 ~ 700 분인, 알루미늄 부재의 제조 방법.
  6. 청구항 4항에 있어서,
    상기 양극 산화 처리 공정에서
    전류 밀도는 2 ~ 150 mA
    Figure 112022056187713-pct00031
    cm-2이고, 전해 시간은 10 ~ 700 분인, 알루미늄 부재의 제조 방법.
KR1020217001897A 2018-07-31 2019-07-09 알루미늄 부재 및 그 제조 방법 KR102457739B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018143502A JP6584604B1 (ja) 2018-07-31 2018-07-31 アルミニウム部材及びその製造方法
JPJP-P-2018-143502 2018-07-31
PCT/JP2019/027143 WO2020026719A1 (ja) 2018-07-31 2019-07-09 アルミニウム部材及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210021079A KR20210021079A (ko) 2021-02-24
KR102457739B1 true KR102457739B1 (ko) 2022-10-21

Family

ID=68095341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217001897A KR102457739B1 (ko) 2018-07-31 2019-07-09 알루미늄 부재 및 그 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11549190B2 (ko)
JP (1) JP6584604B1 (ko)
KR (1) KR102457739B1 (ko)
CN (1) CN112513339B (ko)
WO (1) WO2020026719A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6585863B1 (ja) * 2019-01-23 2019-10-02 株式会社Uacj 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
JP2012241226A (ja) * 2011-05-18 2012-12-10 Toyota Central R&D Labs Inc 絶縁被覆アルミニウム導体、絶縁被膜およびその形成方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55124483A (en) 1979-03-15 1980-09-25 Hakubakumai Kk Preparation of ptisan
GB8823145D0 (en) * 1988-10-03 1988-11-09 Alcan Int Ltd Porous anodic aluminium oxide membranes
JP3575150B2 (ja) 1995-12-22 2004-10-13 住友化学工業株式会社 樹脂充填用水酸化アルミニウムおよびそれを用いてなる樹脂組成物
JP2002119856A (ja) 2000-10-13 2002-04-23 Hideo Kameyama Ｂｅｔ比表面積が高められたアルマイト触媒担体及びその製造方法
JP2002212787A (ja) * 2001-01-12 2002-07-31 Kobe Steel Ltd 高耐食性Ａｌ合金部材およびその製法
WO2005118919A1 (ja) * 2004-11-05 2005-12-15 Nihon Parkerizing Co., Ltd. 金属の電解セラミックコーティング方法、金属の電解セラミックコーティング用電解液および金属材料
CN101104945A (zh) * 2007-04-19 2008-01-16 上海交通大学 具有厚阻挡层的阳极氧化铝薄膜的制备方法
FR2922899B1 (fr) * 2007-10-26 2010-11-26 Univ Toulouse Procede de fabrication d'une structure poreuse ordonnee a partir d'un substrat d'aluminium
JP5473885B2 (ja) * 2010-02-08 2014-04-16 富士フイルム株式会社 絶縁層付金属基板およびその製造方法、半導体装置およびその製造方法ならびに太陽電池およびその製造方法
JP5727402B2 (ja) * 2011-04-05 2015-06-03 富士フイルム株式会社 絶縁層付金属基板およびその製造方法並びに半導体装置
JP6036205B2 (ja) * 2012-11-15 2016-11-30 株式会社豊田中央研究所 絶縁被覆アルミニウム電導体およびその製造方法
DE212014000269U1 (de) 2014-06-23 2017-01-27 Apple Inc. Interferenzfarbgebung von dicken, porösen Oxidfilmen
JP6604703B2 (ja) * 2015-10-16 2019-11-13 株式会社Ｕａｃｊ アルミニウム部材及びその製造方法
US10781529B2 (en) 2015-10-30 2020-09-22 Apple Inc. Anodized films with pigment coloring

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012241226A (ja) * 2011-05-18 2012-12-10 Toyota Central R&D Labs Inc 絶縁被覆アルミニウム導体、絶縁被膜およびその形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020026719A1 (ja) 2020-02-06
JP6584604B1 (ja) 2019-10-02
CN112513339A (zh) 2021-03-16
CN112513339B (zh) 2023-10-20
US20210147997A1 (en) 2021-05-20
KR20210021079A (ko) 2021-02-24
JP2020019987A (ja) 2020-02-06
US11549190B2 (en) 2023-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11932956B2 (en) Aluminum member and method of manufacturing the same
KR102156628B1 (ko) 알루미늄 부재 및 그 제조 방법
JP6604703B2 (ja) アルミニウム部材及びその製造方法
KR102457739B1 (ko) 알루미늄 부재 및 그 제조 방법
KR102491981B1 (ko) 알루미늄 부재 및 그 제조 방법
CN109837579B (zh) 铝部件及其制造方法
US20210348293A1 (en) Aluminum member and method of manufacturing aluminum member
JP7435405B2 (ja) アルミニウム部材及びその製造方法
US20230212776A1 (en) Aluminum member and manufacturing method thereof
WO2023089824A1 (ja) アルミニウム部材及びその製造方法
JP2000226694A (ja) アルミニウム材の表面処理方法
JP2023106241A (ja) 白色アルミニウム部材及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant