KR19990075771A - 알루미늄 표면에 착색피막 형성방법 - Google Patents

알루미늄 표면에 착색피막 형성방법 Download PDF

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Abstract

철착화합물을 함유하는 황산수용액 중에 금속 알루미늄 제품을 침지한 다음 주기적으로 변동하는 전류를 사용하여, 양극 산화처리를 행하여 알루미늄 표면에 착색(흑색) 피막을 형성하므로서 적은 전류로 전력소모가 적으면서 피막형성이 용이하고, 색상이 균일하고 단단하여 내마모성 및 내식성이 높은 착색피막을 형성시킬수 있는 알루미늄 표면에 착색피막 형성방법.

Description

알루미늄 표면에 착색 피막 형성방법.
본 발명은 철시안 착화합물이나 기타의 철착화합물과 같은 철착화합물을 함유하는 산성용액중에, 금속 알루미늄 재료를 침지한후, 주기적으로 변동하는 전류에 의해 양극의 산화처리를 행하여, 금속 알루미늄 표면에 착색(흑색) 피막을 생성케함을 특징으로 하는 알루미늄 표면에 착색피막 형성방법에 관한 것이다.
통상 알루미늄은 건축용 판재료, 차량부품용 재료, 기계부품용 재료, 가정기구용 재료 등 다방면의 용도에 사용되고 있으나, 화학반응성이 뛰어나고, 무색이면서 유연하므로 경도와 내마모성이 높은 방식(防蝕)피막을 형성하여, 적당한 색으로 착색하지 않으면 아니되므로 이때 피막의 착색 방법으로는 1차적 방법으로서 피막성형시의 직접 발색과 2차적 방법으로서 형성피막의 2차 전해처리 방법의 두가지가 있으나 전자쪽이 색채의 내광성이 높으므로 보다 적당하다고 하겠다.
또한 피막형성은 가급적 적은 전력을 소모하여 실시하는 것이 경제적으로 바람직하고, 피막의 경도는 충분히 높아서, 내마모성이 높아야 한다.
그런데 종래의 피막 형성방법에서는 저온(2-5℃)의 황산용액을 사용하여, 직류전해법으로 실시하는 것이 주류를 이루었다.
이 방법에서의 전해조건은 전해 전류가 적으므로 높은 전압이 필요하게 되고, 따라서 과다하게 전력이 소모되어 비경제적일 뿐만 아니라 착색 또한 일어나기 어려운 결점이 있었다.
본 발명에서는 상기와 같은 결점을 개선하기 위하여 예의 연구를 계속한 결과 철착화합물을 첨가한 황산용액과, 주기적으로 변동하는 전류를 사용하여 착색 양극(陽極) 산화피막을 형성하는 방법을 개발한 것으로서, 본 발명 방법에 의하면 금속 알루미늄 표면에 생성된 피막은 내마모성과 내식성이 높을뿐만 아니라 완전한 착색(흑색)이 균일하고 단단하게 고정되며 색도도 또한 현저하게 높게되고, 따라서 형성된 피막은 종래의 방법에 의한 것보다 현저하게 얇아도 되므로 피막 형성 시간이나 전력 소모면에서도 매우 경제적이고 능률적인 방법으로서 이를 실예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명에서 사용되는 회로 및 양극 산화장치의 개략도.
도2는 본 발명 방법에서 사용되는 장치의 전해, 전류 및 전압의 시간적
변화도.
도3은 본 발명에서 사용되는 양극 산화장치 전압의 시간적 변화.
철착화합물을 함유하는 황산수용액 중에 금속알루미늄 제품을 침지한 다음 주기적으로 변동하는 전류를 사용하여 양극 산화처리를 행하여 알루미늄 표면에 착색(흑색) 피막을 형성함을 특징으로 하는 것이다.
상기에서,
(1) 황산수 용액은 10-30% 황산용액에 황산알루미늄을 AL3+으로 하여 5g/ℓ 첨가한후 15-25℃(실온)의 온도에서 교반하고,
(2) 철착화합물로는 시안착체 즉, 적혈염(K3FeⅢ(CN)6), 황철염(K4FeⅡ(CN)6) 및 수산(蓚酸)(oxalic acid)착체 (K3FeⅢ(C2O4)3)등, 수중에서 아니온성의 철착이온을 생성하는것 중 어느 하나로 하고, 농도는 그 착화합물 전체에 대하여, Fe를 기준으로 0.1g/ℓ-50g/ℓ의 범위로 하며,
(3) 전류의 주기적 변동 시간은
전류 : i1→ i2→ i1→ i2→ i1＞i2
주기 : (t1)60 (t2)10 (t1)60 (t2)10
i1: 4A/d m2i2: 1A/d m2
t1: 60sec t210sec 로하며,
(4) 처리시간은 30-60min로 한다.
상기 본 발명에서 금속알루미늄 제품은 판 형상이든 그 보다 복잡한 굴곡진 형상이든 무관하게 본 발명 처리방법으로 처리할 수 있다.
(실시예)
이상과 같은 본 발명을 상기 철착화합물중에서 적혈염 ; K3FeⅢ(CN)6을 예로 들어 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
전처리 ; 버프 마무리, 탈지처리, 에칭처리 및 스매트 제거처리 등을 행한다.
용액조제 ; 10% 황산용액1ℓ중에 황산알루미늄을 Al3+로서 5g, 적혈염 (K3FeⅢ(CN)6) 10g을 용해한 것을 처리용액으로 하고, 온도는 약 20℃의 일정 온도로 유지한다.
전해방법 ; 장치의 개략도를 도1에 나타냈다. 알루미늄 제품을 양극으로 하고, 상대극에는 일예로서 티탄을 사용하며, 주기적(시간 t1및 t2)으로 변동하는 전류(i1및 i2)를 흘려서 피막의 양극을 이 루도록 한다.
이때 i1: 4 A/dm2, t1; 60 sec
i2= 1A/dm2, t2= 10sec
의 범위로 일정하게 유지한다.
* 도3 양극산화 전압의 시간적 변화.
(a) (b) (c)
황산 10% 황산10% 황산10%
적혈염 10g/ℓ 수산철암몬 50g/ℓ 욕조온도 2-5℃
욕조온도 20℃ 욕조온도 15℃ 전류밀도 i1=3A/dm2
전류밀도 i1=4A/dm2전류밀도 i1=4A/dm2i1=0.5A/dm2
i2=1A/dm2i2=1A/dm2
적혈염의 가용 범위는 0.1-50g이고 바람직하기는 10g/ℓ
(전해는 모두 전류변동에 의한다.)
*용액조건에 따른 피막형성 과정 설명
도3은 용액조건이 상이한 여러가지 경우에 대하여 전압(E1)의 시간적 변화를 비교하여 나타낸 것이다.
전해조건은 어느것이나 모두 거의 동일하게 하였다.
적혈염을 첨가한 경우는 곡선(a), 첨가하지 않은 경우는 곡선(c), 적혈염 대신에 수산철을 첨가한 경우는 (b)에 해당한다.
곡선(a) 적혈염 첨가, 실온 : 전압은 처음 20V, 15min을 초과하면 증대하 기 시작하여, 착색이 시작되었다.
30분후에 30V로 되어 충분히 착색되었다.
이때, 피막 두께는 30미크론이였고, 소요전 력은 전극면적 1dm2당 약 60W(30V× 4A/dm2×1/2hr)이며, 피막은 평활하고 균 열은 확인되지 않았다.
피막경도 HV400, 내마모성 DS400,
곡선(b) 수산철 첨가, 실온 : 전압은 30min을 초과하면 증대하기 시작하여, 46min에서 25V로 되어 충분히 착색이 되었 다.
피막두께는 60미크론(25V×4A/dm2×2/3hr),
소요전력은 약 66W, 균열은 없었다.
곡선(C) 철염 첨가 않음, 2-5℃ : 전압은 30분 정도에서 증대하기 시작했 다. 착색은 희미하고 60min, 80V로 된 후부터 충분한 농도로 되었다.
피막두께는 50미크론 정도이고 피막은 균일이 생겼다. 소요전력은 현저하게 커져서 약 240W(80V×3A/dm2×1hr)였 고, 피막경도, 내마모성은 (a) 및 (b)와 같은 정도였다.
이하 본 방법과 종래 방법을 구체적으로 대비하기 위해서 용어를 정의 해둔다.
여기에서 "본 방법"이란 용액에 철의 착화합물을 첨가하고, 피막형성을 "실온에서 주기적으로 변동하는 전류에서 행하는 방법"을 말한다.
예컨데, 도3 곡선(a)..... 적혈염(철Ⅲ시안착염)을 황산용액에 첨가한 경우 및 곡선(b)..... 수산철을 첨가한 경우이다.
"종래 방법"이란 피막형성을 변동전류에서 행하나 황산용액에 철착화합물을 첨가하지 않은 경우(곡선C)의 것을 말하고 이때 온도는 피막의 화학적 용해를 억제하기 위하여 아주 낮은 온도로 한 것을 말한다.
도3의 결과에서 보아 알수있드시 본 방법에 의한 피막은, 즉 곡선(a) 및 (b)의 어느 경우에도 필요한 색도를 얻기위한 막의 두께가 얇고 소요전력은 종래방법 즉 곡선(C)의 경우에 비하여 약 1/4까지 현저하게 낮아진다.
즉 종래 방법에서는 색도를 높이기 위하여 피막두께를 두껍게 하였기 때문에 높은 전압에서 실시하고 있으나 본 방법에서는 이를 획기적으로 개선한 것이다.
본 방법에 의하여 형성된 피막은 경도(HV400) 및 내마모성(DS=400)이 모두 아주 높은 값을 나타내거나 종래 방법과 같은 것도 있으나 종래 방법과 같이 색도의 얼룩이나 균열이 가지않고 광택도 좋은 특징이 있다.
또한 종래 방법으로서 전류변동을 하지 않고, 단순한 직류로서 피막형성을 행하는 가장 고전적인 방법인 직류법에서는 피막이 불균일하게 이루어지며 타버리기 쉬우므로 전류를 약하게 하여 이런 현상을 방지하면서 전해용액의 온도도 2-5℃까지 냉각하여 피막의 화학적 용해를 방지하고 경도도 떨어지지 않게 할 필요가 있었다.
따라서 상기와 같은 종래의 결점을 개선하여 변동전류에 의한 본 방법에서는 그런 결점을 개선하여, 전류치(i1)를 충분히 하더라도 타는 부분이 생기지 않았고 실온 조건하에서도 고속으로 피막형성을 행할수가 있다.
특히 철착화물을 첨가하므로서 피막의 화학용해가 억제되게 되고 전기량도 유효하게 사용할 수 있으며 형성된 피막도 훨씬 견뢰도가 우수하다.
이상과 같이 본 발명 방법은 금속 알루미늄의 흑색 피막의 물리적 특성을 현저하게 개선시킨것에 매우 의의가 있다.
이하 본 발명 방법에 의한 착색기구(mechanism)에 관하여 설명하면 다음과 같다
〔철 착화물에 의한 착색기구〕
철시안 착염의 경우를 예로 들어 설명하고자 한다.
용액중에는 적혈염은 FeⅢ(CN)6 3-(I)으로, 황혈염은 FeⅡ(CN)6 4-(11)으로 각각 이온 상태로 해리되어 있다.
피막 형성시 상기의 구성중 (1) 및 (11)는 모두 A1 양극으로 향하여 이동한다. 그중(11)의 일부는 흑색 알루미늄피막(알루마이트 피막)의 바닥에서 양극적으로 산화되어서 (1)의 형태로 변화됨과 동시에, 이것과 평행하여 미세한 흑색의 마그네타이트 Fe3O4입자(FeⅡO. FeⅢ 2O3)를 생성하고, 이것이 피막내에 분산되어 흑색으로 착색된다.
그리고, 알루마이트 피막의 두께가 증대(E의 증대)됨에 따라 그 양도 증대하여, 색도가 짙어지게 된다.
한편(1)의 일부는 상대극인 Ti음극에서 환원되어 (11)형의 이온을 생성하게 된다.
따라서(1)의 용액이나 (11)의 용액 어느 것을 가지고 하더라도 두가지 형태의 이온이 공존하게 되므로 어느것이나 흑화피막을 형성시키게 된다.
이상과 같은 매카니즘은 철수산 착이온 FeⅢ(C2O4)32-의 흑화 피막과정에도 적용될 수 있다.
특히 피막중에 Fe3O4 입자가 분산되어 있어서 피막의 화학적 용해가 억제되고 피막 생성시 전류 효율이 증대되므로 피막의 견뢰도가 높아진다고 생각된다.
또한 철착염을 첨가하지 않는 경우에도 피막이 두꺼워지면 어느 정도 흑화 피막이 발생되나 이는 용액중의 불순한 철이온의 존재에 의하거나 또는 피막형성시 피막내에 미반응의 금속 알루미늄 미입자가 분산하기 때문이라고 생각된다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 흑색 피막 형성방법은 적은 전류로서 전력소모가 적으면서 피막형성이 용이하고 색상이 균일하고 단단하여 내마모성 및 내식성이 높으며 색상이 선명한 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 철착화합물을 함유하는 황산수용액 중에 금속알루미늄 제품을 침지한 다음 주기적으로 변동하는 전류를 사용하여 양극 산화처리를 행하여 알루미늄 표면에 착색 피막을 형성함을 특징으로 하는 알루미늄 표면에 착색 피막 형성방법.
  2. 제 1항에 있어서, 황산수 용액은 10-30% 황산용액에 황산알루미늄을 AL3+으로 하여 5g/ℓ 첨가한후 15-25℃(실온)의 온도에서 교반함을 특징으로 하는 알루미늄 표면에 착색 피막 형성방법.
  3. 제1항에 있어서, 철착화합물로는 적혈염(K3FeⅢ(CN)6) 및 황철염(K4FeⅡ(CN)6)과 같은 시안 착체와 수산(蓚酸)(oxalic acid) 착체 (K3FeⅢ(C2O4)3)와 같은 수중에서 아니온성의 철착이온을 생성하는 것중 어느 하나에서 선택되고, 농도는 그 착화합물 전체에 대하여, Fe를 기준으로 0.1g/ℓ-50g/ℓ의 범위로 함을 특징으로 하는 알루미늄 표면에 착색 피막 형성방법.
  4. 제1항에 있어서, 전류의 주기적 변동 시간은
    전류 : i1→ i2→ i1→ i2→ i1＞i2
    주기 : (t1)60 (t2)10 (t1)60 (t2)10
    i1: 4A/d m2i2: 1A/d m2
    t1: 60sec t210sec 로 함을 특징으로 하는 알루미늄 표면에 착색 피막 형성방법
  5. 제1항에 있어서, 처리시간은 30-60min로 함을 특징으로 하는 알루미늄 표면에 착색 피막 형성방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010058881A1 (ko) * 2008-11-18 2010-05-27 제이엠아이 주식회사 극저온 고전압 알루미늄 양극산화장치, 극저온 고전압 알루미늄 양극산화장치에 의한 양극산화방법, 및 극저온 고전압 알루미늄 양극산화장치에 의한 양극산화방법에 의하여 구비된 나노마스터
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