KR20100085704A - Method on surface treatment of aluminium material - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A surface processing method of high intensity aluminum alloy is provided to reduce manufacturing costs by not applying primer agent by directly inkjet printing dye on a film formed by an anodizing process. CONSTITUTION: A surface processing method of high intensity aluminum alloy comprises the following steps. An aluminum alloy material after finishing a micro pinning process and a mechanicals surface polishing process is anode oxidized. A porous film layer is created. Ink is injected into the porous film layer of the aluminum alloy material which is the cathode oxidation process through the inkjet printing. The surface of the aluminum alloy material is colored. The porous film layer of the aluminum alloy material inserted the ink is sealed. The sealed aluminum alloy material is polished. A cathode oxidation process is processed in sulfuric acid solution in 0~25°C.

Description

고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법{Method on surface treatment of aluminium material}Method on surface treatment of aluminum material

본 발명은 고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로 피닝(micro peening) 공정, 기계적 표면 연마(lapping), 양극 산화 처리 공정 및 디지털 칼라 프린팅 공정을 포함하는 고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface treatment method of a high strength aluminum material, and more particularly, to a surface of a high strength aluminum material including a micro peening process, a mechanical surface lapping, an anodizing process, and a digital color printing process. It relates to a processing method.

종래 알루미늄 소재의 칼라 착색 표면 처리 방법, 특히, 아노다징(anodizing, 양극 산화 처리) 공정을 통해 형성된 다공성 피막 상에 염료를 습식 침적하거나 전해 착색에 의한 알루미늄 표면 착색을 하는 종래의 제조 공정은 염료농도, pH, 온도, 기계적 교반, 침지 시간, 전류 밀도 등 많은 공정 변수요인으로 인하여 균일하고 다양한 색상 처리의 한계성을 안고 있었다. 또한 종래의 제조 공정은 환경 유해 요소 및 염료 폐액 및 유출물을 처리하기 위한 많은 수고와 처리 시설 등이 요구되었다. 이로 인한 종래의 제조 공정은 제품의 품질과 생산 비용 등의 시장 경쟁력에 중요한 개선 요인을 안고 있었다.Conventional manufacturing process of wet color deposition of the dye on the porous film formed by the conventional method of color-colored surface treatment of aluminum material, in particular, anodizing (anodizing) process or coloration of the aluminum surface by electrolytic coloring is performed. Due to many process variables such as pH, temperature, mechanical agitation, immersion time, current density, etc., there were limitations of uniform and various color processing. In addition, the conventional manufacturing process requires a lot of labor and treatment facilities for treating environmental hazards and dye waste and effluent. As a result, the conventional manufacturing process had important improvement factors for market competitiveness such as product quality and production cost.

종래의 종래 아노다이징 공정에 사용되는 전해액 조성물은 주로 황산이나 수산 또는 크롬산 등의 용액을 기본으로 하고 있으나, 피막이 형성될 때 줄(joule)열에 의해 급격한 온도 상승이 발생하게 되고, 이로 인해 산화 피막의 용해 작용을 수반하게 된다. 이러한 용해 작용으로 인해 치밀한 산화 피막의 형성이 어려워 피막의 자체 밀도가 낮은 다공성 피막 형성으로 기계적 특성이 매우 취약하게 되는 문제가 있었다. The electrolyte composition used in the conventional anodizing process is mainly based on a solution such as sulfuric acid, hydroxyl or chromic acid, but when the film is formed, a sudden temperature rise occurs due to joule heat, thereby dissolving the oxide film It is accompanied by action. Due to this dissolving action, it is difficult to form a dense oxide film, and there is a problem that the mechanical properties are very weak due to the formation of a porous film having a low density of the film itself.

피막의 색은 Al합금의 종류, 전해질 및 전해 조건에 따라 변화되어 Al재(Al합금)의 양극 산화적응성 역시 용도에 따라 그 방식성, 염색성 및 광택성이 각각 달라 알루미늄소재의 내 외장품을 선택하는데 어려움이 있다. 그리고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금제를 양극 산화 처리를 하여 착색한 산화물층은 장기간에 걸쳐 일광으로 노출되면 변색 및 탈색이 되었고, 작업조건이 까다롭고 균일한 색상을 얻기가 어려웠다. 또한 종래의 알루미늄 소재의 습식 칼라 착색 방법은 발색이 불균일하고 표면 경도가 낮으며 고광택의 표면 구현이 극히 제한적으로 고품질의 신뢰성에 대응해야 할 여러 가지 문제점이 있다.The color of the film is changed according to the type of Al alloy, electrolyte and electrolytic conditions, and the anodic oxidation adaptability of Al material (Al alloy) is also different in corrosion resistance, dyeability and glossiness depending on the application. There is a difficulty. In addition, the oxide layer colored by anodizing the aluminum or aluminum alloy was discolored and discolored when exposed to sunlight over a long period of time, and it was difficult to obtain a uniform color with difficult working conditions. In addition, the conventional wet color coloring method of the aluminum material has a number of problems in which the color development is uneven, the surface hardness is low, and the surface of the high gloss is extremely limited to cope with high quality reliability.

본 발명이 해결하고자 하는 첫번째 기술적 과제는 마이크로 피닝(micro peening) 공정, 기계적 표면 연마(lapping), 양극 산화 처리 공정 및 디지털 칼라 프린팅 공정을 포함하는 고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법을 제시하는 데 있다.The first technical problem to be solved by the present invention is to provide a surface treatment method of a high-strength aluminum material, including a micro peening process, mechanical surface lapping, anodizing treatment process and digital color printing process.

본 발명을 해결하고자 하는 두번째 기술적 과제는 자연스러운 금속의 질감과 색상의 한계를 벗어나 다양한 색감의 이미지를 표현할 수 있는 동시에 내식성과 내후성 등의 제품 신뢰성이 우수한 고품질의 제품을 생산할 수 있는 새로운 마이크로 피닝(micro peening) 공정, 기계적 표면 연마(lapping), 양극 산화 처리 공정 및 디지털 칼라 프린팅 공정을 포함하는 고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법을 제시하는 데 있다.The second technical problem to be solved by the present invention is a new micro pinning capable of producing high quality products having excellent product reliability such as corrosion resistance and weather resistance while expressing images of various colors beyond the limitations of natural metal texture and color. The present invention provides a surface treatment method of a high strength aluminum material including a peening process, a mechanical surface lapping, an anodizing process, and a digital color printing process.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위하여, 마이크로 피닝(micro peening) 공정, 기계적 표면 연마(lapping) 공정을 거친 알루미늄 합금 소재를 양극 산화 처리하여, 다공성 피막층을 생성하는 단계; 상기 양극 산화 처리된 알루미늄 합금 소재의 다공성 피막층에 잉크젯 프린팅을 통하여 잉크를 주입하여 상기 알루미늄 합금 소재의 표면을 착색하는 단계; 및 상기 잉크 주입된 상기 알루미늄 합금 소재의 다공성 피막층을 실링(sealing) 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징을 하는 양극 산화 처리 공정 및 디지털 칼라 프린팅 공정을 포함하는 고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법을 제시한다.In order to achieve the technical problem to be achieved by the present invention, anodizing an aluminum alloy material that has undergone a micro peening process and a mechanical surface lapping process, to produce a porous film layer; Injecting ink into the porous coating layer of the anodized aluminum alloy material through inkjet printing to color the surface of the aluminum alloy material; And sealing the porous coating layer of the aluminum alloy material injected with the ink, thereby providing a surface treatment method of a high-strength aluminum material, including anodizing and digital color printing. .

상기 실링된 알루미늄 합금 소재를 폴리싱(polishing)처리하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다. And polishing the sealed aluminum alloy material.

상기 양극 산화 처리는 황산 용액에서, 0℃ 내지 25℃ 온도 범위, 1A/d㎡ 내지 5A/d㎡ 전류 밀도 범위 및 15V 내지 50V 전해욕 전압 범위에서 수행되는 것인 것이 바람직하다.The anodic oxidation treatment is preferably carried out in a sulfuric acid solution, in the temperature range of 0 ℃ to 25 ℃, 1A / dm 2 to 5A / dm 2 current density range and 15V to 50V electrolytic bath voltage range.

상기 실링 처리는 순수 정제수로 90℃ 내지 100℃ 범위 내에서, 2분 내지 25분간 처리하는 것인 것이 바람직하다.It is preferable that the sealing treatment is treated with pure purified water within a range of 90 ° C to 100 ° C for 2 to 25 minutes.

상기 알루미늄 합금 소재는 곡면부 내지 절곡부를 가지는 것이며, 상기 잉크젯 프린팅은 상기 곡면부 내지 절곡부를 프린팅할 수 있는 것인 것이 바람직하다.The aluminum alloy material may have a curved portion or a bent portion, and the inkjet printing may be capable of printing the curved portion or the bent portion.

상기 폴리싱 처리는 고광택 처리 및 내스크래치 처리 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인 것이 바람직하다.It is preferable that the said polishing process contains any one or more of a high gloss process and a scratch-resistant process.

상기 폴리싱 처리된 상기 알루미늄 합금 소재에 클리어코팅을 위한 프린팅을 추가적으로 실시하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include a; performing a printing for clear coating on the polished aluminum alloy material.

잉크젯 프린터를 이용한 전자 인쇄 기술을 적용하여 자연스러운 금속의 질감과 색상 발색이 균일하고 다양한 색감의 이미지를 표현할 수 있는 동시에 제품 신뢰성이 우수한 고품질의 제품을 생산할 수 있다.By applying the electronic printing technology using an inkjet printer, it is possible to produce a high-quality product with excellent product reliability while expressing a variety of colors and images with natural metallic texture and color.

알루미늄 합금 소재의 건식 칼라 착색 표면 처리 방법을 제공함으로써 점차 다양화되고 개성화되는 소비자의 욕구를 충족시킬 수 있으며, 다품종 소량 생산이 가능한 생산 체제를 구축하여 제품의 경쟁력을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.By providing a dry color pigmented surface treatment method of the aluminum alloy material can meet the needs of consumers gradually diversified and individualized, there is an advantage to improve the competitiveness of the product by establishing a production system capable of producing small quantities of various types.

본 발명은 알루미늄 소재의 아노다징 공정을 통해 형성된 피막에 염료를 직접 잉크젯 프린팅하므로 하도층인 프라이머층의 코팅액을 바르지 않게 된다. 그러므로, 낮은 제조 비용으로 균일한 색상과 두께의 고품질의 제품을 대량 생산할 수 있다.According to the present invention, since the dye is directly inkjet printed on the film formed through the anodizing process of the aluminum material, the coating liquid of the primer layer, which is the undercoat layer, is not applied. Therefore, it is possible to mass produce high quality products of uniform color and thickness at low manufacturing cost.

이하, 도면을 참조하면서 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 본원 발명의 강화 처리된 알루미늄 소재 대상 전자 인쇄 방법에 관한 순서도의 일 실시예이다. 본 발명의 강화 처리된 알루미늄 소재 대상 전자 인쇄 방법은 연마 평탄화 공정을 거친 알루미늄 합금 소재를 양극 산화 처리하여, 다공성 피막층을 생성하는 단계; 상기 양극 산화 처리된 알루미늄 합금 소재의 다공성 피막층에 잉크젯 프린팅을 통하여 잉크를 주입하여 상기 알루미늄 합금 소재의 표면을 착색하는 단계; 및 상기 잉크 주입된 상기 알루미늄 합금 소재의 다공성 피막층을 실링(sealing) 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Hereinafter, it demonstrates in detail, referring drawings. 1 is an embodiment of a flow chart related to the electronic printing method of the reinforced aluminum material of the present invention. An electronic printing method of a reinforced aluminum material subject of the present invention comprises the steps of: anodizing an aluminum alloy material subjected to a polishing planarization process to generate a porous coating layer; Injecting ink into the porous coating layer of the anodized aluminum alloy material through inkjet printing to color the surface of the aluminum alloy material; And sealing the porous coating layer of the aluminum alloy material injected with the ink.

상기 고강도 알루미늄 소재는 프레스 성형 등 금속 성형 공정을 통해 성형된 것이다. 성형된 상기 고강도 알루미늄 소재를 표면 처리하고, 표면 처리 후 표면 보호와 염료에 의한 색상처리가 가능하게 산화 피막을 형성한 후 후 그 표면에 정확한 위치와 간격으로 컴퓨터 그래픽 등으로 도안한 디자인을 잉크젯 프린팅을 이용 하여 인쇄하는 디지털 인쇄를 수행하며, 디지털 인쇄된 상기 알루미늄소재의 표면에 있는 양극 산화 피막의 기공을 막아 주어 부식과 색상의 발색 등을 억제하게 하는 봉공 처리를 수행한다. 이때, 상기 알루미늄 양극 산화 피막의 표면을 고광택, 내스크래치성, 색상의 발색 방지 등 높은 신뢰성을 만족하게 하는 폴리싱 공정을 통해 표면 처리하는 단계나 얼룩이나 지문 등을 억제하게 하는 크리어 코팅을 위한 프린팅 공정을 더 포함하고 있을 수 있다.The high strength aluminum material is molded through a metal forming process such as press molding. Surface treatment of the formed high strength aluminum material, after forming the oxide film to enable surface protection and color processing by dye, and then inkjet printing the design of the graphic design, etc. at the exact position and interval on the surface Digital printing is performed by using, and sealing is performed by preventing pores of the anodized film on the surface of the digitally printed aluminum material to suppress corrosion and color development. At this time, the surface of the aluminum anodized film through a polishing process that satisfies high reliability, such as high gloss, scratch resistance, prevention of color development, or a printing process for cree coating to suppress stains and fingerprints, etc. It may further include.

이하, 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명에 있어서 Al재질의 선택은 가장 중요한 것으로 성형가공에 문제점이 없고 양극산화, 착색성, 내식성등이 우수한 알루미늄 또는 알루미늄 합금 소재가 바람직하다. 상기의 특성에 적합한 알루미늄 합금소재를 성형 가공하고 성형 후 높은 표면 강도와 항복강도의 특성 향상을 위해 Micro Peening 공정을 거친 후 소재표면의 압연자국, 작은 흠 등을 제거하며 평탄한 광택 면을 얻기 위한 기계적 표면 연마(Lapping)공정으로 가공 처리한다. 그 다음 외관검사를 하고 래킹(racking)을 한다.It will be described in more detail below. In the present invention, the selection of the Al material is the most important and it is preferable that the aluminum or aluminum alloy material has no problem in molding and is excellent in anodization, coloring, corrosion resistance, and the like. After forming and processing the aluminum alloy material suitable for the above characteristics, after the micro-peening process to improve the characteristics of high surface strength and yield strength after molding, it removes the rolling marks, small scratches, etc. on the surface of the material It is processed by surface lapping process. Then inspect and racking.

도 2는 통상적인 폴리싱을 수행한 것(그림 A)와 기계적 표면 연마를 수행한 것(그림 B)를 비교한 모식도이다. 도 2의 그림 A에서와 같은 표면은 소재 표면에 광택제를 도포 후 폴리싱한 경우로 초기 광도가 우수한 편이나 표면의 굴곡을 깎아 내지 못한 관계로 빛이 난반사 되어 뿌연 광이 날뿐 아니라 비교적 짧은 시간이 흐른 뒤에는 광택제의 증발 및 탈락으로 본래의 감춰진 스크래치나 원판이 그대로 드러나 장기간의 광택을 요하는 제품에는 적합하지 않다. 본원 발명인 도 2의 그림 B는 표면을 우선 예비연마 (Lapping)하여 스크래치나 귤껍질 같은 곰보 자국 등을 없앤 후 광택제로 폴리싱한 경우로 정반사가 일어나 광이 맑고 깊어 보인다. 이런 방법의 광택은 시간이 흘러 광택제가 제거되더라도 표면이 영구평면으로 남기 때문에 비교적 맑은 광택을 오랫동안 유지할 수 있다.2 is a schematic diagram comparing the conventional polishing (Fig. A) and the mechanical surface polishing (Fig. B). The surface as shown in Figure A of FIG. 2 is a case where the polish is applied to the surface of the material and polished. However, since the initial brightness is excellent, the light is diffusely reflected due to the lack of curvature of the surface. Later, the original hidden scratches or discs are exposed as the result of evaporation and dropping of the polish, which is not suitable for products requiring long term gloss. Fig. 2 of the present invention, Figure B is a case where the surface is first polished by lapping the surface to remove scratches or mango marks, such as tangerine peel, and then polished with a polishing agent so that the light appears clear and deep. The gloss of this method can maintain a relatively clear gloss for a long time because the surface remains a permanent plane even if the polish is removed over time.

이어, 상기 알루미늄 합금 소재를 대상으로 탈지 및 산화 피막 제거를 수행한다. 탈지 공정은 중성탈지제(AL??CLEAN??PASTE 부림양행) 10 내지 20 중량부, 황산 10 내지 20 중량부, 물 70 내지 80 중량부로, 60℃ 내지 70℃에서 30초 내지 3분 동안 수행한다. 산화 피막 제거 공정은 7% NaOH 산화 피막 제거액으로 15℃ 내지 25℃에서 20초 내지 2분 동안 수행한다.Subsequently, degreasing and oxide film removal are performed on the aluminum alloy material. The degreasing process is performed with 10 to 20 parts by weight of neutral degreasing agent (AL ?? CLEAN ?? PASTE Brilim), 10 to 20 parts by weight of sulfuric acid, and 70 to 80 parts by weight of water at 60 ° C. to 70 ° C. for 30 seconds to 3 minutes. . The oxide film removing process is carried out for 20 seconds to 2 minutes at 15 ℃ to 25 ℃ with 7% NaOH oxide film removal liquid.

상기 산화 피막 제거 공정을 수행한 다음 중화 처리를 수행한다. 중화 처리는 5 내지 10% 질산 용액으로 20℃ 내지 35℃의 온도에서 20초 내지 180초 동안 알루미늄 합금 소재를 침지하여 수행한다.After the oxide film removing process is performed, a neutralization treatment is performed. The neutralization treatment is performed by immersing the aluminum alloy material for 20 seconds to 180 seconds at a temperature of 20 ℃ to 35 ℃ with 5 to 10% nitric acid solution.

이어, 양극 산화 전해액으로 양극 산화 처리를 수행한다. 상기 양극 산화 처리는 20 내지 30%(w/v)의 황산 용액에서 0 내지 20g/L의 알루미늄 농도에서 0℃ 내지 25℃의 온도에서 1d㎡ 내지 5A/d㎡의 전류 밀도 및 15V 내지 50V의 전해욕 전압 하에서 수행한다. 상기 전압은 소재의 합금 종류, 온도, 면적 등에 따라 조정하는 것이 바람직하다. 이러한 양극산화 처리와 고경도(hard) 양극 산화 처리는 기본적으로 두께 및 경도의 차이가 있으나, 일반적인 저전압의 경질 양극 산화 처리에서 1㎟안에 3억 개 가량의 기공이 형성된다. Next, anodizing treatment is performed with an anodizing electrolyte. The anodic oxidation treatment is carried out at a current density of 1 m 2 to 5 A / dm 2 and a temperature of 15 V to 50 V at a temperature of 0 ° C. to 25 ° C. at an aluminum concentration of 0 to 20 g / L in a sulfuric acid solution of 20 to 30% (w / v). Carry out under electrolytic bath voltage. It is preferable to adjust the said voltage according to alloy type, temperature, area, etc. of a raw material. Such anodization and hard anodization are basically different in thickness and hardness, but about 300 million pores are formed in 1 mm2 in a hard anodic oxidation treatment of general low voltage.

상기와 같은 양극 산화 처리에서는 각종 공정 변수의 조절이 중요하다. 특히, 황산의 농도, 용존 알루미늄, 전해액의 온도, 전류 밀도 및 전해 시간이 중요하게 된다. 이하, 하나씩 상술한다.In such anodization treatment, it is important to control various process parameters. In particular, the concentration of sulfuric acid, dissolved aluminum, the temperature of the electrolyte, the current density and the electrolysis time become important. Hereinafter, one by one will be described in detail.

황산 농도의 변화에 따라 전해시의 전해 전압이 변화하고 이러한 전해 전압이 변화는 피막성능에 영향을 준다. 이것은 황산 농도가 높으면 피막의 용해 작용이 크게 되어 피막 표면 및 미세한 기공의 하부에 있는 장벽 층이 얇게 되기 때문이다. 일반적인 양극 산화 처리 시에는 5??18V를 적용하고 있으나 고경도 양극 산화 처리 시에는 15??50V의 전압을 필요로 한다.As the sulfuric acid concentration changes, the electrolytic voltage during electrolysis changes, and this electrolytic voltage change affects the film performance. This is because if the sulfuric acid concentration is high, the dissolving action of the film becomes large, and the barrier layer on the surface of the film and the lower part of the fine pores becomes thin. 5 ?? 18V is applied in general anodization, but a voltage of 15 ?? 50V is required in high hardness anodization.

황산 전해액 중에서 알루미늄이 양극으로서 전해될 때 알루미늄으로부터 녹아나오는 Al3+ 는 피막의 생성에 기여하는 양 이외에 용존 알루미늄으로 전해액 중에서 존재하게 되고, 황산과 반응하여 황산 알루미늄을 형성함으로써 전해액의 농도를 감소한다. 이러한 이유로 용존 알루미늄 양이 증가하면 전해액의 저항이 증가하고, 일정한 전압 전해에서는 전류밀도의 감소가 일어난다. 상기와 같은 이유로 통상의 전해액 관리는 알루미늄 이온과 결합하지 않는 유리 황산 농도를 관리해야한다.When aluminum is electrolyzed in the sulfuric acid electrolyte, Al 3+ melted from the aluminum is present in the electrolyte as dissolved aluminum in addition to the amount contributing to the formation of the film, and the concentration of the electrolyte is reduced by reacting with sulfuric acid to form aluminum sulfate. . For this reason, an increase in the amount of dissolved aluminum increases the resistance of the electrolyte, and a decrease in current density occurs at constant voltage electrolysis. For this reason, conventional electrolyte solution management should control the concentration of free sulfuric acid that does not bind with aluminum ions.

전해액의 온도는 전류 밀도에 큰 영향을 준다. 전류 밀도를 높이면 전해 전압도 높게 되어 전류 소비에 의한 주울열의 발생이 크게 되고, 또한 산화반응열도 추가되어 전해액의 온도가 상승하게 된다. 전해액의 상승하면 전해액의 화학적 용해력이 강하게 되기 때문에 생성된 피막은 용해되고, 피막 성능을 감소한다. 이에 대한 대책으로 냉각 설비 및 전해중의 알루미늄 표면의 발생열을 제거하기 위해 교반 설비가 필요하게 된다. 일반적으로 전류 밀도가 100~200A/㎡에서 생성되는 피막의 내식성을 가질 경우에는 전해액의 온도가 20℃ 내마모성을 가질 경우에는 10℃ 에서 관리하는 것이 바람직하다. The temperature of the electrolyte greatly influences the current density. Increasing the current density also increases the electrolytic voltage, which increases the generation of Joule heat due to current consumption, and also adds heat of oxidation reaction, thereby increasing the temperature of the electrolyte. As the electrolyte rises, the chemical dissolving power of the electrolyte becomes stronger, so that the resulting film is dissolved and the film performance is reduced. As a countermeasure against this, a stirring device is required to remove the heat generated from the cooling surface and the aluminum surface during electrolysis. In general, when the current density has a corrosion resistance of the film produced at 100 ~ 200A / ㎡, it is preferable to control at 10 ℃ when the temperature of the electrolyte solution has a wear resistance of 20 ℃.

전류 밀도와 전해 시간의 관계는 피막의 생성 속도에 영향을 주고 구하는 피막 두께를 결정하는 중요한 항목이다. 피막 두께는 다음 식에 의해서 계산 된다. The relationship between the current density and the electrolysis time is an important item in determining the film thickness which affects and determines the film formation rate. Film thickness is calculated by the following equation.

피막 두께(㎛) = K ⅹ전류밀도(A/㎡) ⅹ전해시간/100이다 여기서 K는 계수이고, 피막질 성분으로 몇몇의 연구가 된바 있으며 현재에는 0.264 내지 0.364 값의 범위이다.Film thickness (µm) = K ⅹ Current density (A / m 2) 해 Electrolysis time / 100 where K is the coefficient, and several studies have been made with the film component and are now in the range of 0.264 to 0.364 values.

그러나, 이 계산식은 전해 시간이 길게 되면 성립되지 않는다. 이것은 피막의 생성 속도와 용해 속도의 균형이 이루어 지지 않기 때문이다. 특히 Al??Cu??Mg(2000계열) 합금 및 AL??Zn??Mg(7000계열) 합금은 그 경향이 더욱 강하다. 켈러(keller) 등의 연구 보고에 의하면 양극 산화 피막은 배리어층(barrier)과 다공층(porous)으로 구분되고, 초기에는 구조가 치밀하여 경도가 높은 배리어층이 생성되고 그 위에 구조가 치밀하지 못한 다공층이 형성된다.However, this calculation does not hold when the electrolysis time is long. This is because there is no balance between the rate of formation of the film and the rate of dissolution. In particular, Al ?? Cu ?? Mg (2000 series) alloys and AL ?? Zn ?? Mg (7000 series) alloys have a stronger tendency. According to a research report by Keller et al., The anodized film is divided into a barrier layer and a porous layer. Initially, the structure is dense, so that a barrier layer having a high hardness is formed and the structure is not dense. A porous layer is formed.

알루미늄 합금 소재에 양극 산화 피막을 형성한 후 그 표면에 정확한 위치와 간격으로 컴퓨터 그래픽 등을 통한 색상이나 디자인 이미지를 잉크젯 프린터를 이용한 디지털 인쇄를 수행한다. 디지털 인쇄는 잉크젯 프린터를 통하여 수행하며, 디지털 인쇄이므로, 균일하고 다양한 색상과 디자인 이미지를 얻을 수 있다. After anodizing film is formed on aluminum alloy material, color printing or design image through computer graphic is performed by inkjet printer at the exact position and interval on the surface. Digital printing is performed through an inkjet printer, and because digital printing, uniform and various colors and design images can be obtained.

다공성 알루미늄 합금 소재에 디지털 프린팅을 수행하면, 알루미늄 합금 표면에 형성된 미세한 공간에 잉크가 주입되게 된다. 도 3에 양극 산화 공정이 진행될 때의 알루미늄 합금 소재의 단면 변화에 대한 예시가 있다. 양극 산화 공정을 통해서 형성된 다공성 셀(cell)에 디지털 잉크로 프린팅을 수행하면, 상기 셀에 염료가 투 입된다. 염료가 투입된 상기 알루미늄 합금 소재의 다공성 피막층을 실링(sealing) 처리(봉공 처리)한다. 봉공 처리는 100% 초순수 정제수로 95℃ 내지 100℃의 온도에서 20분 내지 30분 동안 수행한다.When digital printing is performed on the porous aluminum alloy material, ink is injected into a minute space formed on the surface of the aluminum alloy. 3 shows an example of the cross-sectional change of the aluminum alloy material when the anodic oxidation process is performed. When printing is performed with a digital ink on a porous cell formed through anodizing, dye is introduced into the cell. The porous coating layer of the aluminum alloy material into which the dye is added is sealed (sealing treatment). Sealing treatment is carried out for 20 to 30 minutes at a temperature of 95 ℃ to 100 ℃ with 100% ultrapure purified water.

이어, 칼라 착색되고, 봉공 처리된 알루미늄 합금 소재에 고광택, 내스크래치성, 색상의 발색 방지 등 높은 신뢰성을 만족하게 하는 폴리싱(polishing) 공정으로 처리한다. 이어, 적용 목적에 따라 얼룩이나 지문 등을 억제하게 하는 크리어 코팅을 위한 프린팅 공정을 수행한다. 이어, 건조 공정을 수행하고, 외관 검사 및 제품 평가를 수행한다. 건조는 80℃ 이상에서 열풍 건조기로 5분 이상 건조하는 것이 바람직하다. 외관 검사는 착색 상태, 색상의 균일 상태 등을 시각적으로 체크하며, 제품 평가는 색상의 균일성, 경도, 두께 및 내식성 등을 평가한다.Subsequently, the colored and sealed aluminum alloy material is treated with a polishing process that satisfies high reliability such as high gloss, scratch resistance, and prevention of color development. Subsequently, a printing process for cree coating to suppress stains or fingerprints or the like is performed according to the application purpose. The drying process is then carried out, followed by appearance inspection and product evaluation. It is preferable to dry 5 minutes or more with a hot air dryer at 80 degreeC or more. Appearance inspection visually checks the coloration state, color uniformity, etc., and product evaluation evaluates color uniformity, hardness, thickness and corrosion resistance.

이어, 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다.Next, the present invention will be described in more detail.

먼저, Al판 규격을 확인한 다음 공지의 방법으로 절단→소성 가공→절삭 가공→ Micro Peening /연마 가공→외관검사 후 래킹을 하였다.First, after confirming the Al plate specification, the rack was cut by a known method, cutting → baking processing → cutting processing → Micro Peening / polishing processing → appearance inspection.

탈지 공정은 15% 중성 탈지제(AL??CLEAN??PASTE 부림양행)로 15% 농도의 황산 용액에 65℃에서 2분 동안 수행하였다. 산화 피막 제거는 20℃의 7% NaOH 산화 피막 제거액에서 30초 동안 수행한다. 중화 처리는 27℃의 10% 질산 중화 처리액에서 60초 동안 알루미늄 합금 소재를 침지하는 방식으로 수행하였다.The degreasing process was performed for 2 minutes at 65 ° C. in a 15% sulfuric acid solution with 15% neutral degreasing agent (AL ?? CLEAN ?? PASTE Purim). The oxide film removal is carried out for 30 seconds in a 7% NaOH oxide film removal liquid at 20 ℃. The neutralization treatment was performed by immersing the aluminum alloy material for 60 seconds in a 10% nitric acid neutralization treatment solution at 27 ℃.

양극 산화 처리는 16% 황산 양극 산화액으로, AL 농도 4g/L, 산화 처리액 온도 20℃에서 1.2A/d㎡ 전류 밀도 및 16V 전압 조건 하에서 30분 동안 수행하였다.The anodic oxidation treatment was performed with 16% sulfuric acid anodic oxidation solution for 30 minutes at an AL concentration of 4 g / L and an oxidation treatment solution temperature of 20 ° C. under 1.2 A / dm 2 current density and 16 V voltage conditions.

알루미늄소재의 건식 컬러착색 표면처리방법으로 잉크젯 프린터를 이용하여 착색 및 이미지를 인쇄하였다. 인쇄된 결과의 예시들은 도 4에 있다. 봉공 처리는 100% 초순수 정제수로 98℃의 온도에서 25분 동안 수행하였다.Coloring and images were printed using an inkjet printer as a dry color coloring surface treatment method of aluminum material. Examples of printed results are in FIG. 4. Sealing treatment was performed for 25 minutes at a temperature of 98 ℃ with 100% ultrapure water.

이어, 칼라 착색된 양극 산화 피막을 고광택, 내스크래치성, 색상의 발색 방지 등 높은 신뢰성을 만족하게 하는 폴리싱 처리를 수행하였고, 적용 목적에 따라 얼룩이나 지문 등을 억제하게 하는 크리어 코팅을 수행하였다.Subsequently, the color-colored anodized film was polished to satisfy high reliability such as high gloss, scratch resistance, and prevention of color development, and a clear coating was performed to suppress stains and fingerprints, etc. according to the application purpose.

본 실시예에서와 같이 처리한 결과, 두께 20μ 정도, 연필 스크래치 경도 6H정도의 칼라 착색된 알루미늄 합금 제품을 얻었다. 본 실시예의 알루미늄 합금 제품은 경도, 색상, 표면처리, 가공비 및 재료비의 대비에서 황동 및 스테인리스강보다 우수하였다.As a result of the treatment as in the present example, a colored aluminum alloy product having a thickness of about 20 mu and a pencil scratch hardness of about 6 H was obtained. The aluminum alloy product of the present example was superior to brass and stainless steel in terms of hardness, color, surface treatment, processing cost and material cost.

본 발명은 알루미늄 및 알루미늄 합금 소재의 다양한 표면 처리에 활용될 수 있으며, 알루미늄 소재 산업에 이용 가능하다.The present invention can be utilized for various surface treatments of aluminum and aluminum alloy materials, and can be used in the aluminum material industry.

도 1은 본원 발명의 고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법에 관한 순서도의 일 실시예이다.1 is an embodiment of a flow chart related to the surface treatment method of a high strength aluminum material of the present invention.

도 2는 본원 발명의 랩핑(lapping)과 폴리싱을 동시에 처리했을 때의 고광택이 구현되는 원리에 대한 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram of the principle that high gloss when the lapping and polishing of the present invention is simultaneously processed.

도 3은 본원 발명의 다공성 셀에 디지털 프린팅으로 잉크가 주입되고 실링(봉공) 처리되는 것을 보여 주는 모식도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing that the ink is injected and sealed (sealed) by the digital printing in the porous cell of the present invention.

도 4는 휴대폰 케이스에 본원 발명이 실시되었을 때의 일 실시예적 구현 예시들이다.Figure 4 is an exemplary implementation example when the present invention is implemented in a mobile phone case.

Claims (7)

마이크로 피닝(micro peening) 공정, 기계적 표면 연마(lapping) 공정을 거친 알루미늄 합금 소재를 양극 산화 처리하여, 다공성 피막층을 생성하는 단계;Anodizing an aluminum alloy material subjected to a micro peening process and a mechanical surface lapping process to produce a porous film layer; 상기 양극 산화 처리된 알루미늄 합금 소재의 다공성 피막층에 잉크젯 프린팅을 통하여 잉크를 주입하여 상기 알루미늄 합금 소재의 표면을 착색하는 단계; 및Injecting ink into the porous coating layer of the anodized aluminum alloy material through inkjet printing to color the surface of the aluminum alloy material; And 상기 잉크 주입된 상기 알루미늄 합금 소재의 다공성 피막층을 실링(sealing) 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법.Sealing the porous coating layer of the aluminum alloy material injected with the ink; surface treatment method of a high-strength aluminum material comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실링된 알루미늄 합금 소재를 폴리싱(polishing)처리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법.Polishing the sealed aluminum alloy material; the surface treatment method of a high strength aluminum material further comprising. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양극 산화 처리는 황산 용액에서, 0℃ 내지 25℃ 온도 범위, 1A/d㎡ 내지 5A/d㎡ 전류 밀도 범위 및 15V 내지 50V 전해욕 전압 범위에서 수행되는 것인 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법.The anodic oxidation treatment is performed in a sulfuric acid solution, the high-strength aluminum material, characterized in that carried out in the temperature range of 0 ℃ to 25 ℃, 1A / dm 2 to 5A / dm 2 current density range and 15V to 50V electrolytic bath voltage range Surface treatment method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실링 처리는 순수 정제수로 90℃ 내지 100℃ 범위 내에서, 2분 내지 25분간 처리하는 것인 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법.The sealing treatment is a surface treatment method of a high-strength aluminum material, characterized in that the treatment for 2 to 25 minutes in pure purified water within 90 ℃ to 100 ℃ range. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 알루미늄 합금 소재는 곡면부 내지 절곡부를 가지는 것이며, 상기 잉크젯 프린팅은 상기 곡면부 내지 절곡부를 프린팅할 수 있는 것인 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법.The aluminum alloy material has a curved portion or a bent portion, and the inkjet printing is capable of printing the curved portion or the bent portion. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폴리싱 처리는 고광택 처리 및 내스크래치 처리 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법.The polishing treatment is a surface treatment method of a high-strength aluminum material, characterized in that it comprises any one or more of high gloss treatment and scratch resistance. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폴리싱 처리된 상기 알루미늄 합금 소재에 클리어코팅을 위한 프린팅을 추가적으로 실시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 알루미늄 소재의 표면 처리 방법.And further performing printing for clear coating on the polished aluminum alloy material.
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