KR20120049033A - 발포 알루미늄 및 그 제조방법 - Google Patents

발포 알루미늄 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20120049033A
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변진규
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강태호
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Abstract

전해액 내에 음극과 발포 알루미늄으로 이루어진 양극을 제공하는 단계 및 음극과 양극 사이에 전류를 인가하여 발포 알루미늄의 표면에 양극산화막을 형성하는 단계를 포함하는 발포 알루미늄 제조방법이 공개된다.

Description

발포 알루미늄 및 그 제조방법{Aluminum foam and fabrication method thereof}
본 발명은 발포 알루미늄에 관한 것으로서, 특히 표면에 양극산화막이 형성된 발포 알루미늄에 관한 것이다.
음파는 매질을 통과하는 동안 그 크기가 감쇄된다. 특히 매질 내에 공기 주머니가 다량 형성되어 있는 발포 재료를 사용하는 경우에는 음파의 감쇄가 더 쉽게 일어날 수 있다. 예를 들어, 음파가 전파될 수 있는 터널을 일정 질량의 알루미늄 패널을 사용하여 막는 경우에 얻을 수 있는 차음 효과는, 동일 질량의 알루미늄을 사용하여 만든 발포 알루미늄 패널로 막는 경우에 얻을 수 있는 차음효과보다 작다. 이러한 현상을 이용함으로써 적은 양의 재료를 사용하더라도 차음 및/또는 흡음 효과가 큰 음향조절부재를 제공할 수 있다.
발포 알루미늄은 용해된 알루미늄에 발포제를 넣어 교반하는 방법 등을 사용함으로써 제조할 수 있다. 발포 알루미늄을 제조하는 다양한 방법들이 공개되어 있다.
발포 알루미늄이 포함하는 기공의 크기 및 그 배치의 균일도에 따라 음파의 주파수에 따른 차음 및/또는 흡음 효과가 달라질 수 있다. 발포 알루미늄을 제조할 때에 기공의 크기 및 위치를 조절하는 다양한 기술이 공개되어 있으나, 이러한 기공의 크기는 육안으로 확인할 수 있는 정도에 머무르고 있다.
본 발명의 일 목적은 미세한 셀(기공)이 표면에 형성된 발포 알루미늄 패널의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 발포 알루미늄 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 범위가 상술한 목적에 의해 제한되는 것은 아니다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 발포 알루미늄 제조방법이 제공된다. 이 발포 알루미늄 제조방법은, 전해액 내에 음극과 발포 알루미늄으로 이루어진 양극을 제공하는 단계, 및 상기 음극과 양극 사이에 전류를 인가하여 상기 발포 알루미늄의 표면에 양극산화막을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 전류의 파형은 펄스파일 수 있다.
이때, 상기 펄스파는 복수 개의 직류펄스파가 합성되어 형성된 것일 수 있다.
이때, 상기 펄스파는 복수 개의 교류펄스파가 합성되어 형성된 것일 수 있다.
이때, 상기 펄스파는 한 개 이상의 직류펄스파와 한 개 이상의 교류펄스파가 합성되어 형성된 것일 수 있다.
이때, 상기 펄스파의 단위펄스의 시작점의 전압은 종료점의 전압보다 클 수 있다.
이때, 상기 펄스파의 단위펄스의 파형은, 상기 단위펄스의 피크전압으로부터 하강할 때에 펄스파형이 위로 볼록한 곡률 성분을 포함할 수 있다.
이때, 상기 펄스파는 양의 전압이 인가되는 구간 사이에 음의 전압이 인가될 수 있다.
이때, 상기 펄스파의 단위펄스의 최대전압 또는 평균접압이 펄스의 진행 시간에 따라 변화될 수 있다.
이때, 상기 펄스파의 단위펄스의 최대전압 또는 평균접압이 펄스의 진행 시간에 따라 정현파 형태를 나타낼 수 있다.
이때, 상기 펄스파의 단위펄스의 최대전압 또는 평균전압의 펄스 진행 시간에 따른 변화는, 초기전압에서 미리 설정된 제1 전압까지 승압하는 단계, 상기 제1 전압에서 일정시간 유지하는 단계, 상기 제1 전압보다 높은 제2 전압까지 승압하는 단계, 및 상기 제2 전압을 일정 시간 동안 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 펄스파의 단위펄스의 지속시간은 펄스 진행 시간에 따라 변화될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 양상에 따르면, 상술한 발포 알루미늄 제조방법 중 어느 하나에 의해 제조된 발포 알루미늄이 공급될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 발포 알루미늄이 제공된다. 이 발포 알루미늄은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 발포 알루미늄으로서, 상기 발포 알루미늄의 표면에는 양극산화막이 형성되어 있다.
이때, 상기 양극산화막 내의 셀의 직경은 30nm 내지 120nm일 수 있다.
이때, 상기 양극산화막의 두께는 200㎛ 이상이며 그 내부에 경계면이 없을 수 있다.
이때, 상기 양극산화막은 펄스파 형태의 전류를 사용하는 양극산화 프로세스에 의해 형성된 것일 수 있다.
이때, 상기 펄스파는 복수 개의 직류펄스파가 합성되어 형성된 것일 수 있다.
이때, 상기 펄스파는 복수 개의 교류펄스파가 합성되어 형성된 것일 수 있다.
이때, 상기 펄스파는 한 개 이상의 직류펄스파와 한 개 이상의 교류펄스파가 합성되어 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 발포 알루미늄 제조방법은, 발포 알루미늄을 양극으로 사용하여 상기 발포 알루미늄의 표면을 양극산화하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 미세한 셀이 표면에 형성된 발포 알루미늄 패널을 제조할 수 있다.
본 발명의 범위가 상술한 목적에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 발포 알루미늄을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 발포 알루미늄을 제조하는 순서를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄의 음향특성을 측정한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극산화장치를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극산화용 전원공급장치를 도시한 것이다.
도 6의 (a), (b), (c)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 1단 일정부하 펄스파, 1단 일정부하 가변주파수 펄스파 및 1단 가변부하 가변주파수 펄스파를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 2단 일정부하 펄스파를 나타낸 것이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 1단 일정부하 직류/교류 혼합펄스파 및 2단 일정부하 직류/교류 혼합펄스파를 나타낸 것이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 1단 가변부하 가변주파수 직류/교류 혼합펄스파 및 2단 가변부하 가변주파수 직류/교류 혼합펄스파를 나타낸 것이다.
도 10은 펄스 내 최대전압이 펄스 진행 시간에 따라 정현파 형태를 보이는 직류/교류 혼합펄스파를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극산화법에 의해 형성한 양극산화막의 단면을 전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극산화법에 의해 형성한 양극산화막의 구조를 전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 13은 원적외선 복사 시험의 결과의 예를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 문서에는 본 발명의 실시예들을 제공하기 위한 참조번호가 제공된다. 이 참조번호는 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 도시되어 있으며, 발명의 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 각 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 참조번호를 갖는다. 발명의 상세한 설명에서 참조번호는 괄호 안에 표시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 발포 알루미늄을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 발포 알루미늄(1)은 사이사이에 기공(2)(어두운 부분)이 형성된 알루미늄막(3)으로 이루어질 수 있다. 알루미늄막(3)의 표면, 즉, 발포 알루미늄(1)의 표면에는 육안으로 확인하기 어려울 정도로 작은 미세한 셀들이 형성되어 있을 수 있다. 미세한 셀은 1 마이크로 미터보다 작은 지름을 가질 수 있으며, 육안으로는 확인하기 어렵다.
미세한 셀들은 알루미늄막(3)의 표면으로부터 아래쪽으로 형성된 기둥(column) 형태의 공동(void)일 수 있다.
이때, 미세한 셀의 단면은 실질적으로 원형에 가까울 수 있으며, 그 직경은 30nm 내지 120nm일 수 있다. 또한, 미세한 셀의 깊이는 200㎛ 이상일 수 있다.
또한, 미세한 셀에 의해 정의되는 벽에는 불연속적인 경계면이 존재하지 않을 수 있다. 불연속적인 경계면은 미세한 셀을 여러 번의 프로세스에 걸쳐 형성할 때에 나타날 수 있다. 이에 비해, 미세한 셀을 한 번의 프로세스에 의해 형성할 경우 미세한 셀에 의해 정의되는 벽에는 불연속적인 경계면이 생성되지 않을 수 있다.
상술한 미세한 셀의 예는 후술하는 도 11 및 도 12에 도시된 것과 유사할 수 있다.
도 1에 도시한 발포 알루미늄(1)은 원형의 판형으로 제공된 것이지만, 본 발명이 이러한 형상에 의하여 제한되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 발포 알루미늄을 제조하는 순서를 나타낸 것이다.
우선 발포 알루미늄을 제공한다(S201). 발포 알루미늄은 종래에 공개된 다양한 발포 알루미늄 제조 방법을 사용하여 제공될 수 있다. 그 다음 발포 알루미늄을 양극산화장치의 양극에 연결한 다음 소정의 조건에 따라 양극산화시킴으로써 발포 알루미늄이 표면에 미세한 셀을 형성한다. 이와 같이 발포 알루미늄의 표면에 미세한 셀을 형성함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄을 제조할 수 있다.
알루미늄을 양극산화시키면 그 표면으로부터 산화 알루미늄이 생성될 수 있다. 양극산화를 계속 진행하면, 알루미늄과 알루미늄 산화물의 경계면에서 산화물이 형성되면서 부피 팽창에 의한 화학적 스트레스로 인해 미세한 셀이 형성될 수 있다. 양극산화를 위해 가해지는 전압 및/또는 온도 조건 등의 다양한 환경 변화에 따라, 생성되는 미세한 셀의 크기 및 배열이 달라질 수 있다. 이후 설명될 본 발명의 실시예에 따른 양극산화법에 의해 미세한 셀의 배열 및 크기가 다양하게 형성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄(1)에는 종래의 발포 알루미늄에 포함되는 기공에 대응되는 것으로서 육안으로 확인 가능한 크기를 갖는 기공(2)뿐만 아니라, 종래의 발포 알루미늄에서는 찾아볼 수 없는 미세한 셀이 그 표면에 형성되어 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄(1)의 기공(2) 및 미세한 셀에 의한 음향 효과는, 종래의 발포 알루미늄에 의한 음향 효과와는 다를 수 있다. 이러한 효과의 실증을 위하여, 임피던스관에 의한 수직입사 흡음률 및 임피던스 시험에 관한 KS F-2814에 따른 표준시험방법을 사용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄의 음향 특성을 측정하여 도 3에 도시하였다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄의 음향특성을 측정한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄의 흡음 성능을 종래의 기술과 상대적으로 비교하기 위하여 4가지의 시료를 사용하였다. 도 3의 도면부호(301)는 6T 두께의 발포 알루미늄이고, 도면부호(302)는 9T 두께의 발포 알루미늄으로서 각각 도 2의 단계(S201)에서 제공되는 발포 알루미늄에 대응된다. 또한, 도 3의 도면부호(303)와 도면부호(304)는 각각 도면부호(301)와 도면부호(302)의 발포 알루미늄 표면을 도 2의 단계(S202)와 같이 양극산화처리한 것이다. 즉, 도면부호(303)와 도면부호(304)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄의 음향특성 측정곡선을 나타낸다. 여기서 6T 두께는 9T 두께보다 작다.
도 3의 (a)는 250Hz ~ 1,600Hz 구간의 음파에 대한 상술한 4개의 시료의 흡음특성 측정결과를 나타낸 것이다. 그래프를 참조하면, 특히 1,500Hz ~ 1,600Hz 대역에서, 양극산화 처리된 표면을 갖는 발포 알루미늄(303, 304)의 흡음특성이 양극산화 처리되기 이전의 발포 알루미늄(301, 302)의 흡음특성에 비해 최대 1.2 ~ 1.3배 향상된 것을 알 수 있다. 또한, 1,500Hz ~ 1,600Hz 이외의 구간에서도 양극산화처리된 표면을 갖는 발포 알루미늄(303, 304)의 흡음특성이 양극산화 처리되기 이전의 발포 알루미늄(301, 302)의 흡음특성에 비해 향상되었다는 것을 알 수 있다.
도 3의 (b)는 1,000Hz ~ 6,300Hz 구간의 음파에 대한 상술한 4개의 시료의 흡음특성 측정결과를 나타낸 것이다. 그래프를 참조하면, 특히 4,000Hz 이하의 대역에서, 양극산화 처리된 표면을 갖는 발포 알루미늄(303, 304)의 흡음특성이 양극산화 처리되기 이전의 발포 알루미늄(301, 302)의 흡음특성에 비해 향상된 것을 알 수 있다.
위와 같은 실험 결과는 발포 알루미늄의 표면에 형성된 미세한 셀에 의한 것이다.
위의 결과로부터, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄의 4,000Hz 이하 대역에서의 흡음성능은 종래의 발포 알루미늄에 비해 향상됨을 알 수 있다. 그러나, 상술한 실험 결과 데이터는 특정 두께의 발포 알루미늄 및 그것의 표면을 양극산화처리한 시료에 대한 측정결과이므로, 본 발명에 따른 흡음효과의 향상이 4,000Hz 이하의 대역으로만 한정된다고 단정할 수 없다. 즉, 본 발명에 따른 흡음효과의 향상은 발포 알루미늄의 두께 및/또는 구체적인 양극산화처리 방법에 의해 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄의 기본재질은 알루미늄이며 그 비중은 0.2~0.3으로 매우 가볍고, 장기간 사용시에도 그 음향 흡수 성능이 쉽게 열화되지 않는다. 또한, 지구상에서 생산되는 알루미늄의 대부분은 다시 재활용되기 때문에 환경에 친화적이다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄은 운반 및 취급시에 형태의 변형이 잘 일어나지 않아 취급이 용이하며, 피부에 접촉되는 경우에도 호흡기 장애, 알레르기, 또는 피부질환이 잘 발생하지 않아 보호장구 없이 취급하는 것이 가능하다. 또한, 수분을 흡수하지 않으며 자체의 형태가 장기간 유지되기 때문에 시간에 따른 흡음률의 저하가 작다. 나아가, 약 섭씨 780도까지는 그 형태를 유지하기 때문에 고온환경에도 적합한 흡음성능을 나타낼 수 있다. 따라서 예를 들어 상온의 녹음 스튜디오뿐만 아니라 고온의 선박 또는 차량 등의 엔진룸의 방음용으로 사용하기에도 적합하다. 그러나, 본 발명의 용도가 여기에 한정되는 것은 아니다.
양극산화 프로세스의 실시예 1
본 발명의 일 실시예에 따르면 다음과 같은 양극산화 프로세스에 의해 발포 알루미늄을 제공할 수 있다. 즉, 발포 알루미늄을 40V의 일정한 전압으로 0.3몰의 옥살산 용액 내에서 양극산화할 수 있다. 이와 같은 공정에 의해 발포 알루미늄의 표면에 형성된 미세한 셀은 규칙적인 배열을 갖지는 못할 수 있다.
그러나, 위의 양극산화를 더 긴 시간 동안 일정 전압으로 수행하면 미세한 셀이 더 깊게 형성될 수도 있다.
양극산화 프로세스의 실시예 2
본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄은 펄스파형의 전류에 의한 양극산화 프로세스에 의해 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄을 형성하는데에 사용될 수 있는 양극산화장치의 개략도이다. 양극산화장치는 전해액(102)이 채워지는 전해조(100)와 전해액(102) 내부로 침지되는 양극(104) 및 음극(106), 그리고 이 양 전극간에 전원을 공급하는 전원공급장치(108)를 구비할 수 있다.
이때 상기 양극의 재료로서 양극산화막(즉, 알루미늄 산화막)이 형성되는 발포 알루미늄 또는 발포 알루미늄 합금(이하 발포 알루미늄이라 지칭함)을 사용할 수 있다. 또는 상기 양극의 재료는 보통의 금속을 양극으로 하고, 이 양극에 발포 알루미늄을 부착할 수 있다.
또한 전원공급장치(108)는 양극 및 음극간에 통상의 직류전압은 물론 펄스 형태의 직류전압인 직류펄스파 또는 직류펄스파와 교류펄스파를 합성하여 형성한 직류/교류 혼합펄스파를 인가함으로써 양극산화막을 형성할 수 있다. 이러한 양극산화에 이용되는 전원공급장치의 일실시예의 구성을 도 5에 도시하였다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 사용되는 전원공급장치는 정류변조부(220), 교류변조부(230), 펄스파합성부(240) 및 제어부(250)를 포함할 수 있다.
정류변조부(220)는 교류전원(210)으로부터 입력되는 교류전압을 정류하여 직류펄스파를 형성하고 상기 직류펄스파의 주기 또는 진폭(즉 전압값)을 변조하여 출력할 수 있다. 이때 정류변조부(220)는 1개의 정류장치로 구성되거나 또는 각각 독립적으로 작동되는 2개 이상의 정류장치로 구성될 수 있다. 도 5에는 정류변조부(220)가 제 1 정류장치(222) 및 제 2 정류장치(224)의 2개의 정류장치로 구성된 경우를 예시하고 있다.
교류변조부(230)는 교류전원으로부터 입력되는 교류전압의 주기 또는 진폭을 변조한 교류펄스파를 출력할 수 있다.
펄스파합성부(240)는 정류변조부(220)를 구성하는 하나 이상의 정류장치로부터 변조되어 출력되는 각 직류펄스파를 합성하여 직류/직류 혼합펄스파를 출력하거나 또는 상기 직류펄스파와 교류변조부(230)로부터 출력되는 교류펄스파를 합성하여 직류/교류 혼합펄스파를 출력하는 기능을 수행한다. 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 정류변조부(220)가 제 1 정류장치(222) 및 제 2 정류장치(224)로 이루어진 경우, 상기 제 1 정류장치(222) 및 제 2 정류장치(224)에서 각각 교류에서 직류로 정류된 후 서로 다른 주기 및 진폭으로 변조된 제 1 직류펄스파 및 제 2 직류펄스파와 상기 교류변조부(230)에서 변조되어 출력된 교류펄스파는 모두 펄스파합성부(240)로 입력되어 합성될 수 있다.
제어부(250)는 정류변조부(220) 및 교류변조부(230)와 연결되어 상기 정류변조부(220) 및 교류변조부(230)의 작동을 제어하여, 이로부터 출력되는 펄스파의 특성을 조절할 수 있다.
이때 정류변조부(220)와 교류전원(210) 사이 또는 교류변조부(230)와 교류전원(210) 사이에는 스위치를 더 구비할 수 있으며, 상기 제어부(250)는 상기 스위치의 온/오프를 제어하는 기능을 더 수행할 수 있다. 이러한 스위치를 제어함으로써 펄스파합성부(240)로의 직류펄스파 및 교류펄스파 출력을 제어할 수 있다. 예를 들어 도 5에서와 같이 제 1 정류장치(222), 제 2 정류장치(224) 및 교류변조부(230)와 교류전원(210)의 사이에 각각 제 1 스위치(260a), 제2 스위치(260b), 제3스위치(260c)를 배치시켜 제어함으로써 펄스파합성부(240)로 출력되는 펄스의 형태를 제어할 수 있다. 만약 제 1 스위치(260a)만을 온(on)상태에 두고 나머지 스위치들을 오프(off) 상태에 두면 하나의 직류펄스파가 펄스파합성부(240)를 통해 양 전극에 공급된다. 그러나 만약, 예를 들어, 제 1 스위치(260a) 및 제 2 스위치(260b)를 온(on) 상태에 두고, 제 3 스위치(260c)를 오프(off) 상태에 두면, 펄스파합성부(240)로는 두 개의 직류펄스파가 입력되고 직류/직류 혼합펄스파로 합성되어 출력되게 된다. 또한 상기 제 1 스위치(260a) 또는 제 2 스위치(260b) 중 어느 하나 이상과 제 3 스위치(260c)를 온 상태로 두면, 펄스파합성부(240)로는 직류펄스파와 교류펄스파가 입력되고 직류/교류 혼합펄스파로 합성되어 출력되게 된다.
이러한 스위치는 정류변조부(220)와 펄스파합성부(240) 사이 또는 교류변조부(230)와 펄스파합성부(240) 사이에 구비될 수 있으며, 그 작용 및 효과는 상술한 바와 같다.
이러한 합성펄스파의 형태는 입력되는 직류펄스파 또는 교류펄스파의 형태에 의존하게 되며 따라서 제어부(250)는 정류변조부(220) 및 교류변조부(230)에서 각각 출력되는 직류펄스파 및 교류펄스파의 형태를 조절하고 제어함으로써 펄스파합성부(240)에서 목적하는 공급전원의 형태를 결정할 수 있다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)에는 제 1 정류장치(222) 또는 제 2 정류장치(224) 각각에서 출력 가능한 1단 직류펄스파로서 1단 일정부하 펄스파, 1단 일정부하 가변주파수 펄스파 및 1단 가변부하 가변주파수 펄스파가 각각 도시되어 있다.
이러한 직류펄스파는 작업사이클을 이용하여 펄스파의 특성을 나타낼 수 있다. 작업사이클은 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 양극산화를 위한 전압(즉, 양의 전압)이 인가되는 시간 Ton 및 양극산화를 위한 전압이 인가되지 않은 시간 Toff의 비율로 나타낼 수 있으며 아래 식과 같이 표현한다.
[식] 작업 사이클(%) = [Ton /( Ton + Toff)] × 100
도 6의 (a)의 1단 일정부하 펄스파는 일정한 펄스주기를 가지고 Ton 구간 동안 인가되는 전압이 하나의 값으로 일정하게 유지되는 펄스파이다.
이러한 일정부하 펄스파의 작업사이클의 Ton과 Toff의 비를 변화시킴으로써 펄스파의 특성을 변화시킬 수 있다.
도 6의 (b)에 예시되어 있는 1단 일정부하 가변주파수 펄스파는 일주기 동안의 펄스 즉, 단위펄스 내에서 Ton 구간이 일정하게 유지된다는 점에서는 1단 일정부하 펄스파와 동일하나, 펄스파가 진행되는 동안 Toff 구간이 변화된다.
1단 가변부하 가변주파수 펄스파는 펄스파의 진행에 따라 단위펄스 내에서 Ton 구간이 변화되거나 또는 Ton 구간 및 Toff 구간이 같이 변화되는 형태의 펄스파로서 도 6의 (c)에는 Ton 및 Toff 구간이 동시에 변화되는 형태의 펄스파가 예시되어 있다.
한편, 제 1 정류장치(222) 및 제 2 정류장치(224)에서 출력되는 직류펄스파가 합성되어 형성되는 직류/직류 혼합펄스파로서, 2단 일정부하 펄스파, 2단 일정부하 가변주파수 펄스파 및 2단 가변부하 가변주파수 펄스파를 합성할 수 있다.
도 7에는 2단 일정부하 펄스파가 도시되어 있는바, 2단 일정부하 펄스파는 단위주기가 일정하며, 단위주기 내 Ton 구간 내에 2개의 상이한 전압값이 유지되는 구간이 존재한다. 즉, Ton 구간은 상대적으로 높은 값을 가지는 제 1 전압이 유지되는 구간 TH와 상대적으로 낮은 값을 가지는 제 2 전압이 유지되는 구간 TL으로 이루어지며, 모든 단위펄스에서의 TH 및 TL은 모두 동일하다.
상기 2단 일정부하 펄스파는 상기 제 1 정류장치(222)와 제 2 정류장치(224)로부터 각각 별개의 직류펄스파를 펄스파합성부(240)에서 합성하여 얻을 수 있다. 예를 들어, 제 1 정류장치(222)는 출력전압이 상대적으로 높고 Ton 구간이 상대적으로 짧은 제 1 직류펄스파를 출력하고 제 2 정류장치(224)는 출력전압이 상대적으로 낮고 Ton 구간이 상대적으로 긴 제 2 직류펄스파를 출력하여 이를 펄스파합성부(240)에서 합성하게 되면 도 7에서와 같은 2단 일정부하 펄스파가 형성될 수 있다.
상술한 것과 같은 원리로 2단 일정부하 가변주파수 펄스파 또는 2단 가변부하 가변주파수 펄스파를 형성하는 것도 역시 가능하다. 예를 들어, 2단 일정부하 가변주파수의 경우, 제 1 정류장치(222) 및 제 2 정류장치(224)에서 출력되는 제 1 직류펄스파 및 제 2 직류펄스파의 Ton은 일정하게 유지한 상태에서 펄스 진행에 따른 Toff의 변화를 서로 동일하게 일치시킴으로써 2단 일정부하 가변 주파수 펄스를 얻을 수 있으며, 여기에 Ton의 변화까지 부여하게 되면 2단 가변부하 가변주파수 펄스파를 얻을 수 있다.
또한 본 실시예의 전원공급장치는 교류변조부(230)를 통해 출력되는 교류펄스를 제 1 정류장치(222) 또는 제 2 정류장치(224) 중 어느 하나 이상의 직류펄스파와 합성한 직류/교류 혼합펄스파를 형성하여 출력할 수 있다. 도 8에는 본 실시예의 출력할 수 있는 직류/교류 혼합펄스파의 예가 도시되어 있다. 이러한 직류/교류 혼합펄스파는 단위펄스 내의 Ton 주기 동안 교류펄스파에 의한 피크전압을 가지는 것을 특징으로 한다. 이때 피크전압은 단위펄스 내에서 가장 높은 전압값으로 그 전 또는 후의 전압값은 상대적으로 낮은 전압값을 보이게 된다.
도 8의 (a)는 1단 직류/교류 혼합펄스파로서 1단 일정부하 펄스파에 시간에 따라 전압값이 변화하는 교류펄스파 성분이 혼합된 형태로서 단위펄스의 Ton 구간 내에 피크전압이 형성된다. 이때 상기 피크전압은 펄스의 Ton 구간의 시작점에 존재하는 것이 바람직하다. 이때 시간에 따라 피크전압으로부터 하강할 때에 펄스파형이 위로 볼록인 곡률 성분을 포함할 수 있다. 또한 도 8에 도시된 것과 같이 직류/교류 혼합펄스파는 Ton 구간의 종료점과 다음 Ton 구간의 시작점 사이(즉 도 8의 Toff 구간)에 음의 전압값을 가지는 펄스가 형성될 수 있다.
도 8의 (b)에는 제 1 정류장치(222) 및 제 2 정류장치(224)의 합성을 통해 형성한 2단 일정부하 펄스파에 교류변조부(230)를 통해 출력된 교류펄스파를 합성한 2단 직류/교류 혼합펄스파가 나타나 있다. 이러한 2단 직류/교류 혼합펄스파의 형성원리도 상술한 1단 직류/교류 혼합펄스파와 동일하다.
또한 상술한 것과 같은 원리로 일정부하 가변주파수 펄스파 및 가변부하 가변주파수 펄스파에 상기 교류펄스파를 합성한 일정부하 가변주파수 직류/교류 혼합펄스파 및 가변부하 가변주파수 직류/교류 혼합펄스파를 합성할 수 있다. 그 일실시예로서 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에는 1단 가변부하 가변주파수 직류/교류 혼합펄스파와 2단 가변부하 가변주파수 직류/교류 혼합펄스파가 각각 도시되어 있다.
이상과 같은 직류/교류 혼합펄스파는 각 단위펄스의 최대전압 또는 평균전압(한 주기내의 최대전압과 최저전압의 평균값)이 일정하게 유지되는 경우에 해당되었으나, 펄스파의 진행에 따라 단위펄스의 최대전압 또는 평균전압이 변화되는 형태도 형성 가능하다. 일예로서 도 10에는 2단 가변부하 가변주파수 직류/교류 혼합펄스파로서 펄스파의 진행에 따라 단위펄스의 최대전압이 변화되는 형태가 도시되어 있는바, 최대전압의 변화가 정현파 형태를 나타내는 직류/교류 혼합펄스파를 도시하였다.
또한 양극산화를 진행하는 과정에서도 펄스파 진행 시간에 따라 최대전압 또는 평균전압이 계단식으로 변화될 수 있다. 즉, 펄스파인 양극 및 음극간에 인가함에 초기전압에서 기 설정된 전압까지 승압하는 단계와 상기 전압에서 일정시간 유지하는 단계를 계속 반복함으로써 양극산화를 수행할 수 있다.
위와 같은 방법으로 다양한 직류펄스파, 직류/직류 혼합펄스파 및 직류/교류 혼합펄스파가 가능하며, 이러한 펄스를 이용하여 보다 다양한 물성을 가지는 양극산화막을 형성할 수 있다. 본 발명의 전압공급장치를 통해 합성된 직류/교류 혼합펄스파를 이용하여 알루미늄 부재의 표면상에 형성한 양극산화막은 그 기계적, 화학적 특성이 종래의 직류전원이나 직류펄스파를 이용하여 형성한 양극산화막에 비해 현저하게 향상된다. 특히, 피크전압을 펄스의 시작점에 가지는 직류/교류 혼합펄스파를 이용하여 양극산화를 진행하는 경우, 200㎛에 달하는 두께를 가지면서도 매우 균일한 조직을 가진 양극산화막을 형성할 수 있었으며, 이러한 양극산화막은 경도나 내마모성과 같은 기계적 특성에 있어서도 종래에 얻을 수 없었던 탁월한 성능을 나타낼 뿐만 아니라 내식성에 있어서도 현저하게 증가하게 된다.
독립된 3개의 펄스의 혼합기술 및 전류와 전압의 제어에 의해 최적의 전력 제어 스케쥴을 개발할 수 있다. 개선된 전력 제어 스케쥴을 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 시스템에 의하면, 종래의 전력 시스템에 비해 약 8%의 전력이 절감되고, 코팅 시간이 약 10% 줄어들고, 30 나노 내지 120 나노 크기의 구조화된 셀(cell)을 얻을 수 있으며, 200㎛가 넘는 매우 두꺼운 나노-세라믹 코팅을 얻을 수 있다.
위와 같은 양극산화방법에 의하면, 200㎛가 넘는 매우 깊은 미세한 셀이 한 번의 프로세스에 의해 형성되기 때문에, 미세한 셀에 의해 정의되는 벽에 불연속면이 생성되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 실린더는 종래의 방법에 의해 제조된 실린더에 비해 더 어두운 색을 가질 수 있다. 즉, Al6061, Al2024, Al30xx, Al50xx 시리즈와 같은 모든 타입의 알루미늄 합금 상에 나노 세라믹 코팅을 할 때에 본 발명은 매우 강력한 성능을 나타낸다.
아래에는 본 발명에 따른 일실시예로서, 직류/교류 혼합펄스파를 이용한 양극산화법에 의해 형성된 양극산화막의 각종 특성 테스트의 결과가 나타나 있다.
양극산화막의 실시예
이하, 도 5에 도시된 전원공급장치를 이용하여 합성한 직류/교류 혼합펄스파를 이용하여 알루미늄을 양극산화를 수행할 때에 알루미늄 표면에 형성될 수 있는 양극산화막에 대하여 설명한다. 이러한 양극산화막은 본 발명의 일 실시예에 따른 발포 알루미늄의 표면에도 마찬가지로 생성될 수 있다.
도 5에 도시된 전원공급장치를 이용하여 합성한 직류/교류 혼합펄스파를 이용하여 양극산화를 수행하였으며, 이때 전원공급장치는 서랍형으로 컴팩트하게 구성된 것이었다. 전원공급장치 중 제 1 정류장치(222) 및 제 2 정류장치(224)는 600 kHz FET(field effect transistor) 및 정전용량이 1500 uF 이고 정격전압이 400V인 커패시터를 내장한 것이었다. 이때 제 1 정류장치(222) 및 제 2 정류장치(224) 각각은 발열량을 고려하여 동일한 장치를 2개가 하나의 세트로서 구성되게 하였다. 양극산화에 이용된 직류/교류 혼합펄스파는 도 9의 (b)에 도시된 2단 가변부하 가변주파수 직류/교류 혼합펄스파로서 각 단위펄스는 시작점에 피크전압이 나타난 후 위로 볼록인 곡률을 가지고 하강하며, Ton 구간의 종료점과 다음 Ton 구간의 시작점 사이에는 음의 전압값이 나타나는 파형을 나타내었다.
이때 기저전압(즉 단위펄스의 최저 전압)은 -0.5V 였고, 피크전압은 최대 40V 까지 가능하였으며, 실제 실험에 위해 인가된 제 1 전압 및 제 2 전압은 각각 10V 및 5V 였다. 또한 단위펄스의 주기는 10msec의 초단파로부터 10sec에 이르는 범위에서 조절하였다.
전해액은 반응촉진을 위한 황산용액의 농도는 3 내지 10% 범위를 가지며, 본 실험에 사용된 황산용액의 농도는 5 내지 6%로 하였다. 또한 목초액은 3.0% 이내의 범위로 첨가할 수 있으며, 본 실험에서는 1.0%를 첨가하였다. 또한 반응시간 동안의 전해조의 온도는 -2로 유지하였다.
직류/교류 혼합펄스파의 제어는 다음과 같이 수행하였다. 양극산화의 대상물인 알루미늄을 양극으로 한 후 양극과 음극간에 초기 전압으로 설정한 0V에서 서서히 5V까지 상승시킨 후(제 1 단계) 약 5분을 유지하였다(제 2 단계). 이후 10 V 까지 상승시킨 후(제 3 단계) 필요한 두께의 양극산화막을 얻을 때까지 동일한 전압을 유지하였다(제 4 단계). 이러한 4 단계에 걸쳐 양극산화공정을 수행함에 따라 종래의 15V 내지 40V로 유지하는 양극산화공정에 비해 전력소모가 적은 반면, 적층된 양극산화막은 조직이 매우 치밀하였으며 고경도, 고내마모, 고내식성을 얻을 수 있었다.
본 실시예에 따라 양극산화막은 20㎛에서 최대 300㎛ 까지의 두께까지 형성하였으며, 이와 같이 형성된 양극산화막은 모두 알루미늄과 양극산화막의 계면에서부터 양극산화막 표면에 이르기까지의 단면 조직이 균일한 셀 조직으로 구성되어 있었다. 이러한 두께 범위에서의 균일한 조직은 종래의 양극산화법에서는 용이하기 구현하기 어려운 것이었다. 도 11에는 일예로서 220㎛의 두께를 가진 양극산화막의 단면을 전자현미경으로 관찰한 결과가 나타나 있다. 또한 도 12에는 상기 양극산화막의 미세구조를 관찰한 결과가 나타나 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 양극산화막은 규칙적인 셀구조를 나타내었으며, 이때 셀의 직경은 50nm - 100nm의 범위에 이르렀으며, 따라서 세장비(직경/길이)는 최대 50/300,000으로써 1/6,000에 이르렀다. 도 12에는 셀의 직경이 약 50nm인 부분과 80nm인 부분에 대한 전자현미경 사진이 나타나 있다. 이로부터 본 발명의 양극산화법에 의할 시 치밀하고 균일한 셀 직경을 유지하면서 연속적으로 성장된 양극산화막을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 이러한 본 발명에 따른 양극산화막의 미세조직 특징은 본 실시예를 통해 성장한 모든 두께의 양극산화막에서 공통적으로 나타났다. 이와 같이 균일한 미세조직을 가지면서 약 300㎛ 에 이르는 두께를 나타내는 양극산화막은 종래의 양극산화법에서는 구현할 수 없는 것이었으며, 이러한 본 발명에 따른 양극산화막은 탁월한 미세조직에 기인하여 매우 우수한 기계적, 전기적, 화학적 특성을 나타내었다.
도 11 및 도 12에 나타난 셀 구조는 도 1에 도시한 본 발명의 일 실시예에서 설명된 미세한 셀과 유사하거나 동일할 수 있다.
표 1에는 본 실시예에 따라 형성된 양극산화막의 알루미늄의 종류 및 양극산화막의 두께에 따른 록웰 경도(HRC,KS B 0806 : 2000) 및 비커스 경도(Hv)의 결과가 나타나 있으며, 비교예로서 일반 산업현장에서 구조재로 쓰이고 있는 SUS 316 스테인레스와 티타늄의 경도로 같이 나타내었다. 표 1에서 알 수 있듯이 양극산화막을 형성하지 않은 Al 6061 알루미늄 부재의 경우 티타늄 및 SUS 316 스테인레스에 비해 현저하게 낮은 경도값을 보였으나 양극산화막이 20㎛ - 60㎛의 범위로 형성된 발표 알루미늄의 경우 록웰 경도가 57-59의 범위(비커스 경도의 경우 636-675의 범위)로 월등하게 우수한 값을 나타내었다. 이는 티타늄 및 SUS 316 스테인레스에 비해서도 현저하게 높은 값이었다. 특히 Al 5058 알루미늄 부재에 양극산화막을 성장시킨 경우에는 록웰 경도가 70(비커스 경도 1030)에 이르는 매우 우수한 경도 결과를 얻을 수 있었다.
소재 및 양극산화막두께 HRC Hv
Al 5058-25㎛적층 70 1030
Al 6061-30㎛적층 57 636
Al 6061-40㎛적층 59 675
Al 6061-50㎛적층 58 655
Al 6061-60㎛적층 59 675
Al 6061-0㎛적층 0 90
티타늄 32 317
SUS 316 0 155
표 2에는 본 발명의 실시예에 의해 양극산화막이 형성된 알루미늄부재의 3개월 염수 분무 시험(KS D 9502 : 2007) 을 수행한 결과를 나타내었다. 시험에 사용된 시험용액은 5±1% 염화나트륨(PH 6.8±0.3) 이었으며, 시험온도는 35±2℃로 유지하였으며, 분무량은 2±0.5ml/h/80cm2 이었다. 표 2에 도시되어 있듯이 모든 시편들이 3개월의 염수 환경에서도 표면에 어떠한 부풀음이나 녹발생과 같은 부식이 진행되지 않았음을 알 수 있었으며, 이로부터 본 발명에 따른 양극산화막이 형성된 알루미늄부재는 내식성이 현저하게 향상된 것을 확인할 수 있었다.
시편 양극산화막 두께 시험결과
시편 1 46-48㎛ 부풀음 및 녹발생 없음
시편 2 93-95㎛ 부풀음 및 녹발생 없음
시편 3 155-165㎛ 부풀음 및 녹발생 없음
한편 표 3에는 현재 내식성 재료로 사용되고 있는 금속들의 내식성 데이터를 참고문헌(서명 : Corrosion resistance tables : metals, plastics, nonmetallics, and rubbers, 저자 : Schweitzer, Philip A, 출판사 : M. Dekker, 출판년도 : 1985)으로부터 인용하여 본 발명에 따라 양극산화막을 형성한 알루미늄부재와 해수 내식성을 간접비교한 것으로서, 본 자료로 미루어 보아 본 기술을 적용한 제품은 해수 내식성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있다.
Ti SUS 316 Al 6061 Al(40㎛) Al(70㎛) Al(100㎛)
내식성
(해수,㎜/year)		 0.05 0.50 0.70 0.00 0.00 0.00
표 4에는 본 발명에 따른 양극산화막이 형성된 알루미늄부재의 내마모성 시험 결과를 나타낸 것이다. 이때 내마모 시험은 미국의 ASTM D 3884 : 1992 의 마모강도시험법에 따라 수행되었다. 표 4에서 알 수 있듯이 양극산화막이 형성된 알루미늄부재의 경우에 양극산화막이 형성되지 않은 알루미늄부재와 비교하여 현저하게 월등한 내마모 특성을 나타내었으며, 40㎛ 코팅하였을 경우 코팅 없는 알루미늄에 비하여 평균 약 60배 이상의 내마모성이 향상됨을 알 수 있다.
구분 1번(㎎) 2번(㎎) 3번(㎎) 평균
Al-0㎛코팅 132 125 133 130.0
Al-20㎛코팅 23 19 14 18.7
Al-30㎛코팅 3 4 7 4.7
Al-40㎛코팅 1 3 3 2.3
표 5에는 본 발명에 따른 양극산화막이 형성된 알루미늄 부재의 열전도 시험의 결과가 나타나 있다. 이때 열전도 시험은 플래시(Laser Flash) 법으로 수행하였다. 양극산화막이 없는 경우는 열전도계수 k값이 153.4(W/mK)이며, 양극산화막의 두께가 20㎛인 경우는 150.7(W/mK), 40㎛인 경우는 149.7(W/mK)로서 양극산화막을 적층하더라도 열전도계수의 저하는 약 3%이내에 불과함을 알 수 있다. 이러한 값은 해수를 이용하는 열교환장치용으로 적용되는 티타늄, 스테인레스에 비하여 매우 높은 열전도계수를 나타냄을 알 수 있다.
　 Ti SUS 316 Al 6061 Al(40㎛) Al(70㎛) Al(100㎛)
열전달계수(W/mK) 17 16 154 150 147 145
표 6에는 본 발명에 따른 양극산화막이 형성된 알루미늄 부재의 전기절연특성을 나타내었다. 전기절연시험은 φ25mm 전극을 시료에 설치하고 2,000V의 전압을 1분간 인가한 후 절연파괴 여부를 조사하는 방식으로 진행되었다. 시험결과 모든 시험 조건에서 절연파괴는 나타나지 않았다. 따라서 본 발명에 따른 양극산화막은 그 절연성도 매우 뛰어남을 알 수 있었다.
구분 결과
Al-30㎛코팅 절연파괴 없음
Al-40㎛코팅 절연파괴 없음
표 7에는 본 발명에 따른 양극산화막이 형성된 알루미늄 부재의 굴곡강도특성을 나타내었다. 굴곡강도시험은 미국의 ASTM D 790 : 2003 의 굴곡강도방법에 따라 수행되었으며, 시험기는 C.R.E 타입이었고 시험속도는 2mm/min 였다. 표 7에 나타나 있듯이 양극산화막이 코팅된 알루미늄 부재가 양극산화막이 없는 알루미늄 부재에 비해 더 양호한 굴곡강도 값을 나타내었음을 알 수 있다.
구분 결과
양극산화막 없음 1140.1
Al-20㎛코팅 1298.1
이상과 같은 일련의 테스트 결과로부터 모두 본 발명에 따른 양극산화막이 형성된 알루미늄 부재가 우수한 표면특성을 나타내었으며, 이는 종래의 양극산화법에 의해 형성된 양극산화막에서는 구현될 수 없는 특성이었다. 이로부터 본 발명에 의할 시 종래의 양극산화막에 비해 월등하게 우수한 성능을 가진 양극산화막을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 시험 외에, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 실린더 재료에 대하여 아래의 3가지 시험이 더 수행되었다: 첫째, KAIST (Korea Advanced Institution Sci. & Tech) 기준의 열전도(heat conduction) 시험. 둘째, KICET (Korea Institute Ceramic Eng. & Tech) 기준의 원적외선 복사(far infrared radiation) 시험, 셋째,산성 용액 및 해수(seawater)에 대한 KATRI 기준의 내식 시험(corrosion test).
표 8에는 본 발명에 따른 양극산화막이 형성된 알루미늄부재의 열전도 시험의 또 다른 결과가 나타나 있다. 표 8에는 코팅의 두께에 따른 위의 열전도 시험의 결과가 제시되어 있다. 열전도 시험 결과 전도성이 1% 내지 3% 감소하는 결과를 얻었다.
두께(m) 열전도율
k (W/m.K)		 열전도율 감소율(%)
Al-0 ㎛ 0.0 153.391 100
Al-20 ㎛ 0.02058 150.692548 98.24
Al-40 ㎛ 0.02067 149.7694693 97.63
도 13은 원적외선 복사 시험의 결과의 예를 나타낸 것이다.
원적외선 복사 시험 결과 매우 좋은 결과를 얻었다. 원적외선 복사 시험에 사용된 샘플은 Al 6061 75 ㎛ 알루미나 코팅이며, 실내 22℃이고 측정 챔버 40℃의 환경에서 측정되었다.
마지막으로, 내식 시험의 결과 중간 수준의 산성 액체 또는 해수 조건에서 30년간 버틸 수 있다는 결과를 얻었다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 표면 처리 방법은 이하 나노-세라믹 표면처리기술이라고 지칭될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 양극산화 방법은 나노-세라믹 코팅 방법이라고 불리울 수 있다.
본 발명에 있어서, 발포 알루미늄은 알루미늄 부재 내에 기공 또는 공간이 형성되어 있는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 사용되는 양극산화막은 알루미늄의 양극산화막일 수 있다. 알루미늄은 활성적인 금속으로서 공기에 노출되면 그 표면이 자연적인 산화막으로 덮이게 되어 순수한 금속면이 생기지 않을 수 있다. 자연 산화막은 피막두께의 한계로 공업적 이용가치가 적기 때문에 자연의 산화막을 전기적, 인공적인 방법으로 더 두꺼운 산화물을 만들어 사용할 수 있다. 또한, 자연 산화막은 필요한 음파 흡수 특성을 갖는 기공을 만들어 내지 못할 수 있다. 양극산화막은 알루미늄을 전해액 중에서 양극으로 하고 음극은 납과 같은 불활성 재료를 사용할 수 있다. 전해액으로서는 황산을 사용할 수 있다.
상술한 실시예들은 각각 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것이다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 본 발명의 사상에 반하지 않는다면 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응되는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
1: 발포 알루미늄 2: 기공
3: 알루미늄막

Claims (17)

  1. 전해액 내에 음극과 발포 알루미늄으로 이루어진 양극을 제공하는 단계; 및
    상기 음극과 양극 사이에 전류를 인가하여 상기 발포 알루미늄의 표면에 양극산화막을 형성하는 단계
    를 포함하는
    발포 알루미늄 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류의 파형은 펄스파인, 발포 알루미늄 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 펄스파는 복수 개의 직류펄스파 또는 복수 개의 교류펄스파가 합성되어 형성된 것인, 발포 알루미늄 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 펄스파는 한 개 이상의 직류펄스파와 한 개 이상의 교류펄스파가 합성되어 형성된 것인, 발포 알루미늄 제조방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 펄스파의 단위펄스의 시작점의 전압은 종료점의 전압보다 큰, 발포 알루미늄 제조방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 펄스파의 단위펄스의 파형은, 상기 단위펄스의 피크전압으로부터 하강할 때에 펄스파형이 위로 볼록한 곡률 성분을 포함하는, 발포 알루미늄 제조방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 펄스파는 양의 전압이 인가되는 구간 사이에 음의 전압이 인가되는, 발포 알루미늄 제조방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 펄스파의 단위펄스의 최대전압 또는 평균접압이 펄스의 진행 시간에 따라 변화되는, 발포 알루미늄 제조방법.
  9. 제2항에 있어서, 상기 펄스파의 단위펄스의 최대전압 또는 평균접압이 펄스의 진행 시간에 따라 정현파 형태를 나타내는, 발포 알루미늄 제조방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 펄스파의 단위펄스의 최대전압 또는 평균전압의 펄스 진행 시간에 따른 변화는,
    초기전압에서 미리 설정된 제1 전압까지 승압하는 단계;
    상기 제1 전압에서 일정시간 유지하는 단계;
    상기 제1 전압보다 높은 제2 전압까지 승압하는 단계; 및
    상기 제2 전압을 일정 시간 동안 유지하는 단계
    를 포함하는,
    발포 알루미늄 제조방법.
  11. 제2항에 있어서, 상기 펄스파의 단위펄스의 지속시간은 펄스 진행 시간에 따라 변화되는, 발포 알루미늄 제조방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 발포 알루미늄 제조방법에 의해 제조된, 발포 알루미늄.
  13. 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 발포 알루미늄으로서, 상기 발포 알루미늄의 표면에는 양극산화막이 형성되어 있는, 발포 알루미늄.
  14. 제13항에 있어서, 상기 양극산화막 내의 셀의 직경은 30nm 내지 120nm인, 발포 알루미늄.
  15. 제13항에 있어서, 상기 양극산화막의 두께는 200㎛ 이상이며 그 내부에 경계면이 없는, 발포 알루미늄.
  16. 제13항에 있어서, 상기 양극산화막은 펄스파 형태의 전류를 사용하는 양극산화 프로세스에 의해 형성된 것인, 발포 알루미늄.
  17. 발포 알루미늄을 양극으로 사용하여 상기 발포 알루미늄의 표면을 양극산화하는 단계를 포함하는, 발포 알루미늄 제조방법.







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