KR20130114567A - 밀봉된 양극 코팅 - Google Patents

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Abstract

적어도 부분 결정성을 가진 밀봉된 양극산화 코팅을 가진 금속 및 금속 합금에 대해 개시한다. 이것에 대응하여 관련된 물품을 개시한다. 밀봉된 양극 코팅은 스팀 내성, 과열 스팀 내성, 내알칼리성 및 내산성을 나타낸다. 결정성의 밀봉된 양극산화 코팅은 금속 또는 금속 기판의 기공에 금속 전구체종을 함침하고, 금속 전구체종을 금속 하이드록사이드로 변환하고, 열처리하여 수분을 가열 제거하고 금속 하이드록사이드 생성물의 금속 옥사이드 고체로의 상변태를 증진시키고 금속 또는 금속 합금 기판의 기공 구조 중의 준안정성 금속 옥사이드 물질과 결합시키고, 열수 밀봉함으로써 제조될 수 있다.

Description

밀봉된 양극 코팅{SEALED ANODIC COATINGS}
본 발명은 금속 상의 코팅 및 그것에 관련된 방법, 특히 과열된 증기를 포함한 증기에 대한 내성 및 알칼리성과 산성 분해에 대한 내성을 나타내는 금속 및 금속 합금 상의 양극산화 코팅과 같은 코팅에 관한 것이다.
알루미늄 및 알루미늄 합금에 대한 양극 코팅은, 예를 들면 일반적으로 타입과 클래스로 분류된다. Ⅰ 타입 코팅은 크로메이트 전해질로부터 유도되고, ⅠB 타입 코팅은 크롬산 전해질 중에서의 저전압 프로세스로부터 유도된다. ⅠC 타입 코팅은 비크롬산 양극산화에 의해 일반적으로 제조된다. Ⅱ 타입 코팅은 황산 전해질 중에서 제조될 수 있다. 또한, 하드 양극 코팅으라고도 불리는 Ⅲ 타입 코팅은 황산 전해질 중에서 제조된다. 1 클래스 코팅은 염료 비함유 코팅이고, 2 클래스 코팅은 착색 코팅이다.
Ⅱ 타입과 Ⅲ 타입은 셀 형성의 특성에 의해 두드러진 다공성을 갖는 것을 일반적으로 특징으로 하고, 코팅은 비밀봉된 채로 방치될 수 있거나, 또는 밀봉될 수 있다. 금속 표면 상의 양극 코팅의 밀봉은 밀봉 용액의 조성에 근거하거나, 작동 온도에 근거하거나, 또는 프로세스의 메카니즘에 근거하여 분류될 수 있다.
타입과 관계없이 모든 양극산화 코팅은 X선 회절 대비를 갖지 않는 것, 즉 비결정성이고, 밀봉 여부에 관계없이 결정성을 나타내지 않는 것을 특징으로 한다.
종래의 밀봉 프로세스는 고온(비등) 탈이온수 밀봉, 증기 밀봉, 중크롬산 나트륨 또는 중크롬산 칼륨 밀봉, 규산 나트륨 밀봉, 니켈 아세테이트 밀봉, 니켈 플루오라이드 밀봉, 및 신규의 밀봉 프로세스, 예를 들면 코발트 아세테이트 밀봉, 3가 크롬 술페이트 또는 아세테이트 밀봉, 세륨 아세테이트 밀봉, 지르코늄 아세테이트 밀봉, 트리에탄올아민계 밀봉, 리튬 또는 마그네슘염계 밀봉, 과망간산 칼륨 밀봉, 폴리머계 밀봉, 및 몰리브데이트 제제, 바나데이트 제제, 텅스테이트 제제 및 퍼보레이트 제제를 포함한 것 등의 옥사이드 부식 억제제계 밀봉을 포함하는 것을 고려할 수 있다.
온도에 근거한 밀봉 프로세스는 증기, 온수, 및 중크롬산염을 이용한 고온 밀봉(95℃ 이상); 규산염과 2가 또는 3가 금속 아세테이트, 트리에탄올아민계 기술, 및 옥사이드 부식 억제제계 기술을 이용한 중온 밀봉(80℃~95℃); 금속 아세테이트를 이용한 저온 밀봉(70℃~80℃); 및 니켈 플루오라이드를 이용한 주변 온도 밀봉(25℃~35℃)을 포함할 수 있다.
밀봉 프로세스는 수화 알루미늄 옥사이드를 수화 베마이트(알루미늄 옥사이드 하이드록사이드, AlO(OH))로 변환하는 것을 일반적으로 포함하는 열수 밀봉; 디크로메이트, 실리케이트, 니켈 플루오라이드, 및 폴리머 화합물을 양극층의 기공의 물리적 또는 화학적 함침 및 반응; 기공 중의 음이온종을 전기영동 및 증착시키는 것을 포함하는 전기화학적 밀봉; 및 부식억제제의 기공으로의 흡착을 촉진시키는 열운동 및 확산을 포함하는 부식 억제 밀봉과 같이 밀봉 메카니즘에 따라 분류될 수 있다. 세 가지 반응 모두 양극 산화 코팅에 있어서 결정성을 생성하는 것을 나타내지 않는다.
Ⅰ, ⅠB, ⅠC, Ⅱ, ⅡB 및 Ⅲ 코팅 타입의 밀봉은 pH 5~6 및 90℃~100℃의 온도를 가진 디크로메이트 수용액 중에 15분 동안 침지하거나, 비등 탈이온수에 침지하거나, 또는 코발트 아세테이트 용액 또는 니켈 아세테이트 용액 중에 침지함으로써 수행될 수 있다. 또한, 밀봉은 pH 5.5~5.8의 고온의 함수 니켈 아세테이트 또는 코발트 아세테이트의 밀봉 매체 중에 침지하거나, 또는 비등 탈이온수에 침지함으로써 수행될 수 있다. 또한, 고온의 니켈 아세테이트 및 나트륨 디크로메이트 수용액을 이용한 이중 밀봉도 Ⅰ, ⅠB, ⅠC, Ⅱ, ⅡB 및 Ⅲ 코팅 타입에 대해 수행될 수 있다. MIL-A-8625에 의하면, 마모 또는 내성 서비스를 위한 Ⅲ 코팅 타입은 일반적으로 밀봉되지 않는다. 반면에, Ⅲ 코팅 타입은 비등 탈이온수, 고온의 나트륨 디크로메이트 수용액 또는 고온의 니켈 아세테이트나 코발트 아세테이트 수용액에 침지하고, 기타 밀봉 메카니즘에 의해 밀봉될 수 있다.
밀봉 프로세스에 있어서, 일반적으로 열수 밀봉 프로세스 시에 스멋팅팅(smutting)이 일어날 수 있다. 스멋팅은 베마이트로의 코팅 표면의 변환에 의해 생길 수 있다. 스멋팅은 일반적으로 높은 작동 온도와 pH, 장기간의 침지, 너무 많이 용해된 고체와 첨가제의 구성 요소의 분해를 포함하는 오래된 밀봉 용액, 및 안티스멋팅제(anti-smutting agent) 및/또는 계면활성제의 부족과 관련된다. 안티스멋팅제는 기공 내에서의 밀봉 프로세스에 악영향을 미치지 않고 코팅 표면 상에의 베마이트의 형성을 억제할 수 있다. 일반적인 안티스멋팅제로는, 예를 들면 하이드록시카르복실산, 리그노술포네이트, 지환식 또는 방향족 폴리카르복실산, 나프탈렌술폰산, 폴리아크릴산, 포스포네이트, 술폰화 페놀, 포스포노카르복실산, 폴리포스포노카르복실산, 포스폰산, 및 트리아진 유도체를 들 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 알루미늄 및 알루미늄 합금(104)과 같은 비철 금속 상에의 양극 코팅(102)은 금속 옥사이드의 기공(106)과 벽, 및 배리어 옥사이드 층(108)을 포함하는 셀을 가진 다공성 구조를 가질 수 있다. 다공성 구조는 침식 환경 및 수흡착에 민감할 수 있어서 양극산화층의 분해를 야기할 수 있다.
종래기술의 열수 밀봉 프로세스는 일반적으로 80℃ 이상의 온도의 온수 또는 스팀에 침지 또는 노출시킴으로써 행하여, 하기 반응에 따라 양극 코팅 중의 옥사이드(Al2O3)와 반응하여 베마이트형 반응 생성물 결정(AlO(OH))을 형성하는 작용을 하는 것으로 생각된다.
Al2O3 (양극 코팅) + H20 → 2AlO(OH) (1)
베마이트(3.44g/cm3)는 알루미늄 옥사이드(3.97g/cm3)보다 단위질량당 부피가 더 크고, 베마이트의 2몰은 알루미늄 옥사이드 1몰로부터 형성될 수 있기 때문에, 결국 기공은 적어도 부분적으로 반응하고, 크기가 변화되고, 그 결과 열수 밀봉 시에 변성된 양극 코팅의 셀 벽의 팽창에 의해 일반적으로 블로킹되어 폐쇄된다. 실제 결정 또는 결정성은 형성되지 않고, 코팅은 비결정성으로 남아있다. 밀봉성과 효율성을 증대시키고, 에너지를 절약하고, 양극 코팅의 표면 상에서의 스멋팅의 형성을 최소화하기 위해 가수분해가능한 염과 유기 제제가 이용될 수 있다. 예를 들면, 하기 반응에 따라 니켈 아세테이트로부터의 니켈 이온이 니켈 하이드록사이드(Ni(OH)2)의 공침전을 통해 알루미늄 옥사이드를 베마이트로 촉매적으로도 수화시킬 수 있다:
Ni2 + + 20H- → Ni(OH)2 ↓ (2)
디크로메이트 밀봉에 있어서, 하기 반응에 따라 알루미늄 옥시디크로메이트(Al0HCr04) 또는 알루미늄 옥시크로메이트((AlO)2CrO4)를 일반적으로 기공에 형성한다.
Al2O3 + 2HCr04 - + H20 → 2Al0HCr04 - ↓ + 20H- (pH < 6.0) (3)
Al2O3 + HCrO4 - → (Al0)2Cr04 - + OH- (pH > 6.0) (4)
실리케이트 밀봉에 있어서, 하기 반응에 따라 실리케이트 이온은 알루미늄 옥사이드와 반응하여 양극 코팅의 기공에서 알루미늄 실리케이트(Al2OSi04)를 형성한다.
Al2O3 + Si03 2 - + H20 → Al2OSi04 - ↓ + 20H- (5)
양극 코팅의 기공은 디크로메이트 밀봉 또는 실리케이트 밀봉에 있어서 완전히 반응되지 않는다. 따라서, 산 용해성 시험 또는 염료 흡착 시험을 이용하여 밀봉 품질을 평가하는 경우 형편없는 결과가 예상될 수 있다. 그러나, 디크로메이트 밀봉 또는 실리케이트 밀봉은 알루미늄 상의 양극 코팅의 내부식성을 향상시킬 수 있어, 알루미늄의 부식을 억제하는 흡착된 크로메이트 또는 실리케이트 이온의 역할을 한다.
냉각 밀봉 프로세스는 일반적으로 니켈 플루오라이드계 밀봉 기술을 수반한다. 냉각 밀봉 프로세스는 일반적으로 실온에서 행해지기 때문에, 반응(1)은 보통 양극 코팅의 기공에서 일어나지 않는다. 하기 반응에 표시하는 바와 같이, 니켈 하이드록사이드 및 알루미늄 플루오라이드의 공침전의 촉매 효과에 의해 알루미늄 옥사이드는 70℃ 이하의 온도에서 베마이트 대신에 알루미늄 옥사이드로 변환된다.
Ni2 + + 2OH- → Ni(OH)2 - (2)
Al2O3 + 6F- + 3H2O → 2AlF3 - + 6OH- (6)
Al2O3 + 3H2O → 2Al(OH)3 ↓ (7)
디크로메이트 및 실리케이트 밀봉에서와 같이, 냉각 니켈 플루오라이드 밀봉은 반응(7)에 따르면 Al2O3(3.97g/cm3)가 Al(0H)3(2.42 g/cm3)로 변환될 때에 대략 부피가 150％ 증가함에도 불구하고, 기공이 완전히 채워지지 않고 폐쇄되는 함침 프로세스라고 생각될 수 있다. 알루미늄 하이드록사이드는 수용액에서 베마이트보다 화학적으로 덜 안정하고 더 가용성인 것으로 인지된다. 형성된 Al(0H)3는 형성이 정돈되어있기 보다는 덜 정돈되어 있는 경향이 있고, 또한 밀봉된 양극재는 산 용해성 또는 염료 흡착 시험으로 평가시 형편없이 행해진다.
결과적으로, 냉각 밀봉에 의해 후처리된 양극 산화 물품의 내부식성은 종래기술의 열수 밀봉 및 상기 다른 함침 프로세스에 의해 처리된 것보다 열등하다고 생각할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태는 금속 기판 상에 밀봉된 양극 코팅을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 밀봉된 양극 코팅은 부분 결정성 금속 옥사이드 및 부분 결정성 금속 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함하는 기공과 벽을 갖는 셀을 갖는다.
본 발명의 하나 이상의 다른 실시형태는 결정성 알루미늄 옥사이드 및 결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 적어도 하나를 적어도 부분적으로 포함하는 기공과 벽을 갖는 셀을 갖는 밀봉된 양극산화 알루미늄 기판을 제조하는 방법에 관한 것일 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태는 부분 결정성 알루미늄 옥사이드 및 부분 결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 적어도 하나의 구조를 갖는 밀봉된 양극산화 알루미늄 기판을 비결정성 알루미늄 옥사이드 및 비결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 적어도 하나의 기공과 벽을 가진 셀을 갖는 양극산화 알루미늄 기판으로부터 제조하는 방법에 관한 것일 수 있다. 상기 방법은 기공의 적어도 일부에 금속 양이온종을 도입하고, 적어도 일부의 금속 양이온종을 금속 하이드록사이드로 변환하고, 금속 하이드록사이드의 적어도 일부를 금속 옥사이드로 변환하고, 비결정성 알루미늄 옥사이드 및 비결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 적어도 하나의 벽의 적어도 일부를 부분 결정성 알루미늄 옥사이드 및 부분 결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 적어도 하나의 구조로 변환하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명의 이러한 다양한 실시형태에 있어서, 상기 방법은 적어도 일부의 기공에 금속 양이온종을 도입하는 공정; 금속 양이온종의 적어도 일부를 금속 하이드록사이드로 변환하는 공정; 금속 하이드록사이드의 적어도 일부를 금속 옥사이드로 변환하는 공정; 및 비결정성 알루미늄 옥사이드 및 비결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 적어도 하나의 기공의 벽의 적어도 일부를 부분 결정성 알루미늄 옥사이드 및 부분 결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 적어도 하나로 변환하는 공정을 포함할 수 있다. 이러한 방법과 관련된 하나 이상의 실시형태에 있어서, 기공의 벽의 적어도 일부를 변환하는 것은 약 75℃~약 95℃의 범위 내의 온도를 갖는 금속염 수용액 중에 알루미늄 기판을 침지시켜서 비결정성 옥사이드 및 비결정성 하이드록사이드 중 적어도 하나의 적어도 일부를 부분 결정성 알루미늄 옥사이드 및 부분 결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 적어도 하나로 변환되도록 침지하는 것을 포함할 수 있다. 금속염 수용액은 금속 아세테이트 및 금속 나이트레이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 방법과 관련된 하나 이상의 다른 실시형태에 있어서, 금속 하이드록사이드의 적어도 일부를 변환하는 것은, 예를 들면 산화 분위기 중에서 약 150℃~약 300℃의 범위 내의 온도에서 적어도 약 30 분의 산화시키는 기간 동안에 알루미늄 기판을 가열하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방법과 관련된 하나 이상의 다른 실시형태에 있어서, 금속 양이온종의 적어도 일부를 변환하는 것은 적어도 약 8단위의 pH를 갖는 알칼리성 용액에 금속 기판을 침지하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방법과 관련된 하나 이상의 다른 실시형태에 있어서, 기공의 적어도 일부에 금속 양이온종을 도입하는 것은 금속 플루오라이드 및 계면활성제를 포함하는 금속 수용액 중에 양극산화 알루미늄 기판을 침지하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방법과 관련된 하나 이상의 또 다른 실시형태에 있어서, 기공의 적어도 일부에 금속 양이온종을 도입하는 것은 어떠한 플루오라이드종 및 계면활성제를 함유하지 않는 초음파 배스 중에서 양극산화 알루미늄 기판을 초음파 에너지에 노출시키는 것을 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태는 밀봉된 양극산화 알루미늄 기판을 제조하는 방법에 관한 것일 수 있다. 상기 방법은 제 1 금속염 수용액에 양극산화 알루미늄 기판을 침지하는 공정; 제 1 수용액에 양극산화 알루미늄 기판을 침지한 후, 상기 알루미늄 기판을 약 8단위~약 13단위의 범위 내의 pH를 갖는 알칼리성 용액과 초음파 에너지에 노출시키는 공정; 양극산화 알루미늄 기판을 알칼리성 용액에 침지한 후 적어도 약 150℃의 건조 온도의 산화 분위기 중에서 양극산화 알루미늄 기판를 열적으로 처리하는 공정; 및 양극산화 알루미늄 기판을 열적으로 처리한 후 약 75℃~약 95℃ 범위 내의 온도를 갖는 제 2 금속 수용액에 양극산화 알루미늄 기판을 침지하는 공정을 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의하면, 제 1 금속염 수용액은 니켈, 철, 아연, 구리, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 및 은 중 적어도 하나의 플루오라이드를 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의하면, 제 1 금속염 수용액은 약 7단위 미만의 pH 및 약 15℃~약 35℃ 범위 내의 온도를 가질 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의하면, 제 1 금속염 수용액은 약 100ppm 미만의 계면활성제를 포함할 수 있고, 일부 경우에서는 제 1 금속염 수용액은 약 0.5중량％~약 8.0중량％의 금속 양이온종을 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의하면, 알루미늄 기판을 노출하는 것은 양극산화 알루미늄 기판을 나트륨 하이드록사이드 및 칼륨 하이드록사이드(NaOH 및 KOH) 등의 알칼리 금속 하이드록사이드 및 계면활성제를 포함하는 알칼리성 용액에 약 1분~약 5분 범위 내의 기간 동안 침지하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에서는, 알칼리성 용액은 약 20℃~약 60℃ 범위 내의 온도를 가질 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의하면, 양극산화 알루미늄 기판을 노출하는 것은 일반적으로 초음파 배스에서 약 10분~약 25분 범위 내의 기간 동안 기판에 초음파 에너지를 가하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 다른 실시형태에 의하면, 양극산화 알루미늄 기판을 열적으로 처리하는 것은 약 150℃~약 300℃ 범위 내의 온도의 오븐 중에서 양극산화 알루미늄 기판을 일반적으로 약 30분~약 2시간의 기간 동안에 가열하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에서는, 제 2 금속 수용액은 약 5.0단위~약 6.0단위 범위 내의 pH를 가질 수 있고, 또 다른 경우에서는 상기 용액은 금속 아세테이트 및 금속 나이트레이트 중 적어도 하나를 약 4.5중량％~약 6.5중량％의 농도로 포함할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태는 적어도 약 0.04중량％의 나트륨 하이드록사이드 용액에 약 11일 동안 약 15℃~약 25℃ 범위 내의 온도에서 침지한 후, ASTM 4060에 따라서 측정시 약 109mg 미만의 테이버 마모 손실을 가진 적어도 약 0.05㎜의 밀봉된 양극산화 코팅을 포함하는 알루미늄 물품에 관한 것일 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태는 pH 12의 용액을 이용한 초음파 세정 공정 및 약 275℉의 온도에서의 오토클래이빙에 적어도 5 사이클 동안 노출시킨 후 ASTM E 308에 의해 실시했을 때 CIE(국제 조명 위원회) 1976 L＊, a＊, b 컬러 스케일에 의하면 ΔL＊가 약 1.5, Δa＊가 약 2.0, Δb＊가 약 2.5의 값 미만의 퇴색 특성을 갖는 적어도 약 0.5㎜의 착색 밀봉된 양극산화 코팅을 포함하는 알루미늄 물품에 관한 것일 수 있다. 일부 경우에 있어서, 초음파 세정은 적어도 약 45분간 행해지고, 또 다른 경우에는 오토클래이빙은 적어도 약 45분간 행해진다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태는 부분 결정성의 적어도 약 0.05㎜의 밀봉된 양극산화 금속 코팅을 포함하고, 도 7에서 도시한 바와 같이 X선 회절(XRD) 패턴을 갖는 알루미늄 물품에 관한 것일 수 있다. 일부 특정 경우에 있어서, 회절 패턴은 약 18°, 37°, 44°, 및 62°에서 피크가 나타난다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태는 제 1 금속을 포함하는 금속 기판; 금속 기판의 적어도 일부와 인접한 양극산화 영역과 같은 양극 영역을 포함하는 밀봉된 양극산화 금속에 관한 것일 수 있다. 양극산화 영역은 일반적으로 비결정성 제 1 금속 옥사이드를 포함하는 복수의 셀을 갖는다. 각각의 셀은 적어도 그 일부에 기공 충전제를 가진 기공을 가질 수 있다. 기공 충전제는 결정성 전이 금속 옥사이드, 결정성 귀금속 옥사이드, 반금속 옥사이드, 알칼리 토류 금속 옥사이드, 및 알칼리 금속 옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 밀봉된 양극산화 금속은 양극 영역의 적어도 일부에 인접한 밀봉 영역을 더 포함할 수 있다. 밀봉 영역은 결정성 제 1 금속 옥사이드, 결정성 귀금속 옥사이드, 결정성 알칼리 금속 옥사이드, 결정성 제 1 금속 하이드록사이드, 결정성 귀금속 하이드록사이드, 및 결정성 알칼리 금속 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 있어서, 귀금속은 은, 루테늄, 팔라듐, 이리듐, 백금, 금, 및 그 합금 또는 그 조합 중 하나일 수 있다. 본 발명의 일부 실시형태에 있어서, 제 1 금속은 알루미늄 또는 그 합금이다. 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 기공 충전제는 결정성 니켈 옥사이드, 주석 옥사이드, 코발트 옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 규소 옥사이드, 및 나트륨 옥사이드 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 양극 영역은 알루미늄 옥사이드의 주상 셀 및 결정성 니켈 하이드록사이드의 기공 충전제를 포함할 수 있다. 밀봉 영역은 결정성 알루미늄 하이드록사이드를 포함할 수 있다. 밀봉 영역은 일부 경우에 있어서 밀봉 영역의 깊이와 함께 증가하는 결정성 레벨을 가진 알루미늄 하이드록사이드를 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 밀봉된 양극산화 금속은 양극 영역과 밀봉 영역 사이에 위치된 계면 영역을 더 포함할 수 있고, 계면 영역은 결정성 전이 금속 하이드록사이드, 결정성 알칼리 금속 하이드록사이드, 및 결정성 귀금속 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태는 제 1 금속을 포함하는 벌크 금속 부분; 및 벌크 금속 부분의 적어도 일부에 밀봉된 양극산화 코팅을 갖는 금속 기구로서, 상기 밀봉된 양극 코팅은 벌크 금속 부분과 인접한 제 1 영역, 제 2 영역, 및 제 1 영역과 제 2 영역 사이에 인접한 계면 영역을 가진 금속 기구에 관한 것일 수 있다. 제 1 영역은 일반적으로 제 1 금속 옥사이드를 포함하는 복수의 셀 구조를 일반적으로 갖고, 각각의 셀 구조는 결정성 전이 금속 옥사이드, 결정성 귀금속 옥사이드, 반금속 옥사이드, 알칼리 토류 금속 옥사이드, 및 알칼리 금속 옥사이드 중 적어도 하나를 포함하는 충전제를 적어도 부분적으로 포함하는 기공을 갖는다. 제 2 영역은 결정성 제 1 금속 옥사이드, 결정성 귀금속 옥사이드, 결정성 알칼리 금속 옥사이드, 결정성 제 1 금속 하이드록사이드, 결정성 귀금속 하이드록사이드, 및 결정성 알칼리 금속 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 계면 영역은 결정성 전이 금속 하이드록사이드, 결정성 귀금속 하이드록사이드, 및 결정성 알칼리 금속 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 1 전이 금속은 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있다. 제 1 금속 옥사이드는 비결정성 알루미늄 옥사이드 또는 비결정성 알루미늄 합금 옥사이드일 수 있다. 충전제는 결정성 니켈 하이드록사이드를 포함할 수 있다. 계면 영역은 결정성 알루미늄 하이드록사이드 및 결정성 니켈 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 1 영역은 니켈 하이드록사이드를 적어도 부분적으로 포함하는 기공을 가진 알루미늄 옥사이드를 포함하는 복수의 주상 셀 구조를 포함할 수 있다. 금속 기구는 의료 기기, 의료 기구, 의료 기구의 핸들과 같은 의료 기기의 구성 요소, 의료 기기용 케이스, 의료 시설에 이용되는 컨테이너, 또는 정형 외과용 장치일 수 있다. 금속 기구는 프로펠러, 프로펠러 회전축, 윈치, 텐셔녀, 블록, 아이, 링, 트래블러, 뱅, 섀클, 및 잭과 같은 해양 선박의 구성 요소일 수 있다. 금속 기구는 가정용 물품 또는 그 구성 요소, 예를 들면 조리 기구, 서빙 기구, 그 핸들, 주택 설비, 또는 엔클로저일 수 있다. 금속 기구는 자동차의 트림과 같은 자동차의 구성 요소일 수 있다. 또한, 금속 기구는 항공우주 시스템에 이용될 수 있다. 금속 기구는 정화통, 또는 하우징, 벤트, 덕트의 구성 요소 또는 유압 장치의 구성요소 또는 쌍과 같은 산업 환경에 이용되는 것일 수 있다.
첨부된 도면은 비율로 그려짐을 의도한 것은 아니다. 도면에서 다양한 도면에 도시한 각각 동일하거나 거의 동일한 구성 요소 또는 단계는 같은 도면부호로 나타낸다. 명백하게 하기 위해, 매 구성 요소 또는 단계를 도면마다 라벨링한다. 도면에서:
도 1은 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의한 변환 또는 밀봉을 위한 양극 코팅을 도시하는 개략도이다;
도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의한 변환 또는 그 밀봉을 위한 양극 코팅에 금속 전구체종을 도입하는 것을 도시하는 개략도이다;
도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의한 변환 또는 밀봉을 위한 양극 코팅에 있어서 중간체 화합물로의 금속 전구체종의 변환을 도시하는 개략도이다;
도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의한 변환 또는 밀봉을 위한 변환을 위해 양극 코팅에 있어서 준안정성 종으로의 중간체 화합물의 변환을 도시하는 개략도이다;
도 5는 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의한 결정성의 밀봉된 양극산화 코팅으로의 준안정성 종의 변환을 도시하는 개략도이다;
도 6은 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의한 알루미늄 기판 상의 결정성의 밀봉된 양극산화 코팅 및 종래기술의 알루미늄 기판 상의 비결정성 양극산화 코팅의 X선 회절 패턴의 사본이다;
도 7은 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의한 알루미늄 기판 상의 결정성의 밀봉된 양극산화 코팅의 X선 회절 패턴의 사본이다;
도 8a는 본 발명의 결정성의 밀봉된 양극산화 코팅 및 종래기술의 양극 코팅을 가진 알루미늄 래크를 평가하기 위해 교반하는 나트륨 하이드록사이드 배스의 사진의 사본이다;
도 8b~8d는 본 발명의 결정성의 밀봉된 양극산화 코팅을 가진 알루미늄 래크 및 종래기술의 양극 코팅을 가진 래크를 도시하는 사진의 사본이다;
도 9는 본 발명의 물품을 소독하기 위해 이용할 수 있는 본 발명의 살균 과정의 플로우챠트이다;
도 10a~10c는 본 발명의 결정성의 밀봉된 양극산화 코팅(도 10c), 및 종래기술의 양극산화 코팅(도 10b)의 마모 성능을 도시하는 사진이다;
도 11a~11e는 본 발명의 코팅과 관련되는 열처리를 통해 금속 옥사이드 고체로의 금속 하이드록사이드 생성물의 상변태를 예시적으로 도시한 사진이다;
도 12a 및 12b는 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의한 밀봉된 양극산화 알루미늄 일부의 투과 전자 현미경(TEM)의 현미경 사진이다; 또한
도 13a~13c는 도 12b의 밀봉된 양극산화 알루미늄의 다양한 깊이에서의 에너지 분산적인 X선 스팩트럼을 도시하는 그래프로서, 도 13a는 "1"로 라벨링된 영역이 나타내는 위치 부근에서의 스펙트럼을 도시하고, 도 13b는 "2"로 라벨링된 영역이 나타내는 위치 부근에서의 스펙트럼을 도시하고, 및 도 13c는 "3"로 라벨링된 영역이 나타내는 위치 부근에서의 스펙트럼을 도시한다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태는 바람직한 물리적 특성 및 화학적 특성을 가진 금속 기판 상에 양극 코팅을 제공하는 처리에 관한 것일 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시형태는 적어도 부분적으로 결정성인 양극 코팅을 갖는 물품에 관한 것일 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태는 부분 결정성 금속 옥사이드와 부분 결정성 금속 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함하는 구조를 가진 금속 기판의 제조방법에 관한 것일 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태는 적어도 부분 결정성 금속 옥사이드와 적어도 부분 결정성 금속 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함하는 구조를 갖는 금속 기판의 제조방법에 관한 것일 수 있다. 본 발명의 일부 실시형태는 비결정성 알루미늄 옥사이드와 알루미늄 하이드록사이드 중 어느 하나의 기공과 벽에 의해 규정되는 셀을 가진 양극산화 코팅을 갖는 알루미늄 물품으로부터 결정성 알루미늄 옥사이드와 결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함하는 특징을 갖는 양극산화 알루미늄 물품을 제조하는 것에 관한 것일 수 있다. 본 발명의 방법은 기공의 적어도 일부에 적어도 하나의 금속 양이온종을 도입하는 공정, 적어도 일부의 금속 양이온종을 금속 하이드록사이드로 변환하는 공정, 적어도 일부의 금속 하이드록사이드를 금속 옥사이드로 변환하는 공정, 및 비결정성 알루미늄 옥사이드와 비결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 어느 하나의 적어도 일부의 셀을 변환하여 적어도 부분 결정성 알루미늄 옥사이드와 적어도 부분 결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 적어도 하나의 적어도 부분 결정성 특징을 갖는 양극산화 알루미늄 물품을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시형태는 바람직하게는 결정성 알루미늄 옥사이드와 결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 적어도 하나, 보다 바람직하게는 부분 결정성 알루미늄 옥사이드와 부분 결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 적어도 하나로 구성된 구조를 갖는 양극산화 알루미늄 기판의 제조방법에 관한 것일 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 다른 실시형태는 기판 상에 양극층의 결정성을 증진시키는 공정을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 또 다른 실시형태는 양극산화 알루미늄 기판의 제조방법에 관한 것일 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에 적합한 적어도 부분 결정성 양극 코팅된 물품은 가정용 하드웨어, 트레이드 장비를 포함하는 도구; 반도체, 석유와 광물 추출, 및 다른 산업 공정용의 것을 포함하는 장비와 기계 부품; 컨테이너, 트레이, 모듈, 핸들, 고정 장치, 카트와 같은 일반적인 의료 기기 및 정형 외과용 기구를 포함하는 의료 장치 및 기기; 피스톤, 링, 밸브와 같은 외장부품, 엔진, 및 변속기를 포함하는 자동차 부품; 프로펠러, 아웃드라이브, 클리트, 윈치, 로크, 마스트, 리깅, 다른 습식 구성요소와 같은 조선 및 선박 구성요소; 전자 하우징; 항공우주 부품과 장비; 총 부품, 야간 촬상 시스템, 전자 장비, 수송 설비를 포함하는 군장비 부품과 기기; 식기세척기, 건조기, 세탁기, 개수대와 같은 가정용 및 상업용 가전제품; 욕실 및 주방 하드웨어와 같은 건설 기계와 하드웨어; 및 가정용 및 상업용 취사 도구, 식기류와 같은 조리 장치 기구와 장비 등의 용도에 이용될 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일부 실시형태는, 예를 들면 도 2~5에서 예시로서 도시한 금속의 분해에 의해 기판의 하부 재료의 적어도 부분적인 보호를 제공하는 배리어 재료로 함침 또는 충전함으로써 기공(106)과 같은 셀의 기공을 적어도 부분적으로 충전할 수 있는 기판의 밀봉에 관한 것일 수 있다.
기공(106)은 다양한 조건 하에서 산성 공격이나 알칼리성 공격에 적어도 부분적으로 내성이 있는 하나 이상의 화합물을 도입함으로써 적어도 부분적으로 함침 또는 충전될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의하면, 하나 이상의 화합물이 기판 금속이나 기판 금속 옥사이드에 비반응성인 조건 하에서 하나 이상의 전구체 화합물을 포함하는 배스 중에 금속 기판을 침지함으로써 기공(106)에 도입될 수 있다. 따라서, 일부 경우에 있어서, 예를 들면 본 발명의 하나 이상의 실시형태는 기공(106) 등의 금속 기판의 공간이나 보이드의 적어도 일부에 하나 이상의 금속 양이온종을 도입하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 실시형태에 의하면, 양극산화 알루미늄 기판이나 양극산화 알루미늄 합금 기판 등의 금속 기판은 바람직하게는 주변 조건에서 제 1 금속염 수용액에 침지될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시형태는, 예를 들면 금속 수용액 중에 금속 기판을 침지함으로써 기공의 적어도 일부에 하나 이상의 금속 양이온종을 도입하는 것을 포함할 수 있다. 용액 중의 금속종이나 또는 비금속염은 도 2에 예시적으로 도시한 바와 같이 확산 현상에 의해 양극 산화 기공의 적어도 일부에 적어도 부분적으로 함침될 수 있다. 전구체 화합물로서 이용될 수 있는 금속의 예로는 니켈, 철, 아연, 구리, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 및 은을 들 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 배스 또는 금속 수용액은 약 7단위 미만의 pH와 약 15℃~약 35℃ 범위 내의 온도를 가질 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의하면, 제 1 금속염 수용액은 계면활성제 약 100ppm 미만을 포함할 수 있고, 일부 경우에는 배스이나 제 1 금속염 수용액은 금속 양이온종 약 0.5~약 8.0중량％를 포함하거나, 이루어지거나 또는 필수성분으로 하여 이루어질 수 있다.
일부 유리한 조건에 의하면, 금속 수용액은 적어도 하나의 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 일부 더 유리한 구성에서는, 금속 수용액은 플루오라이드종을 포함하는 배스일 수 있다. 따라서, 일부 경우에 있어서, 금속 수용액은 계면활성제를 함유 또는 함유하지 않고, 니켈, 철, 아연, 구리, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 및 은 중 적어도 하나의 플루오라이드를 포함할 수 있다. 이러한 실시형태 중 일부에서, 기공(106)의 벽의 알루미늄 옥사이드의 적어도 일부는 일반적으로 기공의 내부 표면(도시하지 않음)의 적어도 일부를 플루오라이드 음이온종과 반응하여 알루미늄 플루오라이드를 형성할 수 있다. 그 변이형에 있어서, 금속 수용액은 적어도 하나의 계면활성제와 함께 니켈, 철, 아연, 구리, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 및 은 중 적어도 하나의 플루오라이드를 필수성분으로 하여 이루어질 수 있다. 그 또 다른 변이형에 있어서, 금속 수용액은 계면활성제를 함유하지않고 니켈, 철, 아연, 구리, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 및 은 중 적어도 하나의 플루오라이드를 필수성분으로 하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의한 하나 이상의 다른 변이형에 있어서, 기공의 적어도 일부에 금속 양이온종을 도입하는 것은 금속이나 금속 합금 기판을 플루오라이드 비함유 및/또는 계면활성제 비함유의 초음파 배스 중에서 초음파 에너지에 노출시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 다른 실시형태는 금속 양이온종과 같은 전구체 화합물의 적어도 일부를 안정한 금속 화합물로 변환시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면 금속 양이온종의 적어도 일부는 변환 또는 반응하여 금속 하이드록사이드를 형성할 수 있다. 일부 경우에 있어서, 금속 전구체는 도 3에 예시적으로 도시한 바와 같이 침전물(108)을 형성하도록, 바람직하게는 예를 들면 금속 하이드록사이드를 적어도 부분적으로 기공(106)에 충전되도록 유도할 수 있다. 금속 양이온종의 적어도 일부를 변환하는 것은 양극산화 금속이나 금속 합금 기판을 적어도 약 8 단위의 pH를 가지는 알칼리성 용액 중에 적어도 부분적으로 침지하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면 금속 하이드록사이드로의 형성 또는 변환은 양극산화 알루미늄 기판을 약 8단위~약 13단위 범위 내의 pH를 가지는 알칼리성 용액에 노출시키는 것을 포함할 수 있다. 다양한 공정에 있어서, 양극산화 금속 또는 금속 합금, 또는 적어도 그 일부는 제 1 수용액에 침지된 후에 초음파 에너지에 노출될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 의하면, 양극산화 금속이나 금속 합금 기판을 노출하는 것은 알칼리 금속 하이드록사이드나 알칼리 토류 하이드록사이드 및 하나 이상의 계면활성제를 포함하는 알칼리성 용액 중에 양극산화 금속이나 금속 합금 기판을 금속 양이온종의 적어도 일부를 금속 하이드록사이드로 변환하기에 충분한 기간 동안 침지하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 변환은 약 1분~약 5분 범위 내의 기간 동안에 양극산화 금속 기판의 침지를 포함할 수 있다. 알칼리성 용액은 알칼리 금속 하이드록사이드 및 계면활성제를 필수성분으로 하여 이루어질 수 있지만, 다른 경우에는 알칼리성 용액은 알칼리 토류 하이드록사이드를 필수성분으로 하여 이루어질 수 있고, 더 다른 경우에는 알칼리성 용액은 알칼리 금속 하이드록사이드와 알칼리성 토류 하이드록사이드의 혼합물을 필수성분으로 하여 이루어질 수 있다. 알칼리성 용액은 바람직하게는 약 20℃~약 60℃ 범위 내의 온도를 갖는다.
본 발명의 하나 이상의 다른 실시형태에 의한 대안적이거나 상보적인 경우에는, 양극산화 금속이나 금속 합금 기판을 노출하는 것은 일반적으로 초음파 배스 중에서 양극산화 금속이나 금속 합금 기판에 초음파 에너지를 금속 양이온종의 적어도 일부, 일반적으로는 소정 부분을 금속 하이드록사이드로 변환하기에 충분한 기간 동안 가하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면 초음파 에너지는 양극산화 알루미늄 기판의 침지에 의해서 약 10 분~약 25분 범위 내의 기간 동안 양극산화 알루미늄 기판에 가해질 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태는 금속 하이드록사이드의 적어도 일부를 금속 옥사이드로 변환하는 것을 포함하는 열 처리를 포함할 수 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 침전된 금속 하이드록사이드(108)의 적어도 일부는 기판의 적어도 일부의 기공 등의 금속 또는 금속 합금 기판의 일부에서 준안정성의 금속 옥사이드(110)로 변환될 수 있다. 옥사이드 생성물의 적어도 일부는 금속 또는 금속 합금 기판의 금속 옥사이드에 기계적으로, 화학적으로, 또는 둘 다에 의해 결합된다고 생각된다. 금속 하이드록사이드 침전물(106)의 적어도 일부의 변환은 적어도 부분 산화, 일부 경우에서의 하이드록사이드 침전물의 탈수 또는 건조를 열역학적으로 촉진하는 조건에 양극산화 금속 또는 금속 합금 기판을 노출하는 것을 포함할 수 있다. 변환과 결합은 산화 분위기 중에서 열역학적 변환 온도에서 충분한 변환율을 제공하는 소정의 산화 기간 동안 양극산화 금속 기판을 가열함으로써 행할 수 있다. 변환 온도에 따라서, 준안정성의 옥사이드에 대한 금속 하이드록사이드 산화를 산화 분위기 중에서 2시간 미만에 실행할 수 있다. 예를 들면, 변환은 적어도 약 150℃, 일반적으로 약 150℃~약 300℃ 범위 내의 온도에서 적어도 약 30분의 기간 동안 오븐에서 가열함으로써 행할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 다른 실시형태는 도 5에 예시적으로 도시한 바와 같이 비결정성 상으로부터 기공의 구조의 적어도 일부, 예를 들면 그 벽을 부분 결정성 금속 옥사이드와 부분 결정성 금속 하이드록사이드(112) 중 적어도 하나를 적어도 부분적으로 포함할 수 있는 구조로 변환하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 변환은 일부 경우에 있어서 기공의 벽의 적어도 일부의 결정성을 증진시키는 것을 포함할 수 있다. 구조의 적어도 일부를 변환하는 것은 부분 결정성 금속 옥사이드 또는 부분 결정성 금속 하이드록사이드 상으로의 변환을 촉진시키는 조건에서 제 2 금속염 수용액에 양극산화 금속 또는 금속 합금 기판의 적어도 일부를 침지하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 결정성을 증진시키는 변환은 제 2 금속 수용액에 약 75℃~약 95℃ 범위 내의 온도에서 양극산화 알루미늄 또는 양극산화 알루미늄 합금 기판을 침지하여 비결정성 알루미늄 옥사이드 및/또는 비결정성 알루미늄 하이드록사이드 중 적어도 하나를 부분 결정성 금속 옥사이드와 부분 결정성 금속 하이드록사이드 중 적어도 하나, 일반적으로는 부분 결정성 금속 옥사이드와 부분 결정성 금속 하이드록사이드 중 적어도 하나로 변환하는 것을 포함할 수 있다. 제 2 금속 수용액은 바람직하게는 약 5단위~약 6단위 범위 내의 pH를 가지며, 일부 경우에 있어서는 제 2 수용액은 금속 아세테이트와 금속 나이트레이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 경우에 있어서, 제 2 수용액은 금속 아세테이트를 필수성분으로 하여 이루어지거나 또는 금속 나이트레이트를 필수성분으로 하여 이루어질 수 있다. 또 다른 경우에는, 제 2 수용액은 금속 아세테이트와 금속 나이트레이트를 필수성분으로 하여 이루어질 수 있다. 금속 아세테이트 및/또는 금속 나이트레이트의 농도는 약 4.5중량％~약 6.5중량％일 수 있다. 따라서, 일부 경우에 있어서 결정성을 증진시키는 것은 부분 수화시켜 베마이트형 결정을 형성하고, 수반되는 팽창에 의해 기공의 모두 또는 적어도 상당한 부분이 폐쇄되어 적어도 부분적으로 부분 결정성 구조를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시형태에 이용될 수 있는 계면활성제의 예로는 미시간주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 입수가능한 TRITON™ X-100 계면활성제인 친수성 폴리에틸렌 옥사이드, 예를 들면 폴리에틸렌글리콜 p-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페닐에테르 등의 비이온 계면활성제를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
양극산화 알루미늄 또는 양극산화 알루미늄 합금 기판을 밀봉하는 것을 포함하는 본 발명의 실시형태에 있어서, 얻어진 밀봉된 양극 코팅은 도 6과 7에 도시한 바와 같이, X선 회절 패턴 또는 스팩트럼을 가지는 것을 분석적 특징으로 한다. 도 6과 7에서 나타내는 스팩트럼은 각각 1과 4로 고정된 두개의 다른 XRD 입사각을 보여준다. 스팩트럼에서, 도 6에 있어서 "본 발명"으로 명시된 부분 결정성 양극산화 코팅은 "종래기술 #1"과 "종래기술 #2"로서 명시된 종래 기술의 비결정성, 무결정성 양극 코팅과 비교하여 부분 결정성 특징을 나타낸다. 특히, 부분 결정성 알루미늄 하이드록사이드는 약 18°, 37°, 44°, 및 62°의 피크에 의해 알 수 있다.
도 12a는 본 발명의 밀봉된 양극산화 금속 기판의 사진이다. 밀봉된 양극산화 금속은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 제 1 금속으로 구성된 금속성 기판(204); 금속성 기판의 적어도 일부와 인접한 양극 영역(202)을 포함한다. 양극 영역(202)은 일반적으로 비결정성 제 1 금속 옥사이드를 포함하는 복수의 셀을 갖는다. 복수의 셀은 각각 일반적으로 적어도 그 일부에서 기공 충전제를 가진 기공을 갖는다. 기공 충전제는 결정성 전이 금속 옥사이드, 결정성 귀금속 옥사이드, 반금속 옥사이드, 알칼리 토류 금속 옥사이드, 및 알칼리 금속 옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 양극 영역(202)은 알루미늄 옥사이드의 주상 셀과 결정성 니켈 하이드록사이드의 기공 충전제를 포함할 수 있다. 밀봉 영역은 결정성 알루미늄 옥사이드를 포함할 수 있다. 기공 충전제는 결정성 니켈 옥사이드, 주석 옥사이드, 코발트 옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 규소 옥사이드, 및 나트륨 옥사이드 중 하나를 포함하거나, 필수성분으로 하여 이루어지거나, 또는 이루어질 수 있다.
귀금속은 은, 루테늄, 팔라듐, 이리듐, 백금, 금, 및 합금 중의 하나 또는 그 조합일 수 있다.
밀봉된 양극산화 금속은 양극 영역(202)의 적어도 일부에 인접한 밀봉 영역(206)을 더 포함할 수 있다. 밀봉 영역(206)은 결정성 제 1 금속 옥사이드, 결정성 귀금속 옥사이드, 결정성 알칼리 금속 옥사이드, 결정성 제 1 금속 하이드록사이드, 결정성 귀금속 하이드록사이드, 및 결정성 알칼리 금속 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 경우에 있어서, 밀봉 영역(206)은 결정성 제 1 금속 옥사이드, 결정성 귀금속 옥사이드, 결정성 알칼리 금속 옥사이드, 결정성 제 1 금속 하이드록사이드, 결정성 귀금속 하이드록사이드, 및 결정성 알칼리 금속 하이드록사이드 중 어느 하나를 필수성분으로 하여 이루어지거나 또는 이루어질 수 있다. 밀봉 영역은 밀봉 영역의 깊이와 함께 증가하는 결정성의 레벨을 갖는 알루미늄 하이드록사이드 등의 금속 하이드록사이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 밀봉된 양극산화 금속은 양극 영역(202)과 밀봉 영역(206) 사이에 위치된 계면 영역(207)을 더 포함할 수 있다. 계면 영역(207)은 결정성 전이 금속 하이드록사이드, 결정성 알칼리 금속 하이드록사이드, 및 결정성 귀금속 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 계면 영역(207)은 결정성 전이 금속 하이드록사이드, 결정성 알칼리 금속 하이드록사이드, 및 결정성 귀금속 하이드록사이드 중 어느 하나를 필수성분으로 하여 이루어지거나 이루어진다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태는 약 15℃~약 25℃ 범위 내의 온도에서 11일 동안 적어도 약 0.04중량％의 나트륨 하이드록사이드 용액 중에 침지한 후에 ASTM 4060에 따라 측정시 약 109mg 미만의 테이버 마모 손실을 갖는 적어도 약 0.05㎜의 부분 결정성 코팅을 포함하는 밀봉된 양극산화 알루미늄 물품에 관한 것일 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태는 pH 12의 용액을 이용한 초음파 세정 공정 및 약 135℃에서의 오토클래이빙에 적어도 5사이클 동안 노출시킨 후 ASTM E 308에 의해 실시했을 때 CIE(국제 조명 위원회) 1976 L＊, a＊, b 컬러 스케일에 의하면 ΔL＊가 약 1.5, Δa＊가 약 2.0, Δb＊가 약 2.5의 값 미만의 퇴색 특성을 갖는 적어도 약 0.5㎜의 착색된 양극산화 코팅을 포함하는 밀봉된 양극산화된 알루미늄 물품에 관한 것일 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 물품은 적어도 약 45분 동안의 초음파 세정 후, 또 다른 경우에는 적어도 약 45분 동안의 오토클래이빙 후에 퇴색 내성을 제공할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 다른 실시형태는 일반적으로 적어도 약 0.05㎜의 양극산화된 부분 결정성 코팅을 포함하는 알루미늄 물품에 관한 것일 수 있다. 적어도 약 0.05㎜의 양극산화 코팅은 ASTM 4060에 따라 측정시 적어도 약 0.04중량％의 나트륨 하이드록사이드 용액에 약 15℃~약 25℃ 범위 내의 온도에서 침지 후, 11일 동안 약 109mg 미만의 테이버 마모 손실을 나타낼 수 있다.
여기에 사용된 바와 같이, "부분 결정성"이라는 용어는 완전한 결정성 성질을 나타내지 않는 양극 코팅을 의미한다. 부분 결정성 금속 하이드록사이드나 부분 결정성 금속 옥사이드는 일반적으로 결정성 옥사이드, 결정성 하이드록사이드, 또는 둘 다를 형성할 수 있는 반복 패턴을 나타난다. 또한, 본 발명의 일부 실시형태는 다결정성 금속 옥사이드, 다결정성 금속 하이드록사이드, 또는 둘 다로부터 부분 다결정성 성질을 가진 양극 코팅과 관련될 수 있다.
실시예
본 발명의 이들 및 다른 실시형태의 기능 및 이점은 실시예로부터 더욱 이해될 수 있고, 실시예는 하기 본 발명의 하나 이상의 시스템과 기술의 이익 및/또는 이점을 설명하지만 본 발명의 전체 내용을 예시하는 것은 아니다.
실시예에서, 양극 알루미늄 샘플을 SANFORD QUANTUM® 방법에 의해 제조했다. 알루미늄 샘플을 약 15℃~21℃로 유지한 250g/L의 H2SO4 용액에서 양극산화시켰다. 14VDC~18VDC의 전압을 인가했다. 샘플을 초음파 배스 중에서 주변의 니켈 아세테이트 용액에 20분 동안 침지한 후에, 약 13단위의 pH를 갖는 0.4부피％의 NaOH 용액에서 약 5분 동안 처리했다. 그 다음, 샘플을 약 250℃에서 약 1시간 동안 열처리하고, 최종적으로 약 90℃에서 약 40분 동안 니켈 아세테이트 용액에 침지했다.
종래기술의 양극산화 알루미늄 샘플을 종래기술의 Ⅲ 타입 하드 양극산화 프로세스에 의해 제조했다. 그 다음, 샘플을 약 -2℃~0℃로 유지한 225g/L H2SO4 용액에서 양극산화했다. 18VDC~33VDC의 전압을 인가했다. 그 다음, 샘플을 약 25℃에서 약 10분 동안 주변의 니켈 플루오라이드 또는 90℃에서 20분 동안 니켈 아세테이트 용액을 사용하여 밀봉했다.
이중 밀봉된 양극산화 알루미늄 샘플을 약 0.05㎜의 코팅 두께를 제공하도록 SANFORD QUANTUM® 프로세스에 의해 제조했다. 샘플을 약 15℃~21℃로 유지한 250g/L의 H2SO4 용액에서 양극산화했다. 약 14VDC~18VDC의 전압을 인가했다. 샘플을 주변의 니켈 플루오라이드 용액에 10분 동안 침지한 후, 약 90℃에서 약 20분 동안 니켈 아세테이트 용액에 침지했다.
실시예 1
본 실시예는 SANFORD QUANTUM® 프로세스에 따라 제조한 종래기술의 양극산화 알루미늄 기판 패널의 높은 pH 조건에 대한 내성을 설명한다.
각종 알루미늄 합금 패널의 수개의 4인치×4인치 샘플을 코팅 두께를 변화시키면서 SANFORD QUANTUM® 프로세스를 사용하여 양극산화시켰다. 표 1은 3개의 양극 코팅 단계를 위한 운영 조건을 나타낸다. 샘플을 범용의 세정제 제제로 채워진 초음파 배스를 사용해서 평가했다. 뉴저지주 잉글우드시 소재의 Sutan Healthcare 제품인 PRO·PORTION™ 초음파 세정제 제제의 30ml를 탈이온수 약 1갤런과 혼합하여 초음파 세정 배스를 제조했다. 그 용액의 pH를 pH 약 11.0±0.2단위로 조정하고, 필요에 따라 부식제를 첨가함으로써 유지시켰다. 배스를 송풍기로 순환시킴으로써 배스 온도를 일정히 유지시키면서 초음파 에너지를 약 4~6시간 동안 가했다. 표면 외관과 이염을 측정하여 불합격과 합격 모드를 결정했다. 각각의 샘플을 백색면 검사 장갑이나 시약 등급 이소프로필 알코올에 적신 고품질 종이 수건을 사용하여 적절한 압력으로 닦아냈다. 장갑이나 수건 상에서의 임의의 색번짐 증거가 나타냈을 때를 실패 모드로 규정했다.
Figure pct00001
＊ 청색, 진청색, 적색, 흑색, 녹색
실시예 2
본 실시예는 높은 pH, 알칼리성 조건에 노출 후, 종래기술의 양극산화 코팅의 성능과 본 발명에 의한 밀봉된 부분 결정성 양극 산화 코팅을 비교한다.
(1) 본 발명의 부분 결정성 코팅과 (2) 니켈 아세테이트 밀봉 방법에 의한 흑색 착색된 종래기술의 양극산화 코팅을 사용하여 하드 양극산화하여 2개의 알루미늄 래크를 제조했다. 각각의 래크를 140℉(약 60℃)에서 나트륨 하이드록사이드 약 120g/L를 포함하는 고온 에칭액에 투입했다. 각각의 용액을 도 8a에 도시한 바와 같이 공기 중에서 강력히 교반했다.
종래기술로 제조한 알루미늄 래크의 표면을 약 2분 후에 완전히 박리되었는지 관찰했다. 그러나, 본 발명에 의해 제조된 양극산화 래크 상의 코팅은 약 20분 이상 후에도 고온의 에칭액에서 그 특성을 유지했다. 도 8b는 침지 전 양극산화 알루미늄 래크(본 발명의 좌측-부분 결정성의 밀봉된 양극 코팅, 우측-종래기술의 니켈 아세테이트 밀봉)를 나타낸다. 도 8c는 2분 동안 침지한 후 알루미늄 래크를 나타내며, 본 발명의 부분 결정성 밀봉된 양극 코팅을 갖도록 제조된 좌측에 나타내는 래크는 에칭이 나타나지 않지만, 종래기술의 니켈 아세테이트 밀봉으로 제조된 우측에 나타내는 래크의 코팅은 제거되었다. 도 8d에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 부분 결정성 양극 코팅을 갖도록 제조된 래크는 20분 동안 알칼리성 배스에 침지한 후에도 여전히 허용가능한 코팅을 가졌다.
실시예 3
본 실시예는 의료 살균 조건에 노출된 후의 종래기술의 양극 산화 코팅과 본 발명에 의한 밀봉된 양극 산화 코팅의 성능을 비교한다.
수개의 4인치×4인치의 샘플 패널을 종래기술의 양극 산화 패널 샘플과 함께 본 발명의 밀봉된 양극산화 코팅을 갖도록 제조했다. 샘플을 초음파와 오토클래이브 작동을 포함하는 도 9에 도시한 가속 살균 절차(ASP)를 사용함으로써 평가했다. 살균은 샘플을 범용의 세정 용액으로 채운 초음파 시스템으로 이동시키는 것을 포함했다. PRO·PORTION™ 초음파 세정제 30mL를 약 1갤런의 탈이온수와 혼합하여 초음파 세정 배스를 제조했다. 용액의 pH를 약 12.5±0.2단위로 조정하고, 부식제를 첨가함으로써 유지했다. 초음파 에너지를 배스 온도를 일정하게 유지하면서 약 45분 동안 가했다. 초음파 세정 후, 샘플을 탈이온수로 린싱하여 세정 용액을 제거했다. 린싱 후에, 샘플을 효소 세정제, RENUZME™ 제제(Getinge USA, Inc 제품, 뉴욕주 로체스터시 소재)에 약 30초 동안 침지했다. 그 다음, 샘플을 약 30초 동안 탈이온수로 링싱하여 세정제를 제거했다. 린싱 후에, 샘플을 약 132℃에서 약 45분 동안 오토클래이빙했다. 각각의 샘플을 사이클을 4번 반복해서 살균했다. 표 2에는 살균 작동으로부터의 결과를 나타낸다.
Figure pct00002
실시예 4
본 실시예는 식기세척 조건에 노출된 후에 종래기술의 양극 산화 코팅의 성능과 본 발명에 의한 밀봉된 양극산화 코팅의 성능을 비교한다.
본 발명의 결정성의 밀봉된 양극 코팅을 가진 샘플 알루미늄 패널뿐만 아니라 종래기술의 양극 산화 코팅을 가진 샘플 알루미늄 패널을 제조했다. 패널을 시판의 드라이 세제를 사용하는 약 60~90분의 보통의 식기세척 사이클 동안 주거용 식기 세척기에 투입했다. 10개의 세척 사이클 2회를 20일 이상 행했다. 관찰과 결과를 요약한 표 3에 나타난 것과 같이, 결정성의 밀봉된 양극 코팅으로 마감된 패널 샘플만 오직 기능적 또는 미적인 성능 손실의 신호를 나타내지 않았다.
Figure pct00003
실시예 5
본 실시예는 약 0.04％ 나트륨 하이드록사이드의 용액에 소킹한 후, 종래기술의 양극 산화 코팅의 성능과 본 발명에 의한 결정성의 밀봉된 양극산화 코팅의 성능을 비교한다.
2개의 알루미늄 샘플을 본 발명의 결정성의 밀봉된 양극산화 코팅을 이용하여 제조했다. 또한 종래기술의 알루미늄 양극 옥사이드 샘플 패널을 제조했다. 각각의 샘플 패널의 표면을 금속 강판을 이용하여 문지름으로써 스크래치했다. 스크래치된 패널을 나트륨 하이드록사이드 0.04％ 용액과 물(약 11.6~12.3의 pH)에 약 24시간 동안 소킹했다. 패널을 3사이클 이상 마모 및 소킹하고, 각각의 표면 외관을 금속 강판을 이용하여 표면을 스크래치함으로써 각 사이클 이후에 평가했다. 표 4에는 스크래치 이후에 관찰을 나타낸다.
Figure pct00004
실시예 6
본 실시예는 낮은 pH 조건에의 노출, 황산 함침 후, 종래기술의 양극산화 코팅과 본 발명의 결정성의 밀봉된 양극산화 코팅을 평가한다.
알루미늄 샘플을 본 발명의 결정성의 밀봉된 양극산화 코팅을 이용하여 제조했다. 다른 밀봉 조건을 사용하여 3개의 종래기술의 양극 산화 코팅 샘플을 1인치×1인치 6061 알루미늄 합금 쿠폰으로부터 제조했다. 샘플 각각의 코팅 두께와 중량을 ASTM B 137에 따라 결정했다. 샘플을 약 0.8단위의 pH를 가진 약 0.71부피％ 황산 수용액에 약 24시간 동안 소킹했다. 코팅 두께와 중량을 황산 용액에 침지한 후 측정하고, 초기값과 비교했다. 샘플의 결과와 관찰은 표 5에 나타낸다. 데이터로부터 3개 모두의 종래기술의 양극 산화 코팅은 황산 수용액에서 완전히 분해된 다는 것, 즉 코팅의 질량이 알루미늄 표면에서 완전히 제거된 것을 알 수 있다. 또한, 무피복 알루미늄은 음의 중량 손실로 나타내었듯이 산성 용액에 의해 공격받는 것으로 나타났다. 반대로, 본 발명의 결정성의 밀봉된 양극산화 알루미늄 샘플은 약 20％의 코팅 두께 손실과 약 31％의 중량 손실을 보여줬다. 또한, 본 발명의 부분 결정성의 밀봉된 양극산화 샘플은 그 경도와 완정성을 유지하는 것이 나타났다.
Figure pct00005
실시예 7
본 실시예는 종래기술의 밀봉된 양극산화 알루미늄 코팅과 본 발명의 밀봉된 양극산화 알루미늄 코팅의 마모 저항성을 비교한다.
본 발명의 밀봉된 양극산화 알루미늄 샘플, 2중 밀봉된 양극산화 알루미늄 샘플(니켈 플루오라이드 처리 후 니켈 아세테이트 처리하여 제조함), 및 0.05㎜(2.0mil)의 코팅 두께를 가진 종래기술의 양극산화 알루미늄 코팅의 3개의 샘플 중에서 테이버 마모를 주변 온도에서 3일 및 11일 동안 나트륨 하이드록사이드에 각각 소킹한 후에 평가했다.
도 10a는 테이버 프로세스를 수행한 후에, 3일이 지난 이중 밀봉된 양극산화 알루미늄 샘플의 사진이다. 마모 부분에서 베어 알루미늄 표면이 보이는 전체 코팅 두께 손실을 나타냈다.
11일이 지난 본 발명의 밀봉된 양극산화 알루미늄 샘플은 테이버 프로세스를 수행한 후 코팅 두께 손실이 약 0.05㎜(2.0mil)~0.038㎜(1.5mil) 덜하다. 도 10b는 마모 테스트 후 3일이 지난 종래기술의 양극 산화 코팅의 외관을 보여주는 사진이고, 도 10c는 마모 테스트 후 11일이 지난 밀봉된 양극산화 알루미늄 샘플의 외관을 보여주는 사진이다.
실시예 8
본 실시예는 본 발명의 밀봉된 양극산화 기판의 제조 동안에 열 처리를 통해 금속 하이드록사이드 생성물의 금속 옥사이드 고체로의 상변태를 평가한다.
도 11a에 도시한 바와 같이, 약 5.0중량％의 니켈 아세테이트를 포함하는 금속염 용액을 제조했다. 용액의 pH를 나트륨 하이드록사이드, NaOH, 수용액을 첨가함으로써 약 10.0단위로 증가시켰다. 도 11b에 도시한 바와 같이, 상기 용액은 니켈 하이드록사이드 침전을 가리키는 녹색을 띠고 혼탁해졌다. 도 11c에 도시한 바와 같이, 침전물을 No. 40 와트만 여과 종이를 사용하여 여과했다. 침전물이 있는 여과 종이를 약 60℃에서 약 1시간 동안 건조했다. 건조된 녹색의 침전물 니켈 하이드록사이드를 도 11d에 도시한 바와 같이 실험 접시에 수집하고, 약 250℃에서 약 1시간 동안 오븐에서 가열했다.
열 처리 후 녹색 침전물은 흑색 입자가 되었다. 흑색 입자는 니켈 옥사이드, Ni2O3인 것으로 생각된다. 도 11e는 열 합성 전 녹색의 입자, 니켈 하이드록사이드를 나타내는 녹색 침전물(좌측)과 니켈 옥사이드의 흑색 입자인 열처리된 입자(우측)를 보여준다.
본 발명의 실시형태가 되는 일부 실시형태를 이제 설명하려한다. 본 발명에서 기술된 것에 대해 명확하게 할 것이고, 앞서 설명한 것은 단지 실례가 되고 제한되지 않는 것이고 오직 실시예의 방식에 의해서 나타낸다. 수많은 변형과 다른 실시형태는 보통의 기술 중 하나의 범위 내에 있고, 본 발명의 범위 내로 있게 되면서 심사숙고된다. 특히, 비록 여기에 나타난 많은 실시예가 방법 행동이나 시스템 요소의 구체적인 화합을 포함하지만, 저런 행동과 저런 요소들은 같은 목표를 성취하기 위한 다른 방법으로 화합될 수 있다고 여겨진다.
본 발명에서 기술된 것은 여기서의 변수와 배열은 대표적이고, 실제적인 변수 및/또는 배열은 본 발명의 시스템과 기술이 사용된 구체적인 적용에 따라 다를 것이라는 것을 인식할 수 있다. 본 발명에서 기술된 것은 본 발명의 구체적인 실시형태에 상응하는, 단지 일상적인 실험을 사용할 뿐, 또한 인지하거나 알아낼 수 있다. 그러므로 여기서 설명된 실시형태가 오직 실시예의 방식에 의해 나타나고, 본 발명은 명확히 설명했다는 말로서 첨부된 청구항과 그것에 상응한 범위 내에서 행해질 수 있겠다.
게다가, 본 발명은 각 특징, 시스템, 서브시스템이나 여기서 설명된 기술, 그리고 둘 이상의 특징, 시스템, 서브시스템이나 기술의 어떤 화합을 설명하는 것에 관한 것을 또한 인식할 수 있다. 그리고 만일 그런 특징, 시스템, 서브시스템과 기술이 상호 간에 모순되지 않는다면, 청구항에 포함된 것처럼, 본 발명의 범위 내에서 둘 이상의 특징, 시스템, 서브시스템 및/또는 방법의 어떤 화합이 고려될 수 있음을 인식할 수 있다. 오직 하나의 실시형태와 관련되어 논의된 다른 행동, 요소와 특징은 다른 실시형태와 비슷한 역할로부터 배재되도록 의도된 것이다.
여기서 사용된 것과 같이, "복수"라는 용어는 둘 이상의 아이템이나 성분을 말한다. "포함하는," "포함하는," "지니는," "가지는," "함유하는," 및 "포함하는,"이라는 용어는 기술된 명세서나 청구항 그리고 그런 것에서이든, 제한을 두지 않는 용어들이다. 즉 "어디에 제한을 두지 않고 포함하는"을 의미하는 것이다. 그러면, 그런 용어의 사용은 그 후에 나열된 아이템과 추가된 아이템뿐 아니라, 그에 상응한 것을 포함한다는 의미로 쓰인다. 오직 과도적인 구문인 "구성된"과 "근본적으로 구성된"은 각각 청구항에 대하여 폐쇄적이거나 반폐쇄적인 과도적인 구문이다. 청구항에서 청구 요소를 변경하기 위해 "제 1," "제 2," "제 3," 그리고 그 같은 것처럼 보통 용어의 사용은 행동의 방법이 행해지는 측면에서 어떤 우선사항, 우선항이나 하나의 청구의 순서를 또 다른 것이나 일시적인 순서 위로 스스로 연결할 수 없다. 청구 요소를 구별하기 위해 같은 이름(보통 용어의 사용이 아니라면)을 가진 또 다른 요소로부터 어떤 이름을 가진 하나의 청구 요소를 구별하기 위해 단지 라벨로서 사용한다.

Claims (15)

  1. 제 1 금속을 포함하는 금속성 기판;
    상기 금속성 기판의 적어도 일부와 인접하여 있고, 비결정성 제 1 금속 옥사이드를 포함하는 복수의 셀을 가진 양극 영역으로서, 상기 복수의 셀의 각각은 적어도 그 일부에 기공 충전제를 갖고, 상기 기공 충전제는 결정성 전이 금속 옥사이드, 결정성 귀금속 옥사이드, 반금속 옥사이드, 알칼리 토류 금속 옥사이드, 및 알칼리 금속 옥사이드 중 적어도 하나를 포함하는 양극 영역; 및
    상기 양극 영역의 적어도 인부와 인접하여 있고, 결정성 제 1 금속 옥사이드, 결정성 귀금속 옥사이드, 결정성 알칼리 금속 옥사이드, 결정성 제 1 금속 하이드록사이드, 결정성 귀금속 하이드록사이드, 및 결정성 알칼리 금속 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함하는 밀봉 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉된 양극산화 금속.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 귀금속은 은, 루테늄, 팔라듐, 이리듐, 백금, 금, 및 그 합금 중 하나인 것을 특징으로 하는 밀봉된 양극산화 금속.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 금속은 알루미늄 또는 그 합금인 것을 특징으로 하는 밀봉된 양극산화 금속.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기공 충전제는 결정성 니켈 옥사이드, 주석 옥사이드, 코발트 옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 규소 옥사이드, 및 나트륨 옥사이드 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉된 양극산화 금속.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 양극 영역은 알루미늄 옥사이드의 주상 셀 및 결정성 니켈 하이드록사이드의 기공 충전제를 포함하고, 상기 밀봉 영역은 결정성 알루미늄 하이드록사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉된 양극산화 금속.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀봉 영역은 밀봉 영역의 깊이와 함께 증가하는 결정성 레벨을 갖는 알루미늄 하이드록사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉된 양극산화 금속.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극 영역과 상기 밀봉 영역 사이에 위치하고, 결정성 전이 금속 하이드록사이드, 결정성 알칼리 금속 하이드록사이드, 및 결정성 귀금속 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함하는 계면 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉된 양극산화 금속.
  8. 제 1 금속을 포함하는 벌크 금속성 부분; 및
    상기 벌크 금속성 부분의 적어도 일부 상의 밀봉된 양극산화 코팅을 포함하는 금속성 기구로서:
    상기 밀봉된 양극 코팅은 상기 벌크 금속성 부분과 인접한 제 1 영역,
    제 2 영역, 및
    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에 인접하여 있는 계면 영역을 갖고,
    상기 제 1 영역은 제 1 금속 옥사이드를 포함하는 복수의 셀 구조를 포함하고, 상기 셀 구조의 각각은 결정성 전이 금속 옥사이드, 결정성 귀금속 옥사이드, 반금속 옥사이드, 알칼리 토류 금속 옥사이드, 및 알칼리 금속 옥사이드 중 적어도 하나를 포함하는 충전제를 적어도 부분적으로 포함하는 기공을 갖고,
    상기 제 2 영역은 결정성 제 1 금속 옥사이드, 결정성 귀금속 옥사이드, 결정성 알칼리 금속 옥사이드, 결정성 제 1 금속 하이드록사이드, 결정성 귀금속 하이드록사이드, 및 결정성 알칼리 금속 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함하고, 또한
    상기 계면 영역은 결정성 전이 금속 하이드록사이드, 결정성 귀금속 하이드록사이드, 및 결정성 알칼리 금속 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 기구.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 전이 금속은 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 금속 기구.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 금속 옥사이드는 비결정성 알루미늄 옥사이드 또는 비결정성 알루미늄 합금 옥사이드인 것을 특징으로 하는 금속 기구.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 충전제는 결정성 니켈 하이드록사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 기구.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 계면 영역은 결정성 알루미늄 하이드록사이드 및 결정성 니켈 하이드록사이드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 기구.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 니켈 하이드록사이드를 적어도 부분적으로 포함하는 기공을 가진 알루미늄 옥사이드를 포함하는 복수의 주상 셀 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 기구.
  14. 제 13 항에 있어서,
    의료 장치용 케이스인 것을 특징으로 하는 금속 기구.
  15. 제 8 항에 있어서,
    의료 장치의 핸들인 것을 특징으로 하는 금속 기구.
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