KR20160040778A

KR20160040778A - 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정 및 이에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제

Info

Publication number: KR20160040778A
Application number: KR1020140134081A
Authority: KR
Inventors: 장세도; 박경수
Original assignee: 한가람화학 주식회사
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2016-04-15
Also published as: KR101621371B1

Abstract

본 발명은 알루미늄 표면의 탈색방지 아노다이징 공정 및 이에 따른 탈색방지 알루미늄 아노다이징 봉공처리제에 관한 것으로, 알루미늄 표면에 산화피막을 형성하고, 염료를 착색하는 니켈을 함유하지 않은 봉공처리제를 이용한 탈색방지 아노다이징 공정에 있어서, 상기 알루미늄 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 탈지공정과; 상기 알루미늄 표면 미세홈을 형성하는 에칭공정과; 상기 알루미늄을 금속염 용액에 침전시킨 상태에서 통전시켜 그 표면에 산화피막층을 형성하도록 13.5V를 45분간 21℃에서 아노다이징하는 1차아노다이징공정과; 상기 1차아노다이징공정을 통해 형성된 산화피막층에 원하는 색상을 선택하여 염료를 착색하는 1차염료착색공정과; 상기 1차염료착색공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄 표면에 탈색방지 예비봉공처리제와 탈색방지 본봉공처리제가 미세홈에 유입되어 충진되는 1차실링공정과; 상기 1차실링공정을 거친 알루미늄을 건조하고, 알루미늄의 모서리 등의 불필요 부분의 가공이나 알루미늄 표면의 식각 표현을 위한 가공을 하는 건조가공공정과; 상기 건조가공공정을 거친 1차염료가 착색된 알루미늄 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 2차탈지공정과; 상기 2차탈지공정을 통해 이물질이 제거된 알루미늄을 금속염 용액에 침전시킨 상태에서 통전시켜 1차 착색된 알루미늄의 모서리 등의 불필요 부분의 가공부분이나 알루미늄 표면의 식각 표현을 위한 가공된 부분에 산화피막층을 형성하도록 13.5V를 10~30분간 21℃에서 아노다이징하는 2차아노다이징공정과; 상기 2차아노다이징공정을 통해 형성된 산화피막층에 원하는 색상을 선택하여 염료를 착색하는 2차염료착색공정과; 상기 2차염료착색공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄 표면에 탈색방지 예비봉공처리제와 탈색방지 본봉공처리제가 미세홈에 유입되어 충진되는 2차실링공정과; 상기 2차실링공정을 거친 알루미늄을 건조하고, 탈색이 방지된 알루미늄 제품을 완성하는 건조완료공정;을 통해 실링공정에서 사용되는 봉공처리제에 니켈이 함유되지 않아 인체에 알레르기를 유발하지 않으며, 2번의 아노다이징에 따른 2번의 실링공정에서 예비실링과 본실링을 수행함에 따라 알루미늄 제품의 염료착색 품질이 우수하여 탈색현상이 발생되지 않아 높은 품질의 제품생산이 가능하고, 알루미늄의 산화를 방지할 수 있으며, 2번의 아노다이징 공정의 1차 및 2차 실링공정에서의 예비실링과 본실링으로 공정을 구분시, 염료착색 공정의 색상을 달리함에 따라 투톤 컬러의 색상구현이 탈색 없이 이루어질 수 있는 알루미늄 표면의 탈색방지 아노다이징 공정 및 이에 따른 탈색방지 알루미늄 아노다이징 봉공처리제에 관한 것이다.

Description

니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정 및 이에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제{Anodizing process, which does not contain anti-color fading nickel salt and Sealing agent for preventing discoloration anodizing therof}

본 발명은 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정 및 이에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피부 알레르기 유발물질로 규정된 니켈의 사용이 규제됨에 따라 종래 니켈염 및 코발트염을 봉공처리제로 사용하여 실링하고 착색하여 탈색 없는 알루미늄 제품의 생산에 대하여 대체가 가능하고, 니켈염 및 코발트염과 같은 높은 품질의 아노다이징 실링이 가능하여 알루미늄 제품에 염료 착색시 염료가 봉공을 빠져나와 탈색되지 않아 우수한 품질의 제품생산이 가능한 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정 및 이에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제에 관한 것이다.

알루미늄 아노다이징(Anodizing)은 인위적인 산화 피막을 알루미늄 표면에 형성하여 외부 부식환경에서 알루미늄 소재를 보호하는데 목적이 있으며 아노다이징(Anodizing)에서 인위적으로 생긴 산화 피막은 미세하게 부식된 구멍들로 형성 되어 있으며 이 구멍들을 메꾸어 주어야 완벽한 아노다이징(Anodizing)이 완성이 된다.

이와 같이 알루미늄 표면에 미세하게 부식된 구멍을 메꾸는 공정을 봉공처리(Sealing; 이하, 실링이라 함)라 부르며 이때 쓰이는 봉공처리제인 약품은 니켈염 또는 코발트염이 함유된 제품으로 사용되고 있다. 이러한 실링공정에는 물론 다른 금속염 및 공정(증기 Sealing)등을 도입하기도 하였으나 니켈염을 사용한 제품만큼 실링(Sealing) 품질이 좋게 나타나는 것이 없을뿐더러 실링(Sealing) 후 염료 착색시에도 염료가 봉공에서 빠져나오질 않아 탈색현상이 없는 최상의 실링(Sealing) 조건을 주었다.

그러나, 최근 출시되고 있는 스마트폰 등의 가전 제품 중에 피부와 접촉하는 제품은 피부 알레르기를 유발하는 물질로 니켈이 규정되어 있어서 아무리 좋은 성능을 가진 봉공처리제라도 니켈염이 첨가되어있으면 판매가 불가능하기에 여러 시도로 봉공처리제와 이를 이용한 실링 공정 개발을 시도하고 있는 실정이다.

하지만, 실링(Sealing) 공정에서 니켈염이 포함되지 않은 봉공처리제의 사용으로 인해 알루미늄 제품의 품질 저하로 니켈염을 사용한 공정 대비 내식성 저하 및 염료착색의 빠짐 등의 현상이 빈번함에 따라 제품으로서 가치가 떨어지기에 산업현장에서는 상당한 문제가 되었다.

이에 니켈 및 코발트염이 들어가지 않은 봉공처리제(Sealing)제 및 염료 착색, 2중 아노다이징(Anodizing) 공정에서도 견딜 수 있는 봉공처리제 개발과 이를 이용한 공정이 요구되고 있는 실정이다.

이와 같은 종래의 아노다이징 공정을 살펴보면 탈지-에칭-아노다이징-염료착색-실링-건조 공정을 통해 알루미늄 제품이 생산되고 있으며, 염료 착색을 제외한 공정으로 무색 아노다이징 공정도 있다.

상기와 같은 종래 아노다이징 공정에서 앞서도 언급한 바와 같이, 실링공정은 니켈염이 함유된 봉공처리제를 인위적으로 만든 알루미늄 표면상의 봉공을 실링한다. 그러나, 스마트폰 등의 가전제품에서 니켈이 피부 알레르기를 유발하는 물질로 규정되어 있어 현재는 사용이 규제되어 있고, 이를 대체하기 위한 니켈염이 제외된 봉공처리제를 이용하여 생산하려는 노력을 기하고 있다.

하지만, 현재까지 니켈염을 대체한 봉공처리제를 이용한 아노다이징 공정의 실링공정을 거친 알루미늄 제품은 실링 품질과 제품 내식성이 저하되고, 염료 착색시 염료 색상의 변화, 즉 색빠짐 현상인 탈색이 나타나 사실 스마트폰 등의 가전제품에 사용되기 어려운 점이 있다.

더욱이, 최근 스마트폰 부품 관련해서는 아노다이징을 2차로 공정을 거치는 경우가 필수적으로 자리 잡고 있음으로 인해 니켈이 포함된 봉공처리제를 사용하지 않은 제품으로는 더 이상 적용이 불가능하여 앞서도 언급한 바와 같이 니켈염을 사용하지 않고도 실링 품질이 뛰어나고, 염료착색이 우수하여 탈색이 없는 봉공처리제의 개발이 요구되고 있고, 이에 따른 공정에도 변화가 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1242497호, 등록일자 2013.02.27.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 2번의 아노다이징 공정의 1차 및 2차실링공정은 예비실링과 본실링으로 공정을 구분하여 실링하고, 실링공정에서 사용되는 봉공처리제에 니켈이 함유되지 않아 인체에 알레르기를 유발하지 않으며, 2번의 아노다이징에 따른 2번의 실링공정에서 예비실링과 본실링을 수행함에 따라 알루미늄 제품의 염료착색 품질이 우수하여 탈색현상이 발생되지 않아 높은 품질의 제품생산이 가능한 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정 및 이에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 2번의 아노다이징 공정의 1차 및 2차 실링공정에서의 예비실링과 본실링으로 공정을 구분시, 염료착색 공정의 색상을 달리함에 따라 투톤 컬러의 색상구현이 탈색 없이 이루어질 수 있는 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정 및 이에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정은 알루미늄 표면에 산화피막을 형성하고, 염료를 착색하는 니켈을 함유하지 않은 봉공처리제를 이용한 탈색방지 아노다이징 공정에 있어서, 상기 알루미늄 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 탈지공정(S110)과; 상기 알루미늄 표면 미세홈을 형성하는 에칭공정(S120)과; 상기 알루미늄을 금속염 용액에 침전시킨 상태에서 통전시켜 그 표면에 산화피막층을 형성하도록 13.5V를 45분간 21℃에서 아노다이징하는 1차아노다이징공정(S130)과; 상기 1차아노다이징공정을 통해 형성된 산화피막층에 원하는 색상을 선택하여 염료를 착색하는 1차염료착색공정(S140)과; 상기 1차염료착색공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄 표면에 탈색방지 예비봉공처리제와 탈색방지 본봉공처리제가 미세홈에 유입되어 충진되는 1차실링공정(S150)과; 상기 1차실링공정을 거친 알루미늄을 건조하고, 알루미늄의 모서리 등의 불필요 부분의 가공이나 알루미늄 표면의 식각 표현을 위한 가공을 하는 건조가공공정(S160)과; 상기 건조가공공정을 거친 1차염료가 착색된 알루미늄 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 2차탈지공정(S200)과; 상기 2차탈지공정을 통해 이물질이 제거된 알루미늄을 금속염 용액에 침전시킨 상태에서 통전시켜 1차 착색된 알루미늄의 모서리 등의 불필요 부분의 가공부분이나 알루미늄 표면의 식각 표현을 위한 가공된 부분에 산화피막층을 형성하도록 13.5V를 10~30분간 21℃에서 아노다이징하는 2차아노다이징공정(S210)과; 상기 2차아노다이징공정을 통해 형성된 산화피막층에 원하는 색상을 선택하여 염료를 착색하는 2차염료착색공정(S220)과; 상기 2차염료착색공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄 표면에 탈색방지 예비봉공처리제와 탈색방지 본봉공처리제가 미세홈에 유입되어 충진되는 2차실링공정(S230)과; 상기 2차실링공정을 거친 알루미늄을 건조하고, 탈색이 방지된 알루미늄 제품을 완성하는 건조완료공정(S240);을 포함한다.

여기서, 상기 1차실링공정 및 2차실링공정은 예비실링공정(S10)과 본실링공정(S20)으로 구분되되, 상기 예비실링공정(S10)은 3가크롬을 함유한 인산크롬,황산크롬,염화크롬,아세트산크롬 중 어느 하나와 우레아(UREA)를 혼합하여 PH 1~5의 탈색방지 예비봉공처리제를 통해 상온에서 1~5분간 염료착색된 알루미늄을 실링처리하고, 상기 본실링공정(S20)은 아세트산나트륨(Sodium Acetate), 트리에탄올아민(Triethanolamine), 아세트산(Acetic Acid) 중 어느 하나와 계면활성제(DBA : Dodecylbenzene sulfonic Acid)를 혼합하여 PH 5.5~6.0의 탈색방지 본봉공처리제를 통해 온도 90~100℃ 사이에서 10~20분간 상기 예비실링공정을 통해 예비실링처리된 알루미늄을 침적하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 탈색방지 예비봉공처리제는 인산크롬(CrPO4.6H20), 황산크롬(Cr2(SO4)3 12H20), 염화크롬, 아세트산크롬 중 어느 하나를 0.01 g/ℓ~ 0.1 g/ℓ과, 우레아(Urea)는 0.01~2 g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 탈색방지 예비봉공처리제에는 다수의 예비실링탈색방지보조제로 아세트산 암모늄(Ammonium Acetate), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylen glycol 200(2g/20ml)), 요오드화칼륨(KI) 중 적어도 어느 하나 이상을 0.01 g/ℓ~ 0.1 g/ℓ가 더 첨가될 수 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 탈색방지 본봉공처리제는 아세트산 나트륨(Sodium Acetate) ,트리에탄올아민(Triethanolamine), 아세트산(Acetic Acid) 중 적어도 어느 하나 이상을 0.1~20g/ℓ, 계면활성제(DBA : Dodecylbenzene sulfonic Acid) 0.01~0.1g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 탈색방지 본봉공처리제에는 본실링탈색방지보조제로 EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) 0.2g/ℓ가 더 첨가될 수 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제는 아노다이징 공정에서 염료착색공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄 제품의 탈색을 방지하기 위한 실링공정에서의 봉공처리제에 있어서, 상기 봉공처리제는 3가크롬을 함유한 인산크롬,황산크롬,염화크롬,아세트산크롬 중 어느 하나와 우레아(UREA)를 혼합하여 PH 1~5로 형성된 탈색방지 예비봉공처리제와; 아세트산나트륨(Sodium Acetate), 트리에탄올아민(Triethanolamine), 아세트산(Acetic Acid) 중 어느 하나와, DBA(Dodecylbenzene sulfonic Acid)를 혼합하여 PH 5.5~6.0로 형성된 탈색방지 본봉공처리제;로 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 탈색방지 예비봉공처리제는 인산크롬(CrPO4.6H20), 황산크롬(Cr2(SO4)3 12H20), 염화크롬, 아세트산크롬 중 어느 하나를 0.01 g/ℓ~ 0.1 g/ℓ과, 우레아(Urea)는 0.01~2 g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하고, 상기 탈색방지 예비봉공처리제에는 다수의 예비실링탈색방지보조제로 아세트산 암모늄(Ammonium Acetate), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylen glycol 200(2g/20ml)), 요오드화칼륨(KI) 중 적어도 어느 하나 이상을 0.01 g/ℓ~ 0.15 g/ℓ가 더 첨가될 수 있다.

한편, 상기 탈색방지 본봉공처리제는 아세트산 나트륨(Sodium Acetate) ,트리에탄올아민(Triethanolamine), 아세트산(Acetic Acid) 중 적어도 어느 하나 이상을 0.1~20g/ℓ, 계면활성제(DBA : Dodecylbenzene sulfonic Acid) 0.01~0.1g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하고, 상기 탈색방지 본봉공처리제에는 본실링탈색방지보조제로 EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) 0.2g/ℓ가 더 첨가될 수 있다.

본 발명은 2번의 아노다이징 공정의 1차 및 2차실링공정은 예비실링과 본실링으로 공정을 구분하여 실링하고, 실링공정에서 사용되는 봉공처리제에 니켈이 함유되지 않아 인체에 알레르기를 유발하지 않으며, 2번의 아노다이징에 따른 2번의 실링공정에서 예비실링과 본실링을 수행함에 따라 알루미늄 제품의 염료착색 품질이 우수하여 탈색현상이 발생되지 않아 높은 품질의 제품생산이 가능하고, 알루미늄의 산화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 2번의 아노다이징 공정의 1차 및 2차 실링공정에서의 예비실링과 본실링으로 공정을 구분시, 염료착색 공정의 색상을 달리함에 따라 투톤 컬러의 색상구현이 탈색 없이 이루어질 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정의 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정의 1차실링공정과 2차실링공정의 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제가 적용된 비교예시 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제에 의해 투톤 컬러를 알루미늄 제품에 적용한 실시예시 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정 및 이에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정의 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정의 1차실링공정과 2차실링공정의 블럭도이며, 도 3은 본 발명에 따른 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제가 적용된 비교예시 사진이고, 도 4는 본 발명에 따른 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제에 의해 투톤 컬러를 알루미늄 제품에 적용한 실시예시 사진이다.

본 발명에 따른 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정은 피부 알레르기 유발물질로 규정된 니켈이 함유된 종래 니켈염을 이용한 아노다이징 공정을 통해 생산된 알루미늄 제품을 대체가능한 것으로, 피부 알레르기 반응이 없고, 염료가 착색된 후, 알루미늄 제품의 착색된 염료가 봉공으로부터 빠지는 탈색이 방지되어 높은 품질의 알루미늄 제품의 생산이 가능하도록 창출한 것으로, 아노다이징 공정의 1차 및 2차실링공정을 예비실링과 본실링으로 공정을 구분하여 실링하고, 실링공정에서 사용되는 봉공처리제에 니켈이 함유되지 않아 인체에 알레르기를 유발하지 않으며, 2번의 아노다이징에 따른 2번의 실링공정에서 예비실링과 본실링을 수행함에 따라 알루미늄 제품의 염료착색 품질이 우수하여 탈색현상이 발생되지 않아 높은 품질의 제품생산이 가능하고, 알루미늄의 산화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 2번의 아노다이징 공정의 1차 및 2차 실링공정에서의 예비실링과 본실링으로 공정을 구분시, 염료착색 공정의 색상을 달리함에 따라 투톤 컬러의 색상구현이 탈색 없이 이루어질 수 있어 다양한 장식미를 가진 알루미늄 제품의 생산을 통해 소비자 요구에 부흥할 수 있다.

이와 같은 특징의 본 발명에 따른 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 탈지공정(S110)-에칭공정(S120)-1차아노다이징공정(S130)-1차염료착색공정(S140)-1차실링공정(S150)-건조가공공정(S160)-2차탈지공정-2차아노다이징공정(S210)-2차염료착색공정(S220)-2차실링공정(S230)-건조완료공정(S240)을 통해 탈색방지되는 알루미늄 제품을 생산한다.

여기서, 상기 탈지공정(S110)은 상기 알루미늄 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 것이고, 에칭공정(S120)은 상기 알루미늄 표면 미세홈을 형성하는 것이다.

상기 1차아노다이징공정(S130)은 상기 알루미늄을 금속염 용액에 침전시킨 상태에서 통전시켜 그 표면에 산화피막층을 형성하도록 13.5V를 45분간 21℃에서 처리한다. 이후, 상기 1차염료착색공정(S140)은 상기 1차아노다이징공정을 통해 형성된 산화피막층에 원하는 색상을 선택하여 염료를 착색한다.

다음으로, 상기 1차실링공정(S150)을 거치게 되며, 상기 1차염료착색공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄 표면에 탈색방지 예비봉공처리제와 탈색방지 본봉공처리제가 미세홈에 유입되어 충진된다.

여기서, 상기 1차실링공정(S150)은 후술되는 2차실링공정과 동일하게 도 2에 도시된 바와 같이, 예비실링공정과 본실링공정으로 구분되어 처리된다. 상기 예비실링공정은 3가크롬을 함유한 인산크롬,황산크롬,염화크롬,아세트산크롬 중 어느 하나와 우레아(UREA)를 혼합하여 PH 1~5의 탈색방지 예비봉공처리제를 통해 상온에서 1~5분간 염료착색된 알루미늄을 실링처리한다. 이때 사용되는 상기 탈색방지 예비봉공처리제는 인산크롬(CrPO4.6H20), 황산크롬(Cr2(SO4)3 12H20), 염화크롬, 아세트산크롬 중 어느 하나를 0.01 g/ℓ~ 0.1 g/ℓ과, 우레아(Urea)는 0.01~2 g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 사용한다.

즉, 염료가 착색된 봉공을 1차충진하여 염료가 봉공으로부터 빠지는 현상을 방지한다. 이와 같은 예비실링공정(S10)은 아래 <표 1>에 나타난 바와 같은 실시예를 통해 착색된 염료의 색빠짐을 방지할 수 있음을 확인할 수 있었다.

<표 1>

예비 실링공정에서 탈색방지 예비봉공처리제 테스트 조건(g/100ml)

상기 <표 1>에 나타난 바와 같이, 3가크롬을 함유한 인산크롬, 황산크롬, 염화크롬, 아세트산크롬 중 어느 하나를 선택하고, 우레아(UREA)만을 혼합한 것과 다수의 예비실링 탈색방지보조제를 선택적으로 혼합한 것을 PH 1.0~4.0 사이로 조정하고 상온에서 1~5분간 염료착색된 알루미늄을 실링처리하여 테스트하였다. 여기서, 단위는 (g/100ml)로 테스트하였고, 이를 (g/ℓ)로 환산하여 설명한다. 이에 따라 테스트 결과에서 9번째 순서로 인산크롬 0.04 g/ℓ, UREA 0.05 g/ℓ, PH 1.0 상온에서 실링처리를 함에 따라 아노다이징 후, 가장 우수한 알루미늄제품의 염료착색상태를 나타내고 있고, 후술되는 2차 아노다이징 후, 2차 실링공정에서도 아노다이징 후 가장 우수한 염료착색상태를 유지할 수 있었다.

따라서, <표 1>을 통해 상기 탈색방지 예비봉공처리제는 인산크롬(CrPO4.6H20), 황산크롬(Cr2(SO4)3 12H20), 염화크롬, 아세트산크롬 중 어느 하나를 0.01 g/ℓ~ 0.1 g/ℓ과, 우레아(Urea)는 0.01~2 g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 사용한다. 이중 인산크롬이 가장 효과적으로 염료착색상태를 유지할 수 있다.

한편, <표 1>에 나타난 바와 같이, 10번째, 18번째 및 19번째에서 다수의 예비실링탈색방지보조제 중 아세트산 암모늄(Ammonium Acetate), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylen glycol 200(2g/20ml)), 요오드화칼륨(KI) 중 적어도 어느 하나 이상을 0.01 g/ℓ~ 0.1 g/ℓ가 더 첨가하여 1차 및 2차 아노다이징 공정 후, 염료착색상태의 결과로 보통이상이 되고, 색빠짐으로 인한 탈색도 방지가 가능하다.

한편, <표 1>에 나타난 바와 같이, 예비실링탈색방지보조제로 아세트산 나트륨(Sodium Acetate), 아세트산 암모늄(Ammonium Acetate), 타르타르산(Tartaric Acid), 아세트산(Acetic Acid), 황산나트륨(Na₂SO₄), 계면활성제(DBA : Dodecylbenzene sulfonic Acid), 에톡시에틸아세트산(Ethyl Cellosolve Acetate), 바나듐나트륨(Sodium Vanadate)은 1차 아노다이징에서는 염료착색을 유지한 경우도 있으나, 2차 아노다이징 후 염료착색의 유지가 떨어져 색빠짐으로 인한 탈색현상 즉, 도 3에 도시된 불완전한 실링으로 염료가 빠지는 현상이 발생되었다.

한편, 상기 본실링공정(S20)은 아세트산나트륨(Sodium Acetate), 트리에탄올아민(Triethanolamine), 아세트산(Acetic Acid) 중 어느 하나와 계면활성제(DBA : Dodecylbenzene sulfonic Acid)를 혼합하여 PH 5.5~6.0의 탈색방지 본봉공처리제를 통해 온도 90~100℃ 사이에서 10~20분간 상기 예비실링공정을 통해 예비실링처리된 알루미늄을 침적한다.

여기서, 상기 탈색방지 본봉공처리제는 아세트산 나트륨(Sodium Acetate) ,트리에탄올아민(Triethanolamine), 아세트산(Acetic Acid) 중 적어도 어느 하나 이상을 0.1~20g/ℓ, 계면활성제(DBA : Dodecylbenzene sulfonic Acid) 0.01~0.1g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 사용한다.

이와 같은 상기 탈색방지 본봉공처리제를 통해 앞서 실시한 탈색방지 예비봉공처리제에 의해 염료 착색을 유지한 부분의 예비실링공정을 거친 알루미늄 제품의 염료착색 상태를 보다 우수하게 유지하도록 하기 위한 것으로, 상기 본실링공정(S20)에 사용되는 탈색방지 본봉공처리제는 아래 <표 2>에 나타난 바와 같은 테스트하였고, 알루미늄 침척에 따른 염료 착색의 유지 및 내구성이 향상되었다.

<표 2>

본 실링공정에서 탈색방지 본봉공처리제 테스트 조건(g/ℓ)

상기 <표 2>를 통해 살펴보면 상기 탈색방지 본봉공처리제는 3번째 실시예의 아세트산 나트륨(Sodium Acetate) 10g/ℓ ,트리에탄올아민(Triethanolamine) 0.1g/ℓ, 계면활성제(DBA : Dodecylbenzene sulfonic Acid) 0.01g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 PH 5.5~6.0으로 형성한 것과, 6번째 및 8,9번째와 같이 아세트산 나트륨(Sodium Acetate) 각 5, 1, 10g/ℓ 계면활성제(DBA : Dodecylbenzene sulfonic Acid) 0.01, 0.1g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 PH 5.5~6.0으로 형성한 것과, 18번째 및 20번째와 같이, 아세트산 나트륨(Sodium Acetate) 각 5, 10g/ℓ, 아세트산(Acetic Acid) 5 g/ℓ, 계면활성제(DBA : Dodecylbenzene sulfonic Acid) 0.01g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 PH 5.5~6.0으로 형성한 것이 가장 효과적이다.

한편, 상기 탈색방지 본봉공처리제에는 본실링탈색방지보조제로 EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) 0.2g/ℓ가 더 첨가될 수 있는 것으로, EDTA에 의해 아노다이징 후 실링상태가 유지되고, 상기 EDTA는 아세트산 나트륨(Sodium Acetate)과 혼합되었을 때 아노다이징 후 실링상태가 효과적으로 유지되었다.

나아가, 상기 본실링탈색방지보조제로는 염화암모늄(Ammonium Chloride), 티오황산나트륨(Sodium Thiosulfate), 라우릴황산나트륨(Sodium lauryl sulfate)이 있으며, 이 중, 라우릴황산나트륨(Sodium lauryl sulfate)이 아세트산 나트륨(Sodium Acetate)과 혼합되었을 때 실링상태가 유지되는 부분이 있다.

이와 같이, 1차실링공정은 예비실링공정과 본실링공정으로 나뉘어 진행됨에 따라 아노다이징 후, 염료착색 및 실링상태의 유지를 보다 효과적으로 할 수 있어 도 4에 도시된 바와 같이, 알루미늄 제품의 색빠짐으로 인한 탈색이 방지되어 높은 품질의 제품생산이 가능한 것이다. 특히, 1차실링공정과 함께 후술되는 2차실링공정도 동일하게 적용함에 따라 1차실링공정을 거친 알루미늄 제품의 가공 후 다시 염료착색 및 2차실링시 색빠짐 없이 요구하는 색상표현이 가능한 알루미늄 제품 생산이 가능하다.

다음으로, 건조가공공정(S160)을 통해 상기 1차실링공정을 거친 알루미늄을 건조하고, 알루미늄의 모서리 등의 불필요 부분의 가공이나 알루미늄 표면의 식각 표현을 위한 가공을 한다. 여기서, 상기 건조가공공정은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 원톤, 투톤 형태의 알루미늄 제품을 생산하기 위해 문자나 모서리 등을 가공하는 것으로, 가공후에는 가공된 면은 내식성 향상을 위해 다시 아노다이징을 거쳐야 한다.

다음으로, 2차탈지공정(S200)은 상기 건조가공공정을 거친 1차염료가 착색된 알루미늄 표면에 존재하는 이물질을 제거한다.

다음으로, 2차아노다이징공정(S210)은 상기 2차탈지공정을 통해 이물질이 제거된 알루미늄을 금속염 용액에 침전시킨 상태에서 통전시켜 1차 착색된 알루미늄의 모서리 등의 불필요 부분의 가공부분이나 알루미늄 표면의 식각 표현을 위한 가공된 부분에 산화피막층을 형성하도록 13.5V를 10~30분간 21℃에서 아노다이징한다.

상기 2차염료착색공정(S220)은 상기 2차아노다이징공정을 통해 형성된 산화피막층에 원하는 색상을 선택하여 염료를 착색하는 것으로, 1차염료착색공정과 동일한 색상을 착색하게 되면 원톤의 알루미늄 제품이 생산되고, 1차염료착색공정에서와 다른 색상을 선택하여 착색하게 되면 투톤으로 알루미늄 제품의 생산이 가능하다.

다음으로, 2차실링공정(S230)은 상기 2차염료착색공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄 표면에 탈색방지 예비봉공처리제와 탈색방지 본봉공처리제가 미세홈에 유입되어 충진됨에 따라 2차염료착색공정을 통해 착색된 염료의 색빠짐을 방지한다. 여기서, 상기 2차실링공정은 앞서 상술한 1차실링공정과 동일한 것으로 이를 갈음한다.

상기 건조완료공정(S240)은 상기 2차실링공정을 거친 알루미늄을 건조하고, 탈색이 방지된 알루미늄 제품을 완성한다.

이와 같은 공정을 통해 생산되는 알루미늄 제품은 도 4에 나타난 바와 같이, 색빠짐현상이나 투톤칼라의 불량이 없고, 색빠짐없는 양품의 생산이 가능하다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 모서리부분을 모따기하고, 면에 음각의 문자를 표현하여 2차에 걸친 아노다이징과 2차에 걸친 실링공정을 통해 우수한 품질의 투톤 알루미늄 제품의 생산이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 이처럼 본 발명은 이들이 결합되어 구현될 수도 있다. 따라서 본 발명은 특허청구범위에 기재된 청구항들의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

S110 : 탈지공정 S120 : 에칭공정
S130 : 1차아노다이징공정 S140 : 1차염료착색공정
S150 : 1차실링공정 S160 : 건고가공공정
S200 : 2차탈지공정 S210 : 2차아노다이징공정
S220 : 2차염료착색공정 S230 : 2차실링공정
S240 : 건조완료공정 S10 : 예비실링공정
S20 : 본실링공정

Claims

알루미늄 표면에 산화피막을 형성하고, 염료를 착색하는 니켈을 함유하지 않은 봉공처리제를 이용한 탈색방지 아노다이징 공정에 있어서,
상기 알루미늄 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 탈지공정(S110)과;
상기 알루미늄 표면 미세홈을 형성하는 에칭공정(S120)과;
상기 알루미늄을 금속염 용액에 침전시킨 상태에서 통전시켜 그 표면에 산화피막층을 형성하도록 13.5V를 45분간 21℃에서 아노다이징하는 1차아노다이징공정(S130)과;
상기 1차아노다이징공정을 통해 형성된 산화피막층에 원하는 색상을 선택하여 염료를 착색하는 1차염료착색공정(S140)과;
상기 1차염료착색공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄 표면에 탈색방지 예비봉공처리제와 탈색방지 본봉공처리제가 미세홈에 유입되어 충진되는 1차실링공정(S150)과;
상기 1차실링공정을 거친 알루미늄을 건조하고, 알루미늄의 모서리 등의 불필요 부분의 가공이나 알루미늄 표면의 식각 표현을 위한 가공을 하는 건조가공공정(S160)과;
상기 건조가공공정을 거친 1차염료가 착색된 알루미늄 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 2차탈지공정(S200)과;
상기 2차탈지공정을 통해 이물질이 제거된 알루미늄을 금속염 용액에 침전시킨 상태에서 통전시켜 1차 착색된 알루미늄의 모서리 등의 불필요 부분의 가공부분이나 알루미늄 표면의 식각 표현을 위한 가공된 부분에 산화피막층을 형성하도록 13.5V를 10~30분간 21℃에서 아노다이징하는 2차아노다이징공정(S210)과;
상기 2차아노다이징공정을 통해 형성된 산화피막층에 원하는 색상을 선택하여 염료를 착색하는 2차염료착색공정(S220)과;
상기 2차염료착색공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄 표면에 탈색방지 예비봉공처리제와 탈색방지 본봉공처리제가 미세홈에 유입되어 충진되는 2차실링공정(S230)과;
상기 2차실링공정을 거친 알루미늄을 건조하고, 탈색이 방지된 알루미늄 제품을 완성하는 건조완료공정(S240);을 포함하는 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정.
제 1항에 있어서,
상기 1차실링공정(S150) 및 2차실링공정(S230)은 예비실링공정(S10)과 본실링공정(S20)으로 구분되되,
상기 예비실링공정(S10)은 3가크롬을 함유한 인산크롬,황산크롬,염화크롬,아세트산크롬 중 어느 하나와 우레아(UREA)를 혼합하여 PH 1~5의 탈색방지 예비봉공처리제를 통해 상온에서 1~5분간 염료착색된 알루미늄을 실링처리하고,
상기 본실링공정(S20)은 아세트산나트륨(Sodium Acetate), 트리에탄올아민(Triethanolamine), 아세트산(Acetic Acid) 중 어느 하나와 계면활성제(DBA : Dodecylbenzene sulfonic Acid)를 혼합하여 PH 5.5~6.0의 탈색방지 본봉공처리제를 통해 온도 90~100℃ 사이에서 10~20분간 상기 예비실링공정을 통해 예비실링처리된 알루미늄을 침적하는 것을 특징으로 하는 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정.
제 2항에 있어서,
상기 탈색방지 예비봉공처리제는 인산크롬(CrPO4.6H20), 황산크롬(Cr2(SO4)3 12H20), 염화크롬, 아세트산크롬 중 어느 하나를 0.01 g/ℓ~ 0.1 g/ℓ과, 우레아(Urea)는 0.01~2 g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정.
제 3항에 있어서,
상기 탈색방지 예비봉공처리제에는 다수의 예비실링탈색방지보조제로 아세트산 암모늄(Ammonium Acetate), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylen glycol 200(2g/20ml)), 요오드화칼륨(KI) 중 적어도 어느 하나 이상을 0.01 g/ℓ~ 0.1 g/ℓ가 더 첨가될 수 있는 것을 특징으로 하는 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정.

아세트산 나트륨(Sodium Acetate), 아세트산 암모늄(Ammonium Acetate), 타르타르산(Tartaric Acid), 아세트산(Acetic Acid), 황산나트륨(Na₂SO₄), 계면활성제(DBA : Dodecylbenzene sulfonic Acid), 에톡시에틸아세트산(Ethyl Cellosolve Acetate), 바나듐나트륨(Sodium Vanadate), 염화암모늄(Ammonium Chloride ), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylen glycol 200(2g/20ml)), 요오드화칼륨(KI)
제 2항에 있어서,
상기 탈색방지 본봉공처리제는 아세트산 나트륨(Sodium Acetate) ,트리에탄올아민(Triethanolamine), 아세트산(Acetic Acid) 중 적어도 어느 하나 이상을 0.1~20g/ℓ, 계면활성제(DBA : Dodecylbenzene sulfonic Acid) 0.01~0.1g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정.
제 5항에 있어서,
상기 탈색방지 본봉공처리제에는 본실링탈색방지보조제로 EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) 0.2g/ℓ가 더 첨가될 수 있는 것을 특징으로 하는 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정.
아노다이징 공정에서 염료착색공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄 제품의 탈색을 방지하기 위한 실링공정에서의 봉공처리제에 있어서,
상기 봉공처리제는 3가크롬을 함유한 인산크롬,황산크롬,염화크롬,아세트산크롬 중 어느 하나와 우레아(UREA)를 혼합하여 PH 1~5로 형성된 탈색방지 예비봉공처리제와;
아세트산나트륨(Sodium Acetate), 트리에탄올아민(Triethanolamine), 아세트산(Acetic Acid) 중 어느 하나와, DBA(Dodecylbenzene sulfonic Acid)를 혼합하여 PH 5.5~6.0로 형성된 탈색방지 본봉공처리제;로 구성된 것을 특징으로 하는 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제.
제 7항에 있어서,
상기 탈색방지 예비봉공처리제는 인산크롬(CrPO4.6H20), 황산크롬(Cr2(SO4)3 12H20), 염화크롬, 아세트산크롬 중 어느 하나를 0.01 g/ℓ~ 0.1 g/ℓ과, 우레아(Urea)는 0.01~2 g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제.
제 8항에 있어서,
상기 탈색방지 예비봉공처리제에는 다수의 예비실링탈색방지보조제로 아세트산 암모늄(Ammonium Acetate), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylen glycol 200(2g/20ml)), 요오드화칼륨(KI) 중 적어도 어느 하나 이상을 0.01 g/ℓ~ 0.15 g/ℓ가 더 첨가될 수 있는 것을 특징으로 하는 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제.
제 7항에 있어서,
상기 탈색방지 본봉공처리제는 아세트산 나트륨(Sodium Acetate) ,트리에탄올아민(Triethanolamine), 아세트산(Acetic Acid) 중 적어도 어느 하나 이상을 0.1~20g/ℓ, 계면활성제(DBA : Dodecylbenzene sulfonic Acid) 0.01~0.1g/ℓ를 증류수 1ℓ에 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제.
제 10항에 있어서,
상기 탈색방지 본봉공처리제에는 본실링탈색방지보조제로 EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) 0.2g/ℓ가 더 첨가될 수 있는 것을 특징으로 하는 니켈염을 함유하지 않은 탈색방지 아노다이징 공정에 따른 탈색방지 아노다이징용 봉공 처리제.