KR20190106515A - 정전기 방지 양극산화피막처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전기 방지 양극산화피막처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 등의 합금으로 이루어진 판재, 압출재, 주조재 등의 제품을 절단하고 가공하여 양극산화피막 처리(아노다이징, Anodizing)하여 표면 처리를 함에 있어서, 이를 이용하여 정전기 방지가 요구되는 전자 부품, 자동차 부품, 산업기계 부품, 반도체장비 부품 등에 대하여 추가적인 다른 코팅이나 도금 등과 같은 후처리 공정이 필요없으며 양극산화피막 처리만으로 정전기 방지 기능을 부여할 수 있음으로 인하여 공정의 단순화 및 제품의 경량화를 가능하게 하며 나아가 저비용으로 제품을 제조함으로써 획기적인 원가 경쟁력까지 갖출 수 있는 정전기를 방지할 수 있는 양극산화피막처리 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법은, 전해액 중에 금속을 양극으로 하여 전기화학적으로 금속의 표면에 산화피막을 형성하는 양극산화피막처리 방법에 있어서, 상기 산화피막의 두께를 5㎛ 이하로 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

정전기 방지 양극산화피막처리 방법{METHOD FOR ANODIZING PREVENTING STATIC ELETRICITY}

본 발명은 정전기 방지 양극산화피막처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 등의 합금으로 이루어진 판재, 압출재, 주조재 등의 제품을 절단하고 가공하여 양극산화피막 처리(아노다이징, Anodizing)하여 표면 처리를 함에 있어서, 이를 이용하여 정전기 방지가 요구되는 전자 부품, 자동차 부품, 산업기계 부품, 반도체장비 부품 등에 대하여 추가적인 다른 코팅이나 도금 등과 같은 후처리 공정이 필요없으며 양극산화피막 처리만으로 정전기 방지 기능을 부여할 수 있음으로 인하여 공정의 단순화 및 제품의 경량화를 가능하게 하며 나아가 저비용으로 제품을 제조함으로써 획기적인 원가 경쟁력까지 갖출 수 있는 정전기를 방지할 수 있는 양극산화피막처리 방법에 관한 것이다.

각종 전자 부품, 자동차 부품, 산업기계 부품, 반도체장비 부품 등의 제품의 생산 라인에서 정전기의 발생으로 인한 피해는 때로 화폐단위로 환산하기 어려울 정도이다. 정말 다양한 피해가 발생되어지고 있기 때문이며, 보다 구체적으로는 LCD, PDP, 회로에 의해 제어되는 제품들, 산업기계, 가전 제품 등을 예시할 수 있다.

특히, 전기전자 산업 발달에 따른 전자부품 및 반도체의 고집적화에 의해 정전기 발생으로 인한 제품의 기능 저하 및 제품 손상 등의 피해가 증가하고 있으며, 국내 전기전자 관련 연간 총생산 규모는 700조원에 달하는 것으로 평가되고 있으며, 전기전자 산업 분야의 불량률 중 정전기로 인한 비중은 약 33%로 추정되며, 연간 피해액이 수천억원에 달하는 것으로 알려져 있다.

이러한 대전된 정전기에 의한 장해를 방지하기 위해서는, 발생 전하를 제거, 중화 및 누설시키는 정전기 분산 또는 방사가 필수적으로 요구된다. 따라서, 정전기 분산 또는 방사를 위한 전도성 소재가 필요하다.

한편, 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 등의 금속을 각종 전자 부품, 자동차 부품, 산업기계 부품, 반도체장비 부품 등의 원재료로서 사용할 때에는 제품의 부식, 경도, 외관 등의 이유로 다양한 방법으로 표면을 처리하게 되는데 양극산화피막(아노다이징, Anodizing) 처리의 경우 전해액 중에 금속을 양극으로 하여 전기화학적으로 금속의 표면에 산화피막을 형성함으로써 상기 금속은 도체에서 표면 부도체로 그 성질이 변화하게 되어 이에 정전기에 의한 피해를 방지하기 위해서는 양극산화피막 처리 표면의 정전기 방지의 필요성이 요구되어져 온 것이다.

종래에는 이와 같은 양극산화피막 처리 후에 정전기 방지를 위하여 추가로 또 다른 코팅 또는 도금을 후처리 공정으로 하여 다시 표면을 처리하였다. 이와 같은 추가 코팅 또는 도금 공정으로 인하여 생산 원가가 증가하고, 양극산화피막 처리 표면과 후처리 코팅 또는 도금 간의 밀착력의 이상이 발생할 수 있으며, 제품의 색상이 코팅제의 단일 색상으로 한정될 수 밖에 없으며, 추가 코팅 또는 도금으로 인하여 치수 관리의 불균일을 유발하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 추가적인 다른 코팅이나 도금 등과 같은 후처리 공정이 필요없으며 양극산화피막 처리만으로 정전기 방지 기능을 부여할 수 있음으로 인하여 공정의 단순화 및 제품의 경량화를 가능하게 하며 나아가 저비용으로 제품을 제조함으로써 획기적인 원가 경쟁력까지 갖출 수 있는 정전기를 방지할 수 있는 양극산화피막처리 방법을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 양극산화피막 자체가 정전기 방지 기능은 가지므로 박리 현상이 없고 치수의 균일성을 확보할 수 있으며, 염료의 투입으로 여러 가지 다양한 색상을 구현하여 미려한 외관 관리가 가능한 정전기를 방지할 수 있는 양극산화피막처리 방법을 제공하는 것을 발명의 다른 목적으로 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결하고자 하는 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법은, 전해액 중에 금속을 양극으로 하여 전기화학적으로 금속의 표면에 산화피막을 형성하는 양극산화피막처리 방법에 있어서, 상기 산화피막의 두께를 5㎛ 이하로 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법은, 상기 산화피막의 두께를 0.1~5㎛로 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법은, 상기 금속이 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 티타늄(Ti)으로 이루어지는 군에서 선택되어지는 어느 하나이거나 그 어느 하나의 합금인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법은, 상기 전해액은 황산 용액이고 전해 온도는 30℃ 이하이며, 전압은 30V 이하이고 전류밀도는 5A/㎠ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법은, 상기 황산 용액의 농도는 15~20%인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 정전기 방지 처리된 양극산화피막처리 금속 및 합금은 상기 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법에 의하면, 추가적인 다른 코팅이나 도금 등과 같은 후처리 공정이 필요없으며 양극산화피막 처리만으로 정전기 방지 기능(표면 저항값 10²~10⁹ Ω/□)을 부여할 수 있으며, 이에 의하여 결과적으로 공정의 단순화 및 제품의 경량화를 가능하게 하며 나아가 저비용으로 제품을 제조함으로써 획기적인 원가 경쟁력까지 갖출 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법에 의하면, 양극산화피막 자체가 정전기 방지 기능은 가지며 모재 금속(예를 들어, 알루미늄(Al))과 산화피막(알루미늄(Al) 모재 금속의 경우에 Al₂O₃)은 같은 금속의 연결고리로 피막이 형성되므로 박리 현상이 없고 8㎛ 이하의 치수의 균일성을 확보할 수 있으며, 염료의 투입으로 여러 가지 다양한 색상을 구현하여 미려한 외관 관리가 가능한 정전기를 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법에 의하여 처리된 알루미늄 합금(실시예 1)의 표면 저항값을 보여주는 사진.
도 2는 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법에 의하여 처리된 알루미늄 합금(실시예 1)의 염수분무시험 결과(72시간 후)를 보여주는 사진.

이하, 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어 지는 것이다. 본 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법에 의하여 처리된 알루미늄 합금(실시예 1)의 표면 저항값을 보여주는 사진이고 도 2는 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법에 의하여 처리된 알루미늄 합금(실시예 1)의 염수분무시험 결과(72시간 후)를 보여주는 사진.

본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법은, 전해액 중에 금속을 양극으로 하여 전기화학적으로 금속의 표면에 산화피막을 형성하는 양극산화피막처리 방법에 있어서, 상기 산화피막의 두께를 5㎛ 이하로 형성하여 구성할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 산화피막의 두께를 0.1~5㎛로 형성하여 구성할 수 있다.

즉, 상기 산화피막의 두께가 5㎛ 이하로 형성하는 경우 산화피막에 정전기 방전 기능을 부여할 수 있으며, 0.1㎛ 미만인 경우에는 내식성이 급격히 저하되어 실제 각종 전자 부품, 자동차 부품, 산업기계 부품, 반도체장비 부품 등의 원재료로서 사용하기에 부적합하므로 상기 산화피막의 두께를 5㎛ 이하로 형성하여 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법은, 상기 금속이 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 티타늄(Ti)으로 이루어지는 군에서 선택되어지는 어느 하나이거나 그 어느 하나의 합금으로 구성할 수 있다.

일반적으로 양극산화피막 처리 공정은 대부분 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al) 합금을 그 처리 대상으로 하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외 마그네슘(Mg) 및 티타늄(Ti) 그리고 이들의 합금을 그 처리 대상으로 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법은, 상기 전해액은 황산 용액이고 전해 온도는 30℃ 이하이며, 전압은 30V 이하이고 전류밀도는 5A/㎠ 이하로 구성할 수 있다.

보다 구체적인 실시예로서, 상기 황산 용액의 농도는 15~20%로 하고 전해 온도는 18~30℃로 구성하며, 전압은 약 8V이며, 전류밀도는 약 3A/㎠로 구성하는 것이 바람직하다.

이 때 양극산화피막의 두께를 약 5㎛로 하기 위하여 필요한 양극산화피막 처리 시간은 약 10분이 소요되며 그 이하치로 정전기 방지 기능을 향상시키기 위해서는 양극산화피막 처리 시간을 적절하게 줄여서 구성할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리의 전체 공정은 다음과 같이 구성할 수 있다.

1. 대상 제품

2. 표면 처리 공정(버핑, 연마, 샌딩, 쇼트, 헤어라인, 도트라인 등) - 생략 가능

3. 랙킹(Racking) 공정 - 랙과 제품간의 전기 공급을 위한 준비 단계

4. 탈지공정(산성, 중성, 알칼리성 등) - 기름과 이물질의 제거 - 능생략 가

4-1. 수세 공정

5. 에칭 공정(화학연마, 각종에칭, 부식 등) - 자연산화피막과 기타 이물질의 제거와 제품외 관의 조도변화 등의 기능을 도모하고 깨끗한 알루미늄의 표면을 만듦 - 능생략 가

5-1. 수세 공정

6. Desumt(활성화)공정 - 에칭공정에서 발생한때(sumt)를 제거하고 다음 공 정을 위한 활성화 기능을 가짐 - 능생략 가

6-1. 수세 공정

7. Anodizing(산화피막) 공정

7-1. 수세 공정

8. 염색 또는 착색 공정 - 각종 색상을 구현하는 유,무기성의 염료와 안료, 천연염료 사용하여 염색 또는 착색, 백색 또는 실버 계열의 색상 구현시 생략

8-1. 수세 공정

9. 봉공처리 공정 내식성의 강화 - 기능과 필요에 따라 능생략 가

9-1. 수세 공정

10. 건조 및 포장공정

한편, 본 발명에 따른 정전기 방지 처리된 양극산화피막처리 금속 및 합금은 상기 본 발명에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법에 의하여 제조되는 것으로 구성할 수 있다.

이하에서는 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하지만, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로서 아래의 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

전해액 중에 금속을 양극으로 하여 전기화학적으로 금속의 표면에 산화피막을 형성하는 양극산화피막처리 방법에 있어서, 모재 금속은 알루미늄(Al) 합금으로 하고 전해액으로서 황산 용액(농도는 15~20%)으로 하였으며, 전해 온도는 18~30℃, 전압은 약 8V, 전류밀도는 약 3A/㎠로 하였다. 이와 같은 조건으로 양극산화피막 처리 시간을 약 10분으로 하여 양극산화피막의 두께를 5㎛로 하였다.

[시험예]

상기 실시예 1과 같이 제조한 본 발명에 따른 정전기 방지 처리된 양극산화피막처리된 알루미늄(Al) 합금에 대하여 표면 저항 측정기(SIMCO-ST4)를 이용하여 표면 저항값을 측정하였으며, 표면 처리후 일정기간 이상 부식방지의 기능이 있어야 하므로 내식성 시험(염수분무시험)을 실시하였다.

시험 결과에 의하면, 도 1에서 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 정전기 방지 처리된 양극산화피막처리된 알루미늄(Al) 합금의 표면 저항값은 10^3.7으로서 정전기 방지 기능이 있을 뿐만 아니라, 도 2에서 도시한 바와 같이 현재 정전기 방지를 요구하는 제품의 염수분무 시험의 시간 제한 조건인 48시간을 초과하여 72시간까지도 부식 및 변색이 전혀 발생하지 않는 우수한 내부식성을 확인하였다.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (7)

1. 전해액 중에 금속을 양극으로 하여 전기화학적으로 금속의 표면에 산화피막을 형성하는 양극산화피막처리 방법에 있어서,
   상기 산화피막의 두께를 5㎛ 이하로 형성하는 것을 특징으로 하는 정전기 방지 양극산화피막처리 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 산화피막의 두께를 0.1~5㎛로 형성하는 것을 특징으로 하는 정전기 방지 양극산화피막처리 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 금속은,
   알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 티타늄(Ti)으로 이루어지는 군에서 선택되어지는 어느 하나이거나 그 어느 하나의 합금인 것을 특징으로 하는 정전기 방지 양극산화피막처리 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 전해액은 황산 용액이고 전해 온도는 30℃ 이하이며, 전압은 30V 이하이고 전류밀도는 5A/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 정전기 방지 양극산화피막처리 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 황산 용액의 농도는 15~20%인 것을 특징으로 하는 정전기 방지 양극산화피막처리 방법.
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 하나의 항에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 정전기 방지 처리된 양극산화피막처리 금속.
7. 청구항 1 내지 5 중 어느 하나의 항에 따른 정전기 방지 양극산화피막처리 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 정전기 방지 처리된 양극산화피막처리 합금.

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