KR20210009975A - 마이크로 버블 아노다이징 장치 - Google Patents

마이크로 버블 아노다이징 장치 Download PDF

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Abstract

개시된 마이크로 버블 아노다이징 장치는, 모재가 침지되는 전해액이 수용된 욕조, 욕조의 외부에 배치되며, 액체에 혼합된 공기를 이용하여 마이크로 버블을 발생시키는 마이크로 버블 발생기, 전해액을 욕조에서 마이크로 버블 발생기로 인도하는 전해액 배출 유로, 전해액을 마이크로 버블 발생기에서 욕조로 인도하는 전해액 공급 유로, 공기가 전해액 배출 유로로 공급되도록 전해액 배출 유로에 연결되는 공기 공급 유닛, 및 전해액이 욕조, 전해액 배출 유로, 마이크로 버블 발생기, 및 전해액 공급 유로를 순환하도록 전해액을 가압하는 순환 펌프를 구비한다. 공기 공급 유닛으로부터 유입된 공기가 욕조에서 전해액 배출 유로로 배출된 전해액과 혼합되어서 마이크로 버블 발생기를 통과하며 마이크로 버블이 발생하고, 마이크로 버블 발생기에서 배출된, 마이크로 버블을 포함한 전해액은 전해액 공급 유로를 따라 욕조로 다시 공급된다.

Description

마이크로 버블 아노다이징 장치{Apparatus for anodizing metal using micro bubble}
본 발명은 아노다이징 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전해액에 마이크로 버블을 공급하면서 상기 전해액에 침잠된 모재(母材)의 표면에 양극산화 피막을 형성하는 마이크로 버블 아노다이징 장치에 관한 것이다.
아노다이징(anodizing)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금의 표면에 양극산화 피막, 즉 산화알루미늄(Al2O3)으로 된 피막을 형성하는 것으로, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재(母材)를 전해액 내에서 양극(anode)으로 하고 통전(通電)시켜 표면을 산화시키는 것이다. 구체적으로, 전해액이 수용된 욕조에 상기 모재와 음극재를 서로 이격되게 침잠시키고, 전원 공급기의 양극(anode)에 상기 모재를 전기적으로 연결하고, 전원 공급기의 음극(cathode)에 에 상기 음극재를 연결하여 전기 에너지를 공급하면 상기 모재의 표면에 양극산화 피막이 형성된다.
대한민국 공개실용신안공보 제20-2008-0003247호에는 상기 양극산화 피막의 내식성을 향상하고, 양극산화 피막의 품질을 균일화하기 위하여 전해액이 수용된 욕조에 공기를 공급하여 전해액을 교반하는 장치가 개시되어 있다. 그런데, 전해액이 수용된 욕조에 공기를 공급하면 전해액 내에서 직경이 수 밀리미터(mm) 이상인 큰 기포가 형성되어 전해액의 수면을 향해 빠르게 상승하여 전해액 외부로 방출된다. 이에 따라, 전해액의 교반 효과가 크지 않아서 양극산화 피막의 품질의 향상 효과도 크지 않은 문제가 있다.
대한민국 공개실용신안공보 제20-2008-0003247호
본 발명은, 욕조 내의 전해액이 마이크로 버블에 의해 활발하게 교반되어서 모재 표면에 형성되는 양극산화 피막의 품질이 향상되는 마이크로 버블 아노다이징 장치를 제공한다.
본 발명은, 금속으로 이루어진 모재(母材)의 표면에 양극산화 피막을 형성하는 장치로서, 상기 모재가 침지(浸漬)되는 전해액이 수용된 욕조(bath), 상기 욕조의 외부에 배치되며, 액체에 혼합된 공기를 이용하여 마이크로 버블(micro bubble)을 발생시키는 마이크로 버블 발생기, 상기 전해액을 상기 욕조에서 상기 마이크로 버블 발생기로 인도하는 전해액 배출 유로, 상기 전해액을 상기 마이크로 버블 발생기에서 상기 욕조로 인도하는 전해액 공급 유로, 공기가 상기 전해액 배출 유로로 공급되도록 상기 전해액 배출 유로에 연결되는 공기 공급 유닛(unit), 및 상기 전해액이 상기 욕조, 전해액 배출 유로, 마이크로 버블 발생기, 및 전해액 공급 유로를 순환하도록 상기 전해액을 가압하는 순환 펌프(pump)를 구비하고, 상기 공기 공급 유닛으로부터 유입된 공기가 상기 욕조에서 상기 전해액 배출 유로로 배출된 전해액과 혼합되어서 상기 마이크로 버블 발생기를 통과하며 마이크로 버블이 발생하고, 상기 마이크로 버블 발생기에서 배출된, 상기 마이크로 버블을 포함한 전해액은 상기 전해액 공급 유로를 따라 상기 욕조로 다시 공급되는 마이크로 버블 아노다이징 장치를 제공한다.
상기 순환 펌프는 상기 전해액 배출 유로에 위치하고, 상기 전해액 배출 유로는, 상기 욕조에서 배출된 전해액을 상기 순환 펌프로 인도하는 순환 펌프 유입관, 및 상기 순환 펌프에서 배출된 전해액을 상기 마이크로 버블 발생기로 인도하는 순환 펌프 유출관을 구비할 수 있다.
상기 공기 공급 유닛은 외부의 공기가 상기 순환 펌프 유입관으로 유입되도록 상기 순환 펌프 유입관에 연결된 공기 공급 유로를 구비할 수 있다.
본 발명의 마이크로 버블 아노다이징 장치는, 상기 공기 공급 유로를 통해 상기 순환 펌프 유입관으로 유입되는 공기의 압력을 측정하는 공기 압력 측정기(gauge)를 더 구비할 수 있다.
상기 전해액 공급 유로는, 상기 욕조의 내부 공간을 한정하는 측벽을 관통하여 상기 욕조 내부로 연장된 욕조 내부 유도관, 및 상기 욕조 내부 유도관에서 상기 욕조 내부로 상기 마이크로 버블을 포함한 전해액을 분출하는 적어도 하나의 노즐(nozzle)을 구비할 수 있다.
상기 적어도 하나의 노즐은 상기 욕조 내부에서 상기 모재의 아래에 위치할 수 있다.
상기 마이크로 버블 발생기는, 일 단과 타 단에 공기가 혼합된 전해액의 유입구와 유출구가 마련된 하우징(housing), 및 상기 하우징의 내부 공간에서 상기 공기가 혼합된 전해액이 지그재그 경로를 따라 흐르도록 상기 하우징의 내부 공간에 서로 이격되게 배치되며, 표면에 미세한 요철(凹凸)이 형성된 복수의 내부 벽을 구비할 수 있다.
상기 마이크로 버블 발생기는, 상기 하우징의 내부 공간에서 상기 복수의 내부 벽과 상기 유출구 사이에 마련되는 것으로, 상기 복수의 내부 벽을 통과하며 발생한 마이크로 버블을 보다 미세한 크기의 마이크로 버블로 쪼개는 복수의 버블 세분(細分) 돌기를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 마이크로 버블 아노다이징 장치에 따르면, 전해액에 공급되는 다량의 마이크로 버블이 욕조 내의 전해액을 활발하게 교반시킨다. 이에 따라, 전해액에 침지된 모재의 표면에 형성되는 양극산화 피막의 내식성이 향상되고, 양극산화 피막의 두께 균일성이 향상된다. 결과적으로, 모재 표면에 형성되는 양극산화 피막의 품질이 향상되고, 상기 모재, 즉 양극산화 피막이 형성된 금속 제품의 내구성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 버블 아노다이징 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 도 1의 마이크로 버블 생성기의 내부를 도시한 단면도이다.
도 3은 종래의 아노다이징 장치를 이용하여 형성된 양극산화 피막의 내전압과, 본 발명의 마이크로 버블 아노다이징 장치를 이용하여 형성된 양극산화 피막의 내전압을 비교 측정한 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 버블 아노다이징 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
마이크로 버블은 일반적으로 직경(diameter)이 50㎛ 이하인 기포를 의미한다. 마이크로 버블 중에서도 직경이 300㎚ 내지 3㎛ 인 기포는 마이크로 나노 버블이라고 칭하고, 직경이 100㎚ 이하의 극미소 기포는 나노 버블이라고 칭하기도 한다. 액체 내에 포함된 직경이 수 밀리미터 이상인 큰 버블은 빠르게 위로 상승하여 수면에서 터진다. 이는 상기 큰 버블의 부력이 액체의 저항력보다 더 크기 때문이다. 반면, 마이크로 버블은 대략 0.1cm/sec 의 느린 속도로 액체 내에서 상승하며 액체 내에서 장시간 머무른다. 이는 마이크로 버블의 부력이 매우 작아서 액체의 저항력을 이기지 못하기 때문이다.
마이크로 버블이 장시간 동안 액체 내에 머무르면 상기 마이크로 버블 내부에 존재하는 기체가 액체 속으로 서서히 용해되면서 마이크로 버블의 직경이 점진적으로 작아진다. 더욱이 마이크로 버블 내부에 존재하는 기체의 액체에 대한 용해도가 크면 마이크로 버블이 완전히 용해되어 소멸되기도 한다. 마이크로 버블의 크기가 작으면 작을수록 부피에 대한 표면적의 비율이 커지므로 마이크로 버블 내부의 기체가 액체에 용해되는 속도가 더 빨라진다. 마이크로 버블은 선회 액체류 방식, 스테이트 믹서 방식, 벤튜리 방식, 가압 용해 방식, 초음파 방식, 전기 분해 방식, 미세 기공 필터 방식 등 다양한 방식으로 생성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 버블 아노다이징 장치의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 버블 아노다이징 장치(10)는, 금속으로 이루어진 모재(母材)(1)의 표면에 양극산화 피막을 형성하는 장치이다. 상기 모재의 재질인 금속은 예컨대, 순수 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금일 수 있다.
마이크로 버블 아노다이징 장치(10)는 욕조(bath)(11), 마이크로 버블 발생기(40), 전해액 배출 유로(23), 전해액 공급 유로(35), 공기 공급 유닛(unit), 공기 압력 측정기(33), 및 순환 펌프(pump)(20)를 구비한다. 욕조(11)에는 전해액(5)이 수용된다. 상기 전해액은 예컨대, 황산(sulfuric acid), 수산(oxalic acid), 인산(phosphoric acid) 중 적어도 하나를 포함하는 수용액일 수 있다. 상기 전해액에는 알루미늄(Al)의 산화를 촉진하는 산화 촉진제가 포함될 수 있다.
욕조(11)의 내부 공간은 바닥(12)과, 상기 바닥(12)에서 상향 연장된 측벽(13)에 의해 한정된다. 욕조(11)에 수용된 전해액(5)에는 음극재(15)도 침지된다. 음극재(15)는 모재(1)의 근방에 이격되게 배치된다. 전원 공급기(17)는 음극재(15)를 음극(cathode)로 하고 모재(1)를 양극(anode)로 하여 전류가 흐르도록 통전시킨다. 예를 들어, 전원 공급기(17)의 음극 단자를 음극재(15)에 연결하고, 전원 공급기(17)의 양극 단자를 모재(1)에 연결할 수 있다.
마이크로 버블 발생기(40)는 액체에 혼합된 공기를 이용하여 마이크로 버블(micro bubble)을 발생시키는 장치이다. 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 버블 발생기(40)는 전해액(5)에 혼합된 공기를 이용하여 마이크로 버블을 발생시키며, 욕조(11)의 외부에 배치된다. 전해액 배출 유로(23)는 욕조에 수용된 전해액(5)을 욕조(11)에서 마이크로 버블 발생기(40)로 인도한다. 전해액 공급 유로(35)는 마이크로 버블 발생기(40)에서 배출된, 다량의 마이크로 버블을 포함한 전해액(5)을 마이크로 버블 발생기(40)에서 욕조(11)로 인도한다. 순환 펌프(20)는, 전원 공급기(17)가 전기 에너지를 공급하여 모재(1)에 아노다이징(anodinzing)이 진행될 때 전해액(5)이 욕조(11), 전해액 배출 유로(23), 마이크로 버블 발생기(40), 및 전해액 공급 유로(35)를 순환하도록 전해액(5)을 가압한다.
순환 펌프(20)는 전해액 배출 유로(23)에 위치한다. 부연하면, 전해액 배출 유로(23)는 욕조(11)의 측벽(13)을 관통하여서 욕조(11)의 내부에서 외부로 연장된 욕조 유출관(24), 상기 욕조 유출관(24)에 유체 유동 가능하게 연결되어서 상기 욕조(11)에서 배출된 전해액(5)을 순환 펌프(20)로 인도하는 순환 펌프 유입관(25), 및 상기 순환 펌프(20)를 통과하여 가압된 상태로 순환 펌프(20)에서 배출된 전해액(5)을 마이크로 버블 발생기(40)로 인도하는 순환 펌프 유출관(26)을 구비한다. 상기 욕조 유출관(24)과 순환 펌프 유입관(25)의 연결부에는 욕조(11)에서 배출되는 전해액(5)의 유량을 조절하기 위한 제1 밸브(valve)(27)가 구비된다.
공기 공급 유닛은 공기가 전해액 배출 유로(23)로 공급되도록 상기 전해액 배출 유로(23)에 유체 이동 가능하게 연결된다. 구체적으로, 상기 공기 공급 유닛은 외부의 공기가 상기 순환 펌프 유입관(25)으로 유입되도록 상기 순환 펌프 유입관(25)에 연결된 공기 공급 유로(30)를 구비한다. 도 1에 명확히 도시되어 있지 않지만, 상기 공기 공급 유닛은 외부 공기를 상기 공기 공급 유로(30)로 가압하여 불어 넣는 팬(fan), 및 상기 외부 공기에 포함된 먼지, 이물질 등을 여과하는 필터(filter)를 더 구비할 수 있다. 공기 압력 측정기(33)는 상기 공기 공급 유로(30)를 통해 상기 순환 펌프 유입관(25)으로 유입되는 공기의 압력을 측정한다.
전해액 공급 유로(35)는, 마이크로 버블 발생기(40)에서 배출된, 마이크로 버블이 포함된 전해액(5)이 흐르는 마이크로 버블 발생기 유출관(36), 상기 마이크로 버블 발생기 유출관(36)에 유체 이동 가능하게 연결되며, 욕조(11)의 측벽(13)을 관통하여 욕조(11) 외부에서 내부로 연장된 욕조 내부 유도관(37), 및 상기 욕조 내부 유도관(37)에서 욕조(11)의 내부로 상기 마이크로 버블이 포함된 전해액(5)을 분출하는 복수의 노즐(nozzle)(38)을 구비한다. 상기 마이크로 버블 발생기 유출관(36)과 욕조 내부 유도관(37)의 연결부에는 욕조(11) 내부로 공급되는, 마이크로 버블을 포함한 전해액(5)의 유량을 조절하기 위한 제2 밸브(39)가 구비된다.
상기 복수의 노즐(38)은 욕조(11) 내부에서 모재(1)의 아래에 위치한다. 욕조(11) 내에 수용된 전해액(5)이 상기 욕조 유출관(24)으로 유입되는 욕조 유출관(24)의 입구(25)는 상기 복수의 노즐(38)의 아래에 위치한다.
전원 공급기(17)가 전기 에너지를 공급하여 모재(1)에 아노다이징(anodinzing)이 진행되는 동안 순환 펌프(20)가 작동하면, 상기 공기 공급 유닛, 구체적으로 공기 공급 유로(30)를 통해 전해액 배출 유로(23)로 유입된 외부 공기가 욕조(11)에서 상기 전해액 배출 유로(23)로 배출된 전해액(5)과 혼합된다. 상기 공기가 혼합된 전해액(5)이 마이크로 버블 발생기(40)를 통과하며 전해액(5)에 다량의 마이크로 버블이 생성된다. 다량의 마이크로 버블이 포함된 전해액(5)이 마이크로 버블 발생기(40)에서 배출되면, 상기 다량의 마이크로 버블이 포함된 전해액(5)은 상기 전해액 공급 유로(35)를 따라 욕조(11)로 다시 공급된다.
복수의 노즐(38)을 통해 전해액(5)과 함께 욕조(11)에 수용된 전해액(5) 속으로 방출된 다량의 마이크로 버블은, 복수의 노즐(38) 위에 위치한 모재(1)를 향해 상승하면서 모재(1) 주변의 전해액(5)을 자극하여 상하 좌우로 교반한다. 이에 따라, 전해액(5)에 침지되어 있는 모재(1) 표면의 전(全) 영역에서 산화 반응, 즉 아노다이징이 활발하게 진행된다. 욕조(11) 내의 전해액(5) 중에서 마이크로 버블이 거의 존재하지 않는, 복수의 노즐(38) 아래에 있는 전해액(5)은 욕조 유출관(24)의 입구(25)를 통해 전해액 배출 유로(23)로 배출되어서, 상술한 바와 같이 전해액 배출 유로(23), 마이크로 버블 발생기(40), 및 전해액 공급 유로(35)를 순환하여 다량의 마이크로 버블을 포함한 상태로 욕조(11) 내부로 다시 공급된다.
상기 마이크로 버블 아노다이징 장치(10)에 따르면, 전해액(5)에 공급되는 다량의 마이크로 버블이 욕조(11) 내의 전해액(5)을 활발하게 교반시킨다. 이에 따라, 전해액(5)에 침지된 모재(1)의 표면에 형성되는 양극산화 피막의 내식성이 향상되고, 양극산화 피막의 두께 균일성이 향상된다. 결과적으로, 모재(1) 표면에 형성되는 양극산화 피막의 품질이 향상되고, 상기 모재(1), 즉 양극산화 피막이 형성된 금속 제품의 내구성이 향상된다.
도 2는 본 발명의 도 1의 마이크로 버블 생성기의 내부를 도시한 단면도이다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 마이크로 버블 발생기(40)는 하우징(housing)(41), 복수의 제1 내부 벽(47)과 복수의 제2 내부 벽(51), 복수의 버블 세분(細分) 돌기(55), 및 내부 프레임(45)을 구비한다. 하우징(41)은 내부 공간이 마련된 실린더(cylinder) 형상의 부재로서, 일 단과 타 단에 공기가 혼합된 전해액(5)의 유입구(42)와 유출구(43)가 마련된다. 상기 유입구(42)는 상기 순환 펌프 유출관(26)과 유체 이동 가능하게 연결되고, 상기 유출구(43)는 상기 마이크로 버블 발생기 유출관(36)과 유체 이동 가능하게 연결된다.
복수의 제1 내부 벽(47)과 복수의 제2 내부 벽(51)은 하우징(41)의 내부 공간에서 상기 하우징(41)의 길이 방향으로 교번하여 이격되게 배치된다. 상기 하우징(41)의 내부 공간에서 상기 복수의 제1 내부 벽(47)과 복수의 제2 내부 벽(51)이 상기 복수의 버블 세분 돌기(55)보다 전해액(5)의 흐름을 따라 상류에 배치된다.
제1 내부 벽(47)과 제2 내부 벽(51)은 디스크 형상의 부재로서, 제1 내부 벽(47)의 직경이 제2 내부 벽(51)의 직경보다 크다. 제1 내부 벽(47)에는 중앙에 공기가 혼합된 전해액(5)이 통과하는 중앙 통공(49)이 형성된다. 내부 벽(47, 51)의 표면, 구체적으로 제1 내부 벽(47)의 전면(48f) 및 배면(48r)과, 제2 내부 벽(51)의 전면(52f) 및 배면(52r)에는 미세한 요철(凹凸)(미도시)이 형성된다. 상기 복수의 제1 내부 벽(47)과 복수의 제2 내부 벽(51)은 내부 프레임(45)에 지지된다. 다만, 도 2에 상기 제2 내부 벽(51)이 내부 프레임(45)에 지지되는 구성은 명확하게 개시되지 않았다.
공기가 혼합된 전해액(5)은 순환 펌프(20)에 의해 가압되어 상기 유입구(42)를 통해 고압으로 하우징(41) 내부로 유입된다. 상기 공기가 혼합된 전해액(5)은, 제1 내부 벽(47)의 중앙 통공(49), 상기 제1 내부 벽(47)의 배면(48r)과 상기 제1 내부 벽(47) 하류에 위치한 제2 내부 벽(51)의 전면(52f) 사이, 상기 제2 내부 벽(51)의 외주 모서리와 하우징(41)의 내측면 사이, 상기 제2 내부 벽(51)의 배면(52r)과 상기 제2 내부 벽(51)의 하류에 위치한 제1 내부 벽(47)의 전면(48f) 사이, 및 상기 제1 내부 벽(47)의 중앙 통공(49)을 차례로 경과하여 흐르는 지그재그(zigzag) 경로를 따라 흐른다.
이와 같이 공기가 혼합된 전해액(5)이 지그재그 경로를 따라 흐르면서 제1 내부 벽(47)의 표면(48f, 48r)과 제2 내부 벽(51)의 표면(52f, 52r)에 강하게 충돌하면서 전단 압력을 받아서 전해액(5)에 다수의 마이크로 버블이 생성된다. 상기 제1 및 제2 내부 벽(47, 51)의 표면(48f, 48r, 52f, 52r)에 형성된 미세한 요철로 인해 공기가 혼합된 전해액(5)이 제1 및 제2 내부 벽(47, 51)의 표면(48f, 48r, 52f, 52r)충돌하는 충돌 면적이 커지고, 충돌 후에 상기 공기가 혼합된 전해액(5)이 다양한 각도로 반사되면서 마이크로 버블의 생성이 촉진된다.
복수의 버블 세분 돌기(55)는 복수의 내부 벽(47, 51)과 상기 유출구(43) 사이에 배치된다. 각각의 버블 세분 돌기(55)는 상기 내부 프레임(45)에 지지되고 내측으로 돌출 연장된다. 각각의 버블 세분 돌기(55)의 외주면에는 마치 체결용 볼트(bolt) 외주면에 형성된 수형 스크류 패턴(male screw pattern)과 유사한 요철(凹凸)이 형성된다. 상기 복수의 내부 벽(47, 51)을 통과하며 발생한 마이크로 버블은 상기 복수의 버블 세분 돌기(55)의 요철에 충돌하여 보다 미세한 크기의 마이크로 버블로 쪼개진다. 이와 같이 보다 미세한 크기로 쪼개진 다수의 마이크로 버블이 포함된 전해액(5)은 상기 유출구(43)를 통해 하우징(41) 외부로 배출되어 전해액 공급 유로(35)로 이동한다. 한편, 도 2를 참조하여 설명한 마이크로 버블 발생기(40)는 본 발명에 구비된 마이크로 버블 발생기의 일 예에 불과하며, 이와 다른 구성으로 마이크로 버블을 생성하는 마이크로 버블 발생기도 본 발명에 구비될 수 있다.
도 3은 종래의 아노다이징 장치를 이용하여 형성된 양극산화 피막의 내전압과, 본 발명의 마이크로 버블 아노다이징 장치를 이용하여 형성된 양극산화 피막의 내전압을 비교 측정한 시험 결과를 나타낸 그래프이다. 도 3의 그래프에서 아노다이징 1은 황산, 수산, 인산 중 적어도 하나가 미리 정해진 제1 농도로 포함된 제1 전해액에 모재를 침지하여 아노다이징 작업을 수행하여 상기 모재의 표면에 양극산화 피막을 형성한 경우의 결과이다. 도 3에서 아노다이징 1 및 마이크로 버블은 본 발명의 마이크로 버블 아노다이징 장치(10)(도 1 참조)를 이용하여 상기 제1 전해액에 마이크로 버블을 공급하면서 상기 제1 전해액에 모재를 침지하여 아노다이징 작업을 수행하여서 상기 모재 표면에 양극산화 피막을 형성한 경우의 결과이다. 도 3에서 아노다이징 2는 상기 제1 전해액에 포함된 성분과 다른 성분이 미리 정해진 제2 농도로 포함된 제2 전해액에 모재를 침지하여 아노다이징 작업을 수행하여 상기 모재의 표면에 양극산화 피막을 형성한 경우의 결과이다. 도 3에서 아노다이징 2 및 마이크로 버블은 본 발명의 마이크로 버블 아노다이징 장치(10)(도 1 참조)를 이용하여 상기 제2 전해액에 마이크로 버블을 공급하면서 상기 제2 전해액에 모재를 침지하여 아노다이징 작업을 수행하여서 상기 모재 표면에 양극산화 피막을 형성한 경우의 결과이다. 상기 4 종류의 결과에서 모재는 동일한 형상, 크기 및 재질을 갖는 동일한 종류의 모재가 사용되었다.
도 3에서 아노다이징 1과 아노다이징 1 및 마이크로 버블의 결과를 비교하면, 아노다이징 1을 통해 모재의 표면에 형성된 양극산화 피막의 내전압 편차, 즉 상하 폭이, 아노다이징 1 및 마이크로 버블을 통해 모재의 표면에 형성된 양극산화 피막의 내전압 편차, 즉 상하 폭보다 크다. 그리고, 측정된 내전압의 평균값도 아노다이징 1의 경우보다 아노다이징 1 및 마이크로 버블의 경우가 더 크다. 여기서, 양극산화 피막의 내전압은 모재 표면의 특정 지점에 형성된 양극산화 피막에 전압을 인가할 때 상기 양극산화 피막이 터지면서 파괴되는 순간의 전압을 의미한다. 또한, 상기 양극산화 피막의 내전압 편차는 모재의 여러 지점에서 측정된 내전압의 분포를 의미하고, 상기 내전압의 평균값은 내전압 분포의 평균값을 의미한다. 도 3에서 아노다이징 1과, 아노다이징 1 및 마이크로 버블의 결과를 요약하여 다시 말하면, 아노다이징 1의 결과로 모재 표면에 형성된 양극산화 피막보다 아노다이징 1 및 마이크로 버블의 결과로 모재 표면에 형성된 양극산화 피막의 두께와 피막 특성이 더 균일하고, 평균적인 내전압도 크다.
도 3에서 아노다이징 2와 아노다이징 2 및 마이크로 버블의 결과를 비교하면, 아노다이징 2을 통해 모재의 표면에 형성된 양극산화 피막의 내전압 편차, 즉 상하 폭이, 아노다이징 2 및 마이크로 버블을 통해 모재의 표면에 형성된 양극산화 피막의 내전압 편차, 즉 상하 폭보다 크다. 그리고, 측정된 내전압의 평균값은 아노다이징 2의 경우가 아노다이징 1 및 마이크로 버블의 경우보다 더 크다. 다시 말하면, 아노다이징 2의 결과로 모재 표면에 형성된 양극산화 피막의 내전압 평균값이 아노다이징 2 및 마이크로 버블의 결과로 모재 표면에 형성된 양극산화 피막의 내전압 평균값보다 약간 크지만, 아노다이징 2의 결과로 모재 표면에 형성된 양극산화 피막보다 아노다이징 2 및 마이크로 버블의 결과로 모재 표면에 형성된 양극산화 피막의 두께와 피막 특성이 더 균일하다.
한편, 1% 농도의 염산 수용액에 양극산화 피막이 형성된 모재를 침지하고 염산 수용액의 침투로 인한 모재의 부식에 의해 버블이 발생할 때까지의 시간을 측정하는 내식성 시험 결과, 상기 아노다이징 1의 경우 버블 발생까지의 시간이 50분, 상기 아노다이징 1 및 마이크로 버블의 경우 버블 발생까지의 시간이 62분, 상기 아노다이징 2의 경우 버블 발생까지의 시간이 87분, 상기 아노다이징 2 및 마이크로 버블의 경우 버블 발생까지의 시간이 92분으로 측정되었다. 다시 말해서, 아노다이징 1과 아노다이징 1 및 마이크로 버블의 결과를 비교하면, 아노다이징 1 및 마이크로 버블의 결과로 형성된 양극산화 피막의 내식성이 아노다이징 1의 결과로 형성된 양극산화 피막의 내식성보다 우수하다. 또한, 아노다이징 2와 아노다이징 2 및 마이크로 버블의 결과를 비교하면, 아노다이징 2 및 마이크로 버블의 결과로 형성된 양극산화 피막의 내식성이 아노다이징 2의 결과로 형성된 양극산화 피막의 내식성보다 우수하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1: 모재 5: 전해액
10: 아노다이징 장치 11: 욕조
20: 순환 펌프 23: 전해액 배출 유로
30: 공기 공급 유로 33: 공기 압력 측정기
35: 전해액 공급 유로 40: 마이크로 버블 발생기

Claims (8)

  1. 금속으로 이루어진 모재(母材)의 표면에 양극산화 피막을 형성하는 장치로서,
    상기 모재가 침지(浸漬)되는 전해액이 수용된 욕조(bath); 상기 욕조의 외부에 배치되며, 액체에 혼합된 공기를 이용하여 마이크로 버블(micro bubble)을 발생시키는 마이크로 버블 발생기; 상기 전해액을 상기 욕조에서 상기 마이크로 버블 발생기로 인도하는 전해액 배출 유로; 상기 전해액을 상기 마이크로 버블 발생기에서 상기 욕조로 인도하는 전해액 공급 유로; 공기가 상기 전해액 배출 유로로 공급되도록 상기 전해액 배출 유로에 연결되는 공기 공급 유닛(unit); 및, 상기 전해액이 상기 욕조, 전해액 배출 유로, 마이크로 버블 발생기, 및 전해액 공급 유로를 순환하도록 상기 전해액을 가압하는 순환 펌프(pump);를 구비하고,
    상기 공기 공급 유닛으로부터 유입된 공기가 상기 욕조에서 상기 전해액 배출 유로로 배출된 전해액과 혼합되어서 상기 마이크로 버블 발생기를 통과하며 마이크로 버블이 발생하고, 상기 마이크로 버블 발생기에서 배출된, 상기 마이크로 버블을 포함한 전해액은 상기 전해액 공급 유로를 따라 상기 욕조로 다시 공급되는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 아노다이징 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 순환 펌프는 상기 전해액 배출 유로에 위치하고,
    상기 전해액 배출 유로는, 상기 욕조에서 배출된 전해액을 상기 순환 펌프로 인도하는 순환 펌프 유입관, 및 상기 순환 펌프에서 배출된 전해액을 상기 마이크로 버블 발생기로 인도하는 순환 펌프 유출관을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 아노다이징 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 공기 공급 유닛은 외부의 공기가 상기 순환 펌프 유입관으로 유입되도록 상기 순환 펌프 유입관에 연결된 공기 공급 유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 아노다이징 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 공기 공급 유로를 통해 상기 순환 펌프 유입관으로 유입되는 공기의 압력을 측정하는 공기 압력 측정기(gauge);를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 아노다이징 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전해액 공급 유로는, 상기 욕조의 내부 공간을 한정하는 측벽을 관통하여 상기 욕조 내부로 연장된 욕조 내부 유도관, 및 상기 욕조 내부 유도관에서 상기 욕조 내부로 상기 마이크로 버블을 포함한 전해액을 분출하는 적어도 하나의 노즐(nozzle)을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 아노다이징 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 노즐은 상기 욕조 내부에서 상기 모재의 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 아노다이징 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 발생기는, 일 단과 타 단에 공기가 혼합된 전해액의 유입구와 유출구가 마련된 하우징(housing), 및 상기 하우징의 내부 공간에서 상기 공기가 혼합된 전해액이 지그재그 경로를 따라 흐르도록 상기 하우징의 내부 공간에 서로 이격되게 배치되며, 표면에 미세한 요철(凹凸)이 형성된 복수의 내부 벽을 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 아노다이징 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 발생기는, 상기 하우징의 내부 공간에서 상기 복수의 내부 벽과 상기 유출구 사이에 마련되는 것으로, 상기 복수의 내부 벽을 통과하며 발생한 마이크로 버블을 보다 미세한 크기의 마이크로 버블로 쪼개는 복수의 버블 세분(細分) 돌기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 아노다이징 장치.
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JP2011195926A (ja) * 2010-03-23 2011-10-06 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 電解析出装置および電解析出方法
KR20180071617A (ko) * 2016-12-20 2018-06-28 주식회사 일성 나노버블발생기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080003247U (ko) 2007-02-07 2008-08-12 장관섭 아노다이징용 전해조의 전해액 교반장치
JP2011195926A (ja) * 2010-03-23 2011-10-06 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 電解析出装置および電解析出方法
KR20180071617A (ko) * 2016-12-20 2018-06-28 주식회사 일성 나노버블발생기

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