KR20210056921A

KR20210056921A - 알루미늄 표면 처리 방법

Info

Publication number: KR20210056921A
Application number: KR1020200148029A
Authority: KR
Inventors: 티에 롱 구오; 용광 탄
Original assignee: 동관 디에스피 테크놀러지 코.,엘티디.
Priority date: 2019-11-08
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2021-05-20
Also published as: CN112779581B; US11332842B2; KR102397514B1; JP6764517B1; US20210164123A1; JP2021075761A; EP3819409A1; CN112779581A

Abstract

[과제]우수한 접합의 강도를 가진 폴리머 알루미늄 금속 접합체의 제조를 위한 알루미늄 표면 처리 방법을 제공한다.
[해결방법]폴리머 복합재와의 접착 결합을 위한 알루미늄의 표면 처리 방법이며,
(a) 알루미늄 표면을 산화 아노다이징 처리하는 1차 아노다이징 처리 단계;
(b) 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막을 제거하는 단계; 및
(c) 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막이 제거된 알루미늄을 다시 산화 아노다이징 처리하는 2차 아노다이징 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

알루미늄 표면 처리 방법{Aluminum Surface Treatment Method}

본 발명은, 알루미늄 표면 처리 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 폴리머 알루미늄 접합체를 접착 결합하기 위한 알루미늄 표면 처리 방법에 관한 것으로, 알루미늄 표면을 1차, 2차 아노다이징을 통해서 알루미늄 표면과 폴리머 접합체의 접합을 극대화하는 방법에 관한 것이다.

폴리머 알루미늄 접합체는, 자동차 부품 및 전자기 부품에 많이 사용되고 있으나, 폴리머와 알루미늄의 접합 강도에 대한 신뢰성이 낮은 것이 문제점으로 제시되고 있다.

한편, 알루미늄의 아노다이징은, 알루미늄 표면의 활성도 및 마찰력을 높이고, 폴리머와의 강력한 접착이 이루어지도록 제조가 이루어지고 있다.

한국특허공개 2019-7940호 공보

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 우수한 접합 강도를 가진 폴리머 알루미늄 금속 접합체를 제조하기 위한 알루미늄 표면 처리 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 이루어진 본 발명의 알루미늄 표면 처리 방법은, 폴리머 복합재와의 접착 결합을 위한 알루미늄의 표면 처리 방법이며,

(a) 알루미늄 표면을 산화 아노다이징 처리하는 1차 아노다이징 처리 단계,

(b) 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막을 제거하는 단계, 및

(c) 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막이 제거된 알루미늄을 다시 산화 아노다이징 처리하는 2차 아노다이징 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (a) 단계는, 1~50%의 초산, 0.1~5%의 인산, 0.1~1%의 황산의 혼합 용액에 30∼80℃로 500ms의 포지티브 시간과 500ms 펄스 정류기를 이용하여, 0.1∼10A의 전류 밀도로 3∼120분간 실시하는 것이 바람직하다.

상기 (b) 단계에서의, 상기 알루미늄 산화막을 제거하는 처리는, 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄을 30∼80℃의 온도로 10∼20%의 과망간산칼륨용액, 또는 1~6% 황산과 1~3% 초산의 혼합 용액에 10∼600초간으로 침적시키는 것이 좋다.

상기 (c) 단계에서의, 상기 2차 아노다이징 처리는, 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막이 제거된 알루미늄을 5~12분, 1~30% 초산, 0.1~1% 황산, 0.01~1% 인산의 혼합 용액으로 60∼90℃의 온도에서 500ms의 포지티브 시간과 500ms 펄스 정류기를 이용하여, 0.01∼1A의 전류 밀도로 5∼120분간으로 실시할 수 있다.

상기 (c) 단계에서의, 상기 2차 아노다이징 처리는, 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막이 제거된 알루미늄을 5~12분, 1∼30% 초산, 0.1~1% 황산, 0.01~1% 인산의 혼합 용액에 폴리머와 결합력을 향상시키는 첨가제를 첨가한 후, 60∼90℃의 온도에서 500ms의 포지티브 시간과 500ms 펄스 정류기를 이용하여, 0.01~1A의 전류 밀도로 5∼120분간으로 실시하는 것이 바람직하다.

상기 첨가제는, 글리세린 0.1∼0.9%, 리그닌슬폰산나트륨 0.1~1%, 1, 2-비스(트리에톡시시릴)에탄(BTSE) 0.1∼1%, γ-아미노프로필트리에톡시실란(γ-APS) 0.1∼1%를 사용하는 것이 좋다.

상기 (a) 단계에서 형성된 1차 아노다이징 알루미늄 산화막의 두께는, 500~2000nm로, 상기 (c) 단계에서 최종 형성된 2차 아노다이징 알루미늄 산화막의 두께는 100~200nm일 수 있다.

알루미늄 표면에 대한 1차 아노다이징 시에 형성된 피막의 보어 내에 2차 아노다이징을 통해서 미세한 폭 10mm 정도의 보어를 다시 형성하고, 도마뱀의 발 바닥의 털과 같은 모양의 산화 피막 모양을 형성하고, 접촉 면적을 최대화하고, 폴리머와 알루미늄의 접합력을 극대화하는 효과가 있다.

도1은 본 발명에 의한 폴리머 알루미늄 접합체의 각각의 공정에 있어서의 접합 반응 구조도이며, (A)는 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 표면, (B)는 2차 아노다이징 처리된 알루미늄 표면, (C)는 2차 아노다이징 처리에, 첨가제가 첨가된 알루미늄 표면을 나타낸다.
도2는 시편의 형상 및 크기를 표시한 도로, (A)는 정면도, (B)는 측면도를 나타낸다.
도3은 항온 항습 테스트 측정 기계 (A) 및 시편 사진 (B)를 나타낸다.
도4는 각 단계에 있어서의 항온 항습 1000시간의 신뢰성 시험 및 그에 이어지는 인장 강도 시험(T-Tensile test)으로 얻어진 파단면의 사진이며, (A)는 1차 아노다이징 처리, (B)는 2차 아노다이징 처리, (C)는 2차 아노다이징 처리에 첨가제가 첨가된 접합체의 파단면을 나타낸다.
도5는 인장 강도 시험(T-Tensile test)의 방법, 및 파단면의 사진을 나타내는 도이며, (A)는 인장 강도 시험 전의 측면도, (B)는 2차 아노다이징 처리에 첨가제가 첨가된 접합체가 파단했을 때의 측면도, (C)은 1차 또는, 2차 아노다이징처리한 접합체가 파탄했을 때의 측면도, (D)는 인장 강도 시험 전의 평면도, (E)는 인장 강도 시험 후의 평면도, (F)는 1차 아노다이징 처리한 접합체의 파단면 사진, (G)는 2차 아노다이징 처리한 접합체의 파단면 사진, (H)는 2차 아노다이징처리에 첨가제가 첨가된 접합체의 파단면 사진을 나타낸다.
도6은 1차, 2차 아노다이징 처리 및/또는 첨가제 처리를 행하고, 폴리머 알루미늄 접합체를 작성하고, 각 단계 각각에 대해서 항온 항습 테스트 후 행한 T-벤드 시험(T-Band test)의 방법과 그 결과를 나타낸 모식도와 사진이며, (A)는, 1회(Zero-T) 또는 2회(One-T) 절곡하는 방법을 나타내는 모식도, (B)는,은 2차 아노다이징 처리 및 첨가제 처리를 한 접합체의 단면도, (C)는 1차 아노다이징 처리 또는 2차 아노다이징 처리한 접합체의 단면도, (D)는 T-벤드 시험용의 접합체를 작성하는 모습을 나타낸다.
도7은 1차, 2차 아노다이징 처리 및/또는 첨가제 처리를 행하고, 폴리머 알루미늄 접합체를 작성하고, 각 단계 각각에 대해서 행한 T-벤드 시험에 의한 파단면의 조직 사진 및 원소 구성 사진이며, (A)는 1차 아노다이징 처리, (B)는 2차 아노다이징 처리, (C)는 2차 아노다이징 처리 및 첨가제 처리한 접합체를 나타낸다.
도8은 각 단계에 있어서의 알루미늄 표면의 결합 강도의 경시 변화를 측정한 그래프이며, (A)는 1차 아노다이징 처리한 시편, (B)는 2차 아노다이징 처리한 시편, (C)는 2차 아노다이징 처리 및 첨가제 처리한 시편의 결합 강도의 변화를 나타낸다.
도9는 도8의 (Ａ)~(C)의 결과를 정리한 그래프다.

아래에 첨부한 도면을 바탕으로, 본 발명에 의한 폴리머 알루미늄 접합체의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명은, 폴리머 복합재와의 접착 결합을 위한 알루미늄의 표면 처리 방법이며, (a) 알루미늄 표면을 산화 아노다이징 처리하는 1차 아노다이징 처리 단계, (b) 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막을 제거하는 단계, 및 (c) 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막이 제거된 알루미늄을 다시 산화 아노다이징 처리하는 2차 아노다이징 처리 단계를 포함한다.

상기 (a) 단계는, 알루미늄 표면을 산화 아노다이징 처리하는 1차 아노다이징 처리 단계이며, 상기 (a) 단계는 1~50%의 초산, 0.1~5%의 인산, 0.1~1%의 황산의 혼합 용액에 30∼80도에서 500ms의 포지티브 시간과 500ms 펄스 정류기를 이용하여, 0.1~10A의 전류 밀도로 3∼120분간으로 실시한다. 상기 아노다이징은 알루미늄의 표면을 전기 산화시키고, 표면에 산화 피막을 만드는 가공법이며, 상기 산화 피막은 다공성으로 형성된다.

상기 (a) 단계에서 형성된 1차 아노다이징 알루미늄 산화막의 두께는 500~2000nm로, 표면에 수많은 보어(공)를 가진다.

상기 (b) 단계는, 상기 1차 아노다이징된 알루미늄 산화막을 제거하는 단계이며, 상기 (b) 단계에서의, 상기 알루미늄 산화막을 제거하는 처리는, 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄을 30~80℃의 온도로 10~20%의 과망간산칼륨용액, 또는 1~6% 황산과 1~3% 초산의 혼합 용액에 10∼600초간으로 침적시켜, 1차 아노다이징된 산화막을 일부 제거하면서 다공성의 보어를 일부 남기는 것에 의해, 2차 아노다이징 시에 남은 보어 내에, 또 다른 보어가 생기도록 보어의 일부를 제거하는 목적이 있다.

상기 (c) 단계는, 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막이 제거된 알루미늄을 다시 산화 아노다이징 처리하는 2차 아노다이징 처리하는 단계에서, 상기(b) 단계에서 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막이 제거된 알루미늄을 5~12분 1~30% 초산과 0.1~1% 황산, 0.01~1% 인산의 혼합 용액으로 60∼90℃의 온도에서 500ms의 포지티브 시간(인가 시간)과 500ms 펄스 정류기를 사용하여, 0.01∼1A의 전류 밀도로 5~120분간으로 실시한다.

상기 (c) 단계에서 최종 형성된 2차 아노다이징 알루미늄 산화막의 두께는 100~200nm이다.

이렇게 1, 2차 아노다이징을 통해서, 알루미늄 표면에 대한 1차 아노다이징 시에 형성된 피막의 보어 내에 2차 아노다이징에 의해, 미세한 폭 10mm 정도의 보어를 다시 형성하고, 도마뱀의 발바닥의 털과 같은 모양의 산화 피막 모양을 형성하여, 접촉 면적을 최대화하여, 폴리머와 알루미늄의 접합력을 극대화한다.

상기 (c) 단계의 2차 아노다이징 실시할 때, 폴리머와 결합력을 향상시키는 첨가제를 1~30% 초산과 0.1~1% 황산, 0.01~1% 인산 등의 혼합 용액에 첨가하는 것으로, 2차 아노다이징 완료 후에, 알루미늄과 폴리머 간의 접합력을 향상시킬 수 있다.

이는, 2차 아노다이징 알루미늄 산화막에 잔존하는 첨가제와 폴리머 간에 판데르발스 결합력이 작용하여 추가적인 접합력을 발생시키는 것이다.

상기 첨가제는 글리세린 0.1~0.9%, 리그닌슬폰산나트륨 0.1~1%, 1, 2-비스(트리에톡시시릴) 에탄(BTSE) 0.1~1%, γ-아미노프로필트리에톡시실란(γ-APS) 0.1~1%를 사용하는 것이 좋다.

도1은 본 발명에 의한 폴리머 알루미늄 접합체의 각각의 공정에 있어서의 접합 반응 구조도이며, (A)는 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 표면, (B)는 2차 아노다이징 처리된 알루미늄 표면, (C)는 2차 아노다이징 처리 시에, 첨가제가 첨가된 알루미늄 표면을 나타낸다. 1차 아노다이징만 실시한 알루미늄 산화막에는 다공성 보어가 형성되어서, 알루미늄과 폴리머 간의 결합력을 증가시켜서 접합성을 향상시킨다.

그에 대하여, 본 발명의 2차 아노다이징한 후의 알루미늄 산화막에는 1차 아노다이징 시에 형성된 다공성 보어의 일부를 제거한 후, 보어 내에 추가로 보어를 생성하므로, 1차 아노다이징 시에 비해서 더욱 미세한 다공성 보어를 생성할 수 있다. 이에 의해 알루미늄과 폴리머 간의 결합력을 1차 아노다이징 시보다 더욱 증가시켜서 접합성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 2차 아노다이징할 때, 첨가제를 추가해서 2차 아노다이징을 실시하면, 미세한 다공성 보어와 함께 보어에 잔존하는 첨가제 성분에 의해 폴리머와의 판데르발스 결합력이 추가로 발생해서 알루미늄과 폴리머 간의 결합력을 2차 아노다이징 시보다 더욱 강력하게 증가시켜서 접합성을 최고로 향상시킬 수 있다.

- 실시예1-

상기 (a) 단계의 1~50%의 초산, 0.1~5%의 인산, 0.1~1%의 황산의 혼합 용액에 30∼80℃로 500ms의 포지티브 시간과 500ms 펄스 정류기를 사용하여, 0.1~10A의 전류 밀도로 3~120분간 실시하는 1차 아노다이징만 실시한 종래의 방법으로 시편을 만들었다.

-실시예2-

상기 (a) 단계의 1차 아노다이징을 실시한 후, 상기 (b) 단계에서 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막이 제거된 알루미늄을 상기 (c) 단계의 2차 아노다이징을 5~12분, 1~30% 초산과 0.1~1% 황산, 0.01~1% 인산의 혼합 용액으로 60∼90℃의 온도로 500ms의 포지티브 시간과 500ms 펄스 정류기를 사용하여, 0.01~1A의 전류 밀도로 5~120분간 실시하여, 접합체를 만들었다.

-실시예3-

상기 (a) 단계의 1차 아노다이징 실시한 후, 상기 (b) 단계에서 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막이 제거된 알루미늄을 상기 (c) 단계의 2차 아노다이징을 5~12분, 1~30% 초산과 0.1~1% 황산, 0.01~1% 인산의 혼합 용액에, 글리세린 0.1∼0.9%, 리그닌슬폰산나트륨 0.1~1%, 1, 2-비스(트리에톡시시릴) 에탄(BTSE) 0.1~1%, γ-아미노프로필트리에톡시실란(γ-APS) 0.1~1%의 첨가제를 첨가한 용액에 60∼90℃의 온도로 500ms의 포지티브 시간과 500ms 펄스 정류기를 사용하여, 0.01~1A의 전류 밀도로 5~120분간으로 실시한 시편을 만들었다.

도2는 시편의 형상 및 크기를 표시한 도로, (A)는 정면도, (B)는 측면도를 나타낸다. 실시예 1∼3에 사용된 시편의 형상 및 크기를 나타낸 것으로, 알루미늄과 폴리머 결합체로 구성되어 있다.

〔실험예1〕

상기 실시예 1∼3의 시편을 이용하여 접합 강도를 측정하기 위해서 열충격시험을 실시하고, 그 결과를 하기의 표1에 기재하였다.*

표1에 나타나 있는 것과 같이, 1차 아노다이징만 실시한 시편보다, 추가로 2차 아노다이징 실시한 시편의 열충격시험에 패스(PASS)하는 시편이 많은 것을 알 수 있었다. 또한, 2차 아노다이징 시에 첨가제를 추가한 시편이 열충격시험에 가장 우수하다는 것을 알 수 있었다.

〔실험예2〕

상기 실시예 1∼3의 시편을 이용하여 항온 항습 시험을 실시하여, 그 접합 강도를 측정하였다. 그 결과를 하기의 표1에 기재하였다.

표2에 나타낸 것과 같이, 1차 아노다이징 처리만 실시한 시편과 2차 아노다이징 처리 등을 실시한 시편을 비교하면, 2차 아노다이징 시에 첨가제를 첨가한 시편만 항온 항습 시험 후의 접합 강도 시험을 패스(PASS)한 시편이 많고, 가장 우수한 것을 알 수 있었다.

도3은, 항온 항습 테스트 측정 기계(A) 및 시편 사진(B)을 나타낸 것이다. 이 항온 항습 테스트 측정 기계 및 시편은, 실험예 1 및 2에 사용되었다.

도4는, 각 단계에 있어서의 항온 항습 1000시간의 신뢰성 시험 및 그에 이어지는 인장 강도 시험으로 얻은 파단면의 사진이며, (A)는 1차 아노다이징 처리, (B)는 2차 아노다이징 처리, (C)는 2차 아노다이징 처리에 첨가제가 첨가된 접합체의 파단면이다. 각각의 파단면 사진을 비교하면, 1차 아노다이징만 실시한 시편보다, 추가로 2차 아노다이징을 실시한 시편 쪽이 알루미늄 단면에 남아있는 폴리머 성분이 많이 관찰되었다. 또한, 2차 아노다이징 시에 첨가제를 추가한 시편에서는, 알루미늄 단면에 남아있는 폴리머 성분이 가장 많이 존재하는 것이 확인되어, 접합력이 가장 우수하다는 것을 알 수 있었다.

〔실험예3〕

상기 실시예 1∼3의 시편을 이용하여 접합 강도의 변화를 측정하기 위해서 항온 항습의 상태로 1000시간 보관한 후에 인장 강도 시험(T-Tensil Test)을 실시하고, 파단면의 성분을 분석하였다. 그 결과를 하기 표3에 기재하였다.

도5는 인장 강도 시험(T-Tensil test)의 방법, 및 파단면의 사진을 나타내는 도이며, (A)는 인장 강도 시험 전의 측면도, (B)는 2차 아노다이징 처리에 첨가제가 첨가된 접합체가 파단했을 때의 측면도, (C)는 1차 또는, 2차 아노다이징 처리한 접합체가 파단했을 때의 측면도, (D)는 인장 강도 시험 전의 평면도, (E)는 인장 강도 시험 후의 평면도, (F)는 1차 아노다이징 처리한 접합체의 파단면 사진, (G)는 2차 아노다이징 처리한 접합체의 파단면 사진, (H)는 2차 아노다이징 처리 및 첨가제를 첨가한 접합체의 파단면 사진이다.

1차, 2차 아노다이징 및/또는 첨가제 처리를 한 후, 각각의 항온 항습 테스트 후에 행한 인장 강도 시험(T-Tensil test)의 결과에서, 1차 아노다이징만 실시한 시편보다, 추가로 2차 아노다이징을 실시한 시편의 알루미늄 단면에 남아있는 폴리머 성분이 많이 잔존하는 것이 확인되었고, 또한, 2차 아노다이징시에 첨가제를 첨가한 시편이 알루미늄 단면에 남아있는 폴리머 성분이 가장 많이 잔존하는 것이 밝혀졌다.

표3과 도5의 결과가 나타내고 있는 것과 같이, 1차 아노다이징만 실시한 시편보다, 추가로 2차 아노다이징을 실시한 시편의 인장 강도 시험(T-Tensil Test) 후에, 알루미늄 시편의 단면에 남아있는 C와 Si의 성분(폴리머 성분)이 많이 잔존하는 것을 알 수 있었고, 또한, 2차 아노다이징 시에 첨가제가 첨가된 시편이 알루미늄 시편의 단면에 남아있는 C와 Si의 성분(폴리머 성분)이 더욱 많이 잔존하는 것이 확인되었고, 2차 아노다이징 시에 첨가제가 첨가된 시편의 접합력이 가장 우수하다는 것을 알 수 있었다.

〔실험예4〕

상기 실시예 1∼3의 시편을 이용하여 접합 강도를 측정하기 위해서 항온 항습 1000시간 보관한 후에 T-벤드 시험(T-Bend Test)을 실시하고, 알루미늄 시편의 파단면에 남은 성분을 분석하였다. 그 결과를 하기의 표4에 나타낸다.

도6은, 1차, 2차 아노다이징 처리 및/또는 첨가제 처리를 행하고, 폴리머 알루미늄 접합체를 작성하고, 각 단계 각각에 대해서 항온 항습 테스트 후 행한 Ｔ-벤드 시험(T-Bend test)의 방법과 그 결과를 나타낸 모식도와 사진이며, (A)는 1회(Zero-T) 또는 2회(One-T) 절곡하는 방법을 나타내는 모식도, (B)는 2차 아노다이징 처리 및 첨가제 처리를 한 접합체의 단면도, (C)는 1차 아노다이징 처리 또는 2차 아노다이징 처리한 접합체의 단면도, (D)는 T-벤드 시험용의 시편을 작성하는 모습을 나타낸다.

도7은, 1차, 2차 아노다이징 처리 및/또는 첨가제 처리를 행하고, 폴리머 알루미늄 접합체를 작성하고, 각 단계 각각에 대해서 행한 Ｔ-벤드 시험에 의한 파단면의 조직 사진 및 원소 구성 사진이며, (A)는 1차 아노다이징 처리, (B)는 2차 아노다이징 처리, (C)는 2차 아노다이징 처리 및 첨가제 처리한 접합체를 나타낸다.

1차 아노다이징만 실시한 시편보다, 추가로 2차 아노다이징을 실시한 시편의 알루미늄 단면에 남아있는 폴리머 성분이 많이 잔존하는 것이 확인되었고, 또한, 2차 아노다이징 시에 첨가제를 첨가된 시편이 알루미늄 단면에 남아있는 폴리머 성분이 가장 많이 잔존하는 것이 확인되었다.

표4의 결과와 도7의 사진으로부터, 1차 아노다이징만 실시한 시편보다, 추가로 2차 아노다이징을 실시한 시편의 Ｔ-벤드 시험 시에, 알루미늄 시편의 단면에 남아있는 C와 Si의 성분(폴리머 성분)이 많이 잔존하는 것을 알 수 있었고, 또한, 2차 아노다이징 시에 첨가제가 첨가된 시편이 알루미늄 시편의 단면에 남아있는 C와 Si의 성분(폴리머 성분)이 보다 많은 잔존하는 것이 확인되어, 접합력이 가장 우수하다는 것이 밝혀졌다.

〔실험예5〕

상기 실시예 1~3의 시편을 만들기 위해서, 알루미늄 시편에 각각의 실시예 1~3을 실시한 후에, 폴리머와 결합(사출) 전에 실온에서 일정 기간 방치 후, 폴리머와 결합시켜, 각각의 접합체의 결합력을 측정하였다.

도8은, 각 단계에 있어서의 알루미늄 표면의 결합 강도의 경시 변화를 측정한 그래프다. 도8에 있어서, (A)는 1차 아노다이징만 실시한 후, 폴리머와 결합(사출) 전에 실온에서 일정 기간 방치 후, 폴리머와 결합시켜, 방치 시간에 따른 결합력 변화의 그래프, (B)는 2차 아노다이징을 실시한 후, 폴리머와 결합(사출) 전에 실온에서 일정 기간 방치 후, 폴리머와 결합시켜, 방치 시간에 따른 결합력 변화의 그래프, (C)는 2차 아노다이징 시에 첨가제를 첨가해서 실시한 후, 폴리머와 결합(사출) 전에 실온에서 일정 기간 방치한 후, 폴리머와 결합시켜, 방치 시간에 따른 결합력 변화의 그래프다.

도9는, 도8의 (Ａ)~(C)의 결과를 정리한 그래프이며, 도8의 (Ａ) (B) (C)의 결과를 각각 비교할 수 있도록, 함께 표시한 그래프다. 도9는, 방치 시간에 따른 결합력 변화를 나타낸다.

도8, 9의 그래프에 나타나 있는 것과 같이, 1차 아노다이징만 실시한 시편보다, 추가로 2차 아노다이징 실시한 시편이 경시적인 결합 강도의 열화가 적고, 또한, 2차 아노다이징 처리 시에 첨가제가 첨가된 시편의 결합력 열화가 보다 적고, 대매우 우수한 것을 알 수 있었다.

이 테스트 결과에서, 본 발명에 의한 알루미늄 제품의 제작 시에, 방치 시간에 의한 결합력 저하의 위험성을 최소한으로 할 수 있다.

본 발명은 폴리머 알루미늄 접합체의 제조 방법이며, 폴리머와 알루미늄의 접합력을 강화해서 부품의 경량화 및 비용 절감을 도모할 수 있다.

Claims

폴리머 복합재와의 접착 결합을 위한 알루미늄의 표면 처리 방법이며,
(a) 알루미늄 표면을 산화 아노다이징 처리하는 1차 아노다이징 처리 단계,
(b) 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막을 제거하는 단계, 및
(c) 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막이 제거된 알루미늄을 다시 산화 아노다이징 처리하는 2차 아노다이징 처리 단계를 포함하고,
상기 (a) 단계는 1~50% 초산, 0.1~5%의 인산, 0.1~1%의 황산의 혼합 용액에 30~80℃에서 500ms의 포지티브 시간과 500ms 펄스 정류기를 이용하여, 0.1~10A의 전류 밀도로 3~120분간 실시하고,
상기 (b) 단계에서의, 상기 알루미늄 산화막을 제거하는 처리는, 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄을 30~80℃의 온도로 10~20%의 과망간산칼륨용액, 또는 1~6% 황산과 1~3% 초산의 혼합 용액에 10~600초간으로 침적시키고,
상기 (c) 단계에서의, 상기 2차 아노다이징 처리는, 상기 1차 아노다이징 처리된 알루미늄 산화막이 제거된 알루미늄을 5~12분, 1~30% 초산, 0.1~1% 황산, 0.01~1% 인산의 혼합 용액에 폴리머와 결합력을 향상시키는 첨가제를 첨가한 후, 60~90℃의 온도에서 500nm의 포지티브 시간과 500nm 펄스 정류기를 사용하여, 0.01~1A의 전류 밀도로 5~120분간으로 실시하고,
상기 첨가제는 글리세린 0.1~0.9%, 리그닌슬폰산나트륨 0.1~1%, 1, 2-비스(트리에톡시시릴) 에탄(BTSE) 0.1~1%, γ-아미노프로필트리에톡시실란(γ-APS) 0.1~1%를 사용하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 표면 처리 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계는, 상기 아노다이징에 의해서 표면에 수많은 다공성 보어(공)를 형성하고,
상기 (b) 단계는, 상기 알루미늄 산화막을 일부 제거하며 상기 다공성의 보어를 일부 남기고,
상기 (c) 단계는 상기 2차 아노다이징에 의해서, 상기 다공성 보어 내에 보어를 다시 형성하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 표면 처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 형성된 1차 아노다이징 알루미늄 산화막의 두께는 500~2000nm로, 상기 (c) 단계에서 최종 형성된 2차 아노다이징 알루미늄 산화막의 두께는 100~200nm인 것을 특징으로 하는 알루미늄 표면 처리 방법.