KR20220087341A - 알루미늄 아노다이징 방법 - Google Patents

알루미늄 아노다이징 방법 Download PDF

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KR20220087341A
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Abstract

본 발명의 일 측면은 알루미늄 기재를 치구와 견고하게 체결하여 버닝 또는 색상편차와 같은 불량의 발생을 방지할 수 있는 알루미늄 아노다이징 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 아노다이징 방법은 알루미늄 기재의 표면에, 나사선이 형성된 복수의 홈을 가공하고; 상기 복수의 홈에 너트 및 볼트를 체결하고; 상기 볼트에 아노다이징 치구를 연결하고; 상기 볼트를 통해 치구에 연결된 상기 알루미늄 기재에 대해 아노다이징을 수행하는 것;을 포함한다.

Description

알루미늄 아노다이징 방법{ALUMINUM ANODIZING METHOD}
개시된 발명은 알루미늄 아노다이징 방법에 관한 것이다.
아노다이징 방법으로 불리는 양극산화처리(anodic oxidation treatment)는 산업적으로 널리 사용되고 있는 알루미늄이나 마그네슘과 같은 경금속의 표면처리법 중 하나이다.
대기 환경 중에서 사용되고 있는 알루미늄 합금의 경우 부식을 억제하기 위하여 대부분 양극산화처리 후 봉공처리를 행하여 사용된다. 양극산화 처리된 알루미늄 합금의 용도는 알루미늄 샷시와 같은 건축자재, 반도체 장비 몸체나 부품, 자동차 부품/바디, 항공기 몸체, 기계부품, 주방용품. 레저용품, 휴대폰 케이스 및 전자장비 케이스 등 매우 다양하다.
한편, 아노다이징 처리는 전기를 인가해 주어야 되는데 알루미늄 기재를 아노다이징 치구(rack)에 접촉시켜 전기를 인가해 주는 것이 일반적이다. 그러나, 치구가 알루미늄 기재에 견고하게 접촉되어 있지 않을 경우, 공정 중 알루미늄 기재가 치구에서 탈락하거나 알루미늄 기재에 버닝(burning)불량 또는 색상 편차(discoloration) 불량 등이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 측면은 알루미늄 기재를 치구와 견고하게 체결하여 버닝 또는 색상편차와 같은 불량의 발생을 방지할 수 있는 알루미늄 아노다이징 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 아노다이징 방법은 알루미늄 기재의 표면에, 나사선이 형성된 복수의 홈을 가공하고; 상기 복수의 홈에 너트 및 볼트를 체결하고; 상기 볼트에 아노다이징 치구를 연결하고; 상기 볼트를 통해 치구에 연결된 상기 알루미늄 기재에 대해 아노다이징을 수행하는 것;을 포함한다.
또한, 상기 볼트 및 너트의 한계 통전량이 아노다이징 시 인가되는 필요 전류량보다 크도록 상기 볼트 및 너트의 개수와 반지름을 결정하는 것;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 볼트 및 너트는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 너트는 원형의 횡단면을 가질 수 있다.
또한, 상기 아노다이징을 수행하는 것은, 상기 알루미늄 기재의 표면적이 1m2이상일 경우 상기 알루미늄 기재와 접촉하는 상기 너트의 표면적 당 인가되는 전류밀도가 1A/mm2가 되도록 아노다이징을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 아노다이징을 수행하는 것은, 상기 알루미늄 기재의 표면적이 1m2미만일 경우 상기 알루미늄 기재와 접촉하는 상기 너트의 표면적 당 인가되는 전류밀도가 1.5A/mm2가 되도록 아노다이징을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 홈에 너트 및 볼트를 체결하는 것은, 나사선이 형성된 홈이 헤드에 마련된 볼트를 상기 복수의 홈에 체결하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 볼트에 아노다이징 치구를 연결하는 것은, 체결볼트를 상기 볼트의 홈에 체결하여 상기 아노다이징 치구를 상기 볼트에 연결하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 체결볼트는 티타늄 합금으로 이루어질 수 있다.
또한, 알루미늄 기재의 표면에, 나사선이 형성된 복수의 홈을 가공하는 것은, 상기 알루미늄 기재의 표면에 짝수 개의 홈이 대칭을 이루도록 가공하는 것;을 포함할 수 있다.
또한, 알루미늄 기재의 표면에, 나사선이 형성된 복수의 홈을 가공하는 것은, 상기 알루미늄 기재의 모서리로부터 100mm 이격된 위치에 상기 복수의 홈을 가공하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 알루미늄 기재의 표면에, 나사선이 형성된 복수의 홈을 가공하는 것은, 상기 알루미늄 기재의 표면에 2.0 내지 3.0mm의 직경을 갖는 상기 복수의 홈을 가공하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 알루미늄 기재를 치구와 견고하게 체결하여 버닝 또는 색상편차와 같은 불량의 발생을 방지할 수 있는 알루미늄 아노다이징 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 아노다이징 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트와 너트의 종단면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트와 너트의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 기재의 홈과 볼트와 너트를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 기재에 볼트와 너트가 체결된 상태의 종단면을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 기재에 볼트와 너트가 체결된 상태의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 알루미늄 기재와 치구가 체결된 상태의 일부를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 알루미늄 기재와 치구가 체결된 상태를 도시한 사시도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별 부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별 부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 아노다이징 방법을 나타내는 흐름도이다.
아노다이징 방법은 알루미늄과 같은 금속을 액상의 전해질 내에 침지 시킨 후 금속을 양극(anode)으로 그리고 보조전극을 음극(cathode)으로 하여 전류를 인가함으로써 금속 표면에 균일하고 두꺼운 산화피막(oxide film)을 형성시키는 전기화학 공정이다.
양극(anode)이란 산화반응이 일어나는 전극을 의미하며, 환원반응이 일어나는 음극(cathode)과 반대되는 전극이다. 산화란 금속원소가 산소와 화학적으로 결합하는 것을 의미한다. 따라서 용액 내에서 금속을 양극으로 하여 표면에서 일어나는 산화반응을 이용하여 산화피막을 전기화학적으로 성장시키는 것을 양극산화(anodic oxidation)즉, 아노다이징이라 한다.
금속은 대부분 자연계에서 산화물(oxide)로 존재한다. 즉 자연계에서 안정상(stable phase)은 산화물이며, 금속은 안정상이 아니라 준안정상(metastable phase)이다.
준안정상인 금속이 안정되게 존재하기 위해서는 금속표면에 자연적으로 형성된 보호성 산화피막이 필요하다. 즉 반응성이 높은 알루미늄과 같은 금속이 대기 중에서 안정되게 사용될 수 있는 이유는 금속표면에 자연산화피막(native oxide film)이 형성되어 금속을 보호해주기 때문이다.
일반적으로 금속의 내식성은 금속표면에서 형성된 자연산화피막이 얼마나 치밀하고 화학적으로 안정되는가에 달려있다. 양극산화처리는 자연산화피막의 두께가 얇아서 충분한 내식성을 나타내지 못할 경우 금속을 보호하고자 표면산화피막의 두께를 인위적으로 성장시켜 주는 전기화학 공정이라 할 수 있다.
도 1에 도시된 것처럼, 개시된 실시예에 따른 아노다이징 방법은 알루미늄 기재(100)를 아노다이징 치구(130)에 연결하고(200 내지 220), 치구(130)에 연결된 알루미늄 기재(100)에 아노다이징을 수행하는 것(230)을 포함한다. 치구(130)에 알루미늄 기재(100)를 연결하기 위한 구조와 연결 방법에 대해서는 후술하고, 치구(130)에 연결된 알루미늄 기재(100)에 아노다이징 처리를 수행하는 과정에 대해 우선 설명한다.
알루미늄 기재(100)에 대한 아노다이징 처리는 알루미늄 기재(100)의 표면을 처리하는 제1 개질 공정(10), 제1개질 공정(10)을 거친 알루미늄 기재(100)를 황산 용액에 침적하고 전압을 인가하여 피막을 형성하는 양극 산화 공정(20), 양극 산화 공정(20)을 거친 알루미늄 피막의 표면을 처리하는 제2 개질 공정(30), 제2 개질 공정(30)을 거친 알루미늄 기재(100)의 피막에 형성된 홀에 대한 실링(sealing)을 수행하는 봉공 공정(40)을 포함한다. 개시된 실시예에 따른 알루미늄 아노다이징 방법에 따라 제조된 알루미늄 합금은 냉장고를 포함하는 다양한 제품에 적용될 수 있다.
개시된 실시예에 따른 제1 개질 공정(10)은 탈지, 수세, 에칭, 수세, 1차 디스머트, 수세, 화학연마, 수세, 2차 디스머트, 수세 공정을 포함한다.
탈지공정은 알루미늄 기재(100)의 표면에 존재하는 유기 불순물을 제거하기 위한 공정이다. 탈지 공정은 pH 6 내지 8의 5vol%의 중성 탈지제에 알루미늄 기재(100)를 1분 이상 침적하여 유기 불순물을 제거한다.
수세공정은 탈지 공정을 거친 알루미늄 기재(100)를 공업용수에 30초 이상 침적하여 탈지액을 세정하는 공정으로, 공지된 다양한 수세 공정이 채용될 수 있다.
에칭공정은 알루미늄 기재(100)를 10vol%의 수산화나트륨(NaOH) 수용액에 50℃하에서 20초 동안 침적하여 Fe, Mg, Si 등의 불순물을 제거한다.
에칭 공정을 거친 알루미늄 기재(100)는 전술한 수세공정을 거친다. 수세공정에 대한 설명은 전술한 수세공정과 동일하므로 생략한다.
에칭 공정을 거친 알루미늄 기재(100)의 표면에는 합금 성분인 Mg, Cu, Si, Mn 등의 성분이 모재의 에칭속도와 차이가 나서 흑색의 스머트(smut)를 형성한다. 디스머트(desmut) 공정은 에칭 공정을 거친 알루미늄 기재(100) 표면에 발생한 이러한 스머트를 질산을 이용하여 제거하는 공정이다.
1차 디스머트 공정은 10vol%의 질산에 25℃하에서 30초 동안 알루미늄 기재(100)를 침적시켜 전술한 스머트를 제거한다.
1차 디스머트 공정을 거친 알루미늄 기재(100)는 전술한 수세공정을 거친다. 수세공정에 대한 설명은 전술한 수세공정과 동일하므로 생략한다.
화학연마 공정은 알루미늄 기재(100) 표면의 조도(roughness)를 낮추어 기재(100) 표면에 광택을 부여하는 공정이다. 화학연마 공정은 80vol%의 인산과 20vol%의 황산의 혼합산에 100℃ 하에서 10초 이상 알루미늄 기재(100)를 침적시킨다.
화학연마 공정을 거친 알루미늄 기재(100)는 전술한 수세공정을 거친다. 수세공정에 대한 설명은 전술한 수세공정과 동일하므로 생략한다.
화학연마 공정 후 수세공정을 거친 알루미늄 기재(100)는 화학연마 공정 후 표면에 형성된 스머트를 제거하기 위한 2차 디스머트 공정을 거친다. 2차 디스머트 공정은 전술한 1차 디스머트 공정과 동일하다.
2차 디스머트 공정을 거친 알루미늄 기재(100)는 전술한 수세공정을 거친다. 수세공정에 대한 설명은 전술한 수세공정과 동일하므로 생략한다.
전술한 제1 개질 공정(10)을 거친 알루미늄 기재(100)는 알루미늄 기재(100) 표면에 피막을 형성하는 양극 산화 공정(20)을 거치고, 기재(100)에 색상을 부여하는 착색공정을 거친 후, 기재(100)의 피막의 홀에 대한 실링을 수행하는 봉공 공정(40)을 거친다.
일반적인 아노다이징 방법은 양극 산화 공정을 통해 알루미늄 기재(100)의 표면에 다공성 산화 알루미늄 피막을 형성하고, 착색공정을 통해 다공성 피막 내로 염료를 침투시켜 기재(100)에 원하는 색상을 구현한다.
개시된 실시예에 따른 알루미늄 아노다이징 방법은 전술한 제1 개질 공정(10)을 거친 알루미늄 기재(100)의 표면에 산화 알루미늄 피막을 형성하는 양극 산화 공정(20)을 수행한다.
양극 산화 공정(20)에서 알루미늄에 양극전압을 인가하였을 때 알루미늄 이온은 금속/산화피막 계면에서 이온화 반응에 의해 생성되어 산화피막의 파손 없이 피막을 통과하여 용액과 접하고 있는 피막의 표면쪽으로 이동한다.
그리고, 산소를 포함하고 있는 음이온들은 피막 표면에서 물의 분해에 의해 형성되어 피막 내부방향으로 이동한다. 피막의 표면쪽으로 이동하는 알루미늄 이온과 피막의 안쪽으로 이동하는 음이온이 만나면 산화 알루미늄을 형성함으로써 피막이 성장하게 된다.
개시된 실시예에 따른 양극 산화 공정(20)은 알루미늄 기재(100)를 18 내지 22vol%의 황산 용액에 18 내지 24℃하에서 20 내지 30분 동안 침적하면서, 13~17V의 전압을 인가하여 10㎛ 정도 두께의 Al2O3 피막을 형성한다.
전술한 양극 산화 공정을 거친 알루미늄 기재(100)는 제2 개질 공정(30)을 거친다. 제2 개질 공정(30)은 수세, 착색, 수세 공정을 포함한다.
양극 산화 공정을 거친 후 수행되는 수세공정은 알루미늄 기재(100)를 공업용수에 60초 이상 침적하여 기재(100)에 남아있는 양극 산화 공정의 피막액을 세정한다.
수세공정을 거친 알루미늄 기재(100)는 기재(100)에 색상을 부여하는 착색공정을 거친다. 착색 공정은 약한 음전하를 띄는 염료 0.1 내지 10g/L를 pH 5 내지 6의 용액으로 만든 뒤, 50℃ 하에서 침적하여 원하는 색상을 알루미늄 기재(100)에 부여한다.
착색공정을 거친 알루미늄 기재(100)의 표면을 세정하기 위해 수세공정을 거친다. 수세공정은 착색공정을 거친 알루미늄 기재(100)를 공업용수에 30초이상 침적하여 알루미늄 기재(100)의 표면을 세정한다.
개시된 실시예에 따른 알루미늄 아노다이징 방법은 전술한 수세, 착색, 수세공정을 포함하는 제2 개질 공정(30)을 거친 알루미늄 기재(100)의 홀을 실링하기 위한 봉공 공정(40)을 수행한다.
봉공 공정(40)은 알루미늄 기재(100)를 5vol%의 아세트산 니켈에 85 내지 95℃하에서 20 내지 30분 동안 침적하여 피막의 홀에 대한 실링을 수행한다.
고온 봉공 공정(60) 공정을 거친 후, 공업용수에 30초 이상 침적하여 표면을 세정하는 수세공정(70)과 물기를 제거하기 위해 70℃ 이상의 환경에 5분 이상 방치하는 건조 공정(80)을 거칠 수 있다.
한편, 전술한 것처럼, 아노다이징 처리를 수행하기 위해서는 전기를 인가해 주어야 되는데 추후 제품의 외관으로 사용될 면이 아닌 비외관면에 치구를 접촉시켜 인가해 주는 것이 일반적이다.
일반적으로, 일정 수준 이상의 텐션을 가지는 판 스프링강을 쐐기 형상으로 가공하여 제품의 비외관면에 접촉하는 방법이 사용된다. 이러한 방식은 제품의 비외관면에 구조물이나 홀이 있어야 적용 가능하다.
그러나, 대면적의 알루미늄 판재의 경우 평활한 판재인지라 비외관면에 거치할 수 있는 구조물이 없어 판재의 측면에 짚어서 고정하는 것이 일반적이다. 그러나 측면 또한 외관면인 제품의 경우 아노다이징 후 치구가 접촉한 자국이 외관면으로 나올 수 있는 문제가 있다.
또한 아노다이징 공정 중에는 제품의 균일 품질을 위해 공기 교반을 실시해 주는데, 제품과 치구가 견고하게 접촉해 있지 않을 경우 공정 중 탈락이 발생할 수 있고, 이로 인해 정상적인 아노다이징 처리의 수행이 어렵고, 버닝불량이나 색상편차 불량 등이 발생할 수 있는 문제가 있다.
다른 방법으로, 알루미늄 판재에 구멍을 뚫어 치구를 접촉하는 방법이 있으나 이 또한 앞서 설명한 방법과 동일한 문제가 발생할 수 있다.
또 다른 방법으로, 알루미늄 또는 스테인레스 선재를 비외관면에 직접 용접하여 전기를 인가할 수도 있다. 다만 용접 작업 시 용접열에 의해 외관면에 버닝불량이 발생할 수도 있고, 용접 비용 뿐만 아니라 아노다이징 후 용접된 선재를 제거하는 비용도 발생하기에 생산성이나 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
전술한 방법들에서 공통적으로 발생하는 버닝 불량은 제품과 치구 간의 접촉 면적이 부족할 경우 발생할 수 있다. 공급되는 전류량이 접점을 통해 통전 가능한 한계 전류량(Limited current density) 이상으로 과다하게 흘러 저항열이 발생하게 되고 그로 인해 버닝 불량이 발생하게 된다. 그리고 접촉 면적이 부족할 경우 버닝 불량뿐만 아니라 국부적인 색상 편차 불량 또한 발생하기에 인가 전류밀도 대비 일정 면적 이상의 접촉 면적을 가져야 한다.
이에 개시된 실시예는 비외관면에 구조물이 없는 대면적 알루미늄 판재를 효과적으로 치구와 체결하는 구조를 통해 균일한 전기를 인가할 수 있는 알루미늄 아노다이징 방법을 제공한다. 이를 통해 개시된 실시예에 따른 알루미늄 아노다이징 방법은 버닝 불량 또는 색상 편차 불량의 발생을 방지할 수 있다.
이하 도 2 내지 도 7을 참조하여, 알루미늄 기재(100)와 치구(130)의 견고한 결합 구조를 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트와 너트(110)의 종단면을 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트와 너트(110)의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 기재의 홈과 볼트와 너트를 도시한 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 기재(100)에 볼트와 너트(110)가 체결된 상태의 종단면을 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 기재(100)에 볼트와 너트(110)가 체결된 상태의 사시도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 알루미늄 기재(100)와 치구(130)가 체결된 상태의 일부를 도시한 사시도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 알루미늄 기재(100)와 치구(130)가 체결된 상태를 도시한 사시도이다.
개시된 실시예에 따른 알루미늄 아노다이징 방법은 알루미늄 기재(100)의 표면에 나사선이 형성된 복수의 홈(101)을 가공하고(200), 가공된 복수의 홈(101)에 너트(110)와 볼트(120)를 체결하고(210), 볼트(120)의 헤드 부분에 형성된 암나사(123)에 체결볼트(140) 및 체결너트(150)를 체결하여 치구(130)를 알루미늄 기재(100)에 연결하는 것(220)을 포함한다. 이렇게 치구(130)가 연결된 알루미늄 기재(100)에 대해 전술한 아노다이징 처리를 수행한다(230).
우선 치구(130)의 결합을 위해, 알루미늄 기재(100)의 표면에 나사선이 형성된 복수의 홈(101)을 가공한다. 복수의 홈(101)이 형성되는 알루미늄 기재(100)의 표면은 추후 알루미늄 기재(100)가 냉장고와 같은 제품에 적용될 경우 사용자에게 보여지는 외관면이 아닌 비외관면에 형성된다.
알루미늄 기재(100)로는 5000계 또는 6000계의 알루미늄 합금이 사용될 수 있으며, 알루미늄 기재(100)의 두께는 3.0mm 이상이다.
알루미늄 기재(100)의 표면에 형성되는 홈(101)은 2.0 내지 3.0mm의 지름을 갖도록 형성되고, 나사선은 2산 이상 형성되도록 가공될 수 있다.
홈(101)의 개수는 안정적으로 치구(130)와 체결하기 위해 짝수로 정해질 수 있고, 홈(101)의 배치 또한 치구(130)와의 안정적 체결을 위해 대칭이 되도록 마련될 수 있다. 또한, 홈(101)은 알루미늄 기재(100)의 모서리로부터 100mm 정도의 간격만큼 떨어지도록 형성될 수 있다.
전술한 알루미늄 기재(100)의 홈(101)에 체결되는 볼트(120)와 너트(110)는 1000계 또는 6000계 알루미늄 합금으로 제조될 수 있다. 볼트(120)의 수나사(121)의 지름과 너트(110)의 암나사의 지름은 전술한 홈(101)의 지름과 일치하도록 제조될 수 있다(도 5 참조). 도 3에 도시된 것처럼, 너트(110)는 그 횡단면이 원형이 되도록 형성될 수 있는데, 이는 아노다이징 후 비외관면에 발생하는 자국에 방향성이 없도록 하기 위함이다.
도 2에 도시된 것처럼, 볼트(120)는 한쪽에는 알루미늄 기재(100)의 홈(101)에 체결되는 수나사(121)가 형성되고, 그 반대쪽 헤드 부분에는 추후 치구(130)를 체결하기 위해 사용되는 체결볼트(140)가 삽입되는 암나사(123)가 형성된다.
도 5에 도시된 것처럼, 볼트(120)의 수나사(121)의 길이는 볼트(120)와 너트(110)가 알루미늄 기재(100)의 홈(101)에 체결됐을 때 유격이 발생하지 않도록, 너트(110)의 두께와 알루미늄 기재(100)의 홈(101)의 깊이의 합과 일치하도록 결정될 수 있다. 예를 들어, 볼트(120)의 수나사(121)의 길이는 5.0mm일 수 있고, 너트(110)의 두께는 3.0mm이고, 알루미늄 기재(100)에 형성되는 홈(101)의 깊이는 2.0mm 일 수 있다.
볼트(120) 및 너트(110)의 개수와 알루미늄 기재(100)와 접촉하는 너트(110)의 반지름은 볼트(120) 및 너트(110)의 한계 통전량과 아노다이징 처리 시 실제 필요한 전류량을 비교하여 결정될 수 있다.
즉, 볼트(120)와 너트(110)의 한계 통전량이 실제 필요전류량보다 높도록 볼트(120) 및 너트(110)의 개수와 너트(110)의 반지름이 결정될 수 있다. 여기서 실제 필요 전류량은 이론 필요전류량보다 20%증가한 값으로 결정될 수 있다. 이는 공정 설비의 저항값을 고려하였을 때 실제 필요전류량이 이론 필요전류량보다 높은 것을 고려한 것이다.
실제 필요전류량보다 볼트(120) 및 너트(110)의 한계통전량이 낮으면, 저항열로 인해 버닝불량이나 색상편차 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 볼트(120) 및 너트(110)의 한계통전량이 실제 필요전류량보다 높아야 한다. 한계통전량은 볼트(120) 및 너트(110)와 알루미늄 기재(100)의 총접촉면적, 적정 전류밀도 및 통전효율을 곱하여 산출될 수 있다.
볼트(120)와 너트(110)에서 단위 면적당 통전할 수 있는 적정 전류밀도는 알루미늄 기재(100)의 표면적이 1m2 이상일 경우 1.0 A/mm2로 설정되고, 1m2 미만일 경우 1.5 A/mm2로 설정된다. 면적이 작으면 전류효율이 높아져 전류밀도가 높아지기 때문이다.
한계통전량의 산출에 있어서 변수에 해당한다고 볼 수 있는 총접촉면적은 볼트(120) 및 너트(110)와 알루미늄 기재(100)의 접촉면적에 볼트(120) 및 너트(110)의 개수의 곱으로 산출되므로, 접촉면적을 좌우하는 볼트(120) 및 너트(110)의 반지름과 그 개수가 한계통전량을 결정하는 요소라고 볼 수 있다.
하기 표의 필요전류량, 적정전류밀도, 볼트(120) 및 너트(110)의 개수 그리고 표면적의 관계는 하기 식(1)에 의해 결정될 수 있다.
(1)
Figure pat00001
하기 표 1은 볼트(120) 및 너트(110)의 한계통전량과 필요전류량에 따른 불량 발생 여부를 나타낸다
실제
필요
전류량		 볼트/너트 외관
소재 개수
(EA)		 반지름
(mm)		 접촉면적
(㎟/EA)		 적정전류밀도
(A/㎟)		 통전효율
(%)		 한계통전량
(A)
비교예 1 739 알루미늄 6 5.0 78.5 1.0 90 424 NG(버닝, 색상편차)
비교예 2 739 알루미늄 8 5.0 78.5 1.0 90 565 NG(버닝, 색상편차)
실시예 1 739 알루미늄 8 7.5 176.7 1.0 90 1272 양호
표 1에 나타낸 것처럼, 실시예 1에 따라 볼트(120) 및 너트(110)의 반지름이 7.5mm이고, 개수가 8개인 경우, 한계통전량이 실제 필요전류량보다 크므로 외관에 버닝불량이나 색상편차 불량이 나타나지 않는 것을 알 수 있다. 그에 반해, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 한계통전량이 실제 필요전류량보다 작은 경우, 외관에 버닝불량이나 색상편차 불량이 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서, 볼트(120) 및 너트(110)의 개수는 적어도 8개인 것이 바람직하고, 그에 대응하는 홈(101)의 개수도 8개 인 것이 바람직하다.
볼트(120)와 너트(110)는 도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼, 알루미늄 기재(100)의 홈(101)에 체결될 수 있다.
볼트(120)와 너트(110)가 알루미늄 기재(100)의 홈(101)에 체결되면, 도 7 및 도 8에 도시된 것처럼, 볼트(120)와 너트(110)가 체결된 알루미늄 기재(100)를 치구(130)에 체결한다.
치구(130)에는 볼트(120)의 헤드 부분에 형성된 암나사(123)에 체결되는 체결볼트(140)가 삽입될 수 있도록 홀이 마련될 수 있다. 즉, 치구(130)를 알루미늄 기재(100)에 연결시키기 위한 체결볼트(140)를 체결너트(150)와 치구(130)의 홀을 통과시켜 볼트(120)의 헤드부분 암나사(123)에 체결시킴으로써 치구(130)가 알루미늄 기재(100)에 연결될 수 있다.
이렇게 체결볼트(140)와 체결너트(150)를 이용하여 치구(130)를 알루미늄 기재(100)에 연결시키면 도 8에 도시된 것 같은 체결 구조가 형성된다. 도 8에는 알루미늄 기재(100)에 비외관면에 8개의 전술한 체결구조가 나타나 있다.
치구(130)를 볼트(120)에 체결시키기 위한 체결볼트(140)와 체결너트(150)는 티타늄 합금으로 이루어질 수 있다.
전술한 것처럼, 볼트(120) 및 너트(110)를 알루미늄 기재(100)의 홈(101)에 체결시키고, 치구(130)를 체결볼트(140)와 체결너트(150)를 이용하여 볼트(120)에 체결시킴으로써 치구(130)와 알루미늄 기재(100)를 연결하면, 알루미늄 기재(100)와 치구(130)는 견고하게 결합될 수 있다. 따라서, 아노다이징 처리 중에 알루미늄 기재(100)가 치구(130)에서 탈락하는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 개시된 실시예에 따라 제조된 알루미늄 판재는 공정 중 견고하게 체결되고 균일하게 전류가 인가될 수 있으므로, 외관에 치구(130) 체결 자국이나 버닝 불량, 색상 편차 불량이 발생하지 않는다. 따라서, 국부적인 색상 편차 없이 균일한 외관 품질의 알루미늄 판재를 이용한 냉장고 도어를 제조할 수 있게 한다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 게시된 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 게시된 실시예의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (12)

  1. 알루미늄 기재의 표면에, 나사선이 형성된 복수의 홈을 가공하고;
    상기 복수의 홈에 너트 및 볼트를 체결하고;
    상기 볼트에 아노다이징 치구를 연결하고;
    상기 볼트를 통해 치구에 연결된 상기 알루미늄 기재에 대해 아노다이징을 수행하는 것;을 포함하는 알루미늄 아노다이징 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼트 및 너트의 한계 통전량이 아노다이징 시 인가되는 필요 전류량보다 크도록 상기 볼트 및 너트의 개수와 반지름을 결정하는 것;을 더 포함하는 알루미늄 아노다이징 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 볼트 및 너트는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 아노다이징 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 너트는 원형의 횡단면을 갖는 알루미늄 아노다이징 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아노다이징을 수행하는 것은,
    상기 알루미늄 기재의 표면적이 1m2이상일 경우 상기 알루미늄 기재와 접촉하는 상기 너트의 표면적 당 인가되는 전류밀도가 1A/mm2가 되도록 아노다이징을 수행하는 것;을 포함하는 알루미늄 아노다이징 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 아노다이징을 수행하는 것은,
    상기 알루미늄 기재의 표면적이 1m2미만일 경우 상기 알루미늄 기재와 접촉하는 상기 너트의 표면적 당 인가되는 전류밀도가 1.5A/mm2가 되도록 아노다이징을 수행하는 것;을 포함하는 알루미늄 아노다이징 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 홈에 너트 및 볼트를 체결하는 것은,
    나사선이 형성된 홈이 헤드에 마련된 볼트를 상기 복수의 홈에 체결하는 것;을 포함하는 알루미늄 아노다이징 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 볼트에 아노다이징 치구를 연결하는 것은,
    체결볼트를 상기 볼트의 홈에 체결하여 상기 아노다이징 치구를 상기 볼트에 연결하는 것;을 포함하는 알루미늄 아노다이징 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 체결볼트는 티타늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 아노다이징 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    알루미늄 기재의 표면에, 나사선이 형성된 복수의 홈을 가공하는 것은,
    상기 알루미늄 기재의 표면에 짝수 개의 홈이 대칭을 이루도록 가공하는 것;을 포함하는 알루미늄 아노다이징 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    알루미늄 기재의 표면에, 나사선이 형성된 복수의 홈을 가공하는 것은,
    상기 알루미늄 기재의 모서리로부터 100mm 이격된 위치에 상기 복수의 홈을 가공하는 것;을 포함하는 알루미늄 아노다이징 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    알루미늄 기재의 표면에, 나사선이 형성된 복수의 홈을 가공하는 것은,
    상기 알루미늄 기재의 표면에 2.0 내지 3.0mm의 직경을 갖는 상기 복수의 홈을 가공하는 것;을 포함하는 알루미늄 아노다이징 방법.
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