KR20220117310A

KR20220117310A - 금속 기판의 전해 가공

Info

Publication number: KR20220117310A
Application number: KR1020227024976A
Authority: KR
Inventors: 케빈 마크 존슨; 테레사 엘리자베스 맥팔레인; 브라이언 파라디스; 마콘데야라즈 푸루구르타
Original assignee: 노벨리스 인크.
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2022-08-23
Also published as: WO2021183713A1; EP4118258A1; CN115279952A; JP2023522563A; US20230086142A1

Abstract

알루미늄 합금과 같은 금속 기판의 전해 가공을 위한 방법 및 시스템이 본원에 제공된다. 본 개시내용은 인산을 포함하는 전해질 용액에서 금속 기판을 양극산화함으로써 양극산화된 기판을 제조하는 방법을 제공한다. 특히, 본 개시내용은 온도, 산 농도 및 전압을 포함하는 양극산화 금속 기판에 대한 다양한 조건을 설명한다. 본 개시내용은 또한 기재된 방법을 수행하기 위한 시스템을 제공한다.

Description

금속 기판의 전해 가공

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 3월 12일에 출원된 미국 특허 가출원 일련 번호 62/988,857에 대한 우선권 및 출원의 이익을 주장하고, 이는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.

분야

본 개시내용은 일반적으로 알루미늄 합금과 같은 금속 기판의 전해 가공 및 이러한 가공을 수행하기 위한 시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 개시내용은 금속 기판을 양극산화(anodizing)하는 것에 관한 것이다.

배경

알루미늄 합금과 같은 특정 금속 제품은 양극산화된 표면을 갖는 것으로부터 이점을 얻을 수 있다. 이러한 이점은 내구성, 색상 안정성, 유지 관리 용이성, 심미성, 보건과 안전 및 저렴한 비용을 포함한다. 그러나, 알루미늄 합금 제품의 접합을 포함하는 하류 가공을 위한, 유연성, 내구성 및/또는 표면 특징 요건을 충족하는 양극산화 피막을 갖는 알루미늄 합금 코일을 양극산화하는 것이 어렵다. 또한, 양극산화를 위한 통상적인 방법은 시간 소모적이고 많은 비용을 필요로 하며, 이는 생산 공정의 총괄 효율을 감소시킨다. 또한, 통상적인 양극산화 방법은 일반적으로 고농도 산의 다중 욕을 필요로 하며, 이는 작업자를 안전하지 않은 조건에 노출시키면서 비효율에 기여한다. 따라서, 통상적인 양극산화 방법은 효과적이지 않다.

요약

포함된 본 발명의 구체예는 이 요약이 아니라 청구범위에 의해 정의된다. 이 요약은 본 발명의 다양한 양태의 높은 수준의 개요이며 아래의 상세한 설명 섹션에서 추가로 설명된 개념의 일부를 소개한다. 이 요약은 청구된 발명 주제의 핵심 또는 필수 특징을 식별하도록 의도되는 것이 아니며, 청구된 발명 주제의 범위를 결정하기 위해 별도로 사용하도록 의도되는 것도 아니다. 발명 주제는 전체 명세서의 적절한 부분, 임의의 또는 모든 도면, 및 각각의 청구항을 참조하여 이해되어야 한다.

한 양태에서, 본 개시내용은 양극산화된 기판 제조 방법을 설명하고, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다: 금속 기판을 제공하는 단계; 선택적으로, 금속 기판의 표면을 세정하는 단계; 60 ℃ 내지 100 ℃의 온도에서 전해질 용액에서 금속 기판의 표면을 양극산화하여 양극산화된 피막 층을 형성하는 단계, 여기서 전해질 용액은 0.01 M 내지 1 M의 전해질을 포함함; 및 선택적으로, 금속 기판의 표면을 건조시키는 단계. 일부 경우에, 전해질은 인산, 질산, 황산, 포스폰산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기산이다. 일부 경우에, 전해질 용액은 0.05 M 내지 0.5 M 전해질을 포함하고, 선택적으로 전해질은 인산이다. 일부 경우에, 양극산화는 전해질 용액에 적어도 5 초 동안 ± 15 VDC 내지 ± 25 VDC의 전압을 갖는 직류(DC)를 인가 및/또는 ± 15 VAC 내지 ± 25 VAC의 전압을 갖는 교류(AC)를 인가하는 것을 포함한다. 일부 경우에, 양극산화는 적어도 15 초 동안 DC를 인가하기 전 및/또는 후에 적어도 5 초 동안 AC를 인가하는 것을 포함한다. 일부 경우에, 금속 기판의 표면을 세정하는 것은 금속 기판의 표면을 용매로 헹구는 것을 포함한다. 일부 경우에, 금속 기판은 양극산화 전에 에칭되지 않는다. 일부 경우에, 금속 기판은 알루미늄 합금을 포함한다.

또 다른 양태에서, 본 개시내용은 양극산화된 기판 제조 방법을 설명하고, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다: 금속 기판을 제공하는 단계; 선택적으로, 금속 기판의 표면을 세정하는 단계; 전해질 용액에 적어도 5 초 동안 ± 15 VDC 내지 ± 25 VDC의 전압을 갖는 직류(DC)를 인가 및/또는 ± 15 VAC 내지 ± 25 VAC의 전압을 갖는 교류(AC)를 인가함으로써 전해질 용액에서 금속 기판의 표면을 양극산화하는 단계, 여기서 전해질 용액은 0.01 M 내지 1 M의 전해질을 포함함; 및 선택적으로, 금속 기판의 표면을 건조시키는 단계. 일부 경우에, 전해질은 인산, 질산, 황산, 포스폰산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기산이다. 일부 경우에, 전해질 용액은 0.05 M 내지 0.5 M 전해질을 포함하고, 선택적으로 전해질은 인산이다. 일부 경우에, 양극산화는 적어도 15 초 동안 DC를 인가하기 전 및/또는 후에 적어도 5 초 동안 AC를 인가하는 것을 포함한다. 일부 경우에, 전해질 용액은 60 ℃ 내지 100 ℃의 온도로 가열된다. 일부 경우에, 금속 기판의 표면을 세정하는 것은 금속 기판의 표면을 용매로 헹구는 것을 포함한다. 일부 경우에, 금속 기판은 양극산화 전에 에칭되지 않는다. 일부 경우에, 금속 기판은 알루미늄 합금을 포함한다.

또 다른 양태에서, 본 개시내용은 금속 기판을 양극산화하기 위한 시스템을 설명하고, 상기 시스템은 다음을 포함한다: 금속 음극을 갖는 전해 전지; 0.01 M 내지 1 M의 전해질을 포함하는 전해질 용액을 제공하기 위한 전해질 용액 공급원; 금속 기판을 욕에서 매달기 위한 지지체; 및 직류(DC) 및/또는 교류(AC)를 전해질 용액을 통해 전해 전지에 제공하는 전원. 일부 경우에, 전해질 용액은 0.05 M 내지 0.5 M 전해질을 포함하고, 선택적으로 전해질은 인산이다. 일부 경우에, 전해질 용액 공급원은 교반기를 갖는 탱크를 포함한다. 일부 경우에, 전해 전지는 하나 이상의 복합 전극을 추가로 포함한다.

상세한 설명

알루미늄 합금 기판과 같은 금속 기판으로부터 양극산화된 기판을 제조하기 위한 방법 및 시스템이 본원에 기재된다. 생성된 양극산화된 기판은, 예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 양극산화된 피막 층이 없는 금속 기판으로부터 제조된 제품과 비교하여 우수한 표면 품질 및 최소화된 표면 결함을 갖는 양극산화된 기판(예를 들어, 양극산화된 알루미늄 합금) 제품을 생산하기 위해 사용될 수 있다.

본원에 기재된 방법은 금속 기판의 하나 이상의 표면에 얇은 양극산화된 피막 층을 형성하는 더욱 효율적인 수단을 제공한다. 특히, 본원에 기재된 방법은 금속 기판을 에칭(예를 들어, 산 에칭 및/또는 전해 에칭)하는 별도의 단계를 필요로 하지 않고 금속 기판을 성공적으로 양극산화한다. 또한, 본원에 기재된 방법은 하나의 화학욕을 사용하고, 다중 화학욕의 필요성을 제거하여 금속 기판을 성공적으로 양극산화한다. 이러한 새로운 양극산화 방법은 더 짧은 작업 시간, 개선된 환경 보건과 안전, 및 감소된 비용을 허용한다. 또한, 본원에 기재된 방법에 의해 생산된 양극산화된 기판은 결합 내구성과 같은 우수한 물리적 특성을 나타내며, 코일-투-코일 라인뿐만 아니라 배치 가공에 적합하다.

정의 및 설명

본원에서 사용된 용어 "발명," "상기 발명," "이 발명," 및 "본 발명"은 이 특허 출원의 모든 주제 및 하기 청구범위를 광범위하게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어를 포함하는 진술은 본원에 기재된 주제를 제한하거나 하기 특허 청구범위의 의미 또는 범위를 제한하는 것으로 이해되지 않아야 한다.

이 기재에서, "시리즈" 또는 "7xxx"와 같은 알루미늄 산업 명칭에 의해 식별되는 합금이 언급된다. 알루미늄 및 이의 합금 명명 및 식별에서 가장 일반적으로 사용되는 번호 명칭 시스템의 이해를 위해, 미국 알루미늄 협회(The Aluminum Association)에 의해 발행된 "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" 또는 "Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot"을 참조하라.

알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율(wt. %)로 원소 조성 측면에서 본원에 기재된다. 각 합금의 특정 예에서, 잔부는 알루미늄이고, 불순물의 합계에 대해 최대 wt. %는 0.15 %이다.

본원에서 사용된 "결합 내구성"은 결합제의 파손을 개시하는 환경 조건에 노출된 후 두 제품을 함께 결합시켜 순환 기계적 응력을 견디는 결합제의 능력을 지칭한다. 결합 내구성은 결합된 제품에 가해지는 기계적 응력 주기의 수를 특징으로 하며, 결합된 제품은 결합이 실패할 때까지 환경 조건에 노출된다.

본원에서 사용된 바와 같이, "주조 금속 제품," "주조 제품," "주조 알루미늄 합금 제품," 등과 같은 용어는 상호 교환 가능하고 직접 냉각 주조 (직접 냉각 공동-주조 포함) 또는 반연속 주조, 연속 주조 (예를 들어, 트윈 벨트 주조기, 트윈 롤 주조기, 트윈 블록 주조기, 또는 임의의 다른 연속 주조기의 사용에 의한 것 포함), 전자기 주조, 고온 상입 주조, 또는 임의의 다른 주조 방법에 의해 제조된 제품을 지칭한다.

본원에서 사용된 "연속 코일" 또는 "알루미늄 합금 연속 코일"은 시간 또는 순서의 끊김 없이 연속 라인에서 연속 가공 방법을 거치는 알루미늄 합금을 지칭한다 (즉, 알루미늄 합금이 회분식 가공을 거치지 않는다).

본원에서 사용된 "코일-투-코일" 라인 또는 "코일-투-코일 가공"은 연속 라인상의 연속 가공 방법을 지칭하며, 이에 의해 상기 방법에서 가공된 합금, 예를 들어, 알루미늄 합금이 코일로부터 가공으로 공급되고, 가공 동안 권출되고(uncoiled), 가공이 완료된 후 재권취된다(re-coiled).

본 출원에서는 합금 컨디션 또는 템퍼가 언급된다. 가장 일반적으로 사용되는 합금 템퍼 설명에 대한 이해를 위해서, "American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems"를 참조하라. F 컨디션 또는 템퍼는 제작된 그대로의 알루미늄 합금을 지칭한다. O 컨디션 또는 템퍼는 소둔 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. T1 컨디션 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 (예를 들어, 실온에서) 자연 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T2 컨디션 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고, 냉간 가공되고, 자연 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T3 컨디션 또는 템퍼는 용체화 열처리되고, 냉간 가공되고, 자연 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T4 컨디션 또는 템퍼는 용체화 열처리되고 자연 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T5 컨디션 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 (상승된 온도에서) 인공 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T6 컨디션 또는 템퍼는 용체화 열처리되고 인공 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T7 컨디션 또는 템퍼는 용체화 열처리되고 인공 과시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T8x 컨디션 또는 템퍼는 용체화 열처리되고, 냉간 가공되고, 인공 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T9 컨디션 또는 템퍼는 용체화 열처리되고, 인공 시효되고, 냉간 가공된 알루미늄 합금을 지칭한다.

본원에서 사용된 바와 같이, "a," "an," 또는 "the"의 의미는 문맥에서 달리 명시하지 않는 한 단수 및 복수 언급을 포함한다.

본원에서 사용된 "실온"의 의미는 약 15 ℃ 내지 약 30 ℃, 예를 들어 약 15 ℃, 약 16 ℃, 약 17 ℃, 약 18 ℃, 약 19 ℃, 약 20 ℃, 약 21 ℃, 약 22 ℃, 약 23 ℃, 약 24 ℃, 약 25 ℃, 약 26 ℃, 약 27 ℃, 약 28 ℃, 약 29 ℃, 또는 약 30 ℃의 온도를 포함할 수 있다.

본원에 개시된 모든 범위는 그 안에 포함된 임의의 그리고 모든 하위범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 명시된 범위는 1의 최소값과 10의 최대값 (이들 포함) 사이의 임의의 모든 하위범위; 즉 1 이상의 최소값으로 시작하고, 예를 들어, 1 내지 6.1, 10 이하의 최대값으로 끝나는, 예를 들어, 5.5 내지 10, 모든 하위범위를 포함하는 것으로 간주되어야 한다.

금속 기판

언급된 바와 같이, 본 개시내용은 양극산화된 기판을 제조하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 더욱 구체적으로, 본원에 기재된 방법은 금속 기판의 표면상에 얇은 양극산화된 피막 층을 생성한다. 양극산화된 피막 층이 형성된 금속 기판의 조성은 특별히 제한되지 않는다. 본원에 기재된 방법은 알루미늄 합금을 양극산화하는 데 특히 적합하지만 이에 제한되지 않는다. 양극산화된 피막 층은 예를 들어 임의의 적합한 알루미늄 합금, 예컨대 알루미늄 합금의 연속 코일에 적용될 수 있다. 적합한 알루미늄 합금은 예를 들어 1xxx 시리즈 알루미늄 합금, 2xxx 시리즈 알루미늄 합금, 3xxx 시리즈 알루미늄 합금, 4xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 7xxx 시리즈 알루미늄 합금, 및 8xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다.

비제한적 예로서, 금속 기판으로 사용하기 위한 예시적인 1xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA1100, AA1100A, AA1200, AA1200A, AA1300, AA1110, AA1120, AA1230, AA1230A, AA1235, AA1435, AA1145, AA1345, AA1445, AA1150, AA1350, AA1350A, AA1450, AA1370, AA1275, AA1185, AA1285, AA1385, AA1188, AA1190, AA1290, AA1193, AA1198, 또는 AA1199를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 알루미늄 합금은 적어도 99.9 % 순수 알루미늄(예를 들어, 적어도 99.91 %, 적어도 99.92 %, 적어도 99.93 %, 적어도 99.94 %, 적어도 99.95 %, 적어도 99.96 %, 적어도 99.97 %, 적어도 99.98 %, 또는 적어도 99.99 % 순수 알루미늄)이다.

금속 기판으로 사용하기 위한 비제한적인 예시적 2xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA2001, AA2002, AA2004, AA2005, AA2006, AA2007, AA2007A, AA2007B, AA2008, AA2009, AA2010, AA2011, AA2011A, AA2111, AA2111A, AA2111B, AA2012, AA2013, AA2014, AA2014A, AA2214, AA2015, AA2016, AA2017, AA2017A, AA2117, AA2018, AA2218, AA2618, AA2618A, AA2219, AA2319, AA2419, AA2519, AA2021, AA2022, AA2023, AA2024, AA2024A, AA2124, AA2224, AA2224A, AA2324, AA2424, AA2524, AA2624, AA2724, AA2824, AA2025, AA2026, AA2027, AA2028, AA2028A, AA2028B, AA2028C, AA2029, AA2030, AA2031, AA2032, AA2034, AA2036, AA2037, AA2038, AA2039, AA2139, AA2040, AA2041, AA2044, AA2045, AA2050, AA2055, AA2056, AA2060, AA2065, AA2070, AA2076, AA2090, AA2091, AA2094, AA2095, AA2195, AA2295, AA2196, AA2296, AA2097, AA2197, AA2297, AA2397, AA2098, AA2198, AA2099, 및 AA2199를 포함할 수 있다.

금속 기판으로 사용하기 위한 비제한적인 예시적 3xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA3002, AA3102, AA3003, AA3103, AA3103A, AA3103B, AA3203, AA3403, AA3004, AA3004A, AA3104, AA3204, AA3304, AA3005, AA3005A, AA3105, AA3105A, AA3105B, AA3007, AA3107, AA3207, AA3207A, AA3307, AA3009, AA3010, AA3110, AA3011, AA3012, AA3012A, AA3013, AA3014, AA3015, AA3016, AA3017, AA3019, AA3020, AA3021, AA3025, AA3026, AA3030, AA3130, 또는 AA3065를 포함할 수 있다.

금속 기판으로 사용하기 위한 비제한적인 예시적 4xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA4004, AA4104, AA4006, AA4007, AA4008, AA4009, AA4010, AA4013, AA4014, AA4015, AA4015A, AA4115, AA4016, AA4017, AA4018, AA4019, AA4020, AA4021, AA4026, AA4032, AA4043, AA4043A, AA4143, AA4343, AA4643, AA4943, AA4044, AA4045, AA4145, AA4145A, AA4046, AA4047, AA4047A, 및 AA4147을 포함할 수 있다.

금속 기판으로 사용하기 위한 비제한적인 예시적 5xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA5182, AA5183, AA5005, AA5005A, AA5205, AA5305, AA5505, AA5605, AA5006, AA5106, AA5010, AA5110, AA5110A, AA5210, AA5310, AA5016, AA5017, AA5018, AA5018A, AA5019, AA5019A, AA5119, AA5119A, AA5021, AA5022, AA5023, AA5024, AA5026, AA5027, AA5028, AA5040, AA5140, AA5041, AA5042, AA5043, AA5049, AA5149, AA5249, AA5349, AA5449, AA5449A, AA5050, AA5050A, AA5050C, AA5150, AA5051, AA5051A, AA5151, AA5251, AA5251A, AA5351, AA5451, AA5052, AA5252, AA5352, AA5154, AA5154A, AA5154B, AA5154C, AA5254, AA5354, AA5454, AA5554, AA5654, AA5654A, AA5754, AA5854, AA5954, AA5056, AA5356, AA5356A, AA5456, AA5456A, AA5456B, AA5556, AA5556A, AA5556B, AA5556C, AA5257, AA5457, AA5557, AA5657, AA5058, AA5059, AA5070, AA5180, AA5180A, AA5082, AA5182, AA5083, AA5183, AA5183A, AA5283, AA5283A, AA5283B, AA5383, AA5483, AA5086, AA5186, AA5087, AA5187, 또는 AA5088을 포함할 수 있다.

금속 기판으로 사용하기 위한 비제한적인 예시적 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA6101, AA6101A, AA6101B, AA6201, AA6201A, AA6401, AA6501, AA6002, AA6003, AA6103, AA6005, AA6005A, AA6005B, AA6005C, AA6105, AA6205, AA6305, AA6006, AA6106, AA6206, AA6306, AA6008, AA6009, AA6010, AA6110, AA6110A, AA6011, AA6111, AA6012, AA6012A, AA6013, AA6113, AA6014, AA6015, AA6016, AA6016A, AA6116, AA6018, AA6019, AA6020, AA6021, AA6022, AA6023, AA6024, AA6025, AA6026, AA6027, AA6028, AA6031, AA6032, AA6033, AA6040, AA6041, AA6042, AA6043, AA6151, AA6351, AA6351A, AA6451, AA6951, AA6053, AA6055, AA6056, AA6156, AA6060, AA6160, AA6260, AA6360, AA6460, AA6460B, AA6560, AA6660, AA6061, AA6061A, AA6261, AA6361, AA6162, AA6262, AA6262A, AA6063, AA6063A, AA6463, AA6463A, AA6763, AA6963, AA6064, AA6064A, AA6065, AA6066, AA6068, AA6069, AA6070, AA6081, AA6181, AA6181A, AA6082, AA6082A, AA6182, AA6091, 또는 AA6092를 포함할 수 있다.

금속 기판으로 사용하기 위한 비제한적인 예시적 7xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA7011, AA7019, AA7020, AA7021, AA7039, AA7072, AA7075, AA7085, AA7108, AA7108A, AA7015, AA7017, AA7018, AA7019A, AA7024, AA7025, AA7028, AA7030, AA7031, AA7033, AA7035, AA7035A, AA7046, AA7046A, AA7003, AA7004, AA7005, AA7009, AA7010, AA7011, AA7012, AA7014, AA7016, AA7116, AA7122, AA7023, AA7026, AA7029, AA7129, AA7229, AA7032, AA7033, AA7034, AA7036, AA7136, AA7037, AA7040, AA7140, AA7041, AA7049, AA7049A, AA7149, AA7204, AA7249, AA7349, AA7449, AA7050, AA7050A, AA7150, AA7250, AA7055, AA7155, AA7255, AA7056, AA7060, AA7064, AA7065, AA7068, AA7168, AA7175, AA7475, AA7076, AA7178, AA7278, AA7278A, AA7081, AA7181, AA7185, AA7090, AA7093, AA7095, 또는 AA7099를 포함할 수 있다.

금속 기판으로 사용하기 위한 비제한적인 예시적 8xxx 시리즈 알루미늄 합금은 AA8005, AA8006, AA8007, AA8008, AA8010, AA8011, AA8011A, AA8111, AA8211, AA8112, AA8014, AA8015, AA8016, AA8017, AA8018, AA8019, AA8021, AA8021A, AA8021B, AA8022, AA8023, AA8024, AA8025, AA8026, AA8030, AA8130, AA8040, AA8050, AA8150, AA8076, AA8076A, AA8176, AA8077, AA8177, AA8079, AA8090, AA8091, 및 AA8093을 포함할 수 있다.

알루미늄 합금 제품이 개시내용 전체에 걸쳐 기재되어 있지만, 방법 및 제품은 임의의 금속 기판에 적용된다. 일부 구체예에서, 금속 기판은 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘계 재료, 티타늄, 티타늄계 재료, 구리, 구리계 재료, 강철, 강철계 재료, 청동, 청동계 재료, 황동, 황동계 재료, 복합물, 복합물에서 사용되는 시트, 또는 임의의 다른 적합한 금속 또는 재료의 조합이다. 제품은 단일체(monolithic) 재료, 그뿐만 아니라 비단일체(non-monolithic) 재료, 예컨대 롤 결합된(roll-bonded) 재료, 클래드 재료, 복합 재료, 또는 다양한 다른 재료를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 금속 물품은 금속 코일, 금속 스트립, 금속 플레이트, 금속 시트, 금속 빌렛, 금속 잉곳 등이다.

금속 기판은 임의의 적합한 템퍼의 합금으로부터 제조될 수 있다. 특정 예에서, 합금은 F, O, T3, T4, T6, 또는 T8x 템퍼에서 사용될 수 있다. 합금은 직접 냉각 주조 (직접 냉각 공동-주조 포함) 또는 반연속 주조, 연속 주조 (예를 들어, 트윈 벨트 주조기, 트윈 롤 주조기, 블록 주조기, 또는 임의의 다른 연속 주조기의 사용에 의한 것 포함), 전자기 주조, 고온 상입 주조, 또는 임의의 다른 주조 방법에 의해 제조된 될 수 있다.

양극산화된 피막 층

전술한 바와 같이, 양극산화된 피막 층은 본원에 기재된 방법에 의해 금속 기판의 표면상에 형성된다. 양극산화된 피막 층은 산화 알루미늄(예를 들어, 비다공성 산화 알루미늄)으로 구성된 배리어 층을 포함한다. 배리어 층은 두께가 최대 약 25 nm일 수 있다. 일부 경우에, 배리어 층은 두께가 약 1 nm 내지 약 25 nm, 약 5 nm 내지 약 25 nm, 약 10 nm 내지 약 20 nm, 또는 약 12 nm 내지 약 17 nm일 수 있다. 예로서, 배리어 층은 두께가 약 1 nm, 약 2 nm, 약 3 nm, 약 4 nm, 약 5 nm, 약 6 nm, 약 7 nm, 약 8 nm, 약 9 nm, 약 10 nm, 약 11 nm, 약 12 nm, 약 13 nm, 약 14 nm, 약 15 nm, 약 16 nm, 약 17 nm, 약 18 nm, 약 19 nm, 약 20 nm, 약 21 nm, 약 22 nm, 약 23 nm, 약 24 nm, 또는 약 25 nm, 또는 그 사이의 임의의 것일 수 있다.

일부 경우에, 양극산화된 피막 층은 필라멘트 층을 포함할 수 있다. 필라멘트 층은 산화 알루미늄(예를 들어, 다공성 산화 알루미늄)으로 구성되고 일련의 기둥형, 다공성 구조를 포함할 수 있다. 필라멘트 층의 특징(예를 들어, 기둥형, 다공성 구조의 특징)은 양극산화 파라미터 및 조건(예를 들어, 전해질 용액의 조성)에 의해 제어될 수 있다. 필라멘트 층은 두께가 최대 약 75 nm일 수 있다. 일부 경우에, 필라멘트 층은 두께가 약 5 nm 내지 약 800 nm, 약 10 nm 내지 약 750 nm, 약 25 nm 내지 약 700 nm, 또는 약 45 nm 내지 약 650 nm일 수 있다. 예로서, 필라멘트 층은 두께가 약 5 nm, 약 25 nm, 약 50 nm, 약 75 nm, 약 150 nm, 약 200 nm, 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 약 550 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 약 750 nm, 또는 약 800, 또는 그 사이의 임의의 것일 수 있다.

일부 경우에, 양극산화된 피막 층은 위에 기재된 임의의 두께의 배리어 층 및 위에 기재된 임의의 두께의 필라멘트 층을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 양극산화된 피막 층은 약 10 nm, 약 15 nm, 약 20 nm 또는 약 25 nm의 배리어 층 및 약 650 nm, 약 700 nm, 약 750 nm, 또는 약 800 nm의 필라멘트 층을 포함한다. 예로서, 양극산화된 피막 층은 약 10 nm의 배리어 층 및 약 650 nm의 필라멘트 층, 약 15 nm의 배리어 층 및 약 700 nm의 필라멘트 층, 약 20 nm의 배리어 층 및 약 750 nm의 필라멘트 층, 또는 약 25 nm의 배리어 층 및 약 800 nm의 필라멘트 층을 포함할 수 있다.

배리어 층 또는 배리어 층과 필라멘트 층을 포함하는 양극산화된 피막 층의 두께는 약 1 nm 내지 약 1000 nm 범위일 수 있다. 일부 경우에, 양극산화된 피막 층은 두께가 약 1000 nm 미만, 예를 들어, 약 900 nm 미만, 약 800 nm 미만, 약 700 nm 미만, 약 600 nm 미만, 약 500 nm 미만, 약 400 nm 미만, 약 300 nm 미만, 약 200 nm 미만, 또는 약 100 nm 미만이다. 예를 들어, 양극산화된 피막 층은 두께가 약 5 nm 내지 약 1000 nm, 약 10 nm 내지 약 900 nm, 약 20 nm 내지 약 800 nm, 또는 약 30 nm 내지 약 700 nm일 수 있다. 일부 예에서, 양극산화된 피막 층은 두께가 약 1 nm, 5 nm, 약 10 nm, 약 15 nm, 약 20 nm, 약 25 nm, 약 30 nm, 약 35 nm, 약 40 nm, 약 45 nm, 약 50 nm, 약 55 nm, 약 60 nm, 약 65 nm, 약 70 nm, 약 75 nm, 약 80 nm, 약 85 nm, 약 90 nm, 약 95 nm, 약 100 nm, 약 150 nm, 약 250 nm, 약 300 nm, 약 400 nm, 약 500 nm, 약 600, 약 700, 약 750 nm, 약 800 nm, 약 825 nm, 약 850 nm, 약 900 nm, 약 950 nm, 또는 약 1000 nm, 또는 그 사이의 임의의 것일 수 있다.

양극산화된 기판 제조 방법

본 개시내용은 양극산화된 기판 제조 방법을 제공한다. 본원에 기재된 바와 같은 금속 기판을 양극산화하는 방법은 선택적인 준비 단계, 양극산화 단계, 및 선택적인 건조 단계를 포함한다. 위에서 언급한 바와 같이, 본원에 기재된 방법은 금속 기판을 에칭(예를 들어, 산 에칭 및/또는 전해 에칭)하는 별도의 단계를 포함하지 않는다. 또한, 상기 방법은 하나의 화학욕을 사용하여 수행될 수 있어, 통상적인 양극산화 방법에서 요구되는 다수의 화학욕의 필요를 제거한다. 결과적으로, 이러한 새로운 양극산화 방법은 더 짧은 작업 시간, 개선된 환경 보건과 안전, 및 감소된 비용을 허용한다.

본원에 기재된 금속 기판은 양극산화에 적합한 형태로 금속 기판을 제공하기 위해 양극산화 전에 가공 기술을 거칠 수 있다. 일부 경우에, 예를 들어, 가공 기술은 연속 코일 형태의 금속 기판을 제공하기 위해 사용될 수 있고, 예를 들어, 주조, 균질화, 열간 압연, 온간 압연, 냉간 압연, 용체화 열처리, 소둔, 시효(자연 시효 및/또는 인공 시효 포함), 임의의 적합한 가공 기술, 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 따라서, 양극산화는 연속 코일 또는 다른 금속 기판을 제공하기 위해 위에 기재된 가공 기술에 후속하는 단계로서 수행될 수 있다. 예를 들어, 양극산화는 냉간 압연기, 소둔로, 연속 소둔 및 용체화 열처리(CASH) 라인, 또는 임의의 적합한 최종 가공 장비에서 금속 기판을 가공한 후 수행될 수 있다. 달리 말해서, 본원에 기재된 양극산화는 끝에서 두 번째 금속 가공 단계와 금속 기판의 권취 사이에 일어날 수 있다. 따라서, 금속 기판은 금속 제품으로 가공될 수 있고 (예를 들어, 연속 코일을 제공하기 위해) 금속 제품을 권취하지 않고 가공 직후에 양극산화될 수 있다. 일부 경우에, 본원에 기재된 금속 기판은 냉각 후 양극산화될 수 있다. 금속 기판은 양극산화 전에 (예를 들어, 금속 기판을 자연 시효시키기 위해) 보관되거나 인공 시효될 수 있다. 이러한 예에서, 금속 기판(예를 들어, 보관된 금속 기판 또는 인공 시효된 금속 기판)은 권출되고 양극산화를 위해 본원에 기재된 시스템으로 공급될 수 있다.

상기 방법은 연속 코일 공정에서 사용될 수 있고, 예를 들어, 여기서 금속 기판은 함께 접합되거나 결합된 하나 이상의 연속 코일로 구성된다. 연속 코일 공정을 위한 라인 속도는 가변적이며 분당 약 1 미터(mpm) 내지 약 350 mpm의 범위일 수 있다. 예를 들어, 라인 속도는 약 1 mpm, 약 2 mpm, 약 3 mpm, 약 4 mpm, 약 5 mpm, 약 6 mpm, 약 7 mpm, 약 8 mpm, 약 9 mpm, 약 10 mpm, 약 15 mpm, 약 20 mpm, 약 25 mpm, 약 30 mpm, 약 35 mpm, 약 40 mpm, 약 45 mpm, 약 50 mpm, 약 55 mpm, 약 60 mpm, 약 65 mpm, 약 70 mpm, 약 75 mpm, 약 80 mpm, 약 85 mpm, 약 90 mpm, 약 95 mpm, 약 100 mpm, 약 105 mpm, 약 110 mpm, 약 115 mpm, 약 120 mpm, 약 125 mpm, 약 130 mpm, 약 135 mpm, 약 140 mpm, 약 145 mpm, 약 150 mpm, 약 155 mpm, 약 160 mpm, 약 165 mpm, 약 170 mpm, 약 175 mpm, 약 180 mpm, 약 185 mpm, 약 190 mpm, 약 195 mpm, 약 200 mpm, 약 205 mpm, 약 210 mpm, 약 215 mpm, 약 220 mpm, 약 225 mpm, 약 230 mpm, 약 235 mpm, 약 240 mpm, 약 245 mpm, 약 250 mpm, 약 255 mpm, 약 260 mpm, 약 265 mpm, 약 270 mpm, 약 275 mpm, 약 280 mpm, 약 285 mpm, 약 290 mpm, 약 295 mpm, 약 300 mpm, 약 305 mpm, 약 310 mpm, 약 315 mpm, 약 320 mpm, 약 325 mpm, 약 330 mpm, 약 335 mpm, 약 340 mpm, 약 345 mpm, 또는 약 350 mpm, 또는 그 사이의 임의의 것일 수 있다.

준비

양극산화 전에 금속 기판은 준비 단계를 거칠 수 있다. 준비 단계는 양극산화를 위해 금속 기판을 준비할 수 있다. 예를 들어, 선택적인 준비 단계는 금속 기판의 하나 이상의 표면을 세정하는 것을 포함할 수 있다. 선택적인 세정 단계는 금속 기판의 표면으로부터 잔류 오일 또는 느슨하게 부착된 산화물을 제거한다.

선택적으로, 세정은 세정제로서 용매(예를 들어, 수성 또는 유기 용매)를 사용하여 수행될 수 있다. 적합한 세정제는 예를 들어 물(예를 들어, 증류수, 탈염수, 또는 탈이온수), 산(예를 들어, 황산, 불화수소산, 질산, 인산, 붕산, 또는 시트르산), 부식제(예를 들어, 소듐 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드, 칼슘 옥사이드, 칼슘 카르보네이트, 칼슘 하이드록사이드, 리튬 하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 암모늄 하이드록사이드), 헥산, 에탄올, 아세톤, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 세정제는 용매에 첨가되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 일부 비제한적 예에서, 세정제는 연속 코일의 하나 이상의 표면에 분무될 수 있다. 일부 양태에서, 세정 단계는 적합한 압력, 예컨대 약 2 bar 내지 약 4 bar의 압력에서 물 및/또는 세정액을 금속 기판의 하나 이상의 표면에 분무하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 금속 기판의 표면은 약 2 bar, 2.1 bar, 2.2 bar, 2.3 bar, 2.4 bar, 2.5 bar, 2.6 bar, 2.7 bar, 2.8 bar, 2.9 bar, 3 bar, 3.1 bar, 3.2 bar, 3.3 bar, 3.4 bar, 3.5 bar, 3.6 bar, 3.7 bar, 3.8 bar, 3.9 bar, 4 bar, 또는 그 사이의 임의의 압력에서 분무될 수 있다. 추가적으로, 세정제는 금속 기판의 하나 이상의 표면에 적용하기 전에 가열될 수 있다. 일부 비제한적 예에서, 세정제는 약 85 ℃ 내지 약 100 ℃의 온도까지 가열될 수 있다. 예를 들어, 세정제는 약 85 ℃, 86 ℃, 87 ℃, 88 ℃, 89 ℃, 90 ℃, 91 ℃, 92 ℃, 93 ℃, 94 ℃, 95 ℃, 96 ℃, 97 ℃, 98 ℃, 99 ℃, 100 ℃, 또는 그 사이의 임의의 온도까지 가열될 수 있다.

언급된 바와 같이, 세정 단계는 선택적이다. 일부 경우에, 금속 기판은 양극산화 전에 세정 단계를 거치지 않는다. 일부 경우에, 금속 기판은 잔류 오일이 금속 기판의 하나 이상의 표면에서 보이는 경우에만 세정 단계를 거친다.

선택적인 준비 단계는 바람직하게는 준비 에칭 단계를 포함하지 않는다. 금속 기판을 양극산화하는 통상적인 방법에서, 금속 기판은, 예를 들어, 양극산화를 위해 표면을 추가로 세정 및/또는 금속 기판의 하나 이상의 표면을 준비하기 위해, 양극산화 전에 알칼리성 용액 및/또는 전해질 용액에 의해 에칭된다. 본원에 기재된 방법은 준비 에칭 단계의 필요 없이 금속 기판의 표면상에 양극산화된 피막 층을 효과적으로 형성한다. 본원에 기재된 방법은 준비 에칭 단계를 필요로 하지 않으므로, 본원에 기재된 방법은 통상적인 양극산화 방법보다 더 적은 화학욕을 필요로 한다. 대부분의 예에서, 양극산화 방법을 위해 단일 화학욕이 필요하다. 이는 방법을 수행하는 데 드는 시간과 비용을 감소시킴으로써 가공의 전반적인 효율성을 증가시킨다. 또한, 가혹한 알칼리성 및/또는 산성 욕에 대한 필요성을 감소시킴으로써, 본원에 기재된 방법이 개선된 환경 보건 및 안전을 제공한다.

양극산화

본원에 기재된 방법에서, 금속 기판은 양극산화 단계를 거치고, 이에 의해 양극산화된 피막 층이, 예를 들어, 금속 기판의 하나 이상의 표면상에 형성되어, 하나 이상의 얇은 양극산화된 피막 표면을 형성한다. 일부 경우에, 얇은 양극산화된 피막 표면이 최종 생성물이다. 특정 예에서, 얇은 양극산화된 피막 표면은 후속 코팅(예를 들어, 접착 촉진제, 부식 억제제, 커플링제, 임의의 적합한 전처리 용액, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 하나 이상의 전처리제)을 위한 기재이다. 양극산화는 금속 기판의 표면을 전해질 용액과 접촉시키고, 금속 기판을 하나 이상의 전해 전지의 활성 영역에 통과시키고, 전해질 용액을 통해 전류를 흐르게 하여, 전기 회로를 생성함으로써 달성된다.

전해질 용액은 전해질의 수용액, 예를 들어, 물에 용해 및/또는 희석된 전해질로 구성된다. 적합한 전해질은 예를 들어 인산, 질산, 황산, 포스폰산, 및 이들의 조합과 같은 무기산을 포함한다. 다른 예시적인 전해질은 소듐 니트레이트, 소듐 클로라이드, 포타슘 니트레이트, 마그네슘 클로라이드, 소듐 아세테이트, 코퍼 설페이트, 포타슘 클로라이드, 마그네슘 니트레이트, 포타슘 니트레이트, 칼슘 클로라이드, 리튬 클로라이드, 소듐 카르보네이트, 포타슘 카르보네이트, 칼슘 카르보네이트, 소듐 비카르보네이트, 암모늄 아세테이트, 실버 니트레이트, 페릭 클로라이드, 암모늄 펜타보레이트, 붕산, 시트르산, 암모늄 아디페이트, 암모늄 포스페이트 일염기성, 또는 이들의 임의의 조합 등의 수용액을 포함한다.

전해질 용액은 0.01 M 내지 1 M 양의 전해질을 포함한다. 일부 비제한적 예에서, 전해질 용액은 약 0.01 M 내지 약 1 M, 예를 들어, 0.01 M 내지 0.8 M, 0.01 M 내지 0.6 M, 0.01 M 내지 0.5 M, 0.01 M 내지 0.4 M, 내지 0.01 M 내지 0.2 M, 0.02 M 내지 1 M, 0.02 M 내지 0.8 M, 0.02 M 내지 0.5 M, 0.02 M 내지 0.6 M, 0.02 M 내지 0.4 M, 0.02 M 내지 0.2 M, 0.4 M 내지 1 M, 0.4 M 내지 0.8 M, 0.04 M 내지 0.6 M, 0.04 M 내지 0.5 M, 0.04 M 내지 0.4 M, 0.04 M 내지 0.2 M, 0.05 M 내지 1 M, 0.05 M 내지 0.8 M, 0.05 M 내지 0.5 M, 0.05 M 내지 0.6 M, 0.05 M 내지 0.4 M, 0.05 M 내지 0.2 M, 0.06 M 내지 1 M, 0.06 M 내지 0.8 M, 0.06 M 내지 0.6 M, 0.06 M 내지 0.5 M, 0.06 M 내지 0.4 M, 0.06 M 내지 0.2 M, 0.08 M 내지 1 M, 0.08 M 내지 0.8 M, 0.08 M 내지 0.6 M, 0.08 M 내지 0.5 M, 0.08 M 내지 0.4 M, 또는 0.08 M 내지 0.2 M의 양의 전해질을 포함한다. 하한과 관련하여, 전해질 용액은 0.01 M 초과, 예를 들어, 0.02 M 초과, 0.04 M 초과, 0.05 M 초과, 0.06 M 초과, 또는 0.08 M 초과의 양으로 전해질을 포함할 수 있다. 상한과 관련하여, 전해질 용액은 1 M 미만, 예를 들어, 0.8 M 미만, 0.6 M 미만, 0.5 M 미만, 0.4 M 미만, 또는 0.2 M 미만의 양으로 전해질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전해질 용액은 약 0.08 M 전해질, 약 0.09 M 전해질, 약 0.1 M 전해질, 약 0.12 M 전해질, 약 0.15 M 전해질, 또는 약 0.18 M 전해질을 포함할 수 있다.

전해질 용액 중의 전해질 농도의 상기 범위 각각은 위에 기재된 적합한 전해질 중 어느 것에 대해서도 적용 가능하다. 예를 들어, 전해질 용액은 인산, 질산, 황산, 포스폰산, 또는 이들의 조합과 같은 무기산을 전해질 용액 중의 전해질에 대해 위에 개시된 임의의 농도로 포함할 수 있다.

본원에 기재된 방법의 전해질 용액은 통상적인 양극산화 방법의 전해질 용액보다 더 낮은 농도의 전해질을 포함한다. 통상적인 양극산화 방법에서, 적어도 약 2 M의 전해질 농도를 갖는 전해질 용액이 일반적으로 사용된다. 본원에 기재된 방법은 고농도 전해질 용액을 필요로 하지 않고 금속 기판의 표면상에 양극산화된 피막 층을 효과적으로 형성한다. 이는 방법을 수행하는 비용을 감소시킴으로써 가공의 전반적인 효율성을 더욱 증가시킨다. 또한, 통상적인 양극산화 방법이 일반적으로 고농축 산 용액을 사용하기 때문에, 본원에 기재된 방법은 개선된 환경 보건 및 안전을 제공한다.

금속 기판을 하나 이상의 전해 전지의 활성 영역에 통과시키고 전해질 용액을 통해 전류를 흐르게 하는 수단은 특별히 제한되지 않는다. 일부 경우에, 예를 들어 스테인리스강으로 구성된 금속 음극은 금속 기판과 함께 전기 회로를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 경우에, 금속 음극은 접촉 롤(예를 들어, 접촉 롤 전극)일 수 있다. 하나 이상의 전해 전지는 하나 이상의 상대 전극을 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 전해 전지는 제1 금속 기판의 표면에 평행하게 배치된 제1 상대 전극 및 제2 금속 기판의 표면에 평행하게 배치된 제2 상대 전극을 포함할 수 있다.

전력은 금속 음극 및/또는 하나 이상의 상대 전극에 인가되어, 교류(AC) 회로 또는 직류(DC) 회로를 형성할 수 있다. 전해질 용액 중의 전류 흐름은 산소 이온을 방출하며, 이는 금속 기판의 표면으로 이동하여 표면상에 금속 산화물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 금속 기판은 알루미늄 합금으로 구성될 수 있고, AC 또는 DC의 흐름으로 인해 방출된 산소 이온은 금속 기판의 표면상의 알루미늄과 결합하여 알루미나(Al₂O₃)를 형성할 수 있다. 상대 전극(들)에 전력을 인가하는 것은 전해질과 금속 기판의 표면 사이의 계면에서 양극산화가 일어나는 것을 보장할 수 있다.

일부 경우에, AC 회로를 형성하기 위해 전력이 인가된다. 금속 음극 및/또는 하나 이상의 상대 전극에 인가되는 AC 전력은 약 ± 10 볼트 AC (VAC) 내지 약 ± 35 VAC, 예를 들어, 약 ± 15 볼트 AC (VAC) 내지 약 ± 35 VAC, 약 ± 18 VAC 내지 약 ± 34 VAC, 약 ± 20 VAC 내지 약 ± 32 VAC, 또는 약 ± 22 VAC 내지 약 ± 30 VAC 범위일 수 있다. 하한과 관련하여, 인가되는 AC 전력은 ± 15 VAC 초과, 예를 들어, ± 18 VAC 초과, ± 20 VAC 초과, 또는 ± 22 VAC 초과일 수 있다. 상한과 관련하여, 인가되는 AC 전력은 ± 35 VAC 미만, 예를 들어, ± 34 VAC 미만, ± 32 VAC 미만, 또는 ± 30 VAC 미만일 수 있다. 예를 들어, 인가되는 AC 전력은 약 ± 22 VAC, 약 ± 24 VAC, 약 ± 26 VAC, 또는 약 ± 28 VAC일 수 있다.

금속 기판은 AC를 설정된 시간 동안 인가함으로써, 예를 들어 금속 기판을 AC에 설정된 시간 동안 노출시킴으로써 양극산화될 수 있다. 일부 경우에, AC는 적어도 5 초, 예를 들어, 적어도 6 초, 적어도 7 초, 적어도 8 초, 또는 적어도 9 초 동안 인가된다. 상한과 관련하여, AC는 5 분 미만, 예를 들어, 2 분 미만, 1 분 미만, 30 초 미만, 또는 20 초 미만 동안 인가될 수 있다. 범위와 관련하여, AC는 5 초 내지 5 분, 예를 들어, 6 초 내지 2 분, 7 초 내지 1 분, 8 초 내지 30 초, 또는 9 초 내지 20 초 동안 인가될 수 있다. 예를 들어, 금속 기판은 약 7 초, 약 8 초, 약 9 초, 약 10 초, 약 11 초, 약 12 초, 약 13 초, 약 14 초, 약 15 초, 약 16 초, 또는 약 17 초 동안 통전된 전해질 용액에 노출될 수 있다.

형성된 AC 회로는 임의의 파형, 예를 들어 사인파형, 직사각파형, 톱니파형, 삼각파형, 또는 정사각파형일 수 있다.

일부 경우에, DC 회로를 형성하기 위해 전력이 인가된다. 금속 음극 및/또는 하나 이상의 상대 전극에 인가되는 DC 전력은 약 ± 10 볼트 DC (VDC) 내지 약 ± 35 VDC, 예를 들어, 약 ± 15 볼트 DC (VDC) 내지 약 ± 35 VDC, 약 ± 18 VDC 내지 약 ± 34 VDC, 약 ± 20 VDC 내지 약 ± 32 VDC, 또는 약 ± 22 VDC 내지 약 ± 30 VDC 범위일 수 있다. 하한과 관련하여, 인가된 DC 전력은 ± 15 VDC 초과, 예를 들어, ± 18 VDC 초과, ± 20 VDC 초과, 또는 ± 22 VDC 초과일 수 있다. 상한과 관련하여, 인가된 DC 전력은 ± 35 VDC 미만, 예를 들어, ± 34 VDC 미만, ± 32 VDC 미만, 또는 ± 30 VDC 미만일 수 있다. 예를 들어, 인가된 DC 전력은 약 ± 22 VDC, 약 ± 24 VDC, 약 ± 26 VDC, 또는 약 ± 28 VDC일 수 있다.

금속 기판은 DC를 설정된 시간 동안 인가함으로써, 예를 들어 금속 기판을 DC에 설정된 시간 동안 노출시킴으로써 양극산화될 수 있다. 일부 경우에, DC는 적어도 5 초, 예를 들어, 적어도 7 초, 적어도 10 초, 적어도 12 초, 또는 적어도 15 초 동안 인가된다. 상한과 관련하여, DC는 10 분 미만, 예를 들어, 5 분 미만, 2 분 미만, 1 분 미만, 또는 30 초 미만 동안 인가될 수 있다. 범위와 관련하여, DC는 5 초 내지 10 분, 예를 들어, 7 초 내지 5 분, 10 초 내지 2 분, 12 초 내지 1 분, 또는 15 초 내지 30 초 동안 인가될 수 있다. 예를 들어, 금속 기판은 약 10 초, 약 12 초, 약 14 초, 약 16 초, 약 18 초, 약 20 초, 약 22 초, 약 24 초, 약 26 초, 약 28 초, 또는 약 30 초 동안 통전된 전해질 용액에 노출될 수 있다.

일부 경우에, 금속 기판의 표면은 AC를 단독으로 인가하거나 DC를 단독으로 인가함으로써 양극산화된다. 일부 경우에, 금속 기판의 표면은 AC 전력 및 DC 전력을 모두, 예를 들어 순서대로 인가함으로써 양극산화된다. 달리 말해서, 금속 기판의 표면을 양극산화하는 것은 AC를 인가하고 후속적으로 DC를 인가하는 것 및/또는 DC를 인가하고 후속적으로 AC를 인가하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 양극산화는 DC를 적어도 5 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 적어도 5 초 동안 인가하는 것, 예를 들어, DC를 약 5 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 5 초 동안 인가하는 것, DC를 약 10 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 5 초 동안 인가하는 것, DC를 약 15 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 5 초 동안 인가하는 것, DC를 약 20 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 5 초 동안 인가하는 것, DC를 약 5 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 8 초 동안 인가하는 것, DC를 약 10 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 8 초 동안 인가하는 것, DC를 약 15 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 8 초 동안 인가하는 것, DC를 약 20 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 8 초 동안 인가하는 것, DC를 약 5 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 10 초 동안 인가하는 것, DC를 약 10 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 10 초 동안 인가하는 것, DC를 약 15 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 10 초 동안 인가하는 것, DC를 약 20 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 10 초 동안 인가하는 것, DC를 약 5 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 12 초 동안 인가하는 것, DC를 약 10 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 12 초 동안 인가하는 것, AC를 약 12 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 DC를 약 15 초 동안 인가하는 것, 또는 DC를 약 20 초 동안 인가하기 전 및/또는 후에 AC를 약 12 초 동안 인가하는 것을 포함할 수 있다.

일부 경우에, 양극산화 단계 동안, 금속 기판, 예를 들어 연속 코일 또는 금속 기판의 일부(예컨대 금속 기판의 표면)가 전해질 용액의 욕에 침지될 수 있다. 선택적으로, 전해질 용액은 새로운 용액이 알루미늄 합금 연속 코일 표면에 지속적으로 노출되도록, 순환될 수 있다.

전해질 용액 욕의 온도는 약 60 ℃ 내지 약 100 ℃, 예를 들어, 약 65 ℃ 내지 약 98 ℃, 약 70 ℃ 내지 약 95 ℃, 약 75 ℃ 내지 약 92 ℃, 약 70 ℃ 내지 약 90 ℃, 또는 약 75 ℃ 내지 약 90 ℃일 수 있다. 하한과 관련하여, 전해질 용액 욕의 온도는 60 ℃ 초과, 예를 들어, 65 ℃ 초과, 70 ℃ 초과, 또는 75 ℃ 초과일 수 있다. 상한과 관련하여, 전해질 용액 욕의 온도는 100 ℃ 미만, 예를 들어, 98 ℃ 미만, 95 ℃ 미만, 92 ℃ 미만, 또는 90 ℃ 미만일 수 있다. 예를 들어, 전해질 욕의 온도는 약 60 ℃, 약 61 ℃, 약 62 ℃, 약 63 ℃, 약 64 ℃, 약 65 ℃, 약 66 ℃, 약 67 ℃, 약 68 ℃, 약 69 ℃, 약 70 ℃, 약 71 ℃, 약 72 ℃, 약 73 ℃, 약 74 ℃, 약 75 ℃, 약 76 ℃, 약 77 ℃, 약 78 ℃, 약 79 ℃, 약 80 ℃, 약 81 ℃, 약 82 ℃, 약 83 ℃, 약 84 ℃, 약 85 ℃, 약 86 ℃, 약 87 ℃, 약 88 ℃, 약 89 ℃, 약 90 ℃, 약 91 ℃, 약 92 ℃, 약 93 ℃, 약 94 ℃, 약 95 ℃, 약 96 ℃, 약 97 ℃, 약 98 ℃, 약 99 ℃, 또는 약 100 ℃일 수 있다.

전해질 용액 중의 성분의 농도는 당업자에게 공지된 기술에 따라, 예컨대 유리 및 전체 산에 대한 적정 절차에 의해 또는 유도 결합 플라스마(ICP)에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 함량은 ICP에 의해 측정되고 특정 범위 이내로 제어될 수 있다. 일부 예에서, 알루미늄 함량은 약 10.0 g/L 미만으로 제어된다. 예를 들어, 알루미늄 함량은 약 9.5 g/L 미만, 약 9.0 g/L 미만, 약 8.5 g/L 미만, 약 8.0 g/L 미만, 약 7.5 g/L 미만, 약 7.0 g/L 미만, 약 6.5 g/L 미만, 약 6.0 g/L 미만, 약 5.5 g/L 미만, 약 5.0 g/L 미만, 약 4.5 g/L 미만, 약 4.0 g/L 미만, 약 3.5 g/L 미만, 약 3.0 g/L 미만, 약 2.5 g/L 미만, 약 2.0 g/L 미만, 약 1.5 g/L 미만, 약 1.0 g/L 미만, 약 0.5 g/L 미만, 약 0.4 g/L 미만, 약 0.3 g/L 미만, 약 0.2 g/L 미만, 또는 약 0.1 g/L 미만일 수 있다.

일부 경우에, 양극산화 단계 동안, 전해질 용액은 금속 기판의 표면에 분무될 수 있다. 일부 양태에서, 전해질 용액은 약 2 bar 내지 약 4 bar의 압력에서 금속 기판의 표면에 분무될 수 있다. 예를 들어, 전해질 용액은 약 2 bar, 2.1 bar, 2.2 bar, 2.3 bar, 2.4 bar, 2.5 bar, 2.6 bar, 2.7 bar, 2.8 bar, 2.9 bar, 3 bar, 3.1 bar, 3.2 bar, 3.3 bar, 3.4 bar, 3.5 bar, 3.6 bar, 3.7 bar, 3.8 bar, 3.9 bar, 4 bar, 또는 그 사이의 임의의 압력에서 표면에 분무될 수 있다. 추가적으로, 전해질 용액은 금속 기판의 표면에 도포되기 전에 가열될 수 있다. 일부 비제한적 예에서, 전해질 용액은 약 60 ℃ 내지 약 100 ℃, 예를 들어, 약 65 ℃ 내지 약 98 ℃, 약 70 ℃ 내지 약 95 ℃, 약 75 ℃ 내지 약 92 ℃, 약 70 ℃ 내지 약 90 ℃, 또는 약 75 ℃ 내지 약 90 ℃의 온도로 가열될 수 있다. 하한과 관련하여, 전해질 용액은 60 ℃ 초과, 예를 들어, 65 ℃ 초과, 70 ℃ 초과, 또는 75 ℃ 초과의 온도로 가열될 수 있다. 상한과 관련하여, 전해질 용액은 약 100 ℃ 미만, 예를 들어, 약 98 ℃ 미만, 약 95 ℃ 미만, 약 92 ℃ 미만, 또는 약 90 ℃ 미만의 온도로 가열될 수 있다. 예를 들어, 전해질 용액은 60 ℃, 61 ℃, 62 ℃, 63 ℃, 64 ℃, 65 ℃, 66 ℃, 67 ℃, 68 ℃, 69 ℃, 70 ℃, 71 ℃, 72 ℃, 73 ℃, 74 ℃, 75 ℃, 76 ℃, 77 ℃, 78 ℃, 79 ℃, 80 ℃, 81 ℃, 82 ℃, 83 ℃, 84 ℃, 85 ℃, 86 ℃, 87 ℃, 88 ℃, 89 ℃, 90 ℃, 91 ℃, 92 ℃, 93 ℃, 94 ℃, 95 ℃, 96 ℃, 97 ℃, 98 ℃, 99 ℃, 또는 100 ℃의 온도로 가열될 수 있다.

본원에 기재된 방법의 전해질 용액은, 전해질 용액 욕 또는 스프레이인지에 관계 없이, 통상적인 양극산화 방법의 전해질 용액보다 더 높은 온도로 가열된다. 통상적인 양극산화 방법에서, 전해질 용액은 일반적으로 60 ℃ 미만, 예를 들어, 약 55 ℃로 가열된다. 본원에 기재된 방법은 금속 기판의 표면상에 양극산화된 피막 층을 더욱 효율적으로 형성하기 위해 더 높은 온도의 전해질을 포함한다. 이는 방법을 수행하는 비용을 감소시킴으로써 가공의 전반적인 효율성을 더욱 증가시킨다.

후처리

양극산화 후, 금속 기판은 하나 이상의 후처리 단계를 거칠 수 있다. 후처리 단계는 추가의 가공을 위해 양극산화된 기판을 준비할 수 있다.

선택적으로, 양극산화 단계 후, 금속 기판의 표면은 용매로 헹구어질 수 있다. 헹굼 단계는 양극산화 단계 후 남아 있는 임의의 잔류 전해질을 제거할 수 있다. 적합한 용매는 예를 들어 수성 용매(예를 들어, 탈이온수), 유기 용매, 무기 용매, pH-특이적 용매(예를 들어, 전해질과 반응하지 않는 용매), 임의의 적합한 용매, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 헹굼은 스프레이를 사용하거나 침지에 의해 수행될 수 있다. 용매는 알루미늄 합금 연속 코일 표면으로부터 잔류 전해질을 제거하고 이의 표면상의 재침강을 방지하기 위해 순환될 수 있다. 헹굼 용매의 온도는 임의의 적합한 온도일 수 있다.

선택적으로, 양극산화 단계 및/또는 헹굼 단계 후, 금속 표면의 표면이 건조될 수 있다. 건조 단계는 코일의 표면으로부터 임의의 전해질 용액 및/또는 헹굼 용매(예를 들어, 탈이온수)를 제거한다. 또한, 건조 단계는 얇은 양극산화된 피막의 내식성 및/또는 접착 성능을 증가시킬 수 있다.

건조 단계는 예를 들어 압축 공기, 공기 건조기, 적외선 건조기, 또는 임의의 다른 적합한 건조기를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어 압축 공기를 사용한 금속 기판의 표면을 공기 건조시키기 위해, 공기는 450 ℃ 내지 550 ℃, 예를 들어, 460 ℃ 내지 530 ℃, 465 ℃ 내지 515 ℃, 470 ℃ 내지 500 ℃, 또는 475 ℃ 내지 495 ℃의 온도로 가열될 수 있다. 하한과 관련하여, 공기, 예를 들어 압축 공기는 450 ℃ 초과, 예를 들어, 460 ℃ 초과, 465 ℃ 초과, 470 ℃ 초과, 또는 475 ℃ 초과의 온도로 가열될 수 있다. 상한과 관련하여, 공기, 예를 들어 압축 공기는 550 ℃ 미만, 예를 들어, 530 ℃ 미만, 515 ℃ 미만, 500 ℃ 미만, 또는 495 ℃ 미만의 온도로 가열될 수 있다. 예를 들어, 금속 기판의 표면은 가열된 공기로 약 470 ℃, 약 471 ℃, 약 472 ℃, 약 473 ℃, 약 474 ℃, 약 475 ℃, 약 476 ℃, 약 477 ℃, 약 478 ℃, 약 479 ℃, 약 480 ℃, 약 481 ℃, 약 482 ℃, 약 483 ℃, 약 484 ℃, 약 485 ℃, 약 486 ℃, 약 487 ℃, 약 488 ℃, 약 489 ℃, 약 490 ℃, 약 491 ℃, 약 492 ℃, 약 493 ℃, 약 494 ℃, 또는 약 495 ℃의 온도까지 건조될 수 있다.

건조 단계는 최대 5 분 동안 수행될 수 있다. 예를 들어, 건조 단계는 5 초 이상, 10 초 이상, 15 초 이상, 20 초 이상, 25 초 이상, 30 초 이상, 35 초 이상, 40 초 이상, 45 초 이상, 50 초 이상, 55 초 이상, 60 초 이상, 65 초 이상, 90 초 이상, 2 분 이상, 3 분 이상, 4 분 이상, 또는 5 분 동안 수행될 수 있다.

양극산화 후, 양극산화된 기판은 원하는 컨디션 또는 템퍼로 열처리되고 가공될 수 있다. 예를 들어, 양극산화된 기판은 T1 템퍼, T2 템퍼, T3 템퍼, T4 템퍼, T5 템퍼, T6 템퍼, T7 템퍼, T8x 템퍼, 또는 T9 템퍼를 달성하도록 가공될 수 있다.

시스템

본 개시내용은 또한 양극산화된 기판 제조 시스템을 제공한다. 일부 비제한적 예에서, 시스템은 금속 기판의 적어도 하나의 표면, 예를 들어, 제1 금속 기판의 표면상에 양극산화된 피막 층을 형성하도록 구성된다. 제1 표면은 수평 가공 라인에서 제조된 금속 기판, 예를 들어, 연속 코일의 상면, 하면 또는 측면일 수 있다. 일부 경우에, 제1 표면은 수직 가공 라인에서 제조된 금속 기판의 전면, 후면 또는 측면일 수 있다. 일부 양태에서, 본원에 기재된 시스템은 금속 기판의 제1 면 및 기판의 제2 면상에 양극산화된 피막 층을 형성하도록 구성된다. 예를 들어, 양극산화된 피막 층은 (예를 들어, 수평 가공 라인에서) 금속 기판 상면 및 하면, 및/또는 (예를 들어, 수직 가공 라인에서) 금속 기판의 전면 및 후면상에 형성될 수 있다. 추가의 예에서, 양극산화된 피막 층은 금속 기판의 전체(예를 들어, 연속 코일의 임의의 노출된 표면)상에 형성될 수 있다.

본원에 기재된 양극산화된 기판을 제조하는 시스템은 더 큰 가공 시스템의 구성요소일 수 있다. 예를 들어, 시스템은 냉간 압연기, 소둔로, 연속 소둔 및 용체화 열처리(CASH) 라인, 또는 임의의 적합한 최종 가공 장비의 하류에 위치할 수 있다. 달리 말해서, 본원에 기재된 금속 기판을 양극산화하기 위한 시스템은 끝에서 두 번째의 금속 가공 장비와 금속 권취기 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 금속 기판은 금속 제품으로 가공될 수 있고 (예를 들어, 연속 코일을 제공하기 위해) 금속 제품을 권취하지 않고 가공 직후에 양극산화될 수 있다. 따라서, 위에 기재된 시스템이 금속 가공 라인에서 사용되어 배치되는 경우, 시스템의 파라미터는 금속 가공 라인의 라인 속도, 예를 들어, 균질화, 용체화 열처리 및/또는 소둔(즉 시간 의존성 열처리)를 포함하는 공정에 의해 선택된 및/또는 지시된 라인 속도에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 인가된 전력, 전해질 농도, 전해질 온도 및/또는 체류 시간을 포함하는 시스템 파라미터는 금속 가공 라인의 사전 결정된/선택된 라인 속도에 따라 조정될 수 있다.

전해 전지

본원에 기재된 시스템은 전해 전지(예를 들어, 바이폴라 전지)를 포함한다. 일부 경우에, 단일 전해 전지가 가공 라인에서 사용되어 원위치에서(in situ) 양극산화된 피막 층을 형성한다. 일부 경우에, 복수의 전해 전지가 가공 라인에서 사용될 수 있다. 가공 라인(예를 들어, 연속 코일 가공 라인에서) 복수의 전해 전지를 사용하는 것은 맞춤형 양극산화 시스템을 제공한다. 일부 예에서, 전해 전지가 사용되어 금속 기판을 전해 세정할 수 있다. 일부 경우에, 복수의 전해 전지가 사용되어 연속 코일을 세정하고 연속 코일상에 얇은 양극산화된 피막을 형성할 수 있다.

전해 전지는 금속 음극을 포함한다. 금속 음극은 이로부터 금속 기판을 양극산화하기 위해 사용되는 전류가 흐르는 전극이다. 금속 음극의 조성은 특별히 제한되지 않으며, 통상적인 음극 재료가 사용될 수 있다. 예시적인 음극 재료는 강철, 스테인리스강, 흑연, 티타늄, 납 및 알루미늄 합금을 포함한다. 일부 경우에, 금속 음극은 접촉 롤 전극일 수 있다.

전해 전지는 상대 전극을 또한 포함할 수 있다. 상대 전극(보조 전극으로도 지칭됨)은 예를 들어 양극산화의 속도를 증가시키는 금속 음극의 기능을 지원하는 전극이다. 하나 이상의 상대 전극은 시스템이 통전될 때 금속 음극과 함께 회로를 형성할 수 있다. 하나 이상의 상대 전극은 원하는 양극산화에 따라 금속 기판의 표면 위, 금속 기판의 표면 아래, 또는 금속 기판의 표면 위 및 아래에 장착될 수 있다. 상대 전극의 조성은 특별히 제한되지 않으며, 통상적인 보조 전극 재료가 사용될 수 있다. 예시적인 상대 전극은 강철, 스테인리스강, 흑연, 티타늄, 은 및 백금을 포함한다.

전해질 용액 공급원

본원에 기재된 시스템은 전해질 용액 공급원을 또한 포함한다. 전해질 용액 공급원은 양극산화 동안 형성된 전류가 흐르는 전해질 용액을 제공한다. 위에서 언급한 바와 같이, 전해질 용액은전해질 용액은 전해질의 수용액, 예를 들어, 물에 용해 및/또는 희석된 전해질로 구성된다. 적합한 전해질은 예를 들어 인산, 질산, 황산, 포스폰산, 및 이들의 조합과 같은 무기산을 포함한다. 다른 예시적인 전해질은 소듐 니트레이트, 소듐 클로라이드, 포타슘 니트레이트, 마그네슘 클로라이드, 소듐 아세테이트, 코퍼 설페이트, 포타슘 클로라이드, 마그네슘 니트레이트, 포타슘 니트레이트, 칼슘 클로라이드, 리튬 클로라이드, 소듐 카르보네이트, 포타슘 카르보네이트, 칼슘 카르보네이트, 소듐 비카르보네이트, 암모늄 아세테이트, 실버 니트레이트, 페릭 클로라이드, 암모늄 펜타보레이트, 붕산, 시트르산, 암모늄 아디페이트, 암모늄 포스페이트 일염기성, 또는 이들의 임의의 조합 등의 수용액을 포함한다. 전해질 용액 공급원은 바람직하게는 예시적인 전해질 용액에 의해 부정적인 영향을 받지 않는, 예를 들어 부식되지 않는 재료로 구성된다.

일부 경우에, 전해질 용액 공급원은 예를 들어 전해질 용액 욕을 형성하기 위한 탱크를 포함한다. 양극산화 동안, 금속 기판은 전해질 용액 욕에 침지될 수 있다. 탱크는 전해질 용액 욕 내에서 움직임을 생성하고 양극산화 동안 생성된 열을 소산시키기 위한 교반기를 또한 포함할 수 있다. 교반기는 당업자에게 공지된 통상적인 교반기일 수 있다. 예를 들어, 교반기는 응축 공기의 유입구(예를 들어, PVC 파이프)일 수 있다. 일부 경우에, 전해질 용액 공급원은 예를 들어 전해질 용액을 금속 기판의 표면에 분무하기 위한 하나 이상의 노즐을 포함한다.

지지체

본원에 기재된 시스템은 하나 이상의 지지체를 또한 포함한다. 지지체는 전해 전지에 금속 기판을 공급 및/또는 매단다. 일부 경우에, 지지체는 금속 기판을 전해질 용액 욕에 침지한다. 지지체의 조성은 특별히 제한되지 않으며, 통상적인 음극 재료가 사용될 수 있다. 예시적인 음극 재료는 강철, 스테인리스강, 흑연, 티타늄 및 알루미늄 합금을 포함한다.

일부 경우에, 지지체는 전해 전지를 통해 금속 기판을 운반하기 위한 하나 이상의 롤러를 포함한다. 예를 들어, 지지체는 스퀴지 및/또는 접촉 롤러의 시스템을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 지지체는 금속 기판을 전해질 용액 욕에 매다는 랙이다.

전원

본원에 기재된 시스템은 전원을 또한 포함한다. 전원은 AC 및/또는 DC를 전해 전지에 제공할 수 있다. 전원이 AC를 제공하는 경우, 전원은 임의의 파형, 예를 들어, 사인파형, 직사각파형, 톱니파형, 삼각파형, 또는 정사각파형의 AC 회로를 형성할 수 있다.

예시적인 구성

시스템의 하나의 비제한적인 예에서, 금속 기판은 전해 전지의 입구에 위치한 스퀴지 롤러에 의해 전해 전지로 공급된다. 스퀴지 롤러는 준비 세정 단계로부터 남아 있는 임의의 잔류 용매를 제거할 수 있다. 양극산화 공정을 위한 전해질은 금속 기판의 제1 면 위 및 금속 기판의 제2 면 아래에 배치된 노즐에 의해 금속 기판의 표면에 공급된다. 전해 전지의 중간 지점(또는 다른 적합한 위치)에 위치한 코팅된 스테인리스강 롤러는 금속 기판을 안정화하고 전해 전지를 통해 금속 기판을 계속 공급한다. 교류(AC) 소스에 의해 전력이 공급되는 제1 흑연 상대 전극 및 제2 흑연 상대 전극을 포함하는 전해 전지는 전해질을 통과하도록 전류를 공급하고 금속 기판의 표면을 양극산화한다. 전해 전지의 출구에 위치하는 스퀴지 롤러는 잔류 전해질을 제거하고 전해 전지 밖으로 금속 기판을 계속 공급할 수 있다.

또 다른 비제한적인 예에서, 접촉 롤은 금속 기판을 양극산화하기 위한 회로를 형성하기 위한 전극으로서 사용된다. 금속 기판은 접촉 롤 전극에 공급된다. 양극산화를 위한 전해질은 금속 기판의 제1 면 위 및 금속 기판의 제2 면 아래에 배치된 노즐에 의해 금속 기판의 표면에 공급된다. 제1 구성에서, 접촉 롤 전극 및 제1 상대 전극은 회로를 형성하도록 구성되고, 전해질을 통과하도록 AC를 공급하고 금속 기판의 표면을 양극산화하도록 구성된 전류원에 의해 전력이 공급된다. 제2 구성에서, 접촉 롤 전극은 양극이고 전류원은 전해질을 통과하도록 DC를 공급하고 금속 기판의 표면을 양극산화하도록 구성된다. 스퀴지 롤러는 접촉 롤 전극의 하류에 위치하여 준비 세정 단계로부터 임의의 잔류 세정제 용매를 제거하고 전해 전지를 통해 금속 기판을 계속 공급하고, 스퀴지 롤러는 제1 상대 전극의 하류에 위치하여 잔류 전해질을 제거하고 금속 기판을 임의의 추가 하류 가공에 계속 공급한다.

또 다른 비제한적 예에서, 금속 기판은 티타늄으로 구성된 랙 내부에 배치되고 알루미늄 막대에 고정된다. 랙은 금속 기판을 탱크 내의 전해질 용액 욕에 침지한다. 스테인리스강 음극은 금속 기판의 하나 이상의 표면을 양극산화하기 위해 전해질 용액 욕을 통해 펄스 역 전원으로부터 받은 AC 전류 및 DC 전류를 모두 공급하기 위해 사용된다. 압축 공기는 전해질 용액 욕 바닥에 공급되어 전해질 용액을 교반하고 양극산화 동안 발생된 국부적 열을 제거한다.

양극산화된 기판의 사용

본원에 기재된 방법에 따라 제조된 양극산화된 기판은 특히 자동차, 전자 제품 및 운송 수단 응용 분야, 예컨대 상업용 차량, 항공기, 또는 철도 응용 분야에서 사용하기 위한 제품을 비롯한 제품 생산에 사용될 수 있다. 본원에 기재된 연속 코일 및 방법은 다양한 응용 분야에서 원하는 표면 특성을 갖는 제품을 제공한다. 본원에 기재된 제품은 높은 강도, 높은 변형성(신장, 스탬핑, 성형, 성형성, 굽힘성, 또는 열간 성형성), 및/또는 높은 내식성을 가질 수 있다. 연속 코일을 위한 표면 전처리로서 얇은 양극산화된 피막을 사용하는 것은 전처리에 손상을 주지 않고 변형 가능한 제품을 제공한다. 예를 들어, 특정 고분자 기반의 전처리 피막은 알루미늄 합금 제품을 형성하기 위해 사용되는 굽힘 작업 동안 파손될 수 있다.

특정 양태에서, 양극산화된 기판은 코팅, 예를 들어, Zn-포스페이트화 및 전기코팅(E-코팅)될 수 있다. 양극산화된 기판은 양극산화된 피막 층을 포함하지 않는 연속 코일과 비교하여 개선된 코팅 접착력을 나타낸다.

일부 추가 양태에서, 양극산화된 기판은 연속 코일의 표면에 라미네이트 또는 래커 피막의 높은 수준의 접착력을 나타낸다. 추가적으로, 라미네이트 및 래커는 최대 약 230 ℃의 온도에서 도포 후 경화될 수 있다. 양극산화된 기판은 알루미늄 합금 제품의 특정 하류 가공에서 사용되는 상승된 온도에 의해 손상되지 않아, 알루미늄 합금 제품에 대한 내열성 전처리를 제공한다.

일부 추가 양태에서, 양극산화된 기판은 우수한 결합 내구성을 나타낸다.

일부 예에서, 양극산화된 기판은 섀시, 크로스 멤버, 및 섀시 내부 구성요소(상용 차량 섀시의 두 C 채널 사이의 모든 구성요소를 포함하지만 이에 제한되지 않음)에 사용되어 강도를 얻을 수 있고, 고강도 강철의 전체 또는 부분 대체 역할을 한다. 특정 예에서, 양극산화된 기판은 O, F, T4, T6 또는 T8x 템퍼에서 사용될 수 있다. 특정 양태에서, 양극산화된 기판은 자동차 차체 부품 제품, 예를 들어 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필러 보강재(예를 들어, A-필러, B-필러, 및 C-필러), 내부 패널, 측면 패널, 바닥 패널, 터널, 구조 패널, 보강 패널, 내부 후드, 또는 트렁크 리드 패널과 같은 자동차 차체 부품을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 개시된 양극산화된 기판은 또한 항공기 또는 철도 차량 응용 분야에서, 예를 들어, 외부 및 내부 패널을 제조하기 위해 사용될 수 있다.

일부 예에서, 양극산화된 기판은 또한 휴대전화 및 태블릿 컴퓨터를 포함하는 전자 장치용 하우징을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 양극산화된 기판은 휴대전화(예를 들어, 스마트폰)의 외부 케이싱 및 태블릿 바닥 섀시를 위한 하우징을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 예시적인 소비자 전자 제품은 휴대전화, 오디오 장치, 비디오 장치, 카메라, 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 텔레비전, 디스플레이, 가전 제품, 비디오 재생 및 녹화 장치 등을 포함한다. 예시적인 소비자 전자 제품 부품은 소비자 전자 제품을 위한 외부 하우징(예를 들어, 전면) 및 내부 피스를 포함한다.

특정 양태에서, 양극산화된 기판은 전자 장치 기판을 제조하기 위해 추가로 사용될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치 기판은 층별(예를 들어, 샌드위치 스타일) 전자 장치를 제조하기 위한 전도층(예를 들어, 연속 코일과 같은 알루미늄 합금 기판) 및 유전층(예를 들어, 양극산화된 피막 층)을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 양극산화된 피막 층은 알루미늄 합금 기판에 반도체 특성을 제공하도록 구성된다. 반도체 특성은 재료의 조정 가능 및/또는 적용 가능 전도도를 포함할 수 있다. 특정 경우에, 금속 기판, 예를 들어, 알루미늄 합금으로 구성된 금속 기판의 전도도는 그 위에 양극산화된 피막 층을 형성함으로써 감소될 수 있다. 일부 예에서, 양극산화된 피막 층은 금속 기판을 비전도성(예를 들어, 절연체)으로 만들 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금이 본질적으로 전도성인 반면, Al₂O₃을 포함하는, 알루미늄 합금 기판에 침착된 양극산화된 피막 층은 비전도성 및/또는 고유전율(즉, 고-k) 피막이다. 양극산화된 피막 층은 알루미늄 합금 기판의 적어도 하나의 표면의 적어도 일부에 침착될 수 있다. 일부 경우에, 전체 금속 기판의 표면은 양극산화된 피막 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 양극산화된 피막 층은 전자 장치 영역을 정의하기 위해 알루미늄 합금 기판의 표면에 합리적으로 패턴화될 수 있다. 일부 예에서, 양극산화된 피막 층은 전자 장치 기판을 제공하기에 적합한 임의의 형상을 가질 수 있거나, 금속 기판은 전자 장치 기판을 제공하기 위에 임의의 적합한 형상으로 절단될 수 있다.

특정 양태에서, 양극산화된 피막 층은 금속 기판의 표면에 걸쳐 균일한 두께를 갖는다. 얇은 피막(예를 들어, 양극산화된 피막 층)의 유전 특성은 얇은 피막의 파라미터에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 유전 특성은 장치 및/또는 장치 기판의 표면적에 비례하고 얇은 피막 두께에 반비례할 수 있다. 따라서, 안정하고 균일한 전자 장치 기판을 제공하는 것은 균일한 양극산화된 피막 층을 제공하는 것을 필요로 한다. 추가적으로, 양극산화된 피막 층은 전자 장치 및/또는 전자 장치 기판의 영역에 걸쳐 균일한 두께를 추가로 제공하는 표면 모폴로지(예를 들어, 표면 거칠기)에 부합한다. 양극산화된 피막 층의 유전 특성은 두께에 반비례한다. 따라서, 얇은 양극산화된 피막의 더 얇은 부분은 전기장 및/또는 전류가 인가될 때 유전 파괴 및/또는 피막 손상을 겪을 수 있다.

일부 예에서, 양극산화된 피막 층은 알루미늄 합금의 영역에 걸쳐 균일한 유전 상수(k)를 갖는다. 특정 양태에서, 양극산화된 피막 층은 적어도 약 ± 10 볼트(V)(예를 들어, 적어도 약 ± 11 V, 적어도 약 ± 12 V, 적어도 약 ± 13 V, 적어도 약 ± 14 V, 적어도 약 ± 15 V, 적어도 약 ± 16 V, 또는 적어도 약 ± 17 V)의 파괴 전압을 갖는다. 파괴 전압은 본원에 기재된 얇은 양극산화된 피막을 갖는 전자 장치에 인가될 때, 양극산화된 피막 층의 유전 특성이 인가된 전압에 의해 극복되고 전류가 유전층(예를 들어, 양극산화된 피막 층)을 가로질러 흐를 수 있는 전압이다. 예를 들어, 커패시터는 전극 사이에 배치된 유전층을 갖는 두 개의 전도성 전극을 포함한다. 전압이 커패시터에 인가될 때, 전기장이 유전층을 가로질러 전자를 추진시키기에 충분하게 강해질 때까지 한 전극에 전자가 축적되어, 커패시터를 방전시킨다. 따라서, 커패시터가 방전할 때, 유전층에서 유전 파괴가 일어난다.

추가 예에서, 양극산화된 피막 층은 전자 장치에서 누설 전류를 최소화하도록 구성된다. 예를 들어, 양극산화된 피막 층은 최대 약 ± 100 나노암페어(nA)(예를 들어, 최대 90 nA, 최대 80 nA, 최대 70 nA, 최대 60 nA, 최대 50 nA, 최대 40 nA, 최대 30 nA, 최대 20 nA, 최대 10 nA, 최대 1 nA, 최대 90 피코암페어(pA), 최대 50 pA, 또는 최대 1 pA)의 누설 전류를 가질 수 있다. 누설 전류는 파괴 전압보다 낮은 인가 전압에서 유전층(예를 들어, 얇은 양극산화된 피막)을 가로질러 전파될 수 있는 전류의 양이다. 일부 경우에, 장치 결함 및/또는 기타 장치 이상이 유전층을 통해 전류가 누설되도록 할 수 있고, 누설 전류로 표시된다. 본원에 기재된 양극산화된 피막 층은 무시할 수 있는 양의 전류가 유전층을 통해 누설되도록 한다.

일부 경우에, 양극산화된 피막 층은 최대 100 메가헤르츠(MHz)(예를 들어, 최대 90 MHz, 최대 80 MHz, 최대 70 MHz, 또는 최대 60 MHz)의 인가 주파수에서 안정하다. 따라서, 얇은 양극산화된 피막에 인가된 고주파 전기는 본원에 기재된 전자 장치 기판을 사용하는 장치가 사용되어 배치되는 경우(예를 들어, 회로의 커패시터로서 사용되는 경우) 양극산화된 피막 층을 손상시키지 않을 것이다.

일부 비제한적 예에서, 전자 장치 기판은 에너지 저장 장치용 기판, 에너지 수확 장치용 기판, 에너지 소비 장치용 기판, 또는 회로 구성요소용 기판을 포함한다. 예를 들어, 에너지 저장 장치는 커패시터, 수퍼커패시터, 배터리 및/또는 재충전 가능 배터리일 수 있다. 일부 경우에, 에너지 수확 장치는 광전지 장치일 수 있다. 또한, 에너지 소비 장치는 발광 다이오드, 유기 발광 다이오드, 메모리 모듈, 전기 오디오 장치 및/또는 전기변색 장치일 수 있다. 추가 예에서, 회로 구성요소는 다이오드, 정류 다이오드, 저항기, 트랜지스터, 멤리스터, 임의의 적합한 회로 구성요소, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.

예시

예시 1은 다음 단계를 포함하는 양극산화된 기판 제조 방법이다: 금속 기판을 제공하는 단계; 60 ℃ 내지 100 ℃의 온도에서 전해질 용액에서 금속 기판의 표면을 양극산화하여 양극산화된 피막 층을 형성하는 단계, 여기서 전해질 용액은 0.01 M 내지 1 M의 전해질을 포함함.

예시 2는 전해질이 인산, 질산, 황산, 포스폰산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기산인 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 3은 전해질 용액이 0.05 M 내지 0.5 M 전해질을 포함하고, 전해질은 인산인 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 4는 양극산화가 전해질 용액에 적어도 5 초 동안 ± 10 VDC 내지 ± 35 VDC의 전압을 갖는 직류(DC)를 인가 및/또는 ± 10 VAC 내지 ± 35 VAC의 전압을 갖는 교류(AC)를 인가하는 것을 포함하는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 5는 양극산화가 적어도 15 초 동안 DC를 인가하기 전 및/또는 후에 적어도 5 초 동안 AC를 인가하는 것을 포함하는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 6은 금속 기판의 표면을 세정하는 단계; 및/또는 금속 기판의 표면을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 7은 금속 기판의 표면을 세정하는 단계가 금속 기판의 표면을 용매로 헹구는 것을 포함하는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 8은 금속 기판이 양극산화 전에 에칭되지 않는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 9는 금속 기판이 알루미늄 합금을 포함하는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 10은 다음 단계를 포함하는 양극산화된 기판 제조 방법이다: 금속 기판을 제공하는 단계; 전해질 용액에 적어도 5 초 동안 ± 10 VDC 내지 ± 35 VDC의 전압을 갖는 직류(DC)를 인가하고 ± 10 VAC 내지 ± 35 VAC의 전압을 갖는 교류(AC)를 인가함으로써 전해질 용액에서 금속 기판의 표면을 양극산화하는 단계, 여기서 전해질 용액은 0.01 M 내지 1 M의 전해질을 포함함; 및 선택적으로, 금속 기판의 표면을 건조시키는 단계.

예시 11은 전해질이 인산, 질산, 황산, 포스폰산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기산인 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 12는 전해질 용액이 0.05 M 내지 0.5 M 전해질을 포함하고, 전해질은 인산인 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 13은 양극산화가 적어도 15 초 동안 DC를 인가하기 전 및/또는 후에 적어도 5 초 동안 AC를 인가하는 것을 포함하는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 14는 전해질 용액이 60 ℃ 내지 100 ℃의 온도로 가열되는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 15는 금속 기판의 표면을 세정하는 단계; 및/또는 금속 기판의 표면을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 16은 금속 기판의 표면을 세정하는 단계가 금속 기판의 표면을 용매로 헹구는 것을 포함하는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 17은 금속 기판이 양극산화 전에 에칭되지 않는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 18은 금속 기판이 알루미늄 합금을 포함하는 임의의 선행 또는 후속 예시의 방법이다.

예시 19는 다음을 포함하는 금속 기판을 양극산화하기 위한 시스템이다: 금속 음극을 갖는 전해 전지; 0.01 M 내지 1 M의 전해질을 포함하는 전해질 용액을 제공하기 위한 전해질 용액 공급원; 금속 기판을 전해질 용액에서 매달기 위한 지지체; 및 직류(DC) 및 교류(AC)를 전해질 용액을 통해 전해 전지에 제공하는 전원.

예시 20은 전해질 용액이 0.05 M 내지 0.5 M 전해질을 포함하고, 전해질은 인산인 임의의 선행 또는 후속 예시의 시스템이다.

예시 21은 전해질 용액 공급원이 교반기를 갖는 탱크를 포함하는 임의의 선행 또는 후속 예시의 시스템이다.

예시 22는 전해 전지가 하나 이상의 복합 전극을 추가로 포함하는 임의의 선행 또는 후속 예시의 시스템이다.

실시예

다음의 실시예는 본 발명을 추가로 예시하는 역할을 하지만, 이의 어떠한 제한도 구성하지 않을 것이다. 반대로, 본원의 설명을 읽은 후, 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 당업자에게 제안될 수 있는 다양한 구체예, 수정 및 균등물에 의지할 수 있음이 명백하게 이해되어야 한다.

실시예 1: 결합 내구성 테스트

위에서 언급한 바와 같이, 본원에 기재된 금속 기판 양극산화 방법은 우수한 결합 내구성을 나타내는 양극산화된 기판을 제조한다. 이 실시예는 통상적인 방법에 따라 양극산화된 금속 기판에 비해 본원에 기재된 방법에 따라 양극산화된 금속 기판의 결합 내구성의 개선을 설명하는 역할을 한다.

양극산화된 금속 기판의 특성을 테스트하기 위해 본원에 기재된 방법에 따라 양극산화된 7xxx 시리즈 알루미늄 합금의 여러 샘플이 제조되었다. 테스트된 샘플 각각은 표 1에 나타난다. 일부 샘플에서, F 템퍼의 7xxx 시리즈 알루미늄 합금은 양극산화되고 후속적으로 T6 템퍼로 열처리되었다 (5 분 동안 485℃, 이후 24 시간 동안 125℃). 다른 샘플에서, T6 템퍼의 7xxx 시리즈 알루미늄 합금은 후속 열처리 없이 양극산화되었다. 다른 샘플에서, T6 템퍼의 7xxx 시리즈 알루미늄 합금은 양극산화되고 후속적으로 T6 템퍼로 유사하게 열처리되었다 (5 분 동안 485℃, 이후 24 시간 동안 125℃).

표 1에 나타난 바와 같이, 두 가지 비교 샘플이 또한 통상적인 양극산화 방법에 따라 제조되었다. 특히, 제1 비교 샘플은 통상적인 2-단계 인산 양극산화 방법에 의해 제조되었고, 제2 비교 샘플은 통상적인 황산 양극산화 방법에 의해 제조되었다.

샘플 ID	템퍼	준비	양극산화 전해질 용액 전류		후처리
샘플 1A	T6	용매 세정	수용액, 0.1 M 인산, 85 ℃	24 VAC, 10 s; 24 VDC, 10 s	건조
샘플 1B	T6	용매 세정	수용액, 0.1 M 인산, 85 ℃	24 VAC, 10 s;24 VDC, 10 s	건조; 열처리 (485℃/5 분, 125℃ 24 시간)
샘플 2	T6	용매 세정	수용액, 0.1 M 인산, 85 ℃	24 VAC, 10 s;24 VDC, 20 s	건조
샘플 3A	T6	용매 세정	수용액, 0.1 M 인산, 85 ℃	24 VAC, 10 s;24 VDC, 30 s	건조
샘플 3B	T6	용매 세정	수용액, 0.1 M 인산, 85 ℃	24 VAC, 10 s;24 VDC, 30 s	건조; 열처리 (485℃/5 분, 125℃ 24 시간)
샘플 4	T6	용매 세정	수용액, 0.1 M 인산, 85 ℃	24 VAC, 10 s;24 VDC, 40 s	건조
샘플 5A	T6	용매 세정	수용액, 0.1 M 인산, 55 ℃	12 VAC, 10 s;12 VDC, 240 s	건조
샘플 5B	T6	용매 세정	수용액, 0.1 M 인산, 55 ℃	12 VAC, 10 s;12 VDC, 240 s	건조; 열처리 (485℃/5 분, 125℃ 24 시간)
샘플 6	T6	용매 세정	수용액, 0.1 M 인산, 55 ℃	12 VAC, 10 s;12 VDC, 120 s	건조
샘플 7	F	용매 세정	수용액, 0.1 M 인산, 55 ℃	12 VAC, 10 s;12 VDC, 120 s	건조; 열처리 (485℃/5 분, 125℃ 24 시간)
샘플 8	F	용매 세정	수용액, 0.1 M 인산, 85 ℃	24 VAC, 10 s;24 VDC, 20 s	건조; 열처리 (485℃/5 분, 125℃ 24 시간)
샘플 9	F	용매 세정	수용액, 0.1 M 인산, 55 ℃	12 VAC, 10 s;24 VDC, 120 s	건조; 열처리 (485℃/5 분, 125℃ 24 시간)
비교 1	T6	용매 세정;알칼리성 탈지; 알칼리성 에칭; 산 침지; 전해 에칭	수용액, 2 M 인산, 55 ℃	26 VAC, 10 s	산 헹굼; 건조
비교 2	T6	용매 세정;알칼리성 에칭; 산 침지; 전해 에칭	수용액, 1.6 M 황산, 20 ℃	12 A/ft², 600 s	산 헹굼; 건조

예시적인 양극산화된 기판의 세 가지 샘플이 결합 내구성 테스트를 거쳤다. 이 테스트에서, 각 샘플의 6 개의 랩 조인트/결합의 세트를 볼트에 의해 순서대로 조인트하고 90% 상대 습도(RH) 습도 캐비닛에 수직으로 배치했다. 온도는 50 ℃에서 유지되었다. 2.4 kN의 힘 하중이 결합 시퀀스에 적용되었다. 결합 내구성 테스트는 최대 60 사이클 동안 수행되는 주기적 노출 테스트이다. 각 사이클은 24 시간 동안 지속된다. 각 사이클에서, 결합은 22 시간 동안 습도 캐비닛에 노출된 다음, 15 분 동안 5% NaCl에 침지되고, 마지막으로 105 분 동안 공기 건조된다. 세 개의 조인트가 파손되면, 특정 조인트 세트에 대한 테스트가 중단되고 제1 실패로 표시된다. 본 개시의 경우, 제1 실패가 없는 45 사이클의 완료는 조인트 세트가 결합 내구성 테스트를 통과했음을 나타낸다.

결합 내구성 테스트 결과는 아래 표 2에 나타난다. 표 2에서, 각 조인트는 1 내지 6으로 번호가 매겨지고, 여기서 수직으로 배향될 때 조인트 1은 상단 조인트이고 조인트 6은 하단 조인트이다. "45" 및 "60"을 제외한 셀의 숫자는 파괴 전의 성공적인 사이클 수를 나타낸다. 셀의 숫자 "45"는 조인트가 45 사이클 동안 온전하게 유지되었음을 나타낸다. 셀의 숫자 "60"은 조인트가 60 사이클 동안 온전하게 유지되었음을 나타낸다. 결과는 아래 표 2에 요약된다:

시험	샘플	결합 내구성 테스트 쿠폰 배열
시험	샘플	1 상단	2	3	4	5	6 하단
1	샘플 1A	7	7	5	5	7	6
2	샘플 1B	53	46	53	45	53	50
3	샘플 2	21	21	16	13	15	21
4	샘플 3A	7	7	6	5	6	7
5	샘플 3B	40	40	39	40	34	29
6	샘플 4	10	8	9	10	10	6
7	샘플 5A	27	27	27	22	24	23
8	샘플 5B	47	24	47	27	47	26
9	샘플 6	25	25	24	25	23	15
10	샘플 7	60	60	60	60	60	60
11	샘플 8	60	60	60	60	60	60
12	샘플 9	60	60	60	60	60	60
13	비교 1	25	25	25	14	24	15
14	비교 1	33	33	33	27	13	7
15	비교 1	45	45	45	45	45	37
16	비교 1	45	45	45	45	45	36
17	비교 1	45	45	45	45	45	36
18	비교 1	45	45	45	45	45	20
19	비교 1	20	31	31	24	31	29
20	비교 2	16	16	16	14	15	10
21	비교 2	18	18	10	18	12	12
22	비교 2	22	22	22	20	18	16

본 개시내용에 따라 양극산화된 예시적인 양극산화된 기판은 우수한 결합 내구성을 나타냈고, 실패 없이 60 회의 테스트 사이클을 견뎠다. 비교용 양극산화된 기판은 비교적 불량한 결합 내구성을 보여주었다.

Claims

다음 단계를 포함하는, 양극산화된 기판 제조 방법:
금속 기판을 제공하는 단계; 및
60 ℃ 내지 100 ℃의 온도에서 내지 전해질 용액에서 금속 기판의 표면을 양극산화하여 양극산화된 피막 층을 형성하는 단계, 여기서 전해질 용액은 0.01 M 내지 1 M의 전해질을 포함함.
제1항에 있어서, 전해질은 인산, 질산, 황산, 포스폰산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기산인 방법.
제1항에 있어서, 전해질 용액은 0.05 M 내지 0.5 M 전해질을 포함하고, 전해질은 인산인 방법.
제1항에 있어서, 양극산화는 전해질 용액에 적어도 5 초 동안 ± 10 VDC 내지 ± 35 VDC의 전압을 갖는 직류(DC)를 인가 및/또는 ± 10 VAC 내지 ± 35 VAC의 전압을 갖는 교류(AC)를 인가하는 것을 포함하는 방법.
제4항에 있어서, 양극산화는 적어도 15 초 동안 DC를 인가하기 전 및/또는 후에 적어도 5 초 동안 AC를 인가하는 것을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 다음 단계를 추가로 포함하는 방법:
금속 기판의 표면을 세정하는 단계; 및/또는
금속 기판의 표면을 건조시키는 단계.
제6항에 있어서, 금속 기판의 표면을 세정하는 단계는 금속 기판의 표면을 용매로 헹구는 것을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 금속 기판은 양극산화 전에 에칭되지 않는 방법.
제1항에 있어서, 금속 기판은 알루미늄 합금을 포함하는 방법.
다음 단계를 포함하는, 양극산화된 기판 제조 방법:
금속 기판을 제공하는 단계;
전해질 용액에 적어도 5 초 동안 ± 10 VDC 내지 ± 35 VDC의 전압을 갖는 직류(DC)를 인가 및/또는 ± 10 VAC 내지 ± 35 VAC의 전압을 갖는 교류(AC)를 인가함으로써 전해질 용액에서 금속 기판의 표면을 양극산화하는 단계, 여기서 전해질 용액은 0.01 M 내지 1 M의 전해질을 포함함; 및
선택적으로, 금속 기판의 표면을 건조시키는 단계.
제10항에 있어서, 전해질은 인산, 질산, 황산, 포스폰산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기산인 방법.
제10항에 있어서, 전해질 용액은 0.05 M 내지 0.5 M 전해질을 포함하고, 전해질은 인산인 방법.
제10항에 있어서, 양극산화는 적어도 15 초 동안 DC를 인가하기 전 및/또는 후에 적어도 5 초 동안 AC를 인가하는 것을 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 전해질 용액은 60 ℃ 내지 100 ℃의 온도로 가열되는 방법.
제10항에 있어서, 다음 단계를 추가로 포함하는 방법:
금속 기판의 표면을 세정하는 단계; 및/또는
금속 기판의 표면을 건조시키는 단계.
제15항에 있어서, 금속 기판의 표면을 세정하는 단계는 금속 기판의 표면을 용매로 헹구는 것을 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 금속 기판은 양극산화 전에 에칭되지 않는 방법.
제10항에 있어서, 금속 기판은 알루미늄 합금을 포함하는 방법.
다음을 포함하는, 금속 기판 양극산화를 위한 시스템:
금속 음극을 갖는 전해 전지;
0.01 M 내지 1 M의 전해질을 포함하는 전해질 용액을 제공하기 위한 전해질 용액 공급원;
금속 기판을 전해질 용액에 매달기 위한 지지체; 및
직류(DC) 및 교류(AC)를 전해질 용액을 통해 전해 전지에 제공하는 전원.
제19항에 있어서, 전해질 용액은 0.05 M 내지 0.5 M 전해질을 포함하고, 전해질은 인산인 시스템.
제19항에 있어서, 전해질 용액 공급원은 교반기를 갖는 탱크를 포함하는 시스템.
제19항에 있어서, 전해 전지는 하나 이상의 복합 전극을 추가로 포함하는 시스템.