KR20230008045A - 합금에 색상 코팅을 적용하는 방법 - Google Patents
합금에 색상 코팅을 적용하는 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230008045A KR20230008045A KR1020227036193A KR20227036193A KR20230008045A KR 20230008045 A KR20230008045 A KR 20230008045A KR 1020227036193 A KR1020227036193 A KR 1020227036193A KR 20227036193 A KR20227036193 A KR 20227036193A KR 20230008045 A KR20230008045 A KR 20230008045A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- anodization
- pores
- layer
- bath
- plating
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title abstract description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title abstract description 11
- 238000009500 colour coating Methods 0.000 title description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 180
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 claims abstract description 164
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 117
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 98
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 89
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 80
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 64
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 238000007743 anodising Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 80
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 69
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 50
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 50
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 31
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 31
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 27
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 claims description 17
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 10
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 claims description 5
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 3
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims 41
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims 3
- 238000004040 coloring Methods 0.000 abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 description 26
- 239000010408 film Substances 0.000 description 19
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 18
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 13
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 10
- 229910001094 6061 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 9
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 9
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 9
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 9
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002585 base Substances 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N Butylmethacrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)=C SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 4
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 4
- 229910000755 6061-T6 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 3
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 3
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- WOZZOSDBXABUFO-UHFFFAOYSA-N tri(butan-2-yloxy)alumane Chemical compound [Al+3].CCC(C)[O-].CCC(C)[O-].CCC(C)[O-] WOZZOSDBXABUFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 description 2
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010010957 Copper deficiency Diseases 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000549556 Nanos Species 0.000 description 1
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nickel Chemical compound [Ni].CC(O)=O.CC(O)=O MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- VYQRBKCKQCRYEE-UHFFFAOYSA-N ctk1a7239 Chemical compound C12=CC=CC=C2N2CC=CC3=NC=CC1=C32 VYQRBKCKQCRYEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001652 electrophoretic deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 description 1
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- SIBIBHIFKSKVRR-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynecobalt Chemical compound [Co]#P SIBIBHIFKSKVRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynenickel Chemical compound [P].[Ni] OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 1
- 230000019612 pigmentation Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 235000015497 potassium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000028 potassium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011736 potassium bicarbonate Substances 0.000 description 1
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- -1 without limitation Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/12—Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/12—Anodising more than once, e.g. in different baths
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
- C23F1/10—Etching compositions
- C23F1/14—Aqueous compositions
- C23F1/16—Acidic compositions
- C23F1/20—Acidic compositions for etching aluminium or alloys thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
- C23F13/005—Anodic protection
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/024—Anodisation under pulsed or modulated current or potential
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
- C25D11/08—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing inorganic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
- C25D11/10—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing organic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/16—Pretreatment, e.g. desmutting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
- C25D11/20—Electrolytic after-treatment
- C25D11/22—Electrolytic after-treatment for colouring layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
- C25D11/24—Chemical after-treatment
- C25D11/246—Chemical after-treatment for sealing layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
- C25D21/08—Rinsing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
- C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
- C25D5/14—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium two or more layers being of nickel or chromium, e.g. duplex or triplex layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/18—Electroplating using modulated, pulsed or reversing current
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
- C25D5/42—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of light metals
- C25D5/44—Aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/60—Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
- C25D5/625—Discontinuous layers, e.g. microcracked layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/627—Electroplating characterised by the visual appearance of the layers, e.g. colour, brightness or mat appearance
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D9/00—Electrolytic coating other than with metals
- C25D9/04—Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
- C25F3/16—Polishing
- C25F3/18—Polishing of light metals
- C25F3/20—Polishing of light metals of aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/14—Producing integrally coloured layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
예시의 실행에서, 합금을 착색시키는 방법이 제공된다. 방법은 인산을 포함하는 양극 산화조에서, 일정한 온도 및 정전압에서, 제1 기간 동안 기판을 양극 산화하여 장벽층을 포함하는 양극 산화층을 발달시키는 단계, 제2 기간 동안 양극 산화조에 인가된 정전압을 감소시켜서 장벽층의 두께를 변화시키고 양극 산화층의 기공의 폭을 변화시키는 단계, 도금조의 전류 프로파일에 따라 제3 기간에 걸쳐 증가되는 제1 전류에서 도금조에서 기판을 도금하는 단계, 및 제4 기간 동안 제2 전류에서 도금조에서 기판을 도금하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 합금에 색상 코팅을 적용하는 방법에 관한 것이다.
경금속 합금 상에 착색된 양극 산화 필름(anodized film)을 코팅하기 위한 다양한 방법이 개발되었다. 많은 경우에, 정확한 착색 메커니즘은 정의되어 있지 않다. 그러나, 일반적으로 투명한 양극 산화(anodizing), 반사 기판과 무기 침착물 사이의 총 내부 반사는 i휘도(L*)의 변화를 생성하는 반면, 색차 및 색조(a*, b*)는 유입광과 반사광 사이의 상쇄 간섭에 의해 생성되는 것으로 이해된다. 유기 코팅의 경우, 착색은 종종 선택된 유기 분자의 직접적인 결과이다.
미국 특허 제 4,251,330호('330 특허)에서, 양극 산화 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 집중적으로 착색시키는 메커니즘이 개시되어 있다. 이 특허에서, 기판은 대부분 황산욕(sulfuric acid bath)에서 15 마이크론의 두께로 직류(DC) 양극 산화된다. 기공은 대부분 교류(AC) 양극 산화를 사용하여 인산욕(phosphoric bath)에서 확장된다. 착색은 산성 황산 니켈, 황산 마그네슘, 및 붕산욕(boric acid bath)으로부터 대부분 니켈을, AC를 사용하여 침착시킴으로써 제공된다. 자주색으로부터 청색, 녹색까지 다양한 색이 상쇄 간섭으로부터 발생된다.
AC 인산 양극 산화는 기공의 보다 균일한 확장으로 인해 유익한 것으로 여겨졌지만, AC 침착은 원래의 좁은 기공에 대해 변형된(확장된) 기공의 침착의 차이를 초래하였다. '330 특허에 개시된 공정은 표면을 착색시키기 위해 필수적인 기공 구조를 생성하기 위해 2개의 배스(bath)를 필요로 하며, 따라서, 덜 제어된다.
나아가, 확장 및 침착 공정으로부터 잔류하는 산이 색상의 혼탁으로 이어져서, 추가의 중화 단계를 필요로 한다.
특허 EP018247981은 AC 침착을 사용하여 황산 양극 산화 구조에서 황산 니켈을 사용하는 직접 착색 공정을 개시한다.
미국 특허 제 5,064,512호는 AC 또는 DC 착색에 겹쳐지는 AC를 사용하여 황산 양극 산화 기판 상에 유기 주석 염을 사용하여 황산 양극 산화 기판을 염색하는 공정을 개시한다. 이 특허는 특히 배스의 주석 내용물을 안정화시키고 용액의 던지는 힘(throwing power)을 증가시키고자 하는 필요성을 논의한다. 공정은 주석 함유 착색 배스의 복잡한 제조 및 원하는 결과를 달성하기 위해 주석 함량의 면밀한 모니터링을 필요로 한다.
특허 WO 01/18281은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 기판을 황산욕에서 양극 산화하여 8-15 마이크론 두께의 산화층을 생성하는 단계, 기공 구조를 주로 인산욕에서 감소된 전압 AC 또는 DC 양극 산화를 사용하여 변형시킴으로써 대부분의 기공이 착색 공정에 참여할 수 없게 되는 단계, 및 양극 산화층을 무기염을 함유한 배스 및 UNICOL® 변형 AC 침착 처리법을 사용하여 양극 산화층을 착색시키는 단계에 의해, 주로 검은색 양극 산화 코팅을 제조하는 방법을 개시한다. 이 공정은 대부분 위에서 논의된 '330 특허에서 개시된 공정의 변형이지만, 상이한 기공 변형 공정에 의존한다. 위의 각각의 경우에서, 착색은 인산 공정을 사용하여 황산 양극 산화 구조를 변형시킨 후 무기물 배스를 사용하여 부품을 착색시킴으로써 얻어진다.
본원에 예시된 측면에 따르면, 경금속 합금을 착색시키는 방법이 제공된다. 구체예의 한 가지 개시된 특징은 일정한 온도 및 정전압에서, 인산을 포함하는 양극 산화조(anodizing bath)에서 제1 기간 동안 기판을 양극 산화하여 장벽층을 포함하는 양극 산화층을 발달시키는 단계, 제2 기간 동안 양극 산화조에 인가된 정전압을 감소시켜서 장벽층의 두께를 변화시키고 양극 산화층의 기공의 폭을 변화시키는 단계, 도금조의 전류 프로파일에 따라 제3 기간에 걸쳐 증가되는 제1 전류에서 도금조에서 기판을 도금하는 단계, 및 제4 기간 동안 제2 전류에서 도금조에서 기판을 도금하는 단계를 포함하는 방법이다.
구체예의 한 가지 개시된 특징은 인산을 포함하는 양극 산화조에서 일정한 온도 및 정전압에서 제1 기간 동안 알루미늄 합금 기판을 2 내지 10 마이크론 두께가 되도록 양극 산화하여 장벽층을 포함하는 양극 산화층을 발달시키는 단계, 제2 기간 동안 양극 산화조에 인가된 정전압을 감소시켜서 (i) 기판과 양극 산화 기공 사이에 위치한 장벽층의 두께, 및 (ii) 양극 산화층의 기공의 폭을 변화시키는 단계, 도금조의 직류(DC) 도금 전류 프로파일에 따라 제3 기간에 걸쳐 증가되는 제1 전류에서 도금조에서 알루미늄 합금 기판을 도금하는 단계, 제4 기간 동안 제2 전류에서 도금조에서 알루미늄 합금 기판을 도금하여 양극 산화층의 기공을 금속 나노로드로 부분적으로 채우는 단계, 및 양극 산화층의 기공을 밀봉하여 밀봉층을 형성하는 단계를 포함하는 방법이다.
한 구체예에서 기공의 밀봉 단계는 금속 나노로드와 밀봉층 사이에 에어갭을 남긴다.
구체예의 한 가지 개시된 특징은 알루미늄 합금 기판을 전처리하는 단계, 알루미늄 합금 기판을 활성화하는 단계, 인산을 포함하는 양극 산화조에서 일정한 온도 및 정전압에서 제1 기간 동안 알루미늄 합금 기판을 양극 산화하여 양극 산화층을 발달시키는 단계, 제2 기간 동안 양극 산화조에 인가된 정전압을 감소시켜서 장벽층의 두께를 변화시키고 양극 산화층의 기공의 폭을 변화시키는 단계, 알루미늄 합금 기판을 세정하여 장벽층의 두께를 한층 더 감소시키는 단계, 도금조에서 다중 도금 단계를 통해 알루미늄 합금 기판을 도금하여 착색 금속 나노로드를 양극 산화층의 기공으로 침착시키는 단계, 및 금속 나노로드 위에 에어갭을 남기면서 양극 산화층의 기공을 밀봉하는 단계를 포함하는 방법이다.
도 1은 얇은 착색 코팅을 제조하기 위한 예시의 방법의 흐름도를 도시한다;
도 2는 예시의 황산 양극 산화 기판을 도시한다;
도 3은 본 개시의 예시의 인산 양극 산화 기판을 도시한다;
도 4는 본 개시의 예시의 인산 양극 산화 구조의 표면 전자 현미경(SEM) 이미지이다;
도 5는 본 개시의 예시의 양극 산화 착색 기판의 단면의 SEM 이미지이다;
도 6은 예시의 단면 이미지의 클로즈업 이미지의 SEM 이미지이다;
도 7은 본 개시의 6061 알루미늄 상의 착색된 하이브리드 코팅에 대한 예시의 자외선 영상 분광계(UVIS) 스펙트럼을 도시한다;
도 8은 본 개시의 공정에서 통과된 양극 산화 전하, 도금 암페어 분, 및 색상 사이의 관계를 보여주는 예시의 그래프를 도시한다;
도 9는 본 개시의 색상 생성 메커니즘의 예시의 다이아그램을 도시한다;
도 10은 본 개시의 기판의 평균 거칠기와 코팅의 광택 사이의 관계를 보여주는 예시의 그래프를 도시한다;
도 11은 본 개시의 여러 인산 농도에 대해 달성될 수 있는 최대 양극 산화층 두께를 보여주는 예시의 그래프를 도시한다; 그리고
도 12는 본 개시의 코팅 색상에 미치는 장벽층 얇아짐 및 온도의 영향을 보여주는 예시의 이미지 및 표의 세트이다.
도 13은 표면 색상을 유지하기 위한 에어갭을 보여주는 발명의 한 측면에 따르는 코팅의 단면 다이아그램이다.
도 2는 예시의 황산 양극 산화 기판을 도시한다;
도 3은 본 개시의 예시의 인산 양극 산화 기판을 도시한다;
도 4는 본 개시의 예시의 인산 양극 산화 구조의 표면 전자 현미경(SEM) 이미지이다;
도 5는 본 개시의 예시의 양극 산화 착색 기판의 단면의 SEM 이미지이다;
도 6은 예시의 단면 이미지의 클로즈업 이미지의 SEM 이미지이다;
도 7은 본 개시의 6061 알루미늄 상의 착색된 하이브리드 코팅에 대한 예시의 자외선 영상 분광계(UVIS) 스펙트럼을 도시한다;
도 8은 본 개시의 공정에서 통과된 양극 산화 전하, 도금 암페어 분, 및 색상 사이의 관계를 보여주는 예시의 그래프를 도시한다;
도 9는 본 개시의 색상 생성 메커니즘의 예시의 다이아그램을 도시한다;
도 10은 본 개시의 기판의 평균 거칠기와 코팅의 광택 사이의 관계를 보여주는 예시의 그래프를 도시한다;
도 11은 본 개시의 여러 인산 농도에 대해 달성될 수 있는 최대 양극 산화층 두께를 보여주는 예시의 그래프를 도시한다; 그리고
도 12는 본 개시의 코팅 색상에 미치는 장벽층 얇아짐 및 온도의 영향을 보여주는 예시의 이미지 및 표의 세트이다.
도 13은 표면 색상을 유지하기 위한 에어갭을 보여주는 발명의 한 측면에 따르는 코팅의 단면 다이아그램이다.
본원에 기술된 예는 알루미늄 또는 경금속 합금 상에서 얇은 착색 코팅을 발달시키는 공정을 제공한다. 위에서 논의된 것과 같이, 합금을 코팅하기 위한 다양한 방법이 개발되었다. 알루미늄(알루미늄 합금 포함) 상의 양극 산화 필름은 유기 및 무기 착색제를 사용하여 착색될 수 있다. 착색은 일반적으로, 적절한 무기 염 또는 무기염과 유기 분자의 조합을 함유한 배스에 침지되면서, 양극 산화 표면과 반대 전극 사이의 교류를 사용하여 기공에 유기 또는 무기 물질의 침착을 통해 발생한다.
이전의 방법은 많은 결점이 있거나 비효율적일 수 있다. 본 개시는 알루미늄, 및 다른 경금속 표면을 인산 양극 산화 및 직접 금속 침착을 포함하는 2 단계 공정을 사용하여 양극 산화시키고 착색하는 방법을 제공한다. 그러므로, 본 개시의 공정은 더 적은 에너지, 더 적은 휘발성 유기 화합물의 사용, 및 더 적은 폐기물로 인해 더 효율적이고 더 환경 친화적일 수 있다.
한 구체예에서, 공정은 다음 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 합금 기판을 탈지하는 단계, 기판을 전해 연마(electropolishing)하는 단계, 표면을 활성화하는 단계, 원하는 온도에서 실질적으로 인산을 포함하는 양극 산화조에서 기판 상에 2 내지 10마이크론의 필름을 양극 산화하는 단계, 및 원하는 전압-전류 프로파일에 따라, 원하는 온도에서 및 원하는 전류 프로파일을 따라 양극 산화 기공에 금속을 전착(electro-depositing)시키는 단계, 및 투명한 매질로 기공을 밀봉하는 단계. 하이브리드 코팅의 총 평균 두께는 약 2 내지 15 마이크론이다.
도 1은 본 개시의 얇은 필름 착색 코팅을 제조하기 위한 예시의 방법(100)을 도시한다. 한 구체예에서, 방법(100)은 프로세서 또는 콘트롤러의 제어 하에 처리 시설에서 다양한 장비 또는 도구에 의해 수행될 수 있다.
블록(102)에서, 방법(100)이 시작된다. 블록(104)에서, 방법(100)은 기판을 전처리할 수 있다. 한 구체예에서, 기판은 알루미늄 또는 알루미늄의 임의의 합금을 포함할 수 있다.
전처리는 기판을 알칼리조에서 탈지하는 단계, 기판을 폴리에틸렌 글리콜, 황산 및 불화 수소산의 용액, 또는 다른 유사한 용액에서 거칠게 만드는 단계, 및 기판을 질산 용액에서 에칭시키는 단계를 포함한다. 그러한 전처리의 예는 Probright AL로 불리는 시판 알루미늄 표면 전처리일 수 있다. 기판을 거칠게 하기 위한 용액은 기판 표면을 그것이 에칭됨에 따라 깨끗하게 할 수 있다.
전처리의 한 예로는 MacDermid, Inc.사로부터 상업적으로 입수 가능한 Activax와 같은 시판 용액에서 탈지함으로써 처리되는 기판을 들 수 있다. 탈지 단계에 세정 단계가 뒤따를 수 있다. 양극 산화 전에 기판의 세정 단계는 얇은 양극 산화층의 불완전성을 유발할 수 있는 기판 상의 불순물을 제거하는 효과를 가질 수 있다.
한 구체예에서, 전처리는 다음 범위로부터 선택된 배스에서 기판을 전해 연마하는 단계를 포함할 수 있다: 70-85%의 H3PO4, 2-4의 HF, 6-9%의 H2SO4, 및 5-20%의 글리세롤. 전해 연마조는 대략 12 V의 전압(V)에서 70 내지 80 섭씨온도(℃)의 온도에서 유지될 수 있다. 전해 연마조는 Pb 반대 전극을 포함할 수 있다. 전해 연마 단계는 낮은 평균 거칠기(Ra)를 가지는 기판의 균일한 표면을 생성하며, 광택이 있는 착색 코팅을 달성하는데 기여한다. 전해 연마된 기판은 그런 후 탈이온(DI)수로 세정된 후, 아래에서 논의되는 것과 같이 활성화 및 양극 산화 단계가 이어질 수 있다.
알루미늄 합금 기판의 평균 표면 거칠기, Ra는 착색된 코팅의 외관 광택에 직접 관련된다. 한 구체예에서, 양극 산화 전 기판의 Ra는 무광택 표면을 달성하기 위하여 1.8 내지 4일 수 있다. 한 구체예에서, Ra는 대략 2일 수 있다.
한 구체예에서, 양극 산화 전 기판의 Ra는 반광택 표면을 달성하기 위해 0.4 내지 1.8일 수 있다. 한 구체예에서, Ra는 대략 0.8 내지 1.2일 수 있다.
한 구체예에서, 양극 산화 전 기판의 Ra는 광택 마감을 달성하기 위해 0 내지 0.4일 수 있다. 한 구체예에서, Ra는 대략 0.2 미만일 수 있다.
블록(106)에서, 방법(100)은 기판을 활성화할 수 있다. 기판은 양극 산화 전에 활성화될 수 있다. 활성화 단계는 특정 합금에 일부 유익을 제공할 수 있다. 활성화 단계의 한 예는 부피 기준으로 40%의 HNO3 및 리터당 1 내지 10 밀리리터(ml/L)의 HF를 포함하는 배스에서 표면을 활성화하는 단계를 포함할 수 있다. 한 구체예에서, 부피 기준으로 20% 내지 50%의 HNO3이 또한 사용될 수 있다. 배스는 20℃-25℃의 온도에서 침지되고 20 내지 40초 동안 초당 약 1회로 교반되는 기판과 함께 유지될 수 있다.
블록(108)에서, 방법(100)은 기판을 인산 및 원하는 양극 산화 전압을 지지하고 그로써 결과적으로 생성되는 코팅 색상을 결정하는 기공 구조를 결정하는 첨가제 또는 용매를 포함하는 양극 산화조에 배치한다. 배스는 얇은 양극 산화층을 생성하기 위해 초기 기간 동안 적어도 인산 및 황산을 포함할 수 있다. 한 구체예에서, 온도, 전기 매개변수, 및 배스 조성은 도 5에 도시된 것과 같이, 그리고 아래에서 한층 더 상세하게 논의되는 것과 같이, 직경이 50 내지 160 나노미터(nm)인 얇은 벽의 기공의 균일한 고밀도 분포를 함유한다.
양극 산화조는 소량의 황산 및 옥살산과 함께 주로 인산을 함유한다. 배스 조성은 H3PO4(리터당 40-600 ml(ml/l)), H2SO4(0-15 ml/l), 및 HOOCCOOH(리터당 1-10 그램(g/L))의 범위로부터 선택된다. 한 구체예에서, H3P04의 농도는 대략 150 ml/l일 수 있고, H2SO4의 농도는 대략 0.6 ml/l일 수 있으며, HOOCCOOH의 농도는 대략 1 g/l일 수 있고 용매는 탈이온수이다.
일부 구체예에서, 다른 첨가제가 양극 산화층의 원하는 기공 구조를 얻기 위해 첨가될 수 있다. 다른 첨가제의 예로는 아래에서 한층 더 상세하게 논의되는 소량의 황산 구리, 킬레이트화제, 등을 들 수 있다.
양극 산화조에서 임의의 주어진 인산 농도에 대해, 인산의 기공 확장 효과로 인해 달성될 수 있는 최대 양극 산화 두께가 있을 수 있다. 한 구체예에서, 최대 양극 산화 두께는 약 6 마이크론일 수 있다. 인산 농도를 증가시키는 것이 양극 산화조의 전도성을 증가시키고, 그로써 고정된 양극 산화 전압에 대한 전류 밀도를 증가시키지만, 증가된 인산 농도는 또한 기공 확장 및 필름 분해를 증가시킬 수 있어서, 양극 산화 필름에 대한 두께에 대해 위에서 언급된 한계를 유발할 수 있다. 0 - 15 중량 퍼센트(중량%)의 범위, 또는 대략 10 중량%의 짧은 사슬 알코올의 첨가가 성장하는 기공 구조를 진정시키고 양극 산화조에 의한 다공성 양극 산화 구조의 표면 분해를 감소시키는 것으로 나타났다. 0 - 80 중량%의 범위, 또는 대략 50 중량%의 에틸렌 글리콜의 첨가는 전해질의 점도를 증가시킬 수 있고, 그로써 다공성 양극 산화 필름의 성장 속도를 저하시키는 댓가로 기공 확장 속도를 감소시킬 수 있다. 낮은 부피의 인산은 더 두꺼운 양극 산화층을 허용할 수 있다. 이것은 코팅 기계적 성능을 개선시킬 수 있지만, 느려진 필름 성장으로 인해 더 긴 양극 산화 시간을 필요로 한다.
장벽층의 두께 및 기공 구조는 아래의 실시예에서 기술되는 것과 같이 코팅 색상을 결정하는 인자인 것으로 나타났다. 장벽층의 두께는 양극 산화 전압에 비례한다. 그러나, 기공 폭이 또한 양극 산화 전압에 비례한다. 많은 경우에, 더 좁은 기공을 가진 두꺼운 장벽층의 요구 조건이 기능성 착색 코팅을 생성하는데 중요한 역할을 할 수 있다. 10-50 중량% 범위의 폴리에틸렌 글리콜, 또는 양극 산화 용액 점도를 증가시키는 유사한 유기물질의 첨가는 더 높은 양극 산화 전압을 허용하는 것으로 나타났고, 그것은 이전 방법보다 낮거나 작은 기공 크기를 유지하면서 더 두꺼운 장벽층을 발달시킨다.
NaH2P04 또는 UH2PO4로 최대 50%의 H3PO4를 대체하는 것은 산성을 저하키시며 그로써 기공 벽 및 장벽층 분해를 모두 저하시켜서 더 높은 전압, 더 두꺼운 장벽층 및 더 좁은 기공 입구를 허용한다. 그렇게 발달된 더 두꺼운 장벽층은 코팅에 대한 정확한 또는 원하는 색상을 발생시키기 위하여 아래에서 기술되는 것과 같이 얇아질 수 있다.
블록(110)에서, 방법(100)은 기공 구조를 발달시키기 위한 시간 동안 전압 및 온도에서 기판을 양극 산화한다. 예를 들어, 기판은 양극 산화조에 배치될 수 있다. 양극 산화조는 5℃-40℃, 또는 27℃ 내지 31℃의 일정한 온도에서 작동될 수 있다. 배스의 온도는 최적 기공 구조를 발달시키기 위해 조절될 수 있다. 한 구체예에서, 온도는 ±2℃ 내에서 유지될 수 있디. 한 구체예에서, 온도는 ±1℃ 내에서 유지될 수 있디. 한 구체예에서, 온도는 ±0.5℃ 내에서 유지될 수 있디.
한 구체예에서, 정전압이 양극 산화조에 인가될 수 있다. 한 구체예에서, 전압은 60 V 내지 280 V일 수 있고, 아래에서 한층 더 기술되는 것과 같이 최적 기공 분포, 밀도, 및 구조를 제공하기 위하여 제곱 데시미터당 2 암페어(A/dm2)의 최대 전류 밀도를 가진다.
한 구체예에서, 초기 전압은 60 내지 80 볼트일 수 있고 양극 산화 시간은 10 내지 40분일 수 있다. 한 구체예에서, 전압은 대략 65 V일 수 있고 시간은 대략 20분일 수 있다.
본 개시의 양극 산화 필름/층의 두께는 2 내지 10 마이크론으로 발달 또는 성장될 수 있다. 그러나, 두께는 또한 2 내지 8 마이크론일 수 있다. 한 구체예에서, 두께는 4 내지 5 마이크론일 수 있다. 위에서 기술된 조건에서 20분 동안의 양극 산화는 약 6 마이크론 두께의 양극 산화 필름을 초래한다. 한 구체예에서, 펄스된 DC 양극 산화가 채택될 수 있다. 한 구체예에서, 코팅의 색조는 아래에서 기술되는 것과 같이 양극 산화층(또한 본원에서 장벽층으로도 언급됨)의 두께에 의존적일 수 있다. 산 또는 산의 혼합물로 구성된 양극 산화조의 경우, 양극 산화층의 구조는 합금 기판에 바로 인접한 압축된 장벽층, 및 기공이 장벽층으로부터 표면으로 실질적으로 수직으로 뻗어나가는 장벽 위의 다공성 층을 포함하는 것으로서 일반화될 수 있다. 블록(112)에서, 방법(100)은 미세한 구조를 발달시키기 위하여 추가의 시간 동안 양극 산화조의 전압 및 온도를 선택적으로 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 장벽층의 두께 및 기공의 폭은 변경될 수 있다(예컨대, 기공의 폭을 증가시키면서 장벽층의 두께를 감소시키거나 기공의 폭을 감소시키면서 장벽층의 두께를 증가시킴).
한 구체예에서, 양극 산화 전압은 전압 프로파일을 따라 감소될 수 있어서 장벽층을 얇게 하고, 광흡수를 증가시키며 그로써 도 5에 도시된 것과 같이 색상을 어둡게 할 수 있다. 아래에서 기술되는 것과 같이, 양극 산화 기공의 폭 및 장벽층의 두께는 양극 산화 전압 및 양극 산화 전해질(들)의 용해력의 함수로서 생성된다. 한 구체예에서, 양극 산화 전압은 50% 감소되고 양극 산화는 2 내지 10분 동안 계속되거나, 한 구체예에서는 대략 5분 동안 계속된다.
한 구체예에서, 양극 산화 전압은 2 내지 10분 동안, 또는 한 구체예에서는 대략 5분 동안 유사하게 50% 감소된다. 양극 산화 전압은 2 내지 10분의 추가의 기간 동안, 또는 한 구체예에서는 대략 5분 동안 다시 50% 감소된다.
한 구체예에서, 양극 산화 전압은 초기 전압으로부터 2 내지 20분, 5 내지 15분, 또는 8 내지 12분의 기간에 걸쳐 초기 전압의 15%로 급격히 감소한다. 상이한 기공 구조를 생성하기 위하여 상이한 전압 및 기간으로 추가의 감소가 가능한 것이 기술분야에 숙련된 사람들에게 분명할 것이다.
블록(114)에서, 방법(100)은 기판을 선택적으로 화학적으로 세정한다. 예를 들어, 기판은 장벽층을 추가로 얇게 하고 착색 금속의 도금을 위한 기판을 준비하기 위해 용액에서 세정될 수 있다. 한 구체예에서, 세정은 양극 산화 엔드캡을 부분적으로 용해시킴으로써 장벽층을 얇게 할 수 있다. 한 구체예에서, 용액은 0.5-5 mL/L HF를 포함하는 배스일 수 있다.
처리될 양극 산화 기판은 초당 약 1회 교반되면서 대략 30초 동안 세정조에 침지될 수 있다. 기술분야에 숙련된 사람들에게는 장벽층을 화학적으로 얇게 하기 위해 다른 화학적 배스 및 방법이 채택될 수 있는 것이 분명할 것이다.
블록(116)에서, 방법(100)은 기판을 전류 프로파일을 따라 도금될 금속 황산염 또는 시안화물을 함유한 배스에 배치하고 기공의 베이스에서 금속 나노로드를 발달시킨다. 한 구체예에서, 예를 들어, 니켈 황산염이 착색된 코팅을 제조하기 위한 금속의 공급원일 수 있고, 이하 착색 금속으로 언급될 수 있다. 착색 금속은 미리 결정된 기간 동안 도금 전류 프로파일을 따라 전착조에서 기판의 양극 산화층의 기공에 도금될 수 있다. 예를 들어, 착색 전착된 코팅은 광범위한 가능한 배스로부터 선택된 배스로부터 양극 산화 필름에 적용될 수 있다. 금속 착색 침착에 속하는 전기 매개변수는 제1 도금 단계 및 제2 도금 단계에 의해 제어된다. 제1 도금 단계는 제1 도금 기간 동안 적용될 수 있는 제1 도금 전류를 포함할 수 있다. 제2 도금 단계는 제2 도금 기간 동안 적용될 수 있는 제2 도금 전류를 포함할 수 있다.
대체 구체예에서 착색 금속은 제한 없이 은, 금, 구리, 코발트, 주석 또는 제한 없이 아연-니켈, 니켈-인, 코발트-인 등을 포함한 금속성 합금을 포함하는 임의의 순수 금속일 수 있다.
한 구체예에서, 기판은 도금 전 0 내지 6분의 기간 동안 금속성 착색 용액에 선택적으로 침지될 수 있다. 한 구체예에서, 기판은 대략 3분 동안 침지될 수 있다. 금속성 착색 용액에 기판의 침지는 금속 이온이 기공으로 완전히 확산되는 것을 허용하고 임의의 잔류하는 양극 산화 용액이 기공으로부터 세정되는 것을 허용할 수 있다.
한 구체예에서, 기공의 베이스에서 금속 나노로드를 발달시키고 기판을 착색시키는 도금 공정은 다중 단계로 수행될 수 있다. 제1 색상 침착 단계는 제1 도금 기간 동안 진행될 수 있고, 그 동안 제1 DC 도금 전류 프로파일이 제2 도금 전류의 백분율로 설정되며, 제2 도금 전류는 선택된 배스 조성에 대한 공칭 도금 전류의 백분율로 설정된다. 제1 도금 전류는 제2 도금 전류의 10% 내지 50%가 되도록 선택될 수 있다. 한 구체예에서, 제1 도금 전류는 제2 도금 전류의 대략 33%가 되도록 선택될 수 있다.
제2 도금 전류는 선택된 배스 조성에 대해 공칭 도금 전류의 1% 내지 20%가 되도록 선택될 수 있다. 한 구체예에서, 제2 도금 전류는 선택된 배스 조성에 대해 공칭 도금 전류의 대략 10%가 되도록 선택될 수 있다. 제1 도금 전류 프로파일은 양극 산화 다공성 구조의 바닥에서 착색 금속의 핵화를 보장할 수 있다. 공칭 도금 전류는 도금조에 대해 고안자에 의해 제공된 기술 데이터 시트(TDS)에 의해 정의될 수 있다.
예를 들어, 본원에서 언급된 반광택 니켈 배스에 대한 DC 도금 전류는 2 내지 4 A/dm2일 수 있다. 한 구체예에서, 공칭 도금 전류는 본원에 기술된 배스에 대해 3 A/dm2일 수 있다. 제1 전류 프로파일은 도금 전류가 2 내지 8분에 걸쳐 0으로부터 선택된 전류까지 급격히 증가하도록 부과될 수 있다. 한 구체예에서, 전류는 3분에 걸쳐 급격히 증가될 수 있다.
제2 도금 기간은 금속 나노로드가 임의의 양극 산화 기공의 상부에 도달하지 않으면서 양극 산화 기공을 부분적으로 채우기 위해 금속 나노로드를 성장시키기에 충분할 수 있다. 한 구체예에서, 제2 도금 기간은 양극 산화 필름의 두께 및 아래에서 추가로 기술되는 필요한 휘도에 좌우된다.
충분한 시간은 아래의 함수에 의해 정의될 수 있다. 한 구체예에서, 2 내지 10분이 6 마이크론의 양극 산화층에서 공칭 도금 전류의 10%의 제2 도금 전류로 반광택 니켈 배스에서 검은색 표면을 생성하기에 충분한 시간일 수 있다. 이 감소된 전류에 대한 도금 속도는 정상적인 작동 조건 하에서의 배스에 대한 것의 0.05 내지 0.5배인 것으로 나타났다. 그러므로, 도금 전류가 인가되는 도금 기간은 아래의 식 (1)에 의해 대략적일 수 있다:
식에서 't'는 분으로 표시되는 도금 시간이며, 'd'는 마이크론으로 표시되는 양극 산화층의 두께이고, 채우기 비율은 정의된 색상을 생성하기 위한 원하는 평균 채우기(즉, 양극 산화층 두께의 백분율로 표시된 금속 나노로드의 길이)이며, 'n'은 마이크론/분으로 표시되는 제1 전착조에 대한 정상적인 배스 작동 조건 하에서의 도금 속도이고, 속도 계수는 전류의 감소 비율, 선택된 도금조의 정상적인 도금 효율, 및 이 배스에 대한 전류 대비 도금 속도 변화에 따라 0.05 내지 0.5이다.
한 구체예에서, 펄스된 DC 또는 펄스/펄스 역 DC 도금이 채택될 수 있다. 펄스 도금은 수소 발생을 제한하고 양극 산화 기공의 베이스에서 금속 핵화를 변경시키는 두 과정에 의해 균일한 나노로드 길이를 초래할 수 있다.
한 구체예에서, 제1 전착층은 CMP India로부터 상업적으로 입수 가능한 Chemipure/Niflow와 같은 반광택 니켈 배스로부터 침착될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 제1 전착층은 구리 배스로부터 침착될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 전착층은 간단한 니켈 표면 배스로부터 침착될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 제1 전착층은 Atotech Corporation으로부터 상업적으로 입수 가능한 아연-니켈 배스로부터 침착될 수 있다. 여기서, 제1 전착층에서 아연의 유용성은 아래에서 추가로 기술되는 것과 같이 투명 밀봉층을 발달시키는데 유익할 수 있다. 다른 적합한 금속층이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 선택될 수 있다.
블록(118)에서, 방법(100)은 여러 방법 중 하나를 따라 기판을 밀봉한다. 예를 들어, 코팅(예컨대, 위에서 기술된 금속의 도금을 통한 색상 코팅)은 밀봉될 수 있다. 코팅은 코팅이 색상을 유지하면서 부식 방지 성능을 제공하는 것을 보장하기 위해 밀봉될 수 있다. 6 마이크론의 코팅이 대부분의 적용에 대해 충분한 스크래치 내성을 갖지만, 밀봉 단계가 없으면 내부식성이 불충분하다.
한 구체예에서, 밀봉 단계는 기공을 완전히 닫아서 기판 표면을 물이 침투하지 못하게 만들어 높은 내부식성을 제공할 수 있다. 전통적으로, 양극 산화는 도금된, 양극 산화된, 그리고 착색된 기판을 끓는 물 또는 니켈 아세테이트의 배스에 침지함으로써 밀봉되었다. 그러한 공정은 주로 인산 양극 산화조에서 생성된 큰 기공을 포함하는 코팅의 최소한의 부식 보호만을 제공한다. 밀봉이 코팅 외관을 간섭하지 않는 것을 보장하기 위하여, 밀봉층은 투명하고 금속 나노로드 위에 낮은 굴절률 공간(에어갭)을 제공할 수 있다. 전통적인 밀봉 기술과 별도로, 2가지 밀봉 접근법이 허용 가능한 결과를 유발한다.
한 구체예에서 필요한 에어갭은 기공 입구의 폭과 매칭되는 크기인 투명한 나노 입자를 사용하여 양극 산화 기공을 막음으로써 유지된다. 한 구체예에서 투명한 나노입자는 폴리메틸-메타크릴레이트(pMMA) 나노입자이며 물 또는 에탄올 중의 pMMA의 에멀션이 착색 표면에 적용된다. 본 발명자들은 표면에 희석 용액을 적용하는 것이 용매(물, 에탄올, 또는 다른 적합한 용매)가 건조됨에 따라 모세관 작용에 의해 투명한 나노입자가 기공으로 유인될 때 기공을 성공적으로 막는 것을 발견하였다. 한 구체예에서 색상은 기공의 60% 내지 100%를 막음으로써 유지된다. 바람직한 구체예에서, 90%를 넘는 기공이 막힌다. 도 13은 투명한 pMMA 나노입자(1301) 가 양극 산화 튜브 기공 입구(1302)를 차단하여 투명한 pDUDMA 밀봉(또는 유사한 투명 밀봉)(1303)이 기공에 에어갭(1302)을 유지하면서 코팅 표면을 덮고 완전히 보호하는 것을 허용하는, 발명의 한 구체예에 따르는 코팅의 단면을 도시한다. 이런 에어갭은 아래에서 기술되는 것과 같이 표면의 색상을 전개시키는 역할을 하는 공기와 기공 벽(1305) 사이의 굴절률을 유지하는데 필수적이다.
한 구체예에서 적절한 크기의 투명 pMMA 나노입자가 20-100 mL/L의 메틸 메타크릴레이트(MMA)와 미셸의 수 및 크기를 제어하기 위하여 MMA에 대해 0.001 - 1 중량%의 도데실 황산 나트륨(SDS)을 함유한 배스로부터 발생되었다. 본 발명자들은 MMA가 그 안으로 이동하게 되는 미셸의 크기를 제어함으로써 입자 크기를 제어할 수 있는 것을 발견하였다. 나트륨, 또는 또 다른 알칼리 금속, 중탄산염이 완충제로서 MMA에 대해 0.5 - 2 중량%로 첨가되어 개시제 동역학을 제어하고 pMMA의 굴절율을 저하시켜서 투명성을 보장한다. 과황산 암모늄(APS)이 개시제이며 MMA를 중합하기 위하여 단량체의 0.4 - 2.5 중량%로 첨가된다. 나트륨, 또는 유사한 알칼리 금속, 중아황산염이 환원제로서 첨가된다.
대체 구체예에서 임의의 투명 나노입자가 사용되어 기공 입구를 막을 수 있다.
한 구체예에서 밀봉 접근법은 졸/겔(SOL/GEL) 공정을 사용한다. 졸/겔 공정에서 알루미늄 졸이 생성되고 표면에 적용된다. 한 구체예에서, 예컨대 알루미나 졸은 0.025 M의 알루미늄 트라이-sec-부톡시드(ATSB)와 ATSB의 그램당 1.5 mL의 절대 에탄올, pH 조정을 위한 염산, 및 적절한 순도의 물로 구성되는 나머지 용액으로 제조된다. 기술분야에 숙련된 사람들은 정확한 순서로 정확한 방법(들)에 의해 이들 시약을 조합하는 단계를 인식할 것이다. 졸은 물품을 졸에 침지하고, 표면을 1 내지 5개의 광 코트(일부 구체예에서는 3개의 광 코트)로 표면을 분무하거나, 또는 전기영동식 침착을 사용하여 기공을 채움으로써 적용될 수 있다. 한 구체예에서, 졸은 착색된 표면에 거의 내지는 전혀 영향을 미치지 않으면서 기공을 채울 수 있다. 기공을 채운 후, 기판은 100℃ 내지 300℃(한 구체예에서 대략 120℃)의 온도에서 10분 내지 480분(한 구체예에서 대략 30분)의 기간 동안 구워져서 졸이 표면을 밀봉하고 투명한 측면을 제공하게 되는 상태로 졸이 전환된다.
한 구체예에서, 밀봉 접근법은 표면 중합된 코팅을 사용할 수 있다. 본원에서, 표면은 100 내지 300℃(한 구체예에서 대략 200℃ 미만)로 0분 내지 180분(한 구체예에서 대략 30분)의 기간 동안 가열함으로써 활성화될 수 있다. 대안으로, 표면은 ZnO 나노입자의 희석 용액에 침지하고 건조시킨 후 단량체를 적용함으로써 활성화될 수 있다. 단량체는, 한정하는 것은 아니지만, 폴리우레탄 다이메타크릴레이트(PUDMA), 메틸 메타크릴레이트(MMA), 메틸 아크릴레이트(MA), 부틸 아크릴레이트(BA), 및 부틸 메타크릴레이트(BMA)를 포함한 전구물질로부터 선택된다. 한 구체예에서, PUDMA가 단량체로서 선택될 수 있다. 단량체는 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 또는 다른 방법에 의해 표면에 적용된다. 표면은 제곱 센티미터당 500 마이크로와트(pW/cm2) 내지 2000 pW/cm2(한 구체예에서 대략 1000 pW/cm2)의 강도로 200 나노미터(nm) 내지 400 nm(한 구체예에서 대략 254 nm)의 파장의 자외선(UV) 광으로 2 내지 60분(한 구체예에서 대략 10분)의 기간 동안 조명된다. 그런 후 중합체가 30 내지 120℃(한 구체예에서 대략 80℃)의 온도에서 1 내지 12시간(한 구체예에서 대략 2시간)의 기간 동안 경화된다. 결과는 표면에 잘 결합된 견고한 광학적으로 투명한 코팅이다.
또 다른 구체예에서, 밀봉층은 자동차용 클리어 코트 또는 전기영동 클리어 코트일 수 있다. 기술분야에 숙련된 사람들에게는 밀봉 물질이 광학적으로 투명한 한 많은 밀봉 접근법이 채택될 수 있는 것이 분명할 것이다. 단계(120)에서, 방법(100)은 종결된다.
도 2는 예시의 양극 산화층/코팅(204)을 도시한다. 양극 산화층(204)은 황산욕으로부터 제조될 수 있고 장벽층(203)을 포함한다. 기공 폭(201)은 배스 온도, 조성, 및 양극 산화 전압에 따라 달라질 수 있다. 기공 깊이(202)는 양극 산화 전압 및 시간에 따라 달라질 수 있다. 장벽층(203)의 치수(205)에 의해 도시된 두께는 배스 조성 및 양극 산화 전압에 따라 달라질 수 있다. 그러한 표면을 직접 착색하는 것은 상대적으로 좁은 기공(예컨대, 직경이 7-15 nm임) 및 기공간 거리로 인해 어려울 수 있다.
직접 착색 문제를 완화시키기 위한 여러 방법이 개발되었지만 성공 정도는 상이다. 위에서 간단하게 기술된 것과 같이, 미국 특허 제 4,251,330호 및 후속 특허에서 기술된 한 가지 그러한 방법은 Anolok II 간섭 착색 공정으로서 일반적으로 알려져 있다.
본원에서, 양극 산화 기공의 하부 단부를 연장시키기 위해 낮은 전압에서 이차 인산 양극 산화 공정이 사용되어, 전착 공정으로부터 특정 기공을 효과적으로 차단한다. 금속은 기공의 하위세트에서 침착되며, 색상은 유입 광선과 반사 광선 사이의 상쇄 간섭에 의해 생성된다. 빈 기공에 유입되는 광은 인접한 기공을 채우고 있는 금속에 의해 산란되고 표면을 어둡게 한다.
위에서 간단하게 기술된 또 다른 예는 WO 01/18281('181 특허)에 의해 기술된 것이다 '181 특허는 주로 인산욕에서 낮은 전압 DC와 AC 기공 팽창의 조합을 사용하여 황산욕 후에 분지형 나노 기공 구조를 생성한다. 이 기공 구조는 금속 염, 전형적으로 니켈을 함유한 배스로부터 변형된 AC 전측을 사용하여 채워진다. 유입 광선은 금속으로부터 산란되고, 코팅은 어두운 또는 검은색 측면을 가진다.
도 3은 본 개시의 예시의 인산 양극 산화 기판(301)의 단면을 도시한다. 한 구체예에서, 기판(301)은 위에서 기술된 것과 같이 주로 인산 양극 산화조에서 양극 산화될 수 있다. 인산욕에서의 양극 산화는, 황산욕과 달리, 훨씬 더 넓은 기공을 생성한다. 단일 양극 산화 기공(302)의 확대된 다이아그램은 발명의 특정 측면이 보다 쉽게 이해되는 것을 가능하게 한다. 기공 개구부(303)는 양극 산화 전압(VA) 및 배스 온도에 따라 50 내지 150 nm의 베이스 직경(dp. 베이스)(305)을 가질 수 있다. 인산은 황산보다 AI203을 훨씬 더 공격적으로 공격하여, 기공 확대를 초래한다. 표면(304)에서의 직경(dp. 표면)은 원칙적으로 배스 온도 및 인산 농도의 함수이다. 한 구체예에서, 18℃ 내지 30℃의 공칭 배스 작동 온도 및 인산 농도에서 식 (2)-(5)에 따라 다음의 관계가 존재하는 것으로 나타났다:
기공의 확대는 색상이 입사광(311)과 반사광(312) 사이의 간섭에 의해 전개되기 때문에 인산 양극 산화조를 채택하게 되는 상당한 장점이다. 기공(302)의 확대는 색상이 균일하게 나타나는 더 넓은 시야각을 제공한다.
이것은 색소 및 착색 코팅의 적용을 위한 상업적 표준에서 "플롭(flop)"으로서 알려져 있다.
개선된 결과는 도 2에 도시된 장벽층(203)을 얇게 함으로써 생성되는 것이 발견되었다. 장벽층(203)의 두께는 양극 산화 전압(VA)에 비례하는 기공 폭(dp.베이스)에 비례한다. 그러므로, 장벽층(203)을 얇게 하기 위하여, 더 낮은 양극 산화 전압이 사용될 수 있다. 기공 폭은 양극 산화 전압에 비례한다. 그러므로, 전압을 절반으로 하면 폭이 절반으로 줄어들 것이고, 예컨대, 4개의 기공(307)이 단일 기공(302)의 베이스에서 발달할 수 있으며, 장벽층(203)의 두께는 절반이 될 수 있다. 하위 기공(예컨대, 기공(307))은 단시간 내에, 전형적으로 10분 미만 내에, 또는 일부 구체예에서 5분 미만에 발달할 수 있다. 양극 산화 전압을 두 번째로 절반으로 줄이면 총 16개의 하위 기공(308) 및 25 nm 미만의 매우 얇은 장벽이 생성된다. 장벽층(203)의 얇아짐은 착색 금속(309)의 침착을 용이하게 한다.
도 9는 본 개시의 예시의 색 생성 메커니즘의 다이아그램을 도시한다. 도 9는 색조 및 휘도가 본 개시에 따르는 양극 산화되고 도금된 코팅에 의해 영향을 받는 주요 공정을 설명한다.
한 구체예에서, 코팅은 나노 구조의 기판(901), 장벽층(902), 기공(903), 및 기공 벽(905)의 측면 기공(904)을 포함한다. 2개의 광 경로가 도시된다. 광 경로(920)는 기공(903)에 유입되는 광에 상응한다. 광 경로(920)는 나노 구조의 금속 코팅에 의해 직접 흡수되거나 또는 나노 구조의 금속 코팅에 의해 반사된다. 반사된 광은 라인(922)에 의해 나타낸 것과 같이 기공(903)을 빠져나갈 수 있거나, 또는 라인(923)에 의해 나타낸 것과 같이측면 기공(904)에 의해 흡수된다. 흡수는 총 내부 반사와 표면 플라즈몬 효과의 조합인 것으로 이해된다. 광 경로(940)는 기공 벽(905)에 직접 유입되거나 또는 측면 기공(904)에 유입되고 기공 벽(905)에 의해 반사되는 광을 나타낸다. 기공 벽(905) 상의 금속 코팅은 광 가이드로서 작용하여, 광을 기판(901)에 채널링한다. 광은 필름/기판 경계 및 필름/나노 구조의 금속 경계의 경계(942)에 의해 반사/굴절된다. 나노 구조의 금속 코팅과 기판(901) 사이의 장벽층(902)의 채널은 빛의 대역 통과 필터로서 작용하며, 그곳에서의 피크 허용 주파수는 장벽층(902)의 두께에 따라 좌우된다. 라인(944)에 의해 나타낸 것과 같이, 필터를 빠져나가는 빛은 기공 벽(905)을 통해 표면으로 전달된다. 알루미나 필름(905), 알루미늄 기판(901) 및 금속 나노로드(942)의 상대 굴절률 및 기공(903)의 공기는 색상을 책임진다. 본 발명자들은 에어갭이 광 흡수(및 그로 인한 검은색 또는 어두운 코팅)를 최소화하는데 중요하다고 측정하였다. 색상에 대한 추가의 기여자는 장벽층 두께와 관련이 있는 측면 기공(904) 공간에 의해 형성된 광자 결정의 크기이다.
이론에 매이지는 않겠지만, 2개의 별개의 메커니즘이 코팅의 인지된 색상에 영향을 미칠 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 휘도는 기공 크기 및 기공에서의 광 흡수에 따라 달라질 수 있다. 색조는 장벽층 두께 및 균일성에 따라 달라질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 일부 출판물은 도 3에 도시된 수평 기공(306)이 알루미늄 합금 중의 구리로 인한 것이라고 제안하였다. 그러나, 니켈로 채워졌을 때, 수평 기공(306)은 나노 입자로서 작용할 수 있어서, 표면 플라즈몬 흡수를 통해 빛(313)을 흡수할 수 있다.
많은 알루미늄 합금이 구리를 자연적으로 함유하는데, 예를 들어 6061 알루미늄은 0.15 내지 0.4%의 구리를 함유하는 한편, 6022 알루미늄은 0.01 - 0.11%의 구리를 함유한다. 구리의 양의 변화는 수평 기공(306)의 수 및 결과적으로 코팅의 어두운 정도의 변화를 유발한다. 0% 내지 5%(또는 한 구체예에서 대략 1%)의 황산 구리를 양극 산화조에 첨가하면 일부 합금에서 구리의 부족이 극복될 수 있게 할 수 있다. 킬레이트화제, 예컨대 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA) 또는 유사한 화학물질이 구리의 음극 판상으로의 침착을 방지할 수 있다.
그러므로, 본 개시는 황산 양극 산화 표면을 사용하여 생성된 착색된 표면과 본 개시에 의해 생성된 표면 사이의 기본적인 차이를 분명하게 입증한다.
도 7은 본 개시의 6061 알루미늄 상의 착색된 하이브리드 코팅에 대한 예시의 자외선 영상 분광계(UVIS) 스펙트럼을 도시한다. UVIS 스펙트럼은 Labomed Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 분광계 UV2550 상에서 측정되었다. 본원에서, 샘플은 염화 바륨 참조에 대해 측정되었다. 실제로 평평한 흡수 스펙트럼에 대한 중요한 기여자는, 검은색 착색으로부터 예상되는 바, 수평 나노 기공에 의한 플라스몬 흡수이다. 200 nm에서의 약간 더 높은 흡수는 대략 100 nm 기공 폭에 의해 생성된 상쇄 간섭의 결과이며, 기공 벽으로부터 반사가 이 파장에서 상당히 감쇠된다.
실시예
다음의 실시예는 특정 작동 조건을 지적하며 개시의 실시를 예시한다. 그러나, 이들 실시예는 개시의 범주를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 실시예는 얇은 양극 산화 합금 표면의 착색의 측면을 구체적으로 예시하기 위해 선택된다.
실시예 1 - 전착된 SB-Ni를 사용하는 하이브리드 양극 산화 6061 Al에 미치는 Ra(평균 거칠기) 감소 전처리의 영향
반광택 니켈 층과 조합된 얇은 양극 산화층을 포함하는 착색된 코팅의 11개의 샘플은 다양한 광택도를 가진 진한 검은색 표면을 제공한다.
각각의 샘플은 2 센티미터(cm) x 2 cm의 6061 알루미늄 표본이었고 400 그릿에서 1200 그릿까지 여러 단계로 젖은 에머리 종이를 사용하여 기계식으로 연마하였다. 기계식 연마는 다양한 샘플에 대해 상이하였다.
그런 후 각각의 샘플을 8분 동안 70℃의 시판 알칼리 Prelude AC-100 배스에 가벼운 공기 교반과 함께 침지하여 표면 오염을 제거하였다. 그런 후 샘플을 탈이온수로 세정하였다.
그런 후 매우 낮은 평균 거칠기(Ra)를 가진 표면 마감을 필요로 하는 샘플을 0-4분의 기간 동안 H3P04, HF, H2S04 및 글리세롤을 70:2:8:20의 부피비로 함유한 배스에서 전해 연마하였다. 전해 연마조는 표본과 Pb 음극 사이에 인가된 12 V의 전압과 함께 80℃의 온도에서 유지하여 0.1 내지 0.5의 평균 거칠기(Ra)를 가진 표면을 생성하였다. 각 샘플의 평균 거칠기, Ra를 측정하였다.
전해 연마된 기판을 그런 후 탈이온수로 세정한 후 활성화하고 실온에서 부피 기준으로 50%의 질산에 1분 동안 침지하여 표면을 조건화하였다.
표본을 27℃의 양극 산화조에서 10분의 기간 동안 동일하게 양극 산화시켰다. 양극 산화조 조성은 H3P04 205 mL/L, H2S04 0.6 ml/L, 및 HOOCCOOH 1 g/L이었다. 2A/dm2의 정전류 양극 산화를 적용하였다. 정전류의 양극 산화는 얇은 코팅을 착색할 때 보다 균일한 양극 산화 기공 구조를 생성하는 것으로 여겨진다. 이들 조건 하에서, 전압을 58 V로 급격히 상승시킨 후, 약 45 V로 서서히 떨어뜨린다. 양극 산화층은 대략 2.5 마이크론 두께였다.
전착 단계에서 반광택 니켈을 양극 산화 기공에 전기도금하였다. 배스는 인도의 CMT Pvt. Ltd로부터 상업적으로 입수 가능한 CheMiPure SB의 상업용 배스였다. 도금 시간은 90분이었고, 온도는 60℃였다. 처음에, 전류를 2분에 걸쳐 0 A/dm2에서 0.10 A/dm2으로 급격히 증가시켰고, 그런 후 0.1 A/dm2에서 80분 동안 일정하게 유지하였다. 이것은 선택된 배스에 대한 2-4A/dm2의 공칭 도금 전류와 비교된다. 반광택 니켈 충전 두께는 2.5 마이크론 양극 산화층의 대략 1 마이크론이었다.
결과적으로 생성된 코팅은 균일한 빛나는 검은색이었다. 도 10은 본 개시의 기판의 평균 표면 거칠기와 코팅의 광택 사이의 관계를 보여주는 예시의 그래프이다. 그래프(1001)는 착색된 코팅의 광택 단위(GU)로 표시되는, 기판의 초기 평균 표면 거칠기와 측정된 관택 사이에서 발생된 관계를 입증하는 피팅 곡선을 보여준다. 100의 GU는 고광택의 기준 검은색 샘플을 나타내는 반면 GU 0은 완벽하게 무광택인 샘플이다.
실시예 2 - 전착된 SB-Ni를 사용하는 하이브리드 양극 산화 6061 Al에 미치는 Ra 증가 전처리의 영향
반광택 니켈 층과 조합된 얇은 양극 산화층을 포함하는 착색된 코팅은 무광택 진한 검은색 표면을 전개한다.
2 센티미터(cm) x 2 cm의 6061 알루미늄 표본을 400 그릿에서 젖은 에머리 종이를 사용하여 기계식으로 연마하여 Ra 2.5의 평균 표면 거칠기를 발생시켰다.
그런 후 샘플을 8분 동안 70℃의 시판 알칼리 Prelude AC-100 배스에 가벼운 공기 교반과 함께 침지하여 표면 오염을 제거하였다. 그런 후 샘플을 탈이온수에서 세정하였다.
그런 후 기판을 탈이온수로 세정한 후 활성화하고 실온에서 부피 기준으로 50%의 질산에 1분 동안 침지하여 표면을 조건화하였다.
표본을 27℃의 양극 산화조에서 10분의 기간 동안 양극 산화시켰다. 양극 산화조 조성은 H3P04 205 mL/L, H2S04 0.6 mL/L, 및 HOOCCOOH 1 g/L이었다. 2A/dm2의 정전류 양극 산화를 적용하였다. 정전류의 양극 산화는 얇은 코팅을 착색할 때 양극 산화 구조에 보다 균일한 밀도의 기공을 생성하는 것으로 여겨진다.
이들 조건 하에서, 전압을 58 V로 급격히 상승시킨 후, 약 45 V로 서서히 떨어뜨린다. 양극 산화층은 대략 2.5 마이크론 두께였다. 전착 단계에서 반광택 니켈을 양극 산화 기공에 전기도금하였다. 배스는 인도의 CMT Pvt. Ltd로부터 상업적으로 입수 가능한 CheMiPure SB의 상업용 배스였다. 도금 시간은 90분이었고, 온도는 60℃였다. 처음에, 전류를 2분에 걸쳐 0 A/dm2에서 0.10 A/dm2으로 급격히 증가시켰고, 그런 후 0.1 A/dm2에서 80분 동안 일정하게 유지하였고, 이것은 선택된 배스에 대한 2-4A/dm2의 공칭 도금 전류와 비교된다. 두께는 대략 1 마이크론이었다.
결과적으로 생성된 코팅은 둔탁한 검은색이었다. 도 4는 본 개시의 예시의 인산 양극 산화 구조의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지(401)이다. SEM 이미지(401)는 본 개시의 한 구체예에 따르는 6061 알루미늄 기판 상의 밀봉되지 않은 착색 코팅을 보여준다. 여기서, 양극 산화 전압은 약 58 V이고, 1 제곱 마이크론(402)으로부터 계산되는 바, 60/pm2의 기공 밀도, 및 80 nm의 평균 기공 폭을 제공한다(보이지 않음). 표면에서의 기공의 확대 효과는 약 105 nm의 기공 폭과 함께 100 nm2(403)으로부터 분명하게 볼 수 있다.
도 5는 본 개시의 예시의 양극 산화 착색 기판의 단면의 SEM 이미지이다. 도 6은 본 개시의 양극 산화 착색 기판의 단면의 예시의 클로즈업 이미지의 SEM 이미지이다. 도 5 및 6에서, 양극 산화 착색 기판은 6061 알루미늄이다.
도 5는 알루미늄 기판(501)을 도시한다. 도 5는 4% 구리 함량에 대해 100 nm마다 약 1개의 밀도로 박스(502)에서 주요 기공에 수평 기공이 어떻게 연결되는지를 도시한다. 수평 기공은 표면에 근접한 곳에는 없으며, 양극 산화조 용해로 인해 기공 확대가 발생한다. 생성된 코팅은 삽입 이미지(503)에 도시되며, 다음(L*, a*, b*) 특징(CIELAB)(7.1 , -1.0, 0.5)을 가진다.
도 6은 알루미늄 기판(601)을 도시한다. 도 6에서 니켈을 사용한 기공의 주기적인 충전은 박스(602)에서 분명하게 볼 수 있다.
실시예 3 - 표면 색상 전개에서 양극 산화 시간과 도금 금속 침착 시간 사이의 관계
대략 32개의 6061-T6 알루미늄 기판을 이 실시예를 위해 제조하였다. 각각의 샘플은 3 cm x 5 cm였고 동일하게 제조하였다.
그런 후 각각의 샘플을 10분 동안 70℃의 시판 알칼리 Prelude AC-100 배스에 가벼운 공기 교반과 함께 침지하여 표면 오염을 제거하였다. 샘플을 50% 질산에 침지하여 표면의 얼룩을 제거하였다. 그런 후 샘플을 각 단계 사이에 탈이온수로 세정하였다.
기본적인 양극 산화조 조성은 H3P04 205 mL/L, H2SO4 0.6 ml/L, 및 HOOCCOOH 1 g/L이었다. 반대 전극은 티타늄 메시였고, 격렬한 공기 교반을 사용하여 예시의 표면에서 양극 산화조 전해질을 새롭게 하였다. 양극 산화조를 수조에 배치하고 용액의 온도를 배스 조성 및 원하는 색상에 따라 24±1℃ 내지 36±1℃로 유지하였다.
배스 조성을 더 높은 양극 산화 전압을 지지하기 위하여 다르게 하였다. 90 내지 120 V 전압을 위해 H2SO4를 제거하고 탈이온수 대신 75-80% 에탄올 용액을 사용하였다. 120-150 V로부터, 에틸렌 글리콜을 탈이온수 대신 용매로 사용하였다. 150 V를 초과할 경우, H3PO4를 50% H3PO4 및 50% NaH2P04로 교체하였다.
60 - 280 V 범위로 제한된 전압을 사용한 정전압 DC 양극 산화를 사용하였다. 더불어, 최대 전류를 2.0 A/dm2으로 제한하였다. 8개의 샘플을 각각의 전압 조건에서 양극 산화시켰다. 양극 산화를 대략 15분 내지 25분의 다양한 주기 동안 수행하였다. 주기는 통과된 총 전하에 의해 결정하였고, 각각의 처리된 샘플에 대해 양극 산화 주기에 걸쳐 측정된 전압 및 전류의 기록으로부터 계산하였다. 각각의 전압에 대해, 통과된 전하는 8개 샘플에 대해 일정하게 유지하였다. 양극 산화 후, 샘플을 즉시 탈이온수로 세정한 후 금속 침착 용액에 침지시켰다.
전착 단계에서, 반광택 니켈을 양극 산화 기공에 전기도금하였다. 배스는 인도의 CMT Pvt. Ltd로부터 상업적으로 입수 가능한 CheMiPure SB의 상업용 배스였다. 배스를 60℃의 온도에서 유지하였고, 공기 교반을 사용하여 침착의 균일성을 보장하였다. 처음에, 전류를 2분에 걸쳐 0 A/dm2에서 0.1 A/dm2으로 급격히 증가시켰고, 그런 후 도 8에서 제시되고 아래에서 한층 더 상세하게 논의된 것과 같이 0.1 A/dm2에서 다양한 주기 동안 일정하게 유지하였다.
도금된 샘플을 탈이온수로 세정하고 조심스럽게 건조한 후 색상 측정을 백색 배경에 대해 샘플을 영상화하고 ImageJ 1 .52 소프트웨어를 사용하여 샘플의 L, a, b 색상 좌표 크기를 계산하였다.
샘플 데이터를 분석하여 색 생성 메커니즘의 모델을 개발하였다. 도 8은 본 개시의 공정에서 전압(60-280V), 도금 암페어 분(2-10 암페어 분), 및 색상 간 관계를 보여주는 예시의 그래프를 도시한다. 도 8의 그래프는 샘플의 색을 각각의 양극 산화 전압 및 니켈 전착 시간에 대한 스펙트럼으로서 나타낸다. 각각의 경우에, 주어진 양극 산화 전압에 대한 색상은 양극 산화 전압에 따라 은색/회색으로부터 특정 색을 거쳐, 도금된 금속에 따라 금속성 색상까지의 스펙트럼을 따른다.
여러 공정이 코팅 색상에 기여할 수 있는 것이 이해된다. 위에서 논의된 도 6은 부분적으로 채워진 양극 산화 기공의 어레이의 단면을 도시한다. 착색 금속의 낮은 침착 암페어-분/dm2(<2 암페어-분/dm2)은 통과된 양극 산화 전하와 독립적으로, 침착된 금속이 거의 없거나 없는 결과를 초래한다(즉 매우 짧은 금속 나노로드)(예컨대, 도 8에서 막대(802)). 여기서, 빛은 대부분 기판에 의해 반사될 것이고 기저의 기판 알루미늄 합금의 은회색 외관을 통해 장벽층 착색의 투명성을 초래할 것이다(예컨대, 도 9에서 기판(901)에 의해 결정된 것과 같음).
좁은 양극 산화 기공(예컨대, 낮은 양극 산화 전압)의 경우, 더 많은 금속 침착 암페어-분이 적용되기 때문에, 기판은 도 9에 도시된 것과 같이 나노 구조 금속(942)에 의해 빠르게 쉴드된다. 결과적으로 전개된 색상은 주로 광택 금속 침착(예컨대, 도 9에 도시된 측면 기공(923))에 의한 광흡수의 함수이다. 기공에 유입되는 광(예컨대, 광 경로(920)) 및 기판으로부터 반사된 양극 산화층에 유입되는 광(예컨대, 광 경로(940))은 모두 광흡수에 기여한다. 이것은 도 8의 막대(803)에 의해 나타난 것과 같이 검은색 또는 회색의 대역을 생성한다. 그러나, 더 높은 양극 산화 전압은 금속 침착의 상응하는 용이함으로 더 넓은 기공을 형성할 수 있고, 이것은 기공 베이스에서 압축 금속층을 초래한다. 여기서, 코팅 색상은 이전에 기술된 것과 같이, 기공 내의 광흡수, 및 이들 두께의 장벽층(예컨대, 도 9에 도시된 장벽층(902))을 가로지르는 빛의 선택적 흡수에 의해 발생된 색상의 청색 스펙트럼의 조합에 의해 지배된다. 양극 산화 전압이 증가함에 따라, 기공은 확대되고, 우세한 색상이 보라 자주색(도 8의 막대(803)), 청색의 음영(도 8의 막대(804-806)), 녹색(도 8의 막대(807-808)), 황색(도 8의 막대(809)), 오렌지색(도 8의 막대(811-812)), 및 적색(도 8의 막대(813))으로부터 각각의 양극 산화 전압에 대해 전개된다. 기공이 확대됨에 따라, 색상을 인지할 수 있는 동안의 금속 침착 암페어-분의 범위가 증가한다.
금속 침착 암페어-분이 증가함에 따라, 평균 기공 충전 또한 증가한다. 높은 암페어-분에서, 금속성 색상이 우세하다(도 8의 막대(801)에 의해 나타난 것과 같음). 그러나, 핵화 공정의 변화로 인해, 주기적 범위의 충전이 발생한다(예컨대, 도 5에 도시된 이미지에서 예시됨). 3가지의 색상 생성 메커니즘이 인지된 코팅 색상을 발달시키기 위해 경쟁한다. 첫째, 침착된 금속의 깊이는 광흡수의 양을 제어한다. 여기서, 측면 기공의 충전은 도 5의 이미지에 의해 나타난 것과 같이 플라즈몬 효과에 의한 가외 흡광도를 나타낸다.
둘째, 장벽층과 기저의 알루미늄 기판 사이에서 굴절되고 반사된 빛은 그런 후 광파이프의 기하학적 구조 및 길이에 의해 결정된 방식(예컨대, 도 9에서 라인(940)에 의해 도시된 광 경로)으로 여과된다. 이 광 경로의 주파수 선택성은 기공에서의 금속의 깊이, 기공 직경, 및 양극 산화 필름 장벽층 두께에 따라 달라지는 그것의 길이에 비례한다.
기술분야에 숙련된 사람들은 입사 각 및 관련된 반사에 따라 달라지는 광파이프의 효과적인 길이가 다수 있고; 그로써 투과 및 흡수의 스펙트럼이 있음을 인지할 것이다.
마지막으로, 빛은 금속 표면으로부터 직접 반사되는데, 여기서 금속 표면과 기공 상부 사이의 거리는 도 9의 라인(920) 및 (922)에 의해 나타난 광 경로에 의해 도시된 것과 같이, 경로 길이 및 광파장에 따라 파괴적 또는 건설적 간섭을 생성한다.
코팅을 빠져나오는 파장의 분포는 코팅의 인지된 색상을 생성하고, 구조 내에서 입사광의 총 흡수는 결과적으로 생성된 색상의 어두움 또는 감소된 휘도를 발생시키며, 극단적인 경우 코팅은 검은색으로 향하는 경향이 있다. 더 좁은 기공, 및 결과적으로 더 좁은 측면 벽은 광 경로를 더 구속하여, 코팅 색상에 대해 더 큰 제어를 야기한다. 이것은 단일 색상이 인지되는 금속 침착의 더 넓은 대역으로 이어질 수 있다.
표 1은 여러 양극 산화 전압 및 온도에 대해 생성된 색상(RGB) 및 표면 전체에서의 색상 변화(DE)를 나타내며, 임의의 배스 제형에서 더 높은 온도는 양극 산화의 다공성을 증가시키고 색상을 어둡게 한다.
실시예 4 - 인산 농도와 최대 양극 산화 두께 사이의 관계
15개의 6061-T6 알루미늄 기판을 동일하게 제조하였다.
그런 후 각각의 샘플을 10분 동안 70℃의 시판 알칼리성 Prelude AC-100 배스에 가벼운 공기 교반과 함께 침지하여 표면 오염을 제거하였다. 샘플을 50% 질산에 침지하여 표면의 얼룩을 제거하였다. 샘플을 각 단계 사이에 탈이온수로 세정하였다.
양극 산화조 조성은 각각의 경우에 H3P04(샘플에 따라 100 ml/l 내지 210 ml/l), H2SO4(0.6 mL/L), 및 HOOCCOOH(1 g/L)이었다. 반대 전극은 티타늄 메시였고, 격렬한 공기 교반을 사용하여 예시의 표면에서 양극 산화조 전해질을 새롭게 하였다. 양극 산화조를 수조에 배치하고, 용액의 온도를 25±1℃로 유지하였다
정전압 DC 양극 산화를 사용하였고, 전압은 60 V로 제한하였다. 더불어, 최대 전류를 2.0 A/dm2으로 제한하였다. 양극 산화를 대약 20분 내지 120분의 다양한 기간 동안 수행하였다. 기간은 양극 산화 기간에 걸쳐 측정된 전압 및 전류의 기록으로부터 각각의 샘플 처리에 대해 계산된 통과된 총 전하에 의해 결정하였다.
각각의 샘플을 탈이온수로 세청하고 완전히 건조시켰다. 샘플을 절단하여 금속조직학 표본으로서 장착하고, 양극 산화 필름 두께를 측정하였다.
도 11은 본 개시의 여러 인산 농도에 대해 달성할 수 있는 최대 양극 산화층 두께를 보여주는 예시의 그래프를 도시한다. 그래프(1101)는 배스에서 인산 농도에 대해 달성될 수 있는 최대 양극 산화 필름 두께 사이의 관계를 나타낸다. 이전에 언급된 것과 같이, 두꺼운 필름은 필름을 생성하기 위한 시간 및 착색된 코팅의 투명성을 댓가로 코팅의 개선된 기계적 특성을 제공한다.
실시예 5 - 진한 회색으로 착색된 코팅에 미치는 장벽층 얇아짐 및 양극 산화의 영향
5개의 6022-T4 알루미늄 기판을 동일하게 제조하였다.
그런 후 각각의 샘플을 10분 동안 70℃의 시판 알칼리성 Prelude AC-100 배스에 가벼운 공기 교반과 함께 침지하여 표면 오염을 제거하였다. 샘플을 실온에서 Probright Al™ 알칼리성 클리너에 2분 동안 침지하였다. 그런 후 샘플을 실온에서 90초 동안 50% 질산에서 먼지를 제거하였다. 샘플을 다음의 범위: 70-85:2-4:6-9:5-20으로부터 선택된 부피비로 H3PO4, HF, H2SO4, 및 글리세롤을 함유한 배스에서 전해 연마하였다. 전해 연마조는 65℃의 온도에서 12 V의 전압에서 및 Pb 반대 전극에서 0 내지 8분 동안 유지하였다. 샘플을 각 단계 사이에 탈이온수로 세정하였다.
양극 산화조 조성은 각각의 경우에 H3P04(샘플에 따라 150 ml/l 내지 250 ml/l), H2SO4(0.6 mL/L), 및 HOOCCOOH(1 g/L)이었다. 반대 전극은 티타늄 메시였고, 격렬한 공기 교반을 사용하여 예시의 표면에서 양극 산화조 전해질을 새롭게 하였다. 양극 산화조를 수조에 배치하고, 양극 산화조의 온도를 얼음을 사용하여 유지하여서, 온도가 샘플에 따라 27 내지 33±3℃로 달라지게 하였다.
정전압 DC 양극 산화를 사용하였고, 전압을 60 V로 제한하였다. 더불어, 최대 전류를 2.0 A/dm2로 제한하였다.
양극 산화를 20분 동안 수행하였고, 30 V 및/또는 15 V의 감소된 양극 산화 전압(들)의 총 10 내지 12분 동안 다양한 장벽층 얇아짐 기간을 각 샘플에 적용하였다. 양극 산화 후, 샘플을 탈이온수로 세정하고 즉시 전기도금조에 배치하였다.
샘플을 CMP India로부터 상업적으로 입수 가능한 Chemipure/Niflow 반광택 니켈 도금조에 넣었다. 배스를 60℃에서 유지하고, 양극은 주머니에 넣어진 티타늄 메시 바스킷의 니켈 칩이었다. 샘플을 처음에 3분 동안 침지하여 니켈 이온이 기공에 침투하도록 하였다. 도금 전류를 2분 동안 0에서 0.1 A/dm2로 급격히 증가시킨 후, 전류를 추가 2분 동안 0.1 A/dm2에서 유지한 다음, 전류를 추가 10분 동안 0.3A/dm2로 증가시켰다. 그런 후 샘플을 세정하고 건조시켰다.
도 12는 본 개시의 코팅 색상에 미치는 장벽층 얇아짐 및 온도의 영향을 보여주는 예시 이미지 세트 및 표이다. 도 12는 결과적으로 생성된 샘플(1201-1205), 색상 프로파일, 및 양극 산화 온도를 나타낸다. 양극 산화조 온도는 기공 크기 및 장벽층 두께에 약간의 영향을 주지만, 인산 배스에서 양극 산화층의 총 용해 속도에 상당히 영향을 미친다. 장벽층 얇아짐의 수준 및 정도는 또한 코팅에서 반사되는 빛으로부터 얼마나 많은 가시광 스펙트럼이 여과되는지를 제어한다. 이것은 색상의 변화를 유발하며, 도 12에서 5개의 샘플(1201-1205)은 모두 어두운 회색을 나타내지만, 샘플(1201, 1202, 및 1205)은 청색 색조를 포함하고; 샘플(1203)은 적색 색조를 포함하며; 샘플(1204)은 오렌지색-황색 색조를 나타낸다. 표 1206은 샘플(1201-1205)의 각각의 하나에 대한 다양한 처리 매개변수를 제공한다.
실시예 6 - 색상에 미치는 구리의 영향
3개의 6061-T6 알루미늄 기판, 및 3개의 6022-T4 알루미늄 기판을 동일하게 제조하였다.
각각의 샘플을 10분 동안 70℃의 시판 알칼리성 Prelude AC-100 배스에 가벼운 공기 교반과 함께 침지하여 표면 오염을 제거하였다. 샘플을 50% 질산에 침지하여 표면에서 먼지를 제거하였다. 샘플을 각 단계 사이에 탈이온수로 세정하였다.
양극 산화조 조성은 각각의 경우에 H3P04(샘플에 따라 30 ml/l 내지 300 ml/l), H2SO4(0.6 mL/L), 및 HOOCCOOH(1 g/L)이었다. 반대 전극은 티타늄 메시였고, 격렬한 공기 교반을 사용하여 예시의 표면에서 양극 산화조 전해질을 새롭게 하였다. 양극 산화조를 수조에 배치하고, 용액의 온도를 25±1℃에서 유지하였다.
정전압 DC 양극 산화를 를 사용하였고, 전압을 샘플의 6061/6022 비교쌍에 따라 60-100 V의 범위에서 제한하였다. 더불어, 최대 전류를 2.0 A/dm2로 제한하였다.
양극 산화를 대략 20분 내지 120분의 다양한 기간 동안 수행하였다. 기간은 양극 산화 기간에 걸쳐 측정된 전압 및 전류의 기록으로부터 각각의 샘플 처리에 대해 계산된 통과된 총 전하에 의해 결정하였다.
각각의 샘플을 탈이온수로 세청하고 완전히 건조시켰다. 샘플을 절단하여 금속조직학 제조를 통해 수지에 장착하였다. 양극 산화 필름을 기공 크기뿐만 아니라 공극을 생성하는 측면 기공(도 3에서(1204))의 만연성, 크기, 및 빈도에 대해 조사하였다.
아래의 표 1에 제시된 것과 같이, 동일한 양극 산화 전압 및 퉁과된 전하의 경우, 6061 샘플이 6022 샘플과 비교하여 더 크고 더 많은 수많은 측면 기공을 가졌다; 그러나, 6022 알루미늄 합금 샘플은 더 넓은 기공 직경을 가졌다. 발생된 측면 기공 부피는 대략 합금의 구리 함량에 비례하지만, 주요 기공 부피 변화는 측면 기공 부피에 관련된다.
6022 및 6061 알루미늄 합금 샘플에 대해 측정된 휘도는 각각 45.4 및 25.8이었다. 휘도의 변화는 측면 기공 직경 변화, 도 12에 도시되고 위에서 기술된 측면 기공(923)에 의한 가정된 광흡수, 및 라인(920)에 의해 나타난 광 경로에 직접적으로 상응한다.
실시예 7 - 기공 막힘 및 밀봉의 영향
10개의 100 x 25 mm 6061 알루미늄 기판을 양극 산화시키고 착색하여 앞서 기술된 것과 같이 어두운 회색 표면을 생성하였다. 샘플은 밀봉되지 않았거나, DUDMA로만 밀봉하거나, 또는 pMMA 나노로 기공을 막은 후(에어 갭을 유지하기 위함) DUDMA로 밀봉하였다.
DUDMA 밀봉의 경우, 탈이온수 중의 ZnO 나노입자의 용액을 표면에 적용하고 표면 개시제로서 작용하고 pDUDMA 코팅의 투명성을 유지하도록 건조시킨다. 그런 후 표면을 테트라하이드로퓨란(THF) 및 유기물질, 예컨대 아세톤 또는 에틸 아세테이트로 부피 기준으로 80%로 희석한 순수 DUDMA 단량체에 3회 침지시켜서 증발을 제어하였다.
샘플을 주파장 365 nm의 강한 UV 광에 노출시키는 한편, 동시에 75±5℃로 가열하였다. 30분 후에 DUDMA는 투명한 코팅으로 중합되었다.
MMA 나노입자를 다공성 양극 산화 코팅의 개구부를 막기 위해 앞서 제조하였다. 180 mL의 탈이온수를 0.070 g의 중탄산 칼륨(KHCO3), 0.024 g의 과황산 암모늄(APS), 및 0.029 g의 도데실 황산 나트륨(SDS)과 함께 300 mL의 Erlenmeyer 플라스크에 넣고, 600 rpm에서 자기 교반에 의해 교반하였다. 용액을 75℃로 가열하고, 5 mL의 메틸 메타크릴레이트(MMA) 단량체를 플라스크에 첨가하고, 이어서 0.0070 g의 중아황산 나트륨(NaHSO)을 첨가하였다. 플라스크를 스토퍼로 느슨하게 밀봉하고, 온도를 3시간 동안 모니터링하였다. 그런 후 용액을 제거하고 얼음 배스에 침지하여 빠르게 실온으로 냉각시켰다.
열중량 분석은 MMA 단량체의 PMMA 나노입자로의 90% 전환의 수율을 나타냈다. 동적 광산란은 110 nm인 평균 입자 크기와, 0.02의 다분산 지수를 나타냈다.
색상 변화를 RGB의 색상과 샘플 DE 간의 평균 색상 사이의 분산을 결정하기 위해 Imagej 소프트웨어로 처리된 이미지로 라이트 캐비넷의 샘플을 촬영하여 측정하였다.
밀봉된 샘플은 표 2에서 제시된 것과 같이 부식 성능에서 8배 개선을 제공하였지만 외관 색상은 감지할 수 있을 정도로 상이하였다. 이런 차이는 DE가 >20인 더 가벼운 샘플일 때 더 주지되었다. 나노입자 기공 플러그 및 pDUDMA 밀봉이 있는 샘플은 내부식성과 감지할 수 없는 색상 변화가 20배 개선되었다.
부식 성능을 표준 B117에 따라 중성 염 분무 테스트에 의해 측정하였다. 샘플을 세정하고 건조시키고 부식에 대해 매일 분석하였다. 첫번째 부식까지의 시간을 기록하였다.
| 밀봉 설명 | 첫 번째 부식 지점까지의 시간 | 샘플 색상 변화 ΔE |
| 밀봉되지 않은 대조군 | 48 | n/a |
| pDUDMA 밀봉 | 336 | 5.1 |
| pMMA NP 플러그 및 pDUDMA 밀봉 | 1100 | 0.1 |
위의 개시의 변이, 다른 특징 및 기능, 또는 그것들의 대체물은 많은 다른 상이한 시스템 또는 적용으로 조합될 수 있는 것이 인정될 것이다. 다음의 청구범위에 의해 포함되는 것으로 의도되는 현재 예측되지 않거나 예상되지 않은 다양한 대안, 수정, 변형, 또는 개선이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 후속적으로 이루어질 수 있다.
Claims (37)
- 방법으로서,
(a) 일정한 온도 및 정전압에서 인산을 포함하는 양극 산화조에서, 제1 기간 동안 기판을 양극 산화하여 장벽층을 포함하는 양극 산화층을 발달시키는 단계;
(b) 제2 기간 동안 양극 산화조에 인가된 정전압을 감소시켜서 장벽층의 두께를 변화시키고 양극 산화층의 기공의 폭을 변화시키는 단계;
(c) 도금조의 전류 프로파일에 따라 제3 기간에 걸쳐 증가되는 제1 전류에서 도금조에서 기판을 도금하는 단계; 및
(d) 제4 기간 동안 제2 전류에서 도금조에서 기판을 도금하는 단계
를 포함하는 방법. - 제1항에 있어서, 기판은 알루미늄 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 단계 (a)에서 양극 산화조는 황산 구리 및 킬레이트화제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 단계 (a)에서 일정한 온도는 20℃ 내지 40℃의 온도인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 단계 (a)에서 정전압은 60 V 내지 280 V의 전압이고, 최대 전류 밀도는 제곱 데시미터당 2 암페어인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 단계 (b)에서 정전압은 50% 감소되고, 제2 기간은 2 내지 10분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 단계 (b)에서:
도금 전에 두 번째로 양극 산화조에 인가되는 정전압을 감소시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서, 단계 (b)에서 양극 산화조에 인가된 전압은 (i) 장벽층의 두께를 감소시키고, (ii) 양극 산화층에서 기공의 폭을 증가시키기 위해 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 장벽층은 기판과 양극 산화 기공의 중간에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 단계 (d)에서 기판의 도금은 양극 산화층의 기공을 금속 나노로드로 부분적으로 채우는 것임을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 결과적으로 생성되는 양극 산화층의 기공 위로 밀봉층을 적용하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 기공 위로 밀봉층을 적용하는 단계는 기공과 밀봉층 사이에 에어갭을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 방법으로서,
(a) 인산을 포함하는 양극 산화조에서, 일정한 온도 및 정전압에서 제1 기간 동안 알루미늄 합금 기판을 2 내지 10 마이크론 두께가 되도록 양극 산화하여 장벽층을 포함하는 양극 산화층을 발달시키는 단계;
(b) 제2 기간 동안 양극 산화조에 인가된 정전압을 감소시켜서 장벽층의 두께를 변화시키고 양극 산화층의 기공의 폭을 변화시키는 단계;
(c) 도금조의 직류(DC) 도금 전류 프로파일에 따라 제3 기간에 걸쳐 증가되는 제1 전류에서 도금조에서 알루미늄 합금 기판을 도금하는 단계;
(d) 제4 기간 동안 제2 전류에서 도금조에서 알루미늄 합금 기판을 도금하여 양극 산화층의 기공을 금속 나노로드로 부분적으로 채우는 단계; 및
(e) 양극 산화층의 기공을 밀봉하는 단계
를 포함하는 방법. - 제13항에 있어서, 단계 (a)에서 양극 산화조는 리터당 50-600 밀리리터(ml/L)의 인산, 1-15 ml/L의 황산, 및 리터당 1-10 그램(g/L)의 HOOCCOOH를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제13항에 있어서, 단계 (a)에서 양극 산화조는 0 내지 5 중량%의 황산 구리 및 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제13항에 있어서, 단계 (a)에서 펄스된 직류가 양극 산화조에 인가되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제13항에 있어서, 단계 (c)에서 도금조는 제곱 데시미터당 2 암페어(A/dm2) 내지 4 A/dm2의 공칭 도금 전류를 가지는 반광택 니켈 배스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제17항에 있어서, 단계 (d)에서 제2 전류는 도금조의 공칭 도금 전류의 1% 내지 20%인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제17항 또는 제18항에 있어서, 제1 전류는 제2 전류의 10% 내지 50%인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제13항에 있어서, 장벽층은 기판과 양극 산화 기공 중간에 위치한 것을 특징으로 하는 방법.
- 제13항에 있어서, 단계 (d)에서 기판의 도금은 양극 산화층의 기공을 금속 나노로드로 부분적으로 채우는 것임을 특징으로 하는 방법.
- 제13항에 있어서, 양극 산화층의 기공을 밀봉하는 단계인 단계 (e)에서, 에어갭이 기공과 밀봉층 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 방법으로서,
(a) 알루미늄 합금 기판을 선택적으로 전처리하는 단계;
(b) 알루미늄 합금 기판을 활성화하는 단계;
(c) 인산을 포함하는 양극 산화조에서, 일정한 온도 및 정전압에서 제1 기간 동안 알루미늄 합금 기판을 양극 산화하여 장벽층을 포함하는 양극 산화층을 발달시키는 단계;
(d) 제2 기간 동안 양극 산화조에 인가된 정전압을 감소시켜서 장벽층의 두께를 변화시키고 양극 산화층의 기공의 폭을 변화시키는 단계;
(e) 알루미늄 합금 기판을 세정하여 장벽층의 두께를 한층 더 감소시키는 단계;
(f) 도금조에서 다중 도금 단계를 통해 알루미늄 합금 기판을 도금하여 착색 금속 나노로드를 양극 산화층의 기공으로 침착시키는 단계; 및
(g) 양극 산화층의 기공을 밀봉하는 단계
를 포함하는 방법. - 제23항에 있어서, 전처리 단계 (a)는
알루미늄 합금 기판을 알칼리성 배스에서 탈지하는 단계; 알루미늄 합금 기판을 인산, 폴리에틸렌 글리콜, 황산, 및 하이드로플루오르산의 용액에서 거칠게 하는 단계; 및 알루미늄 합금 기판을 질산 용액에서 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제24항에 있어서, 알루미늄 합금 기판의 평균 거칠기(Ra)는 0.4 내지 1.8인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제23항에 있어서, 단계 (f)에서 다중 도금 단계는: 도금조의 전류 프로파일에 다라 제3 기간 동안 증가되는 제1 전류를 인가하는 제1 도금 단계; 및 제4 기간 동안 일정한 제2 전류를 인가하는 제2 도금 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제23항에 있어서, 장벽층은 기판과 양극 산화 기공 중간에 위치한 것을 특징으로 하는 방법.
- 제23항에 있어서, 양극 산화층의 기공을 밀봉하는 단계인 단계 (g)에서, 에어갭이 기공과 밀봉층 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에서 청구되는 방법에 따라 제조된 코팅 구조물.
- 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에서 청구되는 방법에 따라 제조된 코팅 구조물.
- 제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에서 청구되는 방법에 따라 제조된 코팅 구조물.
- 코팅 구조물로서,
· 금속성 기판층;
· 기판층과 양극 산화 기공 중간의 장벽층;
· 양극 산화층을 통해 장벽층까지 연장되는 복수의 이격된 기공을 가지는 양극 산화층;
· 기공 길이를 따라 가변적인 폭을 가지는 각각의 이격된 기공
을 포함하는 코팅 구조물. - 제33항에 있어서, 각각의 이격된 기공은 베이스층에 근접한 기공 단부에서 더 좁고 기공의 다른쪽 단부에서 더 넓은 것을 특징으로 하는 코팅 구조물.
- 제33항 또는 제34항에 있어서, 이격된 기공 중 적어도 일부는 금속으로 부분적으로 채워지는 것을 특징으로 하는 코팅 구조물.
- 제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅층은 양극 산화층 위에 존재하는 것을 특징으로 하는 코팅 구조물.
- 제36항에 있어서, 코팅층은 양극 산화층을 통해 기공을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 코팅 구조물.
- 제36항 또는 제37항에 있어서, 에어갭은 이격된 기공과 코팅층의 적어도 일부의 길이를 따라 중간 지점에 존재하는 것을 특징으로 하는 코팅 구조물.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202063015421P | 2020-04-24 | 2020-04-24 | |
| US63/015,421 | 2020-04-24 | ||
| US202063131282P | 2020-12-28 | 2020-12-28 | |
| US63/131,282 | 2020-12-28 | ||
| PCT/NZ2021/050067 WO2021215939A1 (en) | 2020-04-24 | 2021-04-23 | Method to apply colour coatings on alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230008045A true KR20230008045A (ko) | 2023-01-13 |
Family
ID=78269704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020227036193A KR20230008045A (ko) | 2020-04-24 | 2021-04-23 | 합금에 색상 코팅을 적용하는 방법 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220364253A1 (ko) |
| EP (1) | EP4139506A1 (ko) |
| JP (1) | JP2023523702A (ko) |
| KR (1) | KR20230008045A (ko) |
| CN (1) | CN115917053A (ko) |
| AU (1) | AU2021259056A1 (ko) |
| CA (1) | CA3175978A1 (ko) |
| MX (1) | MX2022013053A (ko) |
| TW (1) | TW202212640A (ko) |
| WO (1) | WO2021215939A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW202214071A (zh) * | 2020-09-24 | 2022-04-01 | 薩摩亞商大煜國際有限公司 | 鎂合金複合結構及其製作方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5017302B1 (ko) * | 1971-05-13 | 1975-06-19 | ||
| EP0215950B1 (en) * | 1985-02-06 | 1990-06-06 | Fujitsu Limited | Process for forming composite aluminum film |
| US5218472A (en) * | 1989-03-22 | 1993-06-08 | Alcan International Limited | Optical interference structures incorporating porous films |
| WO2013005717A1 (ja) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | 富士フイルム株式会社 | 絶縁反射基板およびその製造方法 |
| US20130153427A1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-20 | Apple Inc. | Metal Surface and Process for Treating a Metal Surface |
| US9051658B2 (en) * | 2013-09-27 | 2015-06-09 | Apple Inc. | Methods for forming white anodized films by forming branched pore structures |
| WO2015129660A1 (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | 株式会社サクラクレパス | 着色アルミニウム成形体及びその製造方法 |
| ES2559275B1 (es) * | 2014-07-11 | 2016-11-22 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | Material nanoestructurado, proceso de obtención y uso del mismo |
| CN104562146B (zh) * | 2015-01-09 | 2017-01-25 | 南京鸿晟健生物科技有限公司 | 一种耐磨陶瓷涂层钛合金人工关节头及其制备方法 |
| AU2017314185B2 (en) * | 2016-08-17 | 2022-07-14 | Cirrus Materials Science Limited | Method to create thin functional coatings on light alloys |
-
2021
- 2021-04-22 TW TW110114465A patent/TW202212640A/zh unknown
- 2021-04-23 AU AU2021259056A patent/AU2021259056A1/en active Pending
- 2021-04-23 CA CA3175978A patent/CA3175978A1/en active Pending
- 2021-04-23 KR KR1020227036193A patent/KR20230008045A/ko active Search and Examination
- 2021-04-23 WO PCT/NZ2021/050067 patent/WO2021215939A1/en unknown
- 2021-04-23 JP JP2022562758A patent/JP2023523702A/ja active Pending
- 2021-04-23 MX MX2022013053A patent/MX2022013053A/es unknown
- 2021-04-23 CN CN202180028905.8A patent/CN115917053A/zh active Pending
- 2021-04-23 EP EP21792047.9A patent/EP4139506A1/en active Pending
-
2022
- 2022-07-29 US US17/876,678 patent/US20220364253A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3175978A1 (en) | 2021-10-28 |
| MX2022013053A (es) | 2022-11-10 |
| TW202212640A (zh) | 2022-04-01 |
| CN115917053A (zh) | 2023-04-04 |
| WO2021215939A1 (en) | 2021-10-28 |
| AU2021259056A1 (en) | 2022-11-17 |
| JP2023523702A (ja) | 2023-06-07 |
| EP4139506A1 (en) | 2023-03-01 |
| US20220364253A1 (en) | 2022-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4066816A (en) | Electrolytic coloring of anodized aluminium by means of optical interference effects | |
| US9487879B2 (en) | Anodized films with branched pore structures | |
| US11131036B2 (en) | Cosmetic anodic oxide coatings | |
| JP6720073B2 (ja) | 着色アルミニウム成形体及びその製造方法 | |
| US20060260947A1 (en) | Color Stabilization of Anodized Aluminum Alloys | |
| WO1996002688A1 (es) | Aluminio anodizado, en colores, y metodo electrolitico para fabricarlo | |
| KR20130035246A (ko) | 착색 알루미늄 제품 또는 착색 알루미늄 합금 제품의 제조 방법, 착색용 안료 조성물, 및 착색 알루미늄 제품 또는 착색 알루미늄 합금 제품 | |
| FR2479274A1 (fr) | Procede de production d'articles d'aluminium colores | |
| US20220364253A1 (en) | Method to apply color coatings on alloys | |
| US4152222A (en) | Electrolytic coloring of anodized aluminium by means of optical interference effects | |
| RU2620801C1 (ru) | Способ формирования цветного декоративного покрытия с помощью анодирования | |
| AU633132B2 (en) | Improved electrolytic method for coloring anodized aluminum | |
| US7018521B2 (en) | Method of producing bright anodized finishes for high magnesium, aluminum alloys | |
| JP2004502878A (ja) | 銀塩含有処方を用いるアルミニウム又はアルミニウム合金に金色の表面を生じさせる方法 | |
| JP4048462B2 (ja) | アルミニウム材料の表面処理方法 | |
| US5288372A (en) | Altering a metal body surface | |
| JP2931176B2 (ja) | アルミニウム材料表面に形成された着色皮膜及び電解着色法 | |
| CN109280950A (zh) | 使用阳极氧化单镍盐着色生产黑色铝型材的方法及铝型材 | |
| KR950000313B1 (ko) | 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 청색을 부여하는 방법 | |
| JP2019002049A (ja) | 白色アルミニウム成形体、その製造方法、及び白色着色用組成物 | |
| JP3344973B2 (ja) | アルミニウム材料の着色方法 | |
| Patel et al. | Coloring Anodized Aluminum | |
| JPH05331688A (ja) | アルミニウム材料の電解着色方法 | |
| JPH0676680B2 (ja) | 電着塗装法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |