KR950012424B1 - 자연발색성 줄무늬색상을 가지는 알미늄합금제품 제조용 판재의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

자연발색성 줄무늬색상을 가지는 알미늄합금제품 제조용 판재의 제조방법

본 발명은 평면인 알미늄합금판재에 2가지 이상의 색상을 갖는 줄무늬가 자연발색으로 형성되도록 하는 알미늄합금제품제조용 판재의 제조방법에 관한 것이다.

알미늄합금판재 또는 기물의 색상이 유백색, 회색 또는 흑색의 단일 색상으로 자연발색되게 하는 방법은 공지이다.

또 일본공고특허소 49-16341호, 일본공개특허소 50-145337호, 일본공개특허소 50-145338호, 일본공개특허소 53-43016호, 일본공개특허소 60-103164호에서는 철(Fe)을 주성분으로 하는 알루미늄합금을 사용하여 단색으로 자연발색되게 하는 알미늄합금판재 또는 기물의 제조방법을 제시하고 있다.

그러나 위와 같이 단일색상으로 자연발색하는 제조방법은 제품의 색상이 다양하지 못하고 단조로운 문제가 있는 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하여 진회색, 연회색, 유백색등의 색상이 두가지 이상으로 생산자가 원하는 바 데로 연속적 규칙적으로 자연발색배열되어 줄무늬를 형성하므로서 외관이 보다 미려하고 다양한 색상의 제품을 반복 생산할 수 있도록 한 것이다.

본 발명을 공정별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1공정 : 주조공정

철 (Fe)1.0∼2.0%, 티타늄(Ti) 0.01∼0.05%를 주합금성분으로 하고 필요에 따라 첨가한 미량의 특수원소를 함유하며, 나머지는 알미늄(Al)으로 되는 알미늄합금괴(Billet)를 통상의 연속주조방법으로 주조한다.

이와 같이 주조된 알미늄합금의 함유성분 및 성분별 역할에 대해 설명하면 철(Fe)은 유백색 및 회색의 양극산화피막을 얻기 위한 필수원소로써 함유량이 1%미만에서 그 발색효과가 충분치 않아 색상, 균일성을 얻기 어려우며, 2%를 초과한 경우에는 주조중 조대정출물 생성이 용이하게 되어 제품 제조공정중 압출, 압연성 및 성형성을 현저히 저하시키게 되므로, 철(Fe) 함유량은 1-2%내에서 관리되어져야 한다.

티타늄(Ti)은 유백색 및 회색색상형성에는 영향을 미치지 않으나 주조조직을 미세하게 하여 압출, 압연성 및 성형성을 좋게하고, 특히 제품의 최종 광택성에 영향을 주는 원소이나 함유량이 0.01%이하에서는 그 효과가 적고, 0.05%를 초과할 경우에는 티타늄(Ti)의 조대정출물생성으로 인해 오히려 가공성 및 제품품위를 저하시키는 결과를 초래할 수 있으므로 티타늄(Ti) 함유량 범위는 0.01-0.05%로 한다.

또 이 발명에 의한 알미늄합금에는 필요에 따라서 제품의 강도를 높이기 위해 Mg, Si, Zn, Mn, Cu 등을 합금할 수도 있으며, 내응력부식균열성을 향상시키기 위해 Cr, Mn, Zr을 첨가할 수도 있으나, 이와 같은 원소첨가에 의해 양극산화피막색조변화가 일어날 수 있으므로 Cr, Mn, Zr은 0.3%이하, Mg, Si, Mn, Cu등은 각각 2%이하, Zn은 5%이하의 범위내에서 선택하는 것이 좋다.

제2공정 : 균일화 열처리공정

제1공정에서 얻은 알미늄합금괴를 500-570℃로 가열하고, 3-5시간 유지하여 균질화 열처리를 행한다.

이와 같은 열처리는 양질의 제품을 얻기 위한 중요한 공정으로서 주조공정중 알미늄합금괴(Billet)내에 형성되어진 주조편석 및 주조응력을 제거하여 압출성, 압연성 및 성형성을 향상시켜 주게 된다.

500℃미만에서는 상기의 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 570℃를 초과할 경우에는 주조에 의해 생성된 Al₃Fe, Al₆Fe 혹은 Al_nFe 정출물이 대부분 Al₃Fe로 상변화가 일어나 향후 양극산화피막시 줄무늬 색조가 아닌 유백색의 단일 색상밖에 얻을 수 없게 되므로 500-570℃에서 3-5시간 유지하는 가열 조건이 가장 좋다.

제3공정 : 열간압출공정

제2공정에서 균질처리 완료된 알미늄합금괴(Billet)를 380-500℃의 열간가공조건에서 줄무늬를 얻기 위해 압출구멍에 요철부가 형성된 압출금형을 이용하여 열간압출하므로서 판재표면에 요철부가 형성된 일정두께의 압출, 판재를 생산한다.

이 공정은 줄무늬를 얻기 위한 본 발명의 핵심 공정으로서 압출금형의 압출구멍에 형성되는 요철부의 형상에 따라 최종제품의 줄무늬형상(줄의 간격, 폭)이 결정되며, 제품특성에 맞춰 반복 연속적인 다양한 줄무늬 모양을 생산할 수 있다.

즉 금형에 형성되는 요철부의 형상에 따라 최종제품의 줄무늬배열(줄무늬 간격, 폭)을 임의로 조정할 수 있으며, 또한 한면은 줄무늬가 있고, 한면은 줄무늬가 없는 상태를 만들 수도 있다.

이와 같이 압출공정이 중요한 것은 알미늄합금괴(Billet)가 압출금형을 통해 열간압출가공되는 과정에서 금속이 고온상태로 급격한 변형이 일어나며 압출금형을 통과할 때 금형형상에 따른 금형부위별 금속흐름 및 열응력 분포차에 의해 금석부위별로 조직가공변형이 서로 다르게 나타나므로서 상변태구동력의 차이가 발생하고 이러한 차이로 인하여 소둔공정에서 상변화의 차이가 발생하며, 이와 같은 상변화의 차이로 인하여 후공정인 양극산화 피막처리시 피막의 자연발색 색조차이가 부위별로 발생되게 되는 것이기 때문이다.

380℃ 미만에서는 금속의 변형저항증가로 열간가공성이 나쁘며, 500℃를 초과시에는 후공정에서 결정립 조대화 및 오렌지필과 같은 조직불량을 초래할 수 있으므로, 380-500℃ 범위내에서 열간압출을 실시해야 한다.

제4공정 : 냉간압연

제3공정에서 생산된 압출판재를 통상의 방법으로 냉간압연하여 제품에 필요한 최종두께의 판재를 생산한다.

이때 냉간가공의 단면 감소률에 따라 양극산화 피막후의 줄무늬형상(줄무늬의 선명도, 간격, 폭)이 결정되므로 필요로 하는 제품특성에 맞는 가공조건을 선정해 주어야 한다.

즉 단면감소률이 80%이하에서는 선명하고 일정한 간격의 줄무늬를 얻을 수 있으며, 80%를 초과할 경우에는 불규칙한 간격과 폭을 갖는 줄무늬를 얻을 수 있으나 어느것도 나름대로의 훌륭한 제품특성을 가지고 있으므로, 용도에 맞춰 적정조건을 선택 적용할 수 있다.

제5공정 : 소둔열처리공정

압연된 판재를 400-580℃로 가열하고, 2-6시간 유지 열처리한 후 실온까지 냉각시킨다.

이와 같은 소둔공정은 성형성 향상을 위해 판재를 연화(軟化)시켜 주는 단순 열처리목적외에 양극산화피막시 줄무늬색상의 색조를 결정해 주는 핵심공정으로서, 즉 열처리온도가 500℃미만의 저온일 경우에는 줄무늬의 색상배열이 진회색-연회색을 띄게되며, 열처리온도가 500℃이상의 고온일 경우에는 줄무늬의 색상배열이 연회색-유백색을 띄게 되므로 필요로 하는 제품특성에 맞는 열처리 조건을 선택하는 것이 좋다.

열처리 온도가 400℃미만일 경우에는 성형성이 나쁘며, 580℃를 초과할 경우에는 전체적인 색상이 유백색을 띄게 되므로 선명한 줄무늬효과를 얻기가 곤란하다.

제6공정 : 피막공정

소둔처리한 판재에 통상의 황산피막처리를 하되, 이때 황산전해액의 농도는 15 -22%, 전해온도 15-25℃, 전류밀도 1-4A/d㎡, 전해시간 20-40분으로 하며, 이와 같은 표면처리에 의해 기물의 표면에 규칙적이고 연속적인 진회색과 연회색 또는 연회색과 유백색 등의 줄무늬색상을 갖는 자연발색성 양극산화피막이 생성되고 본 발명이 완성된다.

전해시간은 전류밀도에 따라 상이해지고 전류밀도가 높으면 위의 색상중 유백색이 황색계통으로 색상이 변화하고, 전류밀도가 낮으면 유백색이 회색계통의 색상이 된다.

이와 같이 제조하는 본 발명은 특히 알미늄주방기물을 비롯 Audio제품의 판넬, 건축내, 외장재 등의 다양한 용도로 활용될 수 있다.

본 발명을 보다 명확히하기 위한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

통상의 반연속 주조방법으로 표 1에 나타낸 바와 같이 4종의 조성으로 알미늄합금괴(billet, 0.7")를 만들고, 표 1의 조건으로 균질화 열처리를 행하였다.

이 알미늄합금괴를 압출구멍에 요철부가 형성된 압출금형을 이용하여 압출 하므로서 표면에 요철부가 형성된 12m/m두께의 압출판재를 생산한후 2단 냉간압연기를 이용하여 2⁵mm두께의 최종평면판재로 만들고 이 평면판재를 전기식 소둔로를 이용해 표 1의 조건으로 소둔열처리를 행하였다.

[표 1]

그 후 표면탈지처리를 행하고, 20% 황산수용액(온도 21℃)중에서 전류밀도 2A/kd㎡의 전류를 흘러 30분간 양극산화처리를 행하였다. 그리고 표면에 생성된 양극산화피막의 색상을 관찰하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.

[표 2]

*줄무늬 색상 관찰 위치

이상과 같이 본 발명은 알미늄합금제품이 규칙적으로 배열된 자연발색성 줄무늬 색상을 갖도록 하고, 이를 반복 생산할 수 있도록 하므로서 여러가지 변화성있고 미려한 외관을 갖는 제품을 생산할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 철(Fe) 1.0~2.0%, 티타늄(Ti) 0.01~0.05%를 함유하고 나머지가 알미늄인 알미늄합금괴(Billet)를 500°~570℃에서 3~5시간 균질화 열처리하고 380°~500℃에서 열간압출 하고 냉간압연한 다음 400°~580℃로 가열 2~6시간 유지하여 소둔 열처리하고 양극산화 피막처리하여 자연발색성 알미늄합금판재를 제조하는 방법에 있어서, 압출시에 압출구멍에 요철부가 형성된 압출금형을 사용하여 열간압출하므로서 판재표면에 요철부가 형성된 일정두께의 압출판재를 얻고, 이 압출판재를 냉간압연하여 일정두께의 평면판재를 얻고, 소둔 열처리한 후 통상의 양극산화피막처리를 하므로서 평면의 판재에 둘이상의 서로 다른 색상의 자연발색성 줄무늬가 형성되도록 하는 자연 발색석 줄무늬색상을 가지는 알미늄합금 제품제조용 판재의 제조방법.