KR102198289B1 - 알루미늄 표면 처리 방법 - Google Patents

알루미늄 표면 처리 방법 Download PDF

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KR102198289B1
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Abstract

본 발명의 실시예는 니켈염을 사용하지 않고도 내알카리성, 내산성, 내식성, 내지문성, 자외선성 등이 뛰어나고 알루미늄의 아노다이징 실링의 강성을 극대화할 수 있는 알루미늄의 표면 처리 방법에 관한 것으로서, (a) 알루미늄 표면에 존재하는 이물질을 제거하기 위한 탈지 공정을 수행하는 단계; (b) 상기 알루미늄 표면을 에칭하여 다듬어 주기 위한 에칭 공정을 수행하는 단계; (c) 상기 알루미늄 표면에 양극 산화 피막층을 형성하기 위한 아노다이징 공정을 수행하는 단계; (d) 상기 양극 산화 피막층에 원하는 색상을 선택하여 염료를 착색하기 위한 염료 착색 공정을 수행하는 단계; 및 (e) 상기 염료 착색 공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄 표면에 탈색 방지 봉공처리제가 미세홈에 유입되어 충진되도록 하기 위한 실링 공정을 수행하는 단계;를 포함할 수 있고, 상기 탈색 방지 봉공처리제는 구연산나트륨 0.3%, 분산제 0.5%, 초산나트륨 2.0%, 계면활성제 9.0%, 아세트산나트륨 5.2%, 방향제 0.5%, 덱스트린 3.0%, 및 이온교환수 79.5%를 포함할 수 있다.

Description

알루미늄 표면 처리 방법{ALUMINIUM SURFACE TREATMENT METHOD}
본 발명은 알루미늄의 표면을 처리하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내알카리성, 내산성, 내식성, 내지문성, 자외선성 등이 뛰어나고, 특히 자동차산업에서 요구되는 강성에 적합하도록 알루미늄의 아노다이징 실링의 강성을 극대화할 수 있는 알루미늄의 표면 처리 방법에 관한 것이다.
알루미늄(Al) 소재는 치수 정밀도가 높고, 경량인 주물 제작에 있어서는 철(Iron)에 비해 짧은 시간에 대량생산이 가능하다. 또한, 높은 주조성, 낮은 밀도, 높은 생산성, 낮은 수축율 및 상대적으로 높은 강도 등의 특성으로 인해 다양한 산업분야에서 폭넓게 사용된다.
알루미늄의 사용분야는 항공기, 철도 및 자동차 등의 수송용 장치 분야에서부터 전기, 전자, 일반기계 등에까지 다양하다. 구체적으로는 트랜스미션 하우징, 엔진실린더 및 블럭, 연료 측정 장치 등의 케이스류 및 복잡한 형상의 수송용 기기 부품에서 많이 사용된다. 또한, IT 산업의 발전과 함께 알루미늄은 휴대용 컴퓨터, 태블릿 PC 및 스마트 폰 등 휴대용 전자기기의 케이스에도 많이 사용되고 있다.
이러한 장점과 다양한 적용가능성에도 불구하고, 알루미늄은 그다지 가혹하지 않은 환경에서도 부식이 발생하여 기계적 성질이 저하되는 결과를 초래할 수 있기 때문에 내식성을 증대시키고 신뢰성을 보장할 수 있는 방안이 필요하다.
알루미늄의 단점을 개선하기 위한 방법으로는 알루미늄에 Mn, Mg, Si 및 Cr 등의 원소를 첨가하여 합금으로 사용하는 방법, 알루미늄 합금 표면에 인공적인 양극산화 피막을 생성시키는 아노다이징(Anodizing) 방법, 전기 통전이 가능한 화성피막을 생성시키는 크로메이트 코팅(Chromate coating) 방법, 인산염 피막처리 방법 등이 있다. 이 중에서 아노다이징 방법은 알루미늄 합금 재료의 보호피막을 형성하는데 기능성이 높은 방법으로 고려할 수 있다.
알루미늄 아노다이징(Anodizing)은 인위적인 산화 피막을 알루미늄 표면에 형성하여 외부 부식환경에서 알루미늄 소재를 보호하는데 목적이 있으며 아노다이징(Anodizing)에서 인위적으로 생긴 산화 피막은 미세하게 부식된 구멍들로 형성되어 있으며 이 구멍들을 메꾸어 주어야 완벽한 아노다이징(Anodizing)이 완성이 된다.
이와 같이 알루미늄 표면에 미세하게 부식된 구멍을 메꾸는 공정을 봉공처리(Sealing; 이하, 실링이라 함)라 부르며 이때 쓰이는 봉공처리제인 약품은 종래에는 니켈염 또는 코발트염이 함유된 제품을 사용하였다.
그러나, 최근 출시되고 있는 스마트폰 등의 가전 제품 중에 피부와 접촉하는 제품은 피부 알레르기를 유발하는 물질로 니켈이 규정되어 있어서 아무리 좋은 성능을 가진 봉공처리제라도 니켈염이 첨가되어 있으면 판매가 불가능하기 때문에, 실링(Sealing) 공정에서 니켈염이 포함되지 않은 봉공처리제의 사용이 시도되고 있지만, 니켈염을 사용한 공정 대비 내식성 저하 및 염료착색의 빠짐 등의 현상이 빈번함에 따라 제품으로서 가치가 떨어지기에 산업현장에서는 상당한 문제가 되고 있다.
따라서, 니켈염을 사용하지 않고도 실링 품질이 뛰어나고 염료착색이 우수하여 탈색이 없는 봉공처리제의 개발이 요구되고 있고 이에 따른 알루미늄 표면 처리 공정의 변화가 요구되고 있는 실정이다.
등록특허공보 제10-1242497호(2013.03.06)
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 니켈염을 사용하지 않고도 내알카리성, 내산성, 내식성, 내지문성, 자외선성 등이 뛰어나고 알루미늄의 아노다이징 실링의 강성을 극대화할 수 있는 알루미늄의 표면 처리 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 알루미늄 표면 처리 방법은, (a) 알루미늄 표면에 존재하는 이물질을 제거하기 위한 탈지 공정을 수행하는 단계; (b) 상기 알루미늄 표면을 에칭하여 다듬어 주기 위한 에칭 공정을 수행하는 단계; (c) 상기 알루미늄 표면에 양극 산화 피막층을 형성하기 위한 아노다이징 공정을 수행하는 단계; (d) 상기 양극 산화 피막층에 원하는 색상을 선택하여 염료를 착색하기 위한 염료 착색 공정을 수행하는 단계; 및 (e) 상기 염료 착색 공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄 표면에 탈색 방지 봉공처리제가 미세홈에 유입되어 충진되도록 하기 위한 실링 공정을 수행하는 단계;를 포함할 수 있고, 상기 탈색 방지 봉공처리제는 구연산나트륨 0.3%, 분산제 0.5%, 초산나트륨 2.0%, 계면활성제 9.0%, 아세트산나트륨 5.2%, 방향제 0.5%, 덱스트린 3.0%, 및 이온교환수 79.5%를 포함할 수 있다.
상기 단계 (e)의 상기 실링 공정은 물 1L 당 상기 탈색 방지 봉공처리제 20~150g을 투입하고, 70~90℃의 온도로 20~50분 동안 염료 착색된 알루미늄을 침적하여 수행하 할 수 있고, 상기 탈색 방지 봉공처리제는 투입 농도에 따라 Ph 8 미만을 나타낼 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따른 탈색 방지 봉공처리제는, 알루미늄의 표면 처리를 위한 염료착색공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄의 탈색을 방지하기 위한 실링공정에서 사용되는 탈색 방지 봉공처리제로서, 구연산나트륨 0.3%, 분산제 0.5%, 초산나트륨 2.0%, 계면활성제 9.0%, 아세트산나트륨 5.2%, 방향제 0.5%, 덱스트린 3.0%, 및 이온교환수 79.5%를 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 측면에 따르면 상기 알루미늄 표면 처리 방법으로 산화 피막이 형성된 알루미늄 소재를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 측면에 따르면, 니켈염을 사용하지 않고도 내알카리성, 내산성, 내식성, 내지문성, 자외선성 등이 뛰어나고 알루미늄의 아노다이징 실링의 강성을 극대화할 수 있다.
특히 본 발명에 따라 구현된 특정 탈색 방지 봉공처리제를 실링 공정에 투입할 경우 프리-실링 공정 및 메인-실링 공정으로 구분되어 수행되는 2 단계의 실링 공정을 1 단계의 단독 실링 공정의 수행만으로 마무리 지을 수 있어 공정을 간소화할 수 있고, 또한 본 발명의 특정 탈색 방지 봉공처리제를 사용한 단독 실링 공정에 따르면 프리-실링 공정 및 메인-실링 공정의 2 단계의 실링 공정 대비 제품의 신뢰성 및 지속성을 향상하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 표면 처리 방법의 흐름도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 알루미늄 표면 처리 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 한다. 또한, 본 발명의 실시예에 대한 설명 시 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 표면 처리 방법의 흐름도로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 탈지 공정(S101), 에칭 공정(S102), 아노다이징 공정(S103), 염료 착색 공정(S104), 프리-실링(pre-seal) 공정(S105), 메인-실링(main-seal) 공정(S106), 및 건조 완료 공정(S107)을 포함할 수 있다.
탈지 공정(S101)
탈지 공정(S101)은 알루미늄 표면에 존재하는 각종 이물질을 제거하기 위한 공정을 수행하는 과정으로, 예를 들어, 성형 과정에서 금형 내에 유입되어 알루미늄 표면에 묻어 있는 각종 유지분을 제거하는 단계를 포함할 수 있고, 알루미늄을 40~50℃의 세정수에 60~180초 동안 침전시키는 등의 방법으로 진행될 수 있으며, 세정수에는 비이온성, 음이온성, 양이온성 등의 계면활성제를 추가로 더 첨가할 수도 있다.
또한, 탈지 공정(S101)을 수행하는 과정에서 거품 및 유막 생성 여부를 확인하여 유지분의 제거상태를 체크하는 것이 바람직하다.
에칭 공정(S102)
에칭 공정(S102)은 알루미늄 표면을 에칭(식각)하여 다듬어 주기 위한 공정을 수행하는 과정으로, 예를 들어, 탈지 공정(S101)의 수행후에도 알루미늄 표면에 잔존할 수 있는 이물질이나 스크레치 등을 제거할 수 있고, 30~45℃에서 15~30초간 수산화나트륨 등의 알칼리성 성분으로 알루미늄을 닦아내어 알칼리성에 의해 제거 가능한 성분을 제거할 수 있다.
아노다이징 공정(S103)
아노다이징 공정(S103)은 전기 자극과 화학 작용을 통하여 알루미늄 표면에 미크론 단위의 미세 모공층(미세 홈이 형성된 층)을 포함하는 양극 산화 피막층을 형성하여 이후 수행되는 염료 착색 공정(S104)에서의 컬러 및 표면의 질감을 결정하여 주기 위한 과정으로, 에칭 공정(S102)이 수행된 알루미늄을 금속염 용액에 침전시킨 상태에서 통전시켜 알루미늄 표면에 산화 피막층이 형성되도록 설정된 전압으로 설정된 시간 동안 설정된 온도에서 아노다이징(anodizing) 할 수 있다.
예를 들어, 아노다이징 공정(S103)은 증류수, 시트르산, 옥살산 및 붕산을 포함하는 전해액 중에 알루미늄 소재를 양극(anode)으로 배치하고, 설정된 정전압을 인가하여 산화피막을 형성할 수 있다. 전해액은 용매로서 증류수(DI water)를 사용할 수 있고, 용질로서 시트르산(citric acid), 옥살산(oxalic acid) 및 붕산(boric acid)을 포함할 수 있다. 시트르산의 농도는 8M 내지 11M일 수 있고, 바람직하게는 8.5M 내지 10.5M일 수 있다. 전술한 범위에서 형성된 산화피막의 내식성 및 내전압성을 향상시킬 수 있다. 옥살산의 농도는 0.8M 내지 8M일 수 있으며, 바람직하게는 2M 내지 5.5M일 수 있다. 옥살산의 농도가 0.8M 미만인 경우에는 산화피막의 형성속도가 저하될 수 있으며 8M을 초과하는 경우에는 산화피막의 품질이 저하될 수 있다. 붕산의 농도는 0.5M 내지 1M일 수 있다. 붕산의 농도가 0.5M 미만이거나 1M을 초과하는 경우에는 산화피막의 두께를 충분히 높이기 어렵다. 전해액의 온도는 10 내지 25℃일 수 있으며, 구체적으로는 12 내지 18℃일 수 있다. 온도가 10℃ 미만일 경우에는 산화피막의 생성속도가 현저하게 느려 질 수 있고, 25℃를 초과할 경우에는 산화피막이 무르게 형성되어 좋은 품질의 제품을 얻을 수 없다. 아노다이징 공정(S103)에서 정전압 인가는 최초 25V 내지 35V로 정전압을 인가한 후 3분 내지 30분 간격으로 5V씩 승압하여 정전압 인가하는 것일 수 있다. 이때, 정전압 인가 시간은 180분 내지 380분일 수 있다. 일 예로, 정전압 인가는 25V 내지 35V로 정전압을 인가하는 단계, 12분 동안 3분 간격으로 5V씩 승압하여 정전압을 인가하는 단계, 60분 동안 10분 간격으로 5V씩 승압하여 정전압을 인가하는 단계, 120분 동안 30분 간격으로 5V씩 승압하여 정전압을 인가하는 단계, 및 150분 내지 210분 동안 95V 내지 105V로 정전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
염료 착색 공정(S104)
염료 착색 공정(S104)은 아노다이징 공정(S104)을 통해 알루미늄의 표면에 형성된 양극 산화 피막층에 원하는 색상을 선택하여 염료를 착색하기 위한 과정으로, 원하는 컬러를 조합하여 각 염료별로 조색 및 디핑 방식으로 양극산화 피막 후 형성된 피막층(의 모공층)에 염료를 투입시켜 컬러를 구현하는 과정이다.
프리-실링(pre-seal) 공정(S105)
프리-실링(pre-seal) 공정(S105)은 무니켈 실링제의 봉공과정에서 착색 염료가 빠져 나가지 못하게 투명막을 형성하여 무니켈 실링의 단점인 색빠짐 현상을 방지해주기 위한 과정으로, 예를 들어, 글리콜산, 글루콘산, 알콕시레이트계화합물, 및 증류수를 혼합하여 제조된 PH 1~5의 탈색방지 프리-봉공처리제를 통해 설정 온도에서 설정 시간동안 염료착색된 알루미늄을 실링처리한다.
프리-실링 공정(S105)에서 사용되는 탈색방지 프리-봉공처리제는 하기 표 1에 나타난 바와 같이 글리콜산(C2H4O3) 1%, 글루콘산(C6H12O7) 0.5%, 알콕시레이트계화합물 4%, 및 증류수(H20) 94.5%를 혼합하여 제조한다.
화학물질명 관용명 및 이명 CAS No. 함유량(%)
글리콜산 C2H4O3 79-14-1 1.0
글루콘산 C6H12O7 526-95-4 0.5
알콕시레이트계화합물 비공개 비공개 4.0
증류수 H20 7732-18-5 94.5
메인-실링(main-seal) 공정(S106)
메인-실링(main-seal) 공정(S106)은 형성된 피막층에 착색 완료 후 피막층(모공)을 닫아주는 과정으로, 탈색방지 프리-봉공처리제에 의해 염료 착색을 유지한 부분의 프리-실링 공정(S105)을 거친 알루미늄 제품의 염료착색 상태를 보다 우수하게 유지하도록 하기 위한 과정이고, 예를 들어, 구연산나트륨, 분산제, 초산나트륨, 계면활성제, 및 이온교환수를 혼합하여 PH 5.5~6.0의 탈색방지 메인-봉공처리제를 통해 설정온도에서 설정시간 동안 프리-실링 공정(S105)을 통해 프리-실링처리된 알루미늄을 침적한다.
메인-실링 공정(S106)에서 사용되는 탈색방지 메인-봉공처리제는 하기 표 2에 나타난 바와 같이 구연산나트륨(C6H9Na3O9) 0.5%, 분산제((C11H7O4SNa)n) 1.5%, 초산나트륨(CH3COOHNa.3H2O) 4.0%, 계면활성제(C20H35Na3O7S) 5.4% , 및 이온교환수(H20) 88.6%를 혼합하여 제조한다.
화학물질명 관용명 및 이명 CAS No. 함유량(%)
구연산나트륨 C6H9Na3O9 6132-04-3 0.5
분산제 (C11H7O4SNa)n 9084-06-4 1.5
초산나트륨 CH3COOHNa.3H2O 6131-90-4 4.0
계면활성제 C20H35Na3O7S 577-11-7 5.4
이온교환수 H20 7732-18-5 88.6
건조 완료 공정(S107)
건조 완료 공정(S107)은 메인-실링 공정(S106)을 거친 알루미늄을 건조하여 탈색이 방지된 알루미늄 소재를 완성한다.
전술한 도 1의 실시예에 따른 알루미늄 표면 처리 방법에 따르면 니켈염을 사용하지 않고도 내알카리성, 내산성, 내식성, 내지문성, 자외선성 등이 뛰어나고 알루미늄의 아노다이징 실링의 강성을 극대화한 산화 피막이 형성된 알루미늄 소재를 제조할 수 있다.
한편, 도 1의 실시예에 따른 알루미늄 표면 처리 방법은 전술한 바와 같이 프리-실링(pre-seal) 공정(S105)과 메인-실링(main-seal) 공정(S106)의 2 단계의 과정을 거쳐야 하는데, 여기서 프리-실링 공정(S105) 과정과 메인-실링 공정(S106) 과정에서의 ph 및 온도의 결정에 따라 컬러가 미세하게 또는 큰 범위로 변화할 수 있어 프리-봉공처리제와 메인-봉공처리제의 상호 조합이 한곳이라도 무너지면 제품의 신뢰성 및 지속성이 떨어져 자주 건욕 과정을 거쳐야 하는 번거로움이 있음을 알았으며, 이를 해결하기 위해 도 2의 실시예에 따른 알루미늄 표면 처리 방법을 구현하였다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 알루미늄 표면 처리 방법의 흐름도로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 탈지 공정(S201), 에칭 공정(S202), 아노다이징 공정(S203), 염료 착색 공정(S204), 단독-실링 공정(S205), 및 건조 완료 공정(S206)을 포함할 수 있다.
도 2의 실시예에 따른 알루미늄 표면 처리 방법은 도 1의 실시예에 따른 알루미늄 표면 처리 방법에서 수행하는 프리-실링(pre-seal) 공정(S105)과 메인-실링(main-seal) 공정(S106)의 2 단계의 과정을 1 단계의 단독-실링 공정(S205)의 수행만으로 마무리할 수 있도록 하였다.
탈지 공정(S201)
탈지 공정(S201)은 알루미늄 표면에 존재하는 각종 이물질을 제거하기 위한 공정을 수행하는 과정으로, 예를 들어, 성형 과정에서 금형 내에 유입되어 알루미늄 표면에 묻어 있는 각종 유지분을 제거하는 단계를 포함할 수 있고, 알루미늄을 설정 온도의 세정수에 설정 시간동안 침전시키는 방법으로 진행될 수 있으며, 세정수에는 비이온성, 음이온성, 양이온성 등의 계면활성제를 추가로 더 첨가할 수도 있다.
또한, 탈지 공정(S201)을 수행하는 과정에서 거품 및 유막 생성 여부를 확인하여 유지분의 제거상태를 체크하는 것이 바람직하다.
에칭 공정(S202)
에칭 공정(S202)은 알루미늄 표면을 에칭(식각)하여 다듬어 주기 위한 공정을 수행하는 과정으로, 예를 들어, 탈지 공정(S201)의 수행후에도 알루미늄 표면에 잔존할 수 있는 이물질이나 스크레치 등을 제거할 수 있고, 설정된 온도에서 설정된 시간동안 수산화나트륨 등의 알칼리성 성분으로 알루미늄을 닦아내어 알칼리성에 의해 제거 가능한 성분을 제거할 수 있다.
아노다이징 공정(S203)
아노다이징 공정(S203)은 전기 자극과 화학 작용을 통하여 알루미늄 표면에 미크론 단위의 미세 모공층(미세 홈이 형성된 층)을 포함하는 양극 산화 피막층을 형성하여 이후 수행되는 염료 착색 공정(S204)에서의 컬러 및 표면의 질감을 결정하여 주기 위한 과정으로, 에칭 공정(S202)이 수행된 알루미늄을 금속염 용액에 침전시킨 상태에서 통전시켜 알루미늄 표면에 산화 피막층이 형성되도록 설정된 전압으로 설정된 시간 동안 설정된 온도에서 아노다이징(anodizing) 할 수 있다.
예를 들어, 아노다이징 공정(S203)은 증류수, 시트르산, 옥살산 및 붕산을 포함하는 전해액 중에 알루미늄 소재를 양극(anode)으로 배치하고, 설정된 정전압을 인가하여 산화피막을 형성할 수 있다. 전해액은 용매로서 증류수(DI water)를 사용할 수 있고, 용질로서 시트르산(citric acid), 옥살산(oxalic acid) 및 붕산(boric acid)을 포함할 수 있다. 시트르산의 농도는 8M 내지 11M일 수 있고, 바람직하게는 8.5M 내지 10.5M일 수 있다. 전술한 범위에서 형성된 산화피막의 내식성 및 내전압성을 향상시킬 수 있다. 옥살산의 농도는 0.8M 내지 8M일 수 있으며, 바람직하게는 2M 내지 5.5M일 수 있다. 옥살산의 농도가 0.8M 미만인 경우에는 산화피막의 형성속도가 저하될 수 있으며 8M을 초과하는 경우에는 산화피막의 품질이 저하될 수 있다. 붕산의 농도는 0.5M 내지 1M일 수 있다. 붕산의 농도가 0.5M 미만이거나 1M을 초과하는 경우에는 산화피막의 두께를 충분히 높이기 어렵다. 전해액의 온도는 10 내지 25℃일 수 있으며, 구체적으로는 12 내지 18℃일 수 있다. 온도가 10℃ 미만일 경우에는 산화피막의 생성속도가 현저하게 느려 질 수 있고, 25℃를 초과할 경우에는 산화피막이 무르게 형성되어 좋은 품질의 제품을 얻을 수 없다. 아노다이징 공정(S203)에서 정전압 인가는 최초 25V 내지 35V로 정전압을 인가한 후 3분 내지 30분 간격으로 5V씩 승압하여 정전압 인가하는 것일 수 있다. 이때, 정전압 인가 시간은 180분 내지 380분일 수 있다. 일 예로, 정전압 인가는 25V 내지 35V로 정전압을 인가하는 단계, 12분 동안 3분 간격으로 5V씩 승압하여 정전압을 인가하는 단계, 60분 동안 10분 간격으로 5V씩 승압하여 정전압을 인가하는 단계, 120분 동안 30분 간격으로 5V씩 승압하여 정전압을 인가하는 단계, 및 150분 내지 210분 동안 95V 내지 105V로 정전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
염료 착색 공정(S204)
염료 착색 공정(S204)은 아노다이징 공정(S204)을 통해 알루미늄의 표면에 형성된 양극 산화 피막층에 원하는 색상을 선택하여 염료를 착색하기 위한 과정으로, 원하는 컬러를 조합하여 각 염료별로 조색 및 디핑 방식으로 양극산화 피막 후 형성된 피막층(의 모공층)에 염료를 투입시켜 컬러를 구현하는 과정이다.
단독-실링 공정(S205)
단독-실링 공정(S205)은 염료 착색 공정(S204)을 통해 염료가 착색된 알루미늄 표면에 탈색 방지 단독-봉공처리제가 미세홈에 유입되어 충진되도록 하기 위한 과정으로서, 이는 금속염 용액에 포함된 금속염이 미세홀 내부로 유입되는 과정으로, 알루미늄의 산화 처리 과정에서 표면에 산화 피막층이 형성되면 부도체 상태가 되므로 금속염이 산화피막층으로 이동되어 부착되고, 예를 들어, 구연산나트륨, 분산제, 초산나트륨, 계면활성제, 아세트산나트륨, 방향제, 덱스트린, 및 이온교환수를 포함하는 PH 8 미만의 탈색 방지 단독-봉공처리제를 사용하여 염료 착색 공정(S204)을 통해 염료가 착색된 알루미늄 표면을 실링처리 한다.
단독-실링 공정(S205)에서 사용되는 탈색방지 단독-봉공처리제는 하기 표 3에 나타난 바와 같이 구연산나트륨 0.3%, 분산제 0.5%, 초산나트륨 2.0%, 계면활성제 9.0%, 아세트산나트륨 5.2%, 방향제 0.5%, 덱스트린 3.0%, 및 이온교환수 79.5%를 혼합하여 제조한다.
화학물질명 관용명 및 이명 CAS No. 함유량(%)
구연산나트륨 C6H9Na3O9 6132-04-3 0.3
분산제 (C11H7O4SNa)n 9084-06-4 0.5
초산나트륨 CH3COOHNa.3H2O 6131-90-4 2.0
계면활성제 C20H35Na3O7S 577-11-7 9.0
아세트산나트륨 NaCH3CO2 127-09-3 5.2
방향제 C4H4NOSCl 26172-55-4 0.5
덱스트린 (C6H10O5)n 68412-29-3 3.0
이온교환수 H20 7732-18-5 79.5
단독-실링 공정(S205)은 물 1L 당 표 3의 탈색 방지 단독-봉공처리제 20~150g을 투입하고, 70~90℃의 (작업) 온도로 20~50분 동안 염료 착색 공정(S204)을 통해 염료 착색된 알루미늄을 침적하여 수행할 수 있고, 실링 처리된 제품의 표면상에 백화 현상 및 파우더링 현상의 방지를 위해 여과 과정을 추가로 수행할 수 있으며, 탈색 방지 단독-봉공처리제는 투입 농도에 따라 Ph 8 미만을 나타낼 수 있다.
이때 전술한 작업 범위 내에서 (작업) 온도가 높아지거나 침적 시간이 길어지면 실링 효과가 상대적으로 더 양호해지지만 액의 안정성 및 전기소모가 많아질 수 있고, (작업) 온도가 낮아지거나 침적 시간이 짧아지면 실링 효과가 상대적으로 덜 양호해지지만 액의 안정성은 높아지고 전기소모는 작아질 수 있다.
따라서, 단독-실링 공정(S205)은 물 1L 당 표 3의 탈색 방지 단독-봉공처리제 70g을 투입하고, 80~85℃의 (작업) 온도로 20분 동안 염료 착색 공정(S204)을 통해 염료 착색된 알루미늄을 침적하여 수행하는 것이 실링 효과, 액의 안정성 및 전기소모를 모두 고려할 때 가장 바람직하다.
본 발명에 따른 표 3의 단독-봉공처리제를 사용하여 도 1의 실시예에 따른 알루미늄 표면 처리 방법에서 수행하는 프리-실링(pre-seal) 공정(S105)과 메인-실링(main-seal) 공정(S106)의 2 단계의 과정을 1 단계의 단독-실링 공정(S205)의 수행만으로 마무리할 수 있다.
따라서, 전술한 도 2의 실시예에 따르면 니켈염을 사용하지 않고도 내알카리성, 내산성, 내식성, 내지문성, 자외선성 등이 뛰어나고 알루미늄의 아노다이징 실링의 강성을 극대화할 수 있음은 물론이고, 특히 표 3의 탈색 방지 단독-봉공처리제를 실링 공정에 투입함으로써 프리-실링 공정 및 메인-실링 공정으로 구분되어 수행되는 2 단계의 실링 공정을 1 단계의 단독 실링 공정의 수행만으로 마무리 지을 수 있어 공정을 간소화할 수 있고, 또한 본 발명의 도 2의 실시예의 탈색 방지 단독-봉공처리제를 사용한 단독 실링 공정에 따르면 도 1의 실시예와 같이 프리-실링 공정 및 메인-실링 공정의 2 단계의 실링 공정을 수행하였을 경우와 비교하여 제품의 신뢰성 및 지속성을 더욱 향상하는 결과를 나타낸다.
건조 완료 공정(S206)
건조 완료 공정(S206)은 단독-실링 공정(S205)을 거친 알루미늄을 건조하여 탈색이 방지된 알루미늄 소재를 완성한다.
전술한 도 2의 실시예에 따른 알루미늄 표면 처리 방법에 따르면 니켈염을 사용하지 않고도 내알카리성, 내산성, 내식성, 내지문성, 자외선성 등이 뛰어나고 알루미늄의 아노다이징 실링의 강성을 극대화한 산화 피막이 형성된 알루미늄 소재를 제조할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
S101, S201: 탈지 공정
S102, S202: 에칭 공정
S103, S203: 아노다이징 공정
S104, S204: 염료 착색 공정
S105: 프리-실링(pre-seal) 공정
S106: 메인-실링(main-seal) 공정
S205: 단독-실링 공정
S107, S206: 건조 완료 공정

Claims (5)

  1. (a) 알루미늄 표면에 존재하는 이물질을 제거하기 위한 탈지 공정을 수행하는 단계;
    (b) 상기 알루미늄 표면을 에칭하여 다듬어 주기 위한 에칭 공정을 수행하는 단계;
    (c) 상기 알루미늄 표면에 양극 산화 피막층을 형성하기 위한 아노다이징 공정을 수행하는 단계;
    (d) 상기 양극 산화 피막층에 원하는 색상을 선택하여 염료를 착색하기 위한 염료 착색 공정을 수행하는 단계; 및
    (e) 상기 염료 착색 공정을 통해 염료가 착색된 알루미늄 표면에 탈색 방지 단독-봉공처리제가 미세홈에 유입되어 충진되도록 하기 위한 단독-실링 공정을 프리-실링 공정의 수행 없이 단독으로 수행하는 단계;를 포함하고,
    상기 단계 (e)의 상기 실링 공정은 물 1L 당 상기 탈색 방지 단독-봉공처리제 70g을 투입하고, 80~85℃의 온도로 20분 동안 염료 착색된 알루미늄을 침적하여 수행하며,
    상기 탈색 방지 단독-봉공처리제는 구연산나트륨 0.3%, 분산제 0.5%, 초산나트륨 2.0%, 계면활성제 9.0%, 아세트산나트륨 5.2%, 방향제 0.5%, 덱스트린 3.0%, 및 이온교환수 79.5%로 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미늄 표면 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탈색 방지 단독-봉공처리제는 투입 농도에 따라 Ph 8 미만을 나타내는 것을 특징으로 하는 알루미늄 표면 처리 방법.

  4. 삭제
  5. 삭제
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