KR20050016855A - 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학간접에칭방법 - Google Patents

알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학간접에칭방법

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Abstract

본 발명은 in-line 연속 자동화 설비에 있어서 각 공정들은 연속적으로 이송되므로 in-line 공정에 맞는 세정, 수세, 활성화 처리, 전기화학 간접에칭, 중화처리, 양극산화 피막처리 공정의 개발과 더불어, 각각의 공정에 있어서는 라인속도에 따라 독립적으로 온도, 농도, 액 교환 주기 등을 고려한 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법에 관한 것으로서, 알루미늄 판재(1)의 표면에 부착된 유지 및 이물질을 제거하기 위해 황산(H2SO4) 용액을 분사한 다음, 수세하는 세정단계와; 상기 세정된 알루미늄 판재(1)의 표면에 수산화나트륨(NaOH) 용액을 분사하여 표면의 조도를 균일화한 다음, 수세하는 활성화 처리단계와; 상기 활성화처리된 알루미늄 판재(1)의 표면에 염산(HCl)용액을 분사하면서 간접전원을 공급하여 알루미늄의 일면을 전기화학적으로 에칭한 다음, 수세하는 전기화학 간접에칭단계와; 상기 표면거칠기 형성된 알루미늄 판재(1)에 질산(HNO3)용액을 분사하여 불화탄소수지와의 밀착력 향상을 위하여 중화처리한 다음, 수세하는 중화처리단계와; 상기 중화처리된 알루미늄 판재(1)의 간접에칭이 되지 않은 다른 면을 양극산화 처리하여 산화를 방지하도록 황산(H2SO4) 용액을 분사하면서 간접전원을 공급하여 알루미늄의 타측면에 양극산화 피막을 형성한 다음, 수세하는 양극산화 피막처리단계와; 상기 양극피막처리된 알루미늄 판재(1)를 열수에 침적시켜 세정한 다음, 판재(1)의 표면에 존재하는 수분 및 습기를 제거하는 세정건조단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법을 제공한다.

Description

알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법{ELECTROCHEMICAL INDIRECT ETCHING METHOD FOR ALUMINIUM PLATE BY CONTINUOUS AUTOMATIC SYSTEM}
본 발명은 알루미늄 판재의 연속 자동화 시스템에 의한 전기화학에칭 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 in-line 연속 자동화 설비에 있어서 각 공정들은 연속적으로 이송되므로 in-line 공정에 맞는 세정, 수세, 활성화 처리, 전기화학 간접에칭, 중화처리, 양극산화 피막처리 공정의 개발과 더불어, 각각의 공정에 있어서는 라인속도에 따라 독립적으로 온도, 농도, 액 교환 주기 등을 고려한 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법에 관한 것이다.
주방용품 혹은 전자/기계 부품에 사용되는 알루미늄 판재에는 표면특성을 부여하기 위하여 불화탄소수지를 코팅하여 사용하고 있다.
상기의 주방용품 등에 있어서 불화탄소수지를 알루미늄 판재표면에 코팅하기 위하여 기계적, 화학적, 전기화학적으로 표면을 거칠게하여 밀착력을 증대시켜 코팅하는 방식을 적용하고 있다.
기존의 재래식 방법은 판재를 래크에 설치하여 에칭 한 후 수세와 양극산화 등의 일련의 공정을 거치고 래크에서 꺼내어 불화탄소수지를 코팅하여 제품을 생산하는 방법으로 일련의 공정들이 래크에 설치하고 꺼내는 작업의 반복으로 이루어져 있을 뿐 아니라 공정간의 작업이 수작업과 호이스트에 의해 부분적으로 자동화하여 작업하고 있다.
이러한 공정간에 이루어지는 수작업으로 인하여 생산성이 떨어지고 공정간에 적절한 처리 미숙 혹은 처리시간의 지연 등으로 품질 유지의 어려움이 있으며, 생산시 발생되는 mist나 가스로 인하여 3D 업종으로서 작업자들이 기피함으로써, 결과적으로 생산효율이 떨어지고 생산원가를 높이고 있다.
상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 무인화에 가까운 in-line 공정 자동화에 맞는 세정, 수세, 활성화 처리, 전기화학 간접에칭, 중화처리, 양극산화 피막처리 공정을 개발하고 각종 공정들은 독립적으로 온도, 농도, 액 교환 주기 등을 고려한 최적의 조건을 개발하는 것으로서, 최종적으로 불화탄소수지 코팅시 알루미늄 판재와의 밀착력을 향상시킬 수 있으며, 원가절감과 고품질을 유지하기 위한 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 알루미늄 판재를 기계적으로 연마한 후 표면에 부착된 유지 및 이물질을 제거하기 위하여 황산(H2SO4) 용액을 분사한 다음, 수세하는 세정단계와; 상기 세정된 알루미늄 판재의 표면에 수산화나트륨(NaOH) 용액을 분사하여 표면의 조도를 균일화한 다음, 수세하는 활성화 처리단계와; 상기 활성화처리된 알루미늄 판재의 표면에 염산(HCl)용액을 분사하면서 간접전원을 공급하여 알루미늄의 일면을 전기화학적으로 에칭한 다음, 수세하는 전기화학 간접에칭단계와; 상기 표면거칠기 형성된 알루미늄 판재에 질산(HNO3)용액을 분사하여 불화탄소수지와의 밀착력 향상을 위하여 중화처리한 다음, 수세하는 중화처리단계와; 상기 중화처리된 알루미늄 판재에 간접에칭이 되지 않은 판재의 다른 면을 양극산화 처리하여 산화를 방지하도록 황산(H2SO4) 용액을 분사하면서 간접전원을 공급하여 알루미늄의 타측면에 양극산화 피막을 형성한 다음, 수세하는 양극산화 피막처리단계와; 상기 양극피막처리된 알루미늄 판재를 열수에 침적시켜 세정한 다음, 판재의 표면에 존재하는 수분 및 습기를 제거하는 세정건조단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 세정단계에 있어서, 10~30%의 황산(H2SO4) 용액과, 5~100ppm의 부식억제제로 혼합 조성된 세정액을 60~80℃온도로 분사하여 알루미늄 판재의 표면에 부착된 유지 및 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법을 제공하게 되며,
또한, 본 발명은 상기 활성화 처리단계에 있어서, 세정된 알루미늄 판재의 표면에 1~15% 수산화나트륨(NaOH)용액과 5~100ppm의 부식억제제로 혼합 조성된 세정액을 40~80℃의 온도로 분사하여 표면의 조도를 균일화하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법을 제공하게 된다.
또한, 본 발명은 상기 전기화학 간접에칭단계에 있어서, 활성화처리된 알루미늄 판재의 표면에 1~10% 염산(HCl)용액을 20~60℃의 온도로 분사하면서 간접전원 공급방식으로 10~40A/dm2의 전류밀도로 알루미늄의 일면을 전기화학적으로 에칭하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법을 제공하게 되며,
또한, 본 발명은 상기 중화처리단계에 있어서, 표면거칠기가 형성된 알루미늄 판재에 20~40% 질산(HNO3)용액과 5~100 ppm의 부식억제제로 혼합 조성된 세정액을 상온에서 분사하여 중화처리하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법을 제공하게 된다.
한편, 본 발명은 상기 양극산화 피막처리 단계에 있어서, 중화처리된 알루미늄 판재에서 간접에칭이 되지 않은 다른 면을 양극산화 처리하여 부식을 방지하도록 10~20%의 황산(H2SO4) 용액과 5~100ppm의 부식억제제로 혼합 조성된 세정액을 10~30℃에서 분사하면서 간접전원 공급방식을 이용하여 1~10A/dm2의 전류밀도로 알루미늄의 타측면에 양극산화 피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법을 제공하게 되며,
또한, 본 발명은 상기 세정건조단계에 있어서, 양극산화 피막처리된 알루미늄 판재를 열수에 침적시켜 세정하는 하나 이상의 탕세조를 거쳐 봉공처리와 표면얼룩을 제거하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 구성하는 각 공정별로 알루미늄 판재의 연속 자동화 시스템에 의한 전기화학에칭 방법에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법의 공정을 도시한 공정도이다.
먼저, 본 발명은 표면에 불화탄소수지를 코팅하여 주방용품 기물로 사용되는 알루미늄 판재의 표면에 불화탄소수지를 코팅하기 전에 알루미늄 판재의 표면을 에칭하여 불화탄소수지와의 밀착성을 향상시키는 것이 그 기술적 특징이다.
이와 같은 에칭을 위하여, 본 발명에 의한 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 세정 단계 → 활성화처리 단계 → 전기화학 간접에칭 단계 → 중화처리 단계 → 양극산화 피막처리 단계 → 세정건조 단계의 순서로 구성된다.
도 2는 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법을 실시하기 위한 설비의 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법에 이용되는 전기화학 간접에칭수단의 개략도이며, 도 4는 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법에 이용되는 양극산화 피막처리 수단의 개략도이다.
상기와 같은 공정순으로 이루어지는 본 발명에 의한 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법은, 도 2에 도시된 바와 같은 연속 자동화 처리설비에 의하여 실시되며, 보다 상세하게는 도 3에 도시된 전기화학 간접에칭수단과 도 4에 도시된 양극산화 피막처리 수단으로 실시되어 진다.
이하에서는 간략하게 본 발명에 이용되는 연속 자동화처리 설비의 구성을 간단하게 설명하며, 본 발명이 하기 설명하는 설비에 국한됨 없이 설비의 변경에 의하여도 실시될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 이용되는 연속 자동화처리 설비는 알루미늄 판재(1)를 공급받아 황산용액을 분사하여 표면에 부착된 이물질을 제거하는 화학세정조(2)와, 이로부터 배출되는 판재의 상하부면에 물을 분사하여 세정하는 제1수세조(3)로 이루어지는 세정수단(10)으로 구성되고,
그런 다음, 상기 세정수단(10)으로부터 배출된 알루미늄 판재(1)의 표면에 수산화나트륨 용액을 분사하여 표면조도를 균일하게 처리하는 조도균일화조(4)와, 이로부터 배출되는 판재의 상하부면에 물을 분사하여 세정하는 제2수세조(5)로 이루어지는 활성처리수단(20)이 구비되며,
상기 활성처리수단(20)으로부터 배출된 알루미늄 판재(1)에 염산용액을 분사하면서 간접전원을 공급하여 알루미늄 판재(1)의 표면에 거친 면을 형성하는 전기화학 에칭조(6)와, 이로부터 배출된 판재의 상하부면에 물을 분사하여 세정하는 제3수세조(7)로 이루어지는 전기화학 간접에칭수단(30)이 구비된다.
또한, 상기 전기화학 간접에칭수단(30)으로부터 배출된 알루미늄 판재(1)의 표면에 질산용액을 분사하여 중화처리하는 중화처리조(8)와, 이로부터 배출되는 판재의 상하부면에 물을 분사하여 세정하는 제4수세조(9)로 이루어지는 중화처리수단(40)을 구비하게 되며,
상기 중화처리수단(40)으로부터 배출된 알루미늄 판재(1)의 표면에 황산용액을 분사하면서 간접전원을 공급하여 양극산화피막을 형성하는 양극산화 피막처리조(11)와, 이로부터 배출되는 판재의 상하부면에 물을 분사하여 세정하는 제5수세조(12)로 이루어지는 양극산화 피막처리수단(50) 및 상기 양극산화 피막처리수단(50) 으로부터 배출된 판재를 고온의 물에 완전 침적시켜 세정하는 탕세조(13)와, 세정 완료된 판재를 건조하는 건조기(14)로 이루어지는 세정건조수단(60)를 구비하게 된다.
보다 상세하게 상기 전기화학 간접에칭수단(30) 및 양극산화 피막처리수단(50)의 구성을 살펴보면, 장치부의 이송라인인 이송롤러(15)는 동력 전달용 모터와 감속기, 체인(미도시)으로 구동가능하게 구성되며, 특히 이송롤러(15)는 내약품성이 있는 재질이면서 약 300℃의 온도에 견딜 수 있고 판재(1)와의 밀착력을 가지고 이송할 수 있는 재질로 하되, 내부에 10~30㎜ 축과 외부에 신축성 있는 고무재질을 입혀 50~90㎜의 외경을 가지도록 하고, 이송롤러(15)와 롤러 사이의 간격은 50~150㎜로 배치한다.
전기화학 에칭조(6)는 전극(45)이 설치되는데, 이때 전원공급이 이루어지는 과정에서 전극(45)의 전원접점은 판재(1)의 표면처리 방향에 따라 설치하고 전원공급이 원활히 이루어지도록 설계하여야 한다.
상기 전극(45)은 설치된 이송롤러(15)의 사이 공간부에 롤러(15)와 간격이 1~15㎜가 되도록 위치하게 되며, 전극(45)은 전원을 공급하는 정류기(41)와 전기배선(48)으로 연결되어지는 것이다.
또한, 상기 전극(45)은 양극과 음극으로 구성되는데, 양극과 음극의 재질은 전류의 통전량을 고려하여 탄소막대를 이용하되 직육면체의 형태로 가공하여 판재(1)와의 거리를 1~15㎜으로 유지하도록 함으로써 용액과 접촉되었을 때 전원공급이 원활하게 이루어지도록 하여 에칭의 효과를 극대화시키도록 구성한다.
또한, 상기 전극(45)에서 양극과 음극 다음에 양극의 배치 전에 격막(47)을 설치하여 전류가 다음 전극에 영향을 미치지 않도록 구성한다.
상기와 같이 설치되는 각각의 전극(45)의 상부에는 용액을 분사하는 분사노즐(46)이 설치된다.
즉, 상기 분사노즐(46)은 이송되는 판재(1) 일면에 고르게 처리용액이 분사될 수 있도록 지름 1~7㎜ 범위의 노즐크기로 1~10ℓ/min 양으로 윗부분에서 분사되도록 하면서, 노즐간격은 노즐지름을 고려하여 50~150㎜ 범위 내 일정간격으로 이송롤러(15)와 롤러 사이, 즉 전극(45)의 상부에 배치되도록 한다.
상기와 같이 설치되는 분사노즐(46)로 분사된 처리용액은 처리조(6a)에 일단은 수용되며, 처리조(6a) 수위가 높아져 사용된 용액이 양측으로 흘러넘치게 되면, 용액은 하부에 배관 설치된 저장탱크(43)로 유입된다.
상기 저장탱크(43)의 배관부에는 사용한 용액에 함유된 반응생성물이나 이물질의 용액혼입을 막기 위한 보조필터(44)가 부가적으로 구비되어 있기 때문에 저장탱크(43)로 유입되는 용액의 수명을 연장시키고, 재활용시 처리용액의 성능을 유지시킬 수 있다.
따라서, 저장탱크(43)와 배관되어 상기 분사노즐(46)로 여과 및 순환펌프(42)가 항상 처리용액을 안정하게 공급할 수 있도록 하는 것이다.
상기 전기화학 에칭조(6)의 내부에 구비되는 처리조(6a)는 상기의 공정에 있어서 내약품성이 있는 재질로 구성하면서, 약 150℃의 온도에 견딜 수 있는 재질로 구성한다.
또한, 처리용액이 저장탱크(43)로 흘러들어가게 하는 출수구의 크기는 유량을 고려하여 판재의 표면을 기준으로 5~15㎜ 범위로 용액이 채워진 다음 아래로 흘러내릴 수 있도록 설계하여 판재(1)와 용액의 반응이 원활하도록 조절한다.
또한, 전기화학 에칭조(6)는 별도의 온도조절수단을 구비하는데, 이는 상기 저장탱크(43)의 일측에 설치된 온도센서(49)와 연결되면서 저장탱크(43)의 하부에 설치되는 가열기(48)로 구성된다.
즉, 상기 온도센서(49)로부터 용액의 온도가 감지되면, 이에 따라 가열기(48)가 자동으로 작동되도록 구성하는 것이다.
또한, 본 발명의 전기화학 간접에칭공정이 실시되는 전기화학 에칭조(6)는 일측에 별도의 농도조절수단을 구비하는데, 이는 상기 저장탱크(43)의 일측에 설치된 농도센서(53)와 연결되어 용액 원액을 공급하는 공급펌프(52)와 이에 배관된 원액탱크(51)로 구성된다.
즉, 상기 농도센서(53)로부터 저장탱크(43)에 수용된 용액의 농도가 감지되면, 이에 따라 공급펌프(52)가 작동하여 용액의 원액을 원액탱크(51)로부터 공급할 수 있도록 구성하는 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 양극산화피막처리공정이 실시되는 양극산화 피막처리조(11)는 상기 설명한 전기화학 에칭조(7)의 구성과 거의 유사하며, 단지 차이가 나는 부분은 전원공급에 있어서 전극(45)의 음극(45b)이 판재(1)의 상부에 배치되고, 양극(45a)이 판재(1)의 하부에 배치되어 전극(45)의 음극(45b) 및 양극(45a)이 대면하도록 위치하여 이송되는 판재(1)의 일면이 양극산화 처리되도록 구성한 것이다. 상기의 장치는 도 3에서 보는 바와 같이 구성하되, 전기화학 에칭장치와 유사하며, 차이점은 전원공급에 있어서 음극을 판재의 윗부분에 배치하고 양극을 판재의 아랫부분에 배치하여 음극과 마주보는 판재의 면이 양극산화 처리되도록 하는 것이다.
또한, 상기 설명한 전기화학 에칭조(7)는 저장탱크(43)에 온도를 조절하기 위한 온도조절수단(온도센서, 가열기)이 구비되는 반면에, 양극산화 피막처리조(11)는 처리용액이 일정 온도로 유지되어야 하기 때문에 가열수단이 아니라 열교환기(61)를 상기 저장탱크(43)와 배관 설치하여 온도센서(49)에 의하여 감지된 온도에 따라 용액의 온도를 일정하게 유지하고 있다.
그 외 장치부분은 상기 설명한 전기화학 에칭조(7)의 구성과 동일하게 구성한다.
상기 설명한 연속자동화설비를 이용하는 본 발명의 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법을 구성하는 세정단계는 표면을 적당한 거칠기로 연마한 알루미늄 판재에 부착된 유지 및 이물질을 제거하는 공정이다.
상기의 세정단계는 알루미늄 판재를 10~30%의 황산(H2SO4)용액과 5~100ppm의 부식억제제로 혼합 조성된 세정액을 60~80℃ 온도로 하여 분사하면서 연속적으로 이송하도록 하여 유지와 이물질을 화학적으로 제거하는 화학세정공정과 이러한 화학적인 세정을 거친 알루미늄 판재를 물로 위와 아래에서 동시에 분사하면서 연속적으로 이송하면서 세척하는 세정공정으로 이루어진다.
상기와 같이 세정단계를 거친 알루미늄 판재는 활성화처리단계를 통하여 그 일면에 에칭을 위한 표면조도의 균일화를 행하게 된다.
이러한 활성화단계는 1~15%수산화나트륨(NaOH)용액과 5~100 ppm의 부식억제제로 혼합 조성된 활성화 처리액을 40~80℃의 온도로 하여 위에서 분사하면서 연속적으로 이송하도록 하여 일면의 조도를 균일화시켜주는 조도균일화공정과, 이러한 조도균일화 공정을 거친 알루미늄 판재를 물로 위와 아래에서 동시에 분사하면서 연속적으로 이송하면서 세척하는 세척공정으로 이루어진다.
상기한 바와 같이 조도균일화 단계를 거친 알루미늄 판재는 일면에 거친 면을 형성시켜 불화탄소수지와의 밀착력을 향상시키기 위하여, 도 3에 도시된 전기화학 간접에칭수단에서 그 일면이 에칭되게 한다.
이와 같은 전기화학 간접에칭단계는 1~10% 염산(HCl)으로 조성되고 20~60℃의 온도로 하여 위에서 분사하면서 연속적으로 이송하도록 하되, 처리액이 판재를 5~15㎜로 덮을 정도로 채워지도록 유량을 조절하여 간접전원 공급방식을 이용하여 10~40 A/dm2의 전류밀도로 알루미늄의 일면을 전기화학적으로 에칭하는 전기화학에칭공정과, 에칭이 이루어진 알루미늄 판재의 표면을 물로 위와 아래에서 동시에 분사하면서 연속적으로 이송하면서 세척하는 세척공정으로 이루어진다.
상기한 바와 같이 전기화학 간접에칭단계를 거친 알루미늄 판재는 스맛트(smut)의 형성으로 불화탄소수지와의 밀착력을 감소시키므로 이러한 스맛트를 제거하여 불화탄소수지와의 밀착력을 향상시키기 위하여 중화처리를 실시한다.
중화처리단계는 20~40% 질산(HNO3)용액과 5~100 ppm의 부식 억제제로 혼합 조성된 활성화 처리액을 상온에서 위에서 분사하면서 연속적으로 수십 초~5분 이내로 이송하도록 하여 일면의 스맛트를 제거하는 중화처리공정과, 이러한 중화처리공정을 거친 알루미늄을 판재를 물로 위와 아래에서 동시에 분사하면서 연속적으로 이송하면서 세척하는 세척공정과, 부가적으로 상기 세척공정보다 강력한 물줄기로 위와 아래에서 분사하면서 연속적으로 이송하는 제트수세 공정으로 이루어진다.
상기한 바와 같이 중화처리가 완료된 알루미늄 판재의 타측면은 양극산화 피막처리 단계에서 산화피막을 형성함으로서 부식을 방지할 수 있다.
즉, 상기의 양극산화 피막처리 단계는 10~20%의 황산(H2SO4)용액과 5~100ppm의 부식억제제로 혼합 조성된 세정액을 10~30℃ 온도로 하여 분사하면서 연속적으로 이송하도록 하되, 처리액이 판재를 5~15㎜로 덮을 정도로 채워지도록 유량을 조절하여 간접전원 공급방식을 이용하여 1~10 A/dm2의 전류밀도로 하여 알루미늄 판재의 타측면에 양극산화 피막을 입히는 양극산화 피막형성공정, 물로 위와 아래에서 동시에 분사하면서 연속적으로 이송되면서 세척하는 세척공정으로 이루어진다.
상기 양극산화 피막처리단계에서 양극피막이 형성된 알루미늄 판재는 건조과정에서 발생하는 얼룩을 방지하기 위해 열수를 사용하여 위와 아래에서 동시에 분사하거나, 열수에 침적시켜 이송라인을 타고 이송되면서 세척되는 탕세공정과, 탕세가 완료된 판재 표면의 수분 및 습기를 제거하는 건조공정으로 이루어지는 세정건조 단계를 거쳐 마무리되는 것이다.
각 단계별 공정에서 처리액은 저장탱크를 이용하여 순환방식으로 재사용되고 수세액은 자동조절기에 의해 물의 양을 보충하고 이물질의 함유량을 분석하여 일정시간이 흐른 뒤 물을 교환하고, 각 공정의 처리액 관리는 온도조절기를 통하여 일정한 온도를 유지하며, 농도조절기를 이용하여 주기적으로 액이 자동적으로 보충되도록 하며, 일정 기간이 흐른 뒤 용액을 교환한다.
이와 같은 전기화학 간접에칭 공정이 끝난 판재에 있어서는 기존의 알루미늄 연속 자동코팅장치와 연계하여 자동화라인을 완성할 수 있다.
이하, 실시예에 따라서 본 발명의 작용을 설명한다.
상기 기술한 바와 같은 본 발명의 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법으로 제작된 시편의 알루미늄 판재 거칠음, 크로스 컷(cross cut) 시험, 염수분무시험 및 염수침적시험 방법과 합격 기준을 아래에 기술한다.
[판재의 표면사진과 거칠기 시험]
도 5에 도시된 사진은 전기화학에칭 공정까지 거친 판재의 표면형성과 조도 시험 결과로서, 표면형상은 돌기모양과 기공조직으로 균일한 표면을 이루고 있어 불화탄소수지 코팅시 우수한 밀착력을 형성할 것으로 기대되는 형상으로 유사한 표면형상을 합격 기준으로 하고 조도에 있어서도 밀착력에 적합한 수치를, 도 6에 도시된 바와 같이, Ra = 0.8~2.5로 하였다.
[판재의 크로스 컷(cross cut) 시험결과]
불화탄소수지 코팅까지의 모든 공정을 거치고 제품의 형상으로 성형까지 거친 제품에 있어서 평면으로 된 제품과 굴곡이 있는 제품 2가지를 크로스 컷 시험한 결과를 도 7 내지 도 8에 도시하였다,
도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 합격의 기준은 100/100을 기준으로 선정하였으며, 불화탄소수지 코팅까지의 모든 공정을 거치고 제품의 형상으로 성형까지 거친 제품에 있어서 평면으로 된 제품과 굴곡이 있는 제품 2가지를 염수분무시험기를 이용하여 염수분무시험을 실시하였고,
염수침적시험은 염수를 제품용기에 넣고 일정 시간 경과 후에 관측하는 방식으로 염수분무시험시 120시간이상, 염수침적의 경우 60시간 이상 코팅층의 결함에 의한 부식이 발생하지 않는 것을 기준으로 설정하였다.
[기준조건]
1) 세정단계
-용액의 성분 : 20% 황산(H2SO4)용액
-용액의 온도 : 70℃
2) 활성화처리 단계
-용액의 성분 : 3% 수산화나트륨(NaOH)용액
-용액의 온도 : 70℃
3) 전기화학 간접에칭단계
-용액의 성분 : 5% 염산(HCl)용액
-용액의 온도 : 40 ℃
-전원 공급량 : 30 A/dm2
4) 중화처리 단계
-용액의 성분 : 30 % 질산(HNO3)용액
-용액의 온도 : 상온
5) 양극산화 피막처리 단계
-용액의 성분 : 15% 황산(H2SO4)용액
-용액의 온도 : 10~30 ℃
6) 평가
-표면사진 결과 : 합격
-표면조도 : Ra = 1.41
-크로스 컷 시험결과 : 100/100
-염수 분무시험 : 120시간 이상
-염수 침적시험 : 60시간 이상
상기의 조건을 기준으로 하여 단계별 조건에 변수를 가지고 실시한 알루미늄 판재 거칠음, 크로스 컷(cross cut) 시험, 염수분무시험 및 염수침적시험 결과를 각 실시예로 기술한다.
[실시예 1]
세정단계 조건변화
1) 세정단계 조건
2) 세정단계 조건
3) 세정단계 조건
4) 세정단계 조건
[실시예 2]
-활성화처리 단계 조건변화
1) 활성화처리 단계 조건
2) 활성화처리 단계 조건
3) 활성화처리 단계 조건
4) 활성화처리 단계 조건
[실시예 3]
-전기화학 간접에칭단계 조건변화
1) 전기화학 간접에칭 단계 조건
2) 전기화학 간접에칭 단계 조건
3) 전기화학 간접에칭 단계 조건
4) 전기화학 간접에칭 단계 조건
5) 전기화학 간접에칭 단계 조건
6) 전기화학 간접에칭 단계 조건
7) 전기화학 간접에칭 단계 조건
8) 전기화학 간접에칭 단계 조건
[실시예 4]
-중화처리 단계 조건변화
1) 중화처리 단계 조건
2) 중화처리 단계 조건
3) 중화처리 단계 조건
4) 중화처리 단계 조건
상술한 바와 같이, 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법에 관한 본 발명은 in-line 공정에 맞는 세정, 수세, 활성화 처리, 전기화학 간접에칭, 중화처리, 양극산화 피막처리 공정의 개발과 더불어, 각각의 공정에 있어서는 라인 속도에 따라 독립적으로 온도, 농도, 액 교환 주기 등을 고려한 전기화학적인 최적의 조건을 개발하였다.
따라서, 제품의 단가를 낮추기 위한 대량생산에 적합하도록 공정과 조건을 설정하였으며, 최종 제품의 시험에 따른 조건 설정으로 일정한 고품질을 유지할 수 있으며, 자동 액의 조절과 액의 순환 방식을 이용하여 액의 손실을 방지할 수 있어 원가 절감이 가능한 유용한 기술이다.
도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법의 공정을 도시한 공정도;
도 2는 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법을 실시하기 위한 설비의 개략도;
도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법에 이용되는 전기화학 간접에칭수단의 개략도;
도 4는 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접급전 방법에 이용되는 양극산화피막처리수단의 개략도;
도 5는 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법으로 처리한 알루미늄 판재의 표면 확대도;
도 6은 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법으로 처리한 알루미늄 판재의 표면조도;
도 7은 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법으로 알루미늄 판재에 불화탄소수지 코팅한 제품의 평면부분의 크로스 컷 시험한 결과를 도시한 사진도;
도 8은 본 발명에 따른 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법으로 알루미늄 판재에 불화탄소수지 코팅한 제품의 굴곡부분의 크로스 컷 시험한 결과를 도시한 사진도이다.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
1:알루미늄판재 2:화학세정조 3:제1수세조 10:세정수단
4:조도균일화조 5:제2수세조 20:활성처리수단 13:탕세조
6:전기화학 에칭조 7:제3수세조 30:전기화학 간접에칭수단
8:중화처리조 9:제4수세조 40:중화처리수단 14:건조기
11:양극산화 피막처리조 12:제5수세조 50:양극산화 피막처리수단

Claims (7)

  1. 알루미늄 판재(1)의 표면에 부착된 유지 및 이물질을 제거하기 위해 황산(H2SO4) 용액을 분사한 다음, 수세하는 세정단계와;
    상기 세정된 알루미늄 판재(1)의 표면에 수산화나트륨(NaOH) 용액을 분사하여 표면의 조도를 균일화한 다음, 수세하는 활성화 처리단계와;
    상기 활성화처리된 알루미늄 판재(1)의 표면에 염산(HCl)용액을 분사하면서 간접전원을 공급하여 알루미늄의 일면을 전기화학적으로 에칭한 다음, 수세하는 전기화학 간접에칭단계와;
    상기 표면거칠기 형성된 알루미늄 판재(1)에 질산(HNO3)용액을 분사하여 불화탄소수지와의 밀착력 향상을 위하여 중화처리한 다음, 수세하는 중화처리단계와;
    상기 중화처리된 알루미늄 판재(1)의 간접에칭이 되지 않은 다른 면을 양극산화 처리하여 산화를 방지하도록 황산(H2SO4) 용액을 분사하면서 간접전원을 공급하여 알루미늄의 타측면에 양극산화 피막을 형성한 다음, 수세하는 양극산화 피막처리단계와;
    상기 양극피막처리된 알루미늄 판재(1)를 열수에 침적시켜 세정한 다음, 판재(1)의 표면에 존재하는 수분 및 습기를 제거하는 세정건조단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 세정단계는 10~30%의 황산(H2SO4) 용액과, 5~100ppm의 부식억제제로 혼합 조성된 세정액을 60~80℃온도로 분사하여 알루미늄 판재(1)의 표면에 부착된 유지 및 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 활성화 처리단계는 세정된 알루미늄 판재(1)의 표면에 2~15% 수산화나트륨(NaOH)용액과 5~100ppm의 부식억제제로 혼합 조성된 세정액을 60~80℃의 온도로 분사하여 표면의 조도를 균일화하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기화학 간접에칭단계는 활성화처리된 알루미늄 판재(1)의 표면에 1~10% 염산(HCl)용액을 20~60℃의 온도로 분사하면서 간접전원 공급방식으로 10~40A/dm2의 전류밀도로 알루미늄의 일면을 전기화학적으로 에칭하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 중화처리단계는 표면거칠기가 형성된 알루미늄 판재(1)에 20~40% 질산(HNO3)용액과 5~100 ppm의 부식억제제로 혼합 조성된 용액을 상온에서 분사하여 중화처리하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극산화 피막처리단계는 중화처리된 알루미늄 판재(1)의 간접에칭이 되지 않은 다른 면을 양극산화 처리하여 산화를 방지하도록 10~20%의 황산(H2SO4) 용액과 5~100ppm의 부식억제제로 혼합조성된 용액을 10~30℃범위로 하여 분사하면서 간접전원 공급방식을 이용하여 1~10A/dm2의 전류밀도로 알루미늄의 타측면에 양극산화 피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 세정건조단계는 양극피막처리된 알루미늄 판재(1)를 열수에 침적시켜 세정하는 하나 이상의 탕세조를 거쳐 봉공처리와 표면얼룩을 제거하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 연속자동화 시스템에 의한 전기화학 간접에칭 방법.
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