KR930003824B1 - 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 착색시키는 방법 - Google Patents

알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 착색시키는 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 착색시키는 방법
제 1 도는 본 발명에 따르는 착색 처리를 받은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 착색 양극 산화물 코우팅내 착색화합물에 함유된 철의 분포를 보여주는 EPMA 도해이다.
제 2 도는 착색 화합물이 전기영동 처리없이 형성될 때 얻어진 착색 양극 산화물 코우팅내 착색 화합물에 함유된 철의 분포를 보여주는 EPMA도해이다.
본 발명의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 표면에 청색, 초록색, 적색, 갈색, 흰색등의 내구성 원색을 부여하기 위한 방법에 관한 것이다.
양극 산화물 코우팅을 그위에 형성시키기 위해 이미 처리된 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 착색시키기 위한 방법으로서, Ni, Co, Cr, Cu, Cd, Ti, Mn, Mo, Ca, Mg, V, Pb 및 Zn 같은 금속의 유기산염(예컨대, 옥살레이트, 아세테이트 및 타르트레이트) 및 무기산염(예컨대, 니트레이트, 설페이트, 포스페이트, 하이드로클로라이드, 크로메이트)로부터 선택된 적어도 하나의 금속염을 함유하는 전해질 용액에 양극 산화 처리된 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 침지시키고, 침지된 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 교류로의 전해에 적용시켜 관련 금속, 금속 수산화물 또는 금속 산화물을 양극 산화물 코우팅내로 미소기공에 부착시켜, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 표면에 상응하는 색을 부여하는 것으로 구성되는 소위 전해 착색법(일본 특허 출원 SHO 38(1963)-1,715 및 SHC 54(1979)-23, 661에 개시되어 있음) 및 제 2 전해 과정에서 직류, 교류, 그와 유사한 파형 또는 변형된 파형을 조합하는 것으로 구성되는 방법과 같은 여러 방법이 당분야에 공지되어 있다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료내에 혼입될 원소의 작용 또는 특정 종류의 전해질 용액으로 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 양극 산화 처리하여 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료에 착색된 양극 산화물 코우팅을 형성시키는 것으로 구성되는 소위 내부 색 양극 산화처리 방법(integral color anodizing method)은 당 분야의 기술자들게 알려져 있다[미합중국 특허 제3,031,387호, 제3,143,485호 등에 기술된다]. 상기된 바와 같은 전기 화학적 처리에 의존하는 방법들 이외에, 무기 화합물들 또는 유기 염료들의 욕을 사용하는 침지 착색법이 또한 당 분야에 잘 알려져 있다.
상기된 전해 착색 또는 내부색 양극 산화와 같은 전기화학처리로, 중간 두께(예컨대, 9㎛이상)의 양극 산화물 코우팅으로 내구성을 충족시키기 위해 제공된 예컨대, 건축재료용 외장 재료 같은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료에 밝은 원색을 부여하는 것은 쉽지 않다. 양극 산화물 코우팅은 원색을 부여하기 위해 제 2 양극 산화 과정에서 직류, 교류, 그와 유사한 파형, 변형 파형 또는 전압을 조합해 그들의 미소 기공크기와 수를 증가시키기 위해 처리할 때 실제적인 내구성이 감소한다고 알려져 있다.
이와는 다르게, 침지 착색법으로 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료에 내구성의 밝은 색을 부여하는 것은 쉽지 않은데, 이것은 물로 세척시키는 것과 같은 후처리동안 양극 산화물 코우팅의 미소 기공의 유입부에 착색물질이 주로 부착되고, 부착된 착색 물질이 착색된 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료에 내식성 및 내광성을 부여할 정도로 미소 기공으로부터 제거되기 때문이다.
그러므로, 본 발명의 전반적인 목적은 여러 내구성의 원색을 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 표면에 부여할 수 있는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 착색방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 양극 산화물 코우팅 미소 기공내에 착색 화합물을 화학 반응에 의해 부착시키므로써 비교적 짧은 시간동안 내구성의 맑은 색을 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료에 부여할 수 있는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 착색방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또는 다른 목적은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 착색 양극 산화물 코우팅의 미소 기공내에 착색화합물을 화학반응에 의해 부착시키므로써 내구성의 다양한 색을 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료에 부여할 수 있는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 착색 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 양극 산화물 코우팅내의 미소 기공을 확대시키거나 변형시키는 것과 같은, 코우팅의 내구성을 부여하기 쉬운 변형처리에 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 양극 산화물 코우팅을 적용시킬 필요없이, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 표면에 높은 작동 효율을 가진 내구성 색을 부여할 수 있는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 착색방법을 제공하는 것이다.
상기된 목적을 수행하기 위해, 본 발명에 따라 하기 A)-C)단계들로 구성되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 착색 방법이 제공된다 :
A) 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 양극산화에 적용시켜 그의 표면상에 양극 산화물 코우팅을 형성시키는 단계,
B) 양극산화 처리된 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 헥사시아노 페레이트(II) 또는 헥사시아노 페레이트(III)를 함유하는 욕내 전기영동 처리에 적용시키는 단계, 및
C) 상기 단계(B)의 처리를 받은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를, Fe, Ni, Co, Cu, Zn, Cd, Ba, Ti 및 Mg의 염으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 염 및, 황산나트륨, 황산칼륨, 염화나트륨 및 염화칼륨으로 구성되는 군으로부터 첨가제로서 선택되는 적어도 하나의 전해질을 함유하는 욕내 침지 처리에 적용시키는 단계.
상기 방법에서, 상기 양극 산화 단계 A) 이후의, 금속염을 함유하는 전해질 용액에서의 전해착색 또는 상기 양극산화 단계 (A)에서의 착색 양극 산화물 코우팅 형성을 위한 내부 색 양극 산화 처리를 실시하고, 결과 형성된 착색 양극 산화물 코우팅을 상기 단계 B)의 상기 전기영동처리 및 상기 단계 C)의 상기 침지 처리에 적용시켜 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 표면에 다양한 색을 부여할 수 있다.
본 발명의 상기 및 많은 다른 장점, 양상 및 다른 목적은 하기 상세한 설명을 참고로 당 분야의 기술자들에게 명백해질 것이다.
이제, 본 발명은 하기에 상세히 기술될 것이다. 먼저, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 통상적인 방법에 따라 양극 산화에 적응시켜 그의 표면상에 양극 산화물 코우팅을 형성시킨다. 양극 산화는 당 분야의 기술자들에게 잘 알려져 있어서, 이는 본 발명의 설명에서 생략될 것이다.
그리고나서, 양극산화 처리된 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를, 약1-약60g/ℓ(바람직하게 5-20g/ℓ)의 헥사시아노 페레이트(II) 또는 헥사시아노 페레이트(III)(예컨대, 칼륨 페로시아나이드, 나트륨페로시아나이드, 칼륨페리시아나이드 및 나트륨 페리시아나이드)을 함유하는 PH8 이하의 약산성 수용액에 침지시키고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 양극으로하여 1-20V 전압을 인가하여 전기영동 처리에 적용시켜, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료상의 양극산화물 코우팅내 미소기공의 우묵한 벽상에 헥사시아노 페레이트(II)이온 또는 헥사시아노페레이트(III)이온의 흡착을 야기시킨다(단계 B).
그후, 상기 전기영동 처리를 받은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를, 각각 약2-약50g/ℓ의 농도로, Fe, Ni, Co, Cu, Zn, Cd, Ba, Ti, 및 Mg로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속염 및 황산나트륨, 황산칼륨, 염화나트륨 및 염화칼륨으로 구성되는 군으로부터 첨가제로서 선택된 적어도 하나의 전해질을 함유하는 약산성 수용액내에 약 0.5-약15분간 침지시킨다(단계C).
상기 처리에 의해, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 양극 산화물 코우팅 미소 기공의 우묵한 벽상에 상술된 전기영동 처리로 부착된 헥사시아노페레이트(II) 이온 또는 헥사시아노페레이트(III)이온은 상술된 금속염의 금속이온과 반응하여 양극 산화물 코우팅의 미소 기공의 우묵한 벽상에 헥사시아노철(II) 또는 헥사시아노철(III)의 금속 화합물의 형성을 야기시킨다. 결국, 수용액에 첨가된 금속염에 따라, 표 1에 지시된 다양한 색의 맑은 착색 코우팅이 얻어진다.
Figure kpo00001
침지처리에 사용될 욕에 대한 성분으로서, Ni2+, Zn2+및 Cd2+의 염이 상기된 바와 같이 효율적으로 사용가능하다.
본 발명에 따르는 전기영동처리의 효과 또는 작용은 첨부된 도면을 참고로 하기될 것이다. 제 2 도는 전기영동처리를 받지 않고 상기 착색처리로 얻어진 양극 산화물 코우팅내 착색 반응생성물에 포함된 철의 분포(EPMA 분석에 의해 얻어진 데이타의) 커브를 나타내고, 제 1 도는 본 발명의 전기 영동처리로 얻어진 양극 산화물 코우팅내 착색 반응 생성물에 포함된 철의 분포 커브를 나타낸다. 제 1 도에 보여진 착색 산화물 코우팅에서, 착색 화합물의 철이 양극 산화물 코우팅내 미소 기공의 우묵한 부분에 집중적으로 분포된다는 것을 이들 EPMA 도해로부터 명백하게 알 수 있다. 이러한 사실은, 헥사시아노페레이트(II) 이온 또는 헥사시아노페레이트(III) 이온이 양극 산화물 코우팅 미소기공의 우묵한 부분에서 전기영동으로 부착되고, 상기된 금속염에 의해 상기 부착 이온이 반응하여 착색된 반응 생성물 [헥사시아노철(II) 또는 (III)의 금속 화합물]을 생성시킴을 명백하게 교시하는 것이다.
더욱이, 본 발명에서, 양극 산화물 코우팅 미소기공의 우묵한 부분에 부착된 착색 화합물의 염색 견뢰도를 향상시키기 위해, 상기된 금속 염이외에 황산 나트륨, 황산 칼륨, 염화나트륨 및 염화 칼륨으로부터 선택된 전해질이 상기된 침지 처리(C)를 위해 사용되는 욕에 첨가된다. 즉, 침지 처리를 위한 욕에의 전해질 첨가는, 첨가된 전해질이 착색처리, 물로의 세척처리 또는 미소기공의 밀봉처리 동안 착색 화합물의 유리현상을 억제하거나 방지하는 효과를 크게 향상시키기 때문에 양극 산화물 코우팅의 미소 기공내에 형성된 착색 화합물에 매우 만족스러운 염색 견뢰도를 부여한다.
본 발명에 따라는 착색 방법에서, 부착된 이온상 금속염의 반응 및 전기영동 처리에 의한 양극 산화물 코우팅의 미소 기공내 헥사시아노페레이트(II) 또는 (III) 이온의 부착이 전해질을 함유하는 용액에서 모두 수행되기 때문에 착색 과정은 고밀도로 빠르고 균일하게 진행된다. 또한, 착색화합물이 양극 산화물 코우팅의 미소 기공의 우묵한 부분에서 형성된다는 사실이 착색된 알루미늄 또는 알루미늄 합금재료의 실질적인 내구성을 유지시키는데 효과적이다.
그후, 본 발명의 방법에 의해 착색되고, 전착 아크릴형 코우팅으로 부가적으로 피복된 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 샘플을 표면 특성에 대해 시험하였다. 결과가 표2에 기재되어 있다. 상기 시험에 의해 얻어진 데이타는, 샘플이 만족스러운 내구성을 가짐을 시사한다.
Figure kpo00002
주
1) 약간의 필요한 변경이 이루어진 것을 제외하고는 일본 공업표준(JIS) H8601 방법에 따라 시험이 행하여 졌다.
2) 약간의 필요한 변경이 이루어진것은 제외하고는 JIS H 8602방법에 따라 시험이 행하여 졌다.
3) 0.5% NaOH 에서의 링(ring)접촉
4) 5% HCl에서의 링 접촉
5) 0.26g/ℓ의 CuCl2및 4% NaCl을 함유하는 염 용액의 50℃에서 분무시키고, 아세트산을 첨가하여 pH3으로 산도를 조절했다.
6) 63℃에서 순수한 물을 1시간당 12분씩 간헐적으로 분무하는 방법을 사용하여 총 250시간 동안 Sunshine내후 시험기로 시험함.
RN=등급 번호
주어진 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 통상의 양극 산화처리대신 내부 색 양극 산화 처리에 적용시켜 알루미늄 또는 알루미늄 합금재료상에 착색된 양극 산화물 코우팅을 형성시키거나, 혹은 양극 산화처리가 이미 실시된 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 금속 염-함유 전해질 욕에서 AC 전해에 의해 전해착색처리에 적용시킨 후, 착색 산화물 코우팅 처리된 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료상에서 착색처리 즉, 본 발명에 의한 전기영동 처리(단기 B) 및 침지 처리(단계 C)를 수행하여, 다양한 색을 지닌 알루미늄 또는 알루미늄 합금재료들을 얻을 수 있다.
내부 색 양극산화처리 방법에 따라, 규소-함유 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 내부색 양극산화 처리에 적용시켜 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료에 회색을 부여하고 나서 회색 알루미늄 또는 알루미늄 합금재료를 본 발명에 따른 상기 두단계의 착색이 적용시킴으로써, 규소-함유 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료로부터 예컨대, 아름다운 푸른 빛을 띤 회색 알루미늄 또는 알루미늄 합금재료를 산출할 수 있다.
그후, 전해 착색 방법에 따라, 양극 산화 처리된 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 주 성분으로서 주석 염을 함유하는 산성 수용액내 AC 전해 착색에 적용시켜 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 산화물 코우팅에 황색을 띤 황금색을 부여한후, 황색을 띤 황금색 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 헥사시아노페레이트(II) 욕에서 전기영동 처리하고 옥살산제이철 및 황산나트륨을 함유하는 욕에서 침지 처리하여 맑은 황색을 띤 녹색 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 얻을 수 있다.
상기된 내부 색 양극 산화처리 및 전해 착색 처리는 잘 알려진 여러 방법에 의해 실시될 수 있다. 이들 처리방법은 당분야의 통상의 지식을 가진 자들에게 잘 알려져 있어서, 본 발명의 상세한 설명으로 부터 생략될 것이다.
상기된 바와 같이 본 발명에 따른 착색 처리에 의해 산출된 착색 알루미늄 또는 알루미늄 합금재료는 고온의 순수한 물로의 세척, 압축 증기로의 밀봉 및 화학약품으로의 밀봉과 같은 잘 알려진 여러방법에 의해 미소 기공의 밀봉을 수행하지 않거나 수행한 후, 코우팅 처리 예컨대, 담금 코우팅 및 전착 코우팅처리될 수 있다.
이제, 본 발명은 하기 실시예에 의해 예증되는 바, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
압연 알루미늄 합금 재료(6063S)를 190g/ℓ의 황산을 함유하는 수용액에서 직류를 사용하여 양극 산화에 적용시키고, 20℃로 유지시켜 그 위에 두께 11㎛의 산화물 코우팅을 형성시켰다. 그후, 양극산화처리된 알루미늄 합금재료를 10g/ℓ의 칼륨 페로시아나이드를 함유하는 pH2인 수용액에 탄소의 대응 전극을 음극으로서, 그리고 알루미늄 합금재료를 양극으로 하여 침지시키고 5V의 전압으로 전기영동처리 하였다. 다음, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 10g/ℓ의 암모늄 철 옥살테이프 및 10g/ℓ의 황산 나트륨을 함유하는 수용액에 침지시켜 밝은 청색 코우팅을 얻는다.
[실시예 2]
실시예 1에 기술된 전기영동 처리를 받은 압연 알루미늄 합금 재료를 20g/ℓ의 암모늄 철 옥살레이트 및 20g/ℓ의 황산나트륨을 함유하는 pH4.5인 수용액에 5분간 침지시키고, 45℃의 욕 온도에서 유지시켜 초록색으로 착색된 코우팅을 얻었다.
[실시예 3]
알루미늄 합금재료(6063S)를 190g/ℓ의 황산을 함유하는 수용액에서 직류에 의한 양극 산화에 적용시키고, 20℃로 유지시켜 11㎛두께의 산화물 코우팅을 형성시켰다. 양극 산화 처리된 알루미늄 합금재료를 30g/ℓ의 황산니켈 및 30g/ℓ의 붕산을 함유하는 욕내에서 12V의 AC전압으로 5분간 전기영동을 처리했다. 결과적으로, 청동색을 갖는 알루미늄 합금재료가 산출되었다. 상기 재료가 실시예 1에서와 동일한 착색 처리에 놓였을때, 그것은 회색 및 청색으로 착색되었다.
[실시예 4]
알루미늄 합금재료(6063S)을 190g/ℓ의 황산을 함유하는 수용액에서 직류에 의한 양극산화에 적용시키고 20℃에서 유지시켜 그 위에 11㎛ 두께의 산화물 코우팅을 형성 시켰다. 양극산화처리된 알루미늄 합금재료를 6g/ℓ의 황산 주석, 40g/ℓ의 황산, 40g/ℓ의 황산 암모늄, 3g/ℓ의 포르말린 및 3g/ℓ의 황산 제일철을 함유하는 수용액에서 12V의 AC전압으로 4분간 전기영동 처리시키고, 25℃에서 유지시켜 황금색의 알루미늄 합금 재료를 얻었다. 상기 처리된 재료를 실시예 1과 동일한 착색 처리에 적용시켜 초록색으로 균일 하기 착색된 알루미늄 합금 재료를 얻었다.
[실시예 5]
실시예1에 기술된 전기영동처리를 받은 알루미늄 합금 재료를 20g/ℓ의 황산코발트 및 10g/ℓ의 황산 나트륨을 함유하는 욕내에서 2분간 침지시켜 그 위에 밝은 회색 빛도는 초록색 코우팅을 얻었다.
[실시예 6]
실시예1에 기술된 전기영동 처리를 받은 알루미늄 합금재료를 30g/ℓ의 황화철(III) 및 10g/ℓ의 황산나트륨을 함유하는 pH2인 수용액 1분간 침지시켜 진홍색으로 착색된 코우팅을 얻었다.

Claims (6)

  1. A) 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 양극 산화에 적용시켜 그 표면상에 양극 산화물 코우팅을 형성시키는 것을 포함하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 착색 방법에 있어서, B) 상기 양극 처리 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 헥사시아노페레이트(II) 또는 헥사시아노페레이트(III)를 함유하는 욕내에서 전기영동 처리시키고, C) 상기 전기영동 처리된 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 Fe, Ni, Co, Cu, Zn, Cd, Ba, Ti 및 Mg 의 염으로 구성되는 군으로 부터 선택된 하나이상의 금속염 및, 황산 나트륨, 황산칼륨, 염화나트륨, 및 염화칼륨으로 구성되는 군으로부터 첨가제로서 선택된 하나이상의 전해질을 함유하는 욕내에서 침지처리시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 산화단계(A)에서, 착색된 양극 산화물 코우팅이 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료의 표면상에 형성되는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 산화 단계(A)를 거친 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 금속염을 함유하는 전해질 용액에서 AC전기분해 시켜 양극 산화물 코우팅의 착색을 실시하고, 결과 착색된 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 상기 전기영동처리(B) 및 상기 침지처리(C)에 적용시키는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 1-60g/ℓ의 헥사시아노페레이트(II) 또는 헥사시아노페레이트(III)을 함유하는 pH가 8 이하인 수용액에 넣고, 양극으로서 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료에 1-20V의 전압을 적용시켜 상기 전기영동 처리(B)를 실시하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 헥사 시아노페이트가 칼륨 페로시아나이드 또는 칼륨 페리시아나이드인 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 알루미늄 또는 알루미늄합금 재료를, 2-50g/ℓ의 상기 금속염 및 2-50g/ℓ의 상기 전해질을 함유하는 약산성 수용액에 0.5-15분간 침지시켜 상기 침지처리(C)를 실시하는 방법.
KR1019910003416A 1990-03-02 1991-02-28 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료를 착색시키는 방법 KR930003824B1 (ko)

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