알루미늄의 양극산화(anodizing)

소개글

알루미늄의 양극산화(anodizing)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 양극산화의 의미와 그원리 및 목적

Ⅲ, 양극산화시 생성되는 피막의 종류, 성질 및 용도

Ⅳ. 전처리 및 양극산화의 전해액에 따른 분류 방법

Ⅴ. 결론

본문내용

온도를 저온, 고압 으로 하지 않는 한 한계를 나타낸다. 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적합하다. 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이 있다. 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점이 있으며 착색력이 좋은 막을 얻기 위해서는 액온을 27~30℃ 로 상승시키고 황산농도를 높여준다. 경도가 높으며 다공성이 적은 피막을 얻고 자 할 때는 황산농도를 7%정도로 낮추고 온도를 21~24℃로 유지하며, 경도가 높은 것을 원할 때는 황산 6~15%에 옥살산 3~6%를 혼합하여 22℃에서 처리한 다. Al의 순도는 옥살산보다는 예민하지 않으나 피막 중에 잔존하는 금속화합물 이나 Si 등은 용해하지 않고 피막 중에 잔류하여 피막의 광택과 내식성을 해친 다.
3) 경질양극산화
통상의 양극산화피막보다 내식성이 높고 내마모성이 우수한 피막을 얻고자 소위 경질양극산화처리라는 저온전해로 인한 양극산화법이 개발되었다.
경질양극산화피막은
① 욕온을 0℃ 부근 혹은 그 이하의 온도에서 처리
② 전해욕을 황산, 수산, 기타 산 및 이들의 혼합액 이용
③ 직류법이외에 교류를 중첩시킴
④ 설포살리실릭산이나 기타의 유기산.유기물 등을 전해욕에 첨가하여 상온에서 작업
등의 특징이 있다.
양극산화법
종류
조건
옥살산법
황산법
크롬산법
농도
H2C2O4
(1) 3~5% (2) 10%
H2SO4 10~20%
CrO3 3%
온도
(1) 20~30%
(2) 15~60%
(1)15~22℃
(2)옥살산을 첨가하면 35℃까지
40±20℃
전압
(1) AC 40~80 V
(2) DC 25~30 V
(1) AC 15~25V
DC = 0V로부터 서서히 상승해서 40V로 하고, 최후 5분간은 50V로 한다.
전류밀도
(1) AC 1~3 A/dm2
(2) DC 1~3 A/dm2
0.5~1.5 A/dm2
0.3~0.4 A/dm2
시간
10~60분
5~100분
60분
피막두께
H2C2O4 5%, 30±2℃
AC 3 A/dm2, 40분간에 10~12μm
H2SO4 20%, 30±5℃
DC 1.0 A/dm2, 20분간에 5~7μm
15분간에 3~3.5μm
특징
특히 순Al에 대해서는 경도, 내식성 등 가장 우수한 피막을 얻는다. 탈지력이 좋고, 저질Al에도 광택이 좋으며, 단점으로 전력과 약품의 소비가 많다.
설비가 많이 드나, 유지가 용이하고, 유지비가 적으므로, 보급이 많아지고 있다. 탈지력은 작으나, Al합금 및 착색용 양극산화에 적합하다.
투랄루민계에 적합한 양극산화법이며, 내식성이 있고 회색의 무광택 피막이며, 강도가 약하다. 착색에는 적합하지 않다.
양극산화처리 과정에서 나타나는 현상들은 다음과 같다.
① 홈부분은 낮은 전류밀도가 되어 경도가 낮게 된다.
② 돌출부, 특히 끝이 뾰족한 부분은 높은 전류밀도를 밭게 되어 경한 코팅층이 되어 크랙이 발생한다.
③ 오목하거나 볼록한 코너 부분에서는 응력에 의해 크랙이 발생한다.
④ 기판방향으로 천천히 퍼지면서 성장한 경우가 급속히 성장한 경우에 비해 연한 산화층이 얻어진다.
⑤ 전해용액의 조성이나 전해조건과 마찬가지로 처리할 부품의 기하하적 형태에 따라서도 산화층의 성질이 달라진다.
일반적으로 유기산을 황산 양극산화용액에 첨가하면 밝은 청동색이나 금색에서부터 흑색까지 다양한 색상을 얻으며 건축용 자재로 이용된다. 근간에는 고전압에서 pulse 전류를 이용하여 짧은 시간에 더 성질이 우수한 코팅층을 얻고 있다. Mg은 Al만큼은 잘 이용되지 않으며 Mg산화물이 물에 용해성이 있고 Al2O3에 비해 경도가 낮기 때문이다. 이는 주로 페인팅과 내식성을 위한 1차코팅에 이용된다.
양극산화의 특성을 위의 내용을 토대로 요약하자면.
① 일반적으로 Al의 양극처리가 대부분을 차지하므로 Al의 양극산화로 일컫는다.
② 양극산화피막은 일반도금 방법과 반대로 Al소지 제품을 전해액 중에서 양극으 로 (이때 발생기산소에 의한 산화피막형성),음극은 납등 불활성 재료를 사용.
③ 피막의 조성:Al₂O₃,무정형(無定型)
④ 소지금속인 Al의 순도가 좋을수록 미려하고 광택이 있는 피막가능
⑤ 양극산화피막에 사용되는 전해액은 여러 가지이나 국내에서는 주로 수산과 황 산을 사용
⑥ 피막은 전기저항이 크고, 경도가 높으며(내마모성) 내식성이 뛰어나며, 염색처 리가 가능해 외관장식성도 뛰어나?.
⑦ 피막층은 다공질(多孔質)층과 BARRIER층의 2중 구조로 되어있다.
이렇게 말할 수가 있다.
그 밖에 양극산화후 하는 과정이 있는데 이를 살펴보자.
양극산화피막의 봉공처리(SEALING)
① 양극산화피막은 형성초기에는 대단히 활성으로 그대로 방치해두면 공기속의 GAS등을 흡착하여 결국은 불활성(오염상태)로 된다. 따라서 안정된 산화피 막 을 이루기 위해 봉공처리를 한다.
② 양극산화피막의 구멍은 수화봉공에 의한 체적팽창으로 거의 막히게 되어 불 활 성으로 된다.
③ 봉공처리후의 주요 특성 변화로서는
-부식매체에 대한 내식성의 향상,
-오염방지능력의 강화,
-염색 및 착색된 피막의 안정성, 내광(내후)성 향상
-봉공처리의 양호여부가 내식성을 크게 좌우한다.
④ 봉공처리후의 내식성은,
-양극산화 피막은 전해 그대로의 피막에서는 충분한 내식성을 얻을수 없으며
봉공처리를 하므로서 비로소 우수한 내식성을 나타낸다.
-Al합금의 균질성도 내식성에 영향을 미치며, 순 Al-Mn계, Al-Mg계의 합금의
피막은 내식성이 좋고 Al-Cu계 합금 피막에서는 별로 좋지 못하다.
-실용 환경에서는 피막에 전면 부식이나 국부적인 부식이 발생하고 있는데
일반적으로 피막은 회산에 대해서는 강하나 알칼리에 대해서는 약간 약하지 만 대기환경, 해수, 물, 식품류, 약품류에 대해서는 꽤 강한 내식성을 나타낸다.
양극산화피막처리의 일반 공정도
Ⅴ. 결론
앞에서 살펴본 거와 같이 보호피막을 생성하여 부식 및 마모를 막아주며 칼라코팅, 페인트 및 유기코팅의 하자처리에 쓰이는 등 이러한 목적을 위한 양극산화에 대해서 깊이 이해하고 꾸준히 공부하여 그저 배우는 것만이 아닌 전문인으로서의 자질을 하나하나 가져갔으면 하는 바램이다.

키워드

알루미늄,   Al,   anodizing,   양극산화,   표면공학,   전해연마