아노다이징 도장 필요하신분 언제든지 전화주세요
1. 아노다이징(양극산화법)
아노다징은 알미늄 부품을 전해액에서 양극으로 하고 통전하면 양극에 발생하는 산소에 의해서 알미늄면이 산화되어 산화 알미늄(Al2O3)의 피막이 생기게 되는 원리입니다.
이 피막은 대단히 단단하고,내식성이 크며 극히 작은 유공성,섬유상이 되어 여러가지 색으로 염색을 할 수 있어,내식.내마모성의 실용성과 미관상의 처리가 많습니다.
일본에서는 직교류를 이용한 수산법으로 많이 행하여져서 알루마이트(Alumite)라고 부르며 우리나라 및 구미에서는 직류 유산법, 원명인 아노다이징(Anodizing)이라 부르게 되었습니다. 일반적으로 행해지는 아노다이징은 유산(황산법)법으로 유산농도가 15~20(wt %) 연질인 경우에서는 20~30 ℃ 범위에서 고루 사용되고 있으며 전압은 DC13 ~ 15 V 이내가 가장 많이 사용됩니다.
2.아노다이징 작업공정
피막공정 전에 오염물이나 산화물이 남아 있으면 안 됩니다, 또한 공정간의 이동시간이 길어지면 다시 오염이나 산화가 될 수도 있습니다
1.탈지(Cleaning) : 유지등 유기오염물을 제거
2.수세(Rinsing) : 흐르는 냉수제
3.엣칭(Etching) : 산화알미늄을 제거하며 대부분 수산화나트륨을 사용하나 가끔 산성엣칭도 이용.
4.광택연마(Polishing) : 광택 애노다이징에는 엣칭 대신에 화학연마나 전해연마
5.수세(Rinsing) : 흐르는 냉수제
6.디스맛트(Desmutting) : 엣칭이나 화학연마후에 표면상에 남은 스맛트(합금성분)을 용해/제거
7.수세(Rinsing) : 흐르는 냉수제
8.아노다이징(Andizing) : 연질(soft):대게 피막은 1A/dm2에서1분에 약0.28미크론 오름
경질(hard): 대게 피막은 3A/dm2에서 1분에 약 0.84미크론 오름 .
일부 상온의 특허 프로세스가 있으며 여러 전류파형도 이용한다.
9.수세(Rinsing) : 흐르는 냉수제
10.착색(Coloring) : 유기염료나 무기염료로 착색하고 금속안료로도 전해 착색
11.수세(Rinsing) : 흐르는 냉수제
12.시링(Sealing) : 내마모성이나 밀착성(도장등)을 향상하기 위해서는 시링하지 않음
그러나 시링하면 내식성이 향상.
13.수세(Rinsing) : 흐르는 냉수제
14.건조(Drying) : 상온, 에어 및 가열건조 . 가열건조시에 105도씨이상 올라가면
양극피막에 미세한 헤어라인형의 잔금균열이 생길 수 있음
3 사용약품에 의한 분류
① 농도(경량 %)
- 수산법 (H2C2O4) : 1) 3-5% 2) 10%
- 황산법 (H2SO4) : 10 ~ 20%
- 크롬산 법 (CrO3) : 3%
② 온도
- 수산법 - 1) 20 ~ 30 ℃ 2) 15 ~ 50 ℃
- 황산법 - 1) 15 ~ 22 ℃ 2) 수산첨가시 35℃ 까지
- 크롬산법 - 40 ± 20 ℃
③ 전 압
- 수산법 - 1) A.C 40 ~ 80 V 2) D.C 25 ~ 30V
- 황산법 - 1) D.C 12 ~ 20V 2) A.C 15 ~ 25 V
- 크롬산법 - DC = 0도부터 서서히 상승 40V로 하고 최후 5분간은 50V
④ 전류밀도
- 수산법 - 1) A.C 1 ~ 3 A/dm2 2) D.C 1 ~ 3 A/dm2
- 황산법 - 0.5 ~ 1.3 A/dm2
- 크롬산 법 - 0.3 ~ 0.4 A/dm2
⑤ 시간
- 수산법 - 10 ~ 50 분
- 황산법 - 5 ~ 100분
- 크롬산 법 - 60분
⑥ 피막두께
- 수산법 - H2C2O4 5% 30± 2 ℃ / AC 3 A/dm2 / 40분간에 10~20μ
- 황산법 - H2SO4 20% 20± 5 ℃ / D.C 1.0 A/dm2 / 20분간에 5 ~ 7μ
- 크롬산법 - 15분간에 3 ~ 3.5μ
⑦ 특 징
수산법 - 특히 순 Al에 대해서는 산도,내식성등 최우수한 피막을 얻음.
탈지력이 좋고 저질 Al에도 광택이 좋음.
결점 ; 전력,약품비가 많아짐.
황산법 - 설비비가 많이 드나 유지가 용이, 안가(安價)이므로 보급이 많아지고있음.
탈지력은 적으나 Al합금 및 착색용 아노다이징에 적합
크롬산 법 - 두랄루민계에 적합한 아노다이징법이며 내식성이 있고,탄색 무 광택 이며 강도가 약함
착색에는 적합치 않음.
※ 일본에서는 직교류 중첩을 이용한 수산법이 주종이고 우리나라 및 구라파는 황산법을 이용하여 직류만을 사용하는 방법이 80%이상 차지합니다. 크롬산법은 공해 및 건강상의 문제로 연구소 쪽에서만 가끔 행해집니다.
4. 아노다이징(anodizing) 피막의 생성원리
양극산화 피막도 전해의 일정이므로 Faraday의 법칙을 따르게 됩니다
그러나 공업적 양극산화법에 사용하는 전해액은 전부 산화 알미늄을 용해하는 성질을 가지고 있으므로 산화피막 생성의 전류 효율은 100%로 될수가 없습니다 . Faraday의 법칙에 따르면 1㎠ 의 양극 알미늄에 1A.min(分)의 Al2O3로서 다음의 중량만큼 생성됩니다.
2Al + 3O3 = A/2O3 2 * 3 가 = 6F 27 * 2 + 16 * 3 = 102
즉 6Faraday에 대해 A/2O3 가 102g 생성하므로 60초간에는
(102 * 60 ) / (6*96.494 ) = 0.1057g = 10.57 mg
만일 Al2O3 의 피막의 밀도가 3.1 이라 하면
(0.01057) / (3.1) = 3.14 * 10-3 Cm = 341 마이크로론이 됩니다.
또한 알미늄의 산화에 의한 감소는,Al의 비중이 2.7 이므로
(27 * 60) / (3*2.7*96494) = 2.07 * 10-3 Cm = 20.7 이 된다.
만일 피막이 가수(加水)되어 Al2O3 . H2O 또는 A100H 로 됩니다.
고 가정하고 3.1의 밀도를 가지게 되면 1 ㎠ 당 1A.min의 전기량에 대해 39.7μ 가 되는 셈입니다. 그러나 이것은 이상적인 경우이며, 설계와는 대단한 거리가 있는 것을 알 수 있습니다.
5. 아노다이징 피막의 구조
산화피막의 생성과 구조에 대해서는 미지의 점이 많으나 현재까지 알려져 있는 연구 결과를 간단히 소개합니다
아노다이징 전해액 중에 A1을 양극으로 해서 통전하면 우선 Al2O3, 의 엷은 층(barrierlayer 또는 활성층)이 생깁니다.
이 때 전압이 충분히 크면 전해액이 첨가되면서 피막의 침식을 조장 시킨다고 하는 설이 있으나 금속표면 처리 기술 Vol 16.No9 1965 p.408문헌에 의하면 그림의 (b)와 같이 A1면에 접한 활성층은 구의집합이고, 이 활성층은 A1을 과잉으로 품고 있는 것으로 보아 A1이 전류에 의해 용융산화되어 새로운 활성층이 생성되고,이와 같이 반복되어 산화 피막이 내부로 성장한다고 합니다.
0.01 - 0.1㎛ 200㎛
5. 아노다이징에서 피막두께가 올라가는 이유
도금에는 (-)극에 제품이 걸려서 도금이 되는데 전기는 항상 (+)극에서 (-)쪽으로 흘러서 도금이 되는데 아노다이징은 반대로 (+)극에 제품이 걸리는데 어찌하여 두께가 올라갈까요 ?
그 원리는 컵에다 물을 가득 채우면 마지막에 넘치기 직전에는 물이 넘치지 않으나 동전을 3개 정도 투입하면 물이 넘쳐 흐릅니다. 즉, 부피가 늘어났다는 애기입니다.
마찬가지로 알미늄은 면심입방격자를 이루고 있는데 각 모서리부분에 O2(산소)원소가 중간에 끼어 들게 되면서 부피가 팽창한다고 보면 아노다이징에서 부피가 왜 늘어나고 피막이 형성되면 두께가 10 μ(미크론) 입니다. 경질 피막인 경우 50μ 이 오르는가를 쉽게 이해 할 수 있습니다.
[다양한 형태의 아노다이징]
