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아노다이징의 정의
금속(부품)을 양극에 걸고 희석-산의 액에서 전해하면, 양극에서 발생하는 산소에 의해서 소지금속과 대단한 밀착력을 갖인 산화피막(산화알미늄 : Al₂O₃)이 형성된다. 양극산화란 즉 양극 (Anode)과 산화 (Oxidizing)의 합성어(Ano-dizing) 이다. 전기도금에서 부품을 음극에 걸고 도금하는 것과는 차이가 있다. 양극산화의 가장 대표적인 소재는 AL이고 그 외에 Mg, Zn, Ti, Ta, Hf, Nb 의 금속 소재상에도 아노다이징 처리를 하고 있다. 최근에는 마그네슘과 티탄 소재상의 아노다이징 처리도 점차 그 용도가 늘어 가고 있다.
알미늄상의 아노다이징 (Anodizing on aluminum Alloys)
알미늄을 양극에서 전해하면 알미늄 표면이 반은 침식되고, 반은 산화알미늄 피막이 혀성된다. 알미늄 양극산화는 다양한 처리액 조성과 농도, 첨가제. 처리액의 온도, 전압. 전류등에 따라 피막의 성질이 다르게 생산할수 있다.
양극산화피막의 특성
(1) 피막은 치밀한 산화물로 내식성이 우수하다.
특히 시링 후 처리한 것은 일반의 대기 조건하에서나 염수분위기 하에서 내식성능이 대단히 우수하다. 아노다이징에 의해 생성된 비정질 (아몰포스 : Amorphous) 의 산화알미늄 피막을 약산성의 뜨거운 물이나 끓는 탈이온수 혹은 고온의 중크롬산나트륨액 혹은 아세트산니켈의 액에서 시링하면 최대의 내식성을 발휘한다.
(2) 장식성 외관을 개선한다
모든 양극산화피막은 광택이 나고 상대적으로 우수적으로 모양을 내서 장식효과를 낸 다음에 아노다이징을 마지막 공정으로 사용하고 있다. 양극피막의 광택 수준은 처리전 금속소재의 조건의 좌우된다. 무광택 에칭은 광택을 줄이고 화학이나 전해연마, 버프연마 등은 광택을 낸다. 즉 소지의 확산이나 반사에 따라 광택이 다르게 된다. 건축용도로 사용하는 알미늄은 대부분 아노다이징으로 마감한다.
(3) 양극피막은 상당히 단단하여 내마모성이 우수하다.
하드아노다이징(경질양극산화)는 두께가 25㎛～100㎛ 이상까지 두껍게 피막을 올릴 수 있다. 이들 피막은 산화알미늄의 고유경도로서 내마모성이 필요한 회전부품의 용도로 안성마춤이다. 모든 양극피막이 소재 재질보다 더 단단하지만 크롬산법이나 일부 황산법의 피막은 두께가 너무 엷고 물러서 내마모성에는 적합하지 않은 경우도 있다.
(4) 도장밀착력의 향상
단단히 밀착되어 있는 양극피막은 모든 페인트 시스템에서 화학적으로 활성표면을 제공한다. 황산욕에서 처리한 양극피막은 무색으로 다음의 투명한 표면처리에 하지로 적당하다. 가혹한 부식환경하에서 사용하는 알미늄 부품을 도장하는 경우에는 도장전에 아노다이징을 전처리로 처리한다. 시링한 것은 내식성이 더 좋고 시링을 하지 않은 것은 도장의 밀착력이 더 좋다.
(5) 본딩성능의 개선
인산법이나 크롬산법에 의한 엷은 양극피막은 본딩성과 내구성능을 개선한다. 이들 피막은 대부분의 최신 항공기의 기체구조에 넓게 이용하고 있다.
(6) 윤활성의 개선
하드 아노다이징 후에 수동으로 연마나 혼닝으로 표면을 스므스하게 하고 그 위에 테프론 코팅을 하면 완벽한 윤활성능을 발휘할수 있다.
(7) 장식목적의 특유한 색상을 낸다
양극피막의 다양한 착색은 몇몇 방법으로 처리한다. 유기염료를 피막의 기공속에 흡착시켜 다양한 색상으로 착색한다. 또한 일부 무기 안료는 기공에 침전치켜 제한된 범위의 안정한 색상을 만들 수 있다. 자연발색법의 아노다이징은 합금 조성에 따라 다르나 건축용도의 안정한 흙빛 색상의 착색에 적당하다. 전해착색은 2차공정으로 일반의 아노다이징 처리후에 2차로 피막의 기공에 금속 안료를 전기적으로 석출시켜 안정된 색상을 얻는다. 건축에 많이 이용하며 특히 샤시에 많이 활용하고 있다.
(8) 도금의 전처리
일부의 양극피막은 고유의 다공성으로 전기도금을 할 수 있다. 일반적으로 도금전처리로 인산법 아노다이징을 처리한다.
(9)표면손상의 탐색
미세한 표면크랙을 크롬산 아노다이징액을 사용하여 탐색할수 있다. 크롬산액에서 아노다이징 처리하고 수세후 빨리 건조하여 표면을 검사하면 부품에 금이 가 있는 경우에는 균열부위에 크롬산이 들어가서 이 부근에서 크롬산이 스며나와 양극피막을 오염시킨다.
알루미늄의 성질과 재질
알루미늄 금속은 약 120년 전부터 산업용으로 활용되고 있다. 동과 철이 기원전 3000~5000년부터 사용된 것을 보면 상당히 늦다 . 알미늄은 자연적으로 표면에 산화알미늄 층이 생성되어 내면을 보호하므로 내식성이 우수하고, 연전성이 우수하여 성형, 절삭가공이 용이하다. 전기전도도는 동의 약 60%로 양호하고, 열전도도 우수하여 열 교환기, 엔진부품 등에 많이 사용하는 금속이다.
(1) 알미늄의 성질
알미늄은 반사성, 비자성, 무독성, 재생이 용이한 금속으로 그 활용이 확대일로에 있다. 알미늄의 물리적, 화학적 제성질을 보면 다음과 같다.
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기호
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AL
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선열팽창계수(20℃)
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23.9micro-in./℃
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원자번호
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13
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열전도도(20℃)
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0.53cal/㎠/㎝ per ℃/sec
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원자량
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26.9815
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전기저항(20℃)
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2.655 microhm-㎝
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비중
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2.70
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용해
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알카리, 염산, 황산
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융점
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659.7℃
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불용해
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질산, 아세트산, 암모니아
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비열
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0.215 cal/g/℃
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(2) 알미늄 합금 재질
알미늄은 연하고, 연전성과 팽창성이 우수하여, 용도에 따라 강도의 향상등 그 성질을 개선할 필요가 있다. 이중 원소를 가하여 유용한 알미늄합금을 만든다. 알미늄 합금은 판, 관,. 선, 봉,. 형재. 단조품 등의 전신재와 금형주물, 다이캐스트 등의 주물재로 크게 구분한다.
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