1.1 목적
Al은 원래 대단히 활성(活性)적인 금속으로 공기속에 노출되면 금속표면이 즉시 산화물 (자연적 산화피막)로 덮이게 되어 순수한 금속면이 생기지 않는데 이로인해 Al상의 도금 및 다른 금속을 코팅시키기 어렵게 한다. 또한 자연 산화피막은 피막두께의 한계로 공업적 이용가치가 적으므로 자연의 산화피막을 전기적, 인공적인 방법으로 더욱더 두껍게 해서 두께가 10μ이상이 되는 산화물 등을 만들어 사용한다.
1.2 특성
①일반적으로 Al의 양극처리가 대부분을 차지하므로 Al의 양극산화로 일컫는다.
②양극산화피막은 일반도금 방법과 반대로 Al소지 제품을 전해액 중에서 양극으로 (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 황산을 사용
⑥ 피막은 전기저항이 크고, 경도가 높으며(내마모성) 내식성이 뛰어나며, 염색처리가 가능해 외관장식성도 뛰어나다.
⑦ 피막층은 다공질(多孔質)층과 BARRIER층의 2중 구조로 되어있다.
1.3 생성기구
화학반응
ⓐ Al→Al+³＋3e-
ⓑ Al+³(금속제품)→(영동)→(BARRIER 층 표면)
ⓒ Al+³＋3O-²→Al₂O₃
ⓓ Al₂O₃→(수화)→AlO(OH) :용액중에서 용해
위 반응중 ⓐ,ⓑ는 전기화학 반응이며 ⓓ는 순수자연 반응이다.
① 피막생성
Al표면에 강한 전장(電場)을 주어서 그 힘에 의해서 Al이온을 끌어내어 산 소와 결합시켜 산화알루미늄을 만든다.
② 피막성장
생성원인 Al산화피막은 양호한 전열체 (산화피막을 통한 이온 및 전자 통과난이)
이나 매우강한 전장력을 가하면, 이 산화피막속을 알루미늄이온이 이동할수 있게
되어 산화피막이 더욱 두꺼워진다.
③ 다공질화(多孔質化)
이렇게 생긴 구멍에 산소이온이 Al내부로 확산해 들어가고 반면에 Al이온은 외 부로 나오게 되어 산화물이 계속 생기며 산화피막이 두꺼워진다.
양극산화피막은 전해액중에 Al을 양극으로 해서 전해시에 처음생긴 Al₂O₃의 얇은 층인 활성층과 다공질이 있는 영역의 다공층으로 이루어져있다.
1.4 제조설비 및 재료
1.4.1 재료
① 표면청정 : 탈지제, 에칭제, 산세액, 화학연마액 전해연마액, 무광택처리액
② 양극산화 : 황산, 수산, 크롬산
③ 후처리 : 각종염료, 봉공처리제, 특수첨가제
1.4.2 사용설비
① 표면청정 : 탈지조, 수세조, 에칭조, 산세조, 화학연마조, 전해연마조,
무광택처리조, 정류기, HEATER, AIR BLOWER, 배기설비
② 피막시설 : 피막조, 냉동기, 정류기, 온도계, HEATER, AIR BLOWER, 배기설 비
③ 후처리시설 : 염색조, 봉공조, 수세조, 건조기, HEATER, AIR BLOWER, 온도 계, 배기설비
1.5 기타
1.5.1 양극산화피막의 봉공처리(SEALING)
① 양극산화피막은 형성초기에는 대단히 활성으로 그대로 방치해두면 공기속의
GAS등을 흡착하여 결국은 불활성(오염상태)로 된다. 따라서 안정된 산화피 막을 이루기 위해 봉공처리를 한다.
② 양극산화피막의 구멍은 수화봉공에 의한 체적팽창으로 거의 막히게 되어 불 활성으로 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 약하지만 대기환경, 해수, 물, 식품류, 약품류에 대해서는
꽤 강한 내식성을 나타낸다.
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