1. 양극 산화 처리(anodizing)의 개요
양극 산화 처리 방법을 살펴보겠습니다. 양극 산화 처리 방법은 전해액에서 물건을 양극으로 하고 전류를 통하여 양극에서 발생하는 산소에 의하여 금속 표면에 고착된 산화 피막을 형성하는 처리로 황산법이 주로 사용되고 있습니다. 양극 산화 처리의 주요 공정도를 보면 먼저
AI 제품 → 기계연마 → 탈지 → 수세 → 양극산화처리 → 수세 → 착색 → 수세 → 봉공처리(실링)→ 건조 이러한 공정 과정을 보이고 있습니다.
2. 소재 및 피막의 생성
Al의 재료는 압연재료로 고순도 99.8% Al, 1050, 1100 등이 거의 소재의 대부분입니다. Al 재료에 양극처리하면 전해액의 종류와 전해 조건에 따라 색상, 두께, 내식성, 내 마멸성 등의 산화 피막의 성질이 달라지게 됩니다.
피막의 생성 과정을 보면 Al을 양극으로 하여 전류를 통과시키면 처음에는 얇고 치밀한 활성층이 생성되며 무수한 결함이 존재합니다. 따라서 온도가 높으면 산화 피막의 형상이 용이할 뿐만 아니라 더욱 많은 결함이 형성되게 됩니다.
3. 전처리
전처리의 탈지 방법을 보면 양극 처리 때의 탈지 방법은 휘발유, 석유, 트리클로로에틸렌 등의 유기 용제에 담그든지 이들 용제로 닦은 방법이 있습니다. AL은 알칼리에 침식당하게 되므로 탄산나트륨 6~18g/l, 제삼인산나트륨 6g/l, 비이온 활성제 약간이 첨가된 pH 9~11의 약알칼리 용액에서 온도 80~90℃로 높여 탈지하는 것이 좋습니다.
산성 탈지로서 황산 55%, 크롬산 무수물 약간의 액에 온도 60℃, 담금 시간 5초로 탈지할 수도 있습니다. 탈지를 완전히 하기 위해서는 황산 15%(용량)와 비이온 활성제 0.5%가 첨가된 전해액에서 음극 전류 밀도 3~10A/d㎡, 시간 0.5~3분, 양극 납판으로 처리한 것이 좋은 방법으로 여겨집니다.
4. 양극 산화 피막 처리의 개요
양극 산화 피막 처리의 조건 선정 부터 살펴보겠습니다. 양극 산화 피막 처리 조건에 적합하려면 전해액의 종류, 농도, 전압, 전류의 성질(직류, 교류 등), 전류 밀도, 온도, 전해 시간 등에 따라 다르며, 이들 중 전류 밀도, 시간, 액온을 가장 정확하게 지켜야 합니다. Al의 재질, 가공 상태(압연, 주조 및 표면 상태) 등도 역시 고려해야 합니다. 도금의 전후 처리의 정도, 걸이의 적절 여부 등에 직접적인 영향을 받게 됩니다.
5. 황산법 및 옥살산법
황산법의 특징을 먼저 알아보겠습니다. 황산법은 사용 전압이 낮고, 소모 전력량이 적으며, 약품 가격이 저렴합니다. 폐액 처리도 비교적 용이하며, 합금 성분에 의한 영향이 적으며, 피막의 색상도 옥살산보다는 엷어 투명도가 좋아 장식용에 적합한 방법입니다. 액의 조성을 보면 황산 10~30%로서 AI의 농도 한계는 20g/l이고 액온은 15-20℃, 전류 밀도는 0.6~3A/dm², 전압은 12~20V가 보통입니다. 시간은 30~40분이 보통이나 50~100분까지 할 수 있습니다.
다음으로 옥살산법(옥살산 알루마이트법) 입니다. 옥산살법은 손쉽고 예비 탈지가 필요 없으며, 광택도 황산법보다 좋으나 전력비가 많이 듭니다. 옥살산액에서 얻은 피막은 경도가 크고, 내식성이 우수하며 종류에는 직류법, 교류법, 교·직류 중첩법 등이 있습니다.
피막 생성률은 직류법이 좋으나 재료의 종류, 전해조건, 전해액 중의 염소 이온의 혼입 정도 등에 의하여 전해 중에 부식을 일으키는 경향이 있습니다. 따라서 교류법은 공식의 위험성은 적으나 피막 생성률, 피막 성능이 직류법보다 떨어진다고 알려져 있습니다.
액조성 요건은 옥살산 3-5%, 처리 조건은 15~35℃이며 전류 밀도는 직류일 때 0.4~35A/dm², 중첩 교. 직류일 때 0.4-7A/dm², 교류일 때 0.8~7A/dm², 전압은 직류 25V(1A/dm²), 교류 40~80V(1A/dm²)입니다.
6. 크롬 산 법
크롬 산 법의 특징을 살펴보겠습니다. 크롬 산 법은 항공기 부품 재료의 방식 처리에 적합하며, 피막의 두께가 얇고, 불투명 회색입니다. 크롬산 무수물 5-10% 액에서 온도 35℃, 전류 밀도 0.2~0.3A/dm², 전압 40V에서 30분 정도 처리하면 됩니다.
7. 혼산법
혼산법 중 황산- 옥살산법은 고전류 밀도로 할 수 있기 때문에 생산성을 높일 수 있습니다. 황산 6-15%, 옥살산 3~6%를 혼합하여 22℃에서 전해하면 경도가 큰 피막을 얻을 수 있고, 전류 밀도는 1.5~20A/dm'까지 조절할 수 있고, 전압은 황산법보다 조금 높게 하는 것이 좋습니다.
유기산-황산법은 방향족 또는 지방족 카본산에 황산, 옥살산 등을 첨가한 액에서 온도 20~35℃, 전류밀도 2~4A/dm², 45-80V로 전해합니다. 황갈색, 회색, 흑색 등의 색조를 띠는 내 마멸성과 경도가 크며, 내광성, 내후성이 양호한 피막을 얻을 수 있습니다.