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(AI상의) 양극산화 피막 (ANODIZING)

2017-06-19 05:42:07 2631

2.1 목적
 AI은 원래 대단히 활성(活性)적인 금속으로 공기속에 노출되면 금속표현이 즉시 산화물(자연적 산화피막)로 덮이게

 되어 순수한 금속면이 생기지 않는데 이로인해 AI상의 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.

 

2.2 특성
 ① 일반적으로 AI의 양극처리가 대부분을 차지하므로 AI의 양극산화로 일컬는다.
 ② 양극산화피막은 일반도금 방법과 반대로 AI소지 제품을 전해액중에서 양극으로(이때 발생기산소에 의한 산화피막

     형성), 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.

 

2.3 생성기구 

 

      화학 반응

   ⓐ AI → AI+³ + 3e-

   ⓑ AI+³(금속제품) (영동)→ AI+³ (BARRIER 층 표면)

   ⓒ AI+³ + 30² → Al₂O₃

   ⓓ Al₂O₃ (수화) AIO(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 ? 부로 나오게 되어 산화물이 계속 생

    기며 산화피막이 두꺼워진다.
    양극산화피막은 전해액중에 Al을 양극으로 해서 전해시에 처음생긴 Al₂O₃의 얇은 층인 활성층과 다공질이 있는

    영역의 다공층으로 이루어져있다.

 

2.4 제조설비 및 재료
 2.4.1 재료
      ① 표면청정 : 탈지제, 에칭제, 산세액, 화학연마액 전해연마액, 무광택처리액
      ② 양극산화 : 황산, 수산, 크롬산
      ③ 후처리 : 각종염료, 봉공처리제, 특수첨가제
 2.4.2 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

2.5 기타
 2.5.1 양극산화피막의 봉공처리(SEALING)
      ① 양극산화피막은 형성초기에는 대단히 활성으로 그대로 방치해두면 공기속의 GAS등을 흡착하여 결국은 불활

          성(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 약하지 만 대기환경, 해수, 물, 식품류,

           약품류에 대해서는 꽤 강한 내식성을 나타낸다.
 2.5.2 품보활동상 참고사항 (규격표기상의 문제점 사례)
      ① 내용 : 일부 군수품목에 대한 적용도면을 살펴보면 표면처리규정을 하는데 있어 구체적인 사양을 제시하고 있

                   지 못하고 막연한 처리명만 명시되어 있어서 제품 생산업체나 품보원을 혼란스럽게 하는 경우가 있다.

                   (특히 물자류 규격등)
      ② 예시 (도면주기 사항)
         - 재질 : KS-D-6701,AI 6063-T6
         - 표면처리 : 양극산화피막처리 (KS-D-8301)
           (제품형상 : 알루미늄 파이프형상의 제품)
         - 문제점 : KS규격적용에 따른 등급, 형태가 미제시되는 경우가 있는데 표면처리 등급에 따라서 적용시험내용

                       도 크게 달라질 수 있다.
      ③ 대책 : 규격제정부서는 표면처리 규격적용시 그 규격이 나타내는 세부 분류사항까지 필히 명시하여야 한다.

                   (국방규격의 경우도 동일)
         - 규격제시예 : 양극산화피막(KS-D-8301)의 9,16,K₃,R₃,H