양극산화막의 착색 및 밀봉

양극산화막의 착색 및 밀봉

알루미늄 및 그 합금은 양극 산화 처리 후 표면에 다공성 산화막 층을 생성하고 착색 및 밀봉 처리 후 다양한 색상을 얻을 수 있으며 필름의 내식성, 내마모성을 향상시킬 수 있습니다.

전해 착색 공정의 개략도:

 산화막 착색

(1) 무기안료착색

주로 물리적 흡착, 즉 무기안료 분자가 충전될 필름층의 미세다공성 표면에 흡착됩니다. 착색방법은 색상이 밝지 않고, 기재와의 조합도 좋지 않으나 일광저항성은 더 좋다. 무기안료착색에 사용되는 염료는 두 종류로 나누어지며, 산화피막 내 두 종류 염의 반응성 생성물(안료)의 수가 요구되는 색상을 만족할 때까지 양극산화 후의 금속을 두 종류의 용액에 교대로 함침시켜야 한다.

(2) 유기염료 착색

 메커니즘은 더 복잡하며 일반적으로 물리적 흡착과 화학 반응이 있는 것으로 여겨집니다. 유기 염료 분자와 알루미나 화학 결합은 다음과 같은 방식으로 알루미나와 염료 분자가 페놀 그룹에 공유 결합을 형성합니다. 페놀 그룹의 알루미나 및 염료 분자가 수소 결합을 형성합니다. 알루미나와 염료 분자가 복합체를 형성합니다. 유기 염료는 밝은 색상이 다양하지만 햇빛에 대한 저항력이 약합니다. 염색액을 준비할 때는 수돗물보다 증류수나 탈이온수를 사용하는 것이 더 좋습니다. 왜냐하면 수돗물의 칼슘 및 마그네슘 이온이 염료 분자와 배위하여 배위 화합물을 형성하여 염색액을 쓸모없게 만들기 때문입니다.

(3) 전해착색

알루미늄 및 그 합금을 전기분해를 위해 금속염을 포함하는 전해액으로 양극 산화하는 것입니다. 전기화학 반응을 통해 중금속 이온이 산화막의 기공으로 들어가 금속 원자가 되고, 기공 바닥에 비다공성 층에 침착되어 착색됩니다(그림 5.10). 전해 착색 공정으로 얻은 착색 산화막은 내마모성, 일광 저항성, 내열성, 내식성 및 색상이 안정적이고 오래 지속되는 장점이 있으며 현재 건축 장식용 알루미늄 프로파일에 널리 사용됩니다. 전해착색에 사용되는 전압이 높을수록, 시간이 길어질수록 색상이 어두워집니다.

 

산화막 밀봉 처리

알루미늄 및 그 합금의 양극 산화 후 착색 여부에 관계없이 적시에 밀봉 처리를 수행해야 하며, 그 목적은 염료를 미세 기공에 고정시켜 삼출을 방지하는 동시에 필름의 마모, 햇빛, 부식 및 절연 특성을 향상시키는 것입니다. 밀봉 방법에는 열수 밀봉법, 수증기 밀봉법, 중크롬산염 밀봉법, 가수분해 밀봉법, 충진 밀봉법이 있습니다.

(1) 온수 밀봉 방식의 원리

무정형 AL2O3의 수화를 사용하는 것입니다: AL2O3+nH2O=AL2O3-nH2O

여기서 1 또는 3입니다. 수화 알루미나 AL2O3-H2O에 AL2O3 수화를 적용하면 부피가 약 33% 증가할 수 있습니다. 삼수화물 알루미나 AL2O3-3H2O가 생성되어 부피가 약 100% 증가했습니다. 산화막 표면과 기공벽에 AL2O3가 수화되어 부피가 증가하고 막 기공이 닫힙니다.

온수온도 90~100℃, pH 6~7.5, 시간 15~30분의 온수밀폐공정. 폐쇄수는 증류수 또는 탈이온수이어야 하며 수돗물을 사용할 수 없습니다. 그렇지 않으면 산화막의 투명도와 색상이 감소합니다.

(2) 수증기 폐쇄 방식의 원리

온수마개 방식과 동일하지만 효과는 훨씬 좋지만 비용이 더 높습니다.

(3) 중크롬산염 폐쇄법

산화성이 강한 중크롬산칼륨 용액에서 더 높은 온도에서 수행됩니다. 양극 산화된 알루미늄 조각이 용액에 공급되면 산화막과 기공 벽의 산화알루미늄은 수용액의 중크롬산칼륨과 다음과 같은 화학 반응을 일으킵니다.

2AL2O3+3K2Cr2O7+5H20=2ALOHCrO4+2ALOHCr2O7+6KOH

생성된 알칼리알루미늄크롬산염과 알칼리알루미늄중크롬산염 석출물이 생성되고, 알루미나와 함께 뜨거운 물 분자에 의해 생성된 알루미나 일수화물과 알루미나 삼수화물이 산화막의 미세기공을 밀봉한다. 밀봉액의 조성 및 공정조건은 다음과 같습니다: 중크롬산칼륨 50~70g/L; 온도 90~95 °C; 시간 15~25분; pH 값 6~7.

이 방법으로 처리된 산화막은 노란색을 띠며 내식성이 좋습니다. 보호 목적으로 알루미늄 합금의 양극 산화 후 마개에 적합하며 장식 목적의 착색 산화막 마개에는 적합하지 않습니다.

(4) 가수분해 폐쇄 방법

니켈염과 코발트염의 극도로 묽은 용액이 산화막에 흡착된 후 다음과 같은 가수분해 반응을 말합니다.

NI2+ + 2H2O=NI(OH)2+2H+

Co2+ + 2H2O = Co(OH)2+2H+.

생성된 수산화니켈이나 수산화코발트는 산화막의 미세기공에 석출되어 기공을 닫게 된다. 소량의 수산화니켈과 수산화코발트는 거의 무색이므로 이 방법은 착색산화막을 폐쇄하는데 특히 적합하다.

(5) 충진 폐쇄 방식

위에서 설명한 폐쇄 방법 외에도 양극 산화막에는 투명 바니시, 용융 파라핀, 다양한 수지 및 건조 오일 등과 같은 유기 물질을 사용할 수도 있습니다.