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금속 정보/알루미늄

알루미늄 도금에 대해 해설! 실제 도금 공정을 소개합니다.

by 휴식의 KaNonx카논 2020. 6. 28.
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 알루미늄 도금에 대해 해설! 실제 도금 공정을 소개합니다.알루미늄 도금에 대해 해설! 실제 도금 공정을 소개합니다.

 

 

 알루미늄 도금에 대해 해설! 실제 도금 공정을 소개합니다.

 

[이 포스팅은 일본 기사를 번역한 것 입니다.]

 

출처 - https://mitsu-ri.net/articles/processing0023


알루미늄은 가볍고 저렴, 내식성 및 가공성도 우수하기 때문에 알루미늄 캔이나 


알루미늄 호일 등 익숙한 제품에 널리 사용되고있는 금속 재료입니다. 


또한 일부 알루미늄 합금은 높은 강도를 가지는 것으로부터 


항공기 용 부재 나 건축용 샷시 등에도 사용되고 있습니다.



이처럼 가정용으로도 산업용으로도 폭 넓은 용도가있는 알루미늄이지만, 


경량화 요구가 높아 그 특성과 기능을 향상시키고 


다른 다양한 금속의 대체 재료로하는 기술 개발이 진행 되고 있습니다. 


또한, 도전성에도 주목을 받고 있으며, 


전자 분야 등에서도 도전 재로의 채용이 실시되고 있지요


이번 기사에서는 알루미늄의 특성을 향상시키는 


알루미늄 소재에 도금 방법에 대해 설명하고 있습니다.



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알루미늄은 도금하기 어려운 "난도금 재료" 로 알려져 있었습니다. 


그러나 현재는 안정된 도금을 확실하게 형성 과정이 개발되고 있습니다.



알루미늄은 산소와의 반응성이 높고, 


공기 중에 산화 알루미늄 피막을 형성합니다. 


이 산화 피막은 수중에 약간의 산소로 형성되어 버리기 때문에 


제거가 쉽지 않고, 도금이 석출하는 것을 억제하고 도금의 밀착성도 악화 시키고 있었습니다.


이를 개선하기 위해 일반적으로 진케트 처리가 알루미늄 소재의 도금 전처리로서 채용 되고 있습니다. 


이 방법은 표면의 산화 피막을 제거하는 동시에 아연 피막을 대체 석출시킵니다. 


아연은 기초 도금에 사용되는 같은 재료이기 때문에, 


치환 석출된 아연 피막 위에 밀착성이 높은 도금을 실시하는 것이 가능합니다.




왜 알루미늄에 도금이 필요한가?


알루미늄 재 도금하여 전기적 특성 및 기계적 특성, 장식성 등을 향상시킬 수 있습니다.


하지만, 전도성은 구리 나은을 능가하며,


강도는 철이나 스테인레스가 더 뛰어나므로 굳이 도금한 알루미늄을 사용할 필요가 없습니다. 


그래서 이유가 되는 것이 알루미늄의 경량성입니다.



알루미늄은 비중이 철과 스테인레스의 3 분의 1 정도로 매우 가볍습니다. 


따라서 철강 등의 대체 재료로 사용할 수 있다면 상당한 경량화를 기대할 수 있습니다. 


물론 알루미늄 합금 인 듀랄루민 등을 이용하면 


강도도 철강 등에 필적 할 수 있습니다. 


또한 경질 크롬 도금 등을 베풀면  


내마모성 및 내진 동성 등을 향상 시킬 수 있습니다.


또한 알루미늄은 전도성이 구리 60% 정도이지만, 


그 비중은 구리의 약 30% 입니다. 


따라서 같은 무게의 구리에 비해 2배의 전류를 통과시킬 수 있습니다. 


그러나 알루미늄의 산화 피막은 통전성이 나쁘기 때문에 


도전재로 사용하는 경우에는 외부와의 접촉 부분이 저항입니다.


 따라서 지금까지는 전기 접점 등의 용도로는 사용할 수 없습니다. 


하지만, 니켈 도금 등을 베풀면, 산화 피막의 형성을 방지 할 수 있으므로, 


접촉부에서도 통전성을 유지 할 수 있습니다.




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알루미늄 소재의 도금 공정


1. 연마


2. 탈지 공정


3. 에칭 공정


4. 스맛트 제거 공정


5. 진케트 공정


6. 도금 처리


여기에서는 각 공정에 대한 자세한 내용 해설하고 있습니다.



1. 연마


연마는 주조 및 주물 (다이캐스팅) 제품, 절삭 가공품 중요하다 공정입니다.


주조 및 주물은 가공 후 표면 층에 의자와 온수 주름 등이 발생할 수 있습니다. 


금형에서 제품을 벗겨 쉽게 이형제가 남아있을 수도 있고, 


도금 전에이를 제거하기 위해서 연마합니다.


또한 알루미늄은 부드러운 때문에 절삭 가공시 자국이나 


띠 등이 발생하기 쉽고, 마무리 표면에 가공 경화 및 잔류 응력에 기인하는 


가공 변질 층이 생성하기 쉽습니다. 


따라서 이러한 도금 전에 제거해야합니다.



알루미늄 도금에 대해 해설! 실제 도금 공정을 소개합니다.알루미늄 도금에 대해 해설! 실제 도금 공정을 소개합니다.


2. 탈지 공정


탈지 공정에서 부착 된 공작 기름이나 먼지 등을 제거하기 위해 


위의 사진과 같은 약액에 제품을 담급니다.


알루미늄은 산에도 알칼리에도 용해 양성 금속입니다. 


따라서 철이나 스테인리스 등의 탈지 공정에서 사용되는


 수산화 나트륨 등의 강 알카리 탈지제는 사용할 수 없습니다.



그 대신, 중성 또는 약 알칼리성 탈지제 가 사용되지만, 


유성 얼룩의 세정 효과가 높은 약 알칼리성 탈지제를 이용하는 것이 많습니다. 


그 탈지제로 규산 나트륨 및 인산 나트륨 등을 들 수 있지만,


이 경우에도 pH 값은 대략 10 이하로 해야합니다. 


그러나, 규산 나트륨은 표면에 실리카 피막을 형성하기 쉬우므로 


가급적 농도가 낮은 용액을 사용하지 않으면 안됩니다.



그 외, 요철이 있는 주물 제품과 절삭 가공품 등은 유분이 모이기 쉽기 때문에, 


유기 용매로 탈지를 병용하거나 워터 제트로 세척을 실시 할 수 있습니다.


또한 탈지 공정 후에 에칭 공정이나 진케트 공정에서도 


알칼리 용액이 사용됩니다. 


따라서 탈지 공정 이후에도 유지 등을 제거하는 효과를 기대할 수 있습니다.




3. 에칭 공정


에칭 공정은 예비 탈지를 실시함과 동시에 산화 피막을 제거하는 공정입니다.


이 공정에서는 고온 환경에서 강 알칼리성 에칭액을 사용합니다. 


용해 가공을 의미하는 에칭의 말대로 산화 피막을 용해하여 제거하지만, 


용액의 온도와 공정의 시간에 따라 용해가 내부에 진행 될 수 있습니다.



또한 강 알칼리성이기 때문에 지방을 유화 분산시키는 효과가 있으며, 


탈지 공정과 마찬가지로 탈지가 가능합니다. 


동시에, 알루미늄 표면에서는 물이 환원되어 수소 가스를 발생. 


가스가 용액을 교반하여 먼지와 이물질을 제거합니다.



● 에칭 공정의 단점


강 알카리를 이용한 에칭은 산화 피막의 제거에 효과적인 방법입니다. 


그러나 용해의 효과가 너무 높기 때문에 다음과 같은 단점도 생깁니다.


표면이 거칠어지고 광택감이 없어지며,


알칼리에 녹지 않는 실리콘이나 구리 등의 성분이 잔류하고 거칠어 질 수 있습니다.


용해의 진행이 빠르기 때문에 크기 조절이 어렵습니다.


따라서, 용액의 온도와 공정의 시간 관리에 주의가 필요 합니다. 


또한 경면 광택 마무리하는 경우에는 알칼리 용액에 의한 에칭을 하지 않고 


산성 불화 암모늄 등을 이용한 산성 에칭을 할 수 있습니다.



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4. 스맛트 제거 공정


스맛트 제거 공정은 표면에 잔류하는 불순물이나 합금 성분을 제거하는 공정 입니다.


알루미늄은 불순물이나 합금 성분에 구리와 실리콘 등을 포함합니다. 


이러한 부분은 알칼리에 용해되지 않는 것이 있어, 


에칭 공정 후에도 미세 분말로 표면에 부착되어있는 상태일 수 있습니다.


도금에서는 이러한 미분말을 "스맛트"라하며,


알루미늄 소재의 도금에서는 에칭 공정 후 스맛트를 제거해야합니다.


특히, 실리콘 등의 제거에는 불소를 함유한 산성 용액이 


구리 합금의 제거는 질산을 포함하는 산성 용액이 


사용된 제품을이 용액에 담그는 것으로 스맛트를 제거합니다.




5. 진케트 공정


진케트 공정은 알루미늄의 산화 피막을 제거하는 동시에 


밀착성이 좋은 아연 피막을 형성시키는 공정입니다. 


이는 알루미늄의 산화 피막이 형성되지 않습니다.


이 공정은 강 알칼리성 아연 용액이다 진케트 액 을 사용합니다. 


첫째,이 용액에 담근 알루미늄의 산화 피막을 용해하고,


이어서 노출된 알루미늄이 용액에 아연을 치환하여 아연을 석출합니다. 



이 때 아연의 석출이 불균일하게 발생하는 경우가 많으며, 


일반적으로 질산 등의 약액에 석출된 아연을 박리하고 


다시 진케트 액에 담그는 경우가 있습니다. 


이것을 더블 진트 처리라고하는데, 


이는 균일한 아연 피막을 형성하는 것이 가능하며, 


우수한 접착력을 얻을 수 있습니다.


그러나 밀착성은 알루미늄 합금의 종류에 좌우 됩니다. 


따라서 합금의 종류에 의해 용액의 구별이 필요합니다.




● 치환 도금은


치환 도금은 전기를 사용하지 않는 무전해 도금 중에서도 


금속의 이온화 경향의 크며 금속을 석출시키는 방법 입니다.


금속은 용액에서 용이성을 나타내는 이온화 경향이 있습니다. 


따라서 이온화 경향이 낮은 금속이 녹은 액체에 이온화 경향이 높은 금속을 담그면 


그 금속이 산화 환원 반응을 일으켜 이온화 경향이 높은 금속이 산화되어 


용해, 이온화 경향이 낮은 금속이 환원되어 석출됩니다. 


이 반응은 담근 금속이 다른 금속으로 완전히 덮게되면 끝납니다.


알루미늄과 아연의 경우, 알루미늄 쪽이 이온화 경향이 높기 때문에


알루미늄을 용해하는 동시에 아연을 대체처럼 알루미늄 표면에 석출 합니다.




6. 도금 처리


진케트 공정이 완료되면 도금 처리로 이동합니다.


도금 방법으로는 전기 도금과 무전해 도금의 쌍방이 가능하지만, 


도금 금속에 따라 스트라이크 도금이 필요할 수 있습니다.


또한, 스트라이크 도금은 진케트 공정의 


아연과 같이 최종 도금의 기초와 같은 얇은 도금입니다.


 

 

 

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