알루마이트(양극산화처리)란? 특징과 종류, 용도 등을 알아보자

알루마이트(양극산화처리)란? 특징과 종류, 용도 등을 알아보자

알루마이트(양극산화처리)란 알루미늄의 표면을 보호하기 위해 

실시되는 표면처리입니다.

 

공업적으로 사용되는 알루미늄 제품의 대부분에 사용되고 있다고 해도 

과언이 아닐 정도로 일반적으로 행해지고 있습니다.

 

이번에는 알루마이트의 특징이나 장점, 단점에 대해 해설하겠습니다.

 

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알루마이트(양극산화처리)의 특징

알루마이트란 알루미늄 표면에 인공적으로 산화피막을 발생시키는 처리를 말합니다.

일반적으로 알루미늄은 녹이 잘 슬지 않는 금속이라고 알려져 있지만, 

사실 알루미늄 자체는 이온화 경향이 높아 물이나 산소 등 다양한 화학물질과 

반응하기 쉬운 성질을 가지고 있습니다.

 

따라서 공기에 닿으면 공기 중의 산소와 결합하여 얇은 산화 피막을 발생시킵니다.

 

산화알루미늄(Al2O3)은 알루미나라고도 불리며 화학적으로 매우 안정적인 것이 특징입니다.

 

따라서 산소는 물론 액체나 산에도 강해서 더 이상의 반응을 일으키지 않습니다.

 

즉 알루미늄은 특별히 처리를 하지 않아도 표면에 생긴 

산화피막의 층이 내부를 부식으로부터 보호하는 성질을 가지고 있는 것입니다.

 

알루미늄이 녹슬지 않는 금속으로 취급되는 것은 이 때문입니다.

이처럼 표면에 자연적으로 생긴 피막으로 내부를 보호하는 성질을 가진 금속을 부동태라고 합니다.

그런데 이 자연적으로 생긴 산화피막은 2nm 정도로 굉장히 얇고 

약간의 긁힘으로도 내부가 노출이 됩니다.

 

그렇기 때문에 그다지 높은 방식 효과는 기대할 수 없습니다.

그래서 알루미늄을 전해 처리하여 인공적으로 두꺼운 산화피막을 발생시키는 것이 알루마이트입니다.

황산이나 크롬산 외에 인산이나 옥살산 등의 산성 수용액 속에 알루미늄을 넣고, 

알루미늄을 양극(노드) 쪽으로 하여 전기분해를 하면, 

양극 산화에 의해, 알루미늄의 표면에 산화 피막이 발생합니다.

 

이러한 처리를 알루마이트 처리라고 부릅니다.양극 산화 처리라는 호칭도 있습니다.

알루마이트에 의해 생긴 산화피막은 5~70㎛의 두께가 있고, 

6각형 셀의 중심에 기공이 열린 것이 규칙적으로 늘어선 마치 벌집과 같은 구조를 하고 있습니다.

또한 알루마이트의 특징으로는 피막의 성장이 모재의 표면에서 

바깥쪽을 향해 진행되는 부분과 모재의 표면에서 안쪽을 향해 침투하도록 

진행되는 부분이 있는 것을 들 수 있습니다.

 

따라서 알루마이트 후의 부품을 다시 알루마이트할 때는 

일단 알루마이트를 떼어내야 하기 때문에 모재의 두께가 감소하여 살이 빠져버립니다.

 

또한 피막이 바깥쪽으로 진행되기 때문에 제품의 외형 치수가 변화합니다.

 

예를 들어 표준적인 백색 알루마이트의 경우 막두께가 대략 10μm이기 때문에 

알루마이트면의 외형은 5μm 정도 밖으로 부풀어 오른다고 보면 됩니다.

관통되지 않은 나사 구멍 등의 봉지 구멍에서는 사전에 탈지 처리를 해도 구멍 속에 절삭유가 남을 수 있고, 

알루마이트 중에 그 용액들이 뿜어져 나오는 경우도 있으므로 주의가 필요합니다.

 

알루마이트의 종류

알루마이트는 색상과 마감에 따라 여러 종류로 나뉩니다.그 중 대표적인 세 가지를 소개하겠습니다.

백알루마이트

가장 일반적인 알루마이트입니다.

흰 색이 붙는 것은 아니지만, 모재의 색이 조금 들어간 것 같은 외형이 됩니다.

피막의 두께는 10μm 정도 됩니다.

 

흑알루마이트

알루마이트는 다양한 색으로 염색됩니다.

그 중에서도 검은색으로 염색을 하는 것을 검은색 알루마이트라고 부릅니다.

컬러 알루마이트 중에서는 가장 일반적으로 사용되는 종류입니다.

 

알루마이트(무광)

알루마이트 처리를 실시하기 전에 소재에 블라스트처리를 실시하면

무광 알루마이트를 실시할 수 있습니다.

 

알루마이트 중에서도 특히 높은 장식성을 가져,

흰색뿐만 아니라 다양한 색으로 염색하는 것도 가능합니다.

 

알루마이트의 장점

알루마이트는 알루미늄의 부식을 방지하는 것 이외에도 다양한 장점이 있습니다.

 

 

박리되지 않는다

알루마이트는 모재를 침식하면서 성장하고 일체화합니다.

따라서 도금이나 도장과 달리 벗겨질 염려가 없습니다.

 

내식성이 높고 변색 및 부식에 강함

알루마이트의 주성분인 알루미나(Al2O3)는 화학적으로 안정되어 있어

다른 화학물질과 반응하기 어려운 성질을 가지고 있습니다.

 

또한, 산화피막 상에 형성된 미세공을 봉공 처리함으로써

더욱 높은 내식성을 갖게 하는 것이 가능합니다.이것에 의해 변색이나 부식이 잘 되지 않습니다.

산화피막은 매우 단단하여 내마모성이 높음
알루미늄 그 자체는 어느 쪽인가 하면 부드럽고 가공 및 변형하기 쉬운 금속입니다.

표면의 경도도 Hv20~150 정도밖에 되지 않습니다.

 

그러나 산화알루미늄은 매우 단단한 물질이기 때문에 알루마이트를 

입힌 알루미늄은 Hv200~600 정도까지 표면 경도가 올라갑니다.

 

따라서 특히 내마모성이 향상된다는 장점이 있습니다.

특히 막두께가 20㎛를 넘는 경질 알루마이트는 

경도도 Hv400 이상 있어 표면의 경도는 스테인리스를 웃도는 것도 가능합니다.

따라서 샤프트와 같은 슬라이딩 부품에도 사용됩니다.

다양한 색으로 착색 가능하여 보기 좋다
앞서 언급한 것처럼 알루마이트에 의해 형성된 피막에는 규칙적으로 나열된 미세 구멍이 있습니다.

여기에 염료를 흡착시켜 다양한 색조로 착색할 수 있는 것도 알루마이트의 장점 중 하나입니다.

 

알루마이트의 착색은 전해 처리 후 미세공의 봉공 처리를 실시하기 전에 

착색료를 녹인 용액 안에 부품을 담가 실시합니다.

 

이것에 의해, 도장과는 다른, 금속 광택이 있는 아름다운 표면을 얻을 수 있는 것이 특징입니다.

또한 알루마이트 자체가 딱딱하기 때문에 아름다움이 잘 훼손되지 않는 것도 특징입니다.

 

따라서 건물의 외부 구조나 기계의 외장 등, 미관이 요구되는 부위에도, 

알루마이트 제품이 많이 이용되고 있습니다.

절연성이 높고 전기를 흐르지 않는다
알루마이트에 의해 형성된 산화 알루미늄 막은 전기를 통하지 않습니다.

알루미늄 자체는 높은 도전성을 가지지만, 알루마이트 처리를 함으로써 절연이 가능합니다.

반대로 도전성을 갖게 하고 싶은 경우에는 절삭 등에 의해 

알루마이트를 제거하여 모재를 노출시키는 경우도 있습니다.

열전도율이 낮지만 방열성은 높다
알루마이트는 열전도율도 낮고 차열성을 갖습니다.

그 한편, 원적외선 등의 방사성은 높고, 방열성이 높다는 특징이 있습니다.

따라서 알루마이트를 실시한 알루미늄 부품은 히트 싱크 등의 방열용 부품으로도 많이 사용됩니다.

 

 

알루마이트의 단점

알루마이트에는 다양한 장점이 있지만, 그 한편으로 단점이나 그에 따른 주의점 등도 있습니다.

 

유연성이 부족하고 여리다

알루마이트는 매우 단단한 피막입니다.

따라서 알루마이트 자체는 유연성이 부족하고 취약하다는 단점이 있습니다.

 

알루마이트 처리 후에 구멍 뚫림 가공이나 굽힘 가공을 실시하면, 

피막에 크랙이 생기거나 크랙을 기점으로 알루마이트가 벗겨지거나 해 버리는 경우가 있습니다.

알루마이트를 실시하기 전에 가공을 마쳐 두는 것이 이상적입니다만, 

알루마이트가 끝난 재료를 구입해, 가공하는 경우에는 알루마이트의 파손에 주의합시다.

 

내열성이 낮다

알루마이트는 취약하기 때문에 모재의 변형이나 팽창 수축에 약한 것도 단점입니다.

 

특히 모재인 알루미늄은 열팽창하기 쉬운 소재이기 때문에 

100℃가 넘는 환경에서는 알루마이트에 금이 가거나 벗겨질 수 있습니다.

 

알루마이트 자체는 안정적이고 튼튼한 피막이지만, 

모재인 알루미늄의 성질에 의한 영향은 피할 수 없습니다.

온도가 높아지는 장소나, 온도 변화가 큰 장소에서의 사용에는 적합하지 않기 때문에 주의가 필요합니다.

 

알루마이트의 주요 용도

알루마이트는 다양한 장소에서 사용되고 있습니다.

대표적인 것은 구체적인 예를 몇 가지 들어보겠습니다.

도시락, 주전자, 냄비 등 주방용품
가벼운 알루미늄을 쉽게 부식시키지 않고 흠집에 강하게 마감하는 알루마이트는 물 사용이 많은 주방 주변 용품으로도 적합합니다.옛날 그대로의 알루미늄 도시락이나 주전자, 냄비 등에는 알루마이트가 만들어져 있습니다.

스마트폰 등의 가전 부품
아름다운 외관을 가지고 있어 손상되지 않는 알루마이트는 가전제품의 부품에도 많이 사용됩니다.가식성이 높은 알루마이트는 가전제품의 부가가치를 높이기 위해서도 많이 사용되고 있습니다.

창문 새시 등의 건자재
내식성이 높고 가식성이 높은 알루마이트는 건자재로도 많이 사용됩니다.카포트 기둥이나 금속제 우체통, 창문 새시 등 건물 주위에서도 알루마이트 제품을 많이 찾을 수 있습니다.

전차, 항공기 등의 내장 부품
수송 기기에서는 연비 향상이나 에너지 절약을 위해서 경량화가 요구되고 있습니다.그래서 알루미늄 부품을 알루마이트한 제품이 많이 쓰입니다.

알루미늄 휠과 같은 자동차 부품
부식에 강하고 내마모성이 높은 알루마이트 제품은 자동차의 발 둘레에도 딱 맞습니다.

광학 부품
알루마이트는 가식성이 높고, 다양한 색으로 염색할 수 있는 것이 장점입니다.광학 부품의 주위에는, 빛을 반사하기 어려운 흑알루마이트가 실시된 부품이 사용됩니다.

반도체 부품
알루마이트 제품은 높은 절연성과 높은 방열성을 가지고 있습니다.그 때문에 전자 기기에 있어서의 반도체 주위의 부품에도 알루마이트된 제품이 많이 사용되고 있습니다.

LED등의 조명기기
조명기구는 전기제품 중에서도 특히 높은 디자인성을 요구하기 쉬운 제품입니다.알루마이트를 입힌 제품은 높은 가식성뿐만 아니라 방열성도 있기 때문에 조명 기기에도 사용됩니다.

의료 기기
의료기기처럼 위생이 요구되는 기기는 상처에 강해야 합니다.상처 부분에 오염이 쌓여 위생을 해치는 원인이 되기 때문입니다.알루마이트 제품은 가볍고, 상처에 강하며, 부식이 잘 되지 않아 위생이 요구되는 상황에서도 적합합니다.

명찰과 화장판
화장판 등 고객으로부터 다양한 색상의 수요가 발생하는 부품에도 알루마이트는 적합합니다.

여기에 든 알루마이트의 사용 예는 극히 일부입니다.일반적으로 볼 수 있는 알루미늄 제품의 대부분은 알루마이트 처리가 되어 있다고 생각해도 좋을 것입니다.

알루마이트에 대한 정리

알루마이트란 알루미늄으로 처리하는 표면 처리로, 

전해 처리에 의해 산화 피막을 형성하는 것입니다.

 

알루마이트에 의해 얻어진 피막은 산화알루미늄을 주체로 한 

부식에 강하고 단단한 피막으로 높은 내식성, 내마모성을 지닙니다.

 

또한 알루마이트는 다양한 색으로 착색할 수 있는 것도 특징으로, 

가식성이 요구되는 부품에도 많이 사용됩니다.

한편 알루마이트는 단단하고 부서지기 때문에 처리 후 가공이나 

모재인 알루미늄의 변형, 팽창이나 수축에 의해 크랙이나

벗겨짐이 발생할 가능성도 있으므로 주의가 필요합니다.

일반적으로 알루미늄 제품에는 알루마이트가 만들어져 있고, 

그 밖에도 매우 많은 곳에 사용되고 있습니다.

 

 

 

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