양극 산화 처리된 알루미늄 필름은 어떻게 착색되고 밀봉되나요?

양극 산화막의 착색

아노다이징 처리를 막 마친 필름은 외관과 내식성을 향상시키기 위해 즉시 착색할 수 있습니다. 착색 후 밀봉 처리를 거치면 다양한 색상을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 내식성과 내마모성도 향상됩니다.

양극 산화 처리된 알루미늄의 화학 착색은 다공성 막에 의한 흡착 원리에 기반합니다. 일반적인 기공의 직경은 0.01~0.03 μm인 반면, 물에 용해된 염료 분자의 크기는 0.0015~0.0030 μm입니다. 염료는 기공 표면에 흡착된 후 기공 내부로 확산 및 축적되며, 이온 결합과 수소 결합을 통해 알루미나와 결합합니다. 실링 처리를 통해 염료가 기공 내에 고정됩니다.

무기 안료 착색

무기 안료 착색은 주로 물리적 흡착에 의해 이루어지는데, 안료 분자가 미세 기공 표면을 채워 흡착되는 방식입니다. 색상이 선명하지 않고 기판에 대한 접착력은 떨어지지만, 내광성은 우수합니다. 두 가지 용액이 사용됩니다. 철저히 헹군 후, 양극 산화 처리된 금속을 용액 1에 10~15분간 담근 다음 헹구고, 용액 2에 10~15분간 담가 코팅막 내부의 염이 반응하여 필요한 색조를 내기에 충분한 안료가 생성될 때까지 기다립니다.

유기 염료 염색

유기 염료 염색은 물리적 흡착과 화학 반응을 수반합니다. 알루미나(알루미나)는 술폰기와의 공유 결합, 페놀기와의 수소 결합, 또는 염료 분자와의 복합체를 형성할 수 있습니다. 유기 염료는 선명한 색상과 폭넓은 색상 범위를 제공하지만 내광성이 떨어집니다. 수돗물에 포함된 칼슘 및 마그네슘 이온이 염료 분자와 복합체를 형성하여 염색욕을 망칠 수 있으므로, 증류수나 탈이온수를 사용하는 것이 바람직합니다. 염료를 따뜻한 물에 용해시킨 후 거의 끓을 정도로 가열하고, 부유물이나 침전물이 남아 있으면 여과합니다. 염색욕의 pH를 모니터링하고 적절히 조절해야 합니다. 적당한 염색조 재질로는 세라믹, 스테인리스강, 폴리프로필렌 등이 있습니다.

전해 착색

양극 산화 처리된 알루미늄은 금속염 용액에서 전기분해 과정을 거칩니다. 전기화학적 반응을 통해 미세 기공으로 유입된 중금속 이온이 금속 원자로 환원되며, 이 금속 원자들은 기공 바닥의 다공성 층에 침착됩니다. 이온의 종류, 침착된 금속, 입자 크기 및 분포의 차이로 인해 서로 다른 파장에서 선택적인 흡수 및 반사가 일어나며, 그 결과 다양한 색상이 나타납니다.

적분 채색

알루미늄 및 알루미늄 합금은 유기물을 함유한 전해액에서 양극 산화 처리를 할 수 있으며, 이때 착색이 동시에 이루어집니다. 기공 벽면을 따라 분산된 미세 입자들이 입사광을 산란시켜 다양한 색상을 만들어 냅니다. 이 입자들은 기판에서 유래하거나 전해액의 유기 화합물이 분해되어 생성된 산물입니다. 색상의 농도는 피막 두께와 직접적인 관련이 있습니다. 높은 양극 전류 밀도와 전압으로 인해 이 공정은 에너지 집약적입니다.

양극 산화막의 밀봉

양극 산화막은 다공성이며 반응성이 매우 높은 표면을 가지고 있습니다. 오염 물질과 부식성 물질이 기공으로 침투할 수 있는 반면, 안료는 빠져나가 표면 성능이 저하될 수 있습니다. 따라서 유색 여부와 관계없이 양극 산화 처리된 알루미늄은 즉시 밀봉 처리를 해야 합니다. 밀봉 처리는 미세 기공 내의 염료를 고정시키고, 번짐을 방지하며, 내마모성, 내광성, 내식성 및 전기 절연성을 향상시킵니다.

온수 밀봉

열수 밀봉은 비결정질 Al의 수화 반응에 의존한다₂O₃:

[확인 필요: 원문에 수화 방정식이 누락됨]

소스 코드에서 n은 1이거나 3입니다. Al이₂O₃ 수화되어 산화알루미늄 일수화물(Al)이 된다.₂O₃·H₂O, 그 부피는 약 33%만큼 증가한다. 삼수화 알루미늄 산화물(Al)의 생성,₂O₃·3H₂오, 부피가 거의 두 배로 늘어났네요. Al의 수화₂O₃ 따라서 필름 표면과 기공 벽에서 팽창하여 재료가 팽창하고 기공이 닫히게 됩니다.

온수 밀봉은 90~100°C, pH 6~7.5의 물을 사용하여 15~30분 동안 진행합니다. 수돗물에 포함된 석회질이 기공에 흡착되어 투명도와 색상 품질을 저하시킬 수 있으므로 증류수나 탈이온수를 사용해야 합니다. 중성 증류수를 사용하면 표면이 흐릿해지고 광택이 떨어질 수 있으며, 약산성 증류수를 사용할 경우 더 우수한 밀봉 효과를 얻을 수 있습니다. 증기 밀봉은 동일한 원리로 작동하며 더 효과적이지만 비용은 더 많이 듭니다.

이크로메이트 실링

알루미늄 제품을 고온의 강한 산화성 이크롬산칼륨 용액에 담가, 산화막이 이크롬산칼륨과 반응하도록 한다. 양극 산화 처리된 부품이 용액에 들어가면, 산화막과 기공 벽에 있는 알루미나(알루미나)가 이크롬산칼륨 수용액과 반응한다. [확인 필요: 원문에 반응식이 누락됨.]

이 과정에서 생성된 염기성 알루미늄 크로메이트 및 염기성 알루미늄 이크로메이트 침전물은, 온수 수화 반응을 통해 생성된 알루미늄 산화물 일수화물 및 삼수화물과 함께 미세 기공을 막아줍니다. 욕액에는 50~70 g/L의 이크롬산칼륨이 함유되어 있으며, pH 6~7 조건에서 90~95°C에서 15~25분 동안 처리됩니다. 처리된 필름은 노란색을 띠며 내식성이 우수합니다. 이 방법은 보호용 양극 산화 처리에 적합하지만, 장식용 유색 필름에는 적합하지 않습니다.

가수분해 밀봉

매우 희석된 니켈 또는 코발트 염 용액이 박막에 흡착되면 가수분해가 일어납니다. [확인 필요: 원문에 가수분해 반응식이 누락됨.] 그 결과 생성된 수산화니켈 또는 수산화코발트가 미세 기공 내에 침전되어 기공을 막아줍니다. 소량일 경우 거의 무색 투명하므로, 이 방법은 유색 보호·장식용 필름에 특히 적합합니다. 또한 수산화물은 유기 염료와 복합체를 형성하여 내광성을 향상시킵니다.

함침 밀봉

양극 산화막은 투명 바니시, 용융 파라핀 왁스, 각종 수지, 건성유와 같은 유기 물질로도 밀봉할 수 있다.