자동차, 항공 등의 산업에서 사용되는 마감 중 블랙 아노다이징은 알루미늄 부품에 사용되는 표면 마감으로 금속 표면에 내마모성과 내부식성을 향상시킵니다. 이번 글에서는 알루미늄 블랙 아노다이징 원리와 필요한 재료 및 도구에 대해 살펴보도록 하겠습니다.
블랙 아노다이징이란?
블랙 아노다이징은 일반적으로 알루미늄과 같은 금속 부품을 흑화하는 전해 공정이라고 하는데요.
하지만 흑화 공정 전에 알루미늄은 반다공성 산화알루미늄 층을 생성하기 위해 먼저 표준 양극 산화 처리를 거쳐야 합니다.
이 산화알루미늄층은 금속염, 무기염료 또는 유기염료를 통한 전해염색을 이용하여 검은색 염색이 됩니다.
알루미늄만이 이 과정을 거치는 것은 아니며 마그네슘 및 티타늄과 같은 다른 금속도 검정색 양극산화 처리가 될 수 있으니 참고 바랍니다.
블랙 아노다이징은 어떤 원리일까?
알루미늄 부품은 반다공성 산화알루미늄 층을 통해 검은색으로 염색되기 전에 먼저 표준 양극산화 절차를 거치며 양극산화 처리하는 방법에 대한 단계는 다음과 같습니다.
1. 아노다이징
산성 전해질 욕에서 알루미늄은 양극산화 처리를 거쳐 양극 역할을 하며, 산화알루미늄의 생성은 양극산화 처리 중에 알루미늄의 외부층을 전해 변환하여 발생합니다.
특히, 알루미늄 산화물의 생성은 전류가 통과하는 동안 욕조의 알루미늄 표면과 산소 분자가 상호 작용할 때 발생합니다.
결국, 이 산화물 침전물은 기공으로 스며들어 알루미늄 표면을 덮게 됩니다.
2. 염색
양극산화 처리 후 알루미늄 부품은 반다공성 표면을 갖게 되는데요.
이러한 기공의 목적은 흑색 양극산화 공정에서 사용되는 흑색 염료를 보관하는 것으로 다음과 같은 세 가지 염색 기술이 사용됩니다.
2.1 전해 염색
이 염색 기술에는 양극산화 처리된 알루미늄 부품을 다른 전기분해조에 담그는 작업이 포함됩니다.
이 욕조에는 중금속 염과 스테인리스 스틸로 만든 전극이 포함되어 있으며 금속염은 주석, 니켈, 코발트를 결합할 수 있습니다.
이 새로운 욕조에서는 양극 산화된 알루미늄이 음극 역할을 합니다.
전기분해가 시작되면 양극산화 처리된 알루미늄에 존재하는 기공에 염 침착이 발생하고 전해 염색을 통해 독특한 색상 견뢰도를 지닌 부품이 생산되는 경우가 많습니다.
2.2 무기염색
비수용성 안료이지만 탁월한 색상 견뢰도를 제공합니다.
이 과정에서 사용되는 무기염의 예로는 황화 코발트가 있으며 무기염료를 사용한 흑색 아노다이징은 쉽게 퇴색되지 않는 색상의 부품을 생산합니다.
2.3 유기염색
무기염료와 달리 유기염료는 수용성입니다.
유기염료를 사용하려면 따뜻한 물에 녹인 후 염색욕조에 첨가하시고 그런 다음 양극산화 처리된 알루미늄 부품을 염료욕에 담가 유기염료가 부품의 반다공성 층에 침투하도록 합니다.
색상이 어두울수록 유기 염색 시간이 길어지는 점 명심하세요.
3. 실링
이는 블랙 아노다이징 공정의 마지막 단계로, 산화알루미늄 부분에 존재하는 기공을 닫아 블랙 염료를 그 안에 가두는 작업이 포함됩니다.
실링은 니켈 아세테이트 또는 산성 용액에서 발생하며 코팅을 경화시키는 데 도움이 되며 경화는 색상이 번지거나 퇴색되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.
블랙 아노다이징 공정에 필요한 재료 및 도구
블랙 아노다이징에는 성공을 보장하기 위해 몇 가지 재료가 필요합니다.
흑색 전처리부터 흑색 후처리까지 프로세스가 간단하지만 아래 나열된 재료는 프로세스의 측면을 고려해야 합니다. 이러한 재료에는 다음과 같습니다.
- 황산 전해질
- 음극
- 염색욕
- 염료 색상
- 직류를 공급하는 DC 전원
- 전해질을 담기 위해 산에 강한 탱크
- 공정 후 탱크 청소용 탈지제
- 알루미늄 부품을 걸기 위한 전도성 와이어