아노다이징 (양극 산화 처리)는 알루미늄의 표면을 보호하기 위해 수행되는 표면 처리입니다. 공업적으로 사용되는 알루미늄 제품의 대부분에 사용되고 있다고 해도 과언이 아닐 정도로, 일반적으로 행해지고 있습니다. 이번에는 아노다이징의 특징과 장점, 단점에 대해 설명합니다.
목차
아노다이징(양극산화 처리)의 특징
아노다이징은 알루미늄의 표면에 인공적으로 산화 피막을 발생시키는 처리입니다.
일반적으로 알루미늄은 녹슬기 어려운 금속이라고 합니다만, 실은 알루미늄 자체는 이온화 경향이 높고, 물이나 산소 등 다양한 화학물질과 반응하기 쉬운 성질을 가지고 있습니다. 따라서 공기에 닿으면 공기 중의 산소와 연결되어 얇은 산화 피막을 발생시킵니다. 산화알루미늄(Al2O3)은 알루미나라고도 불리며 화학적으로 매우 안정한 것이 특징입니다. 따라서 산소는 물론, 액체나 산에도 강하고, 그 이상의 반응을 일으키지 않습니다. 즉 알루미늄은, 특히 처리를 실시하지 않아도, 표면에 생긴 산화 피막의 층이, 내부를 부식으로부터 보호하는 성질을 가지고 있는 것입니다. 이것은 알루미늄이 녹슬기 어려운 금속으로 취급되는 이유입니다. 이처럼 표면에 자연적으로 생긴 피막에 의해 내부를 보호하는 성질을 가진 금속을 부동태라고 합니다.
그러나 이 자연스럽게 생긴 산화 피막은 2nm 정도로 매우 얇고 약간의 긁어도 내부가 노출되어 버립니다. 따라서 너무 높은 부식 효과는 바람직하지 않습니다.
그래서 알루미늄을 전해 처리하고 인공적으로 두꺼운 산화 피막을 발생시키는 것이 아노다이징입니다.
황산이나 크롬산 외에, 인산이나 옥살산 등의 산성 수용액 중에 알루미늄을 접어, 알루미늄을 양극(애노드)측으로 하여 전기분해를 하면, 양극 산화에 의해, 알루미늄의 표면에 산화 피막이 발생합니다 . 이러한 처리를 아노다이징 처리라고 합니다. 양극산화 처리라고 부르는 방법도 있습니다.
아노다이징에 의해 생긴 산화 피막은 5~70μm의 두께가 있어 6각형 셀의 중심에 세공이 열린 것이 규칙적으로 늘어선 마치 벌집 같은 구조를 하고 있습니다.
또한 아노다이징의 특징으로는 피막의 성장이 모재의 표면에서 바깥쪽으로 진행하는 부분과 모재의 표면에서 안쪽으로 향해 침투하도록 진행하는 부분이 있다는 것을 들 수 있습니다. 그 때문에 아노다이징 후의 부품을 다시 아노다이징할 때에는 한번 아노다이징을 벗겨야 하기 때문에, 모재의 두께가 감소해, 육 마른다. 또한 피막이 바깥쪽으로 진행하기 때문에 제품의 외형 치수가 변화합니다. 예를 들어 표준적인 백색 아노다이징의 경우 막 두께가 약 10μm이기 때문에 아노다이징면의 외형은 5μm 정도 밖으로 부풀어 오른다고 생각해도 좋다.
관통하지 않는 나사홀 등의 홀에서는 사전에 탈지 처리를 실시해도 홀 속에 절삭유가 남는 경우가 있고, 아노다이징 중에 그 용액이 분출되는 경우도 있으므로 주의가 필요합니다.
아노다이징의 종류
아노다이징는 색상과 마감에 따라 여러 종류로 나뉩니다. 그 중 대표적인 3개를 소개합니다.
백색 아노다이징
가장 일반적인 아노다이징입니다. 흰 색이 붙는 것은 아니지만, 모재의 색이 조금 푹 빠진 것 같은 외형이 됩니다. 피막의 두께는 10μm 정도가 됩니다.
흑색 아노다이징
아노다이징는 다양한 색상으로 염색됩니다. 그 중에서도 검은 색으로 염색하는 것을 검은 아노다이징라고합니다. 컬러 아노다이징 중에서 가장 일반적으로 사용되는 종류입니다.
아노다이징 (무광)
아노다이징 처리를 실시하기 전에 소재에 블라스트 처리를 실시하면, 무광택의 아노다이징를 베풀 수 있습니다. 아노다이징 중에서도 특히 높은 장식성을 가지며, 흰색뿐만 아니라 다양한 색으로 염색하는 것도 가능합니다.
아노다이징의 장점
아노다이징에는 알루미늄의 부식을 방지하는 것 외에도 다양한 이점이 있습니다.
벗겨지지 않음
아노다이징는 모재를 침식하면서 성장하고 통합합니다. 그 때문에 도금이나 도장과 달리 벗겨질 염려가 없습니다.
내식성이 높고 변색이나 부식에 강함
아노다이징의 주성분인 알루미나(Al2O3)는 화학적으로 안정하고, 다른 화학물질과 반응하기 어려운 성질을 가지고 있습니다. 또한, 산화 피막 상에 형성된 미세 구멍을 봉공 처리함으로써 더욱 높은 내식성을 가질 수 있습니다. 이로 인해 변색이나 부식하기 어려워집니다.
산화막은 매우 단단하고 내마모성이 높다
알루미늄 자체는 어느 쪽이라도 부드럽고, 가공이나 변형하기 쉬운 금속입니다. 표면의 경도도 Hv20~150 정도밖에 없습니다. 그러나 산화알루미늄은 매우 단단한 물질이기 때문에, 알루마이트를 실시한 알루미늄은 Hv200~600 정도까지 표면 경도가 올라갑니다. 따라서 특히 내마모성이 향상된다는 장점이 있습니다.
특히 막 두께가 20μm를 넘는 경질 알루마이트는 경도도 Hv400 이상이며 표면의 경도는 스테인리스를 웃도는 것도 가능합니다. 따라서 샤프트와 같은 슬라이딩 부품에도 사용됩니다.
다양한 색상에 착색 가능하고 보기 좋다
앞서 언급했듯이, 아노다이징에 의해 형성된 코팅은 정기적으로 정렬된 미세 기공을 가지고 있다. 여기에 염료를 흡착시켜 다양한 색조에 착색할 수 있는 것도 아노다이징의 장점 중 하나입니다. 아노다이징의 착색은, 전해 처리 후, 미세 구멍의 봉공 처리를 실시하기 전에 착색료를 녹인 용액 중에 부품을 담그어 실시합니다. 이것에 의해, 도장과는 다른, 금속 광택이 있는 아름다운 표면을 얻을 수 있는 것이 특징입니다. 또한 아노다이징 자체가 단단하기 때문에 아름다움이 손상되기 어려운 것도 특징입니다. 그 때문에 건물의 외구나 기계의 외장 등, 미관이 요구되는 부위에도, 아노다이징 제품이 많이 이용되고 있습니다.
절연성이 높고 전기를 통하지 않는다.
아노다이징에 의해 형성된 산화알루미늄 막은 전기를 통하지 않습니다. 알루미늄 자체는 높은 도전성을 가지지만, 아노다이징 처리를 함으로써 절연이 가능합니다.
반대로 도전성을 갖게 하고 싶은 경우에는 절삭 등에 의해 아노다이징을 제거하여 모재를 노출시키는 경우도 있습니다.
열전도율은 낮지만 방열성은 높다
아노다이징는 열전도율도 낮고, 차열성을 가지고 있습니다. 한편, 원적외선 등의 방사성은 높고 방열성이 높다는 특징이 있습니다. 그 때문에 아노다이징를 베푼 알루미늄 부품은 히트 싱크 등의 방열용 부품으로서도 많이 이용됩니다.
아노다이징의 단점
아노다이징에는 다양한 장점이 있지만, 그 한편으로 단점과 그에 따른 주의점 등도 있습니다.
유연성이 부족하고 부서지기
아노다이징은 매우 단단한 코팅입니다. 따라서 아노다이징 자체는 유연성이 부족하고 부서지기 쉬운 단점이 있습니다. 아노다이징 처리 후에 천공 가공이나 절곡 가공을 실시하면, 피막에 크랙이 생기거나, 크랙을 기점으로 아노다이징가 벗겨지거나 버리는 경우가 있습니다.
아노다이징를 실시하기 전에 가공을 끝내는 것이 이상적입니다만, 아노다이징 끝난 재료를 구입해, 가공하는 경우에는 아노다이징의 파손에 주의합시다.
내열성이 낮음
아노다이징는 부서지기 때문에 모재의 변형이나 팽창 수축에 약한 것도 단점입니다. 특히 모재인 알루미늄은 열팽창하기 쉬운 소재이기 때문에 100℃를 넘는 환경에서는 아노다이징에 균열이나 박리가 발생할 가능성이 있습니다. 아노다이징 자체는 안정되고 튼튼한 피막이지만, 모재인 알루미늄의 성질에 의한 영향은 피할 수 없습니다. 온도가 높아지는 장소나, 온도 변화가 큰 장소에서의 사용에는 적합하지 않기 때문에 주의가 필요합니다.
아노다이징의 용도
아노다이징은 다양한 장소에서 사용됩니다. 대표적인 것은 구체적인 예를 몇 가지 들어 봅시다.
도시락, 주전자, 냄비 등의 부엌 용품
가벼운 알루미늄을 부식하기 어렵고, 상처에 강하게 마무리하는 아노다이징은, 물의 사용이 많은 부엌 주위의 용품에도 딱입니다. 구식 알루미늄 도시락 상자와 주전자, 냄비 등에는 아노다이징이 되어 있습니다.
스마트폰 등 가전부품
아름다운 외관을 가지며 손상되기 어려운 아노다이징은 가전 제품의 부품에도 많이 사용됩니다. 가식성이 높은 아노다이징은 가전제품의 부가가치를 높이기 위해서도 많이 사용되고 있습니다.
창문 새시와 같은 건축 자재
내식성이 높고 장식성이 높은 아노다이징은 건축 자재에도 많이 사용됩니다. 카포트 기둥과 금속 포스트, 창문 새시 등 건물 주변에서도 아노다이징 제품을 많이 찾을 수 있습니다.
기차, 항공기 등의 인테리어 부품
운송 기기에서는 연비 향상이나 에너지 절약을 위해 경량화가 요구되고 있습니다. 따라서 알루미늄 부품을 아노다이징한 제품이 많이 사용됩니다.
알루미늄 휠 등 자동차 부품
부식에 강하고 내마모성이 높은 아노다이징 제품은 자동차의 발 주위에도 딱 맞습니다.
광학 부품
아노다이징은 장식성이 높고, 다양한 색으로 염색할 수 있는 것이 장점입니다. 광학 부품 주위에는 빛을 반사하기 어려운 검은 아노다이징이 적용된 부품이 사용됩니다.
반도체 부품
아노다이징 제품은 높은 절연성과 높은 방열성을 가지고 있습니다. 따라서 전자기기의 반도체 주변 부품에도 아노다이징된 제품이 많이 사용되고 있습니다.
LED와 같은 조명 장비
조명기구는 전기 제품 중에서도 특히 높은 의장성이 요구되기 쉬운 제품입니다. 아노다이징을 한 제품은 높은 장식성뿐만 아니라 방열성도 있기 때문에 조명 장비에도 사용됩니다.
의료 기기
의료기기처럼 위생이 요구되는 기기는 상처에 강해야 합니다. 상처의 부분에 더러움이 모여 위생을 해치는 원인이 되기 때문입니다. 아노다이징 제품은 가볍고 상처에 강하고 부식하기 어렵기 때문에 위생이 요구되는 장면에도 적합합니다.
명판과 화장판
화장판 등 고객으로부터 다양한 색의 수요가 발생하는 부품에도 아노다이징이 적합합니다.
여기에 든 아노다이징의 사용 예는 매우 일부입니다. 일반적으로 보이는 알루미늄 제품의 대부분은 아노다이징 처리가 실시되어 있다고 생각해도 좋을 것입니다.
요약
아노다이징은 알루미늄에 실시하는 표면 처리로, 전해 처리에 의해 산화 피막을 형성하는 것입니다. 아노다이징에 의해 얻어진 피막은 산화알루미늄을 주체로 한, 부식에 강하고, 단단한 피막이며, 높은 내식성, 내마모성을 가지고 있습니다. 또 아노다이징은 다양한 색에 착색할 수 있는 것도 특징으로, 가식성이 요구되는 부품에도 많이 사용됩니다.
한편 아노다이징은 단단하고 부서지기 때문에 처리 후의 가공이나 모재인 알루미늄의 변형, 팽창이나 수축에 의해 크랙이나 박리가 발생할 가능성도 있으므로 주의가 필요합니다.
일반적으로 알루미늄 제품에는 아노다이징이 붙어 있고, 그 밖에도 매우 많은 장소에 사용되고 있습니다.
meviy에서는, 이번 소개한 아노다이징 처리에 대응하고 있습니다! 꼭 시험해 주세요.
