알로딘 처리는 알루미늄의 내식성 향상과 도장 밑바탕으로 이용되는 대표적인 화성 피막 처리입니다. 제조업의 설계·개발 담당자에게 있어서, 아노다이징과 함께 중요한 표면 처리의 선택 사항입니다. 알로딘 처리의 성능을 최대한 살리기 위해서는 종류별 특성과 규격, 아노다이징과 차이에 대한 지식이 필수적입니다.
이번 내용에서는 알로 처리의 기초부터 장점·용도까지 해설하니 끝까지 봐 주세요.
목차
알로딘 처리의 정의
알로딘 처리는 알루미늄에 화학적인 피막을 생성하는 표면 처리입니다. 여기에서는, 그 정의나 목적, 표면 처리 전체에서의 위치설정에 대해 해설합니다.
알로딘 처리의 정의와 목적
알로딘 처리란 알루미늄을 크롬산염 등을 함유한 화학용액에 침지시켜 소재 표면 자체를 반응시켜 방식피막을 형성하는 화성처리 기술입니다. 알로딘 처리의 주된 목적은 내식성 향상과 도장 밀착성 향상의 두 가지입니다.
본래 녹이 잘 슬지 않는 알루미늄에 알로딘 처리를 실시하면, 한층 더 견고한 보호층이 형성되어, 염해 등 어려운 환경하에서의 부식을 방지합니다. 또한 알루미늄은 도료가 쉽게 벗겨지는 성질을 가지지만, 알로딘 피막이 도료의 발판이 되기 때문에 도막의 밀착성을 향상시킬 수 있습니다.
알로딘 처리는 비교적 간편한 방법으로 알루미늄 제품의 내구성과 신뢰성을 높이기 위해 필수적인 표면 처리입니다.
화성 피막 처리로서의 위치 결정
알로딘 처리는 표면 처리 기술 중 「화성 피막 처리」로 분류됩니다. 도금처럼 외부에서 금속을 부착시키는 것이 아니라 약품과 소재 표면을 화학 반응시켜 피막을 생성하는 기술이기 때문입니다.
같은 알루미늄의 표면 처리인 「아노다이징」과 비교하면, 위치가 보다 명확해집니다. 아노다이징이 전기의 힘으로 두껍고 단단한 산화피막을 만드는 반면, 알로딘 처리는 전기를 사용하지 않고 화학반응만으로 얇은 피막을 형성합니다. 내마모성이나 절연성이 필요하면 아노다이징, 도전성 확보나 도장 바탕이 주된 목적이라면 알로이라는 구분을 하는 것이 좋습니다.
알로딘 처리의 종류와 표준
알로딘 처리에는 여러 종류가 있으며 MIL 규격 등으로 분류되어 있습니다. 여기에서는 대표적인 크롬산계 피막과 환경 규제에 대응한 크롬 타입에 대해 해설합니다.
알로딘 1200(크롬산계 피막)
알로딘 1200은 뛰어난 내식성과 도장 밀착성을 양립시킨 알로딘 처리입니다. 이 높은 성능은 피막에 포함된 6가 크롬이 자가 복구 작용을 하기 때문으로 피막에 상처가 나도 부식 진행을 억제하는 효과가 있습니다. 외관은 황갈색에서 금색을 보이는 것이 특징입니다.
단, 6가 크롬은 RoHS 지령으로 사용이 엄격히 제한되어 있기 때문에 현재는 전자·전기기기 등 많은 제품에서 채택할 수 없습니다. 항공기 부품 등 일부 특정 용도를 제외하고 현재는 크롬 타입으로의 전환이 진행되고 있습니다.
알로딘 1000(무색 피막)
알로딘 1000은 소재의 미관을 유지하면서 도전성을 확보하고 싶은 경우에 사용되는 처리입니다. 형성된 피막은 매우 얇고 거의 무색 투명하므로 알루미늄 본래의 금속 광택을 거의 손상시키지 않습니다.
또한, 피막의 전기 저항값이 낮기 때문에 부품간의 접지를 확보할 필요가 있는 전자기기의 케이스나 커넥터 부품 등에 최적입니다. 단, 알로딘 1200과 마찬가지로 6가 크롬을 포함하기 때문에 RoHS 지령이나 자동차의 ELV 지령의 규제 대상인 점에 주의합시다.
RoHS 대응・논크롬 타입
현재의 알로딘 처리에서는 환경 규제에 대응한 논크롬 타입이 주류를 이루고 있습니다. 기존의 처리에서 사용되던 유해물질의 6가 크롬이 RoHS 지령에 의해 전자·전기기기로의 사용을 엄격히 제한하고 있기 때문입니다.
대체적으로 3가 크롬이나 지르코늄을 주성분으로 하는 화성 피막 처리가 개발되어 있으며, 이들은 「논크롬 알로딘」이나 「3가 크롬 화성 처리」라고 불립니다. 기존의 6가 크롬계와 동등한 내식성을 실현하고 있어 환경 부하와 성능의 양립이 가능합니다.
알로딘 처리의 장점
내식성과 도전성의 양립
알로딘 처리의 큰 장점은 알루미늄에 내식성을 부여하면서 전기적인 도통성을 확보할 수 있다는 점입니다. 아노다이징처럼 두꺼운 절연성의 피막을 형성하는 것이 아니라 화학반응에 의해 매우 얇은 전도성의 피막을 만들기 때문입니다.
케이스 전체에서 접지를 취할 필요가 있는 전자 기기의 케이스나, 커넥터의 하우징등에서 중요하게 됩니다. 이처럼 방식 성능과 전기적 연결이라는 상반된 요구를 동시에 충족시킬 수 있다는 점이 알로 처리의 큰 강점입니다.
도장 밀착성·하지 처리 효과
알로딘 처리는 도장의 밑바탕으로 뛰어난 효과를 발휘한다는 장점이 있습니다. 알로딘 처리에 의해 형성되는 미세한 요철을 가진 피막이 도료가 잘 밀착되지 않는 알루미늄 표면의 「앵커 효과」를 높여 도막이 잘 벗겨지지 않기 때문입니다.
예를 들어, 항공기의 기체나 자동차의 알루미늄 휠 등, 가혹한 환경하에서 도막의 박리가 허용되지 않는 중요 부품에는, 알로딘 처리가 불가결합니다. 제품에 아름다운 도장을 장기간 유지시키고 싶은 경우, 알로딘 처리는 신뢰성이 높은 밑바탕 처리로 활약합니다.
치수 변화의 적음과 정밀 부품에의 적용성
처리에 따른 치수 변화가 거의 없는 알로진 처리는 정밀 부품에도 적용하기 쉬운 점이 장점입니다. 알로딘 피막은 도금처럼 외부에서 금속을 덧대는 것이 아니라 소재 표면 자체를 화학 반응시켜 만들기 때문에 두께는 1㎛ 이하로 얇기 때문입니다.
나사 홀이나 감합부와 같은 정밀한 공차가 요구되는 부품에 처리해도 치수 정밀도에 영향을 줄 우려가 거의 없습니다. 따라서 높은 정밀도가 요구되는 전자부품 섀시나 광학기기 부품 등 치수관리가 까다로운 제품의 표면처리로 안심하고 채택할 수 있습니다.
환경 대응성(RoHS 지령·논크롬화의 움직임)
알로딘 처리는 최근 환경 규제에 대응한 크롬 타입이 주류이며, 환경 부하를 고려한 제품 설계가 가능하다는 점이 장점입니다. 기존의 6가 크롬은 RoHS 지령으로 사용이 제한되어 있으며, 대체적으로 3가 크롬이나 지르코늄계와 같은 환경을 고려하면서 동등한 성능을 가진 처리가 확립되어 있기 때문입니다.
유럽을 비롯한 세계 각국으로 수출되는 전자기기와 자동차 부품에도 안심하고 알로딘 처리를 적용할 수 있습니다. 이처럼 환경 규제가 심해지는 현대에 있어서 성능과 환경 대응을 양립할 수 있는 논크롬 알로딘은 지속 가능한 제품 개발에 공헌하는 중요한 기술입니다.
알로딘 처리의 단점·주의점
6가 크롬의 환경 부하 및 법규제
알로딘 처리의 가장 큰 단점은 기존 주류였던 고성능 피막에 RoHS 지령 등으로 엄격하게 규제되는 유해물질 「6가 크롬」이 포함되어 있다는 점입니다. 특히 유럽용 전자·전기기기 등 환경규제가 적용되는 제품에는 기존의 크롬산계 알로진(1200번 등)을 사용할 수 없습니다.
대체적으로 논크롬 타입이 개발되고 있지만, 일부 가혹한 조건에서는 아직도 6가 크롬계의 성능이 요구되는 경우도 있어 설계자는 항상 법규제와 요구성능의 판 사이의 충돌에 직면할 가능성이 있습니다.
피막의 얇음에 의한 내마모성의 제한
알로딘 처리 피막은 내마모성이 낮다는 단점이 있습니다. 피막의 두께가 1㎛ 이하로 얇고, 물리적인 경도도 높지 않기 때문에, 접동이나 마찰이 가해지는 부분에서는 마모되어 버리기 때문입니다.
반복적으로 긁히는 기구 부품이나 공구가 접촉하는 부분의 표면 보호에는 전혀 적합하지 않습니다. 따라서 내식성뿐만 아니라 내마모성도 동시에 요구되는 경우에는 경질 아노다이징과 같은 보다 두껍고 단단한 피막을 형성할 수 있는 다른 표면처리를 선정해야 합니다. 알로딘 처리는 어디까지나 방식과 도장 바탕이 주목적이라고 구분해야 합니다.
처리 조건·약품 관리에 있어서의 품질 변동 리스크
알로딘 처리는 품질이 처리액의 관리 상태에 크게 좌우된다는 운용상의 단점이 있습니다. 화학반응을 이용해 피막을 형성하기 때문에 액의 농도나 온도, pH, 침지시간 등의 파라미터가 약간 어긋나는 것만으로 피막의 성능(내식성 등)이 크게 변동해 버리기 때문입니다.
안정된 품질을 유지하기 위해서는 처리를 하는 공장에서의 엄격한 약품 관리와 공정 관리가 필수적입니다. 처리 업체에 따라 품질에 편차가 나타날 가능성도 부정할 수 없으며, 신뢰할 수 있는 파트너 선정이 설계자에게 중요한 과제가 됩니다.
알로딘 처리의 용도
알로 처리는 뛰어난 내식성과 도장 밀착성으로 인해 높은 신뢰성이 요구되는 분야에서 널리 채택되고 있습니다. 여기서는 대표적인 세 가지 산업에서의 구체적인 용도에 대해 알아보겠습니다.
항공기·방위산업
항공기나 방위 산업에서는 경량 알루미늄 부품의 내식성을 높이기 위해 알로딘 처리가 필수적입니다. 항공기의 기체는 상공의 저온 환경이나 염해 등 극히 가혹한 부식 환경에 노출되기 때문에 도장의 박리나 소재의 부식이 중대한 사고로 직결되기 때문입니다.
구체적으로는, 기체의 외판이나 구조 부재, 전자 기기의 하우징 등, 다방면에 걸친 부품에 적용되고 있습니다.
전자기기・케이스
전자기기나 통신기기 케이스에서는 내식성 부여와 동시에 부품 간의 전기적인 도통을 확보할 목적으로 알로진 처리가 활용되고 있습니다. 알로딘 피막이 매우 얇고 전도성을 가지기 때문에 케이스 전체에서 정전기를 피하는 접지를 용이하게 할 필요가 있기 때문입니다. 두꺼운 절연 피막을 형성하는 아노다이징은 도전성을 확보할 수 없습니다.
구체적으로는, 서버 랙의 패널이나 PC 내부의 섀시 부품 등에 적용되고 있습니다.
자동차·산업기계
자동차 및 산업 기계 분야에서는 알루미늄 부품의 도장 밑바탕으로 알로딘 처리가 채용되고 있습니다. 엔진 주변과 발둘레 부품은 고온과 징검다리, 융설제 등 가혹한 환경에 노출되기 때문에 도막의 밀착성을 높이고 소재를 부식으로부터 보호하는 견고한 밑바탕 처리가 필수적이기 때문입니다.
구체적으로는 알루미늄 휠이나 엔진 블록, 변속기 케이스 등의 부품에 적용되어 있습니다.
알로딘 처리와 다른 처리의 비교
알로딘 처리를 선정할 때는 아노다이징 등 다른 표면 처리와의 차이를 이해해야 합니다. 여기서는 대표적인 처리와 비교하여 구분하여 사용하는 포인트를 해설합니다.
아노다이징 처리와의 차이
알로딘 처리와 아노다이징 처리의 차이점은 피막의 경도, 두께, 도전성입니다.
아노다이징은 전기의 힘으로 두껍고 단단한 절연성 피막(수 μm~수십 μm)을 형성하므로 내마모성 및 절연성이 요구되는 용도에 적합합니다. 한편, 알로딘 처리는 화학 반응만으로 얇은 도전성 피막(1μm 이하)을 만들기 때문에 내식성과 도전성의 양립이 가능합니다.
따라서 접동 부품과 같이 경도가 필요한 경우는 아노다이징, 전자기기의 케이스와 같이 접지를 취하고 싶은 경우는 알로딘이라고 하는 명확한 구분이 이루어집니다.
크롬 처리와의 차이
알로딘 처리는 알루미늄용 크롬 처리의 대표적인 상표명입니다. 크롬 처리란 크롬산염을 이용해 금속 표면에 피막을 생성하는 화성 처리를 총칭하는 것으로 아연과 마그네슘 등 다른 금속에도 적용됩니다.
「로딘 처리」는 특히 알루미늄 소재에 특화된 크롬 처리의 대표적인 상표로서 널리 인지되고 있다고 이해하는 것이 적절합니다. 따라서 이것들은 대립하는 기술이 아니라 크롬이라는 큰 틀 안에 알루미늄용의 대표적인 예로 알로딘 처리가 존재하고 있다고 생각하면 좋을 것입니다.
논 크롬 화성 피막 처리와의 비교
알로딘 처리는 환경 규제의 관점에서 논 크롬 화성 피막 처리와 비교됩니다. RoHS 지령 등으로 규제되는 유해한 6가 크롬을 포함하지 않는 크롬 처리는 환경 부하가 낮다는 이점이 있기 때문입니다.
한편, 기존의 알로딘 처리(6가 크롬계)는 자기 수복 작용 등 일부 성능에서 아직 우위성을 가지는 경우가 있습니다. 현재는 논 크롬 처리의 성능도 대폭 향상되고 있으며, 많은 용도로 알로진 처리에서 대체가 진행되고 있습니다. 환경 규제를 준수할 필요가 있는 경우는 논크롬 처리가 필수적인 선택지가 됩니다.
알로딘 처리의 공정과 품질 관리
알로딘 처리로 안정적인 품질을 얻으려면 적절한 처리 공정과 품질 관리가 필수적입니다. 여기에서는 일반적인 처리 흐름과 품질을 보증하기 위한 방법에 대해 해설합니다.
처리 공정의 흐름
알로진 처리의 품질은 화성 피막을 형성하기 전의 탈지나 에칭과 같은 전처리 공정에 의해 좌우됩니다. 소재 표면의 기름때나 산화막이 남아 있으면, 균일한 화학 반응이 저해되어 얼룩이나 밀착 불량의 원인이 되기 때문입니다.
일반적인 공정은 「탈지」로 유분을 제거하고 「에칭」으로 산화막을 제거한 후 「화성처리액」에 침지시킵니다. 그 후, 수세를 거쳐 건조시켜 최종 제품이 됩니다.
이처럼 각 공정을 꼼꼼하게 하는 것이 고품질의 알로딘 피막을 형성하기 위한 열쇠가 됩니다.
품질 확인·측정 방법
알로딘 처리의 품질은 주로 외관 검사와 내식성 시험에 의해 평가됩니다. 피막이 매우 얇아 경도나 막 두께의 직접적인 측정이 어렵기 때문에 간접적인 방법으로 성능을 보장해야 하기 때문입니다.
외관 검사에서는 처리 후의 색조가 균일하고 얼룩이나 얼룩, 따라다니며 부족하지 않은지 육안으로 확인합니다. 더욱 중요한 것이 내식성 시험으로, 염수를 분무하여 녹의 발생 상황을 조사하는 「염수 분무 시험」이 일반적으로 실시됩니다.
규정 시간 내에 녹이 발생하지 않음을 확인함으로써 피막의 방식 성능을 객관적으로 증명합니다.
정리
알로딘 처리는 알루미늄의 내식성 향상과 도장 밑 바탕으로 널리 이용되는 대표적인 화성 피막 처리입니다. 가장 큰 특징은 전기를 사용하지 않고 화학반응으로 얇은 피막을 형성하기 때문에 전도성을 유지하면서 방식 성능을 부여할 수 있다는 점에서 전자기기 케이스나 항공기 부품에 필수적인 기술입니다.
또, RoHS 지령에 대응한 크롬 타입이 주류를 이루고 있는 한편, 성능을 최대한으로 끌어내기 위해서는 아노다이징과 특성 차이를 이해하고 용도에 따른 적절한 종류(규격)를 선정하는 지식이 필수적입니다.
이번 내용을 참고로, 알로딘 처리의 지식을 깊게 해, 재료 선정이나 도면 지시, 부품 조달의 업무에 꼭 활용해 주세요.
