알루미늄 아노다이징에 대한 완벽한 가이드: 원리, 일반적인 결함부터 홀 씰링 공정 분석까지
发布时间：2026-02-13 分类：공개 정보 浏览量：64
1. 소개
자연 환경에서 알루미늄 합금에 의해 형성된 산화막의 두께는 0.01~0.1μm에 불과하여 보호에 불충분하고 엔지니어링 응용 분야의 내식성, 내마모성 및 장식 특성 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 양극 산화는 현재 가장 널리 사용되는 알루미늄 합금 표면 강화 기술로, 알루미늄 기판 표면의 전기 화학 반응을 통해 삼산화 알루미늄(Al₂O₃) 필름 층을 생성합니다. 이 필름층은 기판에 단단히 접착되고 경도가 높으며 다공성 구조로 인해 착색 및 밀봉이 가능합니다.
그러나 실제 생산에서는 백막, 백화 현상, 깊은 클램핑 자국, 필름의 부분적 부재와 같은 결함이 종종 발생합니다. 이러한 문제의 원인에는 합금 조성, 전처리 품질, 전해질 파라미터, 클램핑 방법 및 작동 사양과 같은 여러 변수가 관련되어 있습니다. 이 백서는 다음을 기반으로 합니다.황산 아노다이징본론에서는 '알루미늄 합금 표면 산화 처리 Q&A'(정루이팅 편집)와 업계 고장 사례 라이브러리를 참고하여 공정 원리, 파라미터 제어, 결함 분석 및 해결책을 체계적으로 설명합니다.
2, 양극 산화 원리 및 공정 분류
2.1 양극 산화 반응 메커니즘
아노다이징은 알루미늄 가공품을 전해질 용액에 양극으로 넣고 직류 전류를 가하는 공정으로, 양극 표면에서 두 가지 반응이 동시에 일어납니다:
- 필름 형성 반응알루미늄은 양극에서 침전된 산소와 결합하여 Al₂O₃를 형성합니다;
- 용해 반응전해질(황산의 경우)이 생성된 Al₂O₃를 용해합니다.
필름의 최종 두께와 구조는 필름 형성 속도와 용해 속도 사이의 균형에 따라 달라집니다. 황산 아노다이징으로 생성된 필름은 기공 크기가 약 0.01-0.03 μm이고 기공률이 약 20%-30%인 벌집 다공성 구조로, 후속 착색 및 밀봉 공정의 기초가 됩니다.
2.2 세 가지 주요 아노다이징 공정 비교
| 프로세스 유형 | 전해질 | 필름 두께 범위 | 특수성 | 일반적인 애플리케이션 |
|---|---|---|---|---|
| 크롬산 아노다이징 | 3%~10% 크롬산 | 5～8μm | 박막층으로 공작물 정확도 유지, 치수 변화 없음 | 정밀 부품, 용접 부품, 항공우주 구조 부품 |
| 황산 아노다이징 | 10% ~ 20% 황산 | 8～25μm | 높은 투명도, 저렴한 비용, 컬러 필름 | 가전제품, 건축 자재, 생활용품 |
| 경질 알루마이트 처리 | 황산 + 유기산 | 25~150μm | 높은 경도(HV300~600), 내마모성, 절연성 | 실린더, 유압 부품, 군용 장비 |
3, 전처리 과정
전처리의 품질은 양극 산화막의 균일성, 접착력 및 외관에 직접적인 영향을 미칩니다. 불완전한 전처리 또는 부적절한 방법으로 인해 발생한 결함은 산화 후 복구할 수 없습니다.
3.1 공백 허용 기준
- 2 시리즈 (알루미늄-구리), 7 시리즈 (알루미늄-아연) 및 5 시리즈 (알루미늄-마그네슘), 6 시리즈 (알루미늄-마그네슘-실리콘) 합금은 동일한 홈 처리에서 상당한 차이의 산화 속도의 동일한 전기 분해 매개 변수에서 선택적 산화, 필름 색상 차이로 이어질 수 있습니다.
- 스퀴즈 라인, 스크래치 및 원래의 부식 구덩이는 전처리에서 완전히 제거하기 어렵고 산화 후에 결함이 확대되어 드러납니다. 표면 품질은 가공 단계에서 관리해야 합니다.
3.2 기계적 마감
- 샌드블라스트: 산화 된 피부를 제거하고 피부를 주조하고 모래 표면 효과를 균일하게 얻습니다. 샌드 블라스팅 후 높은 표면 활성, 2 차 산화 또는 오염을 방지하기 위해 4 시간 이내에 산화 공정에 들어가야합니다.
- 연마/연마거울 연마 후 전처리 알칼리성 에칭 시간이 충분하지 않으면 잔류 응력 층 또는 조밀한 산화막이 발생하여 산화막이 피어오르게 됩니다. 연마 페이스트는 완전히 탈지해야 합니다.
3.3 화학적 전처리
탈지분유(우유)중성 또는 약알칼리성 탈지제 사용 권장, 온도 50~70℃, 시간 3~5분 탈지가 깨끗하지 않으면 필름이 번지고 접착력이 떨어지는 주요 원인입니다.
알칼리성 침식알칼리성 에칭은 천연 산화막과 사소한 표면 결함을 제거하여 기판이 균일 한 금속 조직을 드러 낼 수 있도록 알칼리성 에칭은 10% ~ 15% 수산화 나트륨 용액, 온도 50 ~ 60 ℃, 시간 1 ~ 3 분. 알칼리성 에칭은 기판이 균일 한 금속 조직을 드러 낼 수 있습니다. 알칼리성 에칭 용액의 알루미늄 이온 농도는 알칼리성 에칭 속도가 감소하면 30 ~ 50g/L, 80g/L 이상으로 제어해야하며 표면이 재를 걸기 쉽습니다.
(빛의) 반짝임: 20% ~ 30% 질산 용액, 실온, 시간 1～3분 알칼리성 에칭으로 남은 회색 막(알루미늄, 실리콘, 철 및 기타 화합물)을 제거합니다.
특수 처리 - 고실리콘 알루미늄 합금실리카 흄은 알칼리성 에칭 후 알루미늄-실리콘 합금(주조 알루미늄) 표면에 남아 있으며 기존의 질산 연마로는 제거하기 어렵습니다. 반드시 사용5% 불산을 함유한 질산 혼합물(질산 30%, 불산 5%, 물 65%), 30-60초 동안 실온 처리하여 표면이 균일한 은백색이 될 때까지 처리합니다.
4, 황산 아노다이징 공정
황산 아노다이징은 전체 산업 응용 분야 중 80% 이상을 차지합니다. 넓은 공정 창, 저렴한 비용, 높은 필름 투명도를 가지고 있으며 염색 및 보호 요구 사항이 높은 제품에 적합합니다.
4.1 프로세스 매개변수 제어 기준
| 매개변수 | 권장 범위 | 제한 범위 | 편차의 결과 |
|---|---|---|---|
| 황산 농도 | 15% ~ 20% | 10% ~ 25% | 농도가 낮으면 얇은 막층이 형성되고, 농도가 높으면 빠르게 용해되어 막층이 느슨해집니다. |
| 알루미늄 이온 농도 | 5～15g/L | <20g/L | 20g/L 이상, 필름 회색, 내식성 감소 |
| 탱크 온도 | 18-22°C | 15-25°C | ＞25℃ 필름층 느슨함, 분말; <15℃ 필름층 밀도는 높지만 취성 증가 |
| 전류 밀도 | 1.2～1.5A/dm² | 0.8～2.0A/dm² | 너무 높으면 번아웃, 너무 낮으면 필름층이 얇아 생산 효율이 떨어집니다. |
| 산화 시간 | 30-60분 | 망막 두께 요구 사항 | 시간 부족으로 인한 필름 두께 부족, 과도한 연장 시 기공 크기 확대 및 결합력 감소. |
| Cl- 농도 | ≤25mg/L | ≤50mg/L | 과도한 기준이 부식과 천공으로 이어집니다. |
4.2 수질 요구 사항
아노다이징 탱크 유체 및 모든 세척 탱크는 반드시 사용해야 합니다.탈이온수或증류수. 수돗물의 염소(Cl-) 함량은 일반적으로 50-200mg/L이며 직접 사용하면피팅 부식-산화막 표면에 검은 반점이 나타나며, 심한 경우 필름 층을 통해 기판까지 이어집니다. 물 저항은 ≥5×10⁴Ω-cm에서 제어되어야 합니다.
4.3 클램핑 기술 및 전도성 설계
- 연락처 영역고정 장치와 작업물 사이의 접촉면은 작업물 표면적의 1/200 이상이어야 합니다. 접촉면이 충분하지 않으면 과도한 국부 전류 밀도와 줄 열 축적으로 인해 필름 층이 황변하고 심각한 부상의 경우 용융 및 화상을 입을 수 있습니다.
- 재료 선택고정구는 공작물의 재질과 유사한 순수 알루미늄 또는 알루미늄-마그네슘 합금으로 만들어야 합니다. 구리의 사용을 엄격히 금지하고, 철 고정구가 직접 접촉하면 구리 이온이 탱크 액체를 오염시켜 산화막이 어두워집니다.
- 리프팅 각도산화 과정에서 발생하는 산소 기포가 원활하게 빠져 나갈 수 있도록 프로파일의 내부 공동 입구가 아래를 향하거나 기울어진 상태로 탱크에서 공작물을 기울이거나 수직으로 유지해야 합니다. 중첩된 가스 부품에는 가스 단열재로 인해 필름이 없거나 매우 얇은 필름 층이 있습니다.공기 차폐 결함.
- 픽스처 재사용픽스처의 탈색은 철저하게 이루어져야 합니다. 잔류 산화막의 저항이 상승하여 전류가 통과하기 어렵고 클램핑 지점 근처의 공작물 영역이 부분적으로 막이 없는 것처럼 보입니다.
4.4 여름철 열 생산 계획
양극 산화는 발열 반응이며 수조 온도는 환경과 현재 열 발생의 영향을 받습니다. 수조 온도가 25℃를 초과하고 냉장 장비가 없으면 산화막의 용해 속도가 급격히 증가하고 필름 층이 느슨하고 가루가됩니다. 임시 조치에는 다음이 포함됩니다:
- 증가옥살산 C2H2O41.5% ~ 2.0% 또는감마-삼조산탱크 액체의 내열성 상한을 35℃까지 높일 수 있지만 필름 층의 투명도를 떨어뜨릴 수 있는 0.5%~1.0%;
- 혼합 강도를 높이고 압축 공기 또는 펌프 순환을 사용하여 열 방출을 가속화합니다;
- 장시간의 연속적인 고부하 작업을 피하기 위한 일괄 생산.
5, 일반적인 결함 근본 원인 분석 및 해결 방법
이 섹션에서는 “현상-원인-대책'의 세 부분으로 구성된 구조를 채택하여 황산 아노다이징 생산에서 가장 흔하게 발생하는 12가지 결함에 대해 설명합니다.
5.1 필름 층의 황변 및 회색화
면책산화막은 노란색, 회색 또는 어두운 색으로 투명도가 감소합니다.
근거::
- 알루미늄 합금 기본 소재에 구리 > 3% 및 실리콘 > 7%가 포함되어 있으면 합금 원소가 산화막에 화합물을 형성하여 필름을 회색으로 만듭니다;
- 전해질 내 철분 > 200mg/L, 실리콘 > 100mg/L, 막 기공에 침착된 불순물;
- 황산 농도가 너무 높거나 용해 속도가 너무 높거나 필름 구조가 느슨하고 빛 산란이 증가합니다.
대응책::
- 고구리 및 고실리콘 합금은 DC/AC 스택형 전원 공급 장치 또는 특수 전해질 배합을 사용합니다;
- 탱크 유체는 정기적으로 정화되며 저전류 밀도 전해 처리를 통해 철 불순물을 제거할 수 있습니다;
- 황산 농도의 상한을 제어합니다.
5.2 초킹, 풀기, 필름 벗기기
면책산화막 표면이 가루로 되어 있으며, 손가락으로 문지르면 하얀 가루가 떨어지고 심한 경우 막층이 벗겨집니다.
근거::
- 탱크 온도가 28°C를 초과하고 장시간 지속됩니다;
- 전류 밀도 > 2.0A/dm², 교반이 불충분한 경우;
- 산화 시간이 과도하게 연장되고 필름의 외부 층이 용해되면 생성을 초과합니다;
- 알루미늄 이온 농도 > 25g/L, 탱크 노후화.
대응책::
- 강제 냉장은 탱크 액체가 전체적으로 24°C 이하로 유지되도록 합니다;
- 전류 밀도를 1.2~1.5A/dm²로 낮춥니다;
- 각 배치는 산화 후 알루미늄 이온을 분석하고 한계를 초과하는 경우 수조를 희석하거나 부분적으로 교체합니다;
- 초킹 필름 레이어는 복구할 수 없으며 후퇴한 후 다시 작업해야 합니다.
5.3 국부적인 필름 부재, 다크 스팟
면책산화막이 없거나 어두운 패치가 있는 매우 얇은 필름이 있는 공작물의 국부적인 영역.
근거::
- 픽스처와 공작물 사이의 접촉 지점에 있는 산화막이 벗겨지지 않아 접촉 저항이 높습니다;
- 클램핑이 느슨해지고 산화 프로세스 전류가 중단됩니다;
- 프로파일의 내부 공간에는 가스가 들어 있고 가스가 전류를 차단합니다;
- 합금 구성은 실리콘이 풍부한 영역에서 높은 저항으로 심하게 분리되어 있습니다.
대응책::
- 옷걸이는 질산 또는 특수 코팅 용액으로 코팅하여 금속 광택이 완전히 드러나도록 합니다;
- 클램핑 후 조임 상태를 확인하고 필요한 경우 스프링 클램프를 사용합니다;
- 걸이 방향을 조정하여 가스 배출 경로가 깨끗하게 유지되도록 합니다.
5.4 타기, 녹기, 그을리기
면책공작물의 국부적인 영역에 검은 반점, 얼룩 또는 기판의 녹아내림이 나타납니다.
근거::
- 고정 장치와 공작물 사이의 접촉점이 너무 작고 전류 밀도가 국부적으로 5A/dm²를 초과합니다;
- 공작물이 음극에 너무 가깝거나 단락되었습니다;
- 탱크 혼합 및 기포 부착이 불량하면 전류 밀도 분포가 왜곡됩니다.
대응책::
- 픽스처 접촉 면적과 멀티포인트 클램핑이 증가했습니다;
- 음극과 공작물 사이의 거리를 150mm 이상으로 유지합니다;
- 초기 전류 충격을 방지하기 위해 탱크에 넣기 전에 전원을 공급하여 공작물을 사전 산화시킵니다.
5.5 구덩이 부식, 검은 반점
면책산화막 표면에 현미경으로 에칭 구덩이와 같은 정확한 검은 반점이 분포합니다.
근거::
- 탱크 유체 또는 세척수에 과도한 염소산염(Cl-) 함량이 있는 경우;
- 아노다이징 공정 도중에 전원이 차단되어 공작물이 부식성 세척액에 너무 오래 방치됩니다;
- 전처리 절임 후 세척이 불충분하여 잔류 산이 산화 탱크로 유입되었습니다.
대응책::
- 탈이온수를 엄격하게 사용하고 매주 탱크 용액 Cl-을 테스트합니다;
- 정전 후 즉시 공작물을 제거하고 물로 헹구고 다시 걸어야 합니다;
- 전처리 후 3차 역류 헹굼이 추가됩니다.
5.6 지문, 기름 얼룩
면책산화막 표면에 지문이나 기름 윤곽이 선명하게 나타납니다.
근거::
- 전처리 후와 산화 전에 맨손으로 작업물을 만지십시오;
- 압축 공기에는 오일이 포함되어 있습니다;
- 옷걸이 표면에 기름칠을 합니다.
대응책::
- 작업자는 내내 깨끗한 나일론 장갑을 착용합니다;
- 압축 공기 라인에는 오일-물 분리기가 장착되어 있습니다;
- 옷걸이는 정기적으로 기름칠을 합니다.
6. 착색 및 봉인 과정
6.1 채색 방법 선택
| 채색 방법 | 이론 | 특수성 | 애플리케이션 시나리오 |
|---|---|---|---|
| 유기농 염색 | 막 기공에 염료 분자의 흡착 | 선명한 색상과 넓은 색 영역 | 실내 장식, 소형 하드웨어 |
| 전해 착색 | 모공 바닥에 금속염 침착 | 뛰어난 내후성 | 건축용 커튼월, 자동차 트림 |
| 전체 색상 | 합금 원소 색상 개발 | 작은 색상 차이, 높은 비용 | 하이엔드 전자 제품 |
기술적 포인트염색하기 전에 산화막은 신선해야 하며 (염색과 오븐에서 배출 사이 ≤30 분), 필름 두께는 ≥10μm이어야하며 염료 공급 업체가 제공 한 매개 변수에 따라 염료 용액의 pH 값, 온도 및 농도를 엄격하게 제어해야합니다.
6.2 홀 씰링의 필요성
대기에 노출된 약 20% ~ 30%의 비봉인 양극산화막 다공성은 오염 물질, 수분 및 염분을 흡착하게 되며, 내식 수명은 봉인된 필름의 1/10 ~ 1/20에 불과합니다.
주요 씰링 공정 비교::
| 예술과 공예 | medium | temp | 횟수 | 적합성 |
|---|---|---|---|---|
| 온수 밀봉 | 탈이온수 | 95-100°C | 15-30분 | 모든 황산 알루마이트 필름 |
| 중간 온도 밀봉 | 니켈 아세테이트 용액 | 60～80℃ | 10-20분 | 염색 필름, 에너지 절약 장면 |
| 콜드 씰 | 불화 니켈 용액 | 25-35°C | 5~10분 | 높은 생산성 요구 사항 |
씰 홀 품질 검사염료 스팟 방식(GB/T 8753.2)을 사용하면 밀봉이 잘 되지 않는 부분을 염료로 착색할 수 있습니다.
7、FAQ：고주파 문제의 양극 산화 생성
Q: 아노다이징 후 알루미늄 부품의 색이 칙칙해지는 이유는 무엇인가요?
A: 가능한 원인은 다음과 같은 순서로 나열됩니다.
- 산화 과정 중 정전 또는 전류 변동;
- 최종 세척 탱크의 낮은 pH(잔류 산);
- 세정수 Cl- 함량 > 50mg/L;
- 기판에는 구리 > 4% 또는 실리콘 > 8%가 포함되어 있습니다;
- 탱크 액체 알루미늄 이온 농도 > 20g/L.
Q. 손으로 만지면 산화막이 떨어지는 이유는 무엇인가요?
A: 이것은베이킹 소다(이스트 빵 사용)일반적인 원인: 탱크 온도가 28°C를 초과하는 30분 이상 지속되거나 전류 밀도가 1.8A/dm²를 초과하여 교반이 불충분한 경우. 여름철에 냉장 장비가 없을 때 발생하기 쉽습니다. 임시 대책: 1.5% 옥살산을 추가하고, 전류 밀도를 1.0A/dm²로 낮추고, 산화 시간을 연장하여 필름 두께를 구성합니다.
3. 등급이 다른 알루미늄 합금을 같은 수조에서 산화시킬 수 있나요?
답변:권장하지 않음2계열 및 7계열 합금과 5계열 및 6계열 합금 간에는 산화 전위 윈도우에 큰 차이가 있습니다. 동일한 탱크에서 처리할 경우, 전위가 높은 합금(예: 6063)은 막 형성에 우선순위를 두고, 전위가 낮은 합금(예: 2024)은 막 형성이 뒤처지며 막 두께의 차이는 최대 5μm 이상일 수 있으며 색상 차이가 동반될 수 있습니다. 동일한 홈이어야 하며 펄스 전력 또는 위상 전류로 선택해야 합니다.
4. 산화 후 밝은 빨간색은 어떤 공정을 통해 만들어지나요?
A: 실내 제품: 유기 염료 염색, 안트라퀴논 적색 염료 권장, pH 5.5-6.0, 온도 50-55°C, 염색 시간 5-15분 실외 제품: 전해 착색, 주석 염 또는 주석-니켈 혼합 염 시스템, 부르고뉴 레드 톤, ISO 2810 클래스 5까지의 자외선 차단 등급을 얻을 수 있습니다.
5. 수돗물을 아노다이징 용액으로 사용할 수 있나요?
답변:절대 금지. 수돗물의 염소산염(Cl-) 농도는 50~200mg/L이며, 25mg/L 이상이면 피팅 부식을 유발합니다. 모든 공정 전후에 양극 산화 처리 및 세척에 사용되는 물은 전도도 ≤20μS/cm의 탈이온수 또는 증류수를 사용해야 합니다.
Q. 구멍을 밀봉한 후 산화막 표면에 하얀 먼지가 있는데 어떻게 제거할 수 있나요?
A: 밀봉 백회는 온수 밀봉 중 높은 물 경도 또는 냉수 밀봉 탱크 유체 pH > 6.5에서 발생합니다. 대책:
- 온수 밀봉: 탈이온수를 사용하고 0.5%~1% 밀봉 및 먼지 억제제를 추가합니다;
- 백회가 생성되었습니다: 5% ~ 10% 질산을 실온에서 30~60초간 담근 후 물로 씻고 구멍을 다시 밀봉합니다.
8. 결론: 프로세스 구현에서 품질 안정화까지
알루미늄 합금 양극산화는 여러 공정과 여러 매개변수가 결합된 체계적인 프로젝트입니다. 중국의 32개 아노다이징 기업에 대한 현장 조사에 따르면.80% 이상의 품질 인시던트가 프로세스 규율 실행의 편차에서 비롯된 경우기술력 부족이 아닌 다른 이유 때문일 수 있습니다.
일관된 품질을 달성하려면 세 가지 기본 시스템이 필요합니다:
- 탱크 유체 분석 원장황산 농도, 알루미늄 이온 농도, Cl- 농도에 대한 일일 테스트 및 철 및 구리 불순물에 대한 주간 테스트;
- 옷걸이 관리 규정옷걸이의 도장, 수리 및 폐기의 전 과정을 추적할 수 있습니다;
- 첫 번째 물품 검사대량 생산 전 각 교대조의 첫 번째 그루브에서 산화 부품의 전체 크기 및 전체 외관 검사.
아노다이징 공정에는 지름길이 없습니다. 온도, 수질, 클램핑 및 불순물을 지속적으로 제어하는 것이 “합격률 95%”에서 “합격률 99.5%”로 가는 유일한 경로입니다.
