알루미늄 부품의 표면 처리 방법을 고려할 때 알로다인 코팅과 아노다이징 코팅 중 어떤 것을 선택할지 자주 고민하게 됩니다. 알로다인 코팅과 아노다이징 코팅은 모두 알루미늄을 부식으로부터 보호하며 페인트를 대체할 수 있는 역할을 합니다. 비슷한 효과를 제공하지만, 두 코팅은 근본적으로 다릅니다.
알로다인은 크로메이트 전환 코팅 (화학적) 산화 처리와 전기화학적 산화 처리가 결합된 양극 산화 처리가 있습니다. 양극 산화 마감과 알로다인 코팅 중 어떤 것을 선택할지는 기능성, 전도성, 그리고 부품 적용 환경을 고려하여 결정해야 합니다.
알로다인이란 무엇인가요? 크롬산염 전환 코팅에 대한 설명
정밀 CNC 가공 부품
알로다인은 크로메이트 변환 코팅의 상표명입니다. 크로메이트 변환 코팅은 화학 피막, 이리다이트, 본더라이트 등 다양한 이름으로 불립니다. 도금과는 달리, 알로다인은 알루미늄 표면에 별도의 물질을 증착하는 것이 아닙니다. 화학 반응을 통해 알루미늄의 외피층이 크로메이트 화합물로 변환되는 것입니다.
이것이 바로 금속 표면에 얹히는 것이 아니라 금속의 일부로 남아 있는 얇은 보호막 형태로 나타나는 결과이며, 이러한 화학적 공정이 중요한 이유입니다. 1종 알로다인은 최고의 내식성을 가진 6가 크롬을 사용하지만, RoHS와 같은 일부 환경 기준 및 안전 규정의 적용을 받습니다.
2형 알로다인은 3가 크롬(Cr3+)을 사용하는데, 이는 환경 규제 준수 측면에서 더 우수하며 항공우주 분야, 특히 규제가 요구되는 경우에 더욱 선호되는 옵션입니다.
알루미늄 표면에서 알로다인 공정의 작동 방식
- 탈지제를 사용하여 그리스, 금속 또는 오일을 깨끗이 제거하십시오. 가공 후 알루미늄 부품에는 냉각제와 오일이 남아 있을 수 있는데, 이는 용제 기반 세척제로 세척한 후 물로 헹궈냅니다.
- 알루미늄 에칭은 알루미늄 표면에 자연적으로 형성되는 산화층을 제거하여 알루미늄 본연의 표면을 드러내는 공정입니다. 이는 코팅이 알루미늄 표면에 잘 접착되도록 하는 데 중요한 과정입니다.
- 도포 후 해당 부위를 헹궈내는 것은 화학 반응을 멈추고 잔여물을 제거하는 데 중요합니다.
- 세척 후, 부품은 공기 중에서 또는 저온 오븐에서 건조되는데, 이 과정에서 알로다인 코팅이 경화될 시간을 확보할 수 있습니다.
알로다인 코팅의 장점
전기 전도도 테스트 설정
- 부식 저항성 : 알딘 코팅은 처리되지 않은 알루미늄보다 최대 20배 뛰어난 내식성을 제공합니다. 이는 대부분의 실내 및 온화한 실외 환경에 충분합니다.
- 전기 전도성: 알루미늄 부품을 전기 용도로 사용하는 경우, 알로다인 코팅을 통해 전기 전도성을 유지하는 것이 유리합니다. 알로다인 코팅은 표면 저항을 크게 변화시키지 않기 때문입니다. 따라서 알로다인은 모든 EMI 차폐 인클로저 및 접지점에 적합합니다.
- 그림: 가공 후 알루미늄 부품에 도색을 하려면 도색 전에 알로다인 코팅을 하는 것이 좋습니다. 알로다인 코팅은 도료 접착력을 향상시키고 프라이머 역할도 합니다. 항공우주 분야의 알루미늄 부품에서는 도색 전에 알로다인 코팅을 흔히 사용합니다.
- 치수 변화 없음: 알로다인 코팅 두께는 마이크론 미만으로, 부품 치수에 눈에 띄는 차이가 없습니다. 이러한 코팅은 표준 부품 공차에 맞춰 사용할 수 있으며, 나사 구멍, 압입 부위 및 밀봉 표면에 적용할 수 있습니다.
- 저렴한 비용 : 알로다인 코팅은 화학 공정이기 때문에 양극 산화 처리처럼 특수 전기 장비가 필요하지 않습니다. 따라서 비용이 절감되고 코팅 공정이 더 빠르고 간단해집니다. 복잡한 전기 기술이나 전압 설정에 신경 쓰지 않고도 수천 개의 부품에 알로다인 코팅을 손쉽게 적용할 수 있습니다.
알로다인 코팅의 단점
- 제한된 내마모성: 알로다인 코팅은 얇고 내마모성이 약합니다. 따라서 부품이 움직이거나 다른 물체와 접촉하는 경우 코팅이 벗겨지고, 마찰로 인해 알루미늄이 알로다인 코팅층보다 더 빨리 마모될 수 있습니다.
- 가혹한 환경: 알로다인은 해양 환경이나 습도가 높은 부식성 환경에는 적합하지 않습니다. 알로다인은 장기적인 보호 기능을 제공하지 않지만, 상도 코팅을 추가하면 수명을 연장할 수 있습니다.
- 환경적 위험: 1형 코팅에는 RoHS 및 REACH 규정에 따라 규제되는 물질인 CR6+가 포함되어 있습니다.
양극 산화란 무엇인가요? 전기화학적 공정
양극 산화 처리된 다채로운 산업용 볼트
양극 산화는 알루미늄 표면에 두꺼운 산화알루미늄(Al2O3) 층을 형성하는 전기화학적 공정입니다. 이 층은 안쪽으로 성장하는 것이 아니라 바깥쪽으로 성장하여 부품의 두께를 증가시킵니다. 양극 산화 처리는 알루미늄 표면에 코팅하는 것과 달리, 전기 전류를 사용하여 산화(표면층)를 유도하여 알루미늄 자체의 일부가 되도록 하는 방식입니다.
아노다이징 마감은 세라믹과 유사한 표면 질감을 가지며, 코팅 아래의 알루미늄보다 훨씬 단단합니다. 아노다이징과 알로다인 마감의 또 다른 중요한 차이점은 아노다이징 마감이 다공성이라는 점입니다. 즉, 마감 전에 미세한 구멍으로 염료를 흡수할 수 있어 색상이 더 오래 지속됩니다.
단계별 양극산화 공정
- 전처리 : 양극 산화 공정의 첫 번째 단계는 알루미늄 부품을 세척, 탈지하고 알칼리 또는 산성 용액을 사용하여 산화층을 제거하고 균일한 표면 두께를 얻는 것입니다.
- 전해조: 전해 공정을 시작하려면 알루미늄 부품을 전해액에 담급니다. 1형 양극 산화에는 크롬산을, 2형 양극 산화에는 황산을 사용할 수 있습니다.
- 산화물 층: 액체 전해질에 잠긴 양극 부분에 전류가 흐르면 액체 전해질의 산소 이온이 알루미늄 표면으로 이동하여 반응하고 산화알루미늄을 형성합니다. 이 산화물은 금속 내부로 성장하고 원래 표면 바깥쪽으로 확장됩니다.
- 염색 (필요한 경우): 산화 처리된 표면은 산화물 기공에 스며드는 염료로 착색할 수 있으며, 염료는 나중에 밀봉됩니다.
- 밀봉 : 밀봉 공정에는 뜨거운 탈이온수 또는 니켈 아세테이트 용액이 사용됩니다. 밀봉 과정을 통해 산화알루미늄 표면의 얇은 층이 변환됩니다.
양극 산화 처리 유형: 유형 I, II 및 III
| 타입 | 전해질 | 두께 | 경도 | 1 차 사용 |
| 제1형 (크로믹) | 크롬산 | 0.5 – 2.5 마이크론 | 보통 | 항공우주 분야의 피로에 민감한 부품; 최소한의 치수 변화 |
| II형(황산) | 68~70°F의 황산 | 5 – 25 마이크론 | 보통 | 범용 분야: 건축, 가전제품, 자동차 트림 |
| 3형(경질 아노다이징) | 34~36°F의 황산, 더 높은 전류 | 25 – 100 마이크론 | 60-70 HRC | 마모가 심한 부품: 유압 부품, 피스톤, 산업용 공구, 군용 장비 |
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알로다인과 아노다이징의 9가지 차이점
1. 방법
산업용 화학물질 침지 탱크
알로다인은 화학 공정으로, 알루미늄 표면과 반응하는 크롬산염 용액으로 부품을 코팅하는 방식입니다. 전류나 전해액 탱크는 필요하지 않습니다. 아노다이징은 전기화학적 공정으로, 알루미늄 부품을 직류 회로의 양극으로 연결하고 산성 전해액에 담근 후 전류를 흘려 기판 위에 코팅을 성장시키는 방식입니다.
2. 코팅 두께
알로다인 코팅은 0.025~0.1 마이크로미터 두께의 막을 형성합니다. 이 코팅은 부품의 길이 또는 치수에 영향을 주지 않으므로 나사산 부분에도 영향을 미치지 않습니다. 알로다인 코팅은 클리어런스 보어 및 프레스핏 가공에 사용할 수 있습니다. 양극 산화 처리는 산화막을 형성하며, 그 두께는 전류 및 전해액에 따라 5마이크론에서 100마이크론 이상까지 다양합니다. 따라서 나사산 부분이나 보어와 같이 중요한 형상의 경우, 사전 가공 보정이 필요한 경우가 있습니다.
3. 전기전도도
부품에 전기적 기능이 필요한 경우, 산화알루미늄 코팅은 막이 너무 얇아 연속적인 절연 장벽을 형성하지 못하기 때문에 전기 전도성을 유지해 줍니다. 산화알루미늄은 세라믹이며 절연체 역할을 하므로, 전기적 기능을 유지하려면 산화알루미늄 코팅 공정 전에 접점을 마스킹해야 할 수도 있습니다.
III형 경질 양극 산화 처리는 코팅 두께 1밀당 400~600볼트의 절연 파괴 전압을 제공하여 전기 절연 성능을 향상시킵니다. 이러한 특성 덕분에 가공 부품의 전기 절연에 유용하게 사용됩니다.
4. 내식성
알로다인과 아노다이징 모두 내식성을 향상시킵니다. 알로다인 코팅은 아노다이징 마감에 비해 얇고 부드러워 심한 마모와 기계적 하중에 취약합니다. 반면, III형 아노다이징 코팅은 밀도가 높고 염분, 습기, 자외선 및 화학 물질에 대한 저항력이 뛰어난 안정적인 산화물 장벽 역할을 합니다. 아노다이징의 장점은 이보다 훨씬 많습니다. 알로다인 알루미늄 코팅 내식성 측면에서.
MIL-DTL05541 Class 1A에 따른 중성 슬랫 스프레이 테스트에서 알딘 코팅은 최소 168시간을 통과해야 하며, 일부 정교하게 코팅된 단조 합금은 통제된 조건에서 336시간을 초과할 수 있습니다.
ASTM 표준에 따라 II형 양극 산화 처리는 336시간의 염수 분무 시험을 통과해야 하며, III형은 336시간 이상의 염수 분무 시험 결과를 보여야 합니다.
5. 내마모성
알로다인은 내마모성이 거의 없거나 전혀 없습니다. 아노다이징은 경도 면에서 최대 70 HRC까지 가능하며, 이는 일부 강철 합금과 유사한 수준입니다. 따라서 경질 아노다이징은 산업용 공구와 같이 마찰이 잦은 알루미늄 부품에 표준적으로 사용되는 처리 방식입니다.
미처리 알루미늄의 경도는 로크웰 C 경도계에서 약 15HRC입니다. 3형 양극 산화 처리를 하면 경도가 최대 70HRC까지 올라가 표면 경도가 네 배 증가합니다. 따라서 양극 산화 처리는 비용 효율적인 내마모성 처리 방법입니다.
6. 페인트 접착력
알로다인 코팅은 페인트 접착력이 뛰어나 널리 사용되는 마감 처리 방식입니다. 크롬산염 표면은 상도 도료와의 화학적 결합을 제공합니다. 항공우주 분야에서는 알루미늄 도장 시스템 전체의 내구성을 향상시키기 때문에 알로다인 코팅이 흔히 적용됩니다. 아노다이징 또한 접착 가능한 표면을 제공하지만, 밀봉 처리 후에는 페인트 접착력 측면에서 아노다이징의 이점이 미미해집니다.
7. 비용
가격, 필요한 장비, 에너지 사용량, 처리 시간 등을 고려할 때 알로다인 공정은 더 저렴한 선택지입니다. 전압 안정기나 대형 전해조가 필요 없고, 스프레이 방식으로도 처리할 수 있습니다. 반면 아노다이징 공정은 대량 생산을 위해 전용 탱크, 온도 조절 용액, 그리고 더 높은 전력 비용 등 더 큰 투자가 필요합니다.
II형 양극 산화 처리는 표준 마감의 경우 평방 피트당 0.5달러에서 2.00달러 사이의 비용이 들 수 있으며, 두 가지 표면 처리 모두 최소 면적 요건을 충족하는 배치 방식으로 진행되어 비용 효율성을 높입니다. III형 양극 산화 처리는 처리 시간이 더 길고 전해액이 더 많이 필요하기 때문에 비용이 훨씬 더 많이 들 수 있습니다.
8. 외관
알로다인은 투명에서 금빛까지 다양한 색조를 띕니다. 색상 선택은 불가능하며, 외관은 주로 알루미늄 합금의 종류에 따라 결정됩니다. 아노다이징은 무광에서 반광에 이르는 다공성 표면을 제공하며, 이 다공성 기공을 통해 염색이 가능하여 아노다이징의 색상 범위를 넓힐 수 있습니다.
9. 부품 치수 변경
알로다인 코팅은 부품 치수에 눈에 띄는 변화를 주지 않습니다. 최종 가공 후 코팅 처리를 할 수 있어 제조 공정이 간소화됩니다. 반면, 아노다이징은 산화막이 원래 표면에서 성장하기 때문에 최대 100미크론까지 두께가 증가할 수 있습니다. 아노다이징을 선택하는 경우, 추가된 두께를 보정하기 위해 부품 치수를 다시 계산해야 합니다.
응용 프로그램 차이점
리벳으로 고정된 항공기 동체 부분
|
업종 |
알 로딘 |
양극 산화 처리 |
|
우주항공 |
전도성과 접착력이 중요한 구조 패널 및 브래킷. MIL-DTL05541 규격 준수 |
내마모성을 위한 유압 피팅 및 비구조 하우징 |
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군 |
전기 접점용 RFI 차폐 인클로저 |
광학 마운트 및 장비, 내마모성과 내구성이 필요할 때 |
|
전자 |
PCB 실장판은 접지 및 전기적 연속성이 필요한 경우에 사용됩니다. |
가전제품의 경우, 절연 표면이 단락을 방지할 수 있습니다. |
|
해군 |
매우 짧은 부식 방지 기간 |
Type II 양극 산화 처리 마감으로 습기 차단 처리된 부속품, 갑판 하드웨어 및 구성품. |
맞춤형 아노다이징 서비스
Boda는 맞춤형 아노다이징 서비스와 전문적인 서비스를 제공합니다. 알로다인 서비스내마모성 및 내충격성이 요구되는 용도에 적합한 2형 또는 3형 경질 아노다이징을 제공합니다. 프로린텍의 맞춤형 아노다이징은 고객의 정확한 사양에 맞춰 제작되며, 합금, 두께, 색상 및 MIL-SPEC 요구 사항을 최초 생산품부터 완벽하게 충족합니다.
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맺음말
알로다인 코팅과 아노다이징 코팅 중 어떤 것을 선택할지는 부품의 기능성, 전기 전도성, 그리고 대량 생산 시 예산이라는 세 가지 요소에 따라 결정됩니다. 알로다인 코팅은 전기 전도성을 유지해야 할 때 적합하며, 아노다이징 코팅은 내식성, 내마모성, 그리고 장기적인 색상 유지력을 위해 적합한 선택입니다.