13가지 알루미늄 표면 처리 방법

19세기 중반, 프랑스의 알루미늄 제련 기술은 초기 단계였기 때문에 알루미늄은 은보다 더 희귀하고 값비쌌습니다. 이러한 희소성 때문에 왕실 장관들도 국빈 연회에서 은 식기를 사용했고, 나폴레옹 2세가 아닌 나폴레옹 3세 황제만이 알루미늄 식기를 사용하는 특권을 누렸을 정도였죠.

1886년 홀-헤롤트 전해 공정의 등장으로 알루미늄 생산에 혁명이 일어나면서 알루미늄은 대중 생활에 더욱 쉽게 접근하고 통합될 수 있게 되었습니다. 알루미늄 합금 표면 처리 기술의 동시적인 발전은 금속의 실용적 가치뿐만 아니라 미적 매력도 향상시켜 산업용 및 소비재에 새로운 응용 분야를 열었습니다.

현대 제품 디자인 및 제조에서 금속 소재는 품질을 전달하고 브랜드 가치를 높이는 능력으로 인해 점점 더 선호되고 있습니다. 다양한 금속 옵션 중에서 알루미늄은 많은 제조업체가 선택하는 소재로 두드러집니다. 알루미늄의 인기는 복잡한 모양과 정밀한 공차를 허용하는 뛰어난 가공성, 현대적이고 세련된 외관을 포함한 뛰어난 시각적 특성, 아노다이징, 파우더 코팅, 브러싱 기법 등 다양한 표면 처리 옵션 등 여러 가지 요인의 조합에서 비롯됩니다. 이러한 특성 덕분에 디자이너와 엔지니어는 기능성과 내구성은 물론 시각적으로도 눈에 띄고 다양한 시장 수요를 충족하는 맞춤형 제품을 제작할 수 있습니다.

I. 표면 처리란 무엇인가요?

표면 처리는 제품 외관의 특성과 성능을 향상시키는 금속 제조의 중요한 공정입니다. 이 정교한 절차에는 기계적 방법과 화학적 방법을 조합하여 표면에 보호 층을 적용하는 것이 포함됩니다. 주요 목표는 내식성을 개선하고 미적 매력을 높이며 다양한 환경 조건에서 안정성을 유지하여 궁극적으로 제품의 가치를 높이는 것입니다.

표면 처리 방법을 선택할 때 제조업체는 몇 가지 주요 요소를 고려해야 합니다:

1. 최종 제품의 작동 조건
2. 예상 수명
3. 미적 요구 사항
4. 경제성 및 투자 수익률

표면 처리 프로세스는 일반적으로 체계적인 워크플로우를 따릅니다:

1. 전처리
2. 필름 형성
3. 필름 후 처리
4. 포장
5. 웨어하우징
6. 배송

전처리는 기계적 공정과 화학적 공정을 모두 포함하는 중요한 단계입니다:

기계적 전처리 방법에는 다음이 포함됩니다:

• 샌드 블라스팅 및 샷 블라스팅: 표면 불순물 제거 및 균일한 텍스처 생성용
• 그라인딩: 표면 불규칙성 제거
• 폴리싱: 매끄럽고 반사되는 마무리를 위해
• 왁싱: 추가 보호 및 광택을 위해

이러한 기계적 공정은 표면의 결함을 수정하고 후속 처리를 위해 기판을 준비하는 것을 목표로 합니다.

화학적 전처리는 다양한 용도로 사용됩니다:

• 제품 표면의 기름, 그리스, 녹 제거
• 후속 코팅과의 접착력을 향상시키는 전환층 형성
• 반응성 금속 기판으로의 표면 변환

이 화학적 준비는 기본 재료와 보호 코팅 사이의 최적의 결합을 보장하여 표면 처리의 내구성과 효과를 크게 향상시킵니다.

알루미늄 소재의 경우 일반적으로 다양한 표면 처리 방법이 사용됩니다:

화학적 처리:

• 크롬산염 전환 코팅(크로메이트 코팅이라고도 함)
• 도장(파우더 코팅 및 습식 페인트 시스템 포함)
• 전기 도금
• 아노다이징(내구성 있는 다공성 산화물 층 생성)
• 전기영동(전기영동 증착)

기계적 처리:

• 와이어 드로잉(텍스처 마감용)
• 폴리싱(고광택 표면용)
• 샌드블라스팅(무광택 또는 텍스처 마감용)
• 연삭(정밀한 치수 제어용)

이러한 각 방법은 고유한 이점을 제공하며 내식성, 내마모성, 전기적 특성 및 시각적 외관과 같은 요소의 균형을 맞추고 애플리케이션의 특정 요구 사항에 따라 선택됩니다.

알루미늄 합금 시트는 표면 처리 방법에 따라 비코팅 제품과 코팅 제품으로 분류할 수 있습니다.

1. 비코팅 제품:

(1) 이를 더 세분화할 수 있습니다:
- 치장 벽토 엠보싱 알루미늄 시트(불규칙한 패턴 포함)
- 엠보싱 시트(일반 패턴 포함)
- 밀 마감 및 양극산화 알루미늄 시트

(2) 이러한 제품은 표면에 페인트를 칠하지 않기 때문에 미적 요구 사항이 낮고 상대적으로 비용이 절감됩니다. 그러나 알루미늄 합금 고유의 우수한 내식성과 내구성은 그대로 유지합니다.

2. 코팅 제품:

(1) 분류:

- 코팅 공정별:
- 스프레이 코팅 알루미늄 시트
- 코일 코팅(사전 도장) 알루미늄 시트

- 코팅 유형별:
- 폴리에스테르
- 폴리우레탄
- 폴리아미드
- 개질 실리콘
- 에폭시
- 플루오로폴리머(예: PVDF)
- 기타(예: 아크릴, 파우더 코팅)

(2) 이러한 코팅의 주요 성능 차별화 요소는 자외선(UV) 방사에 대한 저항성입니다. 플루오로폴리머 코팅, 특히 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)는 우수한 자외선 저항성, 색상 유지력 및 백화 방지 기능으로 인해 노출된 표면에 가장 일반적으로 사용됩니다. 노출되지 않은 면이나 뒷면에는 접착력과 비용 효율성이 좋은 폴리에스테르 또는 에폭시 코팅이 보호 층으로 선택되는 경우가 많습니다.

코팅의 선택은 환경 노출, 원하는 수명, 미적 요구 사항, 예산 제약 등의 요인에 따라 달라집니다. 뛰어난 내구성과 색상 안정성이 요구되는 애플리케이션의 경우 프라이머와 투명 탑코트를 통합한 다층 코팅 시스템을 사용할 수 있습니다.

II. 알루미늄 합금의 표면 처리 방법

알루미늄의 표면 마감 프로세스를 살펴보겠습니다. 알루미늄 합금 일상적인 제품에 포함되어 있습니다.

1. 그리기

금속 와이어 드로잉은 사포를 사용하여 재료의 표면을 반복적으로 긁어내어 일련의 미세한 선을 만드는 제조 공정입니다.

그리기는 직선 그리기, 무작위 그리기, 소용돌이 그리기, 실 그리기로 나눌 수 있습니다.

금속 와이어 드로잉 공정은 소재 표면에 미세한 선을 만들어 매끄럽고 무광택 마감 처리를 할 수 있습니다. 그 결과 스타일과 기술이 모두 결합된 제품이 탄생합니다.

2. 다이아 커팅

다이아몬드 조각 칼은 고속 조각 기계의 스핀들(일반적으로 20,000rpm)에 장착되어 부품을 조각하여 제품 표면에 강조 표시된 영역을 생성합니다.

강조 표시된 영역의 밝기는 밀링 비트의 속도에 영향을 받습니다. 속도가 빠를수록 빛이 밝아지고, 속도가 느릴수록 빛이 어두워져 나이프 자국이 생기기 쉽습니다.

고광택 하이라이트 커팅은 특히 iPhone 5와 같은 휴대폰에 사용됩니다. 최근 몇 년 동안 일부 고급 TV 금속 프레임은 아노다이징 및 와이어 드로잉 기술과 결합 된 고광택 밀링 기술을 채택하여 TV를 세련되고 기술적으로 진보 된 것처럼 보이게합니다.

3. 2색 아노다이징

2색 아노다이징은 제품을 양극 산화 처리하여 특정 영역에 다른 색상을 부여하는 공정을 말합니다.

두 가지 색상의 아노다이징 공정 는 복잡하고 비용이 많이 들지만, 두 색상의 대비가 제품의 고급스럽고 독특한 외관을 더 잘 반영할 수 있습니다.

4. 아노다이징

아노다이징은 금속 또는 합금의 전기 화학적 산화를 의미합니다. 전류를 가하여 해당 전해질 및 특정 공정 조건에서 알루미늄 제품(양극) 및 그 합금의 표면에 산화막을 형성하는 공정입니다.

아노다이징은 알루미늄 표면 경도와 내마모성의 결함을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 알루미늄의 수명을 연장하고 외관을 향상시킬 수 있습니다. 알루미늄 표면 처리에서 없어서는 안 될 부분이 되었으며 가장 널리 사용되고 매우 성공적인 공정입니다.

아노다이징은 주로 알루미늄에 적용되며, 전기 화학 원리를 활용하여 알루미늄과 그 합금 표면에 Al2O3(알루미늄 산화물) 필름을 생성합니다. 이 산화막은 보호, 장식, 단열, 내마모성과 같은 특수한 특성을 지니고 있습니다.

프로세스: 단색 또는 그라데이션 색상: 연마/샌드 블라스팅/와이어 드로잉 → 탈지 → 아노다이징 → 중화 → 염색 → 밀봉 → 건조

5. 전기 영동

스테인리스 스틸, 알루미늄 합금 등에 적용 가능한 전기영동은 금속의 광택을 유지하면서 제품에 다양한 색상을 부여합니다. 동시에 표면 특성을 향상시키고 부식 방지 성능도 우수합니다.

프로세스: 전처리 → 전기영동 → 건조

기술적 특징:

장점:

1. 다양한 색상 옵션;
2. 금속성 느낌이 없어 샌드 블라스팅, 연마, 와이어 드로잉 등에 적합합니다;
3. 액체 환경에서 처리하여 복잡한 구조의 표면 처리가 가능합니다;
4. 대량 생산에 적합한 성숙한 기술.

단점:

중간 정도의 결함 커버 능력; 다이캐스팅 부품은 전기 영동을 위한 높은 전처리가 필요합니다.

6. 마이크로 아크 산화(MAO)

전해액(일반적으로 약알칼리성 용액)에 고전압을 가하여 세라믹 표면 필름층을 형성하는 공정입니다. 이는 물리적 방전 및 전기 화학적 산화의 결과입니다.

프로세스: 전처리 → 온수 세척 → MAO → 건조

기술적 특징:

장점:

1. 세라믹 질감, 고광택 제품이 없는 칙칙한 외관, 섬세한 촉감, 지문 방지 기능;
2. 광범위한 기본 재료: 알루미늄, 티타늄, 아연, 아연, 마그네슘, 니켈 및 그 합금;
3. 간단한 전처리, 우수한 내식성, 내후성 및 방열 성능.

단점:

현재 색상 옵션은 검은색, 회색 등으로 제한되어 있으며 선명한 색상은 구현하기 어렵습니다. 비용은 주로 높은 전력 소비의 영향을 받아 가장 비싼 제품 중 하나입니다. 표면 처리.

7. PVD 진공 코팅

물리적 기상 증착(PVD)은 산업 제조 공정으로, 주로 물리적 공정을 통해 박막을 증착하는 데 사용되는 기술입니다.

프로세스: PVD를 위한 사전 세척 → 진공로 로딩 → 타겟 세척 및 이온 세척 → 코팅 → 코팅 종료, 냉각 및 언로딩 → 후처리(연마, AFP)

기술적 특징:

PVD(물리적 기상 증착)는 금속 표면에 고경도, 고내마모성 금속 세라믹 장식 코팅을 증착할 수 있습니다.

8. 전기 도금

전기 도금은 전기 분해를 통해 금속 표면을 얇은 금속막으로 코팅하여 부식을 방지하고 내마모성, 전기 전도성, 반사성 및 심미성을 향상시키는 기술입니다.

프로세스 흐름: 전처리 → 시안화물이 없는 알칼리성 구리 → 시안화물이 없는 백색 구리-주석 → 크롬 도금

기술적 특징:

장점:

1. 도금 층의 고광택, 고품질 금속 외관.
2. 기판은 SUS, Al, Zn, Mg 등을 사용할 수 있으며, PVD보다 상대적으로 비용이 저렴합니다.

단점:

환경 보호가 열악하고 환경 오염의 위험이 높습니다.

9. 파우더 코팅

파우더 코팅은 파우더 코팅 장치(정전기 파우더 분무기)가 파우더 코팅을 공작물 표면에 분사하는 공정입니다. 정전기 작용으로 분말이 공작물 표면에 균일하게 부착되어 분말 코팅이 형성됩니다. 고온의 레벨링과 베이킹을 거친 후 분말 코팅은 사용되는 분말 코팅의 종류에 따라 다양한 효과를 가진 최종 코팅으로 변합니다.

프로세스 흐름: 피스 장착 → 정전기 먼지 제거 → 코팅 → 저온 레벨링 → 베이킹

기술적 특징:

1. 다양한 색상 선택, 고광택과 무광택 마감 중에서 선택할 수 있습니다.
2. 저렴한 비용으로 주택 건설 가구 제품 및 방열판에 적합합니다.
3. 높은 사용률, 100% 사용률, 환경 친화적.
4. 강력한 결함 차폐 능력.
5. 나뭇결 효과를 모방할 수 있습니다.

10. 와이어 드로잉

와이어 드로잉은 연마를 통해 제품 표면에 선형 줄무늬를 형성하여 장식 효과를 내는 표면 처리 방법입니다. 와이어 드로잉 후 줄무늬의 패턴에 따라 직선 드로잉, 랜덤 라인 드로잉, 웨이브 패턴, 나선형 패턴으로 나눌 수 있습니다.

기술적 특징: 와이어 드로잉 처리는 금속 표면에 거울과 같은 금속 광택을 부여하는 동시에 금속 표면의 사소한 결함을 제거할 수 있습니다.

11. 샌드 블라스팅

샌드 블라스팅은 압축 공기를 동력으로 고속 제트 기류를 형성하여 가공할 공작물 표면에 분사 재료를 고속으로 분사하여 공작물의 외부 표면이나 모양에 변화를 일으키고 일정 수준의 청결도와 다양한 수준의 거칠기를 달성하는 공정입니다.

이 공정에는 고속 모래 흐름을 사용하여 금속 표면을 청소하고 거칠게 만드는 작업이 포함됩니다.

이 알루미늄 표면 처리 방법은 공작물 표면의 어느 정도의 청결도와 다양한 수준의 거칠기를 달성하여 공작물 표면의 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다.

그 결과 공작물의 내피로성이 향상되고 코팅의 접착력이 증가하며 코팅막의 내구성이 연장되고 코팅의 평탄화 및 장식도 용이해집니다.

이 공정은 다양한 Apple 제품에서 자주 볼 수 있으며 TV 세트나 중간 프레임 제조에 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

기술적 특징:

1. 다양한 수준의 반사 또는 무광택 마감을 구현할 수 있습니다.
2. 공작물 표면의 작은 버를 청소하여 표면을 더 매끄럽게 만들고 버의 위험을 제거하고 공작물의 등급을 향상시킬 수 있습니다.
3. 전처리 과정에서 남은 잔여 먼지를 제거하고 공작물의 매끄러움을 개선하며 균일하고 일관된 자연스러운 금속 색상을 드러내어 공작물을 더욱 미적으로 아름답게 보이게 할 수 있습니다.

12. 연마

연마는 유연한 연마 도구와 연마 입자 또는 기타 연마 매체를 사용하여 공작물 표면을 수정하는 프로세스입니다.

연마 공정에 따라 거친 연마(기본 연마 공정), 중간 연마(미세 가공 공정), 미세 연마(광택 공정) 등 적절한 연마 휠을 선택하면 최상의 연마 효과를 얻을 수 있고 연마 효율을 높일 수 있습니다.

공작물의 치수 정확도 또는 기하학적 정밀도를 향상시키고 매끄러운 표면 또는 거울과 같은 광택을 구현하며 광택을 제거할 수도 있습니다.

기계적, 화학적 또는 전기 화학적 방법을 사용하여 표면 거칠기 를 사용하여 밝고 평평한 표면을 얻습니다.

그리고 폴리싱 프로세스 은 주로 기계적 연마, 화학적 연마, 전해 연마로 나뉩니다.

알루미늄 부품은 기계적으로 연마하고 전해 연마하여 스테인리스 스틸에 가까운 거울 효과를 얻을 수 있어 사람들에게 고급스러운 단순함과 세련된 미래의 느낌을 줄 수 있습니다. 물론 이러한 표면 마감은 지문이 묻기 쉬우므로 더 많은 관리가 필요합니다.

13. 에칭

흔히 광화학 에칭이라고도 하는 에칭은 노광 및 현상 후 에칭할 영역에서 보호 필름을 제거하고 에칭 중에 화학 용액과 접촉하여 용해 및 부식시켜 엠보싱 또는 속이 빈 모양 효과를 형성하는 것입니다.

프로세스 흐름:

노출 방법: 엔지니어가 그래픽에 따라 재료 크기 열기 - 재료 준비 - 재료 세척 - 건조 → 필름 부착 또는 코팅 → 건조 → 노출 → 현상 → 건조 - 에칭 → 필름 제거 → 확인 순으로 진행합니다.

스크린 인쇄 방법: 소재 절단 → 플레이트 세척(스테인리스 스틸 및 기타 금속 소재) → 스크린 인쇄 → 에칭 → 필름 제거 → 확인

기술적 특징:

장점:

1. 금속 표면의 미세 가공이 가능합니다.
2. 금속 표면에 특수 효과를 부여합니다.

단점:

에칭 시 사용되는 부식성 액체(산, 알칼리 등)는 대부분 환경에 유해합니다.