알루미늄의 아노다이징 두께 측정

DeFelsko는 알루미늄의 아노다이징 두께를 측정하는 데 이상적인 휴대용 비파괴 코팅 두께 측정기를 제조합니다. 

아노다이징 두께 측정의 어려움은 무엇입니까?

아노다이징 및 기타 얇은 코팅의 두께를 효율적으로 제어하려면 정확한 비파괴 측정 수단이 필요합니다.   

두 번째 과제는 작거나 접근하기 어려운 영역에서 아노다이징을 측정하는 것입니다.

아노다이징 코팅 두께 측정 솔루션

 그 PosiTector 6000"N" 시리즈 와전류 게이지는 비철 기판의 비전도성 코팅의 비파괴 측정에 이상적입니다. 그 PosiTector 6000 NAS 프로브는 알루미늄의 아노다이징 고분해능 측정을 위해 특별히 설계되었습니다. 최대 625μm(25mils)까지 측정할 수 있지만 PosiTector 6000 NAS 프로브는 가장 정확하며 대부분의 아노다이징 응용 분야에서 예상되는 범위 내에 있는 100μm(4mils) 미만의 최고 분해능을 제공합니다.

그림 1 - PosiTector 6000 아노다이징을 측정하는 NAS 프로브

작거나 접근하기 어려운 영역의 코팅 두께를 측정할 때 PosiTector 6000 N 마이크로프로브 시리즈는 이상적인 측정 대안입니다. 0°, 45 ° 또는 90° 두께의 프로브 팁을 사용하여 깊은 구멍, 작은 선반 또는 내부 직경에서 판독할 수 있습니다. 픽스처 또는 퀵 릴리스 어댑터를 사용하는 경우 N 마이크로프로브는 NAS 프로브와 동일한 사양을 갖습니다.

그림 2 - PosiTector 6000 N 아노다이징을 측정하는 마이크로프로브

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아노다이징의 배경

아노다이징이란 무엇입니까?

아노다이징은 1930년대부터 존재해온 전기화학적 전환 공정입니다. 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 및 탄탈륨을 포함한 여러 금속이 양극 산화 처리될 수 있습니다. 양극 처리 된 알루미늄은 저렴한 비용, 미적 품질 및 이상적인 기계적 특성으로 인해 많은 응용 분야에서 사용됩니다.

대부분의 보호 코팅과 달리 아노다이징 처리는 금속의 외부 구조를 영구적으로 변경합니다. 알루미늄이 공기에 노출되면 자연적으로 얇은 알루미늄 산화막이 발생하여 알루미늄이 더 이상 산화되지 않도록 밀봉합니다. 아노다이징 공정은 산화 된 표면을 수천 분의 1 인치 두께까지 훨씬 두껍게 만듭니다. 양극 산화 알루미늄 코팅의 경도는 다이아몬드의 경도에 필적하여 알루미늄의 내마모성을 향상시킵니다. 산화물 층의 추가 깊이는 알루미늄의 내식성을 향상시키는 동시에 표면 청소를 더 쉽게 만듭니다. 특정 유형의 아노다이징의 다공성 특성으로 인해 알루미늄을 다양한 색상으로 염색 할 수있어 더욱 매력적입니다.

아노다이징은 일반적으로 최대 5mils 두께입니다. 알루미늄 아노다이징의 가장 일반적인 세 가지 변형에는 크롬 아노다이징 (유형 I), 황산 아노다이징 (유형 II) 및 경질 아노다이징 (유형 III)이 포함됩니다.

• 크롬산 아노다이징은 크롬산 전해질을 사용하며 두께가 0.02-0.1mils(0.5-2.5미크론)에 불과한 가장 얇은 코팅을 생성합니다.  기판에 50 % 침투하고 원래 치수에 비해 50 % 성장이 발생합니다. 크롬산 아노다이징은 피로 강도에 미치는 영향이 가장 적고 부식성이 적기 때문에 복잡하고 헹구기 어려운 부품에 이상적입니다.  알루미늄 주물 코팅에 탁월한 대부분의 크롬 양극 산화 부품은 군사 및 항공 우주 응용 분야에 사용되며 본질적으로 장식보다 기능적입니다.
• 황산 아노다이징은 황산을 사용하여 최대 1mil(25미크론) 두께의 코팅을 생성하는 가장 일반적인 아노다이징 방법입니다. 기판에 67 % 침투하고 원래 치수에 비해 33 % 성장이 발생합니다. 투과성 특성으로 인해 황산 아노다이징은 염색에 탁월하며 프라이머, 결합제 및 유기 코팅의 기초를 제공합니다.  황산 아노다이징은 내식성을 제공하며 매우 내구성이 있습니다.  일반적인 응용 분야에는 건축, 항공 우주, 제조, 자동차 및 컴퓨터가 포함됩니다.
• 경질 아노다이징 (일명 하드 코팅)은 저온에서 고농도 황산 전해질을 사용하여 내마모성, 내식성, 변색 저항, 절연 내력 및 표면 경도 (Rockwell C-Scale 최대 70)가 우수한 거친 외피를 만듭니다. 기판으로의 50% 침투 및 본래 치수에 대한 50% 성장은 0.5 내지 4 mils의 총 두께에 대해 발생한다. 경질 양극 산화 금속은 표면 거칠기가 높아졌습니다.  일반적인 용도로는 비장식용 식품 포장 장비, 복사기 용지 롤 및 건물 상점 및 창문과 같은 외부 응용 프로그램이 있습니다.

알루미늄 아노다이징 공정

알루미늄 부분은 벗겨진 알루미늄 또는 티타늄 랙에 매달려 있어 전기 접촉이 양호합니다. 아노다이징 공정 전반에 걸쳐 부품이 부착되고 랙이 일련의 탱크에 매달려 있습니다.

1. 알루미늄 부분은 모든 표면 먼지를 제거하기 위해 담그는 세척제가 들어있는 뜨거운 탱크에 담근다.
2. 후속 탱크에서 용액이 오염되는 것을 방지하기 위해 부품을 헹굽니다.
3. 다음 탱크는 산성 용액 (크롬, 황산, 질산 또는 인산)으로 부품을 탈산화시켜 얇고 불균일 한 산화 알루미늄 표면을 제거합니다.
4. 다시 탱크 오염을 피하기 위해 부품을 헹굽니다.
5. 에칭은 수산화나트륨 용액을 함유하는 탱크에 부품을 현탁시킴으로써 수행된다. 에칭은 알루미늄의 자연스러운 광택을 제거하고 부드럽고 매트하며 질감이있는 외관을 제공합니다.
6. 부품은 전류 흐름을 허용 할 수있는 희석 된 산과 물 혼합물을 포함하는 아노다이징 탱크에 매달려 있습니다. 산의 유형, 용액 비율 및 온도는 모두 중요한 매개 변수이며 원하는 마감과 색상에 따라 다릅니다. 전기 회로의 음극 다리는 부품 랙에 연결되고 회로의 양극은 탱크에 전기를 유입하는 하나 이상의 "음극"에 연결됩니다.  음극의 양과 배치는 부품의 크기와 모양뿐만 아니라 처리 할 알루미늄 표면의 총 평방 피트에 따라 다릅니다. 음극에 가장 가까운 표면은 더 두꺼운 양극 코팅을받습니다. 일반 황산 아노다이징의 경우 최대 24V를 생산할 수 있는 DC 전원이 사용되며 전압은 일반적으로 18볼트에서 24볼트 사이로 유지됩니다. 아노다이징 탱크에 적용되는 전류의 양은 처리 할 표면의 양에 따라 달라지며, 일반적으로 각 평방 피트의 적용 범위에 대해 12-16 암페어가 필요합니다. 전해질 용액은 균일한 용액 온도를 제공하기 위해 아노다이징 공정 중에 교반됩니다. 정상적인 조건에서 아노다이징 탱크 공정은 한 시간 미만이 소요됩니다.
7. 색상 (염료)을 추가하기 위해 부품을 희석 된 수용성 유기 염료가있는 탱크에 담근다. 각 염료는이 침지에 대한 시간과 온도가 다릅니다.
8. 아노다이징 공정의 마지막 고려 사항은 현재 염색된 외부 표면을 밀봉하여 햇빛 표백이나 얼룩이 생기지 않도록 하는 것입니다. 밀봉되지 않은 다공성 외부 표면은 내식성이 저하됩니다. 염색되지 않은 코팅의 경우, 양극 산화 처리 된 알루미늄 부분을 20-30 분 동안 끓는 탈 이온수에 넣습니다. 이것은 산화알루미늄의 구조화되지 않은 공극을 보다 고체 결정질 수화물 형태로 전환시킨다. 양극 산화 처리 된 부품이 염색 된 경우, 밀봉 공정은 니켈 아세테이트 용액이있는 탱크에서 3 내지 5 분 동안 수행된다.
9. 경질 아노다이징은 공정에 따라 황산과 옥살산의 혼합물을 사용합니다. 상대적으로 낮은 온도는 더 높은 전류 및 훨씬 더 높은 전압과 함께 사용됩니다. 생성 된 "회색"산화물 층은 전형적으로 2 내지 3 mils이고, 매우 조밀하고, 마모되고, 부식 저항한다.   

랙킹의 대안은 리벳, 페룰 및 의료 허브와 같은 작고 불규칙한 모양의 부품을 아노다이징하는 데 더 이상적인 벌크 아노다이징입니다. 랙 대신 부품은 천공 된 알루미늄, 플라스틱 또는 티타늄 바구니에서 처리됩니다. 코일 또는 배치 생산이 필요한지 여부에 관계없이 아노다이징은 업계 최고의 알루미늄 마감 옵션 중 하나를 제공합니다.

또 다른 대안은 코일 아노다이징입니다.  코일 알루미늄은 사전 양극 산화 처리되어 마감 비용을 낮추고 생산 시간을 절약하며 자재 취급을 줄입니다. 사전 양극 산화 알루미늄의 장점은 시트 또는 코일 스톡으로 제작된 대부분의 제품에 적용할 수 있습니다. 압출, 주물, 로드, 바 또는 플레이트로 만든 제품은 랙킹 또는 벌크와 같은 조각 아노다이징 공정으로 제한됩니다.

대부분의 알루미늄 합금은 아노다이징 탱크에 산화 알루미늄을 생성하지만 다르게 양극 산화 처리하는 경향이 있습니다. 일부 합금은 양극 산화 처리가 더 어렵고 다른 합금은 약간 다른 색조로 양극 산화 처리됩니다. 양극 산화 처리되면 다양한 합금이 다양한 수준의 가공성(기계 가공, 연삭, 연마), 환경 저항 특성 및 치수 안정성을 제공합니다.

왜 아노다이징인가?

아노다이징은 알루미늄을 마무리하는 매우 효과적이고 바람직한 수단입니다.  아노다이징의 주요 이점 중 일부는 다음과 같습니다.

• 내구성 - 대부분의 양극 산화 처리 부품은 취급, 설치, 사용 및 유지 보수로 인한 마모가 없습니다.
• 접착 - 아노다이징은 전체 접착력과 타의 추종을 불허하는 접착을 위한 알루미늄의 일부입니다.
• 색상 – 양극 산화 처리된 부품은 자외선에 노출될 때 우수한 색상 안정성을 유지하고 치핑 또는 박리가 발생하는 코팅이 적용되지 않으며 반복 가능한 착색 공정이 있습니다.
• 원래 마감의 품질 – 부품은 원래 아노다이징 공정에서 마킹되지 않습니다.
• 유지 관리 - 순한 비누와 물 세척은 일반적으로 양극 산화 처리된 프로파일을 원래 모양으로 복원합니다.
• 미학 - 아노다이징은 많은 광택 및 색상 대안을 제공하는 동시에 압출 알루미늄의 금속성 외관이 보일 수 있도록합니다.
• 비용 - 아노다이징은 다른 마감 방법에 비해 매우 비용 효율적인 가치입니다.   낮은 처리 및 유지 보수 비용 외에도 내구성은 교체 비용을 최소화합니다.
• 환경, 건강 및 안전 - 아노다이징은 가장 환경 친화적 인 산업 공정 중 하나이며 일반적으로 인체 건강에 해롭지 않기 때문에 현재 정부 규정에 유리합니다. 양극 산화 처리 된 마감재는 화학적으로 안정하고 분해되지 않으며 독성이 없으며 알루미늄의 융점에 대한 내열성이 있습니다.  아노다이징 공정은 자연적으로 발생하는 산화물 공정의 보강이기 때문에 위험하지 않으며 유해하거나 위험한 부산물을 생성하지 않습니다. 아노다이징 공정에 사용되는 화학 수조는 종종 재생, 재활용 및 재사용됩니다. 

아노다이징 두께를 측정하는 이유는 무엇입니까?

아노다이징 공정 파라미터는 형성된 산화물의 특성에 중요한 영향을 미친다. 낮은 온도와 산 농도를 사용하면 덜 다공성이고 단단한 코팅이 생성됩니다. 더 높은 온도와 산 함량은 더 긴 침지 시간과 함께 더 부드럽고 다공성 코팅을 생성합니다. 합금 자체 또는 이러한 매개 변수의 사소한 변경은 코팅에 상당한 영향을 줄 수 있습니다.

다양한 공정 제어 및 측정 기술을 통해 아노다이저는 양극 산화 코팅 적용을 모니터링, 제어 및 수정할 수 있습니다.  아노다이징을 위한 가장 중요한 품질 관리 중 하나는 두께입니다. 아노다이징 두께는 와전류 코팅 두께 게이지를 사용하거나 단위 면적당 중량을 계산하여 비파괴적으로 측정할 수 있습니다. 와전류 방법의 단순성은 계산 방법보다 효율적일 뿐만 아니라 검사자가 부품의 모든 표면에서 적절한 아노다이징이 발생하는지 확인할 수 있도록 합니다.

양극 처리 된 재료 시장은 어디에 있습니까?

양극 산화 처리된 제품 및 구성 요소는 수천 개의 상업, 산업 및 소비자 응용 분야에서 사용됩니다.

• 건축 제품 (커튼 월, 지붕 시스템)
• 상업용 및 주거용 제품 (통풍구, 차양, 프레임, 고정 장치)
• 가전제품(냉장고, 전자레인지, 커피메이커)
• 음식 준비 장비 (팬, 쿨러, 그릴)
• 가정 및 사무용 가구 (테이블, 침대, 캐비닛)
• 스포츠 용품(골프 카트, 보트, 캠핑 및 낚시 장비)
• 자동차 구성 요소(트림, 휠캡, 패널, 명판)
• 전자 제품 (텔레비전, 사진 장비)
• 항공 우주 (위성 패널)

연결

AAC (알루미늄 아노다이저 협의회)

AEC (알루미늄 압출기 협의회)

FGIA (Fenestration & Glazing Industry Alliance) — 이전 AAMA - 건축 제조업체 협회

알루미늄 협회

아노다이징 산업 사양

군용 아노다이징 표준물

MIL-A-8625—알루미늄 및 알루미늄 합금용 양극 코팅

밀-STD-171—Standard 표면 마무리 및 처리용

ASTM 아노다이징 표준

ASTM B244-09-Standard 와전류 계측기를 사용한 알루미늄의 양극 코팅 및 비자기 기반 금속의 기타 비전도성 코팅 두께 측정을 위한 테스트 방법

ASTM B487-85-Standard 단면의 현미경 검사에 의한 금속 및 산화물 코팅 두께 측정 시험 방법

ASTM B137-95-Standard 양극 코팅 알루미늄의 단위 면적당 코팅 질량 측정을 위한 시험 방법

ASTM B136-84-Standard 알루미늄 양극 코팅의 내오염성 측정 방법

ASTM B457-67-Standard 알루미늄 양극 코팅의 임피던스 측정을 위한 테스트 방법

ASTM B580-79-Standard 알루미늄의 양극 산화 코팅 사양

ASTM B680-80-Standard 산 용해에 의한 알루미늄 양극 코팅의 밀봉 품질 테스트 방법

ASTM B893-98-엔지니어링적용을 위한 마그네슘 하드코트 아노다이징 사양

SAE 국제 AMS(항공우주 재료 사양) 아노다이징 표준

AMS2468—알루미늄 합금의 하드코팅 처리

AMS2469—알루미늄 및 알루미늄 합금의 하드코팅 처리

AMS2471—알루미늄 합금 황산 공정의 양극 처리, 염색되지 않은 공정

AMS2472—알루미늄 합금 황산 공정의 양극 처리, 공정 염색

AMS-A-8625—알루미늄 및 알루미늄 합금용 양극 코팅(MIL-A-8625 사본)

국제 표준 아노다이징 표준

ISO 7599 - 알루미늄 및 그 합금의 아노다이징; 알루미늄의 양극 산화물 코팅에 대한 일반 사양

ISO 8078 - 알루미늄 합금의 양극 처리 – 황산 공정, 염색되지 않은 코팅

ISO 8079 - 알루미늄 합금의 양극 처리 – 황산 공정, 염색 코팅

ISO 10074 - 알루미늄 및 그 합금의 경질 양극 산화 코팅 사양

BS, DIN, EN 아노다이징 표준물

BS / DIN EN 2101 - 알루미늄 및 단조 알루미늄 합금의 크롬산 아노다이징 사양

BS/DIN 2284 - 알루미늄 및 단조 알루미늄 합금의 황산 아노다이징 사양

BS/DIN 2536—알루미늄 합금의 경질 아노다이징 처리

BS / DIN 2808 - 티타늄 및 티타늄 합금의 아노다이징

DIN EN ISO 7599-알루미늄및 알루미늄 합금 아노다이징- 알루미늄에 장식 및 보호용 양극 산화 피막을 지정하는 방법