화학·재료·소재 업계

디지털 마이크로스코프를 이용한 알루마이트 처리의 관찰·측정

알루미늄은 공기와 접촉하면 자연적으로 얇은 산화 피막(약 2 nm)을 형성합니다. 이로 인해 일반적으로 녹이 잘 슬지 않는다고 알려져 있으나, 피막이 매우 얇기 때문에 환경에 따라서는 화학 반응에 의해 부식될 수 있습니다. 알루마이트 처리는 인공적으로 알루미늄의 산화 피막을 만드는 표면 처리입니다. 여기에서는 알루마이트 처리의 개요와 디지털 마이크로스코프를 이용한 관찰·측정 사례를 소개합니다.

알루마이트 처리란
알루마이트 형성 과정과 구조
컬러 알루마이트와 경질 알루마이트
알루마이트 처리의 장점·단점
디지털 마이크로스코프를 이용한 알루마이트 처리 후의 관찰·측정 사례

알루마이트 처리란

알루마이트 처리는 알루미늄 표면에 양극 산화 피막을 만드는 표면 처리입니다.
표면 처리의 방법으로는 도금도 있으나, 도금이 알루미늄 표면에 다른 금속 피막을 형성시키는 것과 달리 알루마이트 처리는 알루미늄 표면 위에 성장 피막을 형성하고 아래에 침투 피막을 형성합니다.

A: 도금층

B: 성장 피막

C: 침투 피막

D: 알루미늄 소재

알루마이트 피막 중 절반은 위로 성장하고 절반은 아래로 침투합니다.

알루마이트 형성 과정과 구조

알루미늄에 전류를 보내면 표면의 미세한 요철 부분이 용해(침투)되며 동시에 산화 피막이 성장합니다. 시간의 경과에 비례하여 셀이라는 입체 구조가 성장합니다.

A: 공기 중

B: 전해 용액 중

C: 본래의 알루미늄 표면

D: 배리어층

공기 중에서 약 2 nm의 자연 산화 피막이 만들어집니다.
배리어 피막이 성장합니다.
10~20 nm 두께의 기공이 생깁니다.
산화와 피막의 용해가 동시에 진행되어 기공이 늘어납니다.
전해 시간에 비례하여 피막이 생성됩니다.

컬러 알루마이트와 경질 알루마이트

컬러 알루마이트는 일반 알루마이트 표면에 생성된 미세 기공에 유기 도료를 도포하여 착색한 것입니다. 쉽게 벗겨지지 않지만 자외선이나 열에 약하므로 건축 자재로는 사용하지 않습니다.
경질 알루마이트는 일반 알루마이트보다 단단하고 두꺼운 산화 피막이 형성된 것입니다. 경도, 내마모성, 내식성, 절연성, 내열성이 뛰어나므로 접동 부품(샤프트·롤), 자동차 엔진 부품, 항공기 부품 등에 사용합니다.

비교 항목	일반 알루마이트	경질 알루마이트
색	백색·컬러(착색)	회색(원칙적으로 착색 불가)
경도	200 HV 전후	400 HV 이상
막 두께	5~25 μm	20~70 μm
용도	건설 자재, 가정용품, 장식품	접동 부품(샤프트·롤), 자동차 엔진 부품, 항공기 부품

알루마이트 처리의 장점·단점

알루마이트 처리의 장점과 단점을 소개합니다.

알루마이트 처리의 장점

내식성: 내식성이 높아집니다.
절연성: 산화 피막은 전기가 통하지 않으므로 뛰어난 절연성을 얻을 수 있습니다.
열전도율: 열전도율이 3분의 1로 낮아집니다.
경도: 알루미늄의 경도가 HV20에서 HV150인데 반해, 알루마이트 처리를 할 경우 HV200 이상의 경도를 얻을 수 있습니다.
착색성: 표면의 미세 기공을 다양한 색으로 착색할 수 있습니다.

알루마이트 처리의 단점

내열성: 100℃ 이상의 환경에서는 크랙이나 박리가 발생합니다.
취약성: 유연성이 없으므로 굽힘 가공을 하면 균열이나 박리가 발생합니다.

디지털 마이크로스코프를 이용한 알루마이트 처리 후의 관찰·측정 사례

KEYENCE의 4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」를 이용한 알루마이트 처리의 최신 관찰·측정 사례를 소개합니다.