[논문]Al-Mg합금의 컬러에 미치는 양극산화 및 착색처리의 영향

배성화; 이현우; 손인준

doi:10.5695/jkise.2019.52.1.30

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In this study, we investigated the effects of anodizing time, dyeing treatment time, and variations in coloring concentration on the color of an AA5052 alloy processed by dye-treated anodizing. The outward color of the anodized film changed to deep red according to increases in anodizing time, dyein...

In this study, we investigated the effects of anodizing time, dyeing treatment time, and variations in coloring concentration on the color of an AA5052 alloy processed by dye-treated anodizing. The outward color of the anodized film changed to deep red according to increases in anodizing time, dyeing treatment time, and coloring concentration; accordingly, lightness $L^*$ decreased and saturation $a^*$ and $b^*$ increased. The concentration of the dye and the UV-visible absorbance showed a nearly perfect linear relationship, allowing a quantitative analysis of the absorbed dye. Because the quantity of absorbed dye increased as anodizing time, dyeing treatment time, and coloring concentration increased, the outward color of the anodized film deepened. In addition, from the GD-OES depth profile, we found that the dye was preferentially absorbed on the surface of the porous anodized film.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Changes in the outer color of anodic layers with changes in (a) anodizing time, (b) coloring time, and (c) dye concentration.
그림 Fig. 2. Variations of the brightness L* and saturation values a*, b* with the (a) anodizing time, (b) color treatment time, and (c) dye concentration.
그림 Fig. 3. Plots of (a) absorbance with wavelength at different dye concentrations and (b) absorbance with dye concentration at 519 nm wavelength.
그림 Fig. 4. Absorbance with (a) anodizing time, (b) coloring time, and (c) dye concentration. The absorbance was measured after dissolving the anodic layers in a NaOH solution.
표 Table 1. Amount of adsorbed dye in ppm with anodizing time, coloring time, and dye concentration.
그림 Fig. 5. FE-SEM images of the anodic layer surfaces after (a) anodizing, (b) coloring and (c) sealing treatments.
그림 Fig. 6. Compositional analyses of the color-treatedaluminum anodic layers using GD-OES.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 착색처리를 실시한 양극산화 AA5052합금의 컬러에 미치는 양극산화 시간, 착색 처리 시간 및 착색제 농도 변화의 영향을 조사하였다. 양극산화 시간, 착색처리 시간 및 착색제 농도 증가에 따라서 양극산화피막의 외관 컬러가 진한 레드 색상으로 변화하였으며, 이에 상응하여 명도 L^* 값은 낮아지고, 채도 a^* , b^* 값은 증가하는 경향을 나타내었다.

제안 방법

따라서, 본 연구에서는 양극산화 시간, 착색처리 시간 및 착색제 농도에 따른 양극산화피막의 컬러 변화를 분광측색계(spectrophotometer)를 사용하여 정량적으로 측정하였다. 그리고, UV-visible Spectrophotometer를 사용하여 흡착된 염료의 정량분석법을 제안하였으며, 양극산화 및 착색처리 조건에 따라서 양극산화피막의 컬러변화와 흡착된 염료 농도와의 상관관계를 고찰하였다.
따라서, 본 연구에서는 양극산화 시간, 착색처리 시간 및 착색제 농도에 따른 양극산화피막의 컬러 변화를 분광측색계(spectrophotometer)를 사용하여 정량적으로 측정하였다. 그리고, UV-visible Spectrophotometer를 사용하여 흡착된 염료의 정량분석법을 제안하였으며, 양극산화 및 착색처리 조건에 따라서 양극산화피막의 컬러변화와 흡착된 염료 농도와의 상관관계를 고찰하였다.
또한, 양극산화 피막의 표면을 field emission scanning electron microscope(FE-SEM, SU8220, Hitachi, Japan)로 관찰하였으며, 착색처리한 양극산 화피막의 깊이방향으로의 성분분석을 glow discharge optical emission spectroscopy(GD-OES, SPECTRUMA Analytik GmbH, Germany)를 사용하여, 염료가 흡착되어 있는 위치를 특정하였다.
, USA)를 사용하여 흡광도를 측정하였다. 염료농도와 흡광도와의 상관관계식(흡광도=0.03049Х염료농도+0.0496) 을 이용하여 각각의 조건에서 산화피막 내에 흡착 된 염료의 양을 계산하였다.

대상 데이터

그 결과를 그림 6에 나타내었다. 본 연구에서 사용한 레드 컬러의 수용성 염료는 아조계 염료로 금속원소인 크롬(Cr)을 함유하고 있다. 따라 서 양극산화피막을 깊이 방향으로 에칭하면서 크롬 성분을 분석한다면 흡착된 염료가 포어 내에 존재 하는 위치와 분포를 알 수 있다.
본 연구에서는 표면적이 11.25 cm²인 시판의 AA5052합금(1.90% Mg, 0.18% Fe, 0.13% Cr, 0.02% Cu, 0.01% Mn, rest Al)을 사용하였다. 양극산화 공정의 전처리로서 25
이론/모형
- 착색처리된 양극산화피막의 컬러를 측정하기 위 해서 spectrophotometer (CM-2600d, KONICA MINOLTA, Japan)을 사용하였다. 측정된 컬러는 ASTM D7856-15A에 근거하여, 명도를 나타내는 L^* 값과, 채도를 나타내는 a^* , b^* 값을 통해 그래프로 나타내었으며, SCE (Specular Component Excluded) 모드로 측정하였다. 명도 L값의 0과 100 값은 각각 검정색과 흰색을 나타내며, 플러스(+)의 채도 a^* 값과 b^* 값은 각각 빨강색과 노랑색을 나타낸다.

성능/효과

또한, GD-OES depth profile로부터 염료는 양극산화피막의 표면에 가까운 부분에 우선적으로 흡착되는 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 착색처리를 실시한 양극산화 AA5052합금의 컬러에 미치는 양극산화 시간, 착색 처리 시간 및 착색제 농도 변화의 영향을 조사하였다. 양극산화 시간, 착색처리 시간 및 착색제 농도 증가에 따라서 양극산화피막의 외관 컬러가 진한 레드 색상으로 변화하였으며, 이에 상응하여 명도 L^* 값은 낮아지고, 채도 a^* , b^* 값은 증가하는 경향을 나타내었다. UV-visible 흡광도는 아노다이징 피막 내부 표면에 흡착된 염료의 농도에 따라 선형적으로 증가하는 관계를 나타내었다.
UV-visible 흡광도는 아노다이징 피막 내부 표면에 흡착된 염료의 농도에 따라 선형적으로 증가하는 관계를 나타내었다. 양극산화피막의 외관색상은 양극산화 시간, 착색처리 시간 및 착색제 농도 증가에 따라서 더 진하게 나타났으며, 이는 흡착된 염료의 양이 증가하였기 때문으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Al-Mg합금의 특징은?	한편, 다양한 알루미늄합금 중에서 Al-Mg합금은 고용체강화 및 가공경화로 적당한 기계적 성질을 가지며, 내식성, 성형 가공성 및 용접성이 우수하기 때문에 알루미늄합금 중에서 가장 널리 사용되고 있다. 또한, 약 2~3%의 마그네슘을 함유하는 대표적인 Al-Mg합금인 AA5052는 선박, 차량, 건축, 식료품 캔 등의 분야에 널리 적용되고 있다.
	알루미늄 합금은 어떤 양극산화 및 착색처리 공정을 거쳐 컬러를 구현할 수 있는가?	최근, 스마트폰, 디지털 카메라 등과 휴대용 전자 기기에 알루미늄합금의 양극산화 및 착색처리 공정을 이용하여 다양한 컬러를 구현하는 제품이 출시되고 있다. 합금원소의 첨가법, 유기산 전해액에 의한 양극산화, 전해 착색법에 의해서 다양한 컬러를 가지는 알루미늄 합금을 제조 할 수 있다 [11-12]. 특히, 황산, 인산과 같은 산성의 전해액에서 알루미늄합금을 애노드로 전해시키면, 수십에서 수백 나노미터 크기의 포어(pore)를 가지는 양극산화피막이 형성되며, 이러한 포어 내에 수용성의 착색 염료를 흡착시키면, 다양한 컬러의 외관을 가지는 착색 양극산화피막을 얻을 수 있다.
	알루미늄 합금의 착색 양극산화피막은 어떻게 얻을 수 있는가?	합금원소의 첨가법, 유기산 전해액에 의한 양극산화, 전해 착색법에 의해서 다양한 컬러를 가지는 알루미늄 합금을 제조 할 수 있다 [11-12]. 특히, 황산, 인산과 같은 산성의 전해액에서 알루미늄합금을 애노드로 전해시키면, 수십에서 수백 나노미터 크기의 포어(pore)를 가지는 양극산화피막이 형성되며, 이러한 포어 내에 수용성의 착색 염료를 흡착시키면, 다양한 컬러의 외관을 가지는 착색 양극산화피막을 얻을 수 있다. 양극산화 피막의 컬러는 양극산화의 전해조건 및 착색처리 조건에 의해서 변화될 것으로 예상된다.

참고문헌 (18)

C.A.Gubbs, Anodizing of Aluminum, Met. Finish. 97 (1999) 476-493.

상세보기
A. Vagaska, E. Fechova, P. Michal, M. Gombar, The Influence of Input Factors of Aluminium Anodizing Process on Resulting Thickness and Quality of Aluminium Oxide Layer, Procedia Engineering 149 (2016) 512-519.

상세보기
D. Djozan, M. Amir-Zehni, Anodizing of inner surface of long and small-bore aluminum tube, Surf. Coat. Technol. 173 (2003) 185-191.

상세보기
T. Aerts, T. Dimogerontakis, I. De Graeve, J. Fransaer, H. Terryn, Influence of the anodizing temperature on the porosity and the mechanical properties of the porous anodic film Surf. Coat. Technol. 201 (2007) 7310-7317.

상세보기
G. Patermarakis, Development of a theory for the determination of the composition of the anodizing solution inside the pores during the growth of porous anodic $Al_2O_3$ films on aluminium by a transport phenomenon analysis, J. Electroanal. Chem. 447(1998) 25-41.

상세보기
P. Michal, A. Vagaska, M. Gombar, J. Kmec, E. Spisak, M. Badida, Prediction of the Effect of Chemical Composition of Electrolyte on the Thickness of Anodic Aluminium Oxide Layer , Int. J. Math. Metho. Appl. Sci. 1 (2014) 152-155.
M. Aggerbeck, S. Canulescu, K. Dirscherl, V. E. Johansen, S. Engberg, J. Schou. R. Ambat, Appearance of anodised aluminium: Effect of alloy composition and prior surface finish, Surf. Coat. Technol. 254 (2014) 28-41.

상세보기
L. Zaraska, G. D. Sulka, J. Szeremeta, M. Jaskula, Porous anodic alumina formed by anodization of aluminum alloy (AA1050) and high purity aluminum, Electrochim. Acta 55 (2010) 4377-4386.

상세보기
B. Wang, G.T. Fei, M. Wang, M.G. Kong, L.D. Zhang, Preparation of photonic crystals made of air pores in anodic alumina, Nanotechnology 18 (2007) 365601

상세보기
D. L. Guo, L.X. Fan, F.H. Wang, S.Y. Huang, X.W. Zou, Porous Anodic Aluminum Oxide Bragg Stacks as Chemical Sensors, J. Phys. Chem. C 112 (2008) 17952-17956.

상세보기
S. Park, T. Kang, The mechanism of the formation of an anodic oxide layer on the aluminium, J. Kor. Int. Surf. Eng. 12 (1979) 167-173.
S. M. Moon, Anodic Oxidation Treatment Methods of Metals, J. Kor. Int. Surf. Eng. 51 (2018) 1-10.
L. Yisen, Y. Chang, Z. Ling, X. Hu, Y. Li, Structural coloring of aluminum, Electrochem. Commun. 13 (2011) 1336-1339.

상세보기
A. Hakimizad, K. Raeissi F. Ashrafizadeh, Characterization of aluminum anodized layers modified in sulfuric and phosphoric acid baths and their effect on conventional electrolytic coloring, Surf. Coat. Technol. 206 (2012) 2438-2445.

상세보기
X. Hu, Y.J. Pu, Z.Y. Ling, Y. Li, Coloring of aluminum using photonic crystals of porous alumina with electrodeposited Ag, Opt. Mater. 32 (2009) 382-386.

상세보기
S. O. Jung, S. H. Han, Y. H. Paik, Electrocoloring during Anodic Oxidation of 6063 Aluminium Alloy, J. Kor. Int. Surf. Eng. 33 (2000) 309-318.
C. J. Donahue, J. A. Exline, Anodizing and Coloring Aluminum Alloys, J. Chem. Educ. 91 (2014) 711-715.

상세보기
T. Abe, T. Uchiyama, T. Otsuka, A Study on Coloring Mechanism of Anodic Oxide Films in a Mixture of Maleic Acid-Sulfuric Acid, J. Met. Finish. Soc. Jpn. 26 (1975) 168-172.

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