알루미늄 / 티타늄 애노다이징

 애노다이징

 

애노다이징은 ‘양극 산화법’이라고도 하며 기본적인 원리는 전해 주조나 전기 도금과
반대의 원리이다. 애노다이징은 음극에 일감을 걸어주는 전해 주조나 전기 도금과 반대로
양극에 일감을 걸어 일감의 표면에 다공 조직을 만들어준 후 염료를 다공조직에 입혀 여
러 가지 다양한 색상을 입혀주는 작업이다.

 

 

1. 알루미늄 애노다이징

 

(1) 전해액 구성비
애노다이징 용액의 조성법은 황산법, 수산법, 무스크롬산 법등이 있으나 크기가 작은
일감은 주로 황산법을 사용한다.
·황산: 10~30%
·온도: 15~20℃
·전압: DC 15~20V / AC 15~20V
·전류 밀도: 0.5~1.5 A/dm²
·시간: 15~100분

 

 

(2) 애노다이징 하기 과정

 

(가) 일감에 선 고정하기
애노다이징을 하고자 하는 일감에 알루미늄 선재를 연결한다.

 

(나) 전처리하기
연결선이 고정된 채로 전처리한다.

 

(다) 전해액 회로 구성하기
전해액의 회로는 전해 주조와는 반대로 양극에 일감을 고정하고 음극판으로는 알
루미늄 판이나 납판을 고정시킨다. 애노다이징은 작업 과정 중 열이 발생하는데 4

0℃가 넘게 되면 부동태 현상이 나타나면서 일감에 피막이 형성되지 않기 때문에
작업 중 온도를 수시로 체크하여야 정확하게 작업을 진행할 수 있다.

(라) 전류 흘리기
15~20V의 전류를 흘려 40분 정도 경과한 후 피막이 충분히 형성 되었는지 확인한
후 산화막이 고르게 올라온 상태가 확인되면 증류수를 이용하여 깨끗하게 수세한
다. 이 과정에서는 황산가스가 발생하기 때문에 환기 시설이 갖추어진 곳에서 작업
을 진행하고, 절대 가스를 흡입하지 않도록 주의하여 안전 장비를 착용하고 작업을
진행한다.

 

(마) 중화시키기
10% 정도의 알칼리 용액에 일감을 5~10분 정도 담갔다 빼내는 중화작업을 진행한다.

 

(바) 염색하기
표면이 깨끗하게 세척되고 완전 건조된 일감을 염료에 담그면서 색의 변화를 관찰
하며 반복 담금 작업을 하여 원하는 정도의 색이 입혀지면 꺼내어 수세한다.
염색을 하는 방법은 다양하여 단색뿐 아니라 두 가지 이상의 색이나 패턴 작업도
가능하다. 착색을 원하지 않는 부분은 마스킹 테이프 등으로 표면을 가리거나 매니
큐어로 가리고 난 후 염색이 끝나면 이를 제거하여 다양한 문양이나 단계별 착색
으로 응용할 수 있다.

 

(사) 봉공 처리하기
봉공 처리는 다공성 피막에 입혀진 염료가 탈색되거나 부식되는 것을 막아 주는
역할을 한다. 증류수를 끓여 약 90℃ 정도의 온수 상태에서 20분 정도 담그면 간단
히 봉공 처리를 할 수 있다.

 

(아) 코팅 처리하기
이 과정을 작업자의 필요에 의해 진행하거나 생략할 수 있는 과정이다. 래커 등을
이용해 완전한 피막 작업을 한다.

 

 

 

 

2. 티타늄 애노다이징
티타늄의 양극 산화는 티타늄을 양극으로 하여 전류를 흘리는 과정을 통해 티타늄의 표면

에 얇은 피막을 생성하여 이 피막이 빛과의 간섭 효과에 의해 다양한 색상을 나타내는 방
법이다. 양극 산화로 나타나는 피막의 두께는 전압으로 조절할 수 있고 선명한 유채색을
표현하는 데 효율적인 방법이다. 표면의 마무리는 질감이 있거나 거친 것이 매끈한 표면
보다 각도에 따른 색감의 변화를 보다 잘 느낄 수 있다.

 

 

(1) 애노다이징 과정

 

(가) 전처리하기
알코올이나 아세톤을 이용하여 티타늄의 표면을 깨끗하게 세척한다.

 

(나) 1차 세척 작업하기
불화수소산 5%, 초산 12%, 그리고 물 70%의 용액에 티타늄을 넣어 1차 세척 작업
을 한다.

 

(다) 2차 활성화 작업하기
과산화수소 10%, 불화수소산 5%, 그리고 물 85%의 용액에 티타늄을 넣어 활성화
작업을 한다.

 

(라) 양극 산화하기
안산 1%와 물 99%의 용액으로 전해액을 제조하여 전해 욕조에 담고 양극에는 티
타늄을, 음극에는 납판을 장착하여 통전시켜 티타늄의 표면에 피막을 입히는 작업
을 한다.

 

(마) 색상 확인하기
산화막의 두께에 따라 티타늄 표면의 색이 변화한다. 전압을 조절하여 피막의 두께
를 조절하여 원하는 색을 표현할 수 있다.

 

 

 

수행 내용 1 / 알루미늄 애노다이징을 이용한 반지 제작하기

 

 애노다이징 패턴 반지 만들기 준비 과정을 이해한다.

 

 

1. 알루미늄 봉을 이용한 반지 샘플을 제작한다.
원하는 반지 사이즈 크기의 알루미늄 봉을 이용하여 8mm 간격으로 10개를 톱질하여
민짜 반지를 제작하고 반지의 표면에 다양한 질감 표현을 한다.

 

 

2. 전해액을 만든다.
황산 20%의 비율로 증류수와 교반하여 전해액을 만들고 15~20℃ 정도의 온도를 유지
하게 한다.

 

 

 

 

 애노다이징 과정을 이해한다.

 

1. 일감에 선을 고정한다.
알루미늄 반지 10개를 각각의 알루미늄 연결선을 사용하여 흔들리지 않도록 고정한
다. 연결선이 닿는 부분이 반지의 안쪽이 되도록 고정한다. 이때 디자인에 따라 반지
에 연결선과 같은 크기의 구멍을 뚫어 완전히 고정시키는 방법을 사용할 수 있다. 연
결선으로 사용하는 알루미늄 선은 일감과 연결되는 부분과 부스 바에 걸리는 부분을
제외하고 피막 처리를 한다.

2. 전처리 한다.
연결선이 고정된 채로 전처리한다. 알루미늄은 탈지제에 의해 쉽게 부식되기 때문에
산화 작업 직전에 해야 한다. 가성소다 10%와 계면 활성제 0.5%를 혼합한 물을 60℃
정도로 데워 부드러운 솔을 이용해 세심히 닦는다. 탈지 과정이 제대로 이뤄지지 않
으면 착색이 제대로 되지 않기 때문에 반지의 안쪽과 단면까지 꼼꼼하게 닦는다.

 

3. 전해액 회로를 구성한다.
양극에 알루미늄 반지를 고정하고 음극판으로는 알루미늄 판을 고정한다. 반지는 크
기가 작기 때문에 동시에 3~5개 정도를 같이 작업 한다. 욕조의 크기에 따라 일감의
수량을 조절한다.

4. 전류를 흘린다.
1차적으로 15V의 전류를 흘려 40분 정도 경과한 후 피막이 충분히 형성되었는지 확
인한다. 진행 상태에 따라 전류의 세기와 시간을 조절한다. 이 과정에서는 발생하는
황산 가스는 인체에 매우 유해하기 때문에 반드시 환기 시설이 갖추어진 곳에서 작
업을 진행하고, 절대 가스를 흡입하지 않도록 한다. 작업을 진행하는 과정에서 전해
용액이 40℃ 이상이 되면 부동태 현상이 나타나게 되어 피막이 형성되지 않기 때문
에 작업 중 온도의 상승도를 체크하여야 하고 냉각장치를 이용해 일정 온도를 유지
시켜야 한다. 산화막이 반지의 전면에 골고루 올라온 상태가 되면 꺼내어 증류수로
깨끗이 수세하여 반지의 피막에 황산이 남지 않도록 한다.

 

 

5. 중화시킨다.
10% 정도의 알칼리 용액을 준비하여 반지를 담근 후 5~10분 정도 후에 빼낸다.
이때 반지 부분을 손으로 만지거나 다른 물체와 마찰이 생기게 되면 생성된 피막이
벗겨져 염착 작업이 제대로 이뤄지지 않을 수 있기 때문에 주의하여 작업을 진행한다.

 

6. 염착한다.
애노다이징 전용 염료를 원하는 색상별로 만든다. 이때 염료는 두 가지 이상을 혼합
하여 사용할 수 있다. 표면이 깨끗하게 세척되고 완전 건조된 일감을 염료에 넣고 색
의 변화를 관찰하며 반복적으로 담금 작업을 하여 원하는 정도의 색이 나오면 꺼내
어 수세한다.

 

7. 봉공 처리한다.
증류수를 끓여 90℃ 정도의 온수 상태에서 20분 정도 담가 봉공 처리를 한다.

 

8. 코팅 처리한다.
필요에 따라 래커 등을 이용해 완전한 피복 작업을 한다.

 

 

·애노다이징을 할 때 연결선이 닿은 부위는 염착이
되지 않기 때문에 가능한 한 보이지 않는 곳에 연결
선을 붙여야 하고, 알루미늄 판이 두꺼운 경우 단면
에 드릴로 구멍을 만들어 꽂는 것도 좋은 방법이다.

 

 

 

 

수행 내용 2 / 패턴 애노다이징 착색하기

 

 애노다이징을 이용한 투 톤 패턴을 만든다.
여러 가지 색으로 패턴을 나타내기 위한 애노다이징은 기본적인 애노다이징과 같은
과정을 거치지만 2, 3차로 패턴을 만들어 내는 방법이다. 기본적인 방법은 수행 내용
1의 방법과 동일하므로 수행 내용 1의 설명 분을 참고하여 진행하도록 한다.

 

 

1. 1차 애노다이징을 진행한다.
전체적인 애노다이징의 순서는 수행 내용 1과 같이 진행하도록 한다.

(1) 일감에 선 고정하기
(2) 전처리하기
(3) 전해액 회로 구성하기
(4) 전류 흘리기
(5) 중화시키기
(6) 염착하기
(7) 수세하기

 

2. 2차 애노다이징을 진행한다.
(1) 1차로 전체 염색이 된 알루미늄 판 위에 매니큐어를 이용해 원하는 패턴을 그
려준다.

(2) 전해조에 넣어 패턴으로 가려준 곳을 제외한 부분의 색이 빠지도록 20초 정도
담가준다. 색이 깨끗하게 빠지고 나면 일감을 꺼낸다.
(3) 수세하기
(4) 원하는 색으로 2차 염착 작업을 진행한다.
(5) 원하는 색으로 염착이 완료 되면 꺼내어 수세한다.
(6) 매니큐어 제거하기
(7) 패턴 확인하기
원하는 패턴의 색과 모양에 따라 반복적으로 염착 작업을 실시하면 여러 가지
색상과 패턴을 하나의 일감 위에 표현할 수 있다.
(8) 봉공 처리
(9) 코팅 처리 (필요시에 진행)

 

 

 

 

수행 내용 3 / 티타늄 애노다이징으로 색상별 샘플 제작

 사전 준비한다.

 

1. 0.5mm 티타늄 판 3×3cm 5판을 재단하여 준비한다.

2. 표면의 흠집을 제거하고 원하는 질감 처리를 한다.
3. 알코올이나 아세톤을 이용하여 표면은 세척한다.

 

 

 

 애노다이징 작업을 한다.

 

1. 불화수소산 5%, 초산 12%, 그리고 물 70%의 용액에 티타늄을 넣어 1차 세척 작업
을 한다.
2. 과산화수소 10%, 불화수소산 5%, 그리고 물 85%의 용액에 티타늄을 넣어 활성화
작업을 한다.
3. 인산 1%와 물 99%의 용액으로 전해액을 제조하여 전해 욕조에 담고 양극에는 티
타늄을, 음극에는 납판을 장착하여 통전시켜 티타늄의 표면에 피막을 입히는 작업
을 한다.
4. 전압을 조절하여 피막의 두께를 조절하여 원하는 색을 표현한다.
5. 온도의 변화에 따라 갈색, 청색, 황색, 자색, 황록색으로 변하는 과정을 관찰한다.
6. 색상 표현을 마친 샘플은 가이드북 형식으로 정리하여 상세 정보를 기록한다.