알루미늄 도금 기술

알루미늄은 지각 표면부에서 8%를 차지하고 있을 정도로 풍부하지만 산화알루미늄(Al2O3)등의 산화물 형태로 존재했다가 전기 분해 등의 정제 기술이 개발됨에 따라 사용이 급증하게 되었습니다.

알루미늄은 경량화뿐만 아니라 비강도, 내식성, 열전도도 등이 우수합니다. 따라서 자동차용 재료로 사용시 최고 40% 가량 경량화가 가능하며, 90% 이상 재활용을 할 수 있어 경제적이고 친환경적 소재입니다. 실제로 자동차 바디는 유리섬유강화플라스틱(Fiber Reinforced Plastic)으로, 볼트나 너트는 알루미늄으로 교체되는 추세입니다. 그러나 값이 비싸고 산화막으로 인한 용접성, 납땜성과 같은 접합성의 개선이 필요하며 마모성이 약하여 강도가 떨어집니다. 이러한 단점을 보완하면서 소재의 가치를 충분히 받쳐 줄 수 있는 표면처리기술의 개발이 요구 됩니다.

알루미늄은 산소와의 친화력이 워낙 강하기 때문에, 표면에 생성되어 있는 자연 산화피막이 도금 밀착성을 방해하게 됩니다. 도금뿐만 아니라 납땜을 하거나 용접 등의 작업에 있어 밀착 불량이 발생합니다. 이를 개선하기 위해서 환원 분위기에서 작업을 하거나, 플럭스를 사용하는 방법을 이용하고 있습니다. 알루미늄 합금 위에 도금을 하는 경우도 이와 마찬가지로 전처리를 통해 밀착성을 향상시켜 도금을 하고 있습니다.

일반적인 알루미늄 도금 과정으로는 탈지 - 산침적 – 1차 아연 치환처리(본달처리) - 박리 – 2차 아연 치환처리(본달처리) - 시안 동 스트라이크 도금 - 산침적 - 화학 또는 니켈도금의 8가지 과정을 거쳐 도금을 하게 됩니다. 이때 아연치환처리란 알루미늄 소재에 도금을 할 경우의 전처리로써, 징케이트 액에 침적시켜 아연을 치환하여 석출시키는 처리를 말합니다. 아연치환처리를 함으로써 알루미늄의 표면의 산화막의 생성을 방지하고 이후 동 또는 니켈도금을 통해 단단한 밀착 및 결합이 생성되면 금, 은도금 등의 후속 공정을 진행 할 수 있습니다.

위와 같은 방법은 여러 공정을 거치게 되므로 비용적인 문제가 발생합니다. 이에 반해 2013년 일본 도쿄 소재의 한 도금전문업체인 오타도금공업은 알루미늄 소재에 직접 도금을 하는 방법을 자체적으로 개발하였다고 합니다. 기존 공정에 비해 6~7공정을 획기적으로 줄여 아연만으로 도금할 수 있기에 비용적인 면에서 30%의 절감효과가 있다고 합니다.

오타도금공업뿐만 아니라 국내에서는 기존의 8단계 공정에서 탈지 – 산처리 – 전기 니켈도금의 3 단계 공정으로 줄일 수 있는 방법을 개발되었습니다. 이와 같이 기존의 아연치환처리의 복잡한 공정을 줄이고자하는 연구가 계속해서 진행되고 있습니다.