알루미늄 아노다이징 공정 단계 해설: 전처리부터 봉공까지

아노다이징이라는 말을 들으면 막연히 “알루미늄에 색 입히는 공정” 정도로 생각하기 쉽습니다. 그런데 실제 공정은 꽤 길고, 각 단계가 서로 영향을 주고받습니다.
겉으로 보기에는 단순히 “들어갔다 나오는” 한 번의 공정처럼 보이지만, 실제로는 전처리 → 산화(아노다이징) → 착색(선택) → 봉공이라는 큰 줄기로 나뉩니다.

 

이 글에서는 “공정 하나하나가 실제로 무슨 일을 하는지, 그리고 어느 단계에서 실수가 나면 어떤 문제가 생기는지”를 중심으로 정리해보겠습니다.

 

큰 그림 먼저: 전체 공정 흐름

 

아노다이징 라인을 옆에서 보면 대략 이런 구조입니다.
(실제 라인마다 탱크 구성은 조금씩 다르지만, 흐름은 비슷합니다.)

 

단계	대표 공정	핵심 목적
1	세척·탈지	기름기·오염 제거, 표면 반응성 확보
2	에칭·디스머트	미세 요철 형성, 자연 산화막·금속 불순물 제거
3	아노다이징(산화)	산화 알루미늄 피막 형성
4	착색(옵션)	피막 내부 미세공에 색소 또는 금속 이온 주입
5	봉공(Sealing)	피막 공극을 막아 내식성·염색 견뢰도 향상

각 단계가 “조금이라도” 어긋나면, 눈에 확 띄는 불량이 생기거나,
처음에는 멀쩡해 보여도 시간이 지나면서 문제가 터지기도 합니다.

 

1단계. 전처리: 표면을 ‘같은 조건’으로 맞추는 작업

 

아노다이징 품질은 사실 전처리에서 이미 상당 부분 결정됩니다.

 

1) 세척·탈지

절삭유, 손때, 방청유, 먼지 등 표면의 이물질을 제거하는 단계입니다.
이게 잘 안 되면 어떤 일이 생기냐면,

• 기름이 묻어 있던 자리만 피막이 얇게 형성되거나
• 얼룩, 반점, 무늬 같은 형태로 불량이 눈에 띄게 나타납니다.

보통 알칼리성 세척액이나 전해탈지 등을 사용해서 표면을 완전히 ‘깨끗한 금속 상태’로 돌려놓습니다.

 

2) 에칭(Etching)

세척 후에는 표면을 살짝 녹여내는 단계가 따라옵니다.
알칼리 에칭을 통해 아주 얇게 표면을 녹여내면,

• 기계가공 흔적이 완화되고
• 표면에 미세한 요철이 생겨
• 나중에 형성될 피막이 좀 더 균일하게 자랄 수 있습니다.

이때 에칭 시간을 너무 길게 가져가면 모서리 부분이 과도하게 깎여서 치수 변형이나 외관 불량으로 이어질 수 있기 때문에, 작업물 종류와 요구 외관에 맞춘 조건 설정이 중요합니다.

 

3) 디스머트(Desmut)

특히 합금재일수록, 표면에는 알루미늄 이외의 금속(구리, 마그네슘, 실리콘 등) 잔류물이 남습니다.
이걸 제거하는 공정이 디스머트입니다.

• 제거하지 않으면 : 아노다이징 후에 점상 얼룩, 거뭇한 자국, 색상 불균일 같은 문제가 빈번히 발생합니다.
• 특히 2000계, 7000계처럼 합금원소가 많은 재질은 이 단계 조건이 매우 민감하게 작용합니다.

전처리 단계의 핵심은 “모든 부품의 표면 상태를 가능한 한 ‘비슷하게’ 맞춰놓는 것”입니다.
그래야 그 다음 산화 단계에서 균일한 피막이 자라납니다.

 

2단계. 아노다이징(산화): 피막을 실제로 키워내는 핵심 공정

 

전처리로 표면을 정리했다면, 이제 본게임인 산화 단계입니다.
보통 황산을 기본으로 하는 전해액에서 이루어지고, 온도, 전류 밀도, 시간, 농도 등이 품질을 좌우합니다.

 

산화 공정에서 실제로 일어나는 일

표면을 확대해서 보면, 아노다이징 피막은

• 바닥부의 ‘배리어 층’
• 그 위로 쭉 뻗은 ‘기둥 모양의 미세공’
  으로 이루어진 구조를 가지고 있습니다.

전류를 흘려주면, 알루미늄이 산화되며 이 기둥 구조의 산화 알루미늄이 서서히 두꺼워져 갑니다.

• 시간이 길수록 피막은 두꺼워지지만
• 전류·온도 조건이 틀어지면 과열, 버닝, 과산화, 피막 취성화 등의 문제가 생깁니다.

조건 선택의 예를 아주 단순화해 보면,

• 장식용, 실내용: 보통 5~15μm 수준
• 내식성·기계부품용: 15~25μm 이상
• 경질 아노다이징: 더 낮은 온도와 높은 전류로 두껍고 단단한 피막

이런 느낌으로 구분됩니다.

 

이 단계에서 자주 나오는 불량

• 피막 두께 불균일
• 모서리, 구멍 주변 과산화
• 색상 차이(동일 조건인데도 색이 다르게 보이는 현상)

대부분은

• 전류 분포
• 전해액 온도 편차
• 전해액 노화 상태(금속 이온 축적 등)와 관련이 큽니다.

그래서 양산 라인에서는 온도·전류·전압뿐 아니라, 전해액의 농도, 철·알루미늄 이온 함량, pH 등을 주기적으로 측정합니다.

 

3단계. 착색(옵션): 미세공을 “색”으로 채우는 과정

 

아노다이징 피막이 형성되면, 그 상태는 말 그대로 ‘무색 투명한 산화 알루미늄층’입니다.
알루미늄 자체 색과 빛 반사가 섞여 금속광이 보이는 것이지, 피막 자체 색은 거의 없습니다. 여기에 색을 입히는 과정이 착색 단계입니다.
대표적으로 두 가지 방식이 쓰입니다.

 

1) 유기 염료 착색

산화 피막의 미세공 속으로 염료(Organic dye)를 침투시키는 방법입니다.

• 다양한 색을 구현하기 좋고
• 비교적 공정이 단순한 편이지만
• 자외선, 야외 환경에서 퇴색이 빠를 수 있다는 단점이 있습니다.

실내용 제품, 인테리어, 전자제품 하우징 등에서 자주 쓰입니다.

 

2) 전해 착색(Electrolytic coloring)

주로 주석, 코발트 등 금속 염을 이용해
피막 내부에 미세한 금속 입자를 침전시키는 방식입니다.

• 내후성이 좋고
• 금속 특유의 깊이 있는 색감을 구현할 수 있습니다.
• 다만 공정 조건이 까다롭고, 주로 브론즈 계열 등 제한된 색을 자주 쓰는 편입니다.

색상 균일도, 롯트 간 색 차이를 관리하려면 이 단계의 시간·전류·액 조성 관리가 매우 중요합니다.

 

4단계. 봉공(Sealing): 피막을 “닫아주는” 마지막 마감

 

착색을 했든 안 했든, 마지막으로 반드시 거쳐야 하는 단계가 봉공입니다.

앞에서 이야기했듯이, 산화 피막은 미세한 구멍(공극)을 많이 가진 구조입니다.
이 상태를 그대로 두면,

• 외부 오염물이 들어가기도 쉽고
• 염화 이온 등 부식 인자도 침투하기 쉬워서
• 내식성이 떨어지고 색도 쉽게 빠집니다.

봉공은 이 공극을 물리·화학적으로 막아주는 공정입니다.

대표적인 방식은 다음과 같습니다.

1. 열수 봉공(Hot water sealing)
   •  95℃ 이상 고온의 물에서 처리
   •  산화 알루미늄이 수화되어 피막이 부풀면서
     공극을 메꾸는 방식입니다.
   •  공정은 간단하지만, 조건 관리가 허술하면 피막이 부드러워질 수 있습니다.
2. 니켈염 봉공(Ni-sealing)
   •  니켈염을 포함한 봉공액에서 처리
   •  염색 견뢰도, 내식성을 높이는 데 강점이 있습니다.
   •  환경 규제, 폐수 처리가 추가적인 고려 사항으로 따라옵니다.
3. 콜드 시일, 중온 시일 등 특수 봉공
   •  생산성, 품질, 환경 조건에 맞춰
     다양한 상용 봉공제가 사용되고 있습니다.

봉공이 제대로 안 되면 색 빠짐, 얼룩, 염수 분무 시험에서 조기 부식 발생 같은 문제가 쉽게 나타납니다.
그래서 피막 두께만큼이나 “봉공 품질”도 매우 중요하게 다뤄집니다.

 

단계별로 무엇을 관리해야 하는가

 

현장에서 자주 나오는 질문을 기준으로 각 단계에서 특히 신경 써야 하는 포인트를 한 번에 보여주면 대략 이런 느낌입니다.

단계	심 관리 항목	문제가 생겼을 때 나타나는 증상 예시
세척·탈지	세척액 농도, 온도, 시간	기름 때 자국, 부분 피막 박리, 얼룩
에칭·디스머트	시간, 온도, 합금별 조건	과에칭, 윤기 불균일, 점상 얼룩, 합금 편석 부각
산화	전류 밀도, 전압, 온도, 농도, 시간	피막 두께 불균일, 버닝, 색상 차이
착색	염료 농도, 시간, 온도	색 연함, 색 빠짐, 롯트 간 색상 불일치
봉공	봉공액 온도, 시간, pH, 농도	내식성 저하, 색 빠짐, 표면 탁해짐

모든 공정이 연속해서 진행되는 만큼, 어느 한 단계만 떼어 놓고 “이것만 잘하면 된다”라고 말하기가 사실 어렵습니다.
그래도 흐름을 이해하고 있으면, 문제가 생겼을 때 “어느 구간에서 의심을 시작해야 할지” 판단하는 데 큰 도움을 줍니다.

 

마무리

 

아노다이징 공정을 한 문장으로 줄이면 이렇게 말할 수 있습니다.

“표면을 깨끗하게 정리하고, 산화피막을 만들고, 필요하면 색을 넣고, 마지막으로 그 피막을 단단히 잠그는 과정”

 

실제 라인에서는 탱크 수가 훨씬 많고, 합금·용도·외관 요구에 따라 조건이 복잡하게 달라지지만, 큰 줄기만 잡고 보면 생각보다 단순합니다.

다음 단계에서는 이 공정 흐름을 바탕으로,

• 합금별로 어떤 차이가 생기는지,
• 경질 아노다이징은 무엇이 다른지,
• 어떤 조건이 내식성과 수명에 특히 민감한지

같은 조금 더 구체적인 이야기들을 하나씩 살펴보도록 하겠습니다.

 

 

아노다이징이란 무엇인가: 기본 원리와 일반 도금과의 차이

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