알루미늄은 낮은 밀도(비중 동(cu)의 1/3)를 가지는 금속으로 합금화 및 열처리를 가하여 높은 기계적 강도를 얻을 수 있으며, 상대적으로 높은 내식성을 가지는 물질이다. 또한 재활용 및 표면처리가 용이하고 전기 전도도가 뛰어나 현재 산업사회에서 알루미늄과 알루미늄합금의 사용량 및 생산량이 점점 증가 하고 있다[1,2]. 이러한 증가량은 자동차와 항공기 및 많은 산업분야에서 사용 범위와 수요량의 증가가(그림. 1.1) 급속히 이루어지고 있는 가장 중요한 비철금속재료이지만, 사용 목적에 부합하는 경도, 내마모성, 내열성, 부식 저항성 등의 본연의 성질을 개선시킬 수 있는 표면처리기술의 부재로 인해 사용에 한계를 가지고 있다. 따라서 알루미늄 제품을 실용화하기 위해서는 제품의 표면을 화학적, 전기화학적 혹은 물리적으로 처리하여 부식저항성, 내마모성, 내식성을 높이는 표면처리법이 요구 된다 [3-9]. 이러한 표면처리 방법에는 ...
알루미늄은 낮은 밀도(비중 동(cu)의 1/3)를 가지는 금속으로 합금화 및 열처리를 가하여 높은 기계적 강도를 얻을 수 있으며, 상대적으로 높은 내식성을 가지는 물질이다. 또한 재활용 및 표면처리가 용이하고 전기 전도도가 뛰어나 현재 산업사회에서 알루미늄과 알루미늄합금의 사용량 및 생산량이 점점 증가 하고 있다[1,2]. 이러한 증가량은 자동차와 항공기 및 많은 산업분야에서 사용 범위와 수요량의 증가가(그림. 1.1) 급속히 이루어지고 있는 가장 중요한 비철금속재료이지만, 사용 목적에 부합하는 경도, 내마모성, 내열성, 부식 저항성 등의 본연의 성질을 개선시킬 수 있는 표면처리기술의 부재로 인해 사용에 한계를 가지고 있다. 따라서 알루미늄 제품을 실용화하기 위해서는 제품의 표면을 화학적, 전기화학적 혹은 물리적으로 처리하여 부식저항성, 내마모성, 내식성을 높이는 표면처리법이 요구 된다 [3-9]. 이러한 표면처리 방법에는 CVD, 전해증착, 졸-겔, Thermal spraying, 아노다이징 등의 표면처리가 사용되고 있으나, 크로메이트 처리와 같은 표면처리는 전기적인 방법이 아닌, 반응성 용액과 화학반응을 이용해 화성처리 하는 방법으로 비교적 낮은 비용으로 간단히 처리가 가능하고 내식성이 좋으며 외관이 균일하다는 장점이 있다. 하지만 최근 6가 크롬이 환경규제대상물질로 등록되어 이를 대체할 새로운 표면처리기술개발이 활발하게 진행되고 있다. 이에 따라서 인산염계, 석산염계, 화합물계 등 크롬 등의 유해물질을 함유하지 않은 용액을 이용한 표면처리 방법의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다 [9-12]. 이로부터, 최근 플라즈마 전해 산화 공정을 이용한 알루미늄 합금의 표면처리 연구가 활발히 이루어지고 있다. 플라즈마 전해 산화 공정은 알루미늄 합금 등의 경량 금속에 적용 가능한 표면처리 방법으로써, 표면 처리를 구현하고자 하는 금속을 전해액 내에 침지하고 금속의 표면에 마이크로 방전을 유도하여 치밀하고 우수한 산화층을 구현하는 표면처리 방법이다[6-14]. 플라즈마 전해 산화 공정은 공정 조건에 따라 형성되는 산화층의 특성이 매우 달라지게 된다. 이 연구에서는 주로 규산염(Silcate) 계열의 전해액을 이용하여 연구가 진행되었다. 플라즈마 전해 산화 공정을 이용한 기존의 연구 결과에 의하면 실리콘이 함유된 용액을 이용하여 전해 산화 처리할 경우, 표면에 드러난 실리콘 위에 Al-Si-O 화합물로 이루어진 산화층이 형성되며, 이는 모재인 알루미늄 합금 위에 형성되는 Al2O3의 산화층보다 낮은 용용점을 갖고, 보다 다공성의 특징을 지닌다. 전해 산화 공정과 같은 양극 산화 공정을 통해 실리콘이 함유된 전해 용액에서 균일한 산화층을 구현하기 어려운 이유는 -알루미늄 상과 실리콘 석출조직 위에 각각 서로 상이한 Al2O3 와 Al-Si-O 화합물이 형성되기 때문이다. 본 연구에서는 알루미늄 합금(Al alloy 7075, 2024, 6061)에 대하여 EPP 처리를 하여 산화피막 층을 형성하였다. 작동전압은 직류 전류와 교류 전류를 이용했으며, 전해액 조성 변화에 따른 산화피막의 특성을 대해 살펴보았으며, 최적의 특성을 가지는 공정시간 와 전해액 조건을 찾는데 초점을 두었다.
알루미늄은 낮은 밀도(비중 동(cu)의 1/3)를 가지는 금속으로 합금화 및 열처리를 가하여 높은 기계적 강도를 얻을 수 있으며, 상대적으로 높은 내식성을 가지는 물질이다. 또한 재활용 및 표면처리가 용이하고 전기 전도도가 뛰어나 현재 산업사회에서 알루미늄과 알루미늄합금의 사용량 및 생산량이 점점 증가 하고 있다[1,2]. 이러한 증가량은 자동차와 항공기 및 많은 산업분야에서 사용 범위와 수요량의 증가가(그림. 1.1) 급속히 이루어지고 있는 가장 중요한 비철금속재료이지만, 사용 목적에 부합하는 경도, 내마모성, 내열성, 부식 저항성 등의 본연의 성질을 개선시킬 수 있는 표면처리기술의 부재로 인해 사용에 한계를 가지고 있다. 따라서 알루미늄 제품을 실용화하기 위해서는 제품의 표면을 화학적, 전기화학적 혹은 물리적으로 처리하여 부식저항성, 내마모성, 내식성을 높이는 표면처리법이 요구 된다 [3-9]. 이러한 표면처리 방법에는 CVD, 전해 증착, 졸-겔, Thermal spraying, 아노다이징 등의 표면처리가 사용되고 있으나, 크로메이트 처리와 같은 표면처리는 전기적인 방법이 아닌, 반응성 용액과 화학반응을 이용해 화성처리 하는 방법으로 비교적 낮은 비용으로 간단히 처리가 가능하고 내식성이 좋으며 외관이 균일하다는 장점이 있다. 하지만 최근 6가 크롬이 환경규제대상물질로 등록되어 이를 대체할 새로운 표면처리기술개발이 활발하게 진행되고 있다. 이에 따라서 인산염계, 석산염계, 화합물계 등 크롬 등의 유해물질을 함유하지 않은 용액을 이용한 표면처리 방법의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다 [9-12]. 이로부터, 최근 플라즈마 전해 산화 공정을 이용한 알루미늄 합금의 표면처리 연구가 활발히 이루어지고 있다. 플라즈마 전해 산화 공정은 알루미늄 합금 등의 경량 금속에 적용 가능한 표면처리 방법으로써, 표면 처리를 구현하고자 하는 금속을 전해액 내에 침지하고 금속의 표면에 마이크로 방전을 유도하여 치밀하고 우수한 산화층을 구현하는 표면처리 방법이다[6-14]. 플라즈마 전해 산화 공정은 공정 조건에 따라 형성되는 산화층의 특성이 매우 달라지게 된다. 이 연구에서는 주로 규산염(Silcate) 계열의 전해액을 이용하여 연구가 진행되었다. 플라즈마 전해 산화 공정을 이용한 기존의 연구 결과에 의하면 실리콘이 함유된 용액을 이용하여 전해 산화 처리할 경우, 표면에 드러난 실리콘 위에 Al-Si-O 화합물로 이루어진 산화층이 형성되며, 이는 모재인 알루미늄 합금 위에 형성되는 Al2O3의 산화층보다 낮은 용용점을 갖고, 보다 다공성의 특징을 지닌다. 전해 산화 공정과 같은 양극 산화 공정을 통해 실리콘이 함유된 전해 용액에서 균일한 산화층을 구현하기 어려운 이유는 -알루미늄 상과 실리콘 석출조직 위에 각각 서로 상이한 Al2O3 와 Al-Si-O 화합물이 형성되기 때문이다. 본 연구에서는 알루미늄 합금(Al alloy 7075, 2024, 6061)에 대하여 EPP 처리를 하여 산화피막 층을 형성하였다. 작동전압은 직류 전류와 교류 전류를 이용했으며, 전해액 조성 변화에 따른 산화피막의 특성을 대해 살펴보았으며, 최적의 특성을 가지는 공정시간 와 전해액 조건을 찾는데 초점을 두었다.
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