최근 들어 많은 산업에서 경량화가 이루어지고 있으며 이에 따라 알루미늄과 같은 경금속이 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그러나 경금속은 화학적으로 불안정하여 쉽게 산화되고 경도, 내마모성, 윤활성 등 기계적 특성 등이 낮기 때문에 이러한 단점을 극복하기 위한 산화피막의 형성이 요구되고 있다. 산화피막을 형성하는 다양한 표면처리 방법 중 하나인 플라즈마 전해산화 (Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)는 현재 많은 연구가 진행되고 있으나 대부분의 연구는 전기적인 변수의 변화가 산화피막에 미치는 영향에 대한 관찰에 국한되어 있다. 그러나 플라즈마 전해산화의 변수인 ...
최근 들어 많은 산업에서 경량화가 이루어지고 있으며 이에 따라 알루미늄과 같은 경금속이 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그러나 경금속은 화학적으로 불안정하여 쉽게 산화되고 경도, 내마모성, 윤활성 등 기계적 특성 등이 낮기 때문에 이러한 단점을 극복하기 위한 산화피막의 형성이 요구되고 있다. 산화피막을 형성하는 다양한 표면처리 방법 중 하나인 플라즈마 전해산화 (Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)는 현재 많은 연구가 진행되고 있으나 대부분의 연구는 전기적인 변수의 변화가 산화피막에 미치는 영향에 대한 관찰에 국한되어 있다. 그러나 플라즈마 전해산화의 변수인 전해액은 전해액 내에 존재하는 이온들이 플라즈마 전해산화의 전기·화학 반응과정에 참여하여 산화피막 형성 및 기계적 특성에 많은 영향을 준다. 따라서 본 연구에서는 전해액 조성 및 농도가 플라즈마 전해산화로 형성된 산화피막에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 세 가지 실험을 진행하였다. 첫 번째 실험은 기계적 특성에 영향을 미칠 것이라고 판단되는 여섯 가지 첨가제 (Na2MoO4·2H2O, Na2WO4·2H2O, Na2CrO4·4H2O, NH4F, NaAlO2)를 선정하였으며 KOH 전해액에 혼합하여 산화피막을 형성하였다. 그 결과 전해액에 포함된 이온이 화합물 형태로 산화피막에 혼입되어 산화피막의 기계적 특성에 영향을 미쳤다. 그 중 Na2WO4·2H2O가 첨가된 전해액을 사용하여 형성된 산화피막이 가장 좋은 기계적 특성을 가졌다. 따라서 두 번째 실험은 첨가제 중 기계적 특성에 가장 많은 영향을 미친 Na2WO4·2H2O을 이용하여 전해액의 농도 변화 실험을 진행하였다. Na2WO4·2H2O의 농도가 증가될수록 전해액의 저항이 낮아져 방전을 지속적으로 형성하였으며, 이에 따라 산화피막은 용융 및 냉각을 반복하였다. 따라서 내부 조밀 층은 γ-Al2O3에서 α-Al2O3로 상변화가 잘 이뤄지지 못하였으며 표면에 형성된 기공의 크기, 균열, 성장속도 등은 증가하였다. 또한 농도가 증가함에 따라 W이 화합물 형태로 산화피막에 혼입되는 양이 증가되어 기계적 특성을 향상시킨 것으로 판단된다. 마지막으로 산화피막의 기계적 특성을 저하시키는 외부 다공질 층을 등전점 원리를 이용하여 개선하고자 금속 산화물계 입자를 전해액에 혼합하여 실험을 진행하였다. 이 때 사용된 TiO2-rutile 입자는 전해액 내에서 등전점 원리에 의해 음전하로 활성화되어 산화피막에 혼입되었다. 이를 통해 산화피막 표면의 기공을 메움으로써 외부 다공질 층의 밀도를 높여 기계적 특성을 향상시킬 것으로 판단된다. 이와 같은 실험을 통해 플라즈마 전해산화로 형성된 산화피막은 전해액에 첨가된 첨가제와 그에 따른 화합물 형성 여부, 방전의 크기가 기계적 특성에 많은 영향을 주는 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 산화피막의 기계적 특성 등과 같은 요구에 적합한 전해액 개발과 모재 및 산화피막과 전해액에 포함된 이온과의 반응성에 관해 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.
최근 들어 많은 산업에서 경량화가 이루어지고 있으며 이에 따라 알루미늄과 같은 경금속이 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그러나 경금속은 화학적으로 불안정하여 쉽게 산화되고 경도, 내마모성, 윤활성 등 기계적 특성 등이 낮기 때문에 이러한 단점을 극복하기 위한 산화피막의 형성이 요구되고 있다. 산화피막을 형성하는 다양한 표면처리 방법 중 하나인 플라즈마 전해산화 (Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)는 현재 많은 연구가 진행되고 있으나 대부분의 연구는 전기적인 변수의 변화가 산화피막에 미치는 영향에 대한 관찰에 국한되어 있다. 그러나 플라즈마 전해산화의 변수인 전해액은 전해액 내에 존재하는 이온들이 플라즈마 전해산화의 전기·화학 반응과정에 참여하여 산화피막 형성 및 기계적 특성에 많은 영향을 준다. 따라서 본 연구에서는 전해액 조성 및 농도가 플라즈마 전해산화로 형성된 산화피막에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 세 가지 실험을 진행하였다. 첫 번째 실험은 기계적 특성에 영향을 미칠 것이라고 판단되는 여섯 가지 첨가제 (Na2MoO4·2H2O, Na2WO4·2H2O, Na2CrO4·4H2O, NH4F, NaAlO2)를 선정하였으며 KOH 전해액에 혼합하여 산화피막을 형성하였다. 그 결과 전해액에 포함된 이온이 화합물 형태로 산화피막에 혼입되어 산화피막의 기계적 특성에 영향을 미쳤다. 그 중 Na2WO4·2H2O가 첨가된 전해액을 사용하여 형성된 산화피막이 가장 좋은 기계적 특성을 가졌다. 따라서 두 번째 실험은 첨가제 중 기계적 특성에 가장 많은 영향을 미친 Na2WO4·2H2O을 이용하여 전해액의 농도 변화 실험을 진행하였다. Na2WO4·2H2O의 농도가 증가될수록 전해액의 저항이 낮아져 방전을 지속적으로 형성하였으며, 이에 따라 산화피막은 용융 및 냉각을 반복하였다. 따라서 내부 조밀 층은 γ-Al2O3에서 α-Al2O3로 상변화가 잘 이뤄지지 못하였으며 표면에 형성된 기공의 크기, 균열, 성장속도 등은 증가하였다. 또한 농도가 증가함에 따라 W이 화합물 형태로 산화피막에 혼입되는 양이 증가되어 기계적 특성을 향상시킨 것으로 판단된다. 마지막으로 산화피막의 기계적 특성을 저하시키는 외부 다공질 층을 등전점 원리를 이용하여 개선하고자 금속 산화물계 입자를 전해액에 혼합하여 실험을 진행하였다. 이 때 사용된 TiO2-rutile 입자는 전해액 내에서 등전점 원리에 의해 음전하로 활성화되어 산화피막에 혼입되었다. 이를 통해 산화피막 표면의 기공을 메움으로써 외부 다공질 층의 밀도를 높여 기계적 특성을 향상시킬 것으로 판단된다. 이와 같은 실험을 통해 플라즈마 전해산화로 형성된 산화피막은 전해액에 첨가된 첨가제와 그에 따른 화합물 형성 여부, 방전의 크기가 기계적 특성에 많은 영향을 주는 것을 확인 할 수 있었다. 따라서 산화피막의 기계적 특성 등과 같은 요구에 적합한 전해액 개발과 모재 및 산화피막과 전해액에 포함된 이온과의 반응성에 관해 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.
In current many industries, the use of Aluminium alloys because of light weight is increasing. Despite their light weight, there has been disadvantages such as chemical instability and lower mechanical properties, e.g hardness, wear resistance, corrosion resistance etc. So Aluminium alloys is requir...
In current many industries, the use of Aluminium alloys because of light weight is increasing. Despite their light weight, there has been disadvantages such as chemical instability and lower mechanical properties, e.g hardness, wear resistance, corrosion resistance etc. So Aluminium alloys is required surface treatment to overcome disadvantages. Recently, many researchers have studying Plasma Electrolytic Oxidation(PEO). PEO process is formed of oxidation layer on light weight metal at complex process and generate plasma discharge. Also it is using environmental friendly ways to improve chemical stability and mechanical properties of Aluminium alloys. Many paper have mainly focused on current density, elements of substrate, time, electric power parameter. However electrolyte composition and concentration are one of the main parameter in formed oxide layer. Therefore ions in electrolyte are involved in the PEO process to affect lots of oxide layer formation and mechanical properties. In this study, the effect of the electrolyte composition and concentration on the mechanical properties of Aluminium oxide layer was investigated in three ways. First, Aluminium oxide layer was gained in 6 different kinds of electrolyte, (a) KOH, (b) KOH + Na2MoO4·2H2O, (c) KOH + Na2WO4·2H2O, (d) KOH + Na2CrO4·4H2O, (e) KOH + NH4F, (e) KOH + NaAlO2. In the second experiments using (c) electrolyte on the most influence of mechanical properties changes electrolyte concentration such as 2 g/L, 4 g/L, 8 g/L. Finally electrolyte was mixed with TiO2-rutile nano powder using a isoelectric point principle, in order to improve the mechanical properties at outer porous layer. As a result, it seems that electrolyte composition, compound formation and discharge of size in the PEO process give more strong effect on the mechanical properties than the amount of α-Al2O3, micro-crack formation and porosity.
In current many industries, the use of Aluminium alloys because of light weight is increasing. Despite their light weight, there has been disadvantages such as chemical instability and lower mechanical properties, e.g hardness, wear resistance, corrosion resistance etc. So Aluminium alloys is required surface treatment to overcome disadvantages. Recently, many researchers have studying Plasma Electrolytic Oxidation(PEO). PEO process is formed of oxidation layer on light weight metal at complex process and generate plasma discharge. Also it is using environmental friendly ways to improve chemical stability and mechanical properties of Aluminium alloys. Many paper have mainly focused on current density, elements of substrate, time, electric power parameter. However electrolyte composition and concentration are one of the main parameter in formed oxide layer. Therefore ions in electrolyte are involved in the PEO process to affect lots of oxide layer formation and mechanical properties. In this study, the effect of the electrolyte composition and concentration on the mechanical properties of Aluminium oxide layer was investigated in three ways. First, Aluminium oxide layer was gained in 6 different kinds of electrolyte, (a) KOH, (b) KOH + Na2MoO4·2H2O, (c) KOH + Na2WO4·2H2O, (d) KOH + Na2CrO4·4H2O, (e) KOH + NH4F, (e) KOH + NaAlO2. In the second experiments using (c) electrolyte on the most influence of mechanical properties changes electrolyte concentration such as 2 g/L, 4 g/L, 8 g/L. Finally electrolyte was mixed with TiO2-rutile nano powder using a isoelectric point principle, in order to improve the mechanical properties at outer porous layer. As a result, it seems that electrolyte composition, compound formation and discharge of size in the PEO process give more strong effect on the mechanical properties than the amount of α-Al2O3, micro-crack formation and porosity.
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