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알루미늄 PEO 코팅의 결정상에 미치는 공정 조건에 대한 연구 II. Bipolar 펄스와 전해액
Effect of process conditions on crystal structure of Al PEO coating. II. Bipolar and electrolyte 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.24 no.2, 2014년, pp.65 - 69  

김배연 (Dept. of Adv. Mat. Eng., Incheon National University) ,  함재호 (Dept. of Adv. Mat. Eng., Incheon National University) ,  이득용 (Dept. of Biomedical Eng., Daelim University College) ,  김용남 (Material Testing Center, Korea Testing Laboratory) ,  전민석 (Material Testing Center, Korea Testing Laboratory) ,  김기윤 (Dept. of Adv. Mat. Eng., Incheon National University) ,  최지원 (Electronic Mat. Res. Center, KIST) ,  김성엽 (MST Technology) ,  김광엽 (MST Technology)

초록
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A1100, A5052, A6061, A6063, A7075 규격의 시판 알루미늄 합금 판재를 $Na_2SiO_3$와 $Na_2P_2O_7$ 전해질에서 pulse폭 $2000{\mu}sec$, + impulse 420 V, $400{\mu}sec$, -impulse $300{\mu}sec$의 bipolar pulse로 플라즈마 전해 산화 코팅(plasma electrolytic oxidation coating)한 산화피막의 결정상을 분석하였다. 표면에 형성된 산화물의 결정상은 ${\alpha}-alumina$, ${\gamma}-alumina$, ${\eta}-alumina$, $Al_{4.95}Si_{1.05}O_{9.52}$, 그리고 $(Al_{0.9}Cr_{0.1})_2O_3$가 관찰되었다. Bipolar pulse에 의해서 전해액의 성분인 Si가 산화피막에 포함되며, 포함된 Si는 결정상을 형성하기도 하지만 유리상을 형성시킨다. 이때 합금의 Mg 성분은 유리상의 양을 증가시킨다. Micro plasma에 의해서 용융된 표면은 유리상이 먼저 형성되고 이후 계속된 micro plasma의 열에 의하여 새로운 결정상으로 전이가 일어나는 과정을 거치며, 이에 따라 기존에 보고된 결정상이외에도 다양한 결정상이 형성될 수 있음을 추측할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Crystallographic phases of Plasma electrolytic oxidized Al alloy, A1100, A5052, A6061, A6063, A7075, were investigated. Two types of electrolyte $Na_2Si_2O_3$ and Na2P2O7 were also compared. Bipolar pulse, $2000{\mu}sec$ with $400{\mu}sec+420V$ impulse and $300{...

주제어

#PEO   #Al   #Coating   #Crystal structure   #Bipolar pulse  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 unipolar pulse를 사용하여 coating 시간에 따른 결정상의 생성을 관찰한 앞선 연구[3]에 이어 bipolar pulse와 두 개의 다른 전해질을 사용하여 생성되는 결정상을 관찰하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PEO는 어느 분야에서 적용이 늘고 있는가? 플라즈마 전해 산화(이하 PEO, plasma electrolytic oxidation)에 의한 산화피막 기술은 아노다이징에 비하여 더 강한 피막을 형성시킬 수 있어 활용도가 기대되는 기술이다. 최근 PEO를 이용하여 반도체 lithography용 deep uv용 pellicle frame에 적용하거나 수소연료자동차용 manipulator의 내벽 코팅용으로 적용되는 등 첨단 분야에서의 적용이 늘어나고 있다.
α-alumina가 물유리를 전해질로 사용한 경우에 관찰되지 않은 이유는? 특히 앞선 연구에서 관찰되었던 α-alumina가 물유리를 전해질로 사용한 (a)의 경우에는 관찰되지 않았다. 이는 mico plasma의 열량이 앞선 연구에서보다 적어서 상전이가 충분히 일어나기 어려웠기 때문으로 판단된다. 왜냐하면 unipolar pulse의 micro plasma의 온도가 4,000~7,000 K, bipolar pulse인 경우 4,000~5,500 K에 도달한다고 알려져 있기 때문[10]이기도 하고, 본 실험에서 가해준 420 V implse의 duration time이 400 µsec으로 상대적으로 짧았기 때문이기도 하다. Impulse time이 줄어들면 표면 조도를 좋아지게 할 수 있으며, 표면 푸석 층을 제어할 수 있는 장점이 있다.
본 연구에 사용된 알루미늄 규격은? 본 연구에 사용된 알루미늄은 A1100, A5052, A6061, A6063, A7075 규격의 시판 알루미늄 합금 판재를 구입하여 사용하였다. 판재는 두께 2 mm 것을 50 mm ×50 mm로 가공하여 사용했다.
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참고문헌 (10)

  1. K.I. Kim, S.C. Choi, K.S. Han, K.T. Hwang and J.H. Kim, "Synthesis of high purity aluminum nitride nanopowder by RF induction thermal plasma", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 24 (2014) 1. 

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  2. Y.S. Park, I.H. Wui, W.S. Cho, J.H. Kim and K.T. Hwang, "Synthesis of bohemite powder from aluminum etching solution", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 22 (2012) 286. 

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  3. B.Y. Kim, J.H. Ham, D.Y. Lee, M.-S. Jeon, Y.-N. Kim, K.-Y. Kim, J.-W. Choi, S.Y. Kim and K.Y. Kim, "Effect of process conditions on crystal structure of Al PEO coating. I. Unipolar and coating time", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 24 (2014) in press. 

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  4. KS D6701:2002 Aluminum and aluminum alloy sheets and plates, strips and coiled sheets. 

  5. KS D2331:2003 Aluminium alloy ingots for die casting. 

  6. T. Ban and K. Okada, "Structure refinement of mullite by the Rietveld method and a new method for estimation of chemical composition", J. Am. Ceram. Soc. 75 (1992) 227. 

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  7. I. Levin and D.G. Brandon, "Metastable alumina polymorph : crystal structures and transition sequences", J. Am. Ceram. Soc. 81 (1998) 1995. 

  8. C. Ruberto, "Metastable alumina from theory : Bulk, surface, and growth of ${\kappa}-Al_2O_3$ ", Ph.D. Thesis, Dept. App. Phy., Chalmers Univ. Tech. and Gteborg Univ., Gteborg, Sweden (2001). 

  9. I. Levin, L.A. Bendersky, D.G. Brandon and M. Rhle, "Cubic to Monoclinic phase transformations in alumina", Acta. Mater. 45 (1997) 3659. 

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  10. R.O. Hussein, X. Nie and D.O. Northwood, "Influence of process parameters on electrolytic plasma discharging behavior and aluminum oxide coating microstructure", Surf. Coat. Technol. 205 (2010) 1659. 

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