[논문]Al 소재의 방열특성 향상을 위한 미세조직 제어 연구

여인철; 강인철

doi:10.4150/kpmi.2015.22.1.21

Al 소재의 방열특성 향상을 위한 미세조직 제어 연구
Control of Nano-Scaled Surface Microstructure of Al Sample for Improving Heat Release Ability 원문보기

한국분말야금학회지 = Journal of Korean Powder Metallurgy Institute, v.22 no.1, 2015년, pp.21 - 26

여인철 (인천대학교 기계시스템 공학부) , 강인철 ((재)인천테크노파크 융복합센터)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the control of microstructure for increasing surface roughness of Al with an electro-chemical reaction and a post treatment is systematically investigated. The Al specimen is electro-chemically treated in an electrolyte. In condition of the post treatment at $100^{\circ}C$ for 10 min, a change of the surface microstructure occur at 50V (5 min), and a oxidized layer is at 400V, to which lead a decreasing surface roughness. The minimum temperature of the post treatment for a change of microstructure is $80^{\circ}C$. Moreover, in the condition of 300V (5 min), the electro-chemical reaction is followed by the post treatment at $100^{\circ}C$, the critical enduring time for the change of microstructure is 3 min. The longer post treatment time leads to the rougher surface. The treated Al specimen demonstrate better heat release ability owing to the higher surface roughness than the non-treated Al.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 전기-화학적 표면처리와 후처리 공정을 이용하여 알루미늄 표면의 미세조직을 나노 크기로 제어하여 표면 거칠기를 높임으로써 방열 효율을 높이고자 하는 연구를 수행하였다.

제안 방법

우선, 알루미늄 시편의 표면을 세척한 후 Na₂SiO₃의 전해액 내에서 전기-화학 반응을 실시하고, 임의 온도의 물에 함침 하는 후처리 공정을 실시하였다. 전기-화학 공정 시 인가전압을 50V~450V(DC)으로, 반응 시간을 5~20분으로 변화를 주었으며, 후처리 공정 시 물의 온도는 20^oC~100^oC에서 1분~15분간 반응 시간을 유지하면서 미세조직의 변화를 관찰하였다.
전기-화학 공정 시 인가전압을 50V~450V(DC)으로, 반응 시간을 5~20분으로 변화를 주었으며, 후처리 공정 시 물의 온도는 20^oC~100^oC에서 1분~15분간 반응 시간을 유지하면서 미세조직의 변화를 관찰하였다. 이렇게 인가전압/시간, 후처리 공정 온도/시간에 따른 미세조직 변화를 FE-SEM (Field-Emission Scanning Electron Microscope; FEI Co., Serion)을 통하여 분석하였고,이의 방열 효과에 대한 실험을 위해 표면처리 전과 후의 시료에 대한 방열 성능 시험을 진행하였다.
의 전해액 내에서 전기-화학 반응을 실시하고, 임의 온도의 물에 함침 하는 후처리 공정을 실시하였다. 전기-화학 공정 시 인가전압을 50V~450V(DC)으로, 반응 시간을 5~20분으로 변화를 주었으며, 후처리 공정 시 물의 온도는 20^oC~100^oC에서 1분~15분간 반응 시간을 유지하면서 미세조직의 변화를 관찰하였다. 이렇게 인가전압/시간, 후처리 공정 온도/시간에 따른 미세조직 변화를 FE-SEM (Field-Emission Scanning Electron Microscope; FEI Co.

대상 데이터

전기-화학 처리를 하기 전 샘플의 표면을 알코올로 깨끗하게 초음파 세척하였다. 본 실험에서는 Na₂SiO₃(JUNSEI; Lot No. 4L1533)을 DI water에 녹여 10 g/L의 농도를 갖는 전해액을 만들어 사용하였다. 전기-화학 처리는 그림 1에서 나타내고 있는 바와 같이 DC 전압을 인가하였으며 알루미늄 시편에는 양극을, 반대의 전극에는 Ground를 연결하였다.
그림 1은 알루미늄의 표면 미세조직 제어를 위한 전기화학 처리 및 후처리 공정에 대한 실험 공정을 나타낸 것이다. 출발 소재로는 알루미늄 합금 6063(Mg: 0.45~0.8%,Si: 0.2~0.6%)이 사용되었으며, 시편의 크기는 25 mm ×30 mm이고 두께는 1 mm로 제작하였다. 전기-화학 처리를 하기 전 샘플의 표면을 알코올로 깨끗하게 초음파 세척하였다.

성능/효과

3. 300V에서 5분간 전기-화학 처리 후 후처리 공정을 100^oC에 진행하였을 때, 3분이 지나면서 표면 미세조직변화가 일어났으며 시간이 길어질수록 다공질 구조에서 낙엽 구조로 변하였다.
4. 후처리 공정에 의한 표면 미세조직 변화를 위해서는 80^oC 이상의 온도 조건과 더불어 3분 이상의 후처리 유지시간이 필요하다. 방열 특성 평가 결과 표면 개질된 시편의 경우 표면개질 되지 않은 시편에 비해 약 13% 정도 향상되었다.
후처리 공정에 의한 표면 미세조직 변화를 위해서는 80^oC 이상의 온도 조건과 더불어 3분 이상의 후처리 유지시간이 필요하다. 방열 특성 평가 결과 표면 개질된 시편의 경우 표면개질 되지 않은 시편에 비해 약 13% 정도 향상되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	알루미늄 표면적을 향상시키는 방법은?	또한 전기저장체로서의 용량을 향상시키기 위해 표면 에칭을 통한 표면 거칠기 향상에 관한 연구도 진행되었다[9, 10]. 이는 알루미늄 표면을 황산 등으로 에칭 함으로써 작고 치밀하게 표면에 홀을 만듦으로써 표면적을 향상시키는 것이다. 또한 알루미늄의 산화피막 처리 공정을 이용하여 알루미늄의 표면 반사율을 낮추는 연구도 진행되었다[11].
	방열효율을 높이면서 경량화 및 단가를 낮추기 위한 대표적인 소재는?	구조 설계는 열의 방출을 위한 면적을 최대화하고 기체역학을 고려한 공기의 흐름을 반영하여 열의 방출을 최대화 시키고자 하는 것이고, 소재 설계는 열전달을 최대화함으로써 방열 효율을 높이는 것과 소재의 경량화 또는 단가를 낮추기 위한 소재에 관한 연구이다. 이를 위한 대표적인 소재로는 실리콘, 구리와 알루미늄 등이 있다[4]. 지금까지는 이렇게 구조와 소재에 대한 연구가 주로 이뤄졌지만 그 한계에 직면할 수밖에 없는 실정이다.
	전자제품의 소형화로 인해 발생하는 문제점은?	전자 기술이 발달하면서 전자제품의 소형화와 이의 제품사용처가 다양화 되면서 관련 소재 기술의 발전이 이뤄져 왔다. 일반적으로 전자기기에서는 열이 발생하는데 소형화되면서 부품의 밀집도가 높아져 단위 공간 당 발생하는 열이 많아 기기의 성능에 치명적인 영향을 끼친다. 기기의 작동 환경 온도가 높으면 기기의 오작동 및 성능 저하의 문제를 야기할 수 있어 최적의 전자기기 작동 환경 유지를 위한 고성능의 방열 소재 및 시스템 등에 관한 연구의 필요성이 높아지고 있다[1, 2]. 방열 효율 개선과 가장 밀접한 요소들은 높은 열전도성, 높은 표면 거칠기, 이상적인 구조 설계 등이 있으나 결국은 구조 설계와 소재 개발로 구분할 수 있다[1, 3].

참고문헌 (14)

M. A. Tahat, Z. H. Kodah, B. A. Jarrah and S. D. Probert: Appl. Energ., 67 (2000) 419.

상세보기
T. M. Jeng: Int. J. Heat Mass Tran., 80 (2015) 411.

상세보기
A. J. Shkarah, M. Y. B. Sulaiman, R. H. Ayob and H. Togun: Int. Comm. Heat Mass Tran., 48 (2013) 108.

상세보기
A. J. Shkarah, M. Y. B. Sulaiman and R. H. Ayob: Int. Rev. Mech. Eng., 7 (2013) 231.
A. L. Yerokhin, A. A. Voevodin, V. V. Lyubimov, J. Zabinski and M. Donley: Surf. Coating Tech., 110 (1998) 140.

상세보기
S. V. Gnedenkov, O. A. Khrisanfoca, A. G. Zavidnaya, S. L. Sinebrukhov, A. N. Kovryanov, T. M. Scorobogatova and P. S. Gordienko: Surf. Coating Tech., 123 (2000) 24.

상세보기
S. G. Xin, S. Li-Xin, Z. Rong-Gen and H. Xing-Fang: Surf. Coating Tech., 199 (2005) 184.

상세보기
L. RamaKrishna, A. Sudha Purnima and G. Sundararajan: Wear, 261 (2006) 1095.

상세보기
H. J. Oh, J. H. Lee, H. J. Ahn, Y. S. Jeong, N. J. Park, S. S. Kim and C. S. Chi: Mater. Sci. Eng., 449 (2007) 348.
J. W. Kang, Y. H. Shin and Y. S. Tak: Electrochem. Acta, 51 (2005) 1012.

상세보기
J. T. Kwon, H. G. Shin, Y. H. Seo, B. H. Kim, H. G. Lee and J. S. Lee: Curr. Appl. Phys., 9 (2009) e81.

상세보기
I. C. Yeo and I. C. Kang: J. Korean Powder Metall. Inst., 18 (2011) 575 (Korean).

원문보기 상세보기
J. G. Kim and I. C. Kang: J. Korean Powder Metall. Inst., 19 (2012) 196 (Korean).

원문보기 상세보기
R. G. Xiao and K. P. Yan: Corrosion Sci., 50 (2008) 3256.

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