[논문]인산용액에서 양극산화 인가전압에 따른 알루미늄 산화피막 성장 관찰

정찬영

doi:10.6117/kmeps.2019.26.1.0035

초록
AI-Helper

현재까지 다공성 알루미나 구조물은 대표적으로 양극산화 방법으로 구현되어 오고 있다. 양극산화 방법을 통해 규칙적인 배열을 가진 알루미늄 산화 피막은 쉽게 만들 수 있지만, 복합 구조물 형태를 가진 산화피막은 상대적으로 구현하기가 어렵다. 본 연구는 인산용액에서 양극산화 인가전압에 따른 피막 기공 크기, 두께 및 구조물 형태 변화를 관찰하고자 한다. 다층 복합 산화물 구조물 구현을 위해 양극산화 인가전압 조건을 조절하였고, 실험 조건은 10% 인산용액에서 양극산화 인가전압 100 V와 120 V로 각각 수행하였다. 실험 결과는 각 조건에 따라 다공성 구조물과 복합 구조물 형태의 산화물 구조를 구현할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

To date, porous alumina structures have been implemented by electrochemical anodization technique. The anodizing methods can easy to make a porous aluminum oxide film with a regular arrangement, but oxide film with complex structure type such as pillar-on-pore is relatively difficult to implement. T...

To date, porous alumina structures have been implemented by electrochemical anodization technique. The anodizing methods can easy to make a porous aluminum oxide film with a regular arrangement, but oxide film with complex structure type such as pillar-on-pore is relatively difficult to implement. Therefore, this study aims to observe the change of anodized oxide pore size, thickness, and structure in a phosphoric acid solution according to applied anodization voltage conditions. For the implementation of hybrid composite oxide structures, it is possible to create by modulating anodization voltage. The experimental conditions were performed at the applied anodization voltage of 100 V and 120 V in 10% phosphoric acid solution, respectively. The experimental results were able to observe the structure of oxides in the form of porous and composite structures (pillar-on-pore), depending on each condition.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. The procedure of electrochemical anodization technique: (a) Aluminum, (b) 1st Anodization step, (c) Chemical etching for anodic oxide removal, (d) 2nd Anodization step.
그림 Fig. 2. FE-SEM of surface morphology and thickness of the aluminum oxide prepared by modulating 1st anodization voltage for 30 min at (a, b) 100 V, (c, d) 120 V.
그림 Fig. 3. Variation of pore thickness according to 1^st anodization time for 30 min at 100 and 120 V.
그림 Fig. 4. FE-SEM of surface morphology after chemical etching (AAO removal step) at (a, b) 100 V, (c, d) 120 V.
그림 Fig. 5. FE-SEM of surface morphology and thickness of the aluminum oxide prepared by modulating 2^nd anodization voltage for 20 min at (a, b) 100 V and (c, d) 120 V.
그림 Fig. 6. Variation of pore thickness according to 2^nd anodization time for 20 min at 100 and 120 V.

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 100 V, 120 V의 전압 조건에서 시간에 따른 양극산화 공정 행한 산화 피막의 기공 크기와 두께 및 형태를 확인하였다. Fig.

제안 방법

예를 들어, 황산의 경우는 구멍간의 거리가 25 V일 때 약 60 nm,옥살산의 경우 40 V일 때 100 nm, 인산의 경우 195 V 일때 500 nm 까지 다양하게 구현이 가능하다[13, 14]. 따라서, 본 연구에서는 알루미늄에 10% 인산 전해질을 이용하여 양극산화 인가전압, 양극산화 시간 변화 따라 형성된 다양한 산화 피막의 구조물 형태를 FE-SEM을 통해 관찰하였다. ;
본 연구에서는 10% 인산용액에서의 인가전압 변화를주어 알루미늄 양극산화를 수행하였고, 인가전압에 의해알루미늄 산화물이 표면에서 성장하는 속도 및 형태의 변화를 관찰하였다. 1) 10% 인산용액에서 100 V에서의 1차양극산화 시 성장 속도는 1분에 85 nm 이고, 120 V에서는 1분에 140 nm 로 생성되었다.

대상 데이터

본 연구에서는 알루미늄을 20mm ×30mm ×1mm 크기로 사용하였다. 양극산화 공정을 수행하기에 앞서 표면에 자연적으로 존재하는 산화피막을 제거하고 조도의 향상을 위해 과염소산(HClO, 70%)과 에탄올(Ethanol, 95%)을 1:4 (in Volumetric Ratio) 비율로 혼합한 용액을 사용하여 20 V의 전압을 인가하여 상온에서 30초간 전해연마(Eletropolishing) 실시하였다. 이후 10% 인산 용액을 이용하여 양극산화 실시하였으며, 저온 순환 수조를 이용하여 이중 비이커 안으로 냉각수를 순환시켜 전해액의 온도를 10^oC로 일정하게 유지하였다.

데이터처리

이어서, 2차 양극산화는 10%인산용액에서 20분 동안 100 V와 120 V에서 각각 시행되었다. 양극산화 후, 알루미늄 형성된 기공과 두께는 전계방사형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM)으로 관찰하였다. ;

성능/효과

3) 제거된 산화물 위에 2차 양극산화를 10% 인산용액에서 20분간 시행하였다. 100 V의 경우는 산화물 성장속도가 1분에 85 nm 로 1차 양극산화의 조건과 동일하였지만, 120V의 경우는 1분에 400 nm로 급격히 성장속도가 증가하는것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 현상은 1차 양극산화로 이미 생성된 알루미늄 패턴에 의해 Al³⁺ 이온이 알루미늄 모재로부터 상대적으로 쉽게 이탈되어 높은 인가전압하에서 용액과 반응하여 성장되는 것으로 사료된다.
즉, 1분에 140 nm 가 증가한 것을 알 수 있었다. 이와 같이 높은 인가전압이 가해지면 산화물 표면기공의 크기와 산화물의 두께가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이유는 인가전압이 높으면 알루미늄 표면으로부터 Al³⁺가 많이 이탈 되고 동시에 용액에 있는 O^2- 이빨리 생성 된다.

후속연구

이와 같은 현상은 1차 양극산화로 이미 생성된 알루미늄 패턴에 의해 Al³⁺ 이온이 알루미늄 모재로부터 상대적으로 쉽게 이탈되어 높은 인가전압하에서 용액과 반응하여 성장되는 것으로 사료된다. 이와 같은 복합 구조물은 대면적 전자기기 패키징에 나노구조물을 형성할 수 있는 템플렛으로 사용되고, 친수 및발수와 같은 기능성 표면을 발현하는데 상당한 도움이 될것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	양극산화란 무엇인가?	1) 따라서 전기화학 반응인 양극산화 방법을 통해 표면에 두꺼운 산화 피막층을 인위적으로 형성하여 내식성3,16) 및 심미적기능성을 향상시킬 수 있다. 양극산화는 도금과 같이 전기화학 반응으로 설명되는 대표적인 금속 표면처리 기술 중 하나이다. 양극에 수행하고자 하는 금속을 연결하여 산용액에서 전류를 인가하면, 양극에서 발생하는 산소로 인해 금속과 상당한 밀착력을 갖는 산화 피막이 표면에 형성된다.
	알루미늄이란?	알루미늄은 공업용 금속 중 마그네슘 다음으로 비중이2.7 g/cm3으로 낮으며 높은 전기전도도, 열전도도, 내식성을 지니고 있어 자동차, 가전제품, 비행기뿐 만 아니라 해양 산업 등 전반적인 산업 현장에서 널리 사용되고 있는경량 금속 재료이다.1,2) 또한 IT산업의 발전에 의해 컴퓨터, 태블릿PC, 스마트 폰, 전자기기 제품에 상당히 많은 적용이 이루어지고 있다. 각 분야에서 필요로 하는 산화물 두께가 있으므로, 그 제품에 요구되는 성능을 만족시킬 수 있는 수준에 이르렀다.
	알루미늄이 환경에 노출될 경우 어떠한 문제가 있는가?	일반적으로 알루미늄은 대기 중의 산소와 즉시 결합하여 약 2nm두께의 자연 산화 피막이 형성되고 있다.두께가 얇아 다양한 환경에 노출되었을 경우 내식성과 심미적 기능면에서 좋지 않은 결과를 나타낸다.1) 따라서 전기화학 반응인 양극산화 방법을 통해 표면에 두꺼운 산화 피막층을 인위적으로 형성하여 내식성3,16) 및 심미적기능성을 향상시킬 수 있다.

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

인산용액에서 양극산화 인가전압에 따른 알루미늄 산화피막 성장 관찰
Observation of Diverse Aluminum Oxide Structures in a Phosphoric Acid Solution according to the Applied Anodization Voltage 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

표/그림 (6)

표/그림 (6)

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

인산용액에서 양극산화 인가전압에 따른 알루미늄 산화피막 성장 관찰 Observation of Diverse Aluminum Oxide Structures in a Phosphoric Acid Solution according to the Applied Anodization Voltage 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

표/그림 (6) 모든 표/그림 보기

표/그림 (6) 슬라이드로 보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

정찬영 (12)

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

인산용액에서 양극산화 인가전압에 따른 알루미늄 산화피막 성장 관찰
Observation of Diverse Aluminum Oxide Structures in a Phosphoric Acid Solution according to the Applied Anodization Voltage 원문보기

초록
AI-Helper

표/그림 (6)

표/그림 (6)

AI 본문요약
AI-Helper