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시편의 준비 방법 및 접촉저항이 알루미늄 합금의 아노다이징 피막 형성에 미치는 영향
Effects of Specimen Preparation Method and Contact Resistance on the Formation of Anodizing Films on Aluminum Alloys 원문보기

한국표면공학회지 = Journal of the Korean institute of surface engineering, v.53 no.1, 2020년, pp.29 - 35  

문성모 (재료연구소 표면기술연구본부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, five different specimen preparation methods were introduced and their advantages and disadvantages were presented. One of them, an epoxy mounting method has advantages of constant exposure area, ease of surface preparation without touching the specimen surface during polishing or clea...

주제어

#Anodizing   #specimen preparation method   #Anodic Oxide Film   #Contact resistance   #Al alloy  

표/그림 (6)

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 연구에서는 아노다이징 실험을 위한 다양한 시편 준비방법들의 특징 및 장단점을 토의하였으며, 그 중에서 에폭시로 마운팅한 시편에서 시편과 구리선의 접촉저항이 20%의 황산용액에서 Al2024 합금의 정전류 아노다이징 시 피막 형성전압, 용액의 온도, 피막의 두께, 경도 및 색상에 미치는 영향을 체계적으로 고찰하였다. 아노다이징 피막의 형성전압은 시편과 구리선의 접촉저항이 1 ohm 이하일 경우 약 17 V를 나타낸 반면 접촉저항이 수 kohm 이상일 경우 피막 형성전압은 32.
  • 본 연구에서는 아노다이징처리용 시편의 마스킹 이나 지그를 이용한 전기적 연결방법들을 포함한 다양한 시편 준비방법에 대하여 특성 및 장단점을 토의하였으며, 그 중에서 에폭시로 마운팅한 Al2024 합금 시편에 대하여 구리선과의 접촉저항이 황산용 액 중에서 정전류 아노다이징 시 피막 형성전압, 용액의 온도, 피막의 색상,두께 및 경도에 미치는 영향을 고찰하였다.
  • 아노다이징 피막의 색상은 디지털카메라를 이용하여 촬영되었으며, 피막의 두께는 ISOSCOPE (Fisher)를 사용하여 측정되었다. 피막의 경도는 마이크로 비커스 경도기(Micro vickers hardness tester)를 이용하여 측정되었고, 시편과 구리선 사이 의 저촉저항은 멀티미터를 이용하여 구리선과 시편을 2개의 팀침으로 눌러서 측정되었다. 아노다이징 용액의 온도는 유리로 만들어진 이중자켓 구조의 욕조에 19±0.

대상 데이터

  • 시편의 측면을 플라즈마전해산화 피막으로 코팅한 이유는 시편과 에폭시가 강하게 접착하여 틈새가 생기지 않도록 하며 동시에 틈새가 생기더라도 측면에서 전기화학반응이 집중되는 것을 방지하기 위함이다. 에폭시로 마운팅 된 시편의 한쪽 면을 노출시키고 #2000 SiC paper 까지 기계적으로 연마한 후 아노다이징 실험에 사용하였다. 아노다이징 처리는 20% 황산용액에서 200 rpm의 속도로 magnetic stir를 이용하여 교반하면서 60 mA/cm2 의 정전류 조건에서 10분 동안 행해졌다.
  • 연구에서는 Al2024 합금을 10 × 70 × 1 및 20 × 20 × 3 mm크기로 절단 후 실리콘 테이프로 일부를 마스킹 한 시편과 에폭시로 마운팅한 시편을 양극산화 실험에 사용하였다.

이론/모형

  • 아노다이징 처리는 20% 황산용액에서 200 rpm의 속도로 magnetic stir를 이용하여 교반하면서 60 mA/cm2 의 정전류 조건에서 10분 동안 행해졌다. 아노다이징 피막의 색상은 디지털카메라를 이용하여 촬영되었으며, 피막의 두께는 ISOSCOPE (Fisher)를 사용하여 측정되었다. 피막의 경도는 마이크로 비커스 경도기(Micro vickers hardness tester)를 이용하여 측정되었고, 시편과 구리선 사이 의 저촉저항은 멀티미터를 이용하여 구리선과 시편을 2개의 팀침으로 눌러서 측정되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지그로 사용할 수 있는 티타늄 소재의 특징은? 만약 아노다이징 처리 중 지 그의 표면에서 저항이 큰 산화물이 형성된다면 지 그의 재사용을 위해서는 전기적 접촉을 원활하게 만들기 위하여 지그 표면에 형성된 양극산화피막을 화학적 또는 기계적으로 제거해 주어야 한다. 이러 한 번거로움을 없애기 위하여 반도체성 산화피막을 형성하여 전기적 연결이 가능하면서 양극산화피막 의 형성으로 전력손실이 적고 산성용액에서도 우수 한 내식성을 가지는 티타늄 소재를 이용하여 지그를 만들기도 한다.
지그의 표면에서 전기 화학 반응이 일어나거나 전력손실을 야기를 방지하는 방법은? 따라서 지그의 표면에서도 전기 화학 반응이 일어날 수 있으며, 지그 표면에서 소 모된 전류는 제품의 표면처리에 사용되지 않기에 전력손실을 야기 시킨다. 이러한 손실을 최소화하 기 위해서는 제품과 동일한 소재 또는 제품보다 저 항이 더 큰 산화피막을 형성하는 소재를 사용하여 지그를 제작해야 한다. 만약 아노다이징 처리 중 지 그의 표면에서 저항이 큰 산화물이 형성된다면 지 그의 재사용을 위해서는 전기적 접촉을 원활하게 만들기 위하여 지그 표면에 형성된 양극산화피막을 화학적 또는 기계적으로 제거해 주어야 한다.
알루미늄 양극산화피막의 물성에 영향을 미치는 인자는? 최근에는 내전압성 및 내플라즈마성이 필요한 반도체 장비부 품에 아노다이징 피막과 플라즈마전해산화 피막이 적용되고 있다. 알루미늄 양극산화피막의 물성에 영 향을 미치는 인자로는 용액의 종류, 농도, 온도, 유 속, 인가전압, 전류 파형, 전류밀도, 저항열 및 합금 성분 등이 있다. 양극산화 피막의 형성에 미치는 다 양한 인자들의 영향은 기존의 논문들에서 자세하게 다루어진바 있다 [3-9].
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참고문헌 (13)

  1. 정용수, 박영희, 장관섭, 문성모, 최진섭, 정윤미, 실용표면처리기술시리즈 제 5권 양극산화, 화신문화(주), (2014) 5. 

  2. Sungmo Moon, Anodic Oxidation Treatment Methods of Metals, J. Kor. Inst. Surf. Eng. 51 (2018) 1-10. 

  3. Sanghyuck Moon, Sungmo Moon and Sugun Lim, Formation Characteristics of Hard Anodizing Films on 6xxx Aluminum Alloys, J. Kor. Inst. Surf. Eng. 52 (2019) 203-210. 

  4. Sungmo Moon, Kihun Jeong, Sugun Lim. Formation Behavior of Anodic Oxide Films on Al 6061 Alloy in Sulfuric Acid Solution, J. Kor. Inst. Surf. Eng. 51 (2018) 393-399. 

  5. S. Moon, Y. Nam, C. Yang, Y. Jeong, Growth of anodic oxide films on AC2A alloy in sulphuric acid solution, Corrosion Science 53 (2011) 1547-155. 

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  6. T. Aerts, T. Dimogerontakis, I. De Graeve, J. Fransaer, H. Terryn, Influence of the anodizing temperature on the porosity and the mechanical properties of the porous anodic film, Surf. Coat. Technol 201 (2007) 7310-7317. 

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  7. S.-M. Moon and S.-I. Pyun, Growth Mechanism of Anodic Oxide Film on Pure Aluminium in Acidic and Alkaline Solutions, J. of Solid State Electrochemistry 2 (1998) 156-161. 

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  8. S.-M. Moon and S.-I. Pyun, A review of Al anodizing, J. Corros. Sci. Soc. of Korea 26 (1997) 498-508. 

  9. Y.-S. Kim, S.-I. Pyun, S.-M. Moon and J.-D. Kim, The Effects of Applied Potential and pH on the Electrochemical Dissolution of Barrier Layer in Porous Anodic Oxide Film on Pure Aluminium, Corrosion Science 38 (1996) 329-336. 

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  10. G. Knornschild, A. A. Poznyak, A. G. Karoza, A. Mozalev, Effect of the anodization conditions on the growth and volume expansion of porous alumina films in malonic acid electrolyte, Surface and Coatings Technology 275 (2015) 17-25. 

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  11. Daiki Nakajima, Tatsuya Kikuchi, Shungo Natsui, Ryosuke O. Suzuki, Growth behavior of anodic oxide formed by aluminum anodizing in glutaric and its derivative acid electrolytes, Applied Surface Science 321 (2014) 364-370. 

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  12. Y. Ma, X. Zhou, G.E. Thompson, M. Curioni, P. Skeldon, X. Zhang, Z. Sun, Anodic film growth on Al-Li-Cu alloy AA2099-T8, Electrochim. Acta 80 (2012) 148-159. 

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  13. E. Matykina, R. Arrabal, A. Mohamed, P. Skeldon, G. E. Thompson, Plasma electrolytic oxidation of pre-anodized aluminium, Corrosion Science 51 (2009) 2897-2905. 

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