[보고서]마그네슘 다이캐스팅재 플라즈마 전해산화 처리 기술

문성모

마그네슘 다이캐스팅재 플라즈마 전해산화 처리 기술
Plasma electrolytic oxidation treatment of die-cast Mg alloy 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	한국재료연구원 Korea Institute of Materials Science
연구책임자	문성모
참여연구자	이주영 , 김예진 , 김주석 , 노상현 , 신성철 , 바싯 파잘
보고서유형	1단계보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2016-12
과제시작연도	2016
주관부처	미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning
등록번호	TRKO201700004942
과제고유번호	1711043425
사업명	국가과학기술연구회연구운영비지원
DB 구축일자	2017-09-20
키워드	플라즈마전해산화.마그네슘.표면처리.양극산화.화학연마.Plasma electrolytic oxidation.Magnesium.Surface treatment.Anodic oxidation.Chemical polishing.
DOI	https://doi.org/10.23000/TRKO201700004942

초록 ▼

본 연구에서는 다양한 용액에서 마그네슘 합금의 플라즈마전해산화(Plasma Electrolytic Oxidation, PEO) 피막 형성 거동 및 형성된 PEO 피막의 표면거칠기 및 구조의 관점으로 연구하였다. 형성된 PEO 피막은 직류전류를 인가하였을 때 더 낮은 전압에서 형성되었으나 불균일한 표면구조를 나타낸 반면, 펄스전류를 인가하여 형성시킨 경우에는 피막형성전압이 높아졌으나 보다 균일한 PEO 피막의 표면구조를 나타내었다. PEO피막은 불소이온이 포함된 용액에서 형성될 경우 알갱이 모양의 표면구조를 나타내었으며, 1 ~ 20 μm 의 크기를 가진 기공들을 다량으로 포함하고 있는 것으로 나타났다. PEO 피막에 포함되어 있는 기공의 크기는 불소이온의 농도를 증가시킴에 따라 감소되는 경향을 보였다. 반면에 표면거칠기 및 피막두께는 불소이온의 농도를 증가시킴에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. PEO 처리된 AZ31 Mg 합금의 표면은 Na₂CO₃ 농도를 0.5 M 이상으로 증가시킴에 따라 밝은 PEO 피막을 형성하였으며 0.8 M Na₂CO₃ 농도에서는 상대적으로 균일한 표면을 얻을 수 있었다. 본 연구에서 얻어진 결과들은 국내학술지에 3편의 논문으로 게재되었으며, 국내특허로 1건 (플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막 및 상기 피막의 봉공처리 방법) 출원되었으며, 2차년도에는 실제 헤드라이트 부품을 이용한 연구가 진행될 예정이다.

(출처 : 보고서 초록)

Abstract ▼

In this work, plasma electrolytic oxidation (PEO) treatment of Mg alloys has been conducted and formation behavior and properties of the PEO films were studied in view of the formation voltage, surface roughness and morphologies of PEO films on AZ31 and AZ91 Mg alloys in various electrolytes containing various concentrations of fluoride, carbonate, phosphate and silicate. The PEO films showed non-uniform surface morphology under the application of direct current but more uniform PEO film surface morphology was obtained by using pulse current. The PEO films showed also a flat surface morphology with pores in the absence of NaF in the electrolyte, but nodular features appeared on the PEO film surface prepared in NaF-containing electrolyte. Numerous pores ranging from 1 to 20 μm in size were observed in the PEO films and the size of pores decreased with increasing NaF concentration in the electrolyte. Surface roughness and thickness of PEO films showed increased with increasing NaF concentration. The anodically treated AZ31 Mg alloy surface became significantly brightened with increasing Na₂CO₃ concentration from 0.5 M to 0.8 M which is attribute to the formation of denser and smoother surface films. More uniform, denser and smoother PEO film surface of AZ31 Mg alloy could be obtained in more than 0.8 M Na₂CO₃ concentration if there is no other oxide forming agent. The results obtained in this work will be used for the development of production technologies for Mg headlight components in the following year.

(출처 : SUMMARY)

목차 Contents

표지 ... 1제 출 문 ... 2보고서 초록 ... 3요 약 문 ... 4S U M M A R Y ... 5C O N T E N T S ... 6목차 ... 7제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 8제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 9제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 12 제 1절 AZ91 마그네슘 다이캐스팅 제품의 PEO 피막 결함 분석 ... 12 제 2절 AZ91 마그네슘 합금용 PEO 처리 용액 조성, 인가전류 및 처리 시간이 PEO 피막의 두께 및 구조에 미치는 영향 ... 15 제 3절 인산 및 규산 이온이 포함된 수용액에서 AZ31 마그네슘 합금의 플라즈마 전해산화 피막의 구조에 미치는 수산화나트륨 농도의 영향 ... 21 제 4절 자동차 헤드라이트용 마그네슘 다이캐스팅재 플라즈마전해산화 처리 라인 구축 자문 ... 29제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 30제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 31끝페이지 ... 32

표/그림 (24)

표 Surface and cross-sectional images of PEO films formed on AZ91 Mg alloy
표 Effect of PEO treatment time on the morphology of PEO films on AZ91 Mg sample at 20 mA/cm2 in solution A
표 Optical micrographs of PEO films on AZ91 Mg sample formed at 20 mA/cm2 with PEO treatment time in solution A
표 Optical micrographs of PEO films on AZ91 Mg sample formed at 20 mA/cm2 with PEO treatment time in solution A
표 SEM micrographs of PEO films on AZ91 Mg sample formed at 20 mA/cm2 with PEO treatment time in solution A
표 Optical micrographs of PEO films on AZ91 Mg sample formed at pulse current with 0.2 ms width with PEO treatment time in solution A
표 Optical micrographs of PEO films on AZ91 Mg sample formed at pulse current with PEO treatment time in solution A
표 Optical micrographs of PEO films on AZ31 Mg sample formed at 20 mA/cm2 with PEO treatment time in solution A
표 Optical micrographs of PEO films on AZ31 Mg sample formed at pulse current with 0.2 ms width with PEO treatment time in solution A
표 PEO film formation voltage-time curves of AZ31 Mg sample at pulse current with 0.2 ms width in (a) solution A and (b) solution B
표 Effect of treatment time on the morphology of PEO films on AZ31 Mg sample at 40 mA/cm2 in 0.8M Na2CO3 + 1.2M NaOH + 0.1M Na3PO4 + 1.5M Na2SiO3 solution
표 PEO film formation voltage-time curves of AZ31 Mg sample at various applied current densities in solution A (a) and at 20 mA/cm2 for various durations in (b) solution B
표 PEO film thickness of AZ31 Mg sample with treatment time at (a) DC 20 mA/cm2 and (b) pulse current with 0.2 ms width in solution B
표 PEO film thickness of AZ31 Mg sample with PEO treatment time at DC 20 mA/cm2 and at ulse current with 0.2 ms width in solution B
표 Variation of pH with NaOH concentration in 0.06 M Na3PO4 + 0.06 M Na2SiO3 solution
표 Peak voltages during PEO film formation on AZ31 Mg alloy with time under application of anodic pulse current with 0.2 ms width in 0.06 M Na3PO4+0.06 M Na2SiO3 solution containing various concentrations of NaOH from 0.05 M to 0.5 M
표 Surface morphologies of PEO films formed on AZ31 Mg alloy for 10 min using anodic pulse current with 0.2 ms width in 0.06 M Na3PO4+0.06M Na2SiO3 solution containing various NaOH concentrations of (a) 0.05 M, (b) 0.1 M, (c) 0.2 M, (d) 0.3 M, (e) 0.4 M, (f) 0.5 M
표 Surface profiles of PEO films formed on AZ31 Mg alloy for 10 min using anodic pulse current with 0.2 ms width in 0.06 M Na3PO4+0.06M Na2SiO3 solution containing various concentrations of NaOH of (a) 0.05 M, (b) 0.1 M, (c) 0.2 M, (d) 0.3 M, (e) 0.4 M, (f) 0.5 M
표 Surface roughness of PEO films formed on AZ31 Mg alloy for 10 min using anodic pulse current with 0.2 ms width in 0.06 M Na3PO4+0.06M Na2SiO3 solution containing various concentrations of NaOH from 0.05 M to 0.5 M
표 Cross-sectional morphologies of PEO films formed on AZ31 Mg alloy for 10 min using anodic pulse current with 0.2 ms width in 0.06 M Na3PO4+0.06M Na2SiO3 solution containing various NaOH concentrations of (a) 0.05 M, (b) 0.1 M, (c) 0.2 M, (d) 0.3 M, (e) 0.4 M, (f) 0.5 M
표 Thickness of PEO films formed on AZ31 Mg alloy for 10 min using anodic pulse current with 0.2 ms width in 0.06 M Na3PO4+0.06M Na2SiO3 solution containing various NaOH concentrations from 0.05 M to 0.5 M
표 Plan view of the epoxy replicas of PEO films formed on AZ31 Mg alloy for 10 min using anodic pulse current with 0.2 ms width in 0.06 M Na3PO4+0.06M Na2SiO3 solution containing various NaOH concentrations of (a) 0.05 M, (b) 0.1 M, (c) 0.2 M, (d) 0.3 M, (e) 0.4 M, (f) 0.5 M
표 Cross-sectional view of the epoxy replicas of PEO films formed on AZ31 Mg alloy for 10 min using anodic pulse current with 0.2 ms width in 0.06 M Na3PO4+0.06M Na2SiO3 solution containing various NaOH concentrations of (a) 0.05 M, (b) 0.1 M, (c) 0.2 M, (d) 0.3 M, (e) 0.4 M, (f) 0.5 M
표 정량적 평가항목 및 달성도

과제명(ProjectTitle) :	-
연구책임자(Manager) :	-
과제기간(DetailSeriesProject) :	-
총연구비 (DetailSeriesProject) :	-
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