아노다이징과 나노 다이아몬드 분말 봉공처리에 의한 내식성과 내마모성 향상에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

최근 환경오염과 유가 상승으로 인해 에너지 절감 및 대기오염, 물질 저감 등의 문제들이 화두 되면서 항공, 자동차, 각종 재료산업 및 휴대용 기기 등과 같이 산업 전반에 걸쳐 철강소재에서 경량화 소재인 알루미늄 및 마그네슘과 같은 소재로의 교체가 빠르게 진행되고 있다.
하지만, 이러한 경량화 소재들의 최대 문제점은 금속 전기화학적으로 매우 활성화 물질들이어서 대기 중이나 용액 중에서 빠르게 부식이 진행되는 특징을 나타낸다. 따라서 제품을 실용화하기 위해서는 표면과 외부 환경과의 화학적 반응을 억제시켜주는 표면처리 기술이 필수적으로 요구된다.
본 연구에서는 그 일단계로서 양극산화에서 생성되는 봉공의 사이즈 및 균일한 성장을 제어하기 위해 정전류를 이용하여 황산법으로 양극산화를 수행하여 특성을 분석하고 정전류에서 양극산화피막의 균일 성장에 대하여 고찰하였다. 그 결과 전류를 인가하여 형성되는 산화피막의 상부와 하부의 지름이 일정하며, 분포가 균일하고 미세기공의 밀도가 높은 장점을 확인하였다. 즉, 정전류법을 이용하여 양극산화 피막의 균일한 기공과 전류밀도에 따른 기공크기 제어를 할 수 있었다.
양극산화에서 생성되는 산화피막에 미세기공을 메꾸어 내식성과 물리적 특성을 향상시키는 방법으로 봉공처리법이 있다.
본 연구에는 대표적 경량화 소재인 알루미늄 합금과 마그네슘 합금을 양극산화처리 하여 산화피막을 형성시킨 후 봉공처리를 하였다.
알루미늄 합금인 Al5052소재에 0.3M 옥살산을 이용하여 양극산화를 수행한 산화피막과 마그네슘 합금인 AZ31소재에 DOW17 방법을 이용하여 양극산화를 수행한 산화피막을 각각 제조하여 봉공처리를 하였다.
봉공처리로는 평균입도 30㎚인 나노 다이아몬드 3wt%를 초순수액에 넣고 초음파 처리하여 봉공처리액으로 제조하여 90℃에서 20분간 처리하여 피막의 특성을 분석하였다.
본 연구에서 사용된 나노 다이아몬드 봉공액 입자들은 산화 피막의 미세기공에 침지되기가 매우 용이하기 때문에 기존 봉공방법보다 완벽하게 봉공처리가 가능하여 피막의 백색화(powdering) 현상을 방지하고 내식성, 내오염성과 내마모성을 크게 향상시킬 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 1.1. 연구배경 및 목적 1
• 1.2. 연구 내용 및 구성 10
• 제2장 이론적 배경 11
• 2.1. 양극산화 11
• 2.1.1. 양극산화 개요 11
• 2.1.2. 양극산화 종류 11
• 2.1.3. 피막 생성기구 12
• 2.1.4. 피막 성장기구 13
• 2.2. 봉공처리 21
• 2.2.1. 봉공처리 개요 21
• 2.2.2. 봉공처리 분류 21
• 2.3. 나노 다이아몬드 30
• 2.3.1. 나노 다이아몬드 개요 30
• 2.3.2. 나노 다이아몬드 특성 32
• 2.3.3. 봉공활용 방안 34
• 제3장 정전류법을 이용한 양극산화 38
• 3.1. 서 언 38
• 3.2. 실험 방법 39
• 3.3. 결과 및 고찰 43
• 3.3.1. 산화피막 표면 및 단면형상 43
• 3.3.2. 기공크기 43
• 3.3.3. 산화피막의 두께 45
• 3.4. 결론 53
• 제4장 알루미늄 합금의 양극산화 후 나노 다이아몬드 분말을 이용한 봉공처리 54
• 4.1. 서 언 54
• 4.2. 실험 방법 56
• 4.3. 결과 및 고찰 59
• 4.3.1. 양극산화 기공 크기 59
• 4.3.2. 봉공처리 형상분석 62
• 4.3.3. 특성평가 62
• 4.4. 결론 75
• 제5장 마그네슘 합금의 양극산화 후 나노 다이아몬드 분말을 이용한 봉공처리 76
• 5.1. 서 언 76
• 5.2. 실험 방법 79
• 5.3. 결과 및 고찰 83
• 5.3.1. 다공질 산화피막 제조 83
• 5.3.2. 나노 다이아몬드 봉공처리 85
• 5.3.3. 특성평가 86
• 5.4. 결 론 98
• 제6장 총괄 결론 99
• References 103

참고문헌 (Reference)

1. 금속표면처리 편람, 금속표면처리편람편집위원회, 세화, 도서출판 세화 (금속표면처리편람 편집부, , 1990