양극산화 와 전해연마

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양극산화 와 전해연마에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

=> 부동테처리 => 세정=> 검사
=> 건조 => 검사 => 조립 => (세정 => 검사) => 포장 => 출하
전해연마 용도와 특징
용도
1 반도체용 고순도 약품 저장용 TANK 및 DRUM.
2 제약등 정밀화학 분야의 반응 TANK
3 식품 관련 저장조 등
특징
① 외관이 양호하다
② 내식성이 향상된다.
③ 부동태화가 향상된다.
④ 금속표면에 미세하게 부착된 이물질이 제거된다.
⑤ 세정성이 향상된다.
⑥ 부착물의 박리성이 향상된다.
전해연마제질 선정
- 전해연마에 저합한 재질을 아래와 같이 추천합니다.
- 추천 재질 :AUSTENITE 계
STAINLESS STELL STIANLESS STELL 304
STAINLESS STELL 304 L
STAINLESS STEEL 316
STAINLESS STELL 316 L
전해연마의 향상
전해연마후 금속표면에 치밀한 금속산화물 피막(부동태)형성 및 금속표면의 주성분 (Cr, Ni,Fe성분) 의 조성변화로 인하여 내식성이 향상됩니다 전해연마후 금속표면의 주성분 (Cr, Ni, Fe 성분) 조성변화는 다음과 같습니다.
전해연마후 기계연마에 비해 평활한 금속표면을 형성하여 금속표면에 반응물의 SLURRY의 흡착방지 효과가 뛰어납니다.
가공 표면에 가공 경화층을 생성하지 않기 때문에 잔류응력이 거의 없습니다.
양극산화피막의 원리
전해액 중에서 Al을 양극으로 하여 전류를 흘려주면 초기에 Al2O3의 활성층 (barrier layer)이 생기고 이때 전압이 충분하면 바로 그림1 처럼 전해액의 침식작용이 겸해 이 막이 파괴되면서 열이 발생한다. 이 열은 더욱 침식을 가속시켜 미세한 다공성의 피막이 되며 전류가 흐르게 된다. 이때 생긴 발생기의 산소는 내부의 Al과 결합해 새로운 활성층이 생겨나고 이러한 과정을 여러번 반복하면서 피 막이 내부로 성장한다.
그런데 Al면에 접한 활성층은 구의 집합이고 이 활성층은 Al2O3의 성분보다 Al의 두께 성분을 많이 품고 있다. 그래서 Al이 전류에 의해 용융 산화되어 새로운 활성층이 생기고 이와 같이 반복되어 산화피막이 내부로 성장한다. Keller는 전자현미경을 통해 피막의 다공성구조를 관찰한 결과, 여기서 구멍은 별 모양으로 정육각형의 중심에 한 개 있으며 구멍의 지름이 전해액에 따라서 정해진다고 하였다. 또 한 Murphy는 콜로이드-젤(colloid-gel)모형을 제시했다. 아래 그림은 다공질 양극 산화피막의 성장과정을 나타냈다.
그림1. 양극산화 피막의 구조
그림 2. 양극산화 피막의 성장과정
양극산화 피막
피막의 종류
1) 기공형 피막(porous type)
- 기공형 피막에 있는 베리어 레이어의 반응이 이 층을 통해서 일어난다.
2) 장벽형 피막(barrier type)
- 장벽형 피막은 표면이 장벽처럼 되어 있는 것으로 100V로 걸어주면 두께가 130nm가 되어 피막이 형성된다. 그런데 이 피막은 전기를 저장하는 특수한 역할을 할 수가 있다. 그래서 1볼트당 1.3~1.35nm/v의 Forming rate라는 단위도 있다.
피막의 성질
-산화물이 고른 절연성을 보이며 높은 전장을 인가하여도 일정한 이온전도성을 나타낸다.
-산화물이 전자전도성이 좋아 전류를 흘렸을 때 이온전도성이 일정하게 유지된다.
- 다공질이며 흡착성이 있다.
- 더러워지기 쉽고 손에 붙는 성질이 있다.
- 구멍 내부에 황산 등의 잔류물이 있다.
- 후에 부식의 원인이 되고 염색했을 때는 염료가 우러나거나 퇴색되기 쉽다.
- 옥살산법시 교류법 : 연하고 표면에 요철이 있으며 직류법과 동일한 두께의 경 우 내식성이 양호하다.
- 옥살산법시 직류법 : 경도가 크나 침식에 의해 구멍이 생기기 쉽다.
- 옥살산법시 교직중첩법 : 경하고 내식성이 있다.
피막의 용도
- 기능성 이온이 된다.
- 표면적이 커서 직류를 교류로 바꾸어주는 전기콘덴서에 이용된다. 여기에는 고압용 밧데리, 저압용 밧데리에 이용할 수 있다. 특히 고압용 밧데리는 전기자동차에 쓴다.
- 칩 밑의 옥사이드에 쓰임.
- 외부에서 빛이 나오는 것으로 전자가 뛰다가 떨어지면 파장이 나오는 원리로 발광이 되기도 함.
- 또 색깔이 나오기도 하는데 전해착색에 이용되기도 하고 미세한 전압을 걸면 색깔이 변하기도 한다.
- 피막에 자성을 띠는 물질을 넣으면 수지자기기록 박막이 된다. 그래서 메모리 용량의 혁신을 가져올 테라바이트 급의 하드디스크로 이용된다.
- 반도체의 특성을 띠기도 해서 반도체로 이용한다.
- 뛰어난 규칙성을 갖는 나노와이어를 만드는 데 양극산화로 만든다.
전처리 및 양극산화의 분류 방법
기계적 전처리
기계적 전처리는 표면을 기계적으로 가공해서 광택면이나 일차정면에 사용하는 방법으로 다음과 같은 여러 가지 방법으로 조면을 얻을 수 있다.
버프연마법
연삭을 주로 하는 에머리버프(emery buff)와 광택을 목적으로 하는 버프연마가 있다. 에머리 버프연마는 주로 조연마에 사용되며 유지 버프연마는 에머리버프연마 때 생긴 줄홈을 없애고 광택을 얻는 데 사용한다.
분사법
건식과 습식이 있으며 연마제(모래, 강구, 유리규, 그릿, 컷 와이어등)를 포함하고 있는 유체를 회전임페러에 의해 분사하여 금속 표면을 연마하는 방법으로 서리면가공, 표면조도 균일화 등의 목적으로 사용된다,
브러쉬법
로터리 와이어 브러쉬로 알루미늄 표면에 가는 선의 예쁘고 둥근 모양을 내는 데 사용한다.
화학적 전처리
탈지법
탈지로서 가장 간단한 방법은 휘발유, 벤젠, 트리클렌 등의 유기용제에 침지하는 것과 충분한 탈지를 위해 알칼리용액과 음극 전해세정을 병행하는 방법이 있는데 대표적인 알칼리용액의 조성은 아래와 같다
<알칼리 탈지용액의 조성>
A
B
탄산나트륨
6~18 g/L
탄산나트륨
12~43 g/L
제3인산나트륨
6 g/L
제3인산나트륨
6~12 g/L
계면활성제
적량
계면활성제
적량
온도
80~90℃
온도
70~80℃
전해연마
전해연마는 산 중에서 피처리물을 양극으로 하고 음극에는 전해액에 용해되지 않는 금속을 사용하여 전기화학적으로 표면을 연마하는 방법이다. 인산액 중에서 알루미늄의 전해반응은 다음과 같다.
2Al +2H3PO4 → 2AlPO4 +3H2

키워드

Al,   양극산화,   전해연마,   표면공학,   양극산화 용도,   표면반응,   양극반응,   anodizing