플라즈마 전해 산화 공정을 이용한 고 실리콘 알루미늄 합금의 표면 산화층 형성

Abstract

본 연구는 고 실리콘 함유 알루미늄 합금 (Al-12wt.%Si alloy)의 표면 처리를 구현하기 위한 목적으로 실시되었다. 일반적으로, 양극산화 공정을 통해 고 실리콘 함유 알루미늄 합금의 표면에 균일한 두께의 산화층을 구현하는 것은 매우 어려운 일로 알려져 있으며, 이러한 원인은 실리콘과 알루미늄의 반응성 차이와 함께 기지 조직의 상에 따라 형성되는 상이한 조성의 산화층에 기인한다. 본 연구에서는 플라즈마 전해 산화 공정 (plasma electrolytic oxidation, PEO)을 통해 고 실리콘 함유 알루미늄 합금의 표면에 균일한 두께의 산화층을 형성시켰으며, 이와 동시에 표면 산화층의 색상을 검은색으로 구현함으로써, 플라즈마 전해 산화 처리 후 나타나는 미관상의 문제점을 개선하였다. 플라즈마 전해 산화 공정은 Sodium hexametaphosphate를 기반으로 하여 ammonium metavanate을 첨가한 전해액 조건에서 실시하였으며, 전해액 조건에 따라 형성되는 산화층을 분석하고 이의 mechanism을 규명하였다. 이때, 고 실리콘 함유 알루미늄 합금에 형성시킨 균일한 두께의 산화층은 V2O3와 V2O5의 혼합 상을 형성하였고, 검은 색상을 구현하였다. 이러한 결과는 고 실리콘 알루미늄 합금을 외장재로 사용할 때 필수적인 표면의 도장에 소요되는 비용을 절감할 수 있을 것이며, 검은 색상을 선호하는 소비 trend를 충족시킬 수 있는 효율적인 해결책으로 판단된다.