KR101143982B1 - Complex oxide film and method of manufacturing the same - Google Patents

Complex oxide film and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR101143982B1
KR101143982B1 KR1020090066024A KR20090066024A KR101143982B1 KR 101143982 B1 KR101143982 B1 KR 101143982B1 KR 1020090066024 A KR1020090066024 A KR 1020090066024A KR 20090066024 A KR20090066024 A KR 20090066024A KR 101143982 B1 KR101143982 B1 KR 101143982B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxide film
electrolyte solution
metal
metal salt
base material
Prior art date
Application number
KR1020090066024A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110008603A (en
Inventor
김배연
김광엽
Original Assignee
(주)엠에스티테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엠에스티테크놀로지 filed Critical (주)엠에스티테크놀로지
Priority to KR1020090066024A priority Critical patent/KR101143982B1/en
Publication of KR20110008603A publication Critical patent/KR20110008603A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101143982B1 publication Critical patent/KR101143982B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/026Anodisation with spark discharge
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/04Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/04Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/26Anodisation of refractory metals or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/34Anodisation of metals or alloys not provided for in groups C25D11/04 - C25D11/32
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/36Phosphatising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00Electrophoretic coating characterised by the process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/02Electrophoretic coating characterised by the process with inorganic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D9/00Electrolytic coating other than with metals
    • C25D9/04Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials
    • C25D9/06Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials by anodic processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 플라즈마 전해 산화법(PEO : Plasma Electronic Oxidation)에 의해 금속 모재의 표면에 형성되는 산화피막으로서, 상기 산화피막을 형성시키기 위한 전해질 용액에는 전해질 용액과 합성, 침전, 가수분해 반응을 일으키는 금속염 성분이 첨가되며, 상기 산화피막에는, 상기 금속 모재의 성분과 전해질 용액과 금속염 성분의 합성 반응에 의해 생성되는 금속화합물이 포함되는 것을 특징으로 하는 복합 산화피막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is an oxide film formed on the surface of a metal base material by plasma electro-oxidation (PEO), the metal salt component which causes synthesis, precipitation, and hydrolysis reaction with the electrolyte solution in the electrolyte solution for forming the oxide film Is added, wherein the oxide film contains a metal compound produced by a synthesis reaction of a component of the metal base material, an electrolyte solution, and a metal salt component, and a method for producing the composite oxide film.

이에 의해, 전해질 용액과 합성 반응을 일으키는 금속염 성분을 전해질 용액에 첨가하여 합성 반응 및 침전 반응으로 생성된 금속화합물 성분이 산화피막에 포함되어 새로운 성분과 기능이 부가된 복합 산화피막을 구현할 수 있으며, 상기 금속염 성분의 추가로 인하여 PEO로 형성되는 산화피막 형성 속도를 향상시킴과 동시에 원하는 산화피막의 두께를 용이하게 형성시킬 수 있다.As a result, by adding a metal salt component that causes a synthesis reaction with the electrolyte solution to the electrolyte solution, the metal compound component produced by the synthesis reaction and the precipitation reaction is included in the oxide film, thereby realizing a complex oxide film having new components and functions added thereto. Due to the addition of the metal salt component, it is possible to improve the formation rate of the oxide film formed of PEO and at the same time easily form a desired thickness of the oxide film.

플라즈마, 산화피막, 합성, 침전 Plasma, Anodized, Synthetic, Precipitated

Description

복합 산화피막 및 이의 제조방법{COMPLEX OXIDE FILM AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}Composite oxide film and its manufacturing method {COMPLEX OXIDE FILM AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 플라즈마 전해 산화법(PEO : Plasma Electronic Oxidation)에 의해 형성되는 복합 산화피막 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전해질 용액과 합성, 가수분해, 침전 반응 등을 일으키는 금속염 성분을 전해질 용액에 첨가하여 합성 반응 및 침전 반응 등으로 생성된 금속화합물 성분이 산화피막에 포함되어 새로운 성분과 기능이 부가된 복합 산화피막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite oxide film formed by Plasma Electronic Oxidation (PEO) and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to an electrolyte solution and a metal salt component that causes synthesis, hydrolysis, precipitation reaction, and the like. The present invention relates to a composite oxide film in which a new compound and a function are added by including a metal compound component added to a solution by a synthesis reaction, a precipitation reaction, and the like, and a method of manufacturing the same.

일반적으로, 플라즈마 전해 산화법(이하 'PEO' 또는 'MAO'라고 함)으로 금속 표면을 산화시키는 경우에는 부동태 금속 및 그 금속의 성분이 산화되어 산화피막층을 형성하거나, PEO용 전해질 용액 내에 포함되어 있는 일부 양이온이나 음이온이 금속 모재와 반응하여 생성된 화합물이 코팅된다.In general, when the metal surface is oxidized by plasma electrolytic oxidation (hereinafter referred to as 'PEO' or 'MAO'), the passivated metal and its components are oxidized to form an oxide layer or contained in an electrolyte solution for PEO. Some cations or anions react with the metal matrix and the resulting compound is coated.

이 경우, 표면에는 금속 모재의 산화물 성분이 주로 존재하여 표면의 경도나 내마모성 등의 제반 물성이 금속 모재 산화물의 물리적 특성을 어느 정도 따르는 현상이 존재하였다.In this case, an oxide component of the metal base material is mainly present on the surface, and there existed a phenomenon in which various properties such as surface hardness and abrasion resistance conform to physical properties of the metal base material oxide to some extent.

이를 극복하기 위하여 다양한 종류의 금속염이나 음이온을 첨가하여 산화피막층에 필요한 물성을 얻으려는 시도가 있었지만 금속 모재 산화물의 물성을 대폭 향상시키는 산화피막층을 얻기는 불가능하였으며, 다양한 물성이나 기능성을 PEO에 의해 형성되는 산화피막층에 부여하기 어려운 면이 있었다. In order to overcome this problem, there have been attempts to obtain various properties of the oxide layer by adding various kinds of metal salts or anions, but it is impossible to obtain an oxide layer that significantly improves the properties of the metal base oxide, and various properties and functionalities are formed by PEO. There existed a surface which is hard to give to the oxide film layer to become.

특히, 생체 재료용으로 치과용 임플란트 재료나 고관절 및 무릎 관절의 재료로서 가장 널리 사용되는 타이타늄(Ti) 합금의 경우에는 표면이 생체와는 반응하지 않는 생불활성(bioinert)한 물질이다.In particular, in the case of titanium (Ti) alloy, which is most widely used as a dental implant material for hip materials or as a material for hip and knee joints, the surface is a bioinert material that does not react with the living body.

즉, 생체 이식 시에 뼈와 관련된 경질 조직(hard tissue)이 먼저 합금 표면에 부착되어 성장하여야 하나 실제로는 연질조직(soft tissue)들이 먼저 부착하여 성장함으로써 뼈와 같은 경질 조직의 접촉을 방해하여 결과적으로 뼈와의 고정이 어렵게 됨으로써 생체 친화력이 떨어진다는 것이다.In other words, hard tissues related to bone should be attached to the surface of the alloy first to grow, but in reality, soft tissues attach and grow first to prevent contact with hard tissues such as bones. As it becomes difficult to fix bones, biocompatibility is reduced.

따라서, 생체용 재료에는 인체의 뼈와 같은 성분인 하이드록시아파타이트(hydroxyl apatite, Ca10(PO4)6(OH)2)를 코팅시키는 것이 가장 좋은 대안으로 알려져 있다.Therefore, it is known to coat hydroxyapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ), which is a component such as bone of the human body, in the biomaterial.

최근 들어, 상기 하이드록시아파타이트를 생체용 재료인 타이타늄(Ti) 합금에 코팅하려는 시도가 많이 있었으며, 특히 용사법, 진공 증착법, sol-gel법, 스퍼터링법 등이 시도되었다.Recently, many attempts have been made to coat the hydroxyapatite on titanium (Ti) alloys, which are biomaterials. In particular, thermal spraying, vacuum deposition, sol-gel, sputtering, and the like have been attempted.

그렇지만, 상기와 같은 시도는 열팽창계수의 차이에 의하여 타이타늄(Ti) 합금과 하이드록시아파타이트의 열팽창계수의 차이에 의하여 생기는 열적불일 치(thermal mismatch)에 의해 계면 결합 강도가 저하되었다.However, the above-described attempts have reduced the interfacial bond strength due to the thermal mismatch caused by the difference in the thermal expansion coefficient of the titanium (Ti) alloy and the hydroxyapatite due to the difference in the coefficient of thermal expansion.

또한, 근본적으로 금속결합을 하고 있는 타이타늄(Ti) 합금과 이온성 공유결합을 하는 하이드록시아파타이트 세라믹스와의 결합 특성의 차이로 인하여 계면 강도가 약해서 치과용 수복재나 관절용 대체재로서의 적용이 불가능하였다.In addition, due to the difference in the bonding properties between the titanium (Ti) alloy having a metal bond and hydroxyapatite ceramics having an ionic covalent bond, the interface strength is weak, and thus it is not applicable as a dental restorative or a joint substitute.

또한, 타이타늄(Ti) 합금과 하이드록시아파타이트 코팅층과의 계면 접합력이 높은 PEO 방식도 시도되었으며, 표면 코팅층의 성분이 모재 금속인 타이타늄(Ti)의 산화물인 산화타이타늄(TiO2)으로서 금속 성분보다는 생체 친화력은 일부 향상되었다.In addition, the PEO method with high interfacial bonding strength between the titanium (Ti) alloy and the hydroxyapatite coating layer was also attempted. The surface coating layer is composed of titanium oxide (TiO 2), an oxide of titanium (Ti), which is a base metal, and has a higher biocompatibility than a metal component. Some improvements were made.

하지만, 상기와 같은 시도 또한 하이드록시아파타이트와 같은 생체활성(bioactive)은 기대하기가 어렵고, 공정상의 문제로 인하여 제품 소개는 일부 되어 있지만 현재 상품화된 것은 없다.However, such an attempt is also difficult to expect bioactive (hydroxyapatite) such as hydroxyapatite, and due to process problems, the product introduction is part of the product but is not commercialized at present.

또한, 일부 연구진은 PEO 전해질 용액 내에 세라믹 분말을 분산시킨 다음 이 분말이 전기영동 등에 의하여 PEO 산화 피막 표면에 부착할 수 있도록 하여 산화피막층의 성장 속도를 향상시키거나, 특화성 기능을 부여하고자 하였다.In addition, some researchers attempted to disperse the ceramic powder in the PEO electrolyte solution, and then allow the powder to adhere to the surface of the PEO oxide by electrophoresis, thereby increasing the growth rate of the oxide layer or imparting a specific function.

하지만, 상기 방법은 전해액 내에 분산된 세라믹 분말이 중력으로 인하여 침전되기 때문에 교반을 하거나, 초음파 충격으로 분말의 침전을 방지하는 방식을 사용하고 있다.However, since the ceramic powder dispersed in the electrolyte is precipitated due to gravity, the method uses agitation or a method of preventing precipitation of the powder by ultrasonic shock.

여기서, 분말의 침전을 방지하기 위하여 교반을 하는 방법은 공지기술이며, 초음파처리를 도입하는 방법은 PCT WO 03/083181 A2에 개시되어 있다.Here, the method of stirring to prevent the precipitation of the powder is a known technique, and the method of introducing the sonication is disclosed in PCT WO 03/083181 A2.

그러나, 상기 교반이나 초음파 처리 방식은 세라믹 분말의 정상적인 전기영 동을 오히려 방해하는 요소로 작용하기 때문에 그다지 효율적인 방법이 될 수 없다.However, the agitation or sonication method may not be a very efficient method because it acts as an obstacle to the normal electrophoresis of the ceramic powder.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은, 전해질 용액과 합성 반응을 일으키는 금속염 성분을 전해질 용액에 첨가하여 합성 반응 및 침전 반응으로 생성된 금속화합물 성분이 산화피막에 포함되어 새로운 성분과 기능이 부가된 복합 산화피막 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to add a metal salt component that causes a synthesis reaction with an electrolyte solution to the electrolyte solution, the metal compound component produced by the synthesis reaction and precipitation reaction is an oxide film It is included in the present invention to provide a composite oxide film and a method of manufacturing the added new components and functions.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 금속염 성분의 추가로 인하여 PEO로 형성되는 산화피막 형성 속도를 향상시킴과 동시에 원하는 산화피막의 두께를 용이하게 형성시킬 수 있는 복합 산화피막 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a composite oxide film and a method of manufacturing the same that can easily form a desired oxide film thickness while improving the formation rate of the oxide film formed of PEO due to the addition of the metal salt component. There is.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 플라즈마 전해 산화법(PEO : Plasma Electronic Oxidation)에 의해 금속 모재의 표면에 형성되는 산화피막으로서, 상기 산화피막을 형성시키기 위한 전해질 용액에는 전해질 용액과 합성, 침전, 가수분해 반응을 일으키는 금속염 성분이 첨가되며, 상기 산화피막에는, 상기 금속 모재의 성분과 전해질 용액과 금속염 성분의 합성 반응에 의해 생성되는 금속화합물이 포함되는 복합 산화피막에 의해 달성될 수 있다.The above object is an oxide film formed on the surface of a metal base material by plasma electrooxidation (PEO) according to the present invention, and the electrolyte solution for forming the oxide film is composed of an electrolyte solution, synthesis, precipitation, and water. A metal salt component that causes a decomposition reaction is added, and the oxide film may be achieved by a composite oxide film containing a metal compound produced by a synthesis reaction of a component of the metal base material, an electrolyte solution, and a metal salt component.

여기서, 상기 금속염 성분은 리튬(Li), 베릴륨(Be), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 규소(Si), 인(P), 황(S), 칼륨(K), Ca(칼슘), 스칸듐(Sc), 타이타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 저매늄(Ge), 비소(As), 셀레늄(Se), 루비듐(Rb), 스 트론튬(Sr), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 아이오딘(I), 세슘(Cs), 바륨(Ba), 란타늄(La), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 다이스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu), 하프뮴(Hf), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 금(Au), 수은(Hg), 탈륨(Tl), 납(Pb), 비스무스(Bi), 토륨(Th), 우라늄(U)의 금속염 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 마련될 수 있다.Here, the metal salt component is lithium (Li), beryllium (Be), sodium (Na), magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), potassium (K) , Ca (calcium), scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu) , Zinc (Zn), gallium (Ga), low maenyum (Ge), arsenic (As), selenium (Se), rubidium (Rb), strontium (Sr), yttrium (Y), zirconium (Zr), age Obium (Nb), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), silver (Ag), cadmium (Cd), indium (In), tin (Sn), antimony (Sb), Tellurium (Te), Iodine (I), Cesium (Cs), Barium (Ba), Lanthanum (La), Cerium (Ce), Neodymium (Nd), Samarium (Sm), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb) ), Dysprosium (Dy), holmium (Ho), ytterbium (Yb), lutetium (Lu), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), osmium (Os) , Metal salt of iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au), mercury (Hg), thallium (Tl), lead (Pb), bismuth (Bi), thorium (Th), uranium (U) Or two It can be prepared by mixing the phases.

또한, 상기 복합 산화피막은 300~500(V)의 전압에서 형성될 수 있다.In addition, the composite oxide film may be formed at a voltage of 300 ~ 500 (V).

여기서, 상기 금속화합물이 상기 전압범위에서 전기영동(電氣泳動)되어 상기 산화피막 상에 복합물층이 형성될 수 있다.Here, the metal compound may be electrophoresed in the voltage range to form a composite layer on the oxide film.

또한, 상기 금속화합물의 입자 크기는 10㎚~50㎛로 마련될 수 있다.In addition, the particle size of the metal compound may be provided to 10nm ~ 50㎛.

한편, 상기 금속 모재는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 나이오븀(Nb) 중 어느 하나를 주성분으로 하는 금속합금으로 마련될 수 있다.On the other hand, the metal base material may be provided with a metal alloy composed mainly of any one of aluminum (Al), magnesium (Mg), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), niobium (Nb). .

또한, 의료용 합금의 산화피막 형성을 위하여 상기 전해질 용액에 가용성 칼슘 성분 또는 인산 성분이 첨가될 수 있다.In addition, a soluble calcium component or a phosphoric acid component may be added to the electrolyte solution to form an oxide film of the medical alloy.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 플라즈마 전해 산화법(PEO : Plasma Electronic Oxidation)에 의해 금속 모재의 표면에 형성되는 산화피막을 제조하는 방법으로서, 상기 산화피막을 형성시키기 위한 전해질 용액에 본 전해질 용액과 합 성 반응을 일으키는 금속염 성분을 첨가시키는 단계; 상기 금속염 성분이 첨가된 전해질 용액의 수소이온지수(pH)를 조절하는 단계; 상기 전해질 용액에 금속 모재를 장입시켜 플라즈마 전해 산화 공정을 수행하는 단계;로 이루어지며, 상기 금속염 성분을 첨가시키는 단계에서, 상기 금속 모재의 성분과 전해질 용액과 금속염 성분의 합성, 침전, 가수분해 반응에 의해 상기 전해질 용액에 금속화합물이 생성되는 복합 산화피막의 제조방법에 의해 달성될 수도 있다.On the other hand, the above object, according to the present invention, a method for producing an oxide film formed on the surface of a metal base material by plasma electro-oxidation (PEO: Plasma Electronic Oxidation), the electrolyte in the electrolyte solution for forming the oxide film Adding a metal salt component causing a synthesis reaction with the solution; Adjusting a hydrogen ion index (pH) of the electrolyte solution to which the metal salt component is added; Charging a metal base material to the electrolyte solution to perform a plasma electrolytic oxidation process; and in the adding of the metal salt component, synthesis, precipitation, and hydrolysis reaction of the metal base material, the electrolyte solution, and the metal salt component are performed. It can also be achieved by a method for producing a composite oxide film in which a metal compound is produced in the electrolyte solution.

여기서, 상기 금속염 성분은 리튬(Li), 베릴륨(Be), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 규소(Si), 인(P), 황(S), 칼륨(K), Ca(칼슘), 스칸듐(Sc), 타이타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 저매늄(Ge), 비소(As), 셀레늄(Se), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 아이오딘(I), 세슘(Cs), 바륨(Ba), 란타늄(La), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 다이스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu), 하프뮴(Hf), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 금(Au), 수은(Hg), 탈륨(Tl), 납(Pb), 비스무스(Bi), 토륨(Th), 우라늄(U)의 금속염 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 마련될 수 있다.Here, the metal salt component is lithium (Li), beryllium (Be), sodium (Na), magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), potassium (K) , Ca (calcium), scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu) , Zinc (Zn), gallium (Ga), low maenyum (Ge), arsenic (As), selenium (Se), rubidium (Rb), strontium (Sr), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium ( Nb), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), silver (Ag), cadmium (Cd), indium (In), tin (Sn), antimony (Sb), tellurium (Te), iodine (I), cesium (Cs), barium (Ba), lanthanum (La), cerium (Ce), neodymium (Nd), samarium (Sm), gadolinium (Gd), terbium (Tb), Dysprosium (Dy), holmium (Ho), ytterbium (Yb), ruthetium (Lu), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), osmium (Os), iridium Any one or two of metal salts of (Ir), platinum (Pt), gold (Au), mercury (Hg), thallium (Tl), lead (Pb), bismuth (Bi), thorium (Th), and uranium (U) this In may be provided with mixing.

또한, 상기 플라즈마 전해 산화 공정을 수행하는 단계는, 상기 금속 모재가 장입된 전해질 용액에 300~500(V)의 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, performing the plasma electrolytic oxidation process may include applying a voltage of 300 to 500 (V) to the electrolyte solution loaded with the metal base material.

또한, 상기 플라즈마 전해 산화 공정을 수행하는 단계는 상기 금속화합물이 상기 전압범위에서 전기영동(電氣泳動)되어 산화피막 상에 복합물층을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the performing of the plasma electrolytic oxidation process may include the step of forming a composite layer on the oxide film by the electrophoresis of the metal compound in the voltage range.

본 발명에 의해, 전해질 용액과 합성 반응을 일으키는 금속염 성분을 전해질 용액에 첨가하여 합성 반응 및 침전 반응으로 생성된 금속화합물 성분이 산화피막에 포함되어 새로운 성분과 기능이 부가된 복합 산화피막을 구현할 수 있다.According to the present invention, by adding a metal salt component which causes a synthesis reaction with an electrolyte solution to the electrolyte solution, the metal compound component produced by the synthesis reaction and the precipitation reaction is included in the oxide film, thereby realizing a composite oxide film in which new components and functions are added. have.

또한, 상기 금속염 성분의 추가로 인하여 PEO로 형성되는 산화피막 형성 속도를 향상시킴과 동시에 원하는 산화피막의 두께를 용이하게 형성시킬 수 있다.In addition, due to the addition of the metal salt component, it is possible to improve the formation rate of the oxide film formed of PEO and at the same time easily form the desired thickness of the oxide film.

이하, 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Prior to this, terms used in the present specification and claims should not be construed in a dictionary meaning, and the inventors may properly define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be construed as meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configuration described herein is only a preferred embodiment of the present invention, and does not represent all of the technical spirit of the present invention, there may be various equivalents and variations that can replace them at the time of the present application. Should be understood.

본 발명에 따른 복합 산화피막은, 플라즈마 전해 산화법(PEO : Plasma Electronic Oxidation)에 의해 금속 모재의 표면에 형성되는 산화피막으로서, 상기 산화피막을 형성시키기 위한 전해질 용액에는 전해질 용액과 합성, 침전, 가수분해 반응을 일으키는 금속염 성분이 첨가되며, 상기 산화피막에는, 상기 금속 모재의 성분과 전해질 용액과 금속염 성분의 합성 반응에 의해 생성되는 금속화합물이 포함될 수 있다.The composite oxide film according to the present invention is an oxide film formed on the surface of a metal base material by plasma electro-oxidation (PEO). The electrolyte solution for forming the oxide film includes an electrolyte solution, synthesis, precipitation, and water A metal salt component causing a decomposition reaction is added, and the oxide film may include a metal compound produced by a synthesis reaction of a component of the metal base material, an electrolyte solution, and a metal salt component.

여기서, 상기 플라즈마 전해 산화법은 마이크로 아크 산화기술 또는 플라즈마 해산화 기술 등으로도 불리우는 코팅 및 표면처리 기술로써, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti) 등의 금속 모재에 산화피막을 형성시키는 방법이다.Here, the plasma electrolytic oxidation method is a coating and surface treatment technique, also referred to as a micro arc oxidation technique or a plasma deoxidation technique, and forms an oxide film on a metal base material such as magnesium (Mg), aluminum (Al), titanium (Ti), or the like. This is how you do it.

상기 플라즈마 전해 산화법은 알칼리 전해질 용액 내에 장입한 금속(양극)과 스테인리스 전극(음극) 사이에 수백 볼트의 고전압을 인가하여 금속 모재의 표면에서 플라즈마 반응을 형성시켜 초경질의 산화피막을 형성시킨다.In the plasma electrolytic oxidation method, a high voltage of several hundred volts is applied between a metal (anode) and a stainless electrode (cathode) charged in an alkaline electrolyte solution to form a plasma reaction on the surface of the metal base material to form an ultrahard oxide film.

아울러, 상기 플라즈마 전해 산화법은 기존의 양극 산화, 전기도금 혹은 플라즈마 용사 코팅법 등의 방법으로는 제조할 수 없는 정도의 두께 및 성질을 갖는 산화피막을 형성시킬 수 있으며, 약알칼리 전해질 용액을 이용하므로 환경친화적인 공법이다.In addition, the plasma electrolytic oxidation method can form an oxide film having a thickness and property that cannot be manufactured by conventional methods such as anodizing, electroplating or plasma spray coating, and using a weak alkali electrolyte solution. It is an environmentally friendly method.

여기서, 상기 금속 모재는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 나이오븀(Nb) 중 어느 하나를 주성분으로 하는 금속합금으로 마련될 수 있다.Here, the metal base material may be provided with a metal alloy mainly composed of any one of aluminum (Al), magnesium (Mg), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), niobium (Nb). .

여기서, 상기 전해질 용액은, Na2SiO3, NaAl2, NaF-Na2CO3 등이 용액의 질량에 대하여 0.01-15%의 농도로 포함되는 수용액으로 마련될 수 있지만 이에 한정되지는 않으며, 상기 복합 산화피막이 특화성 기능을 발휘하기 위한 다양한 성분이 첨가된 전해질 용액으로 마련될 수도 있다.Here, the electrolyte solution may be provided as an aqueous solution containing Na 2 SiO 3 , NaAl 2 , NaF-Na 2 CO 3 , and the like at a concentration of 0.01-15% based on the mass of the solution, but is not limited thereto. The composite oxide film may be provided as an electrolyte solution to which various components are added for exhibiting a specific function.

또한, 상기 전해질 용액에 첨가되는 금속염 성분은 리튬(Li), 베릴륨(Be), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 규소(Si), 인(P), 황(S), 칼륨(K), Ca(칼슘), 스칸듐(Sc), 타이타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 저매늄(Ge), 비소(As), 셀레늄(Se), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 아이오딘(I), 세슘(Cs), 바륨(Ba), 란타늄(La), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 다이스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu), 하프뮴(Hf), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 금(Au), 수은(Hg), 탈륨(Tl), 납(Pb), 비스무스(Bi), 토륨(Th), 우라늄(U)의 금속염 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 마련될 수 있다.In addition, the metal salt component added to the electrolyte solution is lithium (Li), beryllium (Be), sodium (Na), magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S) , Potassium (K), Ca (calcium), scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni) , Copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga), low maenyum (Ge), arsenic (As), selenium (Se), rubidium (Rb), strontium (Sr), yttrium (Y), zirconium (Zr ), Niobium (Nb), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), silver (Ag), cadmium (Cd), indium (In), tin (Sn), antimony ( Sb), tellurium (Te), iodine (I), cesium (Cs), barium (Ba), lanthanum (La), cerium (Ce), neodymium (Nd), samarium (Sm), gadolinium (Gd), Terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), ytterbium (Yb), lutetium (Lu), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), osmium Metal salts of (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au), mercury (Hg), thallium (Tl), lead (Pb), bismuth (Bi), thorium (Th), uranium (U) medium It may be provided in any one or two or more mixtures.

즉, 상기 전해질 용액에 다양한 금속염 성분이 첨가됨으로써, 전해질 용액과 금속염 성분은 가수분해, 산화 등의 합성 반응을 일으킴과 동시에 침전, 공침(침전시 아직 용해도에 이르지 않은 다른 물질이나 이온이 함께 침전) 등의 침전 반응이 나타난다.That is, by adding various metal salt components to the electrolyte solution, the electrolyte solution and the metal salt components cause a synthetic reaction such as hydrolysis, oxidation, and at the same time, precipitation and coprecipitation (other substances or ions that have not yet reached solubility during precipitation) are precipitated together. Precipitation reactions such as

따라서, 상기 전해질 용액에는 상기 합성 반응으로 생성되는 산화물 성분과 상기 침전 반응으로 생성되는 화합물 성분을 나타내는 금속화합물이 존재하게 되며, 상기 반응들로 생성되는 산화물과 화합물 입자들은 전해질 용액 상에서 브라운 운동(Brownian motion)으로 인하여 침강이 일어나지 않는다.Therefore, in the electrolyte solution, a metal compound representing an oxide component generated by the synthesis reaction and a compound component generated by the precipitation reaction is present, and the oxide and compound particles generated by the reactions are browned in the electrolyte solution. There is no sedimentation due to motion.

여기서, 상기 브라운 운동은 물체가 움직이지 않는 평형상태에도 물체를 이루는 미소입자는 열운동을 하고 있으므로 다른 미소입자와 부딪치면서 병진운동을 하기 때문에 일어나는 확산 현상이다.Here, the Brown motion is a diffusion phenomenon that occurs because the microparticles that make up the object are in thermal equilibrium even when the object is not moving, so that the brown particles collide with other microparticles and perform translational motion.

즉, 상기 브라운 운동으로 인하여 상기 산화물과 화합물의 입자들이 전해질 용액에서 분산 상태로 존재할 수 있는 것이다.That is, due to the Brownian movement, particles of the oxide and the compound may exist in a dispersed state in an electrolyte solution.

여기서, 상기 전해질 용액에 존재하는 산화물 및 화합물의 표면 전하가 마이너스(-)를 띌 수 있도록 pH를 조절하거나 소량의 금속염 성분을 추가하여 원하는 산화물이나 화합물의 표면이 마이너스 전하가 되도록 조절한다.Here, the pH is adjusted so that the surface charge of the oxide and compound present in the electrolyte solution is negative (-), or a small amount of metal salt is added to adjust the surface of the desired oxide or compound to be negative charge.

이어, 상기 산화물 및 화합물이 존재하는 전해질 용액에서 일정 전압을 인가하여 PEO 공정을 진행하여 상기 금속 모재의 표면에 산화피막을 형성시키면 상기 산화물 및 화합물의 성분이 포함된 복합 산화피막이 구현되는 것이다.Subsequently, when an oxide film is formed on the surface of the metal base material by applying a constant voltage in an electrolyte solution in which the oxide and the compound are present, the composite oxide film including the oxide and the compound components is implemented.

상기 복합 산화피막이 형성되는 것을 더욱 상세히 설명하면, 상기 복합 산화피막은 300~500(V)의 전압에서 형성될 수 있다.In more detail that the composite oxide film is formed, the composite oxide film may be formed at a voltage of 300 to 500 (V).

상기 복합 산화피막을 형성시키는 전압이 250V 이상인 경우, 전해질 용액 내에서 대부분의 표면 오염물질이 제거되지만, 합금계의 성분 조성의 편차가 있는 부 분에서는 복합 산화피막의 형성이 늦어지거나 거의 산화되지 않는 현상이 발생하여 표면 조도의 조절이 불가능하므로 300V 이상인 경우가 바람직하다.When the voltage for forming the composite oxide film is 250V or more, most surface contaminants are removed in the electrolyte solution, but the formation of the composite oxide film is delayed or hardly oxidized at portions where there is a variation in the composition of the alloy system. Since a phenomenon occurs and surface roughness cannot be adjusted, the case of 300V or more is preferable.

또한, 500V를 초과한 전압이 가해진 경우, 상기 복합 산화피막 층이 박리되거나, 복합 산화피막 형성 속도가 빨라서 표면 거칠기가 증가하는 등 공정제어가 어렵다는 문제점이 발생한다.In addition, when a voltage exceeding 500V is applied, it is difficult to control the process such as the composite oxide layer is peeled off or the composite oxide layer is formed at a high speed to increase the surface roughness.

따라서, 300~500(V) 전압 사이에서 각 합금계의 조성 성분비 등을 고려하여 적절한 전압을 인가하여 복합 산화피막 형성을 시키는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to form a composite oxide film by applying an appropriate voltage in consideration of the compositional component ratio of each alloy system, etc. between 300 to 500 (V) voltage.

여기서, 상기 금속화합물(산화물과 화합물)이 상기 전압범위에서 전기영동(電氣泳動)되어 상기 산화피막 상에 복합물층이 형성될 수 있으며, 상기 금속화합물의 입자 크기는 10㎚~50㎛로 마련되어야 한다.Here, the metal compound (oxide and compound) may be electrophoresed in the voltage range to form a composite layer on the oxide film, the particle size of the metal compound should be provided in 10nm ~ 50㎛. do.

여기서, 상기 전기영동은 용액 속에 전극을 넣고 직류 전압을 가했을 경우 용액 속에 존재하는 입자가 어느 한쪽의 전극을 향하여 이동하는 현상이며, 전해질 용액의 농도 및 종류, 입자의 크기에 의해 입자의 이동속도가 영향을 받는다.Here, the electrophoresis is a phenomenon in which the particles present in the solution move toward one of the electrodes when the electrode is placed in a solution and a DC voltage is applied, and the moving speed of the particles varies depending on the concentration and type of the electrolyte solution and the size of the particles. get affected.

즉, 상기 산화물 및 화합물의 입자 크기는 10㎚~50㎛의 범위에서 형성되어야 한다.That is, the particle size of the oxide and the compound should be formed in the range of 10nm ~ 50㎛.

여기서, 상기 입자의 크기가 10㎚ 미만으로 형성되면, 표면적이 작아서 입자의 존재가 불안정하며, 상기 입자의 크기가 50㎛를 초과하여 형성되면 전해질 용액에서 입자의 침강이 일어나 전기영동이 원활하게 이루어지지 않는다.Here, when the size of the particles is formed less than 10nm, the surface area is small, the presence of the particles is unstable, when the size of the particles are formed exceeding 50㎛ the sedimentation of the particles in the electrolyte solution is made smooth electrophoresis I do not lose.

즉, 본 발명에 따른 복합 산화피막은, 산화물과 화합물이 분산 상태로 존재하는 전해질 용액을 구성하여 금속 모재를 장입시킨 후, PEO 공정을 수행하면, 금 속 모재의 표면에 산화피막이 형성된다.That is, the composite oxide film according to the present invention forms an electrolyte solution in which an oxide and a compound are present in a dispersed state, loads a metal base material, and then performs an PEO process to form an oxide film on the surface of the metal base material.

이와 동시에, 상기 PEO 공정에 의해 인가된 전압이 상기 합성, 침전, 가수분해 등에 의하여 형성된 산화물과 화합물 입자를 전기영동시킴으로써, 상기 산화피막 표면에 상기 산화물 및 화합물 입자가 침착되어 복합물층이 형성되는 것이다.At the same time, the voltage applied by the PEO process electrophores the oxide and compound particles formed by the synthesis, precipitation, hydrolysis, etc., whereby the oxide and compound particles are deposited on the surface of the oxide film to form a composite layer. .

따라서, 상기 전기영동에 의해 복합물층이 산화피막에 형성되며, 상기 산화물과 화합물 입자가 산화피막에 침착되어 일반적인 산화피막에서는 발휘될 수 없는 별도의 원자 성분과 다양한 기능성을 부여할 수 있다.Therefore, the composite layer is formed on the oxide film by the electrophoresis, and the oxide and the compound particles are deposited on the oxide film, thereby providing a separate atomic component and various functionalities that cannot be exhibited in the general oxide film.

또한, 상기와 같은 구성을 통해, 종래의 기술에 따른 물리적 교반과 초음파 처리 없이도 전해질 용액 상에서 상기 산화물과 화합물이 분산 상태를 유지할 수 있는 것이다.In addition, through the above configuration, the oxide and the compound can be maintained in the dispersed state in the electrolyte solution without physical stirring and sonication according to the prior art.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합 산화피막은 기존의 산화피막에 비하여 다양한 기능성을 부여할 수 있을 뿐만 아니라, PEO로 형성되는 산화피막 형성 속도도 단순한 산화에 의해서 얻어지는 피막 형성 속도에 비하여 높은 피막 형성속도와 피막층의 형성 두께도 얻을 수 있는 장점이 있다.As described above, the composite oxide film according to the present invention can not only provide various functionalities compared to the existing oxide film, but also the oxide film formation rate formed of PEO is higher than the film formation rate obtained by simple oxidation. There is an advantage that the formation rate and the thickness of the coating layer can also be obtained.

예를 들면, 알루미늄 모재 합금을 PEO에 의한 산화 처리를 하는 과정에서 전해질 용액에 서브미크론 크기의 TiO2 광촉매를 형성시키기 위한 Ti 전구체를 전해질 용액 속에 첨가한 다음 pH 조절을 통하고, PEO 공정을 진행시킨다.For example, during the oxidation treatment of an aluminum base alloy with PEO, a Ti precursor for forming a submicron-sized TiO 2 photocatalyst in an electrolyte solution is added to the electrolyte solution, followed by pH adjustment, and then a PEO process. Let's do it.

즉, 전해질 용액에서 합성 및 침전 반응과 동시에 전기 영동에 의해 표면 산 화피막에 TiO2 광촉매가 존재하는 복합 산화피막을 형성시킬 수 있다.That is, the composite oxide film in which the TiO 2 photocatalyst is present on the surface oxide film may be formed by electrophoresis simultaneously with the synthesis and precipitation reactions in the electrolyte solution.

여기서, 상기 복합 산화피막이 광선을 조사받게 되면 유기물 분해, 냄새제거, 살균 작용 등의 광촉매 효과를 일으킬 수 있다.In this case, when the composite oxide film is irradiated with light, it may cause a photocatalytic effect such as organic matter decomposition, odor removal, and sterilization.

여기서, 광촉매는 대부분의 경우 고분자 등으로 고정하여 사용하는데, 광촉매가 빛을 조사받게 되면 고정화에 필요한 고분자도 분해하여 고정화의 파괴가 일어난다.In this case, the photocatalyst is fixed to a polymer in most cases. When the photocatalyst is irradiated with light, the polymer required for the immobilization is also decomposed to destroy the immobilization.

그러나 상기와 같이 합성, 침전 반응 및 전기영동에 의한 PEO 공정으로 알루미늄 표면에 알루미나와 같이 TiO2 광촉매를 고정시키면 이런 고정화 파괴가 일어나지 않고 영구적으로 사용이 가능하다.However, if the TiO 2 photocatalyst, such as alumina, is fixed to the aluminum surface by the PEO process by synthesis, precipitation reaction, and electrophoresis as described above, such immobilization destruction does not occur and can be used permanently.

또 다른 예를 들면, 의료용 Ti 합금에 인체의 뼈와 같은 성분인 하이드록시 아파타이트를 얻기 위한 복합 산화피막을 형성시킬 수 있다.In another example, a composite oxide film may be formed on a medical Ti alloy to obtain hydroxyapatite, which is a component such as human bone.

여기서, PEO 공정을 위한 전해질 용액에 가용성 Ca 성분과 인산성분을 함유하는 H3PO4 등을 적정량 첨가한 후, PEO 공정을 진행하면 침전반응과 동시에 전기영동에 의하여 Ti 합금 표면에 형성된 산화피막 속에 하이드록시아파타이트의 전구체가 존재하게 된다.Here, after adding an appropriate amount of H 3 PO 4 containing a soluble Ca component and phosphoric acid component to the electrolyte solution for the PEO process, and proceeds with the PEO process in the oxide film formed on the surface of the Ti alloy by electrophoresis simultaneously with the precipitation reaction Precursors of hydroxyapatite are present.

이렇게 만들어진 Ti 합금의 표면은 생체친화력을 월등히 향상시켜줌으로써 수술기간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 치아 수복재 및 치과용 임플란트의 사용기간도 늘릴 수 있다.The surface of the Ti alloy thus made can significantly shorten the surgical period by significantly improving biocompatibility, and can also extend the service life of dental restorations and dental implants.

또 다른 예는, 알루미늄 표면을 PEO로 산화시켜 표면 경도와 내마모성을 높일 수 있다.Another example is to oxidize the aluminum surface with PEO to increase the surface hardness and wear resistance.

여기서, 전해질 용액에 알루미늄 알코옥사이드(Al(R-O)3) 또는 pH를 조절한 수산화 알루미늄을 분산시키고, PEO 공정을 진행하면, 전해질 용액에 분산되었던 침전물질이 전기영동에 의해 산화피막에 부착되어 복합 산화피막을 형성한다.Here, when aluminum alcohol (Al (RO) 3 ) or aluminum hydroxide having a pH adjusted is dispersed in the electrolyte solution, and the PEO process is performed, the precipitated material dispersed in the electrolyte solution adheres to the oxide film by electrophoresis and is complex. An oxide film is formed.

이러한, 복합 산화피막은 일반적인 PEO 공정에 의하여 형성된 산화피막보다 결정성이 좋고 경도가 높은 입자가 존재하게 된다.The composite oxide film has crystallinity and higher hardness than the oxide film formed by a general PEO process.

또한, 산화피막 형성 속도도 월등히 빨라지며, 더 두꺼운 산화 피막도 더 짧은 시간에 형성할 수 있다.In addition, the oxide film formation rate is significantly faster, and thicker oxide films can be formed in a shorter time.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합 산화피막은, 전해질 용액과 합성 반응을 일으키는 금속염 성분을 전해질 용액에 첨가하여 합성 반응 및 침전 반응으로 생성된 금속화합물 성분이 산화피막에 포함되어 새로운 성분과 기능을 부가시킬 수 있다.As described above, in the composite oxide film according to the present invention, a metal compound component produced by the synthesis reaction and the precipitation reaction by adding a metal salt component that causes a synthesis reaction with the electrolyte solution to the electrolyte solution is included in the oxide film, thereby providing new components and functions. Can be added.

또한, 상기 금속염 성분의 추가로 인하여 PEO로 형성되는 산화피막 형성 속도를 향상시킴과 동시에 원하는 산화피막의 두께를 용이하게 형성시킬 수 있다.In addition, due to the addition of the metal salt component, it is possible to improve the formation rate of the oxide film formed of PEO and at the same time easily form the desired thickness of the oxide film.

이상, 본 발명은 비록 전술한 바와 같은 한정된 내용에 대해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described with respect to the above-described limited content, the technical idea of the present invention is not limited to the above, and by those skilled in the art to which the present invention pertains, Various modifications and variations may be made without departing from the scope of the appended claims.

Claims (11)

플라즈마 전해 산화법(PEO : Plasma Electronic Oxidation)에 의해 금속 모재의 표면에 형성되는 산화피막으로서,An oxide film formed on the surface of a metal base material by plasma electro-oxidation (PEO), 상기 산화피막을 형성시키기 위한 전해질 용액에는 전해질 용액과 합성, 침전, 가수분해 반응을 일으키는 금속염 성분이 첨가되며,To the electrolyte solution for forming the oxide film is added a metal salt component causing synthesis, precipitation, hydrolysis reaction with the electrolyte solution, 상기 산화피막에는,In the oxide film, 상기 금속 모재의 성분과 전해질 용액과 금속염 성분의 합성 반응에 의해 생성되는 금속화합물이 포함되며,It includes a metal compound produced by the synthesis reaction of the components of the metal base material, the electrolyte solution and the metal salt component, 상기 복합 산화피막은 300~500(V)의 전압에서 형성되고,The composite oxide film is formed at a voltage of 300 ~ 500 (V), 상기 금속화합물은 상기 전압범위에서 전기영동(電氣泳動)되어 상기 산화피막 상에 복합물층을 형성하며.The metal compound is electrophoresized in the voltage range to form a composite layer on the oxide film. 상기 금속화합물의 입자 크기는 10㎚~50㎛로 마련되는 것을 특징으로 하는 복합 산화피막.Particle size of the metal compound is a composite oxide film, characterized in that provided in 10nm ~ 50㎛. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속염 성분은 리튬(Li), 베릴륨(Be), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 규소(Si), 인(P), 황(S), 칼륨(K), Ca(칼슘), 스칸듐(Sc), 타이타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 저매늄(Ge), 비소(As), 셀레늄(Se), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 아이오딘(I), 세슘(Cs), 바륨(Ba), 란타늄(La), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 다이스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu), 하프뮴(Hf), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 금(Au), 수은(Hg), 탈륨(Tl), 납(Pb), 비스무스(Bi), 토륨(Th), 우라늄(U)의 금속염 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 마련되는 것을 특징으로 하는 복합 산화피막.The metal salt component is lithium (Li), beryllium (Be), sodium (Na), magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), potassium (K), Ca (Calcium), scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga), low maenyum (Ge), arsenic (As), selenium (Se), rubidium (Rb), strontium (Sr), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb) , Molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), silver (Ag), cadmium (Cd), indium (In), tin (Sn), antimony (Sb), tellurium (Te) ), Iodine (I), Cesium (Cs), Barium (Ba), Lanthanum (La), Cerium (Ce), Neodymium (Nd), Samarium (Sm), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dispro Calcium (Dy), Holmium (Ho), Ytterbium (Yb), Ruthetium (Lu), Hafnium (Hf), Tantalum (Ta), Tungsten (W), Rhenium (Re), Osmium (Os), Iridium (Ir ), Or a mixture of two or more metal salts of platinum (Pt), gold (Au), mercury (Hg), thallium (Tl), lead (Pb), bismuth (Bi), thorium (Th), and uranium (U) Composite oxide film to that provided by the feature. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 모재는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 아연(Zn), 나이오븀(Nb) 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속합금으로 마련되는 것을 특징으로 하는 복합 산화피막.The metal base material is provided with a metal alloy containing any one or more of aluminum (Al), magnesium (Mg), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), niobium (Nb). Composite oxide film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 의료용 합금의 산화피막 형성을 위하여 상기 전해질 용액에 가용성 칼슘 성분 또는 인산 성분이 첨가되는 것을 특징으로 하는 복합 산화피막.A composite oxide film, characterized in that a soluble calcium component or a phosphoric acid component is added to the electrolyte solution to form an oxide film of the medical alloy. 플라즈마 전해 산화법(PEO : Plasma Electronic Oxidation)에 의해 금속 모재의 표면에 형성되는 산화피막을 제조하는 방법으로서,As a method of manufacturing an oxide film formed on the surface of a metal base material by plasma electro-oxidation (PEO), 상기 산화피막을 형성시키기 위한 전해질 용액에 본 전해질 용액과 합성 반응을 일으키는 금속염 성분을 첨가시키는 단계;Adding a metal salt component which causes a synthesis reaction with the electrolyte solution to an electrolyte solution for forming the oxide film; 상기 금속염 성분이 첨가된 전해질 용액의 수소이온지수(pH)를 조절하는 단계;Adjusting a hydrogen ion index (pH) of the electrolyte solution to which the metal salt component is added; 상기 전해질 용액에 금속 모재를 장입시켜 플라즈마 전해 산화 공정을 수행하는 단계;로 이루어지며,Charging a metal base material to the electrolyte solution to perform a plasma electrolytic oxidation process; 상기 금속염 성분을 첨가시키는 단계에서,In the step of adding the metal salt component, 상기 금속 모재의 성분과 전해질 용액과 금속염 성분의 합성, 침전, 가수분해 반응에 의해 상기 전해질 용액에 10㎚~50㎛의 입자 크기를 구비하는 금속화합물이 생성되며,Synthesis, precipitation, and hydrolysis of the components of the metal base material, the electrolyte solution, and the metal salt component produce a metal compound having a particle size of 10 nm to 50 μm in the electrolyte solution. 상기 플라즈마 전해 산화 공정을 수행하는 단계는, 상기 금속 모재가 장입된 전해질 용액에 300~500(V)의 전압을 인가하는 단계를 포함하고,The performing of the plasma electrolytic oxidation process includes applying a voltage of 300 to 500 (V) to the electrolyte solution loaded with the metal base material. 상기 플라즈마 전해 산화 공정을 수행하는 단계는 상기 금속화합물이 상기 전압범위에서 전기영동(電氣泳動)되어 산화피막 상에 복합물층을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 산화피막의 제조방법.The performing of the plasma electrolytic oxidation process includes the step of forming the composite layer on the oxide film by electrophoretic the metal compound in the voltage range. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 금속염 성분은 리튬(Li), 베릴륨(Be), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루 미늄(Al), 규소(Si), 인(P), 황(S), 칼륨(K), Ca(칼슘), 스칸듐(Sc), 타이타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 저매늄(Ge), 비소(As), 셀레늄(Se), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 아이오딘(I), 세슘(Cs), 바륨(Ba), 란타늄(La), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 다이스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu), 하프뮴(Hf), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 금(Au), 수은(Hg), 탈륨(Tl), 납(Pb), 비스무스(Bi), 토륨(Th), 우라늄(U)의 금속염 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 마련되는 것을 특징으로 하는 복합 산화피막의 제조방법.The metal salt component is lithium (Li), beryllium (Be), sodium (Na), magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), potassium (K), Ca (calcium), scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), Zinc (Zn), Gallium (Ga), Low Maenium (Ge), Arsenic (As), Selenium (Se), Rubidium (Rb), Strontium (Sr), Yttrium (Y), Zirconium (Zr), Niobium (Nb) ), Molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), silver (Ag), cadmium (Cd), indium (In), tin (Sn), antimony (Sb), tellurium ( Te, Iodine (I), Cesium (Cs), Barium (Ba), Lanthanum (La), Cerium (Ce), Neodymium (Nd), Samarium (Sm), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dies Prosium (Dy), holmium (Ho), ytterbium (Yb), ruthetium (Lu), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), osmium (Os), iridium ( Any one or more of metal salts of Ir, platinum (Pt), gold (Au), mercury (Hg), thallium (Tl), lead (Pb), bismuth (Bi), thorium (Th), and uranium (U) spirit The method of producing a composite oxide film, characterized in that is provided with. 삭제delete 삭제delete
KR1020090066024A 2009-07-20 2009-07-20 Complex oxide film and method of manufacturing the same KR101143982B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090066024A KR101143982B1 (en) 2009-07-20 2009-07-20 Complex oxide film and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090066024A KR101143982B1 (en) 2009-07-20 2009-07-20 Complex oxide film and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110008603A KR20110008603A (en) 2011-01-27
KR101143982B1 true KR101143982B1 (en) 2012-05-09

Family

ID=43614583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090066024A KR101143982B1 (en) 2009-07-20 2009-07-20 Complex oxide film and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101143982B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013172673A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 Yoon Jong-Oh Plating method and plating solution for zirconium alloy plating and titanium alloy plating
KR101562126B1 (en) * 2014-04-23 2015-10-22 한양대학교 에리카산학협력단 Photocatalysis composite and method of fabricating the same
KR20190089361A (en) 2018-01-22 2019-07-31 (주)명문덴탈 Method for surface treatment of dental implant prosthesis

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101046082B1 (en) * 2011-04-01 2011-07-01 주식회사 위스코하이텍 Plasma electrolysing oxcidation solution for mg alloys goods
KR101303409B1 (en) * 2011-11-07 2013-09-05 주식회사 위스코하이텍 Cooking vessel and method of manufacturing the same
KR101443486B1 (en) * 2013-01-04 2014-09-24 인하대학교 산학협력단 Manufacturing method of DSA anode
KR101455499B1 (en) * 2013-01-10 2014-10-28 서울대학교산학협력단 Method of manufacturing metal plate with luminous property and the plate thereof
KR101459219B1 (en) * 2013-03-19 2014-11-12 주식회사뉴테크 Surface treatment method for cylinder liner and cylinder liner thereby
CN107268062A (en) * 2017-06-26 2017-10-20 赣南师范大学 A kind of preparation method of magnesium alloy plasma oxidation antimicrobial coating
KR102443228B1 (en) * 2020-07-21 2022-09-13 조선대학교산학협력단 Manufacturing method of dental implant using Ti-Nb-Ta alloy and dental implant
KR102240378B1 (en) * 2020-12-29 2021-04-13 한국세라믹기술원 Coating method by plasma electrolytic oxidation with improved emissivity

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030040824A (en) * 2001-11-16 2003-05-23 주식회사 씨-테크 A method of coating Magnesium for protecting from corrode
JP2006348320A (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Shinsuke Mochizuki Ceramic-coated metal material and production method therefor
JP2007308757A (en) * 2006-05-18 2007-11-29 Aisin Seiki Co Ltd Magnesium or magnesium alloy member
JP2008081812A (en) * 2006-09-28 2008-04-10 Nippon Parkerizing Co Ltd Method for coating ceramic film on metal, electrolytic solution used for the method, ceramic film and metallic material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030040824A (en) * 2001-11-16 2003-05-23 주식회사 씨-테크 A method of coating Magnesium for protecting from corrode
JP2006348320A (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Shinsuke Mochizuki Ceramic-coated metal material and production method therefor
JP2007308757A (en) * 2006-05-18 2007-11-29 Aisin Seiki Co Ltd Magnesium or magnesium alloy member
JP2008081812A (en) * 2006-09-28 2008-04-10 Nippon Parkerizing Co Ltd Method for coating ceramic film on metal, electrolytic solution used for the method, ceramic film and metallic material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013172673A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 Yoon Jong-Oh Plating method and plating solution for zirconium alloy plating and titanium alloy plating
KR101562126B1 (en) * 2014-04-23 2015-10-22 한양대학교 에리카산학협력단 Photocatalysis composite and method of fabricating the same
KR20190089361A (en) 2018-01-22 2019-07-31 (주)명문덴탈 Method for surface treatment of dental implant prosthesis

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110008603A (en) 2011-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101143982B1 (en) Complex oxide film and method of manufacturing the same
Kaluđerović et al. Titanium dental implant surfaces obtained by anodic spark deposition–from the past to the future
Kim et al. Electrochemical surface modification of titanium in dentistry
US8057657B2 (en) Treatment of an osteointegrative interface
CN100496622C (en) Strontium containing hydroxyapatite biologically active film and preparation method thereof
EP2014259A1 (en) A bone tissue implant comprising lithium ions
JP4457230B2 (en) Surface treatment method for medical implant material
US20210338889A1 (en) Implant with ceramic coating, method of forming an implant, and method of applying a ceramic coating
US20230293765A1 (en) Medical material for promoting cell growth and inhibiting bacterial adhesion and machining method thereof
Esmaeilnejad et al. Synthesis of titanium oxide nanotubes and their decoration by MnO nanoparticles for biomedical applications
CN102049064B (en) A kind of silicon doping porous nanometer titanium oxide and preparation method thereof
KR20200066867A (en) Coating method of bioactive elements of nano-mesh type titanium-based alloy using a plasma electrolytic oxidation method
Hosseini et al. Tackling the challenges facing the clinical applications of pure PEO hydroxyapatite layers: Co-deposition of YSZ nanoparticles
Cao et al. Osteoinduction evaluation of fluorinated hydroxyapatite and tantalum composite coatings on magnesium alloys
Aghili et al. Synthesis and electrophoretic deposition of zinc oxide and zinc oxide-bioactive glass composite nanoparticles on AZ31 Mg Alloy for biomedical applications
Jang et al. Evaluation of bone formation on ultra-fine structures in simulated body fluid
TWI532883B (en) Titanium or titanium alloy having antibacterial surface and method for manufacturing the same
EP1515759B1 (en) An osteointegrative interface for implantable prostheses and method for its manufacture
KR101015462B1 (en) Titanium dioxide ceramics for implant and fabricating method thereof
Tanurat et al. Osteoblast proliferation on graphene oxide eletrodeposited on anodized titanium
RU2194536C2 (en) Method for producing biologically active implant coating
Vranceanu et al. Pulsed electrochemical deposition of Ag doped hydroxyapatite bioactive coatings on Ti6Al4V for medical purposes
Păun TiO2 Surfaces Modification for Amoxicillin Release Used in Dental Implantology
Cardoso et al. Antimicrobial Cu-Doped TiO2 Coatings on the β Ti-30Nb-5Mo Alloy by Micro-Arc Oxidation
Saleh et al. Effect of UV rrradiation on apatite deposition on anodised TiO2 coating formed under mixed acid solution

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150210

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160406

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170208

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180223

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190211

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200307

Year of fee payment: 9