KR20180062908A - 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막 및 상기 피막의 봉공처리 방법 - Google Patents

플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막 및 상기 피막의 봉공처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 베이스 금속 소재를 준비하는 단계; 상기 베이스 금속 소재의 표면에 산화피막층을 형성하는 단계; 및 상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 세륨계 용액 또는 인산염계 용액에 침지하는 단계를 포함하는 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법에 관한 것으로, 상기 산화피막층에 형성된 기공을 세륨계 물질 및/또는 인산계 물질로 봉공함으로써, 상기 산화피막층은 내식성을 현저하게 증가시킬 수 있다.

Description

플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막 및 상기 피막의 봉공처리 방법{A plasma electrolytic oxidation coatings and A Method for sealing of the same}
본 발명은 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막 및 상기 피막의 봉공처리 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 기공을 봉공할 수 있는 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막 및 상기 피막의 봉공처리 방법에 관한 것이다.
마그네슘/마그네슘 합금을 지칭하는 마그네슘재 또는 알루미늄/알루미늄 합금을 지칭하는 알루미늄재는 낮은 밀도, 우수한 비강도 및 비탄성 계수를 갖추고 있으며 주조성이나 절삭가공성, 치수 안정성 등이 우수할 뿐만 아니라, 전자기파 차폐성, 진동 감쇄 등이 철강에 비하여 우수하여 자동차와 항공기용 부품, 휴대폰 케이스, 노트북 컴퓨터 케이스, 안경테 등에 많이 사용되고 있다.
하지만, 베이스 금속 소재인 상기 마그네슘재 또는 상기 알루미늄재는 여타 경랑 금속에 비해 산화 분위기 조건에서 쉽게 활성화되기 때문에 내식성이 취약하여 부식 방지를 위한 표면 처리가 필요하다.
이러한 베이스 금속 소재의 표면 처리 방법의 하나로서, 전해액 내에서 양극에 금속을 침지시켜 부식 방지 피막을 형성하는 애노다이징(anodizing), 즉 양극 산화가 널리 알려져 있다.
그러나, 상기 양극 산화에 의해 부식 방지 피막을 형성할 경우에는 황산, 크롬산 등 인체에 유해한 성분이 함유된 산 분위기의 전해액을 사용하기 때문에 친환경적인 새로운 표면 처리방법으로서 플라즈마 전해산화(plasma eletrolytic oxidation, PEO)가 주목받고 있다.
플라즈마 전해산화는 알칼리 분위기의 전해액을 이용하므로 친환경적인 표면처리 기법일 뿐만 아니라, 이를 통해 생성된 피막은 치밀하며, 내식성과 내마모성이 우수하고, 피막 위에 도장을 할 경우에 도장의 밀착력을 향상시킬 수 있다.
하지만, 상기 베이스 금속 소재, 즉, 알루미늄재 또는 마그네슘재의 금속 표면에 플라즈마 전해산화법으로 형성시킨 산화피막층은 피막 내부에 수많은 기공들과 균열을 포함하고 있어서, 상기 베이스 금속 소재를 보호해주는 효과가 낮은 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 기공의 내부를 메워주는 봉공처리 기술의 개발이 요구되는 실정이다.
한국공개특허 10-2014-0075454
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 알루미늄재 또는 마그네슘재의 금속 표면에 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 산화피막층의 기공을 봉공할 수 있는 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막 및 상기 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막에 있어서, 상기 피막은 복수개의 기공을 포함하며, 상기 복수개의 기공에 위치하는 세륨계 물질 또는 인산계 물질을 포함하는 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막을 제공한다.
본 발명은 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막에 있어서, 상기 피막은 복수개의 기공을 포함하며, 상기 복수개의 기공에 위치하는 세륨계 물질 및 인산계 물질을 포함하는 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막을 제공한다.
또한, 본 발명은 베이스 금속 소재를 준비하는 단계; 상기 베이스 금속 소재의 표면에 산화피막층을 형성하는 단계; 및 상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 세륨계 용액 또는 인산염계 용액에 침지하는 단계를 포함하는 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 베이스 금속 소재를 준비하는 단계; 상기 베이스 금속 소재의 표면에 산화피막층을 형성하는 단계; 상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 세륨계 용액에 1차 침지하는 단계; 및 상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 인산염계 용액에 2차 침지하는 단계를 포함하는 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법을 제공한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 세륨계 용액 또는 인산염계 용액에 침지시키거나, 또는 세륨계 용액에 1차 침지시킨 후, 인산염계 용액에 2차 침지시킴으로써, 상기 산화피막층에 형성된 기공을 세륨계 물질 및/또는 인산계 물질로 봉공함으로써, 상기 산화피막층은 내식성을 현저하게 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실험예의 표면 모폴러지(Surface morphologies)를 도시하는 실사진이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 실험예의 potentiodynamic polarization curves을 도시하는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 실험예의 potentiodynamic polarization test를 진행한 후의 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재의 표면을 도시한 실사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 실험예의 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재의 표면을 도시한 실사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 실험예의 표면 모폴러지(Surface morphologies)를 도시하는 실사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 실험예의 potentiodynamic polarization curves을 도시하는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실험예인 Ce20P20의 potentiodynamic polarization curves를 도시하고 있다.
도 10은 본 발명에 따른 실험예의 potentiodynamic polarization test를 진행한 후의 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재의 표면을 도시한 실사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법은, 베이스 금속 소재를 준비하는 단계(S110)를 포함한다.
상기 베이스 금속 소재는 마그네슘재 또는 알루미늄재일 수 있으며, 상기 마그네슘재는 마그네슘 또는 마그네슘 합금이고, 상기 알루미늄재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 해당한다.
계속해서, 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법은, 상기 베이스 금속 소재의 표면에 산화피막층을 형성하는 단계(S120)를 포함한다.
이때, 상기 세륨계 용액은 0.01M 이상의 Ce3 + 이온을 포함하는 용액일 수 있으며, 예를 들어, 상기 세륨계 용액의 조성은 0.023M Ce(NO3)3·6H2O 및 0.25M H2O2(at pH = 4)일 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 세륨계 용액의 종류를 제한하는 것은 아니다.
또한, 인산염계 용액은 0.01M 이상의 PO4 3- 이온을 포함하는 용액일 수 있으며, 예를 들어, 상기 인산염계 용액의 조성은 0.1M NaH2PO4일 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 인산염계 용액의 종류를 제한하는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 상기 마그네슘재 또는 상기 알루미늄재는 낮은 밀도, 우수한 비강도 및 비탄성 계수를 갖추고 있으며 주조성이나 절삭가공성, 치수 안정성 등이 우수할 뿐만 아니라, 전자기파 차폐성, 진동 감쇄 등이 철강에 비하여 우수하여 자동차와 항공기용 부품, 휴대폰 케이스, 노트북 컴퓨터 케이스, 안경테 등에 많이 사용되고 있다.
하지만, 베이스 금속 소재인 상기 마그네슘재 또는 상기 알루미늄재는 여타 경랑 금속에 비해 산화 분위기 조건에서 쉽게 활성화되기 때문에 내식성이 취약하여 부식 방지를 위한 표면 처리가 필요하다.
따라서, 본 발명에서는 상기 베이스 금속 소재의 표면에 산화피막층을 형성한다.
이때, 본 발명에서 상기 베이스 금속 소재의 표면에 산화피막층을 형성하는 것은, 플라즈마 전해산화법에 의해 형성할 수 있다.
상기 플라즈마 전해산화는 알칼리 분위기의 전해액을 이용하는 친환경적인 표면처리 기법으로, 이를 통해 생성된 피막은 치밀하며, 내식성과 내마모성이 우수하고, 피막 위에 도장을 할 경우에 도장의 밀착력을 향상시킬 수 있다.
이러한, 플라즈마 전해산화(plasma eletrolytic oxidation, PEO)에 의한 표면 처리방법은 당업계에서 자명한 사항이므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 하며, 예시적으로 한국공개특허 10-2014-0075454를 참조할 수 있다.
계속해서, 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법은, 상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 세륨계 용액 또는 인산염계 용액에 침지하는 단계(S130)를 포함한다.
상술한 바와 같이, 상기 베이스 금속 소재, 즉, 알루미늄재 또는 마그네슘재의 금속 표면에 플라즈마 전해산화법으로 형성시킨 산화피막층은 피막 내부에 수많은 기공들과 균열을 포함하고 있어서, 상기 베이스 금속 소재를 보호해주는 효과가 낮은 문제점을 가지고 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 세륨계 용액 또는 인산염계 용액에 침지시킴으로써, 상기 산화피막층에 형성된 기공을 세륨계 물질 또는 인산계 물질로 봉공하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막은 상기 피막에 형성된 복수개의 기공을 포함하며, 상기 복수개의 기공에 위치하는 세륨계 물질 또는 인산계 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법은 후술하는 바를 제외하고는 상기 제1실시예를 참조할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법은, 베이스 금속 소재를 준비하는 단계(S210)를 포함한다.
상기 베이스 금속 소재는 마그네슘재 또는 알루미늄재일 수 있으며, 상기 마그네슘재는 마그네슘 또는 마그네슘 합금이고, 상기 알루미늄재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 해당한다.
계속해서, 도 2를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법은, 상기 베이스 금속 소재의 표면에 산화피막층을 형성하는 단계(S220)를 포함한다.
이때, 본 발명에서 상기 베이스 금속 소재의 표면에 산화피막층을 형성하는 것은, 플라즈마 전해산화법에 의해 형성할 수 있으며, 이는 상술한 제1실시예와 동일하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
계속해서, 도 2를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법은, 상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 세륨계 용액에 1차 침지하는 단계(S230)를 포함한다.
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법은, 상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 인산염계 용액에 2차 침지하는 단계(S240)를 포함한다.
이때, 상기 세륨계 용액은 0.01M 이상의 Ce3 + 이온을 포함하는 용액일 수 있으며, 예를 들어, 상기 세륨계 용액의 조성은 0.023M Ce(NO3)3·6H2O 및 0.25M H2O2(at pH = 4)일 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 세륨계 용액의 종류를 제한하는 것은 아니다.
또한, 인산염계 용액은 0.01M 이상의 PO4 3- 이온을 포함하는 용액일 수 있으며, 예를 들어, 상기 인산염계 용액의 조성은 0.1M NaH2PO4일 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 인산염계 용액의 종류를 제한하는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 상기 베이스 금속 소재, 즉, 알루미늄재 또는 마그네슘재의 금속 표면에 플라즈마 전해산화법으로 형성시킨 산화피막층은 피막 내부에 수많은 기공들과 균열을 포함하고 있어서, 상기 베이스 금속 소재를 보호해주는 효과가 낮은 문제점을 가지고 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 세륨계 용액에 1차 침지시킨 후, 이를 다시 인산염계 용액에 2차 침지시킴으로써, 상기 산화피막층에 형성된 기공을 세륨계 물질 및 인산계 물질로 봉공하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막은 상기 피막에 형성된 복수개의 기공을 포함하며, 상기 복수개의 기공에 위치하는 세륨계 물질 및 인산계 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실험예를 설명하기로 하며, 다만, 본 발명에서는 하기 실험예에 제한되는 것은 아니다.
[실험예]
베이스 금속 소재로 마그네슘 합금(AZ31, 포스코 코리아)을 사용하였다. 상기 마그네슘 합금은 다음와 같은 조성을 갖는다. 즉, weight percent로, Al : 2.9, Zn : 0.8, Mn : 0.3, Si : 0.1 이하, Fe : 0.005 이하, Cu : 0.05 이하, Ni :0.005이하 및 잔부로 Mg를 포함한다.
상기 베이스 금속의 표면에 플라즈마 전해산화(plasma eletrolytic oxidation, PEO)에 의해 산화피막층을 형성하였다.
상기 플라즈마 전해산화(plasma eletrolytic oxidation, PEO)에서의 용액은 다음과 같다. 즉, 상기 용액은 0.7M NaOH, 0.1M NaF, 0.1M Na3PO4 및 0.1M Na2SiO3를 포함한다.
또한, 플라즈마 전해산화(plasma eletrolytic oxidation, PEO)의 공정 조건은 15±3℃의 온도에서 약 5분간 전해 산화를 진행하였으며, 펄스전류는 0.3ms의 width와 65 Hz의 frequency를 사용하였다.
즉, 상기 공정에 의하여, 마그네슘재의 베이스 금속 소재의 상부에 플라즈마 전해산화에 의한 산화피막층을 형성하였다.
이후, 상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 세륨계 용액 또는 인산염계 용액에 침지하여, 상기 산화피막층에 형성된 기공을 봉공하였다.
또한, 이와는 달리, 상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 세륨계 용액에 1차 침지시킨 후, 인산염계 용액에 2차 침지하여, 상기 산화피막층에 형성된 기공을 봉공하였다.
이때, 상기 세륨계 용액의 조성은 0.023M Ce(NO3)3·6H2O 및 0.25M H2O2(at pH = 4)이고, 또한, 인산염계 용액의 조성은 0.1M NaH2PO4이며, 다만, 본 발명에서 상기 세륨계 용액 및 인산염계 용액의 조성을 제한하는 것은 아니다.
한편, 본 발명에서는 하기 표 1과 같은 조건으로 실험을 진행하였다.
Figure pat00001
상기 표 1에서 PEO는 산화피막층 만을 형성한 상태, 즉, 기공을 봉공하기 위한 봉공처리를 하지 않은 상태를 의미하며, Ce10은 세륨계 용액만으로 10분간 봉공처리한 실험예, P10은 인산염계 용액만으로 10분간 봉공처리한 실험예, Ce10P20은 세륨계 용액으로 10분간 1차 봉공처리 한 후, 인산염계 용액으로 20분간 2차 봉공처리한 실험예를 의미한다. 이하, 다른 실험예도 동일한 방법으로 해석될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 실험예의 표면 모폴러지(Surface morphologies)를 도시하는 실사진이다. 이때, 도 3에서는 세륨계 용액 또는 인산염계 용액을 통해 봉공처리한 경우를 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, PEO, 즉, 기공을 봉공하기 위한 봉공처리를 하지 않고, 산화피막층 만을 형성한 상태에서는 상기 산화피막층에 매우 많은 기공들이 존재함을 알 수 있다.
하지만, 세륨계 용액 또는 인산계 용액에 침지하여 봉공처리를 한 경우에는 처리시간에 따라 점차적으로 기공이 봉공됨을 확인할 수 있으며, 따라서, 본 발명에 따른 산화피막층은 복수개의 기공을 포함하며, 상기 복수개의 기공에 위치하는 세륨계 물질 또는 인산계 물질을 포함함을 확인할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 실험예의 potentiodynamic polarization curves을 도시하는 그래프이다. 이때, 도 4a는 세륨계 용액에 침지한 경우를 도시하고 있으며, 도 4b는 인산염계 용액에 침지한 경우를 도시하고 있다.
또한, 표 2는 본 발명에 따른 실험예의 errors of corrosion potential (Ecorr) 및 corrosion current density(icorr) 값을 도시하였다.
Figure pat00002
먼저, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, PEO, 즉, 기공을 봉공하기 위한 봉공처리를 하지 않고, 산화피막층 만을 형성한 상태와 세륨계 용액 또는 인산계 용액으로 봉공처리를 한 경우의 potentiodynamic polarization curves를 비교시, 세륨계 용액 또는 인산계 용액으로 봉공처리를 한 경우의 potentiodynamic polarization curves가 그래프 상의 좌측으로 이동함을 확인할 수 있다.
또한, 표 2를 참조하면, PEO의 corrosion current density(icorr) 값은 125.9 × 10-8 A cm-2인 반면에, Ce60의 corrosion current density(icorr) 값은 13.5 × 10-8 A cm-2이고, P60의 corrosion current density(icorr) 값은 13.4 × 10-8 A cm-2에 해당함을 알 수 있다. 즉, 봉공처리를 한 경우, corrosion current density(icorr)이 상승함을 확인할 수 있다.
또한, 표 2를 참조하면, PEO의 errors of corrosion potential (Ecorr) 값은 -1.38 V vs. SCE 인 반면에, Ce10의 errors of corrosion potential (Ecorr) 값은 -1.56 V vs. SCE 이고, P10의 errors of corrosion potential (Ecorr) 값은 -1.60 V vs. SCE 에 해당함을 알 수 있다. 즉, 봉공처리를 한 경우, errors of corrosion potential (Ecorr)이 상승함을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 실험예의 potentiodynamic polarization test를 진행한 후의 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재의 표면을 도시한 실사진이다.
도 5를 참조하면, PEO의 경우, potentiodynamic polarization test를 진행한 후에는 산화피막층이 거의 남아 있지 않음을 확인할 수 있으나, 세륨계 용액 또는 인산염계 용액으로 봉공처리를 한 경우에는 처리 시간에 따라 베이스 금속 소재의표면에 산화피막층이 양호하게 남아 있음을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 실험예의 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재의 표면을 도시한 실사진이다.
이때, 도 6a는 세륨계 용액을 통해 봉공처리한 예를 도시하고 있으며, 도 6b는 세륨계 용액으로 1차 처리한 이후, 인산계 용액으로 2차 처리한 경우를 도시하고 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 봉공처리된 용액에 따라, 베이스 금속 소재의 표면에 형성된 산화피막층의 색상이 상이해짐을 알 수 있으며, 이는 봉공처리된 용액의 특성에 따라 색상이 발현되기 때문이다.
도 7은 본 발명에 따른 실험예의 표면 모폴러지(Surface morphologies)를 도시하는 실사진이다. 이때, 도 7에서는 세륨계 용액으로 1차 처리하고, 인산염계 용액으로 2차 처리한 경우를 도시하고 있다.
도 7을 참조하면, 세륨계 용액 및 인산계 용액에 침지하여 봉공처리를 한 경우에는 처리시간에 따라 점차적으로 기공이 봉공됨을 확인할 수 있으며, 따라서, 본 발명에 따른 산화피막층은 복수개의 기공을 포함하며, 상기 복수개의 기공에 위치하는 세륨계 물질 및 인산계 물질을 포함함을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 실험예의 potentiodynamic polarization curves을 도시하는 그래프이다. 이때, 도 8에서는 인산염계 용액에 침지한 경우 및 세륨계 용액에 침지한 후 인산계 용액에 침지한 경우를 도시하고 있다.
도 8을 참조하면, 세륨계 용액에 침지한 후 인산계 용액에 침지한 경우는 인산염계 용액에 침지하여 봉공처리를 한 경우보다 potentiodynamic polarization curves가 그래프 상의 좌측으로 이동함을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실험예인 Ce20P20의 potentiodynamic polarization curves를 도시하고 있다.
도 9에서 알 수 있는 바와 같이, Ce20P20의 potentiodynamic polarization curves은 1차에서 3차까지 거의 유사하여, 본 발명에 따른 실험예는 재현성이 있음을 확인할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 실험예의 potentiodynamic polarization test를 진행한 후의 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재의 표면을 도시한 실사진이다.
도 10를 참조하면, 세륨계 용액 및 인산염계 용액으로 봉공처리를 한 경우에는 potentiodynamic polarization test를 진행한 후에도 베이스 금속 소재의 표면에 산화피막층이 매우 양호하게 남아 있음을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 베이스 금속 소재, 즉, 알루미늄재 또는 마그네슘재의 금속 표면에 플라즈마 전해산화법으로 형성시킨 산화피막층은 피막 내부에 수많은 기공들과 균열을 포함하고 있어서, 상기 베이스 금속 소재를 보호해주는 효과가 낮은 문제점을 가지고 있다.
하지만, 본 발명에서는 상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 세륨계 용액 또는 인산염계 용액에 침지시키거나, 또는 세륨계 용액에 1차 침지시킨 후, 인산염계 용액에 2차 침지시킴으로써, 상기 산화피막층에 형성된 기공을 세륨계 물질 및/또는 인산계 물질로 봉공하는 것을 특징으로 한다.
이로 인해, 본 발명에 따른 산화피막층은 내식성이 현저하게 증가할 수 있으며, 따라서, 상기 산화피막층의 상기 베이스 금속 소재의 보호효과를 증대시킬 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (4)

  1. 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막에 있어서,
    상기 피막은 복수개의 기공을 포함하며, 상기 복수개의 기공에 위치하는 세륨계 물질 또는 인산계 물질을 포함하는 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막.
  2. 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막에 있어서.
    상기 피막은 복수개의 기공을 포함하며, 상기 복수개의 기공에 위치하는 세륨계 물질 및 인산계 물질을 포함하는 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막.
  3. 베이스 금속 소재를 준비하는 단계;
    상기 베이스 금속 소재의 표면에 산화피막층을 형성하는 단계; 및
    상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 세륨계 용액 또는 인산염계 용액에 침지하는 단계를 포함하는 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법.
  4. 베이스 금속 소재를 준비하는 단계;
    상기 베이스 금속 소재의 표면에 산화피막층을 형성하는 단계;
    상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 세륨계 용액에 1차 침지하는 단계; 및
    상기 산화피막층을 포함하는 베이스 금속 소재를 인산염계 용액에 2차 침지하는 단계를 포함하는 플라즈마 전해산화법에 의해 형성된 피막의 봉공처리 방법.
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