KR20190134157A - Method for treating a surface of aluminum-silicon alloy material - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a surface treatment method of an aluminum-silicon alloy. The surface treatment method of an aluminum-silicon alloy specimen may form an oxide film on a surface of the alloy specimen faster by plasma oxidation treatment. In addition, by polishing the surface of the alloy specimen and then plasma oxidation to form an oxide coating, not only the interface adhesion between the alloy specimen surface and the oxide coating can be improved, but also defects such as cracks can be prevented. Furthermore, when a heat treatment step is further performed after the oxide film is formed, pores, cracks, etc. in the oxide film may be sealed, thereby further improving wear resistance of the alloy specimen.

Description

알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법{METHOD FOR TREATING A SURFACE OF ALUMINUM-SILICON ALLOY MATERIAL}Surface Treatment of Aluminum-Silicon Alloy Specimens {METHOD FOR TREATING A SURFACE OF ALUMINUM-SILICON ALLOY MATERIAL}

본 발명은 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법에 관한 것이다. The present invention relates to a surface treatment method of an aluminum-silicon alloy specimen.

냉매용 압축기 중 스크롤 압축기는 타 압축기에 비해 소형화 가능한 간단한 구조이며, 소음/진동이 적고 효율이 우수하여 냉/공조 시스템에 확대 적용되고 있다. 상기 스크롤 압축기의 소재로는 주로 주철이 사용되었으나, 현재는 알루미늄 합금으로 대체되고 있다. 이로 인해, 강도 및 내마모성 등과 같은 기계적인 특성이 우수하고 경량인 알루미늄 합금에 대한 개발이 요구되고 있다. 이에, 알루미늄 합금의 표면에 산화물 피막을 형성시켜 기계적 특성을 향상시키는 방법들이 제안되었다.Among the refrigerant compressors, the scroll compressor has a simple structure that can be miniaturized compared to other compressors, and has been widely applied to a cooling / air conditioning system due to its low noise / vibration and excellent efficiency. Cast iron is mainly used as a material of the scroll compressor, but is now replaced by an aluminum alloy. For this reason, development of an aluminum alloy which is excellent in mechanical properties such as strength and wear resistance and is lightweight is required. Thus, methods for improving the mechanical properties by forming an oxide film on the surface of the aluminum alloy has been proposed.

양극 산화처리방법은 알루미늄 합금과 같은 금속 소재의 표면에 산화물 피막을 형성시키는 일반적인 방법들 중 하나이다. 상기 양극 산화처리방법은 금속 소재를 산 및 염기성 전해액 속에서 양분극 처리하여 소재의 표면에 산화물 피막을 형성하는 방법이다. 상기 양극 산화처리방법으로 형성된 산화물 피막은 수 마이크로미터의 두께를 가지며, 부식, 마모, 외부 충격 등으로부터 금속 소재의 표면을 보호하는 역할을 한다. Anodizing is one of the common methods of forming an oxide film on the surface of a metal material such as an aluminum alloy. The anodic oxidation method is a method of forming an oxide film on the surface of a material by positively polarizing a metal material in an acid and a basic electrolyte solution. The oxide film formed by the anodic oxidation treatment has a thickness of several micrometers, and serves to protect the surface of the metal material from corrosion, abrasion, external impact, and the like.

그러나, 상기 양극 산화처리방법은 최대 인가 전압이 50 V로 낮아, 금속 소재의 표면에 원하는 두께의 산화물 피막을 형성하는데 비교적 긴 시간이 소요되어 공정 효율이 떨어진다는 문제가 있다. 예를 들어, 알루미늄-실리콘 합금의 표면에 약 20 ㎛ 두께의 산화물 피막을 형성하기 위해서는, 양극 산화처리를 약 2시간 이상 수행해야 한다. 또한, 상기 양극 산화처리방법을 적용할 경우 금속 소재의 모서리 부분에 산화물 피막이 형성될 때 크랙이 발생한다는 문제가 있다. However, the anodic oxidation treatment method has a problem that the maximum applied voltage is low as 50 V, so that it takes a relatively long time to form an oxide film having a desired thickness on the surface of the metal material and thus the process efficiency is lowered. For example, in order to form an oxide film having a thickness of about 20 μm on the surface of the aluminum-silicon alloy, anodizing treatment should be performed for about 2 hours or more. In addition, when the anodization method is applied, there is a problem in that cracks occur when an oxide film is formed at a corner of a metal material.

이에, 보다 빠르고 효율적인 방법으로 금속 표면을 처리하는 다양한 방법들이 소개되었다. 일례로, 한국 등록특허 제10-1214400호는 규산나트륨(sodium silicate) 및 수산화나트륨을 포함하고, Na2CrO7H2O, (NH4)6Mo7O24·4H2O 및 5(NH4)2O·12WO3·11H2O 등을 첨가한 전해액을 이용하여 알루미늄계 금속의 표면을 처리하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 방법은 고가의 시료를 포함하는 전해액을 사용하고 있어 경제적이지 못하다는 문제가 있다.Thus, various methods of treating metal surfaces in a faster and more efficient manner have been introduced. For example, Korean Patent No. 10-1214400 includes sodium silicate and sodium hydroxide, Na 2 CrO 7 H 2 O, (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O and 5 (NH 4) 2 O · and using 12WO 3 · 11H 2 O was added to the electrolytic solution, etc. discloses a method of processing a surface of an aluminum-based metal. However, the above method uses an electrolyte solution containing an expensive sample, which is not economical.

한국 등록특허 제10-1214400호Korea Patent Registration No. 10-1214400

따라서, 본 발명의 목적은 산화처리 시간이 짧아 생산 효율이 높고, 비용 절감 측면에서 보다 경제적이며, 크랙이 없는 산화물 피막을 표면에 형성할 수 있는 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법을 제공하고자 한다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for surface treatment of aluminum-silicon alloy specimens in which an oxidation treatment time is short, production efficiency is high, cost is more economical, and a crack-free oxide film can be formed on the surface. .

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, (1) 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면을 연마하는 단계; 및 (2) 상기 합금 시편의 표면을 전해액 중에서 플라즈마 산화처리하는 단계를 포함하는 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, (1) polishing the surface of the aluminum-silicon alloy specimen; And (2) provides a surface treatment method of the aluminum-silicon alloy specimen comprising the step of plasma oxidation treatment of the surface of the alloy specimen in the electrolyte.

본 발명에 따른 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법은 플라즈마 산화처리 방법으로 상기 합금 시편의 표면에 보다 빠르게 산화물 피막을 형성시킬 수 있어, 공정 시간 및 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 종래 기술에서 사용하는 전해액들보다 저렴한 화합물을 사용함으로써 비용을 절감할 수 있다. 또한, 합금 시편의 표면을 연마한 후 플라즈마 산화처리하여 산화물 피막을 형성시킴으로써 합금 시편 표면과 산화물 피막과의 계면 밀착력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 크랙 등의 불량 발생도 방지할 수 있다. 나아가, 산화물 피막 형성 후 열처리 단계를 추가 수행하는 경우, 산화물 피막 내 기공, 크랙 등을 봉공(sealing) 처리할 수 있어 합금 시편의 내마모성을 보다 향상시킬 수 있다. The surface treatment method of the aluminum-silicon alloy specimen according to the present invention can form an oxide film on the surface of the alloy specimen faster by the plasma oxidation treatment method, thereby improving process time and efficiency. Furthermore, the cost can be reduced by using a compound that is cheaper than the electrolytes used in the prior art. In addition, by polishing the surface of the alloy specimen and then plasma oxidation to form an oxide film, not only the interface adhesion between the alloy specimen surface and the oxide film can be improved, but also defects such as cracks can be prevented. Furthermore, when the heat treatment step is further performed after the oxide film is formed, the pores, cracks, and the like in the oxide film may be sealed to further improve wear resistance of the alloy specimen.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법의 순서도이다.
도 2는 실시예 4 및 비교예 4에서 얻은 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면을 주자전자현미경(SEM)으로 촬영한 사진이다.
1 is a flow chart of the surface treatment method of the aluminum-silicon alloy specimen according to the present invention.
2 is a photograph of the surface of the aluminum-silicon alloy specimens obtained in Example 4 and Comparative Example 4 by a runner electron microscope (SEM).

본 발명은 이하에 개시된 내용에 한정되는 것이 아니라, 발명의 요지가 변경되지 않는 한 다양한 형태로 변형될 수 있다. The present invention is not limited to the contents disclosed below, but may be modified in various forms as long as the gist of the present invention is not changed.

본 명세서에서 "포함"한다는 것은 특별한 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해하여야 한다."Including" in the present specification means that it may further include other components unless otherwise specified. In addition, all numbers and expressions indicating amounts of components, reaction conditions, and the like described herein are to be understood as being modified in all instances by the term "about" unless otherwise specified.

본 발명의 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법은, (1) 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면을 연마하는 단계; 및 (2) 상기 합금 시편의 표면을 전해액 중에서 플라즈마 산화처리하는 단계를 포함한다. Surface treatment method of the aluminum-silicon alloy specimen of the present invention, (1) polishing the surface of the aluminum-silicon alloy specimen; And (2) plasma oxidizing the surface of the alloy specimen in an electrolyte solution.

단계 (1)Step (1)

본 단계는 알루미늄-실리콘 합금의 표면을 연마하여 경면(鏡面)을 만드는 단계이다. 구체적으로, 알루미늄-실리콘 합금의 시편을 준비하고, 상기 합금 시편의 표면을 5 micron 이하, 3 micron 이하, 0.1 내지 5 micron, 또는 0.1 내지 3 micron이 되도록 연마(폴리싱;polishing)할 수 있다. "micron"은 연마 시 사용되는 연마 패드의 규격을 말하며, 당업계의 금속 연마 공정에서 통용되는 통상의 단위이다.This step is to make a mirror surface by polishing the surface of the aluminum-silicon alloy. Specifically, a specimen of aluminum-silicon alloy may be prepared, and the surface of the alloy specimen may be polished to be 5 micron or less, 3 micron or less, 0.1 to 5 micron, or 0.1 to 3 micron. "micron" refers to a specification of a polishing pad used for polishing, and is a common unit commonly used in metal polishing processes in the art.

예컨대, 상기 합금 시편을 3 micron의 연마 패드를 이용해 연마하여 약 3 micron까지 연마를 진행하면, 상기 합금 시편의 표면은 거울과 같은 경면이 될 수 있다. 이때 상기 연마 패드는 필요에 따라 다이아몬드 페이스트와 함께 사용할 수 있다. For example, when the alloy specimen is polished using a polishing pad of 3 microns and polished to about 3 microns, the surface of the alloy specimen may be a mirror-like mirror surface. In this case, the polishing pad may be used together with a diamond paste as necessary.

상기 합금 시편이 경면 상태의 표면조도(surface roughness)를 가질 때, 상기 합금 시편 표면과 산화물 피막과의 계면 밀착력이 향상될 수 있다.  When the alloy specimen has a surface roughness in the mirror state, the interfacial adhesion between the alloy specimen surface and the oxide film may be improved.

상기 알루미늄-실리콘 합금 시편은 알루미늄, 실리콘, 구리, 마그네슘 등의 성분들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 합금은 실리콘 5 내지 15 중량%, 7 내지 15 중량%, 5 내지 14 중량%, 9 내지 15 중량%, 또는 7 내지 14 중량%의 실리콘을 포함할 수 있다. 또한, 상기 합금은 0.1 내지 5 중량%, 0.1 내지 3 중량%, 1 내지 5 중량% 또는 1 내지 3 중량%의 구리를 포함할 수 있다. 또한, 상기 합금은 0.1 내지 1.5 중량%, 또는 0.1 내지 1 중량%의 마그네슘을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 합금은 0.1 내지 3 중량%, 0.1 내지 2 중량%, 또는 0.1 내지 1 중량%의 니켈을 추가로 포함할 수 있다. 이외에 상기 합금 시편의 잔량은 알루미늄일 수 있다.The aluminum-silicon alloy specimen may include components such as aluminum, silicon, copper, and magnesium. Specifically, the alloy may include 5 to 15% by weight, 7 to 15% by weight, 5 to 14% by weight, 9 to 15% by weight, or 7 to 14% by weight of silicon. In addition, the alloy may include 0.1 to 5% by weight, 0.1 to 3% by weight, 1 to 5% by weight or 1 to 3% by weight of copper. In addition, the alloy may comprise 0.1 to 1.5% by weight, or 0.1 to 1% by weight of magnesium. Furthermore, the alloy may further comprise 0.1 to 3% by weight, 0.1 to 2% by weight, or 0.1 to 1% by weight of nickel. In addition, the balance of the alloy specimen may be aluminum.

알루미늄-실리콘 합금 분야에서 실리콘의 함량이 약 10 중량% 내외, 구체적으로, 9 중량% 이상인 경우 실리콘을 고함량으로 포함한다고 평가하며, 이러한 고함량의 실리콘을 포함하는 알루미늄-실리콘 합금은 알루미늄의 장점들(예: 경량 등)을 유지하면서 고강도를 가질 수 있다. In the field of aluminum-silicon alloy, the silicon content is about 10% by weight, specifically, when it is 9% by weight or more, it is evaluated that silicon is included in a high content, and the aluminum-silicon alloy including the high content of silicon has the advantages of aluminum. It can have high strength while keeping them (eg light weight).

단계 (2)Step 2

본 단계는 연마된 합금 시편의 표면을 전해액 중에서 플라즈마 산화처리하는 단계이다. 구체적으로, 상기 전해액에 상기 합금 시편을 침지시킨 후, 플라즈마 산화처리하여 상기 합금 시편의 표면에 산화물 피막을 형성시킬 수 있다. In this step, the surface of the polished alloy specimen is subjected to plasma oxidation in an electrolyte solution. Specifically, after the alloy specimen is immersed in the electrolyte solution, plasma oxidation may be performed to form an oxide film on the surface of the alloy specimen.

상기 전해액은 수산화나트륨(NaOH) 및 메타규산나트륨(Na2SiO3)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 전구체를 포함할 수 있다. 구체적으로, 전해액은 상기 전구체를 0.0001 M 내지 1 M, 0.001 M 내지 1 M, 0.001 M 내지 0.5 M, 또는 0.001 M 내지 0.05 M로 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전해액은 0.001 M 내지 0.5 M 또는 0.001 M 내지 0.3 M의 수산화나트륨, 및 0.001 M 내지 1M, 0.001 M 내지 0.5 M, 0.001 내지 0.3 M, 또는 0.001 내지 0.1 M의 메타규산나트륨을 포함할 수 있다.The electrolyte solution may include at least one precursor selected from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH) and sodium metasilicate (Na 2 SiO 3 ). Specifically, the electrolyte may include the precursor in 0.0001 M to 1 M, 0.001 M to 1 M, 0.001 M to 0.5 M, or 0.001 M to 0.05 M. More specifically, the electrolyte solution contains 0.001 M to 0.5 M or 0.001 M to 0.3 M sodium hydroxide, and 0.001 M to 1 M, 0.001 M to 0.5 M, 0.001 to 0.3 M, or 0.001 to 0.1 M sodium metasilicate can do.

상기 플라즈마 산화처리는 350 V 이상의 전압을 인가하여 합금 표면에 플라즈마가 발생하도록 처리하는 것이다.In the plasma oxidation treatment, a plasma is generated on an alloy surface by applying a voltage of 350 V or more.

상기 플라즈마 산화처리는 플라즈마를 발생시키는 조건에서 산화처리하는 것이면 제한하지 않으며, 구체적으로, 플라즈마 전해 산화처리(Plasma Electrolytic Oxidation;PEO) 방법으로 수행하여 산화처리할 수 있다. 상기 PEO 방법은 마이크로 아크 산화처리(Micro Arc Oxidation;MAO)라고도 불린다. The plasma oxidation treatment is not limited as long as the oxidation treatment is performed under a condition of generating a plasma. Specifically, the plasma oxidation treatment may be performed by plasma electrolytic oxidation (PEO). The PEO method is also called Micro Arc Oxidation (MAO).

보다 구체적으로, 상기 플라즈마 산화처리시, 인가 전압이 350 내지 500 V, 350 내지 480 V, 380 내지 500 V, 380 내지 480 V, 또는 400 내지 480 V일 수 있고, 처리 시간은 5 내지 15 분, 7 내지 15 분, 5 내지 13 분, 또는 7 내지 13 분일 수 있다. More specifically, in the plasma oxidation treatment, the applied voltage may be 350 to 500 V, 350 to 480 V, 380 to 500 V, 380 to 480 V, or 400 to 480 V, the treatment time is 5 to 15 minutes, 7 to 15 minutes, 5 to 13 minutes, or 7 to 13 minutes.

상기 단계 (2)의 플라즈마 산화처리를 통해 합금 시편 표면에 두께는 10 내지 100 micron, 30 내지 100 micron, 30 내지 80 micron, 또는 50 내지 80 micron의 산화물 피막이 형성될 수 있다. Through the plasma oxidation treatment of step (2), an oxide film having a thickness of 10 to 100 micron, 30 to 100 micron, 30 to 80 micron, or 50 to 80 micron may be formed on the surface of the alloy specimen.

일반적으로, 플라즈마 발생 하에서 산화처리된 산화물 피막의 경우에는 매우 빠른 속도로 산화처리됨으로써 산화물 피막이 다수의 미세한 포어(pore)를 갖는 다공성 구조로 형성되고, 이러한 다공성 구조의 산화물 피막은 크랙이나 들뜸과 같은 불량을 유발한다. 또한, 다공성 구조의 산화물 피막은 산화될 수 있는 면적이 비교적 커서 쉽게 부식될 수 있다. In general, in the case of an oxide film oxidized under plasma generation, the oxide film is oxidized at a very high rate so that the oxide film is formed into a porous structure having a plurality of fine pores, and the oxide film of such a porous structure is cracked or lifted. Cause badness. In addition, the oxide film of the porous structure has a relatively large area that can be oxidized and can be easily corroded.

따라서, 합금 시편의 표면에 플라즈마 산화처리로 산화물 피막을 형성시킨 후에는 산화물 피막 내에 포어들을 봉공(sealing) 처리하는 단계를 추가로 더 수행할 수 있다. Therefore, after the oxide film is formed on the surface of the alloy specimen by plasma oxidation, sealing of the pores in the oxide film may be further performed.

즉, 본 발명에 따른 알루미늄-실리콘 합금의 표면처리방법은 상기 단계 (2) 이후, (3) 플라즈마 산화처리된 합금을 수(水) 중에서 열처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.That is, the surface treatment method of the aluminum-silicon alloy according to the present invention may further include, after step (2), (3) heat-treating the plasma oxidized alloy in water.

단계 (3)Step 3

본 단계는 산화물 피막이 형성된 합금 시편을 수 중에서 열처리하는 단계이다. This step is to heat-treat the alloy specimen having the oxide film in water.

상기 단계 (2)에서 플라즈마 산화처리된 합금 시편은 80 내지 130 ℃, 80 내지 120 ℃, 또는 90 내지 110 ℃의 수 중에 침지시켜 열처리하여 상기 산화물 피막이 보다 치밀한 구조를 가질 수 있도록 한다. 구체적으로, 수 중에서 열처리를 하게 되면 상기 산화물 피막 내 포어들의 체적이 팽창하게 되므로 포어들이 막히게 된다. The alloy specimen subjected to the plasma oxidation treatment in step (2) is immersed in water at 80 to 130 ° C., 80 to 120 ° C., or 90 to 110 ° C. to be heat-treated so that the oxide film can have a more dense structure. Specifically, when the heat treatment in water expands the volume of the pores in the oxide film is clogged pores.

이 외에, 봉공처리제를 첨가하여 봉공 처리하는 방법을 사용할 수도 있다. 일례로, 에탄올 기반의 스테아릭산(Stearic acid)을 전구체로 사용하여 봉공 처리할 수 있다. 상기 물질을 첨가하는 경우, 봉공 처리 효과가 일부 상승할 수 있으나, 일반적으로 열처리시 알코올류는 휘발되어 공정 단가가 상승한다는 문제점이 있으므로, 수 중에서 열처리하는 방법이 보다 바람직하다. In addition, the method of sealing by adding a sealing agent can also be used. For example, ethanol-based stearic acid (Stearic acid) can be used as a precursor sealing. When the material is added, the sealing effect may be partially increased, but in general, alcohols are volatilized during the heat treatment, so that the process cost increases. Therefore, the method of heat treatment in water is more preferable.

상기 열처리 단계 이후에는 합금 시편을 건조시킨다. After the heat treatment step, the alloy specimen is dried.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법은 플라즈마 산화처리 방법으로 상기 합금 시편의 표면에 보다 빠르게 산화물 피막을 형성시킬 수 있어, 공정 시간 및 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 종래 기술에서 사용하는 전해액들보다 저렴한 화합물을 사용함으로써 비용을 절감할 수 있다. As described above, the surface treatment method of the aluminum-silicon alloy specimen according to the present invention can form an oxide film on the surface of the alloy specimen faster by the plasma oxidation treatment method, it is possible to improve the process time and efficiency. Furthermore, the cost can be reduced by using a compound that is cheaper than the electrolytes used in the prior art.

또한, 합금 시편의 표면을 연마하여 표면 조도를 제어한 후 플라즈마 산화처리하여 산화물 피막을 형성시킴으로써 합금 시편 표면과 산화물 피막과의 계면 밀착력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 크랙 등의 불량 발생도 방지할 수 있다. In addition, by polishing the surface of the alloy specimen to control the surface roughness, and then plasma oxidation treatment to form an oxide coating, not only can the interface adhesion between the alloy specimen surface and the oxide coating be improved, but also defects such as cracks can be prevented. Can be.

나아가, 산화물 피막 형성 후 열처리 단계를 추가 수행하는 경우, 산화물 피막 내 기공, 크랙 등을 봉공(sealing) 처리할 수 있어 합금 시편의 내마모성을 보다 향상시킬 수 있다. Furthermore, when the heat treatment step is further performed after the oxide film is formed, the pores, cracks, and the like in the oxide film may be sealed to further improve wear resistance of the alloy specimen.

이에, 본 발명에 따른 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법은 차량, 항공기, 의료 등의 다양한 부품들의 표면처리시 유용하게 사용할 수 있다. Therefore, the surface treatment method of the aluminum-silicon alloy specimen according to the present invention can be usefully used for the surface treatment of various components such as vehicles, aircraft, medical.

상기 내용을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 실시예의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The above content is described in more detail by the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the examples is not limited thereto.

[[ 실시예Example ]]

실시예Example 1 : 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리  1: Surface Treatment of Aluminum-Silicon Alloy Specimen

12 중량%의 실리콘, 3 중량%의 구리, 0.5 중량%의 마그네슘, 0.5 중량%의 니켈, 및 잔량의 알루미늄을 포함하는 알루미늄-실리콘 합금을 50 mm × 30 mm × 5 mm (가로×세로×두께)로 절단하여 시편을 제조하고, 시편의 표면을 3 micron 까지연마하여 경면이 되도록 하였다. An aluminum-silicon alloy comprising 12% by weight of silicon, 3% by weight of copper, 0.5% by weight of magnesium, 0.5% by weight of nickel, and the balance of aluminum was 50 mm × 30 mm × 5 mm (width × length × thickness). The specimen was prepared by cutting in), and the surface of the specimen was polished to 3 micron to be mirror surface.

이후, 탈이온수에 0.0018 M의 수산화나트륨 및 0.05 M의 메타규산나트륨을 용해시킨 전해액을 제조하고 상기 전해액에 상기 시편을 침지시킨 후, PEO 방법으로 합금 시편의 표면을 플라즈마 산화처리하였다.Thereafter, an electrolyte solution in which 0.0018 M sodium hydroxide and 0.05 M sodium metasilicate was dissolved in deionized water was prepared, and the specimen was immersed in the electrolyte, and then the surface of the alloy specimen was plasma-oxidized by PEO.

이후, 상기 시편을 음극으로, 티타늄 메쉬를 양극으로 사용하고, 최대 허용 전압은 400 V, 처리시간 5분, 전압 인가 방식은 정전압(constant voltage; CV)을 사용하였으며, 정류기로는 60Hz의 교류 전원(AC)을 사용하여 상기 시편을 플라즈마 산화처리하였다. Thereafter, the specimen was used as the cathode, the titanium mesh was used as the anode, the maximum allowable voltage was 400 V, the processing time was 5 minutes, and the voltage applied was a constant voltage (CV). The specimen was plasma oxidized using (AC).

그 다음, 상기 플라즈마 산화처리된 시편을 100℃ 끊는 물에 30분간 침지시키고, 다시 꺼내서 상온에서 완전히 건조시켰다. Then, the plasma oxidized specimen was immersed in water at 100 ° C. for 30 minutes, taken out again, and dried completely at room temperature.

실시예 2 내지 4: 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리 Examples 2 to 4 : surface treatment of aluminum-silicon alloy specimens

하기 표 1에 기재된 바와 같이 플라즈마 산화처리시 전압 및 인가 시간을 다르게 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 표면처리하였다. As described in Table 1, the surface treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the voltage and application time were different during the plasma oxidation treatment.

비교예Comparative example 1 내지 4 : 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리 1 to 4: surface treatment of aluminum-silicon alloy specimens

#1000 SiC paper(DEERFOS)로 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면을 처리하였다. The surface of the aluminum-silicon alloy specimens was treated with # 1000 SiC paper (DEERFOS).

[[ 평가예Evaluation example ]]

평가예Evaluation example 1: 내마모성 평가 1: wear resistance evaluation

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 표면처리된 알루미늄-실리콘 합금 시편에 대하여 KS D 8314에 의거하여 내마모성을 평가하였다. The wear resistance was evaluated based on KS D 8314 for the aluminum-silicon alloy specimens surface treated in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4.

전압(V)Voltage (V) 시간(분)Minutes 내마모성 평가 결과 Log (mm2/kg)Abrasion Resistance Evaluation Results Log (mm 2 / kg) 400400 55 비교예 1Comparative Example 1 -5.63532-5.63532 실시예 1Example 1 -5.65979-5.65979 400400 1515 비교예 2Comparative Example 2 -5.61592-5.61592 실시예 2Example 2 -5.66189-5.66189 500500 55 비교예 3Comparative Example 3 -5.56752-5.56752 실시예 3Example 3 -5.57609-5.57609 500500 1515 비교예 4Comparative Example 4 -5.30182-5.30182 실시예 4Example 4 -5.33034-5.33034

평가예Evaluation example 2: 표면상태 평가 2: surface condition evaluation

상기 실시예 4 및 비교예 4에서 표면처리된 알루미늄-실리콘 합금의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다. The surface of the aluminum-silicon alloy surface-treated in Example 4 and Comparative Example 4 was photographed with a scanning electron microscope (SEM). The results are shown in FIG.

도 2를 살펴보면, 실시예 4에서 표면처리된 알루미늄-실리콘 합금 시편은 산화물 피막이 치밀하게 형성되어 있는 반면, 비교예 4의 합금 시편은 산화물 피막과 합금 표면 사이의 계면이 떨어져 있을 뿐만 아니라, 실시예의 산화물 피막에 비해서 구조 내 포어가 다수 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 2, the aluminum-silicon alloy specimens surface-treated in Example 4 had a densely formed oxide film, whereas the alloy specimens of Comparative Example 4 not only had an interface between the oxide film and the alloy surface but also were separated from each other. It was confirmed that a large number of pores in the structure were formed as compared with the oxide film.

Claims (10)

(1) 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면을 연마하는 단계; 및
(2) 상기 합금 시편의 표면을 전해액 중에서 플라즈마 산화처리하는 단계를 포함하는, 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법.
(1) polishing the surface of the aluminum-silicon alloy specimen; And
(2) plasma treatment of the surface of the alloy specimen in an electrolyte solution, the surface treatment method of the aluminum-silicon alloy specimen.
제1항에 있어서,
상기 알루미늄-실리콘 합금 시편이 실리콘 5 내지 15 중량%, 구리 0.1 내지 5 중량%, 및 마그네슘 0.1 내지 1.5 중량%를 포함하는, 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법.
The method of claim 1,
The aluminum-silicon alloy specimen comprises 5 to 15% by weight of silicon, 0.1 to 5% by weight of copper, and 0.1 to 1.5% by weight of magnesium, the silicon-silicon alloy specimen.
제2항에 있어서,
상기 알루미늄-실리콘 합금 시편이 니켈 0.1 내지 3 중량%를 추가로 포함하는, 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법.
The method of claim 2,
The aluminum-silicon alloy specimen further comprises 0.1 to 3% by weight of nickel, the surface treatment method of the aluminum-silicon alloy specimen.
제1항에 있어서,
상기 단계 (1)에서, 상기 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면을 0.1 내지 5 micron 이 되도록 연마하는, 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법.
The method of claim 1,
In the step (1), the surface of the aluminum-silicon alloy specimen is polished to 0.1 to 5 micron, the surface treatment method of the aluminum-silicon alloy specimen.
제1항에 있어서,
상기 단계 (2)에서, 상기 전해액이 수산화나트륨(NaOH) 및 메타규산나트륨(Na2SiO3)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 전구체를 포함하는, 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법.
The method of claim 1,
In the step (2), the electrolytic solution comprises at least one precursor selected from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH) and sodium metasilicate (Na 2 SiO 3 ), aluminum-silicon alloy specimen surface treatment method.
제5항에 있어서,
상기 전해액이 상기 전구체를 0.0001 M 내지 1 M로 포함하는, 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법.
The method of claim 5,
The electrolyte solution surface treatment method of the aluminum-silicon alloy specimen comprising 0.0001 M to 1 M.
제1항에 있어서,
상기 플라즈마 산화처리시 인가 전압이 350 내지 500 V이고, 처리 시간이 5 내지 15 분인, 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법.
The method of claim 1,
In the plasma oxidation treatment, the applied voltage is 350 to 500 V, the treatment time is 5 to 15 minutes, the surface treatment method of the aluminum-silicon alloy specimens.
제1항에 있어서,
상기 단계 (2)의 산화처리를 통해 합금 시편 표면에 산화물 피막을 형성하는, 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법.
The method of claim 1,
Method of surface treatment of aluminum-silicon alloy specimens to form an oxide film on the alloy specimen surface through the oxidation treatment of step (2).
제1항에 있어서,
상기 단계 (2) 이후, (3) 플라즈마 산화처리된 합금 시편을 수(水) 중에서 열처리하는 단계를 추가로 포함하는, 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법.
The method of claim 1,
After the step (2), (3) further comprising the step of heat-treating the plasma oxidized alloy specimen in water, the surface treatment method of the aluminum-silicon alloy specimen.
제9항에 있어서,
상기 단계 (3)에서, 상기 플라즈마 산화처리된 합금 시편을 80 내지 130 ℃의 수 중에 침지시켜 열처리하는, 알루미늄-실리콘 합금 시편의 표면처리방법.
The method of claim 9,
In the step (3), the plasma oxidized alloy specimen is immersed in water of 80 to 130 ℃ heat treatment, aluminum-silicon alloy specimen surface treatment method.
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