알루미늄 PEO 코팅의 결정상에 미치는 공정 조건에 대한 연구 II. Bipolar 펄스와 전해액

Abstract

A1100, A5052, A6061, A6063, A7075 규격의 시판 알루미늄 합금 판재를 <TEX>$Na_2SiO_3$</TEX>와 <TEX>$Na_2P_2O_7$</TEX> 전해질에서 pulse폭 <TEX>$2000{\mu}sec$</TEX>, + impulse 420 V, <TEX>$400{\mu}sec$</TEX>, -impulse <TEX>$300{\mu}sec$</TEX>의 bipolar pulse로 플라즈마 전해 산화 코팅(plasma electrolytic oxidation coating)한 산화피막의 결정상을 분석하였다. 표면에 형성된 산화물의 결정상은 <TEX>${\alpha}-alumina$</TEX>, <TEX>${\gamma}-alumina$</TEX>, <TEX>${\eta}-alumina$</TEX>, <TEX>$Al_{4.95}Si_{1.05}O_{9.52}$</TEX>, 그리고 <TEX>$(Al_{0.9}Cr_{0.1})_2O_3$</TEX>가 관찰되었다. Bipolar pulse에 의해서 전해액의 성분인 Si가 산화피막에 포함되며, 포함된 Si는 결정상을 형성하기도 하지만 유리상을 형성시킨다. 이때 합금의 Mg 성분은 유리상의 양을 증가시킨다. Micro plasma에 의해서 용융된 표면은 유리상이 먼저 형성되고 이후 계속된 micro plasma의 열에 의하여 새로운 결정상으로 전이가 일어나는 과정을 거치며, 이에 따라 기존에 보고된 결정상이외에도 다양한 결정상이 형성될 수 있음을 추측할 수 있다. Crystallographic phases of Plasma electrolytic oxidized Al alloy, A1100, A5052, A6061, A6063, A7075, were investigated. Two types of electrolyte <TEX>$Na_2Si_2O_3$</TEX> and Na2P2O7 were also compared. Bipolar pulse, <TEX>$2000{\mu}sec$</TEX> with <TEX>$400{\mu}sec+420V$</TEX> impulse and <TEX>$300{\mu}sec$</TEX> - impulse were applied for 20 min. <TEX>${\alpha}-alumina$</TEX>, <TEX>${\gamma}-alumina$</TEX>, <TEX>${\eta}-alumina$</TEX>, <TEX>$Al_{4.95}Si_{1.05}O_{9.52}$</TEX>, and <TEX>$(Al_{0.9}Cr_{0.1})_2O_3$</TEX> were mainly observed. Si, component of electrolyte, were moved into the PEO layer by bipolar pulse. Glassy phase was also observed at the surface of <TEX>$Na_2Si_2O_3$</TEX> electrolyte treated PEO layer, and increased with the Mg content of Al alloy. It is concluded that at first glassy phase was formed by the micro plasma, and the high temperature of plasma turns glassy phase to several crystalline phases. And we could expect that many other crystalline phase could be formed by PEO process.