단일공정 양극산화를 통한 304-스테인리스강의 표면 기능화에 관한 연구

초록

높은 내부식성으로 인해 현재 지구상에서 가장 많이 이용되고 있는 소재 중 하나인 304-스테인리스강은 철, 니켈, 그리고 크롬으로 이루어진 합금으로 높은 전기화학적 활성을 가지고 있는 철과 니켈을 다량 포함하고 있다. 하지만 내부식성 특성을 갖는 크롬의 전기화학적 부동태화로 인해 전극의 전기 전도도, 반응의 가역성, 부착성 등 화학 및 기계적 성능이 저하되기 때문에 진보된 전기화학적 응용을 위한 기능화 소재로 이용하는 것에 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 304-스테인리스강 산화물의 전기화학적 성능 향상을 위해 단일공정 양극산화 (single-step anodization) 공정을 통한 기능화 연구를 진행하였다. 단일공정 양극산화 공정은 미세 기공 구조를 가지는 금속 산화물 피막 내에 원하는 물질을 도입하는 방법의 하나로 타이타늄 산화물의 이종 도핑에 많이 이용되고 있다. 합금인 스테인리스강을 포함한 철의 양극산화는 타이타늄 양극산화와 흡사한 메커니즘을 갖는다는 것에 착안하여, 단일공정 양극산화를 통해 스테인리스강 산화물에 이종 물질의 도핑이 가능하다는 것을 확인하였다. 이에 단일공정 양극산화 공정을 통한 텅스텐 및 루테늄이 도핑된 304-스테인리스강의 양극산화 피막의 성질을 분석하고, 수전해 전극으로의 기능화에 관하여 연구하였다.