고분자 합성수지 보호피막을 응용한 valve-metal (Ti, Al)의 신규 양극산화 기법

초록

안정적인 형태로 자연 산화막을 갖고 있는 valve-metal(Ti, Al 등)의 경우, 양극산화 반응이 가능하여 이에 대한 연구가 많이 진행되어왔다. Ti는 주로 중성 및 산성 전해질 하에서 양극산화 하여 porous 구조 피막을 얻을 수 있음이 알려져 있지만, 염기성 전해질에서의 Ti의 피막 형성에 대한 메커니즘은 명확히 규명된 바가 없다. Al은 barrier type의 자연 산화 피막을 가지고 있으며, 산성 전해질에서 양극산화 하여 smooth pore walls 구조를 형성하는 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나, 염기성 전해질에서는 비교적 작은 pore 크기와 거친 표면의 양극산화 피막이 형성되기 때문에 표면 보호 피막으로서의 기능이 떨어져 연구가 많이 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 많은 연구가 이루어지지 않은 염기성 전해질 분위기에서 유의미한 porous 양극산화 피막 구조를 얻기 위한 연구를 수행하였다. 이에 대한 방안으로 인공 절연막인 고분자 합성수지를 금속의 표면에 코팅하여 실험을 진행하였다. 금속 표면에 Spin coating 기법으로 고분자를 코팅하고, 염기성 전해질 하에서 고분자가 코팅된 금속에 고전압을 인가하여 양극 산화를 진행하였다. 전해질의 종류(Na2SiO3+H2SO4, Na2SiO3, KOH)와 반응 시간, 반응 온도에 따른 양극산화 피막의 표면 및 성장 정도를 주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰하였으며, 에너지 분산형 X선 분광법(EDX)를 통해 피막의 성분을 분석하였다. 또한, Vickers Hardness(HV) Test를 통해 측정한 경도를 비교 분석하였다.