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Co전착도금에 의한 Mg합금 초발수 표면의 내식성, 자기세정성, 안정성 평가

전문가 제언: ○ 수분에 의해 쉽게 부식되는 마그네슘 합금의 표면처리 방법으로 수분의 접촉을 차단하여 내식성을 높이면서 자기세정(self-cleaning) 기능까지 갖는 초발수성 표면(superhydrophobic surface)의 형성법이 주목되고 있다. “초소수성”으로도 불리는 초발수 현상은 물에 대한 접촉각이 150° 이상일 때 나타나며, 이 현상은 도료, 접착제, 섬유, 정밀화학, 반도체, 유리 등 다방면에서 발수성을 비롯하여 발유성, 방오성, 윤활성, 비점착성, 저표면장력 등의 기능을 부여하는 목적으로 이용되고 있다

○ 초발수성 표면의 형성에는 표면에너지가 낮은 실리콘이나 불소계 화합물을 습식 또는 건식으로 코팅하는 방법이 많이 이용되며, MEMS, 디스플레이, PCB 등 반도체 관련 제품에서는 리소그래피에 의해 표면에 나노구조를 형성하는 기술이 이용된다. 본 연구에서는 위의 두 방법을 조합하여 Ni-P 무전해도금과 Co 전착도금에 의해 계층적 마이크로/나노구조를 갖는 표면을 형성하고, 표면에너지를 낮추기 위해 스테아린산으로 개질하는 방법을 적용하고 있다.

○ 본 연구에서 AZ31 Mg합금에 형성한 초발수성 표면은 접촉각이 156°, 미끄럼 각이 10° 이하로 초발수 조건을 만족하여 내식성, 자기세정성, 기계적/화학적 안정성 등이 우수함을 나타내었다. 특기할 점은 Co코팅 표면은 접촉각 0°의 친수성을 나타내 초발수성 표면의 형성은 스테아린산 처리에 의한 것임을 시사한다는 것이다. 원문 저자의 선행연구에서 Ni-Co코팅 표면은 개질처리 전에도 접촉각 116°의 발수성을 보인 점과 대비된다. Co 전착코팅이 초발수성 표면의 형성에 어떻게 기여하고 있는지 설명이 없는 점은 의문으로 남는다.

○ 국내의 경우 반도체 디바이스나 섬유제품을 대상으로 초발수성 표면에 관한 연구사례는 보고되고 있으나 Mg합금은 물론이고 다른 금속재료에서의 유사한 연구사례는 찾아 볼 수 없다. 최근 Mg합금의 내식성에 대한 초발수성 표면의 유용성이 발표되고 있으나 실용적 관점에서 내식성능과 내구성에 대한 보다 명확한 검증 연구가 필요하다. 또 초발수성에 기여하는 표면조직의 마이크로/나노구조를 위한 조직제어 연구가 요망된다.

저자: Wei Li, Zhixin Kang
자료유형: 니즈학술정보