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AZ31합금 MAO피막의 발수성 표면개질에 의한 부식저항의 개선 효과

전문가 제언: ○ 습한 분위기에서 쉽게 부식되는 Mg합금의 결점을 해소하는 표면처리법으로 발수성 표면(hydrophobic surface)의 형성법이 학술연구와 산업응용의 양면에서 주목되고 있다. 소수성으로도 불리는 발수성은 물에 대한 접촉각이 클 때 적심성(wettability)이 저하하기 때문에 나타나는 현상으로 자연계의 동식물에서는 접촉각이 150°이상일 때 나타나는 초발수 현상을 흔히 볼 수 있다. 본고에서는 AZ31합금의 MAO코팅 표면을 발수성으로 개질하여 부식저항을 증대시키는 방법을 소개하였다.

○ 재료표면에서 액체의 거동은 표면의 기하학적인 미세구조와 표면에너지에 의존하므로 표면형태(surface morphology)를 제어하고 표면에너지를 낮추는 표면개질에 의해 발수성 표면을 구현할 수 있다. Mg합금에 대해서는 Ni전착코팅, Co전착코팅, Ni-Co전착코팅 표면을 개질하여 초발수성을 부여하는 방법이 보고되고 있다. 본 연구에서는 MAO피막을 스테아린산알코올 용액으로 개질하여 발수성 표면을 형성하고 부식저항의 개선효과를 PDP곡선, EIS, OCP 등의 분석으로 입증하고 있다.

○ AZ31합금의 MAO피막을 스테아린산알코올 용액에서 1h이상 처리하면 발수성을 갖게 되고 10h처리에서 접촉각 151.5°, 물에 젖는 면적분율 0.182의 초발수 표면이 형성된다. 발수성은 CH3(CH2)16COO-이온이 표면과 결합하여 형성한 단층(monolayer)에 의해 발휘된다. 이와 같은 발수성 표면은 부식저항의 증대뿐 만아니라 MAO코팅에서 문제가 되는 표면기공을 밀봉하는 효과를 갖는다. 특히 MAO피막의 미세한 표면기공으로 처리액이 쉽게 침투하므로 종래의 도금 층을 이용하는 방법보다 표면개질 효과가 클 것으로 기대된다.

○ 국내의 경우 반도체 디바이스나 섬유제품을 대상으로 초발수 표면에 관한 연구사례가 보고되고 있고 최근에는 디스플레이 소자, 광학 소자, 건축 외장재 등에 응용이 모색되고 있다. 그러나 Mg합금에 발수성 표면을 형성하는 연구는 없는 실정이다. 금속재료의 발수성 표면은 내식성, 자기세정성, 발유성, 방오성 등의 기능을 가지므로 응용잠재력이 매우 크다. Mg합금을 위시한 금속재료의 발수성 표면의 형성과 응용에 관한 연구가 필요하다.

저자: Xue-jun Cui, Xiu-zhou Lin, Chun-hai Liu, Rui-song Yang, Xing-wen Zheng, Min Gong
자료유형: 니즈학술정보