PEO 표면처리를 통한 AZ31 마그네슘합금 피막특성에 대한 전해질의 영향

Abstract

마그네슘합금은 저밀도, 저비강도 및 우수한 전자파 차폐능 등의 다양한 장점으로 인하여 자동차 및 전자기기 산업 분야의 핵심소재로 활발한 연구가 진행되고 있다. 하지만, 취약한 부식특성을 극복하기 위한 합금설계 및 표면처리가 필수적이다. 다양한 마그네슘합금의 표면처리 방법 중 합금원소, 전해질, 전류밀도 등의 조건에 따라 생성되는 피막의 제어가 가능하고, 제품의 형상 및 크기에 비교적 적게 영향을 받아 다양한 제품에 적용할 수 있는 장점을 지닌 Plasma Electrolytic Oxidation (=PEO) 공정이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 AZ31 마그네슘합금에 대하여, PEO 공정에서 중요한 공정변수인 전해질의 조성 및 농도, 전류밀도 등을 변화시켜 마그네슘합금의 표면처리를 실시 하였고, 공정변화에 따른 피막의 기계/물리/화학적 특성을 평가 하였다. PEO 표면처리 후 표면에 생성된 피막의 표면과 단면은 SEM을 이용하여 관찰 하였고, 피막에 형성된 기공의 분율 및 피막의 두께를 이미지 프로그램을 통해 분석 하였다. X-ray 회절 분석으로 생성된 상의 종류를 분석하고 상분율을 정량분석 하였고 피막의 기계적 특성을 평가하기 위해 Micro-hardness 시험을 실시 하였으며, Potentio-dynamic 및 Immersion 실험을 통해 부식 특성을 평가 하였다. 새로운 전해질을 통해 피막 내 MgMoO4 및 MgWO4 상이 추가적으로 생성 되었고, 기공의 분율 감소 및 피막의 두께 증가를 확인할 수 있었다. 또한, 경도 시험을 통해 전류밀도 및 새롭게 첨가된 전해질의 농도가 증가함에 따라 경도와 비례함을 확인 하였고, 동일한 전류밀도에서 새로운 전해질의 농도 증가에 따라 부식 저항성이 향상되는 것을 확인하였다.