• Corrosion Science and Technology
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• v.21 no.3
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• pp.200-208
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• 2022

Aluminum alloy is used by adding various elements according to the needs of the industry. Aluminum alloys such as 5052 and 6061 are known to possess excellent corrosion resistance by adding Mg. Despite their excellent physical properties, corrosion can occur. To solve this problem, an anodization technique generally can improve corrosion resistance by forming an oxide structure with maximized hydrophobic properties through coatings. In this study, the anodizing technique was used to improve the hydrophobicity of aluminum 5052 and 6061 by creating porous nanostructures on top of the surface. An oxide film was formed by applying anodizing voltages of 20, 40, 60, 80, and 100 V to aluminum alloys followed by immersion in 0.1 M phosphoric acid for 30 minutes to expand oxide pores. Contact angle and corrosion characteristics were different according to the structure after anodization. For the 5052 aluminum, the corrosion potential was improved from -363 mV to -154 mV as the contact angle increased from 116° to 136°. For the 6061 aluminum, the corrosion potential improved from -399 mV to -124 mV when the contact angle increased from 116° to 134°.

• Corrosion Science and Technology
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• v.21 no.4
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• pp.290-299
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• 2022

Anodizing is an electrochemical surface treatment method conferring corrosion resistance and durability by forming a thick anodization film on the metal surface. Aluminum has a long service life and high thermal conductivity and formability, as well as excellent corrosion resistance. Aluminum 3003 alloy has improved formability, strength, and corrosion resistance due to the addition of a small amount of manganese. However, corrosion occurs in seawater and environments polluted with corrosion-inducing substances, which reduce corrosion resistance. Therefore, it is necessary to artificially form a thick anodized film to improve corrosion resistance. In this study, the anodization treatment time was 4 minutes, and voltages of 10 V, 20 V, 30 V, 40 V, 50 V, 60 V, 70 V, 80 V, 90 V, and 100 V were applied. The thickness and pore size of the oxide film increased according to the applied voltage. A barrier film was formed under voltage conditions from 10 V to 50 V, and a porous film was formed under voltage conditions from 60 V to 100 V. After anodizing, coating was applied. Wettability and corrosion resistance were observed before and after coating according to the surface shape and thickness of the oxide film.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.300-300
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• 2014

해양환경 하에서 대형 강구조물의 경우 장기간 부식손상을 방지하기 위해 아크 용사코팅 기술이 오래전부터 유용하게 이용되어 왔다. 아크 용사코팅 기술은 타 용사코팅 기술에 비해 경제성과 생산성이 뛰어나 대형 강구조물에 적용되고 있다. 용사재료로는 Al, Zn 또는 그 합금들이 주로 사용되어 강재에 대해 희생양극 방식효과를 나타낸다. 그러나 아크용사에 의해 적층된 코팅 층은 용사공정 중 불가피하게 수많은 기공과 산화물이 포함되어 내식성 및 내구성에 악영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 알루미늄 합금의 용사코팅 층에 대하여 다양한 후처리를 통해 내식성과 더불어 내구성을 향상시키고자 하였다. 용사코팅은 알루미늄 합금 선재(1.6 ${\varnothing}$)를 사용하여 아크용사를 실시하였다. 용사 시 용사거리는 200 mm, 공기압력은 약 $7kg/cm^2$ 정도로 유지하면서 용사코팅을 실시하여 약 $200{\mu}m$ 두께로 코팅 층을 형성시켰다. 이후 용사코팅 층의 표면에 다양한 후처리재를 적용하였으며, 내구성을 평가하기 위하여 후처리 적용 전후 시험편에 대하여 캐비테이션 실험을 실시하였다. 캐비테이션 실험은 ASTM G32-92에 의거하여 주파수 20 kHz의 초음파 진동 장치(ultrasonic vibratory device)를 사용하였다. 그리고 시험편 표면과 발진 혼에 부착된 팁(tip)과의 거리는 1 mm로 일정하게 유지시킨 뒤, 캐비테이션 발생 시간을 변수로 하여 실험을 실시하였다. 손상된 용사코팅 층의 표면은 주사전자현미경과 광학현미경으로 관찰하였으며, 시험편 손상깊이는 3D 현미경으로 비교 분석하였다. 또한 캐비테이션 실험 전후의 무게를 측정하여 무게 감소량을 상호 비교하였다. 그리고 전기화학적 실험은 천연해수 속에서 자체 제작한 홀더(holder)를 이용하여 $0.33183cm^2$의 용사코팅 층만을 노출시켜 실시하였다. 그리고 기준전극은 은/염화은 전극을, 대극은 백금전극을 사용하였다. 분극실험을 통해 후처리 적용에 따른 용사코팅 층의 부식전위 및 부식전류밀도를 비교 평가하였다. 그 결과, 용사코팅 층에 의하여 강재에 대한 희생양극 방식전위가 확보되었으며, 후처리재가 적용된 용사코팅 층에서 내식성 및 캐비테이션 저항성이 향상되었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.10 no.5
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• pp.375-381
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• 2000

Aluminium foil for electrolytic capacitors was anodized at the voltage of 100V and 140V for 10 minutes in ammonium adipate solution to form aluminum oxide layer on aluminum substrate as an dielectric film. The thickness, the stoichiometry and the crystal structure of the layer were investigated by using RBS and TEM . In addition EIS technique was employed to study the effects of addition of sulfuric acid on the increment of the foil surface area. It was found that the thickness values of the layers anodized at 100V and 140V were about 130 nm and 190 nm respectively and the stoichiometry of the elements of aluminum and oxygen was 2:3. The anodic oxide layer was shown to be amorphous. but the structure irradiated with electron beam resulted in the transformation into crystalline structure of $${\gamma}$-Al_2$$O_3$ . From a comparison of the impedance results and the capacitance variation to investigate the ef- fects of sulfuric acid addition to the etching bath of hydrochloric acid, the EIS techinque could be useful to analyze the capacitance variation.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.67-67
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• 2018

The 5xxx series aluminum alloys are recently used in not only marine system but also automotive area because of a low density material, good mechanical properties and better resistance to corrosion. However, Aluminum alloys are less resistant than the purest aluminum such as 1xxx aluminum alloy. Electrochemical anodization technique has attracted in the area of surface treatment because of a simple procedure, a low-cost efficiency than other techniques such as lithography and a large volume of productivity, and so on. Here, The relationship between the corrosion behavior and the thickness of aluminum anodic oxide have been studied. Prior to anodization, The 5052 aluminum sheets ($30{\times}20{\times}1mm$) were degreased by ultra-sonication in acetone and ethanol for 10 minutes and eletropolished in a mixture of perchloric acid and ethanol (1:4, volume ratio) under an applied potential of 20V for 60 seconds to obtain a regular surface. During anodization process, Aluminum alloy was used as a working electrode and a platinum was used as a counter electrode. The two electrodes were separated at a distance of 5cm. The applied voltage of anodization is conducted at 40V in a 0.3M oxalic acid solution at $0^{\circ}C$ with appropriate magnetic stirring. The surface morphology and the thickness of AAO films was observed with a Scanning Electron Microscopy (SEM). The corrosion behavior of all samples was evaluated by an open-circuit potential and potentio-dynamic polarization test in 3.5wt% NaCl solution. Thus, The corrosion resistance of 5052 aluminum alloy is improved by the formation of an anodized oxide film as function of increase anodization time which artificially develops on the metal surface. The detailed electrochemical behavior of aluminum 5052 alloy will be discussed in view of the surface structures modified by anodization conditions such as applied voltages, concentration of electrolyte, and temperature of electrolyte.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.329-329
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• 2010

반도체 및 디스플레이의 진공부품은 알루미늄 모제에 전해연마법(electrolytic polishing), 양극산화피막법(Anodizing), 플라즈마 용사법(Plasma spray) 등을 사용하여 $Al_2O_3$ 피막을 성장시켜 사용되고 있다. 반도체 제조공정 중 30~40% 이상의 비중을 차지하는 식각(etching) 및 증착(deposition) 공정은 대부분 플라즈마를 사용하고 있다. 플라즈마에 의해 화학적, 물리적 침식이 발생하여 코팅막에 손상을 일으켜 코팅막이 깨지거나 박리되면서 다량의 Particle을 생성함으로써 생산수율에도 문제를 야기 시킨다고 알려져 있다. 하지만 이들 코팅막을 평가하는 방법은 거의 전무하여 산업계에서 많은 애로를 겪고 있다. 이러한 코팅부품의 내플라즈마 성능평가 방법과 기준이 없어 적절한 교체시기를 파악하기 위한 코팅부품의 손상정도를 정량화 및 평가 방법의 표준화를 구축하는 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 이러한 소재의 특성평가를 위해 공정에서 사용 중 손상되어 교체된 샘플의 모폴로지 관찰하고 내전압 측정으로 전기적 특성을 분석하여 손상 전, 후의 변화를 관찰하였다. 또한 플라즈마의 영향에 따른 코팅 막 형태 변화 및 전기적 특성의 변화를 알아보기 위하여 양극산화피막법(Anodizing)으로 $Al_2O_3$를 성장시킨 평가용 샘플을 제작한 후, Plasma chamber 장비를 이용하여 플라즈마 처리에 따른 코팅막의 내전압, 식각율, 표면 미세구조의 변화를 측정하였고 이를 종합적으로 고려하여 진공 장비용 코팅부품의 공정영향에 의한 내플라즈마 특성평가방법 개발에 관하여 연구하였다. 이러한 실험을 통해 플라즈마 처리 후 코팅 막에 크랙이 발생되는 것을 확인할 수 있었고 코팅 막의 손상으로 전기적 특성이 감소를 것을 확인할 수 있었다. 또한 ISPM 장비를 이용하여 진공 장비용 코팅부품이 플라즈마 공정에서 발생하는 오염 입자를 측정할 수 있는 방법을 연구하였다. 이러한 결과를 이용하여 진공공정에서 사용되는 코팅부품이 플라즈마에 의한 손상정도를 정량화 하고 평가방법을 개발하여 부품 양산업체의 진공장비용 코팅부품 개발 신뢰성 향상이 가능할 것으로 본다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.4 no.1
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• pp.25-31
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• 1994

The magnetic properties of aluminum anodized film in which Co-Fe alloy electrodeposited are investigated with regard to the alloy composition of magnetic films. The electrodeposited Co-Fe particles are confirmed to be single phase Co-Fe alloys by X-ray diffractions. At 34 at% Co, the sample with small pore diameter(particle diameter $150\;{\AA}$) has a large magnetic energy product($B_{max}$) of about 1.44 MGOe due to the large saturation magnetization, the high coercive force and good squareness of the M-H curve. However, for the samples with particle diameter larger than $450\;{\AA}$, the bottom of each particle forms abnormal particle claaed branch-shaped unlike the sample of the particle diameter $150\;{\AA}$. In this case, the magnetic anisotropy energy was about zero at the compositions of 45 and 75 at% Co. Moreover, at the compositions from 50 to 70 at% Co, the anisotropy became negative value. This means that an easy axis of magnetization of the film is in plane in plane in spite of the perpendicular shape anisotropy of the particle. It was found that the bottom extremity of the particle contains FeC from the X-ray diffraction. Thus the effect of the bottom extremity, that is, an unusal magnetic property was removed by electrodepositing Cu at the bottom extremity of the particle. Itis clear that the magnetic properties of the ilms are influenced by he branch-shaped bottom extremity filled with FeC.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.79-79
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• 2018

마그네슘은 나트륨, 알루미늄과 함께 지구상에서 가장 풍부한 금속 중 하나로서 밀도가 약 $1.74g/cm^3$으로서 구조용 금속재료 중 가장 가볍고 우수한 비강도를 지니고 있으며, 우수한 열전도도, 전기전도도, 전자파 차폐능을 지닌다. 최근 마그네슘 및 그 합금은 항공기, 자동차, 전자제품, 기계류 및 생활용품 등에 쓰이고 있으며, 사용량 및 적용범위가 매년 급격히 증가되고 있는 추세이다. 그러나 마그네슘합금은 매우 낮은 표준 환원전위와 치밀하지 못한 표면 산화막으로 인하여 부식에 대한 저항성이 매우 취약하다는 한계를 가지고 있다. 따라서 마그네슘합금의 표면처리 가운데 부식에 대한 저항성을 보완할 수 있는 방법은 활발한 마그네슘합금의 응용에 필수적이다. 이러한 마그네슘합금의 내식성을 향상시키고자 전기화학적 플라즈마 전해 산화처리 (Plasma Electrolytic Oxidation)를 하게 되는데, 아노다이징, 화성피막처리 등 과 같은 기존의 산업적 표면처리 방안으로는 불가능한 수준의 표면경도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 두꺼운 산화피막 형성을 통해 이들 합금이 가진 기본적 취약점인 내식성 문제를 보완할 수 있는 장점이 있지만, 다공성 산화피막 형성만으로 기대할 수 있는 내식성 향상 효과가 매우 크지는 못하다. 따라서 다공성의 양극산화피막의 단점, 즉 다공성 물질로 부식성 물질의 이동을 허용할 수 있는 공간을 가지는 구조를 개선시킬 수 있는 추가적인 처리를 필요로 한다. 본 연구에서는 발수성 표면처리를 이용하여 다공성 구조물의 표면이 물에 대한 저항성을 가지도록 함으로써 초발수성 표면을 구현하고자 하였다. 이러한 방법은 기존의 후처리 방법인 봉공처리로는 얻을 수 없었던 다공성 구조물로의 부식성 물질의 침투를 억제할 수 있었으며, 상당한 수준의 내식성 향상 효과를 보여주었다. 또한 물에 대한 반발성은 표면에 물의 이동성을 높이는 효과를 보여주며 이로 인하여 자기세척 효과도 보여주었다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.21 no.4
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• pp.186-193
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• 2004

Porous anodic alumina has been used widely for corrosion protection of aluminum surfaces or as dielectric material in micro-electronics applications. It exhibits a homogeneous morphology of parallel pores which can easily be controlled between 10 and 400nm. It has been applied as a template for fabrication of the nanometer-scale composite. In this study, mechanical properties of the AAO structures are measured by the nano indentation method. Nano indentation technique is one of the most effective methods to measure the mechanical properties of nano-structures. Basically, hardness and elastic modulus can be obtained by the nano-indentation. Using the nano-indentation method, we investigated the mechanical properties of the AAO structure with different size of nano-holes. In results, we find the hole effect that changes the mechanical properties as size of nano hole.

• Journal of Surface Science and Engineering
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• v.51 no.1
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• pp.11-20
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• 2018

Hydrophobic and Superhydrophobic surfaces are promising technology for the surface finishing of metallic materials due to its water-repellency. Realization of highly water-repellent surface on aluminum and its alloys provides various functionalities for real application fields. In order to realize the hydrophobic/superhydrophobic surfaces on aluminum and its alloys, various technologies have been demonstrated. Especially, traditional anodic oxidation for aluminum has been widely employed for the morphological texturing of surfaces, which is essential to enhance the hydrophobic efficiency. De-wetting superhydrophobic surface on aluminum provides various exceptional properties, such as anti-corrosion, anti-/de-icing, anti-biofouling, drag reduction, self-cleaning and liquid separation. Nevertheless, the durability and stability of superhydrophobic surfaces still remain challenges for their actual applications in engineering systems and industry. In this review, the theoretical/experimental studies and current technical limitations on the hydrophobic and superhydrophobic surface using anodic oxidation of aluminum have been summarized.