In this work, we study physical and mechanical properties of oxide films formed on AZ91D magnesium alloy by plasma anodization at different temperatures. It is found that the higher the electrolyte temperature, the lower is the breakdown voltage of oxide layer. This is probably because films formed at higher temperatures are thinner and denser. Moreover, electrolyte temperature plays an important role in the physical properties of the films. As the electrolyte temperature increases from 20 to $50^{\circ}C$, the hardness of the oxide layer increases. Friction test against steel balls indicates that wear scars become narrower for films formed at higher temperatures because the films are harder, as indicated by the Vickers hardness. The thinner and denser nature of the oxide film formed at $50^{\circ}C$ is also advantageous for heat transfer when film is used as a heat sink. Laser flash test results show very fast heat transfer for AZ91D with plasma anodized oxide layer formed at higher temperatures.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.54
no.5
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pp.222-229
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2021
Icing causes various serious problems, where water vapor or water droplets adhere at cold conditions. Therefore, understanding of ice adhesion on solid surface and technology to reduce de-icing force are essential for surface finishing of metallic materials used in extreme environments and aircrafts. In this study, we controlled wettability of aluminum alloy using anodic oxidation, hydrophobic coating and lubricant-impregnation. In addition, surface porosity of anodized oxide layer was controlled to realize superhydrophilicity and superhydrophobicity. Then, de-icing force on these surfaces with a wide range of wettability and mobility of water was measured. The results show that the enhanced wettability of hydrophilic surface causes strong adhesion of ice. The hydrophobic coating on the nanoporous anodic oxide layer reduces the adhesion of ice, but the volume expansion of water during the freezing diminishes the effect. The lubricant-impregnated surface shows an extremely low adhesion of ice, since the lubricant inhibits the direct contact between ice and solid surface.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.54
no.2
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pp.90-95
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2021
Surface modification technique enabling the control of condensation provides various benefit in various engineering systems, such as heat transfer, desalination, power plants, and so on. In this study, lubricant oil-impregnation into Teflon-coated nanoporous anodic oxide layer of aluminum to enhance a de-wetting and mobility of water droplet on surface. Due to the surface treatment improving water-repellency, the condensation mode is changed to dropwise, thus the frequency of sliding condensed water droplet on surface is increased. For these reasons, the surface of oil-impregnated Teflon-coated nanoporous anodic aluminum oxide shows significantly enhanced condensation heat transfer compared to bare aluminum surface. In addition, the porosity of anodic aluminum oxide affected the mobility of water droplet even with oil-impregnation and Teflon-coating, indicating that the optimization of porous structure of anodic oxide is required for maximizing the condensation heat transfer.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.18
no.7
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pp.14-21
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2019
Large-diameter hydraulic devices such as the hydraulic reservoir in aircraft that serves to balance the hydraulic pressure in the various hydraulic devices in the cabin and to store hydraulic oil are operated by the internal piston systems. However, since this operates in an environment with high temperature and humidity, it may cause the inner surface to flake during its operation. Therefore, an anodizing surface treatment is applied to improve the corrosion resistance, abrasion resistance, and smooth operation. However, anodizing increases the surface roughness. Accordingly, the polishing process that improves the surface roughness after anodizing is important. However, the existing polishing process is performed manually, which results in an inefficient process. Therefore, in this study, we selected the optimum polishing conditions for effective polishing using the experimental design to improve the polishing process for the $Al_2O_3$ film that forms after anodization. Through experiments, we confirmed that the surface uniformity after polishing was superior as the feed rate was slower when the same polishing time had been applied.
The passivation of AZ91D Mg alloys through plasma anodization depends on several process parameters, such as power mode and electrolyte composition. In this work, we study the dependence of the thickness, composition, pore formation, surface roughness, and corrosion resistance of formed films on the electrolyte temperature at which anodization is performed. The higher the electrolyte temperature, the lower is the surface roughness, the smaller is the oxide thickness, and the better is the corrosion resistance. More specifically, as the electrolyte temperature increases from 10 to $50^{\circ}C$, the surface roughness (Ra) decreases from 0.7 to $0.15{\mu}m$ and the corrosion resistance increases from 3.5 to 9 in terms of rating number in a salt spray test. The temperature increase from 10 to $50^{\circ}C$ also causes an increase in magnesium content in the film from 25 to 63 wt% and a decrease in oxygen from 66 to 21 wt%, indicating dehydration of the film.
Torres, I. Zamudio;Dominguez, A. Sosa;Bueno, J.J. Perez;Meas, Y.;Lopez, M.L. Mendoza;Dector, A.
Advances in nano research
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v.10
no.3
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pp.211-219
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2021
The evaluation of the corrosion resistance of titanium with a TiO2 nanotubes top layer was carried out (TiO2 NT). These nanostructures were evolved into anatase nanoparticles without heat treatment in an aqueous medium, which is a novel phenomenon. This work analyzes the layer between the nanotube bottom and the substrate, which is thin and still susceptible to corrosion. The bottom of TiO2 nanotubes having Fluor resulting from the synthesis process changed between amorphous to crystalline anatase with a crystallite size of about 4 nm, which influenced the corrosion rates. Four kinds of samples were evaluated. A) NT by Ti anodizing; B) NTSB for Ti plates, either modifying its surface or anodizing the modified surface; C) NT-480 for anodized Ti and heat-treated (480℃) for reaching the anatase phase; D) NTSB-480 for Ti plates, first, modifying its surface using sandblast, after that, anodizing the modified surface, and finally, heat-treated to 480℃ to compare with samples having induced crystallization and passivation. Four electrochemical techniques were used to evaluate the corrosion rates. The surfaces having TiO2 nanotubes with a sandblast pre-treatment had the highest resistance to corrosion.
This study investigated the damage to the specimen due to liquid droplet impingement erosion corrosion, which improved the corrosion resistance and durability via hard anodization of 5083-H321 aluminum alloy, which is widely used for small ships and marine structures. The experiment combined liquid droplet impingement erosion and electrochemical equipment with the flow rates in natural seawater solution. Subsequently, Tafel extrapolation of polarization curves was performed to evaluate damage due to the liquid droplet impingement erosion corrosion. The damaged surface was observed using a 3D microscope and a scanning electron microscope. The degree of pitting damage was measured using the Image J program, and the surface hardness was measured using the micro-Vickers hardness tester. The corrosion current density, area, depth, and ratio of the damaged areas increased with the increase in flow rate. The grain size of the damaged area at a flow rate of 20 m s-1 showed fewer and minor differences in height, and a smooth curved shape. The hardness of the damaged surface tended to decrease with increase in flow rate.
Aluminum 1000 series alloy, a pure aluminum with excellent workability and weldability, is mainly used in the ship field. Aluminum alloy can combine with oxygen in the atmosphere and form a natural oxide film with high corrosion resistance. However, its corrosion resistance and durability are decreased when it is exposed to a harsh environment for a long period of time. For solving this problem, a porous oxide film can be formed on the surface using an anodizing treatment method, a typical surface technique among various methods. In this study, aluminum 1050 alloy was anodized for 2 minutes, 6 minutes, and 10 minutes. The structure and shape of the oxide film were then analyzed to determine the corrosion resistance according to the thickness of the oxide film that changed depending on working condition using 15 wt% NaCl. After it was immersed in NaCl solution for 1, 5, and 10 days, corrosion damage was observed. Results confirmed that the thickness of the oxide film increased as the anodization time became longer. The depth of surface damage due to corrosion became deeper when the film was immersed in the 15 wt% NaCl solution for a longer period of time.
Sustainable energy supplies without the recharging and replacement of charge storage device have become increasingly important. Among various energy harvesters, the triboelectric nanogenerator (TENG) has attracted considerable attention due to its high instantaneous output power, broad selection of available materials, eco-friendly and inexpensive fabrication process, and various working modes customized for target applications. The TENG harvests electrical energy from wasted mechanical energy in the ambient environment. TENG devices are very likely to be used in next-generation renewable energy and energy harvesting. TENG devices have the advantage of being able to manufacture very simple power devices. In this experiment, various organic dielectrics and inorganic dielectrics were used to improve the open voltage of TENG, Among the various organic dielectrics, Teflon-based FEP, which has the highest electron affinity, showed the highest open voltage and Al electrode was fabricated on Teflon substrate by sputtering deposition process. And AAO (Anodized Aluminum Oxide) nanostructures were applied to maximize the specific surface area of the TENG device. The power generation of TENG within the acceleration level (0.25, 0.5, 1.0, 1.5 and 2 G) and the frequency range (5-120 Hz) of the domestic transport environment was up to 4 V.
Anodizing is a typical electrochemical surface treatment method that can improve the corrosion and insulating properties of aluminum alloys. The anodization process can obtain a dense structure. It can be used to artificially grow the thickness of an anodization film. Aluminum 3003 alloy used in this study is the most commonly used alloy for batteries due to its high strength and excellent formability as well as its weldability and corrosion resistance. Aluminum 3003 alloy was anodized at 0 ℃ with 0.3 M oxalic acid at 20 V, 40 V, or 60 V for 1 hour, 6 hours, or 12 hours. As a result of analyzing the composition of each specimen with an Energy Dispersive Spectrometer (EDS), aluminum was converted into an oxide film. The thickness of the formed anodization film increased when the applied voltage and anodization time increased. High corrosion potential values and low corrosion current density values were observed for the thickest oxide layer. The anodization film formed by anodization acted as a protective layer. The electrical resistance increased as the applied voltage and anodization time increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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