• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.16-16
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• 2011

Plasmas in saline solutions receive considerable attention in recent years. How the operating parameters influence the plasma characteristics and how the electrode erosion occurs have been topics that require further study. In the first part of this talk, the effect of the frequency on the plasmas characteristics in saline solution driven by 50~1000 Hz AC power will be presented. Two distinct modes, namely bubble and jetting modes, are identified. The bubble mode occurs under low frequencies. In this mode, one mm-sized bubble is tightly attached to the electrode tip and oscillates with the applied voltage. With an increase in the frequency, it shows the jetting mode, in which many smaller bubbles are continuous formed and jetted away from the electrode surface. Multiple mechanisms that are potentially responsible to such a change in bubble dynamics have been proposed and the dominant mechanism is identified. From the Stark broadening of the hydrogen optical emission line, electron densities in both modes are estimated. It shows clearly that the driving frequency greatly influences the bubble dynamics, which in turn alters the plasma behavior. In the second part, the study of the erosion of a tungsten electrode immersed in saline solution under conditions suitable for bio-medical applications is presented. The electrode is immersed in 0.1 M saline solution and is positively or negatively biased using a DC power source up to 600 V. It is identified that when the electrode is positively biased, erosion by the surface electrolytic oxidation is the dominant mechanism with an applied voltage below 150 V. An increase in the applied voltage leads to the formation of the plasma and the damage by the plasma and the thermal effect becomes more prominent. The formation of the gas film at the electrode surface leads to the formation of the plasma and hinders the electrolytic erosion. In the negatively-biased electrode, no electrolytic oxidation is seen and the damage is mostly likely due to the plasma erosion and the thermal effect.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.217-217
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• 2012

플라즈마 전해산화(Plasma Electrolytic Oxidation)는 수용액 중에서 Al, Mg, Ti 등의 금속표면에 산화막을 형성시키는 기술로서, 기존의 양극산화법과 유사한 장치에서 고전압을 가해 미세플라즈마 방전을 유도하여 치밀한 산화막을 형성하는 표면처리 기술이다. 본 연구에서는 6061 알루미늄 합금의 대면적 시편을 이용하여 PEO공정으로 산화막을 형성시켰다. 산화막의 조성 및 미세구조는 XRD와 SEM, EDS를 이용하여 분석하였다. 형성된 산화막은 회색에서 밝은 회색으로 시편 전면에 고르게 나타났다. 피막 성장인자를 정교하게 조절함으로써 강한 피막 접착력과 낮은 표면조도를 가지는 매끈한 표면을 얻을 수 있었고, 그에 따른 물성 변화를 분석하였다. 또한 시편의 크기에 관계없이 동일한 조건에서 동일한 물성이 나오는 것으로 분석되었다. 이를 통해 균질한 대면적 피막의 높은 신뢰성을 요구하는 다양한 산업분야에 적합한 표면처리 방법으로서 PEO공정이 활용될 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.133-133
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• 2012

플라즈마 전해산화(Plasma Electrolytic Oxidation;PEO) 피막은 Anodizing 피막에 비해 화학 부식성, 플라즈마 부식성 등의 특성이 뛰어나지만 표면 거칠기는 Anodizing 피막이 우수한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 PEO 피막의 제작시 사용된 Power Supply의 펄스 변조(PAM, PWM 방식)을 통하여 표면 거칠기를 제어하는 방법에 대한 실험을 수행하였다. 그리고 펄스 변조 전후의 시편의 내전압과 플라즈마 부식성 등의 특성을 비교하였다. 또한 펄스 변조 전후 PEO 시편과 Anodizing 시편의 표면 거칠기, 내전압, 플라즈마 부식성 등의 특성을 비교하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.123.2-123.2
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• 2016

Mg alloys have been developed for automobile and mobile equipments because of their low density of $1.7g/cm^3$. One of the main problems of Mg alloys is their poor corrosion resistance which has limited their wide applications. Plasma electrolytic oxidation (PEO) method is one of the promising surface treatment methods for Mg alloys. In this presentation, experimental data about the effects of solution composition and form of current are presented and discussed in view of dielectric breakdown and reformation of PEO films The role of various anions of phosphate, silicate, fluoride, carbonate and hydroxide ions is discussed in view of film breakdown and reformation of PEO films.

• Transactions of Materials Processing
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• v.18 no.4
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• pp.347-353
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• 2009

The apparent activation energy, the applied stress exponent, and rupture life have been measured from creep experiments over the range of $200^{\circ}C$ to $220^{\circ}C$ and the applied stress range of 64MPa to 94MPa. The materials were used AZ31 magnesium alloys treated by plasma electrolytic oxidation of $20{\mu}m$ and $40{\mu}m$ at surface to investigate the its influence on creep behavior, and creep tests were carried out under constant applied stress and temperature. The experimental results showed that the dipper the thickness of surface treatment the higher the activation energy and stress exponent. And the higher temperature and applied stress, the lower stress exponent and activation energy, respectively. Also the dipper the thickness of surface treatment the longer creep rupture time.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.150.1-150.1
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• 2017

구조용 합금 중 가장 우수한 비강도를 나타내는 마그네슘 및 마그네슘 합금은 최근 자동차, 항공, 기계 및 전자산업 등 다양한 산업분야에서 이용되고 있다. 하지만 마그네슘 합금은 반응성이 매우 커서 쉽게 부식되는 단점이 있다. 따라서 최근 내식성 향상을 위한 표면처리 기술에 대한 연구의 필요성이 증대되고 있으며, 그 중 플라즈마 전해산화법(Plasma electrolytic oxidation)은 양극산화반응을 이용하여 고내식성, 고경도의 산화피막을 금속 표면에 형성시키는 방법으로 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 탄산이온이 포함된 수용액에서 수산화나트륨의 농도가 AZ31 마그네슘 합금의 플라즈마전해산화 피막형성에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 다양한 농도의 수산화나트륨 용액에서 DC 전류를 인가하여 플라즈마전해산화 피막을 형성하였다. 탄산 이온이 포함된 수용액에서 수산화나트륨의 농도가 높아질수록 플라즈마 전해산화 피막의 형성전압은 낮아지며, 초기 피막 형성전압 상승 속도 또한 빠르게 증가하며 피막 형성전압 등락의 폭은 감소하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.119-119
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• 2012

경질 Anodizing에 비해 플라즈마 전해산화(Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)에 의해 생성된 알루미늄 피막의 내식성이 우수하다고 알려져 있다. PEO는 기존의 Anodizing 피막에 비해 내구성이 우수한 피막이기 때문에 일부 산업 분야에서 기존의 피막보다 PEO 피막을 선호하고 있다. 플라즈마 전해산화는 400V 이상 고전압하에서 Anode에 생성되는 스파크에 의한 산화반응을 이용하여 금속 표면에 산화 피막을 생성하는 공정이다. 전처리 과정을 거칠 필요가 없기 때문에 친환경적이며, 공정 과정도 복잡하지 않다. PEO의 여러 가지 특성(내전압, 플라즈마 부식성, 화학 부식성, 실시간 파티클)을 한국표준과학연구원이 보유한 장비들을 사용하여 분석하여, 기존의 Anodizing 피막과 비교 평가하였다. 이 실험 결과를 바탕으로 기존의 피막보다 우수한 특성을 가진 PEO 피막을 개발 진행 중에 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.70.2-70.2
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• 2018

플라즈마 전해 산화(Plasma Electrolytic Oxidation)는 일반 애노다이징 보다 더 높은 전류 혹은 전압을 금속(Al, Ti, Mg) 표면에 인가하여 산화피막을 전기화학적으로 형성시키는 금속표면처리 방법 중의 하나이다. 본 연구에서는 phosphate 수용액에서 정전류를 인가하여 NaOH의 농도에 따라 PEO(Plasma Electrolytic Oxidation) 피막 형성을 전압-시간 그래프 및 형성된 표면피막의 구조를 관찰하여 연구하였다. 실험에는 8 g/L의 sodium phosphate이 사용되었으며, 5 g/L ~ 9 g/L의 NaOH를 사용하였다. NaOH의 농도 상관없이 일부 영역에서만 반복적으로 아크가 발생하는 로컬 버닝 현상 없이 미세한 아크가 시표 표면 전체에 발생하였고, NaOH의 농도가 증가할수록 형성된 PEO 피막의 두께는 감소하고, 평균 표면 거칠기는 증가하는 경향을 보인다. 형성된 피막의 구조를 HR-SEM, EDX 등을 이용하여 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.29.2-29.2
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• 2018

플라즈마 전해 산화(Plasma Electrolytic Oxidation)는 일반 애노다이징 보다 더 높은 전류 혹은 전압을 금속(Al, Ti, Mg) 표면에 인가하여 산화피막을 전기화학적으로 형성시키는 금속표면처리 방법 중의 하나이다. 본 연구에서는 phosphate 수용액에서 정전류를 인가하여 NaOH의 농도에 따라 PEO(Plasma Electrolytic Oxidation) 피막 형성을 전압-시간 그래프 및 형성된 표면피막의 구조를 관찰하여 연구하였다. 실험에는 8 g/L의 sodium phosphate이 사용되었으며, 5 g/L ~ 9 g/L의 NaOH를 사용하였다. NaOH의 농도 상관없이 일부 영역에서만 반복적으로 아크가 발생하는 로컬 버닝 현상 없이 미세한 아크가 시표 표면 전체에 발생하였고, NaOH의 농도가 증가할수록 형성된 PEO 피막의 두께는 감소하고, 평균 표면 거칠기는 증가하는 경향을 보인다. 형성된 피막의 구조를 HR-SEM, EDX 등을 이용하여 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.124-124
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• 2014

Plasma Electrolytic Oxidation(PEO)를 적용하여 두께 $120{\mu}m$의 알루미늄 판에 $Al_2O_3$ 산화피막을 형성하였다. 전해액의 주성분 KOH 와 $Na_2SiO_3$에 $Na_3P_2O_7$, $H_3PO_4$의 첨가제를 넣어 산화피막을 분석하였다. 첨가제 $Na_3P_2O_7$ 을 넣었을 때 치밀한 구조를 갖는 산화피막이 형성됨을 알 수 있었다. 특히 KOH, $Na_2SiO_3$, $Na_3P_2O_7$의 비율이 5:5:2 일때 가장 치밀하고 균질한 구조를 갖는 산화피막이 형성되었다.