Magnesium and its alloys are prone to be corroded, thus surface treatments improving corrosion resistance are always required for practical applications. As a surface treatment of magnesium alloys, plasma electrolytic oxidation (PEO), creating porous stable oxide layer by a high voltage discharge in electrolyte, enhances the corrosion resistance. However, due to superhydrophilicity of the porous oxide layer, which easily allow the penetration of corrosive media toward magnesium alloys substrate, post-treatments inhibiting the transfer of corrosive media in porous oxide layer are required. In this work, we employed a hydrophobizing method to enhance the corrosion resistance of PEO treated Mg alloy. Three types of hydrophobizing techniques were used for PEO layer. Thin Teflon coating with solvent evaporation, self-assembled monolayer (SAM) coating of octadecyltrichlorosilane (OTS) based on solution method and SAM coating of perfluorodecyltrichlorosilane (FDTS) based on vacuum method significantly enhances corrosion resistance of PEO treated Mg alloy with reducing the contact of water on the surface. In particular, the vacuum based FDTS coating on PEO layer shows the most effective hydrophobicity with the highest corrosion resistance.
본 연구에서는 알루미늄 합금의 PEO(Plasma Electrolytic Oxidation) 피막 형성 거동을 PEO 처리 용액 조성, 온도 및 합금 성분에 따른 전압-시간 곡선을 관찰하여 분석하였다. 알루미늄 합금의 PEO 피막 형성거동은 NaOH 농도, 전해질 온도, 인가 전류밀도 및 합금성분에 따라 다양하게 나타났다. 본 연구에서는 직류 정전류법을 이용하여 Al1050, Al5052, Al6061 합금 표면에 PEO 피막을 형성시켰으며, PEO 피막의 형성이 시작되는 전압 및 발생된 아크의 크기 및 모양을 관찰하여 PEO 피막 형성 거동을 연구하였다. 연구결과 PEO 처리 중의 전해액의 온도가 낮고 전류밀도가 높을수록 시편 표면에서 짧은 시간 내에 아크가 발생하였으며, 전압-시간 곡선은 빠른 속도로 PEO 피막생성 전압에 도달하여 유지되는 거동을 보였다. 동일한 용액조성, 용액온도, 용액 교반속도 및 인가전류밀도에서 관찰된 PEO 피막 형성 거동은 동일시편을 PEO코팅 후 에칭하여 반복 실험할 경우에도 큰 편차를 보였으며, 이로부터 시편의 조성이나 불순물의 존재 등이 크게 영향을 주는 것을 알 수 있었다.
In this study, we developed plasma electrolytic oxidation (PEO) process for aluminum 7075 alloy to improve the corrosion and mechanical properties. The electrolyte consists of potassium hydroxide and sodium silicate. Additionally, sodium stannate was added into the electrolyte to investigate its effect on PEO film formation. Titanium was used as the counter electrode. Plasma generation voltage reduced from 300V to 150 V by adding 4 g/L of sodium stannate. The thin oxide films were observed by SEM(Scanning Electron Microscopy)/EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) for quantitative and qualitative analyses. XRD (X-ray diffraction) and XRF (X-ray Fluorescences) analyses were also carried out to identify oxide layer on aluminum 7075 surface. Vicker's hardness test was performed on the PEO-treated aluminum 7075 surface.
PEO(Plasma Electrolytic Oxidation) 방법으로 인한 마그네슘 합금의 산화막 코팅시 Sodium Aluminate의 역할을 알아보았다. 전해액 내에 Sodium Aluminate 의 농도가 증가할수록 Plasma arc 발생에 필요한 전압의 상승이 빨라졌으며 그 산화막이 치밀해짐을 알 수 있었다. 또한 치밀한 산화막의 기공률은 분석하여 이를 내식성 결과와 비교함으로써 산화막의 기공률이 내식성에 미치는 영향을 고찰해보았다.
In this study, plasma electrolytic oxidation (PEO) method was used to from anodic oxide films on Al alloy and their resistance and morphological characteristics were investigated as a function of film formation voltage and treatment time. Cross-sectional morphology and composition of the PEO films were analyzed by SEM (Scanning Electron Microscopy) and EDS (Energy Dispersive Spectroscopy). The PEO films showed increased surface roughness and thickness with of film formation voltage and treatment time. The wear resistance was found to be the best for the PEO film formed for 5 min at 500V which is attributed to be denser structure relatively and lower surface roughness.
The characteristics of a titanium oxide layer prepared using a plasma electrolytic oxidation (PEO) process were investigated, using an extended gate ion sensitive field effect transistor (EG-ISFET) to confirm the layer's capability to react with hydrogen ions. The surface morphology and element distribution of the PEO-processed titanium oxide were observed and analyzed using field-emission scanning-electron microscopy (FE-SEM) and energy-distribution spectroscopy (EDS). The titanium oxide prepared by the PEO process was utilized as a hydrogen-ion sensing membrane and an extended gate insulator. A commercially available n-channel enhancement MOS-FET (metal-oxide-semiconductor FET) played a role as a transducer. The responses of the PEO-processed titanium oxide to different pH solutions were analyzed. The output drain current was linearly related to the pH solutions in the range of pH 4 to pH 12. It was confirmed that the titanium-oxide layer prepared by the PEO process could feasibly be used as a hydrogen-ion-sensing membrane for EGFET measurements.
Plasma electrolytic oxidation (PEO) treatment was performed on squeeze cast AZ31 alloy and $Al_{18}B_4O_{33}w/AZ31$ composite. Scanning electron microscope (SEM) was employed to characterize the surface morphology and cross-section microstructure of the coating. The phase structures of the PEO coating were analyzed by X-ray diffraction (XRD). The corrosion resistance of the PEO coating was evaluated by electrochemical method. The results showed that the $Al_{18}B_4O_{33}$ whisker on the surface of the composite was decomposed and $MgAl_2O_4$ was formed in the PEO coating layer of $Al_{18}B_4O_{33}w/AZ31$ composite during PEO treatment. As a result, the electrochemical corrosion potential of the PEO coated $Al_{18}B_4O_{33}w/AZ31$ composite was increased compared with that of AZ31 alloy.
The plasma electrolytic oxidation (PEO) process is a relatively new surface treatment technique that produces a chemically stable and environment-friendly electrolytic coating that can be applied to all types of magnesium alloys. In this study, the characteristics of oxide film were examined after coating the extruded AZ31 alloy through the PEO process. Hard ceramic coatings were obtained on the AZ31 alloy by changing the coating time from 10min to 60min. The morphologies of the surface and the cross-section of the PEO coatings were examined by scanning electron microscopy and optical microscopy, and the thickness of the coating was measured. The X-ray diffraction pattern of the coating shows that the coated layer consists mainly of the MgO and $Mg_2SiO_4$ phases after the oxidation reaction. The hardness of the coated AZ31 alloy increased with increasing coating time. In addition, the corrosion rates of the coated and uncoated AZ31 alloys were examined by salt spray tests according to ASTM B 117 and the results show that the corrosion resistance of the coated AZ31 alloy was superior to that of the un-coated AZ31 alloy.
This work is concerned with the formation behavior of PEO (Plasma Electrolytic Oxidation) films on Al6082 alloy under the application of direct current (DC) and alternating current (AC) in an alkaline solution. Arc initiation voltage became much lower by the application of AC than DC, and arc initiation time became shorter under DC than AC. The number of pores present in the PEO films was much larger than that on the surface, irrespective of DC and AC. It was also found that the number of pores in the PEO films formed under AC was more than that under DC and the size of pores is smaller under AC than DC. During the formation of PEO films, a lot of heat was generated and solution temperature increased more rapidly under DC than under AC which is attributed to high PEO film formation voltage under DC than AC.
In this study, PEO (plasma electrolytic oxidation) film formation behavior of AZ31 Mg alloy under application of 300 Hz pulse current was studied by the analyses of V-t curve, arc generation behavior, PEO film thickness and morphology of PEO films with treatment time in 0.05 M NaOH + 0.05 M Na2SiO3 + 0.1 M NaF solution. PEO films was observed to grow after 10 s of application of pulse current together with generation of micro-arcs. PEO film grew linearly with treatment time at a growth rate of about 5.58 ㎛/min at 200 mA/cm2 of pulse current but increasing rate of film formation voltage became lowered largely with increasing treatment time after passing about 250 V, suggesting that resistivity of PEO films during micro-arc generation decreases with increasing film formation voltage at more than 250 V.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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