알루미늄은 전기화학적으로 활성금속으로 부식되기 쉬운 금속이지만 자연적으로 안정한 산화 피막이 표면에 형성되기 때문에 대기 중에서 양호한 내식성을 지니고 있으며 국부 부식에 의해 공식(pitting corrosion)이 발생하기 쉽다. 이러한 알루미늄의 내식성을 향상시키기 위한 방법으로 합금원소의 첨가, 캐소드 방식, 양극산화, 도장 등이 행해지고 있으며 그 중에서도 양극산화(anodizing)는 비용이 저렴하고, 강도와 내식성 둘 다 개선할 수 있기 때문에 산업적으로 가장 널리 적용되고 있다. 양극산화법은 알루미늄을 전기 화학적인 방법으로 처리하여 자연산화 피막보다 더 두꺼운 양질의 알루미나 산화피막을 형성시킬 수 있다.
본 연구에서는 황산법을 이용하여 양극산화 피막을 제조할 때 특성을 평가하고자 하며, 또한 출력 전압파형의 차이에 의한 양극산화 피막 표면 분석 및 신뢰성 평가결과를 고찰하였다.
연구방법으로는 알루미늄 5052 판재를 황산 전해액(20%)에서 양극산화 피막 시간은 40분으로 고정하고 온도를 5단계(15, 18, 21, 24, 27℃)로 나누어 실시하였다. 출력되는 전압의 파형을 4가지(IGBT, PULSE, AC/DC, ROTARY)로 하여 파형 별 신뢰성 평가를 실시하였다.
또한 평가를 위해 전처리와 후처리를 조건에 맞게 실시하였으며 신뢰성 평가 항목은 SEM 표면 분석, 내열탕, 내열, 내약품, 내자외선, 내약품 시험이었다.
SEM 표면 분석 결과 전압파형에 상관없이 온도가 증가할수록 기공의 사이즈는 증가, 기공끼리의 거리는 감소하였다. ROTARY 파형에서 온도가 상승할수록 두께는 감소하였음에도 불구하고 기공의 사이즈와 조밀도가 우수하였다. 한편 내자외선 시험에서는 4가지 파형 모두 시험 전, 후의 ΔE값이 1미만으로 신뢰성 평가 기준을 만족함을 알 수 있었다. 내열탕, 내약품 시험에서는 모두 염료의 탈색현상이 있었으며 AC/DC 파형을 제외하면 IGBT, PULSE, ROTARY 파형모두 18, 24℃에서 대체로 낮은 값을 나타냈다. 내열 시험에서는 ROTARY 파형이 크랙이 가장 적게 발생하였고 온도가 높을수록 크랙이 증가 하는 경향을 나타내었다. 내전압 시험에서는 피막두께가 두꺼울수록 내전압이 상승하였으며 이는 양극산화 피막이 계속 쌓이면서 절연의 효과가 상승하였을 것이라 판단된다. 그리고 ROTARY 파형에서 피막두께가 낮은데도 다른 파형들과 비교해 내전압이 크게 떨어지지 않았다.
시험 결과 알루미늄 양극산화 온도의 적정 범위는 18~21℃로 판단되며 정류기 파형은 ROTARY>IGBT>PULSE>AC/DC 순으로 우수한 피막을 형성하였다.