PVD법에 의해 강판상에 제작한 Al-Mg 코팅막의 내식성

서 론

• 진공 및 플라즈마의 이용
• 건식 PVD 프로세스 종류와 특징

그 중 저온 플라즈마 또는 비평형 플라즈마라고 불리는 100 Pa 이하의 압력에서 생성되는 플라즈마는 표면 원자를 방출하거나 화학 반응을 일으키는 데 사용될 수 있습니다. 증발원은 물리적 기상증착 공정에서 증발물질을 증발시키는 소스를 말한다.

Fig. 1.1 Flow diagram of this study

코팅 박막의 형성

• 박막의 개요와 특징
• 박막의 형성 메커니즘

대부분의 증착 필름은 이 형식을 기반으로 설계되었습니다. 반도체 표면에서 금속 원자의 흡착을 시작하는 많은 사례는 이 패턴을 기반으로 발생합니다.

Fig. 2.4 Illustrations of basic growth modes including (a) Volmer-Weber(island), (b) Stranski-Krastanov, (c) Frank-van Merwe(layer-by layer)

내식성 표면처리강판

• 전기화학적 부식
• 내식성 표면처리 강판의 현황

금속에 산화물이 형성될 때의 부피 변화는 다음 방정식으로 제공됩니다. 일반적으로 원자가가 높은 원소를 첨가하면 산화 속도가 빨라지고, 원자가가 낮은 원소를 첨가하면 산화 속도가 느려집니다. 본 연구에서는 Al-Mg 코팅막의 내식성을 비교평가하기 위해 KS D 9502 규격에 따라 염수분무시험을 실시하였다.

그리고 Al/Mg 피막의 경우 상대적으로 마그네슘(Mg)층의 두께가 증가할수록 좋은 내식성을 나타내었다. 알루미늄(Al)박이 부분적으로 노출되더라도 마그네슘(Mg)이 희생적인 보호를 해주기 때문에 완전히 소모된 이후에는 알루미늄(Al)박의 부식이 진행된다. Al-Mg 코팅의 부식 특성에 대한 부식 생성물의 영향.

Fig. 2.5 Electrochemical reaction of corrosion

실험 방법

실험 장치

코팅막은 그림 1과 같이 전자빔 증발원을 장착한 PVD(물리적 기상증착) 방식 중 하나인 진공증착법으로 제작됐다. 전자빔 기화원은 전자빔 또는 전자빔총이라고 불리는 전자 발생기를 기반으로 하며, 본질적으로 재료를 고온에서 녹여 기화시킨다. 또한, 이 시간 동안 기화기가 냉각되기 때문에 용기 자체의 성분이 용해, 증발하는 경우가 거의 없습니다.

따라서 이 방법은 고순도 필름을 쉽게 제조할 수 있다는 장점이 있다. 진공챔버는 스테인리스강(SUS 304)으로 제작되고 직경 650mm의 원통형으로 되어 있으며, 회전펌프, 가속펌프, 액체질소 트랩이 장착된 확산펌프로 구성된 배기시스템을 갖추고 있다. 이는 시스템, 전자빔 증발원을 포함하는 내부 장치, 최대 300°C까지 가열할 수 있는 기판 홀더로 구성됩니다. 이 진공 챔버의 도가니에는 기화 물질을 담는 용기의 작은 부분이 포함되어 있습니다.

Fig. 3.1 Schematic diagram of electron beam evaporation

시험편의 준비

막의 제작 및 열처리

• 표면 및 단면 모폴로지 분석
• 조성분포 분석
• 결정구조 분석
• 전기화학적 내식성 평가

따라서 Al-Mg 포일의 일반적인 부식 경향은 다음과 같다. 또한, Al/Mg 또는 Mg/Al 다층박의 내식성은 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg) 단층박보다 우수하였다. 이는 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg) 성분의 분포와 전기화학적 활성에 따른 부식 과정의 결과로 여겨집니다.

이는 코팅된 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg)이 부식성 환경에서 용해될 때 형성되는 부식 생성물이 억제 특성을 갖는다는 것을 의미합니다. 먼저, 피막 성분 분포 측면에서 보면, 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg) 피막이 1:1의 두께비로 성막되므로 초기에 차단성이 우수한 알루미늄(Al) 피막이 안정적으로 형성된다. . Al2O3 및 Al(OH)3는 다음과 같은 부식 생성물을 형성합니다.

Al-Mg 합금막의 부식 특성에 대한 열처리의 영향. PVD법으로 제조된 Al-Mg 다층막의 두께비가 내식성에 미치는 영향.

Fig. 3.5 Photograph of glow discharge atomic emission spectrometer

Al-Mg 막의 모폴로지 관찰

Al-Mg 막의 조성분포 분석

여기서, Al-Mg 피막의 깊이에 따른 조성 분포를 확인하기 위해 GDS 분석을 수행하였다. 최상층에 알루미늄(Al)이 위치한 코팅막의 경우, 알루미늄(Al)에 대한 마그네슘(Mg)의 두께비가 증가할수록 마그네슘(Mg)의 분포도 증가하였다. 특히, 여기서는 도막 제조 조건에 따라 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg)의 각 성분이 혼합되어 있는 부분이 확인되었으며, 각 성분의 조직학적, 결정학적 분포가 물성치를 좌우할 것으로 사료된다. 영화에 영향을 미치다..

Fig. 4.3-2 GDS graphs of Al/Mg coating films : (b) A2M1, (c) A1M1

Al-Mg 막의 결정구조 및 배향성 분석

또한, 본 연구에서는 다층막 제조과정에서 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg)의 두 막층 사이에 혼합되어 공존하는 성분의 분포가 결정구조의 변형에 영향을 미칠 것으로 추정되었으며, 각 결정면의 격자상수(격자상수)를 조사하고 분석하여 추정하였다. 즉, 여기서의 표면간격(d-space)의 크기는 결정핵의 성장과 응고정도에 따라 달라지므로 결정핵 사이의 고체정도를 확인할 수 있다.

Fig. 4.6 Change of d-value on Al(200) plane of Al/Mg films deposited at different thickness ratios

Al-Mg 막의 두께비 별 구조와 내식특성 관계

따라서, 중간층의 마그네슘(Mg)의 두께를 증가시키면 붉은 녹의 출현이 지연되어 내식성이 좋아지는 것으로 판단된다. 따라서, 중간층의 마그네슘(Mg)에 의한 희생부식성과 부식생성물이 안정적으로 형성되는 Al/Mg 피막에 비하여 Mg/Al 피막의 내식성이 저하된 것으로 판단된다. 위의 멤브레인 조건에서 부식 과정의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다.

상기 결과는 열처리 시간이 길어질수록 알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg)의 합금화가 진행되고, 부품 간의 내부 응력과 Al의 불균일한 분포로 인해 접착력이 감소함을 보여준다. -Mg 금속간 화합물. 따라서, 전위차에 의해 내식성이 저하되는 것으로 추측된다. 즉, 열처리 시간이 길어질수록 부동태 전류밀도는 증가하고 내식성은 감소하였다. 이는 열처리 시간을 증가시키면 생성되는 금속간화합물이 남은 알루미늄(Al)이나 마그네슘(Mg)과 갈바닉쌍을 형성하여 부식 진행을 촉진시키는 것과 밀접한 관련이 있는 것으로 여겨진다.

Fig. 4.7 Salt spray test of Al-Mg coating films prepared by various thickness ratios

열처리에 따른 Al-Mg 막의 구조와 내식특성

• 열처리에 따른 막의 모폴로지 및 조성분포 분석
• 열처리에 따른 막의 결정구조 분석
• 열처리에 따른 Al-Mg 막의 구조와 내식특성 관계

결 론