2Theta

In document 20 0 00 0 07 7 7年 年 年 2 2 2月 月 月 博 (Page 54-65)

F F Fi i ig g g. . .2 2 27 7 7. . .X X XR R RD D D p p pa a at t tt t te e er r rn n ns s so o of f ft t th h he e ea a an n no o od d di i ic c co o ox x xi i id d de e ef f fi i il l l m m m f f fo o or r rm m me e ed d da a at t t1 1 13 3 30 0 0V V V

f f fo o or r r 5 5 50 0 0 m m mi i in n n i i i n n n 1 1 1. . . 2 2 2 M M M H H H

222

S S SO O O

444

+ + + 0 0 0. . . 3 3 3 M M M H H H

333

P P PO O O

444

m m mi i i x x xt t tu u ur r re e e

s s so o ol l lu u ut t ti i io o on n n. . .

20 30 40 50 60 70 80

Ti substrate

: Anatase : Rutile : Titanium

150V b)

a)

C O U N T S /S

2Theta

TiO

2

film

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222

S S SO O O

444

+ + + 0 0 0. . . 3 3 3 M M M H H H

333

P P PO O O

444

m m mi i ix x xt t tu u ur r re e e

s s so o ol l lu u ut t ti i io o on n n. . .

제 제

제 444절절절 다다다공공공성성성 산산산화화화피피피막막막의의의 특특특성성성 1

1

1...다다다공공공성성성 피피피막막막의의의 성성성장장장

일반적으로 양극산화피막의 경우 생성되는 피막의 두께는 전압에 비례하는 경향 이나 생성거동은 전해조건과 금속의 종류에 따라 다르게 나타났다.Fig.29및 Fig.

30은 Ti을 1.2M H2SO4+0.3M H2O2,1.2M H2SO4+0.3M H3PO4이 첨가된 혼 합용액에서 양극산화 시킬 때 인가된 전압에 따른 TiO2산화피막의 두께를 SEM을 이용하여 측정한 결과를 나타낸 것이다.인가전압과 생성되는 산화피막 두께는 Fig.31에서 처럼 전해용액과 관계없이 비례하는 경향을 보였으며 1.2M H2SO4+ 0.3M H2O2에서 양극산화피막의 두께 성장률은 1.38×10-2㎛/V로 H3PO4이 첨가된 H2SO4용액의 경우가 피막의 성장률이 약 21% 정도 향상되는 것을 알 수 있었다.

2 2

2...다다다공공공성성성 산산산화화화피피피막막막의의의 결결결정정정구구구조조조

Fig.32와 Fig.33에서는 전해질 용액의 종류에 따라 생성된 산화피막들의 X-선 회절분석 결과를 나타낸 것이다. 1.2M H2SO4+0.3M H2O2,1.2M H2SO4+0.3 M H3PO4을 첨가한 혼합 용액에서 130 V 전압으로 생성된 TiO2 산화피막은 anatase와 rutile의 회절피크로 보아 산화피막의 조직은 anatase와 rutile이 혼합되 어 있었으며,약간의 Ti피크도 존재하는데 이것은 황산에서 생성된 산화피막의 경 우 피막의 두께가 비교적 얇기 때문에 기지조직인 Ti의 회절피크도 같이 나타난 것으로 보인다.인가전압이 150V와 170V의 높은 전압의 경우 상대적으로 rutile 의 회절강도가 약간 감소하는 경향을 나타내고 있으며 피막두께의 증가에 따라 Ti 회절피크의 강도도 상대적으로 감소되었다.그러나 Fig.33에서 보여주듯이 H2SO4

에 H3PO4이 첨가된 혼합용액에서 생성된 산화피막의 회절분석결과 130V의 경우 anatase와 Ti에 대한 회절피크가 혼합되어 나타났으나 150V와 170V의 인가전압 에서는 1.2M H2SO4+0.3M H2O2의 경우보다도 피막 두께의 증가율이 크므로,Ti 기지의 피크들은 거의 사라지고 anatase에 대한 회절 피크만이 명확하게 나타났다.

따라서 H2SO4에 H3PO4이 첨가된 용액에서 생성된 산화피막은 거의 anatase결정인

것으로 판단된다.따라서 1.2M H2SO4+0.3M H2O2,1.2M H2SO4+0.3M H3PO4

을 첨가한 혼합용액에서 생성된 산화피막의 회절 분석결과를 보면 130V의 경우 anatase와 Ti에 대한 회절피크가 혼합되어 나타났으나 150V와 170V의 인가전압 에서는 피막두께의 증가에 의해 Ti기지의 피크들은 거의 사라지고 anatase에 대 한 회절피크만이 명확하게 나타났다.

F F Fi i ig g g. . .2 2 29 9 9. . .T T Th h hi i i c c ck k kn n ne e es s ss s so o of f fT T Ti i iO O O

222

l l l a a ay y ye e er r rf f fo o or r rm m me e ed d db b by y ya a an n no o od d di i i z z zi i i n n ng g gi i in n n

1 1 1. . . 2 2 2M M M H H H

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444

+ + +0 0 0. . . 3 3 3M M M H H H

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s s so o ol l l u u ut t ti i io o on n na a at t t( ( (a a a) ) )1 1 13 3 30 0 0V V V, , ,

( ( (b b b) ) )1 1 15 5 50 0 0V V V, , ,a a an n nd d d( ( (C C C) ) )1 1 17 7 70 0 0V V V. . .

F F Fi i ig g g. . .3 3 30 0 0. . .T T Th h hi i i c c ck k kn n ne e es s ss s so o of f fT T Ti i iO O O

222

l l l a a ay y ye e er r rf f fo o or r rm m me e ed d db b by y ya a an n no o od d di i i z z zi i i n n ng g gi i in n n

1 1 1. . . 2 2 2M M M H H H

222

S S SO O O

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a a an n nd d d0 0 0. . . 3 3 3M M M H H H

333

P P PO O O

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s s so o ol l l u u ut t ti i io o on n ns s sa a at t t( ( (a a a) ) )1 1 13 3 30 0 0V V V, , ,

( ( (b b b) ) )1 1 15 5 50 0 0V V V, , ,a a an n nd d d( ( (C C C) ) )1 1 17 7 70 0 0V V V. . .

F F Fi i ig g g. . . 3 3 31 1 1. . . T T Th h hi i ic c ck k kn n ne e es s ss s s o o of f f t t th h he e e T T Ti i iO O O

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l l l a a ay y ye e er r r a a as s s a a a f f fu u un n nc c ct t ti i io o on n n o o of f f

a a ap p pp p pl l l i i ie e ed d da a an n no o od d di i i c c cv v vo o ol l l t t ta a ag g ge e es s sf f fo o or r r5 5 50 0 0m m mi i in n ni i in n ne e el l le e ec c ct t tr r ro o ol l l y y yt t te e es s s. . .

F F Fi i i g g g. . .3 3 32 2 2. . .X X X- - -r r ra a ay y yd d di i i f f ff f fr r ra a ac c ct t ti i io o on n np p pa a at t tt t te e er r rn n ns s so o of f fa a an n no o od d di i i z z ze e ed d do o ox x xi i id d de e el l la a ay y ye e er r rs s s f f fo o or r rm m me e ed d di i in n n1 1 1. . . 2 2 2M M M H H H

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a a an n nd d d0 0 0. . . 3 3 3M M M H H H

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a a at t t( ( (a a a) ) )1 1 13 3 30 0 0V V V, , ,

( ( (b b b) ) )1 1 15 5 50 0 0V V V, , ,a a an n nd d d( ( (C C C) ) )1 1 17 7 70 0 0V V V. . .

F F Fi i ig g g. . . 3 3 33 3 3. . . X X X- - -r r ra a ay y y d d di i if f ff f fr r ra a ac c ct t ti i io o on n n p p pa a at t tt t te e er r rn n ns s s o o of f f a a an n no o od d di i iz z ze e ed d d o o ox x xi i id d de e e

l l l a a ay y ye e er r rs s s f f fo o or r rm m me e ed d d i i in n n 1 1 1. . . 2 2 2 M M M H H H

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( ( (a a a) ) )1 1 13 3 30 0 0V V V, , ,( ( (b b b) ) )1 1 15 5 50 0 0V V V, , ,a a an n nd d d( ( (C C C) ) )1 1 17 7 70 0 0V V V. . .

또한,Fig.34에서 보여주듯이 혼합 전해질 용액에서 인가전압이 증가할수록 산 화피막의 미세조직의 표면은 거칠게 나타났으며,이때 표면의 거칠기는 Fig.35의 그래프에서 볼 수 있듯이 1.5×10-2㎛/V 이었다.한편,Fig.36에서는 양극산화에 의해 형성된 porous형 산화피막의 단면 및 성장방향을 관찰하기 위해 피막의 단면 을 절단하여 미세조직을 조사한 사진이다.Fig.36(a)은 Ti기지 상에 산화피막이 성장된 것을 볼 수 있는데,이처럼 성장된 피막을 자세히 파악하기 위해 Fig.36(b) 에서 보여주듯이 단면을 자른 후 관찰하였다.

일정한 방향을 갖추지 않으며 기공의 내부의 형상이 피막의 상부로 향하며 성장 하는 것을 관찰 할 수 있으며,Fig.36(c)의 모식도에서 볼 수 있듯이 Ti의 기지의 표면에서 베리어층(barrierlayer)이 형성되고,기공의 내부는 일정한 방향을 갖추지 않으며 저면에서부터 표면의 상부까지 관통되어 산화피막이 형성되었음을 알 수 있었다.

a) a)

b) b)

F F

Fi i i g g g. . .3 3 34 4 4. . .A A AF F FM M M i i im m ma a ag g ge e es s s( ( (1 1 12 2 2× × ×1 1 12 2 2㎛ ㎛ ㎛) ) )o o of f ft t th h he e eT T Ti i i O O O

222

s s su u ur r rf f fa a ac c ce e e. . .

F F

Fi i i g g g. . .3 3 35 5 5. . .R R Rm m ms s sr r ro o ou u ug g gh h hn n ne e es s ss s so o of f fi i i m m ma a ag g ge e es s s( ( (1 1 12 2 2× × ×1 1 12 2 2㎛ ㎛ ㎛) ) )o o of f ft t th h he e e T T Ti i iO O O

222

s s su u ur r rf f fa a ac c ce e e. . .

0.140 0.144 0.148 0.152 0.156 0.160 0.164

■ 1.5 × 10

-2

㎛ / V

200

180

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