고온 글리세롤 전해질에서 양극산화를 이용한 나노구조 스테인리스 스틸 산화막의 형성

이재원; 최현국; 김문갑; 이영세; 이기영; Jaewon Lee; Hyun-Kuk Choi; Moon Gab Kim; Yong Sei Lee; Kiyoung Lee

Applied Chemistry for Engineering, Vol.31, No.2, 215-219, April, 2020

DOI10.14478/ace.2020.1015 Export Citation

고온 글리세롤 전해질에서 양극산화를 이용한 나노구조 스테인리스 스틸 산화막의 형성

Formation of Porous Oxide Layer on Stainless Steel by Anodization in Hot Glycerol Electrolyte

이재원, 최현국, 김문갑, 이영세, 이기영^†

경북대학교 나노소재공학부

Jaewon Lee, Hyun-Kuk Choi, Moon Gab Kim, Yong Sei Lee, and Kiyoung Lee^†

School of Nano & Materials Science and Engineering, Kyungpook National University, 2559 Gyeonsang-daero, Sangju 37224, Korea

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초록

본 연구에서는 304 계열의 스테인리스 스틸을 양극산화 하여 다공성 나노구조의 스테인레스 스틸 산화막을 형성하였다. 양극산화를 위한 전해질로 K2HPO4가 포함되어있는 글리세롤을 사용하다. 양극산화 시 전해질의 농도, 전해질의 온도, 인가전압과 같은 다양한 변수들에 의하여 산화물의 나노구조가 제어되었다. K2HPO4 전해질 농도에 따른 산화막 형성을 비교했을 때 10 wt%의 전해질 농도에서 산화막 형성이 가장 잘 이루어졌다. 120~180 ℃ 범위에서의 전해질 온도에 따른 양극산화를 비교하였을 때 160 ℃에서 균일한 다공성 구조의 스테인레스 스틸 금속 산화물이 형성됨을 확인하였다. 인가전압에 따른 금속 산화물 형성은 전해질 온도에 밀접한 관계가 있음을 밝혀냈다. 본 연구를 통하여 전해질의 농도, 온도 및 인가전압에 따른 산화물의 형성과 용해 반응이 평형을 이루었을 때 가장 정렬도가 높은 다공성 구조의 스테인레스 스틸 산화막을 형성할 수 있음을 밝혔다.

In this study, nanoporous iron oxide layers were fabricated by the anodization of 304 series stainless steel. K2HPO4/glycerol solution was used as an electrolyte for anodization. We investigated the anodization behavior according to various parameters such as electrolyte concentration, reaction temperature, applied voltage, and reaction time. As a result of anodization, we confirmed that the anodic growth rate of oxide layer on 304 series stainless steel increased with increasing the electrolyte temperature and applied potential. In order to form well-ordered porous nanostructures, the electrolyte temperature was at 160 ℃, and the applied potential was at 30 V in 10 wt% K2HPO4/glycerol electrolyte.

Keywords:Anodization;Stainless steel;Porous structure;Hot glycerol electrolyte;K2HPO4

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