알루미늄의 양극산화 실험

소개

전기분해에 있어 양극에서 일어나는 산화반응. 양극에서는 전자가 전해액 중의 화합물에서전극 내부로 움직이는 방향으로 전류가 흐르므로 그 화합물은 전자를 탈취 당해 산화된다.
이에 대해 음극에서는 음극환원이 일어난다.
금속 또는 실리콘 같은 반도체 등을 전해액 속에서 양분극(陽分極)처리하면 표에 산화물피막이 생성되는데 이 피막은 치밀하고 견고하여 내부의 금속을 보호하는 역할을 한다. 양극산화는 전기화학적 방법을 이용해 이러한 보호성의 산화피막을 얻는 것을 말한다. 이 실험에서는 양극산화처리로 생성된 알루미늄 산화피막의 두께와 무게 등을 측정하여 양극산화 처리 시간, 전압 등과 산화피막 생성간의 관에 대해 알아보고자 한다.

목차

1. 초록
2. 서론
3. 이론적배경
4. 실험방법
5. 결과
6. 결론

본문내용

3. 이론적배경
3.1 ) 내식성 (corrosion resistance)
-기상이나 액상 중에서 산화와 황화 등에 의한 열화를 받기 어려운 금속 표면의 성질. 표면이 부동태의 상태에 있거나 혹은 부동태 피막을 형성하기 쉬운 상태에 있는 금속은 내식성이강하다
-어떤 환경에서 금속이 부식에 견디는 성질을 말한다. 내식합금(耐蝕合金)으로 알려진 것으로는 스테인리스 강, 내식동합금(耐蝕銅合金), 내식 알루미늄합금, 내식니켈합금, 내열강(耐熱鋼), 내열동합금 등이 있다.

<중 략>

전해액 중에 알루미늄을 양극으로 해서 통전하면 알루미늄이 음극에 있는 납보다 산화가 잘되므로 알루미늄 근처의 산소들과 알루미늄이 반응하여 Al2O3이 생성된다. 우선 Al2O3의 엷은층(barrierlayer 또는 활성층)이 생긴다. 이때 전압이 충분히 크면 전해액이 첨가되면서 피막의 침식을 조장 시킨다고 하는 설이 있으나
금속표면처리기술 vol 16.No9 1965 p.408 문헌에 의하면 Al면에 접한 활성층은 구의집합이고, 이 활성층은 Al을 과잉으로 품고 있는 것으로 보아 Al이 전류에 의해 용융되어 새로운 활성층이 생성되고, 이와 같이 반복되어 산화 피막이 내부로 성장한다고 한다.

<중 략>

같은 전기량에 의해 석출되는 물질의 질량은 물질의 종류에 관계없이 각 물질의 화학 당량에 비례한다. 즉, 1그램당량의 물질량을 전기분해하여 석출하는 데 필요한 전기량은 물질의 종류에 관계없이 96,485.3383C으로 항상 일정하다.
제1법칙에 의해 석출되는 물질의 양은 전류와 시간의 곱에 비례한다. 그리고 공급되는 전자가 전해질 속의 이온을 원자가 되게 하여 석출되므로, 석출되는 물질의 질량은 원자량에 비례한다. 또한 원자가가 곧 이온 한 개가 원자로 될 때 필요한 전자개수이므로, 석출되는 물질의 질량은 원자가에 반비례한다.

참고자료

· 이종권 著 : “재료공학 실험교재” page 107 ~ 109
· [네이버 지식백과] 내식성 [non scaling property, corrosion resistance, 耐蝕性]
· [네이버 지식백과] 금속의 내식성 [corrosion resistance of materials, anti-corrosion of materials] (철도관련큰사전, 2007.4.20, 도서출판 골든벨)