NaF 전해용액을 이용한 양극산화에 의한 타이타늄 표면의 나노튜브구조의 형성에 관한 연구
Investigation on Formation of Nanotube Titanium Oxide Film by Anodizing on Titanium in NaF Electrolytes
0
조회
0
다운로드
0
인용
0
참고문헌
키워드
초록
본 연구의 목적은 NaF와 H3PO4를 사용하여 양극산화과정을 통해 나노튜브 제작 조건을 찾는 것이다. 절삭된 직경 15 mm, 두께 1.5 mm의 티타늄 디스크를 양극에, 백금을 음극에 연결하고 전극간의 거리는 10 mm가 되도록 하였다. H3PO4와 NaF 용액을 전해질로 하여 양극산화를 시행하였는데 전압, 전해질 농도, 산화시간을 달리하여 티타늄 디스크에 나노튜브를 형성하였다. 양극산화 후 24시간 동안 증류수로 세척한 후 24시간 동안 40℃ 오븐에서 건조하고 시편의 표면구조 형상을 관찰․분석하였다. 실험 결과 0.5 wt % NaF에서 전압과 시간이 증가함에 따라 pore 형태의 초기 나노튜브 형성되었다. 1.0 wt % NaF에서 20 V, 20분과 25분에서 나노튜브가 생성되었고, 30 V에서 튜브의 형태가 커지면서 터지는 양상을 보였다. 2.0 wt % NaF에서 전압과 시간에 상관없이 적절한 나노튜브형태가 형성되지 않았다. 1 M H3PO4, 1.0 wt % NaF 전해용액, 20 V, 20분 양극산화 조건에서 티타늄 디스크 상에 가장 잘 정렬된 형태의 나노튜브 구조가 형성되었다. 양호한 형태의 나노튜브 형성을 위해서는 전해질의 종류에 따라 적절한 농도, 전압, 시간의 형성조건이 필요할 것으로 사료된다.
Abstract
The aim of this study is to find the condition of forming the favorable nanotubes by anodizing with NaF and H3PO4. Machined Ti discs were used for anode, and Platinum net was used for cathode. For electrolyte, H3PO4 and NaF solution were mixed. We controlled voltage, electrolyte concentration, anodizing time and formed nanotubes on Ti discs. After that, these were washed with distilled water for 24 hours and dried in the 40℃ oven for 24 hours. The surface structure of specimens were analyzed. The results were as follows : At 0.5 wt % NaF, according as increasing voltage and anodizing time, early state of nucleating pores were generated. At 1.0 wt % NaF, 20 V, 20 & 25 min, well-formed nanotubes were observed. At 1.0 wt % NaF, 30 V, structure of nanotube became bigger and interconnected. At 2.0 wt % NaF, no nanotubes were formed and it was unrelated with voltage and time. At 1.0 wt % NaF, 20 V, 20 - 25 min, well-ordered nanotubes were generated on Ti discs. For the formation of favorable nanotubes, it is considered that proper parameters such as electrolyte concentration, voltage, anodizing time are necessary according to the kind of electrolytes.
참고문헌 (11)
- K.S Raja, "Formation of self-ordered nano-tubular structure of anodic oxide layer on titanium", pp.154~157 (2005)
- Eugeniu Balaur, "Tailoring the wettability of TiO2 nanotube layers", Electrochemistry Communications, pp.1066~1070 (2005)
- Young-Taeg Sul, "The significance of the surface properties of oxidized titanium to the bone response: special emphasis on potential biochemical bonding of oxidized titanium implant", Biomaterials, pp.3893~3907 (2003)
- Hiroaki Tsuchiya, "Self-organized porous TiO2, and ZrO2 produced by anodization", Corrosion Science, 47, pp.3324~3335 (2005)
- K.S.Raja, "Formation of self-ordered nano-tubular structure of anodic oxide layer on titanium", Electrochimica Acta, 51, pp.514~165 (2005)
- I. Sieber, "Self- Assembled Porous Tantalum Oxide Prepared in H2SO4", HF Electrolytes, 2005, pp.8, J10~J12
- Jan M. Macak, "Self organized porous titanium oxide prepared in Na2SO4", NaF electrolytes, 2005, pp.50, 3679~3684
- K.S Raja, "Formation of self-ordered nano-tubular structure of anodic oxide layer on titanium", pp.154~157 (2005)
- Hiroaki Tsuchiya, "A new route for the formation of self-organized anodic porous alumina in neutral electrolytes", Electrochemistry Communications, 9, pp.545~550 (2007)
- R. Beranek, "Self-Organized Porous Titanium Oxide Prepared in H2SO4", HF Electrolytes, 2003, pp.6, 12~14
- 김현승, "양극 산화법에 의해 형성된 나노 튜브 타이타늄 산화 피막의 표면 특성", 대한치과기재학회지, 33(2), pp.163~170 (2006), 대한치과기재학회