KR100237964B1 - 복합재료 도금방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합재료의 표면을 도금처리하여 표면의 조도를 낮춤으로써 이런 표면에 의한 제품의 손상을 방지할 수 있는 복합재료 도금방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 복합재료(11)의 표면에 전도성 수지를 도포하여 전도층(12)을 형성하는 단계와, 상기 전도층(12)의 표면을 도금하여 도금층(13)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 도금방법이 제공되며, 상기 전도성 수지는 페놀수지 또는 에폭시수지에 구리(Cu), 탄소(C), 은(Ag) 중의 어느 하나를 첨가한 수지이고, 상기 전도층(12)의 두께는 3~10㎛이며, 상기 복합재료(11)의 표면조도는 2㎛인 것을 특징으로 하는 복합재료 도금방법이 제공될 수 있다.

Description

복합재료 도금방법

본 발명은 복합재료 도금방법에 관한 것이며, 특히, 탄소섬유 강화 에폭시 복합재료의 표면을 효과적으로 도금할 수 있는 복합재료 도금방법에 관한 것이다.

복합재료는 비강성 및 비강도가 매우 우수하여 우주선의 재료로 사용되고 있을 뿐만 아니라, 그 생산가격이 저렴하기 때문에 스포츠 및 레저용품 등에 폭넓게 응용되고 있다. 또한, 세계 선진국에서는 복합재료의 내부식성을 이용하여 화학 플랜트나 하수도 처리장 구조물에 복합재료를 응용하려는 경향이 증가하고 있다. 또한, 진동에 대한 고감쇠 특성, 작은 열팽창 계수, 온도상승에 따른 열특성이 우수하여 다른 여러 분야에 사용되고 있을 뿐만 아니라 기존에 강철재료로 사용되던 부분을 이런 복합재료로 대체하기 위한 다방면의 연구가 진행되고 있다. 이런 복합재료에는 탄소섬유 강화 에폭시 복합재료, 유리섬유로 보강된 고분자복합재료, SMC(Sheet Mold Compound)로 성형된 복합재료 등 그 종류가 다양하다.

그러나, 앞서 설명한 바와 같은 다양한 형태의 복합재료는 사용되는 섬유소나 수지에 따라 표면의 거칠기가 다르지만, 대체적으로 일반도금강에 비해 표면의 거칠기가 상대적으로 높기 때문에 강철재료로 사용되던 부분을 복합재료로 대체함에 있어서 다수의 문제점이 발생하고 있다. 예를 들어, 자기테이프 등과 같은 필름의 이송 등에 사용되는 롤러의 경우에 있어서, 기존에 사용되던 강철재료를 복합재료로 대체함으로써 현저하게 무게를 줄여 작업효율을 향상시킬 수 있고, 회전속도를 높여 작업소요시간을 단축할 수 있으며, 적은 회전관성 모멘트로 인한 미끄러짐 발생률을 낮춰 마찰 및 마모현상을 줄일 수 있지만, 이런 복합재료의 표면이 거칠기 때문에 고정밀도의 필름제조공정에서 필름의 표면에 손상이 발생할 우려가 있다. 위와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 복합재료의 표면을 도금처리하여 매끄럽게 표면처리하면 되지만, 복합재료의 특성상 전도성을 갖지 않거나 매우 높은 저항값을 갖기 때문에 도금처리가 매우 어렵다는 또다른 문제점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복합재료의 표면을 도금처리하여 표면을 매끄럽게 함으로써 거칠은 표면으로 인해 발생하는 제품손상을 방지할 수 있는 복합재료 도금방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 복합재료 도금방법을 도시한 공정도이고,

제2도는 제1도에 도시된 도금방법에 의해 도금된 복합재료의 단면도이고,

제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합재료 도금방법을 도시한 공정도이며,

제4도는 제3도에 도시된 도금방법에 의해 도금된 복합재료의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11,11a : 복합재료 12,12a : 전도층

13,13a : 도금층

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 복합재료의 표면에 전도성 수지를 도포하여 전도층을 형성하는 단계와, 상기 전도층의 표면을 도금하여 도금층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 도금방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 전도층을 형성한 후에 산화막 제거단계를 부가적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 복합재료 도금방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 전도성 수지는 페놀수지에 구리(Cu), 탄소(C), 은(Ag) 중의 어느 하나가 첨가된 수지인 것을 특징으로 하는 복합재료 도금방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 전도층의 두께는 3~10㎛ 인 것을 특징으로 하는 복합재료 도금방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 복합재료의 표면조도는 2㎛ 인 것을 특징으로 하는 복합재료 도금방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 복합재료의 표면에 얇은 금속호일을 접착하여 전도층을 형성하는 단계와, 상기 전도층의 표면을 도금하여 도금층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 도금방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 전도층을 형성한 후에 산화막 제거단계를 부가적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 복합재료 도금방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 전도층은 상기 복합재료의 모재와 동일한 계열의 에폭시 접착제를 사용하여 상기 복합재료의 표면에 상기 얇은 금속호일을 접착함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재료 도금방법이 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 복합재료 도금방법의 양호한 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

[제1실시예]

도면에서, 제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 복합재료 도금방법을 도시한 공정도이고, 제2도는 제1도에 도시된 도금방법에 의해 도금된 복합재료의 단면도이다.

제1도 및 제2도에 보이듯이, 여러 종류에 수지에 여러 종류의 보강섬유소를 각각 첨가함으로써 제작된 복합재료, 예를 들어, 탄소섬유 강화 에폭시 복합재료(11)의 두께는 약 1㎝ 정도이다. 이런 복합재료(11)의 표면의 거칠기는 사용되는 수지와 강화섬유소들의 종류에 따라 다소 차이가 있겠지만 통상적으로 0.5~5㎛ 정도이며, 더욱 양호하게는 2㎛ 이다.

아래에서, 이런 복합재료(11)의 표면을 도금처리하는 방법을 상세히 설명하겠다.

먼저, 79.2 : 20.8의 부피비로 페놀수지와 구리(Cu)를 혼합하여 전도성 수지를 형성한다. 이 때, 전도성 수지의 전체부피 중에서 20.8%의 구리를 첨가하는 것은, 이런 전도성 수지를 사용하여 복합재료 표면을 도포할 경우에 이런 복합재료의 표면의 전도도가 구리의 전도도를 유지할 수 있도록 하기 위해서다. 또한, 이런 전도성 수지는 상온에서 400~600ps의 점도를 갖는다. 이런 상태의 전도성 수지를 고무 주걱롤러 또는 붓(도시생략)을 사용하여 복합재료(11)의 표면에 전도성 수지가 도포되면 100℃에서 2시간동안 경화시켜 이런 복합재료(11)의 표면에 전도층(12)을 형성한다. 이렇게 형성된 전도층(12)의 두께는 0.5~15㎛ 정도이며, 더욱 양호하게는 3~10㎛ 이다. 이런 두께를 갖는 전도층(12)에는 작업도중에 형성된 산화막 및 이물질이 씌워져 있으며, 이런 산화막 및 이물질은 사포 등에 의해 전도층(12)의 표면으로부터 제거된다. 이렇게 전도층(12)의 표면에 형성된 산화막 및 이물질을 제거하는 것은 도금되는 크롬(Cr)이나 니켈(Ni)의 신착성을 증대시키기 위해서다. 이렇게 산화막 및 이물질 등이 전도층(12)으로부터 제거되면, 통상적으로 사용되는 크롬(Cr)항온조나 니켈(Ni)항온조에서 17시간동안 침탕시켜 도금층(13)을 형성한다. 이 때, 도금층(13)은 전도층(12)의 상부에서만 형성되고, 그 이외의 부분에서는 형성되지 않는다.

앞서 설명한 바와 같은 과정을 따라 표면에 도금층이 형성된 복합재료는 표면이 매끄러운 강철재료와 동일한 표면조도를 갖는다.

앞서 설명한 제1실시예에서는 페놀수지와 구리를 혼합한 전도성 수지에 대해서만 설명했지만, 페놀수지와 탄소(C), 페놀수지와 은(Ag)을 혼합하거나, 에폭시수지와 구리(Cu), 에폭시수지와 탄소(C), 에폭시수지와 은(Ag)을 혼합한 전도성 수지를 사용할 수도 있다.

또한, 복합재료(11)의 표면에 형성된 전도층(12)의 표면에 기포 등에 의하여 미세한 구멍이 생길 경우에는 이런 미세한 구멍을 메우기 위하여 크롬항온조나 니켈항온조에서 수행하는 도금공정전에 구리와 같은 금속으로 또다른 도금공정을 수행할 수도 있다.

[제2실시예]

본 발명의 제2실시예에 따른 복합재료 도금방법은 전도성 수지를 사용하여 전도층을 형성하는 대신에 얇은 금속호일을 사용하여 전도층을 형성한다는 것을 제외하고는 본 발명의 제1실시예와 동일하다. 그러므로, 제1도 내지 제4도에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

도면에서, 제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합재료 도금방법을 도시한 공정도이며, 제4도는 제3도에 도시된 도금방법에 의해 도금된 복합재료의 단면도이다.

제3도 및 제4도에 보이듯이, 복합재료(11a)를 도금하기 위해서는, 먼저, 이런 복합재료(11a)의 모재와 같은 계열의 에폭시 접착제를 사용하여 복합재료(11a)의 표면에 얇은 금속호일을 접착한다. 그런 다음, 접착두께를 줄이고 복합재료(11a)와 얇은 금속호일간의 밀착성을 증대시키기 위하여 압착롤러(도시생략)로 표면에 동일한 압력을 가한다. 이렇게 복합재료(11a)의 표면에 얇은 금속호일이 접착되어 전도층(12a)이 형성되면, 이런 일련의 작업공정 중에 형성된 산화막 및 이물질을 사포 등을 사용하여 제거한다. 이렇게 산화막 및 이물질 등이 전도층(12a)으로부터 제거되면, 통상적으로 사용되는 크롬(Cr)항온조나 니켈(Ni)항온조에서 17시간동안 침탕시켜 도금층(13a)을 형성한다.

앞서 설명한 바와 같은 과정을 따라 표면에 도금층이 형섣된 복합재료는 표면이 매끄러운 강철재료와 동일한 표면조도를 갖는다.

앞서 설명한 제2실시예에서는 에폭시 접착제를 사용하여 복합재료(11a)의 표면에 얇은 금속호일을 접착한 경우에 대해서만 설명했지만, 경화되지 않은 복합재료(11a)의 표면에 얇은 금속호일을 배치시킨 후에, 이런 복합재료(11a)의 경화시 표면으로 나오는 잉여 에폭시 수지를 사용하여 얇은 금속호일을 복합재료(11a)의 표면에 접착시킬 수도 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 표면에 도금층이 형성된 복합재료를 자기테이프 등과 같은 필름의 이송 등에 사용되는 롤러에 사용할 경우에는 필름을 손상시키지 않으면서 무게를 줄여 작업효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 회전속도를 높여 작업소요시간을 줄일 수 있으며, 또한 적은 회전관성 모멘트로 인한 미끄러짐 발생률을 줄여 마찰 및 마모현상을 줄일 수 있다.

이상에서 본 발명의 복합재료 도금방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 복합재료(11)의 표면에 구리(Cu), 탄소(C), 은(Ag) 중의 어느 하나가 첨가된 전도성 수지를 도포하여 전도층(12)을 형성하고, 상기 전도층(12)의 표면을 도금하여 도금층(13)을 형성하는 복합재료 도금방법에 있어서, 상기 전도층(12)을 형성한 후에 산화막을 제거하며 상기 전도층(12)의 두께를 3~10㎛로 하는 것을 특징으로 하는 복합재료 도금방법.
2. 복합재료(11)의 표면에 구리(Cu), 탄소(C), 은(Ag) 중의 어느 하나가 첨가된 전도성 수지를 도포하여 전도층(12)을 형성하고, 상기 전도층(12)의 표면을 도금하여 도금층(13)을 형성하는 복합재료 도금방법에 있어서, 상기 전도층(12)을 형성한 후에 산화막을 제거하여 상기 복합재료의 표면조도를 2㎛로 하는 것을 특징으로 하는 복합재료 도금방법.
3. 복합재료(11a)의 표면에 얇은 금속호일을 상기 복합재료(11a)의 모재와 동일한 계열의 에폭시 접착제로 접착하여 전도층(12a)을 형성하는 단계와, 상기 전도층(12a)에 산화막이 형성된 경우에 이를 제거하는 단계와, 상기 전도층(12a)의 표면을 도금하여 도금층(13a)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 도금방법.

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