KR100584734B1 - 전자파 차폐용 니켈-철 합금 코팅강판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 T.V, 컴퓨터, 냉장고, 복사기 등의 가전기기 및 자동차, 통신기기에서 발생되는 전자파를 효과적으로 차단할 수 있는 강판 및 그 제조방법에 관한 것이며, 냉연강판에 차폐능이 우수한 물질을 코팅하여 물리적 처리를 행함으로써 기판에 차폐능을 부여하는 방법 및 차폐능이 우수한 강판을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉연강판의 편면 또는 양면에 조성이 Ni: 20~90wt%, Fe:80~10wt%인 Ni-Fe합금 도금층을 1㎛~1mm의 두께로 형성하는 단계와, 상기 Ni-Fe합금 도금층이 형성된 코팅강판을 750~1100℃에서 1분~300분간 열처리하여 강판에 전자파 차폐능을 부여하는 단계를 포함하여 이루어지는 전자파 차폐용 니켈-철 합금 코팅강판의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

또한, 본 발명은, 그 편면 또는 양면에 조성이 Ni: 20~90wt%, Fe:80~10wt%인 Ni-Fe합금 도금층이 1㎛~1mm의 두께로 형성되어 있고 Ni-Fe합금 자성상(magnetic phase)이 형성되어 있으며, 10~100Hz에서 20dB 이상의 차폐능을 나타내는 전자파 차폐용 니켈-철 합금 코팅강판을 기술적 요지로 한다.

Ni-Fe합금, 전자파 차폐강판, 열처리, 냉연강판, 전기도금

Description

전자파 차폐용 니켈-철 합금 코팅강판 및 그 제조방법{A Ni-Fe ALLOY COATING STEEL SHEET FOR SHEILDING ELECTROMAGNETIC WAVE AND A MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

도 1은 Ni-Fe합금 도금 및 열처리의 유무에 따른 차폐능을 비교한 그래프

도 2는 Ni-Fe합금 도금 및 650℃에서의 열처리의 유무에 따른 차폐능을 비교한 그래프

도 3은 Ni-Fe합금 도금 및 750℃에서의 열처리의 유무에 따른 차폐능을 비교한 그래프

본 발명은 T.V, 컴퓨터, 냉장고, 복사기 등의 가전기기 및 자동차, 통신기기에서 발생되는 전자파를 효과적으로 차단할 수 있는 강판 및 그 제조방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 냉연강판에 Ni-Fe합금 도금을 행한 후 열처리함에 의해 전자파 차폐능이 제공된 차폐강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 산업기기 및 가전기기의 디지털화가 급속히 진전되면서 각종 전자기기 로부터 방출되는 전자기파가 각종 정밀기기의 신호교란, 오동작 및 기능정지 등을 일으키는 장애요인으로 작용하고 있다. 따라서, 전자기파에 의한 폐해를 얼마나 감소시킬 수 있느냐가 관련분야의 관건이 되고 있다.

이에 관련된 종래기술로서, 유럽특허 제0,186,145호는 고주파영역(1MHz-1GHz)에서 납+아연+니오븀이나 납+아연+탄탈늄, 납+아연+텅스텐으로 된 금속계와 세라믹의 합성 물질로서 차폐능을 향상시키는 기술을 제시하였고, 제0,107,863호에서는 폴리머 물질과 팔라듐이나 니켈 등의 금속물질을 혼합함으로써 주파수 영역에 따른 전자파 차폐 및 흡수능을 향상시키는 기술을 제시하였다. 그러나, 상기 유럽특허 제0,186,145호는 금속계와 세라믹의 혼합에 의한 것으로 경하며, 차폐성능이 떨어지는 문제가 있고, 또한 상기 유럽특허 제0,107,863호의 기술에서는 금속과 폴리머의 혼합시 금속의 입도에 의해 차이가 많으며, 금속성분의 균일 분포가 어려워 차폐성능이 떨어지는 문제가 있었다.

또한, 일본특개소61-163231에서는 알루미늄에 구리, 망간, 니켈, 철 등의 원소를 일정량 혼합함으로써 전자파 차폐능을 향상시키려 하였으나 대부분 차폐성능이 떨어지며 특히 저주파(KHz 영역)에서는 그 효과가 미미하다.

일본특개평8-97588은 산화물 초전도성 물질에 의한 자기 차폐능 향상에 대한 것으로 제조공정이 복잡하고 부착성이 떨어지며, 일본 특개평9-116293은 플라스틱제에 전도성 자성재료를 증착도금함으로써 플라스틱과 같은 비전도성 물질에 적용하는 것으로 본 발명과는 근본적으로 다르며, 일본 특허공개 제2000-36419호는 제진강판을 만들어서 차폐능을 향상시키는 기술에 관한 것이지만 제조방법이 복잡하 고 비용이 많이 드는 단점이 있다.

또한, 일본 특개평7-86788는 강판표면에 레이저 빔을 조사하여 강판 표면을 개질함으로써 전자파 차폐성능을 향상시킨 것으로 레이저빔의 조절이 어려워 활용상에 어려운 단점이 있다.

이에, 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 연구 및 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 냉연강판에 차폐능이 우수한 물질을 코팅하여 물리적 처리를 행함으로써 강판에 차폐능을 부여하는 방법 및 차폐능이 우수한 강판을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

냉연강판의 편면 또는 양면에 조성이 Ni: 20~90wt%, Fe:80~10wt%인 Ni-Fe합금 도금층을 1㎛~1mm의 두께로 형성하는 단계;및

상기 Ni-Fe합금 도금층이 형성된 코팅강판을 750~1100℃에서 1분~300분간 열처리하여 강판에 전자파 차폐능을 부여하는 단계를 포함하여 이루어지는 전자파 차폐용 니켈-철 합금 코팅강판의 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은,

그 편면 또는 양면에 조성이 Ni: 20~90wt%, Fe:80~10wt%인 Ni-Fe합금 도금층 이 1㎛~1mm의 두께로 형성되어 있고 Ni-Fe합금 자성상(magnetic phase)이 형성되어 있으며, 10~100Hz에서 20dB 이상의 차폐능을 나타내는 전자파 차폐용 니켈-철 합금 코팅강판에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

Ni-Fe합금은 그 조성에 따라 자기특성이 좌우되고, 결정자기 이방상수 및 자왜정수가 거의 0에 가까운 조성의 경우 dc 투자율이 크게는 수십만을 상회하는 우수한 재료이다. 그러나, 열처리 방법에 따라 그 특성이 크게 좌우될 뿐 아니라, 판매가가 약 3천만원/ton을 호가할 정도로 고가이며, 일부조성은 전량 수입에 의존하고 있어 수급체계에도 문제가 있다. 따라서, 차폐능은 우수하나 차폐재로서는 적합하지 못한 단점이 있다.

이에, 본 발명자들은, 상기한 Ni-Fe합금의 전자파 차폐능에는 미치지 못하지만, 차폐재로서 사용가능한 우수한 차폐능을 보유한 차폐강판을 값싸게 생산하는 방법에 대하여 연구 및 실험하여 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명은 냉연강판 표면상에 Ni-Fe합금을 통상의 전기도금에 의해 코팅하고 이를 열처리함으로써, 통상의 냉연강판에 특히 저주파 영역(수 Hz~100KHz)에서 우수한 전자파 차폐능을 갖도록 한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 냉연강판의 편면 또는 양면에 Ni-Fe합금 도금층을 형성하는데, Ni-Fe합금의 도금은 통상의 전기도금을 이용할 수 있다. 상기 Ni-Fe합금의 조성은 우수한 전자파 차폐능을 발현할 수 있는 조성범위인 Ni: 20~90wt%, Fe: 80~10wt%인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 Ni이 78~80wt%인 것이다. 또한, 상기 Ni-Fe합금 도금층은 두께가 1㎛~1mm인 것이 바람직한데 그 이유는, 상기 Ni-Fe합금 도금층의 두께가 1㎛ 미만인 경우에는 코팅층에 의해 발현되는 전자파 차폐능이 미미하고, 1mm보다 두꺼워지면 표면에 크랙이 발생하여 오히려 차폐능이 감소하고 코팅층이 박리할 수 있기 때문이다.

상기와 같이 Ni-Fe합금 도금층이 형성된 강판은 그 자체로도 차폐능을 발휘하지만, 본 발명은 상기 강판에 열처리를 실시함으로써 보다 우수한 전자파 차폐능을 제공하였다. 즉, 상기 강판에 대하여 750~1100℃에서 1~300분 유지하는 열처리를 실시하면, Ni과 Fe이 결합하여 자구(magnetic domain)를 형성함으로써 차폐능을 발휘하는 것이다. 이 때, 열처리 온도가 750℃ 미만이거나 열처리시간이 1분 미만인 경우에는 자구의 형성이 미약하고, 열처리온도가 1100℃ 이상이거나 열처리시간이 300분 이상인 경우에는 차폐능은 향상할 수 있지만, 비용이 증가하고 강판의 연화현상(softening)을 유발하여 경도를 저하시킬 수 있는 문제가 있다.

한편, 본 발명에서 기판으로 사용되는 냉연강판은 특히 한정하지 않으며, 통상의 냉연강판을 사용할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예 1)

C: 0.02중량% 이하 함유되고 크기가 200mm x 100mm x 1mm인 냉연강판의 편면에 Ni-Fe합금 전기도금을 행하였다. 전기도금은 약 400ℓ부피의 도금조에 NaCl 30g/ℓ, NiCl₂6H₂O 109g/ℓ, FeSO₄6H₂O 4g/ℓ, 계면활성제 7g/ℓ첨가하고, 45℃에서 PH 2.0~2.5, 전류밀도 5~15A/dm² 로 하여 실시하였다. 도금후 도금층의 조성은 Ni: 약 50wt%, Fe: 약 50wt%였으며 도금층의 두께는 약 10㎛이었다.

상기와 같이 본 발명에 따라 Ni-Fe합금 도금층이 형성된 냉연강판과, Ni-Fe합금 도금을 실시하지 않은 일반 냉연강판에 대하여, 불활성분위기하 1100℃에서 약 60분 유지하는 열처리를 실시한 후 냉각하여 시편을 제작하였는데, 이 때, 도금시편의 경우는 실험의 재현성을 위하여 동일한 도금조건으로 시편을 3개 제작하였다.

그 다음, 이와 같이 하여 제작된 본 발명의 도금시편들인 발명재(1), 통상의 냉연강판에 도금을 실시하지 않고 본 발명의 열처리만을 실시한 비교재(1), 그리고 통상의 냉연강판인 비교재(2)에 대하여, 차폐능을 측정하고 그 결과를 도 1에 나타내었다. 이 때, 차폐능은 ASTM A698-74에 규정된 시험법에 의거하여 측정하였다.

도1에 나타난 바와 같이, 발명재(1)의 차폐능은 일반 냉연강판인 비교재(2)에 비해 10~100Hz에서 최고 약 8dB정도 증가하였고, 열처리만을 실시한 냉연기판인 비교재(1) 보다는 약 3.5dB 정도 증가한 것을 알 수 있다. 이것으로부터, 열처리는 차폐능 향상에 큰 기여를 하는 것을 추정할 수 있다.

한편, 본 발명의 조건으로 제조한 3개의 시편이 거의 유사한 차폐능을 나타내는 것을 도 1을 통해 알 수 있기 때문에, 본 발명의 재현성 또한 입증되었다.

(실시예 2)

실시예 1에서 사용한 도금조건으로 Ni-Fe합금이 도금된 냉연강판에 대하여 열처리온도를 650℃, 750℃로 변화시켜 열처리를 실시한 후, 차폐능을 측정하고 그 결과를 각각 도 2 및 도 3에 나타내었다. 이 때, 열처리온도를 650℃로 하여 제작한 시편은 비교재(3), 750℃로 하여 제작한 시편은 발명재(2)로 하였다. 또한, 미도금시편에 대해서도 열처리온도를 650℃, 750℃로 변화시키는 열처리를 실시하였고, 이와 같이 하여 제조된 시편을 각각 비교재(4), 비교재(5)로 하였다. 또한, 도 2 및 도 3에 있어서, 비교재(1)은 실시예 1의 것과 동일한 시편이다.

먼저, 도 2는 열처리 온도를 650℃로 한 경우의 차폐능을 나타낸 그래프로서, 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 코팅처리를 실시했지만 열처리 온도를 650℃로 낮게 하여 제작한 비교재(3)의 경우, 미도금시편을 650℃로 열처리한 비교재(4) 또는 통상의 냉연강판인 비교재(2)에 비해서는 차폐능이 우수하나, 70Hz 이 상의 주파수에서 차폐능이 비교재(4)보다도 저하하는 것을 알 수 있다. 즉, 열처리온도가 650℃로 낮은 경우에는, Ni-Fe코팅층에서 발현되는 차폐특성의 기여가 거의 없고, 시편에 유기된 응력에 의해 차폐능이 오히려 감소한다.

한편, 열처리를 750℃에서 실시한 경우에 대한 차폐능 측정결과를 나타내는 도 3에 따르면, 발명재(2)는, 통상의 냉연강판인 비교재(2)에 비해서는 우수한 차폐능을 나타내고, 미도금시편을 열처리한 비교재(5)에 비해 비록 차폐능의 개선 정도가 미미하기는 하지만 다소 증가하는 경향을 보이는 것을 알 수 있다. 이것은 열처리온도가 750℃ 이상인 경우, Ni-Fe코팅층이 차폐능 향상에 기여하기 때문인 것으로 생각할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 용이한 제조방법을 이용해 저비용으로 우수한 전자파 차폐능을 제공하는 강판을 제작하고, 이를 가전기기, 자동차, 및 통신기기 등에 적용할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 냉연강판의 편면 또는 양면에 조성이 Ni: 20~90wt%, Fe:80~10wt%인 Ni-Fe합금 도금층을 1㎛~1mm의 두께로 형성하는 단계;및

   상기 Ni-Fe합금 도금층이 형성된 코팅강판을 750~1100℃에서 1분~300분간 열처리하여 강판에 전자파 차폐능을 부여하는 단계를 포함하여 이루어지는 전자파 차폐용 니켈-철 합금 코팅강판의 제조방법
2. 그 편면 또는 양면에 조성이 Ni: 20~90wt%, Fe:80~10wt%인 Ni-Fe합금 도금층이 1㎛~1mm의 두께로 형성되어 있고 Ni-Fe합금 자성상(magnetic phase)이 형성되어 있으며, 10~100Hz에서 20dB 이상의 차폐능을 나타내는 전자파 차폐용 니켈-철 합금 코팅강판

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