KR100624665B1 - 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프 및 그제조방법 - Google Patents

자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프 및 그제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100624665B1
KR100624665B1 KR1020050005428A KR20050005428A KR100624665B1 KR 100624665 B1 KR100624665 B1 KR 100624665B1 KR 1020050005428 A KR1020050005428 A KR 1020050005428A KR 20050005428 A KR20050005428 A KR 20050005428A KR 100624665 B1 KR100624665 B1 KR 100624665B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nickel
layer
plating
metal layer
cathode
Prior art date
Application number
KR1020050005428A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060084653A (ko
Inventor
유재무
김영국
고재웅
정국채
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020050005428A priority Critical patent/KR100624665B1/ko
Priority to JP2005049758A priority patent/JP4143073B2/ja
Priority to DE102005010095A priority patent/DE102005010095B4/de
Priority to US11/074,568 priority patent/US7402230B2/en
Publication of KR20060084653A publication Critical patent/KR20060084653A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100624665B1 publication Critical patent/KR100624665B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/24—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates from liquids
    • H01F41/26—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates from liquids using electric currents, e.g. electroplating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00—Electroforming
    • C25D1/04—Wires; Strips; Foils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/38—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of refractory metals or nickel
    • C25D5/40—Nickel; Chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60—Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/615—Microstructure of the layers, e.g. mixed structure
    • C25D5/617—Crystalline layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/12—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
    • H01F10/14—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys containing iron or nickel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/26—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by the substrate or intermediate layers
    • H01F10/265—Magnetic multilayers non exchange-coupled
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12944—Ni-base component

Abstract

본 발명은 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 니켈층 위에 비자성 금속층이 적층된 형태로 구성된다.
그리고 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프의 제조방법은,
단결정이나 그에 가까운 배향성을 가지는 음극과, 고순도 니켈판으로 구성된 양극으로 이루어진 전기도금욕조에서 음극을 회전시켜 표면에 이축집합조직을 가지는 니켈 금속층을 형성시키는 단계와; 상기 음극 표면에 형성된 니켈 금속층을 수세조에서 세정하는 단계와; 상기 세정된 니켈 금속층을 비자성 금속 도금욕으로 된 도금조에서 음극을 회전시켜 그 표면에 비자성 금속층을 형성시켜 니켈/비자성층 금속층을 제조하는 단계와; 상기 니켈/비자성층 금속층으로 된 금속 테이프를 박리하여 권취하는 단계로 이루어진다.
자기이력손실, magnetic hysteresis, 금속 테이프

Description

자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프 및 그 제조방법{Low magnetic loss metal tape with biaxial texture and method of manufacturing}
도 1은 초전도 박막 선재의 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전기도금을 위한 도금조 및 부대 장치들의 개념도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 공정의 흐름도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 이축집합조직을 가지는 금속판재의 장선재화를 위한 연속도금공정을 나타내는 개념도.
도 5는 음극으로부터 박리된 금속 테이프의 사진도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 도금층의 단면을 주사현미경으로 찍은 사진도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 금속 테이프의 X-ray diffraction pattern을 측정한 실험도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 니켈층 및 구리층의 두께에 따른 자기이력곡선의 변화를 나타내는 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 음극 2 : 도금액
3 : 전류공금장치 4 : 양극
30, 60 : 원통형 음극 30a, 60a : 금속 벨트
본 발명은 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프(tape) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 상온에 가까운 온도에서 공정이 가능한 전기도금법으로 니켈층/비자성층 등 다층구조의 금속층을 제조하여 니켈층의 강자성 특성을 효과적으로 억제하고, 자기이력 손실이 적은 금속테이프 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전력 기기에 있어서 기기의 효율은 작동 시 발생하는 에너지 손실에 의해 결정된다. 이에 따라 전력기기에 발생하는 에너지 손실을 줄이고 기기의 효율을 증대시키기 위하여 전기저항이 없는 초전도 선재를 적용하려는 노력이 이루어지고 있다. 특히 고임계전류 특성, 저렴한 생산비용 등의 장점으로 인하여 현재 연구개발이 활발한 초전도 박막 선재 (coated conductor)는 향후 대용량 전력기기에 적용될 경우 전력기기의 성능 및 효율 향상에 있어 큰 기여를 나타낼 것으로 예상된다. 초전도 박막 선재란 내부에 초전도체를 포함하여 다량의 전류를 수송할 수 있는 tape 또는 선 형태의 물체를 말한다.
도 1은 초전도 박막 선재의 개략도이다.
이에 도시된 바와같이, 초전도 박막 선재는 이축배향성 금속 테이프, 완충층, 초전도층 및 보호층의 구조로 이루어져 있으며, 특히 초전도 박막 선재의 전력 기기 응용 시 발생하는 교류 손실의 저감을 위해서는 금속 테이프의 자기 손실이 적어야 한다.
현재 초전도 선재용 금속 테이프로는 주로 니켈의 단층 구조로 된 것이 사용되고 있는데, 니켈의 경우 강자성 특성을 나타내어 자기이력 손실(Magnetic hysteresis loss)의 원인이 되므로 손실을 억제하기 위해서는 니켈의 강자성 특성을 억제할 수 있는 방안이 요구된다.
한편, 강자성이라함은 외부자기장이 가해지지 않은 채로 거시적(巨視的) 자화(磁化)가 생기는 물질의 자기적인 성질을 말하는 것으로 강자성의 근원은 물질 내 전자들의 스핀과 궤도 각운동량에 따른 자기모멘트가 서로 영향을 미치는 상호작용에서 기인한다. 따라서 강자성을 띤 물질도 그 물질의 퀴리온도라 하는 특정온도 이상이 되면 강자성이 사라진다. 흔히 강자성물질임에도 불구하고 자성이 겉으로 나타나지 않는 경우가 있는데, 그것은 내부에 자기구역이 생겨서 각각의 구역은 강자성을 띠지만 구역마다 자기모멘트가 서로 다른 방향으로 정렬되어서 전체적으로는 상쇄되기 때문이다.
외부자기장을 가하면 자기구역을 정렬시킬 수 있어서 자성을 나타나게 할 수 있다. 이 경우에 자기장을 제거시켜도 다시 원래의 자기구역 구조로 되돌아가지는 못하는데, 이와 같이 자기장을 가하거나 제거시킴에 따라 자기구역 구조가 변하여 자성이 달라지는 현상을 자기이력(磁氣履歷:magnetic hysteresis)이라 한다.
현재 니켈의 강자성 특성을 억제하기 위하여 니켈에 크롬, 텅스텐 등 비자성 금속을 첨가하여 모재를 제조한 후 압연 및 열처리 공정을 거쳐 초전도 선재용 이 축배향성 기판을 제조하는 열기계가공 공정(RaBiTS, Rolling-assisted Biaxially Textured Substrate)이 현재 주로 사용되고 있다.
그러나 니켈계 합금의 경우 강자성 특성 억제를 위해 다량의 비자성 금속을 첨가하는 경우 금속 기판의 기계적 특성이 열화되어 압연 등 기계가공 공정을 거치는 경우 균열이 발생하거나 금속 기판의 표면 특성이 불균일한 경우가 많으므로 비자성 금속의 첨가량은 수 %대의 낮은 범위로 제한된다. 또한 열기계가공 공정으로 제조된 니켈계 합금 기판 중 대표적인 Ni-W 조성을 지니는 테이프(tape)의 경우 완충층의 증착을 위해 1μm 정도의 두께를 지니는 니켈을 증착시켜야 하는 경우도 있다. 따라서 비자성 합금 기판의 제조를 위해서는 매우 정밀한 기계가공 공정이 요구되며 추가적인 공정이 필요한 경우가 많다는 문제점이 있었다.
최근에 전기도금 공정에서 단결정 또는 유사한 고배향성을 지니는 금속 음극을 적용하여 외력이 작용하지 않은 상태에서도 이축 배향성을 유도할 수 있다는 것을 보고 하였다(대한민국특허출원: 2003년 특허출원 제 21091호, 미국특허출원: 10-608,67). 이 공정에서는 고배향 음극이 가지고 있는 고배향성을 도금층에 전달하여 이축 배향이 이루어진 전기 도금층을 얻을 수 있었다. 그러나 자기이력 손실이 적은 금속 테이프(tape)의 제조를 위해서는 비자성 합금의 연속도금이 필요하며, 이 경우 도금층의 조성제어 및 배향성 제어가 용이하지 않은 경우가 많고, 도금층이 취성을 지니게되며 내부에 기공 및 균열 등의 결함을 유발하는 등의 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 적절한 도금욕을 이용하여 전기도금공정으로 니켈/비자성층 구조의 다층 금속 테이프(tape)를 제조함으로써, 기존 공정에 비하여 자기이력 손실이 상당량 억제되고 우수한 이축배향성을 지니는 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 다층 금속 테이프 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프는,
니켈층 위에 비자성 금속층이 적층된 형태로 구성된다.
그리고 상기 니켈층 위에 적층되는 비자성 금속층은 구리(Cu), 아연(Sn), 주석(Zn), 은(Ag), 금(Au), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 등의 금속층 또는 이들을 포함한 합금층으로 구성되어질 수 있다.
또한, 상기 비자성 금속층은 상기 니켈층 위에 단층 또는 2층 이상의 다층으로 적층된 형태로 구성되어질 수 있다.
또한, 상기 니켈층과 상기 비자성 금속층은 전기 도금법에 의해 도금되어 적층될 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프의 제조방법은,
단결정이나 그에 가까운 배향성을 가지는 음극과, 고순도 니켈판으로 구성된 양극으로 이루어진 전기도금욕조에서 음극을 회전시켜 표면에 이축집합조직을 가지는 니켈 금속층을 형성시키는 단계와; 상기 음극 표면에 형성된 니켈 금속층을 수세조에서 세정하는 단계와; 상기 세정된 니켈 금속층을 비자성 금속 도금욕으로 된 도금조에서 음극을 회전시켜 그 표면에 비자성 금속층을 형성시켜 니켈/비자성층 금속층을 제조하는 단계와; 상기 니켈/비자성층 금속층으로 된 금속 테이프를 박리하여 권취하는 단계로 이루어진다.
그리고 상기 음극은 원통형 이거나 벨트 형상이고, 상기 양극은 곡면이거나 평면으로 된 것을 사용하여 수행되어질 수 있다.
또한, 상기 비자성 금속은 구리(Cu), 아연(Sn), 주석(Zn), 은(Ag), 금(Au), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 등의 금속 또는 이들의 합금을 사용할 수 있다.
또한, 상기 음극 표면에 니켈을 도금하여 니켈층을 얻는 단계는 상기 니켈 금속층을 형성시키는 도금 공정을 수행하기 전에 음극판을 미리 전해연마하여 표면을 평활하게 한 다음, 염산 0.1-10M, 질산 0.1-10M, 황산 0.1-10M, 아세트산 0.1-10M, 크롬산 0.1-10M, 중크롬산 칼륨 0.1-10M, 불산 0.1-10M, 수산화 리튬 0.1-10M, 수산화 나트륨 0.1-10M, 수산화 칼륨 0.1-10M, 암모니아수 0.1-10M, 과산화 수소 0.1-10M로 이루어진 하나 또는 둘 이상의 수용액에서 상기 음극판을 수초에서 수십분까지 침지 후 수세하고 건조시키는 공정으로 이루어질 수 있다. 상기와 같은 공정을 거치게 되면 금속층의 박리가 수월하게 된다.
또한, 상기 니켈을 도금하는 단계에서 니켈 도금을 위해서는 사용되는 도금액은 황산니켈 100-600g/ℓ, 술파민산니켈 100-600g/ℓ, 염화니켈 10-70g/ℓ, 붕산 20-80g/ℓ, NaWO3 1-10g/ℓ, 염화코발트 1-10g/ℓ의 일부 또는 전부로 이루어진 수용액으로 구성되고, 상기 도금액의 pH가 1.5-6인 것을 사용할 수 있다. 상기와 같이 수치를 한정한 이유는 상기와 같은 조건에서 도금층의 형성이 잘 되기 때문이다.
이하 본 발명에 따른 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 다층 금속 테이프 및 그 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전기도금을 위한 도금조 및 부대 장치들의 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 공정의 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 양극(4)과 음극(1)을 도금액(2)에 담그고 적절한 전류공급장치(3)를 이용하여 단결정이나 그에 가까운 배향성을 가지는 음극 위에 금속층을 성장시키는 공정으로 이루어져 있다. 도금공정을 거친 후 음극(1) 위에 생성되는 금속층의 박리를 위해서는 도금공정 전에 음극(1)을 미리 세정한 후, 염산 0.1-10M, 질산 0.1-10M, 황산 0.1-10M, 아세트산 0.1-10M, 크롬산 0.1-10M, 중크롬산 칼륨 0.1-10M, 불산 0.1-10M, 수산화 리튬 0.1-10M, 수산화 나트륨 0.1-10M, 수산화 칼륨 0.1-10M, 암모니아수 0.1-10M, 과산화 수소 0.1-10M로 이루어진 하나 또는 하나 이상의 수용액 중에서 수초에서 수십분까지 침지 후 수세하여 건조한다(ST1, ST3). 상기 수용액에서 음극판을 처리하기 직전 전해연마를 통해 음극 표면을 평활화하는 공정을 삽입할 수 있다(ST2).
본 발명에서는 니켈층 및 비자성층으로 이루어진 다층 도금을 도입하여 자기 손실이 적은 금속층을 제조한다. 공정의 단순화를 위해서는 니켈층/비자성층의 2층도금이 적합하나 용도에 따라 2층 이상의 다층 도금도 가능하다(ST4, ST5). 특히 금속 테이프(tape)의 자기이력손실의 감소를 위해서는 비자성층의 두께에 비하여 니켈층의 두께를 줄이는 것이 요구된다. 도금액은 니켈 및 니켈 합금 도금을 위해서는 황산니켈 100-600g/ℓ, 술파민산니켈 100-600g/ℓ, 염화니켈 10-70g/ℓ, 붕산 20-80g/ℓ, NaWO3 1-10g/ℓ, 염화코발트 1-10g/ℓ의 일부 또는 전부로 이루어진 수용액을 사용한다. 도금액의 pH는 니켈 및 니켈 합금에 대해서는 1.5-6이 적당하나 2-5에서 가장 우수한 (100) 배향성을 지닌다. 또한 비자성층으로서는 구리(Cu), 아연(Sn), 주석(Zn), 은(Ag), 금(Au), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 등의 금속 및 이들을 포함한 합금층이 모두 적용가능하다. 도금 방식은 직류(DC), pulse current, Pereodic reverse current(PR) 도금법 등이 모두 적용 가능하다. 도금방식에 따라 공정조건은 약간의 차이가 있다. 적용되는 평균전류밀도는 세 방식 모두 공히 1-20A/dm2이며, pulse current 법의 경우 음극전류시간이 1msec-100msec이고, 휴지시간이 1msec-100msec이다. 한편 PR 도금법의 경우 음극전류시간이 1msec-100msec이고, 양극전류시간이 1msec-100msec이다.
본 발명에서 제시한 공정은 장선재 형태의 이축배향성 금속층 제조에도 응용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 이축집합조직을 가지는 금속판재의 장선재화를 위한 연속도금공정을 나타내는 개념도이다.
이에 도시된 바와 같이, 전체 도금공정은 제1층도금, 수세 및 다층도금으로 이루어져 있으며 1층도금용액(10) 내에 양극(20)과 표면이 이축배향성을 지니는 원통형 음극(30)을 설치하고, 도금 공정 중에 원통형 음극(30)을 회전시켜 표면에 이축집합조직을 지니는 금속층을 형성시킨 후 수세조(40)에서 세정한 후 다시 다층도금용액(50) 내에 1층도금과 동일한 방법으로 원통형 음극(60)을 이용하여 도금하고 최종적으로 제조된 금속 테이프(tape)를 감는 공정으로 이루어져 있다(ST4, ST5, ST6, ST7). 이 때, 제1층 도금의 경우 표면이 이축배향성을 지니는 음극을 사용하여야 하나, 제2층 이상의 도금층에서는 음극의 표면 배향성은 중요하지 않다. 또한 도4(나)와 같이 원통형 음극 대신에 이축배향성을 지니는 금속 벨트(belt)(30a)를 음극으로 적용할 수 있다. 그리고 두 전극 사이에 균일한 전기장을 형성시키기 위하여 곡면 또는 평면 형태의 양극(20)을 사용한다.
한편 음극의 회전속도, 전류 크기 등을 조절하여 형성되는 도금층의 두께 및 결정성을 제어할 수 있다. 더불어 이러한 연속도금공정은 다양한 형태로 변형될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기재한다.
(실시예)
다음과 같은 조건으로 Ni/Cu 구조의 다층 도금을 하였다.
양극 : 고순도 Nickel 판 및 고순도 구리판
음극 : 이축배향성 니켈 기판({100}<100> 배향)
니켈도금용액 조성 : 술파민산니켈 250 g/ℓ, 염화니켈 15 g/ℓ, 붕산 15 g/ℓ
구리도금용액 조성 : 황산 100 g/ℓ, 황산구리 300 g/ℓ
도금온도 : 50℃
도금시간 : 니켈 - 5분~20분, 구리 - 20분
도금방식 : PR
평균전류밀도 : 5 A/dm2,
위와 같은 조건에서 얻어진 도금층을 음극으로부터 박리한 후의 모습을 도5에 나타내었다. 니켈과 구리 두가지 금속층으로 이루어진 것을 알 수 있다.
특히, 도금층의 단면에 대한 주사현미경 사진을 나타낸 도 6을 보면 니켈층(B)과 구리층(A)이 뚜렷히 구분되며, 각 층의 조성은 첨부한 EDS결과로부터 확인할 수 있다. 분석결과 니켈층은 8μm이며, 구리층은 28μm으로서 전체 도금층의 두께는 36μm으로 나타났다.
한편 도금층의 이축배향성 분석을 위해 X-ray diffraction pattern을 측정한 결과를 도7(가)에 나타내었다. 니켈 및 구리에 대한 (001) 피크가 뚜렸하게 발달되어 있는 것을 볼 수 있었고, 니켈 도금면에 대하여 수직방향의 배향성(TF)은 대략 0.97로서 매우 우수하였다. (001)면의 c-축 정렬도를 알아보기위하여 θ-rocking curve를 측정한 결과는 도 7(나)에 나타내었다. 이 때, 이 피크의 반가폭은 6.2°로 나타났다. 또한 2축 집합조직화를 알아보기 위하여 니켈 (111) pole figure를 측정하였다. 도 7(다)는 위의 도금층에 대하여 (111) pole에서의 pole figure를 측정한 것이다. Ψ각이 54.7°인 지점에 강한 등고선이 나타났고 이것이 Φ각이 90°간격으로 나타나있는 것으로부터 {100}<100> 배향된 입방정 집합조직이 발달한 것 을 확인하였다. 또한 ψ각 54.7°로부터 측정된 도 7(라)의 φ-scan에서 Ni 도금층에 대한 반가폭은 7.8°인 것으로 나타났다.
다층 도금층의 자기적 특성 분석을 위해 VSM(Vibrational Sample Magnetometer)를 이용하여 자기이력곡선을 측정하였다. 이 때, 자기이력곡선은 도금층의 면에 대해 평행한 방향으로 측정하였으며 측정온도는 77K였다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 니켈층 및 구리층의 두께에 따른 자기이력곡선의 변화를 나타내는 그래프이다.
이에 도시된 바와 같이, 단층구조의 순수한 니켈 도금층에 비하여 니켈/구리 다층도금층의 포화자화도가 월등히 낮음을 알 수 있으며, 특히 구리층에 대하여 니켈의 두께를 줄이는 경우 니켈/구리 다층도금층의 포화자화도가 감소하는 경향을 보여 준다. 아래의 표 1에는 제조된 니켈/구리 다층도금층의 포화자화도 및 자기이력손실을 나타내었다.
포화자화도 (emu/cm 3 ) 자기이력손실 (Energy loss/cycle, ergs/cm 3 ) 비고
Ni(30um) 443.2 165.8 단층구조(Ni)
Ni(7um) Cu(25um) 43.8 20.4 다층구조(Ni/Cu)
Ni(11um) 89.1 42.1 다층구조(Ni/Cu)
Ni(20um) 176 75.0 다층구조(Ni/Cu)
표 1에 기재된 바와 같이, 구리도금층에 비하여 니켈 도금층의 두께게 낮아짐에 따라 포화자화도 및 자기이력손실이 감소함을 알 수 있으며 특히 니켈 도금시간이 짧은 경우 순수 니켈층에 비해 월등히 낮은 포화자화도 및 자기이력손실을 나타냄을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프 및 그 제조방법은 상온 근처에서 공정이 가능한 전기도금법으로 자기이력손실이 적으며 2축 집합조직을 지닌 다층형태의 금속 도금층을 제조함으로써, YBCO 초전도 선재를 제조하기 위한 기판 또는 박막형 자성재료 등을 제공할 수 있고, 도금층의 상대적인 두께를 제어함으로써 자기적 특성의 제어가 가능하므로 각종 자기 장치(device)에 적용될 수 있으며, 또한 여러 번의 냉간압연 및 고온 열처리를 요구하지 않으므로 공정 cost와 시설비 및 생산속도면에서 유리하다는 장점이 있다.

Claims (9)

  1. 니켈층 위에 비자성 금속층이 적층된 것을 특징으로 하는 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 니켈층 위에 적층되는 비자성 금속층은,
    구리(Cu), 아연(Sn), 주석(Zn), 은(Ag), 금(Au), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W)의 금속층 또는 이들을 포함한 합금층으로 구성된 것을 특징으로 하는 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 비자성 금속층은,
    상기 니켈층 위에 단층 또는 2층 이상의 다층으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 니켈층과 상기 비자성 금속층은,
    전기 도금법에 의해 도금되어 적층된 것을 특징으로 하는 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프.
  5. 단결정이나 그에 가까운 배향성을 가지는 음극과, 고순도 니켈판으로 구성된 양극으로 이루어진 전기도금욕조에서 음극을 회전시켜 표면에 이축집합조직을 가지는 니켈 금속층을 형성시키는 단계와;
    상기 음극 표면에 형성된 니켈 금속층을 수세조에서 세정하는 단계와;
    상기 세정된 니켈 금속층을 비자성 금속 도금욕으로 된 도금조에서 음극을 회전시켜 그 표면에 비자성 금속층을 형성시켜 니켈/비자성층 금속층을 제조하는 단계와;
    상기 니켈/비자성층 금속층으로 된 금속 테이프를 박리하여 권취하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 음극은,
    원통형 이거나 벨트 형상이고, 상기 양극은
    곡면이거나 평면으로 된 것을 특징으로 하는 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 비자성 금속은,
    구리(Cu), 아연(Sn), 주석(Zn), 은(Ag), 금(Au), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W)의 금속 또는 이들의 합금을 사용하는 것을 특징으로 하는 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프의 제조방법.
  8. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 음극 표면에 니켈을 도금하여 니켈층을 얻는 단계는,
    상기 니켈 금속층을 형성시키는 도금 공정을 수행하기 전에 음극판을 미리 전해연마하여 표면을 평활하게 한 다음, 염산 0.1-10M, 질산 0.1-10M, 황산 0.1-10M, 아세트산 0.1-10M, 크롬산 0.1-10M, 중크롬산 칼륨 0.1-10M, 불산 0.1-10M, 수산화 리튬 0.1-10M, 수산화 나트륨 0.1-10M, 수산화 칼륨 0.1-10M, 암모니아수 0.1-10M, 과산화 수소 0.1-10M로 이루어진 하나 또는 둘 이상의 수용액에서 상기 음극판을 수초에서 수십분까지 침지 후 수세하고 건조시키는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프의 제조방법.
  9. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 니켈을 도금하는 단계에서 니켈 도금을 위해서는 사용되는 도금액은,
    황산니켈 100-600g/ℓ, 술파민산니켈 100-600g/ℓ, 염화니켈 10-70g/ℓ, 붕산 20-80g/ℓ, NaWO3 1-10g/ℓ, 염화코발트 1-10g/ℓ의 일부 또는 전부로 이루어진 수용액으로 구성되고, 상기 도금액의 pH가 1.5-6인 것을 특징으로 하는 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프의 제조방법.
KR1020050005428A 2005-01-20 2005-01-20 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프 및 그제조방법 KR100624665B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050005428A KR100624665B1 (ko) 2005-01-20 2005-01-20 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프 및 그제조방법
JP2005049758A JP4143073B2 (ja) 2005-01-20 2005-02-24 低磁気ヒステリシス損失の二軸配向性金属テープ及びその製造方法
DE102005010095A DE102005010095B4 (de) 2005-01-20 2005-03-04 Metallband mit niedrigem Ummagnetisierungsverlust und biaxialer Textur sowie Herstellungsverfahren dafür
US11/074,568 US7402230B2 (en) 2005-01-20 2005-03-07 Method of manufacturing a low magnetic loss metal tape with biaxial texture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050005428A KR100624665B1 (ko) 2005-01-20 2005-01-20 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프 및 그제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060084653A KR20060084653A (ko) 2006-07-25
KR100624665B1 true KR100624665B1 (ko) 2006-09-19

Family

ID=36650670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050005428A KR100624665B1 (ko) 2005-01-20 2005-01-20 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프 및 그제조방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7402230B2 (ko)
JP (1) JP4143073B2 (ko)
KR (1) KR100624665B1 (ko)
DE (1) DE102005010095B4 (ko)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100516126B1 (ko) * 2003-04-03 2005-09-23 한국기계연구원 이축집합조직을 갖는 금속 도금층의 제조방법
KR100828239B1 (ko) * 2006-07-05 2008-05-07 엘에스전선 주식회사 다층 표면을 갖는 금속박막을 제조하기 위한 장치
KR100813142B1 (ko) * 2006-11-03 2008-03-13 김현규 반사체 및 그 제조 방법
KR100917278B1 (ko) 2006-12-27 2009-09-16 (주)이모트 연속전주법을 이용한 이차전지 음극집전판의 전주 도금 방법
KR100917610B1 (ko) * 2008-11-14 2009-09-17 한국에너지기술연구원 고체산화물 연료전지용 금속연결재의 코팅방법
JP5474339B2 (ja) 2008-11-28 2014-04-16 住友電気工業株式会社 超電導線材の前駆体の製造方法、超電導線材の製造方法
PT106470A (pt) * 2012-07-27 2014-01-27 Inst Superior Tecnico Processo de eletrodeposição de revestimentos de níquel-cobalto com estrutura dendrítica
CN102953101B (zh) * 2012-11-14 2015-06-24 施天程 一种镀铬锌合金拉链及其电镀方法
CN103031578B (zh) * 2012-11-29 2016-08-31 烟台晨煜电子有限公司 一种生产镍箔的电解方法
CN103382564B (zh) * 2013-07-18 2016-10-05 华南理工大学 金属表面超疏水钴镀层及其制备方法
GB2532914A (en) * 2014-08-14 2016-06-08 Bae Systems Plc Improved electrodeposition
CN105734631B (zh) * 2014-12-10 2019-03-19 上海宝钢工业技术服务有限公司 冷轧轧辊毛化处理的电镀方法
CN105220184A (zh) * 2015-08-11 2016-01-06 模德模具(苏州工业园区)有限公司 一种电铸镍电解液及其制备方法
KR101907490B1 (ko) * 2017-01-03 2018-10-12 주식회사 티지오테크 모판 및 마스크의 제조방법
CN107227474A (zh) * 2017-06-27 2017-10-03 东莞市纳百川电子科技有限公司 一种金属表面处理工艺
CN108855046B (zh) * 2018-08-02 2020-11-27 泉州师范学院 一种核壳结构的钨酸锌/钨酸亚锡复合光催化剂及其制备和应用
CN109604116B (zh) * 2018-11-29 2021-04-09 安徽荣泽科技有限公司 一种全自动特种胶带涂布机
US11270870B2 (en) * 2019-04-02 2022-03-08 Applied Materials, Inc. Processing equipment component plating
EP4193006A1 (en) * 2020-08-06 2023-06-14 American Superconductor Corporation Electro-formed metal foils
TWI756155B (zh) 2021-07-19 2022-02-21 長春石油化學股份有限公司 表面處理銅箔及銅箔基板

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10119182A (ja) 1996-10-16 1998-05-12 Toyo Kohan Co Ltd 熱可塑性ポリエステル樹脂被覆表面処理鋼板およびその製造方法
US6436317B1 (en) 1999-05-28 2002-08-20 American Superconductor Corporation Oxide bronze compositions and textured articles manufactured in accordance therewith
KR20040086911A (ko) * 2003-04-03 2004-10-13 한국기계연구원 단결정이나 단결정 배향성을 지니는 금속표면에전기도금되어 이축집합조직을 갖는 합금 또는 금속 도금층및 그 제조방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5741377A (en) * 1995-04-10 1998-04-21 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Structures having enhanced biaxial texture and method of fabricating same
US5863410A (en) * 1997-06-23 1999-01-26 Circuit Foil Usa, Inc. Process for the manufacture of high quality very low profile copper foil and copper foil produced thereby
KR100352976B1 (ko) * 1999-12-24 2002-09-18 한국기계연구원 전기도금법에 의한 2축 집합조직을 갖는 니켈 도금층 및 그 제조방법
GB0010494D0 (en) * 2000-04-28 2000-06-14 Isis Innovation Textured metal article
DE10136890B4 (de) * 2001-07-25 2006-04-20 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines kristallstrukturell texturierten Bandes aus Metall sowie Band
US6670308B2 (en) * 2002-03-19 2003-12-30 Ut-Battelle, Llc Method of depositing epitaxial layers on a substrate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10119182A (ja) 1996-10-16 1998-05-12 Toyo Kohan Co Ltd 熱可塑性ポリエステル樹脂被覆表面処理鋼板およびその製造方法
US6436317B1 (en) 1999-05-28 2002-08-20 American Superconductor Corporation Oxide bronze compositions and textured articles manufactured in accordance therewith
KR20040086911A (ko) * 2003-04-03 2004-10-13 한국기계연구원 단결정이나 단결정 배향성을 지니는 금속표면에전기도금되어 이축집합조직을 갖는 합금 또는 금속 도금층및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20060159949A1 (en) 2006-07-20
JP2006200034A (ja) 2006-08-03
KR20060084653A (ko) 2006-07-25
DE102005010095A1 (de) 2006-07-27
DE102005010095B4 (de) 2008-07-03
US7402230B2 (en) 2008-07-22
JP4143073B2 (ja) 2008-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100624665B1 (ko) 자기이력 손실이 적은 이축 배향성 금속 테이프 및 그제조방법
US6670308B2 (en) Method of depositing epitaxial layers on a substrate
US6346181B1 (en) Electroplating process for preparing a Ni layer of biaxial texture
JP5723773B2 (ja) 酸化物超電導線材用金属積層基板の製造方法
JP4041796B2 (ja) 二軸集合組織を有する金属材料の製造方法
US10748678B2 (en) Substrate for superconducting wire, production method therefor, and superconducting wire
CN117248256A (zh) 超导带材镀铜方法
JP2008311222A (ja) 超電導線およびその製造方法
US20160276067A1 (en) Method for producing substrates for superconducting layers
US10115501B2 (en) Substrate for superconducting wire, method for manufacturing the same, and superconducting wire
CN108342757B (zh) 一种电镀铜制备高温超导带材保护层的方法
US3272727A (en) Process for electroplating magnetic alloy onto a platinized chromium substrate
US20220045260A1 (en) Electro-Formed Metal Foils
Yu et al. New Cu-Ni Substrate for Coated Conductors
Sugimoto et al. Electrodeposition of textured nickel on nickel alloy Hastelloy
Yoo et al. Formation of strongly biaxial-textured Ni Layer for YBCO coated conductor by electrodeposition process
Yu New Cu-Ni Substrate for Coated Conductors ZM Yu, L. Zhou, P. Odier 3 and PX Zhang
Yu et al. Fabrication of Cube-Textured Ni/Cu bi-Metallic Substrate
GM et al. 318a 318b 318C

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120702

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130722

Year of fee payment: 8