KR101101312B1 - 아연도금강판의 내식성 향상을 위한 표면처리방법 - Google Patents
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Abstract
아연도금강판의 내식성 향상을 위한 표면처리방법이 개시된다.
본 발명에 따른 아연도금강판의 표면처리방법은 (ⅰ) 강판위에 아연을 도금하여 아연도금강판을 형성하는 단계; (ⅱ) 상기 아연도금강판에 수세처리, 산세처리, 탈지처리 중에서 선택된 하나 이상의 처리를 하여 아연도금강판을 세정하는 단계; (ⅲ) 상기 '단계 (ⅱ)'를 거쳐 세정된 아연도금강판을 플라즈마 반응기 내의 서셉터 상에 안착시키는 단계; (ⅳ) 상기 플라즈마 반응기 내에 기체를 주입하고 플라즈마를 형성시키는 단계; 및 (ⅴ) 상기 아연도금강판을 '단계 (ⅳ)'의 과정을 통하여 형성된 플라즈마에 노출시켜 아연도금강판의 표면에 플라즈마 처리를 하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의할 경우, 아연도금강판 표면 부식의 원인이 되는 아연수산화물을 제거할 수 있게 되어, 아연도금강판의 부식을 억제할 수 있게 된다.
플라즈마, 표면처리, 아연도금강판, 아연수산화물(Zn-OH)
Description
본 발명은 아연도금강판의 내식성 향상을 위한 표면처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 처리를 하여 아연도금강판 부식의 원인이 되는 아연수산화물(Zn-OH)을 제거하여 아연도금강판의 내식성을 향상시킬 수 있는 표면처리방법에 관한 것이다.
아연도금강판은 자동차용 차체 등에 사용되는 강판으로써, 용융아연도금강판 (Galvanized(GI)강), 합금화용융아연도금강판(Galva-annealed(GA)강) 및 전기아연도금강판(Electrolytic Galvanized(EG)강) 등이 있다. 이러한 아연도금강판의 초기 부식 거동에 관해서는 많은 연구가 이루어지고 있지 않고 있으나, 아연도금강판의 전체 부식을 방지하기 위해서는 초기 부식의 발생 원인을 제거하는 방법이 필수적이라 할 수 있다.
최근 Kim 등은 [참조문헌: Journal of The Electrochemical Society, 151(6) B319-B324, (2004)] 아연도금강판의 초기 부식 거동에 관한 논문에서 증류수로 인하여 아연도금강판의 표면에 아연수산화물(Zn-OH)이 발생하며, 시간의 경과에 따라 아연수산화물이 집중된 곳이 식각되어 pit 등이 발생함을 확인하였다. 즉, 아연수산화물이 발생함에 따라 pit 등의 형성이 촉진되며, 시간이 경과 함에 따라 이러한 아연수산화물이 표면에 전체적으로 많이 발생하여 부식이 진행됨을 보고한 바 있다. 한편, 자동차용 강판으로 사용되는 아연도금강판의 경우, 아연도금 처리 후 외부로부터 유입되는 수분 등을 방지하기 위하여 화성처리와 도장 처리를 시행하나, handling 도중 대기 내 습기로부터 쉽게 발생할 수 있는 아연수산화물 형성은 회피하기가 쉽지 않아 long-term 부식의 원인이 될 수 있으므로 표면처리 방법을 통하여 제거되어야 한다. 특히, 아연도금강판의 수분에 의한 부식은 조직의 치밀성이 낮기 때문에 부동 피막을 형성하지 못하는 아연 수산화물의 억제를 통하면 더욱 높은 내식성을 나타낼 것으로 사료되며, 국부적으로 내식성이 열악한 pits와 같은 영역이 존재하게 되어 외부 피막 파손시 국부적인 부식 가속 효과도 나타날 수 있으므로 아연도금강판 표면에 존재하는 아연수산화물은 반드시 제거 되어야 한다.
이러한 아연도금강판의 내식성 향상을 위하여 알루미나(Al2O3) 박막을 진공증착하는 방법이 고안되었다(대한민국 공개특허공보 제2003-0053237호). 그러나, 알루미나 박막은 내마모성 및 내식성 그리고, 도장 밀착성은 크게 증가할 수 있으나, 높은 경도 및 강도로 말미암아 성형성이 크게 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기한 바와 같이, 아연도금강판의 내식성을 향상시키기 위한 종래의 방법은 내식성이 향상되면 성형성 등의 저하를 초래하는 문제점을 가지고 있다. 따라서 아연도금강판의 내식성을 향상시키면서도, 다른 문제점을 유발시키지 않는 아연도금강판의 처리방법이 요구되고 있다.
이에 본 발명자들은 물성 및 성형성 등을 저하시키지 않으면서 아연도금강판의 내식성을 향상시킬 수 있는 방법을 강구하던 중, 플라즈마 처리를 통하여 아연수산화물을 제거할 수 있음을 확인함으로서 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 아연도금강판 부식의 원인이 되는 아연수산화물을 제거하기 위한 표면처리방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 아연도금강판의 부식을 방지할 수 있는 친환경적이며 신뢰성 높은 공정을 개발하고, 내식성 및 성형성을 극대화할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 아연도금강판의 내식성 향상을 위한 표면처리방법은,
(ⅰ) 강판위에 아연을 도금하여 아연도금강판을 형성하는 단계;
(ⅱ) 상기 아연도금강판에 수세처리, 산세처리, 탈지처리 중에서 선택된 하나 이상의 처리를 하여 아연도금강판을 세정하는 단계;
(ⅲ) 상기 '단계 (ⅱ)'를 거쳐 세정된 아연도금강판을 플라즈마 반응기 내의 서셉터 상에 안착시키는 단계;
(ⅳ) 상기 플라즈마 반응기 내에 기체를 주입하고 플라즈마를 형성시키는 단계; 및
(ⅴ) 상기 아연도금강판을 '단계 (ⅳ)'의 과정을 통하여 형성된 플라즈마에 노출시켜 아연도금강판의 표면에 플라즈마 처리를 하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 '단계 (ⅳ)'에서 플라즈마 반응기 내에 주입되는 기체는 Ar, N2, O2, CH4, Ne, N2O 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 '단계 (ⅳ)'에서 이루어지는 플라즈마의 형성은 유도결합 방식, 용량성 결합 방식 및 전자공명 방식 중에서 선택된 방식에 의하여 이루어질 수 있으며, 유도결합 방식과 용량성 결합 방식을 조합한 혼합 방식에 의하여 이루어질 수 있다.
상기 혼합 방식은, 상기 플라즈마 반응기 둘레에 ICP 코일 안테나를 설치하고, 상기 ICP 코일 안테나에 10 내지 20 MHz의 주파수를 갖는 ICP 전력을 1 내지 3000 W로 인가하고, 상기 플라즈마 반응기의 서셉터에 10 내지 20 MHz의 주파수를 갖는 RF 전력을 1 내지 500 W로 인가함으로써 실행된다.
상기 '단계 (ⅴ)'에서 이루어지는 플라즈마 처리는 상기 플라즈마 반응기 내의 압력이 1 mTorr 내지 상압이고, 온도가 0 내지 400 ℃인 조건에서 실행되는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명에 의하게 되면 아연도금강판 표면 부식의 원인이 되는 아연수산화물을 제거할 수 있게 되어, 아연도금강판의 부식을 억제할 수 있게 된다.
또한 화성처리 및 도장에 의하여 억제할 수 없는 도장 하지층의 식각을 억제 할 수 있으므로, 자동차강판 등과 같은 경우에 있어서 long-term 내식성 특성이 증가할 수 있다.
또한 본 발명에 의하여 처리된 아연도금강판은 내식성을 향상시키면서도 다른 물성 및 성형성의 저하를 수반하지 않게 된다.
따라서 본 발명에 의하여 표면처리된 아연도금강판은 자동차용 등과 같이 혹독한 환경 하에서 사용되는 경우에 있어서 매우 우수한 특성을 지니게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
먼저 본 발명, 아연도금강판의 내식성 향상을 위한 표면처리방법은,
(ⅰ) 강판위에 아연을 도금하여 아연도금강판을 형성하는 단계;
(ⅱ) 상기 아연도금강판에 수세처리, 산세처리, 탈지처리 중에서 선택된 하나 이상의 처리를 하여 아연도금강판을 세정하는 단계;
(ⅲ) 상기 '단계 (ⅱ)'를 거쳐 세정된 아연도금강판을 플라즈마 반응기 내의 서셉터 상에 안착시키는 단계;
(ⅳ) 상기 플라즈마 반응기 내에 기체를 주입하고 플라즈마를 형성시키는 단계; 및
(ⅴ) 상기 아연도금강판을 '단계 (ⅳ)'의 과정을 통하여 형성된 플라즈마에 노출시켜 아연도금강판의 표면에 플라즈마 처리를 하는 단계;를 포함하여 이루어진 다.
이하 각 단계별로 구체적으로 설명한다.
먼저, 아연도금강판을 형성한다. 일례로서, 용융된 아연에 강판을 dipping하는 용융아연도금방법(GI), 용융된 아연에 강판을 dipping 후 열처리 과정을 거쳐 합금화를 유도하는 합금화용융아연도금방법(GA), 혹은 전기전해방식을 이용한 전기아연도금방법(EG)을 이용하여 아연도금강판을 형성한다. 아연도금강판을 형성하는 상기 용융아연도금방법(GI), 합금화용융아연도금방법(GA), 전기아연도금방법(EG)은 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음으로 아연도금강판을 세정하는 단계를 거친다. 아연도금강판의 세정은 수세처리, 산세처리, 탈지처리의 방법에 의한다. 수세처리란 공정수나 순수로 표면을 세척하는 과정을 의미하고, 산세처리란 약산을 가하여 산화막 등을 제거하는 과정을 의미하며, 탈지처리란 표면의 기름기를 없애는 공정을 의미한다. 본 단계에서 아연도금강판의 세정은 수세처리, 산세처리, 탈지처리 중에서 선택되는 하나 이상의 처리방법에 의한다. 본 세정단계는 용융아연도금방법(GI), 합금화용융아연도금방법(GA), 전기아연도금방법(EG)의 방법에 의해 형성된 아연도금강판의 표면에 존재하는 불순물을 제거하기 위한 과정이다. 아연도금강판의 표면에 불순물이 존재할 경우, 이어지는 플라즈마 처리에서 원하지 않던 부반응 및 물질이 생성될 수 있으므로 이를 제거함과 동시에, 플라즈마 처리의 효율성을 도모하기 위하여 세정과정을 거친다.
다음으로 세정된 아연도금강판을 플라즈마 반응기의 서셉터(susceptor) 상에 안착시킨다. 상기 플라즈마 반응기로는 공지의 반응기를 사용한다. 일례로 유도결합 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 반응기가 사용될 수 있으며, 반응기의 둘레에는 유도결합형 플라즈마를 형성시키기 위한 ICP 코일 안테나가 설치되고, 효율적인 처리를 위하여 기판이 안착되는 서셉터에도 RF 주파수를 인가할 수 있도록 한다.
다음으로, 아연도금강판이 안착되어 있는 플라즈마 반응기 내에, 기체를 주입하고 플라즈마를 형성시킨다. 플라즈마 반응기 내에 주입되어 플라즈마를 형성하는 기체는 매우 다양하다. 가장 널리 알려진 것이 H2, He 이다. 즉, 지금까지 보편화된 플라즈마 처리는 H2, He을 반응기에 주입하고 플라즈마를 형성함으로써 이루어지고 있다.
반면 본 발명에서 플라즈마 반응기 내에 주입되는 기체는 Ar, N2, O2, CH4, Ne, N2O 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. H2, He이 아닌 Ar, N2, O2, CH4, Ne, N2O 기체를 이용하는 것은 다음과 같은 이유에 의한다.
일반적으로, 플라즈마 표면 처리는 물리적 메커니즘과 화학적 메커니즘으로 나뉘어진다. 먼저 H2, He과 같이 가벼운 기체 플라즈마의 경우, 화학적 메커니즘은 충분히 발현되나, 물리적 메커니즘은 제대로 구현되지 않는 단점이 있다. 즉, H2, He과 같이 가벼운 기체 플라즈마의 경우 표면 댕글링 본드(dangling bond)와 연계된 활성화 및 수동화(activation/passivation)에 의해 화학적 작용이 발생하게 되 나, 수소 이온과 같은 가장 낮은 분자량/원자량을 갖고 있는 이온으로서는 아연수산화물을 아연도금강판의 표면으로부터 탈착시킬 만한 운동량 전이(momentum transfer)를 일으킬 수 없다.
이에 반해 본 발명에서 사용하고 있는 Ar, N2, O2, CH4, Ne, N2O와 같이 원자량/분자량이 큰 기체 플라즈마의 경우에는, 화학적 메커니즘, 즉 화학적으로 아연수산화물과 반응하여 수산화기가 제거되는 것과 더불어, 무거운 이온이 아연수산화물에 충돌하여 표면 이온폭격(ion bombardment)에 의해 아연수산화물을 아연도금강판 표면으로부터 탈착시키는 물리적 작용, 즉, 아연도금강판 표면과 아연수산화물의 결합력을 끊을 만큼의 충분한 운동량 전이를 일으킬 수 있으므로 매우 유용하다. 또한 표면에 물리적으로 충돌한 원자/분자가 아연도금강판 표면의 거칠기를 증가시켜 플라즈마 처리 후에 이루어지는 화성처리 및 도장공정 시 부착성을 증가시킬 수 있는 효과도 있다.
특히, N2O 가스를 사용하는 경우 매우 유용할 수 있는데, 이는 두 가지로 이해될 수 있다. 첫 번째는 플라즈마에 존재하는 N2O는 분리(dissociation) 에너지가 낮기 때문에 쉽게 이온이 형성될 수 있고, 분자량이 비교적 크므로 아연도금강판 표면에 형성된 아연수산화물에 물리적으로 충돌하게 되어 아연수산화물을 아연도금강판 표면으로부터 탈착(desorption)시킬 수 있기 때문이다. 두 번째는 N2O 가스가 플라즈마내에서 분리되어 N radical과 O radical로 되어 아연수산화물의 OH기와 화 학적으로 반응을 일으켜, 각각 NOx나 혹은 H2O로 되어 제거되기 때문이다.
본 발명에서의 플라즈마의 형성은 유도결합(Inductively Coupled) 방식, 용량성 결합(Capacitive coupled) 방식, 전자공명(electron cyclotron resonance) 방식 중에서 선택된 방식에 의할 수 있으며, 또한 유도결합 방식과 용량성 결합 방식을 서로 결합한 혼합 방식을 사용하여 플라즈마를 형성할 수도 있다.
상기 혼합 방식의 경우, 플라즈마 반응기 둘레에 ICP 코일 안테나를 설치하고, 상기 ICP 코일 안테나에는 10 내지 20 MHz의 주파수를 갖는 ICP 전력을 1 내지 3000W로 인가하고, 플라즈마 반응기의 서셉터에는 10 내지 20 MHz의 주파수를 갖는 RF 전력을 1 내지 500W로 인가하여, 플라즈마를 형성하는 것이 바람직하다. 혼합방식에서의 상기 각 조건들은 반복된 실험에 의하여 구해진 최적값이며, 각각의 상한을 넘어서거나, 하한에 미치지 못하는 조건으로 플라즈마 반응기를 구동하는 경우에는 충분한 플라즈마가 형성되지 못하거나, 너무 강한 플라즈마로 인하여 원하지 않은 결과를 얻게 되어 바람직하지 않다.
다음으로 아연도금강판을 형성된 플라즈마에 노출시켜 아연도금강판의 표면에 플라즈마 처리를 한다. 아연도금강판의 표면을 플라즈마로 처리할 때, 플라즈마 반응기 내의 압력은 1 mTorr 내지 상압이고, 온도는 0 내지 400 ℃인 조건이었을때 최적의 결과값을 얻음이 반복된 실험결과 밝혀졌다. 즉, 플라즈마 반응기 내의 압력과 온도가 각각의 상한치를 초과하는 경우와, 하한치에 미치지 못하는 경우에는 아연수산화물이 충분히 제거되지 않거나, 아연도금강판의 품질에 악영향을 미 치게 되어 바람직하지 않다.
이하 실시예 및 시험예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
실시예
용융아연도금방법(GI)에 의하여 아연도금강판을 형성하였다. 형성된 아연도금강판에 증류수와 묽은황산을 이용하여 수세 및 산세처리를 하였다. 세정이 완료된 아연도금강판을 플라즈마 반응기 내의 서셉터에 안착시키고, 플라즈마 처리를 하였다. 플라즈마 형성을 위하여 플라즈마 반응기로 주입한 기체는 N2O 이었다. 플라즈마 반응기의 압력은 0.1 torr, 반응기의 온도는 300℃로 조절하였다. 플라즈마의 형성은 혼합방식에 의하였고, 구체적으로 ICP 코일 안테나에는 13.5 MHz의 ICP 전력을 1,500W로 인가하고, 서셉터에는 13.5 MHz의 RF 전력을 50W로 인가하였다. 플라즈마 처리는 60분간 이루어졌다.
비교예
플라즈마 처리를 하지 않은 아연도금강판을 비교예로 선정하였다. 즉, 플라즈마 처리만을 제외하고는 상기 실시예와 동일과정을 거쳐 제작된 아연도금강판을 비교예로 하였다.
시험예
도 1에 아연도금강판에 플라즈마 처리하지 않은 경우[비교예, (1)]와 플라즈마 처리를 한 경우[실시예, (2)]에 대한 표면 특성을 광학 현미경으로 관찰한 결과를 나타내었다. 도 1로부터, 플라즈마로 처리되지 않은 시편(1)에 비해, N2O 플라즈마로 처리된 시편(2)의 표면 거칠기가 증가한 것을 알 수 있다. 이는 N2O 플라즈마 처리로 인하여 플라즈마 내에 존재하는 이온의 bombardment로 표면 원자의 sputtering이 발생하여 표면 거칠기가 증가하였기 때문이다.
도 2에 플라즈마 처리한 아연도금강판과 표면처리하지 않은 아연도금강판을광전자분광법(x-ray photoelectron spectroscopy)법으로 표면 조성을 분석한 분광 자료를 나타내었다. 플라즈마 처리 하지 않은 시편(1)과 비교할 때, 플라즈마 처리한 시편(2)의 XPS survey spectrum에서는 탄소와 산소의 상대적인 양이 크게 줄었다. 이와는 반대로, 아연에 관련된 peak의 상대적인 세기가 크게 증가하였다. 이러한 결과는 N2O 플라즈마에 의해 dissociation된 산소 radical과 native oxide의 산소가 탄소와 결합하여 COx 혹은 NOx의 형태로 제거가 되기 때문인 것으로 생각된다. 이와 더불어 표면의 탄소와 산소가 제거 되기 때문에 native oxide 아래층인 아연층이 노출되어 아연의 상대적인 intensity는 크게 증가 한 것으로 사료된다.
도 3은 플라즈마 처리한 아연도금강판(2)과 플라즈마 처리하지 않은 아연도 금강판(1)을 광전자분광법(x-ray photoelectron spectroscopy)으로 O1s를 fine scan하여 표면 조성을 분석한 분광 자료이다. 플라즈마 처리하지 않은 시편(1)의 O1s spectrum에서는 531.8 eV 및 533 eV의 두 peak를 나타내었다. 531.8 eV의 peak는 Zn-O로부터 기인한 peak이며, 533 eV의 peak는 Zn-OH 로터 기인된 peak로 생각된다. 반면에 플라즈마 처리한 시편(2)에서는 Zn-O의 산소로부터 기인한 531.8 eV에 peak 위치가 나타났으며, 정확하게 Gaussian form으로 피팅 되었다. 이러한 결과는 다음 화학반응식에서와 같이 아연도금강판 표면에 존재하는 OH기와 플라즈마 내에 존재하는 NO radical이 결합하여, 질소가 흡착하고, 산소와 물로써 표면에서 OH기가 제거되기 때문이다.
2OH + NO → H2O + N + O2
이러한 결과는 앞서 언급한 참조문헌에 기재된 Zn-OH가 부식에 대한 initiation point 로서 작용 할 수 있다는 사실에 비추어볼 때, 본 발명에 따른 표면처리방법이 아연도금강판의 내부식성을 향상시킬 수 있음을 확연하게 나타내고 있다.
본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 아연도금강판에 대한 광학 현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 아연도금강판에 대한 광전자분석법으로 분석한 survey scan 분광 자료를 나타낸 그림이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 아연도금강판을 광전자분석법으로 분석한 O1s의 fine scan 분광 자료를 나타낸 그림이다.
Claims (6)
- 아연도금강판의 내식성 향상을 위한 표면처리방법에 있어서,(ⅰ) 강판위에 아연을 도금하여 아연도금강판을 형성하는 단계;(ⅱ) 상기 아연도금강판에 수세처리, 산세처리, 탈지처리 중에서 선택된 하나 이상의 처리를 하여 아연도금강판을 세정하는 단계;(ⅲ) 상기 '단계 (ⅱ)'를 거쳐 세정된 아연도금강판을 플라즈마 반응기 내의 서셉터 상에 안착시키는 단계;(ⅳ) 상기 플라즈마 반응기 내에 기체를 주입하고 플라즈마를 형성시키는 단계; 및(ⅴ) 상기 아연도금강판을 '단계 (ⅳ)'의 과정을 통하여 형성된 플라즈마에 노출시켜 아연도금강판의 표면에 플라즈마 처리를 하는 단계;를 포함하며,상기 '단계 (ⅳ)'의 과정을 통하여 형성되는 플라즈마는, 상기 플라즈마 반응기 둘레에 아이씨피(ICP) 코일 안테나를 설치하고, 상기 아이씨피(ICP) 코일 안테나에 10 내지 20 MHz의 주파수를 갖는 아이씨피(ICP) 전력을 1 내지 3000 W로 인가하고, 상기 플라즈마 반응기의 서셉터에 10 내지 20 MHz의 주파수를 갖는 알에프(RF) 전력을 1 내지 500 W로 인가함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 아연도금강판의 표면처리방법.
- 제1항에 있어서,상기 '단계 (ⅳ)'에서 플라즈마 반응기 내에 주입되는 기체는 Ar, N2, O2, CH4, Ne, N2O 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 아연도금강판의 표면처리방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 '단계 (ⅴ)'에서 이루어지는 플라즈마 처리는 상기 플라즈마 반응기 내의 압력이 1 mTorr 내지 상압이고, 온도가 0 내지 400 ℃인 조건에서 실행되는 것을 특징으로 하는 아연도금강판의 표면처리방법.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4325984A (en) | 1980-07-28 | 1982-04-20 | Fairchild Camera & Instrument Corp. | Plasma passivation technique for the prevention of post-etch corrosion of plasma-etched aluminum films |
| JPH05131170A (ja) * | 1991-02-20 | 1993-05-28 | Ii C Kagaku Kk | 塗装前処理方法 |
| KR20040058493A (ko) * | 2002-12-27 | 2004-07-05 | 주식회사 포스코 | 내블리스터성이 우수한 합금화 용융아연도금 분체도장강판제조방법 |
| US20070166556A1 (en) | 2006-01-18 | 2007-07-19 | Sigma Laboratories Of Arizona, Llc | Inline passivation of vacuum-deposited aluminum on web substrate |
-
2009
- 2009-06-11 KR KR1020090051830A patent/KR101101312B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4325984A (en) | 1980-07-28 | 1982-04-20 | Fairchild Camera & Instrument Corp. | Plasma passivation technique for the prevention of post-etch corrosion of plasma-etched aluminum films |
| US4325984B1 (ko) | 1980-07-28 | 1991-08-06 | Fairchild Semiconductor | |
| US4325984B2 (en) | 1980-07-28 | 1998-03-03 | Fairchild Camera & Inst | Plasma passivation technique for the prevention of post-etch corrosion of plasma-etched aluminum films |
| JPH05131170A (ja) * | 1991-02-20 | 1993-05-28 | Ii C Kagaku Kk | 塗装前処理方法 |
| KR20040058493A (ko) * | 2002-12-27 | 2004-07-05 | 주식회사 포스코 | 내블리스터성이 우수한 합금화 용융아연도금 분체도장강판제조방법 |
| US20070166556A1 (en) | 2006-01-18 | 2007-07-19 | Sigma Laboratories Of Arizona, Llc | Inline passivation of vacuum-deposited aluminum on web substrate |
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