KR101195234B1 - 귀금속 인레이 클래드재를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대폰 진동모터 브러쉬에 사용되는 귀금속 인레이 클래드재의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 기저금속 표면을 형상 압연하는 단계, 기저금속과 귀금속 박판의 표면에 플라즈마를 조사하여 표면 활성화 처리를 수행하는 단계, EPC(Edge Position Control)를 이용하여 귀금속 박판을 기저금속의 형상 압연 홈에 삽입하는 단계, 기저금속의 형상 압연 홈에 삽입된 귀금속 박판을 저압 압연하는 단계의 귀금속 인레이 클래드재 제조방법을 제공한다.
본 발명은, 형상압연 및 연속 양산 진공 플라즈마 처리에 의한 인레이 클래드재를 제조하는 방법에 있어서, 기저금속 표면을 형상 압연한 후 기저금속과 귀금속 박판의 표면에 플라즈마(공지기술 특-0918554)를 조사하고, EPC를 통해 기저금속의 형상 압연 홈에 삽입하면서 저압 압연 시 형상 압연 압하율 80~90%, 플라즈마 전력 1.0~1.5kw, 가스 유량 500~600sccm, 롤 속도 5m/min, 장력 15~20N, 저압 압연 압하율 0~5% 조건을 통해 귀금속 인레이 클래드재를 제조하여 기저금속과 귀금속 박판의 에지부 컬을 제어하고 전기적 특성이 우수한 휴대폰 진동모터 브러쉬에 사용되는 귀금속 인레이 클래드재 제조를 특징으로 한다.
아울러 본 발명은 기저금속으로 동(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 그 합금이며, 귀금속 인레이 금속은 금(Au), 은(Ag) 및 그 합금을 특징으로 하는 귀금속 인레이 클래드재를 제조하는 방법임을 특징으로 한다.

Description

귀금속 인레이 클래드재를 제조하는 방법 {Manufacturing method of precious metal inlay clad}

본 발명은, 귀금속 인레이 클래드재 제조방법, 특히 기저금속 형상 압연, 플라즈마 표면 활성화 처리 및 EPC를 통한 위치 제어 후 저압 압연을 통해 제조한 귀금속 인레이 클래드재에 관한 것이다.

소형모터에는 여러 가지의 원리와 구성이 있지만 브러쉬 타입 직류 모터는 원리적으로 회전자에 정류자, 고정자에 브러쉬를 두어 기계적인 습동에 의해 고정자와 회전자 사이에 전력 수수를 행하여 회전력을 발생한다. 따라서, 브러쉬 타입 직류 모터의 고성능화는 정류자와 브러쉬에 의해 결정된다.

정류자는 전기자에 의해 구성되고 각각이 절연된 정류자편으로 전기자 권선의 양단이 접속된다. 브러쉬는 고정자측에 만들어진 브러쉬 홀더에 넣어지고 브러쉬 예압용 스프링에 의해 정류자에 접촉되는 것으로 구성된다. 전원과의 접속은 고정자측에 만들어진 입력단자의 양극(+)에 브러쉬의 한쪽이 접속되고 또 하나의 단은 음극(-)에 접속된다.

즉, 모터의 입력단자의 양극으로부터의 전류는 양극 브러쉬에 의해서 정류자, 전기자 권선으로 흐르고, 정류자로부터 음극의 브러쉬를 통해서 입력단자의 음극을 통해서 되돌아간다. 모터는 전기자 권선에 흐르는 전류와 고정자측에 취부된 계자용 영구 자석의 자속에 의해 전기자에 토크가 발생하여 회전 구동력을 얻는다.

그러나 브러쉬와 정류자 사이에서는 단순히 기계적인 습동 접촉에 의해 전류를 브러쉬로부터 정류자로 통전하는 기능만이 아니고 정류현상도 수반한다.

정류현상이라는 것은 정류자에 접속된 전기자 권선의 전류가 브러쉬를 통과하는 사이에 전류방향이 (+)에서 (-)로 또는 (-)에서 (+)로 전류방향이 반전하는 현상이다.

그러나 전류가 반전하면 정류코일에는 누설인덕턴스가 존재한다. 이 때문에 정류코일의 전류변화에 의해 리액턴스 전압이 유도된다.

이 결과 정류자편이 브러쉬로부터 떨어지는 때에 브러쉬와 정류자 사이에 리액턴스 전압이 발생하고 이 전압에 의해 불꽃이 발생한다.

따라서, 브러쉬는 하기의 특성을 만족할 것이 요구된다.

ⅰ. 정류자의 마찰손이 없을 것

ⅱ .유해한 불꽃발생이 없을 것

ⅲ. 브러쉬 마모, 손실이 적을 것

ⅳ. 브러쉬 접촉강하가 적을 것

상기의 특성을 만족하기 위해 브러쉬 재질로 귀금속 인레이 클래드재가 적용되고 있다. 일반적인 인레이 클래드재 제조방법은 기저금속 표면을 면삭하여 인레이 금속을 삽입할 수 있는 홈을 제작한 후 냉간 압연 및 열처리를 반복적으로 실시하여 제조한다. 이러한 제조방법은 반복적인 냉간 압연 및 열처리에 의해 기저금속과 삽입금속의 에지 컬(Edge Curl)을 발생시켜 인레이 클래드재의 전기적 특성 및 내마모성을 저하한다. 그러므로, 반복적인 냉간 압연 및 열처리에 의해 발생되는 에지 컬(Edge Curl)을 제어 할 수 있는 인레이 클래드재 개발이 바람직하다.

본 발명은 상기 과제 해결을 위해서 정류자의 마찰손을 제어하며, 유해한 불꽃발생이 없고 내마모성 및 전기적 특성이 우수한 휴대폰 진동모터 브러쉬에 사용되는 귀금속 인레이 클래드재 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제 해결을 위해서 기저금속 표면을 형상 압연하여 홈을 제작하고 플라즈마 활성화 표면처리를 거친 후, EPC(Edge Position Control) 제어를 통해 기저금속에 제작된 홈에 귀금속 인레이 소재를 삽입하면서 저압 압연하여, 정밀층상복합 소재를 제조하는 공정을 이용하여 내마모성 및 전기적 특성이 우수한 휴대폰 진동모터 브러쉬에 사용되는 귀금속 인레이 클래드재 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
고압압연이란 기본적으로 냉간/열간 압연시 50% 이상의 압하율을 인가하는 반면에 저압압연은 5%이하의 압하율을 인가하는 것을 의미한다.

본 발명은, 형상압연 및 연속 양산 진공 플라즈마 처리에 의한 인레이 클래드재를 제조하는 방법에 있어서, 기저금속 표면을 형상 압연한 후 기저금속과 귀금속 박판의 표면에 플라즈마(공지기술 특-0918554)를 조사하고, EPC를 통해 기저금속의 형상 압연 홈에 삽입하면서 저압 압연 시 형상 압연 압하율 80~90%, 플라즈마 전력 1.0~1.5kw, 가스 유량 500~600sccm, 롤 속도 5m/min, 장력 15~20N, 저압 압연 압하율 0~5% 조건을 통해 귀금속 인레이 클래드재를 제조하여 기저금속과 귀금속 박판의 에지부 컬을 제어하고 전기적 특성이 우수한 휴대폰 진동모터 브러쉬에 사용되는 귀금속 인레이 클래드재 제조를 특징으로 한다.

본 발명에 의해 제조된 클래드재는 기저금속으로 전기 전도성이 우수하며, 가격이 저렴한 동, 알루미늄, 니켈 및 그 합금이 이용되고, 귀금속 인레이 금속으로써 전기 전도성 및 내식성이 우수한 금, 은 및 그 합금으로 구성된다.

또한, 귀금속 인레이 클래드재의 전기적 특성 향상을 위해 기저금속과 인레이 금속의 에지 접합면이 이루는 각을 15°이하로 제한한다.

본 발명에 따른, 형상압연 후 연속양산 진공 플라즈마 클래드재 제조 공정에서 귀금속 인레이 클래드재 제조방법은, 기저금속 면삭공정 없이 인레이 금속의 홈을 제작하고, 기존의 반복적인 냉간 압연 및 열처리 공정 없이 클래드재를 제작하기 때문에 스크랩 발생을 최소화하고, 공정을 단축하며, 반복적인 냉간 압연 및 열처리 공정의 최소화를 통해 기저금속과 인레이 금속의 에지 접합면이 이루는 각을 제어하여 전기적 특성이 우수한 휴대폰 진동모터 브러쉬에 사용되는 귀금속 인레이 클래드재의 제공이 가능하다.

도 1은 기저금속 표면에 인레이 금속을 삽입할 수 있는 홈을 제작하기 위한 형상압연롤이다.
도 2는 인쇄 회로기판 적용을 위한 연속 양산 진공 플라즈마 처리에 의한 다층 클래드재를 제조하는 방법의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 의해 제조된 귀금속 인레이 클래드이다.

본 발명에 따른 방법에 사용되는 형상압연 및 연속 양산 진공 플라즈마 처리에 의한 인레이 클래드재를 제조하는 방법에 있어서, 기저금속 표면을 형상 압연한 후 기저금속과 인레이 금속의 표면에 플라즈마(공지기술 특-0918554)를 조사하고, EPC를 통해 기저금속의 형상 압연 홈에 삽입하면서 저압 압연 시 형상 압연 압하율 80~90%, 플라즈마 전력 1.0~1.5kw, 가스 유량 500~600sccm, 롤 속도 5m/min, 장력 15~20N, 저압 압연 압하율 0~5% 조건을 통하여 스크랩 발생을 제어하고 기존의 냉각압연 및 열처리가 불필요한 방법이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 기저금속 표면에 인레이 금속을 삽입할 수 있는 홈을 제작하기 위한 형상압연롤이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기저금속-인레이 금속 클래드재 제조 방법은 기저금속 표면을 형상 압연롤을 이용하여 기저금속에 압력을 가하여 압연홈을 제조한다.

도 2는 귀금속 인레이 클래드재 적용을 위한 연속진공 플라즈마 처리에 의한 기저금속-인레이 금속 클래드재 제조 공정 방법을 설명하기 위한 개략도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기저금속-인레이 금속 클래드재 제조 방법은, (1)부분과 (2)부분에서 연속적으로 플라즈마 처리된 후 (1) 부분에 설치된 EPC를 통해 인레이 금속을 일정하게 연속적으로 기저금속의 압연홈에 삽입시켜, 플라즈마 발생기(3)부분에서 표면 활성화 처리를 실시하고 저압 압연롤(4)을 통과한 후 권취된다.

본 발명은 기저금속으로 동(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 그 합금이며, 귀금속 인레이 금속은 금(Au), 은(Ag) 및 그 합금을 특징으로 하는 귀금속 인레이 클래드재를 제조하는 방법임을 특징으로 한다. 상기 클래드재는 휴대폰 진동모터 브러쉬의 소재로 사용되며, 내식성 및 전기적 특성이 우수한 브러쉬에 사용된다. 또한 기저금속과 인레이 금속 에지 접합면이 이루는 각 제어를 통해 휴대폰 진동모터 제조 시 불량율의 감소가 가능하다.

[ 실시예 ]

순도 99.9% 이상인 무산소동과 50% 이상인 은이 포함된 은합금을 사용하여 형상압연, EPC 제어, 플라즈마 표면 처리 및 저압압연을 통해 귀금속 인레이 클래드재를 제작하고 특성 형상을 측정한다. 귀금속 인레이 제조 시 기저금속과 인레이 금속 에지 접합면이 이루는 각에 따른 비저항을 측정하여 전기적 특성에 관한 데이터를 수집한다.

시험 결과를 이하의 표 1에 나타낸다.

실시예	Edge 접합면 각 (°)	전기 저항치 (μΩ/cm)
실시예 1	12	4
실시예 2	15	5
실시예 3	25	7
실시예 4	30	10
비교예	25	8

표 1에 나타나는 결과로부터 실시예 1과 2의 경우 기저금속의 형상 압연 시 장력 제어를 통해 기저금속과 인레이 금속의 에지 접합면이 이루는 각이 비교예보다 효과적으로 개선되었으며, 실시예 3과 4의 경우 비교예와 유사 수준의 인레이 클래드재를 제조하였다.

실시예 1의 경우 기저금속의 형상압연 시 20N의 장력을 적용하여 기저금속에 형상 압연홈을 형성하였다. 20N의 장력 인가 시 압연홈 에지부의 Round 발생을 제어할 수 있다. 실시예 2의 경우 15N, 실시예 3의 경우 10N, 실시예 4의 경우 5N의 장력을 인가하여 에지부 접합면의 각을 제어하였다.

전기 저항치 평가 결과 에지 접합면이 이루는 각이 15° 이하인 실시예 1과 실시예 2의 경우 전기 저항치가 현저히 감소하는 것으로 측정된다. 실시예 3과 실시예 4의 경우 비교예와 유사한 수준의 전기 저항치를 가지는 것으로 측정된다.

따라서, 기저금속의 형상 압연 시 장력 제어를 통해 인레이 클래드재 제조 시 에지 접합면이 이루는 각이 15°이하일 경우 우수한 전기적 특성을 발휘하는 것으로 판명된다.

Claims (8)

1. 형상압연 및 연속 양산 진공 플라즈마 처리에 의한 인레이 클래드재를 제조하는 방법에 있어서,
   기저금속 표면을 형상 압연하는 단계와,
   상기 기저금속과 귀금속 박판의 표면에 플라즈마를 조사하여 표면 활성화 처리를 수행하는 단계와,
   EPC를 이용하여 상기 귀금속 박판을 상기 기저금속의 형상 압연 홈에 삽입하는 단계와,
   상기 기저금속의 형상 압연 홈에 삽입된 귀금속 박판을 저압 압연하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 귀금속 인레이 클래드재를 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기저금속은 동, 알루미늄, 니켈 및 그 합금으로 구성되고, 상기 귀금속은 금, 은 및 그 합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 귀금속 인레이 클래드재를 제조하는 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 기저금속 합금은 동을 주성분으로 하고 동 함유량이 50~99.9%인 것을 특징으로 하는 귀금속 인레이 클래드재를 제조하는 방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 기저금속 합금은 알루미늄을 주성분으로 하고 알루미늄 함유량이 50~99%인 것을 특징으로 하는 귀금속 인레이 클래드재를 제조하는 방법.
5. 제2항에 있어서,
   상기 기저금속 합금은 니켈을 주성분으로 하고 니켈 함유량이 50~99%인 것을 특징으로 하는 귀금속 인레이 클래드재를 제조하는 방법.
6. 제2항에 있어서,
   상기 귀금속 합금은 금을 주성분으로 하고 금 함유량이 50~99%인 것을 특징으로 하는 귀금속 인레이 클래드재를 제조하는 방법.
7. 제2항에 있어서,
   상기 귀금속 합금은 은을 주성분으로 하고 은 함유량이 50~99%인 것을 특징으로 하는 귀금속 인레이 클래드재를 제조하는 방법.
8. 제1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기저금속과 상기 귀금속의 에지 접합면이 이루는 각이 12~15°인 것을 특징으로 하는 귀금속 인레이 클래드재를 제조하는 방법.

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