KR101714934B1 - 방청성이 우수한 Fe-Ni계 합금 금속포일 및 그 제조방법 - Google Patents

방청성이 우수한 Fe-Ni계 합금 금속포일 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 Fe-Ni 합금 금속 포일의 표면에 적용하여 내식성 및 에칭성을 동시에 만족하는 부식방지 피막 형성용 코팅 용액, 그 제조방법, 용액을 금속 포일에 적용하여 피막을 형성하는 방법 및 상기 피막이 형성된 금속 포일을 제공하며, 상기 코팅용액은 3가 크롬산 0.1 내지 6.0중량%, 무정형 실리카 3.0 내지 15중량%, 알칼리금속 수산화물 및 잔부 물을 포함하며, 상기 알칼리금속 수산화물은 용액의 pH가 10.0 내지 13.0이 되는 함량으로 포함한다.

Description

방청성이 우수한 Fe-Ni계 합금 금속포일 및 그 제조방법{Fe-Ni ALLOY METAL FOIL HAVING EXCELLENT CORROSION RESISTANCE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 방청성이 우수한 전자소자용 패널(panel), FMM(Fine Metal Mask), 봉지재 또는 접합소재로 활용 가능한 Fe-Ni계 합금 금속포일 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
얇은 두께의 금속포일은 다양한 용도로 개발되어 산업에 널리 사용되고 있다. 알루미늄 박(Aluminum Foil)은 가정용이나 음식 조리용으로 널리 사용되고 있으며, 전해 동박(Electrolytic Copper Foil)은 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)의 회로 소재나 OLED 디스플레이용 소재로 적용되고 있다.
또한, 최근 노트북 컴퓨터, 개인휴대단말기(PDA), E북, 휴대폰 등의 소형제품을 중심으로 널리 사용되고 있다. 특수한 용도의 금속 포일도 생산되고 있는데, 그 중 Fe-Ni계 합금 금속포일의 경우 열 팽창 계수(CTE, Coefficient of Thermal Expansion)가 낮아 전자소자 기판, 이차전지의 음극 집전체 및 리드 프레임, 나아가 유기발광다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diodes)용 봉지재 등으로 활용 되고 있다.
이러한 Fe-Ni계 합금 금속포일을 제조하는 방법으로는, 압연(Rolling)법과 전주(ElectroForming)법이 널리 알려져 있다.
이들 중에서, 압연법은 Fe 및 Ni을 잉곳(Ingot)으로 주조한 후, 압연과 소둔을 반복함으로써 금속포일로 만드는 방법이다. 이러한 압연법에 의해 제조된 Fe-Ni계 합금 금속포일은 신장율이 높고, 표면이 평활하기 때문에 크랙이 발생하기 어려운 장점이 있다.
그러나, 제조시 설비의 제약에 의해 1m 이상의 광폭 포일을 제조하는 것이 곤란하며, 압연 및 소둔 공정의 반복으로 인해 제조 원가가 지나치게 많이 소요되는 단점이 있다. 또한, 이러한 제조 원가 측면에서의 불리함을 감수하고 압연법에 의해 금속포일을 제조한다고 하더라도, 조직의 평균 결정립 크기가 조대하여 기계적 물성이 열위하게 나타나는 단점이 있다.
한편, 전주법은 전해조 내에 설치된 회전하는 원통형의 음극 드럼과 마주보는 한 쌍의 원호 형상의 양극에 둘러싸인 틈으로 급액 노즐을 통해 전해액을 공급하면서 전류를 통전함으로써, 상기 음극 드럼의 표면에 Fe-Ni계 합금을 전착시켜 전착층을 형성한 후, 이를 박리하여 권취함으로써 금속포일로 만드는 방법이다.
이러한 전주법에 의해 제조된 Fe-Ni계 합금 금속포일은 평균 결정립 크기가 미세하여 기계적 물성이 우수하다는 장점이 있으며, 특히 초극박 두께의 박을 제조하는 데 제조원가가 낮다는 장점이 있다.
한편, 일반적으로 OLED Display, 조명(Lighting) 등 유연(Flexible) 전자산업에 사용되는 소재로서는 유리, 플라스틱과 메탈이 사용되나 유리와 플라스틱은 가격과 작업성 측면에서 불리한 점이 있다.
이에 반해 상기와 같은 전주법에 의해 제조되는 Fe-Ni계 합금 금속포일은 유연하고 초극박으로 제조할 수 있는 장점을 지니고 있는 반면, Fe-Ni계 합금 금속포일 표면 및 내부에 불가피하게 함유되는 수분이나 운송 및 저장 중 발생하는 발청(붉은 녹)을 효과적으로 방지(방청성 확보)시키지 못하면 소재의 적용이 곤란하거나 제조된 소자의 수명을 단축시키는 문제점을 야기한다.
이러한 문제점 해결을 위해 포일 표면에 대한 다양한 방청코팅 기술이 적용되고 있다. 그 중 Fe-Ni 합금의 외면에 전해 동(Cu) 도금층을 형성하여 전해 인바로 형성된 방열 회로층을 형성하여 내식성 및 방열성능을 향상시키는 기술 등이 제시되기도 하였다(한국특허 공개 제2011-0053805호).
본 발명은 방청성이 우수한 전자소자용 판넬, 봉지재 또는 접합소재로 활용 가능한 Fe-Ni계 합금 금속포일 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전자산업용 소재 중 OLED용 FMM(Fine Metal Mask) 소재 또는 금속 봉지제, 패널 소재로 적용 가능한 Fe-Ni 합금도금 박(포일)의 문제점인 녹(red spot) 발생을 억제 또는 방지시키는 기술이 필요하며, 동시에 FMM 소재의 경우 에칭성(etching)이 우수한 소재가 필요하다.
종래 6가 크롬 피막 등의 피막을 포함하여 여러 종류의 방청 피막을 금속 포일 표면에 형성하여 포일의 내식성을 확보할 수 있을 것이나, 이와 같은 피막을 형성할 경우 에칭성이 저하되는 문제점이 발생한다.
이에 본 발명은 상기와 문제점을 해결하고자 Fe-Ni 합금도금 포일의 표면에 방청성과 에칭성이 동시에 우수한 표면처리 피막을 형성시키기 위한 용액을 제시하며, 기타 코팅 및 건조 등 표면처리 작업성이 우수한 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 추가적인 과제는 명세서 전반적인 내용에 기재되어 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 지식을 가지는 자라면 본 발명의 명세서로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명은 부식방지 피막 형성용 코팅 용액에 관한 것으로서, 일 구현예에 따르면, 3가 크롬산 0.1 내지 6.0중량%, 무정형 실리카 3.0 내지 15중량%, 알칼리금속 수산화물 및 잔부 물을 포함하며, 상기 알칼리금속 수산화물은 용액의 pH가 10.0 내지 13.0이 되는 함량으로 포함하는 것이다.
상기 3가 크롬산은 칼륨 크롬산(III) 황산염 및 질산크롬으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 알칼리금속 수산화물은 KOH, NaOH 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 용액은 평활제 0.05-1.5중량%를 더 포함할 수 있으며, 상기 평활제는 탄소수 7-12의 알킬기와 OH기를 포함하는 아세틸렌 단독이거나, 이와 함께 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 중 적어도 하나를 포함하는 혼합물일 수 있다.
상기 코팅 용액은 Fe-Ni 합금 금속 포일의 표면에 적용될 수 있다.
본 발명은 다른 견지로서, 순수에 3가 크롬산을 전체 용액 중량에 대하여 0.1-6.0중량%의 함량으로 첨가하여 3가 크롬산 용액을 제조하는 단계, 상기 3가 크롬산 용액에 알칼리금속 수산화물을 투입하여 10 내지 13의 pH를 갖도록 조절하는 pH 조절 단계 및 상기 알카리 용액에 무정형 실리카를 전체 용액 중량에 대하여 3.0 내지 15중량%의 함량으로 첨가하는 단계를 포함하는 부식방지 피막 형성용 코팅 용액 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 순수에 3가 크롬산을 전체 용액 중량에 대하여 0.1-6.0중량%의 함량으로 첨가하여 3가 크롬산 용액을 제조하는 단계,
상기 3가 크롬산 용액에 무정형 실리카를 전체 용액 중량에 대하여 3.0 내지 15중량%의 함량으로 첨가하여 혼합 용액을 제조하는 단계 및 상기 혼합 용액에 알칼리금속 수산화물을 투입하여 10 내지 13의 pH를 갖도록 조절하는 pH 조절 단계를 포함하는 부식방지 피막 형성용 코팅 용액 제조방법을 제공한다.
상기 3가 크롬산은 칼륨 크롬산(III) 황산염 및 질산크롬으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 알칼리금속 수산화물은 KOH, NaOH 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
평활제를 0.05-1.5중량%의 함량으로 더 첨가할 수 있으며, 이때, 상기 평활제는 상기 무정형 실리카와 함께 또는 순차적으로 첨가할 수 있다.
상기 평활제는 탄소수 7-12의 알킬기와 OH기를 포함하는 아세틸렌 단독이거나, 이와 함께 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 중 적어도 하나를 포함하는 혼합물일 수 있다.
본 발명은 또한 금속 포일 부식방지 피막 형성 방법에 대한 것으로서, 전기주조에 의해 형성된 Fe-Ni 합금 금속 포일의 표면에 상기 부식방지피막 형성용 코팅용액을 코팅한 후 건조하여 부식방지피막을 형성하는 금속 포일 부식방지 피막 형성 방법을 제공한다.
상기 부식방지피막 형성용 코팅용액을 코팅한 후에 금속 포일 표면에 잔류하는 코팅용액을 제거하는 스퀴징 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅용액은 20~40℃의 온도 범위를 갖는 것일 수 있다.
상기 건조는 50 내지 80℃에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 부식방지피막의 건조 후 두께가 1 내지 20㎚가 되도록 상기 코팅용액을 도포하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 내식성 및 에칭성이 우수한 Fe-Ni 합금 금속 포일을 제공하며, 상기 금속 포일은 전기주조에 의해 형성된 Fe-Ni 합금 금속 포일 및 상기 금속 포일의 적어도 일면에 상기 부식방지피막 형성용 코팅용액으로 형성된 부식방지피막을 포함한다.
상기 부식방지피막은 1 내지 20nm의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 Fe-Ni계 합금 금속포일은 방청성뿐만 아니라 에칭성이 매우 우수하여, 유기발광다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diodes)용 패널, 메탈마스크(Metal Mask), 봉지재, 전자소자의 기판 등의 소재로 바람직하게 적용될 수 있다.
이하, 금속 포일 표면에 대한 에칭성을 확보하면서 내식성을 제공할 수 있는 방청성 후처리 피막(부식 방지 피막) 형성용 코팅 용액에 대하여 설명한다.
전해 주조된 Fe-Ni 합금 금속 포일의 표면 부식을 방지하기 위해서는 상기 금속 포일의 표면에 산소 및 수분이 접촉하는 것을 차단할 필요가 있다. 이에 본 발명은 금속 포일의 표면에 부식방지 피막을 형성하고자 하는 것으로서, 상기 부식방지 피막은 도포 또는 반응형 코팅법에 의해서도 형성될 수 있는 것이 바람직하다.
이를 위해, 본 발명의 부식방지 피막 형성용 코팅 용액은 Fe-Ni 합금 표면에의 도포성이 우수한 저점도의 용액인 것이 바람직하며, 나아가, 코팅시 작업성 및 경제성을 고려하여 고온 소부(baking or curing) 방식이 아닌 에어나이프(Air Knife) 및 드라이어(dryer)에 의한 저온 건조방식으로도 피막을 형성할 수 있는 것이 바람직하다.
Fe-Ni 합금 금속 포일의 방청성을 확보하기 위해 본 발명자들은 기존 동박(Cu 포일)에 적용되던 6가 크롬산을 Fe-Ni 합금 금속 포일 표면에 코팅한 결과, 방청성은 우수하였으나, 에칭성이 현저하게 저하되는 문제점이 발생되었다. 6가 크롬처리에 의해 Fe-Ni 합금 금속 포일의 표면에 2~5nm의 초극박 피막을 형성한 경우에도 이러한 에칭성의 저하 문제점을 야기함을 확인하였으나, 그 원인에 대해서는 아직까지 명확하지 않다.
이에 본 발명자들은 내식성과 에칭성을 동시에 만족시킬 수 있는 초극박 코팅 피막으로 다양한 시도를 수행하였다. 한편, 크롬용액에 있어서, 6가 크롬의 경우, 타 물질과 반응성이 매우 강한 관계로 인체에 대한 독성 때문에 2000년도부터 그 사용 및 배출을 규제하고 있으나, 3가 크롬에 대해서는 이와 같은 규제가 없다.
이에, 본 발명자들은 크롬 3가를 베이스로 하는 용액 조성을 개발하고자 시도한 결과, 3가 크로메이트 피막을 기본으로 실리카를 복합시킨 부식방지 피막 코팅 용액을 발명하였다.
본 발명의 부식 방지 피막 코팅 용액은 내식성 피막 성분으로서 3가 크롬산을 포함한다. 이러한 3가 크롬산으로는 칼륨 크롬산(III) 황산염, 질산크롬 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 이러한 3가 크롬산은 0.1~6.0중량%의 함량으로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 3가 크롬산의 함량이 0.1중량% 미만으로 포함하는 경우 내식성이 부족하고, 반대로 6.0중량%를 초과하면 용액 내에서 겔화가 나타날 수 있다.
또, 본 발명의 부식방지 피막 코팅용액은 용액의 pH를 제어하여 전체 용액의 안정성을 유지시키기 위한 pH 조절제를 포함한다. 이러한 pH 조절제로는 KOH 또는 NaOH를 사용할 수 있다. 상기 pH 조절제는 용액의 pH가 10.0 내지 13.0의 범위 내로 되도록 하는 함량으로 포함할 수 있다. 용액의 pH가 10.0 미만인 경우에는 용액안정성이 떨어지고, 반대로 13.0을 초과하는 경우에도 용액안정성이 떨어지게 된다.
본 발명의 부식방지피막 코팅 용액은 피막의 밀착성을 부여하기 위해 무정형 실리카를 포함한다. 상기 무정형 실리카는 3.0~15.0중량%의 함량으로 포함할 수 있다. 3.0중량% 미만으로 포함하는 경우 내식성이 부족하고, 반대로 15.0중량%를 초과하는 경우에는 용액 내에 침전이 발생되어 용액 안정성이 떨어지고 에칭성이 저하하는 문제가 있다.
본 발명의 부식방지피막 코팅 용액은 피막의 균일성을 부여하기 위하여 표면조절제(평활제)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 표면조절제로는 특별히 한정하지 않으나, 상기 평활제는 탄소수 7-12의 알킬기와 OH기를 포함하는 아세틸렌을 사용할 수 있으며, 상기 알킬기와 OH기를 포함하는 아세틸렌과 함께 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 중 적어도 하나를 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 표면 조절제를 포함하는 경우에는 0.05~1.5중량%의 함량으로 사용할 수 있으며, 0.05중량% 미만으로 포함하는 경우에는 피막형성이 불균일하며 내식성이 부족하고, 반대로 1.5중량%를 초과하면 용액 안정성이 현저히 떨어져 건조시 피막에 얼룩이 다량 발생한다.
상기와 같이, 본 발명의 코팅용액은 알칼리성 코팅용액으로서, 코팅 용액의 안정성 및 작업성을 확보할 수 있음은 물론, 종래 6가 크롬산을 기본으로 하는 산성계 용액을 사용하여 피막을 형성하는 경우에 발생되는 포일의 금속(Fe, Ni)이 화학적 용해되는 현상을 방지할 수 있어, 피코팅재인 초극박의 금속 포일 표면을 손상 없이 유지하면서 내식성을 확보할 수 있다.
본 발명은 또한 Fe-Ni 합금 금속 포일의 표면에 부식방지피막을 형성하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 반드시 이러한 순서에 한정되는 것은 아니지만, 순수에 3가 크롬산을 첨가하고, 여기에 KOH 또는 NaOH를 투입하여 알카리 용액으로 조절한 후, 알카리 용액에서 가용성 타입(soluble type)으로 피막의 밀착성을 부여해 줄 수 있는 무정형 실리카를 투입하고, 최종적으로 피막형성(균일성)을 도와주는 표면조절제(평활제)를 투입함으로써 본 발명의 부식 방지 피막 코팅 용액을 제조할 수 있다.
나아가, 상기 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 순수에 3가 크롬산을 첨가하고, 무정형 실리카 및 선택적으로 포함할 수 있는 표면조절제를 순차적으로 또는 동시에 투입하고, 이어서, 최종 코팅 용액의 pH를 알칼리로 조절하기 위해 KOH 또는 NaOH를 투입함으로써 본 발명의 부식 방지 피막 코팅 용액을 제조할 수 있다.
일반적으로 소재, 특히 강판의 표면에 대하여 코팅처리를 수행하고자 하는 경우에는 소재의 탈지, 수세, 표면 활성화 처리, 수세, 무전해 코팅, 수세, 건조 등의 공정에 따라 수행한다. 그러나 본 발명의 소재인 전주에 의해 제조되는 Fe-Ni 합금 포일은 운송/저장 중에 표면 변색 및 녹(red spot) 발생이 용이하다는 특성이 있으며, 수 내지 수 백 ㎛ 범위의 두께를 갖는 초극박 소재로서 표면 외관의 변화가 용이하다는 특성이 있다. 따라서 표면의 변색 및 녹 발생을 억제 또는 방지시키면서 소재의 표면외관을 그대로 유지시킬 수 있는 코팅 방법이 요구된다.
본 발명은 금속 포일에 대한 탈지, 수세, 활성화 처리와 같은 예비처리 공정을 수행함이 없이 전주 Fe-Ni 합금 금속 포일을 상기 부식방지피막 코팅용액을 적용하여 코팅할 수 있다. 이때, 상기 코팅 용액의 적용은 전해 주조에 의해 제조된 금속 포일을 대상으로 바로 적용할 수 있음은 물론, 제조된 금속 포일을 필요에 따라 소정 사이즈로 슬리팅(slitting)한 후 별도의 생산라인에서 본 발명의 상기 코팅 용액을 적용할 수도 있다.
본 발명의 코팅 용액은 전주 Fe-Ni 합금 금속 포일 표면에 대한 도포성, 작업 균일성이 우수한 상기 3가 크롬 알칼리 용액을 사용함으로써 예비처리 공정을 생략할 수 있음은 물론, 알칼리 용액을 사용하여 처리함으로써 수세를 필요로 하지 않는 무수세형(No-rinse) 공정으로 코팅처리가 가능하다. 이로 인해 비교적 간단한 처리공정 및 처리시간을 단축할 수 있는 장점을 제공한다.
또한, 상기 무전해 코팅시 코팅 용액인 본 발명의 3가 크롬 알칼리 용액은 20~40℃의 온도 범위에서 코팅하는 것이 코팅 효과를 발휘하는데 바람직하다.
상기 금속 포일 표면에 코팅 용액을 도포한 후에 필요에 따라 스퀴징(Squeezing) 처리 및 에어나이프(air knife) 처리를 수행할 수 있으며, 이후 건조하여 피막을 형성할 수 있다.
이때, 상기 건조는 특별히 한정하지 않으나, PMT(peak metal temperature) 50 내지 80℃의 온도범위에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 온도범위를 벗어나 보다 낮은 온도에서 건조하는 경우에는 건조에 과다한 시간이 소요되며, 피막 형성이 충분하지 않을 수 있으며, 보다 높은 온도에서 건조하더라도 건조피막의 성능 향상에 기여하는 바가 없고, 경제성 측면에서도 바람직하지 않다.
이와 같은 본 발명에서 제공되는 무수세형 3가 크롬과 실리카 복합 알칼리 코팅용액을 적용함으로써 코팅성 및 작업성을 향상시킬 수 있으며, 나아가, 이러한 코팅 용액에 의해 형성된 피막을 포함하는 금속 포일은 내식성 및 에칭성을 동시에 확보할 수 있다.
이러한 내식성 및 에칭성을 확보하기 위해서는 본 발명의 코팅용액을 사용하여 형성된 코팅 피막은 1 내지 20nm 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 코팅 피막의 두께가 증가함에 따라 내식성이 향상되는 반면, 에칭성에는 반대로 악화되는 경향을 나타내는데, 상기 범위의 두께로 형성되는 것이 내식성 및 에칭성을 동시에 확보하는데 가장 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명에 대한 구체적인 예시로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예
먼저 순수에 3가 크롬산으로 칼륨 크롬산(III) 황산염을 첨가하고, 여기에 KOH를 투입함으로써 pH를 조정하여 알카리 용액으로 한 후, 알카리 용액에서 무정형 실리카를 투입하고, 최종적으로 평활제(BYK-346, 독일 BYK 케미칼사)를 투입하여 부식 방지 피막 코팅 용액을 제조할 수 있다. 각 성분의 함량 및 용액의 pH는 아래 표 1과 같다.
무수세형 3가 크롬과 실리카 복합 알카리용액의 용액 조성별로 제조한 결과 일부 용액에서는 슬러지와 겔(gle)이 발생하였으며, 슬러지와 겔이 발생하지 않는 용액 안정성이 확보되는 코팅용액을 선정하였다.
전주 Fe-Ni(34%) 합금 금속 포일(두께 20㎛) 표면에 표 1의 각 용액을 도포한 후 스퀴즈 롤로 표면에 잔존하는 용액을 제거하고, 60℃에서 건조하여 피막 두께가 5㎚인 Fe-Ni 합금 금속 포일을 제조하였다.
구분 용액조성(중량%) pH
3가 크롬산 실리카 평활제
비교재 A 6가 크롬산 X X 2.0
비교재 B 0.05 5.0 0.1 11.0
발명재 1 0.1 5.0 0.1 11.0
발명재 2 1.0 5.0 0.1 11.0
발명재 3 6.0 5.0 0.1 11.0
비교재 C 7.0 5.0 0.1 11.0
비교재 D 2.0 2.0 0.1 11.0
발명재 4 2.0 3.0 0.1 11.0
발명재 5 2.0 10.0 0.1 11.0
발명재 6 2.0 15.0 0.1 11.0
비교재 E 2.0 18.0 0.1 11.0
비교재 F 1.0 5.0 0.02 12.0
발명재 7 1.0 5.0 0.05 12.0
발명재 8 1.0 5.0 1.0 12.0
발명재 9 1.0 5.0 1.5 12.0
비교재 G 1.0 5.0 1.75 12.0
비교재 H 3.0 10.0 0.5 9.5
발명재 10 3.0 10.0 0.5 10.0
발명재 11 3.0 10.0 0.5 11.0
발명재 12 3.0 10.0 0.5 13.0
비교재 I 3.0 10.0 0.5 13.5
상기 얻어진 각각의 금속 포일에 대하여 아래와 같은 평가항목에 대하여 각각의 평가방법으로 품질을 평가하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
코팅용액 안정성
코팅용액 안정성 평가는 슬러지와 겔이 발생하는 정도로 평가하였으며, 슬러지가 발생하는 용액은 X, 용액 슬러지와 겔이 발생하지 않는 용액은 O로서 2단계로 가부를 평가하였다.
코팅 작업성 및 피막 균일성
3가 크롬과 실리카 복합 알카리용액의 전주 Fe-Ni 합금 금속 포일과의 반응성, 도포성 및 스퀴징시 코팅피막의 균일성 등 코팅 작업성을 표면외관 측면으로 4단계로 평가하였다.
◎: 코팅된 웨트(wet) 피막의 균일성이 우수
○: 코팅된 웨트 피막이 아주 미세하게 불균일
△: 코팅된 웨트 피막의 불균일성이 조금 심함
X: 코팅된 웨트 피막의 균일성이 없음
에칭성
에칭성 평가는 온도 50℃의 FeCl3 3.0Mol 용액에 코팅된 시편을 약 2분간 침지한 후, 흐르는 물로 세척하여 에칭된 표면의 균일성과 에칭 전후의 무게 감량 정도를 4단계로 평가하였다
◎: 피막의 얼룩 자국이 없고, 소재 두께 및 표면적 기준 80% 이상 용해
○: 피막의 얼룩 자국이 아주 미세하며, 소재 두께 및 표면적 기준 70% 이상 용해
△: 피막의 얼룩 자국이 조금 심하며, 소재 두께 및 표면적 기준 70% 미만 용해
X: 피막이 에칭되지 않고 불균일함.
내식성
내식성 평가는 SST로 평가하여 2시간 경과한 다음 적청 발생 %로 평가하였다. 염수분무의 조건은 순수에 NaCl 5%를 사용하였으며, 온도는 35℃로, 분무압은 1kgf/cm2, 분무량은 80ml/cm2/day로 하였다.
◎: Fe-Ni 합금 금속 포일의 적청이 없음
○: Fe-Ni 합금 금속 포일의 적정이 1~5 %
△: Fe-Ni 합금 금속 포일의 적정이 5~30 %
X : Fe-Ni 합금 금속 포일의 적정이 30% 이상
구분 안정성 내식성 에칭성 코팅성
비교재 A ◎ ◎ X ◎
비교재 B ◎ X ◎ ◎
발명재 1 ◎ ◎ ◎ ◎
발명재 2 ◎ ◎ ◎ ◎
발명재 3 ◎ ◎ ◎ ◎
비교재 C △ ◎ ◎ ◎
비교재 D ◎ △ ◎ ◎
발명재 4 ◎ ◎ ◎ ◎
발명재 5 ◎ ◎ ◎ ◎
발명재 6 ◎ ◎ ◎ ◎
비교재 E X ◎ △ ◎
비교재 F ◎ X ◎ ◎
발명재 7 ◎ ◎ ◎ ◎
발명재 8 ◎ ◎ ◎ ◎
발명재 9 ◎ ◎ ◎ ◎
비교재 G X △ ◎ ◎
비교재 H △ ◎ ◎ ◎
발명재 10 ◎ ◎ ◎ ◎
발명재 11 ◎ ◎ ◎ ◎
발명재 12 ◎ ◎ ◎ ◎
비교재 I △ ◎ ◎ ◎
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 무수세형 3가 크롬과 실리카 복합 알칼리용액에 의한 코팅을 적용할 경우 전해주조로 제조되는 Fe-Ni 합금 금속 포일에의 코팅성이 우수할 뿐만 아니라 OLED용 부품재료로 사용되는 스틸 소재로서 적합한 것으로 평가되었다.

Claims (19)

  1. 3가 크롬산 0.1 내지 6.0중량%;
    무정형 실리카 3.0 내지 15중량%;
    알칼리금속 수산화물; 및
    잔부 물로 구성되며, 상기 알칼리금속 수산화물은 용액의 pH가 10.0 내지 13.0이 되는 함량으로 포함하는 것인 부식방지 피막 형성용 코팅 용액.
  2. 제1항에 있어서, 상기 3가 크롬산은 칼륨 크롬산(III) 황산염 및 질산크롬으로부터 선택되는 적어도 하나인 부식방지 피막 형성용 코팅 용액.
  3. 제1항에 있어서, 상기 알칼리금속 수산화물은 KOH, NaOH 또는 이들의 혼합물인 부식방지 피막 형성용 코팅 용액.
  4. 제1항에 있어서, 평활제 0.05-1.5중량%를 더 포함하는 부식방지 피막 형성용 코팅 용액.
  5. 제4항에 있어서, 상기 평활제는 탄소수 7-12의 알킬기와 OH기를 포함하는 아세틸렌 단독이거나, 알킬기와 OH기를 포함하는 아세틸렌과 에틸렌옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 중 적어도 하나를 포함하는 혼합물인 부식방지 피막 형성용 코팅 용액.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 용액은 Fe-Ni 합금 금속 포일의 표면에 적용되는 것인 부식방지 피막 형성용 코팅 용액.
  7. 순수에 3가 크롬산을 전체 용액 중량에 대하여 0.1-6.0중량%의 함량으로 첨가하여 3가 크롬산 용액을 제조하는 단계;
    상기 3가 크롬산 용액에 알칼리금속 수산화물을 투입하여 10 내지 13의 pH를 갖도록 조절하는 pH 조절 단계; 및
    상기 알카리 용액에 무정형 실리카를 전체 용액 중량에 대하여 각각 3.0 내지 15중량%의 함량으로 첨가하는 단계
    로 구성되는 부식방지 피막 형성용 코팅 용액 제조방법.
  8. 순수에 3가 크롬산을 전체 용액 중량에 대하여 0.1-6.0중량%의 함량으로 첨가하여 3가 크롬산 용액을 제조하는 단계;
    상기 3가 크롬산 용액에 무정형 실리카를 전체 용액 중량에 대하여 각각 3.0 내지 15중량%의 함량으로 첨가하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합 용액에 알칼리금속 수산화물을 투입하여 10 내지 13의 pH를 갖도록 조절하는 pH 조절 단계;
    로 구성되는 부식방지 피막 형성용 코팅 용액 제조방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 3가 크롬산은 칼륨 크롬산(III) 황산염 및 질산크롬으로부터 선택되는 적어도 하나인 부식방지 피막 형성용 코팅 용액 제조방법.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 알칼리금속 수산화물은 KOH, NaOH 또는 이들의 혼합물인 부식방지 피막 형성용 코팅 용액 제조방법.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 평활제를 0.05-0.5중량%의 함량으로 더 첨가하되, 상기 평활제는 상기 무정형 실리카와 함께 또는 순차적으로 첨가하는 것인 부식방지 피막 형성용 코팅 용액 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 평활제는 탄소수 7-12의 알킬기와 OH기를 포함하는 아세틸렌 단독이거나, 알킬기와 OH기를 포함하는 아세틸렌과 에틸렌옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 중 적어도 하나를 포함하는 혼합물인 부식방지 피막 형성용 코팅 용액 제조방법.
  13. 전기주조에 의해 형성된 Fe-Ni 합금 금속 포일의 표면에 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 부식방지피막 형성용 코팅용액을 코팅한 후 건조하여 부식방지피막을 형성하는 금속 포일 부식방지 피막 형성 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 부식방지피막 형성용 코팅용액을 코팅한 후에 금속 포일 표면에 잔류하는 코팅용액을 제거하는 스퀴징 단계를 더 포함하는 것인 금속 포일 부식방지 피막 형성 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 코팅용액은 20~40℃의 온도 범위를 갖는 것인 금속 포일 부식방지 피막 형성 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 건조는 50 내지 80℃에서 수행하는 것인 금속 포일 부식방지 피막 형성 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 부식방지피막의 건조 후 두께가 1 내지 20㎚가 되도록 상기 코팅용액을 도포하는 것인 금속 포일 부식방지 피막 형성 방법.
  18. 전기주조에 의해 형성된 Fe-Ni 합금 금속 포일; 및
    상기 금속 포일의 적어도 일면에 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 부식방지피막 형성용 코팅용액으로 형성된 부식방지피막
    을 포함하는 내식성 및 에칭성이 우수한 Fe-Ni 합금 금속 포일.
  19. 제18항에 있어서, 상기 부식방지피막은 1 내지 20nm의 두께를 갖는 것인 내식성 및 에칭성이 우수한 Fe-Ni 합금 금속 포일.
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