KR101742922B1 - 상어표피를 모방한 저마찰 부재 및 그의 제조방법 - Google Patents

상어표피를 모방한 저마찰 부재 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상어표피를 모방한 저마찰 부재 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 판상형 입자 표면에 구형의 입자가 부착되어 이루어진 복합입자를 겹겹이 적층시킴으로써 리블렛이 형성된 상어표피와 유사한 구조체를 구현하고 이를 통해 우수한 저마찰 특성을 갖도록 한 것이다.
이러한 본 발명은, 기판과; 상기 기판 표면에 비늘 형태로 겹겹이 적층된 판상형의 입자와; 상기 판상형의 입자보다 작은 크기를 갖고 상기 판상형의 입자 표면에 대하여 다수 코팅된 구형의 금속 윤활입자로 이루어져, 상기 금속 윤활입자가 상기 기판과 판상형의 입자 간, 판상형의 입자와 판상형의 입자 간을 연결하는 브릿지 형태로 배치된 것을 특징으로 한다.

Description

상어표피를 모방한 저마찰 부재 및 그의 제조방법{LOW FRICTION MATERIALS LIKE SHARK SKIN AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 저마찰 부재에 관한 것으로, 특히 판상형 입자 표면에 구형의 입자가 부착되어 이루어진 복합입자를 겹겹이 적층시킴으로써 리블렛이 형성된 상어표피와 유사한 구조체를 구현하고 이를 통해 우수한 저마찰 특성을 갖도록 한 상어표피를 모방한 저마찰 부재 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 산업에서 많은 기관 부품들의 마찰학적인 특성은 에너지를 절감을 비롯하여 보수 유지, 부품 교환 및 파손에 의한 비용 절감, 수명 연장에 의한 투자비 절감, 마찰의 감소에 의한 에너지 절감 등에 매우 중요하다. 특히, 마찰학적인 특성에서 마모와 마찰 거동은 서로 접촉되는 표면 형태가 상당한 영향을 끼친다. 윤활 상태에서의 미끄럼 접촉의 경우에는 마찰학적인 특성이 작은 딤플 모양과 같은 표면 요철의 형성으로 향상되어 질 수 있다. 이 요철들은 윤활제 저장소와 윤활제가 밖으로 세는 것을 방지하는 역할을 한다. 게다가, 마모 입자를 접촉면으로부터 제거하며, 구조 안쪽으로 모을 수 있기 때문에 마모 입자에 의한 추가적인 마모를 방지할 수 있다.
따라서 최근에는 엔진부품의 마찰저항으로 인하여 발생하는 에너지 손실을 줄여 줌으로써 연비향상과 동력 기계 부품에서 마찰에 의한 에너지 손실을 절감하기 위한 연구가 여러 가지 방법으로 이루어지고 있으며, 이 중에서도 특히 표면 텍스처링에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
표면 텍스처링 기술은 윤활제를 매개로 상대 운동을 하는 두 표면 사이의 윤활 특성을 개선할 것을 목적으로 두 표면 중 적어도 한 표면에 딤플이나 그루브 같은 요철을 다수로 가공하는 것을 말한다. 표면의 요철은 마모 입자 트래핑(Trapping)으로 윤활제 저장, 유체 역학적(Hydrodynamic) 압력 발생을 촉진한다.
특히, 레이저 표면 텍스처링은 주로 딤플 형태로 패턴을 만들며, 다른 텍스처링 방법과 비교하였을 때 공정 시간이 극히 빠르고 레이저의 변수(펄스 에너지, 펄스 수)를 이용하여 딤플의 모양이나 크기를 조절할 수 있는데, 레이저 표면 텍스처링에 대한 연구 동향을 살펴보면, 독일의 S. Schreck 등은 Nd:YAG laser를 이용하여 Al2O3와 100Cr6 강에 채널과 딤플 형태의 텍스처링을 하고 윤활 하에서 그 밀도에 따라 마찰이 저감 되는 것을 연구하였으며, 이스라엘의 Izhak Etsion은 내연 기관 중 실린더와 직접적으로 닿는 부분인 실린더 링에 레이저 표면 텍스처링을 이용하여 부분적인 패턴이 전체 패터닝보다 개선됨을 실험적으로 확인하였다. 또한, 미국 Argonne 연구소의 Kovalchenko는 Laser Surface Texturing (이하 LST)을 이용한 딤플밀도와 윤활제의 점도에 따른 마찰 계수와 볼의 wear scar를 근거로 딤플이 있을 경우, 볼의 마모율은 높았지만 초기의 접촉보다 접촉 면적이 늘어나 윤활상태 일 경우 경계윤활에서 혼합 윤활 영역으로의 전이가 빨리 일어나서 마찰계수가 감소한다는 것을 제시하였다.
그러나, 상기와 같은 연구에 의하더라도 레이저 표면 텍스처링 기술을 통한 저마찰 효과만으로는 충분치 않은 관계로 저마찰 효과를 보다 향상시킨 새로운 형태의 저마찰 부재를 개발하는 것이 절실하였다.
이에 따라 최근에는 새로운 기능성 소재 개발을 위하여 자연 생체에 존재하는 우수한 구조를 응용하려는 시도도 이루어지고 있다. 하지만, 이같은 자연 생체에 존재하는 우수한 기능성 구조의 경우 여러 선구적인 학자들에 의하여 면밀하게 분석하고자 하는 시도는 있어왔으나 자연에 나타난 구조로부터 범용적으로 사용 가능하게 일반화할 수 있도록 구조분석과 단순화 작업을 진행하는 면에서, 그리고 실제 제품을 제작하는 면에서 기술적인 어려움이 있었던 관계로 만족할만한 결과를 얻지 못하고 여전히 답보 상태에 있는 실정이다.
한국공개특허공보 제2014-0088299호(2014.07.10)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 판상형 입자 표면에 구형의 입자가 부착되어 이루어진 복합입자를 겹겹이 적층시킴으로써 리블렛이 형성된 상어표피와 유사한 구조체를 구현하고 이를 통해 우수한 저마찰 특성을 갖도록 한 상어표피를 모방한 저마찰 부재 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 저마찰 부재는, 기판과; 상기 기판 표면에 비늘 형태로 겹겹이 적층된 판상형의 입자와; 상기 판상형의 입자보다 작은 나노 크기를 갖고 상기 판상형의 입자 표면에 대하여 다수 코팅된 구형의 금속 윤활입자로 이루어져, 상기 금속 윤활입자가 상기 기판과 판상형의 입자 간, 판상형의 입자와 판상형의 입자 간을 연결하는 브릿지 형태로 배치된 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 판상형의 입자가 상기 기판에 적층되기 전에 상기 금속 윤활입자가 상기 판상형의 입자 표면에 코팅되어 복합입자를 이루고, 이후 상기 복합입자의 형태로 상기 기판 표면에 적층된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 판상형의 입자는 그래핀인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 판상형의 입자는 폴리머, 세라믹, 유리, 금속 직물 중 어느 하나의 소재로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 구형의 윤활입자는 금, 은, 구리 중 어느 하나의 소재로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 기판은, 모재와, 표면접촉으로 일어나는 마찰을 줄이기 위해 상기 모재 표면에 전기도금에 의해 형성된 Ni-SiC 소재의 도금층으로 이루어지며, 상기 도금층에는 상기 도금층의 두께를 초과하지 않는 깊이로 저마찰용 딤플이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 저마찰 부재의 제조방법은, 판상형 입자의 표면에 구형의 금속 윤활입자들을 코팅하여 복합입자를 형성하는 단계와; 상기 복합입자를 기판의 표면에 대하여 비늘 형태로 겹겹이 적층하는 단계와; 상기 복합입자가 상기 기판에 적층된 상태에서 고온가압하여 서로 간에 접합을 강화하는 단계로 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 복합입자를 형성하는 단계에서는 판상형 입자와 금속 윤활입자가 포함된 슬러리에 초음파를 가함으로써 상기 판상형 입자와 상기 구형의 금속 윤활입자 간 충돌에 의해 상기 판상형 입자의 표면에 구형의 금속 윤활입자들이 코팅되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 복합입자를 형성하는 단계에서는 판상형 입자와 금속 윤활입자가 포함된 슬러리에 파장이 200 내지 400 nm 범위의 자외선을 조사함으로써 상기 판상형 입자와 상기 구형의 금속 윤활입자 간 광환원 반응에 의해 상기 판상형 입자의 표면에 구형의 금속 윤활입자들이 코팅되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 판상형 입자와 금속 윤활입자가 포함된 슬러리를 제조하기 위해, 먼저 상기 판상형 입자를 용매에 투입한 후 초음파를 가하면서 교반하여 상기 판상형 입자가 균일하게 분산되도록 하고, 이후 상기 용매에 구형의 금속 윤활입자를 추가로 투입한 후 초음파를 가하면서 교반하여 상기 구형의 금속 윤활입자가 균일하게 분산되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 복합입자를 기판의 표면에 적층하는 단계는, 상기 복합입자를 분산매에 혼합하여 전기영동 슬러리를 제공하는 단계와; 상기 전기영동 슬러리에 피코팅 대상인 기판을 침지하는 단계와; 상기 전기영동 슬러리에 전극을 투입하고 전기장을 가하여 전기영동에 의해 상기 복합입자를 이동시키면서 상기 기판의 표면을 상기 복합입자로 코팅하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 저마찰 부재 및 그의 제조방법은, 판상형 입자 표면에 구형의 입자가 부착되어 이루어진 복합입자를 겹겹이 적층시킴으로써 리블렛이 형성된 상어표피와 유사한 구조체를 구현하고 이를 통해 우수한 저마찰 특성을 갖도록 한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 모티브가 된 상어표피의 구조를 보여주는 참조도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 구성을 설명하기 위한 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재 중 기판의 구성을 설명하기 위한 단면도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도
도 5a는 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 제조방법에서 초음파 발생장치의 구성도
도 5b는 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 제조방법에서 자외선 발생장치의 구성도
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 제조방법에서 복합입자의 형성방법을 설명하기 위한 참조도
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 제조방법에서 전기영동법에 의한 복합입자 적층단계를 설명하기 위한 개념적 구성도
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 제조방법에서 완성된 저마찰 부재의 구성도
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재에서 기판을 제조방법을 설명하기 위한 일련의 참조도
도 10은 전기도금시 사용하는 전류 타입과 초음파 인가 여부에 따라 달라는 Ni-SiC 도금층의 표면 형태를 나타낸 사진
도 11은 전기도금시 가해지는 초음파의 주파수별 비커스 미세경도를 비교한 그래프
도 12는 전기도금시 가해지는 초음파의 전력별 비커스 미세경도를 비교한 그래프
도 13은 전기도금시 전류 종류와 초음파 인가 여부에 따른 비커스 미세경도를 비교한 그래프
도 14는 전기도금시 사용되는 소재와 초음파 인가 여부에 따른 peak intensity를 살펴보기 위한 X-ray 회절 분석 그래프
도 15는 전기도금시 전류 종류와 초음파 인가 여부에 따른 도금층의 단면 형상 사진
도 16은 전기도금시 전류 종류와 초음파 인가 여부에 따른 비커스 미세경도 및 Ni의 결정입자 크기를 비교 분석한 그래프
도 17은 전기도금시 전류 종류와 초음파 인가 여부에 따른 마모도 및 마찰계수를 비교 분석한 사진 및 그래프
도 18은 전기도금시 전류 종류와 초음파 인가 여부에 따른 전기화학적 부식 정도를 측정하여 분석한 그래프
도 19는 전기도금에 의해 형성된 Ni-SiC 도금층에 이웃한 딤플들의 간격을 달리한 비교대상들 표면의 사진
도 20은 전기도금에 의해 형성된 Ni-SiC 도금층에 이웃한 딤플들의 간격을 달리한 비교대상들의 마찰계수를 측정한 그래프
도 21은 전기도금에 의해 형성된 Ni-SiC 도금층에 이웃한 딤플들의 간격을 달리한 비교대상들의 마모 트랙을 촬영한 사진
도 22는 전기도금에 의해 형성된 Ni-SiC 도금층에 이웃한 딤플들의 간격을 달리한 비교대상들의 마모 트랙을 촬영한 광학현미경 3D 사진
도 23은 전기도금에 의해 형성된 Ni-SiC 도금층에 이웃한 딤플들의 간격을 달리한 비교대상들과 마찰접촉한 카운터 볼의 마모 영역을 촬영한 사진
도 24는 전기도금에 의해 형성된 Ni-SiC 도금층에 이웃한 딤플들의 간격을 달리한 비교대상들과 마찰접촉한 카운터 볼의 마모 영역을 촬영한 광학현미경 3D 사진
도 25는 전기도금에 의해 형성된 Ni-SiC 도금층에 이웃한 딤플들의 간격을 달리한 비교대상들의 마모도를 비교한 그래프
도 26은 모재 자체가 Ni 소재로 이루어진 경우와, 모재 표면에 전기도금한 Ni 도금층과, 모재 표면에 전기도금한 Ni-SiC 도금층을 비교대상으로 하여 그 표면의 마모도를 살펴본 사진
도 27은 모재 자체가 Ni 소재로 이루어진 경우와, 모재 표면에 전기도금한 Ni 도금층과, 모재 표면에 전기도금한 Ni-SiC 도금층을 비교대상으로 하여 표면 마찰계수를 비교한 그래프
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 상어표피를 모방한 저마찰 부재 및 그의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 모티브가 된 상어표피의 구조를 보여주는 참조도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재는 리블렛을 갖는 상어표피의 형태를 분석하고 단순화하여 저마찰 성능을 높이면서도 산업화가 가능한 현실적인 형태의 구조로 구현한 것이다. 이같은 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재는 판상형의 입자(131)와 구형의 금속 윤활입자(132)로 이루어진 복합입자(130a)가 비늘 형태로 겹겹이 적층된 윤활층(130)을 이루도록 한 독창적인 구조를 가지며 특히 자동차 엔진(E) 등과 같이 압력변화 및 충격이 가해지면서 마찰접촉이 일어나는 극한 환경에 노출되는 제품들에 적용되어 높은 저마찰 효과를 발휘할 수 있도록 구성된다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 구성에 대해 살펴보기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재는 기판(110,120)과, 상기 기판 표면에 판상형의 입자(131)와 구형의 금속 윤활입자(132)로 이루어진 복합입자(130a)가 겹겹이 적층되어 형성된 윤활층(130)으로 이루어진다.
상기 기판(110,120)은 구리, 니켈, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 주철 등의 다양한 금속성 소재로 이루어질 수 있다.
이에 더해, 상기 기판(110,120)은 자체적으로 저마찰 특성을 나타낼 수 있도록 도 3에 도시된 것처럼 모재(110)와, 표면접촉으로 일어나는 마찰을 줄이기 위해 상기 모재(110) 표면에 전기도금에 의해 형성된 Ni-SiC 소재의 도금층(120)으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 도금층(120) 표면에는 다수의 딤플(125)이 패턴을 이루어 형성된다. 상기 딤플(125)은 도금층(120)이 형성된 영역에 제한적으로 형성된다. 이같이 상기 기판(110,120)이 Ni-SiC 소재의 도금층(120)을 구비하고 그 도금층(120)에 다수의 딤플(125)이 형성된 구성에 따르면 상기 판상형의 입자(131)와 상기 구형의 금속 윤활입자(132)로 이루어진 복합입자(130a)가 기판(110,120) 표면에서 모두 박리된 상황에서도 기판(110,120) 자체적으로 저마찰 효과를 지속적으로 나타내는 것이 가능하게 된다. 상기 도금층(120)에 딤플(125)이 형성된 경우에 기대할 수 있는 효과에 대해서는 차후에 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 판상형의 입자(131)는 상기 기판(110,120) 표면에 비늘 형태로 겹겹이 적층되며, 그 판상형의 입자(131) 표면에는 나노 크기를 갖는 구형의 금속 윤활입자(132)가 코팅된 상태이다. 여기서 제조와 관련하여 주목할 점은 상기 판상형의 입자(131)가 상기 기판(110,120)에 적층되기 전에 상기 금속 윤활입자(132)가 상기 판상형의 입자(131) 표면에 코팅되는 과정을 먼저 거친다는 점이다. 이렇게 상기 구형의 금속 윤활입자(132)가 상기 판상형의 입자(131) 표면에 코팅된 상태에서 적층되어야만 상기 구형의 금속 윤활입자(132)가 상기 판상형의 입자(131)들 사이에서 균일하게 배치되는 것이 가능하기 때문이다. (이는 제조시 다른 별도의 여러 공정들을 통해 세심하게 관리되는 것이 바람직하다.) 이렇게 배치된 상기 구형의 금속 윤활입자(132)는 상기 기판(110,120)과 판상형의 입자(131) 사이, 상기 판상형의 입자(131)들 사이에서 브릿지(bridge) 형태로 존재하면서 베어링 특성을 갖는 윤활제로서 작용하는 한편, 상기 판상형의 입자(131)에 대해서는 상호 간에 유동성 가능하도록 윤활특성을 부여하여 윤활층(130) 전체가 저마찰 효과를 발휘할 수 있도록 해준다.
여기서 상기 판상형의 입자(131)는 그래핀을 주로 염두하고 있지만 MoS2, WS2, h-BN와 같이 그래핀과 유사한 소재의 입자로 구비될 수 있다. 또한, 폴리머, 유리, 금속, 직물 등으로 소재의 범위를 넓힐 수도 있다.
한편, 상기 구형의 금속 윤활입자(132)는 금, 은, 구리 중 어느 하나의 소재로 이루어질 수 있는데 제조시 금은 HAuCl4, HAuCl4ㅇ3H2O 등의 금 전구체로부터, 은은 AgNO3, silver acetate, Ag(NH3)2 + 등의 은 전구체로부터 구리는 CuSO4, CuCl2, Cu(AOT)2, Cu(NO3)2, Cu(acac)2 등의 구리 전구체로부터 얻어진다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 저마찰 부재의 제조방법을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 5a 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 제조방법을 설명하기 위한 일련의 참조도이다.
본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 제조방법은, 도 4에 도시된 것처럼 크게 복합입자 형성단계(S101)와, 복합입자 적층단계(S102)와, 열처리 공정단계(S103)로 이루어진다.
먼저, 상기 복합입자 형성단계(S101)에서는 판상형 입자의 표면에 구형의 금속 윤활입자(132)들을 코팅하여 판상형의 입자(131)에 구형의 금속 윤활입자(132)가 코팅된 복합입자(130a)를 형성하게 된다. 이를 위해서 도 5a에 도시된 것처럼 초음파를 이용하는 방법과 도 5b 도시된 것처럼 자외선 조사를 이용하는 방법으로 가능하다. 이 중 초음파를 이용하는 방법의 경우 판상형의 입자(131)와 나노크기를 갖는 전구체 형태의 금속 윤활입자(132)가 포함된 슬러리(150)를 발진기(210)가 설치된 초음파 발생장치(200)에 담은 후 발진기(210)에서 발생한 초음파를 가해주면 된다. 그러면 음향 기포의 충돌로 만들어진 마이크로젯(micro-jet)이 고속(초속 100m 이상에 달함)으로 움직이면서 상기 판상형의 입자(131)에 대해 구형의 금속 윤활입자(132)를 강한 힘으로 반복하여 충돌시키게 되며 이 과정에서 상기 판상형의 입자(131) 표면에 다수의 금속 윤활입자(132)가 증착되어 표면 코팅이 이루어진다. 이때 가하는 초음파는 0.5 내지 12시간 동안 800~1200W 전력, 20kHz의 주파수를 제원으로 한다. 이같이 초음파를 이용하는 코팅방법은 기존에 사용되는 일반적인 코팅방법에 비해 입자들의 형상 및 크기의 제약을 덜 받으므로 나노 크기의 금속 윤활입자(132)를 다루는데 효과적이다.
또한, 자외선 조사를 이용하여 복합입자(130a)를 형성하는 방법은 도 5b 도시된 것처럼 UV 램프(310)와 교반날개(320)가 설치된 자외선 발생장치(300)에 판상형의 입자(131)와 나노크기를 갖는 전구체 형태의 금속 윤활입자(132)가 포함된 슬러리(150)를 담은 후 그 슬러리에 자외선을 조사하면 된다. 이때 자외선을 조사하기 위해서는 200~400nm 파장 범위의 UV 램프(310)를 사용하며, UV 램프(310)와 슬러리(150)와의 거리는 10cm 정도로 고정한다. 그러면 광환원 과정을 통해 상기 판상형의 입자(131) 표면에 구형의 금속 윤활입자(132)가 증착되어 표면 코팅이 이루어진다. 이 과정에서 자외선 발생장치(300) 내부에 설치된 교반날개가 회전하면서 보다 신속히 결과물을 얻을 수 있다. 이로써 도 6에 도시된 것처럼 판상형의 입자(131) 표면에 구형의 금속 윤활입자(132)가 다수 코팅된 형태의 복합입자(130a)를 얻을 수 있게 된다. 이때 판상형의 입자(131) 표면에 대한 구형의 금속 윤활입자(132) 빈도는 5 내지 50vol% 수준이면 적당하다.
여기서, 상기 판상형의 입자(131)와 금속 윤활입자(132)가 포함된 슬러리(150)를 제조하기 위해서, 먼저 상기 판상형의 입자(131)를 용매에 투입한 후 초음파를 가하면서 교반하여 상기 판상형의 입자(131)가 균일하게 분산되도록 한다. 이후 상기 용매에 구형의 금속 윤활입자(132)를 추가로 투입한 후 다시 초음파를 가하면서 교반하여 상기 구형의 금속 윤활입자(132) 역시 균일하게 분산되도록 한다.
이후, 상기 복합입자 적층단계(S102)가 진행된다. 상기 복합입자 적층단계(S102)는 도 7에 도시된 것처럼 전기영동을 이용하여 이루어진다. 이를 위해 상기 복합입자(130a)를 분산매에 혼합하여 전기영동 슬러리를 제공하는 단계와; 상기 전기영동 슬러리에 피코팅 대상인 기판(110,120)을 침지하는 단계와; 상기 전기영동 슬러리에 전극(160)을 투입하고 전기장을 가하여 전기영동에 의해 상기 복합입자(130a)를 이동시키면서 상기 기판(110,120)의 표면을 상기 복합입자(130a)로 코팅하는 단계순으로 진행된다. 이때 0.5 내지 30분 동안 5 내지 50V의 직류전압을 가하면 되며, 전류밀도는 50 내지 200 mA/cm2로 한다.
이로써, 도 8에 도시된 것처럼 상기 기판(110,120)의 표면에 복합입자(130a)가 비늘 형태로 겹겹이 적층된 윤활층(130)이 형성된 결과물을 얻게 된다.
이후, 상기 열처리 공정단계(S103)가 진행된다. 이 단계에서는 상기 복합입자(130a)가 상기 기판(110,120)에 적층된 상태에서 고온가압하여 서로 간에 접합력을 강화하게 된다.
계속해서 상기 기판(110,120)이 단지 모재(110)만으로 이루어지지 않고 그 표면에 도금층(120)이 형성된 형태로 이루어진 경우 저마찰 효과 향상에 어떤 영향을 미치는지 상세히 설명하기로 한다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재에서 기판을 제조방법을 설명하기 위한 일련의 참조도이다.
도시된 바와 같이, 상기 기판(110,120)은 모재(110)와, 모재(110) 표면에 전기도금에 의해 형성된 도금층(120)과, 상기 도금층(120)에 패턴을 이루면서 저마찰 특성을 더욱 강화하는 다수의 딤플(125)로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 도금층(120)과 딤플(125)이 형성되는 순서가 매우 중요한데, 먼저 도 9a에 도시된 모재(110) 표면에 도 9b와 도 9c에 도시된 것처럼 전기도금에 의해 점진적으로 도금층(120)이 형성되고 난 후라야 비로서 도 9d와 같이 레이저 조사에 의해 딤플(125)이 형성된다. 그래야만 도금층(120)의 저마찰 효과와 더불어 패턴화된 다수의 딤플(125)로 인한 저마찰 효과를 복합적으로 얻을 수 있기 때문이다.
만일 반대로 모재(110) 표면에 임시로 딤플(125)을 먼저 형성시킨 다음에 전기도금에 의하여 도금층(120)을 형성시키려 한다면 먼저 형성되는 미세한 크기의 딤플(125) 내부에까지 전해질 용액이 일정하게 침투하기 어려우므로 모재(110) 표면 전체에 걸쳐 균일하게 도금을 입히기 어렵다. 또한, 도금이 완료된 상태에서 딤플(125)들을 살펴보면 원래 의도하였던 직경 및 깊이를 가지면서 서로에 대하여 균일한 형태로 남아 있는 것이 거의 불가능에 가깝다고 할 수 있다. 따라서 전기도금에 의한 도금층(120)의 저마찰 효과와 딤플(125) 패턴에 의한 저마찰 효과를 복합적으로 얻을 수 없는 상태가 되어버린다. 이러한 사실은 전기도금된 특정 부재 표면에 우연히 딤플과 유사한 홈이 형성되어 있다고 하여 본 발명의 실시예에서 제시된 저마찰 부재와 동일한 기술로 볼 수 없는 중요한 이유가 된다.
또한, 상기 도금층(120)은 두께가 1.0mm 이하로 형성되는데 그 소재로는 Ni-SiC의 복합소재를 적용한 것이 저마찰 효과 측면에서 가장 바람직하다고 할 수 있다. 이에 실험결과 처음부터 Ni로 이루어진 부재에 비해 모재(110) 표면에 전기도금에 의해 Ni를 소재로 하는 도금층(120)을 형성시킨 경우가 더 뛰어난 저마찰 특성을 보였으며, Ni 대신 Ni-SiC의 복합소재로 도금층(120)을 형성시킨 경우에 가장 뛰어난 저마찰 특성을 보였기 때문이다.
한편, 상기 딤플(125)의 경우 다양한 방법이 있을 수 있겠지만 그 정밀도나 편리함으로 인해 레이저 조사에 의해 형성되는 것이 바람직하며, 딤플(125)의 깊이는 직경의 0.5 내지 1.5배 범위 내에서 형성될 수 있는데 상기 도금층(120)의 두께를 초과하지 않도록 하여 상기 도금층(120)이 형성된 영역으로 제한되는 것이 중요하다. 여기서 상기 딤플(125)의 직경은 10 내지 400μm 범위 내에 속하도록 형성될 수 있으며, 서로 이웃한 딤플(125)들의 간격은 120 내지 180μm 범위 내에 속하도록 형성되는 것이 저마찰 특성 향상을 위하여 바람직하다.
아래에서는 본 발명의 실시예에 의한 저마찰 부재의 제조 및 마찰감소 효과를 확인하기 위한 다양한 관점의 실험예들을 설명한다.
- 전기도금에 의해 형성된 도금층의 저마찰 효과
모재 표면에 전기도금에 의해 도금층을 형성하기 위한 전해욕(Electrolytic bath)의 조성은 아래 표와 같으며, 양극(Cathode)에는 1.5 x 1.5 cm 크기를 갖는 모재(철판, 구리판)를 위치시키고, 음극(Anode)에는 Ti 바스켓(Ti-basket)에 Ni 볼을 담은 상태로 서로에 대하여 약 3cm 거리를 두고 위치시켰으며, 이들을 순도 90% 이상의 Ni-Sulfamate를 이용하여 만들어진 전해질 용액(electrolyte)에 담근 상태로 전기도금을 실시하였다. 이때 Cetyltrimethyl ammonium bromide(CTAB)과 sodium dodecyl sulphate(SDS)가 각각 계면활성제와 부식방지제로서 사용되었다.
Compositions Parameters
Ni(NH2SO3)2 (gl-1) 300
NiCl2 (gl-1) 10
H3BO3 (gl-1) 40
β-SiC (gl-1) 20
SiC size (nm) 270
CTAB (gl-1) 0.1
Sod. dodecyl sulfate (gl-1) 0.2
그리고 이때의 오퍼레이팅 파라미터들은 온도(oC)는 50, pH는 4, 인가하는 전류 타입은 Pulse, 교반 회전속도(rpm)는 250, 초음파 주파수(kHz)는 23 내지 78, 초음파 전력(W)은 100 내지 300이었다. 단, 인가하는 전류 타입과 초음파의 경우 선택적으로 적용하여 그 결과를 비교하였다. 실험 결과는 첨부된 도면들을 중심으로 아래와 같이 정리할 수 있다.
도 10을 참조하여 전기도금시 사용하는 전류 타입과 초음파 인가 여부에 따라 Ni-SiC 도금층 표면 형태를 나타낸 것이다. 직류 전류(Direct Current)를 이용하여 전기도금을 행하면서 초음파를 가하지 않는 경우, 펄스 전류(pulse current)를 이용하여 전기도금을 행하면서 초음파를 가하지 않는 경우, (Direct Current)를 이용하여 전기도금을 행하면서 초음파를 가하는 경우, 펄스 전류(pulse current)를 이용하여 전기도금을 행하면서 초음파를 가하는 경우로 구분하여 비교 실험한 결과, 도 10에 나타난 것처럼 펄스 전류(pulse current)를 이용하여 전기도금을 행하면서 초음파를 가했을 때 표면 거칠기가 Ra=0.61μm에 달할 정도로 도금층의 표면이 거의 균질화된 상태가 되었음을 확인할 수 있다. 이같은 결과는 초음파 공동현상(ultrasonic cavitation effect)과 더불어, 펄스 전류와 초음파 양자 간의 시너지 효과에 의하여 거칠기를 유발하는 결정입자(grain)의 성장 및 새로운 핵 사이트(nucleation sites)의 형성이 효과적으로 억제되기 때문인 것으로 보인다.
도 11 및 도 12를 참조하여 전기도금시 가해지는 초음파의 최적화된 파라미터를 살펴보면, 인가되는 초음파의 주파수가 38kHz, 전력이 200W일 때 Ni-SiC 도금층의 비커스 미세경도(Vickers microhardness)가 가장 높은 것으로 나타났다. 이때 도 13에서 볼 수 있는 것처럼 직류 전류보다는 펄스 전류를 이용하여 전기도금을 행하면서 초음파를 가하는 것이 비커스 미세경도가 가장 높은 것으로 나타났다.
도 14는 순수한 Ni 부재와, 초음파를 가하지 않고 펄스 전류(100Hz, 50% duty cycle)만을 이용하여 전기도금한 Ni-SiC 도금층과, 초음파를 함께 가하면서 펄스 전류를 이용하여 전기도금한 Ni-SiC 도금층을 비교 대상으로 하여 X선 회절(X-ray diffraction) 분석을 통한 내부 미세구조를 비교한 결과를 도시한 그래프이다. 이를 통해서 펄스 전류만을 이용하여 전기도금을 행할 때보다 초음파를 함께 가했을 때 220과 311 peak의 보강으로 인해 200 peak의 intensity가 더욱 줄어든 것으로 나타났다. 이같은 결과는 초음파를 가하면서 전기도금에 의해 Ni-SiC 도금층을 형성하는 것이 초음파를 가하지 않는 경우보다 구조적으로 더 개량되었을 가능성을 보여주는 것이다.
도 15는 초음파를 가하지 않고 펄스 전류만을 이용하여 전기도금한 Ni-SiC 도금층의 단면 형상(a)과, 초음파를 함께 가하면서 펄스 전류를 이용한 전기도금한 Ni-SiC 도금층의 단면 형상(b)을 비교한 것이다. 이것을 통해 살펴보면 초음파를 가하면서 펄스 전류를 이용하여 전기도금한 Ni-SiC 도금층이 Ni 매트릭스에 대하여 SiC 나노입자가 보다 균일하게 분산되어 있음을 알 수 있다. 이같은 결과는 높은 압력 파동과 격렬한 진동을 유발하는 초음파가 Ni 매트릭스에 대한 SiC 나노입자의 침투에 효과적으로 작용하였음을 의미한다.
도 16은 순수한 Ni 부재와, 초음파를 가하지 않고 펄스 전류만을 이용하여 전기도금한 Ni-SiC 도금층과, 초음파를 함께 가하면서 펄스 전류를 이용하여 전기도금한 Ni-SiC 도금층을 비교 대상으로 하여 비커스 미세경도 및 Ni의 결정입자 크기를 비교 분석한 그래프이다. 이를 통해 순수한 Ni 부재 보다는 펄스 전류만을 이용하여 전기도금한 Ni-SiC 도금층의 비커스 미세경도가 높고, 그보다는 초음파를 함께 가하면서 전기도금한 Ni-SiC 도금층의 비커스 미세경도가 높음을 알 수 있다(좌측 그래프 참조). 이처럼 각 비교대상에 대한 비커스 미세경도를 살펴본 결과는 분산강화 및 미립화 효과와 관련이 있는 것으로 보인다. 더욱이 초음파 효과와 나노입자들의 융합으로 인해 핵 사이트(nucleation sites)의 숫자가 증가함에 따라 결정입자의 성장이 방해를 받아 결정입자 크기는 작아지고 도금층의 경도는 증가하는 것으로 판단된다(우측 그래프 참조).
도 17은 순수한 Ni 부재와, 초음파를 가하지 않고 펄스 전류만을 이용하여 전기도금한 Ni-SiC 도금층과, 초음파를 함께 가하면서 펄스 전류를 이용하여 전기도금한 Ni-SiC 도금층을 비교 대상으로 하여 마모도를 측정하고 이때의 마찰계수를 비교 분석한 사진 및 그래프이다. 여기서 Ni-SiC 도금층을 서로 비교하여 보면 전기도금시 초음파를 가하면서 생성한 것이 마찰계수가 낮고 Ni 매트릭스에 대한 SiC 나노입자의 균일한 분산으로 인해 결정입자가 거칠게 일어나는 것을 억제하는 효과가 있음을 확인할 수 있다.
도 18은 순수한 Ni 부재와, 초음파를 가하지 않고 펄스 전류만을 이용하여 전기도금한 Ni-SiC 도금층과, 초음파를 함께 가하면서 펄스 전류를 이용하여 전기도금한 Ni-SiC 도금층을 비교 대상으로 하여 전기화학적 부식 정도를 측정하여 분석한 그래프이다. 단, 본 실험은 3.5wt%의 NaCl 용액에서 행해진 것이다. 이 분석을 통해서도 초음파를 함께 가하면서 펄스 전류를 이용하여 전기도금한 Ni-SiC 도금층이 상대적으로 낮은 부식 전류 밀도를 나타냈다. 또한, 전기용량루프와 관련해서도 초음파를 가한 Ni-SiC 도금층의 수치가 더 크게 나타났는데 이같은 결과는 부식에 대한 저항과 같이 반응 저항성이 다른 비교대상들보다 높다는 것을 의미한다.
그러므로 위 전술된 다양한 관점의 비교분석을 통해 초음파를 가하면서 펄스 전류를 이용하여 전기도금한 Ni-SiC 도금층의 우수한 저마찰 특성을 확인할 수 있다.
- 도금층과 딤플을 조합한 구성의 저마찰 효과
계속해서 아래에서는 위에서 우수한 저마찰 특성을 갖는 것으로 확인된 Ni-SiC 도금층에 다양한 형태로 딤플을 형성하여 저마찰 특성을 비교한 결과를 첨부된 도면을 중심으로 설명한다.
단, 레이저를 이용하여 딤플(dimple)을 패터닝 가공하기 위한 레이저 장치는 INYA20, SL-1064-175-254를 이용하였으며, 사용된 파라미터는 아래 표 2와 같다.
Power Pulse width Marking speed Frequency Wavelength
10 watt 200 ns 300 mm/s 20 kHz 1064 nm
위 표 2에서 볼 수 있는 것처럼 레이저의 파장은 1064nm, 출력은 10W, pulse width는 200ns로 조절하였고, 주파수는 20kHz로 사용하였다.
도 19는 전기도금에 의해 형성된 Ni-SiC 도금층에 다수의 딤플을 형성하되 이웃한 딤플들의 간격을 80, 100, 150, 200μm로 달리하였을 때의 표면 사진들이다. 이들을 비교대상으로 하여 스틸 볼로 마련한 카운터 볼(count ball)로 마찰접촉시켜 다양한 관점에서 저마찰 특성을 비교하였다. 단. 카운터 볼의 슬라이딩 속도는 5cm/s, 카운터 볼의 직경은 12.7mm, 총 슬라이딩 거리는 180m, 사용된 윤활제는 5W30의 저점도 오일, 가해지는 힘은 10N로 하여 실험하였다.
각 비교대상에 대하여 카운터 볼을 슬라이딩 접촉시키면서 마찰계수를 측정한 결과 도 20에 나타난 것처럼 이웃한 딤플들의 간격이 150μm인 경우에 마찰계수가 가장 낮았고, 딤플 간격이 100μm인 경우에도 그 다음으로 마찰계수가 낮았다. 반면, 딤플을 형성시키지 않은 경우에는 상대적인 마찰계수가 극단적으로 높은 것을 확인할 수 있었다.
도 21은 각각의 비교대상에 형성된 마모 트랙의 형태를 통해 저마찰 특성을 비교할 수 있도록 한 것이다. 붉은 색 화살표로 표시한 것처럼 마모 트랙의 폭을 측정해보면 이웃한 딤플 간격이 150μm인 경우 가장 좁게 나타났으며, 딤플 간격이 200μm, 300μm인 경우의 순으로 마모 트랙의 폭이 좁게 나타난 것을 확인할 수 있다. 이같은 차이는 도 22에서 광학 현미경을 통한 3D 이미지로 살펴보면 더욱 확연하게 비교할 수 있다. 한편 도 23에서는 비교대상과 슬라이딩 접촉시킨 카운터 볼 표면의 마모 정도를 확인할 수 있는데 이웃한 딤플 간격이 150μm로 형성된 비교대상과 접촉한 카운터 볼의 마모 영역이 가장 작게 형성된 것을 확인할 수 있었다. 이같은 차이는 도 24의 광학 현미경을 통한 3D 이미지로 살펴보면 시각적으로 더욱 확연하게 파악할 수 있으며, 이같은 결과는 카운터 볼의 마모 영역을 Nㅇm 당 mm3 으로 수치화하여 비교한 도 25를 통해서도 확인할 수 있다.
도 26은 모재 자체가 Ni 소재로 이루어진 경우와, 모재 표면에 전기도금한 Ni 도금층과, 모재 표면에 전기도금한 Ni-SiC 도금층을 비교대상으로 하여 그 표면의 마모도를 살펴본 것이다. 단, 이 실험에서는 모든 비교대상에 대하여 딤플들을 형성시켰으며 이웃한 딤플 간격은 150μm로 형성하였다. 비교 결과 단순히 Ni 소재로 이루어진 모재에 딤플을 형성한 경우에 비해 전기도금에 의해 도금층을 형성한 경우에 마모 트랙의 폭이나 마모도가 작게 형성된 것을 확인할 수 있었고, 특히 도금층이 형성된 경우 Ni 소재보다는 Ni-SiC를 소재로 한 경우에 마모 트랙의 폭이나 마모도가 보다 형성되어 저마찰 특성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
도 27은 모재 자체가 Ni 소재로 이루어진 경우와, 모재 표면에 전기도금한 Ni 도금층과, 모재 표면에 전기도금한 Ni-SiC 도금층을 비교대상으로 하여 표면 마찰계수를 비교 측정한 것이다. 단, 이같은 비교 실험에서 이웃한 딤플 간격은 150 ㅅm로 동일하게 하였고, 카운터 볼의 슬라이딩 속도는 5cm/s, 슬라이딩 총 거리는 180m, 윤활제는 5W30의 저점도 오일을 사용하였으며, 10N 힘을 동일하게 적용하였다.
비교실험 결과, 도 27에서 볼 수 있는 것처럼 모재를 전기도금한 Ni-SiC 도금층의 경우 마찰계수가 가장 낮은 것으로 조사되었다. 이는 Ni-SiC 소재로 적용하는 경우 SiC 나노입자의 높은 경도와 분산효과에 기인하는 것으로 보인다.
전술된 비교실험 결과를 종합해보면, 펄스 전기도금에 의해 우수한 저마찰 특성을 갖는 Ni-SiC 도금층을 성공적으로 형성할 수 있었으며, 전기도금 과정에서 적정 수준의 주파수 및 전력의 초음파를 가하는 경우 저마찰 특성 개선이 큰 폭으로 이루어지는 것을 확인할 수 있었다. 더 나아가 그 자체만으로도 저마찰 특성을 갖는 Ni 소재의 도금층 또는 Ni-SiC 소재의 도금층에 이웃한 딤플 간격을 150μm 정도로 패터닝하는 경우 더욱 뛰어난 저마찰 특성의 개선이 이루어지는 것을 확인할 수 있었다.
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.
110 : 모재 120 : 도금층
125 : 딤플 130 : 윤활층
130a : 복합입자 131 : 판상형 입자
132 : 구형 금속 윤활입자

Claims (10)

  1. 기판과;
    상기 기판 표면에 비늘 형태로 겹겹이 적층된 판상형의 입자와, 상기 판상형의 입자 표면에 코팅되어 있는 다수의 나노 크기의 구형 금속 윤활입자를 포함하는 윤활층을 포함하며,
    상기 윤활층 내에서 상기 구형의 금속 윤활입자가 상기 기판과 판상형의 입자 사이, 상기 판상형의 입자들 사이를 연결하는 다수의 브릿지 형태로 접합되며,
    상기 금속 윤활입자는 금, 은, 및 구리 중 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 저마찰 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판상형의 입자는 그래핀인 것을 특징으로 하는 저마찰 부재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판상형의 입자는 폴리머, 세라믹, 유리, 금속 직물 중 어느 하나의 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 저마찰 부재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 판상형의 입자가 상기 기판에 적층되기 전에 상기 금속 윤활입자가 상기 판상형의 입자 표면에 코팅되어 복합입자를 이루고, 이후 상기 복합입자의 형태로 상기 기판 표면에 적층된 것을 특징으로 하는 저마찰 부재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판은, 모재와, 표면접촉으로 일어나는 마찰을 줄이기 위해 상기 모재 표면에 전기도금에 의해 형성된 Ni-SiC 소재의 도금층으로 이루어지며,
    상기 도금층에는 상기 도금층의 두께를 초과하지 않는 깊이로 저마찰용 딤플이 형성된 것을 특징으로 하는 저마찰 부재.
  6. 판상형 입자의 표면에 구형의 금속 윤활입자들을 코팅하는 복합입자 형성단계;
    상기 복합입자를 기판의 표면에 대하여 비늘 형태로 겹겹이 적층하는 적층단계; 및
    상기 복합입자가 상기 기판에 적층된 상태에서 고온가압하여 서로 간에 접합을 강화하는 고온가압단계로 이루어지며,
    상기 금속 윤활입자는 금, 은, 구리 중 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것는 저마찰 부재의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복합입자 형성 단계에서는 판상형 입자와 금속 윤활입자가 포함된 슬러리에 초음파를 가함으로써 상기 판상형 입자와 상기 구형의 금속 윤활입자 간 충돌에 의해 상기 판상형 입자의 표면에 구형의 금속 윤활입자들이 코팅되도록 하는 것을 특징으로 하는 저마찰 부재의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복합입자 형성 단계에서는 판상형 입자와 금속 윤활입자가 포함된 슬러리에 파장이 200 내지 400 nm 범위의 자외선을 조사함으로써 상기 판상형 입자와 상기 구형의 금속 윤활입자 간 광환원 반응에 의해 상기 판상형 입자의 표면에 구형의 금속 윤활입자들이 코팅되도록 하는 것을 특징으로 하는 저마찰 부재의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 복합입자 형성단계에서는 상기 판상형 입자와 상기 금속 윤활입자가 포함된 슬러리를 제조하는 슬러리 제조단계를 포함하며,
    상기 슬러리 제조단계는, 상기 판상형 입자를 용매에 투입한 후 초음파를 가하면서 교반하여 상기 판상형 입자가 균일하게 분산되도록 하고, 이후 상기 용매에 구형의 금속 윤활입자를 추가로 투입한 후 초음파를 가하면서 교반하여 상기 구형의 금속 윤활입자가 균일하게 분산되도록 하는 것을 특징으로 하는 저마찰 부재의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 적층단계는,
    상기 복합입자를 분산매에 혼합하여 전기영동 슬러리를 제공하는 단계와;
    상기 전기영동 슬러리에 피코팅 대상인 기판을 침지하는 단계와;
    상기 전기영동 슬러리에 전극을 투입하고 전기장을 가하여 전기영동에 의해 상기 복합입자를 이동시키면서 상기 기판의 표면을 상기 복합입자로 코팅하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저마찰 부재의 제조방법.
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