KR102104349B1 - 도금공정에 의한 고강도와 고내식성 및 저열팽창성을 가지는 합금도막 제조방법 및 이에 의해 제조된 합금도막 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도금공정에 의한 고강도와 고내식성 및 저열팽창성을 가지는 합금도막 제조방법 및 이에 의해 제조된 합금도막에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전주 공정에 의해 Fe-Ni 합금도막을 제조하되, 이러한 Fe-Ni 합금 도금액에 C, Cu, Cr, Co 중 어느 하나 또는 두가지 이상의 첨가금속이 첨가시킨 후 이를 열처리 공정 시킴으로써, 기존에 비해 고강도 및 고내식성, 저열팽창성을 가질 수 있도록 한 도금공정에 의한 고강도와 고내식성 및 저열팽창성을 가지는 합금도막 제조방법 및 이에 의해 제조된 합금도막에 관한 것이다.

Description

도금공정에 의한 고강도와 고내식성 및 저열팽창성을 가지는 합금도막 제조방법 및 이에 의해 제조된 합금도막{A method for producing an alloy coating film having high strength, high corrosion resistance and low thermal expansion, and an alloy coating film produced thereby.}

본 발명은 강도와 내식성이 향상되면서, 저열팽창성을 가지는 합금도막의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 합금도막에 관한 것이다.

각종 디스플레이 소자의 제작은 고온의 증착 장비에서 이루어지며, 이러한 증착 장비는 기판, 증착 마스크, 프레임 등으로 구성되는데, 증착 공정이 고온에서 이루어짐에 따라 온도의 영향을 받게 되며, 열팽창계수에 의한 치수 변화로 위치 차이가 발생하게 된다. 이 때문에, 기판 위에 부착되는 증착 재료의 위치, 치수 정밀도가 저하되는 문제가 있다.

따라서, 마스크의 정확한 위치 제어, 열팽창의 방지 및 마스크와 기판의 정밀도를 충족시키기 위해서는 기판의 열팽창계수와 동등 수준의 마스크 및 프레임 재료의 선택이 필수적이다.

한편, 상기 증착 마스크의 소재로는 철-니켈(Fe-Ni) 합금계인 인바합금(Fe-36%Ni)을 주로 사용한다. 기존 압연(rolling) 공정을 통해 제조된 인바 합금은 표면조도 제어(돌기, 동공) 및 두께 제어에 어려움이 있으며, 제조시 찢어질 위험이 있고, 강도가 낮아지는 연화 (softening) 현상에 의하여 강도가 낮아지고 내식성이 낮은 문제점이 있다. 이로 인해 소자의 특성이 저하되어 제조 수율이 현저히 낮아지는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 극박의 제품(18㎛ 이하)을 제조하는 경우에는 불순물에 의한 표면 불량과 제조비용이 상승하는 단점이 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2016-0081234호(2016.07.08.공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 Fe-Ni 합금에 미량 원소인 첨가금속 C, Cu, Cr, Co 중 어느 하나 또는 복수개 이상을 혼합첨가하여 전주 공정으로 합금도막을 제조하되, 열처리함으로써 열처리에 의하여 저 열팽창계수를 개선함과 동시에 첨가금속의 고용강화 또는 탄화물의 석출 경화를 시켜서, 열처리에 의한 연화현상을 상쇄하여 강도를 유지시킬 수 있도록 한 도금공정에 의한 고강도와 고내식성 및 저열팽창성을 가지는 합금도막 제조방법 및 이에 의해 제조된 합금도막에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,

사전설정비율로 혼합된 Fe-Ni 합금 도금액에, C, Cu, Cr, Co 중 어느 하나 또는 두가지 이상의 첨가금속이 혼합되어, 전기주조법에 의해 사전설정된 합금도막이 제조되도록 하여, 강도와 내식성이 증가되도록 하고, 상기 합금도막은 사전설정온도의 열처리 공정이 진행되어, 저열팽창성을 가지도록 하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 Fe-Ni 합금도막을 제조시, 기존에 비해 고강도 및 고내식성, 저열팽창성을 가질 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 따른 일실시예를 살펴보면,

사전설정비율로 혼합된 Fe-Ni 합금 도금액에, C, Cu, Cr, Co 중 어느 하나 또는 두가지 이상의 첨가금속이 혼합되어, 전기주조법에 의해 사전설정된 합금도막이 제조되도록 하여, 강도와 내식성이 증가되도록 하고, 상기 합금도막은 사전설정온도의 열처리 공정이 진행되어, 저열팽창성을 가지도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 첨가금속이 혼합된 Fe-Ni 합금 도금액에는 COOH-이온을 갖는 화합물이 첨가재로 사용되며, 상기 COOH-이온을 갖는 화합물은 포름산 (HCOOH), 아세트산 (CH₃COOH), 옥살 산(HOOCCOOH), 글리옥실산(OHCCOOH), 글리오실산 (HOCH₂COOH), 스테어릭산 (CH₃(CH₂)₁₆COOH) 중 어느 하나 또는 2개 이상이 선택되어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 첨가금속은 상기 열처리 공정에 의해, 고용 강화(Solid-solution strengthening) 또는 석출 경화(Precipitation strengthening) 됨으로써, 열처리에 의한 연화현상이 상쇄되어 강도가 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전기주조법은 도금액이 저장된 도금챔버 내에, 음극 드럼이 일정수위 침전된 상태로 회전되도록 하고, 상기 음극 드럼의 외주연에 양극 원호판을 이격설치하여, 상기 음극 드럼과 양극 원호판 사이에 통전되는 전류에 의해, 상기 도금롤러 외주연에 생성되는 카바이트 생성물을 떼어내는 것을 특징으로 한다.

또한, 도금공정에 의한 고강도와 고내식성 및 저열팽창성을 가지는 합금도막 제조방법에 의해 합금도막이 제조되는 것을 특징으로 한다.

이하, 바람직한 실시예에 따른 도금공정에 의한 고강도와 고내식성 및 저열팽창성을 가지는 합금도막 제조방법 및 이에 의해 제조된 합금도막을 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 도금공정에 의한 고강도와 고내식성 및 저열팽창성을 가지는 합금도막 제조방법 및 이에 의해 제조된 합금도막을 하기와 같이 설명한다.

본 발명은 사전설정비율로 혼합된 Fe-Ni 합금 도금액(ex: Fe: 32~38%, Ni: 0~8%)에, C, Cu, Cr, Co 중 어느 하나 또는 두가지 이상의 첨가금속이 혼합되어, 전기주조법(전주공정, electro-forming)에 의해 사전설정된 합금도막이 제조되도록 하여, 강도와 내식성이 증가되도록 하고, 상기 합금도막은 사전설정온도의 열처리 공정이 진행되어, 저열팽창성을 가지도록 하는 것이다.

즉, 사용자의 실시예에 따라, 미량 원소인 첨가금속 중 C를 Fe-(32~38)% Ni 또는 Fe-(32~38)%Ni-(0~8)% X (X: Cu, Cr) 합금에 첨가하고, 이를 열처리함으로써 열처리에 의하여 저 열팽창계수를 개선함과 동시에 탄소(C)의 고용강화 또는 탄화물의 석출 경화를 시켜서 열처리에 의한 연화현상을 상쇄하여 강도를 유지시킬 수 있도록 한 것이다.

이때, 상기 첨가금속이 혼합된 Fe-Ni 합금 도금액에는 COOH-이온을 갖는 화합물이 첨가재로 사용되어, 석출이 용이토록 한다.

상기 COOH-이온을 갖는 화합물(전해질)은 포름산 (HCOOH), 아세트산 (CH₃COOH), 옥살 산(HOOCCOOH), 글리옥실산(OHCCOOH), 글리오실산 (HOCH₂COOH), 스테어릭산 (CH₃(CH₂)₁₆COOH) 중 어느 하나 또는 2개 이상이 선택되어질 수 있음이다.

상기에서 전술된 전주공정, 즉 전기조주법(전주도금법)은 하기와 같다.

도금액이 저장된 도금챔버 내에, 음극 드럼이 일정수위 침전된 상태로 회전되도록 하고, 상기 음극 드럼의 외주연에 양극 원호판을 이격설치하여, 상기 음극 드럼과 양극 원호판 사이의 틈으로, 노즐을 통해 전해액을 공급하여 전류를 통전함으로써, 상기 도금롤러 외주연에 카바이트 생성물이 전착되도록 하고, 이렇게 전착된 Fe-Ni 합금 금속박(합금도막)을 떼어내는 것으로, 평균 결정립 크기가 미세하여 기계적 물성이 우수해지고, 낮은 제조 비용으로도 제조가 가능하여 제조 원가가 낮아지는 장점이 있다.

이렇게 제조된 Fe-Ni 합금도막은 사전설정온도(ex: 100 ~ 800℃)의 열처리 공정에 의해, 탄화물, 산화물, 붕탄화물 등 첨가금속(ex: C 등)이 고용 강화(Solid-solution strengthening) 또는 석출 경화(Precipitation strengthening) 됨으로써, 열처리에 의한 연화현상이 상쇄되어 강도가 유지되도록 한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

Claims (5)

1. 사전설정비율로 혼합된 Fe-Ni 합금 도금액에, C, Cu, Cr, Co 중 어느 하나 또는 두가지 이상의 첨가금속이 혼합되어, 전기주조법에 의해 사전설정된 합금도막이 제조되도록 하여, 강도와 내식성이 증가되도록 하고, 상기 합금도막은 사전설정온도의 열처리 공정이 진행되어, 저열팽창성을 나타내고,
   상기 첨가금속이 혼합된 Fe-Ni 합금 도금액에는, COOH-이온을 갖는 화합물이 첨가재로 사용되며, 상기 COOH-이온을 갖는 화합물은 포름산 (HCOOH), 아세트산 (CH₃COOH), 옥살 산(HOOCCOOH), 글리옥실산(OHCCOOH), 글리오실산 (HOCH₂COOH), 스테어릭산 (CH₃(CH₂)₁₆COOH) 중 어느 하나 또는 2개 이상이 선택되어 구성되고,
   상기 첨가금속은, 상기 열처리 공정에 의해, 고용 강화(Solid-solution strengthening) 또는 석출 경화(Precipitation strengthening) 됨으로써, 열처리에 의한 연화현상이 상쇄되어 강도가 유지 되어지고
   상기 전기주조법은, 도금액이 저장된 도금챔버 내에, 음극 드럼이 일정수위 침전된 상태로 회전되도록 하고, 상기 음극 드럼의 외주연에 양극 원호판을 이격설치하여, 상기 음극 드럼과 양극 원호판 사이에 통전되는 전류에 의해, 상기 도금롤러 외주연에 생성되는 카바이트 생성물을 떼어내는 것을 특징으로 하는 도금공정에 의한 고강도와 고내식성 및 저열팽창성을 가지는 합금도막 제조방법.
2. 제 1항의 도금공정이 고강도와 고내식성 및 저열팽창성을 가지는 합금도막 제조방법에 의해 제조되는 합금도막.
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