KR102357545B1 - 기재의 표면조도 개선 방법 및 이를 이용하여 표면조도가 개선된 기재 - Google Patents

기재의 표면조도 개선 방법 및 이를 이용하여 표면조도가 개선된 기재 Download PDF

Info

Publication number
KR102357545B1
KR102357545B1 KR1020190172092A KR20190172092A KR102357545B1 KR 102357545 B1 KR102357545 B1 KR 102357545B1 KR 1020190172092 A KR1020190172092 A KR 1020190172092A KR 20190172092 A KR20190172092 A KR 20190172092A KR 102357545 B1 KR102357545 B1 KR 102357545B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
open pores
nanoparticles
nanoparticle suspension
surface roughness
Prior art date
Application number
KR1020190172092A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210079878A (ko
Inventor
이상문
홍선표
오민석
한철종
유병욱
Original Assignee
주식회사 셀코스
한국전자기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 셀코스, 한국전자기술연구원 filed Critical 주식회사 셀코스
Priority to KR1020190172092A priority Critical patent/KR102357545B1/ko
Publication of KR20210079878A publication Critical patent/KR20210079878A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102357545B1 publication Critical patent/KR102357545B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0254—After-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/06—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/02—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain a matt or rough surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/24—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials for applying particular liquids or other fluent materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00—Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/26—Printing on other surfaces than ordinary paper
    • B41M1/28—Printing on other surfaces than ordinary paper on metals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

본 발명은,
가) 기재를 준비하는 단계;
나) 상기 기재의 표면을 연마하여 표면상에 개방형 포어(open pore)를 형성하는 단계;
다) 상기 기재 표면상의 개방형 포어를 메우기 위해 나노입자 현탁액을 도포하는 단계;
라) 상기 나노입자 현탁액이 도포된 기재에 대한 광 소결 또는 열 소결을 통해 나노입자와 기재의 접착력을 향상하는 단계;를 포함하는 표면조도 개선방법을 통해 표면조도가 개선되어 우수한 품질을 가지는 기재를 제공한다.

Description

기재의 표면조도 개선 방법 및 이를 이용하여 표면조도가 개선된 기재{Surface roughness Improving Method of Substrate and Substrate Using the Same}
본 발명은 기재의 표면조도 개선 방법 및 이를 이용하여 표면조도가 개선된 기재로, 상세하게는, 나노입자를 이용하여 기재의 표면조도를 개선하는 방법 및 이를 이용하여 표면조도가 개선된 기재에 관한 것이다.
핸드폰, 컴퓨터, 전자부품, 산업부품 등에 사용되는 정밀 부품들은 다양한 방법으로 제조되며, 예를 들어, 다이캐스팅, 사출 성형 등을 진행 후 표면에 도금 공정을 적용하여 금속 코팅을 진행한다. 그러나, 이러한 제조방법의 특성상 최종 재료의 표면 및 내부에 형성되는 미세 기공은 표면에 부분적인 고저차를 유발하는 바 최종제품의 품질을 저하시키는 경우가 되고 있다.
이와 관련하여 도 1은 종래 기술에 따른 도료를 코팅한 기재의 단면도이다.
도 1에 따르면, 종래 기재는 제조방법의 특성상 최종 재료의 표면 및 내부에 형성되는 포어가 존재하므로 통상의 방법으로 연마 후 도료를 코팅할 경우 도료 건조와 경화 과정에서 포어 터짐, 부풀어오름, 함몰 등의 문제가 발생하여 표면에 부분적인 고저 차를 유발하는 바 최종제품의 품질을 저하시키는 경우가 있었다.
이에, 금속 나노입자를 이용하여 이러한 문제를 해결하려는 노력이 있었으나, 금속 나노입자 자체의 크기로 인한 조도로 인해 추가적으로 형성되는 인쇄층 등의 두께가 불균일해지는 문제가 있었다. 또한, 금속 나노입자와 기재의 접착력이 약하여 사용 과정에서 도금층이 탈리되는 문제가 발생하여 성능이 저하되기도 하였다.
이에 이러한 문제를 해결하는 한편, 친환경 표면처리 기술 적용을 위하여 도금 공정을 대체할 수 있는 코팅 기술이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 나노 입자를 이용하여 기재의 표면조도를 개선하는 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 이용하여 표면조도가 개선되어 우수한 제반 특성을 가지는 기재에 관한 것이다.
본 발명은,
가) 기재를 준비하는 단계;
나) 상기 기재의 표면을 연마하여 표면상에 개방형 포어(open pore)를 형성하는 단계;
다) 상기 기재 표면상의 개방형 포어를 메우기 위해 나노입자 현탁액을 도포하는 단계;
라) 상기 나노입자 현탁액이 도포된 기재에 대한 광 소결 또는 열 소결을 통해 나노입자와 기재의 접착력을 향상하는 단계;를 포함하는 기재의 표면조도 개선방법을 제공한다.
하나의 실시예로, 상기 단계 다)는,
다-1a) 상기 기재 표면상의 개방형 포어를 메우기 위해 나노입자 현탁액을 도포하여 나노입자 봉공층을 형성하는 단계; 및
다-1b) 상기 기재 표면 위로 노출된 나노입자 봉공층 부분을 연마하는 단계;를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예로, 상기 단계 다)는,
다-2a) 상기 기재 표면상에 형성된 개방형 포어를 화상으로 분석하는 단계; 및
다-2b) 화상으로 분석된 개방형 포어를 나노입자 현탁액으로 선택적 도포하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 단계 다-2b)에서 상기 도포는 노즐 스프레이 공정으로 수행할 수 있다.
상기 단계 다)는 진공 분위기 하에서 이루어질 수 있다.
상기 단계 라)에서 상기 광처리는 IPL(intense pulsed light)을 조사하여 수행할 수 있다.
상기 단계 라)에서 상기 열처리는 50 내지 300℃까지 가열하고 5 내지 150분 동안 유지한 후, 상온으로 냉각하는 과정으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 단계 라)를 수행 후,
마) 광 소결 또는 열 소결된 기재에 아크릴계 화합물을 도포하는 레벨 코팅(level coating) 단계;를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은,
상기 표면조도 개선 방법을 이용하여 표면조도가 개선된 기재를 제공한다.
상기 기재는 표면 조도가 50 내지 95% 개선된 것일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 기재를 연마하여 형성된 개방형 포어에 나노입자를 도포하여 상기 개방형 포어를 선택적으로 메울 수 있으므로 기재의 거칠기를 개선할 수 있어 표면조도가 좋아질 수 있다. 또한, 상기 나노입자를 이용하여 개방형 포어를 메운 후, 광 소결 또는 열 소결을 통한 후처리를 수행하므로 나노입자와 기재의 접착력이 향상되어 우수한 밀착성을 가지는 기재를 제공할 수 있다.
본 발명에 또 다른 실시예에 따르면, 나노입자를 이용하여 개방형 포어를 메운 후, 레벨 코팅하는 단계를 포함하여 진행하므로 간단하고 친환경적인 방법으로 도금 공정을 대체할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 도료를 코팅한 기재의 단면도이다;
도 2(a)은 기재의 단면도이다;
도 3(a)는 표면상에 개방형 포어를 가지는 기재의 단면도이고, 도 2(b)는 알루미늄 합금 사출물의 표면을 연마한 후 찍은 사진이다;
도 4(a) 및 (b)은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 나노입자 현탁액의 도포 과정을 보여주는 모식도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노입자 현탁액의 도포 과정을 보여주는 모식도이다;
도 6는 레벨 코팅층이 형성된 기재의 단면도이다;
도 7은 실험예에 따른 기재의 사진이다;
도 8은 실험예에 따른 기재의 확대 사진 및 3D 이미지이다; 및
도 9은 실험예에 따라 표면 조도가 개선된 기재의 FE-SEM 사진이다.
이하, 도 2 내지 9를 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 2 내지 6는 본 발명의 실시예에 따른 기재의 표면조도 개선방법의 각 단계를 보여주는 도면이다.
우선 도 2에 도시된 바와 같이, 단계(가)에서 기재(100)를 준비한다.
상기 기재(100)은 예를 들어, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금, 세라믹, SUS, 구리 또는 이들의 합금 등 전자제품의 외장재로 사용하는 금속 소재일 수 있으며, 상세하게는, 알루미늄 또는 이의 합금으로 금속 형태의 다이캐스팅으로 제조된 것일 수 있다.
상기 기재(100)의 다이캐스팅 제조 과정 특성상 표면이 거칠게 성형되고 내부에 다수의 포어(pore, 200)를 가질 수 있다. 이러한 기재(100)는 두꺼운 산화막, 수산화막 등이 형성되어 있지 않은 것이 필요하므로 전처리 공정으로 표면의 이물질과 유분을 제거하는 탈지 공정, 에칭 공정, 세척 공정 등을 선택적으로 수행할 수 있다.
다음으로, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 단계(나)에서 상기 기재(100)의 표면을 연마하여 표면상에 형성된 개방형 포어(open pore, 210)를 확인할 수 있다.
사출에 의해 거칠게 성형된 기재(100) 표면의 조도를 좋게 하기 위해서 일반적으로 연마 과정을 진행하는데, 이 때 내부의 포어가 드러나 오히려 표면 조도가 더 나빠질 수 있다. 따라서 본 발명은 드러난 내부의 포어, 즉 개방형 포어(210)을 메우는 과정을 포함하여 표면 조도를 개선할 수 있다.
구체적으로, 연마 과정을 거친 기재(100)는, 기재(100) 표면에 드러난 개방형 포어(210)와 기재(100)의 내부에 형성된 폐쇄형 포어(220)를 가질 수 있다.
상기 연마 방법은 전해연마, 기계적, 화학적, 물리적 연마공정 중 하나 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 관련해, 도 3(b)는 알루미늄 합금 사출물의 표면을 연마한 후 찍은 사진이다.
도 3(b)를 참고하면, 알루미늄 합금 표면을 연마시 내부의 포어가 드러나면서 복수의 개방형 포어가 관찰되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 개방형 포어들은 기재의 표면조도를 저하시키는 원인이 된다. 이에, 본 발명에서는 이하에서 살펴보는 바와 같이 상기 기재(100) 표면상의 개방형 포어(210)를 메우기 위해 나노입자 현탁액을 도포할 수 있다.
상기 나노입자 현탁액은 상기 나노입자를 포함하는 현탁액으로 잉크 또는 페이스트 형태를 가질 수 있다. 상기 나노입자는 구리, 알루미늄, 금, 은 등의 금속 나노입자, 실리카 등의 산화물 나노 입자, 또는 고분자 나노입자일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 나노입자 현탁액은 나노입자 이외 용매, 기타 첨가물 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 용매는 탈이온수, 알코올 또는 암모니아수일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 도 4(a) 및 (b)은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 나노입자 현탁액의 도포 과정을 보여주는 모식도이다.
도 4(a)에 도시된 바와 같이, 단계(다-1a)에서 상기 기재(100) 표면상의 개방형 포어(210)를 메우기 위해 나노입자 현탁액을 도포하여 나노입자 봉공층(300)을 형성할 수 있다.
상기 도포는 통상적으로 수행되는 방법이라면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 롤코팅, 스프레이, 침적, 스프레이 스퀴징 및 침적 스퀴징에서 선택된 어느 하나의 방법으로 수행될 수 있다.
미세한 나노입자의 특성상 도포 과정에서 나노입자는 개방형 포어(210)뿐만 아니라 기재(100) 표면에도 위치할 수 있어, 나노입자 봉공층(300)은 상기 기재(100) 표면 위로 노출된 나노입자 봉공층 부분(320) 및 개방형 포어를 메우는 나노입자 봉공층 부분(310)으로 구성되어 있다.
이에, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 단계(다-1b)에서 상기 기재(100) 표면 위로 노출된 나노입자 봉공층 부분(320)을 연마할 수 있다. 상기 연마 과정을 통해 기재(100) 표면 위로 노출된 나노입자 봉공층 부분(320)은 제거가 되며, 기재(100)의 표면과 개방형 포어를 메우는 나노입자 봉공층 부분(310)의 표면이 동일면에 위치하게 되어 기재(100)의 표면을 평평하게 형성할 수 있으므로 표면 조도가 개선될 수 있다.
상기 연마는 기재(100) 및 나노입자의 종류, 크기에 따라 전해연마, 기계적, 화학적, 물리적 연마공정을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 샌드 및 비드 블라스트 등의 세라믹 연마제, SiC paper 등을 이용한 물리적인 방법 또는 25 내지 35℃의 세정수에 10 내지 30분 동안 침전시키는 화학적인 방법 등으로 수행할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 나노입자는 구리, 알루미늄, 금, 은 등의 금속 나노입자, 실리카 등의 산화물 나노 입자, 또는 고분자 나노입자로, 기재(100)와 경도 차이로 연마 과정시 표면조도 저하가 발생하지 않은 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 나노입자 현탁액은 상기 나노입자를 포함하는 현탁액으로 잉크 또는 페이스트 형태를 가질 수 있다. 상기 나노입자 현탁액은 나노입자 이외 용매, 기타 첨가물 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 용매는 탈이온수, 알코올 또는 암모니아수일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5에 도시된 바와 같이, 단계(다-2a)에서 상기 기재(100) 표면상에 형성된 개방형 포어를 화상으로 분석할 수 있다.
상기 화상은 화상형성장치(도시하지 않음)를 통해 분석할 수 있으며, 상기 화상형성장치는 기재(100) 표면상에 형성된 개방형 포어의 위치를 분석하여 개방형 포어 부분만 선택적으로 나노입자 현탁액으로 메어질 수 있도록 한다.
구체적으로, 단계(다-2b)에서 화상으로 분석된 개방형 포어에 나노입자 현탁액으로 선택적 도포하여 나노입자로 메워진 개방형 포어(410)를 형성할 수 있다.
상기 도포는 노즐(500)을 이용하여 수행할 수 있다. 상기 노즐(500)은 나노입자 현탁액을 고속으로 개방형 포어에 선택적으로 분출시키기 위한 것으로, 개방형 포어에 소정간격으로 이격되어 상층부의 유로(도시하지 않음)에 연결되어 있으며, 화상형성장치에서 개방형 포어의 위치에 대한 정보를 받을 수 있다. 나노입자 현탁액을 분출시킬 때 고압 상태에서 분출을 작게 하면 압력 에너지가 속도에너지로 바뀌어 나노입자로 메워진 개방형 포어(410)를 빠르게 형성할 수 있다.
상기 나노입자는 구리, 알루미늄, 금, 은 등의 금속 나노입자, 실리카 등의 산화물 나노 입자, 또는 고분자 나노입자라면 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 나노입자의 입경은 1 내지 500 nm일 수 있고, 상세하게는 10 내지 250 nm일 수 있다. 상기 범위를 벗어나 나노입자의 입경이 지나치게 작으면 공정상의 어려움이 발생할 수 있으며, 지나치게 크면 개방형 포어를 메우는 과정에서 나노입자 사이의 공극이 커지거나, 크기가 작은 개방형 포어를 메우기 어려워지므로 바람직하지 않다.
상기 나노입자 현탁액은 상기 나노입자를 포함하는 현탁액으로 잉크 또는 페이스트 형태를 가질 수 있다. 상기 나노입자 현탁액은 나노입자 이외 용매, 기타 첨가물 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 용매는 탈이온수, 알코올 또는 암모니아수일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 나노입자 현탁액의 점도는 10 내지 300,000 cP일 수 있다. 상기 범위를 벗어나 나노입자 현탁액의 점도가 지나치게 작으면 본 발명이 의도하는 효과를 얻기 힘들고, 점도가 지나치게 크면 공정상 어려움이 발생할 수 있다.
본 발명에서 상기 단계(다)의 나노입자 현탁액을 도포하는 과정은 진공 분위기 하에서 이루어질 수 있다.
이러한 진공 분위기는 기재(100)에 도포된 나노입자 현탁액이 개방형 포어 내로 기포 없이 메워지도록 하므로 궁극적으로 표면 조도가 개선된 기재를 얻을 수 있다.
본 발명에서, 나노입자 현탁액을 이용하여 기재(100)에 위치하는 개방형 포어(210)를 메워 기재의 표면조도를 개선시키는 한편, 후처리 과정을 통해 상기 나노입자와 기재(100)의 접착력을 향상시키면서 나노입자 이외 불순물을 제거할 수 있다.
하나의 예로, 상기 단계(라)에서 광 소결을 수행할 수 있다.
이러한 광 소결은 IPL(intense pulsed light)을 조사하여 이루어질 수 있으며, 상온, 대기압 상태에서 기판의 손상없이 빠른 시간 내 소결이 가능하여 높은 소결 침투력을 가지고 선택적 소결이 가능하다. 상기 IPL을 이용한 광 소결은 예를 들어, Xenon lamp 조사에 의한 플라즈모닉 용접(plasmonic welding)을 통해 이루어질 수 있으며, 조사하는 빛의 파장을 적절히 조절하여 UV 400 nm 미만을 이용하여 나노입자의 접착력을 향상시키고 NIR 700 nm 초과를 이용하여 불순물 제거를 통한 기판 표면 클리닝을 할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 단계(라)에서 열 소결을 수행할 수 있다.
이러한 열 소결은 가열 후 일정 시간 유지 후, 상온으로 냉각하는 과정을 통해 이루어질 수 있으며, 구체적으로, 50 내지 300℃까지 가열하고 5 내지 150분 동안 유지한 후, 상온으로 냉각하는 단계로 이루어질 수 있다. 상기 가열 온도 및 온도 유지 시간이 상기 정의된 범위를 벗어날 경우, 기재가 손상되거나 공정상 효율이 떨어질 우려가 있어 바람직하지 않다. 상기 냉각 단계에서 냉각은 유체 또는 물을 이용할 수 있으며, 상세하게는 유체 또는 미세한 액적과 같은 분무된 물 등을 이용할 수 있다.
도 6는 또다른 실시예로, 기재(100)의 메워진 개방형 포어(310)에 형성된 레벨 코팅층(600)를 보여주는 모식도이다.
개방형 포어가 메워진 경우, 레벨 코팅층(600)이 용이하게 형성될 수 있으므로 간단하고 친환경적인 방법으로 도금 공정을 대체할 수 있으며, 도금 수준의 표면조도를 제공할 수 있다.
상기 레벨 코팅층은 아크릴계 화합물을 포함하는 현탁액을 도포하여 형성될 수 있다.
상기 아크릴계 화합물은 아크릴계 모노머; 및 아크릴계 올리고머를 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 모노머는, 예를 들어, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 스티렌, 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시부틸 아크릴레이트 메타크릴산, 아크릴산 및 이타콘산으로 이루어진 군에서 하나 이상일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 아크릴계 올리고머는 상기 아크릴계 모노머의 올리고머일 수 있고, 경우에 따라서는, 우레탄 변성 아크릴레이트 올리고머, 에테르 아크릴레이트 올리고머 및 에스테르 아크릴레이트 올리고머로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이후, 열, 자외선 등을 통하여 상기 아크릴계 화합물을 경화시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 기재의 표면조도 개선방법을 이용하여 표면조도가 개선된 기재를 제공한다.
본 발명에 따른 기재(100)는 개방형 포어(210)가 나노입자로 메어졌으며, 광 소결 또는 열 소결과 같은 후처리 과정을 통해 기재(100)의 표면 조도가 개선되는 한편, 나노입자와 기재의 접착력이 향상될 수 있다.
따라서, 레벨 코팅층(600)을 보다 용이하게 형성하여 간단하고 친환경적인 방법으로 도금 공정을 대체할 수 있으며, 도금 수준의 표면조도를 제공할 수 있다. 즉, 도금 공정에서는 다수의 중금속 또는 경금속 이온을 포함한 폐수를 발생시키나 본 발명에 따른 방법은 도금 공정을 거치지 않아 폐수 발생을 최소화할 수 있으므로 매우 환경 친화적이다.
본 발명에 따른 공정이 적용된 기재는 모재 대비 50 내지 95%, 상세하게는 55 내지 90%로 개선되므로 모재 포어로부터 발생하는 터짐, 도장면 부풀어 오름, 함몰 현상 등을 최소화할 수 있다. 상기 범위는 제조 공정, 경제성 등을 고려한 최적의 범위이다.
구체적으로, 이러한 기재의 표면 조도(Ra)은 10 nm 내지 2 um 일 수 있고, 상세하게는 10 nm 내지 1.8 um일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 들어 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실험예
하기와 같은 실험 조건으로, 알루미늄 기재를 준비하여 표면을 연마하고 산화 구리 현탁액을 도포한 후, 표면 위로 노출된 봉공층 부분을 연마하고, 광 소결을 진행하여 기재 표면을 개선하였다. 이를 표 1, 도 7, 8 및 9에 나타내었다.
- Al 기재 Surface treatment : O2 plasma, 150 W, 300 sec
-Screen printing용 소재 : Water-based CuO ink, > 50 wt%, ~250 nm, ~300,000 cP
-코팅 후 IPL 공정 조건 : 3 kV, 1320 ms (pulse width), 1/3/5/10/20 shots
Rp(um) Rv(um) Rz(um) Ra(um) Rq(um)
Before coating 47.117 63.437 110.554 2.835 4.090
After coating 39.578 47.211 86.789 1.915 3.036
After IPL 26.681 22.465 49.146 1.594 2.190
상기 표 1, 도 7 내지 9를 참고하면, 본 발명에 따라 제조된 기재의 표면 조도(Ra)는 코팅 전의 모재의 표면 조도(Ra)과 비교하여 개선된 것을 확인할 수 있다. 특히 도 9를 참고하면, 포어 또는 스크래치와 같은 파인 부분에 구리 나노입자가 메워져서 표면 조도가 향상된 것을 확인할 수 있다.
100 기재
200 포어
210 개방형 포어
220 폐쇄형 포어
300 나노입자 봉공층
310 개방형 포어를 메우는 나노입자 봉공층 부분
320 기재 표면 위로 노출된 나노입자 봉공층 부분
410 나노입자로 메워진 개방형 포어
500 노즐
600 레벨 코팅층

Claims (10)

  1. 가) 기재를 준비하는 단계;
    나) 상기 기재의 표면을 연마하여 표면상에 개방형 포어(open pore)를 형성하는 단계;
    다) 상기 기재 표면상의 개방형 포어를 메우기 위해 나노입자 현탁액을 도포하는 단계; 및
    라) 상기 나노입자 현탁액이 도포된 기재에 대한 광 소결 또는 열 소결을 통해 나노입자와 기재의 접착력을 향상하는 단계;를 포함하며,
    상기 단계 다)는,
    다-1a) 상기 기재 표면상의 개방형 포어를 메우기 위해 나노입자 현탁액을 도포하여 나노입자 봉공층을 형성하는 단계; 및
    다-1b) 상기 기재 표면 위로 노출된 나노입자 봉공층 부분을 연마하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기재의 표면조도 개선방법.
  2. 삭제
  3. 가) 기재를 준비하는 단계;
    나) 상기 기재의 표면을 연마하여 표면상에 개방형 포어(open pore)를 형성하는 단계;
    다) 상기 기재 표면상의 개방형 포어를 메우기 위해 나노입자 현탁액을 도포하는 단계; 및
    라) 상기 나노입자 현탁액이 도포된 기재에 대한 광 소결 또는 열 소결을 통해 나노입자와 기재의 접착력을 향상하는 단계;를 포함하며,
    상기 단계 다)는,
    다-2a) 상기 기재 표면상에 형성된 개방형 포어를 화상으로 분석하는 단계; 및
    다-2b) 화상으로 분석된 개방형 포어를 나노입자 현탁액으로 선택적 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기재의 표면조도 개선방법
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 단계 다-2b)에서 상기 도포는 노즐 스프레이 공정으로 수행하는 것을 특징으로 하는 기재의 표면조도 개선방법.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 단계 다)는 진공 분위기 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 하는 기재의 표면조도 개선방법.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 단계 라)에서 상기 광 소결은 IPL(intense pulsed light)을 조사하여 수행하는 것을 특징으로 하는 기재의 표면조도 개선방법.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 단계 라)에서 상기 열 소결은 50 내지 300℃까지 가열하고 5 내지 150분 동안 유지한 후, 상온으로 냉각하는 과정으로 수행하는 것을 특징으로 하는 기재의 표면조도 개선방법.
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 단계 라)를 수행 후,
    마) 광 소결 또는 열 소결된 기재에 아크릴계 화합물을 도포하는 레벨 코팅(level coating) 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기재의 표면조도 개선방법.
  9. 제 1 항 또는 제 3 항에 따른 방법을 이용하여 표면조도가 개선된 기재.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 기재는 표면 조도가 50 내지 95% 개선된 것을 특징으로 하는 기재.
KR1020190172092A 2019-12-20 2019-12-20 기재의 표면조도 개선 방법 및 이를 이용하여 표면조도가 개선된 기재 KR102357545B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190172092A KR102357545B1 (ko) 2019-12-20 2019-12-20 기재의 표면조도 개선 방법 및 이를 이용하여 표면조도가 개선된 기재

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190172092A KR102357545B1 (ko) 2019-12-20 2019-12-20 기재의 표면조도 개선 방법 및 이를 이용하여 표면조도가 개선된 기재

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210079878A KR20210079878A (ko) 2021-06-30
KR102357545B1 true KR102357545B1 (ko) 2022-02-03

Family

ID=76602155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190172092A KR102357545B1 (ko) 2019-12-20 2019-12-20 기재의 표면조도 개선 방법 및 이를 이용하여 표면조도가 개선된 기재

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102357545B1 (ko)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080081007A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-03 Mott Corporation, A Corporation Of The State Of Connecticut Sinter bonded porous metallic coatings

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210079878A (ko) 2021-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6316804B2 (ja) 選択的にエッチングされたガラスシートの製造方法
KR102546450B1 (ko) 프린팅된 3-차원 구조들의 표면 특성들의 제어
Shin et al. Solvent and substrate effects on inkjet-printed dots and lines of silver nanoparticle colloids
US20070072762A1 (en) Method of Making Ceramic Discharge Vessels Using Stereolithography
KR20110030539A (ko) 태양 전지용 전극의 제조 방법
JP5390956B2 (ja) 配線形成装置および配線形成方法
KR20240025053A (ko) 세라믹스 소결체의 제조 방법, 그리고 세라믹스 성형체의 제조 방법 및 제조 장치
KR102357545B1 (ko) 기재의 표면조도 개선 방법 및 이를 이용하여 표면조도가 개선된 기재
US20210138587A1 (en) Three-dimensional shaped article producing powder, three-dimensional shaped article producing composition, and production method for three-dimensional shaped article
CN111299839A (zh) 一种基于约束层改良的激光冲击压印装置与方法
CN111545750A (zh) 一种高能束3d打印散热冷板的流道粉末清除方法及产品
Zhao et al. Review of the types, formation mechanisms, effects, and elimination methods of binder jetting 3D-printing defects
JP5169732B2 (ja) ガラス成形体の製造方法及び上型の製造方法
JP2013084822A (ja) セラミックス回路基板用素材およびセラミックス回路基板の製造方法
EP1903079A1 (en) Ink composition and process of making lithographic printing plate
JP6156760B2 (ja) セラミックス回路基板用素材およびセラミックス回路基板の製造方法
JP2008069231A (ja) インク組成物および平版印刷版の作製方法
JP2019044234A (ja) 金属皮膜形成品の製造方法
US20220331865A1 (en) Three-dimensional printing with supportive coating agents
JP2020151931A (ja) 立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法
Lee et al. A laser-induced thermal spray printing process for phosphor layer deposition of PDP
KR100871844B1 (ko) 기판의 표면처리방법 및 기판의 제조방법
CN109502993A (zh) 一种在材料表层的多孔结构加工方法
KR100591272B1 (ko) 전자기기 하우징용 경금속 성형물에 있어서의 성형불량재생방법
JP2022137340A (ja) 造形液、立体造形用キット、および立体造形物の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant