KR20070089706A - 구조체 및 구조체의 제조방법 - Google Patents

구조체 및 구조체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 텅스텐을 주성분으로서 함유하는 동시에 텅스텐카바이드를 함유하는 구조체로서, 탄소의 함유량이 상기 구조체의 O.1질량%이상이며, 코발트, 니켈 및 철의 함유량의 합계가 상기 구조체의 3질량%이하인 구조체 및 그 구조체의 제조방법인 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

구조체 및 구조체의 제조방법{STRUCTURE AND PROCESS FOR PRODUCING STRUCTURE}
본 발명은 구조체 및 그 구조체의 제조방법에 관한 것이며, 특히 고경도로서 표면의 평활성이 우수한 구조체 및 그 구조체의 제조방법에 관한 것이다.
텅스텐카바이드는, 그 우수한 기계특성(경도, 강도, 인성(靭性) 및 내마모성 등)에 의해 기계부품이나 금형 등의 다양한 구조체에 이용되고 있다. 이와 같은 텅스텐카바이드를 함유하는 구조체는 용사(溶射) 또는 소결 등의 방법에 의해 제조되어 있지만, 텅스텐카바이드 자체의 융점이 높기 때문에, 어느 방법에 있어서도 텅스텐카바이드의 결정립을 연결하기 위해서 코발트, 니켈 또는 철 등의 바인더 금속을 이용할 필요가 있다. 그러나, 이와 같은 구조체(예를 들면, 마이크로드릴 등)에 있어서는, 상기의 바인더 금속의 덩어리(풀(pool))가 기준점으로 되어서 구조체가 파괴되는 경우가 있었다.
또, 기계부품 등의 코팅에 텅스텐카바이드를 이용하는 경우에는 용사를 이용하는 것이 일반적이지만, 용사에 의해서 기계부품의 표면에 코팅된 피막(구조체)은 다공질로서 기계강도가 낮은 것 외에, 내식성도 양호하지 않다. 또, 용사에 의해서만 평활한 표면을 가지는 피막(구조체)을 얻는 것은 곤란하다. 또, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 등의 마이크로미터 오더의 형상을 가지는 미세부품 또는 그 미세부품의 코팅에 텅스텐카바이드를 이용하는 경우에는, 상기의 용사나 소결 등의 방법에 의해서는 충분한 정밀도를 얻을 수 없다.
[특허문헌 1]
일본국 특개2004-124129호 공보
도 1은 본 발명의 구조체의 제조에 이용되는 장치의 일례를 도시한 모식적인 구성도;
도 2(a)는 마이크로미터 오더의 오목부 형상을 가지는 본 발명의 구조체를 도해하는 모식적인 단면도;
도 2(b)는 마이크로미터 오더의 볼록부 형상을 가지는 본 발명의 구조체를 도해하는 모식적인 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 전해조 2: 용융염욕
3: 양극 4: 음극
5: 구조체
본 발명의 목적은, 고경도로서 표면의 평활성이 우수한 구조체 및 그 구조체의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명은, 텅스텐을 주성분으로서 함유하는 동시에 텅스텐카바이드를 함유하는 구조체로서, 탄소의 함유량이 구조체의 O.1질량%이상이며, 코발트, 니켈 및 철의 함유량의 합계가 구조체의 3질량%이하인 구조체이다.
여기서, 본 발명의 구조체의 비커스경도는 800이상인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 구조체의 밀도는 1Og/㎤이상인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 구조체의 표면거칠기는 1㎛이하인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 구조체를 구성하는 결정립의 평균결정입경은 50㎚이하인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 구조체에 있어서는, 코발트, 니켈 및 철로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종으로 이루어지는 5㎛이상인 풀의 개수가 구조체의 표면 100㎟ 당 1개 이하로 할 수 있다.
또, 본 발명의 구조체는 마이크로미터 오더의 형상을 가질 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기의 어느 하나에 기재된 구조체를 제조하기 위한 방법으로서, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨의 군으로부터 선택된 적어도 2종과, 불소, 염소, 브롬 및 요오드의 군으로부터 선택된 적어도 1종과, 텅스텐과, 아연과, 유기화합물을 함유한 용융염욕으로부터 구조체를 석출시키는 공정을 포함한 구조체의 제조방법이다.
또, 본 발명의 구조체의 제조방법에 있어서는, 용융염욕의 온도가 3OO℃이하에서 구조체를 석출시키는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 구조체의 제조방법에 있어서, 유기화합물은 폴리에틸렌글리콜일 수 있다.
본 발명에 의하면, 고경도로서 표면의 평활성이 우수한 구조체 및 그 구조체의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 텅스텐을 주성분으로서 함유하는 동시에 텅스텐카바이드를 함유하는 구조체로서, 탄소의 함유량이 구조체의 O.1질량%이상이며, 코발트, 니켈 및 철의 함유량의 합계가 구조체의 3질량%이하인 구조체이다. 또한, 본 발명에 있어서 「주성분으로서 함유」란, 본 발명의 구조체 전체의 50질량%이상 함유되어 있는 것을 의미한다. 또, 본 발명에 있어서 「탄소의 함유량」이란, 텅스텐과 화학 결합해서 텅스텐카바이드를 구성하고 있는 탄소와, 텅스텐과 화학 결합하고 있지 않은 단체의 탄소와의 합계의 함유량인 것을 의미한다.
본 발명자는, 코발트, 니켈 및 철 등의 바인더 금속을 이용하지 않고, 텅스텐을 주성분으로서 함유하는 동시에 텅스텐카바이드를 함유하는 신규인 구조체를 제조할 수 있는 것을 발견하였다. 이와 같은 본 발명의 구조체는 미세한 결정립이 치밀하게 집합되어 있는 다결정체로서, 텅스텐과, 텅스텐과 탄소가 화학 결합한 텅스텐카바이드를 함유하고 있다. 또한, 본 발명의 구조체는, 텅스텐과 화학 결합하고 있지 않은 탄소단체를 함유하고 있어도 된다.
종래의 용사나 소결 등의 방법에 있어서는, 텅스텐카바이드의 결정립을 연결하기 위해서 코발트, 니켈 및 철 등의 바인더 금속을 이용하는 것이 필수이며, 최종제품인 구조체에는 반드시 이들 바인더 금속이 구조체의 5질량%이상 함유되어 있었다. 그러나, 본 발명에 있어서는 바인더 금속을 이용할 필요가 없는 것에서, 바인더 금속의 함유량을 구조체의 3질량%이하로 할 수 있기 때문에, 바인더 금속의 풀을 기준점으로 한 구조체의 파괴를 유효하게 억제할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 구조체의 비커스경도는 800이상인 것이 바람직하다. 이런 경우에는 본 발명의 구조체의 경도가 보다 향상된 것으로 된다. 본 발명의 구조체는 미세한 결정립이 치밀하게 집합된 구성으로 되어 있기 때문에, 비커스경도를 800이상으로 할 수 있다.
또, 본 발명의 구조체의 밀도는 1Og/㎤이상인 것이 바람직하다. 이런 경우에는 본 발명의 구조체의 경도나 표면의 평활성 등의 물성이 한층더 향상되는 경향이 있다. 용사에 의해 얻어진 텅스텐카바이드를 함유하는 종래의 구조체는 다공질로 되는 것에서 1Og/㎤과 같은 밀도를 얻을 수 없지만, 본 발명의 구조체에 있어서는 미세한 결정립이 치밀하게 집합되어 있기 때문에 밀도를 1Og/㎤이상으로 할 수 있다.
또, 본 발명의 구조체의 표면거칠기는 1㎛이하인 것이 바람직하다. 이런 경우에는 본 발명의 구조체의 표면의 평활성이 향상되는 경향이 있다. 용사에 의해 얻어진 텅스텐카바이드를 함유하는 종래의 구조체의 표면거칠기는 1㎛보다도 크고 표면의 평활성이 나쁘지만, 본 발명의 구조체는 미세한 결정립이 치밀하게 집합된 다결정체의 구성을 취하고 있기 때문에 구조체의 표면거칠기를 1㎛이하로 할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 표면거칠기란, 산술평균거칠기 Ra(JIS B0601-1994)를 의미한다.
또, 본 발명의 구조체를 구성하는 결정입자의 평균결정입경은 50㎚이하인 것이 바람직하다. 이런 경우에는 본 발명의 구조체의 구성이 보다 치밀한 것으로 되며, 본 발명의 구조체의 경도나 표면의 평활성 등의 물성이 한층더 향상되는 경향이 있다. 여기서, 본 발명에 있어서 「평균결정입경」은, 본 발명의 구조체를 구성하는 결정립 1개의 최장부의 길이와 최단부의 길이의 평균을 1개의 결정립의 결정입경으로서, 임의의 100개의 결정립의 결정입경을 평균한 것이다.
또, 본 발명의 구조체에 있어서는, 코발트, 니켈 및 철로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 바인더 금속으로 이루어지는 5㎛이상인 풀의 개수를 본 발명의 구조체의 표면 1OO㎟ 당 1개 이하로 할 수 있다. 이런 경우에는, 상기의 바인더 금속의 풀을 기준점으로 한 구조체의 파괴를 보다 저감시킬 수 있는 경향이 있다. 종래의 용사나 소결 등의 방법에 있어서는 코발트, 니켈 및 철로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 바인더 금속을 이용할 필요가 있기 때문에, 종래의 텅스텐카바이드를 함유하는 구조체에 있어서는, 구조체의 표면 1OO㎟ 당 상기의 바인더 금속으로 이루어지는 5㎛이상인 풀이 1개보다도 많이 존재하고 있었지만, 본 발명에 있어서는 상기의 바인더 금속이 이용되지 않기 때문에, 이들 바인더 금속으로 이루어지는 5㎛이상인 풀의 개수를 1개 이하로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기의 바인더 금속의 풀의 개수는 이하와 같이 해서 특정된다. 우선, 본 발명의 구조체의 임의의 표면 전체를 EDX(에너지분산형 X선 분석장치)에 의한 원소 매핑에 의해 해석되고, 코발트, 니켈 및 철로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 바인더 금속을 80질량%이상 함유한 영역을 판별할 수 있도록 화상 처리한다. 다음에, 이 영역의 최장부의 길이와 최단부의 길이의 평균을 풀직경으로 하고, 구조체의 표면 전체에 있어서 이 풀직경이 5㎛이상인 영역의 개수를 센다. 마지막에, 센 영역의 개수를 구조체의 표면의 면적 1OO㎟ 당의 개수로 환산함으로써, 상기의 바인더 금속의 풀의 개수가 특정된다.
이하에, 본 발명의 구조체를 제조하는 방법의 일례에 대해서 설명한다. 우선, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨의 군으로부터 선택된 적어도 2종과, 불소, 염소, 브롬 및 요오드의 군으로부터 선택된 적어도 1종과, 텅스텐과, 아연과, 유기화합물을 함유한 용융염욕을 제작한다. 이 용융염욕은 소정의 알칼리금속(리튬, 나트륨, 칼륨 또는 루비듐)의 할로겐(불소, 염소, 브롬 또는 요오드)화물 및 소정의 알칼리토류금속(베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 또는 바륨)의 할로겐(불소, 염소, 브롬 또는 요오드)화물의 군으로부터 선택된 적어도 2종과, 염화텅스텐 등의 텅스텐화합물과, 염화아연 등의 아연화합물과의 혼합물을 용융한 용융염을 제작한 후에, 예를 들면 폴리에틸렌글리콜 등의 유기화합물을 첨가해서 제작할 수 있다.
또한, 용융염욕 중에 함유될 수 있는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 텅스텐 또는 아연의 용융염욕 중에 있어서의 형태는 특별히 한정되지 않고, 용융염욕 중에 있어서 예를 들면 이온으로서 존재하거나, 착체를 구성한 상태로 존재하고 있어도 된다. 또, 이들 원소는, 본 발명의 용융염욕을 물에 용해시킨 시료에 대해서 예를 들면 ICP(inductively coupled plasma)발광분광분석을 실행함으로써 검출할 수 있다. 또, 본 발명의 용융염욕에 함유되는 유기화합물의 존재는, 용융염욕을 물에 용해시킨 시료에 대해서 예를 들면 FT-IR(Fourier transform infrared spectroscopy; 푸리에변환적외분광법)을 실행함으로써 검출할 수 있다.
이 용융염욕을 도 1의 모식적 구성도에 도시하는 전해조(1)에 수용한다. 그리고, 전해조(1) 속에 수용된 용융염욕(2) 중에 양극(3) 및 음극(4)을 침지시킨 후에, 양극(3)과 음극(4)과의 사이에 전류를 흐르게 해서 용융염욕(2)의 전해를 실행함으로써, 용융염욕(2) 중에 함유되어 있는 금속을 음극(4)의 표면 위에 석출시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명의 용융염욕을 이용했을 경우에는 용융염욕의 온도가 400℃이하라고 하는 저온에서 전해가 가능하게 된다. 그러므로, 도전성 기판 위에 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 수지에 X선을 조사하는 것 등에 의해서 미세하게 형성된 레지스트패턴을 가지는 전주(電鑄)형을 음극으로서 침지시켰을 경우에서도 용융염욕의 온도에 의한 레지스트패턴의 변형을 억제할 수 있다. 그러므로, 이런 경우에는, 용융염욕의 온도가 400℃이하라고 하는 저온에서 본 발명의 구조체를 석출시킬 수 있다. 또한, 용융염 중에 있어서의 폴리에틸렌글리콜 등의 유기화합물의 분해를 가능한 한 억제하는 관점에서는, 용융염욕의 온도가 300℃이하에서 용융염욕의 전해를 실행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기의 방법에 의해, 마이크로미터 오더의 미세하게 형성된 레지스트패턴을 가지는 전주형을 음극으로서 전해를 실행하는 것이 가능하기 때문에, 본 발명의 구조체는 마이크로미터 오더의 형상을 가질 수 있다.
여기서, 본 발명에 있어서 「마이크로미터 오더의 형상을 가짐」이란, 예를 들면 도 2(a) 및 도 2(b)의 모식적 단면도에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 구조체(5)에 오목부 및/또는 볼록부가 형성되어 있으며, 그 오목부 및/또는 볼록부의 폭 중 적어도 1개의 폭 D가 1㎛이상 100㎛이하이며, 그 1㎛이상 100㎛이하의 폭 D를 가지는 오목부 및/또는 볼록부의 높이가 1㎛이상 1OOO㎛이하인 것을 의미한다.
또, 도전성 기판으로서는, 예를 들면 금속단체 또는 합금으로 이루어지는 기판이나, 유리 등의 비도전성의 기재 위에 도전성의 금속 등을 도금한 기판 등을 이용할 수 있다. 또, 본 발명의 구조체는, 예를 들면 콘택트 프로브, 마이크로 커넥터, 마이크로 릴레이, 각종 센서부품 등의 기계부품 또는 이들 기계부품을 코팅하는 피막으로서 이용된다. 또, 본 발명의 구조체는, 예를 들면 가변콘덴서, 인덕터, 어레이 혹은 안테나 등의 RFMEMS(Radio Frequency Micro Electro Mechanical System), 광MEMS용 부재, 잉크젯 헤드, 바이오센서 내 전극, 파워MEMS용 부재(전극 등) 등의 기계부품 또는 이들 기계부품을 코팅하는 피막으로서 이용된다.
실시예 1
ZnCl2(염화아연), NaCl(염화나트륨), KCl(염화칼륨) 및 KF(불화칼륨)의 각각의 분말을 200℃의 진공오븐 속에서 12시간 건조시켰다. 또, WCl4(사염화텅스텐)의 분말은 100℃의 진공오븐 속에서 12시간 건조시켰다. 그리고, ZnCl2와 NaCl과 KCl이 몰비로 60 : 20 : 20으로 되도록, Ar(아르곤)분위기 하의 글로브박스 내에서 이들의 분말을 각각 칭량한 후에, 동일한 글로브박스 내에 있는 알루미나도가니 속에 이들 분말을 수용하였다.
또, 상기의 알루미나도가니 속에 수용된 ZnCl2와 NaCl과 KCl과의 혼합물 100 몰에 대해서, KF가 4몰, WCl4가 0.54몰로 되도록, 상기의 글로브박스 내에서 KF 및 WCl4의 분말을 각각 칭량한 후에, 상기의 알루미나도가니 속에 이들 분말을 수용하였다.
그리고, 상기의 글로브박스 내에서 ZnCl2, NaCl, KCl, KF 및 WCl4가 수용된 알루미나도가니를 가열해서 알루미나도가니 속의 분말을 용융시킴으로써 용융염을 500g 제작하였다. 다음에, 몰레큘러시브(molecular sieve)에 의해 24시간 탈수를 실행한 폴리에틸렌글리콜(중량평균분자량 2000)을 0.54몰(WCl4와 동일몰)만 상기의 용융염에 첨가해서 용융염욕을 제작하였다.
그리고, 상기의 글로브박스 내에서, 음극으로서, 경면(鏡面) 연마된, 산술평균거칠기 Ra(JIS B0601-1994)가 10㎚미만인 니켈판과, 양극으로서 직경 5㎜인 텅스텐봉을 이 용융염욕 중에 침지시켰다. 다음에, 이 용융염욕의 온도를 250℃로 유지한 상태에서, 니켈판 1㎠ 당 3mA의 전류(전류밀도 3mA/㎠)가 흐르도록 상기의 전극간에 전류를 10시간 흐르게 했다. 이와 같은 조건으로 정전류 전해를 실행함으로써, 음극인 니켈판의 표면 위에 구조체를 석출시켰다.
그 후, 구조체가 석출된 니켈판을 글로브박스 내에서 대기 중으로 꺼내고, 실시예 1의 구조체를 얻을 수 있었다. 또한, 상기와 동일한 조작이 복수 회 실행되어서 실시예 1의 구조체는 복수 개 얻어졌다.
그리고, 실시예 1의 구조체의 조성, 표면거칠기, 밀도, 비커스경도, 표면 1OO㎟ 당 바인더 금속(코발트, 니켈 및 철 중 적어도 1종)의 풀직경 5㎛이상인 풀의 개수 및 평균결정입경에 대해서 각각 평가를 실행하였다. 그 평가결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 탄소(C) 이외의 텅스텐(W), 아연(Zn), 산소(O), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 철(Fe) 등의 성분의 조성에 대해서는, 실시예 1의 구조체를 산에 용해한 시료에 대해서 ICP발광분광분석을 실행함으로써 평가하였다. 또, 실시예 1의 구조체 중의 탄소(C)의 조성에 대해서는, 산소기류 중 고주파 가열연소-적외흡수법에 의해 평가하였다.
여기서, 산소기류 중 고주파 가열연소-적외흡수법은, 이하와 같이 해서 실행되었다. 우선, 산소기류 중에 있어서 알루미나도가니에 실시예 1의 구조체를 수용하고, 알루미나도가니를 가열함으로써 실시예 1의 구조체 중의 탄소와 산소기류 중의 산소를 반응시켜서 일산화탄소 및/또는 이산화탄소를 생성하였다. 다음에, 이와 같이 생성된 일산화탄소 및/또는 이산화탄소를 함유한 분위기 속에 적외선을 조사하였다. 마지막에, 이 분위기 속의 일산화탄소 및/또는 이산화탄소가 흡수됨으로써 발생한 적외선의 감쇠량을 조사함으로써 실시예 1의 구조체 중의 탄소의 함유율(질량%)을 측정하였다.
또, 실시예 1의 구조체의 표면거칠기의 평가는, 레이저현미경(키엔스사(Keyence Co.) 제품의 제품번호「VK-8500」)을 이용해서 실행하였다. 표 1에 나타내는 표면거칠기의 수치가 낮을수록, 보다 평활한 표면을 가지고 있음을 나타내고 있다. 또한, 표 1에 나타내는 표면거칠기는, 산술평균거칠기 Ra(JIS B0601-1994)이다.
또, 실시예 1의 구조체의 밀도의 평가는, FIB(집속이온빔)장치를 이용해서, 이 구조체의 중심 근방을 3㎜ × 3㎜의 직사각형 형상으로 니켈판마다 절취한 후에, 절취된 샘플 중의 구조체의 밀도를 산출함으로써 실행하였다. 또한, 이 구조체의 밀도는 이하와 같이 해서 산출하였다. 우선, FIB장치를 이용해서, 상기의 샘플 중의 구조체의 두께를 측정하였다. 그리고, 구조체의 표면의 면적(3㎜ × 3㎜)과 측정된 두께를 곱셈함으로써 구조체의 체적을 산출하였다. 한편, 미리 측정된 니켈판 전체의 질량으로부터, 절취된 니켈판에 상당하는 부분의 질량을 산출하였다. 그리고, 상기의 샘플 전체의 질량을 측정하고, 측정된 샘플 전체의 질량으로부터 상기의 절취된 니켈판에 상당하는 부분의 질량을 뺌으로써 구조체의 질량을 산출하였다. 마지막으로, 구조체의 질량을 구조체의 체적으로 나눔으로써, 구조체의 밀도를 산출하였다.
또, 실시예 1의 구조체의 비커스경도에 대해서는, 나노 인덴터(nano-indenter)를 이용해서 측정하였다.
또, 실시예 1의 구조체의 표면에 있어서의 코발트, 니켈 및 철로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 바인더 금속으로 이루어지는 풀직경 5㎛이상인 풀의 개수는, 실시예 1의 구조체의 표면 전체를 EDX에 의한 원소 매핑에 의해 해석하고, 바인더 금속을 80질량%이상 함유한 영역을 판별할 수 있도록 화상 처리한 후에 풀직경이 5㎛이상인 영역의 개수를 세고, 센 영역의 개수를 실시예 1의 구조체의 표면의 면적 1OO㎟ 당의 개수로 환산해서 산출하였다.
또, 실시예 1의 구조체의 평균결정입경은, TEM(투과형 전자현미경)의 암시야상으로부터 화상을 해석해서 측정하였다.
또, ESCA(X선 광전자분광법)에 의해, 실시예 1의 구조체의 표면으로부터 얻어지는 피크의 화학적 이동(chemical shift)을 조사하였다. 그 결과, 실시예 1의 구조체 중의 탄소가 텅스텐과 화학 결합한 텅스텐카바이드 상태로 함유되어 있는 것이 확인되었다.
또한 상기의 실시예 1의 구조체의 평가는, 얻어진 복수 개의 실시예 1의 구조체를 이용해서 실행되었다.
실시예 2
폴리에틸렌글리콜을 대신해서 디에틸렌글리콜모노메틸에테르를 첨가한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 해서 실시예 2의 구조체를 복수 개 얻었다. 그리고, 실시예 2의 구조체의 조성, 표면거칠기, 밀도, 비커스경도, 표면 1OO㎟ 당 바인더 금속(코발트, 니켈 및 철 중 적어도 1종)의 풀직경 5㎛이상인 풀의 개수 및 평균결정입경에 대해서 각각 실시예 1과 동일한 방법에 의해 평가를 실행하였다. 그 평가결과를 표 1에 나타낸다.
또, 실시예 2의 구조체에 대해서도 ESCA(X선 광전자분광법)에 의해 조사한 결과, 실시예 2의 구조체 중의 탄소는 텅스텐카바이드 상태로 함유되어 있는 것이 확인되었다.
비교예 1
폴리에틸렌글리콜을 첨가하지 않았던 것 이외는 실시예 1과 동일하게 해서 비교예 1의 구조체를 복수 개 얻었다. 그리고, 비교예 1의 구조체의 조성, 표면거칠기, 밀도, 비커스경도, 표면 1OO㎟ 당의 바인더 금속(코발트, 니켈 및 철 중 적어도 1종)의 풀직경 5㎛이상인 풀의 개수 및 평균결정입경에 대해서 각각 실시예 1과 동일한 방법에 의해 평가를 실행하였다. 그 평가결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 2
조립(造粒) 소결법에 의해 텅스텐카바이드(WC)를 90질량% 및 코발트를 10질량% 함유하는 용사용 분말을 제작하였다. 그리고, 실시예 1에서 이용된 것과 동일한 니켈판의 표면에, 이 용사용 분말을 이용해서 고속 프레임 용사법에 의해 용사를 실행하여, 니켈판의 표면에 두께 10㎛의 피막(비교예 2의 구조체)을 형성하였다. 그리고, 비교예 2의 구조체의 조성, 표면거칠기, 밀도, 비커스경도, 표면 100㎟ 당 바인더 금속(코발트, 니켈 및 철 중 적어도 1종)의 풀직경 5㎛이상인 풀의 개수 및 평균결정입경에 대해서 각각, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 평가를 실행하였다. 그 평가결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 비교예 2의 구조체도 복수 개 형성되었다.
조성(질량%) 표면거칠기(㎛) 밀도(g/㎤) 비커스경도(Hv) 풀개수(개) 평균결정입경(㎚)
W Zn O C Ni Co Fe 기타
실시예1 95.1 0.1 3.0 0.8 0.0 0.0 0.0 1.0 0.4 17.0 1020 0 12
실시예2 94.8 0.6 2.0 1.1 0.0 0.0 0.0 1.5 0.6 16.9 1100 0 9
비교예1 95.0 0.2 3.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.8 0.8 17.9 700 0 23
비교예2 80.9 0.0 2.1 5.3 0.6 9.6 0.2 1.3 6.5 12.3 920 26 250
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2의 구조체의 표면은, 비교예 1 및 비교예 2의 구조체의 표면보다도 평활한 것이 확인되었다. 또, 실시예 1 및 실시예 2의 구조체의 비커스경도는, 비교예 1 및 비교예 2의 구조체의 비커스경도보다도 큰 것이 확인되었다.
실시예 3
직경 3인치인 원판형상의 실리콘기판의 표면 위에 0.3㎛의 두께로 티탄의 스퍼터링을 실행하여 티탄층을 형성하였다. 그리고, 이 티탄층 위에 PMMA로 이루어지는 폭 1㎝ × 길이 1㎝ × 두께 30㎛인 포토레지스트를 도포하였다. 다음에, 이 포토레지스트의 일부에 SR광(싱크로트론 방사광)을 조사하고, SR광이 조사된 부분의 포토레지스트를 선택적으로 제거함으로써, 티탄층 위에 라인/스페이스가 50㎛/5O㎛인 줄무늬형상의 레지스트패턴을 형성하였다.
그리고, Ar분위기 하의 글로브박스 내에서, 상기의 레지스트패턴 형성 후의 실리콘기판을 음극으로서, 텅스텐봉을 양극으로서, 실시예 1에서 이용된 용융염욕과 동일하게 제작된 용융염욕 1000g 중에 침지시켰다. 다음에, 이 용융염욕을 250℃로 유지한 상태에서 이들의 전극간에 실리콘기판 위의 티탄층 1㎠ 당 3mA의 전류(전류밀도 3mA/㎠)를 60시간 흐르게 해서 정전류 전해를 실행함으로써, 티탄층 위에 실시예 3의 구조체를 석출시켰다.
정전류 전해의 종료 후, 글로브박스에서 실리콘기판을 꺼냈다. 그리고, 실리콘기판을 수세함으로써, 실리콘기판에 부착된 염을 제거하였다. 계속해서, 실리콘기판을 건조시킨 후, CF4(사불화탄소)와 O2(산소)와의 혼합가스를 이용한 플라즈마 에싱(plasma ashing)을 실행함으로써, 티탄층 위의 포토레지스트를 제거하였다. 마지막에, 티탄층 위의 실시예 3의 구조체를 기계적으로 박리함으로써, 마이크로미터 오더의 형상을 가지는, 실시예 3의 구조체를 얻을 수 있었다. 또한, 실시예 3의 구조체의 조성을 실시예 1과 동일하게 해서 평가했던바, 실시예 3의 구조체의 조성은 표 1에 나타내는 실시예 1의 구조체의 조성과 동일하였다.
이번에 개시된 실시의 형태 및 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 고려되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구의 범위에 의해서 예시되며, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
본 발명은, 기계부품 및 기계부품에 코팅되는 피막 등의 제조에 매우 적합하게 이용된다.

Claims (10)

  1. 텅스텐을 주성분으로서 함유하는 동시에 텅스텐카바이드를 함유하는 구조체로서, 탄소의 함유량이 상기 구조체의 O.1질량%이상이며, 코발트, 니켈 및 철의 함유량의 합계가 상기 구조체의 3질량%이하인 구조체.
  2. 제 1항에 있어서,
    비커스경도가 800이상인 것을 특징으로 하는 구조체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    밀도가 1Og/㎤이상인 것을 특징으로 하는 구조체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    표면거칠기가 1㎛이하인 것을 특징으로 하는 구조체.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    평균결정입경이 50㎚이하인 것을 특징으로 하는 구조체.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    코발트, 니켈 및 철로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종으로 이루어지는 5㎛이상인 풀(pool)의 개수가 상기 구조체의 표면 1OO㎟ 당 1개 이하인 것을 특징으로 하는 구조체.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    마이크로미터 오더의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 구조체.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 구조체를 제조하기 위한 방법으로서, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 베릴륨의 군으로부터 선택된 적어도 2종과, 불소, 염소, 브롬 및 요오드의 군으로부터 선택된 적어도 1종과, 텅스텐과, 아연과, 유기화합물을 함유한 용융염욕으로부터 상기 구조체를 석출시키는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 구조체의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 용융염욕의 온도가 300℃이하에서 상기 구조체를 석출시키는 것을 특징으로 하는 구조체의 제조방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 유기화합물이 폴리에틸렌글리콜인 것을 특징으로 하는 구조체의 제조방법.
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