KR20080094981A - 비금속 재료의 표면을 금속화하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비금속 재료의 표면을 금속화하는 방법으로서, 구체적으로는 비금속 재료의 표면에 접착용 수지를 도포한 후 반 건조상태에서 금속 분말을 도포하거나 접착용 수지에 금속분말을 섞어서 도포하고, 건조시킨 다음, 이를 샌드 블라스트 또는 샌드 페이퍼 처리를 통하여 금속분말의 입자가 돌출될 수 있도록 하고, 상기의 과정을 거친 후 금속 또는 세라믹을 용사 스프레이하여 접합하는 방법을 구현하고자 한다. 또한 코팅시에 가장자리 부분의 박리현상을 방지하기 위하여 가장자리 부분에 금속판 또는 금속제 링을 접착한 다음에 용사하여 접착력을 증대시킬 수 있는 방법을 제시한다.

비금속, 표면, 세라믹, 금속분말, 수지 메탈라이징

Description

비금속 재료의 표면을 금속화하는 방법{METAL METALLIZATION OF NON METAL}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 비금속 재료의 표면을 금속화하는 방법으로 만들어진 롤러(roller)의 구성을 보여주고 있는 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 비금속 재료의 표면을 금속화하는 방법으로 만들어진 플레이트 타입의 구조물을 보여주고 있는 도면.

본 발명은 비금속 재료의 표면을 금속화하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세라믹, 수지, 고무 등과 같은 비금속 재질의 표면에 금속 또는 합금을 용사(metallizing)하여 피복 처리하는 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 메탈라이징(Metallizing)하는 방법으로 금속 덩어리를 용해로에 투입한 다음 소재 금속에 유도전류를 흐르게 하여 그 전기 저항열로 용융시키거나 소재 금속 덩어리에 아크를 발생시켜 용융시킨 후, 로 내의 압을 상승시켜 소재 금속을 압출시키는 방법에 의해 메탈라이징선을 제조하는 것이다. 이는 공 개특허공보 공개번호 제1999-005240호에 상세히 기술되어 있다.

또한 비금속 재료를 전기도금 방법에 의하여 메탈라이징하는 방법도 다수 공지된 바가 있으며, 이는 공개특허공보 공개번호 제1984-5498호에 기술되어 있다.

그리고 세라믹 재료에 금속재료를 도포하는 방법 중에서, 일본 특허공보 평 제01-275476호에 의하면 금속 분말을 함유한 유기 바인더를 세라믹 표면에 도포한 후 환원분위기 하에서 1000℃ 이상의 온도에서 장시간 소결을 행하는 방법이 제시되어 있다. 그러나 이러한 방법을 행하는 경우 가열온도가 낮아 세라믹과의 접착강도가 낮을 뿐만 아니라 환원분위기 하에서의 가열시 그 가열시간이 길어져 제조비용이 높아지는 문제점이 있었다.

일본 특허공보 소 제64-37482호에 의하면, 세라믹 표면에 금속 분말을 도포한 후 레이저 빔으로 금속분말을 고온 융착시키는 메탈라이징 방법이 기술되어 있다. 이러한 방법으로 금속화하는 경우 레이저 빔과 같은 고가의 장비를 필요로 한다는 단점이 있다.

일본 특허공보 평 제05-195286호에 의하면, 플라스틱 표면을 금속화하는 방법으로 전기화학적 방법에 의하여 금속박막을 입히는 공법이 공개되어 있으나, 이 공법의 경우 공정 시간이 길고 막 두께가 얇아 내마모 및 내식용으로 부적합하다는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 금 속과 친화력이 있는 약한 세라믹, 수지, 고무 등과 같은 비금속 재질의 표면에 금속 또는 합금을 화염 용사법과 같은 저렴한 공법으로 금속화할 뿐만 아니라 세라믹화하여 내마모, 내열, 내식 및 전기 전도용으로 이용할 수 있도록 하는 비금속 재료의 표면을 금속화하는 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 우수한 금속재질의 표면 및 우수한 접착성을 갖는 메탈라이징 방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 1) 비금속 재질의 표면에 접착용 수지를 도포한 후, 반 건조상태에서 금속분말을 도포하거나 또는 접착용 수지에 금속분말을 섞어서 도포한 다음, 건조시키는 단계와, 2) 상기 단계를 거친 표면을 샌드 블라스트(sand blast) 또는 샌드 페이퍼(sand paper) 처리 등을 통하여 금속분말 입자가 돌출되도록 하는 단계와, 3) 상기의 단계를 처리한 후, 금속, 합금 또는 세라믹을 용사하여 금속화 또는 세라믹화 하는 단계로 이루어지는 비금속 재료의 표면을 금속화하는 방법을 구현하고자 한다.

이와 같은 특징을 가지는 본 발명의 메탈라이징 방법을, 바람직하게는 비금속 재료의 표면을 금속화하는 방법을 각 단계별로 설명하면 아래와 같다.

첫 번째로, 1)단계의 과정을 설명한다.

먼저, 비금속 재질은 플라스틱, FRP, PVC, 목재, 유리, 카본, 세라믹, 고무 등과 같은 재질을 의미한다. 또한 상기 비금속 재질의 표면에 도포되는 접착용 수 지로는 에폭시 수지 또는 페놀수지, 페인트 등과 같은 접착제를 사용한다. 상기 에폭시 수지는 열경화성 수지로서 금속의 용접시 강한 접착력을 갖는 접착제로 유리한 효과를 가져온다. 상기 접착제를 도포한 후 비금속 재질의 표면이 반건조 상태에 이르면, 금속분말을 살포한다. 또한 상기와 같은 단계를 거치지 않고, 처음부터 금속분말을 접착용 수지에 섞어서 상기 비금속 재질의 표면에 도포한 후 건조하는 것도 가능하다. 이때 접착용 수지도 상기와 같은 종류의 접착용 수지가 이용된다.

두 번째로, 2)단계의 과정을 설명한다.

전술한 1)단계을 거친 비금속 재료, 즉 비금속 재료의 표면에 금속분말을 도포한 후, 상기 비금속 재료의 표면을 샌드 블라스트 또는 샌드 페이퍼 방법을 이용하여 금속분말이 돌출되도록 한다.

이때, 상기 1)단계를 거친 후 곧바로 금속 용사 코팅방법을 수행하게 되면, 그 표면이 매끄러워 비금속 재질과 금속 재질간의 접착력이 현저히 떨어지기 때문에 본 발명에서는 금속 용사 과정을 거치기 전에 비금속 재질의 표면에 금속 분말이 돌출되도록 하여 표면의 거칠기를 증가시켜 비금속 재질과 금속간의 접착력을 강화시켰다. 여기서 샌드 블라스트란 가공물의 표면에 모래를 가압ㆍ가속하여 분사시켜 모래나 불필요한 부착물과 도금 등을 제거하는 가공법을 의미한다.

세 번째로, 3)단계의 과정을 설명한다.

본 발명의 3)단계는 전술한 1)단계 및 2)단계를 거친 후, 금속 또는 세라믹을 용사 코팅하는 과정이다. 상기 용사(metallizing)란 금속 또는 금속 화합물의 미분말을 가열하여 반용융 상태로 만든 후, 분사하여 밀착 피복시키는 방법을 말하 는데, 가열 방법으로는 화염용사, 아크를 사용하는 방법 및 플라즈마 용사방법이 있다. 본 발명에서는 상기 각각의 용사방법 중에서 어느 하나가 이용될 수 있으며, 이때의 온도는 상온상태(예를 들어, 50℃ 정도)가 바람직하다. 이는 수지와 금속간의 열팽창 계수 차이에 의해 박리나 크랙 등이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 상기한 바와 같은 가열 방법에 있어서, 화염용사, 전기아크, 플라즈마 용사 방법을 수행하기 전에 상기 비금속 재질의 모서리 부분에 금속판 또는 슬리브(sleeve: 금속링)를 부착하여 전술한 과정을 수행할 수 있다.

즉, 전술한 메탈라이징 방법을 실시하는 경우, 공정 중에 가장자리 부분의 박리현상을 방지하기 위하여 모서리 부분에 금속판 또는 금속링 등을 부착하여 용사 코팅 처리를 하는 방법이다. 구체적으로는 수지와 금속 코팅재의 접착강도가 가장자리에서 가장 약하기 때문에 코팅시 가장자리 부근에서 박리 또는 크랙 현상이 발생되는 것을 방지하기 위한 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이 롤러의 가장자리 부분에 금속재링을 가열하여 열박음하거나 접착제 등을 이용하여 롤러의 가장자리에 부착한 다음, 전술한 메탈라징 공법을 수행한다. 이는 금속과 금속의 접착이 강한 특성을 이용한 것이다.

또한, 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이 플레이트 타입으로 형성된 비금속 재질의 표면을 금속화할 때, 비금속 재질의 가장자리에 금속판을 접착제로 이용하여 접착시키고 여기에 볼트를 이용하여 접착강도를 높이게 되면 용사 코팅시에 모서리 부분에서 접착력이 증대되는 효과를 가져올 수 있다.

한편, 본 발명에서는 전술한 과정을 수행할 때, 비금속 재질의 표면에 무전해 니켈(Ni) 도금을 행한 후 금속 또는 합금 또는 세라믹을 용사하여 비금속 재질의 표면을 금속화할 수 있다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 종래의 방법과 같은 고비용 및 복잡한 공정에 의하지 않고도 저비용으로 단순한 공정에 의해 금속화할 수 있으며, 또한 균일하게 금속이 도포됨으로서 우수한 금속 표면을 갖는 메탈라이징을 이용할 뿐만 아니라 금속과 비금속 간의 접착성을 높일 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 비금속 재질의 표면을 금속화하는 방법에 있어서,

   상기 비금속 재질의 표면에 접착용 수지를 도포한 후, 반 건조상태에서 금속분말을 도포하거나 또는 접착용 수지에 금속분말을 섞어서 도포한 다음, 건조시키는 제1 단계와;

   상기 제1 단계를 거친 비금속 재질의 표면을 샌드 블라스트 또는 샌드 페이퍼 처리를 통하여 금속분말 입자가 돌출되도록 하는 제2 단계와;

   상기 제2 단계를 거친 비금속 재질의 표면에 금속 또는 합금 또는 세라믹을 용사하여 금속화하는 제3 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 비금속 재질의 표면을 금속화하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 비금속 재질의 표면에 무전해 니켈 도금을 행한 다음, 그 위에 금속이나 합금 또는 세라믹을 용사하여 비금속 재질의 표면을 금속화하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 비금속 재질의 가장자리 부분에 금속판 또는 금속링을 부착하는 것을 특징으로 하는 비금속 재질의 표면을 금속화하는 방법.

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