KR20100097575A - Iron foam and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Iron foam and a manufacturing method thereof are provided to prevent the generation of pin holes on the iron foam surface by continuously removing organic components and remaining carbon. CONSTITUTION: Iron foam is formed of a net-shaped structure having open cells which comprise titanium 0.01~1 weight%, carbon 0.001~0.5 weight%, nickel 0.01~1 weight%, copper 0.01~1 weight%, and the rest iron and inevitable impurities. A method for manufacturing the iron foam comprises steps of: preparing an organic porous material, obtaining a conductive porous material by depositing titanium on the surface of the organic porous material, electro-plating iron on the surface of the conductive porous material, and heat-treating the conductive porous material to remove the organic porous components.

Description

철 폼 및 그 제조방법{IRON FOAM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Iron foam and its manufacturing method {IRON FOAM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 철 폼 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기도금을 이용하여 연성이 좋고 인장강도가 높은 철 폼을 연속으로 제조하는 방법과 이방법에 의하여 제조된 철 폼에 관한 것이다.The present invention relates to an iron foam and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a method for continuously producing an iron foam having high ductility and high tensile strength using electroplating and an iron foam produced by this method.

금속 폼(metal foam)은 금속재료 내부에 수 많은 기포를 가진 다공질(porous) 금속을 지칭한다.Metal foam refers to a porous metal having many bubbles inside the metal material.

이러한 금속 폼은 내부에 포함된 기포의 형상에 따라 개방형 셀(open cell type) 또는 폐쇄형 셀(closed cell type)로 구분된다. 개방형 셀은 기포들이 상호 연결된 형상으로 존재하여 이 기포들을 따라 기체나 유체의 통과가 용이하다. 반면 폐쇄형 셀은 기포들이 서로 연결되어 있지 않고 독립적으로 존재하여 기체나 유체의 통과가 용이하지 않다.The metal foam is classified into an open cell type or a closed cell type according to the shape of bubbles contained therein. Open cells have bubbles in an interconnected shape that facilitate the passage of gas or fluid along these bubbles. On the other hand, in closed cells, bubbles are not connected to each other and exist independently, so that gas or fluid cannot be easily passed.

개방형 셀을 갖는 금속 폼의 경우 그 구조가 인체의 뼈와 유사하여 구조가 안정하며, 단위 체적당 표면적비가 극도로 크면서도 경량이라는 물리적 특징 때문에 다양한 용도로 사용될 수 있다.In the case of a metal foam having an open cell, the structure is similar to the bone of the human body, and thus the structure is stable, and it can be used for various purposes because of the physical feature that the surface area per unit volume is extremely large and lightweight.

이러한 금속폼은 배터리 전극, 연료전지의 부품, 매연 여과장치용 필터, 오 염제어 장치, 촉매지지체, 오디오 부품과 같은 다양한 산업분야에 사용되고 있다. Such metal foams are used in various industrial fields such as battery electrodes, fuel cell components, filters for soot filtration, pollution control devices, catalyst supports, and audio components.

지금까지 알려진 금속 폼은 주로 니켈, 구리, 알루미늄 또는 은을 기지 금속으로 한 금속폼에 대하여 알려져 있으나 철을 기지 금속으로 한 철 폼에 대해서는 많이 알려져 있지 않다.Metal foams known to date are mainly known for metal foams based on nickel, copper, aluminum or silver, but not much for iron foams based on iron.

본 발명은 표면의 핀홀(pin-hole) 생성이 최대한 억제되고 연성과 인장강도가우수한 철 폼을 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide an iron foam in which pin-hole formation of the surface is suppressed as much as possible and excellent in ductility and tensile strength.

또한 본 발명은 철 폼을 제조함에 있어서, 부식성이 높은 철 전기도금액에 대해 강한 내식성을 갖는 금속의 증착 방법을 제공하고자 한다.In another aspect, the present invention is to provide a method for depositing a metal having a strong corrosion resistance to a highly corrosive iron electroplating solution in the production of iron foam.

또한 본 발명은 철 폼을 제조함에 있어서, 철 전기도금 공정에 있어서 2가 철이 3가 철로 산화되어 3가 수산화철 생성에 의한 미립 석출물이 철 도금층에 혼입되지 않도록 하는 방법을 제공하고자 한다.In another aspect, the present invention is to provide a method for producing an iron foam, so that in the iron electroplating process, divalent iron is oxidized to trivalent iron so that fine precipitates formed by trivalent iron hydroxide are not mixed in the iron plating layer.

또한 본 발명은 철 폼을 제조함에 있어서, 전기도금공정과 열처리 공정을 연속적으로 수행할 수 있어서 제조비용을 절감시키는 방법을 제공하고자 한다.In another aspect, the present invention is to provide a method for reducing the manufacturing cost by being able to continuously perform the electroplating process and heat treatment process in manufacturing the iron foam.

본 발명의 일 실시예에 따른 철 폼은 개방형 셀을 갖는 망상 구조체로서 상기 구조체는 중량 %로, 티타늄의 함유량이 0.01% 내지 1%이고, 탄소(carbon)의 함유량이 0.001% 내지 0.5%이며, 나머지는 철로 이루어지고 기타 불가피한 불순물이 함유되어진 개방형 셀을 갖는 철 폼을 포함한다.Iron foam according to an embodiment of the present invention is a network structure having an open cell, the structure is a weight%, the titanium content is 0.01% to 1%, the carbon content is 0.001% to 0.5%, The remainder includes iron foam with open cells made of iron and containing other unavoidable impurities.

이러한 철 폼의 구조체는 0.01% 내지 1%의 니켈 및 0.01% 내지 1%의 구리 중에서 선택된 금속을 더욱 함유할 수 있다.Such iron foam structures may further contain a metal selected from 0.01% to 1% nickel and 0.01% to 1% copper.

본 발명의 일 실시예에 따른 철 폼의 제조방법은 ⅰ) 유기 다공체를 준비하는 단계와, ⅱ) 유기 다공체의 표면에 티타늄(Ti)을 증착시켜 전도성 다공체를 준비하는 단계와, ⅲ) 전도성 다공체를 염화제1철(FeCl2ㆍ4H2O)을 포함하고, 말론산(malonic acid), 염화암모늄(NH4Cl), 삼염화바나듐(VCl3) 중 적어도 하나 이상의 물질이 첨가되며, pH 가 0.5 내지 2.5인 철 전기도금액을 통과하여 상기 전도성 다공체 표면에 철을 전기도금하는 단계와, ⅳ) 철이 도금된 전도성 다공체를 열처리로에 장입하여 상기 유기 다공체 성분을 제거하기 위한 열처리 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing an iron foam, iii) preparing an organic porous body, ii) preparing a conductive porous body by depositing titanium (Ti) on the surface of the organic porous body, and iii) a conductive porous body. Ferrous chloride (FeCl 2 · 4H 2 O), at least one substance of malonic acid, ammonium chloride (NH 4 Cl), vanadium trichloride (VCl 3 ) is added, the pH is 0.5 Electroplating iron on the surface of the conductive porous body by passing through an iron electroplating solution of 2.5 to 2.5; and i) charging a conductive porous body plated with iron to a heat treatment furnace to remove the organic porous component.

전도성 다공체 준비단계에서는 니켈(Ni) 및 구리(Cu) 중 어느 하나의 금속을 더욱 증착시킬 수 있다.In the conductive porous body preparation step, any one of nickel (Ni) and copper (Cu) may be further deposited.

전도성 다공체 준비단계에서 티타늄(Ti)과 니켈(Ni)을 혼합하여 증착할 경우 그 증착 비율은 티타늄(Ti) 50~80%, 니켈(Ni) 20~50%으로 할 수 있고, 티타늄(Ti)과 구리(Cu)를 혼합하여 증착할 경우 그 증착 비율은 티타늄(Ti) 50~80%, 구리(Cu) 20~50%으로 할 수 있다. In the case of mixing and depositing titanium (Ti) and nickel (Ni) during the preparation of the conductive porous body, the deposition rate may be 50 to 80% of titanium (Ti), 20 to 50% of nickel (Ni), and titanium (Ti). In the case of mixing and depositing copper and Cu, the deposition rate may be 50 to 80% of titanium (Ti) and 20 to 50% of copper (Cu).

전도성 다공체 준비단계는 티타늄 등을 증착 할 경우 롤투롤 설비에서 PVD(Physical vapor deposition)의 방법으로 증착할 수 있다. The conductive porous preparation step may be deposited by a method of physical vapor deposition (PVD) in a roll-to-roll facility when titanium is deposited.

이러한 티타늄 등의 금속 증착은 유기 다공체의 표면에 0.02㎛ 내지 0.3㎛ 로 증착하는 것이 바람직하다. Metal deposition such as titanium is preferably deposited on the surface of the organic porous body at 0.02 µm to 0.3 µm.

본 발명의 일 실시에에서 사용하는 유기 다공체는 폴리머 발포체, 부직포, 유기 직물 중에서 선택된 어느 하나이고 폴리우레탄 폼을 사용하는 것이 바람직하다. The organic porous body used in one embodiment of the present invention is any one selected from a polymer foam, a nonwoven fabric, and an organic fabric, and it is preferable to use a polyurethane foam.

철 전기도금액에는 황산제1철(FeSO4ㆍ7H2O), 염화니켈(NiCl2ㆍ6H2O), 염화구리(CuCl2ㆍ2H2O) 중 적어도 어느 하나의 이상의 물질을 더욱 포함할 수 있다.The iron electroplating solution may further include at least one of ferrous sulfate (FeSO 4 · 7H 2 O), nickel chloride (NiCl 2 · 6H 2 O), and copper chloride (CuCl 2 · 2H 2 O). Can be.

그리고 철 전기도금액의 온도는 75℃ ~ 95℃으로 도금조의 겉보기 음극 전류밀도가 100 A/m2 ~ 1000A/m2 으로 하는 것이 바람직하다.And iron electroplating it is preferable that the amount of temperature is 75 ℃ ~ 95 ℃ by plating apparent cathode current density of 100 A / m 2 ~ 1000A / m 2 of.

열처리 단계는 ⅰ) 철 폼 내부의 유기성분을 제거하는 단계와 ⅱ) 철 폼 내부의 잔류 카본을 제거하는 단계와 ⅲ) 환원 열처리 단계 그리고 ⅳ) 제조된 철 폼에서 응력을 제거하는 어닐링 단계를 포함한다. The heat treatment step includes iii) removing the organic components in the iron foam, ii) removing residual carbon in the iron foam, iii) reducing heat treatment, and iii) removing the stress from the manufactured iron foam. do.

이들 열처리 단계는 터널로에서 순차적이고 연속적으로 이루어 지는 것이 바람직하다.These heat treatment steps are preferably performed sequentially and sequentially in the tunnel furnace.

본 발명의 일 실시예 따라 제조된 철 폼은 결정립이 미세하고 연성이 좋으며, 인장강도가 높아 배터리 전극, 연료전지의 부품, 매연 여과장치용 필터, 오염제어 장치, 촉매지지체, 오디오 부품과 같은 다양한 산업분야에 적용될 수 있다.Iron foam prepared according to an embodiment of the present invention has a fine grain and good ductility, high tensile strength, such as battery electrodes, fuel cell components, soot filtration filter, pollution control device, catalyst support, audio components It can be applied to industrial fields.

본 발명의 일 실시예에 따른 철 폼의 제조 방법은 철 도금중에 산화를 방지하여권취중에도 끊어지지 않고 연속적으로 철 폼을 제조 할 수 있다.The method for producing an iron foam according to an embodiment of the present invention can prevent the oxidation during iron plating can be continuously produced iron foam without breaking during winding.

본 발명의 일 실시예에 따른 철 폼의 제조방법은 열처리 공정에서 산화분위 기를 제공하여 롤의 인장력에 의한 철 폼의 파손을 방지할 수 있다.Method for producing an iron foam according to an embodiment of the present invention can provide an oxidation atmosphere in the heat treatment process to prevent breakage of the iron foam due to the tensile force of the roll.

본 발명의 일 실시예에 따른 철 폼의 제조방법은 열처리 공정에서 유기성분과 잔류카본을 연속적으로 제거하여 제조된 철 폼의 표면을 핀홀의 생성을 억제하게 되어 결과적으로 표면이 매끄러운 철 폼을 제공한다.The method for manufacturing iron foam according to an embodiment of the present invention suppresses the formation of pinholes on the surface of the iron foam prepared by continuously removing organic components and residual carbon in a heat treatment process, and consequently provides a smooth surface iron foam. .

본 발명의 일 실시예에 따른 철 폼의 제조방법은 전도성 금속의 증착과 도금공정 그리고 열처리 공정을 연속적으로 실시할 수 있게 한다. The iron foam manufacturing method according to an embodiment of the present invention enables to perform the deposition and plating process and the heat treatment process of the conductive metal continuously.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

철 폼을 제조하기 위하여 철 폼 내부에 형성될 기포의 연결구조를 갖는 유기 다공체를 준비한다. 유기 다공체로는 내부에 기포가 연결된 것과 같은 형상의 다양한 폴리머 발포체, 부직포, 유기 직물 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 이러한 유기 다공체로서 폴리우레탄(PU) 폼 또는 유기직물을 선택하여 사용한 것을 예시한다.In order to manufacture the iron foam, an organic porous body having a connection structure of bubbles to be formed inside the iron foam is prepared. As the organic porous body, various polymer foams, nonwoven fabrics, organic fabrics, and the like having bubbles connected therein may be used. One embodiment of the present invention illustrates that the polyurethane porous (PU) foam or an organic fabric is selected and used as such an organic porous body.

철 폼의 기판으로 사용할 유기 다공체는 시트(sheet) 형태로 절단하고 절단된 시트는 화학적 또는 열적처리에 의하여 기포의 단면을 라운딩 처리할 수도 있다. 또한 유기 다공체 시트는 도금처리를 행하기 앞서서 세정처리, 산처리, 촉매코팅, 건조 등과 같은 도금을 원활히 수행하기 위하여 필요한 도금 전 처리를 선택적 으로 수행할 수 있다. 이러한 과정을 유기 다공체를 준비하는 단계이다.The organic porous body to be used as the substrate of the iron foam may be cut into sheets, and the cut sheets may be rounded to the cross section of the bubbles by chemical or thermal treatment. In addition, the organic porous sheet may optionally perform a pre-plating treatment necessary to smoothly perform plating such as cleaning treatment, acid treatment, catalyst coating, drying, and the like before the plating treatment. This process is to prepare an organic porous body.

준비된 유기 다공체는 전기 전도도가 거의 없으므로 유기다공체 표면에 철을 도금하기 위해서는 전기전도도를 부여하여야 한다. 이러한 과정이 전도성 다공체를 준비하는 단계이다.Since the prepared organic porous body has little electrical conductivity, electrical conductivity must be given to plate iron on the surface of the organic porous body. This process is to prepare a conductive porous body.

전도성 다공체를 준비하는 단계는 시트 형태의 유기 다공체에 전도성 금속을 코팅하는 방법에 의하여 준비된다. Preparing the conductive porous body is prepared by a method of coating a conductive metal on the organic porous body in the form of a sheet.

유기 다공체의 표면에 전도성 금속의 코팅은 PVD(Physical vapor deposition)장치가 장착된 롤투롤(Roll to Roll)설비에 의하여 이루어 진다. 롤투롤 설비 내에서는 유기 다공체의 양쪽 면에 금속을 증착시킨다. 이 때 유기 다공체 표면에 증착되는 금속은 티타늄(Ti)을 단독으로 증착시키거나 티타늄(Ti)과 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)과 구리(Cu)를 혼합하여 증착 시킨다. PVD 증착원으로 티타늄 또는 티타늄 합금을 사용하는 것은 다공체에 강한 내식성을 부여하기 위함이다. 또한 티타늄을 유기 다공체 표면에 코팅하는 것은 후술하는 철 전기도금액이 강 산성이므로 부식성이 높기 때문이다. 즉, 티타늄은 강산성인 도금액에 대하여 강한 내식성을 갖고 있다. Coating of the conductive metal on the surface of the organic porous body is performed by a roll to roll facility equipped with a physical vapor deposition (PVD) device. In a roll-to-roll installation, metals are deposited on both sides of the organic porous body. At this time, the metal deposited on the surface of the organic porous body is deposited by titanium (Ti) alone or by mixing titanium (Ti) and nickel (Ni) or titanium (Ti) and copper (Cu). The use of titanium or a titanium alloy as a PVD deposition source is to give strong corrosion resistance to the porous body. In addition, the coating of titanium on the surface of the organic porous body is because the iron electroplating solution described later is highly acidic and highly corrosive. That is, titanium has strong corrosion resistance with respect to the plating liquid which is strongly acidic.

유기 다공체 표면에 증착되는 티타늄(Ti)이 니켈(Ni)과 혼합하여 증착될 경우 그 비율은 티타늄(Ti)이 50~80%이며, 니켈(Ni)이 20~50%으로 제어하는 것이 바람직하다. 그리고 티타늄(Ti)과 구리(Cu)가 혼합 증착될 경우 그 비율은 티타늄(Ti)이 50~80%이며, 구리(Cu)가 20~50%으로 제어하는 것이 바람직하다. 이와 같이 티타늄에 다른 금속을 혼합 증착시킬 경우 니켈(Ni)과 구리(Cu)의 함유량을 50% 를 넘게 제어하면 후술하는 전기도금공정에서 부식이 발생되어 균일한 도금층을 얻기 어렵기 때문이다. 그리고 니켈(Ni)과 구리(Cu)의 함유량이 20%보다 낮게 제어되면 전도성 개선 효과가 떨어져 균일한 도금층을 얻기 어렵기 때문이다.When titanium (Ti) deposited on the surface of the organic porous body is deposited by mixing with nickel (Ni), the ratio is preferably 50 to 80% of titanium (Ti) and 20 to 50% of nickel (Ni). . In addition, when titanium (Ti) and copper (Cu) are mixed and deposited, the ratio of titanium (Ti) is 50 to 80%, and copper (Cu) is preferably controlled to 20 to 50%. This is because when the mixed deposition of other metals on the titanium, if the content of nickel (Ni) and copper (Cu) is controlled more than 50%, corrosion occurs in the electroplating process described later, it is difficult to obtain a uniform plating layer. If the content of nickel (Ni) and copper (Cu) is controlled to be lower than 20%, it is difficult to obtain a uniform plating layer because the conductivity improvement effect is lowered.

유기 다공체 표면에 티타늄(Ti)을 단독 또는 다른 금속과 혼합하여 증착할 경우 증착되는 금속층의 두께는 0.02~0.3㎛으로 하는 것이 바람직하다. 증착된 금속의 두께가 0.02㎛보다 얇으면 전기도금이 불균일하게 될 수 있고, 0.3㎛보다 두꺼우면 증착 설비의 내부 열로 인해 다공체가 변형이 일어날 수 있기 때문이다. When the titanium (Ti) is deposited on the surface of the organic porous body alone or mixed with another metal, the thickness of the deposited metal layer is preferably 0.02 to 0.3 μm. If the thickness of the deposited metal is less than 0.02㎛ the electroplating may be non-uniform, if it is thicker than 0.3㎛ the porous body may be deformed due to the internal heat of the deposition equipment.

다음은 이상과 같이 전도성 금속이 코팅된 다공체를 철이 포함된 전기도금욕조에서 전기도금한다.Next, as described above, the porous metal coated with the conductive metal is electroplated in an electroplating bath containing iron.

철을 전기도금하기 위해 사용하는 전기도금액은 염화제1철(FeCl2ㆍ4H2O)을 포함하고 pH는 0.5~2.5로 조절한다. 이때 전기도금액에 포함된 염화제1철은 30~450g/L으로 첨가하는 것이 바람직하며, 여기에 황산제1철(FeSO4ㆍ7H2O) 50~350g/L 을 선택적으로 포함할 수 있다. The electroplating solution used for electroplating iron contains ferrous chloride (FeCl 2 · 4H 2 O) and the pH is adjusted to 0.5-2.5. At this time, the ferrous chloride contained in the electroplating solution is preferably added in 30 ~ 450g / L, it may optionally include 50 ~ 350g / L ferrous sulfate (FeSO 4 · 7H 2 O). .

이와 같은 도금액에 항산화성을 향상시키기 위해 말론산(malonic acid) 1~10g/L, 염화암모늄(NH4Cl) 30~150g/L, 삼염화바나듐(VCl3) 0.1~2g/L 중 적어도 하나 이상의 물질을 더욱 첨가할 수 있다. 항산화성은 2가철이 3가철로 산화되는 것을 억제시키는 물성으로 말론산과 염화암모늄이 이러한 기능을 하며 삼염화바나듐을 첨가하면 항산화성이 더욱 개선된다. 또한 염화암모늄은 항산화성의 특성에 더하여 제조된 철 폼에 연성을 증가시키는 역할을 한다. At least one or more of malonic acid 1 ~ 10g / L, ammonium chloride (NH 4 Cl) 30 ~ 150g / L, vanadium trichloride (VCl 3 ) 0.1 ~ 2g / L to improve the antioxidant properties in such a plating solution Substances can be added further. Antioxidant is a property that inhibits the oxidation of ferric iron to trivalent iron. Malonic acid and ammonium chloride serve this function. The addition of vanadium trichloride further improves the antioxidant properties. Ammonium chloride also serves to increase ductility in the iron foams produced in addition to its antioxidant properties.

그리고 티타늄(Ti)을 단독으로 유기 다공체에 증착한 경우에는 도금액의 전도성을 향상시키기 위해 염화니켈(NiCl2ㆍ6H2O) 1~10g/L 과 염화구리(CuCl2ㆍ2H2O) 5~50mg/L 중 적어도 하나의 물질을 철 도금액에 첨가할 수 있다.In the case of depositing titanium (Ti) alone on an organic porous body, nickel chloride (NiCl 2 ㆍ 6H 2 O) 1 ~ 10 g / L and copper chloride (CuCl 2 ㆍ 2H 2 O) 5 ~ At least one of 50 mg / L may be added to the iron plating solution.

앞서 설명하였듯이 전기도금액의 pH는 0.5~2.5로 조절하는 것이 바람직하다. 도금액의 pH가 0.5보다 작으면 도금액에 의해 양극 재료인 저탄소강의 용해도가 높아지고, 도금액의 pH가 2.5보다 크면 3가 철 생성을 억제하기 힘들기 때문이다. 만약 3가 철이 생성되면 철 폼의 연성이 나빠지게 되어 권취할 수 없게 된다.As described above, the pH of the electroplating solution is preferably adjusted to 0.5 to 2.5. This is because when the pH of the plating liquid is less than 0.5, the solubility of the low carbon steel as the cathode material is increased by the plating liquid, and when the pH of the plating liquid is higher than 2.5, it is difficult to suppress the formation of trivalent iron. If trivalent iron is produced, the ductility of the iron foam becomes worse and cannot be wound.

전도성 다공체에 철을 전기도금설비에서 도금할 경우, 도금하고자 하는 전도성 다공체를 음극으로 하고, 도금원인 철(Fe)을 양극으로 한다. 이때 음극재료인 다공체의 표면에는 티타늄(Ti)이 단독으로 증착되거나, 티타늄(Ti)과 니켈(Ni) 또는 티타늄(Ti)과 구리(Cu)가 혼합하여 증착되어 있다. 그리고 양극 재료로는 탄소 함유량이 0.1% 이하인 저탄소강을 사용하는 것이 바람직하다.When iron is plated on the conductive porous body in an electroplating facility, the conductive porous body to be plated is used as the cathode, and the plating source is iron (Fe) as the anode. At this time, titanium (Ti) is deposited on the surface of the porous material, which is a negative electrode material, or titanium (Ti) and nickel (Ni) or titanium (Ti) and copper (Cu) are mixed and deposited. And as a positive electrode material, it is preferable to use low carbon steel whose carbon content is 0.1% or less.

이상과 같은 조건으로 전도성 다공체에 철을 전기도금할 경우, 전기 도금조의 전해 조건은 겉보기 음극 전류밀도는 100~1000A/m2이고 도금액의 온도는 75~95℃이다. 여기서 도금액 온도가 75℃보다 낮을 경우 도금된 전도성 다공체의 표면이 검은색을 띠고 연성이 나빠져 쉽게 부서진다. 그리고 도금액 온도가 95℃보다 높으면 에너지 소모량이 많고 도금액이 너무 많이 증발하게 때문이다.When electroplating iron on the conductive porous body under the above conditions, the electrolytic conditions of the electroplating bath are the apparent cathode current density is 100 ~ 1000A / m 2 and the temperature of the plating solution is 75 ~ 95 ℃. In this case, when the plating solution temperature is lower than 75 ° C., the surface of the plated conductive porous body becomes black and the ductility deteriorates easily. And if the plating liquid temperature is higher than 95 ℃ energy consumption is a lot and the plating liquid is evaporated too much.

이상과 같은 조건으로 전도성 다공체의 표면에 철을 도금한 다음 철이 도금된 전도성 다공체는 유기물질을 제거하고, 형성된 철 폼에 연성과 인장강도를 부여 하기 위해 아래와 같은 열처리를 한다.After the iron is plated on the surface of the conductive porous body under the conditions described above, the conductive porous body coated with iron is used to remove organic materials and perform the following heat treatment to give ductility and tensile strength to the formed iron foam.

열처리 단계를 좀더 구체적으로 설명하면, 먼저 철이 도금된 다공체에서 유기 다공체를 제거하고 그 다음 열처리후의 철 폼에 잔류할 수 있는 탄소(carbon)를 제거하는 열처리를 한다. 그리고 계속해서 환원분위기에서 열처리를 하여 철을 환원시키고 제조된 철 폼에 연성 및 인장강도를 확보하기 위하여 응력제거 어닐링을 연속적으로 실시한다. 이상과 같은 열처리는 터널로를 연속적으로 배치하여 순차적으로 실시하는 것이 바람직하다. 그리고 이때 열처리를 위한 터널로의 분위기는 불활성 상태를 유지하며 사용되는 불활성 가스는 질소(N2) 또는 아르곤(Ar) 가스를 사용할 수 있다. 이하에서는 이러한 열처리 단계에 대하여 자세히 설명한다.In more detail, the heat treatment step is performed by first removing the organic porous body from the iron-plated porous body and then removing carbon that may remain in the iron foam after the heat treatment. Subsequently, heat treatment is performed in a reducing atmosphere to reduce iron, and stress relief annealing is continuously performed to secure ductility and tensile strength in the manufactured iron foam. The heat treatment as described above is preferably carried out sequentially by placing the tunnel furnace continuously. At this time, the atmosphere to the tunnel for heat treatment maintains an inert state and the inert gas used may be nitrogen (N 2 ) or argon (Ar) gas. Hereinafter, the heat treatment step will be described in detail.

먼저, 철이 전기 도금된 전도성 다공체에서 폴리우레탄과 같은 유기성분을 제거하기 위하여 철이 전기 도금된 전도성 다공체를 터널식 로에 장입한다. 이때 터널로의 분위기는 불활성 분위기 또는, 불활성 가스로 희석된 수소가스 분위기이며, 온도는 상온부터 가열하여 500℃ ~ 600℃ 으로 유지한다. 이와 같이 분위기와 온도로 유지되는 터널로 내에서 철이 도금된 전도성 다공체를 10분 이상 60분 이내로 유지한 다음 100℃ 이하로 냉각하여 철 폼 내부의 유기성분을 제거한다. 이와 같이 전도성 다공체에서 유기성분이 제거되면 철 폼의 형상을 갖게 된다. First, in order to remove organic components, such as polyurethane, from the electroplated iron porous porous body, the electroconductive porous body electroplated with iron is charged to a tunnel type furnace. At this time, the atmosphere in the tunnel is an inert atmosphere or a hydrogen gas atmosphere diluted with an inert gas, and the temperature is maintained at 500 ° C to 600 ° C by heating from room temperature. As such, the conductive porous body plated with iron is maintained in the tunnel furnace maintained at the atmosphere and the temperature within 10 minutes to 60 minutes, and then cooled to 100 ° C. or less to remove the organic components inside the iron foam. As such, when the organic component is removed from the conductive porous body, it has a shape of an iron foam.

유기성분이 제거된 철 폼은 연속적으로 터널식 산화로에 장입하여 철 폼 내에 잔류하는 탄소(carbon)을 제거한다. 이때 터널식 산화로의 분위기는 불활성 가스에 산소(O2) 가스를 희석한 상태로 유지한다. 이때 산소의 함량은 3% 이하로 유지 하는 것이 바람직하다. 철 폼이 장입된 터널식 산화로는 로내의 온도를 가열하여 500℃ 이상 600℃ 이하로 유지된다. 이와 같이 상태로 철 폼을 터널로 내에서 10분 이상 30분 이내로 유지한 다음 100℃ 이하로 냉각한다. 이러한 열처리는 산화 열처리 연속공정에서 롤의 인장력에 의해 산화된 철 폼이 파손되는 것을 방지하기 위함이다. 또한, 산화분위기에서 유기성분을 제거 할 때 철 폼에 형성될 수 있는 핀홀(pin-hole)의 생성을 최대한 억제하여 철 폼의 표면을 매끄럽고도 아울러 연성과 인장강도를 우수하게 유지할 수 있기 때문이다. Iron foam from which organic components have been removed is continuously charged into a tunnel-type oxidation furnace to remove carbon remaining in the iron foam. At this time, the atmosphere of the tunnel-type oxidation furnace is maintained in a state in which oxygen (O 2 ) gas is diluted with an inert gas. At this time, the content of oxygen is preferably maintained at 3% or less. The tunnel-type oxidation furnace with iron foam is heated to maintain the temperature in the furnace at 500 ° C. or higher and 600 ° C. or lower. In this manner, the iron foam is kept in the tunnel for 10 minutes or more and 30 minutes or less and then cooled to 100 ° C or less. This heat treatment is to prevent the oxidized iron foam is damaged by the tensile force of the roll in the continuous oxidizing heat treatment process. In addition, it is possible to smoothly maintain the surface of the iron foam while maintaining excellent ductility and tensile strength by suppressing the formation of pin-holes that may be formed in the iron foam when the organic component is removed from the oxidizing atmosphere. .

또한, 상기의 터널식 산화로에 장입하여 철 폼 내에 잔류하는 탄소(carbon)을 제거하는 공정은 최종 철 폼 제품의 탄소(carbon) 함유량을 줄이기 위해 필요한 공정으로 탄소(carbon) 함유량을 0.05% 이하로 줄일 수 있다. 이 경우 최종 철 폼 제품의 인장강도와 연신율을 증가시킬 수 있다. 그러나 상기 공정을 생략할 수도 있으며 이 경우 최종 철 폼 제품의 인장강도와 연신율은 철폼으로 사용가능한 정도를 나타내며, 탄소(carbon) 함유량이 0.2~0.5% 정도가 된다. In addition, the process of removing carbon remaining in the iron foam by charging the tunnel-type oxidation furnace is a process required to reduce the carbon content of the final iron foam product, and the carbon content is 0.05% or less. Can be reduced. In this case, the tensile strength and elongation of the final iron foam product can be increased. However, the above process may be omitted, in which case the tensile strength and elongation of the final iron foam product indicates the degree of usability as iron foam, the carbon content is about 0.2 ~ 0.5%.

이상과 같이 전도성 다공체에서 유기 성분과 탄소 성분을 제거하는 열처리를 한 다음 연속해서 환원열처리 공정을 실시한다. 환원열처리는 불활성 가스에 수소(H2) 가스를 희석시킨 상태의 터널로에서 실시한다. 이때 터널식 환원로는 온도를 950℃ 이상 1150℃ 이하로 승온 시킨 상태에서 산화된 철 폼을 장입하여 10분 이상 60분 이내로 유지하여 환원분위기에서 고온 열처리를 실시한다. 그 다음, 냉각과정에서 발생될 수 있는 내부응력을 제거하기 위해 400℃ 이상 600℃이하의 온도범위 로 냉각한 다음 그 온도에서 10분 이상 60분 이하로 유지한 다음 100℃ 이하로 냉각한다. As described above, heat treatment is performed to remove the organic component and the carbon component from the conductive porous body, followed by a reduction heat treatment process. Reduction heat treatment is performed in a tunnel furnace in which hydrogen (H 2 ) gas is diluted with an inert gas. In this case, the tunnel-type reduction furnace is charged with oxidized iron foam in a state where the temperature is raised to 1150 ° C. or more and 1150 ° C. or less, and maintained at 10 minutes or more and 60 minutes or less. Then, in order to remove the internal stress that may occur during the cooling process, it is cooled to a temperature range of 400 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, and then maintained at that temperature for 10 minutes or more and 60 minutes or less and then cooled to 100 ° C. or lower.

이상과 같이 유기 다공체를 여러 공정에 의하여 최종 철 폼을 제조하는 공정은 연속적으로 배치된 설비에서 시트 상태로 연속적으로 실시하는 것이 바람직하다. 이를 위해 전도성 다공체 제조공정은 롤투롤 설비를 이용하고, 전기도금 및 열처리 공정은 롤에 감겨진 시트를 연속적으로 통과할 수 있는 도금설비와 터널로를 이용하는 것이 바람직하다.As described above, the step of producing the final iron foam by the various steps of the organic porous body is preferably carried out continuously in a sheet state in a facility arranged continuously. To this end, the conductive porous body manufacturing process uses a roll-to-roll facility, and the electroplating and heat treatment process preferably uses a plating facility and a tunnel furnace that can continuously pass the sheet wound on the roll.

이상과 같은 공정에 의하여 제조된 철 폼은 도1에서와 같이 개방형 셀을 갖는 망상 구조체로 이루어진다.Iron foam produced by the above process is made of a network structure having an open cell as shown in FIG.

본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 철 폼의 구조체는 중량 %로, 티타늄의 함유량이 0.01% 내지 1%이고, 카본의 함유량이 0.001% 내지 0.5%이며, 나머지는 철로 이루어지고 기타 불가피한 불순물이 함유되어진다. The structure of the iron foam prepared according to an embodiment of the present invention is by weight, titanium content of 0.01% to 1%, carbon content of 0.001% to 0.5%, the rest is made of iron and other unavoidable impurities It is contained.

또한 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 철 폼의 구조체는 티타늄과 카본을 함유하는 것에 더하여 0.01% 내지 1%의 니켈 및 0.01% 내지 1%의 구리 중에서 선택된 금속을 더욱 함유할 수 있다. In addition, the structure of the iron foam prepared according to an embodiment of the present invention may further contain a metal selected from 0.01% to 1% nickel and 0.01% to 1% copper in addition to containing titanium and carbon.

그리고 이러한 철 폼은 티타늄과 니켈이 함께 증착될 경우 티타늄과 니켈의 함유 비율은 티타늄 50~80%이고, 니켈 20~50%이고, 티타늄과 구리가 함께 증착될 경우 티타늄과 구리의 함유 비율은 티타늄 50~80%이고, 구리 20~50%인 것이 바람직하다. And when iron and nickel are deposited together, the content of titanium and nickel is 50 to 80% titanium, 20 to 50% nickel, and when titanium and copper are deposited together, the content of titanium and copper is titanium It is 50 to 80%, and it is preferable that it is 20 to 50% of copper.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실 시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이고 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are merely to illustrate the invention and the invention is not limited thereto.

실시예Example

먼저, 철 폼을 제조하기 위한 출발 물질로 폴리우레탄 폼을 사용하였다. 사용한 폴리우레탄 폼은 두께가 1.7mm이고 구멍의 평균직경이 575㎛이었다. First, polyurethane foam was used as a starting material for producing the iron foam. The polyurethane foam used had a thickness of 1.7 mm and an average diameter of holes of 575 µm.

준비된 폴리우레탄 폼은 기초적인 전처리를 한 상태이며 여기에 티타늄(Ti), 티타늄-니켈(Ti-Ni) 그리고 티타늄-구리(Ti-Cu)를 롤투롤 설비내에 설치된 PVD장치에 의하여 증착시켰다.The prepared polyurethane foam was subjected to basic pretreatment, and titanium (Ti), titanium-nickel (Ti-Ni) and titanium-copper (Ti-Cu) were deposited by a PVD apparatus installed in a roll-to-roll facility.

따라서 이하에서는 본 실시예를 티타늄(Ti), 티타늄-니켈(Ti-Ni) 그리고 티타늄-구리(Ti-Cu) 순으로 설명을 한다.Therefore, hereinafter, the present embodiment will be described in the order of titanium (Ti), titanium-nickel (Ti-Ni) and titanium-copper (Ti-Cu).

1. 티타늄(Ti) 증착 실시예1. Titanium (Ti) Deposition Example

실시예 A1 ~ 실시예 A4 Example A1 to Example A4

준비된 폴리우레탄 폼에 티타늄을 0.05 ㎛으로 증착하여 전도성 다공체를 준비하였다. 이러한 전도성 다공체를 아래 표 1에서와 같은 조성을 갖는 전기도금욕조에서 표1과 같은 조건으로 철을 전기도금하였다. A conductive porous body was prepared by depositing titanium to 0.05 μm on the prepared polyurethane foam. The conductive porous body was electroplated with iron as shown in Table 1 in an electroplating bath having a composition as shown in Table 1 below.

철을 전기도금할 때 도금욕조의 전해 조건은 겉보기 음극 전류밀도가 700A/m2 이였고, 도금액의 온도와 pH는 표1에서와 같다. 도금된 전도성 다공체의 표면밀도는 모두 420g/m2였다. When electroplating iron, the electrolytic condition of the plating bath was an apparent cathode current density of 700 A / m 2 , the temperature and pH of the plating solution is shown in Table 1. The surface densities of the plated conductive porous bodies were all 420 g / m 2 .

이와 같이 전기 도금된 전도성 다공체를 터널식 로에 넣고, 질소(N2) 가스가 주입되는 비활성 분위기에서 상온부터 600℃까지 올린 후 10분간 그 온도를 유지후 냉각하여 폴리우레탄 성분이 제거된 철 폼을 제조하였다. The electro-plated conductive porous body was placed in a tunnel furnace, and heated to 600 ° C. under an inert atmosphere in which nitrogen (N 2 ) gas was injected. It was.

이와 같이 철 폼 내부의 폴리우레탄과 같은 유기성분을 제거하고 난 다음, 유기성분이 제거 된 철 폼을 터널식 산화로에 넣고, 97% 질소(N2)와 3% 산소(O2) 가스로 된 혼합가스가 주입되는 터널식 산화로에 장입하였다. 이때 터널식 산화로의 온도는 600℃로 승온시켜 10분 동안 유지한 다음 100℃ 이하로 냉각하여 잔류하는 카본(carbon)을 제거하였다. After removing the organic components such as polyurethane inside the iron foam, the iron foam from which the organic components have been removed is placed in a tunnel furnace, and mixed with 97% nitrogen (N 2 ) and 3% oxygen (O 2 ) gas. Charged into a tunnel-type oxidation furnace into which gas was injected. At this time, the temperature of the tunnel-type oxidation furnace was heated to 600 ℃ to maintain for 10 minutes and then cooled to 100 ℃ or less to remove the carbon (carbon).

그 다음 터널식 환원로에 철 폼을 장입하여 1050℃까지 온도를 올린 후 20분간 그 온도를 유지하여 철 폼을 환원 분위기에서 고온 열처리하였다. 이때 환원분위기는 내분위기는 97% 질소(N2)와 3% 수소(H2) 가스로 된 혼합가스가 주입되도록 유지하였다. Then, the iron foam was charged to the tunnel-type reduction furnace, the temperature was raised to 1050 ° C., and the temperature was maintained for 20 minutes to heat-treat the iron foam in a reducing atmosphere. At this time, the reducing atmosphere was maintained such that a mixed gas of 97% nitrogen (N 2 ) and 3% hydrogen (H 2 ) gas was injected.

이와 같이 환원분위기에서 환원열처리를 한 철 폼은 냉각과정에서 발생될 수 있는 내부응력을 제거하기 위해 1050℃부터 600℃까지 냉각하고, 600℃에서 20분간 유지한 후 상온까지 냉각하였다.The iron foam subjected to the reduction heat treatment in the reducing atmosphere as described above was cooled from 1050 ° C. to 600 ° C. in order to remove internal stress that may be generated during the cooling process, and then maintained at 600 ° C. for 20 minutes and then cooled to room temperature.

실시예 A5 Example A5

준비된 폴리우레탄 폼에 티타늄을 0.15㎛ 두께로 증착하여 전도성 다공체를 준비하였다. 이러한 전도성 다공체를 아래 표1에서와 같은 조성을 갖는 전기도금욕조에서 철을 전기 도금하였다.A conductive porous body was prepared by depositing titanium to a thickness of 0.15 μm on the prepared polyurethane foam. The conductive porous body was electroplated with iron in an electroplating bath having a composition as shown in Table 1 below.

철을 전기도금할 때 도금욕조의 전해 조건은 겉보기 음극 전류밀도가 700A/m2 이였고, 도금액의 온도와 pH는 표1에서와 같다. 도금된 전도성 다공체의 표면밀도는 모두 420g/m2였다. When electroplating iron, the electrolytic condition of the plating bath was an apparent cathode current density of 700 A / m 2 , the temperature and pH of the plating solution is shown in Table 1. The surface densities of the plated conductive porous bodies were all 420 g / m 2 .

이와 같이 전기 도금된 전도성 다공체를 터널식 로에 넣고, 97% 질소(N2)와 3% 수소(H2) 가스로 된 혼합가스가 주입되는 상기 터널식 로의 온도를 상온에서 520℃로 승온시켜 30분 동안 유지한 다음 100℃ 이하로 냉각하였다.The electroplated conductive porous body was placed in the tunnel furnace, and the temperature of the tunnel furnace where the mixed gas of 97% nitrogen (N 2 ) and 3% hydrogen (H 2 ) gas was injected was raised to 520 ° C. at room temperature for 30 minutes. It was kept and then cooled to 100 ° C or lower.

이와 같이 철 폼 내부의 폴리우레탄과 같은 유기성분을 제거하고 난 다음, 유기성분이 제거 된 철 폼을 터널식 산화로에 넣고, 97% 질소(N2)와 3% 산소(O2) 가스로 된 혼합가스가 주입되는 터널식 산화로에 장입하였다. 이때 터널식 산화로의 온도는 550℃로 승온시켜 20분 동안 유지한 다음 100℃ 이하로 냉각하여 잔류하는 카본(carbon)을 제거하였다. After removing the organic components such as polyurethane inside the iron foam, the iron foam from which the organic components have been removed is placed in a tunnel furnace, and mixed with 97% nitrogen (N 2 ) and 3% oxygen (O 2 ) gas. Charged into a tunnel-type oxidation furnace into which gas was injected. In this case, the temperature of the tunnel-type oxidation furnace was maintained at 550 ° C. for 20 minutes, and then cooled to 100 ° C. or lower to remove residual carbon.

그 다음 산화된 철 폼을 터널식 환원로에 장입하고, 로 내분위기는 97% 질소(N2)와 3% 수소(H2) 가스로 된 혼합가스가 주입되도록 유지하였다. 이 때 터널식 산화로의 온도는 1000℃로 승온시켜 30분 동안 유지하였다.The oxidized iron foam was then charged to a tunnel-type reduction furnace, and the furnace atmosphere was maintained such that a mixed gas of 97% nitrogen (N 2 ) and 3% hydrogen (H 2 ) gas was injected. At this time, the temperature of the tunnel-type oxidation furnace was raised to 1000 ℃ and maintained for 30 minutes.

이와 같이 환원분위기에서 환원 열처리를 한 철 폼은 냉각과정에서 발생될 수 있는 내부응력을 제거하기 위해 500℃로 냉각하여 30분 동안 유지한 다음 100℃이하로 냉각하여 철 폼을 제조하였다. The iron foam subjected to reduction heat treatment in the reducing atmosphere as described above was cooled to 500 ° C. for 30 minutes to remove internal stress that may be generated during the cooling process, and then cooled to 100 ° C. or lower to produce iron foam.

실시예 A6 Example A6

준비된 폴리우레탄 폼에 티타늄을 0.25㎛ 두께로 증착하여 전도성 다공체를 준비하였다. 이러한 전도성 다공체를 아래 표 1에서와 같은 조성을 갖는 전기도금욕조에서 철을 전기도금하였다. A conductive porous body was prepared by depositing titanium to a thickness of 0.25 μm on the prepared polyurethane foam. The conductive porous body was electroplated with iron in an electroplating bath having a composition as shown in Table 1 below.

철을 전기도금할 때 도금욕조의 전해 조건은 겉보기 음극 전류밀도가 800A/m2 이였고, 도금액의 온도와 pH는 표1에서와 같다. 도금된 전도성 다공체의 표면밀도는 모두 418g/m2였다. When electroplating iron, the electrolytic conditions of the plating bath had an apparent cathode current density of 800 A / m 2 , and the temperature and pH of the plating solution are shown in Table 1. The surface densities of the plated conductive porous bodies were all 418 g / m 2 .

그 후 열처리 공정은 실시예 A1과 동일한 방법으로 실험하였다.Thereafter, the heat treatment process was performed in the same manner as in Example A1.

실시예 A7 Example A7

준비된 폴리우레탄 폼에 티타늄을 0.3㎛ 두께로 증착하여 전도성 다공체를 준비하였다. A conductive porous body was prepared by depositing titanium to a thickness of 0.3 μm on the prepared polyurethane foam.

철을 전기도금할 때 도금욕조의 전해 조건은 겉보기 음극 전류밀도가 500A/m2 이였고, 도금액의 온도와 pH는 표1에서와 같다. 도금된 전도성 다공체의 표면밀도는 모두 418g/m2였다. When electroplating iron, the electrolytic conditions of the plating bath had an apparent cathode current density of 500 A / m 2 , and the temperature and pH of the plating solution are shown in Table 1. The surface densities of the plated conductive porous bodies were all 418 g / m 2 .

그 후 열처리 공정은 실시예 A1과 동일한 방법으로 실험하였다.Thereafter, the heat treatment process was performed in the same manner as in Example A1.

실시예 A8 Example A8

준비된 폴리우레탄 폼에 티타늄을 0.18㎛ 두께로 증착하여 전도성 다공체를 준비하였다. 이러한 전도성 다공체를 아래 표1에서와 같은 조성을 갖는 전기도금욕조에서 철을 전기 도금하였다.A conductive porous body was prepared by depositing titanium to a thickness of 0.18 μm on the prepared polyurethane foam. The conductive porous body was electroplated with iron in an electroplating bath having a composition as shown in Table 1 below.

철을 전기도금할 때 도금욕조의 전해 조건은 겉보기 음극 전류밀도가 700A/m2 이였고, 도금액의 온도와 pH는 표1에서와 같다. 도금된 전도성 다공체의 표면밀도는 모두 420g/m2였다. When electroplating iron, the electrolytic condition of the plating bath was an apparent cathode current density of 700 A / m 2 , the temperature and pH of the plating solution is shown in Table 1. The surface densities of the plated conductive porous bodies were all 420 g / m 2 .

이와 같이 전기 도금된 전도성 다공체를 터널식 로에 넣고, 97% 질소(N2)와 3% 수소(H2) 가스로 된 혼합가스가 주입되는 상기 터널식 로의 온도를 상온에서 600℃로 승온시켜 30분 동안 유지한 다음 100℃ 이하로 냉각하였다.The electroplated conductive porous body was placed in the tunnel furnace, and the temperature of the tunnel furnace where the mixed gas of 97% nitrogen (N 2 ) and 3% hydrogen (H 2 ) gas was injected was raised to 600 ° C. at room temperature for 30 minutes. It was kept and then cooled to 100 ° C or lower.

그 다음 철 폼을 터널식 환원로에 장입하고, 로 내분위기는 97% 질소(N2)와 3% 수소(H2) 가스로 된 혼합가스가 주입되도록 유지하였다. 이 때 터널식 산화로의 온도는 1050℃로 승온시켜 30분 동안 유지하였다.The iron foam was then charged to a tunnel-type reduction furnace, and the furnace atmosphere was maintained so that a mixed gas of 97% nitrogen (N 2 ) and 3% hydrogen (H 2 ) gas was injected. At this time, the temperature of the tunnel-type oxidation furnace was raised to 1050 ° C and maintained for 30 minutes.

이와 같이 환원분위기에서 환원 열처리를 한 철 폼은 냉각과정에서 발생될 수 있는 내부응력을 제거하기 위해 500℃로 냉각하여 30분 동안 유지한 다음 100℃이하로 냉각하여 철 폼을 제조하였다. The iron foam subjected to reduction heat treatment in the reducing atmosphere as described above was cooled to 500 ° C. for 30 minutes to remove internal stress that may be generated during the cooling process, and then cooled to 100 ° C. or lower to produce iron foam.

비교예 B1 ~ 비교예 B7Comparative Example B1 to Comparative Example B7

준비된 폴리우레탄 폼에 티타늄을 0.2 ㎛으로 증착하여 전도성 다공체를 준비하였다. 이러한 전도성 다공체를 아래 표 1에서와 같은 조성을 갖는 전기도금욕조에서 표1과 같은 조건으로 철을 전기도금하였다. A conductive porous body was prepared by depositing titanium to 0.2 μm on the prepared polyurethane foam. The conductive porous body was electroplated with iron as shown in Table 1 in an electroplating bath having a composition as shown in Table 1 below.

철을 전기도금할 때 도금욕조의 전해 조건은 겉보기 음극 전류밀도가 700A/m2 이였고, 도금액의 온도와 pH는 표1에서와 같다. 도금된 전도성 다공체의 표 면밀도는 모두 420g/m2였다. When electroplating iron, the electrolytic condition of the plating bath was an apparent cathode current density of 700 A / m 2 , the temperature and pH of the plating solution is shown in Table 1. The surface densities of the plated conductive porous bodies were all 420 g / m 2 .

비교예 B1과 비교예B3는 표1에서 알 수 있듯이 실시예 A1과 실시예 A3와 전기도금액의 조성은 동일하나 비교예B1은 도금온도가 낮다는 차이점이 있고, 비교예B3는 pH가 낮다는 차이점이 있으며 나머지는 조건은 실시예A1과 실시예A3와 동일하다.As can be seen in Table 1, Comparative Example B1 and Comparative Example B3 have the same composition as Example A1 and Example A3 and the electroplating solution, but Comparative Example B1 has a difference in low plating temperature, and Comparative Example B3 has a low pH. There is a difference and the rest of the conditions are the same as in Example A1 and Example A3.

그리고 비교예 B2는 실시예 A2와 도금액의 조성중에서 말론산(malonic acid)을 첨가하지 않았다는 점에 차이가 있으며 나머지 조건은 실시예 A2와 동일하다. Comparative Example B2 differs in that no malonic acid is added in the composition of Example A2 and the plating solution, and the remaining conditions are the same as those of Example A2.

그리고 비교예 B4는 실시예 A4와 도금액의 조성중에서 염화니켈(NiCl2ㆍ6H2O) 을 첨가하지 않았다는 점에 차이가 있으며 나머지 조건은 실시예 A4와 동일하다. In Comparative Example B4, nickel chloride (NiCl 2 .6H 2 O) was not added in the composition of Example A4 and the plating solution, and the rest of the conditions were the same as in Example A4.

또한 비교예 B5는 실시예 A5와 대부분 동일하고 이하의 열처리 조건에서 차이가 있다. 즉, 도금된 전도성 다공체를 터널식 로에 넣고, 질소(N2) 가스가 주입되는 비활성 분위기에서 상온부터 520℃까지 올린 후 30분간 그 온도를 유지하여 폴리우레탄 성분이 제거된 철 폼을 제조하였다. In addition, Comparative Example B5 is mostly the same as Example A5 and differs in the following heat treatment conditions. That is, the plated conductive porous body was placed in a tunnel furnace, and heated to room temperature from 520 ° C. in an inert atmosphere in which nitrogen (N 2 ) gas was injected, and then maintained at that temperature for 30 minutes to prepare an iron foam from which the polyurethane component was removed.

이와 같이 철 폼 내부의 폴리우레탄과 같은 유기성분을 제거하고 난 다음, 유기성분이 제거 된 철 폼을 터널식 산화로에 넣고, 97% 질소(N2)와 3% 산소(O2) 가스로 된 혼합가스가 주입되는 터널식 산화로에 장입하였다. 이때 터널식 산화로의 온도는 550℃로 승온시켜 20분 동안 유지한 다음 100℃ 이하로 냉각하여 잔류하는 카본(carbon)을 제거하였다. After removing the organic components such as polyurethane inside the iron foam, the iron foam from which the organic components have been removed is placed in a tunnel furnace, and mixed with 97% nitrogen (N 2 ) and 3% oxygen (O 2 ) gas. Charged into a tunnel-type oxidation furnace into which gas was injected. In this case, the temperature of the tunnel-type oxidation furnace was maintained at 550 ° C. for 20 minutes, and then cooled to 100 ° C. or lower to remove residual carbon.

그 다음 터널식 환원로에 철 폼을 장입하여 1000℃까지 온도를 올린 후 30분간 그 온도를 유지하여 철 폼을 환원 분위기에서 고온 열처리하였다. 이 때 환원분위기는 실시예 A1와 같다. 그리고 고온 열처리된 철 폼을 1000℃부터 상온까지 바로 냉각하였다. 즉, 응력을 제거하기 위한 어닐링을 실시하지 않았다.Then, the iron foam was charged to the tunnel-type reduction furnace, the temperature was raised to 1000 ° C., and then maintained at that temperature for 30 minutes to heat-treat the iron foam in a reducing atmosphere. At this time, the reducing atmosphere is the same as in Example A1. And the high temperature heat-treated iron foam was directly cooled from 1000 ℃ to room temperature. That is, no annealing was performed to remove the stress.

비교예 B6은 실시예 A6와 대부분 동일하고 이하의 열처리 조건에서 차이가 있다. 즉 도금된 전도성 다공체를 공기가 주입된 터널식 소성로에 넣고 온도를 상온부터 600℃까지 올린 후 10분간 그 온도를 유지하여 폴리우레탄 성분을 제거한 산화된 철 폼을 제조하였다. Comparative Example B6 is mostly the same as Example A6 and differs in the following heat treatment conditions. That is, the plated conductive porous body was placed in a tunnel-type kiln in which air was injected, and the temperature was raised from room temperature to 600 ° C., and then maintained at that temperature for 10 minutes to prepare an oxidized iron foam from which the polyurethane component was removed.

비교예 B7은 실시예 A6와 대부분 동일하고 이하의 열처리 조건에서 차이가 있다. 즉 도금된 전도성 다공체를 터널식 로에 넣고, 질소(N2) 가스가 주입되는 비활성 분위기에서 상온부터 520℃까지 올린 후 30분간 그 온도를 유지하여 폴리우레탄 성분이 제거된 철 폼을 제조하였다. Comparative Example B7 is mostly the same as Example A6 and differs in the following heat treatment conditions. That is, the plated conductive porous body was placed in a tunnel furnace, and the iron foam was removed from the polyurethane component by raising the temperature from room temperature to 520 ° C. in an inert atmosphere in which nitrogen (N 2 ) gas was injected and maintaining the temperature for 30 minutes.

이와 같이 철 폼 내부의 폴리우레탄과 같은 유기성분을 제거하고 난 다음, 유기성분이 제거 된 철 폼을 터널식 산화로에 넣고, 97% 질소(N2)와 3% 산소(O2) 가스로 된 혼합가스가 주입되는 터널식 산화로에 장입하였다. 이때 터널식 산화로의 온도는 650℃로 승온시켜 20분 동안 유지한 다음 100℃ 이하로 냉각하여 잔류하는 카본(carbon)을 제거하였다. After removing the organic components such as polyurethane inside the iron foam, the iron foam from which the organic components have been removed is placed in a tunnel furnace, and mixed with 97% nitrogen (N 2 ) and 3% oxygen (O 2 ) gas. Charged into a tunnel-type oxidation furnace into which gas was injected. In this case, the temperature of the tunnel-type oxidation furnace was maintained at 650 ° C. for 20 minutes, and then cooled to 100 ° C. or lower to remove residual carbon.

구분division 염화제1철(g/L)Ferrous Chloride (g / L) 황산제1철(g/L)Ferrous Sulfate (g / L) 염화
암모늄(g/L)
Chloride
Ammonium (g / L)
염화니켈(g/L)Nickel Chloride (g / L) 염화 구리(mg/L)Copper Chloride (mg / L) 말론산(g/L)Malonic acid (g / L) 삼염화바나듐(g/L)Vanadium trichloride (g / L) 도금
온도
(℃)
Plated
Temperature
(℃)
pHpH
실시예A1Example A1 420420 -- -- 22 -- 2.22.2 0.20.2 8181 2.52.5 실시예A2Example A2 440440 -- -- 1One -- 6.06.0 -- 8383 0.50.5 실시예A3Example A3 7575 350350 -- -- 1717 3.73.7 -- 8787 1.71.7 실시예A4Example A4 8585 330330 -- 55 -- 3.33.3 -- 9090 1.01.0 실시예A5Example A5 420420 6565 -- 44 -- 2.02.0 -- 8585 2.32.3 실시예A6Example A6 430430 -- -- -- 1414 2.82.8 0.30.3 9393 1.51.5 실시예A7Example A7 5050 280280 3636 44 -- 6.06.0 -- 9393 0.70.7 실시예A8Example A8 400400 6060 3434 33 -- 3.43.4 -- 8989 0.80.8 비교예B1Comparative Example B1 420420 -- -- 22 -- 2.22.2 0.20.2 7070 2.52.5 비교예B2Comparative Example B2 440440 -- -- 1One -- -- -- 8383 0.50.5 비교예B3Comparative Example B3 7575 350350 -- -- 1717 3.73.7 -- 8787 2.82.8 비교예B4Comparative Example B4 8585 330330 -- -- -- 3.33.3 -- 9090 1.01.0 비교예B5Comparative Example B5 420420 6565 -- 44 -- 2.02.0 -- 8585 2.32.3 비교예B6Comparative Example B6 430430 -- -- -- 1414 2.82.8 0.30.3 9393 1.51.5 비교예B7Comparative Example B7 5050 280280 3636 44 -- 6.06.0 -- 9393 0.70.7

이상과 같은 본 실시예의 공정에 따라 제조된 철 폼은 그 물리적 특성을 조사하기 위하여 연신율과 인장강도를 측정하였다. 이와 같은 철 폼의 물리적 특성은 인장압축시험기를 사용하여 측정하였다. Iron foam prepared according to the process of the present embodiment as described above to measure the elongation and tensile strength to investigate the physical properties. The physical properties of these iron foams were measured using a tensile compression tester.

그리고 연속공정에 의하여 제조할 경우 철 폼 시트의 권취도를 측정하기 위하여 권취시의 최소 권취 지름을 측정하였으며, 이러한 최소 권취 지름은 전기도금 후와 열처리 후의 상태에서 측정하였다. And when manufactured by the continuous process to measure the winding degree of the iron foam sheet was measured the minimum winding diameter at the time of winding, this minimum winding diameter was measured in the state after the electroplating and heat treatment.

이러한 최소 권취 지름의 측정은 지름(Φ)이 30~150mm인 원통에 철 폼이 균열 없이 감길 때 그 직경으로 표시하였다. 그리고 철 폼을 감을 때 철 폼에 균열이 발생하면 "권취 불가능"으로 표시하였다.The measurement of this minimum winding diameter was expressed as the diameter of the iron foam when it was wound without cracking in a cylinder having a diameter (Φ) of 30 to 150 mm. And when the iron foam is cracked when winding the iron foam was marked as "unwinding".

이와 같이 측정한 철 폼의 물리적 특성과 권취 지름은 아래 표2에 나타내었다.The physical properties and winding diameters of the iron foam thus measured are shown in Table 2 below.

연신율(%)Elongation (%) 인장강도(N/㎠)Tensile Strength (N / ㎠) 도금 후 최소권취 지름(mm)Minimum winding diameter after plating (mm) 열처리 후 최소권취 지름 (mm)Minimum winding diameter after heat treatment (mm) 비고Remarks 실시예A1Example A1 11.211.2 38.238.2 Φ50Φ50 Φ30Φ30 실시예A2Example A2 12.912.9 32.432.4 Φ50Φ50 Φ30Φ30 실시예A3Example A3 13.313.3 34.134.1 Φ50Φ50 Φ30Φ30 -- 실시예A4Example A4 13.013.0 38.438.4 Φ50Φ50 Φ30Φ30 -- 실시예A5Example A5 13.413.4 37.237.2 Φ50Φ50 Φ30Φ30 -- 실시예A6Example A6 13.213.2 36.436.4 Φ50Φ50 Φ30Φ30 -- 실시예A7Example A7 13.313.3 35.135.1 Φ50Φ50 Φ30Φ30 -- 실시예A8Example A8 13.613.6 35.735.7 Φ50Φ50 Φ30Φ30 -- 비교예B1Comparative Example B1 -- -- 권취 불가능Unwinding 권취 불가능 Unwinding -- 비교예B2Comparative Example B2 -- -- 권취 불가능Unwinding 권취 불가능 Unwinding -- 비교예B3Comparative Example B3 -- -- 권취 불가능Unwinding 권취 불가능 Unwinding -- 비교예B4Comparative Example B4 4.34.3 23.223.2 Φ150Φ150 Φ80Φ80 불균일 도금Non-uniform plating 비교예B5Comparative Example B5 3.13.1 74.874.8 Φ50Φ50 Φ150Φ150 경도 증가Hardness increase 비교예B6Comparative Example B6 -- -- Φ50Φ50 Φ150Φ150 부분적 철 폼 끊김Partial iron foam broken 비교예B7Comparative Example B7 1.21.2 18.718.7 Φ50Φ50 Φ100Φ100 핀홀 발생Pinhole generation

본 실시예의 결과를 나타내는 표2에서와 같이 실시예의 경우 모두 우수한 연신율과 높은 인장강도를 나타내고 아울러 도금후에나 열처리 후에도 시트 상태의 철 폼을 권취하는데 끊김이 없이 잘 권취되는 것을 알 수 있다.As shown in Table 2 showing the results of this example, it can be seen that all of the examples exhibited excellent elongation and high tensile strength and were well wound without winding in winding the iron form in the sheet state after plating or after heat treatment.

그러나 비교예의 경우 제조된 철 폼의 물리적 성질이 좋지 않거나 물리적 성질이 좋더라도 도금후에나 열처리후에 철 폼을 권취하는데 이상이 발생하였다. 이하에서는 그 원인에 대하여 설명한다. However, in the case of the comparative example, even if the physical properties of the prepared iron foam is poor or good physical properties, abnormalities occurred in winding the iron foam after plating or after heat treatment. The cause will be described below.

비교예 B1~B6의 실험 결과Experimental results of Comparative Examples B1 to B6

비교예 B1에서는 도금액 온도가 75℃보다 낮았다. 따라서 철 폼의 연성이 나빠서 시트 상태의 철 폼을 권취 할 수 없었다.In Comparative Example B1, the plating solution temperature was lower than 75 ° C. Therefore, the ductility of the iron foam was bad, and the iron foam in the sheet state could not be wound.

비교예 B2에서는 항산화제인 말론산(malonic acid)을 도금액에 첨가하지 않았다. 따라서 도금 공정에서 3가 철이 발생하여 철 폼의 연성이 나빠졌다. 이로 인하여 시트 상태의 철 폼은 권취가 불가능하였다.In Comparative Example B2, the antioxidant malonic acid was not added to the plating liquid. Therefore, trivalent iron was generated in the plating process, resulting in poor ductility of the iron foam. For this reason, the iron foam in the sheet state could not be wound.

비교예 B3에서는 도금액 pH가 2.5보다 높았다. 따라서 도금 공정에서 3가 철이 발생하여 철 폼의 연성이 나빠졌다. 이로 인하여 시트 상태의 철 폼은 권취가 불가능하였다.In Comparative Example B3, the plating liquid pH was higher than 2.5. Therefore, trivalent iron was generated in the plating process, resulting in poor ductility of the iron foam. For this reason, the iron foam in the sheet state could not be wound.

비교예 B4에서는 도금액의 전도성을 향상시키기 위해 첨가하는 염화니켈(NiCl2ㆍ6H2O)이나 염화구리(CuCl2ㆍ2H2O)중 어느 하나를 첨가하지 않아 불균일한 도금이 이루어졌다. 그러나 최소 권취 지름이 다소 떨어지지만 권취는 가능하다.In Comparative Example B4, either of nickel chloride (NiCl 2 · 6H 2 O) or copper chloride (CuCl 2 · 2H 2 O) added to improve the conductivity of the plating solution was not added, resulting in uneven plating. However, although the minimum winding diameter falls somewhat, winding is possible.

그리고 비교예 B5의 경우, 열처리 조건이 환원열처리 이후에 상온까지 급랭하였다. 따라서 철 폼의 경도가 증가하여 열처리 후 최소 권취 지름이 다소 떨어지는 결과를 나타내었다.In Comparative Example B5, the heat treatment conditions were quenched to room temperature after the reduction heat treatment. Therefore, the hardness of the iron foam was increased, resulting in a slight drop in the minimum winding diameter after heat treatment.

비교예 B6의 경우 공기중의 분위기에서 유기성분을 제거하는 열처리를 실시하여 후속 공정에서 롤의 인장력이 떨어저 일부분의 철 폼이 끊어지는 현상이 나타났으나 끊어진 상태로의 철폼은 사용이 가능하였다.In Comparative Example B6, a heat treatment was performed to remove organic components in an atmosphere of air. In the subsequent process, the tensile strength of the roll was reduced, and a part of the iron foam was broken, but the iron foam in the broken state could be used. .

또한, 비교예 B7의 경우 잔류하는 카본(carbon)을 제거하기 위한 산화공정의온도가 600℃보다 높았다. 따라서 철 폼의 표면에 많은 핀홀이 발생하여 열처리 후에 최소 권취 지름이 다소 떨어지는 결과를 나타내었다.In Comparative Example B7, the temperature of the oxidation process for removing residual carbon was higher than 600 ° C. As a result, many pinholes were generated on the surface of the iron foam, resulting in a slight drop in the minimum winding diameter after heat treatment.

한편, 도1은 본 발명의 실시예 A1에 따라 제조한 도금된 전도성 다공체를 열처리하여 철 폼을 제조한 후 찍은 SEM 사진이고 도2는 도1의 철 폼의 표면을 확대하여 찍은 SEM 사진이다. On the other hand, Figure 1 is a SEM photograph taken after manufacturing the iron foam by heat-treating the plated conductive porous body prepared according to Example A1 of the present invention, Figure 2 is an SEM photograph taken to enlarge the surface of the iron foam of FIG.

도1과 도2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제조한 철 폼의 표면에는 돌기가 없고 매끄러우며 균열이 없음을 알 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, it can be seen that the surface of the iron foam prepared according to the embodiment of the present invention has no projections and smooth and no cracks.

그러나 도3과 같이 본 발명의 비교예 B1에 따라 제조한 도금된 전도성 다공체의 경우 제조한 철 폼의 표면에는 돌기가 많이 생성되어 있어서 불균일하고 균열도 많음을 알 수 있다. 따라서 철 폼을 전기 도금한 후 권취하는 것이 거의 불가능하였다.However, in the case of the plated conductive porous body prepared according to Comparative Example B1 of the present invention as shown in FIG. 3, it can be seen that many protrusions are generated on the surface of the iron foam prepared, resulting in nonuniformity and many cracks. Therefore, it was almost impossible to wind up after electroplating the iron foam.

2. 티타늄-니켈(Ti-Ni) 증착 실시예2. Titanium-Ni (Ti-Ni) Deposition Examples

실시예 C1 ~ 실시예 C2 Example C1 to Example C2

준비된 폴리우레탄 폼에 티타늄과 니켈을 함께 증착하였다.Titanium and nickel were deposited together on the prepared polyurethane foam.

실시예 C1은 티타늄과 니켈의 혼합 증착비율은 5:5로 증착하였으며, 증착된 티타늄과 니켈의 혼합층은 그 두께가 0.17 ㎛이였다. 그리고 나머지 실험조건은 염화니켈(g/L)을 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예 A5와 동일하였다.In Example C1, a mixed deposition ratio of titanium and nickel was deposited at 5: 5, and the deposited layer of titanium and nickel had a thickness of 0.17 μm. The rest of the experimental conditions were the same as in Example A5 except that nickel chloride (g / L) was not added.

그리고 실시예 C2는 티타늄과 니켈의 혼합 증착비율은 7:3으로 증착하였으며, 증착된 티타늄과 니켈의 혼합층은 그 두께가 0.2 ㎛이였다. 그리고 나머지 실험조건은 염화니켈(g/L)을 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예 A7과 동일하였다.In Example C2, a mixed deposition ratio of titanium and nickel was deposited at 7: 3, and the deposited layer of titanium and nickel had a thickness of 0.2 μm. The rest of the experimental conditions were the same as in Example A7 except that nickel chloride (g / L) was not added.

한편, 비교예 D1은 티타늄과 니켈의 혼합 증착비율은 4:6로 증착하였으며, 증착된 티타늄과 니켈의 혼합층은 그 두께가 0.17 ㎛이였다. 그리고 나머지 실험조건은 염화구리(g/L)를 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예 A6과 동일하였다.On the other hand, in Comparative Example D1, the mixed deposition ratio of titanium and nickel was deposited at 4: 6, and the thickness of the deposited titanium and nickel mixed layer was 0.17 μm. The rest of the experimental conditions were the same as in Example A6 except that copper chloride (g / L) was not added.

그리고 비교예 D2는 티타늄과 니켈의 혼합 증착비율은 9:1로 증착하였으며, 증착된 티타늄과 니켈의 혼합층은 그 두께가 0.2 ㎛이였다. 그리고 나머지 실험조건은 염화니켈(g/L)을 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예 A5와 동일하였다. In Comparative Example D2, the mixed deposition ratio of titanium and nickel was deposited at 9: 1, and the thickness of the deposited titanium and nickel mixed layer was 0.2 μm. The rest of the experimental conditions were the same as in Example A5 except that nickel chloride (g / L) was not added.

아래 표3에서는 이와 같은 실시예와 비교예의 실험조건을 나타낸다.Table 3 below shows experimental conditions of Examples and Comparative Examples.

염화제1철(g/L)Ferrous Chloride (g / L) 황산제1철(g/L)Ferrous Sulfate (g / L) 염화
암모늄(g/L)
Chloride
Ammonium (g / L)
염화니켈(g/L)Nickel Chloride (g / L) 염화 구리(mg/L)Copper Chloride (mg / L) 말론산(g/L)Malonic acid (g / L) 삼염화바나듐(g/L)Vanadium trichloride (g / L) 도금
온도
Plated
Temperature
pHpH
실시예 C1Example C1 420420 6565 -- -- -- 2.02.0 -- 85℃85 ℃ 2.32.3 실시예 C2Example C2 5050 280280 3636 -- -- 6.06.0 -- 93℃93 ℃ 0.70.7 비교예D1Comparative Example D1 430430 -- -- -- -- 2.82.8 0.30.3 93℃93 ℃ 1.51.5 비교예 D2Comparative Example D2 420420 6565 -- -- -- 2.02.0 -- 85℃85 ℃ 2.32.3

이와 같이 실험한 티타늄-니켈 증착층을 이용하여 제조한 철 폼의 물리적 특성과 권취 지름은 아래 표4에 나타내었다.The physical properties and winding diameters of the iron foam prepared by using the titanium-nickel deposition layer thus tested are shown in Table 4 below.

연신율(%)Elongation (%) 인장강도(N/㎠)Tensile Strength (N / ㎠) 도금 후 최소권취 지름(mm)Minimum winding diameter after plating (mm) 열처리 후 최소권취 지름 (mm)Minimum winding diameter after heat treatment (mm) 비고Remarks 실시예 C1Example C1 12.912.9 36.236.2 Φ50Φ50 Φ30Φ30 -- 실시예 C2Example C2 13.113.1 35.835.8 Φ50Φ50 Φ30Φ30 -- 비교예 D1Comparative Example D1 -- -- 권취 불가능Unwinding 권취 불가능Unwinding 불균일 도금Non-uniform plating 비교예 D2Comparative Example D2 -- -- 권취 불가능Unwinding 권취 불가능Unwinding 불균일 도금Non-uniform plating

본 실시예의 결과를 나타내는 표4에서와 같이 실시예의 경우 모두 우수한 연신율과 높은 인장강도를 나타내고 아울러 도금후에나 열처리 후에도 시트 상태의 철 폼을 권취하는데 끊김이 없이 잘 권취되는 것을 알 수 있다.As shown in Table 4 showing the results of this embodiment, all of the examples show excellent elongation and high tensile strength, and it can be seen that the coils are well wound without any break in winding the iron form in the sheet state after plating or after heat treatment.

그러나 비교예에서와 같이 티타늄과 니켈을 혼합하여 증착시켰을 경우 제조된 철 폼의 물리적 성질이 좋지 않거나 물리적 성질이 좋더라도 도금후에나 열처리후에 철 폼을 권취하는데 이상이 발생하였다. However, in the case of depositing by mixing titanium and nickel as in Comparative Example, even if the physical properties of the prepared iron foam is poor or good physical properties, the abnormality occurred in winding the iron foam after plating or after heat treatment.

이것은 비교예 D1의 경우 티타늄과 니켈의 혼합 증착비율중에서 니켈의 비율이 5보다 크기 때문에 전기도금시 니켈이 부식되어 불균일한 도금이 이루어져 권취가 불가능하였다. 그리고 비교예 D2의 경우 티타늄과 니켈의 혼합 증착비율 중에서 니켈의 비율이 2보다 낮았기 때문에 전도성 개선 효과가 떨어져 균일한 도금층을 얻기 어려워 권취가 불가능하였다.In the case of Comparative Example D1, since the ratio of nickel is greater than 5 in the mixed deposition ratio of titanium and nickel, nickel is corroded during electroplating, resulting in uneven plating, and thus winding is impossible. In the case of Comparative Example D2, since the ratio of nickel in the mixed deposition ratio of titanium and nickel was lower than 2, the conductivity improvement effect was reduced, so that it was difficult to obtain a uniform plating layer, and thus winding was impossible.

3. 티타늄-구리(Ti-Cu) 증착 실시예3. Titanium-Cu Deposition Examples

실시예 E1 ~ 실시예 E2 Example E1 to Example E2

준비된 폴리우레탄 폼에 티타늄과 구리를 함께 증착하였다.Titanium and copper were deposited together on the prepared polyurethane foam.

실시예 E1은 티타늄과 구리의 혼합 증착비율은 5:5로 증착하였으며, 증착된 티타늄과 구리의 혼합층은 그 두께가 0.17 ㎛이였다. 그리고 나머지 실험조건은 염화니켈(g/L)을 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예 A5와 동일하였다.In Example E1, a mixed deposition ratio of titanium and copper was deposited at 5: 5, and the deposited layer of titanium and copper had a thickness of 0.17 μm. The rest of the experimental conditions were the same as in Example A5 except that nickel chloride (g / L) was not added.

그리고 실시예 E2는 티타늄과 구리의 혼합 증착비율은 7:3으로 증착하였으며, 증착된 티타늄과 구리의 혼합층은 그 두께가 0.2 ㎛이였다. 그리고 나머지 실험조건은 염화니켈(g/L)을 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예 A7과 동일하였다.In Example E2, the mixed deposition ratio of titanium and copper was deposited at 7: 3, and the deposited layer of titanium and copper had a thickness of 0.2 μm. The rest of the experimental conditions were the same as in Example A7 except that nickel chloride (g / L) was not added.

한편, 비교예 F1은 티타늄과 구리의 혼합 증착비율은 4:6로 증착하였으며, 증착된 티타늄과 구리의 혼합층은 그 두께가 0.17 ㎛이였다. 그리고 나머지 실험조건은 염화구리(g/L)를 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예 A6과 동일하였다.On the other hand, in Comparative Example F1, the deposition ratio of titanium and copper was deposited at 4: 6, and the deposited layer of titanium and copper had a thickness of 0.17 μm. The rest of the experimental conditions were the same as in Example A6 except that copper chloride (g / L) was not added.

그리고 비교예 F2는 티타늄과 구리의 혼합 증착비율은 9:1로 증착하였으며, 증착된 티타늄과 구리의 혼합층은 그 두께가 0.2 ㎛이였다. 그리고 나머지 실험조건은 염화니켈(g/L)을 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예 A5와 동일하였다. In Comparative Example F2, the mixed deposition ratio of titanium and copper was deposited at 9: 1, and the deposited layer of titanium and copper had a thickness of 0.2 μm. The rest of the experimental conditions were the same as in Example A5 except that nickel chloride (g / L) was not added.

아래 표5에서는 이와 같은 실시예와 비교예의 실험조건을 나타낸다.Table 5 below shows experimental conditions of Examples and Comparative Examples.

염화제1철(g/L)Ferrous Chloride (g / L) 황산제1철(g/L)Ferrous Sulfate (g / L) 염화
암모늄(g/L)
Chloride
Ammonium (g / L)
염화니켈(g/L)Nickel Chloride (g / L) 염화 구리(mg/L)Copper Chloride (mg / L) 말론산(g/L)Malonic acid (g / L) 삼염화바나듐(g/L)Vanadium trichloride (g / L) 도금
온도
Plated
Temperature
pHpH
실시예 E1Example E1 420420 6565 -- -- -- 2.02.0 -- 85℃85 ℃ 2.32.3 실시예 E2Example E2 5050 280280 3636 -- -- 6.06.0 -- 93℃93 ℃ 0.70.7 비교예 F1Comparative Example F1 430430 -- -- -- -- 2.82.8 0.30.3 93℃93 ℃ 1.51.5 비교예 F2Comparative Example F2 420420 6565 -- -- -- 2.02.0 -- 85℃85 ℃ 2.32.3

이와 같이 실험한 티타늄-구리 증착층을 이용하여 제조한 철 폼의 물리적 특성과 권취 지름은 아래 표6에 나타내었다.The physical properties and winding diameters of the iron foam prepared using the titanium-copper deposited layer thus tested are shown in Table 6 below.

연신율(%)Elongation (%) 인장강도(N/㎠)Tensile Strength (N / ㎠) 도금 후 최소권취 지름(mm)Minimum winding diameter after plating (mm) 열처리 후 최소권취 지름 (mm)Minimum winding diameter after heat treatment (mm) 비고Remarks 실시예 E1Example E1 12.712.7 35.835.8 Φ50Φ50 Φ30Φ30 -- 실시예 E2Example E2 12.812.8 36.236.2 Φ50Φ50 Φ30Φ30 -- 비교예 F1Comparative Example F1 -- -- 권취 불가능Unwinding 권취 불가능Unwinding 불균일 도금Non-uniform plating 비교예 F2Comparative Example F2 -- -- 권취 불가능Unwinding 권취 불가능Unwinding 불균일 도금Non-uniform plating

본 실시예의 결과를 나타내는 표6에서와 같이 실시예의 경우 모두 우수한 연신율과 높은 인장강도를 나타내고 아울러 도금후에나 열처리 후에도 시트 상태의 철 폼을 권취하는데 끊김이 없이 잘 권취되는 것을 알 수 있다.As shown in Table 6 showing the results of this embodiment, all of the examples show excellent elongation and high tensile strength, and it can be seen that the coils are well wound without winding in winding the sheet of iron foam even after plating or after heat treatment.

그러나 비교예에서와 같이 티타늄과 구리를 혼합하여 증착시켰을 경우 제조된 철 폼의 물리적 성질이 좋지 않거나 물리적 성질이 좋더라도 도금후에나 열처리후에 철 폼을 권취하는데 이상이 발생하였다. However, in the case of depositing by mixing titanium and copper as in Comparative Example, even if the physical properties of the prepared iron foam is poor or good physical properties, the abnormality occurred in winding the iron foam after plating or after heat treatment.

이것은 비교예 F1의 경우 티타늄과 구리의 혼합 증착비율중에서 구리의 비율이 5보다 크기 때문에 전기도금시 구리가 부식되어 불균일한 도금이 이루어져 권취가 불가능하였다. 그리고 비교예 F2의 경우 티타늄과 구리의 혼합 증착비율 중에서 구리의 비율이 2보다 낮았기 때문에 전도성 개선 효과가 떨어져 균일한 도금층을 얻기 어려워 권취가 불가능하였다.In the case of Comparative Example F1, since the ratio of copper in the mixed deposition ratio of titanium and copper is larger than 5, copper was corroded at the time of electroplating, resulting in uneven plating, and thus winding was impossible. In Comparative Example F2, since the ratio of copper in the mixed deposition ratio of titanium and copper was lower than 2, the effect of improving the conductivity was inferior, and it was difficult to obtain a uniform plating layer, and thus winding was impossible.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it is within the scope of the present invention.

도1는 본 발명의 실시예 A1에 따라 제조한 도금된 전도성 다공체를 열처리하여 철 폼을 제조한 후 찍은 SEM 사진이다. Figure 1 is a SEM photograph taken after the iron conductive plate prepared by heat-treating the plated conductive porous body prepared according to Example A1 of the present invention.

도2는 도1의 철 폼의 표면을 확대하여 찍은 SEM 사진이다. FIG. 2 is an enlarged SEM photograph of the surface of the iron foam of FIG.

도3은 본 발명의 비교예 B1에 따라 제조한 도금된 전도성 다공체의 열처리 단계 전의 SEM 사진이다Figure 3 is a SEM photograph before the heat treatment step of the plated conductive porous body prepared according to Comparative Example B1 of the present invention

Claims (22)

개방형 셀을 갖는 망상 구조체로서 상기 구조체는 중량 %로, A network structure having open cells, the structure in weight percent, 티타늄의 함유량이 0.01% 내지 1%이고, 탄소(carbon)의 함유량이 0.001% 내지 0.5%이며, 나머지는 철로 이루어지고 기타 불가피한 불순물이 함유되어진 개방형 셀을 갖는 철 폼.An iron foam having an open cell containing from 0.01% to 1% of titanium, from 0.001% to 0.5% of carbon, the remainder being iron and containing other unavoidable impurities. 제 1 항에서,In claim 1, 상기 구조체는 0.01% 내지 1%의 니켈 및 0.01% 내지 1%의 구리 중에서 선택된 금속을 더욱 함유하는 개방형 셀을 갖는 철 폼. The structure is an iron foam having an open cell further containing a metal selected from 0.01% to 1% nickel and 0.01% to 1% copper. 제 2 항에서,In claim 2, 상기 구조체에서 티타늄(Ti)과 니켈(Ni)을 함유될 경우 그 함유 비율은 티타늄(Ti) 50~80%, 니켈(Ni) 20~50%이고, 티타늄(Ti)과 구리(Cu)가 함유될 경우 그 함유 비율은 티타늄(Ti) 50~80%, 구리(Cu) 20~50%인 개방형 셀을 갖는 철 폼.When the structure contains titanium (Ti) and nickel (Ni), the content thereof is 50 to 80% of titanium (Ti), 20 to 50% of nickel (Ni), and titanium (Ti) and copper (Cu). Iron foam having open cells of 50 to 80% titanium (Ti) and 20 to 50% copper (Cu). 유기 다공체를 준비하는 단계;와Preparing an organic porous body; and 상기 유기 다공체의 표면에 티타늄(Ti)을 증착시켜 전도성 다공체를 준비하는 단계; 와Preparing a conductive porous body by depositing titanium (Ti) on the surface of the organic porous body; Wow 상기 전도성 다공체를 염화제1철(FeCl2ㆍ4H2O)을 포함하고, 말론산(malonic acid), 염화암모늄(NH4Cl), 삼염화바나듐(VCl3) 중 적어도 하나 이상의 물질이 첨가되며, pH 가 0.5 내지 2.5인 철 전기도금액을 통과하여 상기 전도성 다공체 표면에 철을 전기도금하는 단계; 및 The conductive porous body includes ferrous chloride (FeCl 2 · 4H 2 O), at least one material of malonic acid, ammonium chloride (NH 4 Cl), vanadium trichloride (VCl 3 ) is added, electroplating iron on the surface of the conductive porous body through an iron electroplating solution having a pH of 0.5 to 2.5; And 상기 철이 도금된 전도성 다공체를 열처리로에 장입하여 상기 유기 다공체 성분을 제거하기 위한 열처리 단계를A heat treatment step of removing the organic porous body component by charging the iron-coated conductive porous body to a heat treatment furnace 포함하는 철 폼의 제조방법. Method for producing an iron foam containing. 제 4 항에서,In claim 4, 상기 전도성 다공체 준비단계는 니켈(Ni) 및 구리(Cu) 중 어느 하나의 금속을 더욱 증착시키는 철 폼의 제조방법. The conductive porous body preparation step is a method of manufacturing an iron foam to further deposit any one metal of nickel (Ni) and copper (Cu). 제 5 항에서,In claim 5, 상기 전도성 다공체 준비단계는 티타늄(Ti)과 니켈(Ni)을 혼합하여 증착할 경우 그 증착 비율은 티타늄(Ti) 50~80% 대 니켈(Ni) 20~50%이고, 티타늄(Ti)과 구리(Cu)를 혼합하여 증착할 경우 그 증착 비율은 티타늄(Ti) 50~80% 대 구리(Cu) 20~50%인 철 폼의 제조방법.In the conductive porous preparation step, when titanium (Ti) and nickel (Ni) are mixed and deposited, the deposition rate is 50 to 80% of titanium (Ti) to 20 to 50% of nickel (Ni), and titanium (Ti) and copper When (Cu) is mixed and deposited, the deposition rate is 50 to 80% of titanium (Ti) versus 20 to 50% of copper (Cu). 제 4 항에서, In claim 4, 상기 전도성 다공체 준비단계는 롤투롤 설비에서 PVD(Physical vapor deposition)의 방법으로 증착하는 철 폼의 제조방법. The conductive porous body preparing step is a method of manufacturing iron foam deposited by a method of physical vapor deposition (PVD) in a roll-to-roll facility. 제 7 항에서, In claim 7, 상기 증착은 상기 다공체에 0.02㎛ 내지 0.3㎛ 로 증착하는 철 폼의 제조방법.The deposition is a method of manufacturing the iron foam to be deposited in the porous body at 0.02㎛ to 0.3㎛. 제 4 항에서, In claim 4, 상기 유기 다공체는 폴리머 발포체, 부직포, 유기 직물 중에서 선택된 어느 하나인 철 폼의 제조방법. The organic porous body is any one selected from polymer foam, non-woven fabric, organic fabrics. 제 9 항에서, In claim 9, 상기 유기 다공체는 폴리우레탄 폼 및 다공성 유기직물 중에서 선택된 어느것인 철 폼의 제조방법.The organic porous body is any one selected from the group consisting of polyurethane foam and porous organic fabric iron foam. 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에서 In any one of claims 4 to 10 상기 철 전기도금액은 황산제1철(FeSO4ㆍ7H2O), 염화니켈(NiCl2ㆍ6H2O), 염화구리(CuCl2ㆍ2H2O) 중 적어도 어느 하나의 이상의 물질을 더욱 포함하는 철 폼의 제조방법. The iron electroplating solution further includes at least one of ferrous sulfate (FeSO 4 · 7H 2 O), nickel chloride (NiCl 2 · 6H 2 O), and copper chloride (CuCl 2 · 2H 2 O). Method for producing iron foam. 제 11 항에서 In paragraph 11 상기 철 전기도금액은 염화제1철은 30~450g/L로, 황산제1철(FeSO4ㆍ7H2O)은 50~350g/L로, 염화니켈(NiCl2ㆍ6H2O)은 1~10g/L로, 염화구리(CuCl2ㆍ2H2O)는 5~50mg/L로 첨가되는 철 폼의 제조방법. The iron electroplating solution is ferrous chloride 30 ~ 450g / L, ferrous sulfate (FeSO 4 · 7H 2 O) is 50 ~ 350g / L, nickel chloride (NiCl 2 · 6H 2 O) is 1 - to 10g / L, copper chloride (CuCl 2 and 2H 2 O) the method of manufacturing an iron form to be added to the 5 ~ 50mg / L. 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에서 In any one of claims 4 to 10 상기 철 전기도금액은 말론산(malonic acid)은 1~10g/L로, 염화암모늄(NH4Cl)은 30~150g/L로, 삼염화바나듐(VCl3)은 0.1~2g/L로 첨가되는 철 폼의 제조방법. The iron electroplating solution is added to malonic acid (malonic acid) 1 ~ 10g / L, ammonium chloride (NH 4 Cl) 30 ~ 150g / L, vanadium trichloride (VCl 3 ) is added at 0.1 ~ 2g / L Method of making iron foam. 제 12 항에서 In claim 12 상기 철 전기도금액은 말론산(malonic acid)은 1~10g/L로, 염화암모늄(NH4Cl)은 30~150g/L로, 삼염화바나듐(VCl3)은 0.1~2g/L로 첨가되는 철 폼의 제조방법.The iron electroplating solution is added to malonic acid (malonic acid) 1 ~ 10g / L, ammonium chloride (NH 4 Cl) 30 ~ 150g / L, vanadium trichloride (VCl 3 ) is added at 0.1 ~ 2g / L Method of making iron foam. 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에서 In any one of claims 4 to 10 상기 철 전기도금액의 온도는 75℃ ~ 95℃ 인 철 폼의 제조방법. The iron electroplating solution is a temperature of 75 ℃ ~ 95 ℃ manufacturing method of iron foam. 제 11 항에서 In paragraph 11 상기 철 전기도금액의 온도는 75℃ ~ 95℃ 인 철 폼의 제조방법.The iron electroplating solution is a temperature of 75 ℃ ~ 95 ℃ manufacturing method of iron foam. 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에서 In any one of claims 4 to 10 상기 전기도금 단계에서, 도금조의 겉보기 음극 전류밀도가 100 A/m2 ~ 1000A/m2 인 철 폼의 제조 방법. In the electroplating step, the cathode current density plating an apparent set of 100 A / m 2 ~ 1000A / m 2 The method of producing a ferrous form. 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에서 In any one of claims 4 to 10 상기 열처리단계는 상기 도금된 전도성 다공체를 터널식 로에 넣고, 불활성 가스 또는, 수소가스가 희석된 불활성 가스를 상기 터널식 로에 주입해 온도를 상온부터 500℃ ~ 600℃ 로 승온시켜 10분 ~ 60분으로로 유지한 다음, 100℃ 이하로 냉각하여 철 폼 내부의 유기성분을 제거하는 철 폼의 제조방법. In the heat treatment step, the plated conductive porous body is placed in a tunnel furnace, and an inert gas or an inert gas in which hydrogen gas is diluted is injected into the tunnel furnace, and the temperature is raised from 500 ° C to 600 ° C to 10 minutes to 60 minutes. After maintaining, cooling to 100 ℃ or less to remove the organic components inside the iron foam manufacturing method. 제 18 항에서 In paragraph 18 상기 열처리단계는 상기 유기성분이 제거 된 철 폼을 터널식 산화로에 넣고, 산소 가스가 희석된 불활성 가스를 상기 터널식 산화로에 주입하여 온도를 500℃ ~ 600℃ 으로 승온시켜 10분 ~ 30분으로 유지한 다음 100℃ 이하로 냉각하여 잔류하는 카본(carbon)을 제거하는 단계를 더욱 포함하는 철 폼의 제조방법.In the heat treatment step, the iron foam from which the organic components have been removed is placed in a tunnel oxidation furnace, and an inert gas diluted with oxygen gas is injected into the tunnel oxidation furnace to maintain a temperature of 10 minutes to 30 minutes by raising the temperature to 500 ° C to 600 ° C. And then cooling to less than 100 ℃ manufacturing method of iron foam further comprising the step of removing the remaining carbon (carbon). 제 18 항에서,In claim 18, 상기 열처리 단계에서 상기 유기 성분이 제거된 철 폼을 터널식 환원로에 넣고, 불활성 가스로 희석된 수소(H2) 가스를 상기 터널식 환원로에 주입해 온도를 950℃ ~ 1150℃ 이하로 승온시켜 10분 ~ 60분으로 유지하여 환원분위기에서 고온 열처리를 한 다음, 400℃ ~ 600℃이하의 온도범위로 냉각하고 그 온도에서 10분 ~ 60분 이하로 유지한 다음 100℃ 이하로 냉각하는 것을 포함하는 철 폼의 제조방법. In the heat treatment step, the iron foam from which the organic components have been removed is placed in a tunnel type reduction furnace, and hydrogen (H 2 ) gas diluted with an inert gas is injected into the tunnel type reduction furnace to raise the temperature to 950 ° C. to 1150 ° C. or less. After the high temperature heat treatment in a reducing atmosphere by maintaining a minute to 60 minutes, and then cooled to a temperature range of 400 ℃ ~ 600 ℃ or less, and maintaining at 10 ~ 60 minutes or less at that temperature and then cooling to 100 ℃ or less Method of making iron foam. 제 19 항에서,In claim 19, 상기 열처리 단계에서 상기 잔류 카본이 제거된 철 폼을 터널식 환원로에 넣고, 불활성 가스로 희석된 수소(H2) 가스를 상기 터널식 환원로에 주입해 온도를 950℃ ~ 1150℃ 이하로 승온시켜 10분 ~ 60분으로 유지하여 환원분위기에서 고온 열처리를 한 다음, 400℃ ~ 600℃이하의 온도범위로 냉각하고 그 온도에서 10분 ~ 60분 이하로 유지한 다음 100℃ 이하로 냉각하는 것을 포함하는 철 폼의 제조방법. The iron foam from which the residual carbon was removed in the heat treatment step was placed in a tunnel type reduction furnace, and hydrogen (H 2 ) gas diluted with an inert gas was introduced into the tunnel type reduction furnace to raise the temperature to 950 ° C. to 1150 ° C. or less. After the high temperature heat treatment in a reducing atmosphere by maintaining a minute to 60 minutes, and then cooled to a temperature range of 400 ℃ ~ 600 ℃ or less, and maintaining at 10 ~ 60 minutes or less at that temperature and then cooling to 100 ℃ or less Method of making iron foam. 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에서 In any one of claims 4 to 10 상기 철 폼의 제조 방법은 연속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철 폼 제조 방법.The iron foam manufacturing method is characterized in that the continuous production method.
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