KR20130134504A - 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법 및 이 코팅층을 갖는 금속재료 - Google Patents

금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법 및 이 코팅층을 갖는 금속재료 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법은, 탄소나노튜브에 산소를 포함하는 기능기를 도입하여 기능화 탄소나노튜브를 형성하는 탄소나노튜브의 화학적 기능화 단계; 상기 탄소나노튜브의 화학적 기능화 단계에서 형성된 기능화 탄소나노튜브를 첨가한 전해액을 제조하는 전해액 제조단계; 및 상기 전해액 내에서 금속 모재를 양극으로 하여 플라즈마 유도 코팅을 실시하는 코팅단계를 포함한다.
본 발명은, 카르복실기로 기능화된 탄소나노튜브를 사용하여 전해액 내에서 탄소나노튜브의 분산성과 이동성을 향상시킴으로써, 플라즈마 유도 코팅 과정에서 더욱 많은 탄소나노튜브가 산화막 코팅층에 포함되도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제조방법으로 제조된 금속재료는, 산화막 코팅층 내에 다량의 탄소나노튜브를 함유하여 코팅층의 색이 진하기 때문에 높은 방사율 특성을 갖는다.

Description

금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법 및 이 코팅층을 갖는 금속재료{METHOD FOR FORMING COATING HAVING CARBON NANOTUBE ON METALLIC MATERIAL AND METALLIC MATERIAL HAVING THE COATING}
본 발명은 알루미늄이나 마그네슘과 같은 금속재료의 표면에 코팅층을 형성하는 방법 및 이 코팅층을 갖는 금속재료에 관한 것으로, 더 자세하게는 금속재료에 화학적으로 안정하고 기계적 강도가 뛰어난 탄소나노튜브가 고르게 분산된 코팅층을 형성하는 방법 및 이 코팅층을 갖는 금속재료에 관한 것이다.
일반적으로 금속재료는 표면의 보호와 함께 외관을 향상시키기 위하여 그 표면에 다양한 코팅층을 형성하여 사용한다. 특히, 알루미늄이나 마그네슘과 같은 합금의 경우에는 표면의 취약한 내식성을 극복하기 위하여 다양한 표면처리 기술이 발달하였으며, 그 중에서도 양극산화(anodizing)에 의한 표면 처리 방법이 많이 사용된다.
양극산화는 대상이 되는 금속을 전해액 내에서 양극으로 위치시키고 전류를 흘려줌으로써, 금속의 표면에 산화막을 코팅하는 방법이다. 이러한 양극산화는 치밀한 산화막을 형성할 수 있는 장점이 있으나, 황산과 크롬산 등 인체에 유해한 성분이 함유된 산분위기의 전해액을 사용하는 문제가 있다.
이러한 양극산화의 문제를 해결하기 위하여 최근에 플라즈마 유도 코팅 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 플라즈마 유도 코팅 기술은 대상 금속을 양극으로 위치한 상태에서 DC 또는 AC 조건에서 수행이 가능하며, 금속의 표면 근처에서 발생된 산소 가스 기포에서 절연파괴(dielectric breakdown)가 일어나는 순간 생성되는 수많은 미세 방전들이, 양극에 위치된 대상 금속 및 전해질과 반응하여 산화막을 형성하는 것이다. 이러한 플라즈마 유도 코팅 기술은 양극산화에 더불어 전기화학적인 반응이 함께 일어나면서 산화막을 형성하기 때문에 코팅층과 금속 모재 사이의 접착성이 매우 뛰어나며, 양극산화 공정에 비하여 높은 pH 조건에서 수행할 수 있어서 친환경적이다.
한편, 플라즈마 유도 코팅 과정에서 형성된 산화막에는 양극산화로 인한 산화막과 마찬가지로 미세한 기공이 형성되기 때문에, 플라즈마 유도 코팅 과정에서 전해액에 여러 가지 물질을 혼합함으로써 산화막의 치밀성을 높임과 동시에 외관을 향상시키려는 노력이 계속되고 있다. 이에 본 발명의 발명자들은 화학적으로 안정하고 기계적 강도가 뛰어난 탄소나노튜브를 전해액에 포함하여 플라즈마 유도 코팅을 수행하는 기술을 발명하여 출원(대한민국특허출원 제10-2011-0055450호)하였다.
최근에는 LED 조명의 개발과 전자부품의 소형화 경향에 따라서 LED 조명용 히트싱크와 CPU와 같은 반도체의 방열판과 같이 방열특성이 뛰어난 금속재료에 대한 수요가 증가하고 있다. 금속의 방열특성은 금속 표면의 방사율(emissivity)과 연관이 높다. 플라즈마 유도 코팅으로 형성된 산화막의 경우에는 플라즈마 유도 코팅 시에 첨가하는 물질에 따라서 표면의 색상을 조절할 수 있기 때문에 방사율을 높일 수 있을 것으로 생각되었으며, 특히 탄소나노튜브를 첨가하는 경우에는 산화막이 검은 빛을 띄기 때문에 방사율이 높아질 것으로 여겨졌으나, 전해액에 탄소나노튜브를 분산시키는 것만으로는 원하는 방사율의 코팅층을 형성하는데 너무 많은 시간이 걸리는 단점이 있어 방열용 제품의 제조에는 적용하지 못하였다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 탄소나노튜브의 전해액 내 분산성과 이동성을 향상시켜 탄소나노튜브의 포함량을 증가시킨 코팅층의 형성방법 및 그에 따라 제조되어 방사율 특성이 향상된 금속재료를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법은, 탄소나노튜브에 산소를 포함하는 기능기를 도입하여 기능화 탄소나노튜브를 형성하는 탄소나노튜브의 화학적 기능화 단계; 상기 탄소나노튜브의 화학적 기능화 단계에서 형성된 기능화 탄소나노튜브를 첨가한 전해액을 제조하는 전해액 제조단계; 및 상기 전해액 내에서 금속 모재를 양극으로 하여 플라즈마 유도 코팅을 실시하는 코팅단계를 포함한다.
본 발명의 발명자들은 산소를 포함하는 기능기가 도입된 탄소나노튜브는 음전하로 대전되는 점을 이용하여, 플라즈마 유도 코팅 단계에서 탄소나노튜브가 코팅 대상인 양극으로 이동하는 양을 증가시킨 본 발명의 코팅층 형성 방법을 개발하였다.
이때, 탄소나노튜브의 화학적 기능화 단계는 질산과 황산의 혼합산을 이용하여 탄소나노튜브의 끝부분 또는 표면을 화학적으로 산화시키는 것일 수 있다. 탄소나노튜브에 기능기를 도입하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 혼합산을 이용하는 방법을 적용할 수 있으며, 특히 기능기로서 카르복실기를 도입하는 것이 가능하다.
그리고 전해액의 pH가 10 이상인 경우에 탄소나노튜브의 제타전위가 증가하여 양극으로의 이동도를 높일 수 있으며, 전해액은 8~12g/ℓ 농도의 규산나트륨(Na2SiO3)을 포함하는 것이 좋으며, 전기전도도가 1.0mS/cm 이상인 것이 바람직하다.
또한, 전해액을 제조한 과정에서 기능화 탄소나노튜브가 분산된 분산용액을 첨가하는 방법을 적용할 수 있다. 이 분산용액에 포함된 기능화 탄소나노튜브의 농도가 1wt% 이상이며, 전해액에 첨가되는 상기 분산용액의 농도가 30 mℓ/ℓ 이상인 것이 바람직하다.
코팅단계에서는 전류밀도가 50~300mA/cm2의 범위인 교류전류를 인가할 수 있다.
그리고 코팅 대상이 되는 금속은 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘 및 마그네슘 합금 중에 하나인 것이 좋으며, 특히 4.5~6.5wt% 범위의 아연과 2.0~3.0wt% 범위의 마그네슘을 포함하는 알루미늄 합금일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 형태에 의한 금속재료는, 금속 모재; 및 상기 금속 모재의 표면에 상기한 방법에 의해 형성된 코팅층으로 구성되며, 상기 코팅층이 산소를 포함하는 기능기를 갖는 탄소나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
코팅 대상이 되는 금속 모재는 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘 및 마그네슘 합금 중에 하나인 것이 좋으며, 특히 4.5~6.5wt% 범위의 아연과 2.0~3.0wt% 범위의 마그네슘을 포함하는 알루미늄 합금일 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 카르복실기로 기능화된 탄소나노튜브를 사용하여 전해액 내에서 탄소나노튜브의 분산성과 이동성을 향상시킴으로써, 플라즈마 유도 코팅 과정에서 더욱 많은 탄소나노튜브가 산화막 코팅층에 포함되도록 하는 효과가 있다.
나아가, 본 발명의 제조방법은 탄소나노튜브의 분산성이 뛰어나기 때문에 전해액의 구성을 단순화할 수 있으며, 환경유해물질의 사용량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제조방법으로 제조된 금속재료는, 산화막 코팅층 내에 다량의 탄소나노튜브를 함유하여 코팅층의 색이 진하기 때문에 높은 방사율 특성을 갖는다.
도 1은 본 실시예에서 사용된 카르복실기가 도입된 탄소나노튜브의 전자현미경 사진이다.
도 2는 카르복실기로 기능화된 탄소나노튜브의 제타전위를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3 내지 5는 본 실시예에 따라서 100초 동안 형성된 코팅층의 저배율과 고배율의 표면사진 및 단면사진이다.
도 6 내지 8은 본 실시예에 따라서 300초 동안 형성된 코팅층의 저배율과 고배율의 표면사진 및 단면사진이다.
도 9 내지 11은 본 실시예에 따라서 600초 동안 초 동안 형성된 코팅층의 저배율과 고배율의 표면사진 및 단면사진이다.
도 12 내지 14는 본 실시예에 따라서 900초 동안 형성된 코팅층의 저배율과 고배율의 표면사진 및 단면사진이다.
도 15는 본 실시예에 따라 형성된 코팅층에 대한 EDS 성분분석 결과이다.
도 16은 본 실시예에 따라 형성된 코팅층의 외관을 촬영한 사진이다.
도 17은 비교예에 따라 형성된 코팅층의 외관을 촬영한 사진이다.
도 18은 본 실시예에 따라 코팅층이 형성된 알루미늄 합금과 다른 비교예들에 대하여 측정한 방사에너지를 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 실시예에 따라 코팅층이 형성된 알루미늄 합금과 다른 비교예들에 대하여 측정한 방사율을 나타내는 그래프이다.
먼저, 본 발명의 금속 재료의 표면에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법을 설명한 뒤에, 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명한다.
본 발명의 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법은, 탄소나노튜브에 산소를 포함하는 기능기를 도입하여 기능화 탄소나노튜브를 형성하는 탄소나노튜브의 화학적 기능화 단계와 이 기능화 탄소나노튜브를 첨가한 전해액을 제조하는 전해액 제조단계 및 전해액 내에서 금속 모재를 양극으로 하여 플라즈마 유도 코팅을 실시하는 코팅단계를 포함하여 구성된다.
탄소나노튜브의 화학적 기능화 단계는 탄소나노튜브에 카르복실기(-COOH))와 같은 기능기를 도입하는 과정이며, 일반적으로 황산과 질산 등의 혼합산을 이용하여 탄소나노튜브의 끝이나 중간 부분을 산화시키는 방법으로 카르복실기와 같은 기능기를 탄소나노튜브에 도입할 수 있다. 탄소나노튜브에 기능기를 도입하는 방법은 혼합산을 이용하는 방법 외에 다양한 방법이 모두 적용될 수 있으며, 방법이 특별히 제한되지 않는다. 또한, 시중에 판매중인 화학적으로 기능화된 탄소나노튜브를 구입하여 이용할 수도 있다.
화학적으로 기능화된 탄소나노튜브는 음전하로 대전되어, 물 분자와의 인력이 증가하여 수용액이나 알코올 류의 용액에서 침전현상이 발생하지 않고 정전기적으로 안정한 용액을 형성할 수 있다.
전해액 제조단계는 규산나트륨과 화학적으로 기능화된 탄소나노튜브를 포함하는 전해액을 제조하는 과정이며, 화학적으로 기능화된 탄소나노튜브는 탄소나노튜브를 분산시킨 용액을 전해액에 첨가하는 방법으로 포함시킬 수 있다.
전해액의 조성은 특별히 제한되지 않으나, 규산나트륨을 8~12g/ℓ의 농도 범위로 포함하고 전기전도도가 1.0mS/cm 이상인 것이 바람직하다.
그리고 기능화된 탄소나노튜브를 1wt%이상의 농도로 포함하는 용액을 사용하여, 전해액 내에서 용액의 농가가 30 mℓ/ℓ이상이 되도록 첨가하는 것이 좋다.
코팅단계는 코팅 대상인 금속 모재를 전해액에 침지하고, 대상 금속을 양극으로 하여 플라즈마 유도 코팅을 수행하는 과정이며, 음극으로는 스테인리스 강을 사용할 수 있다.
금속 모재는 양극산화를 적용할 수 있는 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘 및 마그네슘 합금을 적용할 수 있으며, 재료의 조성은 특별히 제한되지 않는다. 일반적으로 많이 사용되는 알루미늄 합금으로서 4.5~6.5 wt%의 아연과 2.0~3.0 wt% 의 마그네슘을 포함하는 알루미늄 합금을 이용할 수 있다.
본 발명의 발명자들은 카르복실기로 기능화된 탄소나노튜브가 음전하로 대전되는 점에서, 플라즈마 유도 코팅단계에서 전해액 내에 양극으로 위치된 금속 모재를 향한 이동속도가 높아질 것으로 판단하고, 카르복실기로 기능화된 탄소나노튜브의 제타전위(zeta potential)를 측정하였다.
도 1은 본 실시예에서 사용된 카르복실기가 도입된 탄소나노튜브의 전자현미경 사진이다. 사진에 나타난 것과 같이 카르복실기가 도입되어 복잡한 형상을 나타내는 것을 확인할 수 있으며, 분산성이 높은 것을 확인할 수 있다.
도 2는 카르복실기로 기능화된 탄소나노튜브의 제타전위를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도시된 것과 같이 용액의 pH가 증가할수록 제타전위가 음의 방향으로 커지며, 양극으로 위치된 금속 모재 쪽으로 이동이 빠를 것으로 예상된다. 특히 pH 10까지는 pH가 증가함에 따라 제타전위는 음의 방향으로 선형적으로 커지고 있으며, pH가 10 이상인 용액부터 pH 증가에 따른 제타전위의 변화가 감소하고 있으므로 pH가 10이상인 용액을 이용하는 것이 효과가 뛰어난 것을 알 수 있다.
[실시예]
먼저, 시판 중인 카르복실기로 기능화된 탄소나노튜브가 1wt%로 분산된 용액을 준비하였다.
다음으로 전해액을 제조하였으며, 전해액은 규산나트륨(Na2SiO3)을 10g/ℓ의 농도로 첨가하고, 1wt%의 카르복실기로 기능화된 탄소나노튜브 용액을 50mℓ/ℓ의 농도로 첨가하여 구성하였다.
제조된 전해액의 pH는 11.27이었으며, 전기전도도(EC)는 1.1mS/cm 이었다.
마지막으로 금속 모재를 전해액 내에 양극으로 침지하고 플라즈마 유도 코팅을 수행하였다.
금속 모재는 알루미늄에 5.1 wt% 아연과 2.1 wt% 마그네슘이 첨가된 알루미늄 합금을 이용하되, 표면을 1000번 사포로 연마한 뒤에 알코올과 아세톤으로 세척하고 건조하였다.
플라즈마 유도 코팅은 30kW 용량의 교류전원을 이용하여 200mA/cm2의 전류밀도를 인가하였고, 전해액의 온도는 293K로 유지하였으며, 음극은 스테인리스 강을 이용하였다.
도 3 내지 5는 본 실시예에 따라서 100초 동안 형성된 코팅층의 저배율과 고배율의 표면사진 및 단면사진이고, 도 6 내지 8은 300초 동안 형성된 코팅층의 저배율과 고배율의 표면사진 및 단면사진이고, 도 9 내지 11은 600초 동안 초 동안 형성된 코팅층의 저배율과 고배율의 표면사진 및 단면사진이며, 도 12 내지 14는 900초 동안 형성된 코팅층의 저배율과 고배율의 표면사진 및 단면사진이다.
도 3, 도 6, 도 9 및 도 12의 저배율 사진에서 확인되는 것과 같이, 플라즈마 유도 코팅시간과 무관하게 코팅층의 표면이 치밀한 구조인 것을 확인할 수 있으며, 이는 탄소나노튜브의 분산성과 이동성의 향상으로 코팅층에 탄소나노튜브가 충분하게 포함되었기 때문인 것으로 보인다.
이는 도 4, 도 7, 도 10 및 도 13의 고배율 사진에서 섬유형상의 탄소나노튜브가 많이 관찰되는 점에서 확인이 가능하다.
한편, 도 5, 도 8, 도 11 및 도 14의 단면사진에서 나타난 것과 같이 플라즈마 유도 코팅 시간이 증가할수록 코팅층의 두께가 두꺼워 지는 것을 확인할 수 있다.
도 15는 본 실시예에 따라 형성된 코팅층에 대한 EDS 성분분석 결과이다. 이를 표로 표시하면 다음과 같다.
시간 C O Al Si Total
100 13.6 56.64 26.58 3.21 100.00
300 14.1 56.31 22.94 6.69 100.00
600 19.71 50.75 17.72 11.81 100.00
900 24.77 47.78 18.59 8.86 100.00
도시된 것과 같이, 코팅 시간이 증가할수록 탄소나노튜브가 코팅층에 많이 유입되어 C의 함량이 계속적으로 증가하는 것을 확인할 수 있으며, Al의 함량이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
도 16은 본 실시예에 따라 형성된 코팅층의 외관을 촬영한 사진이다.
도시된 것과 같이, 코팅 시간이 길수록 탄소나노튜브의 함량이 증가하면서 검은색이 진해지는 것을 알 수 있다.
본 실시예의 카르복실기로 기능화된 탄소나노튜브를 사용한 경우의 효과를 확인하기 위하여, 다음과 같은 비교예에 따라서 코팅층을 형성하였다.
[비교예]
먼저, 카르복실기로 기능화되지 않은 탄소나노튜브가 1 wt%로 분산된 용액을 준비하였다.
다음으로 규산나트륨 20g/ℓ, 수산화칼륨 15g/ℓ, 불화칼륨 5g/ℓ 및 탄소나노튜브가 1wt%로 분산된 용액을 50mℓ/ℓ, 100mℓ/ℓ 및 150mℓ/ℓ의 농도로 첨가한 전해액을 제조하였다.
마지막으로 금속 모재를 전해액 내에 양극으로 침지하고 600초 동안 플라즈마 유도 코팅을 수행하였으며, 이 단계는 실시예의 경우와 동일한 조건으로 수행하였다.
도 17은 비교예에 따라 형성된 코팅층의 외관을 촬영한 사진이다.
도시된 것과 같이, 카르복실기로 기능화 되지 않은 탄소나노튜브가 분산된 용액을 이용한 경우에는 용액의 첨가 농도가 150mℓ/ℓ인 경우에 도 16의 600초 동안 코팅한 코팅층과 비슷한 정도의 검은색을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
본 실시예에 따라 형성된 코팅층의 효과를 확인하기 위하여, 방사율 특성을 측정하였다.
도 18 과 도 19는 본 실시예에 따라 코팅층이 형성된 알루미늄 합금과 다른 비교예들에 대하여 측정한 방사에너지와 방사율을 나타내는 그래프이다.
측정대상은, 본 실시예에 따라 카르복실기로 기능화된 탄소나노튜브를 포함하는 전해액에서 900초 동안 플라즈마 유도 코팅을 수행한 시편("with CNT-COOH"로 표시), 카르복실기로 기능화되지 않은 탄소나노튜브를 포함하는 전해액에서 900초 동안 플라즈마 유도 코팅을 수행한 시편("with CNT"로 표시), 탄소나노튜브를 포함하지 않는 전해액에서 900초 동안 플라즈마 유도 코팅을 수행한 시편("without CNT-COOH"로 표시) 및 연마처리만 실시된 알루미늄 합금 시편("Al alloy"로 표시)이다. 방사에너지와 방사율은 5~20μm의 파장범위에 대하여 퓨리에 변환 적외선 분광광도계를 이용하여 측정하였으며, 80℃의 챔버 내에서 측정하였다.
이들을 표로 정리하면 다음과 같다.
Figure pat00001
이에 따르면, 플라즈마 유도 코팅을 수행한 모든 경우에서 표면 연마처리만을 실시한 알루미늄 합금보다 방사에너지 특성과 방사율 특성이 향상된 것을 확인할 수 있다.
또한, 탄소나노튜브가 포함된 경우에는 낮은 파장에 대한 방사에너지 특성과 방사율 특성이 크게 향상된 것을 확인할 수 있다.
특히, 본 실시예의 카르복실기로 기능화된 탄소나노튜브를 포함한 경우에는 일반 탄소나노튜브를 포함한 경우에 비하여 방사에너지와 방사율이 더욱 향상되었으며, 방사율의 경우에는 0.9를 넘는 수치를 보여 방열재료로서 뛰어난 효과를 발휘할 것으로 보인다.
이와 같이, 본 실시예의 카르복실기로 기능화된 탄소나노튜브를 이용하는 경우에는 전해액 내에서 탄소나노튜브의 이동성이 높아져, 일반적인 탄소나노튜브를 이용하여 플라즈마 유도 코팅을 수행한 경우보다 많은 양의 탄소나노튜브를 코팅층에 포함시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.
나아가 본 실시예의 코팅층은 높은 탄소나노섬유의 함유로 인하여 방사율 특성이 크게 향상되어 방열재료로서 뛰어난 효과를 나타낸다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 탄소나노튜브에 산소를 포함하는 기능기를 도입하여 기능화 탄소나노튜브를 형성하는 탄소나노튜브의 화학적 기능화 단계;
    상기 탄소나노튜브의 화학적 기능화 단계에서 형성된 기능화 탄소나노튜브를 첨가한 전해액을 제조하는 전해액 제조단계; 및
    상기 전해액 내에서 금속 모재를 양극으로 하여 플라즈마 유도 코팅을 실시하는 코팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄소나노튜브의 화학적 기능화 단계가 질산과 황산의 혼합산을 이용하여 탄소나노튜브의 끝부분 또는 표면을 화학적으로 산화시키는 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기능화 탄소나노튜브에 도입된 산소를 포함하는 기능기가 카르복실기인 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전해액의 pH가 10 이상인 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전해액이 규산나트륨(Na2SiO3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전해액에 포함된 규산나트륨의 농도가 8~12g/ℓ인 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전해액의 전기전도도가 1.0mS/cm 이상인 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전해액을 제조하는 단계에서 상기 기능화 탄소나노튜브가 분산된 분산용액을 첨가하는 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 분산용액 내에 분산된 상기 기능화 탄소나노튜브의 농도가 1wt% 이상이며, 상기 전해액에 첨가되는 상기 분산용액의 농도가 30 mℓ/ℓ 이상인 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅단계에서 교류전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 교류전류의 전류밀도가 50~300mA/cm2의 범위인 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속이 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘 및 마그네슘 합금 중에 하나인 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 알루미늄 합금이 아연과 마그네슘을 포함한 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 알루미늄 합금에 상기 아연이 4.5~6.5wt% 범위로 포함되고, 상기 마그네슘이 2.0~3.0wt%로 포함된 것을 특징으로 하는 금속재료에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층을 형성하는 방법.
  15. 금속 모재; 및
    상기 금속 모재의 표면에 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항의 방법에 의해 형성된 코팅층으로 구성되며,
    상기 코팅층이 산소를 포함하는 기능기를 갖는 탄소나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속재료.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 금속 모재가 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘 및 마그네슘 합금 중에 하나인 것을 특징으로 하는 금속재료.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 알루미늄 합금이 아연과 마그네슘을 포함한 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 금속재료.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 알루미늄 합금에 상기 아연이 4.5~6.5wt% 범위로 포함되고, 상기 마그네슘이 2.0~3.0wt%로 포함된 것을 특징으로 하는 금속재료.
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