KR20140004181A - 비금속성 코팅 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

금속 기판 상에 비금속성 코팅을 형성시키는 방법은 상기 금속 기판을 전해 챔버에 정위시키는 단계 및 상기 기판을 전극에 대해 전기적으로 바이어싱시키기 위해 일련의 교번 극성의 전압 펄스를 인가하는 단계를 포함한다. 포지티브 전압 펄스는 기판을 전극에 대해 양극으로 바이어싱시키며, 네가티브 전압 펄스는 기판을 전극에 대해 음극으로 바이어싱시킨다. 포지티브 전압 펄스의 진폭은 정전위적으로 조절되며, 네가티브 전압 펄스의 진폭은 정전류적으로 조절된다.

Description

비금속성 코팅 및 이의 제조방법{NON-METALLIC COATING AND METHOD OF ITS PRODUCTION}
본 발명은 비금속성 코팅 및 금속 기판의 표면 상에 비금속성 코팅을 형성시키는 방법에 관한 것이다.
금속 부품의 표면 상에 적용된 옥사이드 세라믹 층(oxide ceramic layer) 형태의 비금속성 코팅은 통상적으로 높은 내마모성 또는 내부식성을 갖는 부품들이 요구될 때 현대 공학 분야에서 널리 사용된다. 비금속성 코팅은 또한 떠오르는 첨단 기술 분야에서 상당한 전망을 나타낸다.
일례로서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 부품 상에 형성된 알루미나-기반 세라믹 표면 층은 이러한 부품에 대한 보호를 제공하고 이의 기능성을 향상시킨다. 이는 높은 경도, 높은 전기 저항률(electrical resistivity) 및 화학적 안정성과 같은, 알루미나의 우수한 물리적 및 화학적 성질에 기인한 것이다. 이러한 표면 층은 기계 부품(특히 높은 접촉 하중(contact load) 및 변형(strain)을 경험하는 이동부(moving part)용)에서 내마모성 및 내부식성 코팅으로서, 전기 및 전자 공학에서 절연 코팅으로서, 건설에서 장식 코팅(decorative coating)으로서, 그리고 화학 공학 분야에서 화학적 불활성 코팅으로서 널리 사용된다.
옥사이드 세라믹 코팅은 여러 다른 방법들에 의해 금속 기판 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 코팅은 전구체 옥사이드로부터 증착(deposition)에 의해, 증기 또는 액상으로부터 브러싱(brushing), 분무(spraying) 또는 응축(condensation)에 의해 형성될 수 있다. 코팅은 또한 금속 기판 표면의 일부를 옥사이드로 열적 및 전기화학적으로 전환시킴으로써 형성될 수 있다.
증착 코팅 기술은 광범위한 옥사이드 물질들의 사용을 허용하지만 항상 양호한 코팅 접착력, 균질성(uniformity) 및 표면 마감(surface finish)을 제공하지는 못한다.
전환 기술은 보다 양호한 접착력을 제공하지만, 코팅으로서 이용 가능한 옥사이드 물질의 범위는 모 금속(parent metal)의 조성에 의해 제한된다.
열 활성화 전환 방법은 전기화학적 기술에 의해 우선적으로 코팅되는, 경화된 저융점 금속 기판의 처리를 위해서 적합하지 않다. 관련된 전기화학적 전환 방법은 수성 전해질 중에서 금속 표면의 양극 산화(anodic oxidation)를 기반으로 하고, 플라즈마 전해 산화(plasma electrolytic oxidation: PEO)와 같은, 통상적인 저-전압 양극산화(anodising) 및 고전압 플라즈마-보조 공정으로 분류된다. PEO는 또한 마이크로아크(microarc) 또는 마이크로플라즈마(microplasmic) 산화 또는 스파크 양극산화(spark anodising)로서 알려져 있다. 이러한 전기화학적 방법은 밸브 금속(valve metal)(예를 들어, Mg, Al, Ti, Zr, Nb 및 Ta)뿐만 아니라 반금속 및 반도체(예를 들어, Si, Ge 및 GaAs)를 포함하는 광범위한 물질들의 처리를 위해 사용될 수 있다.
양극산화는 가장 일반적이고 다목적의 전기화학적 전환 기술로서, 최대 100㎡의 표면적을 동시에 가공할 수 있도록 용이하게 확장되고 자동화될 수 있다. 부품을 양극 산화처리하기 위해 사용되는 방법은 일반적으로 (i) 전해질 용액을 함유하고 상대 전극이 장착된 탱크에서의 이러한 부품의 침지 단계; (ii) 전해질을 가로지르는 전류를 형성시키기 위한 부품과 상대 전극 사이에서의 전위차의 인가 단계; 및 (iii) 요망되는 두께의 옥사이드 층을 수득하기 위한 소정의 시간 기간에 걸친 전위차의 유지 단계를 포함한다.
산성 및 알칼리성 전해질 용액(전해액) 둘 모두는 양극 산화처리를 위해 사용되지만, 진짜 옥사이드는 단지 그 이전에 형성될 수 있다. 알칼리 용액에서, 양극산화는 불량한 보호 및 기능적 성질을 갖는 다공성 또는 겔-유사 하이드록사이드 증착물을 형성시킨다(미국 특허 제7,780,838호에 기술됨). 일부 산 기반 공정들의 이용(예를 들어, 크롬산 양극산화)은 현재 수반하는 부품들의 유해한 특성으로 인하여 법에 의해 제한되고 있다.
양극산화 동안에, 옥사이드 층은 하기 양극 전기화학적 공정의 결과로서 형성된다:
옥사이드-전해질 계면에서: H2O ↔ O2 - + 2H+ (1)
금속-옥사이드 계면에서: Al ↔ Al3 + + 3e- (2)
순반응: 2Al + 3H2O ↔ Al2O3 + 6H+ + 6e- (3)
전기화학적 공정에 대한 옥시-음이온의 기여는 무시될 정도이며, 양극 막 구조물로의 이들의 혼입은 주로 흡착에 의해 일어난다. 그 결과, 옥시-음이온 함량을 변경시킴으로써 막 화학 조성을 조절하는데 제한된 범위를 가지며, 임의 성능 향상은 단지 추가적인 양극산화후 처리(post-anodizing treatment)에 의해서만 달성될 수 있다. 이러한 처리는 부식방지 및 마찰학적 성능(tribological performance)을 위한 밀봉(sealing) 및 함침, 광학 및 심미적 외관을 위한 착색 및 염색, 및 촉매 성능 및 나노-와이어의 제작을 위한 금속의 장입(loading)을 포함한다.
중요하게, 반응(1)에 따라 방출되는 양성자는 애노드 부근에서 국소적 전해질 산성화를 야기시키는데, 이는 옥사이드 분해 위험을 증가시킨다. 이러한 위험은 금속 기판이 이종(heterogeneous)인 경우이거나 표면이 오염된 경우에 급격하게 증가한다. 이에 따라, 양극산화 이전에 금속 부품의 주의 깊은 제조 및 세정이 필수적이다.
4 미만의 pH를 갖는 전해질에 노출될 때, Al2O3은 심지어 깨끗하고 동종의 표면 상에서도 화학적으로 불안정하게 된다. 이는 최대 허용 전류 밀도를 3 내지 5 A/dm2로 제한하는데, 이는 또한 막 성장률을 제한하고 전해질 조성 및 온도 조절에 대한 엄격한 요건들을 부과한다. 이러한 문제들은 전해질 냉각의 도입, 전해질의 철저한 순환(rigorous circulation) 및 예를 들어, 펄스 또는 AC 전류 모드의 인가에 의한 양극 분극(anodic polarization)의 휴지(pause)에 의해 다루어질 수 있다. 이에 따라, 0 내지 5℃로의 냉동은 통상적으로 최대 30 내지 50㎛의 두께 및 500 내지 600HV의 경도를 갖는 양극 알루미나 막을 형성시키기 위해 사용된다.
미국 특허 제7,776,198호에는 가변적 크기(variable magnitude)의 전류 펄스를 사용함으로써 전해질 흐름에서 물체를 양극 산화처리하는 방법이 기재되어 있으며, 문헌[I. De Graeve, et al., Electrochim. Acta, 52 (2006) 1127-1134]에는 황산 및 인산 용액에서 알루미늄의 AC 양극산화의 연구에 대해 보고되어 있다. 이러한 기술들의 포괄적인 단점에는 DC 모드와 비교하여 코팅 성장률 및 양극산화 효율의 감소가 있는데, 이는 휴지 또는 음극 분극이 옥사이드 막 형성에 기여하지 않는다는 사실에 기인한 것이다.
양극 막은 비정질의 물리적 구조를 갖는다. 1㎛보다 두꺼운 막은 이종으로서, 얇은(0.1 내지 0.3㎛) 내부 배리어 층 및 정렬된 벌집형 셀을 포함하는 두꺼운 다공성 외부 층을 특징으로 한다. 이러한 구조들이 독립된 세라믹 멤브레인의 생산 및 나노제작(nanofabrication)을 위해 유용할 수 있지만, 양극 산화처리된 표면의 평면내(in-plane) 기계적 성질들은 절충되는데, 이는 이들의 마찰학적 성능뿐만 아니라 부품의 부피 강도(bulk strength)에 영향을 미친다.
이에 따라, 확장 가능하고(scalable) 다목적이지만, 양극산화는 복잡한 후-처리 및 마감 절차(finishing procedure)로 처리되지 않는 한, 주의 깊은 표면 제조를 필요로 하고 금속 부품들에 대한 제한된 보호를 제공하는 환경친화적이지 않은 기술이다. 양극 막의 기능적 성능은 또한 이들의 화학적 및 상 조성을 조절할 수 없음으로 인하여 제한된다.
양극산화와 관련된 주요 문제들을 다루기 위한 시도는 수 개의 플라즈마-보조 전기화학적 산화 공정들을 개발하였다. 이러한 것들은 본원에서 일반 용어 PEO로 통일된다. 양극산화와는 달리, PEO는 알칼리성 전해질에서 수행되며, 여기서 금속-전해질 계면에서의 공정은 양성자를 형성시키지 않는다:
2OH- ↔ H2O + O2 - (4)
국소 pH가 7 미만으로 떨어지지 않기 때문에, 옥사이드의 화학적 용해의 위험이 존재하지 않으며, 이에 따라 힘든 표면 준비 및 세정이 요구되지 않는다. 그러나, 옥사이드 성장은 알루미늄 하이드록사이드의 형성에 의해 방해된다:
Al3 + + 3OH- → Al(OH)3 (5)
PEO에 대한 전체 기술적 절차는 양극산화의 절차와 유사하다. 주요 차이들 중 하나는 인가된 전압 크기가 더욱 매우 높다(200 내지 800V)는 것이다. 이러한 높은 인가된 전압은 성장하는 옥사이드 막의 전기적 파괴(electrical breakdown)를 촉발시킨다. 결과적으로, 여러 국소화된 마이크로-방전 사건들이 표면 상에서 일어나고 광의 국소화된 플래시(localised flash)(또한 때때로 '마이크로스파크 방전' 또는 '마이크로아크'로 지칭됨)에서 나타난다. 각 개개의 마이크로-방전 사건 동안에, 얇은 전도성 채널이 빠르게 발달되고 소멸되어서, 막을 가로지르는 전하 및 물질 전달을 위한 단락 경로를 제공한다. 이러한 채널의 코어에서의 온도는 수초에 5 내지 20×103 K까지 상승할 것으로 추정된다. 이는 국소 플라즈마 전구(localized plasma bulb)의 발달을 촉진시키는데, 여기서 플라즈마-보조 화학 반응은 금속 기판의 구성요소와 전해질 사이에서 일어난다. 방전 표면 영역에 인접하여, 반응(5)에 따라 이미 형성된 다공성 및 겔-유사 하이드록사이드 증착물은 탈수되고 소결되고 재결정화된다. 금속 및 전해질 종 둘 모두를 포함하는 고온 및 혼합된 옥사이드(예를 들어, 스피넬) 상들은 이러한 방식으로 최대 200 내지 300㎛ 두께의 거시적으로 조밀한 세라믹 표면 층의 일부로 형성될 수 있다.
마이크로-방전 사건에 의해 합성된 화합물들은 높은 경도 및 절연 강도(dielectric strength)(예를 들어, PEO에 의해 형성된 α-Al2O3 코팅이 18 내지 25GPa의 경도 및 20 내지 40㎸/㎜의 절연 강도를 가짐), 양호한 화학적 불활성(예를 들어, 알루미나, 실리카) 및 낮은 열전도율(예를 들어, PEO 알루미나 코팅은 0.8 내지 1.7W/mK의 열전도율을 갖는 것으로 보고됨[JA Curran and TW Clyne, The thermal conductivity of plasma electrolytic oxide coatings on aluminium and magnesium, Surf. Coat. Technol., 199 (2005) 177-183])을 나타낼 수 있다. 이에 따라, PEO 코팅은 여러 보호 적용에 대해 매력적이다.
PEO 코팅의 사용에 대한 단점이 존재한다. 방전 사건과 관련된 높은 온도 구배(thermal gradient)는 세라믹 층에서 크랙(crack)을 야기시킬 수 있는 내부 응력의 발생을 불가피하게 초래한다. 이러한 크랙은 내마모성 및 내부식성 둘 모두에 불리하게 영향을 미치는 것으로 방지되어야 한다. 또한, 방전 채널로부터 배출되고 전해질에 의해 켄칭되는(quenched) 플라즈마-화학 반응 생성물은 높은 표면 거칠기를 갖는 조악한 다공성 구조(coarse porous structure)(평균 기공 크기는 수십 마이크론 정도로 높을 수 있음)를 형성시키는 경향이 있다. 조악한 외부 층은 전체 코팅 두께의 최대 60%를 형성시킬 수 있고 구성요소가 다른 표면과 기계적으로 접촉하여 작동되도록 의도되는 경우에 제거되어야 한다. 조밀한 내부 층은 단지 코팅 두께가 특정 문턱값(통상적으로 20 내지 30㎛)을 초과할 때 형성하기 시작하며, 코팅이 얇을수록 다소 고르지 않고 제한된 보호를 제공한다.
PEO 기술은 과도하게 에너지 집중적이고, 힘들고 고가의 후-처리 마감이 또한 요구된다. 표면 화학 및 상 조성은 비교적 넓은 범위 내에서 조절될 수 있지만, 코팅은 대개 낮은 속도(0.5 내지 2㎛/분)로 형성되고 이들의 성능을 절충시키는 다른 결함 및 크랙을 갖는 조악하고 고르지 않은 구조를 발달시킨다.
양극산화 및 PEO 기술 둘 모두는 한계를 갖는다. 본 발명의 목적은 금속 또는 반금속 기판 상에 비금속성 코팅을 형성시키는 개선된 방법을 제공하기 위한 것이다. 다른 목적은 양극 산화처리된 또는 PEO 생성된 코팅과 비교하여 개선된 성질을 갖는 비금속성 코팅을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 이의 다양한 양태에서 금속성 또는 반금속성 기판의 표면 상에 비금속성 코팅을 형성시키는 방법, 금속성 또는 반금속성 기판의 표면 상에 비금속성 코팅을 형성시키기 위한 장치 및 참조를 위해 제공되는 첨부된 독립 청구항에서 규정된 바와 같은 비금속성 코팅을 제공한다. 본 발명의 바람직한 또는 유리한 특징들은 여러 종속 청구항들에 기술되어 있다.
이에 따라, 제1 양태에서, 본 발명은 수성 전해질 및 전극을 수용하는 전해 챔버에 기판을 정위시키는(positioning) 단계를 포함하는 금속성 또는 반금속성 기판의 표면 상에 비금속성 코팅을 형성시키는 방법을 제공할 수 있다. 적어도 그 위에 코팅을 형성시키기 위해 요망되는 기판의 표면 및 전극의 일부는 수성 전해질과 접촉한다. 본 방법은 일련의 교번 극성(alternating polarity)의 전압 펄스를 사전결정된 시간 기간 동안 인가시킴으로써 기판을 기판을 전극에 대해 전기적으로 바이어싱(electrically biasing)시키는 추가 단계를 포함한다. 포지티브 전압 펄스(positive voltage pulse)는 기판을 전극에 대해 양극으로 바이어싱시키며(anodically bias), 네가티브 전압 펄스(negative voltage pulse)는 기판을 전극에 대해 음극으로 바이어싱시킨다(cathodically bias). 포지티브 전압 펄스의 진폭은 정전위적으로 조절되고, 즉 전압에 대하여 조절되며, 네가티브 전압 펄스의 진폭은 정전류적으로 조절되고, 즉 전류에 의하여 조절된다.
본원에서 사용되는 용어 금속성(metallic) 및 반금속성(semi-metallic)은 광범위한 부류의 물질을 기술하기 위해 의도된다. 이에 따라, 이러한 용어는 순수한 알루미늄 또는 티타늄과 같은 원소 금속 및 규소와 같은 원소 반금속, 뿐만 아니라 하나 이상의 원소의 합금 및 금속간 화합물을 기술한다. 실제로, 본 발명의 방법에서 사용되는 기판은 상업적으로 입수 가능한 금속성 또는 반금속성 조성물일 수 있다.
여러 금속들은 그 위에 비금속성 코팅이 형성되는 기판으로서 사용하기에 적합할 수 있다. 적합한 물질은 밸브 금속으로서 분류되는 금속을 포함할 수 있다. 본 방법은 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 탄탈, 베릴륨 또는 임의의 이러한 금속들의 합금 또는 금속간 화합물로부터 제조된 기판 상에 비금속성 코팅을 형성시키기 위해 특히 적용될 수 있다. 본 방법은 또한 규소, 게르마늄 또는 갈륨 아르제나이드로부터 제조된 기판의 표면 상에 비금속성 코팅의 형성을 위해 적용될 수 있다.
포지티브 펄스(positive pulse)가 정전위적으로 조절되며 네가티브 펄스(negative pulse)가 정전류적으로 조절되는 일련의 교번 극성의 전압 펄스를 인가함으로써, 실질적인 수준의 마이크로-방전을 유도하지 않으면서 기판에 고전압의 펄스를 인가하는 것이 가능하다. 비금속성 코팅의 형성 동안에 마이크로-방전 사건을 최소화하거나 방지함으로써, 표면 거칠기 및 코팅 공극률의 크기와 같은 코팅 파라미터를 조절하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 파라미터는 또한 코팅의 내마모성 및 절연 강도와 같은 코팅의 중요한 성질들을 조절한다.
포지티브 및 네가티브 전압 펄스가 각 전압 펄스 동안에 전류 스파이크(current spike)의 발달을 방지하도록 형상화(shaping)되는 것이 유리할 수 있다. 전류 스파이크는 코팅의 파괴 및 마이크로-방전과 관련이 있다. 전류 스파이크를 방지하도록 전압 펄스를 형상화시킴으로써, 마이크로-방전은 크게 감소되거나 제거될 수 있다. 마이크로-방전은, 종래 기술의 PEO 코팅 기술과 관련하여 상기에서 논의된 바와 같이, 여러 코팅 성질들에 악영향을 미친다.
포지티브 및 네가티브 전압 펄스 둘 모두는 전압이 저전압에서 고전압으로 증가되는 간격(interval), 및 전압이 고전압에서 저전압으로 감소되는 간격을 포함하는 것이 특히 바람직하다. 각 전압 펄스는 실질적으로 일정하도록 유지되는 간격을 추가로 포함하는 것이 선호된다.
포지티브 및 네가티브 전압 펄스 중 하나 또는 둘 모두의 형상은 실질적으로 사다리꼴 형상인 것이 특히 유리할 수 있다. 이에 따라, 본 방법에서 사용하기 위한 바람직한 포지티브 전압 펄스는 전압이 증가되는 간격(Tai), 전압이 실질적으로 일정하도록 유지되는 간격(Tac) 및 전압이 감소되는 간격(Tad)을 포함한다. 전압이 실질적으로 일정하도록 유지되는 기간(Tac) 동안에, 전압은 약간 증가하거나 감소할 수 있지만, 바람직하게는 최대 또는 피크 전압의 10% 내에서 유지된다. 특히 바람직한 펄스에 대하여, 간격 Tac는 일정 전압(constant voltage)으로 유지된다.
바람직하게는, 각 네가티브 펄스는 전압이 증가되는 간격(Tci), 전압이 실질적으로 일정하도록 유지되는 간격(Tcc) 및 전압이 감소되는 간격(Tcd)을 포함한다.
각 연속적인 포지티브 전압 펄스에 대하여, 진폭 또는 피크 전압은 바람직하게는 동일한 수치로 유지된다. 이에 따라, 사다리꼴 펄스 형상의 경우에, 간격 Tac에 걸친 전압은 바람직하게는 사전결정된 시간 기간에 걸쳐 각 연속적인 포지티브 전압 펄스에 대해 동일한 전압이다.
비금속성 코팅을 형성시키기 위해 기판에서의 물질의 전환은 포지티브 전압 펄스 동안 일어나는데, 여기서 기판은 전극에 대해 양극으로 바이어싱된다. 코팅은 수성 전해질 중의 산소 함유 종이 기판 물질 자체와 반응함에 따라 형성된다. 연속적인 포지티브 전압 펄스에 걸쳐, 비금속성 코팅의 두께는 증가한다. 코팅의 두께가 증가함에 따라, 코팅의 전기 저항은 증가하고 인가된 전압에 대해 보다 적은 전류가 흐른다. 이에 따라, 포지티브 전압 펄스 각각의 피크 전압이 사전결정된 시간 기간에 걸쳐 일정한 것이 바람직하지만, 각 연속적인 전압 펄스에 따른 전류 흐름은 사전결정된 시간 기간에 걸쳐 감소할 수 있다.
네가티브 전압 펄스는 정전류적으로 조절된다. 이는, 각 연속적인 네가티브 전압 펄스의 최대의 인가된 전압이 전압 펄스와 관련된 전류에 대하여 결정됨을 의미한다.
전류가 사전결정된 시간 기간에 걸쳐 각 연속적인 네가티브 전압 펄스에 대해 일정하도록 유지되는 것이 바람직하다. 코팅의 두께가 증가하고 이에 따라 저항이 증가함에 따라, 전류를 구동시키기 위해 보다 높은 전압이 요구된다. 이에 따라, 각 연속적인 네가티브 전압 펄스의 진폭 또는 피크 전압은 사전결정된 시간 기간에 걸쳐 증가할 수 있다.
바람직하게는, 포지티브 전압 펄스 각각의 진폭은 일정한 수치를 갖도록 유지되며, 이러한 일정한 수치는 바람직하게는 200 볼트 내지 2000 볼트이다. 포지티브 전압 펄스 각각의 진폭이 250 볼트 내지 900 볼트, 예를 들어, 약 600 볼트 또는 약 650 볼트 또는 약 700 볼트의 수준으로 유지되는 것이 특히 바람직할 수 있다.
또한, 연속적인 네가티브 전압 펄스의 진폭이 사전결정된 시간 기간의 초기에 약 1 볼트 또는 그 미만의 진폭에서 사전결정된 시간 기간의 마지막에 최대 1000 볼트까지 증가하는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는, 연속적인 네가티브 전압 펄스의 진폭은 약 1 볼트 또는 그 미만에서 최대 400 볼트까지, 또는 약 1 볼트 또는 그 미만에서 최대 350 볼트까지 증가한다.
네가티브 전압 펄스 동안에, 전기화학적 반응은 기판 부근에서 하이드록실 이온의 국소적 발생을 야기시킨다:
H2O + e- ↔ 1/2H2 + OH- (6)
후속 포지티브 전압 펄스 동안에, 생성된 하이드록실 이온은 반응 (4) 및 (5) 각각에 따른 양극 산소 발생 및 금속 하이드록사이드 형성의 공정에서 포함된다. 이는 금속 산화를 가능하게 하고 코팅 공극률을 감소시킬 수 있다. 네가티브 전압 펄스에 대한 정전류 조절은 OH- 음이온이 전해질의 대부분 중의 이들의 농도와는 무관하게, 항상 옥사이드-전해질 계면에서의 전해질 중에 산화 반응을 위한 충분한 양으로 존재하는 것을 보장할 수 있다. 이에 따라, 효율적인 금속 산화는 심지어 비교적 낮은 전도성을 갖는 묽은 알칼리 용액에서도 제공될 수 있다. 옥사이드-전해질 계면에서 불충분한 양의 OH- 이온이 존재하는 경우에, 마이크로-방전은 촉진될 수 있으며, 코팅의 성질에 악영향을 미칠 수 있다.
코팅 두께가 증가함에 따라, 코팅의 저항이 증가하며, 이에 따라 각 연속적인 네가티브 전압 펄스 동안에 코팅을 통과하는 전류는 코팅의 저항 가열(resistive heating)을 야기시킨다. 네가티브 전압 펄스 동안의 이러한 저항 가열은 코팅에서 증가된 확산 수준에 기여할 수 있고, 이에 따라 결정화 공정 및 발달하는 코팅 내에서의 그레인(grain) 형성 공정을 보조할 수 있다. 바람직하게는 마이크로-방전이 실질적으로 방지되는 이러한 방식으로 비금속성 코팅의 형성을 조절함으로써, 미세결정(crystallite) 또는 매우 작은 스케일의 그레인 크기를 갖는 조밀한 코팅(dense coating)이 형성될 수 있다. 바람직하게는, 형성된 코팅의 그레인 크기는 200 나노미터 미만, 특히 바람직하게는 100 나노미터 미만, 예를 들어, 50 나노미터 미만이다.
용어 그레인 크기(grain size)는 코팅에서 그레인 또는 결정의 평균 치수를 가로지르는 거리를 지칭한다.
전압 펄스의 펄스 반복 주파수는 0.1 내지 20㎑, 바람직하게는 1.5 내지 15㎑, 또는 2 내지 10㎑일 수 있다. 예를 들어, 유리한 펄스 반복 주파수는 2.5㎑ 또는 3㎑ 또는 4㎑일 수 있다. 낮은 펄스 반복 주파수에서, 코팅에서는 장기간의 성장 이후에 장기간의 옴 가열이 일어난다. 이에 따라, 얻어진 코팅은 보다 높은 펄스 반복 주파수가 사용되는 경우보다 더욱 조악한 구조 또는 표면 프로파일을 가질 수 있다. 보다 높은 펄스 반복 주파수는 보다 미세한 구조 및 보다 매끄러운 코팅 표면을 형성시킬 수 있지만, 이러한 공정의 코팅 속도 및 효율은 감소할 수 있다.
마이크로-방전이 최소화되는 범위는 전압이 증가되는 간격 및 전압이 감소되는 간격에 의해 얻어지는 각 펄스의 비율에 의해 결정될 수 있다. 편의상, 이러한 간격들은 전압 경사 간격(voltage ramp interval)으로서 지칭될 수 있다. 이에 따라, 이러한 간격들 각각이 전체 펄스 지속시간(pulse duration)의 3% 내지 30%, 특히 바람직하게는 전체 펄스 지속시간의 5% 내지 10%를 포함하는 것이 바람직하다. 전압 경사 간격이 전체 펄스 지속시간의 낮은 백분율을 차지하는 경우에, 0 전압에서 피크 전압으로의 경사는 매우 가파르게 일어날 수 있다. 피크 전압이 높은 수준, 예를 들어, 1000 볼트인 경우에, 전압 경사 간격이 시간에 있어 길어지지 않는 한 마이크로-방전을 방지하기가 어려워질 수 있다. 전압 경사 간격이 전체 펄스 지속시간의 60% 백분율을 넘게 차지하는 경우에, 이러한 공정의 효율은 감소될 수 있다.
전압이 증가되거나 감소되는 간격들은 바람직하게는 10 마이크로초보다 짧지 않다.
특히 펄스가 사다리꼴 형상인 경우에, 각 전압 펄스가 전압이 실질적으로 일정한 수준으로 유지되는 간격을 포함하며 이러한 간격이 전체 펄스 지속시간의 40% 내지 94%를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 전압이 일정하도록 유지되는 각 간격은 10 내지 9000 마이크로초 범위의 지속 시간 내이다.
본 방법이 알칼리성 수용액인 전해질, 바람직하게는 9 또는 그 초과의 pH를 갖는 전해질에서 수행되는 것이 유리할 수 있다. 바람직하게는, 전해질은 1mS ㎝-1보다 큰 전기 전도도를 갖는다.
적합한 전해질은 알칼리 금속 하이드록사이드, 특히 칼륨 하이드록사이드 또는 소듐 하이드록사이드를 포함하는 알칼리 금속 하이드록사이드를 포함한다.
전해질이 콜로이드성이고 수성 상에 분산된 고체 입자를 포함하는 것이 특히 유리할 수 있다. 특히 바람직하게는, 전해질은 100 나노미터 미만의 입자 크기를 갖는 소정 비율의 고체 입자를 포함한다.
입자 크기(particle size)는 입자의 가장 큰 치수의 길이를 지칭한다.
인가된 전압 펄스 동안 발생되는 전기장은 수성 상에 분산된 정전기적으로 하전된 고체 입자를 비금속성 코팅이 성장하는 기판의 표면 쪽으로 이동되게 한다. 고체 입자가 성장하는 비금속성 코팅과 접촉됨에 따라, 이러한 것들은 코팅과 반응할 수 있고 코팅에 혼입될 수 있다.
기판 상의 코팅 형성은 포지티브, 양극, 전압 펄스 동안에 발생된다. 코팅을 성장시키기 위하여, 기판 물질과 전해질 간의 연결이 유지되어야 한다. 성장하는 코팅은 완전히 조밀하지는 않고 소정 정도의 공극률을 갖는다. 기판 물질과 전해질 간의 연결은 이러한 공극률을 통하여 유지된다. 전해질이 콜로이드성이고 고체 입자를 포함하는 경우에, 비금속성 코팅의 형성에서 내재하는 공극률은 실질적으로 변경될 수 있다. 수성 상에 분산된 비금속성 고체 입자는 전기장 하에서 성장하는 옥사이드 층의 기공으로 이동시킬 수 잇다. 기공 내로 이동된 후에, 고체 입자들은 예를 들어, 소결 공정에 의해 코팅 및 기공으로 이동된 다른 고체 입자 둘 모두와 반응할 수 있다. 이러한 방식으로, 기공의 치수는 실질적으로 감소되며, 코팅의 공극률이 변경되어 나노공극률로서 나타난다. 예를 들어, 코팅에서 기공의 최대 치수는 1 또는 그 초과의 마이크로미터 어크로스(micrometer across)에서 400 나노미터 어크로스 미만 또는 300 나노미터 어크로스 미만으로 감소될 수 있다.
공극률을 감소시킴으로써, 코팅의 밀도는 증가된다. 또한, 코팅을 통한 공극률 치수의 감소는 코팅의 절연 강도 및 열전도율을 실질적으로 증가시킬 수 있다.
전해질은 공정의 개시로부터 존재하는 고체 입자를 포함할 수 있으며, 즉 입자들은 초기에 전해질 용액에 존재할 수 있다. 대안적으로, 고체 입자는 코팅 공정 동안에 수성 전해질에 첨가될 수 있다. 이러한 방식으로, 성장하는 코팅의 조성 및/또는 구조는 코팅이 성장하는 동안 조절될 수 있다.
전해질 중에 존재하는 고체 입자가 안정한 콜로이드성 용액을 형성시키는 것이 바람직하며, 즉 입자들이 응고하거나 응집하거나 침강하지 않는 것이 바람직하다. 콜로이드성 전해질의 안정성 및 입자의 전기영동 이동도(electrophoretic mobility)는 입자의 정전하에 의해 결정된다. DVLO(Derjaguin, Landau, Verwey 및 Overbeek)에 의한 이론에 따르면, 콜로이드성 현탁액의 안정성은 입자 전하가 증가함에 따라 증가한다. 이러한 이론은 반발성 정전하 이중층 오버랩 힘(repulsive electrostatic double layer overlap force) 및 인력 분산(반데르 발스(van der Waals))힘의 중첩(superposition)으로서 입자 상호작용을 다룬다. 수성 전해질의 경우에, 콜로이드성 입자에 대한 표면 정전하의 값은 액체상의 pH에 의존적이다. 정전하의 값은 용액 pH의 변화에 따라 변한다. 특정 값의 용액 pH에서, 입자의 정전하는 0이다. 이는 고체 입자의 등전점(isoelectric point)으로서 알려져 있다. 이러한 등전점에 해당하는 pH 값은 입자의 등전점의 pH(pI)로서 알려져 있다. 입자의 pI가 용액의 pH에 가까운 경우에, 입자는 응결하고 침강하는 경향이 있다. 이러한 것들은 또한 정전하의 부족으로 인하여 보다 낮은 전기영동 이동도를 갖는다.
콜로이드성 전해질 중의 고체 입자가 특유의 등전점을 가지며 이러한 등전점에 해당하는 pH가 전해질의 수성 상의 pH와 1.5 이상 차이가 나는 것이 유리할 수 있다.
본 발명의 방법이 알칼리성 전해질에서 수행되는 경우에, pH가 9보다 큰 것이 바람직하고, pH가 10 내지 12의 범위인 것이 특히 바람직하다. 이에 따라, 콜로이드성 전해질을 형성시키기 위한 적합한 고체 입자는 pI가 전해질의 pH에 비해 1.5 이상 낮은 입자, 예를 들어, 알루미나(7 내지 9의 pI를 가짐), 실리카(pI 대략 3.5), 티타니아(pI 대략 3.9 내지 7의 범위) 및 철 옥사이드(pI 대략 6)의 입자를 포함할 수 있다. 적합한 입자는 또한 전해질의 pH보다 1.5 이상 큰 pI를 갖는 입자, 예를 들어, 마그네시아(pI 대략 12 내지 13) 및 희토류 옥사이드를 갖는 입자를 포함할 수 있다.
고체 입자가 세라믹 입자, 예를 들어, 결정질 세라믹 입자 또는 유리 입자이며 소정 비율의 입자가 100 나노미터 미만의 최대 치수를 갖는 것이 바람직하다. 고체 입자가 규소, 알루미늄, 티타늄, 철, 마그네슘, 탄탈 및 희토류 금속을 포함하는 군으로부터 선택된 원소의 하나 이상의 금속 옥사이드 또는 하이드록사이드인 것이 특히 바람직하다.
콜로이드성 전해질이 기판 상에 비금속성 코팅을 형성시키는 방법에서 사용되는 경우에, 기판 표면의 양극 산화는 전해질로부터 콜로이드성 입자의 전기영동 이동의 공정에 의해 보완된다. 전해질로부터의 입자들이 코팅의 성장 동안에 기공 내에 증착할 수 있도록, 상당한 수의 콜로이드성 입자가 코팅에서 형성된 기공의 치수보다 작은 크기인 것이 바람직하다. 강력한 전기장이 코팅에서 기공과 관련되며 이에 따라, 콜로이드성 전해질로부터의 입자들이 전기장과 강력하게 반응하고 기공 내로 이동되고 증착되는 것으로 사료된다.
상기에서 주지된 바와 같이, 콜로이드성 전해질 사용의 유리한 효과들 중 하나는 전해질로부터의 고체 입자가 성장하는 비금속성 코팅 내로 이동되고 혼입된다는 것으로서, 여기서 이러한 것들은 성장하는 코팅의 특징적인 기공 치수를 변경시킬 수 있다. 콜로이드성 전해질이 PEO 코팅 공정과 함께 사용되는 경우에 이러한 유익한 효과가 일어나지 않을 것이라는 것이 주지된다. PEO 공정의 특징인 마이크로-방전 사건은 전해질 내로부터의 고체 입자를 PEO 코팅 구조물에 용융시켜 이러한 구조물에 혼입될 수 있게 하지만, PEO 코팅에서의 공극률의 치수 및 분포는 영향을 받지 않는다. 마이크로-방전으로 인하여, 기공은 개방된 채로 유지되고 큰 치수를 갖는다.
콜로이드성 전해질의 사용이 표준 저-전압 양극산화 절차를 이용하여 코팅이 형성되는 최소 이점을 가질 수 있다는 것이 추가로 주지된다.
금속의 표준 양극산화를 위해 사용되는 전압은 PEO 코팅을 위해 사용되는 전압보다 매우 낮고 또한 본 발명에 따른 코팅 방법에서 통상적으로 사용되는 전압보다 매우 낮다. 코팅 동안 발생되는 전기장은 보다 약할 것이며, 이에 따라 콜로이드성 전해질로부터의 입자의 이동은 빠른 속도로 일어나지 않을 것이다. 또한, 양극산화 공정에서의 전해질의 온도는 저온으로 유지된다. 이에 따라, 성장하는 코팅과 접촉하는 전해질로부터의 임의 고체 입자는 코팅과 상호작용하고 이러한 코팅에 혼입될 가능성이 적다.
제2 양태에서, 본 발명은 금속성 또는 반금속성 기판의 표면 상에 비금속성 코팅을 형성시키는 방법으로서, 수성 상에 분산된 고체 입자를 포함하는 콜로이드성 전해질을 수용하는 전해 챔버에 기판을 정위시키는 단계를 포함하는 방법을 제공할 수 있다. 챔버는 또한 전극을 함유한다. 적어도 기판의 표면 및 전극의 일부는 전해질과 접촉되도록 배열된다. 본 방법은 사전결정된 시간 기간 동안 기판을 전극에 대해 전기적으로 바이어싱시켜 기판의 표면 상에 비금속성 층을 형성시키는 단계를 포함한다. 일련의 양극성 전기 펄스(bipolar electric pulse)는, 기판의 극성이 전극에 대해 양극에서 전극에 대해 음극으로 순환하도록 인가된다. 비금속성 층은 기판이 전극에 대해 양극인 순환 기간 동안에 형성된다. 콜로이드성 전해질로부터의 고체 입자는 특유의 등전점을 가지며, 이러한 등전점에 해당하는 pH는 전해질의 수성 상의 pH와 1.5 이상 차이가 난다. 양극성 전기 펄스의 인가 동안에, 고체 입자는 인가된 전기장의 영향 하에서 기판의 표면 쪽으로 이동하고 비금속성 층에 혼입되어 비금속성 코팅을 형성시킨다.
본 발명의 제1 양태의 바람직한 특징과 관련하여 상기에 기술된 바와 같이, 콜로이드성 전해질이 알칼리성 전해질, 특히 바람직하게는 9 초과의 pH를 갖는 알칼리성 전해질인 것이 바람직하다. 또한, 전해질이 100 나노미터 미만의 입자 치수를 갖는 소정 비율의 고체 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 고체 입자는 바람직한 세라믹 입자, 예를 들어, 결정질 세라믹 입자 또는 유리 입자이다. 규소, 알루미늄, 티타늄, 철, 마그네슘, 탄탈 및 희토류 금속을 포함하는 군으로부터 선택된 원소의 금속 옥사이드 또는 하이드록사이드가 특히 유리하다.
본 발명의 제1 양태의 방법 또는 전술한 본 발명의 제2 양태의 방법 중 어느 하나와 관련하여, 이러한 공정이 수행되는 사전결정된 시간은 의도된 목적을 위하여 적합한 두께의 코팅을 제공하기 위해 요구되는 임의 시간일 수 있다. 통상적으로, 사전결정된 시간은 1분 내지 2시간일 수 있다. 코팅의 발달속도는 기판을 전극에 대해 바이어싱시키기 위해 사용되는 파형 및 본 방법이 콜로이드성 전해질을 사용하는 경우에 콜로이드성 전해질 중의 입자의 밀도 및 크기를 포함하는 여러 인자들에 의존적일 수 있다. 사전결정된 시간이 2분 내지 30분, 예를 들어, 3분 내지 15분인 것이 특히 바람직하다.
전해질의 온도가 조절될 수 있다. 전해질의 농도가 약 10℃ 내지 40℃, 예를 들어, 20℃ 내지 30℃의 작업 범위 내에서 유지될 것으로 예상된다. 적절한 온도를 유지하기 위하여 전해 챔버 내에서 냉각 부재를 작동시키는 것이 요망될 수 있다.
전해질이 순환되는 것이 유리할 수 있다. 이는 전해질이 콜로이드성 전해질인 경우에 특히 유리할 수 있는데, 이러한 경우에, 순환은 가공 동안에 전해질 내에 분산된 입자들을 기판의 표면과 접촉시킬 수 있다.
전술한 임의 방법에 대하여, 기판은 그 위에 비금속성 코팅이 요망되는 금속 또는 반금속을 포함하는 적어도 일부의 표면을 갖는 물품 또는 임의 부품의 임의 형상의 형태일 수 있다. 비금속성 코팅은 기판의 내부식성을 개선시키거나 기판의 내마모성을 개선시키거나 특정의 전기적 성질 또는 낮은 마찰 성질을 제공하기 위하여 기판에 적용될 수 있다. 유리하게는, 부품에 적용되는 비금속성 코팅은 임의 추가 마감 작업을 필요로 하지 않을 수 있다.
광범위한 상이한 기판 조성물, 특히 물질이 적합한 전해질에서 양극으로 바이어싱될 때 비금속성 표면 층이 우선적으로 발달될 수 있는 임의 물질은 본 발명과 함께 사용하기 위해 적합한 것으로서 예상된다. 유리하게는, 기판은 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 탄탈 및 베릴륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함할 수 있다. 기판은 또한 이러한 금속들의 임의 합금 또는 이러한 금속들을 포함하는 임의 금속간 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 기판은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판은 선택된 반금속 및 게르마늄 또는 금속간 갈륨 아르제나이드를 포함할 수 있다.
제3 양태에서, 본 발명은 금속성 또는 반금속성 기판의 표면 상에 비금속성 코팅을 형성시키기 위한 장치를 제공할 수 있다. 이러한 장치는 수성 전해질을 수용하기 위한 전해 챔버, 전해 챔버 내에 위치될 수 있는 전극 및 기판과 전극 사이에 일련의 교번 극성의 전압 펄스를 인가할 수 있는 전원을 포함한다. 전원은 기판을 전극에 대해 양극으로 바이어싱시키기 위해 정전위적으로 조절된 시퀀스의 포지티브 전압 펄스를 생성시키기 위한 제1 펄스 발생기를 포함한다. 전원은 기판을 전극에 대해 음극으로 바이어싱시키기 위해 정전류적으로 조절된 시퀀스의 네가티브 전압 펄스를 생성시키기 위한 제2 펄스 발생기를 추가로 포함한다.
장치는 기판을 전극에 대해 양극으로 바이어싱시키기 위해 정전위적으로 조절된 시퀀스의 포지티브 전압 펄스를 생성시키기 위한 제1 펄스 발생기, 기판을 전극에 대해 음극으로 바이어싱시키기 위해 정전류적으로 조절된 시퀀스의 네가티브 전압 펄스를 생성시키기 위한 제2 펄스 발생기 및 요망되는 출력 파형을 형성시키기 위해 제1 펄스 발생기 및 제2 펄스 발생기의 출력을 동시 발생시키기 위한 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 실행될 수 있다.
장치가 수성 상에 분산된 고체 입자를 포함하는 콜로이드성 전해질을 추가로 포함하는 것이 특히 유리할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 전해질에 분산된 고체 입자는 장치를 이용하여 생성된 비금속성 코팅에 혼입될 수 있다. 콜로이드성 전해질은 본 발명에 따른 방법과 관련하여 전술한 바와 같은 임의 전해질일 수 있다.
전술한 방법을 이용하거나 전술한 장치를 이용하여 발달된 비금속성 코팅은 이전에 공지된 비금속성 코팅과 비교하여 독특한 성질들을 갖는 코팅, 예를 들어, 표준 양극산화 공정에 의해 또는 PEO 기술에 의해 형성된 코팅을 형성시킨다. 이에 따라, 제4 양태에서, 본 발명은 전술한 임의 방법에 의해 또는 전술한 장치를 이용하여 형성된 비금속성 코팅을 포함하는 제작 물품을 추가로 제공할 수 있다.
제5 양태에서, 본 발명은 금속성 또는 반금속성 기판 상에 형성된 500 나노미터 내지 500 마이크로미터 두께의 비금속성 코팅을 제공할 수 있다. 코팅은 기판의 금속 또는 반금속의 옥사이드를 포함한다. 코팅은 공극률을 가지며, 비금속성 코팅의 표면에 규정된 기공은 500 나노미터 미만의 평균 크기 또는 평균 직경을 갖는다.
표준 PEO 기술에 의해 형성된 코팅은 500 나노미터보다 매우 큰 크기의 기공을 갖는다. 코팅의 공극률의 나노-스케일은 다양한 유익한 기계적 및 전기적 성질들에 기여할 수 있다. 바람직하게는, 비금속성 코팅의 기공은 400 나노미터 미만, 특히 바람직하게는 300 나노미터의 평균 크기를 갖는다.
특정 적용에서, 코팅의 절연 강도가 특히 중요할 수 있다. 본 발명의 이러한 양태의 비금속성 코팅은 유리하게 50 내지 120㎸ ㎜-1의 절연 강도를 갖는다. 바람직하게는, 코팅은 60 내지 100㎸ ㎜-1 범위의 절연 강도를 갖는다.
특정 적용에서는 코팅의 열전도율이 높은 것이 요구될 수 있다. 예를 들어, 비금속성 코팅이 작동 전자 부품 또는 장치와 기판 사이에 전기적 절연을 제공하고 동시에 열을 이러한 부품으로부터 기판으로 전도하기 위해 요구되는 적용이 존재한다. 이에 따라, 코팅이 4 내지 15W/mK의 열전도율을 갖는 것이 유리할 수 있다. 특히 바람직하게는, 열전도율은 5 내지 14W/mK이다.
코팅의 다수의 물리적 성질들은 코팅의 미세결정 크기 또는 그레인 크기에 어느 정도 따른다. 표준 양극 산화처리된 코팅은 비정질이며, 즉 이러한 코팅은 결정 구조를 함유하지 않거나 지니지 않는다. PEO 생성 코팅에서, 마이크로-방전 사건 및 플라즈마 형성과 관련된 고온은 결정화 및 그레인 성장을 야기시켜, 조악하고 고르지 않은 표면 및 대개 마이크로 범위의 미세결정 크기 또는 그레인 크기를 갖는 코팅을 형성시킨다.
유리하게는, 본 발명의 제5 양태에 따른 코팅은 200 나노미터 미만, 특히 바람직하게는 100 나노미터 미만, 예를 들어, 약 50 나노미터 또는 40 나노미터의 평균 직경을 갖는 그레인 또는 미세결정을 포함할 수 있다. 이에 따라, 코팅이 나노미터 스케일의 크기 또는 치수를 갖는 물리적 특징을 갖기 때문에, 코팅은 나노-구조화된 코팅 또는 나노-세라믹 코팅으로서 기술될 수 있다. 미세한 그레인 크기는 구조적 균질성 및 성질, 예를 들어, 경도, 내마모성, 열전도율 및 전기적 항복 전압을 개선시킬 수 있다.
하기에서 본 발명의 바람직한 구체예는 도면을 참조로 하여 기술된다.
도 1은 본 발명의 하나 이상의 구체예에 따라 기판의 표면 상에 비금속성 코팅을 형성시키는 방법과 함께 사용하기에 적합한 전해 장치의 제1 구체예의 개략도;
도 2는 본 발명의 하나 이상의 구체예에 따라 기판 상에 비금속성 코팅을 형성시키는 방법과 함께 사용하기에 적합한 전해 장치의 제2 구체예의 개략도;
도 3은 도 1 또는 도 2의 장치와 함께 사용하기에 적합한 전자 전원의 계통도(schematic diagram);
도 4는 본 발명의 하나 이상의 구체예에 따라 기판 상에 비금속성 코팅을 형성시키는 방법에서 사용하기 위한 바람직한 전압 파형의 도면;
도 5는 도 4에 도시된 전압 파형에 상응하는 전류 파형의 개략도;
도 6은 도 4의 파형으로부터의 하나의 포지티브 전압 펄스 및 하나의 네가티브 전압 펄스의 상세도;
도 7 및 도 8은 실시예 1에 기술된 본 발명의 특정 구체예에 따른 알루미늄 합금 상에 형성된 비금속성 코팅의 통상적인 주사전자 현미경 사진;
도 9 및 도 10은 이러한 공정과 관련된 상당한 기공 크기를 나타내는, 플라즈마 전기화학적 산화(PEO) 공정에 의해 알루미늄 합금 상에 형성된 비금속성 코팅의 통상적인 주사전자 현미경 사진;
도 11은 실시예 1에 기술된 본 발명의 특정 구체예에 따라 알루미늄 합금 상에 형성된 비금속성 코팅의 X-선 회절(XRD) 패턴;
도 12는 실시예 2에 기술된 본 발명의 특정 구체예에 따라 알루미늄 합금 상에 형성된 비금속성 코팅의 XRD 패턴.
도 1은 본 발명의 하나 이상의 구체예 또는 양태에 따라 기판 상에 비금속성 코팅을 형성시키는 방법과 함께 사용하기에 적합한 통상적인 전해 장치를 도시한 것이다. 이러한 장치는 화학적 불활성 탱크(2), 예를 들어, 스테인레스 스틸 합금으로부터 형성된 탱크를 포함하며, 이는 전해질 용액(3)을 함유한다. 전해질 용액(3)은 알칼리성 전해질 수용액, 예를 들어, 소듐 하이드록사이드 또는 칼륨 하이드록사이드의 수용액으로서, 5 mS ㎝-1보다 큰 전기 전도도를 갖는다. 전해질은 고체 입자를 포함하는 콜로이드성 전해질일 수 있으며, 이러한 입자의 소정 비율은 100 나노미터 미만의 입자 크기를 갖는다.
그 위에 비금속성 코팅을 형성시키기 위해 요망되는 기판(1)은 펄스 전원(4)의 제1 출력부(50)에 전기적으로 연결된다. 전극(5)은 펄스 전원(4)의 제2 출력부(55)에 연결되며, 전극(5) 및 기판(1) 둘 모두는 탱크(2) 내에 함유된 전해질 용액(3)에 침지된다. 펄스 전원(4)은 전극(5)에 대해 기판(1)을 전기적으로 바이어싱시키기 위하여 교번 극성의 전기적 펄스를 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명의 하나 이상의 양태 또는 구체예에 따라 기판을 코팅하는 방법과 함께 사용하기에 적합한 다른 전해 장치를 도시한 것이다. 도 1과 관련하여 전술한 장치와 마찬가지로, 도 2의 장치는 전해질 용액(3)을 함유하기 위한 화학적 불활성 탱크(2)를 포함한다. 기판(1)은 펄스 전원(4)의 제1 출력부(50)에 결합된다. 전원(4)의 제2 출력부(55)는 제1 전극(5') 및 제2 전극(5")에 전기적으로 연결되며, 기판(1) 및 전극(5' 및 5")은 전해질(3)에 침지된다. 두 개의 전극(5', 5")은 기판의 표면에 걸쳐 더욱 고른 전기장을 생성시키고 기판의 양 측면 상에 더욱 고른 코팅을 형성시키기 위하여, 기판(1)의 각 측면 상에 배치된다.
두 개 초과의 전극이 요망되는 펄스 전원(4)의 출력부에 결합될 수 있다는 것이 주지된다. 마찬가지로, 하나 초과의 기판은 하나 초과의 기판이 임의 시간에 코팅될 수 있도록 펄스 전원(4)의 출력부에 동시에 결합될 수 있다.
도 2의 장치는 전해질(3)이 순환되는 열교환기(6)를 추가로 포함한다. 열교환기(6)는 탱크(2) 내로 전해질(3)을 순환시킬 수 있고, 또한 전해질의 온도를 조절할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 구체예와 함께 사용하기 위한 바람직한 펄스 전원은 기판과 전극 사이로 별도의 포지티브 및 네가티브 전압 펄스를 공급할 수 있다. 바람직한 펄스 발생기의 계통도는 도 3에 도시되어 있다.
도 3의 펄스 전원은 두 개의 별도의 절연된 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 기반 발생기를 포함하고 도 1 또는 도 2의 장치를 위한 바람직한 펄스 전원이다. 제1 발생기 또는 양극 발생기(30)는 양극 펄스, 즉 전극 또는 전극들에 대해 기판 또는 기판들을 양극으로 바이어싱시키는 펄스의 발생기를 작동한다. 제2 발생기 또는 음극 발생기(35)는 음극 펄스, 즉 전극 또는 전극들에 대해 기판 또는 기판들을 음극으로 바이어싱시키는 펄스의 발생기로서 작동한다.
양극 펄스 발생기(30) 및 음극 펄스 발생기(35)는 독립적으로 조절되고 제어기(40)에 의하여 동시 발생된다. 양극 펄스 발생기(30)는 고정 전압 진폭을 갖는 사다리꼴-형상 펄스를 발생시키며, 즉 양극 펄스 발생기(30)에 의해 발생된 펄스의 전압 진폭은 정전위적으로 조절된다.
음극 펄스 발생기(35)는 사다리꼴-형상 펄스를 제공하는데, 여기서 중간 음극 전류가 연속적인 펄스에 걸쳐 고정 값으로 유지되며, 즉 음극 펄스 발생기(35)는 정전류적으로 조절되는 펄스를 생성시킨다.
H-브릿지 전자 회로를 포함하는 출력 스위치(45)는 양극 펄스 발생기(30) 및 음극 펄스 발생기(35)를 제1 출력부(50) 및 제2 출력부(55)에 결합시킨다. 사용하는 동안에, 제1 출력부(50)는 기판에 전기적으로 결합되며, 제2 출력부(55)는 하나 이상의 전극에 전기적으로 결합된다. 제어기(40)는 양극 펄스 발생기(30) 및 음극 펄스 발생기(35)의 출력을 동시에 발생시키고 도 4에 도시된 바와 같이 출력 스위치(45)가 일련의 포지티브 및 네가티브 사다리꼴-형상 전압 펄스를 포함하는 출력 파형을 형성시킬 수 있게 한다.
포지티브(양극) 펄스를 위한 정전위 조절과 네가티브(음극) 펄스의 정전류 조절의 동시 사용은 공정 시간에 걸쳐 음극 및 양극 펄스의 파워의 비의 점진적 증가를 가능하게 하며, 이는 마이크로-방전을 생성시키지 않으면서 고 에너지 공정을 가능하게 하는 조건을 형성시킨다.
본 발명의 하나 이상의 구체예에 따라 기판 상에 비금속성 코팅을 형성시키는 방법에서 사용하기 위한 특히 바람직한 파형은 도 4, 도 5 및 도 6에 도시되어 있다.
도 4는 소정의 시간 기간에 걸쳐 발생되는 일련의 교번 포지티브 및 네가티브 전압 펄스로 이루어진 파형을 도시한 것이다. 포지티브 전압 펄스는 실질적으로 사다리꼴 형상이고 도 4에 명시된 바와 같은 포지티브 펄스 간격(Ta)을 갖는다. 기판과 전극 사이에 인가될 때, 포지티브 전압 펄스는 기판이 전극에 대해 양극으로 바이어싱되게 한다. 연속적인 포지티브 전압 펄스는 실질적으로 동일한 전압 진폭(Va)을 갖도록 조절된다.
네가티브 전압 펄스는 실질적으로 사다리꼴 형상이고 네가티브 펄스 간격(Tc)을 갖는다. 기판과 전극 사이에 인가될 때, 네가티브 전압 펄스는 기판을 전극에 대해 음극으로 바이어싱되게 한다. 연속적인 네가티브 전압 펄스는 실질적으로 동일한 전류 진폭(도 5에서 Ic)을 갖도록 조절된다.
각 연속적인 네가티브 전압 펄스의 진폭은 일정한 수준의 전류가 전해질을 가로지르는 전압을 갖도록 조절된다. 본 발명의 구체예에 따른 방법에서 사용될 때, 파형의 적용은 기판의 표면 상에 형성되는 비금속성 코팅을 형성시킨다. 코팅이 보다 두껍게 성장함에 따라, 이의 전기 저항은 증가하며, 동일한 양의 전류를 통과시키기 위해 요구되는 전압이 증가한다. 이에 따라, 연속적인 음극 전압 펄스(Vc)의 진폭은 소정의 시간 기간에 걸쳐 증가한다.
도 5는 도 4에 도시된 전압 파형에 대응하는 전류 파형을 도시한 다이어그램이다. 포지티브 전압 펄스가 인가될 때, 포지티브 전류가 흐를 것으로 여겨지며, 네가티브 전압이 인가될 때, 네가티브 전류가 흐를 것으로 여겨진다. 포지티브 전압 펄스는, 각 연속적인 펄스의 진폭이 실질적으로 동일하도록 정전위적으로 조절된다. 시간 기간에 걸쳐서, 기판 표면 상의 코팅의 두께는 증가하며, 이러한 전압에 의해 유도되는 전류는 감소한다. 이에 따라, 포지티브 전압 펄스와 관련된 포지티브 전류 펄스 진폭(Ia)은 시간 기간에 걸쳐서 감소하는 경향이 있다.
도 4와 관련하여 상기에서 논의된 바와 같이, 네가티브 전압 펄스는 정전류적으로 조절되며, 이에 따라 이러한 펄스는 일정한 전류 진폭(Ic)을 갖도록 조절된다.
도 6은 하나의 포지티브 전압 펄스 및 하나의 네가티브 전압 펄스를 나타낸 도 4의 파형의 일부를 도시한 것이다. 각 포지티브 전압 펄스는 실질적으로 사다리꼴 형상이고 전압이 0에서 포지티브 또는 양극 전압 진폭(Va)으로 상승하는 간격(Tai)을 갖는다. 각 포지티브 전압 펄스는 일정 전압이 인가되는 간격(Tac)을 갖는다. 이러한 일정 전압은 펄스의 전압 진폭(Va)으로 인가된다. 각 포지티브 전압 펄스는 전압이 전압 진폭(Va)에서 0으로 감소하는 간격(Tad)을 추가로 포함한다. 간격(Tai) 및 (Tad)는 전압 펄스와 관련된 전류 흐름을 조절하기 위해 변경될 수 있다. 전류 스파이크가 성장하는 코팅의 파괴를 촉진시키고 마이크로-방전 또는 플라즈마 생성을 야기시키는 바, 전류 스파이크가 전압 펄스 동안에 생성되는 것은 매우 바람직하지 않다. 마이크로-방전 사건은 생성되는 코팅의 품질에 악영향을 미친다.
각 네가티브 전압 펄스는 실질적으로 사다리꼴 형상이고 포지티브 전압 펄스와 관련하여 기술된 세 개의 간격과 유사한 세 개의 간격을 포함한다. 각 음극 전압 펄스는 전압이 0에서 펄스의 음극 전압 진폭(Vc)으로 증가되는 간격(Tci), 음극 전압이 음극 전압 진폭(Vc)으로 유지되는 간격 및 전압이 전압 진폭(Vc)에서 0으로 감소하는 간격(Tcd)을 갖는다. 전압 진폭(Vc)은 이러한 전압에서 전류 흐름에 관하여 결정된다. 이에 따라, 전압 진폭(Vc)은 도 4에 도시된 바와 같이, 소정의 시간 기간에 걸쳐 증가하는 경향이 있다.
도 4, 5 및 6에 도시된 파형은 형성되는 코팅의 물리적 및 전기적 성질에 영향을 미치도록 조절될 수 있는 다수의 변수를 갖는다. 포지티브 및 네가티브 전압 펄스(Ta 및 Tc) 둘 모두의 지속시간은 독립적으로 조절될 수 있다. 포지티브 및 네가티브 전압 펄스와 관련된 간격(Tai, Tac, Tad, Tci, Tcc 및 Tcd)은 전류 펄스 스파크 및 마이크로-방전을 실질적으로 제거하기 위하여 조절될 수 있다. 포지티브 전압 펄스(Va)의 진폭은, 네가티브 전압 펄스(Ic) 각각의 피크 전압에서 전류 흐름에 따라, 조절될 수 있다. 또한, 펄스의 주파수는 100㎐ 내지 20㎑ 범위 내에서 변경될 수 있다.
도 1 내지 6 및 수반되는 기술은 금속성 또는 반금속성 기판의 표면 상에 비금속성 코팅을 형성시키기 위해 적합한 장치 및 바람직한 파형을 기술하는 것이다. 도 3에 도시된 펄스 발생기를 포함하는 도 1 또는 2에 도시된 바와 같은 장치를 이용하고 도 4 내지 6에 도시된 바와 같은 특정 파형을 사용하는 본 발명의 특정 구체예들은 하기 실시예에서 기술된다. 모든 실시예에서, 콜로이드성 용액은 100 나노미터 미만의 입자 크기를 갖는 일부 고체 입자를 포함한다.
실시예 1
50㎜×50㎜×1㎜의 치수를 갖는 Al 6082 합금의 플레이트 형태의 기판을 상술되고 도 1에 도시된 바와 같은 장치에서 처리하였다. 상기 장치는 전해질을 수용하는 탱크를 포함하며, 기판 및 전극은 상술되고 도 3에 도시된 바와 같은 펄스 전원에 결합되어 있다. 기판 및 전극은 전해질과 접촉되게 배열되어 있다.
전해질은 1.8g/ℓ의 KOH 및 1.0g/ℓ의 알루미나 입자를 함유한 수용액이며, 이는 안정화된 콜로이드성 용액을 형성한다.
펄스 발생기는 기판과 전극 사이에 일련의 교번 극성의 사다리꼴 형상의 전압 펄스를 인가하였다. 700V의 고정된 포지티브 전압 진폭(Va)를 갖는 포지티브 전압 펄스를 인가하였으며, 네가티브 전압 펄스는 0에서 350V로 연속적으로 성장되는 네가티브 전압 진폭(Vc)을 갖는다. 펄스 반복 주파수는 2.5㎑이다.
펄스를 8분 동안 인가하였으며, 비금속성 코팅을 기판의 표면 상에 형성시켰다.
비금속성 코팅을 특징분석하였고 하기 특징들을 나타내었다:
코팅은 매끄러운 표면 프로파일을 나타내었다. 도 7은 60,000배 배율로 코팅의 일부를 나타낸 SEM 현미경 사진을 도시한 것이다. 표면은 이러한 배열에서 실질적으로 매끄러운 것으로 나타났다. 도 8은 55,000배의 배율로 코팅의 일부를 나타낸 다른 SEM 현미경 사진이다. 50 내지 150 나노미터의 크기를 갖는 코팅 중의 기공이 보여진다. 이러한 치수의 기공은 나노-기공이라 지칭될 수 있다.
비교를 위하여, 도 9 및 10은 플라즈마 전기화학적 산화(PEO) 공정을 이용하여 알루미늄 합금의 표면 상에 형성된 코팅의 SEM 현미경 사진을 도시한 것이다. 이러한 현미경 사진들은 50,000배의 배율의 사진이다. PEO 코팅의 표면은 이러한 배율에서 매우 거친 것으로 나타났다. 플라즈마 전구(plasma bulb)에 의해 형성된 기공은 도 7 및 8에 도시된 코팅과는 매우 상반되게 500 나노미터보다 큰 크기를 갖는 것으로 나타났다.
코팅 두께는 20 마이크로미터이며, 이의 경도는 1550Hv인 것으로 측정되었다. 코팅의 XRD 분석(도 11)에서는 코팅의 조성물이 알루미늄 옥사이드이며 코팅의 중간 결정질 그레인 크기가 40㎚인 것으로 나타났다. 평균 결정질 크기는 Scherrer 방정식(B.D. Cullity & S.R. Stock, Elements of X- Ray Diffraction, 3rd Ed., Prentice-Hall Inc., 2001, p 167-171)에 따라 XRD 데이터를 기초로 하여 계산되었다.
코팅의 항복 전압은 1800V DC인 것으로 측정되었으며, 절연 강도는 90㎸/㎜인 것으로 측정되었다.
실시예 2
25㎜×25㎜×2㎜의 치수를 갖는 Al 5251 합금의 플레이트 형태의 기판을 실시예 1에서 사용되는 것과 동일한 장치를 이용하여 처리하였다.
전해질은 안정화된 콜로이드성 용액 중에 1.5g/ℓ의 KOH 및 2g/ℓ의 티타니아를 함유하였다.
펄스 전원은 기판과 전극 사이에 일련의 교번 극성의 사다리꼴 형상의 전압 펄스를 인가하였다. 600V의 고정된 포지티브 전압 진폭(Va)를 갖는 포지티브 전압 펄스를 인가하였으며, 네가티브 전압 펄스는 0에서 300V로 연속적으로 성장되는 네가티브 전압 진폭(Vc)을 갖는다. 펄스 반복 주파수는 4㎑이다.
펄스를 3분 동안 인가하였으며, 비금속성 코팅을 기판의 표면 상에 형성시켰다. 코팅 두께는 10 마이크론이었다.
도 12는 형성된 코팅의 XRD 패턴을 도시한 것이다. 이러한 패턴에서는 코팅이 알루미나 및 특정 피크의 티타니아(TiO2) 나노입자 둘 모두를 갖는 것임을 나타낸다.
코팅 중에 혼입된 TiO2 나노입자는 UV선을 효율적으로 흡수할 수 있는 물질을 형성시킨다. 이러한 것들은 또한 다수의 레독스(redox) 공정에서 촉매 활성을 나타낸다. TiO2 나노입자는 페인트 및 생활성 및 살균성 코팅을 포함하는 보호 및 자가-세정 코팅에서 UV 활성 안료로서 사용된다.
실시예 3
Al 7075 합금으로 제조된 Al 디스크로부터 형성되고 30㎜의 직경 및 2㎜의 두께를 갖는 기판을 도 2에 도시된 바와 같은 장치에서 처리하였다.
전해질 용액은 2g/ℓ의 KOH 및 3.5g/ℓ의 소듐 실리케이트 Na2SiO3를 함유하였다. 전해질 온도는 열교환기를 이용하여 20℃로 유지되었다.
펄스 발생기는 기판과 전극 사이에 일련의 교번 극성의 사다리꼴 형상의 전압 펄스를 인가하였다. 600V의 고정된 포지티브 전압 진폭(Va)를 갖는 포지티브 전압 펄스를 인가하였으며, 네가티브 전압 펄스는 0에서 450V로 연속적으로 성장되는 네가티브 전압 진폭(Vc)을 갖는다. 펄스 반복 주파수는 3㎑이다.
펄스를 18분의 기간 동안 인가하였으며, 얻어진 코팅은 45마이크로미터의 두께 및 1750Hv의 경도를 갖는다. 이러한 코팅은 특히 경질 보호 코팅이 요구되는 분야에서 사용될 수 있다.
실시예 4
AZ 91 합금으로 제조되고 50㎜×50㎜×1㎜의 치수를 갖는 Mg 플레이트 시편 형태의 기판을 도 2에 도시된 바와 같은 장치에서 처리하였다.
전해질은 안정화된 콜로이드성 용액 중에 2.5g/ℓ의 KOH, 5g/ℓ Na4P2O7, 3g/ℓ NaF 및 5g/ℓ의 알루미나를 함유하였다.
전해질 온도는 열교환기를 이용하여 20℃로 유지되었다.
펄스 발생기는 기판과 전극 사이에 일련의 교번 극성의 사다리꼴 형상의 전압 펄스를 인가하였다. 550V의 고정된 포지티브 전압 진폭(Va)를 갖는 포지티브 전압 펄스를 인가하였으며, 네가티브 전압 펄스는 0에서 300V로 연속적으로 성장되는 네가티브 전압 진폭(Vc)을 갖는다. 펄스 반복 주파수는 1.25㎑이다.
펄스를 4분의 기간 동안 인가하였으며, 얻어진 코팅은 15 마이크로미터의 두께를 갖는다. 이러한 코팅은 특히 보호 코팅이 요구되는 분야에서 사용될 수 있다.
실시예 5
Ti6Al4V 합금으로 제조된 Ti 나선형 로드 시편으로 이루어지고 5㎜의 직경 및 40㎜의 길이를 갖는 기판을 도 2에 도시된 바와 같은 장치에서 처리하였다.
전해질은 안정화된 콜로이드성 용액 중에 4.5g/ℓ의 Na4P2O7, 5.5g/ℓ Na2B4O7, 5.0g/ℓ NaF 및 2g/ℓ의 티타니아를 함유하였다. 전해질 온도는 20℃로 유지되었다.
펄스 발생기는 기판과 전극 사이에 일련의 교번 극성의 사다리꼴 형상의 전압 펄스를 인가하였다. 500V의 고정된 포지티브 전압 진폭(Va)를 갖는 포지티브 전압 펄스를 인가하였으며, 네가티브 전압 펄스는 0에서 250V로 연속적으로 성장되는 네가티브 전압 진폭(Vc)을 갖는다. 펄스 반복 주파수는 1㎑이다.
펄스를 3분의 기간 동안 인가하였으며, 얻어진 코팅은 10 마이크로미터의 두께를 갖는다. 이러한 코팅은 특히 마손 방지 적용(anti-galling application)에서 사용될 수 있다.

Claims (38)

  1. 금속성 또는 반금속성(semi-metallic) 기판의 표면 상에 비금속성 코팅(non-metallic coating)을 형성시키는 방법으로서,
    상기 기판을 수성 전해질 및 전극을 수용하는 전해 챔버에 정위시키는(positioning) 단계로서, 적어도 상기 기판의 표면 및 상기 전극의 일부가 상기 수성 전해질과 접촉하는 것인, 상기 정위시키는 단계; 및
    일련의 교번 극성의 전압 펄스를 사전결정된 시간 기간 동안 인가시킴으로써 상기 기판을 상기 전극에 대해 전기적으로 바이어싱시키는(electrically biasing) 단계로서, 포지티브 전압 펄스(positive voltage pulse)가 상기 기판을 상기 전극에 대해 양극으로 바이어싱시키며(anodically biasing) 네가티브 전압 펄스(negative voltage pulse)가 상기 기판을 상기 전극에 대해 음극으로 바이어싱시키는(cathodically biasing), 상기 바이어싱시키는 단계를 포함하되,
    상기 포지티브 전압 펄스의 진폭은 정전위적으로 조절되며, 상기 네가티브 전압 펄스의 진폭은 정전류적으로 조절되는 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 포지티브 및 네가티브 전압 펄스 둘 모두는 실질적으로 사다리꼴 형상인 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 포지티브 전압 펄스 각각의 진폭이 상기 사전결정된 시간 기간에 걸쳐 일정한 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 포지티브 전압 펄스 각각의 진폭은 200 볼트 내지 2000 볼트, 바람직하게는 250 볼트 내지 900 볼트, 예를 들어, 600 볼트 또는 650 볼트 또는 700 볼트인 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 연속적인 네가티브 전압 펄스의 진폭이 상기 사전결정된 시간 기간에 걸쳐 증가하는 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  6. 제5항에 있어서, 연속적인 네가티브 펄스의 진폭이 사전결정된 시간 기간에 걸쳐 약 1 볼트에서 최대 1000 볼트 이하로, 바람직하게는 약 1 볼트에서 최대 400 볼트 이하로, 또는 약 1 볼트에서 최대 350 볼트 이하로 증가하는 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전압 펄스는 0.1 내지 20㎑, 바람직하게는 1.5 내지 15, 또는 2 내지 10㎑, 예를 들어, 2.5㎑ 또는 3㎑ 또는 4㎑의 펄스 반복 주파수를 갖는 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 각 포지티브 전압 펄스는 전압이 증가되는 간격(Tai) 및 전압이 감소되는 간격(Tad)을 포함하고/하거나 각 네가티브 전압 펄스는 전압이 증가되는 간격(Tci) 및 전압이 감소되는 간격(Tcd)을 포함하며, 바람직하게는 전압이 증가되거나 감소되는 간격들 각각은 전체 펄스 지속시간의 3% 내지 30%, 특히 바람직하게는 전체 펄스 지속시간의 5% 내지 10%를 포함하는 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  9. 제8항에 있어서, 각 포지티브 전압 펄스는 전압이 실질적으로 일정하도록 유지되는 간격(Tac)을 추가로 포함하고/하거나 각 네가티브 전압 펄스는 전압이 실질적으로 일정하도록 유지되는 간격(Tcc)을 추가로 포함하며, 바람직하게는 전압이 일정하도록 유지되는 상기 간격 또는 각각의 간격은 전체 펄스 지속시간의 40% 내지 94%를 포함하는 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 전압이 증가되거나 감소되는 상기 간격 또는 각각의 간격은 10 마이크로초보다 짧지 않은 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  11. 제9항에 있어서, 전압이 일정하도록 유지되는 상기 간격 또는 각각의 간격은 10 내지 9000 마이크로초 범위의 지속시간 내인 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질은 바람직하게는 pH 9 이상을 가지고 바람직하게는 1mS ㎝-1보다 큰 전기 전도도를 갖는 알칼리성 용액인 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질은 알칼리 금속 하이드록사이드를 포함하되, 바람직하게는 상기 전해질은 칼륨 하이드록사이드 또는 소듐 하이드록사이드를 포함하는 것인 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질은 콜로이드성이고 수성 상 중에 분산된 고체 입자를 포함하되, 바람직하게는 상기 전해질은 100 나노미터 미만의 입자 치수를 갖는 소정 비율의 고체 입자를 포함하는 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 고체 입자는 특유의 등전점(characteristic isoelectric point)을 가지며, 이 등전점의 pH가 상기 전해질의 pH와 1.5 이상 차이가 나는 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 고체 입자는 세라믹 입자, 예를 들어, 결정질 세라믹 입자 또는 유리 입자인 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 고체 입자는 금속 옥사이드 또는 하이드록사이드, 바람직하게는 규소, 알루미늄, 티타늄, 철, 마그네슘, 탄탈 및 희토류 금속을 포함하는 군으로부터 선택된 원소의 옥사이드 또는 하이드록사이드인 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질로부터의 고체 입자를 상기 비금속성 코팅에 혼입시키는 단계를 포함하는, 비금속성 코팅의 형성방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 국소화된 플라즈마 마이크로-방전이 상기 비금속성 코팅의 형성 동안에 발생되지 않는 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  20. 금속성 또는 반금속성 기판의 표면 상에 비금속성 코팅을 형성시키는 방법으로서,
    상기 기판을 수성 상에 분산된 고체 입자를 포함하는 콜로이드성 전해질을 수용하는 전해 챔버에 정위시키는 단계로서, 상기 챔버가 또한 전극을 함유하며, 적어도 상기 기판의 표면 및 상기 전극의 일부가 상기 전해질과 접촉하는 것인, 상기 정위시키는 단계, 및
    상기 기판의 극성이 상기 전극에 대해 양극에서 상기 전극에 대해 음극으로 순환하도록 일련의 양극성 전기 펄스를 인가함으로써 상기 전극에 대해 상기 기판을 사전결정된 시간 기간 동안 전기적으로 바이어싱시켜 상기 기판의 표면 상에 비금속성 층을 형성시키는 단계로서, 상기 기판이 전극에 대해 양극인 순환 기간 동안에 상기 비금속성 층이 형성되는 것인, 상기 형성시키는 단계를 포함하되,
    상기 고체 입자는 특유의 등전점을 가지며, 이 등전점과 관련된 pH가 상기 전해질의 수성 상의 pH와 1.5 이상 차이가 나고, 상기 고체 입자는 인가된 전기장의 영향 하에 상기 기판의 표면 쪽으로 이동하여 상기 비금속성 층에 혼입되어 상기 비금속성 코팅을 형성시키는 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 콜로이드성 전해질의 수성 상은, 바람직하게는 9보다 큰 pH를 갖는 알칼리성인 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 전해질은 100 나노미터 미만의 입자 치수를 갖는 고체 입자를 포함하는 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체 입자는 특유의 등전점을 가지며, 이 등전점과 관련된 pH가 상기 전해질의 수성 상의 pH와 1.5 이상 차이가 나는 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체 입자는 세라믹 입자, 예를 들어, 결정질 세라믹 또는 유리 입자이며, 예를 들어, 상기 고체 입자는 금속 옥사이드 또는 하이드록사이드, 바람직하게는 규소, 알루미늄, 티타늄, 철, 마그네슘, 탄탈 및 희토류 금속을 포함하는 군으로부터 선택되는 원소의 옥사이드 또는 하이드록사이드인 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사전결정된 시간은 1분 내지 2시간, 바람직하게는 2분 내지 30분, 또는 3분 내지 15분인 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질을 10 내지 40℃, 예를 들어, 20 내지 30℃의 온도에서 유지시키는 단계를 추가로 포함하는, 비금속성 코팅의 형성방법.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질을 순환시키는 단계를 추가로 포함하는, 비금속성 코팅의 형성방법.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄, 탄탈, 베릴륨, 또는 이들 금속 중 임의의 것의 합금 또는 금속간 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  29. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 반도체, 예를 들어, 규소, 게르마늄 또는 갈륨 아르제나이드인 것인, 비금속성 코팅의 형성방법.
  30. 금속성 또는 반금속성 기판의 표면 상에 비금속성 코팅을 형성시키기 위한 장치로서, 수성 전해질을 수용하기 위한 전해 챔버, 상기 전해 챔버 내에 위치될 수 있는 전극 및 상기 기판과 상기 전극 사이에 일련의 교번 극성의 전압 펄스를 인가할 수 있는 전원을 포함하되, 상기 전원은 상기 기판을 상기 전극에 대해 양극으로 바이어싱시키기 위해 정전위적으로 조절된 시퀀스의 포지티브 전압 펄스를 발생시키기 위한 제1 펄스 발생기 및 상기 기판을 상기 전극에 대해 음극으로 바이어싱시키기 위해 정전류적으로 조절된 시퀀스의 네가티브 전압 펄스를 발생시키기 위한 제2 펄스 발생기를 포함하는 것인, 비금속성 코팅의 형성장치.
  31. 제30항에 있어서, 수성 상에 분산된 고체 입자를 포함하는 콜로이드성 전해질을 추가로 포함하는, 비금속성 코팅의 형성장치.
  32. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 형성된 비금속성 코팅을 포함하는 제조품(article of manufacture).
  33. 금속성 또는 반금속성 기판 상에 형성된 500 나노미터 내지 500 마이크로미터 두께의 비금속성 코팅으로서, 상기 코팅은 상기 기판의 금속 또는 반금속의 옥사이드를 포함하며, 상기 비금속성 코팅의 표면에 규정된 기공이 500 나노미터 미만의 평균 직경을 갖는 것인 비금속성 코팅.
  34. 제33항에 있어서, 상기 기공은 400 나노미터 미만, 바람직하게는 300 나노미터 미만의 평균 직경을 갖는 것인 코팅.
  35. 제33항 또는 제34항에 있어서, 상기 코팅은 50 내지 120㎸ ㎜-1의 절연 강도 및 5 내지 14W/mK의 열전도율을 갖는 것인 코팅.
  36. 제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅은 100 나노미터 미만의 평균 크기를 갖는 그레인(grain) 또는 미세결정을 포함하는 것인 코팅.
  37. 실질적으로 도면과 관련하여 본 명세서에 기재된 바와 같이 기판의 표면 상에 비금속성 코팅을 형성시키기 위한 방법.
  38. 실질적으로 도면과 관련하여 본 명세서에 규정된 바와 같은 비금속성 코팅.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220067990A (ko) * 2020-11-18 2022-05-25 주식회사 네프랩 플라즈마 저항성이 향상된 금속 표면 처리 방법

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2013008785A (es) 2011-02-08 2014-01-24 Cambridge Nanolitic Ltd Revestimiento no metalico y metodo para su produccion.
US20150364399A1 (en) * 2013-01-16 2015-12-17 Siemens Research Center Limited Liability Company Chip package assembly and method to use the assembly
US9123651B2 (en) * 2013-03-27 2015-09-01 Lam Research Corporation Dense oxide coated component of a plasma processing chamber and method of manufacture thereof
GB2521813A (en) 2013-11-15 2015-07-08 Cambridge Nanotherm Ltd Flexible electronic substrate
CN105706231A (zh) * 2013-10-24 2016-06-22 罗杰斯公司 热管理电路材料、其制造方法以及由其形成的制品
US20150136357A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-21 Honeywell Federal Manufacturing & Technologies, Llc Heat dissipation assembly
JP6220656B2 (ja) * 2013-12-03 2017-10-25 富士機械工業株式会社 塗工装置
FR3014912B1 (fr) * 2013-12-16 2016-01-01 Snecma Procede de fabrication d'une piece revetue d'un revetement protecteur
DE102014204116A1 (de) * 2014-03-06 2015-09-10 Osram Gmbh LED-Modul mit Substratkörper
US20160014878A1 (en) * 2014-04-25 2016-01-14 Rogers Corporation Thermal management circuit materials, method of manufacture thereof, and articles formed therefrom
CN104088003B (zh) * 2014-07-28 2016-06-29 哈尔滨工业大学 一种led灯具铝合金散热体表面散热复合涂层材料的制备方法
US9842971B2 (en) * 2014-09-24 2017-12-12 Kyocera Corporation Electronic component mounting substrate and light emission device using same
US9379298B2 (en) * 2014-10-03 2016-06-28 Henkel IP & Holding GmbH Laminate sub-mounts for LED surface mount package
DE102014116529A1 (de) 2014-11-12 2016-05-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils
DE102015108345A1 (de) * 2015-05-27 2016-12-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen und optoelektronisches Halbleiterbauteil
DE102015108420A1 (de) 2015-05-28 2016-12-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Trägerelements, Trägerelement und elektronisches Bauelement mit einem Trägerelement
AT516503B1 (de) * 2015-06-09 2016-06-15 Happy Plating Gmbh Elektrolyt zur plasmaelektrolytischen oxidation
DE102015112280A1 (de) 2015-07-28 2017-02-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Bauelement mit einem metallischen Träger und Verfahren zur Herstellung von Bauelementen
CN105239134B (zh) * 2015-11-11 2017-07-21 赣南师范大学 一种提高镁合金阳极氧化膜层耐蚀性能的方法
CN108368632B (zh) 2015-12-16 2020-09-25 汉高股份有限及两合公司 用于在铝上沉积钛基保护涂层的方法
WO2017106701A1 (en) 2015-12-18 2017-06-22 Apex Brands, Inc. Electrically isolated fastener driving device
WO2017163077A1 (en) 2016-03-24 2017-09-28 Cambridge Nanotherm Limited Multi-metal conductors with inorganic insulation
US11025031B2 (en) 2016-11-29 2021-06-01 Leonardo Electronics Us Inc. Dual junction fiber-coupled laser diode and related methods
JP7287900B2 (ja) * 2017-04-13 2023-06-06 ナイトライド ソリューションズ インコーポレイテッド 熱伝導及び電気絶縁のための装置
EP3619002B1 (en) 2017-05-02 2021-12-01 Apex Brands, Inc. Electrically isolated coupling
DE102017117165B4 (de) 2017-07-28 2023-04-27 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils
JP6437070B2 (ja) * 2017-09-19 2018-12-12 富士機械工業株式会社 塗工装置
CN107541763A (zh) * 2017-10-11 2018-01-05 四川恒诚信电子科技有限公司 一种高导热铝基板的氧化处理方法
DE102018203390A1 (de) 2018-03-07 2019-09-12 Robert Bosch Gmbh Elektrische Vorrichtung, Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Vorrichtung
DE102018111554A1 (de) 2018-05-15 2019-11-21 HELLA GmbH & Co. KGaA Leiterplattenaufbau zur Aufnahme wenigstens eines Halbleiterleuchtmittels
US10790731B2 (en) * 2018-05-30 2020-09-29 General Electric Company Methods of depositing coatings on electrical machine components
US11406004B2 (en) * 2018-08-13 2022-08-02 Leonardo Electronics Us Inc. Use of metal-core printed circuit board (PCB) for generation of ultra-narrow, high-current pulse driver
DE102019121924A1 (de) 2018-08-14 2020-02-20 Lasertel, Inc. Laserbaugruppe und zugehörige verfahren
GB201814353D0 (en) 2018-09-04 2018-10-17 Cambridge Nanoceramix Ltd Implant with ceramic coating and method of applying a ceramic coating
EP3857597A4 (en) * 2018-09-27 2022-10-05 Henkel AG & Co. KGaA ABRASION RESISTANT COATINGS FOR THERMAL INTERFACES
DE102018009292A1 (de) 2018-11-26 2020-05-28 Harting Ag Elektrooptische Baugruppe mit Wärmeabführung sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe
US11296481B2 (en) 2019-01-09 2022-04-05 Leonardo Electronics Us Inc. Divergence reshaping array
US11318586B2 (en) * 2019-04-03 2022-05-03 Apex Brands, Inc. Electrically isolated tool with failsafe coating
CN113646135B (zh) 2019-04-04 2023-02-03 艾沛克斯品牌公司 具有非导电扭矩传递部件的电隔离工具
EP3719181A3 (de) 2019-04-05 2020-11-18 Eloxalwerk Ludwigsburg Helmut Zerrer GmbH Verfahren zur erzeugung einer thermisch relaxierten oxidschicht und oxidschicht
JP6942157B2 (ja) * 2019-05-24 2021-09-29 株式会社豊田中央研究所 遮熱膜、被覆部材およびその製造方法
US11752571B1 (en) 2019-06-07 2023-09-12 Leonardo Electronics Us Inc. Coherent beam coupler
CN110438548B (zh) * 2019-08-20 2021-04-06 江苏国瑞液压机械有限公司 金属液压元件壳体的陶瓷化方法
EP3875636A1 (de) 2020-03-03 2021-09-08 RENA Technologies Austria GmbH Verfahren zur plasmaelektrolytischen oxidation eines metallsubstrats
AT17081U1 (de) * 2020-04-14 2021-05-15 Zkw Group Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Isolationsschicht auf einer IMS-Leiterplatte
FR3110605B1 (fr) * 2020-05-20 2023-06-30 Lag2M Procede et installation de traitement de pieces metalliques par oxydation micro-arc
US11929298B2 (en) 2020-11-13 2024-03-12 Infineon Technologies Ag Molded semiconductor package with dual integrated heat spreaders
WO2022245368A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrowetting surfaces

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002161397A (ja) * 2000-11-22 2002-06-04 Asahi Kasei Corp 微小粒子含有陽極酸化被膜を形成した金属製成形体
JP2008179901A (ja) * 2002-03-27 2008-08-07 Isle Coat Ltd 金属および合金にセラミック被膜を形成するプロセスと装置、およびこのプロセスによって生成される被膜
WO2010073916A1 (ja) * 2008-12-26 2010-07-01 日本パーカライジング株式会社 金属の電解セラミックスコーティング方法、金属の電解セラミックスコーティング用電解液および金属材料
JP2017009901A (ja) * 2015-06-25 2017-01-12 日本精機株式会社 光変調素子モジュール及び投写型表示装置

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5819758B2 (ja) * 1978-11-09 1983-04-19 株式会社日本軽金属総合研究所 アルミニウム若しくはその合金の電解着色法
GB2162694A (en) 1984-08-04 1986-02-05 British Aerospace Printed circuits
US4936957A (en) * 1988-03-28 1990-06-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Thin film oxide dielectric structure and method
JP2729835B2 (ja) 1989-06-12 1998-03-18 ディップソール株式会社 アルミニウム基体表面にセラミックス皮膜を形成させる方法
US5147515A (en) * 1989-09-04 1992-09-15 Dipsol Chemicals Co., Ltd. Method for forming ceramic films by anode-spark discharge
US5077595A (en) * 1990-01-25 1991-12-31 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device
US5066368A (en) * 1990-08-17 1991-11-19 Olin Corporation Process for producing black integrally colored anodized aluminum components
US5486280A (en) * 1994-10-20 1996-01-23 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Process for applying control variables having fractal structures
DE19504386C2 (de) 1995-02-10 1997-08-28 Univ Dresden Tech Verfahren zur Herstellung einer gradierten Beschichtung aus Calciumphosphatphasen und Metalloxidphasen auf metallischen Implantaten
US5534356A (en) 1995-04-26 1996-07-09 Olin Corporation Anodized aluminum substrate having increased breakdown voltage
US5687062A (en) 1996-02-20 1997-11-11 Heat Technology, Inc. High-thermal conductivity circuit board
US6248612B1 (en) * 1997-06-20 2001-06-19 Substrate Technologies, Inc. Method for making a substrate for an integrated circuit package
JPH1143799A (ja) 1997-07-24 1999-02-16 Nikon Corp 生体親和性酸化チタン皮膜の製造方法
JPH11229187A (ja) 1997-12-11 1999-08-24 Kobe Steel Ltd 絶縁性に優れた電子材料用基板及びその製造方法
US6126808A (en) 1998-03-23 2000-10-03 Pioneer Metal Finishing Method and apparatus for anodizing objects
JP3522555B2 (ja) * 1998-12-01 2004-04-26 三菱住友シリコン株式会社 半導体基板の表面処理方法
DE19900603A1 (de) * 1999-01-11 2000-07-13 Bosch Gmbh Robert Elektronisches Halbleitermodul
US6887361B1 (en) * 2001-03-22 2005-05-03 The Regents Of The University Of California Method for making thin-film ceramic membrane on non-shrinking continuous or porous substrates by electrophoretic deposition
AU2002329410A1 (en) 2002-03-27 2003-10-13 Isle Coat Limited Process and device for forming ceramic coatings on metals and alloys, and coatings produced by this process
SE524227C2 (sv) * 2002-07-09 2004-07-13 Lars Oestholm Anordning och metod vid alstrande av lyftkraft för utvinning av energi ur ett förbiströmmande medium
JP2004142177A (ja) * 2002-10-23 2004-05-20 Fuji Photo Film Co Ltd 平版印刷版用支持体および平版印刷版原版
CN1234918C (zh) * 2003-02-27 2006-01-04 李炳生 等离子电解氧化陶瓷涂层的方法及其设备
US6919012B1 (en) 2003-03-25 2005-07-19 Olimex Group, Inc. Method of making a composite article comprising a ceramic coating
US7780838B2 (en) 2004-02-18 2010-08-24 Chemetall Gmbh Method of anodizing metallic surfaces
US7036219B2 (en) * 2004-04-01 2006-05-02 Feng Chia University Method for manufacturing a high-efficiency thermal conductive base board
CN100457981C (zh) * 2004-09-14 2009-02-04 青岛科技大学 一种对轻金属表面进行等离子微弧氧化的方法
CN100465354C (zh) * 2004-12-20 2009-03-04 中国科学院金属研究所 一种耐蚀性镁合金微弧氧化电解液及其微弧氧化方法
GB2422249A (en) * 2005-01-15 2006-07-19 Robert John Morse Power substrate
JP2007154302A (ja) * 2005-11-30 2007-06-21 Idx Corp アルミニウム合金陽極酸化用電源システム
WO2008120046A1 (en) 2007-04-02 2008-10-09 Gostevs, Vladimirs Method of forming a protective ceramic coating on the surface of metal products
US8069559B2 (en) * 2007-08-24 2011-12-06 World Properties, Inc. Method of assembling an insulated metal substrate
CN101275262B (zh) * 2007-12-18 2011-12-28 华南理工大学 一种微弧氧化过程电参数的控制方法
KR101454321B1 (ko) * 2008-01-22 2014-10-23 페어차일드코리아반도체 주식회사 절연 금속 기판을 구비하는 반도체 패키지 및 그 제조방법
CN101270495B (zh) * 2008-04-21 2010-10-27 华南理工大学 合金表面微弧氧化制备防腐抗磨陶瓷涂层的方法
MX2013008785A (es) 2011-02-08 2014-01-24 Cambridge Nanolitic Ltd Revestimiento no metalico y metodo para su produccion.
US8804339B2 (en) * 2011-02-28 2014-08-12 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Power electronics assemblies, insulated metal substrate assemblies, and vehicles incorporating the same
KR101910234B1 (ko) * 2012-12-27 2018-10-19 제브라 가부시키가이샤 수성 잉크 조성물 및 수성 볼펜

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002161397A (ja) * 2000-11-22 2002-06-04 Asahi Kasei Corp 微小粒子含有陽極酸化被膜を形成した金属製成形体
JP2008179901A (ja) * 2002-03-27 2008-08-07 Isle Coat Ltd 金属および合金にセラミック被膜を形成するプロセスと装置、およびこのプロセスによって生成される被膜
WO2010073916A1 (ja) * 2008-12-26 2010-07-01 日本パーカライジング株式会社 金属の電解セラミックスコーティング方法、金属の電解セラミックスコーティング用電解液および金属材料
JP2017009901A (ja) * 2015-06-25 2017-01-12 日本精機株式会社 光変調素子モジュール及び投写型表示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220067990A (ko) * 2020-11-18 2022-05-25 주식회사 네프랩 플라즈마 저항성이 향상된 금속 표면 처리 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP6061202B2 (ja) 2017-01-18
GB2497063B (en) 2013-10-30
GB2497063A (en) 2013-05-29
GB201311244D0 (en) 2013-08-14
KR101890966B1 (ko) 2018-08-22
HK1185925A1 (en) 2014-02-28
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HK1187964A1 (en) 2014-04-17
TW201241240A (en) 2012-10-16
JP6126018B2 (ja) 2017-05-10
EP2673402A2 (en) 2013-12-18
GB2499560A (en) 2013-08-21
JP2014506728A (ja) 2014-03-17
CN103339297A (zh) 2013-10-02
KR101890967B1 (ko) 2018-08-22
TW201303086A (zh) 2013-01-16
EP2673402B1 (en) 2017-08-16
WO2012107754A3 (en) 2013-01-10
CA2819313A1 (en) 2012-08-16
ES2638666T3 (es) 2017-10-23
US20140293554A1 (en) 2014-10-02
US20160186352A1 (en) 2016-06-30
TWI558853B (zh) 2016-11-21
EP2673403B1 (en) 2018-11-14
CN103339297B (zh) 2016-10-19
TWI564437B (zh) 2017-01-01
GB201306441D0 (en) 2013-05-22
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US9551082B2 (en) 2017-01-24
WO2012107755A1 (en) 2012-08-16
EA201390824A1 (ru) 2014-02-28
MX2013008785A (es) 2014-01-24
GB2499560B (en) 2014-01-22
CA2824541A1 (en) 2012-08-16

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