KR20160060523A - Method of forming tantalum coating film and structure frame manufactured by the same - Google Patents

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KR20160060523A KR1020140195515A KR20140195515A KR20160060523A KR 20160060523 A KR20160060523 A KR 20160060523A KR 1020140195515 A KR1020140195515 A KR 1020140195515A KR 20140195515 A KR20140195515 A KR 20140195515A KR 20160060523 A KR20160060523 A KR 20160060523A
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Abstract

Disclosed are a method for forming a tantalum coating film and a structural member manufactured by the same. According to the present invention, the method for forming a tantalum coating film includes: (a) a step of welding a tantalum wire and a base material; (b) a step of forming molten salt consisting of LiF, NaF, and K_2TaF_7, wherein the molten salt is to electroplate tantalum; (c) a step of inserting a platinum wire as a reference electrode and the tantalum wire and the base material as a work electrode, into the molten salt; and (d) a step of electrodepositing tantalum metal to the base material by applying a current to the base material. The method for forming a tantalum coating film is to solve a problem in which a coating film is not formed due to the formation of an oxide film (TaO_x) and mixed-melting of a welding unit in electroplating of the molten salt by using a double welding method and controlling a concentration of a coating raw material.

Description

탄탈룸 코팅 피막 형성 방법 및 이에 의해 제조된 구조재{Method of forming tantalum coating film and structure frame manufactured by the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for forming a tantalum-containing coating film,

본 발명은 탄탈룸 코팅 피막 형성 방법 및 이에 의해 제조된 구조재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융염 전기도금(Molten Salt Electroplating (MSE))법 및 다중 양극 반응 합금 도금(Multi-Anode Reactive alloy Coating (MARC))법을 이용하여 단 일종의 탄탈룸 및 탄탈룸 합금 코팅 피막을 형성 시 용접부에 금속 피막이 형성되지 않는 문제를 해결할 수 있는탄탈룸 코팅 피막 형성 방법 및 이에 의해 제조된 구조재에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method of forming a tantalum-containing coating film, and more particularly, to a method of forming a tantalum-containing coating film using a molten salt electroplating (MSE) method and a multi-anode reactive alloy coating The present invention relates to a method of forming a tantalum-containing coating film, which can solve the problem that a metal film is not formed on a welded portion when forming a tantalum-type and tantalum-alloy coating film of a single kind by using the method of the present invention.

용융염을 기반으로 한 전기 도금 기법은 사용 환경에 요구되는 특정 물성을 모재에 부여하기 위한 기술이다. 특히, 용융염 전기도금법은 높은 내식성이 요구되는 원자력을 이용한 수소 생산 공정인 SI(Sulfur-Iodine) 공정 환경에 적합한 탄탈룸 코팅 소재 개발에 적용되고 있다. 탄탈룸(Tantalum)은 황산과 요오드 산에 높은 내식성을 가지고 있으며, 가공이 쉽고 용융점이 높다는 점에서 원자력을 이용한 수소 생산 공정인 SI(Sulfur-Iodine) 공정의 구조재로서 각광받고 있으며 높은 전도성과 가공성으로 인해 반도체의 캐패시터 소재와 다양한 화학공업분야에서 사용되고 있다.The electroplating technique based on molten salt is a technique for imparting specific physical properties required for use environment to the base metal. In particular, molten salt electroplating is being applied to the development of tantalum coating materials suitable for SI (Sulfur-Iodine) process environment, which is a hydrogen production process using atomic energy, which requires high corrosion resistance. Tantalum has a high corrosion resistance to sulfuric acid and iodic acid. It is easy to process and has a high melting point. It is widely regarded as a structural material of SI (Sulfur-Iodine) process, which is a hydrogen production process using nuclear power. Due to its high conductivity and processability It is used in semiconductor capacitor materials and various chemical industries.

현재 상용화된 코팅 방법 중 용융염 전기도금법을 이용하여 소재에 금속(탄탈룸) 피막을 형성시키는 기술은 미국등록특허 6936155에 기제 되어있으며, VISHAY 와 TANTALINE 등에서 많은 연구 및 제품의 상용화가 이루어지고 있다.Among the currently commercialized coating methods, a technique of forming a metal (tantalum) coating on a material by using a molten salt electroplating method is based on US Patent No. 6936155, and many researches and products are commercialized in VISHAY and TANTALINE.

또한, 순수한 단일상의 코팅층보다 강한 표면 경도와 내식성을 위한 탄탈룸 합금 코팅 피막의 형성을 위한 용융염 다중 양극 반응 합금 도금법(MARC)에 대한 연구가 한국 공개 특허 10-2012-0128972에 출원되어 있다. Further, a study on a molten salt multiple anodic reaction alloy plating method (MARC) for the formation of a tantalum alloy coating film for stronger surface hardness and corrosion resistance than a pure single phase coating layer is filed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0128972.

그러나 상술한 기존 기술에서 공개하고 있는 방법인 용융염 전기도금법 및 다중 양극반응 합금 코팅 기술은 전기를 인가하기 위한 금속 와이어와 모재의 용접부에 코팅 피막이 형성되지 않는 문제로 인해, 실제 가혹한 환경(고온, 고압 그리고 고 부식성)에 적용이 제한이 있다. However, the molten salt electroplating method and the multi-anode alloy coating method, which are disclosed in the above-described conventional techniques, have a problem that the coating film is not formed on the welded portion between the metal wire for applying electricity and the base metal, High pressure and high corrosiveness).

용접부 부식은 가혹한 환경에서 모재의 신뢰성을 떨어뜨린다. 특히, 원자력을 이용한 수소 생산 공정인 SI(Sulfur-Iodine) 공정에 사용되는 소재는 안전성이 중요하다. 이를 해결하기 위해 탄탈룸 코팅 피막 형성 방법에 대한 기술개발에 대한 요구가 커지고 있다.Corrosion of welds reduces the reliability of the base material in harsh environments. Particularly, safety is important for the materials used in SI (Sulfur-Iodine) process, which is a hydrogen production process using nuclear power. To solve this problem, there is a growing demand for a technique for forming a tantalum-containing coating film.

실시예는 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 이중 용접법과 코팅 원료 농도 조절을 통해 용융염 전기도금 시 용접부의 혼융 및 산화피막(TaOx)의 형성으로 인해 코팅 피막이 미형성되는 문제를 해결할 수 있는 탄탈룸 코팅 피막 방법을 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the embodiments of the present invention solve the problems of the prior art as described above, in which the coating film is not formed due to the fusion of the welded portion and the formation of the oxide film (TaO x ) during the molten salt electroplating through the double welding method and the adjustment of the coating material concentration And to provide a tantalum-containing coating film method capable of solving the above problems.

상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, (a) 탄탈룸 와이어와 모재를 용접하는 단계; (b) LiF, NaF 및 K2TaF7으로 구성되고, 탄탈룸을 전기도금 하기 위한 용융염을 형성하는 단계; (c) 탄탈룸 와이어와 모재를 작업전극으로 백금 와이어를 기준전극으로 하여 용융염 내에 장입하는 단계; 및 (d) 모재에 전류를 인가하여 상기 모재에 탄탈룸 금속을 전착하는 단계;를 포함하는 탄탈룸 코팅 피막 형성 방법이 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a tantalum wire, comprising: (a) welding a tantalum wire and a base material; (b) forming a molten salt composed of LiF, NaF, and K 2 TaF 7 , for electroplating the tantalum; (c) charging the tantalum wire and the base material into the molten salt using the platinum wire as the working electrode as the reference electrode; And (d) depositing a tantalum metal on the base material by applying an electric current to the base material.

상기 용융염을 형성하는 단계는, LiF와 NaF를 61 mol% LiF - 39 mol% NaF의 조성이 되도록 칭량한 후 열처리하는 단계; 및 K2TaF7를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.The step of forming the molten salt may include the steps of weighing LiF and NaF so as to have a composition of 61 mol% LiF - 39 mol% NaF, followed by heat treatment; And it can include the addition of K 2 TaF 7.

상기 모재에 탄탈룸 금속을 전착하는 단계 이후에, 전착된 탄탈룸 소재의 용접부를 연마 후 탄탈룸 와이어를 재 용접하는 단계; 재 용접한 모재를 용융염에 재 장입하는 단계; 및 상기 재 장입한 모재에 전류를 인가하여 탄탈륨 금속을 이중으로 전착하는 단계를 더 포함할 수 있다.Re-welding the tantalum wire after polishing the welded portion of the electrodeposited tantalum material after the step of depositing the tantalum metal on the base material; Re-charging the re-welded base material into the molten salt; And a step of doubly electrodepositing the tantalum metal by applying an electric current to the re-charged base metal.

상기 K2TaF7를 첨가하는 단계는, 1mol% K2TaF7를 첨가할 수 있다. In the step of adding K 2 TaF 7 , 1 mol% K 2 TaF 7 may be added.

상기 K2TaF7를 첨가하는 단계는, 2mol% K2TaF7를 첨가할 수 있다.In the step of adding K 2 TaF 7 , 2 mol% K 2 TaF 7 may be added.

전착 단계는 아르곤 분위기 하에서 수행될 수 있다.The electrodeposition step can be carried out under an argon atmosphere.

전착 온도는 800℃일 수 있다.The electrodeposition temperature may be 800 ° C.

본 발명의 다른 측면에 따르면 상기한 방법에 의해 제조되는 탄탈룸 코팅 피막 구조재가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a tantalum-coated film structural material produced by the above-described method.

상기 탄탈룸 코팅 피막 구조재는 부식 속도가 0.03mm/year 이하일 수 있다.The tantalum coating film structural material may have a corrosion rate of 0.03 mm / year or less.

실시예는 고 부식 환경에서 초 내식성의 구조재를 생산할 수 있는 경제적인 기술인 다중 양극 반응 합금 도금(MARC)법 및 용융염 전기도금법(MSE) 이용 시 용접부에 코팅 피막이 미 전착되는 문제로 인하여 부식환경에 제한적으로 사용되는 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 실시예는 이중 용접법과 코팅 타겟 원료의 농도 개선을 통해 용접부에 부식이 없는 고 내식성 탄탈룸 코팅 소재를 제작하여 높은 부식 환경에서도 적용이 가능토록 할 수 있다.The examples are based on the problem that the coating is not electrodeposited on the welded part by using the multi-anode reaction alloy plating (MARC) method and the molten salt electroplating method (MSE), which is an economical technology capable of producing a super corrosion resistant structural material in a high corrosion environment, The problem of limited use can be solved. That is, in the embodiment, the double welding method and the improvement of the concentration of the coating target material can produce a highly corrosion-resistant tantalum-containing coating material free from corrosion in the welded portion, so that it can be applied even in a high corrosive environment.

도 1은 실시예에 따른 이중 용접법의 모식도이다.
도 2는 실시예에 따른 이중 용접법을 이용한 용융염 전기도금 장치이다.
도 3은 실시예에 따른 전해질로 사용된 용융염 제조를 위한 LiF-NaF의 상태도이다.
도 4는 비교예 1 및 실시예 1에 따라 제작된 탄탈룸 코팅 피막의 용접부 주사현미경 사진이다.
도 5는 실시예 2에 따라 제작된 탄탈룸 코팅 피막의 용접부 단면 주사현미경 사진이다.
도 6은 탄탈룸 코팅 구조재의 부식 실험 후 사진이다.
1 is a schematic view of a double welding method according to an embodiment.
2 is a molten salt electroplating apparatus using the double welding method according to the embodiment.
3 is a state diagram of LiF-NaF for producing a molten salt used as an electrolyte according to an embodiment.
4 is a scanning electron micrograph of a welded portion of a tantalum-containing coating film produced according to Comparative Example 1 and Example 1. Fig.
5 is a cross-sectional scanning microscope photograph of a welded portion of a tantalum-containing coating film produced according to Example 2. Fig.
6 is a photograph of the tantalum-coated structural member after corrosion test.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms, and the following drawings may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention. Also, throughout the specification, like reference numerals designate like elements.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략할 수 있다. Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred may be omitted.

실시예는 용융염 전기도금{Molten Salt Electroplating (MSE)}법 및 다중 양극 반응 합금 도금{Multi-Anode Reactive alloy Coating (MARC)}법을 이용하여 금속 코팅 피막을 형성 시 용접부에 금속 피막이 형성되지 않는 문제를 해결하는 방법에 관한 것이다. 종래의 용융염 기반 탄탈룸 전기 도금 기술은 전기를 인가하기 위한 탄탈룸 와이어와 금속 모재의 용접부에 고 전류로 인한 혼용부(SUS316L-탄탈룸)와 산화 피막(TaOx)으로 인해 코팅 피막이 미 형성되는 문제로 인하여 실제 부식 환경에 노출될 시 용접부에 부식이 집중되어 고 부식 환경 적용에 제한된다는 단점이 있었다.Examples are those in which a metal coating is not formed on a welded portion when a metal coating is formed using a molten salt electroplating (MSE) method or a multi-anode reactive alloy coating (MARC) method And how to solve the problem. The conventional molten salt-based tantalum electroplating technique has a problem in that a coating film is not formed due to a mixed portion (SUS316L-tantalum) and an oxide film (TaOx) due to a high current in a weld portion of a tantalum wire and a metal base material for applying electricity It is disadvantageous that the corrosion is concentrated on the welded part when exposed to the actual corrosion environment and is limited to the application of the corrosive environment.

실시예는 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 이중 용접(Double Welding)법[기술 (I)] 및 코팅 원료인 포타슘 헵타플루오로탄탈레이트(Potassium heptafluorotantalate, 이하, K2TaF7라 한다.)의 조절을 이용한 용융염 전기 도금 기법[기술 (Ⅱ)]을 적용하여 용접부 코팅 피막의 미형성 문제를 해결하는 방안을 제시한다. 상기 기술 (I) 및 기술 (Ⅱ)는 고 부식 환경에서 초 내식성의 구조재를 생산할 수 있는 경제적인 기술인 다중 양극 반응 합금 도금(MARC)법 및 용융염 전기도금(MSE)법 이용 시 용접부에 코팅 피막이 미 전착되는 문제로 인하여 부식환경에 제한적으로 사용되는 문제점을 해결할 수 있는 효과적인 방법이다. In order to achieve the above-mentioned object, the embodiment of the present invention provides a method of manufacturing a coating material by a double welding method [Technique (I)] and a coating material of potassium heptafluorotantalate (hereinafter referred to as K 2 TaF 7 ) (Ⅱ)] is applied to solve the problem of non - forming of the coating film of welded part. The techniques (I) and (II) described above can be applied to a welded part using a multi-anode reaction alloy plating (MARC) method and a molten salt electroplating (MSE) method, which is an economical technology capable of producing a super corrosion- It is an effective method to solve the problems that are limited to the corrosive environment due to the non-electrodeposition problem.

상기 이중 용접법은 용융염 기반의 전기도금으로 모재에 전기를 인가하기 위한 금속 와이어를 용접 시 용접부에 코팅 피막이 미 전착되는 문제점을 해결하기 위한 기술이다. 또한, 코팅 원료인 K2TaF7 조절 기법은 용융염 내부에 코팅 원료인 K2TaF7의 농도를 조절하여 용접부를 포함한 모재에 균일한 코팅 피막을 형성하는 기술이다. The double welding method is a technique for solving the problem that the coating film is not electrodeposited on a welded portion when a metal wire for applying electricity to a base material is welded by electroplating based on a molten salt. In addition, the K 2 TaF 7 control technique as a coating material is a technique for forming a uniform coating film on a base material including welds by controlling the concentration of the coating material K 2 TaF 7 in the molten salt.

도 1은 실시예에 따른 이중 용접법의 모식도이다. 도 1(a)를 참조하면, 이중 용접법은 모재(Stainless steel plate)에 전기를 인가하기 위한 탄탈룸 와이어(Tantalum wire)를 점 용접(spot welding)으로 모재에 연결하는 1차 용접을 진행한다. 상기 탄탈룸 와이어는 추후 모재에 전기를 인가하는 역할을 할 수 있다. 1 is a schematic view of a double welding method according to an embodiment. Referring to FIG. 1 (a), the double welding method is a primary welding process in which a tantalum wire for applying electricity to a stainless steel plate is spot welded to a base metal. The tantalum wire may be used to apply electricity to the base material.

이후 도 1(b)와 같이 1차 탄탈룸 코팅 피막을 형성한다. 도 2는 실시예에 따른 이중 용접법을 이용한 용융염 전기도금 장치이다. 상기 1차 탄탈룸 코팅 피막은 모재에 전기를 인가하기 위한 탄탈룸 와이어를 1차 용접한 후, 상기 용융염 전기도금 장치를 이용하여 형성될 수 있다. Thereafter, a primary tantalum coating film is formed as shown in Fig. 1 (b). 2 is a molten salt electroplating apparatus using the double welding method according to the embodiment. The primary tantalum coating film may be formed by first welding a tantalum wire for applying electricity to the base material, and then using the molten salt electroplating apparatus.

1차 탄탈룸 코팅 피막을 형성하는 단계는 우선 탄탈룸을 전기 도금하기 위한 용융염을 제작한다. 이후, 내식성 금속인 탄탈룸과 모재를 용융염 내에 장입하고, 상기 모재에 전류를 인가하여 상기 모재에 상기 탄탈룸 금속을 전착한다. The step of forming the first tantalum-coated film comprises first preparing a molten salt for electroplating the tantalum. Thereafter, a tantalum room, which is a corrosion-resistant metal, and a base material are charged into the molten salt, and a current is applied to the base material to deposit the tantalum metal on the base material.

이어서, 도 1(c)를 참조하면, 전착된 탄탈룸 소재의 용접부를 연마 후 탄탈룸 와이어를 점 용접으로 2차 용접한다. 연마는 균일성을 향상시키며, 샌드페이퍼를 사용하여 이루어질 수 있다. 이후, 도 1(d)와 같이 2차 탄탈룸 코팅 피막을 형성한다. 즉, 2차 용접 모재를 용융염에 장입하고, 상기 모재에 전류를 인가하여 탄탈룸 금속을 이중으로 전착한다. Next, referring to FIG. 1 (c), the welded portion of the electrodeposited tantalum material is secondarily welded to the tantalum wire by spot welding after polishing. Polishing improves uniformity and can be achieved using sandpaper. Thereafter, a secondary tantalum coating film is formed as shown in Fig. 1 (d). That is, the secondary welding base material is charged into the molten salt, and a current is applied to the base material to double-deposit the tantalum metal.

코팅 원료인 K2TaF7 조절 기법은 모재에 전기를 인가하기 위한 탄탈룸 와이어를 점 용접으로 모재에 연결하는 용접을 진행한다. 이 후 도 2의 용융염 전기도금 장치를 이용하여 탄탈룸 코팅 피막을 형성한다. 탄탈룸 코팅 피막을 형성하는 단계는 탄탈룸을 전기 도금하기 위한 용융염을 제작하고, 내식성 금속인 탄탈룸과 모재를 용융염 내에 장입하고, 상기 모재에 전류를 인가하여 상기 모재에 상기 탄탈룸 금속을 전착한다. The K 2 TaF 7 control technique for coating material is to weld the tantalum wire for spot welding to the base metal to apply electricity to the base metal. Thereafter, a molten salt electroplating apparatus of FIG. 2 is used to form a tantalum-containing coating film. In the step of forming the tantalum-containing coating film, a molten salt for electroplating the tantalum room is prepared, the tantalum room, which is a corrosion-resistant metal, and the base material are charged into the molten salt, and the current is applied to the base material to electrodeposit the tantalum metal to the base material.

이중 용접법과 코팅 원료인 K2TaF7 조절 기법에 있어, 모재는 SUS316L일 수 있다. 작업 전극은 탄탈룸 와이어가 연결된 모재(Tantalum wire-SUS316L)이고, 기준 전극은 백금(Pt) 와이어를 사용할 수 있다. 또한, 균일성 향상을 위해 샌드페이퍼 #1500으로 연마하는 것이 바람직하다. 전착 분위기는 모재의 산화 피막 발생을 억제하기 위해 아르곤(Ar) 분위기인 것이 바람직하다. 또한, K2TaF7의 상태를 액상으로 유지시키기 위해 전착은 800℃에서 실시하는 것이 바람직하다.For double welding and K 2 TaF 7 control technique as a coating material, the base material may be SUS 316L. The working electrode is a tantalum wire (SUS316L) and the reference electrode can be platinum (Pt) wire. In order to improve the uniformity, it is preferable to polish with sand paper # 1500. The electrodeposition atmosphere is preferably an argon (Ar) atmosphere in order to suppress the generation of an oxide film of the base material. Further, in order to maintain the state of K 2 TaF 7 in a liquid phase, electrodeposition is preferably performed at 800 ° C.

이중 용접법과 코팅 원료인 K2TaF7 조절 기법에 있어, 상기 용융염은 소정 조성비를 갖는 리튬 플루오라이드(Lithium fluoride, 이하, LiF라 한다.), 소듐 플루오라이드(Sodium fluoride, 이하, NaF라 한다.) 및 K2TaF7로 구성될 수 있다. 이 때, 61wt%LiF - 39wt%NaF 조성의 전해질을 이용할 수 있다. 이로 인해, 전해질을 저온의 액상으로 유지시켜 소모되는 전력을 줄이고 확산 속도를 높일 수 있다. 즉, LiF-NaF 전해질에 코팅 원료인 K2TaF7을 첨가하여 용융염을 형성할 수 있다.In the double welding method and the K 2 TaF 7 controlling technique as a coating material, the molten salt is referred to as lithium fluoride (hereinafter referred to as LiF), sodium fluoride (hereinafter referred to as NaF) .) And K 2 TaF 7 . At this time, an electrolyte having a composition of 61 wt% LiF-39 wt% NaF can be used. As a result, the electrolyte can be maintained in a low-temperature liquid phase, thereby reducing power consumption and increasing the diffusion rate. That is, a molten salt can be formed by adding K 2 TaF 7 as a coating material to a LiF-NaF electrolyte.

보다 자세하게는, 용융염의 제작은 LiF와 NaF를 소정의 화학적 조성(61mol%LiF-39mol%NaF)이 되도록 칭량한 후, 분말 내에 존재하는 수분을 제거하기 위해 100℃ 온도로 24시간 열처리한다. 열처리 후 결정수의 제거를 위해 350℃ 온도에서 다시 열처리를 실시한다. More specifically, the molten salt is prepared by weighing LiF and NaF so as to have a predetermined chemical composition (61 mol% LiF-39 mol% NaF), and then heat-treated at 100 DEG C for 24 hours to remove moisture present in the powder. After the heat treatment, heat treatment is performed again at a temperature of 350 ° C to remove crystal water.

도 3은 실시예에 따른 전해질로 사용된 용융염 제조를 위한 LiF-NaF의 상태도이다. 열처리된 분말은 도 2와 같이 제작된 용융염 전기도금 장치에서 도 3의 상태도의 LiF-NaF의 용융온도인 649℃에서 전해질 내의 탄탈룸 이온 농도의 유지를 위해, 소정 몰 퍼센트의 K2TaF7 분말이 첨가될 수 있다. 이중 용접법에서는 약 1mol% K2TaF7을 첨가하여 용융염을 제작할 수 있다. 또한, 코팅 원료인 K2TaF7 조절 기법에서는 약 2mol% K2TaF7을 첨가하여 용융염을 제작할 수 있다.3 is a state diagram of LiF-NaF for producing a molten salt used as an electrolyte according to an embodiment. In the molten salt electroplating apparatus fabricated as shown in FIG. 2, the heat-treated powder was subjected to heat treatment at a temperature of 649 ° C, which is a melting temperature of LiF-NaF in the state diagram of FIG. 3, to a predetermined mole percentage of K 2 TaF 7 Powder may be added. In the double welding method, molten salt can be prepared by adding about 1 mol% K 2 TaF 7 . In addition, the molten salt can be prepared by adding about 2 mol% K 2 TaF 7 to the coating material K 2 TaF 7 .

이하, 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 하기 실험예는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 즉, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실험예로 인하여 한정 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Experimental Examples. However, the following Experimental Examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the present invention. In other words, the embodiments of the present invention can be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed to be limited by the experimental examples described below.

(실시예 1)(Example 1)

이중 용접법을 적용한 용융염 전기도금법을 이용하여 Using the molten salt electroplating method using the double welding method 모재에On base metal 탄탈룸 코팅 피막 형성 Tantalum Coating Film Formation

모재(Stainless steel plate)와 전기를 인가하기 위한 탄탈룸 와이어를 1차 점 용접 후, 조성(61mol%LiF-39mol%NaF)의 전해질에 코팅 원료인 1 mol% K2TaF7를 첨가한 용융염을 포함한 용융염 전기도금 장치에 장입하였다. 이때, 모재는 SUS316L를 사용하였다. A molten salt containing 1 mol% K 2 TaF 7 as a raw material for coating the electrolyte (61 mol% LiF-39 mol% NaF) in a stainless steel plate and a tantalum wire for electricity application Was charged into a molten salt electroplating apparatus. At this time, SUS316L was used as the base material.

작업전극(Tantalum wire-SUS316L)에 5mA/cm2 전류밀도를 인가하여 20㎛의 두께의 합금 피막을 형성하기 위해 8시간 전기도금을 실시하였다. 시간에 따른 합금 피막의 두께의 계산은 하기 식 (1)을 따른다. The working electrode (Tantalum wire-SUS316L) 5mA / cm 2 The current density was applied to perform electroplating for 8 hours to form an alloy film having a thickness of 20 mu m. The calculation of the thickness of the alloy film with time is given by the following equation (1).

1차 전기도금 후 용접부를 재 연마하고 탄탈룸 코팅 피막이 형성된 영역에 2차 용접을 실시하였다. 2차 용접된 작업 전극(Tantalum wire-Tantalum-SUS316L)을 용융염 전기도금 장치에 재 장입 후, 5mA/cm2 전류밀도를 인가하여 30㎛의 두께의 합금 피막을 형성하기 위해 12시간 전기도금을 실시하였다. 시간에 따른 합금 피막의 두께의 계산은 하기 식 (1)을 따른다. After the first electroplating, the welds were re-polished and secondary welded to the area where the tantalum-coated film was formed. A second electrode of the welding operation (wire Tantalum-Tantalum-SUS316L) and then re-charged into the molten salt electroplating apparatus, 5mA / cm 2 And electroplating was performed for 12 hours in order to form an alloy film having a thickness of 30 mu m by applying a current density. The calculation of the thickness of the alloy film with time is given by the following equation (1).

이때, 기준 전극은 백금 와이어를 사용하였고, 연마는 샌드페이퍼 #1500을 사용하였다. 또한, 전착은 아르곤 분위기 및 800℃에서 실시하였다.At this time, a platinum wire was used as a reference electrode, and sandpaper # 1500 was used for polishing. The electrodeposition was carried out in an argon atmosphere and at 800 占 폚.

[식 (1)][Formula (1)

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, s 는 코팅 층을 형성하기 필요한 전착 시간, m은 코팅층을 형성하기 위한 코팅소재의 필요한 질량(g), Weq는 전착되는 소재의 전기화학당량, A는 전극에 인가된 전류(A), a는 전착시킬 모재의 면적(cm2), D는 전착소재의 밀도(g/cm2), n은 전착소재의 전자가, 그리고 M은 전착소재의 원자량을 나타낸다.(Where, s is the electrodeposition time required to form the coating layer, m is the required mass of the coating material to form the coating layer, g is the electrochemical equivalent of the electrodeposited material, A is the current applied to the electrode, a is the area (cm 2 ) of the base material to be electrodeposited, D is the density of the electrodeposited material (g / cm 2 ), n is the electron of the electrodeposited material, and M is the atomic weight of the electrodeposited material.

(실시예 2)(Example 2)

코팅 원료인 Coating raw material KK 22 TaFTaF 77 의 조절 기법을 이용하여 Using the control technique of 모재에On base metal 탄탈룸 코팅 피막 형성 Tantalum Coating Film Formation

모재와 탄탈룸 와이어를 1차 점 용접 후, 조성(61mol%LiF-39mol%NaF)의 전해질에 코팅 원료인 2 mol% K2TaF7를 첨가한 용융염을 포함한 용융염 전기도금 장치에 장입하였다. 이때, 모재는 SUS316L를 사용하였다. The base metal and the tantalum wire were firstly welded to a molten salt electroplating apparatus containing a molten salt containing 2 mol% K 2 TaF 7 as a raw material for coating the electrolyte (61 mol% LiF-39 mol% NaF). At this time, SUS316L was used as the base material.

작업전극(Tantalum wire-SUS316L)에 5mA/cm2 전류밀도를 인가하여 50㎛의 두께의 합금 피막을 형성하기 위해 20시간 전기도금을 실시하였다. 이때, 기준 전극은 백금 와이어를 사용하였고, 전착은 아르곤 분위기 및 800℃에서 실시하였다.The working electrode (Tantalum wire-SUS316L) 5mA / cm 2 The current density was applied to perform electroplating for 20 hours to form an alloy film having a thickness of 50 mu m. At this time, a platinum wire was used as the reference electrode, and electrodeposition was performed in an argon atmosphere and at 800 ° C.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

모재와 탄탈룸 와이어를 점 용접 후, 조성(61 mol%LiF-39 mol%NaF)의 전해질에 코팅 원료인 1 mol% K2TaF7를 첨가한 용융염을 포함한 용융염 전기도금 장치에 장입하였다. 이때, 모재는 SUS316L를 사용하였다. The base metal and the tantalum wire were spot-welded and charged into a molten salt electroplating apparatus containing molten salt containing 1 mol% K 2 TaF 7 as a raw material for coating the electrolyte (61 mol% LiF-39 mol% NaF). At this time, SUS316L was used as the base material.

작업전극(Tantalum wire-SUS316L)에 5mA/cm2 전류밀도를 인가하여 50㎛의 두께의 합금 피막을 형성하기 위해 20시간 전기도금을 실시하였다. 이때, 실시예 1, 2와 동일하게 기준 전극은 백금 와이어를 사용하였고, 전착은 아르곤 분위기 및 800℃에서 실시하였다.The working electrode (Tantalum wire-SUS316L) 5mA / cm 2 The current density was applied to perform electroplating for 20 hours to form an alloy film having a thickness of 50 mu m. At this time, platinum wire was used as a reference electrode in the same manner as in Examples 1 and 2, and electrodeposition was performed in an argon atmosphere and at 800 占 폚.

(실시예 1, 2에 따른 결과)(Results According to Examples 1 and 2)

도 4는 비교예 1 및 실시예 1에 따른 탄탈룸 코팅 피막의 용접부 주사현미경 사진이고, 도 5는 실시예 2에 따른 탄탈룸 코팅 피막의 용접부 단면 주사현미경 사진이다. 즉, 도 4(a)는 이중 용접법을 이용하여 제작된 탄탈룸 코팅 피막과 탄탈룸 와이어의 용접부 주사현미경 사진이며, 4(b)는 종래 용융염 전기도금법을 이용하여 제작된 탄탈룸 코팅 피막과 탄탈룸 와이어의 용접부 주사현미경 사진이고, 도 5는 코팅 원료인 K2TaF7의 농도 조절을 통한 탄탈룸 코팅 피막의 용접부 단면 주사현미경 사진이다.4 is a scanning electron micrograph of the welded portion of the tantalum-containing coating film according to Comparative Example 1 and Example 1, and Fig. 5 is a cross-sectional scanning micrograph of the welded portion of the tantalum-containing coating film according to Example 2. 4 (a) is a scanning electron micrograph of a welded portion of a tantalum-containing coating film and a tantalum wire formed by the double welding method, and FIG. 4 (b) FIG. 5 is a cross-sectional scanning micrograph of a welded portion of a tantalum-coated coating film by controlling the concentration of K 2 TaF 7 as a coating material.

도 6은 이중 용접법 및 코팅 원료인 K2TaF7의 조절을 통해 제작된 탄탈룸 코팅 구조재의 부식 실험 후 사진이다. 도 6(a)는 실시예 1에 따른 이중 용접법을 이용한 탄탈룸 코팅 구조재이고, 도 6(b)는 실시예 2에 따른 코팅 원료인 K2TaF7의 조절을 통해 제작된 탄탈룸 코팅 구조재이고, 도 6(c)는 비교예 1에 따른 종래 용융염 전기도금법을 통해 제작된 코팅 구조재이다. FIG. 6 is a photograph of a corrosion test of a tantalum-coated structural member manufactured through double welding and control of K 2 TaF 7 as a coating material. 6 (a) is a tantalum-coated structural member using the double welding method according to Example 1, and FIG. 6 (b) is a tantalum-coated structural member manufactured through the control of K 2 TaF 7 as a coating material according to Example 2. FIG. 6 (c) is a coated structural member manufactured through the conventional molten salt electroplating method according to Comparative Example 1. [FIG.

실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따른 구조재과 150C autoclave 내에서 요오드화수소산(HI) 분위기로 100시간 부식시험을 실시하여 도 6과 같은 구조재을 얻었다. 부식시험 결과 표 1과 같은 부식속도 측정 결과를 얻었다.The structural materials according to Examples 1, 2 and Comparative Example 1 and a corrosion test in an atmosphere of hydroiodic acid (HI) in a 150 C autoclave were conducted for 100 hours to obtain a structural member as shown in FIG. As a result of the corrosion test, corrosion rate measurement results as shown in Table 1 were obtained.

이중 용접법과 코팅 원료인 K2TaF7의 조절 기법으로 제작된 코팅 구조재의 경우 각각 0.021mm/year 그리고 0.026mm/year로 높은 내식성을 보인 반면, 비교예 1에 따른 구조재은 용접부에 심각한 부식이 발생하여 13.187mm/year의 낮은 내식성을 보였다. 즉, 실시예에 따른 탄탈룸 코팅 구조재는 50㎛의 탄탈룸 코팅 피막을 갖고, 부식 속도가 0.03mm/year 이하의 고 내식성 성질을 가질 수 있음을 확인하였다.The corrosion resistance of the coated structural material prepared by the double welding method and the control method of the coating material K 2 TaF 7 was 0.021 mm / year and 0.026 mm / year, respectively, whereas the structural material according to Comparative Example 1 was severely corroded And 13.187mm / year, respectively. That is, it is confirmed that the tantalum-coated structural member according to the embodiment has a tantalum-coated film of 50 탆 and can have a corrosion resistance of 0.03 mm / year or less.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 Weight of before corrosion test (g)Weight of before corrosion test (g) 11.07811.078 13.17513.175 15.21915.219 Weight of after corrosion test (g)Weight of after corrosion test (g) 11.05111.051 13.14313.143 12.15712.157 Corrosion rate (mm/year)Corrosion rate (mm / year) 0.0210.021 0.0260.026 0.00850.0085

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 또한, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. You will know that it is possible. Further, it is to be understood that the scope of the present invention is defined by the appended claims. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

Claims (9)

(a) 탄탈룸 와이어와 모재를 용접하는 단계;
(b) LiF, NaF 및 K2TaF7으로 구성되고, 탄탈룸을 전기도금 하기 위한 용융염을 형성하는 단계;
(c) 탄탈룸 와이어와 모재를 작업전극으로 백금 와이어를 기준전극으로 하여 용융염 내에 장입하는 단계; 및
(d) 모재에 전류를 인가하여 상기 모재에 탄탈룸 금속을 전착하는 단계;를 포함하는 탄탈룸 코팅 피막 형성 방법.
(a) welding a tantalum wire and a base material;
(b) forming a molten salt composed of LiF, NaF, and K 2 TaF 7 , for electroplating the tantalum;
(c) charging the tantalum wire and the base material into the molten salt using the platinum wire as the working electrode as the reference electrode; And
(d) depositing a tantalum metal on the base material by applying current to the base material.
제 1 항에 있어서,
상기 용융염을 형성하는 단계는,
LiF와 NaF를 61 mol% LiF - 39 mol% NaF의 조성이 되도록 칭량한 후 열처리하는 단계; 및
K2TaF7를 첨가하는 단계를 포함하는 탄탈룸 코팅 피막 형성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein forming the molten salt comprises:
LiF and NaF are weighed to have a composition of 61 mol% LiF - 39 mol% NaF and then heat-treated; And
K 2 < / RTI > TaF < RTI ID = 0.0 > 7. & Lt; / RTI >
제 2 항에 있어서,
상기 모재에 탄탈룸 금속을 전착하는 단계 이후에,
전착된 탄탈룸 소재의 용접부를 연마 후 탄탈룸 와이어를 재 용접하는 단계;
재 용접한 모재를 용융염에 재 장입하는 단계; 및
상기 재 장입한 모재에 전류를 인가하여 탄탈륨 금속을 이중으로 전착하는 단계를 더 포함하는 탄탈룸 피막 형성 방법.
3. The method of claim 2,
After the step of depositing the tantalum metal on the base material,
Re-welding the tantalum wire after polishing the welded portion of the electrodeposited tantalum material;
Re-charging the re-welded base material into the molten salt; And
Applying a current to the re-charged base metal to double-deposit the tantalum metal.
제 3 항에 있어서,
상기 K2TaF7를 첨가하는 단계는, 1mol% K2TaF7를 첨가하는 탄탈룸 피막 형성 방법.
The method of claim 3,
The step of adding K 2 TaF 7 is performed by adding 1 mol% K 2 TaF 7 to the tantalum film.
제 2 항에 있어서,
상기 K2TaF7를 첨가하는 단계는, 2mol% K2TaF7를 첨가하는 탄탈룸 피막 형성 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the step of adding K 2 TaF 7 comprises adding 2 mol% K 2 TaF 7 to the tantalum film.
제 1 항에 있어서,
전착 단계는 아르곤 분위기 하에서 수행되는 탄탈룸 피막 형성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the electrodeposition step is performed under an argon atmosphere.
제 1 항에 있어서,
전착 온도는 800℃인 탄탈룸 피막 형성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the electrodeposition temperature is 800 占 폚.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 탄탈룸 코팅 피막 구조재.A tantalum coating film structural material produced by the process according to any one of claims 1 to 7. 제 8 항에 있어서,
부식 속도가 0.03mm/year 이하인 탄탈룸 코팅 피막 구조재.
9. The method of claim 8,
Tantalum-coated structural material with a corrosion rate of less than 0.03 mm / year.
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