KR20190054765A - 열전달 효율이 향상된 금속 재료 및 이의 제조방법 - Google Patents

열전달 효율이 향상된 금속 재료 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 표면에 형성된 상기 금속의 산화막을 포함하는 금속 재료에 있어서, 상기 산화막은 나노기공 구조를 가지며, 열전달 효율이 향상된 금속 재료의 제조방법에 있어서, 불화암모늄 및 증류수를 포함하고, 에틸렌글리콜 또는 글리세롤을 기반으로 하는 전해질 용액을 제조하는 단계; 상기 전해질 용액으로 양극으로서 금속과 음극을 침지시키는 단계; 및 상기 양극과 상기 음극 간 10 내지 300V의 전압을 인가하여 상기 금속표면에 산화막을 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

열전달 효율이 향상된 금속 재료 및 이의 제조방법{A METAL WITH INCREASED HEAT TRANSFER EFFICIENCY AND A METHOD OF PREPARING THE SAME}
본 발명은 전기화학적 양극산화법을 이용하여 금속 소재 표면에 균일한 두께의 나노구조 산화막을 제조함으로써 금속 표면의 열전달 효율을 높이기 위한 산화막을 형성하는 방법에 관한 것이다.
금속표면을 양극 산화시키면 표면이 여러 가지 종류의 나노구조를 가진 산화막이 형성되게 된다. 양극산화란 일종의 전기화학적인 방법으로, 표면에 나노구조를 만들려는 금속인 동작전극과 다른 금속인 상대전극을 전해질 속에 넣은 뒤에 동작전극에는 (+)전압을 인가하고 상대전극에 (-)전압을 인가하면 전해질과 동작전극간의 전기화학반응으로 동작전극에 위치한 금속표면에 나노구조의 산화막이 만들어지는 것을 말한다. 동작전극에는 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 철, 아연, 구리 등 여러 가지 금속이 사용되나 상대전극은 전기화학반응을 일으키지 않는 백금이 사용된다.
양극산화로 만들어진 금속표면의 나노구조 산화막은 물리적, 화학적 및 전기적으로 고유한 특성을 갖기 때문에 신물질 개발은 물론 다양한 분야에 적용이 가능하다. 특히, 금속 표면의 다양한 형태의 미세 구조는 냉각효율과 열전달 효율에 직접적인 영향을 미치는 친수성을 높이는 역할을 한다.
한편, 양극산화법으로 제조된 산화막과 관련된 것으로 한국공개특허 제 10-2017-0068241호(이하 '선행기술'이라 약칭함)는 유체투과성 양극산화막 및 이의 제조방법이 개시되었다. 다만, 선행기술은 금속과 분리된 상태로 제조되며, 유체를 통과시키기 위한 산화막에 관하여 기재함에 따라 산화막과 접촉한 금속 표면의 개질에 대한 효과를 기대하기에는 어려움이 있다.
이에 따라, 본 발명자들은 상용화된 소재에 양극산화를 통한 표면의 개질을 통해 금속 표면에 균일한 두께와 모양을 갖는 나노 기공 구조 산화막을 제조하는 발명을 고안하였다.
한국공개특허 제10-2017-0068241호
본 발명의 목적은 금속 표면에 균일한 두께와 기공 모양을 가진 나노구조를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 접착성이 우수한 산화막을 금속표면에 형성하여 금속표면의 개질을 유도하는 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 금속이 포함된 기존의 구조물의 표면에 용이하게 산화막을 형성하는 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 금속표면의 열전달 효율을 향상시키는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 금속 재료는, 금속 표면에 형성된 상기 금속의 산화막을 포함하는 금속 재료에 있어서 상기 산화막은 나노기공 구조를 갖는다.
또한, 상기 나노기공 구조는 10 내지 300 나노미터의 평균직경을 갖는 기공을 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속은 단일 원소 금속 또는 이종 이상의 원소가 혼합된 합금일 수 있다.
또한, 상기 산화막은 상기 금속의 표면과 HF1 내지 HF4의 접착력을 가질 수 있다.
또한, 상기 산화막은 0.1 내지 100μm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 열전달 효율이 향상된 금속 재료의 제조방법은, 불화암모늄 및 증류수를 포함하고, 에틸렌글리콜 또는 글리세롤을 기반으로 하는 전해질 용액을 준비하는 단계; 상기 전해질 용액으로 양극으로서 금속과 음극을 침지시키는 단계; 및 상기 양극과 상기 음극 간 10 내지 300V의 전압을 인가하여 상기 금속의 표면에 산화막을 형성하는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 열전달 효율이 향상된 금속 재료의 제조방법은, 상기 산화막의 표면에 나노기공 구조가 형성될 수 있다.
또한, 상기 나노기공 구조는 10 내지 300 나노미터의 평균직경을 가질 수 있다.
또한, 상기 산화막은 상기 금속의 표면과 HF1 내지 HF4의 접착력을 가질 수 있다.
또한, 상기 산화막은 0.1 내지 100μm의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 산화막을 형성하는 단계는 1 내지 120분 동안 전압을 인가할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 금속 재료의 열전달 효율을 향상시키는 방법은, 상기 금속 표면에 나노기공 구조를 갖는 상기 금속의 산화막을 형성시키는 단계를 포함한다.
또한, 상기 나노기공 구조를 갖는 금속의 산화막을 형성시키는 단계는, 불화암모늄 및 증류수를 포함하고, 에틸렌글리콜 또는 글리세롤을 기반으로 하는 전해질 용액을 준비하는 단계; 열전달 효율을 높이기 위한 상기 금속 및 환원되기 위한 음극을 상기 전해질 용액에 침지시키는 단계; 및 상기 금속과 상기 음극 간 10 내지 300V의 전압을 인가하여 상기 금속 표면에 나노구조를 포함하는 산화막을 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 양극산화를 이용한 산화막 형성방법은 Al, Ti, Ta, W, Zr을 포함한 다양한 금속에 적용되어, 기존에 금속을 포함하여 설치된 구조물 표면에 산화막을 형성하여 열전달 효율을 향상시키는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 양극산화를 이용한 산화막 형성방법을 통해 금속표면에 형성된 산화막은 나노구조를 포함할 수 있다. 이에 따라, 금속 표면의 친수성이 증가하고, 한계 열류속 값이 20% 이상 증가하여 금속 표면의 열전달 효율을 높이는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 양극산화를 이용한 산화막 형성방법은 저렴한 비용과, 빠른 형성속도로 인하여 산화막이 형성된 금속의 대량생산이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 양극산화를 이용한 산화막 형성방법은 금속 표면에 나노구조를 형성하여 표면적을 향상시킴으로써 열전달 효율이 향상되는 장점이 있다.
도 1은 양극산화법을 설명하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노튜브구조 및 나노 기공의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 제조한 나노 기공 산화막이 형성된 금속 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 확대도이다.
도 4 및 5는 본 발명의 실시 예에 따라 형성된 산화막 표면의 상이한 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 제조한 나노 기공 구조의 친수성을 나타낸 모식도이다.
도 7은 젖음성을 나누는 기준 및 친수성과 소수성을 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 산화막이 형성되어 표면이 개질된 전, 후 접촉각의 변화 결과를 나타낸다.
도 9은 본 발명의 실시 예에 따라 산화막이 형성되어 표면 개질 전, 후 한계 열류속 증가를 나타내는 그래프이다.
도 10은 발명의 실시 예에 따른 나노 기공 및 전압조건에 따라 형성된 나노 기공의 평균크기분포 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따라 형성된 산화막의 접착성 테스트 결과이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 양극산화법을 설명하는 개략도이다. 도 1을 참조하면, 산화막 제조장치(1)는 금속양극(11)과 음극(13)을 포함하며, 양 극은 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 금속양극(11)과 음극(13)은 전해질 용액(15)에 침지될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 열전달 효율이 향상된 금속 재료의 제조방법은 산화막 제조장치(1)를 이용하여 금속표면에 산화막을 형성할 수 있으며, 전해질 용액 준비 단계; 양 극 침지단계; 및 산화막 형성 단계를 포함한다. 또한, 이러한 방법을 통해 금속 표면에 형성된 금속의 산화막을 포함하는 금속 재료를 제조할 수 있으며, 이러한 금속 재료의 산화막(10)은 나노기공 구조(101)를 갖는다. 제조된 금속 재료는 하기의 방법과 관련된 설명의 목적 및 효과가 동일하게 적용될 수 있는 바, 중복되는 내용은 생략한다.
한편, 후술되는 설명에서는 금속 재료와 금속양극이 혼용되어 사용될 수 있으나, 두 표현 모두 양극산화법에서 양극으로 사용되는 금속을 총칭하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 나노기공 구조(101)는 후술된 나노 기공 및 기공을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
전해질 용액 준비 단계는, 불화암모늄 및 증류수를 포함하고, 에틸렌글리콜 또는 글리세롤을 기반으로 하는 전해질 용액(15)을 준비할 수 있다.
양 극 침지단계는, 전해질 용액으로 금속양극(11)과 음극(13)을 침지시킬 수 있다.
본 실시 예에서, 금속양극(11)에는 Al, Ti, Ta, W, Zr을 포함하는 다양한 금속이 사용될 수 있다. 또한, 금속양극(11)은 전술한 금속의 단일원소 또는 이종 이상의 원소가 혼합된 합금이 사용될 수 있다. 음극(13)은 금속양극보다 반응성이 낮은 백금 등과 같은 재질이 사용될 수 있다. 양 극은 준비된 전해질에 침지되며, 다음단계에서 전기적으로 연결될 수 있다.
산화막 형성 단계는, 금속양극(11)과 음극(13) 간 10 내지 300V의 전압을 인가하여 금속양극(11)의 금속표면에 산화막(10)을 형성할 수 있다. 또한, 산화막 형성 단계는, 1 내지 120분 동안 전압을 인가할 수 있다.
본 실시 예에서, 인가되는 전압은 양 극의 전기적 연결을 위해 필수적으로 요구될 수 있다. 인가된 전압을 통해 금속양극(11)의 표면에서는 산화작용이 발생할 수 있으며, 이에 따라 산화막(10)이 금속양극(11)의 표면에 형성될 수 있다. 또한, 산화막 형성 단계는 전술한 범위의 전압을 1 내지 120분 동안 인가하여 산화막(10)을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 금속의 표면에 산화막을 형성하는 방법은, 산화막(10)의 표면에 나노튜브구조 또는 나노 기공(101)이 선택적으로 형성될 수 있다. 또한, 산화막(10)은 균일한 구조의 기공(101)을 가질 수 있다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노튜브구조 및 나노 기공의 모식도이다. 도 2a는 나노튜브구조를 갖는 산화막(10)을 나타내며, 도 2b는 나노 기공이 형성된 산화막(10)을 나타내는 개념도이다. 특히, 본 발명의 실시 예를 따르는 금속의 표면에 산화막을 형성하는 방법은 도 3과 같이 기공(101)을 포함하는 산화막(10)의 제조를 통해 금속양극(11)의 열전달 효율을 향상시키고자 한다.
도 4 및 5는 지르칼로이 표면에 선택적으로 나노튜브구조 및 나노 기공을 포함하도록 형성된 산화막(10)을 나타낸다. 특히, 도 4a 및 도 5a,b는 나노 기공(101)을 포함하는 산화막(10)을 나타내며, 도 4b 및 도 5c,d는 나노튜브구조를 포함하는 산화막을 나타낸다. 이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 금속의 표면에 산화막을 형성하는 방법은 선택적으로 나노튜브구조 또는 나노 기공(101)을 포함하는 산화막(10)을 형성할 수 있다.
상세하게는, 금속양극(11) 및 음극(13)에 전압인가를 통해 기공이 포함된 구조가 형성되며, 이때 기공을 둘러싸는 정육각형 모양의 경계에 전해질 용액(15)에 포함되어있던 F-이온이 누적되어 불소과다층(fluoride-rich layer)을 형성할 수 있다. 이 불소과다층이 전해질 용액(15)에 용해되는 속도와 나노 기공이 생성되는 속도의 차이에 의하여 전체 나노구조가 결정될 수 있다. 이처럼 본 발명은 양극산화를 통해 원하는 나노구조를 선택적으로 형성할 수 있다. 다만, 나노 기공(101)과 나노튜브구조를 선택적으로 형성하는 방법은 전술한 방법에 제한되지 않으며, 인가전압 및 전해질의 종류에 따라 선택적인 형성이 가능할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 제조한 산화막(10) 표면에 형성된 기공(101)의 친수성을 나타낸 모식도이다. 도 6에서, 금속양극(11)의 표면은 기공(101)을 포함하는 산화막(10)이 형성되어 친수성이 향상되며, 이에 따라 냉각수의 접촉이 용이함을 확인할 수 있다. 이와 관련하여 도 7은 젖음성을 나누는 기준 및 친수성과 소수성을 나타내는 모식도이다. 도 7을 참조하면, 표면과 물분자의 접촉각을 기준으로 표면의 친수성 및 소수성이 나뉘어짐을 확인할 수 있다. 도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 산화막(10)이 형성된 금속양극(11)의 표면 개질 전후 접촉각의 변화 결과를 나타낸다. 도 8을 참조하면, 금속양극(11)의 표면에 산화막(10) 형성 전 접촉각이 63.589°인 반면, 산화막(10) 형성 후 약 0°에 가깝게 낮아진 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과를 도 7을 바탕으로 해석한다면, 산화막(10)이 형성된 표면의 친수성이 증가한 것으로 이해할 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 양극 산화를 통한 금속양극(11)의 표면에 산화막(10) 형성을 통한 개질 전, 후 한계 열류속 증가를 나타내는 그래프이다. 도 9를 참조하면, 산화막(10)처리 전, 후 한계 열류속 값이 20%이상 증가함을 확인할 수 있다.
도 6 내지 9를 통해, 산화막(10)의 형성이 금속양극(11)의 친수성을 향상시키고, 한계 열류속 값이 향상됨을 확인할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 금속의 표면에 산화막을 형성하는 방법이 금속표면의 열전달 효율을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
상세하게는, 원자로에서 에너지를 생산하는 방식은 지르칼로이를 포함하는 핵연료 피복관이 핵연료를 감싸고 있으며 핵연료에서 방출되는 열을 외부 유체에 전달하여 에너지를 획득하게 된다. 이때, 원자로 가동 시에 채택되기에 유리한 조건은 핵비등(Nucleate boiling) 상태로, 열전달 효율이 높은 상태로 이해될 수 있다. 다만, 지르칼로이 표면의 온도가 매우 높아지면 기포가 생성되는 핵이 증가하고, 핵들이 서로 합쳐서 막비등(Film Boiling)현상이 발생하게 된다. 또한, 이러한 경우에는 생성된 기포가 피복관 표면을 감싸게 된다. 따라서, 막비등 현상이 발생하는 경우 관 내부의 열을 외부 유체로 전달하는 효율이 감소하게 된다.
한편, 핵비등 현상에서 막비등 현상으로 전환되는 현상을 억제하기 위해, 피복관 표면의 친수성 향상이 요구되며, 이를 통해 금속의 열전달 효율이 향상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 금속 표면의 산화막을 형성하는 방법은 나노기공을 통한 금속 표면의 친수성 향상 및 이를 통한 열전달 효율의 증가 효과를 유도할 수 있다.
도 10을 참조하면, 기공(101)은 10 내지 300 나노미터의 평균직경을 가질 수 있다. 도 10에는 인가된 전압에 따라 상이한 직경을 갖는 기공(101)이 나타난다. 도 10a는 60V의 전압을 인가하였고, 도 10b는 90V의 전압을 인가하였으며, 도 10c는 140V의 전압을 인가하여 형성된 산화막(10)을 나타낸다. 이러한 결과를 도 10의 그래프에 나타내었다. 도 10의 그래프를 참조하면, 60V의 전압을 인가하는 경우 7 내지 10 나노미터, 90V의 전압을 인가하는 경우 15 내지 17 나노미터, 140V의 전압을 인가하는 경우 29 내지 32 나노미터의 반경을 갖는 나노 기공(101)이 형성됨을 확인할 수 있다. 이처럼, 양극산화시 인가전압의 조절을 통해 형성되는 나노 기공(101)의 크기를 제어할 수 있다.
한편, 산화막(10)은 0.1 내지 100μm의 두께를 가질 수 있다.
본 실시 예에서, 산화막(10)의 두께는 나노 구조의 안정성을 위하여 해당 범위로 고려되어 형성될 수 있다. 산화막(10)의 두께 및 나노 기공(101)의 크기는 후술하게될 금속양극(11)과 산화막(10)의 접착력 정도에 영향을 끼칠 수 있다.
산화막(10)은 금속양극(11)의 표면과 HF1 내지 HF4의 접착력 정도를 가질 수 있다. 하기의 <실시 예1> 내지 <실시 예6>을 바탕으로, <실험 예1>이 수행되었다. 해당 실험 예는, 본 발명의 실시 예에 따라 형성된 산화막(10)과 금속양극(11)의 접착성을 테스트하기 위한 실험으로 이해될 수 있다. 이러한 실험은 형성된 산화막(10)이 금속양극(11)의 보호막으로서 역할을 수행하기 위해 기계적인 안정성을 갖출 수 있는지 확인하기 위하여 수행되었다. 이에 따라, 다양한 조건에서 제조된 나노구조 산화막과 지르칼로이 피복관 사이의 접착력을 국제 표준인 VDI 3198(Daimler-Benz method)에 근거하여 측정하였다. 접착력 정도 테스트는 원추형의 로크웰 C 인덴터(팁 반경 = 0.2mm, 각도 = 120°)를 1470N의 하중으로 전단응력을 가하여 인덴테이션 부근의 피막을 SEM으로 관찰하였다. 관련된 사항은 하기의 <실험 예1>에서 도면을 참조하여 상술하도록 한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따라 금속 재료의 열전달 효율을 향상시키는 방법이 제공될 수 있다. 금속의 열전달 효율을 높이는 방법은 불화암모늄 및 증류수를 포함하고, 에틸렌글리콜 또는 글리세롤을 기반으로 하는 전해질 용액을 준비하는 단계; 열전달 효율을 높이기 위한 금속 및 환원되기 위한 음극을 전해질 용액에 침지시키는 단계; 및 금속과 음극 간 10 내지 300V의 전압을 인가하여 금속 표면에 나노구조를 포함하는 산화막을 형성하는 단계;를 포함한다. 금속의 열전달 효율을 높이는 방법은, 전술한 금속의 표면에 산화막을 형성하는 방법과 동일한 구성 및 목적을 포함할 수 있다. 한편, 금속의 열전달 효율을 높이는 방법에서는 기존에 금속을 포함하는 구조물을 산화막(10)이 형성되기위한 대상으로 지정될 수 있으며, 이에 따라 기존 구조물의 열전달 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 이후, 전술한 금속의 표면에 산화막을 형성하는 방법과 금속의 열전달 효율을 높이는 방법의 공통점은 생략하고 본 발명에 따른 실시 예 및 실험 예를 기재한다.
<실시 예1>
에틸렌 글라이콜 용액에 0.3 wt%의 NH4F, 1 wt%의 물을 첨가한 전해질용액에서 5분동안 30V의 전압을 인가하여 지르칼로이 표면에 양극산화를 통해 산화막을 형성하였다.
<실시 예2>
<실시 예1>과 같은 용액에서, 전압 인가시간을 30분으로 변경하고 나머지 조건은 동일하게 지르칼로이 표면에 양극산화를 통해 산화막을 형성하였다.
<실시 예3>
<실시 예1>과 같은 용액에서, 인가전압을 90V로 변경하고 나머지 조건은 동일하게 지르칼로이 표면에 양극산화를 통해 산화막을 형성하였다.
<실시 예4>
<실시 예1>과 같은 용액에서, 인가전압을 90V로, 전압 인가시간을 30분으로 변경하고 나머지 조건은 동일하게 지르칼로이 표면에 양극산화를 통해 산화막을 형성하였다.
<실시 예5>
<실시 예1>과 같은 용액에서, 인가전압을 150V로 변경하고 나머지 조건은 동일하게 지르칼로이 표면에 양극산화를 통해 산화막을 형성하였다.
<실시 예6>
<실시 예1>과 같은 용액에서, 인가전압을 150V로, 전압 인가시간을 30분으로 변경하고 나머지 조건은 동일하게 지르칼로이 표면에 양극산화를 통해 산화막을 형성하였다.
<실험 예1>
<실험 예1> 내지 <실험 예6>의 접착성 정도를 해석하기 위해 Daimler-Benz 법의 측정에 따른 접착 정도의 분류를 차용하였다. 해당 분류에서는 피막에 가해진 파손 정도와 접착력 정도를 HF1부터 HF6까지 분류한다. VDI 3198 표준에 따르면 HF1부터 HF4까지는 약간의 탈락과 균열을 동반하는 좋은 접착력을 보인다고 판단하며, 반면 HF5와 HF6은 인덴테이션 주위에서 대면적의 피막이 탈락됨으로 접착력이 나쁘다고 판단한다.
도 11은 해당 실험을 통해 확인된 산화막(10)의 결과를 나타낸다. 상세하게는, 도 11a는 <실시 예1>의 결과를 나타낸다. 도 11b는 <실시 예2>의 결과를 나타낸다. 도 11c는 <실시 예3>의 결과를 나타낸다. 도 11d는 <실시 예4>의 결과를 나타낸다. 도 11d는 <실시 예4>의 결과를 나타낸다. 도 11e는 <실시 예5>의 결과를 나타낸다. 도 11f는 <실시 예6>의 결과를 나타낸다. <실시 예1, 2> 및 <실시 예5, 6>에서는 피막의 탈락 또는 균열이 크게 확인되지 않음을 확인할 수 있다. 반면, <실시 예3>과 <실시 예4>에서는 주변의 균열 및 피막의 탈락이 확인되었다. 이를 통해, <실시 예3>과 <실시 예4>을 제외하고는 전반적으로 HF2 등급 정도의 우수한 접착력을 보이며, 이는 제조된 조건에 따라 발생한 산화막 두께와 나노 기공 크기의 차이 때문으로 예상된다.
이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
1: 산화막 제조장치
10: 산화막
101: 나노기공
11: 금속재료
13: 음극
15: 전해질 용액

Claims (13)

  1. 금속 표면에 형성된 상기 금속의 산화막을 포함하는 금속 재료에 있어서,
    상기 산화막은 나노기공 구조를 갖는, 금속 재료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노기공 구조는,
    10 내지 300 나노미터의 평균직경을 갖는 기공을 포함하는, 금속 재료.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속은 단일 원소 금속 또는 이종 이상의 원소가 혼합된 합금인, 금속 재료.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화막은,
    상기 금속의 표면과 HF1 내지 HF4의 접착력을 갖는, 금속 재료.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화막은,
    0.1 내지 100 μm의 두께를 갖는, 금속 재료.
  6. 불화암모늄 및 증류수를 포함하고, 에틸렌글리콜 또는 글리세롤을 기반으로 하는 전해질 용액을 준비하는 단계;
    상기 전해질 용액으로 양극으로서 금속과 음극을 침지시키는 단계; 및
    상기 양극과 상기 음극 간 10 내지 300V의 전압을 인가하여 상기 금속의 표면에 산화막을 형성하는 단계;를 포함하는, 열전달 효율이 향상된 금속 재료의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 금속의 표면에 산화막을 형성하는 방법은,
    상기 산화막의 표면에 나노기공 구조가 형성되는, 열전달 효율이 향상된 금속 재료의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 나노기공 구조는,
    10 내지 300 나노미터의 평균직경을 갖는, 열전달 효율이 향상된 금속 재료의 제조방법..
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 산화막은,
    상기 금속의 표면과 HF1 내지 HF4의 접착력을 갖는, 열전달 효율이 향상된 금속 재료의 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 산화막은,
    0.1 내지 100 μm의 두께를 갖는, 열전달 효율이 향상된 금속 재료의 제조방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 산화막을 형성하는 단계는,
    1 내지 120분 동안 전압을 인가하는, 열전달 효율이 향상된 금속 재료의 제조방법.
  12. 금속을 포함하는 금속 재료의 열전달 효율을 향상시키는 방법에 있어서,
    상기 금속 표면에 나노기공 구조를 갖는 상기 금속의 산화막을 형성시키는 단계를 포함하는, 금속 재료의 열전달 효율을 향상시키는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 나노기공 구조를 갖는 금속의 산화막을 형성시키는 단계는,
    불화암모늄 및 증류수를 포함하고, 에틸렌글리콜 또는 글리세롤을 기반으로 하는 전해질 용액을 준비하는 단계;
    열전달 효율을 높이기 위한 상기 금속 및 환원되기 위한 음극을 상기 전해질 용액에 침지시키는 단계; 및
    상기 금속과 상기 음극 간 10 내지 300V의 전압을 인가하여 상기 금속 표면에 나노기공 구조를 포함하는 산화막을 형성하는 단계;를 포함하는, 금속 재료의 열전달 효율을 향상시키는 방법.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102465480B1 (ko) * 2021-06-21 2022-11-09 동의대학교 산학협력단 타이타늄 표면에 소수성 산화막을 형성하는 방법
KR102465482B1 (ko) * 2021-07-20 2022-11-09 동의대학교 산학협력단 타이타늄 표면의 내식성을 향상시키는 방법

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170068241A (ko) 2015-12-09 2017-06-19 (주)포인트엔지니어링 유체투과성 양극산화막 및 유체투과성 양극산화막의 제조방법

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