KR20210001634A - 금속도금 탄소섬유의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속도금 탄소섬유의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 탄소섬유 표면의 사이징제(sizing agent)를 제거하는 전처리 공정이 불필요하여 공정이 단순하고, 신속하게 충분하고 균일한 두께의 도금층을 형성할 수 있는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법에 관한 것이다.

Description

금속도금 탄소섬유의 제조방법{Method of Manufacturing Metal Coated Carbon Fiber}
본 발명은 금속도금 탄소섬유의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 탄소섬유 표면의 사이징제(sizing agent)를 제거하는 전처리 공정이 불필요하여 공정이 단순하고, 신속하게 충분하고 균일한 두께의 도금층을 형성할 수 있는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법에 관한 것이다.
항공 또는 우주산업의 발달과 더불어 급속하게 개발되기 시작한 탄소섬유 강화 복합재료는 오늘날 항공 또는 우주산업뿐만 아니라 전기 또는 전자 재료, 토목 또는 건축 재료, 자동차, 선박, 군사장비, 스포츠용품 등 다양한 분야에서 사용되고 있는 첨단 소재 중의 한 가지이다.
그러나, 최근 탄소섬유 강화 복합재료는 단점인 저전도성 문제로 인하여 기계적 물성과 전자파 차폐성능을 동시에 구현해야 하는 자동차 전장품 및 통신용 디바이스 하우징(device housing) 등에는 아주 제한적으로 사용되고 있다.
따라서, 이를 극복하고자 금속도금 탄소섬유(Metal coated Carbon Fiber; MCF)가 소개된 바가 있다. 상기 금속도금 탄소섬유란 고전도성 금속이 탄소섬유에 코팅되는 것을 말하는데, 금속이 갖는 높은 열전도성, 전기전도성과 탄소섬유의 낮은 열팽창 특성을 동시에 가지게 됨으로써 뛰어난 기계적 물성을 발현한다. 상기한 바와 같은 높은 전기전도성으로 인해 도전 네트워크 형성이 유리하여 전자파 차폐 효율을 높이고, 전자 교란 효과가 증대되는 장점이 있다.
또한, 전자 제품 외장, 친환경 차량용 부품 등 전자파 차폐 분야, LED 외장용 방열판, 전자기기의 방열 소재 등 금속대체 방열 분야, 연료전지용 확산층(GDL) 모재, 연료전지분리판 전극 소재, 풍력발전기 터빈 날개의 낙뢰 방지 소재 등 에너지 분야, 전자파차폐 케이블, 정전 폭탄용 자탄 소재 분야 등에 넓게 사용될 수 있는 첨단 소재로 각광받고 있다.
한편, 상기한 금속도금 탄소섬유를 제조하는 방법으로, 탄소섬유 표면에 금속층을 무전해 도금, 전해 도금, 무전해 도금과 전해 도금을 모두 이용하는 하이브리드 도금 공정 등이 이용되고 있으나, 종래의 도금 공정은 전처리가 복잡하거나, 도금 공정이 복잡하고 장시간 소요되거나, 충분하고 균일한 두께의 도금층 형성이 어려운 등의 문제가 있다.
구체적으로, 종래 무전해 도금 공정은 환원제와 금속이온간 화학반응을 통해 금속을 석출하여 탄소섬유 표면에 흡착시키는 방식으로 진행되는데 전해 도금 공정에 비해 도금층 형성이 지연되고 도금층의 도전성이 불충분할 수 있으며 도금층에 잔존하는 환원제 시약을 제거하는 등 공정이 복잡해지는 문제가 있다.
또한, 종래 전해 도금 공정은 도금조의 도금액과 도금액에 침지된 탄소섬유 사이에 흐르는 전류를 통해 도금액 내의 금속이온을 환원시켜 금속을 석출시키고 이를 탄소섬유 표면에 흡착시키는 방식으로 진행되는데 탄소섬유에 전류를 흐르게 하기 위해 탄소섬유 표면에 코팅된 에폭시 수지, 우레탄 수지 등의 절연 수지로 이루어진 사이징제(sizing agent)를 제거하는 전처리가 필요하고 탄소섬유 가닥마다 균일하게 도금층을 형성하는 것이 어려운 문제가 있다.
그리고, 무전해 도금 후 전해 도금을 수행하는 하이브리드 도금 공정은 무전해 도금시 도금조에서 사용된 환원제가 형성된 도금층에 잔존하여 전해 도금을 위한 도금조로 유입되는 문제가 있고 이를 해결하기 위해 전해 도금의 도금조를 주기적으로 교체해주어야 하는 문제로 도금 공정이 복잡하고 지연되는 문제가 있다.
따라서, 탄소섬유 표면의 사이징제(sizing agent)를 제거하는 전처리 공정이 불필요하여 공정이 단순하고, 신속하게 충분하고 균일한 두께의 도금층을 형성할 수 있는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 탄소섬유 표면의 사이징제(sizing agent)를 제거하는 전처리 공정이 불필요한 등 공정이 단순한 금속도금 탄소섬유의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 신속하게 충분하고 균일한 두께의 도금층을 형성할 수 있는 금속도금 탄소섬유의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
금속도금 탄소섬유의 제조방법으로서, 전처리 단계, 구리 도금 단계, 추가 전처리 단계 및 니켈 도금 단계를 순차적으로 포함하고, 상기 구리 도금 단계 및 상기 니켈 도금 단계는 무전해 도금 공정을 포함하고, 상기 전처리 단계는 주석(Sn) 흡착 공정 및 팔라듐(Pd) 흡착 공정을 순차적으로 포함하며, 상기 추가 전처리 단계는 구리 도금된 탄소섬유 표면의 구리 도금층에 팔라듐(Pd)을 흡착시키는 공정을 포함하고, 상기 주석(Sn) 흡착 공정은 탄소섬유를 알칼리성 염화주석(SnCl2) 수용액에 침지시킴으로써 상기 탄소섬유의 표면에 주석을 흡착시키는 공정을 포함하고, 상기 팔라듐(Pd) 흡착 공정은 표면에 주석이 흡착된 탄소섬유를 염화팔라듐(PdCl2) 수용액 또는 염산수용액에 침지시킴으로써 상기 탄소섬유의 표면에 팔라듐을 흡착시키는 공정을 포함하며, 상기 염화팔라듐(PdCl2) 수용액 또는 염산수용액에 포함된 염소이온(Cl-)의 몰농도가 13 내지 17 mole/ℓ인, 금속도금 탄소섬유의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 전처리 단계는 상기 탄소섬유 표면의 오염물을 제거하는 수세 공정을 상기 주석(Sn) 흡착 공정 전 또는 후나 상기 팔라듐(Pd) 흡착 공정 전 또는 후에 1회 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 수세 공정은 20 내지 40 ℃하에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법을 제공한다.
그리고, 상기 니켈 도금 단계 이후에 금속도금 탄소섬유들의 끊김 또는 엉킴을 방지하기 위해 탄소섬유 표면에 잔존하는 도금액을 준상온에서 건조 및 제거하는 후처리 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법을 제공한다.
나아가, 탄소섬유 표면의 오염물을 제거하는 수세 공정은 상기 구리 도금 단계 전 또는 후, 상기 추가 전처리 단계 전 또는 후, 또는 상기 니켈 도금 단계 전 또는 후에 1회 이상 수행되는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법을 제공한다.
한편, 상기 탄소섬유 표면에 흡착된 주석은 주석 이온(Sn2+)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 전처리 단계에 포함되는 팔라듐(Pd) 흡착 공정은 상기 염화팔라듐(PdCl2) 수용액 또는 염산수용액 내의 팔라듐 이온(Pd2+)이 아래 반응식 1에 의해 상기 탄소섬유 표면에 흡착된 주석 이온(Sn2+)과 반응하여 팔라듐(Pd0)으로 환원되어 탄소섬유 표면에 흡착됨으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 구리 도금 단계에서 구리 도금 속도는 2 내지 5 ㎛/h인 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법을 제공한다.
그리고, 상기 구리 도금 단계 및 상기 니켈 도금 단계는 각각 전처리 단계 또는 추가 전처리 단계에서 처리된 탄소섬유를 순수(pure water), 금속염, 착화제, 환원제, 안정제 및 pH 조절제를 포함하는 무전해 도금액에 침지시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 금속도금 탄소섬유의 제조방법은 탄소섬유 표면이 산처리에 의한 사이징제 제거 전처리 공정이 불필요한 무전해 도금 공정을 수행함으로써 공정이 단순한 우수한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 금속도금 탄소섬유의 제조방법은 도금 공정 이전에 수행되는 전처리 공정 및 도금 공정의 공정 조건 조절을 통해 신속하게 충분하고 균일한 두께의 도금층을 형성할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 금속도금 탄소섬유의 제조과정을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속도금 탄소섬유의 제조방법에 따라 제조된 금속도금 탄소섬유의 현미경 사진을 도시한 것이다.
도 3은 실시예에서 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 실시예의 금속도금 탄소섬유의 저항별 샘플수 분포를 도시한 것이다.
도 4는 실시예에서 종래 제조방법에 의해 제조된 비교예의 금속도금 탄소섬유의 저항별 샘플수 분포를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 금속도금 탄소섬유의 제조과정을 나타내는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 금속도금 탄소섬유의 제조방법은 전처리 단계(S100), 구리 도금 단계(S200), 추가 전처리 단계(S300), 니켈 도금 단계(S400) 등을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 금속도금 탄소섬유 제조방법에 사용되는 전처리 전의 탄소섬유는 수천가닥, 예를 들어, 3K, 6K, 12K 규격의 탄소섬유가 동시에 금속도금 처리될 수 있고, 바람직하게는 6K 규격(미쓰비시, 효성 사(社) 등의 탄소 섬유)의 탄소섬유가 동시에 도금 처리될 수 있다.
또한, 상기 탄소섬유는 제조시 이의 표면에 발생하는 표면박리, 뜯김, 버(burr) 등의 제거를 위해 에폭시 수지, 우레탄 수지 등의 고분자 물질로 이루어진 사이징제(sizing agent)로 표면 코팅된 것일 수 있고, 상기 탄소섬유의 전처리 단계(S100)는 종래기술과 같이 산성 처리를 통해 상기 사이징제를 제거하는 것이 아니라 알칼리 처리를 통해 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 전처리 단계(S100)는 탄소섬유 표면의 오염물을 제거하는 수세 공정, 상기 탄소섬유 표면에 주석(Sn)을 흡착시키는 주석(Sn) 흡착 공정, 상기 주석(Sn)이 흡착된 탄소섬유에 팔라듐(Pd)을 흡착시키는 팔라듐(Pd) 흡착 공정 등을 포함할 수 있다.
상기 수세 공정은 상기 탄소섬유 표면에 세정액을 분무하거나 에어나이프로 고속의 공기를 주입하여 상기 탄소섬유 표면에 잔존하는 오염물, 시약 등을 제거하는 방식으로 수행될 수 있고, 주석(Sn) 흡착 공정 전후, 팔라듐(Pd) 흡착 공정 전후 등에 수행될 수 있고, 상기 주석(Sn) 흡착 공정 및 상기 팔라듐(Pd) 흡착 공정이 복수회로 수행된다면 각 공정의 사이에도 추가로 수행될 수 있다.
여기서, 상기 수세 공정은 준상온, 예를 들어 20 내지 40 ℃하에서 수행될 수 있고, 특히 상기 에어나이프 공정이 20 ℃미만의 저온에서 수행되는 경우 탄소섬유 표면에 크랙(crack)이 발생할 수 있으며, 40 ℃초과의 고온에서 수행되는 경우 탄소섬유의 도금층이 녹아내리는 문제가 발생할 수 있다.
상기 주석(Sn) 흡착 공정은 상기 탄소섬유를 염화주석(SnCl2) 수용액에 침지시켜 탄소섬유 표면에 주석(Sn)을 흡착시키는 공정으로서, 상기 주석(Sn)은 Sn2+의 이온상태로 상기 탄소섬유 표면에 흡착될 수 있으며, 이러한 주석(Sn)은 탄소섬유와 친화력이 매우 우수하여 탄소섬유 표면 및 내부까지 흡착이 가능하고, 이로써 후술하는 팔라듐(Pd) 흡착 공정에 있어서 팔라듐(Pd)이 탄소섬유 표면에 균일하게 도포될 수 있다.
특히, 종래 금속도금 탄소섬유의 제조시 탄소섬유 표면의 사이징제를 제거하기 위한 산성 처리와 달리, 상기 주석(Sn) 흡착 공정은 상기 사이징제를 제거하지 않고 상기 사이징제 위에 직접 염기성인 염화주석(SnCl2) 수용액으로 처리하여 수행되기 때문에, 공정이 단순하고, 또한 염기성 처리에 의해 탄소섬유 표면이 소수성을 띠게 되므로, 주석(Sn) 흡착 공정 수행 후 탄소섬유 표면에 잔존하는 상기 염화주석(SnCl2) 수용액을 용이하고 신속하게 제거할 수 있어 후속 공정의 수행을 신속히 진행할 수 있다.
상기 주석(Sn) 흡착 공정은 준상온, 예를 들어 20 내지 40 ℃에서 수행될 수 있고, 1회 수행되거나 2회 이상 복수 회로 수행될 수 있으며, 염화주석(SnCl2) 수용액의 상태 관리, 공정 조건 유지 등 공정의 관리적 측면에서 2회 이상 복수 회로 수행하는 것이 바람직할 수 있으며, 2회 이상 복수 회로 수행되는 경우 수행 중간에 앞서 기술한 수세 공정을 수행할 수 있다.
상기 주석(Sn) 흡착 공정 완료 후 세정 공정을 수행하고 수행되는 상기 팔라듐(Pd) 흡착 공정은 상기 탄소섬유를 염화팔라듐(PdCl2) 수용액 또는 염산수용액에 침지시켜 탄소섬유 표면에 구리(Cu), 니켈(Ni) 등의 금속을 도금하기 위한 촉매인 팔라듐(Pd)을 균일하게 흡착시키는 공정이다.
구체적으로, 염화팔라듐(PdCl2) 수용액 또는 염산수용액 내의 팔라듐 이온(Pd2+)은 아래 반응식 1에 의해 탄소섬유 표면에 흡착된 주석 이온(Sn2+)과 반응하여 팔라듐(Pd0)으로 환원되어 탄소섬유 표면에 흡착된다.
[반응식 1]
Sn2+ + Pd2+ →Sn4+ + Pd0
상기 팔라듐(Pd) 흡착 공정은 준상온, 예를 들어 20 내지 40 ℃에서 수행될 수 있고, 1회 수행되거나 2회 이상 복수 회로 수행될 수 있으며, 염화주석(SnCl2) 수용액의 상태 관리, 공정 조건 유지 등 공정의 관리적 측면에서 2회 이상 복수 회로 수행하는 것이 바람직할 수 있으며, 2회 이상 복수 회로 수행되는 경우 수행 중간에 앞서 기술한 수세 공정을 수행할 수 있다.
앞서 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속도금 탄소섬유의 제조방법은 상기 주석(Sn) 흡착 공정과 상기 팔라듐(Pd) 흡착 공정을 분리하여 수행한다. 상기 주석(Sn) 흡착 공정과 상기 팔라듐(Pd) 흡착 공정을 함께 동시에 수행하는 경우 처리액 내에 포함된 주석 이온(Sn2+), 팔라듐 이온(Pd2+), 염소이온(Cl-)이 SnPdCl4 화합물을 형성하게 되고, 이러한 경우 염소이온(Cl-)의 농도 조절이 어렵기 때문이다.
나아가, 본 발명자들은 상기 염화팔라듐(PdCl2) 수용액 또는 염산수용액 내의 염소이온(Cl-)의 농도에 따라 후속의 도금 공정에 의해 형성되는 도금층의 균일도 및 두께에 영향을 미칠 수 있음을 실험적으로 확인함으로써 본 발명을 완성하였고, 상기 염화팔라듐 수용액 또는 염산수용액 내의 염소이온(Cl-)의 농도는 13 내지 17 mole/ℓ바람직하게는 13 mole/ℓ초과 16 mole/ℓ이하일 수 있으며, 상기 염소이온(Cl-)의 농도가 13 mole/ℓ미만인 경우 탄소섬유 표면의 탄소원자(C)와 팔라듐(Pd) 사이의 공유결합이 깨져서 도금이 되지 않고, 17 mole/ℓ초과인 경우 팔라듐(Pd)이 안정화되어서 탄소섬유에 흡착되지 않는 문제가 발생합니다.
상기 구리 도금 단계(S200)는 1회 이상 수행되는 무전해 도금 공정을 포함하며, 구체적으로, 상기 탄소섬유를 순수(pure water), 구리 금속염, 착화제, 환원제, 안정제 및 pH 조절제 등을 포함하는 무전해 도금액에 침지시킴으로써 도금하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 무전해 도금액에 포함된 구리 이온(Cu+)이 팔라듐(Pd) 촉매하에서 상기 환원제와 반응하여 구리(Cu)로 환원된 후 탄소섬유 표면에 흡착된 팔라듐(Pd)을 치환하는 형태로 탄소섬유 표면에 흡착된다.
또한, 일반적인 구리 도금은 스트라이크 타입(strike type)의 연동(soft copper)으로 도금층을 형성된 후 도금된 구리(Cu)에 의한 자기촉매도금에 의해 경동(hard copper)의 두꺼운 도금층을 형성하는 방식으로 진행되는데, 이러한 경우 도금 속도, 즉 시간당 형성되는 도금층의 두께 증가 평균속도는 0.2 내지 0.5 ㎛/h에 불과한 반면, 본 발명에 따른 금속도금 탄소섬유의 제조방법에서 앞서 기술한 전처리 단계(S100) 후의 구리 도금 단계(S200)에 의한 구리 도금층의 도금 속도는 2 내지 5 ㎛/h로 약 10배 이상 향상될 수 있다.
상기 구리 도금 단계(S200) 이후에 추가 전처리 단계(S300)를 수행하고, 이러한 추가 전처리 단계(S300)는 후속적으로 수행되는 니켈 도금 단계(S400)에서 니켈(Ni) 도금을 위한 촉매로서 팔라듐(Pd)을 구리 도금 표면에 흡착시키기 위한 공정이고, 앞서 기술한 전처리 단계(S100) 중 팔라듐 흡착 공정과 동일한 방식으로 수행될 수 있다.
상기 니켈 도금 단계(S400)는 1회 이상 수행되는 무전해 도금 공정을 포함하며, 구체적으로, 상기 탄소섬유를 순수(pure water), 니켈 금속염, 착화제, 환원제, 안정제 및 pH 조절제 등을 포함하는 무전해 도금액에 침지시킴으로써 도금하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 무전해 도금액에 포함된 니켈 이온(Ni+)이 팔라듐(Pd) 촉매하에서 상기 환원제와 반응하여 니켈(Ni)로 환원된 후 구리 도금층 표면에 흡착된 팔라듐(Pd)을 치환하는 형태로 구리 도금층 표면에 흡착된다.
또한, 상기 니켈 도금 단계(S400) 이후에 금속도금이 완료된 탄소섬유 표면에 잔존하는 처리액, 도금액 등을 준상온에서 바람에 의해 건조 및 제거하는 등 제조된 금속도금 탄소섬유의 끊김, 엉킴 등을 해결하는 후처리 단계를 추가로 수행할 수 있다.
나아가, 상기 전처리 단계(S100) 중 수세 공정은 상기 전처리 단계(S100)에서 뿐만 아니라, 구리 도금 단계(S200) 전후, 추가 전처리 단계(S300) 전후, 니켈 도금 단계(S400) 전후, 후처리 단계 전후 등에서 수행될 수 있고, 최종적으로 건조 단계를 추가적으로 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 금속도금 탄소섬유의 제조방법에 따라 제조된 금속도금 탄소섬유의 현미경 사진을 도시한 것이다.
앞서 기술한 본 발명에 따른 금속도금 탄소섬유의 제조방법에 의해 제조된 금속도금 탄소섬유는 도 2에 도시된 바와 같이 이의 표면에 충분하고 균일한 두께의 도금층이 형성된 것으로 확인되었다.
[실시예]
1. 제조예
본 발명에 따른 금속도금 탄소섬유의 제조방법에 의해 탄소섬유 표면의 사이징제를 제거하지 않고 도금한 실시예의 금속도금 탄소섬유 샘플과 종래 금속도금 탄소섬유의 제조방법에 의해 산처리로 탄소섬유 표면의 사이징제를 제거한 후 도금한 비교예의 금속도금 탄소섬유 샘플의 저항 및 도금 두께는 아래 표 1에 나타난 바와 같다.
탄소섬유 규격 저항(Ω/m) 도금 두께(μm)
비교예 3K 1.7~5.0 0.5~0.9
실시예 3K 1.8~2.3 0.2~0.37
구체적으로, 실시예의 금속도금 탄소섬유의 저항별 샘플수 분포는 도 3에 도시된 바와 같고, 비교예의 금속도금 탄소섬유의 저항별 샘플수 분포는 도 4에 도시된 바와 같다.
상기 표 1과 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 종래 제조방법에 의해 산처리로 탄소섬유 표면의 사이징제를 제거한 후 도금한 비교예의 금속도금 탄소섬유는 도금 두께가 0.5 내지 0.9 μm로 상대적으로 두꺼움에도 불구하고 저항이 5.0 Ω/m까지 높을 수 있고, 특히 저항별 샘플수의 산포도가 높아 이에 따른 저항 및 발열 조절이 어려울 수 있는 반면, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 금속도금 탄소섬유는 두금 두께가 0.2 내지 0.37 μm로 상대적으로 얇음에도 불구하고 저항이 2.3 Ω/m 이하로 낮게 조절될 수 있고, 특히 저항별 샘플수의 산포도가 낮아 이에 따른 저항 및 발열 조절이 용이한 것으로 확인되었다.
따라서, 본 발명에 따른 금속도금 탄소섬유의 제조방법은 탄소섬유 표면이 산처리에 의한 사이징제 제거 전처리 공정이 불필요한 무전해 도금 공정을 수행하여도 상대적으로 얇고 균일한 두께의 도금층을 형성하면서도 저항 산포도가 낮아지는 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
S100 : 전처리 단계 S200 : 구리 도금 단계
S300 : 추가 전처리 단계 S400 : 니켈 도금 단계

Claims (9)

  1. 금속도금 탄소섬유의 제조방법으로서,
    전처리 단계, 구리 도금 단계, 추가 전처리 단계 및 니켈 도금 단계를 순차적으로 포함하고,
    상기 구리 도금 단계 및 상기 니켈 도금 단계는 무전해 도금 공정을 포함하고,
    상기 전처리 단계는 주석(Sn) 흡착 공정 및 팔라듐(Pd) 흡착 공정을 순차적으로 포함하며,
    상기 추가 전처리 단계는 구리 도금된 탄소섬유 표면의 구리 도금층에 팔라듐(Pd)을 흡착시키는 공정을 포함하고,
    상기 주석(Sn) 흡착 공정은 탄소섬유를 알칼리성 염화주석(SnCl2) 수용액에 침지시킴으로써 상기 탄소섬유의 표면에 주석을 흡착시키는 공정을 포함하고,
    상기 팔라듐(Pd) 흡착 공정은 표면에 주석이 흡착된 탄소섬유를 염화팔라듐(PdCl2) 수용액 또는 염산수용액에 침지시킴으로써 상기 탄소섬유의 표면에 팔라듐을 흡착시키는 공정을 포함하며,
    상기 염화팔라듐(PdCl2) 수용액 또는 염산수용액에 포함된 염소이온(Cl-)의 몰농도가 13 내지 17 mole/ℓ인, 금속도금 탄소섬유의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전처리 단계는 상기 탄소섬유 표면의 오염물을 제거하는 수세 공정을 상기 주석(Sn) 흡착 공정 전 또는 후나 상기 팔라듐(Pd) 흡착 공정 전 또는 후에 1회 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수세 공정은 20 내지 40 ℃하에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 니켈 도금 단계 이후에 금속도금 탄소섬유들의 끊김 또는 엉킴을 방지하기 위해 탄소섬유 표면에 잔존하는 도금액을 준상온에서 건조 및 제거하는 후처리 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    탄소섬유 표면의 오염물을 제거하는 수세 공정은 상기 구리 도금 단계 전 또는 후, 상기 추가 전처리 단계 전 또는 후, 또는 상기 니켈 도금 단계 전 또는 후에 1회 이상 수행되는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소섬유 표면에 흡착된 주석은 주석 이온(Sn2+)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전처리 단계에 포함되는 팔라듐(Pd) 흡착 공정은 상기 염화팔라듐(PdCl2) 수용액 또는 염산수용액 내의 팔라듐 이온(Pd2+)이 아래 반응식 1에 의해 상기 탄소섬유 표면에 흡착된 주석 이온(Sn2+)과 반응하여 팔라듐(Pd0)으로 환원되어 탄소섬유 표면에 흡착됨으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구리 도금 단계에서 구리 도금 속도는 2 내지 5 ㎛/h인 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구리 도금 단계 및 상기 니켈 도금 단계는 각각 전처리 단계 또는 추가 전처리 단계에서 처리된 탄소섬유를 순수(pure water), 금속염, 착화제, 환원제, 안정제 및 pH 조절제를 포함하는 무전해 도금액에 침지시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 금속도금 탄소섬유의 제조방법.
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CN113909605A (zh) * 2021-10-25 2022-01-11 北京嘉洁能科技股份有限公司 一种碳纤维丝与金属丝连接接头及其连接方法

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