KR20210129014A - 자기 애자 금구류의 코팅 방법 및 이의 의해 제조된 자기 애자 - Google Patents

자기 애자 금구류의 코팅 방법 및 이의 의해 제조된 자기 애자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기 애자의 금구류의 성능저하 방지 및 빛 반사율 개선을 위한 금구류의 코팅 방법 및 이의 의해 제조된 자기 애자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메틸트리에톡시실란(CH3Si(OC2H5)3), 에탄올, 염산 및 물을 일정 비율로 배합하여 메틸 실리콘 용액을 제조하는 단계, 마그네슘 아세테이트(Mg(CH3COO)2), 불산(HF), 무수에탄올 및 에탄올을 일정 비율로 배합하여 MgF2 용액을 제조하는 단계, 상기 메틸 실리콘 용액과 상기 MgF2 용액을 혼합하여 코팅액을 제조하는 단계, 및 상기 코팅액을 아연(Zn) 코팅막이 형성된 자기 애자의 금구류 표면에 코팅하여 MgF2 코팅막을 형성시키는 코팅단계를 포함하는 코팅 방법을 통해 아연 코팅막 상부에 MgF2 코팅막을 추가로 이중코팅을 통해 자연 산화막 생성을 방지하고 빛 반사율을 향상시킨다.

Description

자기 애자 금구류의 코팅 방법 및 이의 의해 제조된 자기 애자{COATING METHOD OF PORCELAIN INSULATORS METAL FITTING AND PORCELAIN INSULATOR MANUFACTURED BY THEREOF}
본 발명은 자기 애자 금구류의 코팅에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 자기 애자에서 금구류의 성능저하 방지 및 빛 반사율 개선을 위한 자기애자 금구류의 코팅 방법 및 이의 의해 제조된 자기 애자에 관한 것이다.
일반적으로 송배전 철탑에서 전기적 절연 기능과 기계적 지지를 위해 사용되고 있는 자기 애자는 세라믹 원료로 제조된 자기(porcelain), 캡(cap)과 핀(pin)으로 구성되는 금구류와 상기 자기 및 금구류를 연결시켜주는 시멘트(cement)로 구성되어 있다.
자기 애자의 금구류는 다양한 환경요인에 의해 부식이 발생하며, 도 1은 자기 애자의 금구류 중에서 캡(cap) 부분에서 부식된 모습을 나타낸 것으로, 왼쪽부터 순서대로 부식된 캡(101), 부식 진행 중인 캡(102) 및 부식이 진행되지 않은 캡(103)의 모습이다.
이처럼 자기 애자의 금구류의 부식의 주요원인으로는 빛을 받아 생기는 열에 의한 손상과, 수분 침투에 의한 손상이 있다. 이와 같은 자기 애자의 손상은 자기 애자에 열화현상을 일으키며 코로나전압이 발생하는 원인이 된다.
또한, 물의 투습과 빛에 대한 스트레스 및 소나기와 같은 환경적 요인으로 인해 급랭 발생시 자기 애자에서 열팽창 계수가 자기는 4×10-6K이고, 시멘트는 10×10-6K이고, 금구는 11×10-6K이므로, 금구와 시멘트는 자기보다 열팽창 계수가 2배 정도 차이가 발생하기 때문에 냉열 변화를 받으면 각 부분의 열팽창 차이로 인에 금구에 큰 응력이 작용하게 된다.
따라서 이러한 문제를 보완하기 위해 종래에는 자기 애자의 금구류 부분을 아연(Zn) 도금으로 코팅하는 방식을 사용해왔다.
그러나 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 일반적인 아연(Zn) 코팅막은 공기 중에 존재하고 있는 수분(H2O)이 아연(Zn)으로부터 생성된 전자(e-)랑 결합하여 아연 코팅막 표면에 산소(oxygen, O2)가 달라붙어 아연이 산화하여 산화아연(ZnO)막이 형성된다. 이 산화아연(ZnO) 막이 생성되면 빛 반사도는 급격히 감소되어 금구류에서 빛의 흡수량이 증가하게 되어 금구의 절연내력이 저하되는 문제가 발생하였다.
또한, 아연(Zn) 코팅막에서 발생되는 자연 산화막은 최대 100nm/years로 자라게 되는데, 이렇게 증가되는 자연 산화막의 두께가 본래 아연 코팅막이 가지고 있던 소수성 특성의 저하시키는 문제가 발생한다.
일본등록특허 제4094162호
앞서 설명한 바와 같이 종래 사용된 자기 애자에서는 절연 특성에서 금구류의 표면이 여러 환경요인으로 습할 경우나 염분과 같은 불순물 등이 쌓일 경우에도, 변질하지 않는 절연 내력과 온도와 같은 환경 변화에 강한 내구성을 가진 자기 애자의 금구류를 형성하기 위해 소수성 특성을 유지하여 수분의 흡수를 줄이며, 직사광선의 빛 반사를 높여 빛 에너지 흡수를 최소화하는 금구류의 코팅의 필요성이 요구되고 있다.
따라서 이와 같은 점을 감안한 본 발명은 자기애자 금구류에 아연(Zn) 코팅막 표면에 소수성 특성과 빛 반사도가 높은 물질인 플루오린화 마그네슘에 메틸실리콘(methyl silicone)을 처리하여 개량된 물질인 마그네슘 플루오라이드(Magnesium fluorid, MgF2)를 사용하여 코팅한 것으로써, 직사광선의 빛 반사를 높여 빛 에너지 흡수를 최소화하고 여러 환경요인으로 인한 오염 및 수분의 흡수를 줄일 수 있도록 하여 자기 애자의 수명 저하를 방지할 수 있는 자기 애자에서 금구류의 코팅 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 코팅 방법에 의해 표면에 소수성 특성을 가지고, 빛에너지 흡수를 최소화하는 박막 코팅층을 가져 송전 효율이 높은 자기 애자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 애자에서 금구류의 코팅 방법은 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane, CH3Si(OC2H5)3), 에탄올(C2H5OH), 염산(HCl) 및 물(H2O)을 일정 비율로 배합하여 메틸 실리콘 용액(methyl silicone solution)을 제조하는 단계; 마그네슘 아세테이트(magnesium acetate, Mg(CH3COO)2), 불산(hydrofluoric acid, HF), 무수에탄올 및 에탄올을 일정 비율로 배합하여 마그네슘 플루오라이드 용액(이하, 'MgF2 용액'이라고도 함)을 제조하는 단계; 상기 메틸 실리콘 용액과 상기 MgF2 용액을 혼합하여 코팅액을 제조하는 단계; 및 상기 코팅액을 아연(Zn) 코팅막이 형성된 자기 애자의 금구류 표면에 코팅하여 MgF2 코팅막을 형성시키는 코팅단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 메틸 실리콘 용액은 총 메틸 실리콘 용액 부피 250mL를 기준으로, 메틸트리에톡시실란(CH3Si(OC2H5)3) 15mL 내지 25mL, 에탄올 180mL 내지 220mL, 염산 0.02g 내지 0.08g 및 물 4g 내지 10g을 포함하여 제조할 수 있다. 여기서, 메틸 실리콘 용액에 포함되는 각 조성의 함량은 상기 제시된 범위를 만족하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
상기 MgF2 용액을 제조하는 단계는, 총 MgF2 용액 부피 220mL를 기준으로, 마그네슘 아세테이트(Mg(CH3COO)2) 3.46 내지 6.92g, 불산(HF) 1.29g 내지 2.58g 무수에탄올 18.6g 내지 37.2g 및 에탄올 76.6g 내지 153.2g를 포함하고, 이를 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 상기 혼합용액을 여과하는 단계; 및 여과된 혼합용액을 열처리하여 불산(HF)을 제거하여, MgF2 입자가 포함된 MgF2 용액을 제조하는 열처리 단계;를 포함하여 MgF2 용액을 제조할 수 있다.
여기서, 상기 열처리 단계는 상기 혼합용액을 250℃ 온도에서 24시간 동안 가열하여 혼합용액에서 잔류하고 있는 불산(HF)을 제거할 수 있다.
그리고 상기 MgF2 용액을 제조하는 단계에서 상기 혼합용액에 포함되는 각 조성의 함량은 상기 제시된 범위를 만족하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
상기 코팅액을 제조하는 단계는, 상기 메틸 실리콘 용액과 상기 MgF2 용액을 50 : 50의 중량비로 혼합하여 코팅액을 제조할 수 있다.
상기 코팅단계에서 아연(Zn) 코팅막이 형성된 자기 애자의 금구류 표면에 코팅되는 코팅막의 두께는 빛에 대한 반사율이 좋도록 240nm 내지 350nm로 형성되는 바람직하다.
상기 코팅단계는, 침지 코팅(dipping coating), 스핀 코팅(spin coating) 또는 바 코팅(bar coating) 공정을 수행하여 MgF2 코팅막을 형성할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 애자는 앞서 설명한 바와 같이 메틸트리에톡시실란, 에탄올, 염산 및 물을 일정 비율로 배합하여 메틸 실리콘 용액을 제조하는 단계; 마그네슘 아세테이트(Mg(CH3COO)2), 불산(HF), 무수에탄올 및 에탄올을 일정 비율로 혼합하여 MgF2 용액을 제조하는 단계; 상기 메틸 실리콘 용액과 상기 MgF2 용액을 혼합하여 코팅액을 제조하는 단계; 및 상기 코팅액을 아연(Zn) 코팅막이 형성된 자기 애자의 금구류 표면에 코팅하여 MgF2 코팅막을 형성시키는 코팅 단계;를 거쳐서 제조될 수 있다.
여기서, 상기 각 단계는 앞서 설명한 코팅 방법과 동일하므로 복잡성을 피하기위해 중복하여 설명하지 않는다.
상기 아연(Zn) 코팅막이 형성된 자기 애자의 금구류 표면에 형성된 MgF2 코팅막의 두께는 빛에 대한 반사율이 좋도록 240nm 내지 350nm로 형성되는 바람직하며, 보다 바람직하게는 300nm의 두께로 형성되는 것이 좋을 수 있다. 또한, MgF2 코팅막을 2층 이상으로 다중층을 형성할 때, 300nm×N(여기서, N은 1이상의 자연수)의 두께로 형성할 수 있다.
만약, 상기 코팅막의 두께가 상기 제시된 범위를 벗어나면 자기 애자의 금구류의 빛 반사율이 감소되므로 금구에서의 열화현상이 발생되는 문제가 발생되므로, 상기의 두께 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 자기 애자의 금구류 표면에 코팅된 아연(Zn) 코팅막은 금속 아연을 도금방법으로 자기 애자의 금구류 표면을 처리하여 형성된 것으로, 바람직하게 아연(Zn) 코팅막은 70㎛의 두께로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정된 것이 아니라 필요에 따라 어느 특정 두께로 변경할 수 있음은 통상의 기술자에 있어 자며할 것이다.
상기 MgF2 코팅막은 300nm 내지 1100nm 파장에서 평균 빛 반사율이 81% 이상일 수 있다.
또한, 상기 MgF2 코팅막은 물에 대한 접촉각이 83° 내지 113°일 수 있다.
본 발명의 코팅방법을 통해 아연(Zn) 코팅막 상부에 MgF2 코팅막이 코팅된 자기 애자의 경우 물에 대한 접촉각이 최대 113°로 이는 종래 아연(Zn) 코팅막에서의 접촉각 82.07°보다 현저히 높은 접촉각을 형성되므로 소수성이 우수함을 확인할 수 있었다.
이는 외부환경에 접촉에 따른 부식으로 인해 수명저하를 방지하는 역할과 부식으로 인한 코로나 발생을 방지하며, 송전 효율을 높일 수 있는 특징이 있다.
또한, 빛 반사율 특성에 대해서도 종래 아연(Zn) 코팅막은 자연 산화막이 형성되어 빛 반사율 특성이 급격히 저하되는 것을 볼 수 있으나, 이와 달리 본 발명의 MgF2 코팅막의 경우 빛 반사율이 81% 이상으로 종래 아연 코팅막에서보다 높고, 특히 300nm 두께로 코팅되었을 때 평균 빛 반사율은 84.8%로 아연 코팅막 대비 안정적이며 가시영역이 아닌 장파장대에서도 안정적인 빛 반사도 특성을 효과를 나타낸다.
도 1은 부식된 애자의 금구, 부식 진행 중인 금구 및 부식이 진행되지 않은 금구를 나타낸 것이다.
도 2는 종래 아연(Zn) 코팅막에서 발생되는 부식 현상의 화학적 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 코팅막이 형성된 자기 애자의 구조를 나타낸 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수성 특성을 가진 MgF2 코팅막의 코팅 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 개량된 MgF2 코팅막의 화학적 개념도이다.
도 6은 기존 아연(Zn) 코팅막에서 자연 산화막이 생성될 때의 빛 반사율 특성을 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 MgF2 코팅막을 형성 시 빛 반사율 특성을 그래프이다.
도 8은 표면 접촉각(contact angle)에 대한 개념도이다.
도 9는 종래 아연(Zn) 코팅막에서의 물에 대한 접촉각을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 MgF2 코팅막에서의 물에 대한 접촉각을 나타내는 도면이다.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 아래 설명되는 내용은 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 것에 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명의 자기 애자의 일예 구조를 나타내는 부분 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 자기 애자의 본체로 알루미나가 함유된 자기원료로 구성되는 자기부(200)가 구성되어 있고, 상기 자기부(200)를 중심으로 금구류인 캡(100)과 핀볼(400)이 형성되어 있고, 상기 캡(100)과 자기부(200) 사이를 접합하고, 자기부(200)와 핀볼(400) 사이를 접합하여 연결시키는 시멘트(300)가 포함되어 구성되어있다. 그리고 상기 자기 애자에서 금구류인 캡(100)부의 표면에는 아연(Zn) 코팅막 상부에 소수성 및 빛 반사도가 우수한 개질된 MgF2(silicone-modified MgF2)을 코팅물질로 사용하여 MgF2 코팅막을 포함하는 코팅부(500)가 형성되어있다.
여기서, 상기 캡(100)은 국가기술표준원 KSD 4303 규격에서 규정하는 2종 또는 이외 동등이상의 강재를 사용할 수 있다.
상기 핀볼(400)은 KSD 3053 규격에서 규정하는 SS490 또는 인장강도 72kgf/mm2(490 M/mm2) 이상, 신장률 17% 이상의 강재를 사용할 수 있다.
상기 시멘트(300)는 국가기술표준원 KSL 5201 규격에서 규정하는 시멘트 또는 이외 동등이상의 시멘트를 사용할 수 있다.
상기 도 3의 자기 애자의 구성에 있어서 본 발명의 특징은 코팅부(500)에 대한 특성 및 이를 구성하는 MgF2 코팅막에 있다.
이하에서는 상기 설명한 자기 애자의 구성에서 코팅부(500)를 구성하는 MgF2 코팅막의 코팅 방법에 대해 좀 더 자세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수성 특성을 가진 MgF2 코팅막의 코팅 방법의 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자기 애자에서 금구류의 코팅 방법은 메틸트리에톡시실란(CH3Si(OC2H5)3), 에탄올(C2H5OH), 염산(HCl) 및 물(H2O)을 배합하여 메틸 실리콘 용액(methyl silicone solution)을 제조하는 단계(S410), 마그네슘 아세테이트(Mg(CH3COO)2), 불산(HF), 무수에탄올 및 에탄올을 배합하여 MgF2 용액을 제조하는 단계(S420), 상기 메틸 실리콘 용액과 상기 MgF2 용액을 혼합하여 코팅액을 제조하는 단계(S430), 및 상기 코팅액을 아연(Zn) 코팅막이 형성된 자기 애자의 금구류 표면에 코팅하여 MgF2 코팅막을 형성시키는 코팅단계(S440)를 포함하여 이루어질 수 있다.
먼저, 메틸 실리콘 용액을 제조하는 단계(S410)는 총 메틸 실리콘 용액 부피 250mL를 기준으로, 메틸트리에톡시실란(CH3Si(OC2H5)3) 15mL 내지 25mL, 에탄올 180mL 내지 220mL, 염산 0.02g 내지 0.08g 및 물 4g 내지 10g이 포함되도록 배합하여 메틸 실리콘 용액을 제조할 수 있다.
일 구체예로, 메틸트리에톡시실란(CH3Si(OC2H5)3) 10mL, 에탄올 100mL, HCl을 0.02g 및 물(H2O) 4g를 혼합하고, 이 혼합물을 실온에서 4일 동안 보관하면 메틸트리에톡시실란(CH3Si(OC2H5)3)이 분해되면서 pH값 2인 메틸 실리콘(methyl silicone) 용액을 제조한다.
또 다른 일 구체예로, 메틸 실리콘 용액을 구성하는 혼합물의 조성을 메틸트리에톡시실란(CH3Si(OC2H5)3) 20mL, 에탄올 200mL, 염산(HCl)을 0.04g 및 물(H2O) 8g이 포함되도록 배합하여 메틸 실리콘 용액을 제조한다.
MgF2 용액을 제조하는 단계(S420)는 총 MgF2 용액 부피 220mL를 기준으로, 마그네슘 아세테이트(Mg(CH3COO)2) 3.46 내지 6.92g, 불산(HF) 1.29g 내지 2.58g, 무수에탄올 18.6g 내지 37.2g 및 에탄올 76.6g 내지 153.2g이 포함되도록 배합하여 MgF2 용액을 제조할 수 있다.
일 구체예로, 마그네슘 아세테이트(Mg(CH3COO)2) 3.46g, 불산(HF) 1.29g, 무수에탄올 18.6g 및 에탄올 76.6g를 혼합하여 혼합용액을 제조하고, 제조된 혼합용액을 0.22㎛ PVDF(PolyVinyliDene Fluoride) 필터를 통해 여과시킨다. 여과된 혼합용액을 250℃ 온도에서 24시간 동안 가열하는 열처리를 통해 잔류하는 불산(HF)을 제거하여 MgF2 용액을 제조한다.
또 다른 일 구체예로, 마그네슘 아세테이트(Mg(CH3COO)2) 6.92g, 불산(HF) 2.58g, 무수에탄올 37.2g 및 에탄올 153.2g을 혼합용액을 제조하고, 앞서 설명한 것과 동일하게 제조된 혼합용액을 0.22㎛ PVDF(PolyVinyliDene Fluoride) 필터를 통해 여과시킨 후, 여과된 혼합용액을 250℃ 온도에서 24시간 동안 가열하는 열처리를 통해 잔류하는 불산(HF)을 제거하여 MgF2 용액을 제조한다.
코팅액을 제조하는 단계(S430)는 상기 S410 단계를 통해 제조된 메틸 실리콘 용액과 상기 S420 단계를 통해 제조된 MgF2 용액을 50 : 50의 중량비로 혼합하여 코팅액을 제조할 수 있다.
코팅단계(S440)는 상기 S430 단계에서 제조된 코팅액을 아연(Zn) 코팅막이 형성된 자기 애자의 금구류 표면에 코팅 방법으로 침지 코팅(dipping coating), 스핀 코팅(spin coating) 또는 바 코팅(bar coating) 공정을 수행하여 MgF2 코팅막을 형성할 수 있다. 본 발명에서는 바람직하게 침지 코팅(dipping coating) 방법으로 형성된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 개량된 MgF2 코팅막의 화학적 개념도를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 마그네슘 아세테이트(Mg(CH3COO)2)와 불산(HF)을 반응시킨 다음 열처리를 통해 잔류하는 불산(HF)을 제거하면 마그네슘 플루오라이드(MgF2)가 제조한다. 그리고 메틸트리에톡시실란(CH3Si(OC2H5)3), 에탄올(C2H5OH), 염산(HCl) 및 물(H2O)을 배합하여 메틸 실리콘(methyl silicone)을 제조한다.
이렇게 제조된 마그네슘 플루오라이드(MgF2)와 메틸 실리콘(methyl silicone)이 결합하게 되면 마그네슘 플루오라이드(MgF2)의 원자 표면에 메틸 실리콘(methyl silicone)이 감싸주게 되므로, 아연(Zn) 코팅막이 형성된 자기 애자의 표면에서 물에서부터 결합할 수 있는 빈 부분을 메틸 실리콘(methyl silicone)가 채워지기 때문에 물과의 결합력이 떨어지게 된다. 따라서 코팅부의 소수성 특성이 우수해지게 된다.
즉, 본 명세서에서 설명되는 MgF2 코팅막이란 마그네슘 플루오라이드(MgF2)의 원자 표면에 메틸 실리콘(methyl silicone) 감싸 형성되는 개량된 마그네슘 플루오라이드(methyl silicone-modifide MgF2)으로 형성된 코팅막이라 할 수 있다.
이처럼 본 발명의 코팅방법을 통해 자기 애자 금구류의 코팅부(500)에 형성된 코팅막의 구조는 굴절율이 550nm에서 1.95 내지 2.05이고, 녹는점이 419.53℃이며, 끓는점이 907℃인 특성을 갖는 아연(Zn)으로 코팅된 아연 코팅막 상부에, 상기 제조 방법을 통해 제조된 소수성과 반사도가 높은 물질로서 굴절율이 550nm에서 1.38이고, 녹는점이 1263℃이며, 끓는점이 2260℃인 특성을 갖는 마그네슘 플루오라이드(MgF2)가 코팅된 이중코팅이다.
상기와 같은 코팅방법에 의해 MgF2 코팅막이 형성된 자기 애자의 300nm 내지 1100nm 파장영역에서 빛 반사율 특성은 도 6, 도 7, 표 1 및 표 2에 나타내었으며, 여기서 빛 반사율 측정은 UV visible spectrometer(SCINCO, S-3100 model)를 이용하여 측정하였다.
기존 자기애자의 경우 금구 부분에 아연(Zn) 코팅막을 70㎛의 두께로 코팅하며, 이러한 아연 코팅막에는 자연 산화막(ZnO)이 연간 최대 100nm 두께로 형성되어 자기 애자의 소수성 특성을 저하시킨다.
도 6 및 하기 표 1은 종래 70㎛의 두께로 형성된 아연(Zn) 코팅막에서 자연 산화막이 20nm, 50nm, 100nm 두께로 생성될 때의 빛 반사율 특성을 보여주는 결과이다.
Coating Average Relectance(%)
300~1100 nm
Zn 87.3
Zn-ZnO-20nm 78.9
Zn-ZnO-50nm 68.2
Zn-ZnO-100nm 69
도 6과 표 1에 나타낸 바와 같이 아연(Zn) 코팅막에 순서대로 자연 산화막이 20nm, 50nm, 100nm 두께로 형성되면 파장대 300nm 내지 1100nm 영역대에서 평균적인 빛 반사율 값은 자연 산화막이 형성되지 않은 아연(Zn) 코팅막의 빛 반사율인 87.3%에서 68.2%까지 약 19.1% 확인할 수 있으며, 자연 산화막이 100nm인 경우 평균 빛 반사율이 자연 산화막이 50nm인 경우에서 보다 소폭 상승한 것처럼 보이나 자연 산화막의 두께가 두꺼워질수록 빛 반사율은 급격히 저하됨을 확인하였다.도 7 및 하기 표 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 아연(Zn) 코팅막 상부에 MgF2 코팅막을 120nm, 140nm, 160nm, 180nm, 200nm, 220nm, 240nm, 260nm, 300nm, 350nm 두께로 형성 시 빛 반사율 특성을 보여주는 결과이다.
Coating Average Relectance(%)
300~1100 nm
Zn-MgF2-120nm 81.1
Zn-MgF2-140nm 81.6
Zn-MgF2-160nm 82.1
Zn-MgF2-180nm 82.5
Zn-MgF2-200nm 82.9
Zn-MgF2-220nm 83.6
Zn-MgF2-240nm 84.2
Zn-MgF2-260nm 84.6
Zn-MgF2-300nm 84.8
Zn-MgF2-350nm 84.0
도 7 및 표 2에서처럼, 70㎛의 두께의 아연(Zn) 코팅막 상부에 MgF2 코팅막이 형성된 자기 애자에서의 빛 반사율은 변화가 있으나 81% 이상이며, 특히 300nm 두께로 코팅되었을 때 같은 파장에서 평균 빛 반사율 특성이 84.8%로 아연 코팅막 대비 안정적이고 가시영역이 아닌 장파장대(800nm 이상) 영역에서도 안정적인 빛 반사율 특성을 보여주고 있다.그러므로 이와 같은 점을 감안하여 MgF2 코팅막을 2층 이상으로 다중층을 형성할 때, 300nm×N(여기서, N은 1이상의 자연수)의 두께로 형성할 수 있다.
도 8 내지 도 10은 코팅막의 소수성 특성을 측정한 결과로, 표면에서 물에 대한 접촉각(contact angle)을 측정하여 종래 아연(Zn) 코팅막과 본 발명의 MgF2 코팅막에서의 소수성을 특성을 측정하였다.
도 9는 종래 아연(Zn) 코팅막에서의 물에 대한 접촉각을 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 MgF2 코팅막에서의 물에 대한 접촉각을 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 MgF2 코팅막의 경위 접촉각이 113°로 나타났으며, 이는 비교대상인 종래 아연(Zn) 코팅막의 접촉각 82.07°보다 높은 각도를 나타낸다.
이와 같은 결과는 도 8에 도시된 접촉각(contact angle)의 개념도를 살펴보았을 때, 접촉각이 클수록 소수성으로 물에 대한 저항이 크다는 것을 의미하므로, 기존 아연 코팅막보다 MgF2 코팅막이 물에 대한 저항성이 훨씬 높다는 것을 증명한다.
앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 코팅방법으로 아연 코팅막 상부에 추가적으로 MgF2 코팅막을 형성하여 이중코팅을 수행한 경우, 종래 자기 애자에서 금구류의 손상을 줄이기 위해 예방 차원에서 사용했던 기존 아연(Zn) 코팅막과 비교하였을 때 우수한 빛 반사율과 소수성을 보여 주는 바, 직사광선 노출 시 자기 애자의 금구류에서 받는 빛에 대한 스트레스는 줄어들며, 이는 금구 자체의 고온화를 막을 수 있으며, 또한, 우수한 소수성으로 자연 산화막이 형성되는 것을 막아 자기 애자에서 금구류가 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
앞서 설명한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자('당업자'라고도 함)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 설명하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 내용과 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
100 : 캡
200 : 자기부
300, 310 : 시멘트
400 : 핀볼
500 : 코팅부

Claims (1)

  1. 알루미나가 함유된 자기원료로 구성되는 자기부(200)를 중심으로 금구류인 캡(100)과 핀볼(400)이 형성되어 있는 자기 애자에서 금구류인 상기 캡(100)의 표면에 있는 아연(Zn) 코팅막 상부를 코팅하는 방법에 있어서,
    메틸트리에톡시실란(CH3Si(OC2H5)3), 에탄올, 염산 및 물을 일정 비율로 배합하여 메틸 실리콘 용액을 제조하는 단계(S410);
    마그네슘 아세테이트(Mg(CH3COO)2), 불산(HF), 무수에탄올 및 에탄올을 일정 비율로 배합하여 마그네슘 플루오라이드(MgF2) 입자가 포함된 MgF2 용액을 제조하는 단계(S420);
    상기 메틸 실리콘 용액과 상기 MgF2 용액을 혼합하여 코팅액을 제조하는 단계(S430); 및
    상기 코팅액을 상기 아연(Zn) 코팅막이 형성된 상기 자기 애자의 금구류 표면에 코팅하여 MgF2 코팅막을 형성시키는 코팅단계(S440);을 포함하고,
    상기 MgF2 코팅막은 2층 이상의 다중층이 300nm X N(여기서 N은 1이상의 자연수)의 두께로 형성가능한 것을 특징으로 하는 자기 애자 금구류의 코팅 방법.
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