KR20220089034A - Metal for bonding with increased surface area, composite, and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

표면적이 증대된 접합용 금속이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표면적이 증대된 접합용 금속은, 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 금속 표면이 용융되어 형성되는 용융 오목부 및 상기 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 용융된 금속이 상기 금속 표면에 흡착되어 형성되는 흡착 볼록부를 포함하며, 상기 흡착 볼록부의 돌출된 길이는 상기 용융 오목부의 폭 방향 길이보다 길게 이루어진다.A bonding metal having an increased surface area is disclosed. In the bonding metal with increased surface area according to an embodiment of the present invention, a molten concave portion formed by melting the metal surface by nanosecond pulse laser irradiation and the metal molten by the nanosecond pulse laser irradiation are adsorbed to the metal surface and an adsorption convex portion formed by being formed, wherein a protruding length of the adsorption convex portion is longer than a width direction length of the molten concave portion.

Description

표면적이 증대된 접합용 금속, 복합 성형체 및 이의 제조방법{METAL FOR BONDING WITH INCREASED SURFACE AREA, COMPOSITE, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Metal for bonding with increased surface area, composite molded article, and manufacturing method thereof

본 발명은 표면적이 증대된 접합용 금속, 복합 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노초 레이저를 이용하여 금속의 표면적을 증대시킨 표면적이 증대된 접합용 금속, 복합 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bonding metal having an increased surface area, a composite molding, and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a bonding metal having an increased surface area using a nanosecond laser to increase the surface area of the metal, a composite molding, and a method for manufacturing the same is about

최근 자동차, 항공 등의 운송수단의 발전과 함께 금속-고분자 소재가 결합된 복합 성형체에 대한 기술이 개발되고 있다.Recently, with the development of transportation means such as automobiles and aviation, a technology for a composite molded body in which a metal-polymer material is combined is being developed.

일반적으로 복합성형체는 물리적 결합 또는 화학적 결합을 통해 금속과 비금속이 접합되어 이루어지며, 금속과 비금속 간의 접합 시 표면의 거칠기 및 표면의 형태에 따라 접합강도가 변하는 현상이 발생된다.In general, a composite molding is formed by bonding a metal and a non-metal through physical or chemical bonding, and when bonding between a metal and a non-metal, the bonding strength changes depending on the roughness of the surface and the shape of the surface.

종래에는 금속과 비금속인 고분자 소재의 결합력을 증대시키기 위하여 금속이나 고분자 소재 표면에 쇼트 블라스팅(Shot Blasting) 등의 방법으로 조도를 주고, 이에 따라 접합 강도를 개선하고자 하는 시도가 있었다. Conventionally, in order to increase the bonding force between a metal and a non-metal polymer material, an attempt has been made to improve the bonding strength by giving roughness to the surface of a metal or polymer material by a method such as shot blasting.

또한, 습식 방법을 이용하여 다공성 표면 또는 거친 표면을 형성하여 접합 강도를 개선하고자 하는 시도가 있었으나, 습식 방법을 이용한 표면 거칠기 조절은 인체에 유해한 물질이 사용되며, 표면 조도의 균일성 저하 등의 문제가 발생된다.In addition, there have been attempts to improve the bonding strength by forming a porous surface or a rough surface using the wet method, but the surface roughness control using the wet method uses a substance harmful to the human body, and there are problems such as a decrease in the uniformity of the surface roughness is generated

아울러 Ti, Al 등의 금속 표면에는 안정한 산화 피막이 형성되기 때문에 접합력이 떨어지며, 이에 따라 금속 표면의 산화피막을 제거하고 이와 동시에 표면적을 증대시켜 접합강도를 개선할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.In addition, since a stable oxide film is formed on the surface of metals such as Ti and Al, the bonding strength is lowered. Accordingly, it is required to develop a technology that can improve bonding strength by removing the oxide film on the metal surface and increasing the surface area at the same time.

본 발명은 나노초 레이저를 이용하여 금속의 표면적을 증대시킨 표면적이 증대된 접합용 금속, 복합 성형체 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a metal for bonding, a composite molded article, and a method for manufacturing the same, in which the surface area of the metal is increased by using a nanosecond laser.

상술한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 명세서는 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 금속 표면이 용융되어 형성되는 용융 오목부; 및 상기 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 용융된 금속이 상기 금속 표면에 흡착되어 형성되는 흡착 볼록부;를 포함하며, 상기 흡착 볼록부의 돌출된 길이는 상기 용융 오목부의 폭 방향 길이보다 길게 이루어지는 표면적이 증대된 접합용 금속을 개시한다.As a means for achieving the above object, the present specification provides a melting concave portion formed by melting a metal surface by nanosecond pulsed laser irradiation; and an adsorption convex portion formed by adsorbing molten metal to the metal surface by the nanosecond pulse laser irradiation, wherein the protruding length of the adsorption convex portion is longer than the width direction length of the molten concave portion. Disclosed is a metal for joining.

또한, 상기 흡착 볼록부와 이웃하는 이웃하는 흡착 볼록부 사이에 형성되는 표면 오목부를 포함하며, 상기 흡착 볼록부의 돌출된 길이는 상기 표면 오목부의 폭 방향 길이보다 길게 이루어질 수 있다.In addition, a surface concave portion formed between the adsorption convex portion and the adjacent adsorption convex portion may be included, and a protruding length of the adsorption convex portion may be longer than a width direction length of the surface concave portion.

또한, 상기 용융 오목부와 이웃하는 용융 오목부 사이의 수평 거리는 10㎛ 내지 2000㎛로 이루어질 수 있다.In addition, a horizontal distance between the molten concavity and the adjacent fusion concavity may be in a range of 10 μm to 2000 μm.

또한, 상기 용융 오목부와 흡착 볼록부 사이의 수직 거리는 10 내지 100㎛로 이루어질 수 있다.In addition, a vertical distance between the melting concave portion and the adsorption convex portion may be 10 to 100 μm.

또한, 상기 용융 오목부는 상기 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 산화 피막이 제거된 금속 표면에 형성될 수 있다.In addition, the molten concave portion may be formed on the surface of the metal from which the oxide film has been removed by the nanosecond pulse laser irradiation.

또한, 상기 용융 오목부 및 흡착 볼록부는 제1 패턴부 및 상기 제1 패턴부와 어긋나게 형성된 제2 패턴부를 형성하고, 상기 제2 패턴부는 금속의 테두리를 따라 형성될 수 있다.In addition, the fusion concave portion and the adsorption convex portion may form a first pattern portion and a second pattern portion formed to be shifted from the first pattern portion, and the second pattern portion may be formed along an edge of the metal.

상술한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 명세서는 용융 오목부 및 흡착 볼록부가 형성된 금속 표면에 고분자 소재가 도포되어 형성되는 복합 성형체를 개시한다.As a means for achieving the above object, the present specification discloses a composite molded article formed by coating a polymer material on a metal surface on which a molten concave portion and an adsorption convex portion are formed.

상술한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 명세서는 Ti, Al, Fe, Mg 및 Cu의 군에서 선택된 금속 표면의 산화 피막을 제거하고, 상기 금속 표면에 용융 오목부 및 흡착 볼록부를 형성하는 나노초 펄스 레이저 조사 단계; 나노초 펄스 레이저 조사 단계를 통해 형성된 용융 오목부 및 흡착 볼록부를 연속으로 형성하여 패턴부를 형성하는 패턴 형성 단계; 상기 패턴 형성 단계를 통해 패턴부가 형성된 금속 표면에 고분자 소재를 도포하는 고분자 소재 도포 단계;를 포함하는 복합 성형체의 제조방법을 개시한다.As a means for achieving the above object, the present specification is a nanosecond pulse laser that removes the oxide film on the metal surface selected from the group of Ti, Al, Fe, Mg and Cu, and forms a fusion concave portion and an adsorption convex portion on the metal surface. investigation stage; a pattern forming step of continuously forming a fusion concave portion and an adsorption convex portion formed through the nanosecond pulse laser irradiation step to form a pattern portion; Disclosed is a method of manufacturing a composite molded body comprising; a polymer material application step of applying a polymer material to the metal surface on which the pattern part is formed through the pattern forming step.

또한, 상기 나노초 펄스 레이저 조사 단계는 펄스 폭: 30ns, 속도: 100mm/s 내지 2000mm/s, 출력: 20W 이하, 빔사이즈: 30 내지 40㎛의 나노초 펄스 레이저 사용 조건에서 진행될 수 있다.In addition, the nanosecond pulse laser irradiation step may be performed under the conditions of using a nanosecond pulse laser of a pulse width: 30 ns, a speed: 100 mm/s to 2000 mm/s, an output: 20 W or less, and a beam size: 30 to 40 μm.

또한, 상기 패턴 형성 단계는 제1 패턴 형성 단계 및 제2 패턴 형성 단계를 포함하고, 상기 제1 패턴 및 제2 패턴은 서로 어긋나게 형성되며, 상기 제2 패턴은 금속의 테두리를 따라 형성될 수 있다.In addition, the pattern forming step may include a first pattern forming step and a second pattern forming step, wherein the first pattern and the second pattern are formed to be shifted from each other, and the second pattern may be formed along a metal edge. .

본 발명의 실시예에 의한 표면적이 증대된 접합용 금속은 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 금속 표면에 용융 오목부 및 흡착 볼록부를 형성하기 때문에 표면적을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 흡착 볼록부를 통해 접합된 소재의 이탈을 방지하기 때문에 접합강도를 크게 향상시킬 수 있다.Since the bonding metal with increased surface area according to an embodiment of the present invention forms a fusion concave portion and an adsorption convex portion on the metal surface by nanosecond pulse laser irradiation, it is possible to increase the surface area as well as to increase the surface area of the material joined through the adsorption convex portion. Since separation is prevented, the bonding strength can be greatly improved.

도 1은 본 발명의 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 처리된 금속의 표면을 간략하게 도시한 도면이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 용융 오목부 및 흡착 볼록부에 의해 금속 표면에 형성된 패턴을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 복합 성형체의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 표면적이 증대된 접합용 금속의 단면을 관찰한 사진이다.
도 7은 본 발명의 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 표면적이 증대된 접합용 금속의 표면을 관찰한 사진이다.
1 is a diagram schematically showing the surface of the metal treated by the nanosecond pulsed laser irradiation of the present invention.
2 to 4 are diagrams showing patterns formed on the metal surface by the molten concave portion and the adsorption convex portion of the present invention.
5 is a view showing an example of a composite molded body according to the present invention.
6 is a photograph of observing a cross-section of a bonding metal having an increased surface area by irradiation with a nanosecond pulsed laser of the present invention.
7 is a photograph of observing the surface of the bonding metal having an increased surface area by the nanosecond pulsed laser irradiation of the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술사상이 이하에서 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following describes preferred embodiments of the present invention. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the technical idea of the present invention is not limited to the embodiment described below. In addition, the embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 예시를 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 때문에 가령 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수여야만 하는 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다. 덧붙여, 본 출원에서 사용되는 "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명확히 지칭하기 위하여 사용되는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것의 존재를 예비적으로 배제하고자 사용되는 것이 아님에 유의해야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific examples. Therefore, for example, a singular expression includes a plural expression unless the context clearly requires it to be singular. In addition, as used in this application, terms such as "comprises" or "includes" are used to clearly indicate that the features, steps, functions, components, or combinations thereof described in the specification exist, and other features It should be noted that the use is not intended to preliminarily exclude the existence of elements, steps, functions, components, or combinations thereof.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 명세서에서 명확하게 정의하지 않는 한, 특정 용어가 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 가령, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein should be regarded as having the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Accordingly, unless explicitly defined herein, specific terms should not be construed in an unduly idealistic or formal sense. For example, a singular expression herein includes a plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

또한, 본 명세서의 "약", "실질적으로" 등은 언급한 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.In addition, in this specification, "about", "substantially", etc. are used in or close to the numerical value when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented, and are used in a precise sense to help the understanding of the present invention. or absolute figures are used to prevent unreasonable use by unconscionable infringers of the mentioned disclosure.

이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표면적이 증대된 접합용 금속에 대하여 설명한다.Hereinafter, a bonding metal having an increased surface area according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 .

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 표면적이 증대된 접합용 금속은 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 금속(110)의 표면(111)에 형성된 용융 오목부(112) 및 흡착 볼록부(113)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the bonding metal having an increased surface area according to the present invention includes a fusion concave portion 112 and an adsorption convex portion 113 formed on the surface 111 of the metal 110 by nanosecond pulse laser irradiation. do.

용융 오목부(112)는 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 금속 표면(111)이 용융되어 형성되며, 일정 깊이를 갖도록 형성된다. 용융 오목부(112)는 연속적으로 형성될 수 있으며, 용융 오목부(112)와 이웃하는 용융 오목부(112) 사이의 수평 거리(D1)는 10㎛ 내지 2000㎛로 이루어질 수 있다. 용융 오목부(112)와 이웃하는 용융 오목부(112) 사이의 수평 거리(D1)가 10㎛ 내지 2000㎛로 이루어지는 경우, 금속 표면(111)에 미세한 패턴을 형성할 수 있으며, 이를 통해 금속(110) 상에 도포된 고분자 소재의 누설을 방지하여 제조비용을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 금속 표면(111) 상에 도포된 고분자 소재의 이탈을 방지하여 접합력을 향상시킬 수 있다. 여기서, 용융 오목부(112)는 금속 표면(111)보다 높이가 낮은 영역, 즉 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 금속 표면(111)이 용융되어 홈이 형성된 영역을 의미한다. 용융 오목부(112)는 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 산화 피막(F)이 제거된 금속 표면(111)에 직접 형성될 수 있다.The melting concave portion 112 is formed by melting the metal surface 111 by nanosecond pulse laser irradiation, and is formed to have a predetermined depth. The molten concave portion 112 may be continuously formed, and the horizontal distance D1 between the molten concave portion 112 and the adjacent molten concave portion 112 may be 10 μm to 2000 μm. When the horizontal distance D1 between the molten concavity 112 and the neighboring molten concavity 112 is 10 μm to 2000 μm, a fine pattern can be formed on the metal surface 111, through which the metal ( 110) by preventing leakage of the polymer material applied to the surface, as well as reducing the manufacturing cost, it is possible to prevent the separation of the polymer material applied on the metal surface 111, it is possible to improve the bonding strength. Here, the molten concave portion 112 refers to a region having a lower height than the metal surface 111 , that is, a region in which the metal surface 111 is melted by nanosecond pulse laser irradiation and a groove is formed. The molten concave portion 112 may be directly formed on the metal surface 111 from which the oxide film F has been removed by nanosecond pulse laser irradiation.

흡착 볼록부(113)는 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 용융된 금속이 금속 표면(111)에 흡착되어 형성된다. 흡착 볼록부(113)는 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 금속 표면(111)에서 제거된 금속의 일부분이 주변의 가까운 부위에 흡착 및 적층된 버(Burr)를 통해 형성될 수 있다. 여기서, 흡착 볼록부(113)는 금속 표면(111)보다 높이가 높은 영역, 즉 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 금속 표면(111)으로부터 돌출된 영역을 의미한다.The adsorption convex portion 113 is formed by adsorbing molten metal to the metal surface 111 by nanosecond pulse laser irradiation. The adsorption convex portion 113 may be formed through a burr in which a portion of the metal removed from the metal surface 111 by nanosecond pulse laser irradiation is adsorbed and stacked on a nearby portion thereof. Here, the adsorption convex portion 113 means a region higher than the metal surface 111 , that is, a region protruding from the metal surface 111 by nanosecond pulse laser irradiation.

흡착 볼록부(113)의 돌출된 길이(L)는 용융 오목부(112)의 폭방향 길이(W1)보다 길게 이루어질 수 있다. 흡착 볼록부(113)의 돌출된 길이(L)가 용융 오목부(112)의 폭방향 길이(W1)보다 길게 이루어질 경우, 금속(110)의 표면적을 보다 크게 증대시킬 수 있으며, 고분자 소재의 접합력을 향상시킬 수 있다. 여기서, 용융 오목부(112)의 폭 방향 길이(W1)는 용융 오목부(112)의 폭 길이 중 최대 폭의 길이를 의미한다.The protruding length L of the adsorption convex portion 113 may be longer than the width direction length W1 of the molten concave portion 112 . When the protruding length L of the adsorption convex portion 113 is longer than the width direction length W1 of the molten concave portion 112 , the surface area of the metal 110 can be increased to a greater extent, and the bonding strength of the polymer material can improve Here, the width direction length W1 of the fusion concave portion 112 means the length of the maximum width among the width lengths of the fusion concave portion 112 .

또한, 본 발명에 따른 표면적이 증대된 접합용 금속은 흡착 볼록부(113)와 이웃하는 흡착 볼록부(113) 사이에 형성되는 표면 오목부(114)를 포함할 수 있다. 표면 오목부(114)는 나노초 펄스 레이저 조사 시 흡착 볼록부(113)와 이웃하는 흡착 볼록부(113)가 서로 결합되어 금속(110)의 표면적이 줄어드는 것을 방지한다. 여기서, 표면 오목부(114)의 폭 방향 길이(W2)는 표면 오목부(114)의 폭 길이 중 최대 폭의 길이를 의미한다.In addition, the bonding metal having an increased surface area according to the present invention may include a surface concave portion 114 formed between the adsorption convex portion 113 and the adjacent adsorption convex portion 113 . The surface concave portion 114 prevents the surface area of the metal 110 from being reduced by bonding the adsorption convex portion 113 and the adjacent adsorption convex portion 113 to each other during nanosecond pulse laser irradiation. Here, the width direction length W2 of the surface concave portion 114 means the length of the maximum width among the width lengths of the surface concave portion 114 .

또한, 용융 오목부(112)와 흡착 볼록부(113) 사이의 수직 거리(D2)는 10 내지 100㎛로 이루어질 수 있다. 수직 거리(D2)는 용융 오목부(112)의 골과 흡착 볼록부(113)의 마루 사이의 수직한 거리, 즉 깊이를 의미한다.In addition, the vertical distance D2 between the melting concave portion 112 and the adsorption convex portion 113 may be 10 to 100 μm. The vertical distance D2 refers to a vertical distance between the trough of the melting concave portion 112 and the ridge of the adsorption convex portion 113 , that is, the depth.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 표면적이 증대된 접합용 금속의 용융 오목부(112) 및 흡착 볼록부(113)는 패턴부(120)를 형성할 수 있다. 패턴부(120)는 유입되는 고분자 소재의 이동을 안내하며, 복수의 용융 오목부(112) 및 흡착 볼록부(113)가 연속적으로 이어져 형성될 수 있다.2 to 4 , the molten concave portion 112 and the adsorption convex portion 113 of the bonding metal having an increased surface area according to the present invention may form the pattern portion 120 . The pattern part 120 guides the movement of the incoming polymer material, and a plurality of fusion concave parts 112 and adsorption convex parts 113 may be continuously formed.

금속(110)의 경우 표면 조도에 따라 젖음 특성이 변화되며, 본 발명에서는 표면 패터닝 형태의 변화를 통하여 친수성/소수성을 제어할 수 있다. 즉, 레이저에 의하여 표면에 일정한 규칙을 가로와 세로방향으로 일정 간격을 가지고 표면에 패터닝을 실시할 수 있다. 표면 패터닝 작업은 펄스 레이저의 광학계를 활용하여 간격과 패턴의 깊이를 조절하여 이루어질 수 있으며, 생성된 패턴은 표면에서 가지는 형태가 삼각형, 사각형, 육각형 등 자유로운 형태를 가질수 있다. 즉, 레이저의 스캔 방향에 따라 격자의 형태는 삼각형, 사각형, 육각형 등으로 제어 가능하며 레이저의 노출시간에 따라서 요철의 깊이 및 형태를 변화시킬 수 있다.In the case of the metal 110, the wettability characteristics change according to the surface roughness, and in the present invention, hydrophilicity/hydrophobicity can be controlled by changing the surface patterning shape. That is, patterning can be performed on the surface by using a laser at regular intervals in the horizontal and vertical directions with a certain rule on the surface. The surface patterning operation can be made by adjusting the spacing and the depth of the pattern by using the optical system of the pulsed laser, and the generated pattern can have a free shape such as a triangle, a square, and a hexagon on the surface. That is, according to the scanning direction of the laser, the shape of the grid can be controlled to be a triangle, a rectangle, a hexagon, etc., and the depth and shape of the unevenness can be changed according to the exposure time of the laser.

패턴부(120)는 제1 패턴부(121) 및 제2 패턴부(122)를 포함할 수 있다. 제2 패턴부(122)는 제1 패턴부(121)와 어긋나게 형성될 수 있으며, 제2 패턴부(122)는 금속(110)의 테두리를 따라 형성될 수 있다.The pattern unit 120 may include a first pattern unit 121 and a second pattern unit 122 . The second pattern part 122 may be formed to be shifted from the first pattern part 121 , and the second pattern part 122 may be formed along the edge of the metal 110 .

제1 패턴부(121)는 고분자 소재의 유입 방향(E)과 나란한 방향으로 형성될 수 있으며, 제2 패턴부(122)는 고분자 소재의 유입 방향(E)과 어긋난 방향으로 금속(110)의 테두리를 따라 형성될 수 있다. 또한, 제2 패턴부(122)는 고분자 소재의 유입 방향(E)에 대해 어긋난 방향으로 형성되되, X자 형태로 마련되어 금속(110)의 테두리를 따라 형성될 수 있다. 이 경우, 도포 초기 고분자 소재의 신속한 유입이 가능한 동시에 유입된 고분자 소재의 누설을 방지할 수 있으며, 고분자 소재의 흡착 또는 사출 시 금속 테두리와 고분자 소재 간의 접합력을 증대시켜 금속 테두리로부터 고분자 소재가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.The first pattern part 121 may be formed in a direction parallel to the inflow direction (E) of the polymer material, and the second pattern part 122 is formed of the metal 110 in a direction shifted from the inflow direction (E) of the polymer material. It may be formed along the edge. In addition, the second pattern portion 122 may be formed in a direction shifted from the inflow direction E of the polymer material, provided in an X-shape, and formed along the edge of the metal 110 . In this case, it is possible to quickly introduce the polymer material in the initial stage of application, and at the same time prevent leakage of the introduced polymer material. it can be prevented

본 발명의 일 실시예에 의한 표면적이 증대된 접합용 금속은 Ti, Al, Fe, Mg 및 Cu의 군에서 선택된 금속(110)으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 금속 표면(111)에 안정한 산화 피막(F)이 형성되는 Ti 및 Al에서 선택된 금속(110)으로 이루어질 수 있다.The bonding metal with increased surface area according to an embodiment of the present invention may be made of a metal 110 selected from the group consisting of Ti, Al, Fe, Mg and Cu, and preferably a stable oxide film on the metal surface 111 . (F) may be formed of a metal 110 selected from Ti and Al.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 성형체는 용융 오목부(112) 및 흡착 볼록부(113)로 이루어진 패턴부(120)가 형성된 금속(110)의 표면(111)에 고분자 소재(130)가 도포되어 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the composite molded body according to an embodiment of the present invention has a polymer on the surface 111 of the metal 110 on which the pattern part 120 composed of the melting concave part 112 and the adsorption convex part 113 is formed. The material 130 may be applied and formed.

복합 성형체는 패턴부(120)가 형성된 금속 표면(111) 상에 고분자 소재(130)가 도포되어 형성될 수 있으며, 도 5와 같이 복수의 금속 표면(111) 사이에 고분자 소재(130)가 도포되어 형성될 수 있다. 또한, 복합 성형체는 Ti, Al, Fe, Mg 및 Cu 등의 동종 금속간 접합을 통해 형성될 수 있으며, Ti, Al, Fe, Mg 및 Cu의 금속과 비금속 사이에 금속이 삽입되어 형성될 수 있다.The composite molded body may be formed by coating the polymer material 130 on the metal surface 111 on which the pattern part 120 is formed, and as shown in FIG. 5 , the polymer material 130 is applied between the plurality of metal surfaces 111 . can be formed. In addition, the composite molded body may be formed by bonding between metals of the same type such as Ti, Al, Fe, Mg, and Cu, and may be formed by inserting a metal between a metal and a non-metal of Ti, Al, Fe, Mg, and Cu. .

이하에서는 본 발명에 따른 복합 성형체의 제조방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a composite molded body according to the present invention will be described.

본 발명의 일 예에 따른 복합 성형체의 제조방법은 나노초 펄스 레이저 조사 단계, 패턴 형성 단계 및 고분자 소재 도포 단계를 포함한다.A method for manufacturing a composite molded body according to an embodiment of the present invention includes a nanosecond pulsed laser irradiation step, a pattern forming step, and a polymer material application step.

나노초 펄스 레이저 조사 단계는 Ti, Al, Fe, Mg 및 Cu의 군에서 선택된 금속 표면(111)의 산화 피막(F)을 제거하고, 금속 표면(111)에 용융 오목부(112) 및 흡착 볼록부(113)를 형성한다.The nanosecond pulse laser irradiation step removes the oxide film (F) of the metal surface 111 selected from the group of Ti, Al, Fe, Mg and Cu, and melts concave portions 112 and adsorption convex portions on the metal surface 111 . (113) is formed.

나노초 펄스 레이저 조사 단계는 펄스 폭: 30ns, 속도: 100mm/s 내지 2000mm/s, 출력: 20W 이하, 빔사이즈: 30 내지 40㎛의 나노초 펄스 레이저 사용 조건에서 진행될 수 있다.The nanosecond pulse laser irradiation step may be performed under conditions of using a nanosecond pulse laser of a pulse width: 30 ns, a speed: 100 mm/s to 2000 mm/s, an output: 20 W or less, and a beam size: 30 to 40 μm.

나노초 펄스 레이저를 사용할 경우, 피코초, 펨토초 펄스 레이저에 비해 고속으로 표면처리가 가능하며, 금속 표면(111)의 산화 피막(F)을 제거하는 동시에 음각의 용융 오목부(112) 및 양각의 흡착 볼록부(113)를 형성할 수 있다.When nanosecond pulsed laser is used, surface treatment is possible at high speed compared to picosecond and femtosecond pulsed lasers, and while removing the oxide film (F) on the metal surface 111, the intaglio melting concavity 112 and the embossing are adsorbed. The convex portion 113 may be formed.

도 6 및 도 7을 참조하면, 나노초 펄스 레이저 조사 단계를 통해 산화 피막(F)이 제거된 Ti의 표면(111)에 음각의 용융 오목부(112) 및 양각의 흡착 볼록부(113)가 형성됨을 확인할 수 있으며, 흡착 볼록부(113)의 돌출된 길이(L)가 용융 오목부(112) 및 표면 오목부(114)의 폭 방향 길이(W1, W2)보다 길게 이루어짐을 확인할 수 있다.6 and 7 , an intaglio melting concave portion 112 and an embossing adsorption convex portion 113 are formed on the surface 111 of Ti from which the oxide film F has been removed through the nanosecond pulse laser irradiation step. can be confirmed, and it can be confirmed that the protruding length L of the adsorption convex portion 113 is longer than the width direction lengths W1 and W2 of the melting concave portion 112 and the surface concave portion 114 .

패턴 형성 단계는 나노초 펄스 레이저 조사 단계를 통해 형성된 용융 오목부(112) 및 흡착 볼록부(113)를 연속으로 형성하여 패턴부(120)를 형성한다. 패턴 형성 단계는 제1 패턴 형성 단계 및 제2 패턴 형성 단계를 포함하고, 제1 패턴 및 제2 패턴은 서로 어긋나게 형성되며, 제2 패턴은 금속의 테두리를 따라 형성될 수 있다.In the pattern forming step, the pattern portion 120 is formed by continuously forming the melting concave portion 112 and the adsorption convex portion 113 formed through the nanosecond pulse laser irradiation step. The pattern forming step may include a first pattern forming step and a second pattern forming step, wherein the first pattern and the second pattern are formed to be shifted from each other, and the second pattern may be formed along the edge of the metal.

고분자 소재 도포 단계는 패턴 형성 단계를 통해 패턴부(120)가 형성된 금속 표면에 고분자 소재(130)를 도포한다. 고분자 소재 도포 단계는 패턴부(120)가 형성된 금속 표면(111)에 고분자 소재(130)를 흡착 또는 사출하여 진행될 수 있다. 고분자 소재 도포 단계는 금속 측면의 한 방향에서 고분자 소재(130)가 유입되거나 금속 표면(111)의 상부에서 금속 표면(111)을 향해 고분자 소재(130)가 유입되어 진행될 수 있다.In the polymer material application step, the polymer material 130 is applied to the metal surface on which the pattern part 120 is formed through the pattern forming step. The polymer material application step may be performed by adsorbing or injecting the polymer material 130 onto the metal surface 111 on which the pattern part 120 is formed. In the step of applying the polymer material, the polymer material 130 may be introduced from one direction of the metal side or the polymer material 130 may be introduced from the upper portion of the metal surface 111 toward the metal surface 111 .

상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.In the above description, exemplary embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and those of ordinary skill in the art will not depart from the concept and scope of the following claims. It will be appreciated that various modifications and variations are possible.

Claims (10)

나노초 펄스 레이저 조사에 의해 금속 표면이 용융되어 형성되는 용융 오목부; 및
상기 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 용융된 금속이 상기 금속 표면에 흡착되어 형성되는 흡착 볼록부;를 포함하며,
상기 흡착 볼록부의 돌출된 길이는 상기 용융 오목부의 폭 방향 길이보다 길게 이루어지는 표면적이 증대된 접합용 금속.
a fusion recess formed by melting a metal surface by nanosecond pulsed laser irradiation; and
and an adsorption convex portion formed by adsorbing the metal molten by the nanosecond pulse laser irradiation to the metal surface;
The protruding length of the adsorption convex portion is longer than the width direction length of the molten concave portion.
제1항에 있어서,
상기 흡착 볼록부와 이웃하는 이웃하는 흡착 볼록부 사이에 형성되는 표면 오목부를 포함하며, 상기 흡착 볼록부의 돌출된 길이는 상기 표면 오목부의 폭 방향 길이보다 길게 이루어지는 표면적이 증대된 접합용 금속.
According to claim 1,
and a surface concave portion formed between the adsorption convex portion and a neighboring adsorption convex portion, wherein a protruding length of the adsorption convex portion is longer than a width direction length of the surface concave portion.
제1항에 있어서,
상기 용융 오목부와 이웃하는 용융 오목부 사이의 수평 거리는 10㎛ 내지 2000㎛로 이루어지는 표면적이 증대된 접합용 금속.
According to claim 1,
The horizontal distance between the molten concavity and the adjacent molten concavity is 10 µm to 2000 µm, and the surface area of the joining metal is increased.
제1항에 있어서,
상기 용융 오목부와 흡착 볼록부 사이의 수직 거리는 10 내지 100㎛로 이루어지는 표면적이 증대된 접합용 금속.
According to claim 1,
A metal for joining with an increased surface area, the vertical distance between the molten concave portion and the adsorption convex portion being 10 to 100 μm.
제1항에 있어서,
상기 용융 오목부는 상기 나노초 펄스 레이저 조사에 의해 산화 피막이 제거된 금속 표면에 형성되는 표면적이 증대된 접합용 금속.
According to claim 1,
The molten concave portion is formed on the surface of the metal from which the oxide film has been removed by irradiation with the nanosecond pulsed laser, and has an increased surface area for joining metal.
제1항에 있어서,
상기 용융 오목부 및 흡착 볼록부는 제1 패턴부 및 상기 제1 패턴부와 어긋나게 형성된 제2 패턴부를 형성하고, 상기 제2 패턴부는 금속의 테두리를 따라 형성되는 표면적이 증대된 접합용 금속.
According to claim 1,
The fusion concave portion and the adsorption convex portion form a first pattern portion and a second pattern portion formed to be displaced from the first pattern portion, and the second pattern portion is formed along an edge of the metal for bonding with an increased surface area.
제1항 내지 제6항 중 하나의 항에 있어서,
상기 용융 오목부 및 흡착 볼록부가 형성된 금속 표면에 고분자 소재가 도포되어 형성되는 복합 성형체.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
A composite molded article formed by coating a polymer material on the surface of the metal on which the fusion concave portion and the adsorption convex portion are formed.
Ti, Al, Fe, Mg 및 Cu의 군에서 선택된 금속 표면의 산화 피막을 제거하고, 상기 금속 표면에 용융 오목부 및 흡착 볼록부를 형성하는 나노초 펄스 레이저 조사 단계;
나노초 펄스 레이저 조사 단계를 통해 형성된 용융 오목부 및 흡착 볼록부를 연속으로 형성하여 패턴부를 형성하는 패턴 형성 단계;
상기 패턴 형성 단계를 통해 패턴부가 형성된 금속 표면에 고분자 소재를 도포하는 고분자 소재 도포 단계;를 포함하는 복합 성형체의 제조방법.
A nanosecond pulse laser irradiation step of removing the oxide film on the surface of a metal selected from the group consisting of Ti, Al, Fe, Mg and Cu, and forming a fusion concave portion and an adsorption convex portion on the metal surface;
a pattern forming step of continuously forming a molten concave portion and an adsorption convex portion formed through the nanosecond pulsed laser irradiation step to form a pattern portion;
A method of manufacturing a composite molded body comprising a; a polymer material application step of applying a polymer material to the metal surface on which the pattern part is formed through the pattern forming step.
제8항에 있어서,
상기 나노초 펄스 레이저 조사 단계는 펄스 폭: 30ns, 속도: 100mm/s 내지 2000mm/s, 출력: 20W 이하, 빔사이즈: 30 내지 40㎛의 나노초 펄스 레이저 사용 조건에서 진행되는 복합 성형체의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The nanosecond pulsed laser irradiation step is a method of manufacturing a composite molded body in which a pulse width: 30ns, speed: 100mm/s to 2000mm/s, output: 20W or less, beam size: 30 to 40㎛ using a nanosecond pulse laser.
제8항에 있어서,
상기 패턴 형성 단계는 제1 패턴 형성 단계 및 제2 패턴 형성 단계를 포함하고, 상기 제1 패턴 및 제2 패턴은 서로 어긋나게 형성되며, 상기 제2 패턴은 금속의 테두리를 따라 형성되는 복합 성형체의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The pattern forming step includes a first pattern forming step and a second pattern forming step, wherein the first pattern and the second pattern are formed to be shifted from each other, and the second pattern is formed along the edge of the metal. Way.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116652390A (en) * 2023-07-28 2023-08-29 中国人民解放军空军工程大学 In-situ repair laser removal polishing method and device for aviation composite material structure

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150092872A (en) * 2014-02-06 2015-08-17 주식회사 우전앤한단 Member having connection of heterogeneous material and manufacturing method thereof
JP2016132131A (en) * 2015-01-19 2016-07-25 ヤマセ電気株式会社 Metallic material joined with dissimilar material having airtightness in phase boundary between dissimilar material and metallic material, material joined with dissimilar material having airtightness in phase boundary between dissimilar materials

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150092872A (en) * 2014-02-06 2015-08-17 주식회사 우전앤한단 Member having connection of heterogeneous material and manufacturing method thereof
JP2016132131A (en) * 2015-01-19 2016-07-25 ヤマセ電気株式会社 Metallic material joined with dissimilar material having airtightness in phase boundary between dissimilar material and metallic material, material joined with dissimilar material having airtightness in phase boundary between dissimilar materials

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116652390A (en) * 2023-07-28 2023-08-29 中国人民解放军空军工程大学 In-situ repair laser removal polishing method and device for aviation composite material structure
CN116652390B (en) * 2023-07-28 2023-10-20 中国人民解放军空军工程大学 In-situ repair laser removal polishing method and device for aviation composite material structure

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