KR910003745B1 - 부식방지 처리 공정 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

부식방지 처리 공정
제 1 및 2 도는 본 발명으로 얻어질 수 있는 결과의 도시도.
본 발명은 금속의 부식에 관한 것이며 특히 염소나 황을 포함하는 물질과의 상호 작용으로 인한 부식에 관한 것이다.
구리, 니켈 및 은과 같은 금속은 광범위하게 사용되므로 매우 중요하다. 상기 금속물은 장식물을 치장할 목적으로 사용될 뿐만 아니라, 금속의 전기적, 구조적 특성에 크게 의존하는 전자 산업과 같은 수많은 산업에서 사용되고 있다.
상기 금속이 장식적, 구조적 목적으로 사용되든, 고도 기술의 제품을 만들어내기 위해 사용되든, 금속 표면의 부식 즉, 황화 또는 염화는 많은 경우에 있어서 금속의 유용성을 심각하게 저하시킨다. 장식물로서 또는 전자 산업에서 사용되는 구조물로서 쓰여지는 금속의 부식을 방지 또는 방해하기 위한 여러가지 수단이 개발되어 왔다. 예로서, 대상물을 래퍼(wrapper)로 둘러싸는데, 여기서 래퍼 자체에 또는 래퍼내에 놓인 대상물에는 휘발성 유기부식 억제제(VCI)가 포함된다.
시클로헥사민 암모늄 벤조에이트와 같은 VCI는 보호하려는 금속을 건조시키고 코팅하여 부식 저항력을 제공한다. 예로서, 종이에 VCI가 스며들게 하여 보호할 물품을 포함하는 중합체 백(polymer bag)내에 놓여지게 한다.
광범위한 사용에도 불구하고, VCI를 사용하는 것과 같은 전형적인 부식 방지 공정은 모든 응용에 있어서 완전히 만족스럽지는 못하다. 예로서, 전자 산업에서는 금속 대상물을 유기 물질로 코팅하는 것이 종종 바람직하지 못하다. 코팅의 단점은 금속 대상물이 오염에 민감한 처리하에 있을 때 특히 심각한 것이다. 예를들면 VLSI 회로의 패키지에 사용되는 리드 프레임을 보호하려는 경우에 있어서, VLSI칩의 리드 와이어는 리드 프레임에 용접된다.
상기 용접은 소량의 오염물이 존재할지라도 성공적으로 완수되지 못한다. 리드 프레임이 VCI에 의해 보호되는 경우, 세밀하고 비용이 많이 드는 세척 공정이 없는한 후속의 용접은 이루어질 수 없다. 따라서, 전자칩의 제조등에 응용되는 경우, VCI는 유익하지 못하다. 그 결과 리드 프레임은 보통 보호되지 않으며 부식된 부분은 리드 프레임이 사용되기전에 제거된다. 오염의 문제는 피할지라도 상당한 낭비가 초래된다.
더우기, 장식물 또는 전자 구조물의 보호와 같은 많은 응용에 있어서, 휘발성 부식 억제제는 충분한 기간동안 효력을 유지하지 못한다. 휘발성 부식 억제제의 보호 기간은, 모든 휘발성 유기 물질이 매개체, 말하자면 VCI가 스며든 종이로부터 증발된 후 곧 종결된다.
그러나, 상기 종결은 쉽게 검출되지 않으며, 부식 방지 단계는 유지되지 못한다. 따라서 오염에 민감한 경우 또는 장기간의 보호를 요하는 경우에, 현재의 부식 방지 방법은 종종 수용 가능하지 않은 것이다.
대상물이 중합체 백과 같은 봉합 구조체에 의해 둘러싸여졌을 때, 둘러싸고 있는 구조체내의 환경으로부터의 부식은, 가스 상태의 황이나 염소를 포함하는 물질이 상기 봉합 구조체를 투과하여 생기는 부식보다 훨씬 덜하다. 부식성 물질의 투과는 구리나 알루미늄과 같은 스케빈져(scavenger)를 중합체내에 포함시킴으로서 상당히 방지된다. 예로서, 구리나 알루미늄 입자를 중합체내로 도입하고, 중합체 즉, 저밀도 폴리에틸렌을 백(bag)으로 형성하여 백을 제조한다. 휘발성 물질이 사용되지 않으므로, 오염 문제가 발생되지 않는다. 더우기, 비교적 심각한 환경에서도 부식 방지가 장시간 동안 유지된다. 예로서, 백만분의 2의 H2S속의 은은 1년이상 동안 보호될 수 있다.
상술한 바와같이, 황이나 염소를 포함하는 물질에 의한 은이나 구리와 같은 금속의 부식은, 상기 금속을 포함는 대상물을 특정한 봉합 구리체로 둘러쌈으로서 상당한 시간동안 피할 수 있다. 특히, 상기 구조체를 형성하는 중합체 물질은 구리나 알루미늄의 충분한 표면적을 포함하여야 한다.
중합체의 조성이 결정적인 것은 아니다. 예로서, 저밀도 폴리에틸렌과 같이 백으로 용이하게 형성되는 중합체이면 유용하게 사용된다. 유사하게, 구조적인 지지체 판으로 형성되는 열경화성 물질도 또한 사용가능하다. 예로서, 폴리에스터 열경화성 물질은 박스로 형성되어 보호될 금속을 저장하는데 사용된다.
상술한 바와같이, 황이나 염소를 포함하는 물질에 의한 부식은 주로 둘러싸고 있는 구조체를 통과하는 환경의 투과에 의해 야기되는 것이지, 둘러싸고 있는 구조체가 닫혀졌을 때 그 안에 포함되는 가스에 의한 것은 아니다.
그러나, 투과이외의 과정을 통해 상기 환경속에 부식 가스가 들어오는 1조분의 일이하의 레벨로 제한하는 포위 구조체를 사용하는 것이 바람직하다.
중합체내에 혼합되는 특정 금속은 보호될 금속에 의해 좌우된다. 예로서, 황을 포함하는 물질에 의한 부식으로부터 은이나 구리를 보호하기 위해서는, 중합체내에 구리나 알루미늄을 집어넣는 것이 좋다. 그런데, 투과 환경으로부터 황을 포함하는 물질을 제거하는데 있어서 구리가 보다 효과적이다. 염소가 포함된 물질로부터 알루미늄이나 황등과 같은 금속을 보호하기 위해서는, 중합체 구조체내에 구리를 포함시키는 것이 알루미늄을 사용하는 것보다 더 효과적이다.
보호금속, 즉 알루미늄 또는 구리의 표면적이 클수록 보다 효과적으로 부식 방지가 된다. 일반적으로 보호 금속의 입자는 중합체내에 분산된다. 중합체내에 분산된 금속의 얇은 조각(금속 구와 반대 개념)은 단위중량당보다 큰 표면적을 제공하여 따라서 부식으로부터 보다 효과적으로 보호할 수 있다. 그러나, 구면 입체와 같은 입자도 보호 기능을 제공하며, 배제되지 않는다.
결정적인 것은 아닐지라도 전형적으로, 7.0×10-6㎠보다 큰, 양호하게는 4.5×10-6cm-보다 큰 금속 입자 표면적을 가지는 중합체 구조가 유용하게 사용된다. 포위 구조체의 내부 표면적과 금속 표면적 사이의 비율이 1㎠/㎠보다 크도록 양호하게는 1.5보다 크도록 하는 것이 바람직하다.
포위 구조체의 내부 또는 외부 표면에 도금하는 것은 적절한 보호 기능을 제공하지 못한다. 도금에 있어서의 구멍이나 틈은 부식성 가스를 지나치게 투과시킨다. 그러나 매립된 입자 사용함과 함께 도금층을 사용하는 것은 배제되지 않는다.
대부분의 중합체에 있어 구리 및 알루미늄의 존재는 중합체 특성의 물리적인 질저하를 야기시킨다. 일반적으로 상기 질 저하는 분산된 금속의 중량 퍼센트가 35중량퍼센트 이상이 될때까지는 중합체의 강도를 수용할 수 없을 정도로 감소시키지는 않는다. 중합체에서 금속의 중량 퍼센트가 증가함에 따라 보호 기간이 증가하므로, 필수적이 아닐지라도 수용 가능한 중합체 특성의 저하 한계내에서 가능한한 중합체내에 많은 금속을 집어넣는 것이 유리하다.
예로서, 저밀도 폴리에틸렌 백에 있어 35퍼센트까지의 중량 퍼센트는 백의 물리적 보존성을 실제적으로 감소시키지 않는다(백의 물리적 보존성이 아직 양호할지라도, 금속이 없을 때의 강도에 비해서는 감소된다.)
중합체내에 보호 금속을 도입하는 것은 통상적인 몇몇의 중합체 화학 처리 기술에 의해 이루어진다. 예로서 입자 형태의 금속은, 1956년 뉴욕 소재의 인터사이언스 퍼블리케이션 리미티드사의 알.에이.브이.래프 및 제이.비.앨리슨에 의한, "폴리에틸렌" 페이지 399에서 기술되어 있는 바와같이, 내부 혼합기에 의해 중합체내로 도입된다. 중합체는 상기 책자의 페이지 401에 설명된 캐비어 컷(caviar cut) 방법에 의해 펠릿으로 형성된 다음, 1949년 "듀퐁 매거진"에 기술된 바와같이, 돌출 송풍 몰딩에서와 같은 절차에 의해 소정의 포위 구조로 형성된다.
본 발명은 보호 기능의 종결을 색의 변화에 의해 알 수 있다는 이점을 가진다. 예로서, 중합체내의 구리입자가 투과 환경으로부터의 황 함유 물질을 포착하면, 화학 반응이 일어나서 검은색 물질을 만들어낸다. 따라서, 보호 기능의 실제적 감소는 백의 외부에 검은 색이 형성되는 것으로써 알 수 있으며, 효력의 전체손실은 백의 외부 및 내부 표면상에 짙은 검은 색이 형성됨으로써 나타내진다. 유사하게, 상기 환경과 알루미늄과의 상호 작용은 노란색 변화를 발생시킨다.
다음의 예는 본 발명의 이용에 있어서 사용되는 조건을 설명한다.
[예 1]
7μm 지경의 구리 가루가 다양한 레벨로 함유된 저밀도 폴리에틸렌으로 된 펠릿이 준비된다. 사용된 함유 레벨은 구리가 35,35,45중량퍼센트로 되어 있는 것이다. 펠릿은 브레이벤더 돌출 장치를 사용하여 중합체백으로 형성된다. 상기 백은 2밀 ±15퍼센트의 두께 및 대략,
Figure kpo00001
인치의 폭으로 만들어지며, 7인치마다 잘려져 가열 밀봉된다. 집적 회로 칩 캐리어용의 은으로된 리드 프레임이 각각의 백에 놓여진다. 상기 백은 확실하게 적절한 밀봉을 하기 위해 각각의 가장자리에서 세번 가열 밀봉된다.
각각의 레벨로 구리가 함유된 물질로 만들어진 몇개의 백이 챔버내에 놓여진다. 상기 챔버는 배기된 후 순수한 하이드로겐 설파이드로 다시 채워진다. 14일간의 테스트 기간동안 각각의 함유 레벨의 벽은 간격을 두고 놓여진다. 리드 프레임상에 황화물이 성장된 레벨은, 1981년 지.더블유.캄로트에 의한 "응용 분광학", 35,324에 기술된 바와같이, 에너지 분산 X-선 분석을 이용하여 측정된다. 제 1 도는 14일후에 측정된 여러가지 함유 퍼센트에 대한 설파이드의 두께를 도시한다.
제 2 도는 35중량퍼센트의 구리가 함유된 샘플에 대해 14일이 경과한 후의 결과를 도시한다. 낮은 농도로는 장시간동안 가시적인 부식 수준을 보이기 어려우므로, 하이드로겐 설파이드 대기 농도는 매우 높게 되어 있다는 점에 유의해야겠다.

Claims (5)

  1. 금속 영역을 포함하고 있는 물품을 부식으로부터 보호하기 위한 공정으로서, 상기 보호 기능을 제공하는 수단을 가진 봉합체내에 상기 물품을 위치시키는 단계를 구비하는 부식 방지 처리 공정에 있어서, 상기 봉합체는 중합체를 구비하고 상기 보호 기능을 제공하는 상기 수단은 입자를 구비하며, 보호 금속인 상기 입자는 알루미늄과 구리로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고 상기 입자는 상기 중합체내에 매립되며, 상기 보호 금속의 표면적은 상기 부식을 지연시키기에 충분한 것을 특징으로 하는 부식 방지 처리 공정.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 물품은 전자 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 부식 방지 처리 공정.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 금속은 은을 포함하는 것을 특징으로 하는 부식 방지 처리 공정.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 봉합체는 백을 포함하는 것을 특징으로 하는 부식 방지 처리 공정.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 봉합체는 백을 포함하는 것을 특징으로 하는 부식 방지 처리 공정.
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