전주기술은 전기도금을 이용하여 몰드 위에 도금한 후 도금층만을 분리하여 부품을 만들거나 정밀한 형상의 표면을 복제하려는 금속 성형공정의 하나이다. 최근 고분자소재용 미소금형 제조에 전주기실의 응용이 확대되면서 니켈뿐만 아니라 니켈합금전주에까지 관심이 고조되고 있으며 니켈합금전주는 합금피막의 요구조건에 따라 Co, Fe, Mn, W, P 등 다양한 원소를 합금원소로 선택가능하다는 장점이 있다. 그러나 국내 전주기술은 설파민산 니켈을 중심으로 활발히 진행되어 왔으나, 니켈합금 전주에 대한 연구는 미비한 상태다. 이는 전주 기술이 전류밀도, 도금액 조성, pH, 온도 교반조건 등과 관련된 복합기술로서 최적의 피막 제조를 위해서는 도금액 개발과 함께 적잘한 전주장비 개발이 병행되어야 하는 복잡한 작업이기 때문이다. 본 연구에서는 몰드금형 제작용 전주니켈도금액을 제작하기 위해 고경도, 저응력의 이원계 NiX 도금액을 제조에 대한 내용을 다루었다.
한국표면공학회 2011년도 춘계학술대회 및 Fine pattern PCB 표면 처리 기술 워크샵
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pp.63-64
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2011
니켈 알러지를 일으키지 않는 전주 부품 개발을 위해 Ni을 대체할 수 있는 전주 소재로 Ni-Fe 합금과 Fe에 대한 전주 공정을 개발하였다. Ni-Fe 합금 전주의 경우 전주품의 표면 내식성 강화를 위해 Cr 나노입자를 이용한 복합전주를 실시하여, Ni 전주품과 내부식성, 니켈 용출 비교 분석 실험을 하였다. 또한 Ni을 완전히 배제하기 위해 새로운 시도로서 순 Fe 전주 공정 기술을 개발하였다. 제조된 Fe 전주품의 내식성 향상을 위한 실리카 코팅 등의 표면처리에 대한 효과도 분석하였다.
연구에서는 니켈 함량에 탄소섬유강화 에폭시 기지 복합재료의 전자파 차폐효과에 대해 고찰을 위해 탄소섬유표면에 시간의 변수에 따른 무전해 도금을 실시하였다. 탄소섬유 표면의 특성은 주사전자현미경과 X-선광전자분광법으로 측정하였고 전기적 특성은 4단자법으로 분석을 진행하였다. 복합재료의 전자파 차폐효과는 흡수와 반사 두 가지 방법으로 분석을 진행하였다. 실험 결과로부터 전자파 차폐효과는 탄소섬유 표면에 코팅된 니켈 함량이 증가됨에 따라 순차적으로 증가되는 것이 확인되었으나, 고주파 영역에서는 과량의 니켈 도금이 더 이상의 전자파 차폐효율을 증가시키지 않는 것이 확인되었다. 결론적으로 니켈 함량이 탄소섬유 복합재료의 전자파 차폐효과를 결정하는 요소가 될 수 있다고 판단되나, 특정 주파수마다 최적화된 금속도입 함량에 대한 변수가 있을 수 있다고 판단된다.
현재 전주 국내에서는 전주에 대한 관심이 조금씩 증가하는 추세지만 그 활용 영역은 많지 않다. 최근들어 휴대폰 관련 부품과 LCD디스플레이의 핵심부품인 도광판 사출금형에 집중되어 있다. 본 연구에서는 반도체 웨이퍼 절단용 블레이드 제작을 목표로 Ni 전주도금층에 조밀하게 $Al_2O_3$를 분산시키는데 목표를 삼았다. 전주(electroforming)를 이용한 Ni-$Al_2O_3$를 첨가한 설파민산 니켈욕에 Surfactant의 양을 조절하며 Sodium Lauryl Sulfate의 첨가량이 많아질수록 Nickel 전주도금층 표면에 $Al_2O_3$는 접착되어지지 않고, 도금층의 두께는 두꺼워졌다. Surfactant의 첨가로인하여 Ni 전주도금층의 표면 장력이 감소하여 $Al_2O_3$를 감싸고 Ni 전주도금층이 성장하여야하는데 교반하는 과정에서 $Al_2O_3$ 입자들이 용액의 흐름에 따라 떨어져 나갔다.
무반사 효과를 보이는 나방눈을 관찰해보면 눈 표면에 회전포물체 형상 나노패턴이 형성된 것을 확인할 수 있다. 본 논문에서는 회전포물체 형상 AAO를 제작하였으며 이 마스터를 이용해 전주공정으로 니켈스탬퍼를 제작하였다. 제작된 father, mother 니켈스탬퍼 윗면의 나노패턴 형상을 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)으로 확인하였다.
나노임프린팅 기술을 이용하여 원기둥형 나노 패턴을 갖는 도광판을 제작하였다. 나노 임프린트 공정을 이용하기 위해서는 니켈 스탬퍼가 필요하기 때문에 이를 제작하기 위하여 실리콘 웨이퍼 상에 건식식각을 이용하여 실리콘 몰드를 제작하였다. 제작된 실리콘 몰드를 전주도금을 이용하여 니켈 스탬퍼를 제작하였다. 제작된 니켈 스탬퍼를 사용한 나노임프린트 공정을 통해 원기둥 나노패턴을 갖는 도광판을 제작하였다.
In order to improve the electromagnetic shielding rate of Carbon Fiber (CF), it was produced using the nickel nano-powder impregnating method. Using two types of nickel powder having thicknesses of 50 ㎛ and 100 ㎛, and a thermoplastic elastomer resin, a compound containing 10-20% nickel content was mixed and then manufactured through an extruder. The CF coated with the compound was woven and manufactured using a 1-ply specimen. The final nickel content of the specimen was verified using TGA and the distribution of nickel powder on the CF surface was verified using SEM. The metal shows a high shielding rate in the low-frequency band, but the shielding rate decreases at higher-frequency bands. The CF improves at the higher frequency band, and metals reflect electromagnetic waves while carbon absorbs electromagnetic waves. The study of shielding materials, which are stronger and lighter than metal, by using CF lighter than metal and enabling the shielding rate from low-frequency band to high-frequency band, confirmed that the larger the area coated with nickel nano-powder, the better the electromagnetic shielding performance. In particular, CF coated with a thickness of 100 ㎛ has a shielding rate similar to that of copper and can also be used for EV/HEV automotive cables and other applications in the future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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