Ni-Co 합금전주는 순수 Ni전주에 비해 기계적 물성(경도, 인장물성), 내식성. 내마모성, 그리고 자기적 특성이 매우 우수한 특성이 있다. 미국, 영국, 독일등에서는 이미 1960~1970년경에 Ni-Co합금도금 및 전주에 대한 연구가 활발히 이루어져 금형, 메쉬, 롤 스크린 등 다양한 니켈전주제품에 응용하여 니켈전주부품의 정밀도는 물론 내구성을 현저히 향상시킨 사례가 있으나, 국내에는 아직까지 이에 대한 연구사례가 극히 미비하다. 그 결과 이 합금의 정밀전주제품 적용 사례는 아직까지 없는 실정이다. 본 연구에서는 최근 기계적물성은 물론 ...
Ni-Co 합금전주는 순수 Ni전주에 비해 기계적 물성(경도, 인장물성), 내식성. 내마모성, 그리고 자기적 특성이 매우 우수한 특성이 있다. 미국, 영국, 독일등에서는 이미 1960~1970년경에 Ni-Co합금도금 및 전주에 대한 연구가 활발히 이루어져 금형, 메쉬, 롤 스크린 등 다양한 니켈전주제품에 응용하여 니켈전주부품의 정밀도는 물론 내구성을 현저히 향상시킨 사례가 있으나, 국내에는 아직까지 이에 대한 연구사례가 극히 미비하다. 그 결과 이 합금의 정밀전주제품 적용 사례는 아직까지 없는 실정이다. 본 연구에서는 최근 기계적물성은 물론 내열특성이 요구되는 각종 전주제품들, 예를 들면 LCD의 도광판, 휴대폰 외장부품 그리고 각종 광학필름제작을 위한 정밀광학 스템퍼(stamper) 등의 사용조건이 고온, 고압에서 이루어지는 경우가 많아서 기존의 순수니켈로는 부적합하므로 이를 위해 Ni-Co합금전주 공정을 개발하고자 하였다. 개발을 위한 첫 단계로 Ni-Co 합금도금액의 최적조성과 도금조건을 결정하였다. 문헌조사와 기초실험을 통해서 Ni과 Co이온 공급원은 모두 sulfamate염을 사용하였고, Ni의 농도는 60g/L, Co+2/Ni+2의 비는 0.04로 설정하였다. 이외 붕산 36g/L, 습윤제 2ml/L을 첨가하였다. 그리고 온도는 50℃, pH는 3.5~4.0, 전류밀도는 20mA/cm2 였다. 이 조건에서 얻어진 Ni-Co합금도금층의 조성은 Co가 약 30wt%였고, 경도는 450Hv, 잔류응력은 6.7ksi, 인장강도 1,300MPa (188.5ksi), 항복강도 800MPa (116ksi), 그리고 연신률은 4%였다. 이는 순수니켈의 경도 200Hv, 인장강도 550MPa (80ksi)에 비해 전자의 경우 2.5배, 후자의 경우 약 2배 이상 증가한 것이다. 도금시간이 긴 전주의 경우 합금도금용액내의 니켈과 코발트농도를 일정하게 유지하는 것이 매우 중요하다. 이를 위해 본 연구에서는 니켈과 코발트양극 2개를 각각 독립된 정류기에 연결하여 각각의 양극에 공급되는 전류비를 조정함으로써 합금도금용액의 조성과 합금도금층의 조성이 일정하게 유지되도록 하였다. 이러한 실험결과를 바탕으로 22×27㎝의 평판스템프 제작용 전주장치(38L)에서 Ni-Co합금도금을 약 30일간 전류밀도 20mA/cm2에서 연속적으로 도금하면서 600Ah마다 합금도금액의 조성을, 그리고 300Ah마다 합금도금층의 조성과 경도를 분석하였다. 그 결과 합금도금층의 조성은 21±3wt%Co, 경도는 360±15Hv의 범위를 유지할 수 있었고, 저응력(6,725psi)을 가지는 두께 580㎛의 Ni-Co합금전주 스템프의 제작이 가능하였다.
Ni-Co 합금전주는 순수 Ni전주에 비해 기계적 물성(경도, 인장물성), 내식성. 내마모성, 그리고 자기적 특성이 매우 우수한 특성이 있다. 미국, 영국, 독일등에서는 이미 1960~1970년경에 Ni-Co합금도금 및 전주에 대한 연구가 활발히 이루어져 금형, 메쉬, 롤 스크린 등 다양한 니켈전주제품에 응용하여 니켈전주부품의 정밀도는 물론 내구성을 현저히 향상시킨 사례가 있으나, 국내에는 아직까지 이에 대한 연구사례가 극히 미비하다. 그 결과 이 합금의 정밀전주제품 적용 사례는 아직까지 없는 실정이다. 본 연구에서는 최근 기계적물성은 물론 내열특성이 요구되는 각종 전주제품들, 예를 들면 LCD의 도광판, 휴대폰 외장부품 그리고 각종 광학필름제작을 위한 정밀광학 스템퍼(stamper) 등의 사용조건이 고온, 고압에서 이루어지는 경우가 많아서 기존의 순수니켈로는 부적합하므로 이를 위해 Ni-Co합금전주 공정을 개발하고자 하였다. 개발을 위한 첫 단계로 Ni-Co 합금도금액의 최적조성과 도금조건을 결정하였다. 문헌조사와 기초실험을 통해서 Ni과 Co이온 공급원은 모두 sulfamate염을 사용하였고, Ni의 농도는 60g/L, Co+2/Ni+2의 비는 0.04로 설정하였다. 이외 붕산 36g/L, 습윤제 2ml/L을 첨가하였다. 그리고 온도는 50℃, pH는 3.5~4.0, 전류밀도는 20mA/cm2 였다. 이 조건에서 얻어진 Ni-Co합금도금층의 조성은 Co가 약 30wt%였고, 경도는 450Hv, 잔류응력은 6.7ksi, 인장강도 1,300MPa (188.5ksi), 항복강도 800MPa (116ksi), 그리고 연신률은 4%였다. 이는 순수니켈의 경도 200Hv, 인장강도 550MPa (80ksi)에 비해 전자의 경우 2.5배, 후자의 경우 약 2배 이상 증가한 것이다. 도금시간이 긴 전주의 경우 합금도금용액내의 니켈과 코발트농도를 일정하게 유지하는 것이 매우 중요하다. 이를 위해 본 연구에서는 니켈과 코발트양극 2개를 각각 독립된 정류기에 연결하여 각각의 양극에 공급되는 전류비를 조정함으로써 합금도금용액의 조성과 합금도금층의 조성이 일정하게 유지되도록 하였다. 이러한 실험결과를 바탕으로 22×27㎝의 평판스템프 제작용 전주장치(38L)에서 Ni-Co합금도금을 약 30일간 전류밀도 20mA/cm2에서 연속적으로 도금하면서 600Ah마다 합금도금액의 조성을, 그리고 300Ah마다 합금도금층의 조성과 경도를 분석하였다. 그 결과 합금도금층의 조성은 21±3wt%Co, 경도는 360±15Hv의 범위를 유지할 수 있었고, 저응력(6,725psi)을 가지는 두께 580㎛의 Ni-Co합금전주 스템프의 제작이 가능하였다.
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