[논문]CNT 첨가량에 따른 Ni-CNT 복합도금막의 특성

배규식

[국내논문] CNT 첨가량에 따른 Ni-CNT 복합도금막의 특성
Characteristics of Ni-Carbon Nanotube Composite Coatings with the CNT Content 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.12 no.3, 2013년, pp.7 - 12

Abstract ▼ AI-Helper

Ni-CNT(Carbon Nanotube) composite coatings is were formed by electrodeposition and their physical properties were investigated with variations of CNT content(1, 3, 6. 9 g/L) in the electrolyte solution, while the current density and electroplating time were fixed respectively at $6A/dm^2$ and 90 min.. With increasing CNT content from 1 to 9 g/L, incorporated CNTs into the composite coating were limited from 4.65 wt.% to 7.38 wt.%. Microhardness and contact angle values were increased with increasing CNT content of upto 3 g/L. With increasing the CNT content further, physical properties were degraded due to agglomeration, poor adhesion of CNTs to Ni matrix and thus rough surfaces. Optimum electroplating conditions were found to be the CNT content of 3 g/L, current density of 6 A/dm2 and electroplating time of 90 min.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이때 요구되는 최적의 CNT 첨가량은 도금 시의 전류밀도와 도금시간과 상관관계가 있다[5,6]. 본 연구에서는 최적의 전류밀도와 도금시간을 먼저 선정한 후 이 조건 하에서 CNT 첨가량에 따른 도금막의 화학조성, 경도, 비저항, 접촉각의 변화를 측정하여 CNT 함량이 Ni-CNT 복합도금막 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 통해 특성이 향상된 Ni-CNT 도금막을 생성시킬 수 있는 최적의 도금조건 및 CNT 함량을 찾고자 하였다.
본 연구에서는 최적의 전류밀도와 도금시간을 먼저 선정한 후 이 조건 하에서 CNT 첨가량에 따른 도금막의 화학조성, 경도, 비저항, 접촉각의 변화를 측정하여 CNT 함량이 Ni-CNT 복합도금막 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 통해 특성이 향상된 Ni-CNT 도금막을 생성시킬 수 있는 최적의 도금조건 및 CNT 함량을 찾고자 하였다.

제안 방법

그리고 이 전류밀도 및 도금시간으로 도금욕내 CNT 함량을 1, 3, 6, 9 g/L로 변화시키면서 복합도금을 실시하였다. EDX(Energy Dispersive Spectrometry, JSM5600)와 FESEM(Field Effect SEM)으로 복합도금막의 화학조성과 표면 및 단면 미세구조를 분석 하였고 4point-probe(CMT-SR1000N) 미세경도측정기(MHT2104), 접촉각 측정기(DSA10)를 이용하여 도금막의 Vickers 경도, 면저항(Sheet Resistance), 접촉각(Contact Angle)을 각각 측정하였다.
전해도금에 필요한 도금욕은 Table 1과 같이 사용하였으며 도금에 사용된 CNT는 ZrO₂볼을 이용하여 볼밀을 하여 CNT 입자의 길이를 잘라서 분산효과를 높였다. SDS의 첨가량은 이전 실험[8]에서 가장 우수하다고 판단되었던 CNT 함량의 12배를 첨가하여 실험을 진행하였다. 양극에는 Ni를 연결하고 음극에는 Cu기판을 연결하여 도금욕을 기계적으로 교반하고 온도를 60℃로 유지하면서 전해도금 하였다.
먼저 CNT 함량을 3 g/L로 고정하고 가장 기계적 특성이 우수한 전류밀도와 도금시간을 정하였다. 그리고 이 전류밀도 및 도금시간으로 도금욕내 CNT 함량을 1, 3, 6, 9 g/L로 변화시키면서 복합도금을 실시하였다. EDX(Energy Dispersive Spectrometry, JSM5600)와 FESEM(Field Effect SEM)으로 복합도금막의 화학조성과 표면 및 단면 미세구조를 분석 하였고 4point-probe(CMT-SR1000N) 미세경도측정기(MHT2104), 접촉각 측정기(DSA10)를 이용하여 도금막의 Vickers 경도, 면저항(Sheet Resistance), 접촉각(Contact Angle)을 각각 측정하였다.
도금시간에 따른 Ni-CNT 복합도금막의 특성을 분석하기 위하여 이전의 실험에서 최적으로 확인된 조건, 즉 CNT 3g/L, SDS 36g/L, 전류밀도 6 A/dm²로 고정하고 실험을 진행하였다. 30분 전해도금 시 피막의 두께는 44 um이었고, 120분의 경우 53 um로 선형적으로 증가하였다.
Ni-CNT 복합도금의 특성을 좌우하는 주요 요인은 분산과 더불어 도금액에 혼합하는 CNT 첨가량이다. 본 연구에서는 전류밀도 6 A/dm², 도금시간 90분으로 고정하고, 도금액의 CNT 첨가량(1, 3, 6, 9 g/L)에 따른 Ni-CNT 복합도금막의 특성을 조사하였다. EDX 결과에서 CNT 첨가량은 9배 늘었지만 복합도금막내 CNT의 C성분은 4.

대상 데이터

본 연구에서는 30 mm × 70 mm × 40 mm의 Cu기판을 사용하였으며 전해도금 전 기판 표면에 존재하는 유기물 및 무기물을 제거하기 위하여 초음파 세척 후 계면활성제 성분의 탈지제를 이용하여 탈지를 하였다. 이어서 기판 표면의 산화피막 제거를 위해 묽은 황산을 이용하여 산세를.

성능/효과

경도는 3 g/L 일 때 최대값을 나타내고, 그 이상의 CNT가 첨가되면 오히려 낮아지는 결과를 나타내었다. 3 g/L 일 때 최대값은 고경도의 CNT가 도금막에 골고루 분산한 결과이며, 그 이상의 경우 경도가 감소한 성은 CNT가 응집하여 불균일한 분포를 하기 때문이다. 한편, 면저항은 CNT 첨가량의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
한편, 면저항은 CNT 첨가량의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. CNT 첨가량이 3 g/L 일 때 접촉각이 106.8로 가장 우수하였고 더 많은 양의 CNT 가 첨가되면 비점착 특성은 저하하였다. 이 역시 CNT 첨가량이 과도하면 응집현상이 나타나고 그 결과 도금막 표면이 거칠어지기 때문이다.
본 연구에서는 전류밀도 6 A/dm², 도금시간 90분으로 고정하고, 도금액의 CNT 첨가량(1, 3, 6, 9 g/L)에 따른 Ni-CNT 복합도금막의 특성을 조사하였다. EDX 결과에서 CNT 첨가량은 9배 늘었지만 복합도금막내 CNT의 C성분은 4.65 wt.%에서 7.38 wt.%로 증가하여 증가량은 크지 않았다. 이는 전류밀도가 동일한 경우 기판으로 이동하는 Ni 이온의 양은 같은데, 이때 Ni 이온이 함께 끌고 나갈 수 있는 CNT 양은 한계가 있기 때문이다.
Ni-CNT 복합도금은 우수한 기계적, 전기적, 화학적 특성을 가지고 있어 MEMS 및 전자부품의 표면처리에 활용성이 매우 높다. Ni-CNT 복합도금의 특성을 좌우하는 주요 요인은 분산과 더불어 도금액에 혼합하는 CNT 첨가량이다. 본 연구에서는 전류밀도 6 A/dm², 도금시간 90분으로 고정하고, 도금액의 CNT 첨가량(1, 3, 6, 9 g/L)에 따른 Ni-CNT 복합도금막의 특성을 조사하였다.
이상의 결과를 종합하면 CNT 첨가량 3 g/L, 전류밀도 6 A/dm², 도금시간 90분의 조건에서 가장 우수한 기계적, 전기적 및 비점착 특성을 나타내는 것으로 나타났다. Fig.
이 역시 CNT 첨가량이 과도하면 응집현상이 나타나고 그 결과 도금막 표면이 거칠어지기 때문이다. 이상의 결과를 종합하면 CNT 첨가량 3 g/L, 전류밀도 6 A/dm², 도금시간 90분이 가장 우수한 기계적, 전기적 및 비점착 특성을 나타내는 도금 조건으로 나타났다.
3 g/L 일 때 최대값은 고경도의 CNT가 도금막에 골고루 분산한 결과이며, 그 이상의 경우 경도가 감소한 성은 CNT가 응집하여 불균일한 분포를 하기 때문이다. 한편, 면저항은 CNT 첨가량의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. CNT 첨가량이 3 g/L 일 때 접촉각이 106.

후속연구

Ni-CNT 복합도금은 우수한 기계적, 전기적, 화학적 특성을 가지고 있어 MEMS 및 전자부품의 표면처리에 활용성이 매우 높다. Ni-CNT 복합도금의 특성을 좌우하는 주요 요인은 분산과 더불어 도금액에 혼합하는 CNT 첨가량이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	복합도금법의 대표적인 방법은?	복합도금법은 금속 표면의 내마모성 및 내부식성 향상을 위해 널리 연구되고 있는 기술이다. 이들 중 대표적인 방법은 전자부품의 표면처리 등 산업전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있는 Ni 전해도금시 알루미나[1], 실리콘 카바이드[2,3], 다이아몬드[4] 등의 세라믹 분말을 보강재로 혼합하는 것이다.
	복합도금법이란?	복합도금법은 금속 표면의 내마모성 및 내부식성 향상을 위해 널리 연구되고 있는 기술이다. 이들 중 대표적인 방법은 전자부품의 표면처리 등 산업전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있는 Ni 전해도금시 알루미나[1], 실리콘 카바이드[2,3], 다이아몬드[4] 등의 세라믹 분말을 보강재로 혼합하는 것이다.
	Ni-CNT 복합도금의 장점은?	최근에는 Carbon Nanotube(CNT)가 새로운 보강재로 각광을 받고 있는데[5,6], Ni-CNT 복합도금은 우수한 기계적, 전기적, 열적 특성과 화학적 안정성을 가지고 있어 MEMS(Microelectromechanical Systems)와 전자부품의 표면처리 등에 활용성이 매우 높기 때문이다. 그러나, 카본나노튜브(CNT)는 합성과정은 물론 합성 후에도 물리적 및 화학적 응집현상이 나타난다[7,8].

참고문헌 (11)

Nabeen K. Shrestha, Dambar B. Hamal, Tetsuo Saji, "Composite plating of $Ni-P-Al_2O_3$ in two steps and its anti-wear performance" J .of Surface and Coatings Technology, 183, pp. 247-253, 2004.

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K.H. Hou, M.D. Ger, L.M. Wang, S.T. Ke, "The wear behaviour of electro-codeposited Ni-SiC composites" J. of Wear, 253, pp. 994-1003, 2002.

상세보기
F. Hu, K.C. Chan, "Deposition behaviour and morphology of Ni-SiC electro-composites under triangular waveform" J. of Applied Surface Science, 243, pp. 251-258, 2005

상세보기
Wun-Hsing Lee, Sen-Cheh Tang, Kung-Cheng Chung, "Effects of direct current and pulse-plating on the co-deposition of nickel and nanometer diamond powder", J. of Surface and Coatings Technology, 120, pp. 607-611, 1999.
Y.S. Jeon, J.Y. Byun, T.S. Oh, "Electrodeposition and mechanical properties of Ni-carbon nanotube nanocomposite coatings", J. of Physics and Chemistry of Solids, 2, pp. 1-4, 2007.
Sung-Kyu KIM. Tae-Sung OH, "Electrodeposition behavior and characterisitics of Ni-carbon nanotube composite coatings", Trans. Nofferrous Met. Soc. China, 21, pp. s68-s72, 2011.

상세보기
Susumu Arai, Morinobu Endo, Norio Kaneko, "Ni-deposited multi-waalled carbon nanotubes by electrodeposition" J. of Carbon, 42, pp. 641-644, 2004.

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Young Hoon Cheon, Kyoo Sik Bae, "Effect of particle dispersion on physical properties of Ni-CNT composite coatings", J. of the Semiconductor & Display Technology, 10(2), pp. 91-95, 2011
A. Azrebidaki, S.-R. Allahkaram,"Effect of surfactant on the fabrication and characterization of Ni-P-CNT composite coatings", J. of Alloys and Compounds, 509, pp. 1836-1840, 2011.

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M. Alishani, S.-M. Monirvaghefi, A. Saatchi, S.-M Hosseneini, "The effect of carbon nanotubes on the corrosion and tribological behavior of elecroless Ni-P-CNT composite coating", Appl. Surf. Sci., .258, pp. 2439-2446, 2012.

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B. Abbasipour, S.-M. Monirbaghefi, B. Niroumand, "Electroless Ni-P-CNT coating on aluminum powder", Met. Mater. Int., 18, pp. 1015-1021. 2012.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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