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KR101893884B1 - 금속-고분자 수지 접합체 제조방법 - Google Patents

금속-고분자 수지 접합체 제조방법 Download PDF

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KR101893884B1
KR101893884B1 KR1020170108019A KR20170108019A KR101893884B1 KR 101893884 B1 KR101893884 B1 KR 101893884B1 KR 1020170108019 A KR1020170108019 A KR 1020170108019A KR 20170108019 A KR20170108019 A KR 20170108019A KR 101893884 B1 KR101893884 B1 KR 101893884B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 탈지액을 이용하여 금속을 탈지하는 탈지 단계, 에칭액을 이용하여 상기 금속을 에칭하는 에칭 단계, 전해액을 이용하여 상기 금속에 전해를 수행하는 전해 단계, 및 상기 금속에 고분자 수지를 접합하는 고분자 수지 사출 단계를 포함하며, 상기 전해액은 증류수, 옥살산, 카르복실산을 포함하는 화합물 및 황산을 포함하는 금속-고분자 수지 접합체 제조방법을 제공한다.

Description

금속-고분자 수지 접합체 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF METAL-POLYMER RESIN BONDED COMPONENT}
본 발명은 금속-고분자 수지 접합체 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로 금속 및 고분자 수지간의 접착력이 개선될 수 있는 금속-고분자 수지 접합체의 제조방법에 관한 것이다.
알루미늄, 철(Fe) 등의 금속 부재와 고분자 수지로 형성되는 플라스틱 부재를 견고하게 접합하여 일체화한 금속-고분자 수지 접합체는 산업의 많은 분야에서 사용될 수 있다. 이러한 금속-고분자 수지 접합체는 항공기 부품이나 2차 전지의 하우징 등에 적용되었으며, 최근에는 스마트폰 등의 외장재에도 많이 적용되고 있다.
금속-고분자 수지 접합체는 일반적으로 금속과 고분자 수지로 형성된 플라스틱 부재를 접착제로 접합하거나, 금속을 금형 내부에 삽입한 채 인서트 사출을 통해 제조되고 있다.
하지만 일반적으로 금속과 고분자 수지 간의 충분한 접착력이 확보되지 않는 문제점이 있어 금속-고분자 수지 접합체에 있어서 금속과 고분자 수지 간의 충분한 접착력을 확보하기 위한 기술 개발의 필요성이 증대되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 금속 및 고분자 수지 간의 접착력이 개선될 수 있는 금속-고분자 수지 접합체의 제조방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 탈지액을 이용하여 금속을 탈지하는 탈지 단계, 에칭액을 이용하여 상기 금속을 에칭하는 에칭 단계, 전해액을 이용하여 상기 금속에 전해를 수행하는 전해 단계, 및 상기 금속에 고분자 수지를 접합하는 고분자 수지 사출 단계를 포함하며, 상기 전해액은 증류수, 옥살산, 황산 및 카르복실산을 포함하는 화합물을 포함하는 금속-고분자 수지 접합체 제조방법을 제공한다.
상기 카르복실산을 포함하는 화합물은 이미다졸-5-카복실산, 1,2,3-티아디아졸카복실산, 시클로헥산폴리카복실산, 헤테로아릴카복실산, 아미노카르복실산, 벤젠폴리카복실산, 벤조인돌카복실산, 하이드록시카복실산, 피라졸카복실산, 퀴놀린카복실산, 폴리플루오로카복실산, 이소티아졸카복실산, 피리돈카복실산, 아미노티오펜카복실산, 벤조페논테트라카복실산, 3-카바모일피라진-2-카복실산, 3-카르복시-1-아다만탄아세트산, 나프탈렌아세트산, 테트라아세트산, 인돌아세트산 및 카테골-O,O-디아세트산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 전해액은 상기 증류수 100중량부 대비 옥살산 0.5~5중량부, 카르복실산을 포함하는 화합물 0.1~10중량부 및 황산 5~50중량부를 포함할 수 있다.
상기 전해 단계는 5~60℃에서 180~1800초간 수행할 수 있다.
상기 에칭 단계는 제1 에칭액을 이용하여 상기 금속을 에칭하는 제1 에칭 단계 및 제2 에칭액을 이용하여 상기 금속을 에칭하는 제2 에칭 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 에칭액은 옥살산, 아세트산, 질산, 염산 및 과산화수소 중 적어도 어느 하나와 증류수를 포함하고, 상기 제2 에칭액은 탄산수소나트륨, 수산화나트륨, 사붕산나트륨 및 증류수를 포함할 수 있다.
상기 제2 에칭액은 상기 증류수 100중량부 대비 탄산수소나트륨 0.5~8중량부, 수산화나트륨 5~20중량부 및 사붕산나트륨 0.5~8중량부를 포함할 수 있다.
상기 제1 에칭 단계 및 상기 제2 에칭 단계는 각각 30~80℃에서 30~300초간 수행할 수 있다.
상기 탈지 단계는 초음파 처리와 함께 수행되고, 상기 탈지액은 탄산수소나트륨 및 헥사메티인산나트륨 중 적어도 어느 하나와 증류수를 포함할 수 있다.
상기 금속은 알루미늄, 철, 구리, 금 및 은 중 어느 하나이고, 상기 고분자 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리프탈아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리아릴에테르케톤 및 폴리에테르에테르케톤 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 금속-고분자 수지 접합체 제조방법에 따르면, 금속 및 고분자 수지 간의 접착력이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속-고분자 수지 접합체 제조방법의 공정도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.
이하, 도 1을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 금속-고분자 수지 접합체의 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속-고분자 수지 접합체 제조방법의 공정도이다.
본 발명의 실시예에 따른 금속-고분자 수지 접합체의 제조방법은 금속 탈지 단계(S100), 제1 에칭 단계(S200), 제2 에칭 단계(S300), 전해 단계(S400) 및 고분자 수지 사출 단계(S500)를 포함한다.
이하, 각 단계 별로 상세히 설명한다.
먼저 금속의 탈지 단계(S100)를 수행한다.
본 발명의 실시예에 따른 금속은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 철, 구리, 금, 은 등의 다양한 금속을 포함할 수 있다.
금속의 탈지 단계(S100)는 금속의 표면을 초음파 처리와 함께 탈지액을 이용하여 수행할 수 있으며, 금속 표면에 초음파 처리와 함께 탈지액을 적용하여 금속 표면에 존재하는 유분 등의 오염을 제거하는 단계이다.
초음파 처리는 초음파 세척기를 이용하여 수행할 수 있고, 탈지액의 적용은 금속을 탈지액에 교반 침적시켜 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 탈지액은 탄산수소나트륨(NaHCO3) 및 헥사메타인산나트륨((NaPO3)6) 중 어느 하나와 증류수를 포함할 수 있고, 금속의 탈지 단계(S100)는 30~80℃에서 30~300초간 수행할 수 있다.
탈지액은 증류수 100중량부 대비 탄산수소나트륨 0.5~10중량부, 헥사메타인산나트륨 0.5~10중량부를 포함할 수 있다.
이는 상기 온도, 시간 범위와 상기 함량의 탈지액을 사용할 때 성형유 제거 효과가 우수하기 때문이다.
이어서, 탈지 단계를 거친 금속의 에칭 단계(S200, S300)를 수행한다.
본 발명의 실시예에 따른 금속의 에칭 단계(S200, S300)는 제1 에칭 단계(S200) 및 제2 에칭 단계(S300)의 두 단계 에칭을 수행할 수 있다.
제1 에칭 단계(S200)는 금속의 표면을 제1 에칭액을 이용하여 수행할 수 있으며, 금속 표면에 1차 포어(pore)를 형성하기 위한 단계이다.
제1 에칭 단계(S200)는 금속을 제1 에칭액에 교반 침적시켜 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제1 에칭액은 옥살산(C2H2O4), 아세트산(CH3COOH), 질산(HNO3), 염산(HCl) 및 과산화수소(H2O2) 중 적어도 어느 하나와 증류수를 포함할 수 있다.
제1 에칭액은 증류수 100중량부 대비 옥살산 0.5~5중량부, 아세트산 0.1~5중량부, 질산 5~40중량부, 염산 5~40중량부, 과산화수소 0.5~5중량부를 포함할 수 있다.
상기 함량의 제1 에칭액을 사용할 때 금속 표면에 균일한 1차 포어가 형성될 수 있다.
제1 에칭 단계(S200)를 수행한 후 이어지는 제2 에칭 단계(S300)는 금속의 표면을 제2 에칭액으로 수행할 수 있으며, 제1 에칭 단계(S200)를 통해 1차 포어(pore)가 형성된 금속에 1차 포어(pore)보다 더욱 미세한 2차 포어(pore)를 형성하기 위한 단계이다.
도면에는 도시하지 않았으나, 필요에 따라 제1 에칭 단계(S200) 후 제2 에칭 단계(S300)를 수행하기 전에 제1 에칭 단계(S200)에서 발생한 금속 표면의 잔류 오염물을 세척하는 공정을 수행할 수 있다.
제2 에칭 단계(S300)는 금속을 제2 에칭액에 교반 침적시켜 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제2 에칭액은 탄산수소나트륨(NaHCO3), 수산화나트륨(NaOH), 사붕산나트륨(Na2B4O7) 및 증류수를 포함할 수 있다.
제2 에칭액은 증류수 100중량부 대비 탄산수소나트륨 0.5~8중량부, 수산화나트륨 5~20중량부 및 사붕산나트륨 0.5~8중량부를 포함할 수 있다.
상기 함량의 제2 에칭액을 사용할 때 금속 표면에 균일한 2차 포어가 형성될 수 있다.
제1 에칭 단계(S200) 및 제2 에칭 단계(S300)는 각각 30~80℃에서 30~300초간 수행할 수 있다.
이는 상기 온도 및 시간 범위로 금속의 에칭을 수행할 때 균일한 포어(pore)가 형성되어 고분자 수지와의 접착력이 최대가 될 수 있기 때문이다.
다음으로, 에칭 단계(S200, S300)를 거친 금속의 전해 단계(S400)를 수행한다.
도면에는 도시하지 않았으나, 필요에 따라 에칭 단계(S200, S300) 후 전해 단계(S400)를 수행하기 전에 전해 단계(S400)의 공정 효율을 극대화하기 위해 질산(HNO3) 수용액 등을 이용한 금속 표면 활성화 단계를 더 수행할 수 있다.
금속의 전해 단계(S400)는 금속의 표면을 전해액을 이용하여 수행할 수 있으며, 포어(pore)가 형성된 금속의 표면에 미세한 돌기를 포함하는 코팅층을 형성하기 위한 단계이다.
전해 단계(S400)는 금속을 양극으로 하고, 불용성 전극을 음극으로 하여 전해액 중에서 전해를 수행할 수 있다. 이 때, 음극으로는 백금, 스테인리스, 탄소 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전해액은 옥살산(C2H2O4), 황산(H2SO4), 카르복실산(CO2H)을 포함하는 화합물 및 증류수를 포함할 수 있다.
여기서, 카르복실산을 포함하는 화합물은 이미다졸-5-카복실산, 1,2,3-티아디아졸카복실산, 시클로헥산폴리카복실산, 헤테로아릴카복실산, 아미노카르복실산, 벤젠폴리카복실산, 벤조인돌카복실산, 하이드록시카복실산, 피라졸카복실산, 퀴놀린카복실산, 폴리플루오로카복실산, 이소티아졸카복실산, 피리돈카복실산, 아미노티오펜카복실산, 벤조페논테트라카복실산, 3-카바모일피라진-2-카복실산, 3-카르복시-1-아다만탄아세트산, 나프탈렌아세트산, 테트라아세트산, 인돌아세트산 및 카테골-O,O-디아세트산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
전해액은 증류수 100중량부 대비 옥살산 0.5~5중량부, 카르복실산을 포함하는 화합물 0.1~10중량부 및 황산 5~50중량부를 포함할 수 있다.
전해 단계(S400)는 5~60℃에서 180~1800초간 수행할 수 있다.
또한, 전해 단계(S400)에서 전해의 전류 밀도는 0.1~5A/dm2로 수행할 수 있다.
이는 상기 온도, 시간 범위 및 전류 밀도로 금속의 전해를 수행할 때 균일한 미세 돌기가 형성되어 고분자 수지와의 접착력이 최대가 될 수 있기 때문이다.
다음으로, 전해 단계(S400)를 거친 금속에 고분자 수지 사출 단계(S500)를 수행한다.
도면에는 도시하지 않았으나, 필요에 따라 전해 단계(S400) 후 고분자 수지 사출 단계(S500)를 수행하기 전에 금속 표면의 수분을 제거하여 금속 표면의 부식을 방지하기 위해 열풍 등을 이용한 건조 단계를 더 수행할 수 있다.
고분자 수지로서는 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리프탈아미드(polyphthalamides, PPA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketone, PAEK), 폴리에테르에테르케톤(polyether-ether-ketone, PEEK) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 고분자 수지가 적용될 수 있다.
고분자 수지 사출 단계(S500)는 금속을 금형 내부에 배치하고, 고분자 수지가 용융된 상태로 금형 내부에 사출되고 경화되어 금속-고분자 수지 접합체가 제조될 수 있다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
금속 소재로서 가로 12mm x 세로 40mm x 높이 3mm 크기의 알루미늄 합금(AL6063)을 30℃ 온도 조건에서 증류수 100중량부 대비 탄산수소나트륨 3.5중량부 및 헥사메타인산나트륨 2.5중량부를 포함하는 탈지액에 30초간 교반 침적시키는 동시에 초음파 처리를 하여 탈지 단계를 수행하였다. 탈지 처리된 알루미늄 합금을 70℃ 온도 조건에서 증류수 100중량부 대비 옥살산 3.5중량부, 아세트산 1.5중량부, 질산 30중량부, 염산 35중량부 및 과산화수소 3.5중량부를 포함하는 제1 에칭액에 300초간 교반 침적시켜 제1 에칭 단계를 수행한 후, 70℃ 온도 조건에서 증류수 100중량부 대비 탄산수소나트륨 8중량부, 수산화나트륨 15중량부 및 사붕산나트륨 6중량부를 포함하는 제2 에칭액에 30초간 교반 침적시켜 제2 에칭 단계를 수행하였다. 그 후, 에칭 처리된 알루미늄 합금을 20℃ 온도 조건에서 증류수 100중량부 대비 옥살산 3.5중량부, 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 6중량부 및 황산 40중량부를 포함하는 전해액을 이용하여 전류 밀도 3.5A/dm2에서 1200초간 전해를 수행하였다. 탈지, 에칭 및 전해 단계를 거친 알루미늄 합금에 다대 사출기(TB시리즈 120톤 수평사출기, 우진사)를 이용하여 알루미늄 합금의 측면에 알루미늄 합금과 동일 규격의 폴리페닐렌 설파이드(PPS, toray사)를 접합, 경화시켜 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 2
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 이미다졸-5-카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 3
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 1,2,3-티아디아졸카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 4
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 시클로헥산폴리카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 5
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 헤테로아릴카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 6
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 아미노카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 7
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 벤젠폴리카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 8
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 벤조인돌카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 9
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 하이드록시카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 10
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 피라졸카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 11
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 퀴놀린카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 12
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 폴리플루오로카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 13
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 이소티아졸카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 14
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 피리돈카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 15
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 아미노티오펜카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 16
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 벤조페논테트라카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 17
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 3-카바모일피라진-2-카복실산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 18
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 나프탈렌아세트산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 19
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 테트라아세트산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 20
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 인돌아세트산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 21
전해액에서 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 대신 카테골-0,0-디아세트산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 22
제2 에칭 단계에서 증류수 100중량부 대비 탄산수소나트륨 8중량부, 수산화나트륨 20중량부 및 사붕산나트륨 8중량부를 포함하는 제2 에칭액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 23
제2 에칭 단계에서 증류수 100중량부 대비 탄산수소나트륨 0.5중량부, 수산화나트륨 5중량부 및 사붕산나트륨 0.5중량부를 포함하는 제2 에칭액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 24
전해 단계에서 증류수 100중량부 대비 옥살산 5중량부, 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 10중량부 및 황산 50중량부를 포함하는 전해액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실시예 25
전해 단계에서 증류수 100중량부 대비 옥살산 0.5중량부, 3-카르복시-1-아다만탄아세트산 0.1중량부 및 황산 5중량부를 포함하는 전해액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
비교예 1
전해 단계에서 전해액에 황산만을 포함시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
비교예 2
전해 단계에서 전해액에 황산 및 옥살산만을 포함시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
비교예 3
제2 에칭 단계를 생략한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
비교예 4
제1 에칭 단계를 생략한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
비교예 5
제2 에칭 단계에서 제2 에칭액에 질산만을 포함시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
비교예 6
제1 에칭 단계 및 제2 에칭 단계를 10초간 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
비교예 7
제1 에칭 단계 및 제2 에칭 단계를 20초간 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
비교예 8
제1 에칭 단계 및 제2 에칭 단계를 310초간 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
비교예 9
제1 에칭 단계 및 제2 에칭 단계를 320초간 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
비교예 10
제1 에칭 단계 및 제2 에칭 단계를 10℃ 온도 조건에서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
비교예 11
제1 에칭 단계 및 제2 에칭 단계를 20℃ 온도 조건에서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
비교예 12
제1 에칭 단계 및 제2 에칭 단계를 90℃ 온도 조건에서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
비교예 13
제1 에칭 단계 및 제2 에칭 단계를 100℃ 온도 조건에서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 금속-고분자 수지 접합체를 제조하였다.
실험예
(1) 인장 강도 측정
알루미늄 합금과 경화된 고분자 수지 간의 접착력을 알아보기 위해 인장 시험기(UTM, 타임그룹사)를 이용하여 3mm/min로 알루미늄 합금과 고분자 수지가 분리되는 시점의 인장 강도를 측정하였다. 인장 강도는 동일 실험을 10회 반복실시하여 평균 값을 산출하였다.
(2) 헬륨 누설량 측정
알루미늄 합금과 경화된 고분자 수지 간의 접착 균일성을 알아보기 위해 헬륨 누설량 측정 장비를 이용하여 알루미늄 합금과 고분자 수지 접착면에서의 헬륨 누설량을 측정하였다. 이 때, 헬륨 누설량이 10- 8Pa.m3/s 이하인 경우 ○로, 헬륨 누설량이 10-8Pa.m3/s 초과인 경우 X로 표시하였다.
실험 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
인장강도(MPa) 헬륨 누설량
실시예 1 43.4 ○
실시예 2 43.5 ○
실시예 3 43.2 ○
실시예 4 42.9 ○
실시예 5 43.9 ○
실시예 6 44.0 ○
실시예 7 43.4 ○
실시예 8 43.5 ○
실시예 9 43.1 ○
실시예 10 44.0 ○
실시예 11 43.8 ○
실시예 12 43.6 ○
실시예 13 43.2 ○
실시예 14 43.7 ○
실시예 15 43.8 ○
실시예 16 44.1 ○
실시예 17 43.8 ○
실시예 18 42.9 ○
실시예 19 43.2 ○
실시예 20 43.1 ○
실시예 21 43.4 ○
실시예 22 43.4 ○
실시예 23 43.5 ○
실시예 24 42.9 ○
실시예 25 43.8 ○
비교예 1 38.5 X
비교예 2 41.3 X
비교예 3 36.7 X
비교예 4 40.8 X
비교예 5 40.2 X
비교예 6 25.0 X
비교예 7 31.6 X
비교예 8 33.8 X
비교예 9 29.7 X
비교예 10 9.7 X
비교예 11 30.2 X
비교예 12 37.0 X
비교예 13 20.2 X
표 1에 나타난 바와 같이, 전해액으로서 황산만을 포함하거나 황산 및 옥살산만을 포함하고 있는 비교예 1~2, 두 단계의 에칭 단계 중 어느 한 단계를 생략한 비교예 3~4, 제2 에칭액으로서 질산 수용액을 사용한 비교예 5, 두 단계의 에칭 단계를 각각 30초 미만 혹은 300초를 초과하여 수행한 비교예 6~9, 두 단계의 에칭 단계를 30℃ 미만 혹은 80℃를 초과하여 수행한 비교예 10~13에 따른 금속-고분자 수지 접합체의 경우 실시예에 따른 금속-고분자 수지 접합체보다 인장 강도가 떨어질 뿐만 아니라, 헬륨 누설량이 10- 8Pa.m3/s 초과하여 접착 균일성도 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 금속-고분자 수지 접합체 제조방법에 따르면, 금속 및 고분자 수지 간의 접착력이 개선될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (10)

  1. 탈지액을 이용하여 금속을 탈지하는 탈지 단계,
    에칭액을 이용하여 상기 금속을 에칭하는 에칭 단계,
    전해액을 이용하여 상기 금속에 전해를 수행하는 전해 단계, 및
    상기 금속에 고분자 수지를 접합하는 고분자 수지 사출 단계를 포함하며,
    상기 전해액은 증류수, 옥살산, 황산 및 카르복실산을 포함하는 화합물을 포함하는 금속-고분자 수지 접합체 제조방법.
  2. 제1항에서,
    상기 카르복실산을 포함하는 화합물은 이미다졸-5-카복실산, 1,2,3-티아디아졸카복실산, 시클로헥산폴리카복실산, 헤테로아릴카복실산, 아미노카르복실산, 벤젠폴리카복실산, 벤조인돌카복실산, 하이드록시카복실산, 피라졸카복실산, 퀴놀린카복실산, 폴리플루오로카복실산, 이소티아졸카복실산, 피리돈카복실산, 아미노티오펜카복실산, 벤조페논테트라카복실산, 3-카바모일피라진카-2-복실산, 3-카르복시-1-아다만탄아세트산, 나프탈렌아세트산, 테트라아세트산, 인돌아세트산 및 카테골-O,O-디아세트산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속-고분자 수지 접합체 제조방법.
  3. 제2항에서,
    상기 전해액은 상기 증류수 100중량부 대비 옥살산 0.5~5중량부, 카르복실산을 포함하는 화합물 0.1~10중량부 및 황산 5~50중량부를 포함하는 금속-고분자 수지 접합체 제조방법.
  4. 제3항에서,
    상기 전해 단계는 5~60℃에서 180~1800초간 수행하는 금속-고분자 수지 접합체 제조방법.
  5. 제2항에서,
    상기 에칭 단계는 제1 에칭액을 이용하여 상기 금속을 에칭하는 제1 에칭 단계 및 제2 에칭액을 이용하여 상기 금속을 에칭하는 제2 에칭 단계를 포함하는 금속-고분자 수지 접합체 제조방법.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 에칭액은 옥살산, 아세트산, 질산, 염산 및 과산화수소 중 적어도 어느 하나와 증류수를 포함하고,
    상기 제2 에칭액은 탄산수소나트륨, 수산화나트륨, 사붕산나트륨 및 증류수를 포함하는 금속-고분자 수지 접합체 제조방법.
  7. 제6항에서,
    상기 제2 에칭액은 상기 증류수 100중량부 대비 탄산수소나트륨 0.5~8중량부, 수산화나트륨 5~20중량부 및 사붕산나트륨 0.5~8중량부를 포함하는 금속-고분자 수지 접합체 제조방법.
  8. 제6항에서,
    상기 제1 에칭 단계 및 상기 제2 에칭 단계는 각각 30~80℃에서 30~300초간 수행하는 금속-고분자 수지 접합체 제조방법.
  9. 제1항에서,
    상기 탈지 단계는 초음파 처리와 함께 수행되고,
    상기 탈지액은 탄산수소나트륨 및 헥사메티인산나트륨 중 적어도 어느 하나와 증류수를 포함하는 금속-고분자 수지 접합체 제조방법.
  10. 제1항에서,
    상기 금속은 알루미늄, 철, 구리, 금 및 은 중 어느 하나이고,
    상기 고분자 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리프탈아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리아릴에테르케톤 및 폴리에테르에테르케톤 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속-고분자 수지 접합체 제조방법.
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