LCD용 8세대 상부전극 gas hole 면취부에 크랙 없는 양극산화 처리기술 개발 반도체 LED등 관련 표면처리기술

LCD 8세대 상부전극(2690*2340*12)은 알루미늄 합금으로 만들어 졌으며, 25 mm 간격으로 무수히 많은 직경 2mmgas hole들이 뚫어져 있습니다. 플라즈마 챔버 내에 상부전극을 걸고 gas hole을 통해 부식가스를 통과시키면서 플라즈마를 발생시켜 제품용 기판을 엣칭시키는 소모품입니다.

부식가스가 주로 할로겐 가스이기 때문에, 전극을 보호하기 위해서 양극산화 피막처리를 하게 됩니다. 할로겐 가스는 알루미늄과의 반응성이 높기 때문에 만일 양극산화 피막처리 후에 피막에 크랙이 발생하게 되면 상부전극의 수명은 급격히 감소하게 됩니다.

그러나 양극 산화 피막처리 후 주사전자 현미경으로 배율을 x1,000~x10,000 배로 gas hole 주위를 관찰해 보면, 크랙이 발생하는 위치는 아래의 상부전극의 gas hole 부분 단면도의 면취부와 gas hole 가공면 부근에서 집중적으로 발생하게 됩니다. 이 부위는 엣칭 해야 되는 기판과 직접 마주보는 위치에 있으면서 부식가스가 나오는 입구의 가장 높은 농도 부위기 때문에, gas hole 주위에 크랙이 있는 경우 수명에 치명적 영향을 줍니다.

이러한 gas hole 면취부와 gas hole 주변에 크랙이 없는 양극산화 피막처리 공정기술을 지문하여 개발 완료 했습니다. 

                                                                                          개발 전 면취부에 발생된 크랙 사진
                                                                             개발 후 1000배 확대 SEM 면취부 사진

제가 개발한 NIW(New Integrated Wet) 스마트 표면처리 기술 미래형 표면처리 기술

 저는 건식 표면처리를 싫어합니다. 그것은 건식 코팅하는 장비 제작기술과 장비를 조작하는 공정이 핵심기술이라서 장비와 타겟을 외부로부터 사들여야 하고, 업체가 개발하는 핵심 부품의 코팅기술은, 장비 제작업체와 기술을 서로가 공유하기 때문에, 노하우에 의한 부가가치가 낮고, 장비업체가 다른 수요 업체에 장비를 팔면서, 자기들이 만들어 주었던 타 업체의 공정 기술들을 팔아먹기 때문에 숨겨진 노하우가 없는 분야이기 때문입니다.

 습식 표면처리를 지금까지 해왔고 하고 있는 이유는 기존의 공해성 습식표면처리 보다 싸고 쉽게 청정하게 표면처리를 할 수 있는 가능성이 크고, 제가가진 기술의 노하우를 보호 받으면서, 초기 투자비가 극히 적으면서, 부가가치가 높은 좋은 표면처리공정 개발을 제가 할 수 있는 가능성이 큰 분야이기 때문입니다.
지난 많은 시간동안 중소기업과 대기업에 제가 개발한 부가가치가 높은 습식표면처리 기술들을 전수했습니다. 그중에는 1980년대 초에 3가 크롬도금액을 개발하여 영국 캐닝에 소개하였고, 일반크롬도금 속도의 10 배이상의 초고속 경질크롬도금 기술도 이때에 개발 되었으며, 1990년초 노조 문제로 인건비가 높아 베트남으로 옮겨야하는 특수 네일 스크류 업체의 아연도금 크로메이트 대체 유무기 복합 세라믹 코팅기술(염수분무 1,000 시간 이상)전수로 회사가 일본과 경쟁해서 이긴 강선 제조업체와 반도체 엣칭장비용 알루미늄 GDP 캐소드 등 양극산화 피막처리 기술을 전수시켜 현재까지 그 기술이 적용되어 대기업에 납품되고 있으며. 도금 폐수속의 질소 제거 문제로 말썽 많았던 2000년대 초 벤처기업에게 전해처리 장치 및 불용성 세라믹 전극 개발 아이디어를 주어 이제는 100억대의 중소기업으로 화학비료공장과 화력발전소 등에 국산화 납품하는 업체로 성장한 업체가 있습니다. 그리고 1990년대에 자동차 부품 생산하는 대형 열간 단조 공장이 노조문제로 인건비 절감을 위해 열간 단조 금형 수명을 3-5배 올려달라는 코팅 기술도 성공적으로 개발한 예도 있습니다. 특히 선택적 카바이드나 경화층 형성 습식 표면처리 기술도 이때에 개발 되었습니다. 이외에도 현대자동차 도장라인의 3M 보다 성능 좋은 연마재 개발 등 파급효과가 큰 작은 기술 들도 많이 개발 적용 하였습니다

표면처리를 연구하는 연구원으로 42년 동안 항상 생각 해온 제가 원하는 표면처리 기술은 폐수처리가 필요 없는 기술(그래서 도포형 크로메이트 기술 개발-1990년대), 전처리가 필요 없는 기술(알루미늄 상의 무 본달 도전성 피막처리 기술), VOC가 발생되지 않는 기술, 기계가공 공장에서도 처리할 수 있는 냄새 없는 습식 표면처리 기술이 합쳐진 고경도 고내식성 고기능성 기술입니다.

최근 제가 이와 유사한 특성을 가지는 습식 코팅 기술을 개발 했습니다. 그리고 더욱 중요한 부분은 처리 단가가 처리물품 평균 1 키로당 500원 이하이며, 처리액은 모두 수용성으로 저렴하며 10년을 보관해도 성능이 변하지 않습니다.

제가 개발한 이 기술을 좀 더 자세히 소개드리면, 습식 코팅 층의 두께는 물을 용매로 하기 때문에 물의 양을 조절함으로써 마음대로 점도 조절 가능하여 두께가 1 ~ 0.5 mm 까지 스프레이나 딥핑 또는 브러쉬로 코팅가능 합니다. 그리고 공장 바닥이나 공장 벽에 코팅 작업 중에 뭍어 있는 액은 물로 씻어서 회수 가능하며, 열을 가하지 않으면 반응이 일어나지 않으므로 점도 조정에 실패한 경우에도 코팅 층을 물로 씻은 후 재사용 가능합니다. 또한 코팅 후 공기 중에서 열처리를 300 이상 에서 30분하면 경도가 Hv 1,200이상인 코팅 층이 되고, 코팅 층을 쇠줄로 밀어도 쇠줄이 마모되고, 마찰계수는 기본 0.1이하이고 간단히 더 낯출 수 있으며, 급열 급냉 (700 가열 물 궨칭)10 회 이상 반복해도 박리나 밀착성에 아무 이상이 없으며, 물 접촉각은 기본이 10 도이하이고 초 발수 영역까지 2차 처리로 가능합니다. 그리고 거의 모든 금속에 이러한 코팅이 가능합니다. 내식성은 기본으로 80 코팅시 염수분무 400시간 이상이고 이차 내식성 처리로 해수에 사용하는 볼트 수준인 염수분무 시험 만 시간 까지도 됩니다.

이 기술의 이름을 새로운 합성 습식(NIW: New Integrated Wet) 코팅으로 이름을 붙였습니다. 이 기술은 본 처리 후 2차 공정으로 금속을 도금하거나 코팅 할 수 있어서 방직기 부품, 에어컨의 영구 탈취 판, 고온 초고속 열전달 판, 캔 말이 금형 코팅, 다이캐스팅 금형 내벽 코팅 등 극한의 성능을 필요로 하는 부품에 사용할 수 있습니다. 초고속 회전체나 고열 마모 부품 등에 사용 가능 합니다.
본 기술은 부품의 하지 처리로 쓸 경우에 경도가 높은 장벽층 작용을 해서 모재를 보호하는 측면에서 상당히 유리 합니다. 코팅 층은 하지금속과 열화학 반응에 의해 결합하므로 결합력이 강한 특징이 있습니다. 소결 부품의 오일레스 베아링과 같이 코팅층 내에 오일을 장시간 보유 할 수 있는 특성도 있기 때문에 유압 실린더 로드나 베아링 등에도 사용 가능성이 있습니다. 특별히 각종금속의 주물품이나 다이캐스팅 부품의 경우 눈에 보이지 않는 기공들이 많이 있어서 도장 후 표면에 발생되는 부풀음과 밀착불량에 의한 부식 발생 등 불량율이 80%에 이르는 경우가 많이 있습니다. 이러한 부품의 경우 본 기술을 적용할 경우 기공을 없애 줄 뿐 아니라, 도장 밀착성과 내식성 및 경도를 상승시켜 저렴하게 불량 없는 환경친화형 고품위 도장 제품을 생산 할 수 있습니다.

본 기술은 공정기술이므로 특허를 내지 않았습니다. 국내에 그 누구에게도 전수한적이 없습니다. 기술에는 항상 그 가치를 아는 주인이 있다고 저는 믿고 있습니다.

본 기술을 소개드리는 이유는 본인이 개발한 개발 기술을 소개함으로 인하여, 본 기술을 필요로 하는 기업과 기술료 계약을 하고 상품화를 추진하여 세계시장에서 부품의 성능이 1등이 되는 히든 챔피언 기업을 만들기 위해서 입니다.


숨겨졌던 대박 업체의 내 기술 삶 속의 작은 생각들

20 년 전쯤입니다. 인천의 도금단지에서 현대차 등에 볼트 너트를 도금 납품하는 도금 공장도 운영하시면서도금조합 단지 폐수처리를 담당하시는 도금업계에 알려진 사장님이 있었습니다.

이 분이 자동차 타이어에 쓰는 캡 너트를 장식 크롬도금을 하는데, 너트 내부를 균일하게 도금 할 수가 없어서 방법을 알기 위해 2 년 동안 일본 볼트 너트 도금 공장에 몇 번가서 기술을 팔라고도 하고, 가서 기술 도입을 이야기도 하고, 중소 기업청을 통해 일본 퇴역 기술자를 큰돈을 주고 기술을 배웠는데도 불량이 20%가 넘는다고 나 한테 하소연을 했습니다. 왜냐하면 그때 그 물량이 엄청 많아지고 검사는 까다로워 져서 그냥 하다가는 불량 골라내는데 시간 다 보내게 되었으니 말입니다.
그래서 궁여지책으로 흰색 페인트를 일일이 내부에 도금안된 부위에 발라서 납품하고 있었습니다. 캡너트 한 두개만 완벽하게 도금하라면 왜 못하겠습니까?

양산을 해야 하니 캡 너트를 랙킹할 때 여러 도금 처리 단계를 거칠 때 마다 캡 너트 속에 있는 액이 잘 빠지고 또 액이 잘 차들어가야 하는데, 안에 공기가 차서 도금이 안 되는 불량이 많기 때문입니다.일본 사람들이 이문제를 해결해 준다고 큰 돈을 받고 랙보다 더 큰 플라스틱 통을 랙에 꼽아서 괴물을 만들어 놓았습니다.

그때 저는 도금지원센터장으로 마침 연구원에서 도금단지 지원 센터를 운영하던 때라서 그회사에 방문 했더니 도와 달라는 것입니다.

저는 그것을 하루 만에 아주 가는 튜브를 랙에 꼽아서 처리하는 방법을 찾아 내어 그분을 만났습니다. 그 분이 바로 도금 설비 하는 사람과 같이 해서, 제가 가르쳐 준 튜브 방식으로 랙을 만들어 시험해보니, 기가 막히게 잘 되었습니다.  그 사장님이 바로 특허를 내고 그 회사를 형제에게 물려주고 손을 땐 걸로 알고 있습니다.

 그회사는 그 이후로 자동차 볼트 도금으로 지금까지 대박나는 회사가 되었습니다.

그런데, 최근 국내 모 표면처리 관련 신문을 보니까, 그 회사 이름과 볼트너트 도금을 개발한 분 소개를 엉뚱한 사람을 세워 놓고 사진과 함께 소개하고 있습니다. 개발 했다고 사진 찍은 그분은 그 기술이 나한테서 나온것 사장님 통해서 들었을 텐데 쯧 쯧

신문 기자에게 진실을 고백할 마음이 없었는지, 아니면 기자가 진실을 알면서 썼는지는 모르겠지만 기사는 거짓말 입니다.

그것을 보면서 거짓이 신문을 만드는 사람에 의해 기사화 되었을때, 신문 보는 사람들에게 그것이 진실이 되어 알려지는 것을 알았습니다.

제가 지금까지 표면에 나타나지 않았지만 좋은 기술들 많이 상업화 해서 대박난 회사들 많습니다. 허허 참. 저는 그것으로 만족합니다.

많은 습식표면처리 기업들이 서로가 경쟁하면서 성장하다가 보면 대박을 놓고 기술의 장벽(Bottle Neck)에 걸립니다. 속이 탑니다. 왜냐하면 개발만 되면 습식표면처리 기술은 액과 공정의 노하우가 생명이고 공정은 간단하고, 비용은 적게들면서, 제품 값은 엄청 비싸게 받을 수 있는 특징이 있기 때문입니다.

 그러나, 많은 기업들이 이곳에서 방황하다가, 스스로 지쳐서 포기합니다.자기가 최고이고 돈 아끼고 시간 아낀다고 하지만, 이것들 때문에 대박을 놓치는 많은 기업들이 있습니다.  그러나 내가  여기 소개한 사장은 제가 이문제를 풀 수 있다는 것을 아는 눈이 있었던 것입니다.



사진 장식 크롬도금된 자동차 바퀴 고정 캡너트


플라즈마 또는 아크 용사 피막 후에 초내식 초경도를 가지는 저렴한 저온 후처리 기술 미래형 표면처리 기술

국내 산업 현장에서 금속 표면에 고경도의 세라믹 피막을 단시간에 형성시키기 위하여 하는 방법으로순간적으로 세라믹 분말을 녹여서 고압으로 불어 금속 표면에 눌러 붙게하는 용사피막처리 공정을 사용합니다. 그런데 이러한 공정의 단점은 고열의 세라믹입자들이 표면에서 서로 달라 붙으면서 표면이 거칠고 기공들이 많이 형성 된다는 것입니다. 그래서 거친 표면을 위해 그라인더등 연마공정을 해야하고 이러한 피막을 주로 사용하는 곳은 내식성이 약하기 때문에 건조한 실내공간에 한정하게 됩니다. 부식분위기가 형성되는 환경에서는 용사피막층 내에 무수히 많은 기공들이 있어서 부식물이 그곳을 통해 용사피막과 접하고 있는 금속과 부식반응을 일으켜서 용사피막이 조그만 충격에도 박리되는 현상이 나타나기 때문입니다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 제가 수년간 엄청나게 고생하면서 자비를 들여, 개인적으로, 용사 처리가된 부품위에 저렴하면서 간단하게 후처리 공정으로 저온에서 처리할 수 있는 기술을 개발하였습니다그 기술의 기본은 나노 세라믹 수용액상에 담구어 기공상에 나노 분말 세라믹을 체워 넣는 기술입니다본 기술을 적용할 경우 모든 용사 피막층 내의 기공들이 실링되고, 기공에 고경도의 물질이 체워 짐으로서 피막의 강도도 상승하고 내식성이 크게 증가하는 결과를 나타 내었습니다. 그리고 표면의 거칠기도 크게 감소하여 용사피막의 다듬질 공정이 줄어드는 효과도 나타내었습니다. 본 기술은 현재 적용된 업체가 없읍니다.

사진 플라즈마 용사피막상의 나노 세라믹 함침 처리 후의 표면조직사진



철 주물품과 다이케스팅 부품의 불량 없는 고내식 도금 또는 도장 기술 미래형 표면처리 기술

제 블로그에서 독자들이 관심을 많은 관심을 가지고 메일도 보내 주시고 방문을 해 주신 기술로 주물품과 다이캐스팅 부품의 불량을 줄일 수 있는 도금이나 도장 기술입니다. 이 기술에 대해 문의하시는 대부분의 기술 담당자는 약품을 어디 파느냐? 또는 이 공정을 하는 회사가 어디 있느냐? 또는 약품 카타로그가 있느냐? 라고 묻습니다.

이 기술은 액과 처리 공정이 복합적으로 연결되어 있는 기술입니다. 그리고 이 기술은 아직 어느 회사에도 기술을 이전하지 않았습니다.

일반적으로 철 주물품과 철 다이케스팅 부품은 기공이 많아서 도금이나 도장을 하면 불량이 80 % 이상이 발생합니다. 이러한 부품의 불량율 제로를 위한 전처리 기술이 있습니다. 일반적으로 수지를 함침시켜서 처리한다는 말도 있지만, 수지 함침 방법은 제2의 문제를 유발시키기 때문에 사용하지 않는 것이 좋습니다. 왜냐하면 수지의 종류에 따라 다르지만 대부분이 밀착불량을 유발시키므로 독한 엣칭공정을 사용하는 후처리가 병행되어야 하는데 이때에 소재의 종류에 따라 불균일 엣칭이 되어서 다른 종류의 불량을 발생시키기 때문입니다.

이러한 소재 자체의 미세한 기공이나 불 균질성을 없애고 밀착성이 좋은 표면을 만들어 주는 새로운 전처리 기술을 적용함으로서, 도금 하지 처리 뿐만 아니라 도장 하지 처리로서의 탁월한 균일 도금 또는 도장을 만들고 내식성이나 내마모성도 크게 증가하는 새로운 전처리 기술입니다

이러한 전처리 기술은 기공을 찾아서 들어가 그곳에서 반응을 일으켜 기공을 채우는 무기질 약품을 사용하는 것입니다. 이 기술에 의해 메꾸어진 기공은 도장용 수지나 도금 물질과의 접착력이 뛰어나서 제 2의 에칭이 필요 없는 친환경 공법입니다.

이 기술의 응용 분야는 KTX 용 고속 전철 부품들인 철 주물과 다이캐스팅 부품 들(내식성 과 전기통전성이 동시에 부여되어야 함)이 부식 문제로 현재 심각한 문제가 있음으로 이 분야의 부품들과 각종 화학 펌프 부품, 기계류 부품, 섬유용 부품 등(사진)이 활용 가능 분야입니다.

사진 본 전처리 기술이 적용 가능한 산업체 응용 부품들


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