KR101335705B1 - A surface structure of metal having an Superhydrophobic property coatings and Method for fabricating of the same - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조는, 알루미늄을 포함하는 표면처리대상물의 표면에 일체로 형성된 마이크로 크기의 요철과, 상기 요철의 표면에 일체로 형성된 나노 크기의 돌기와, 상기 돌기의 외측에 코팅되어 초발수 특성을 갖도록 하는 코팅층을 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조의 제조 방법은, 알루미늄을 포함하는 표면처리대상물의 표면에 알루미나 파우더를 샌드블라스팅하여 마이크로 크기의 요철을 형성하는 요철형성단계와, 상기 요철에 아르곤 이온빔을 조사하여 나노 크기의 돌기를 형성하는 돌기를 형성하는 돌기형성단계와, 상기 돌기에 화학기상증착(CVD) 공정을 통해 코팅층을 형성하는 코팅층형성단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Metal surface structure having a super water-repellent property according to the present invention, micro-sized irregularities formed integrally on the surface of the surface treatment object containing aluminum, nano-sized projections integrally formed on the surface of the irregularities, and the outside of the projections It is configured to include a coating layer coated on to have a super water-repellent properties. Method for producing a metal surface structure having a super water-repellent property according to the present invention, the irregularities forming step of forming a micro-sized irregularities by sandblasting alumina powder on the surface of the surface treatment object containing aluminum, and the argon ion beam in the irregularities Irradiation to form a projection forming step of forming a projection forming a nano-sized projections, characterized in that consisting of a coating layer forming step of forming a coating layer through the chemical vapor deposition (CVD) process on the projections.

Description

Translated fromKorean

초발수 특성을 가진 금속 표면 구조 및 이의 형성 방법{A surface structure of metal having an Superhydrophobic property coatings and Method for fabricating of the same}A surface structure of metal having an Superhydrophobic property coatings and Method for fabricating of the same

본 발명은 표면처리대상물의 표면에 마이크로 크기의 요철을 형성하고, 마이크로 크기의 요철에 나노 크기의 돌기가 형성되며, 상기 돌기 외측에 초발수 특성을 가지는 코팅층을 포함하여 구성되는 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조 및 이의 형성 방법에 관한 것이다.The present invention has a super water-repellent property is formed on the surface of the surface treatment object micro-sized irregularities, nano-sized projections are formed on the micro-sized irregularities, including a coating layer having a super water-repellent property on the outside of the projections A metal surface structure and a method of forming the same.

최근 자연모사를 이용한 초발수 특성 구현 연구가 다양한 분야에서 진행되고 있다.Recently, research on realizing super water-repellent properties using natural simulation has been conducted in various fields.

자연계에 존재하는 여러 가지 형상과 구조, 예를 들면 연잎 표면, 곤충의 날개 등에서 나타나는 초발수 성질이 ㎛ 및 ㎚ 크기의 구조 및 표면 에너지제어막에 기인한다는 것이 밝혀졌다.It has been found that the super water-repellent properties appearing in various shapes and structures in nature, for example, lotus leaf surfaces, wings of insects, etc., are due to the structures of the micrometer and nm size and the surface energy control film.

이러한 초발수표면 특성이 자동차 및 생활가전 등의 주요 부품에 적용될 경우, 에너지 사용 효율 및 부품 수명을 연장시킬 수 있어 산업계에서는 자연모사 연구 결과를 실생활에 적용하고자 초발수표면처리에 대한 연구를 지속하고 있다.When the super water-repellent surface properties are applied to major parts such as automobiles and household appliances, the energy use efficiency and parts life can be extended, and the industry continues to study super water-repellent surface treatment to apply the results of natural simulation research to real life. have.

초발수 표면 기술은 고체의 표면을 물리·화학적으로 처리하여 고체의 표면에 액체가 접촉할 때 접촉각이약 110° 이상이 되도록 하는 것을 말한다. 초발수성 표면에서는 액체가 표면에 맺히지 못하고 접촉하는 경우 미끄러져 표면을 이탈하게 되어 자기정화 효과를 가지게 된다.Super water-repellent surface technology refers to the physical and chemical treatment of the surface of the solid so that the contact angle is greater than about 110 ° when the liquid contacts the surface of the solid. In the super water-repellent surface, the liquid does not form on the surface, and when contacted, the liquid slides off the surface and has a self-purifying effect.

기존의 초발수특성 구현 기술은 폴리머, 플라스틱 및 유리 표면을 대상으로 다양하게 개발되어 왔다.Conventional super water-repellent technologies have been developed in various ways for polymer, plastic and glass surfaces.

예컨대 대한민국 공개특허 제10-2010-0115126호에는 암모늄기를 가지는 전해질 고분자를 이용한 초발수/초친수 표면 코팅 및 음이온 교환을 통한 표면 특성의 제어 방법이 개시되어 있다.For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0115126 discloses a method of controlling surface properties through super water-repellent / superhydrophilic surface coating and anion exchange using an electrolyte polymer having an ammonium group.

그리고, 대한민국 등록특허 제0929374호에는 친수성 또는 소수성 액상폴리머를 무한궤도의 외면에 캐스팅한 후 분리시킴으로써 연속적인 초발수 필름의 제조가 가능하도록 한 초발수필름 제조장치 및 이를 이용한 초발수 필름 제조방법이 개시되어 있다.In addition, Korean Patent No. 0929374 discloses a super water repellent film manufacturing apparatus and a super water repellent film production method using the same, which enables the production of a continuous super water repellent film by casting a hydrophilic or hydrophobic liquid polymer on an outer surface of an orbit. Is disclosed.

그러나, 상기한 종래의 기술들은 대상물인 기판이 실리콘이거나 폴리머가 적용되므로 적용 대상물이 제한되는 문제점이 있다.However, the above-described conventional techniques have a problem in that the application target is limited because the substrate, which is an object, is silicon or a polymer is applied.

한편, 금속 표면의 젖음성을 개선하여, 자동차나 건축물의 외장재에 적용하면 보다 깨끗한 표면을 얻을 수 있고, 오일을 사용하는 내연 기관에 적용하게 되면 오일 손실을 막음으로써 고효율을 얻을 수 있다.On the other hand, by improving the wettability of the metal surface, it is possible to obtain a cleaner surface when applied to the exterior materials of automobiles and buildings, and high efficiency by preventing oil loss when applied to the internal combustion engine using the oil.

이에 따라 금속 표면에 대하여 초발수 및 초친수 특성을 개선하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.Accordingly, many studies have been conducted to improve superhydrophobic and superhydrophilic properties of metal surfaces.

예컨대, 대상물의 표면에 코팅으로 박막을 형성하여 표면 특성을 개선하고자 하는 기술이 있다.For example, there is a technique to improve the surface properties by forming a thin film with a coating on the surface of the object.

그러나, 이러한 종래 기술은 대상물에 코팅만으로 부착된 상태를 유지하게 되므로 내구력 및 밀착력이 낮아 박막이 쉽게 분리되는 문제점이 있다.However, this conventional technology has a problem in that the thin film is easily separated because of low durability and adhesion since the state of attachment to the object is maintained only by coating.

또한, 박막이 사라지게 되면 친수 혹은 발수 특성 자체가 사라지게 되며 코팅만으로는 표면 특성을 향상시키는데 한계가 있다.In addition, when the thin film disappears, the hydrophilic or water-repellent property itself disappears and there is a limit to improving the surface properties by coating alone.

따라서 최근에는 표면 기술의 제어와 코팅을 결합하여 표면 특성을 개선하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만 대부분의 기술은 표면에 코팅한 물질을 제어하여 구조 및 젖음성을 개선시키는 것이기에 젖음성 특성은 앞의 기술에 비해 개선되었으나 내구성 및 밀착력 문제는 여전히 남아있는 상태이다.Therefore, in recent years, a lot of research has been conducted to improve the surface properties by combining the surface technology control and coating. However, most of the techniques are to improve the structure and wettability by controlling the material coated on the surface, so that the wettability is improved compared to the previous technique, but durability and adhesion problems remain.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 표면처리대상물의 표면에 마이크로 크기의 요철을 형성하고, 마이크로 크기의 요철에 나노 크기의 돌기를 일체로 형성한 후, 돌기의 외측에 초발수 특성을 갖는 코팅층을 형성함으로써 초발수 특성을 갖도록 한 금속 표면 구조 및 이의 형성 방법을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to form a micro-sized irregularities on the surface of the surface treatment object, and to form a nano-sized projections integrally to the micro-sized irregularities, super water-repellent on the outside of the projections It is to provide a metal surface structure and a method of forming the same that have a super water-repellent property by forming a coating layer having properties.

본 발명의 다른 목적은, 표면처리대상물로서 알루미늄을 채택하여 내식성이 향상되고, 경량화된 건축 외장재, 자동차, 내연기관 부품, 가전제품 외장재 등의 다양한 분야에 적용 가능하도록 한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조 및 이의 형성 방법을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to improve the corrosion resistance by adopting aluminum as the surface treatment object, metal surface having a super water-repellent properties that can be applied to various fields such as lightweight building exterior materials, automobiles, internal combustion engine components, home appliance exterior materials, etc. It is to provide a structure and a method of forming the same.

본 발명의 또 다른 목적은, 광폭의 표면처리대상물에 대하여 연속적으로 초발수처리를 할 수 있도록 하여 생산성이 향상되고 제조 원가가 현저히 절감되도록 한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조 및 이의 형성 방법을 제공하는 것에 있다.It is still another object of the present invention to provide a metal surface structure having a super water-repellent property and a method of forming the same, which enables continuous super-water repellent treatment on a wide surface treatment object to improve productivity and significantly reduce manufacturing costs. It is in doing it.

본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조는, 알루미늄을 포함하는 표면처리대상물의 표면에 일체로 형성된 마이크로 크기의 요철과, 상기 요철의 표면에 일체로 형성된 나노 크기의 돌기와, 상기 돌기의 외측에 코팅되어 초발수 특성을 갖도록 하는 코팅층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.Metal surface structure having a super water-repellent property according to the present invention, micro-sized irregularities formed integrally on the surface of the surface treatment object containing aluminum, nano-sized projections integrally formed on the surface of the irregularities, and the outside of the projections It characterized in that it comprises a coating layer is coated on to have a super water-repellent properties.

본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조는, 알루미늄을 포함하는 표면처리대상물의 표면에 일체로 형성된 마이크로 크기의 요철과, 상기 요철의 외측에 코팅되어 초발수 특성을 갖도록 하는 코팅층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.Metal surface structure having a super water-repellent property according to the present invention includes a micro-sized unevenness integrally formed on the surface of the surface treatment object including aluminum, and a coating layer coated on the outer side of the unevenness to have a super water-repellent property Characterized in that configured.

상기 요철은 표면처리대상물의 표면에 알루미나 파우더를 샌드블라스팅하여 형성됨을 특징으로 한다.The irregularities are formed by sandblasting alumina powder on the surface of the surface treatment object.

상기 돌기는 요철의 표면에 아르곤 이온빔을 조사하여 형성됨을 특징으로 한다.The protrusions are formed by irradiating argon ion beams on the uneven surface.

상기 코팅층은 화학기상증착(CVD) 공정에 의해 형성됨을 특징으로 한다.The coating layer is characterized by being formed by a chemical vapor deposition (CVD) process.

상기 코팅층은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)으로 형성됨을 특징으로 한다.The coating layer is characterized in that formed of HMDSO (Hexamethyldisiloxane).

본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조의 제조 방법은, 알루미늄을 포함하는 표면처리대상물의 표면에 알루미나 파우더를 샌드블라스팅하여 마이크로 크기의 요철을 형성하는 요철형성단계와, 상기 요철에 아르곤 이온빔을 조사하여 나노 크기의 돌기를 형성하는 돌기를 형성하는 돌기형성단계와, 상기 돌기에 화학기상증착(CVD) 공정을 통해 코팅층을 형성하는 코팅층형성단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Method for producing a metal surface structure having a super water-repellent property according to the present invention, the irregularities forming step of forming a micro-sized irregularities by sandblasting alumina powder on the surface of the surface treatment object containing aluminum, and the argon ion beam in the irregularities Irradiation to form a projection forming step of forming a projection forming a nano-sized projections, characterized in that consisting of a coating layer forming step of forming a coating layer through the chemical vapor deposition (CVD) process on the projections.

본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조의 제조 방법은, 알루미늄을 포함하는 표면처리대상물의 표면에 알루미나 파우더를 샌드블라스팅하여 마이크로 크기의 요철을 형성하는 요철형성단계와, 상기 요철에 화학기상증착(CVD) 공정을 통해 코팅층을 형성하는 코팅층형성단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Method for producing a metal surface structure having a super water-repellent property according to the present invention, the irregularities forming step of forming a micro-sized irregularities by sandblasting alumina powder on the surface of the surface treatment object containing aluminum, and chemical vapor Characterized in that the coating layer forming step of forming a coating layer through a deposition (CVD) process.

상기 코팅층형성단계에서, 상기 코팅층은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)으로 형성됨을 특징으로 한다.In the coating layer forming step, the coating layer is characterized in that formed of HMDSO (Hexamethyldisiloxane).

상기 돌기형성단계는, 1.5 mTorr의 진공 분위기에서 실시됨을 특징으로 한다.The protrusion forming step is characterized in that carried out in a vacuum atmosphere of 1.5 mTorr.

본 발명에 따른 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조는, 표면처리대상물의 표면에 마이크로 크기의 요철을 형성하고, 마이크로 크기의 요철에 나노 크기의 돌기를 일체로 형성한 후, 돌기의 외측에 초발수 특성을 갖는 코팅층이 형성된다.The superficial water repellent metal surface structure according to the present invention, after forming the micro-sized irregularities on the surface of the surface treatment object, integrally formed nano-sized projections on the micro-sized irregularities, the super water-repellent outside the projections A coating layer having properties is formed.

그리고, 본 발명에서는 표면처리대상물로서 알루미늄을 포함하도록 채택하였다.In the present invention, it was adopted to include aluminum as the surface treatment object.

따라서, 내식성이 향상되고 경량화된 건축 외장재, 자동차, 내연기관 부품, 가전제품 외장재 등의 다양한 분야에 적용 가능한 이점이 있다.Therefore, there is an advantage that can be applied to various fields such as building exterior materials, automobiles, internal combustion engine parts, home appliance exterior materials, etc., which are improved in corrosion resistance and light weight.

또한, 광폭의 표면처리대상물에 대하여 연속적으로 초발수 처리가 가능하므로, 생산성이 향상되고 제조 원가를 현저히 절감시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, since the super water-repellent treatment can be continuously performed on a wide surface treatment object, there is an advantage that the productivity can be improved and the manufacturing cost can be significantly reduced.

도 1 은 본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조의 형성 과정을 나타낸 개요도.
도 2 는 본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조의 형성 방법을 나타낸 공정 순서도.
도 3 은 본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조의 형성 방법에서 요철형성단계 전 표면처리대상물의 표면 상태를 나타낸 주사 전자 현미경 사진.
도 4 는 도 3에 대한 물접촉 실험 결과를 나타낸 사진.
도 5 는 본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조의 형성 방법에서 요철형성단계 후 표면처리대상물의 표면 상태를 나타낸 주사 전자 현미경 사진.
도 6 은 도 5에 대한 물접촉 실험 결과를 나타낸 사진.
도 7 은 하여 본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조의 형성 방법에서 돌기형성단계가 완료된 표면처리대상물의 표면 상태를 나타낸 주사 전자 현미경 사진.
도 8 은 도 7에 대한 물접촉 실험 결과를 나타낸 사진.
도 9 는 요철 외면에 코팅층을 형성한 표면처리대상물의 표면 상태를 나타낸 50000배율 주사 전자 현미경 사진.
도 10 은 요철 및 돌기가 형성된 외면에 코팅층을 형성한 표면처리대상물의 표면 상태를 나타낸 50000배율 주사 전자 현미경 사진.
도 11 은 도 9에 대한 물접촉 실험 결과를 나타낸 사진.
도 12 는 도 10에 대한 물접촉 실험 결과를 나타낸 사진.1 is a schematic diagram showing a process of forming a metal surface structure having a super water-repellent property according to the present invention.
2 is a process flow chart showing a method of forming a metal surface structure having superhydrophobic characteristics according to the present invention.
Figure 3 is a scanning electron micrograph showing the surface state of the surface treatment object before the irregularities forming step in the method of forming a metal surface structure having super water-repellent properties according to the present invention.
Figure 4 is a photograph showing the water contact test results for FIG.
Figure 5 is a scanning electron micrograph showing the surface state of the surface treatment object after the uneven formation step in the method of forming a metal surface structure with super water-repellent properties according to the present invention.
Figure 6 is a photograph showing the water contact test results for FIG.
Figure 7 is a scanning electron micrograph showing the surface state of the surface treatment object is a projection forming step is completed in the method of forming a metal surface structure having super water-repellent properties according to the present invention.
8 is a photograph showing the results of water contact experiment for FIG.
9 is a 50000 magnification scanning electron micrograph showing the surface state of a surface treatment object in which a coating layer is formed on the outer surface of the unevenness.
10 is a 50000 magnification scanning electron micrograph showing the surface state of a surface treatment object in which a coating layer is formed on an outer surface on which irregularities and protrusions are formed.
FIG. 11 is a photograph showing a water contact test result for FIG. 9. FIG.
12 is a photograph showing the water contact test results for FIG. 10.

이하에서는 본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조(이하 '금속 표면 구조(10)라 칭함)을 첨부된 도 1을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a metal surface structure having a super water-repellent property according to the present invention (hereinafter referred to as 'metal surface structure 10)' will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 본 발명에 의한 금속 표면 구조(10)의 형성 과정을 나타낸 개요도이다.1 is a schematic diagram showing a process of forming ametal surface structure 10 according to the present invention.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to describe its invention in the best possible way It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.

도면과 같이, 상기 금속 표면 구조(10)는 표면처리대상물(W)의 표면에 마이크로 크기의 요철(12)과, 상기 요철(12)의 표면에 형성된 나노 크기의 돌기(14)와, 상기 돌기(14)의 외측에 형성된 코팅층(18)을 포함하여 구성된다.As shown in the figure, themetal surface structure 10 has amicro-sized unevenness 12 on the surface of the surface treatment object W, nano-sizedprotrusions 14 formed on the surface of theunevenness 12, and the protrusions. It is comprised including thecoating layer 18 formed in the outer side of 14.

상기 요철(12)과 돌기(14)는 표면처리대상물(W)과 일체로 형성된 것으로, 상기 요철(12)은 표면처리대상물(W)의 표면에 마이크로 크기를 갖도록 일체로 형성된 것이며, 상기 돌기(14)는 요철(12)에 식각 공정을 통해 나노 크기를 갖도록 형성된다.Theunevenness 12 and theprotrusion 14 are integrally formed with the surface treatment object W, and theunevenness 12 is integrally formed to have a micro size on the surface of the surface treatment object W, and the protrusions 14) is formed to have a nano-sized through the etching process to the uneven (12).

보다 구체적으로는, 상기 요철(12)는 본 발명의 실시예에서 샌드블라스팅을 실시하여 표면처리대상물(W)의 표면에 수~수십㎛ 크기의 구조들을 형성한 것으로, 입도 260의 알루미나 파우더를 20초간 블라스팅하여 형성하였다.More specifically, the concave-convex 12 is formed by sandblasting in the embodiment of the present invention to form structures of several to several tens of micrometers on the surface of the surface treatment object (W), the alumina powder having a particle size of 260 20 Formed by blasting for seconds.

그리고, 상기 돌기(14)는 요철(12) 외면에 선형 이온 소스에서 발생된 알곤 이온빔을 진공 분위기에서 에칭하여 형성된 것으로, 수~수십㎚ 크기를 가진다.Theprotrusion 14 is formed by etching an argon ion beam generated from a linear ion source on an outer surface of theuneven surface 12 in a vacuum atmosphere, and has a size of several tens to several tens of nm.

이때 본 발명의 실시예에서 방전 압력은 1.5mTorr, 방전압력은 3㎸를 적용하였다.At this time, in the embodiment of the present invention, the discharge pressure was 1.5mTorr, and the discharge pressure was 3 kPa.

상기와 같이 요철(12)과 돌기(14)가 각각 샌드블라스팅 공정과 이온빔 에칭으로 실시된 이유는 대면적의 표면처리대상물(W)에 대하여 연속적으로 형성될 수 있도록 하기 위함이다.The reason why theunevenness 12 and theprotrusion 14 are performed by the sand blasting process and the ion beam etching as described above is to be formed continuously for the surface treatment object W having a large area.

상기 돌기(14)의 외측에는 코팅층(18)이 구비된다. 상기 코팅층(18)은 돌기(14)에 코팅되어 소수성 특성을 부여하기 위한 구성으로, 본 발명의 실시예에서 상기 코팅층(18)은 마그네트론 방전을 이용하여 돌기(14) 외면에 진공 증착되었다.Thecoating layer 18 is provided on the outside of theprotrusion 14. Thecoating layer 18 is coated on theprotrusions 14 to impart hydrophobic properties. In the embodiment of the present invention, thecoating layer 18 is vacuum deposited on the outer surface of theprotrusions 14 using magnetron discharge.

그리고, 상기 코팅층(18)은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)으로 형성하여 발수성을 갖도록 하였다.In addition, thecoating layer 18 was formed of HMDSO (Hexamethyldisiloxane) to have a water repellency.

이하 첨부된 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조의 형성 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of forming a metal surface structure having superhydrophobic characteristics according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.

도 2에는 본 발명에 의한 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조의 형성 방법을 나타낸 공정 순서도가 도시되어 있다.2 is a process flow chart illustrating a method of forming a metal surface structure having superhydrophobic properties according to the present invention.

첨부된 도면과 같이, 상기 금속 표면 구조(10)는, 표면처리대상물(W)의 표면에 샌드블라스팅을 실시하여 요철(12)을 형성하는 요철형성단계(S100)와, 상기 요철(12)에 아르곤 이온빔을 조사하여 식각함으로써 상기 돌기(14)를 형성하는 돌기형성단계(S200)와, 상기 돌기(14)의 외측에 코팅층(18)을 형성하여 초발수 성능을 갖도록 하는 코팅층형성단계(S300)를 순차적으로 실시하여 완성된다.As shown in the accompanying drawings, themetal surface structure 10, the unevenness forming step (S100) to form the unevenness (12) by sandblasting on the surface of the surface treatment object (W) and the unevenness (12) Projection forming step (S200) of forming theprotrusions 14 by irradiating and etching the argon ion beam, and coating layer forming step (S300) to have a super water-repellent performance by forming acoating layer 18 on the outside of the protrusions (14) It is completed by performing sequentially.

상기 요철형성단계(S100)는 도 3과 같은 알루미늄으로 형성된 표면처리대상물(W)에 알루미늄 파우더를 샌드 블라스팅하여 도 5와 같이 요철(12)을 형성하는 단계이다.The unevenness forming step (S100) is a step of forming theunevenness 12 as shown in FIG. 5 by sandblasting aluminum powder on the surface treatment object W formed of aluminum as shown in FIG. 3.

그리고 상기 요철형성단계(S100)에서는 입도 260인 알루미늄 파우더를 사용하여 블라스팅하였으며, 20초간 실시하였다.And in the concave-convex forming step (S100) was blasted using aluminum powder having a particle size of 260, it was carried out for 20 seconds.

상기 요철형성단계(S100) 이후에는 돌기형성단계(S200)가 실시된다. 상기 돌기형성단계(S200)는 진공 챔버에서 실시되며, 본 발명의 바람직한 실시예의 조건으로는 1.5 mTorr의 진공 분위기로 3㎸의 방전 압력을 인가하였다.After the irregularities forming step (S100), the protrusion forming step (S200) is performed. The protrusion forming step (S200) is carried out in a vacuum chamber, under the condition of a preferred embodiment of the present invention was applied a discharge pressure of 3 kPa in a vacuum atmosphere of 1.5 mTorr.

상기 돌기형성단계(S200) 이후에는 코팅층형성단계(S300)가 실시된다. 상기 코팅층형성단계(S300)는 돌기형성단계(S200)와 같이 진공 분위기에서 연속적으로 실시되며, 상기 코팅층(18)은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)으로 형성되어 초발수 특성을 가지게 된다.After the protrusion forming step (S200), a coating layer forming step (S300) is performed. The coating layer forming step (S300) is carried out continuously in a vacuum atmosphere as in the protrusion forming step (S200), thecoating layer 18 is formed of HMDSO (Hexamethyldisiloxane) has a super water-repellent properties.

이하 첨부된 도 4 내지 도 12를 참조하여 각 단계별 발수 특성 및 표면 변화를 살펴본다.With reference to the accompanying Figures 4 to 12 looks at the water repellent properties and surface changes for each step.

도 4는 도 3에 대한 물접촉 실험 결과를 나타낸 사진으로서, 요철(12), 돌기(14)가 아무것도 형성되지 않은 표면처리대상물(W)은 63.5°의 물접촉각을 나타냈다.4 is a photograph showing the results of the water contact experiment with respect to FIG. 3, wherein the surface treatment object W in which theunevenness 12 and theprotrusion 14 are not formed has a water contact angle of 63.5 °.

그리고, 상기 요철형성단계(S100) 실시 후에는 도 5 및 도 9와 같이 요철(12)이 다수 형성되며, 도 6과 같이 물과의 접촉각은 77.9°를 나타내었다.After the unevenness forming step S100 is performed, a plurality ofunevennesses 12 are formed as shown in FIGS. 5 and 9, and the contact angle with water is 77.9 ° as shown in FIG. 6.

도 7 및 도 10과 같이 돌기형성단계(S200)를 실시하여 상기 요철(12)에 돌기(14)를 형성하게 되면, 도 8과 같이 18.1°의 물접촉각을 나타내어 발수 특성이 다소 감소하게 된다.When theprotrusions 14 are formed on theunevenness 12 by performing the protrusion forming step S200 as illustrated in FIGS. 7 and 10, as shown in FIG. 8, the water contact angle of 18.1 ° is reduced, thereby slightly reducing the water repellent characteristics.

다만, 상기 코팅층형성단계(S300)를 실시하게 되면, 도 11 및 도 12와 같이 물접촉각이 113°, 105°를 나타내어 초발수 특성을 가지게 된다.However, when performing the coating layer forming step (S300), as shown in Figs. 11 and 12, the water contact angle is 113 °, 105 ° has a super water-repellent characteristics.

보다 구체적으로 살펴보면, 도 11 은 도 9에 대한 물접촉 실험 결과를 나타낸 사진이고, 도 12는 도 10에 대한 물접촉 실험 결과를 나타낸 사진으로서, 상기 요철(12)의 표면에 코팅층(18)을 형성하였을 때 물과의 접촉각은 113°를 나타내었고, 요철(12)과 돌기(14)를 형성한 후 표면에 코팅층(18)을 형성한 경우에는 물과의 접촉각이 105°를 나타내었다.More specifically, FIG. 11 is a photograph showing the water contact test result of FIG. 9, and FIG. 12 is a photograph showing the water contact test result of FIG. 10. Thecoating layer 18 is formed on the surface of theunevenness 12. When formed, the contact angle with water was 113 °, and when thecoating layer 18 was formed on the surface after theunevenness 12 and theprotrusion 14 were formed, the contact angle with water was 105 °.

따라서, 상기 코팅층(18)은 요철(12)만 형성된 표면처리대상물(W)에 코팅층(18)을 형성하여 초발수 특성을 갖도록 구성할 수도 있으며, 요철(12) 및 돌기(14)가 모두 형성된 표면처리대상물(W)에 코팅층(18)을 형성할 수도 있다.Therefore, thecoating layer 18 may be configured to have a super water-repellent property by forming acoating layer 18 on the surface treatment object (W) formed with only theunevenness 12, both theunevenness 12 and theprojections 14 are formed Thecoating layer 18 may be formed on the surface treatment object (W).

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many other modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the scope of the present invention.

10. 금속 표면 구조12. 요철
14. 돌기18. 코팅층
S100. 요철형성단계S200. 돌기형성단계
S300. 코팅층형성단계W . 표면처리대상물10.Metal surface structure 12. Unevenness
14.Protrusion 18. Coating Layer
S100. Irregularities forming step S200. Protrusion Formation Step
S300. Coating layer formation step W. Surface treatment object

Claims (10)

Translated fromKorean

알루미늄을 포함하는 표면처리대상물의 표면에 알루미나 파우더를 샌드블라스팅하여 일체로 형성된 마이크로 크기의 요철과,
상기 요철의 표면에 아르곤 이온빔을 조사하여 일체로 형성된 나노 크기의 돌기와,
상기 돌기의 외측에 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)을 화학기상증착(CVD) 공정으로 코팅하여 초발수 특성을 갖도록 하는 코팅층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조.Micro-sized irregularities formed integrally by sandblasting alumina powder on the surface of the surface treatment object including aluminum,
A nano-sized protrusion integrally formed by irradiating an argon ion beam on the surface of the unevenness,
The metal surface structure having a super water-repellent property, characterized in that it comprises a coating layer to have a super water-repellent property by coating the HMDSO (Hexamethyldisiloxane) on the outside of the projection by chemical vapor deposition (CVD) process.알루미늄을 포함하는 표면처리대상물의 표면에 알루미나 파우더를 샌드블라스팅하여 일체로 형성된 마이크로 크기의 요철과,
상기 요철의 외측에 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)을 화학기상증착(CVD) 공정으로 코팅하여 초발수 특성을 갖도록 하는 코팅층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조.Micro-sized irregularities formed integrally by sandblasting alumina powder on the surface of the surface treatment object including aluminum,
Metal surface structure having a super water-repellent property characterized in that it comprises a coating layer to have a super water-repellent property by coating the HMDSO (Hexamethyldisiloxane) on the outside of the irregularities by chemical vapor deposition (CVD) process.제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 코팅층은 105° 이상의 물접촉각을 갖는 것을 특징으로 하는 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조.The metal surface structure as claimed in claim 1 or 2, wherein the coating layer has a water contact angle of 105 ° or more.삭제delete삭제delete삭제delete알루미늄을 포함하는 표면처리대상물의 표면에 알루미나 파우더를 샌드블라스팅하여 마이크로 크기의 요철을 형성하는 요철형성단계와,
상기 요철에 아르곤 이온빔을 조사하여 나노 크기의 돌기를 형성하는 돌기를 형성하는 돌기형성단계와,
상기 돌기에 화학기상증착(CVD) 공정을 통해 코팅층을 형성하는 코팅층형성단계로 이루어지며,
상기 코팅층형성단계에서,
상기 코팅층은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)으로 형성된 것을 특징으로 하는 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조의 형성 방법.An unevenness forming step of sandblasting the alumina powder on the surface of the surface treatment object including aluminum to form unevenness of micro size;
A projection forming step of forming a projection forming a nano-sized projection by irradiating the uneven argon ion beam to the unevenness;
The projection is made of a coating layer forming step of forming a coating layer through a chemical vapor deposition (CVD) process,
In the coating layer forming step,
The coating layer is formed of HMDSO (Hexamethyldisiloxane) characterized in that the formation method of the metal surface structure with super water-repellent properties.알루미늄을 포함하는 표면처리대상물의 표면에 알루미나 파우더를 샌드블라스팅하여 마이크로 크기의 요철을 형성하는 요철형성단계와,
상기 요철에 화학기상증착(CVD) 공정을 통해 코팅층을 형성하는 코팅층형성단계로 이루어지며,
상기 코팅층형성단계에서,
상기 코팅층은 HMDSO(Hexamethyldisiloxane)으로 형성된 것을 특징으로 하는 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조의 형성 방법.An unevenness forming step of sandblasting the alumina powder on the surface of the surface treatment object including aluminum to form unevenness of micro size;
It is made of a coating layer forming step of forming a coating layer through the chemical vapor deposition (CVD) process on the unevenness,
In the coating layer forming step,
The coating layer is formed of HMDSO (Hexamethyldisiloxane) characterized in that the formation method of the metal surface structure with super water-repellent properties.삭제delete제 7 항에 있어서, 상기 돌기형성단계는, 1.5 mTorr의 진공 분위기에서 실시됨을 특징으로 하는 초발수 특성을 가진 금속 표면 구조의 형성 방법.The method of claim 7, wherein the forming of the protrusions is performed in a vacuum atmosphere of 1.5 mTorr.

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