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이온 용융법에 의한 Ⅳ-ⅥA족 고 융점 화합물의 보호피막처리(Protective coatings of high-melting compounds of IV-VIA group metals plated from ionic melts)

전문가 제언: □ 전이금속의 붕소화물은 다양한 고유성질을 가지고 있어 기술적 관점에서 아주 중요하다. Mo-B계 화합물은 높은 융점, 화학적 안정성, 경도 및 강도를 가지고 있기 때문에 고온에서 강도를 유지해야 하는 구조물질로서 잠재력을 가진다. 이와 같은 물질을 제조하기 위해서는 고체상태반응을 통하거나 전기화학적 합성방법을 선택할 수 있다. 전기화학적 합성방법은 공업적 관점에서 몇 가지 장점을 가질 수 있는데, 이들은 낮은 비용, 복잡한 형상의 기질에 코팅가능성, 전해조건(전극전위 및 pH)을 통한 전해전하 및 조성 등으로 코팅의 두께를 정밀하게 제어할 수 있다. 용융염이 아닌 용액상의 전기화학적 공정이 낮은 에너지 수요 및 친환경적 공정으로 수행할 수 있으므로 장래에는 더욱 중요하게 되리라고 기대하지만, 내화금속(耐火金屬) 화합물(Ti, Zr, Nb, Ta 등)의 수용액에서의 용해도가 불량하기 때문에 어려움이 있고 이를 극복해야 한다.

□ 붕소화물은 다양한 범주의 화합물로서 유망한 성질을 가지고 있으나 제조방법이 고가이기 때문에 실제 사용범위는 좁다. 용융염 방법이 화학적 및 전기화학적 합성법으로서 유망하게 고려되고 있다. 붕소는 외부 전자소스를 사용하거나 또는 이온 용융을 통한 붕소함유 분말로부터 붕소의 비-전류 전달을 할 수 있다. 금속 표면의 처음 음극생성물은 붕소의 가장 낮은 몰분율을 가진 붕소화물 상이다. Ti기질의 경우 붕소화물의 처음생성물은 TiB이다. TiB의 추가 성장은 처음 TiB층을 통한 Ti원자의 고체상 확산에 의해 제한을 받는다. 붕소화물의 외각 껍질은 더욱 높은 붕소를 함유하게 되어 다층구조가 얻어진다. 만일 작은 금속입자로 붕소화물이 되고 반응 시간 및 붕소함량이 충분하다면 모든 입자는 순수 붕소화물 상으로 변환될 수 있다. 그러므로 붕소화물 코팅의 두께 및 조성은 시간과 프로세스 변수에 따른다. 전기화학적 용융염에 의한 내화화합물의 붕소화물 코팅 공정의 열역학 및 반응속도를 지배하는 일반법칙을 규명하기 위하여 많은 연구가 있었지만 향후 더 추가적으로 필요한 분야로는 이온용융물을 통한 비-전류 붕소화물에 대한 더 자세한 메커니즘, 내화화합물의 붕소화물에 대한 열역학적 성질, 용융염에서 이종 핵 착화합물의 존재에 대한 추가 연구 및 붕소화물 상의 형태에 영향하는 공정변수의 규명 등이다.

저자: Malyshev, VV
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