사례 연구: 티타늄 아노다이징 바스켓용 니오븀 메쉬

Stanford Advanced Materials는 신뢰할 수 있는 첨단 소재 공급업체로, 수년 동안 다양한 산업 분야에서 특수 제품 공급의 선두에 서 왔습니다. 최근에는 티타늄 아노다이징 바스켓 생산을 위한 첨단 기술 제조 프로젝트를 지원했는데, 이 티타늄 아노다이징용 특수 바스켓에는 티타늄 아노다이징 산업에서 매우 중요한 니즈에 대한 실용적인 솔루션인 특수 유형의 니오븀 메쉬를 사용한 맞춤형 솔루션이 필요했습니다.

그림 1 니오븀 메쉬

도전 과제

이 프로젝트에는 아노다이징 공정의 부식성이 매우 강하고 고온 환경에 견딜 수 있는 티타늄 아노다이징 바스켓의 프로토타입 제작이 포함되었습니다. 이 바구니의 기술적 요구 사항은 다음과 같습니다:

• 내식성: 티타늄 아노다이징은 매우 높은 전압과 산성 조건의 전해조에서 티타늄 부품을 담그는 작업이므로 바스켓 소재는 이러한 부식에 강해야 합니다.
• 고온에서의 구조적 무결성: 아노다이징 및 후 정련 공정은 고온에서 수행됩니다. 이러한 조건에서 변형되거나 약화되지 않고 구조적 무결성을 유지해야 하는 바스켓을 만들기 위해 선택한 소재가 필요했습니다.
• 티타늄 아노다이징 공정과의 호환성: 소재는 아노다이징 공정 중에 균일한 코팅이 가능하도록 정확한 치수 공차를 유지하면서 티타늄 부품을 지지해야 합니다.

이러한 조건에서 작동하는 소재는 내구성이 뛰어나고 너무 비싸지 않으면서도 모든 특성을 유지해야 했습니다. 또한 사용 편의성이 뛰어나 제조 시설에서 실용적인 바스켓이 필요했습니다.

그림 2 티타늄 아노다이징 바스켓

솔루션

프로젝트의 요구 사항을 신중하게 고려한 후 SAM의 기술 고문은 프로토타입 아노다이징 바스켓 제작에 니오븀 메쉬를 사용할 것을 권장했습니다. 다음과 같은 주요 요구 사항을 충족하기 위해 니오븀이 선택되었습니다:

1. 내식성: 니오븀은 주로 산성 조건에서 부식에 대한 저항성이 높습니다. 따라서 아노다이징 욕조에 사용하기에 매우 이상적입니다. 이러한 환경에서 시간이 지남에 따라 부식되거나 성능이 저하될 수 있는 스테인리스 스틸과 같은 소재와 달리 니오븀은 아노다이징 공정 전반에 걸쳐 구조적 및 화학적 무결성을 유지합니다.

2. 고온 안정성: 니오븀은 고온에 대한 저항성이 매우 우수하여 아노다이징 공정의 가열 단계에서 아노다이징 바스켓의 안정성을 유지하는 데 중요합니다. 녹는점이 매우 높기 때문에(2,400°C 이상) 이러한 열이 가해져도 변형되거나 강도가 떨어지지 않습니다.

3. 내구성과 강도: 니오븀은 독특한 방식으로 강도와 유연성을 결합합니다. 가볍지만 튼튼한 메쉬로 제작할 수 있어 아노다이징 처리되는 티타늄 부품의 무게를 견딜 수 있으면서도 바구니의 내구성을 보장합니다.

4. 커스터마이징: SAM은 고객과 긴밀히 협력하여 고객이 지정한 치수와 디자인 기준을 사용하여 맞춤형 니오븀 메쉬 바스켓을 설계했습니다. 이 메쉬는 아노다이징 과정에서 티타늄 부품을 최대한 지지하여 아노다이징 코팅의 균일성과 품질을 극대화할 수 있도록 특별히 맞춤 제작되었습니다.

결과

프로토타입 니오븀 메쉬 바스켓은 티타늄 아노다이징 공정에서 매우 잘 작동했습니다. 프로젝트의 주요 결과물은 다음과 같습니다:

• 비용 효율성: 아노다이징 바스켓에 사용되는 백금이나 흑연과 같은 다른 재료에 비해 니오븀 사용 비용은 상대적으로 저렴했으며, 이는 더 비싸고 수명이 짧을 수 있습니다. 니오븀 메시가 이를 대체하여 수명이 길어지고 교체 빈도가 줄어들었습니다.
• 티타늄 아노다이징과의 호환성: 바스켓은 아노다이징 과정에서 티타늄 부품을 효과적으로 지지하여 균일한 코팅 두께를 유지합니다. 이는 양극산화 처리된 티타늄 부품 자체의 외관, 성능 및 내구성을 위해 매우 중요한 기능입니다.

니오븀 메시란 무엇인가요?

니오븀 메쉬는 고온 및 부식성 조건에서 우수한 특성을 지닌 전이 금속인 니오븀으로 만들어집니다. 니오븀 메쉬는 니오븀 시트를 직조하거나 확장하여 다양한 재료를 지지하고 고정할 수 있는 얇은 섬유 가닥으로 네트워크와 같은 소재를 형성합니다.

니오븀 메시의 응용 분야

니오븀 원소는 산화, 부식 및 고온에 대한 저항성이 뛰어나 항공우주, 전자 및 화학 공정에 널리 사용되고 있습니다.

• 항공우주: 니오븀은 고온과 부식에 대한 내성이 뛰어나 극한 환경에 노출되는 부품에 적합한 소재이기 때문에 항공우주 산업에서 활용되고 있습니다.
• 화학 처리: 니오븀 메쉬는 부식에 대한 저항성이 필수 요소인 원자로 및 기타 화학 처리 장비에 사용됩니다.

• 전기 화학 응용 분야: 니오븀은 전기화학 전지뿐만 아니라 부식과 고온에 대한 내성이 장점으로 여겨지는 기타 전기화학 용도에 모두 사용됩니다.
• 의료 기기: 니오븀은 생체 적합성 때문에 의료용 임플란트 및 장치에 사용되며, 이러한 응용 분야에서는 강하면서도 반응성이 없는 소재가 필요합니다.

결론

이 프로젝트는 다양한 첨단 제조 응용 분야에 부가가치 소재 솔루션을 제공하는 SAM의 역량을 보여줄 수 있는 기회였습니다. 프로토타입 티타늄 아노다이징 바스켓에 니오븀 메쉬를 사용함으로써 부식, 고온 안정성 및 내구성과 관련된 많은 중요한 문제를 해결하여 고객의 아노다이징 요구 사항을 충족하는 이상적인 솔루션으로 인정받았습니다. 프로젝트의 특정 요구 사항에 맞게 니오븀 메쉬를 제작하고 맞춤화하는 SAM의 능력은 하이테크 제조 분야의 첨단 소재에 대한 신뢰할 수 있는 공급원으로서의 명성을 더욱 강화했습니다.