KR20140125033A - 탄소가 코팅된 나노 금속입자를 포함하는 금속복합재료 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

탄소가 코팅된 나노 금속입자를 포함하는 금속복합재료 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 금속복합재료는 탄소 소재가 코팅된 나노 금속입자가 고분자 바인더 표면에 임베딩되는 혼성복합화 입자와, 상기 혼성복합화 입자가 분산되는 금속 매트릭스를 포함하고, 상기 탄소 소재는 탄소나노튜브, 탄소나노플레이트, 카바이드 또는 그래핀나노플레이트렛이다.

Description

탄소가 코팅된 나노 금속입자를 포함하는 금속복합재료 및 그 제조방법{METAL COMPOSITE MATERIAL COMPRISING CARBON COATED NANO METAL PARTICLES AND METHOD THEREOF}

본 발명은 금속복합재료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소가 표면에 코팅된 나노 금속입자를 포함하는 금속복합재료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

탄소동소체인 그래핀(graphene)은 육각형의 허니콤 모양을 갖는 탄소 단원자 층으로 최근 신소재로 각광 받고 있다. 이러한 그래핀은 1TPa의 영률, 125GPa 등의 파괴강도 등의 탁월한 물성을 가지고 있는 바, 그래핀을 기반으로 하는 금속복합재료에 대한 연구가 많이 진행되고 있는 실정이다.

그래핀 기반의 금속복합재료를 형성함에 있어서 나노 금속입자의 표면에 그래핀 등을 코팅하고자 하는 시도가 이루어지고 있는데, 일반적으로는 CVD(화학기상증착법)법이 많이 이용되고 있다.

그런데, 이와 같은 종래 방법들에서는 첫째, CVD법이 수반하는 높은 제조 비용과 복잡한 공정으로 인해 단가가 상승하는 문제가 있었고, 둘째, 나노 금속입자 표면과 탄소 소재와의 상용성을 높이기 위하여 별도의 표면 처리 내지 분산 설계가 필요하다는 문제가 있었으며, 셋째, 탄소나노튜브, 그래핀, 카본나노플레이트 등의 입자는 밀도가 금속 입자에 비해 매우 낮아 상(phase)이 분리되는 문제점이 있었다. 그 외에도 분산 중에 탄소 소재가 파괴되는 경우가 많았으므로 금속복합재료의 물성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 상술한 문제점을 수반하지 않는 금속복합재료 및 제조방법이 요구되고 있다.

본 발명의 실시예들에서는 탄소 소재의 균일한 분산으로 인해 치밀도가 높아져서 항복강도 및 인장강도 등에 있어 뛰어난 물성을 갖는 금속복합재료를 제공하고자 한다.

또한, 상기 금속복합재료 및 이를 포함하는 금속 복합 성형물을 제조함에 있어 보다 간단한 공정으로 대량 생산이 가능한 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 탄소 소재가 코팅된 나노 금속입자가 고분자 바인더 표면에 임베딩(embedding)되는 혼성복합화 입자와, 상기 혼성복합화 입자가 분산되는 금속 매트릭스를 포함하고, 상기 탄소 소재는 탄소나노튜브, 탄소나노플레이트, 카바이드 또는 그래핀나노플레이트렛인 금속복합재료가 제공될 수 있다.

이 때, 상기 나노 금속입자는 Al, Cu, Ni, Sn, W, Cr, Fe 또는 이들의 합금일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전기폭발법을 이용하여 탄소 소재가 표면에 코팅된 코어쉘 구조(core-shall structure)를 갖는 나노 금속입자를 제조하는 1단계; 상기 나노 금속입자를 고분자 바인더와 혼성복합화하여 혼성복합화 입자를 제조하는 2단계; 및 상기 혼성복합화 입자를 금속 매트릭스에 분산시키는 2단계를 포함하는 금속복합재료 제조방법이 제공될 수 있다.

이 때, 상기 탄소 소재는 탄소나노튜브, 탄소나노플레이트, 카바이드 또는 그래핀나노플레이트렛이고, 상기 나노 금속입자는 Al, Cu, Ni, Sn, W, Cr, Fe 또는 이들의 합금이고, 상기 고분자 바인더는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 어택틱 폴리프로필렌(APP, Atatic Polypropylene), 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌아크릴레이트공중합체, 폴리스티렌, 셀룰로스계 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아클리산, 폴리아크릴산에스텔, 폴리메타크릴산 및 폴리메타크릴산에스텔로 구성되는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상술한 금속복합재료 제조방법으로 제조되는 금속복합재료를 주조, 압연 또는 금속분말사출성형법(MIM, Metal Injection Molding)을 통해 성형하는 단계를 포함하는 금속 복합 성형물 제조방법이 제공될 수 있다.

이 때, 상기 금속분말사출성형법은 상기 금속복합재료, 금속 분말, 고분자 바인더 및 왁스를 금속사출성형기에 장입하여 사출성형하는 단계를 포함하고, 상기 왁스는 파라핀왁스, 마이크로크리스타린왁스, 스테아린산, 지방산 아미드 및 지방산 알코올에스텔로 구성되는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 금속 매트릭스에 탄소 소재가 표면에 코팅된 나노 금속입자들이 균일하게 분산됨으로써, 치밀도가 향상되고 이로 인한 금속복합재료의 항복강도 및 인장강도를 높일 수 있다.

또한, 전기폭발법을 이용하여 간단하게 탄소 소재가 표면에 코팅된 나노 금속입자를 대량으로 생산이 가능하고, 이를 금속 매트릭스에 균일하게 분산시켜 성형함으로써 보다 간단한 방법으로 금속 복합 성형물을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속복합재료를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 금속복합재료에서 혼성복합화 입자를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 혼성복합화 입자의 SEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속복합재료 제조방법 및 금속 복합 성형물 제조방법의 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속복합재료(100)를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 금속복합재료(100)에서 혼성복합화 입자(10)를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 금속복합재료(100)는 탄소 소재(13)가 코팅된 나노 금속입자(12)가 고분자 바인더(11) 표면에 임베딩되는 혼성복합화 입자(10)와, 상기 혼성복합화 입자(10)가 분산되는 금속 매트릭스(20)를 포함한다.

혼성복합화 입자(10)는 고분자 바인더(11)와 고분자 바인더(11)의 표면에 임베딩되는 나노 금속입자(12)를 포함한다. 혼성복합화 입자(10)는 고분자 바인더(11)와 나노 금속입자(12)가 혼성복합화(hybridization)되어 형성되는 것으로, 이 때 상기 혼성복합화 공정에 대해서는 제조방법에 대한 설명에서 후술하기로 한다. 한편, '임베딩' 된다는 의미는 나노 금속입자(12)의 일부가 고분자 바인더(11)의 표면에 매립됨을 의미한다(도 2 참조). 관련하여, 도 3에서는 혼성복합화 입자(10)의 SEM(Scanning electron microscope) 이미지를 나타내고 있음을 밝혀둔다.

고분자 바인더(11)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 어택틱 폴리프로필렌(APP, Atatic Polypropylene), 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌아크릴레이트공중합체, 폴리스티렌, 셀룰로스계 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아클리산, 폴리아크릴산에스텔, 폴리메타크릴산 및 폴리메타크릴산에스텔로 구성되는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있으며, 상기 나열된 물질로 한정되지 않는다. 이러한 고분자 바인더(11)는 펠릿 또는 분말 상태일 수 있다.

나노 금속입자(12)는 코어쉘(core-shall) 구조를 가지고 있으며, 코어에는 나노 스케일의 금속입자가 위치하고, 쉘에는 탄소 소재(13)가 위치하게 된다.

탄소 소재(13)는 탄소나노튜브, 탄소나노플레이트, 카바이드 또는 그래핀나노플레이트렛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 탄소나노튜브는 나노 스케일의 원통형 탄소결정체이고, 탄소나노플레이트는 그래핀나노시트라고도 불리우는 것으로 복수개의 그래핀층으로 구성된다. 이러한 탄소나노플레이트는 그래핀과 성질이 유사하지만 그래핀에 비해 제조가 용이하고 제어하기 쉽다는 장점이 있다. 그래핀나노플레이트렛은 천연 흑연 또는 팽창 흑연에서 박리법을 통해 제조된 그래핀을 통칭하며, 탄소나노튜브 및 유기 용액과의 혼합비를 조절하여 분산성을 향상시켜 수평 배양성을 증진시킨 소재를 말한다. 한편, 탄소 소재(13)를 나노 금속입자(12) 표면에 형성시키는 방법에 대해서는 후술할 금속복합재료 제조방법에 대한 부분에서 설명하도록 한다.

나노 금속입자(12)는 나노 스케일의 금속입자(10)로써, 예를 들어 Al(알루미늄), Cu(구리), Ni(니켈), Sn(주석), W(텅스텐), Cr(크롬), Fe(철) 또는 이들의 합금일 수 있다. 다만, 상기 열거된 것들에 한정되지 않고 대부분의 금속 물질은 모두 나노 금속입자(12)에 해당할 수 있다.

나노 금속입자(12)의 입도는 한정되지 않으며 예를 들면 30nm 내지 500nm일 수 있다. 나노 금속입자(12)의 나노 스케일의 입도로 인하여, 500℃ 이하의 저온에서도 금속 성형이 가능하다는 장점을 갖는다.

금속 매트릭스(20)는 혼성복합화 입자(10)가 분산되는 기지(matrix)의 역할을 하는 것으로, Al(알루미늄), Cu(구리), Ni(니켈), Sn(주석), W(텅스텐), Cr(크롬), Fe(철) 또는 이들의 합금일 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 금속 매트릭스(20)는 혼성복합화 입자(10)의 나노 금속입자(12)와 동일한 금속이거나 상이한 금속일 수 있다.

상기와 같이 구성되는 금속복합재료(100)는 금속 매트릭스(20)에 탄소 소재(13)가 표면에 코팅된 나노 금속입자(12)가 표면에 임베딩된 혼성복합화 입자(10)들이 균일하게 분산됨으로써, 치밀도가 향상되고 이로 인한 항복강도 및 인장강도가 높다는 장점이 있다. 이에 대해서는 후술할 시험예에서 보충설명하기로 한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 금속복합재료 제조방법 및 금속 복합 성형물 제조방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속복합재료 제조방법 및 금속 복합 성형물 제조방법의 순서도이다.

도 4를 참조하면, 금속복합재료 제조방법은 전기폭발법을 이용하여 탄소 소재가 표면에 코팅된 코어쉘 구조를 갖는 나노 금속입자를 제조하는 1단계와, 상기 나노 금속입자를 고분자 바인더와 혼성복합화(hybridization)하여 혼성복합화 입자를 제조하는 2단계와, 그리고 상기 혼성복합화 입자를 금속 매트릭스에 분산시키는 3단계를 포함한다.

한편, 금속 복합 성형물 제조방법은 상기 금속복합재료 제조방법으로 제조되는 금속복합재료를 주조, 압연 또는 금속분말사출성형법(MIN, Metal Injection Molding)을 통해 성형하는 단계를 포함한다.

이하, 각 단계들에 대하여 설명하도록 한다.

(1) 금속복합재료 제조방법: 1단계

1단계는 전기폭발법을 이용하여 탄소 소재가 표면에 코팅된 코어쉘 구조를 갖는 나노 금속입자를 제조하는 단계이다. 여기에서 탄소 소재 및 나노 금속입자에 대해서는 전술하였으므로 중복 설명은 생략하도록 한다.

전기폭발법은 순간적인 전기에너지를 이용하여 금속을 분말화 시키는 기술로서, 기존의 금속나노분말 제조방법에 비해서 경제적이고 대량생산 및 상업화가 가능하다는 장점을 갖는다. 이러한 전기폭발법은 고밀도 전류가 금속 와이어를 통과할 때에 금속 와이어가 미세 입자 또는 증기 형태로 폭발하는 현상을 이용하는 것으로, 두 전극 사이에 위치한 금속 와이어에 강력한 충격 전류를 인가하면 금속 와이어가 용융되고, 온도 상승에 따라 금속 와이어 표면은 냉각되는 반면에 금속 와이어 내부는 액적(droplet)을 형성하고 상기 액적 간에 방전이 일어나서 기화된다. 이 때, 기화된 금속 가스는 금속 와이어 내부 압력이 임계값 이상으로 도달되면 순간적으로 팽창하고 금속 미림자와 가스가 고속으로 분출되어 미세한 입자를 형성하게 된다.

전기폭발법은 통상의 전기폭발장치를 사용하여 수행될 수 있으며, 구체적으로는 0.1 내지 1mm 두께와, 10cm 내외의 길이를 갖는 금속 와이어를 준비하고, 탄소 함유 가스 및 불활성 가스의 혼합 분위기 하에서, 상기 금속 와이어에 고전압 및 대전류를 인가하여(대략 30kV) 전기폭발시킴으로써 수행될 수 있다.

이 때, 상기 금속 와이어는 Al(알루미늄), Cu(구리), Ni(니켈), Sn(주석), W(텅스텐), Cr(크롬), Fe(철) 또는 이들의 합금으로 이루어진 와이어 형태일 수 있다. 상기 탄소 함유 가스는 예컨대 탄화수소 가스일 수 있고, 구체적으로는 메탄, 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄 또는 부틸렌 가스를 단독으로 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 열거된 것들로 한정되는 것은 아니다. 상기 불활성 가스는 헬륨, 네온, 아르곤 및 질소 가스를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 열거된 것들로 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 전기폭발법을 이용하여 탄소 소재를 나노 금속입자 표면에 코팅하는 경우에는, 금속 와이어를 연속적으로 장치 안으로 피딩(feeding)시킴으로써 이루어질 수 있는 바, 간단한 공정을 통해서 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다(이상 S110).

(2) 혼성복합화 입자 제조방법: 2단계

2단계는 상기 나노 금속입자를 고분자 바인더와 혼성복합화(hybridization)하여 혼성복합화 입자를 제조하는 단계이다. 여기에서 고분자 바인더의 종류 등에 대해서는 전술하였으므로 중복 설명은 생략하도록 한다.

상기 혼성복합화 입자의 제조는 혼성복합화 장비를 이용하여 이루어질 수 있다. 상기 혼성복합화 장비의 예로는 슈퍼믹서, 하이브리다이저(Hybridizer), 사이클로믹서 등이 있다. 상기 장비들을 이용하여 고분자 바인더와 나노 금속입자가 고속으로 혼합되어 상기 나노 금속입자가 상기 고분자 바인더의 표면에 임베딩 될 수 있다.

탄소 소재가 코팅된 나노 금속입자는 반데르발스 인력에 의해 응집이 되는 문제가 있는데, 이러한 문제를 해결하고 보다 균일한 금속복합재료의 형성을 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 금속복합재료 제조방법에서는 탄소 소재가 코팅된 나노 금속입자를 고분자 바인더에 선분산하게 된다. 즉, 고속회전에 의해 높은 전단력과 온도 제어에 의해 고분자 바인더(입자)의 표면이 연화되고, 고속 회전시 상기 고분자 바인더와 탄소 소재가 코팅된 나노 금속입자가 충돌을 일으키면서 상기 나노 금속입자가 상기 고분자 바인더의 표면에 임베딩되는 것이다. 이 때, 탄소 소재가 코팅된 나노 금속입자끼리 충돌을 일으키면서 응집된 입자들이 해체되기 때문에 매우 균일한 분산성을 확보할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 나노 금속입자의 포텐셜 에너지는 매우 크므로 고분자 바인더에 임베딩시킴으로써 전체 에너지를 낮추어 안정적인 분산 상태를 유지할 수 있다(이상 S120).

(3) 금속복합재료 제조방법: 2단계

3단계는 상기 2단계에서 제조된 혼성복합화 입자를 금속 매트릭스에 분산시켜 금속복합재료를 제조하는 단계이다. 여기에서 금속 매트릭스에 대해서는 전술하였으므로 중복 설명은 생략하도록 한다.

상기와 같이 혼성복합화 입자를 금속 매트릭스에 분산시키는 경우에는, 상기 탄소 소재로 인하여 금속복합재료의 기계적 물성이 향상될 뿐만 아니라, 나노 금속입자의 균일한 분산으로 인하여 금속복합재료의 치밀도가 향상된다는 장점이 있다(이상 S130).

(4) 금속 복합 성형물 제조방법

상기 (1) 내지 (3)에서 기재한 금속복합재료 제조방법으로 제조되는 금속복합재료를 성형하여 금속 복합 성형물을 제조할 수 있다. 이러한 금속 복합 성형물은 고강성 재료가 요구되는 자동차, 항공, 우주, 군수, 카메라, 핸드폰 등의 전기전자 산업에서의 부품들로 이용될 수 있다.

금속 복합 성형물을 제조하기 위하여, 상기 금속복합재료를 주조, 압연 또는 금속분말사출성형법(MIM, Metal Injection Molding)을 통해 성형할 수 있다. 이하에서 상기 금속복합재료를 금속분말사출성형법으로 성형하는 경우를 중심으로 설명하도록 한다.

금속분말사출성형법은 금속분말을 사출성형기를 이용하여 몰드에 사출하여 성형하고, 이를 다시 소결하여 금속 정밀부품을 만드는 방법을 의미한다. 이러한 금속분말사출성형법은 일반적 금형을 이용한 성형방법에 비해 얇고 복잡한 형상을 갖는 고정밀의 부품 성형이 가능하다는 장점이 있다.

금속분말사출성형법에 따라 금속 복합 성형물을 제조하기 위해서 금속사출성형기에는 상술한 금속복합재료(상기 (1) 내지 (3)에서 기재한 금속복합재료 제조방법으로 제조됨), 금속 분말 및 왁스 등이 장입될 수 있다.

여기에서, 왁스는 성형성과 이형성을 향상시키고, 고분자 바인더를 용이하게 제거하는 기능을 한다. 상기 왁스는 파라핀왁스, 마이크로크리스타린왁스, 스테아린산, 지방산 아미드 및 지방산 알코올에스텔로 구성되는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있으며, 상기 열거된 것들로 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 금속복합재료, 금속 분말 및 왁스를 금속사출성형기에 장입하여 사출성형하고, 이를 다시 소결하게 되면 최종적으로 금속 복합 성형물이 제조될 수 있다(이상 S140).

이하, 시험예를 통해 본 발명을 보충 설명하도록 한다. 다만, 하기의 시험예로 본 발명이 한정되지 않음은 자명하다.

시험예

하기 [표 1]에서와 같이 실시예 1 내지 실시예 4에 해당하는 금속 복합 성형물을 제조하였다. 구체적으로는, 알루미늄 와이어를 전기폭발장치에 투입하여 전기폭발법으로 표면에 탄소나노플레이트가 코팅된 나노 알루미늄 입자를 제조하였다. 상기 나노 알루미늄 입자를 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 바인더와 슈퍼믹서를 이용하여 혼성복합화 입자를 제조하고, 상기 혼성복합화 입자를 15㎛ 크기의 구형 알루미늄 분말(실시예 4의 경우에는 10㎛ 크기의 구형 실리콘 분말을 더 포함함) 및 스테아린산(왁스)와 혼합하여 금속사출성형기에 장입하고 약 150℃ 및 400MPa 압력하에서 사출성형물을 제조하였다. 다음으로 상기 바인더를 열분해하고 남은 사출성형물을 소결함으로써 최종적으로 금속 복합 성형물을 제조하였다.

한편, 실시예들과 비교하기 위해 하기 [표 1]에서와 같이 비교예 1, 비교예 2에 해당하는 금속 성형물을 제조하였다. 비교예 1, 비교예 2는 실시예들에서 탄소나노플레이트가 코팅된 나노 알루미늄 입자를 제외한 것만이 차이가 나므로, 구체적인 공정에 대해서는 설명을 생략하도록 한다(비교예 2의 경우에는 10㎛ 크기의 구형 실리콘 분말을 더 포함함).

다음으로, 상기 실시예 1 내지 4, 그리고 비교예 1,2에 대하여 인장강도 및 항복강도, 그리고 치밀도를 측정하여 [표 1]에 나타내었다. 인장강도 및 항복강도는 인장시험(tension test)을 거쳐 측정되었다(TO-102 장비 사용, (주)테스트윈社). 한편, 상기 치밀도의 측정은 이론 밀도 대비 실시예/비교예의 측정 밀도의 비율을 계산함으로써 이루어졌다.

조성 및 특성	단위	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2
바인더(EVA)	중량%	18	18	18	18	18	18
15㎛ Al	중량%	80	78	75	74	81	77
10㎛ Si	중량%	-	-	-	4	-	4
탄소나노플레이트 코팅 나노 알루미늄 입자	중량%	1	3	6	3	-	-
왁스(스테아린산)	중량%	1	1	1	1	1	1
항복강도	MPa	186	196	175	198	134	162
인장강도	MPa	225	237	230	268	161	198
치밀도	%	98%	99%	99%	99%	94%	95%

상기 [표 1]에서 알 수 있듯이 실시예 1 내지 4에 해당하는 금속 복합 성형물의 경우에는 비교예 1 및 2에 해당하는 금속 성형물에 비하여 항복강도, 인장강도 및 치밀도가 모두 높아졌음을 확인할 수 있다. 즉, 탄소나노플레이트 코팅 나노 알루미늄 입자를 포함하여 금속 복합 성형물을 제조하는 경우에는 일반 금속 성형물에 비해 고강성의 금속 성형물을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 금속복합재료
10: 혼성복합화 입자
11: 고분자 바인더
12: 나노 금속입자
13: 탄소 소재
20: 금속 매트릭스

Claims (7)

1. 탄소 소재가 코팅된 나노 금속입자가 고분자 바인더 표면에 임베딩되는 혼성복합화 입자와, 상기 혼성복합화 입자가 분산되는 금속 매트릭스를 포함하고,
   상기 탄소 소재는 탄소나노튜브, 탄소나노플레이트, 카바이드 또는 그래핀나노플레이트렛인 금속복합재료.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 나노 금속입자는 Al, Cu, Ni, Sn, W, Cr, Fe 또는 이들의 합금인 금속복합재료.
3. 전기폭발법을 이용하여 탄소 소재가 표면에 코팅된 코어쉘 구조(core-shall structure)를 갖는 나노 금속입자를 제조하는 1단계;
   상기 나노 금속입자를 고분자 바인더와 혼성복합화(hybridization)하여 혼성복합화 입자를 제조하는 2단계; 및
   상기 혼성복합화 입자를 금속 매트릭스에 분산시키는 2단계를 포함하는 금속복합재료 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 탄소 소재는 탄소나노튜브, 탄소나노플레이트, 카바이드 또는 그래핀나노플레이트렛이고, 상기 나노 금속입자는 Al, Cu, Ni, Sn, W, Cr, Fe 또는 이들의 합금인 금속복합재료 제조방법.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 고분자 바인더는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 어택틱 폴리프로필렌(APP, Atatic Polypropylene), 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌아크릴레이트공중합체, 폴리스티렌, 셀룰로스계 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아클리산, 폴리아크릴산에스텔, 폴리메타크릴산 및 폴리메타크릴산에스텔로 구성되는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 금속 복합 성형물 제조방법.
6. 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 금속복합재료 제조방법으로 제조되는 금속복합재료를 주조, 압연 또는 금속분말사출성형법(MIM, Metal Injection Molding)을 통해 성형하는 단계를 포함하는 금속 복합 성형물 제조방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 금속분말사출성형법은 상기 금속복합재료, 금속 분말, 고분자 바인더 및 왁스를 금속사출성형기에 장입하여 사출성형하는 단계를 포함하고,
   상기 왁스는 파라핀왁스, 마이크로크리스타린왁스, 스테아린산, 지방산 아미드 및 지방산 알코올에스텔로 구성되는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 금속 복합 성형물 제조방법.

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