KR20160008899A - Niobium etching methods of heavy ion cavity by using a composition of mild mixed-acid. - Google Patents

Niobium etching methods of heavy ion cavity by using a composition of mild mixed-acid. Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a niobium etching method of a heavy ion cavity using a composition of a mild mixed acid, and more specifically, to the niobium (Nb) etching method of the heavy ion cavity using the composition of the mild mixed acid which can facilitate processing by an eco-friendly and desirable method as compared to a conventional method, by restoring physical faults of the niobium (Nb) by a chemical etching method or an electropolishing method using mixed acids which are mild to a human body and the environment and have a high boiling point, as an etchant to restore the physical faults generated during a process of processing or pressurizing a metal in a high purity niobium (Nb) heavy ion cavity of a superconductor material applied to the heavy ion cavity.

Description

유순한 혼합산의 조성물을 이용한 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법{Niobium etching methods of heavy ion cavity by using a composition of mild mixed-acid.}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a niobium etching method of a heavy ion accelerator using a composition of a soft mixed acid.

본 발명은 유순한 혼합산의 조성물을 이용한 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중이온 가속기에 적용되는 초전도체 물질의 고순도 나이오븀(Nb) 중이온 가속관에 있어서 금속을 가공이나 가압성형하는 공정 중에 발생된 물리적 결함을 회복시키기 위한 식각액으로 인체 및 환경에 유순하고, 비점이 높은 혼합산(Mixed acids)을 이용하여 화학적 식각방법 내지는 전해연마(Electropolishing) 방법에 의해 나이오븀(Nb)의 물리적 결함을 회복시킴으로써, 기존에 비해 환경친화적이고 바람직한 방법으로 가공이 가능하도록 하는 유순한 혼합산 조성물을 이용한 중이온 가속관의 나이오븀(Nb) 식각방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a niobium etching method of a mid-ion accelerator using a composition of a tough mixed acid, and more particularly, to a method of etching a metal in a high-purity niobium (Nb) It is an etching solution for recovering physical defects generated during the press-molding process. It is made of niobium (Nb) by chemical etching method or electropolishing method using mixed acids having high boiling point and high boiling point to human body and environment. (Nb) etch process using a moderate mixed acid composition that allows the process to be carried out in an environmentally friendly and desirable manner by restoring the physical defects of the niobium accelerator.

중이온이란 수소, 헬륨보다 무거운 지구상의 모든 원소의 이온을 의미한다. 중이온 가속기는 원소의 기원 탐구, 새로운 동위원소의 발견, 희귀동위원소들을 이용한 신물질 연구, 의학 응용 연구 등을 위해 중이온을 빛의 속도에 가깝게 가속하는 장치이다. 중이온 가속기는 주입된 원소를 전자 발생 장치를 통과시켜 원소를 양성을 띤 중이온으로 변화시킨 뒤, 고 에너지로 가속시킨다. 가속시킨 중이온을 다른 원자핵에 충돌시키면 희귀 동위원소로 바뀌어 방출된다. 희귀 동위원소는 안정한 동위원소에 비해 중성자의 수가 너무 많거나 적어 반감기가 수 밀리 초 이하인 매우 불안정한 동위원소로 각종 다양한 분야의 연구에 사용된다. Heavy ions are ions of all elements on Earth that are heavier than hydrogen and helium. The medium-ion accelerator is a device that accelerates heavy ions to the speed of light for the purpose of exploring the origin of elements, discovering new isotopes, studying new materials using rare isotopes, and applying medical applications. The medium-temperature accelerator accelerates the injected element through the electron-generating device to change the element to positive ion, and then to high energy. When accelerated heavy ions collide with other nuclei, they are converted to rare isotopes and released. Rare isotopes are very unstable isotopes with a half-life of less than a few milliseconds and too many or too few neutrons compared with stable isotopes.

가속기란 입자를 가속하여 빠른 속도로 운동을 시키는 장치로서, 입자를 가속시키는 원동력은 전기장에 의한 높은 전위차이다. 따라서 가속기의 종류는 전위차를 만드는 전기장의 생성방법에 따라 크게 고전압 정전형과 고주파 유도형으로 분류할 수 있다. An accelerator is a device that accelerates particles to move at a high speed. The driving force for accelerating particles is a high potential difference due to an electric field. Therefore, the type of accelerator can be classified into high voltage electrostatic type and high frequency induction type according to the generation method of the electric field which makes the potential difference.

중이온 가속기란 수소(H2), 헬륨(He)보다 무거운 지구상의 모든 원소의 이온을 빛의 속력에 의해 가깝게 가속하는 장치로서, 가속된 입자를 물질에 충돌시켜 원자보다 작은 팸토(Femto) 단위의 다양한 희귀 동위원소를 생성시키고, 이를 이용한 생명과학, 기초의학, 물성/재료, 원자력에너지/핵자료, 천체 및 우주과학, 핵물리, 핵융합/플라즈마, 원자물리, 국방과학, 원천기술개발 등 다양한 분야에 널리 이용하기 위하여 많은 연구를 수행 중에 있다. A heavy ion accelerator is a device that accelerates the ions of all the elements on earth on a heavier level than hydrogen (H 2 ) and helium (He) by the speed of light. It accelerates the particles to collide with the material, A variety of isotopes such as life sciences, basic medicine, physical properties / materials, nuclear energy / nuclear materials, astronomical and space science, nuclear physics, fusion / plasma, atomic physics, defense science, In order to utilize it widely.

중이온 가속기의 경우 가속시키고자 하는 입자의 질량이 다른 입자의 비해 크기 때문에 더욱 입자가 띠는 하전을 증가 시켜서 가속시키고자 한다. 그 방법 중의 하나로 버클리의 Super HILAC(여기서 HILAC은 heavy-ion linear accelerator)은 입자를 한 번 가속시킨 뒤 탄소박을 한 번 더 통과시킴으로써 입자가 전하를 더 잃도록 만들고, 2차적으로 다시 가속시킨다. In the case of a heavy ion accelerator, the mass of the particle to be accelerated is larger than that of the other particles. One such method is Barkley's Super HILAC, where HILAC is a heavy-ion linear accelerator, which accelerates the particles once and then passes the carbon foil once more, causing the particles to lose more charge and then accelerating again.

최근 한국에서 진행하는 중이온가속기구축사업(Rare Isotope Science Project)에서는 기존과는 달리 사이클로트론(원형 가속기)과 선형가속기를 결합한 형태를 상용하고 있다. 또한, 순도 높은 희귀동위원소 빔을 제공하기 위해서 얇은 표적에 중이온을 충돌시켜 소전류 고에너지 동위원소빔을 생성시키는 IFF(In Flight Fragmentation)와 두꺼운 표적에 양성자를 충돌시켜 대전류 에너지 동위원소빔을 생성시키는 온라인 동위원소 분리시설(ISOL, Ion Separation On-Line) 두 방식 중의 하나만을 택했던 기존과는 달리 IFF 방식으로 중이온 빔을 발생시킨 뒤 감속시키고, ISOL방식으로 재 가속하는 신개념 방식이 도입되었다.In recent years, the Rare Isotope Science Project in Korea has used a combination of a cyclotron (circular accelerator) and a linear accelerator. In addition, in order to provide a high-purity rare-isotope beam, IFF (In Flight Fragmentation) generates a small-current high-energy isotope beam by impinging a heavy ion on a thin target and a proton is collided with a thick target to generate a high- (ISOL, Ion Separation On-Line). In contrast to the existing two systems, a new concept was introduced to generate a medium-ion beam using the IFF method, decelerate it, and re-accelerate it using the ISOL method.

중이온 입자들의 가속을 위한 가속관(Cavity)은 초전도체 물질인 고순도의 나이오븀(Nb)으로 이루져 있으며, 가속관으로 사용되어야 할 나이오븀은 일반적으로 유압성형(Hydroforming) 공정에 따라 일정한 형상으로 만들어진다. 이때 유압성형 공정에 의한 가압된 힘에 의해 나이오븀은 물리적 치수(physical dimension)가 변하게 되고, 나이오븀 가속관의 표면에는 다양한 물리적 결함들이 생성됨에 따라 초고순도의 나오븀 금속은 기계적/물리적 특성이 저하되거나 변형되어 가속관으로 사용이 불가능하게 된다. The accelerating cavities for the acceleration of heavy ionic particles consist of high purity niobium (Nb), which is a superconductor material. Niobium, which is to be used as an accelerating tube, is generally made to have a certain shape according to the hydroforming process . At this time, the physical dimension of the niobium is changed by the pressurized force by the hydraulic molding process, and various physical defects are generated on the surface of the niobium accelerating tube, so that the ultra high purity noble metal has mechanical / physical characteristics It is degraded or deformed and becomes impossible to use as an acceleration tube.

이러한 유압 성형공정에 의해 생성된 물리적 결함들은 열처리방법 및 화학적 식각방법 내지는 전해연마 방법에 의해 회복시킬 수 있으며, 이 중 중이온 입자들의 가속을 위하여 매우 효율적인 가속관(Cavity)을 제공하기 위해서는 성형하는 공정 중에 생성된 물리적 결함들을 화학적 식각(Chemical etching) 방법이나 전해연마(Electropolishing) 방법에 의해 반드시 제거하여야 한다. The physical defects generated by the hydraulic molding process can be recovered by a heat treatment method, a chemical etching method, or an electrolytic polishing method. In order to provide a highly efficient acceleration tube for acceleration of heavy ion particles, The physical defects generated during the etching process must be removed by a chemical etching method or an electropolishing method.

화학적 식각(Etching) 공정이나 전해연마 방법을 통하여 중이온 가속기를 위한 나이오븀의 기계적, 물리적 특성을 극대화시킬 수 있기 때문에 화학적 식각 공정 및 전해연마 방법은 중이온 입자들의 가속을 위한 가속관을 구성하기 위한 매우 중요한 공정이라 할 수 있다.Since the mechanical and physical properties of niobium can be maximized through the chemical etching process or the electrolytic polishing process, the chemical etching process and the electrolytic polishing process are very effective for forming the acceleration tube for accelerating the heavy ion particles It is an important process.

나이오븀의 화학적 식각 또는 전해연마에 필요한 산(Acid)은 산화제 역할을 제공할 수 있는 산(Acid)과, 산화된 나이오븀을 용해시키기 위한 불산(HF)과, 산(Acid)에 의한 활성도를 더욱 높여주기 위한 강산의 혼합된 산으로 구성되어 있다. 이러한 혼합된 산들은 화학적 식각방법의 예를 들면 하기 반응식 1과 같이 나이오븀의 금속을 산화나이오븀(Nb2O5)을 형성시키기 위하여 산화제로서 질산(HNO3)이나 과산화수소(H2O2)가 포함되어지고, 이 때 산화된 나이븀은 불산과 반응하여 불화나이오븀(NbF5)으로 형성되어 나이오븀이 용해되어 유압 성형공정에 의해 나이오븀의 표면에 생성된 물리적 결함들을 제거할 수 있다. Acid, which is required for chemical etching or electrolytic polishing of niobium, has an activity of acid (acid) that can serve as oxidant, hydrofluoric acid (HF) to dissolve oxidized niobium, and acid (acid) It is composed of a mixed acid of strong acid to further raise it. These mixed acids can be formed by nitric acid (HNO 3 ) or hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) as oxidizing agents to form niobium oxide (Nb 2 O 5 ) , Where the oxidized Nb is reacted with hydrofluoric acid to form niobium fluoride (NbF 5 ), which can dissolve the niobium and remove the physical defects created on the surface of the niobium by the hydraulic molding process .

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Nb + 10HNO3 = 3Nb2O5 +10NO + 5H2O Nb + 10HNO 3 = 3Nb 2 O 5 + 10NO + 5H 2 O

Nb2O5 + 10HF = 2NbF5 + 5H2ONb 2 O 5 + 10HF = 2NbF 5 + 5H 2 O

3Nb + 5HNO3 + 15HF = 3NbF5 + 5NO + 10H2O
 3Nb + 5HNO 3 + 15HF = 3NbF 5 + 5NO + 10H 2 O

그러나 지금까지 중이온 입자들의 가속을 위한 가속관(Cavity)을 제공하기 위하여 비점(bp, boiling point)이 매우 낮은 질산, 과산화수소 및 강산인 불산이 포함된 혼합산을 사용하고 있다. 이러한 혼합산 중에 함유된 불산(HF)은 매우 강한 산이면서 비점이 19.54 ℃를 나타남에 따라 나이오븀의 화학적 식각방법을 준비하거나 동원할 경우 기화된 산 기체에 의해 대형 폭발의 위험성이 많이 노출되어 부주의에 의한 고귀한 인명피해 및 재산피해를 제공할 수 있으며, 흡입 즉시 폐조직을 손상시켜 비염, 기관지염, 폐부종 등과 같은 질병을 가져다 줄 수 있고, 각막을 손상시켜 실명을 일으킬 수 있으며, 뼈를 녹일 뿐만 아니라 불산에 노출된 직후에는 별 다른 통증이나 증상을 느끼지 못하는데, 이는 불산이 신경조직을 손상시키기 때문이다. 이러한 이유로 불산 노출에 대한 즉각적인 처치가 지연될 경우 하루 정도 경과 후에 세포가 괴사하는 것을 볼 수 있으며, 가로, 세로가 5인치 정도로 피부에 노출되는 정도로도 심장마비나 사망에 이르게 될 정도로 독성이 매우 강하다. So far, however, mixed acids containing nitric acid, hydrogen peroxide and hydrofluoric acid, which are very low boiling points (bp), are used to provide accelerating cavities for acceleration of heavy ionic particles. Since hydrofluoric acid (HF) contained in these mixed acids is a very strong acid and has a boiling point of 19.54 ° C, the risk of large explosion is much exposed due to vaporized acid gas when chemical etching of niobium is prepared or mobilized. And it can damage the lung tissue immediately after inhalation, bringing diseases such as rhinitis, bronchitis and pulmonary edema, can damage the cornea and cause blindness, can not only melt the bone Immediately after exposure to fluorocarbons, I do not feel any other pain or symptoms, because it damages the nervous system. For this reason, if the immediate treatment for exposure to hydrofluoric acid is delayed, it can be seen that the cells necrosis after a day or so, and the degree of exposure to the skin of about 5 inches in width and height is very toxic enough to lead to heart attack or death .

예를 들면 화학제품 생산업체에서 플루오린화 수소(HF) 가스가 유출되어 주민들에게 엄청난 피해를 주게 되며, 반도체 제조 사업장 등에서 불산이 유출되는 경우도 인명피해 및 재산피해를 가져다 주기도 한다. 만약 불산이 식물에 노출될 경우 식물은 제대로 대사할 수 없어 잎이 누렇게 변하여 고사되고, 동물과 인체에 접촉할 경우 피부가 괴사될 뿐 아니라, 피부를 통해 흡수되어 큰 피해를 준다. 이와 같은 불산에 노출된 경우 큰 통증을 느껴 심각할 경우에는 심장 마비로도 이어질 수 있으며, 만약 가스 형태로 폐가 흡수할 경우 폐에 물집을 형성하여 호흡 곤란을 일으킬 수도 있는 위험한 산이다. 따라서 불산을 비롯한 위험한 물질의 누출에 대한 안전관리에 심혈을 기울이고 있으며, 이에 대한 안전법규를 강화하고 있는 추세에 있다. 이와 같이 불산은 반도체 제조공정에서 실리콘의 에칭용으로 쓰이거나 내산성이 강한 금속을 식각(Etching)하거나 용해하기 위해 쓰이는 용도로서 널리 사용되고 있으나, 매우 위험한 산(Acid)이므로 취급에 어려움이 있다. For example, hydrogen fluoride (HF) gas is leaked from a chemical manufacturing company, causing huge damage to residents, and even if FOSHAN is leaked from a semiconductor manufacturing plant, it may cause damage to property and property damage. If Foshan is exposed to plants, the plants can not metabolize properly and the leaves are yellowed and damaged. When they contact animals and humans, the skin becomes necrotic and absorbed through the skin, causing great damage. Exposure to these acids can cause severe pain, which can lead to a heart attack. If the lungs are absorbed in the form of gas, they form blisters in the lungs and can cause respiratory distress. Therefore, we are concentrating on safety management for the leakage of dangerous materials including FOSHAN, and we are in the process of strengthening safety regulations. As described above, FOSHAN is widely used for etching of silicon in semiconductor manufacturing process or for etching or dissolving metal having high acid resistance, but it is difficult to handle because it is a very dangerous acid.

그러나 이런 위험성으로 인한 안전관리 법규 강화로 인하여 불산의 사용을 규제하거나 금지할 경우 종래의 불산이 포함된 강산의 조건으로 나이오븀으로 구성된 중이온 가속기의 가속관을 화학적 식각방법 내지는 전해연마 방법을 적용할 수 없기 때문에 중이온 가속기 분야의 발전을 크게 저해할 수 있다는 큰 문제점이 있다. 따라서 이에 대한 문제점을 극복하기 위하여 불산의 사용을 최소화하거나 불산을 사용하지 않는 유순한 성분을 사용하여 가압 성형공정에서 생성된 나이오븀의 물리적 결함을 해결할 수 있는 식각방법의 개발이 절실히 요구되고 있다. However, if the use of FOSHAN is restricted or prohibited due to the increase of safety management regulations due to such a risk, the chemical etching or electrolytic polishing method of the accelerating tube of the heavy ion accelerator composed of niobium may be applied There is a serious problem that the development of the heavy ion accelerator field can be significantly hindered. Therefore, in order to overcome the problem, it is urgently required to develop an etching method capable of minimizing the use of hydrofluoric acid or solving physical defects of niobium produced in a press molding process by using a non-hydrofluoric component.

나이오븀의 화학적 식각 내지는 전해연마를 위한 혼합산 중 산화제로서 질산을 이용할 경우 나이오븀과 접촉하면 일산화질소가 생성되는 바, 일산화질소의 증기는 기도를 강하게 자극하고, 눈과 목에 자극, 가슴의 긴장, 두통, 구역질, 점차적인 무력함이 일어날 수 있으며, 심각한 증상은 몇시간 후에도 일어날 수 있고, 청색증, 호흡 곤란, 불규칙한 호흡, 나른함이 있을 수 있다. 또한 치료받지 않는 경우 폐수종으로 인하여 결과적으로 사망할 수 있으며, 피부 피부 조직을 심하게 자극고, 눈을 심하게 자극하여 인체에 매우 유해하다.When nitric acid is used as an oxidizing agent in chemical acid etching or electrolytic polishing of niobium, nitric oxide is produced when it comes into contact with sodium niobium. The vapor of nitrogen monoxide strongly stimulates airway, stimulates the eyes and neck, Tension, headache, nausea, and gradual inability can occur, severe symptoms can occur even hours later, cyanosis, dyspnea, irregular breathing, and lethargy. Untreated, if not treated, can result in death due to pulmonary edema. It is very harmful to the human body by severely irritating the skin tissue and irritating the eyes.

또한, 나이오븀의 화학적 식각방법 내지는 전해연마을 위해 사용되는 혼합산 중 산화제로서 과산화수소를 이용할 경우 노화의 주범이 될 수 있으며, 매우 강한 산을 사용할 경우 강산에 의한 화학적 식각 내지는 전해연마의 장치를 내부식성이 강한 고가의 장비가 필요함에 따라 경제성이 크게 떨어진다는 문제점을 가지고 있다. In addition, when hydrogen peroxide is used as an oxidizing agent in the mixed acid used for the chemical etching of niobium or electrolytic polishing, it can be a main cause of aging, and when a very strong acid is used, the chemical etching or electrolytic polishing apparatus using strong acid is corrosion- There is a problem that the economical efficiency is greatly deteriorated due to the necessity of expensive and expensive equipments.

따라서 화학적 식각(Etching) 방법 내지는 전해연마(Electropolishing)을 통해 나이오븀의 중이온 가속관의 기계적, 물리적 특성을 극대화시키면서, 경제성, 안전성 및 환경성을 동시에 해결하기 위해서는 나이오븀의 식각을 위한 혼합산은 가능한 비점이 높고, 산도(Acidity)가 대체적으로 낮은 유순한 혼합산의 사용방법이 절실하게 필요한 실정이다.Therefore, in order to maximize the mechanical and physical properties of the niobium accelerated tube through chemical etching or electropolishing, while simultaneously solving economical, safety and environmental problems, the mixed acid for etching the niobium must have the boiling point , And a method of using a gentle mixed acid whose acidity is generally low is desperately needed.

이와 같이 경제성을 요구하면서 안전성 및 환경성이 요구되는 환경친화적인 방법에 의해 나이오븀 가속관에 대한 종래의 식각방법을 개선하기 위하여 많은 노력을 기울이고 있으나, 중력가속기가 한정적인 분야로 연구되고 있음에 따라 기술력 부족으로 인하여 아직까지 끓는점이 낮고, 강한 혼합산을 이용한 화학적 식각방법을 이용하고 있는 실정이다. 지금까지 효율적인 중이온 가속관을 제공하기 위한 연구가 미미한 실정이고 이러한 성형물의 표면 결합 제거 등을 위한 식각공정에 대해 일부 소수의 연구가 진행되고 있는 바, 이에 대한 관련 기술을 살펴보면 다음과 같다. While efforts have been made to improve the conventional etching method for the niobium accelerating tube by an environmentally friendly method requiring safety and environmental performance as described above, since gravitational accelerators are being studied in limited fields Due to the lack of technology, the chemical etching method using a strong acid mixture is still used because of its low boiling point. There have been only a few studies to provide an efficient heavy ion accelerator. Up to now, a few studies have been conducted on the etching process for removing the surface bond of such a molded article.

한국공개특허 제2013-0026159호에서는 Ti-Nb-X계 타이타늄 합금을 질산(HNO3) 2 ~ 15 중량%, 불산(HF) 1 ~ 20 중량% 및 나머지 물을 포함하는 에칭액에 침지하여 에칭시키는 Ti-Nb-X계 타이타늄 합금의 에칭방법을 제시하고 있는바, 이 기술에서는 에칭이 어려워 조직관찰이 용이하지 않았던 고내식성의 Ti-Nb-X 계의 Ti합금 소재를 불산(HF)에 의해 쉽게 에칭할 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 비점이 낮은 질산이나 불산과 같은 강산을 사용함에 따라 작업자의 부주의에 의한 폭발사고 및 인명사고를 가져다줄 위험이 있으며, 에칭공정에 필요한 장비 역시 내산성에 적합한 고가의 재료를 선택해야 하므로 경제성이 크게 떨어진다는 문제점이 있다. In Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0026159, a Ti-Nb-X based titanium alloy is dipped in an etching solution containing 2 to 15 wt% of nitric acid (HNO 3 ), 1 to 20 wt% of hydrofluoric acid (HF) Ti-Nb-X based Ti alloy, which is difficult to be etched due to difficulty in observation of the structure, is easily etched by hydrofluoric acid (HF). However, the use of strong acids such as nitric acid or hydrofluoric acid, which have a low boiling point, may lead to explosion and human accidents due to carelessness of the operator. The equipment required for the etching process is also expensive There is a problem in that the economical efficiency is greatly reduced since the material must be selected.

미국특허등록 제7037420호에서는 양극산화법과 이를 이용한 처리방법으로서 전자연마를 사용하는 기술이 제안되어 있으나, 나오븀 성형물의 식각과는 거리가 멀다. 일본특허공개 제2000-204356호에서는 복합 전해 연마방법 및 금형의 제조방법 또는 초전도 가속기 cavity 제조방법에 대해 제시하고 있는바, 여기서는 초전도체인 나이오븀의 표면 연마에 관해 제안하고 있으나 수산화나트륨(NaOH)이 포함된 알칼리 용액에 소정 중량의 과산화수소(H2O2)가 혼합된 가공 처리액에서 나이오븀(Nb)의 초전도재에 전압을 인가하여 나이오븀을 가공처리하는 것이므로 산성의 조건에서 연마를 수행함에 따라 작업환경이나 공정 조건이 매우 불리하다.U.S. Patent No. 7037420 proposes a technique using anodic oxidation and an electropolishing method as a treatment method using the anodic oxidation method, but it is far from the etching of a niobium molding. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-204356 proposes a complex electropolishing method, a manufacturing method of a metal mold, or a method of manufacturing a superconducting accelerator cavity. In this case, there is proposed a surface polishing method of a superconductor, sodium niobium, Since nitrite is processed by applying a voltage to a superconducting material of niobium (Nb) in a processing solution in which a predetermined amount of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is mixed with an alkali solution, polishing is performed under an acidic condition Therefore, the working environment and process conditions are very disadvantageous.

일본특허공개 제1985-092500호에서는 전해연마용 나이오븀 재료를 위한 액체조성물 및 준비물을 제시하고 있는바, 여기서는 나이오븀을 식각하기 위하여 필요로 하는 끓는점이 낮은 불산이 다량 포함되어 있어서 상기와 같은 유해성 문제가 해결되지 않고 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 1985-092500 discloses a liquid composition and a preparation for niobium material for electrolytic polishing. In this case, since a large amount of hydrofluoric acid having a low boiling point is required for etching niobium, The problem is not solved.

그 외에도, 한국특허공개 제2006-66349호에서는 알루미늄 합금 특히, 알루미늄 니켈 합금 등의 단일막 식각을 위한 식각액 조성물로 인산, 질산, 수용성 유기산, 식각활성제 및 식각조절제 등의 조성이 제안되어 있으나 이는 박막트랜지스터 전극에 사용되는 알루미늄 합금에 관란 식각액이므로 중이온 가속관의 나이오븀에 적용하기 부적합하다. 또한, International Congress on Advanced Nuclear Power Plants in Hollywood, Florida, "MODELING AND OPTIMIZATION OF THE CHEMICAL ETCHING PROCESS IN NIOBIUM CAVITIES", June 9-13, 2002 등에서도 식각액 조성이 제안되어 있으나 역시 적절한 대안이 되지 못하고 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-66349 proposes compositions such as phosphoric acid, nitric acid, water-soluble organic acid, etch activator and etching control agent as an etchant composition for single-layer etching of aluminum alloy, especially aluminum alloy, Because it is an etching solution for aluminum alloys used for transistor electrodes, it is not suitable for application to niobium in the middle-ion accelerating tube. In addition, International Congress on Advanced Nuclear Power Plants in Hollywood, Florida, "MODELING AND OPTIMIZATION OF THE CHEMICAL ETCHING PROCESS IN NIOBIUM CAVITIES" June 9-13, 2002 et al. Have proposed etching compositions, but they are not suitable alternatives.

이와 같이, 종래의 중이온 가속기의 가속관으로 구성하기 위해서는 초전도체인 나이오븀(Nb)의 물질로 이루어지고, 적합한 크기와 일정한 형상의 가속관(Cavity)으로 구성하기 위해 가압 성형공정에 의해 가공하고 있으나, 성형 과정 중 나이오븀의 금속 표면에 물리적 결함을 제거하여 중이온 가속기의 가속관으로서의 기능을 발휘하도록 하기 위한 화학적 식각(Chemical etching)방법이나 전해연마(Electropolishing)의 방법에 적용되는 종래의 화학적 조성물은 불산(HF), 질산(HNO3), 과산화수소(H2O2)과 같은 비점이 낮거나 인체 및 환경에 문제를 초래할 수 있는 다량의 강산을 사용하고 있었다. 그러나 화학적 식각(Chemical etching)방법이나 전해연마(Electropolishing)의 방법에 의해 나이오븀의 표면에 생성된 물리적 결함을 제거하는 공정 중이나 이를 위한 준비 과정 중 휘발된 산 증기(Acid vapor)에 의해 대형 폭발사고에 의한 인명 및 재산피해의 원인이 될 수 있으며, 인체에 매우 위험한 강산을 사용하고 있어 작업자의 인체의 위해성 및 환경 오염성을 가중시킬 수 있다는 커다란 문제점을 가지고 있어서 이를 해결하는 것이 시급한 과제가 되고 있다.
In order to construct the acceleration tube of the conventional heavy ion accelerator as described above, it is made of a material of niobium (Nb), which is a superconductor, and is processed by a press molding process in order to construct an acceleration tube having a suitable size and a constant shape , A conventional chemical composition applied to a chemical etching method or an electropolishing method for removing physical defects on the metal surface of niobium during the molding process so as to exhibit its function as an accelerating tube of a heavy ion accelerator, (HF), nitric acid (HNO 3 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), or a large amount of strong acid which could cause human and environmental problems. However, during the process of removing physical defects created on the surface of niobium by chemical etching or electropolishing, or during the preparation process, large explosion by acid vapor And it has a great problem that it is possible to increase the risk of the human body and pollution of the environment because the strong acid which is very dangerous to the human body is used. Therefore, it is an urgent task to solve this problem.

1. 한국공개특허 제2013-0026159호1. Korean Patent Publication No. 2013-0026159 2. 미국특허등록 제7037420호2. US Patent No. 7037420 3. 일본특허공개 제2000-204356호3. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-204356 4. 일본특허공개 제1985-092500호4. Japanese Patent Application Laid-Open No. 1985-092500 5. 한국특허공개 제2006-66349호5. Korean Patent Publication No. 2006-66349

1. International Congress on Advanced Nuclear Power Plants in Hollywood, Florida, "MODELING AND OPTIMIZATION OF THE CHEMICAL ETCHING PROCESS IN NIOBIUM CAVITIES", June 9-13, 20021. International Congress on Advanced Nuclear Power Plants in Hollywood, Florida, "MODELING AND OPTIMIZATION OF THE CHEMICAL ETCHING PROCESS IN NIOBIUM CAVITIES", June 9-13, 2002

본 발명에서는 상기한 바와 같이 초전도체인 나이오븀을 일정한 형상의 중이온 가속기의 가속관으로 제조하는 과정에서 가압 성형공정 중에 발생되는 물리적 결함을 제거하기 위하여, 종래의 방법에서 비점이 낮고 매우 강한 혼합산을 이용한 화학적 식각 및 전해연마 방법을 적용함에 따라 실내온도에서도 쉽게 증발하고 증발된 산의 증기에 의해 대형 폭발사고를 일으킬 확률이 높은 위해성 문제를 안정한 방법으로 대체하기 위한 새로운 식각방법의 기술 개발을 해결 과제로 하고 있다.In the present invention, as described above, in order to remove the physical defects generated during the press molding process in the process of manufacturing the superconductor NaIbium as an accelerating tube of a fixed-point heavy ion accelerator, The application of chemical etching and electrolytic polishing method makes it possible to easily develop a new etching method to replace the risk problem with a stable method that is easily evaporated at room temperature and is highly likely to cause a large explosion accident due to the vapor of the evaporated acid .

따라서 본 발명의 목적은 기존의 식각액 조성과는 달리 유순하고 위험성이 최소화되어 적용이 용이한 새로운 혼합산 조성물을 이용하여 중이온 가속관의 나이오븀을 식각하는 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for etching niobium in a medium-temperature accelerator using a new mixed acid composition which is opposed to conventional etching composition and is minimally hazardous and easy to apply.

또한, 본 발명의 다른 목적은 중이온 가속관의 성형공정에 의해 생성된 물리적 결함들을 화학적 식각방법 내지는 전해연마에 의해 제거함에 있어서 비점이 높고, 환경에 유순한(Mild)한 혼합산 조성물을 사용하여 나이오븀의 물리적 결함을 쉽게 제거하면서 작업자의 인명피해 및 플랜트의 재산피해를 줄이고, 작업환경을 개선하는 환경친화적인 나이오븀 식각방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for removing physical defects generated by a molding process of a heavy ion accelerator tube by chemical etching or electrolytic polishing using a mixed acid composition having a high boiling point and a mild environment It is an object of the present invention to provide an environmentally friendly niobium etching method that can easily remove physical defects of niobium while reducing the damage of workers and property damage of a plant, and improving a work environment.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 중이온 가속관의 성형공정에 의해 생성된 물리적 결함들을 제거하기 위해 나이오븀 식각방법에 적용하기에 적합한 환경친화적인 나이오븀 식각용 혼합산 조성물을 제공하는데 있다.
Yet another object of the present invention is to provide an environmentally compatible mixed acid composition for niobium etching suitable for application to the niobium etching method in order to remove physical defects generated by the molding process of a heavy ion accelerator.

이와 같은 본 발명의 과제 해결은 위해, 본 발명은 중이온 가속기의 가속관(Cavity)을 구성하기 위하여 나이오븀(Nb) 금속을 가압성형 공법으로 가공할 때 나이오븀(Nb)의 금속 표면에 발생된 물리적 결함을 산(Acid) 용해방법에 의해 제거하는 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법에 있어서, 나이오븀 금속표면을 산화시키기 위한 산화제 물질과, 산화나이오븀을 용해하기 위한 불소계의 물질, 그리고 식각의 활성도를 높이기 위한 산(Acid)이 혼합되어 있는 유순(Mild)한 혼합산(Mixed acid) 조성물을 준비하는 단계와, 상기 혼합산 조성물을 이용하여 화학적 식각방법 또는 전해연마의 식각방법에 의해 나이오븀의 가압 성형공정에 의해 생성된 물리적 결함을 제거하기 위한 식각(Etching) 공정을 거치는 단계를 포함하는 유순한 산의 조성물을 이용한 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법을 제공한다.In order to solve the problem of the present invention, the present invention provides a method of manufacturing an accelerating tube of a heavy ion accelerator, comprising the steps of: In an niobium etching method of a medium-temperature accelerator tube for removing physical defects by an acid dissolution method, an oxidizing agent for oxidizing the surface of niobium metal, a fluorine-based substance for dissolving niobium oxide, A method for preparing a mixed acid composition comprising: preparing a mixed acid composition mixed with an acid for enhancing activity; and a step of preparing a mixed acid composition by a chemical etching method or an electrolytic polishing method, And a step of passing through an etching process to remove physical defects generated by the pressure molding process of the middle-ion accelerator tube It provides a niobium etching method.

또한, 본 발명은 상기 식각 방법에 적용하기 위한 바람직한 조성물로서, 나이오븀 금속표면을 산화시키기 위한 산화제 물질과, 산화나이오븀을 용해하기 위한 불소계의 물질, 그리고 식각의 활성도를 높이기 위한 산(Acid)이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 중이온 가속관의 나이오븀 식각용 혼합산 조성물을 제공한다.
The present invention also provides a composition for application to the etching method, which comprises an oxidizing agent for oxidizing a surface of a niobium metal, a fluorine-based material for dissolving niobium oxide, and an acid for increasing the activity of the etching. A mixed acid composition for niobium etching of a middle-ion accelerating tube.

본 발명에 따른 식각 방법을 적용하는 경우, 비점이 높은 혼합산을 구성하고 있음에 따라 중이온 가속관의 식각 준비과정 중 작업자의 취급이 위험하지 않고, 휘발성 산(acid) 가스의 생성을 최소화할 수 있어 폭발 발생 시 고귀한 인명피해를 막을 수 있으며, 더불어 재산피해를 줄이는 효과가 있다.In the case of applying the etching method according to the present invention, since the mixed acid having a high boiling point is constituted, it is possible to minimize the generation of volatile acid gas, In the event of an explosion, it can prevent damage to noble lives, and it also has the effect of reducing property damage.

또한 본 발명에 따르면, 중이온 가속관의 성형공정에 의해 생성된 물리적 결함들을 화학적 식각방법 내지는 전해연마에 의해 제거함에 있어서 새로운 조성의 유순한 혼합산 조성물을 사용함으로 인해 나이오븀의 물리적 결함을 손쉽게 제거할 수 있고, 작업자의 인명피해 및 플랜트의 재산피해 없이, 작업환경을 개선하여 환경친화적으로 중이온 가스관의 제조가 가능한 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to easily remove (remove) niobium physical defects by using a nano-mixed acid composition of a new composition to remove physical defects generated by the forming process of a heavy ion accelerator by chemical etching or electropolishing And it is possible to manufacture a medium-temperature gas pipe in an environmentally friendly manner by improving the working environment without damaging the worker's life and damage to the property of the plant.

또한, 본 발명에 따른 식각방법에 적용되는 유순한 혼합산 조성물은 다양한 나이오븀 성형물이나 이와 유사한 성형물의 식각에 광범위하게 적용할 수 있어서 다양한 산업분야의 식각 공정에서 친환경적으로 작업환경을 크게 개선할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the amorphous mixed acid composition applied to the etching method according to the present invention can be widely applied to etching various niobium moldings and similar moldings, thereby greatly improving the working environment in an environmentally friendly manner in various industrial etching processes There is an effect.

도 1은 본 발명에서 식각방법이 적용되는 유압성형공정에 의해 만들어진 실제 성형물로서 화학적 식각을 위한 중이온 가속관(Cavity)의 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1~13에서 화학적 식각을 위해 준비된 10×10×3mm의 크기로 와이어 커팅(Wire cutting)된 나이오븀(Nb) 시편의 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1~13에서 화학적 식각을 위해 사용되는 식각장치의 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 실험예에서 식각방법이 적용되는 나이오븀 금속 표면의 입체적 상태를 확인하기 위한 원자력간 현미경 사진이다.FIG. 1 is a photograph of a heavy ion acceleration tube for chemical etching as an actual molded product produced by a hydraulic forming process to which an etching method is applied in the present invention.
2 is a photograph of a niobium (Nb) specimen wire-cut to a size of 10 x 10 x 3 mm prepared for chemical etching in Examples 1 to 13 according to the present invention.
3 is a photograph of an etching apparatus used for chemical etching in Examples 1 to 13 according to the present invention.
FIG. 4 is an atomic force microscope photograph for confirming the three-dimensional state of the surface of the niobium metal to which the etching method is applied in the experimental example according to the present invention.

이하, 본 발명을 하나의 구현예로서 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail as an embodiment.

본 발명은 중이온 입자들의 가속을 위한 중이온 가속기 구성 시스템 중 초전도체 물질로 이루어진 고순도 나이오븀(Nb)의 중이온 가속관을 일정한 크기와 형상으로 구성시키기 위하여 적용되는 식각방법으로서, 나이오븀 금속을 성형물로 가공이나 성형하는 공정 중에 발생하는 물리적 결함을 인체 및 환경에 유순한 혼합산(Mixed acids)을 이용하여 화학적 식각방법 내지는 전해연마 방법에 의해 회복시키기 위한 환경친화적인 중이온 가속관의 나이오븀(Nb) 식각방법에 관한 것이다. The present invention relates to an etching method for forming a high-purity niobium (Nb) heavy-ion accelerator tube of a superconductor material in a medium-and-high temperature accelerator configuration system for accelerating heavy ion particles in a predetermined size and shape, (Nb) etching of an environmentally friendly heavy ion accelerator tube for restoring physical defects occurring during the molding process by using a chemical etching method or an electrolytic polishing method using mixed acids which are suited to the human body and the environment. ≪ / RTI >

본 발명에서 개시되는 유순한 혼합산 조성물을 이용한 중이온 가속관(Cavity)의 나이오븀 식각방법은 유압성형 공정에 의해 나이오븀(Nb)의 표면에 생성된 물리적 결함을 유순한 분위기에서 산증기(Acid vapor)의 발생을 최소화하거나 방지하면서 연속적인 메커니즘에 의해 식각(Etching)하기 위한 것으로서, 나이오븀 금속표면을 산화시키기 위한 산화제 물질과, 산화된 나이오븀을 불소나이오븀으로 제공하여 산화나이오븀을 용해하기 위한 불소계의 물질, 그리고 산도(Acidity) 향상을 제공하여 식각의 활성도를 높이기 위한 산(Acid)이 혼합되어 있는 혼합산으로 조성된 혼합산 조성물을 준비하고, 이러한 혼합산의 조성물에 의해 화학적 식각방법 내지는 전해연마의 식각방법에 의해 나이오븀의 성형공정에 생성된 물리적 결함을 제거하는 식각방법을 특징으로 한다. The NaIb etch method of a medium temperature accelerator tube (Cavity) using the presently disclosed mixed acid composition is characterized in that physical defects generated on the surface of niobium (Nb) The present invention relates to an oxidizing agent for oxidizing a surface of a niobium metal and an oxidizing agent for oxidizing the niobium oxide by providing the oxidized niobium as a fluorine niobium for the purpose of etching by a continuous mechanism while minimizing or preventing the generation of nitrogen And a mixed acid comprising a mixture of an acid and an acid to increase the activity of the etching by providing an improvement of the acidity of the acid, This method is characterized by an etching method that removes physical defects generated in the niobium molding process by a method or an etching method of electrolytic polishing The.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 혼합산 조성물은 그 조성 성분이 분말일 경우 고형분을 용해하기 위하여 또는 유순한 조건 유지 등을 위해 추가로 혼합산 조성에 희석제로 물을 혼합한 혼합산 조성물로 구성하여 식각방법에 적용될 수도 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the mixed acid composition is a mixed acid composition in which water is mixed as a diluent in the mixed acid composition for dissolving solids or for maintaining a moist condition when the composition is powdery And may be applied to the etching method.

본 발명에 따른 바람직한 구현예에 의하면, 상기 혼합산 조성물은 나이오븀 금속표면을 산화시키기 위한 산화제 물질을 100 중량부 기준으로 할 때 불소계의 물질이 35 중량부 내지는 190 중량부 포함되고, 산도(Acidity) 향상을 제공하여 식각의 활성도를 높이기 위한 산(Acid)이 25 중량부 내지는 170 중량부로 혼합 구성될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the mixed acid composition comprises 35 parts by weight to 190 parts by weight of a fluorine-based substance when the oxidizing agent for oxidizing the surface of niobium metal is 100 parts by weight, ) May be mixed with 25 to 170 parts by weight of acid to increase the activity of the etching.

본 발명에 따른 바람직한 구현예에 의하면, 상기 혼합산 조성물의 조성에 있어서 추가로 희석제인 물이 50 내지는 450 중량부로 함유된 조성으로 혼합산 조성물을 구성하여 화학적 식각방법 내지는 전해연마 방법에 의해 나이오븀의 물리적 결함을 제거할 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the mixed acid composition comprises the mixed acid composition in which 50 to 450 parts by weight of water as a diluent is further added, and the composition is formed by a chemical etching method or an electrolytic polishing method. It is possible to eliminate the physical defect of the semiconductor device.

본 발명에 따른 바람직한 구현예에 의하면, 상기 산화제 물질은 나이오븀 금속(Nb)의 표면을 산화나이오븀(Nb2O5, NbO, NbO2)으로 제공하기 위한 목적으로 구성되며, 이러한 산화제는 예컨대 질산(HNO3), 염소산(HClO3), 염소산칼륨(KClO3), 염소산나트륨(NaClO3), 과염소산(HClO4), 요오드산(HIO3), 요오드산나트륨(NaIO3), 요오드산칼륨(KIO3), 과요오드산(HIO4), 과요오드산칼륨(KHIO4), 과요오드산나트륨(NaHIO4), 크롬산무수물(CrO3), 중크롬산칼륨(K2Cr2O7), 중크롬산나트륨(Na2Cr2O7), 중크롬산암모늄((NH4)2Cr2O7), 질산나트륨(NaNO3), 질산칼륨(KNO3), 크롬산나트륨(Na2CrO4), 크롬산칼륨(K2CrO4), 과망간산칼륨(KMnO4), 질산암모늄(NH4NO3), 과산화수소(H2O2) 중 선택되는 1종 이상의 산화제가 함유될 수 있다. 상기 산화제 물질 중 질산, 과산화수소과 같이 비점이 낮은 산화제인 경우나, 부주의에 의해 폭발 가능성이 있는 과염소산인 경우 식각과정 중이나 식각을 위한 준비과정 중 증발되는 산화제에 의해 인체에 위해를 가할 수 있어 가능한 적은 량이 포함되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 산화제로서는 경제성이 있으면서 화학적으로 안정된 크롬산무수물(CrO3), 중크롬산칼륨(K2Cr2O7), 중크롬산나트륨(Na2Cr2O7), 중크롬산암모늄((NH4)2Cr2O7), 질산나트륨(NaNO3), 질산칼륨(KNO3), 크롬산나트륨(Na2CrO4), 크롬산칼륨(K2CrO4), 과망간산칼륨(KMnO4) 중에서 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the oxidant material is provided for the purpose of providing a surface of a niobium metal (Nb 2 O 5 , NbO, NbO 2 ) HNO 3 , HClO 3 , KClO 3 , NaClO 3 , HClO 4 , HIO 3 , NaIO 3 , potassium iodate, (KIO 3 ), potassium iodate (HIO 4 ), potassium iodate (KHIO 4 ), sodium iodate (NaHIO 4 ), chromic anhydride (CrO 3 ), potassium dichromate (K 2 Cr 2 O 7 ) (Na 2 Cr 2 O 7 ), ammonium dichromate ((NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 ), sodium nitrate (NaNO 3 ), potassium nitrate (KNO 3 ), sodium chromate (Na 2 CrO 4 ) K 2 CrO 4 ), potassium permanganate (KMnO 4 ), ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). Perchloric acid, which has a low boiling point such as nitric acid and hydrogen peroxide in the oxidant, or perchloric acid, which may be exploded due to carelessness, can be harmful to the human body by the oxidizing agent that is evaporated during the preparation process for etching or etching. . While more preferably economical as the oxidizing agent chemically stable chromic anhydride (CrO 3), potassium dichromate (K 2 Cr 2 O 7) , sodium dichromate (Na 2 Cr 2 O 7) , dichromate, ammonium ((NH 4) 2 Cr 2 O 7), sodium nitrate (NaNO 3), potassium nitrate (KNO 3), sodium chromate (Na 2 CrO 4), potassium chromate (K 2 CrO 4), to use one or more selected from the group consisting of potassium permanganate (KMnO 4) .

본 발명에 따른 바람직한 구현예에 의하면, 상기 산도(Acidity) 향상을 제공하여 식각의 활성도를 높이기 위한 산(Acid)은 유무기산을 사용할 수 있으며, 비점이 높거나 환경에 위해성이 낮은 산(Acid)을 사용할 수 있다. 그 예로서는 인산, 황산, 붕산(Boric acid), 옥살산(Oxalic acid), 옥살아세트산(Oxalic acetic acid), 설폼산(Sulfamic acid), 아세트산(Acetic acid), 젖산(Latic acid), 구연산(Citric acid), 푸마르산(Fumaric acid), 말산(Malic acid), 숙신산(Succinic acid), 부티르산(Butyric acid), 팔미트산Palmitic acid), 타르타르산Tartaric acid), 아스코르브산(Ascorbic acid), 요산(Uric acid), 술핀산(Sulfinic acid), 주석산(Tartaric acid), 포름산(Formic acid), 타닌산(Tannic acid) 중에서 선택되는 1종 이상의 산이 사용될 수 있다. 이러한 산 성분 중에서 황산 이외의 다른 산들은 혼합 또는 용해과정 중 특별한 제한이 없으나, 황산인 경우 매우 강산이면서 수분과 접촉할 때 발열반응이 발생하기 때문에 취급상 주의가 필요하다. According to a preferred embodiment of the present invention, the acid used to improve the acidity of the etching process may be selected from the group consisting of acid and base acids, acidic acids having a high boiling point, Can be used. Examples thereof include phosphoric acid, sulfuric acid, boric acid, oxalic acid, oxalic acetic acid, sulfamic acid, acetic acid, lactic acid, citric acid, Fumaric acid, malic acid, succinic acid, butyric acid, palmitic acid, tartaric acid, ascorbic acid, uric acid, At least one acid selected from sulfinic acid, tartaric acid, formic acid and tannic acid may be used. Among these acid components, acids other than sulfuric acid are not particularly limited in mixing or dissolving process, but in case of sulfuric acid, caution is necessary because an exothermic reaction occurs when contacting with moisture, which is very strong acid.

본 발명에 따른 바람직한 구현예에 의하면, 상기 불소계 물질은 상기 산화제 물질에 의해 나이오븀 금속(Nb) 표면에 형성된 산화나이오븀(Nb2O5 , NbO, NbO2))을 불화물과 반응하여 용해성의 불화나이오븀(NbF5)을 제공하도록 하여, 화학적 식각방법 내지는 전해연마(Electropolishing) 방법에 의해 가압 성형공정에 생성된 물리적 결함을 용해시켜 주기 위해 사용된다. 본 발명에서 적용 가능한 불소계 물질로서는 예컨대, 불산(HF), 불화나트륨(NaF), 불화칼륨(KF), 불화수소암모늄(NH4HF2), 불화암모늄(NH4F) 중에서 선택되는 1종 이상의 불소계 물질이 사용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 유순한 산(Acid)의 분위기를 제공하기 위해서는 강산인 불산(HF)의 첨가량을 최소화하거나, 비점이 높은 불화나트륨(NaF), 불화칼륨(KF), 불화수소암모늄(NH4HF2), 불화암모늄(NH4F) 중 선택된 1종 이상의 불화염(Fluoride salts)을 전량 포함시키는 것이 바람직하다. According to a preferred embodiment of the present invention, the fluorine-based material reacts with fluoride to form niobium oxide (Nb 2 O 5 , NbO, NbO 2 ) formed on the surface of the niobium metal (Nb) Is used to dissolve physical defects generated in the press-molding process by a chemical etching method or an electropolishing method by providing niobium fluoride (NbF 5 ). Examples of available fluorine-based substance applied in this invention, hydrofluoric acid (HF), sodium fluoride (NaF), potassium fluoride (KF), hydrogen fluoride, ammonium (NH 4 HF 2), ammonium fluoride at least one selected from among (NH 4 F) Fluorine-based materials can be used. According to the invention, in order to provide the atmosphere of the docile acid (Acid) a strong acid of or minimize the amount of hydrofluoric acid (HF), having a boiling point higher sodium fluoride (NaF), potassium fluoride (KF), hydrogen fluoride, ammonium (NH 4 HF 2 ) and ammonium fluoride (NH 4 F) in the total amount of the fluoride salt.

본 발명에 따른 바람직한 구현예에 의하면, 나이오븀을 중이온 가속기의 가속관(Cavity)으로 구성하기 위해서는 가압 성형공정에 의해 생성된 물리적 결함을 제거하여야 하는바, 이를 위해 상기 혼합산 조성물을 이용하여 화학적 식각방법 내지는 전해연마 방법을 이용하여 물리적 결함을 제거하되 이 과정에서 혼합산 조성물의 조성과 함께 식각방법을 적용하는 과정에서의 가열온도와 침적시간을 적절히 조절하는 것이 좋다. 또한, 본 발명에 따른 식각방법을 적용함에 있어서, 가압 성형공정에 의해 나이오븀 금속에 생성된 물리적 결함을 효과적으로 제거하기 위해서는 성형 조건에 따라 식각의 두께를 달리할 수 있으며, 우수한 중이온 가속기의 가속관(Cavity)를 제공하기 위해서는 최종 식각된 나이오븀의 표면이 거친 모양이 없이 매끈한 표면상태가 되도록 식각방법을 적용해야 한다. According to a preferred embodiment of the present invention, in order to constitute the niobium as an acceleration tube of a heavy ion accelerator, it is necessary to remove physical defects generated by a press molding process. For this purpose, It is preferable to control the heating temperature and the immersion time in the course of applying the etching method together with the composition of the mixed acid composition in the course of removing the physical defect by using the etching method or the electrolytic polishing method. Further, in applying the etching method according to the present invention, in order to effectively remove physical defects generated in the niobium metal by the press molding process, the thickness of the etching may be varied according to the molding conditions, The etch method should be applied so that the surface of the final etched niobium surface is smooth and smooth.

본 발명에 따른 바람직한 구현예에 의하면, 식각방법이 적용되는 식각두께(Etching depth)는 나이오븀의 표면으로부터 바람직하게는 25 내지는 350㎛의 두께로 식각(Etching)되는 것이 유리하고, 더욱 바람직하게는 70 내지는 270㎛의 두께가 식각되는 것이 좋으며, 가장 바람직하게는 120 내지는 200㎛ 두께로 식각되는 것이 좋다. 만일, 화학적 식각방법 내지는 전해연마에 의한 나이오븀의 식각 두께가 25㎛보다 얇을 경우 나이오븀 금속 표면에 생성된 물리적 결함을 전량 제거할 수 없어 중이온 가속기의 가속관으로 사용할 수 없다는 문제점이 발생하며, 나이오븀의 식각 두께가 350㎛보다 두꺼울 경우 나이오븀 금속 표면에 생성된 물리적 결함을 전량 제거할 수 있다는 장점을 가질 수 있으나, 식각시간이 장시간 소요되어 기술 경쟁력이 떨어질 수 있을 뿐만 아니라 식각량이 많을수록 가속관의 두께가 얇아져 식각 후 외부의 부주의에 의한 충격이나 외력을 가할 때 가속관이 손상될 확률이 높으며, 고가의 나이오븀의 유실량이 많아 가격 경쟁력이 크게 떨어지는 문제가 있어서 상기 제안한 범위의 두께로 식각하는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the etching depth to which the etching method is applied is advantageously etched to a thickness of 25 to 350 mu m from the surface of niobium, more preferably, It is preferable to etch a thickness of 70 to 270 탆, and most preferably to etch to a thickness of 120 to 200 탆. If the etch thickness of the niobium layer is less than 25 탆 by chemical etching or electrolytic polishing, it is impossible to remove all the physical defects generated on the surface of the niobium metal layer, If the thickness of the niobium layer is thicker than 350 탆, it may have the advantage of removing all the physical defects generated on the surface of the niobium metal layer. However, since the etching time is long and the technical competitiveness may be deteriorated, There is a problem that when the thickness of the tube is thinned, the acceleration tube is damaged when an external carelessness or an external force is applied after etching, the cost competitiveness is greatly reduced due to the high amount of niobium in the expensive niobium layer. .

본 발명에 따른 바람직한 구현예에 의하면, 상기와 같은 적절한 식각 두께로 효율적인 식각을 수행하기 위해서는 상기 혼합산 조성물의 조성은 물론 식각공정 조건으로서 온도와 시간을 적절히 조절하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 상기 유순한 혼합산 조성물을 적용하는 조건에서 나이오븀의 성형공정에 의해 생성된 물리적 결함을 화학적 식각 방법 내지는 전해연마 방법에 의해 에칭(Etching)하기 위한 바람직한 식각온도는 혼합산의 조성 성분과 조성비율에 따라 달라질 수 있으며, 적절하게는 나이오븀의 식각의 속도가 0.25㎛/분 내지는 1.85㎛/분의 속도로 식각(etching)될 수 있는 온도가 바람직하다. 이를 위하여 식각온도는 2.5~120℃의 온도범위에서 식각하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10~85℃의 온도범위에서 식각하는 것이 유리하고, 가장 바람직하게는 25~45℃의 온도범위에서 식각하는 것이 유리하다. 만일, 식각온도가 2.5℃보다 낮은 경우 화학적 식각 내지는 전해연마를 위해 사용되는 혼합산 조성물이 강산이라 할지라도 산(Acid)의 활성에너지가 낮아짐으로 인해 식각률이 미진하여 나이오븀의 성형공정에 의해 생성된 물리적 결함을 제거하기 어렵거나 불가능한 문제가 있으며, 식각온도가 120℃를 초과하면 온도 상승에 따른 혼합산의 분자 운동이 매우 활발해지므로 인해 급속한 나이오븀의 식각속도가 높아져 짧은 시간에 에칭(Etching)을 할 수 있는 장점이 있으나, 나이오븀의 결정립계가 매우 불규칙하게 식각되고, 나이오븀 금속 표면이 오히려 거친 표면상태가 되므로 중이온 가속기의 가속관으로 사용할 수 없는 문제가 있다. 따라서 상기 온도범위에서 화학적 식각 내지는 전해연마에 의한 식각방법을 적용하는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, in order to perform efficient etching with the appropriate etching thickness as described above, it is preferable to appropriately adjust the temperature and the time as the composition of the mixed acid composition as well as the etching process conditions. According to the present invention, the preferred etching temperature for etching physical defects produced by the niobium forming process under the conditions of applying the above-mentioned complicated mixed acid composition by a chemical etching method or an electrolytic polishing method, And it is preferable that the temperature at which the etching rate of the niobium can be etched at a rate of 0.25 탆 / min or 1.85 탆 / min is preferable. For this purpose, the etch temperature is preferably etched at a temperature in the range of 2.5 to 120 ° C, more preferably in the temperature range of 10 to 85 ° C, and most preferably in the temperature range of 25 to 45 ° C. . If the etching temperature is lower than 2.5 ° C, even if the mixed acid composition used for the chemical etching or electrolytic polishing is strong acid, the activation energy of the acid is lowered and the etching rate is insufficient. The etch rate of the niobium is increased and the etching is performed in a short time because the molecular motion of the mixed acid becomes very active when the etch temperature exceeds 120 ° C, However, since the niobium grain boundary is very irregularly etched and the niobium metal surface is rather rough, it can not be used as an accelerating tube of a heavy ion accelerator. Therefore, it is preferable to apply the etching method by chemical etching or electrolytic polishing in the temperature range described above.

본 발명에 따른 바람직한 구현예에 의하면, 상기 나이오븀의 식각을 위한 침적 시간은 나이오븀의 성형공정에 의해 생성된 물리적 결함을 화학적 식각 방법 내지는 전해연마 방법에 의해 에칭(Etching)하기 위한 혼합산의 조성 및 이에 대한 조성비와 혼합산의 가열온도에 따라 침적시간을 달리할 수 있다. 즉, 본 발명의 침적시간은 상기 혼합산의 식각온도에서 제시한 바와 같이 나이오븀의 식각의 속도가 0.25 ~ 1.85 ㎛/분의 속도로 식각(etching)될 수 있는 침적시간을 유지하는 것이 바람직한 바, 본 발명에 따르면 나이오븀의 침적시간은 10 ~ 150분 범위 내에서 침적시간을 조절하는 것이 바람직하다. According to a preferred embodiment of the present invention, the immersion time for etching the niobium is determined by a method of etching the physical defect produced by the niobium molding process by a chemical etching method or an electrolytic polishing method, The deposition time may be varied depending on the composition and the composition ratio thereof and the heating temperature of the mixed acid. That is, it is preferable that the immersion time of the present invention maintains the immersion time at which the etching rate of the niobium can be etched at a rate of 0.25 to 1.85 μm / min as shown at the etching temperature of the mixed acid According to the present invention, it is preferable that the deposition time is controlled within a range of 10 to 150 minutes.

본 발명은 상기와 같은 본 발명에 따른 식각방법에 사용되는 중이온 가속관의 나이오븀 식각용 식각액 조성물을 포함한다.The present invention includes an etchant composition for niobium etching of a mid-ion acceleration tube used in the etching method according to the present invention.

본 발명에 따른 나이오븀 표면 식각용 식각액 조성물은 상기한 바와 같이 나이오븀 금속표면을 산화시키기 위한 산화제 물질, 산화나이오븀을 용해하기 위한 불소계의 물질 및 고 식각의 활성도를 높이기 위한 산(Acid)이 혼합되어 있는 혼합산(Mixed acid)의 조성물로 구성된 것을 특징으로 한다.As described above, the etchant composition for niobium surface etching according to the present invention comprises an oxidant for oxidizing the surface of niobium metal, a fluorine-based material for dissolving niobium oxide, and an acid for increasing the activity of the high- And a mixture of mixed acids.

이러한 혼합산 조성물은 상기와 같은 식각방법에 의해 적절한 조건으로 바람직하게 적용하여 매우 용이하게 나이오븀 표면에 대한 식각을 가능하게 하여 중이온 가속관 성형 과정에서 나타난 나이오븀 표면의 결함을 친환경적 방법으로 제거할 수 있는 것이다.Such a mixed acid composition can be easily applied to the niobium surface by suitably applying the niobium surface under the appropriate conditions by the above-mentioned etching method, thereby removing the niobium surface defects in the middle ion acceleration tube forming process by an environmentally friendly method You can.

본 발명에 따른 바람직한 구현예에 의하면, 상기 식각액 조성물의 가장 바람직한 조성은 상기 예시한 산화제 100중량, 불소계 물질 35~130중량부, 산 25~170 중량부 및 물 50~450중량부를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the most preferable composition of the etchant composition is 100 parts by weight of the oxidizing agent, 35 to 130 parts by weight of fluorine-based material, 25 to 170 parts by weight of acid, and 50 to 450 parts by weight of water .

상기와 같이 종래의 중이온 가속기의 가속관으로 구성하기 위하여 결함이 없는 초전도체의 나이오븀으로 구성되어야 하나, 일정한 모양이나 형상의 가속관(Cavity)을 구성하기 위하여 나이오븀의 성형공정에 의해 생성된 물리적 결함을 제거하기 위하여, 비점(bp, boiling point)이 낮은 질산, 과산화수소 및 강산인 불산이 다량 포함된 혼합산을 사용하고 있어 화학적 식각(Chemical etching)방법이나 전해연마(Electropolishing)의 방법에 의해 나이오븀의 표면에 생성된 물리적 결함을 제거하는 공정 중이나 이를 위한 준비 과정 중 휘발된 산 증기(Acid vapor)에 의해 대형 폭발사고에 의한 인명 및 재산피해의 원인이 될 수 있으며, 인체에 위해를 가할 수 있는 강산을 사용함에 따른 작업자의 인체의 위해성 및 환경 오염성을 가중시킬 수 있다는 커다란 문제점을 가지고 있었으나. 본 발명에 따른 혼합산 조성물을 이용하는 식각방법을 적용하는 경우 비점이 높은 혼합산 조성물을 사용함에 따라 중이온 가속관의 식각 준비과정 중 작업자의 취급이 위험하지 않고, 휘발성 산(acid) 가스의 생성을 최소화할 수 있어 폭발 발생 시 고귀한 인명피해를 막을 수 있으며, 더불어 재산피해를 줄이는데 큰 이점이 있다.In order to construct the accelerating tube of the conventional heavy ion accelerator as described above, it is necessary to constitute the niobium of the defectless superconductor. However, in order to construct a constant shape or shape of the acceleration cavity, In order to remove defects, a mixed acid containing a large amount of nitric acid, bipolar boiling point, nitric acid, hydrogen peroxide, and hydrofluoric acid, which is a strong acid, is used. By chemical etching method or electrolytic polishing method, During the process of eliminating physical defects created on the surface of the oxide, or during the preparation process for it, volatilized acid vapor may cause damage to human life or property due to a large explosion accident. The use of strong acids in the worker's human body can increase the risk of pollution and the environment has a big problem Eoteuna. In the case of applying the etching method using the mixed acid composition according to the present invention, since the mixed acid composition having a high boiling point is used, the handling of the workers during the etching preparation process of the heavy ion accelerator tube is not dangerous and the production of volatile acid gas It minimizes the risk of damage to the noble people in the event of an explosion, and it has a great advantage in reducing property damage.

또한, 친환경적인 방법으로 용이하게 식각공정을 수행할 수 있어서 중이온 가속관의 나이오븀 식각은 물론 이와 유사한 다른 나이오븀 성형물의 식각 공정에도 널리 적용할 수 있을 것이다.
In addition, it can be easily applied to the etch process in an environmentally friendly manner, so that it can be widely applied to etch processes of other niobium moldings as well as niobium etch of heavy ion accelerator tubes.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited by the following examples.

실시 예 1Example 1

3 mm 두께의 나오븀 금속판을 EDM(Electron discharge machining) 장비를 이용하여 1×1 cm 크기로 가공한 에칭시료를 준비하였다. 나이오븀 에칭 시편의 편차가 없는 식각 두께의 분석결과를 수득하기 위하여 각각의 실험조건에 따라 제조된 혼합산에 대해 3개의 나이오븀 에칭시료를 한 세트로 하였으며, 식각두께는 3시편의 결과를 평균으로 하여 산출하였고, 식각실험을 수행하기 전에 나이오븀 표면에 유기불순물을 제거하기 위하여 나이오븀 시편을 에탄올이 포함된 용기에 넣고 30분간 초음파에 의해 세척한 후 사용하였다. A 3 mm thick NaBBS plate was prepared by EDM (Electron discharge machining) equipment to 1 × 1 cm size. In order to obtain the results of the analysis of the etch thickness without the deviation of the niobium etching specimen, three sets of niobium etch samples were prepared for the mixed acid prepared according to the respective experimental conditions, . In order to remove organic impurities on the niobium surface prior to the etching experiment, the niobium specimen was placed in a container containing ethanol and cleaned by ultrasonic wave for 30 minutes before use.

식각액 조성물 구성은 테프론(Teflon)비이커에 산화제인 삼전순약의 크롬산무수물(CrO3) 100 g과, 불화물인 불화나트륨 150 g과, 황산 120 g을 측량하고 증류수 100 ml를 조심스럽게 공급한 후 크롬산무수물과 불화나트륨을 교반, 용해하여 휘발성이 전혀 없는 유순한 혼합산 조성물로 제조하였다. 제조된 혼합산 조성물의 온도는 20℃를 유지하였다. 10×10×3 mm의 나이오븀 에칭시편 3개를 시편 홀더(Hoolder)에 장착한 후 제조된 25 ℃의 혼합산에 침적시키고 1시간 동안 식각하였다. 1시간 동안 식각된 나이오븀의 시편을 수돗물로 헹군 다음 증류수로 최종 세척한 후 100 ℃의 건조기(Dry oven)에서 완전 건조하여 식각량을 확인하기 위한 분석시료로 사용하였다. The composition of the etchant composition was such that 100 g of chromic anhydride (CrO 3 ) as an oxidizing agent, oxidant, 150 g of sodium fluoride (fluoride) and 120 g of sulfuric acid were carefully weighed and 100 ml of distilled water was carefully supplied, And sodium fluoride were stirred and dissolved to prepare a noble mixed acid composition having no volatility. The temperature of the prepared mixed acid composition was maintained at 20 캜. Three 10 × 10 × 3 mm niobium etching specimens were mounted on a specimen holder (Hoolder) and immersed in a mixed acid at 25 ° C. and etched for 1 hour. The niobium samples etched for 1 hour were rinsed with tap water and finally washed with distilled water and dried in a drying oven at 100 ° C to be used as an analytical sample to confirm the etching amount.

각각의 실험조건에 따라 수행된 나이오븀의 식각 두께를 확인하기 위하여 마이크로메터(Mitutoyo사 DIGIMATIC MICROMETER)로 측정하였으며, 다른 방법으로 각각의 실험조건에 따라 혼합산에 용출된 나이오븀의 이온을 ICP(Jobin Yvon Ultima-C Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer)에 의해 정량분석을 한 후 시편의 단위면적과 비중에 해당하는 나이오븀의 식각 두께를 확인하였으며, 제조된 혼합산에 대한 식각 후 나이오븀의 표면을 원자furrks 현미경(Park Systems XE-120, AFM Products,Atomic Force Microscope)으로 관찰하였다.
In order to determine the etch thickness of niobium according to each experimental condition, it was measured with a micrometer (Mitutoyo DIGIMATIC MICROMETER). In accordance with other experimental conditions, the niobium ions eluted in the mixed acid were analyzed by ICP After the quantitative analysis by the Jobin Yvon Ultima-C Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer, the etch thickness of the niobium corresponding to the unit area and specific gravity of the specimen was confirmed. Were observed with an atomic furrks microscope (Park Systems XE-120, AFM Products, Atomic Force Microscope).

실시 예 2Example 2

혼합산 조성물의 온도를 40 ℃로 유지한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that the temperature of the mixed acid composition was maintained at 40 占 폚.

실시 예 3Example 3

혼합산 조성물의 온도를 60 ℃로 유지한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that the temperature of the mixed acid composition was maintained at 60 캜.

실시 예 4Example 4

혼합산 조성물의 온도를 80 ℃로 유지한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 수행하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that the temperature of the mixed acid composition was maintained at 80 캜.

실시 예 5Example 5

혼합산 조설물을 준비하기 위해, 테프론(Teflon) 비이커에 산화제인 삼전순약의 중크롬산칼륨(K2Cr2O7) 100 g과, 불화물인 불화암모늄(NH4F) 180 g과, 인산 160 g을 측량하고 증류수 350 ml를 공급한 후 중크롬산칼륨과 불화암모늄을 교반, 용해하여 휘발성이 전혀 없는 유순한 혼합산 조성물을 제조하었다. 이렇게 준비된 혼합산 조성물의 온도를 20 ℃로 유지하였다. 10×10×3 mm의 나이오븀 에칭시편 3개를 시편 홀더(Hoolder)에 장착한 후 제조된 25 ℃의 혼합산 조성물에 침적시키고 1시간 동안 식각하였다. 1시간 동안 식각된 나이오븀의 시편을 수돗물로 헹군 다음 증류수로 최종 세척한 후 100 ℃의 건조기(Dry oven)에서 완전 건조하여 식각량을 확인하기 위한 분석시료로 하였다.
In order to prepare mixed acid solutions, 100 g of potassium dichromate (K 2 Cr 2 O 7 ) as an oxidizing agent in the Teflon beaker, 180 g of ammonium fluoride (NH 4 F) as a fluoride, 160 g of phosphoric acid And 350 ml of distilled water was supplied. Then, potassium dichromate and ammonium fluoride were stirred and dissolved to prepare a gentle mixed acid composition having no volatility. The temperature of the mixed acid composition thus prepared was maintained at 20 占 폚. Three 10 × 10 × 3 mm niobium etching specimens were mounted on a specimen holder (Hoolder) and immersed in a mixed acid composition at 25 ° C. and etched for 1 hour. The niobium samples were rinsed with tap water for one hour and finally washed with distilled water and dried thoroughly in a drying oven at 100 ° C to obtain an etching sample.

실시 예 6Example 6

혼합된 산(Acid)의 온도를 40 ℃로 유지한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일하게 수행하였다.
The procedure of Example 5 was repeated except that the temperature of the mixed acid was kept at 40 캜.

실시 예 7Example 7

혼합산 조성물의 온도를 60 ℃로 유지한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일하게 수행하였다.The procedure of Example 5 was repeated except that the temperature of the mixed acid composition was maintained at 60 캜.

실시 예 8Example 8

혼합산 조성물의 온도를 80 ℃로 유지한 것을 제외하고는 실시 예 5와 동일하게 수행하였다.
The procedure of Example 5 was repeated except that the temperature of the mixed acid composition was kept at 80 캜.

실시 예 9Example 9

혼합산 조성물을 준비하기 위해, 테프론(Teflon) 비이커에 산화제인 삼전순약의 질산칼륨(KNO3) 100 g과, 불화물인 불화칼륨(KF) 190 g과, 설폼산(Sulfamic acid) 170 g을 측량하고, 증류수 350 ml를 공급하고, 질산칼륨, 불화칼륨 및 설폼산을 교반, 용해하여 휘발성이 전혀 없는 유순한 혼합산을 제조한 후 혼합산의 온도를 20℃로 유지하였다. 10×10×3 mm의 나이오븀 에칭시편 3개를 시편 홀더(Hoolder)에 장착한 후 제조된 25℃의 혼합산 조성물에 침적시키고 1시간 동안 식각하였다. 1시간 동안 식각된 나이오븀의 시편을 수돗물로 헹군 다음 증류수로 최종 세척한 후 100℃의 건조기(Dry oven)에서 완전 건조하여 식각량을 확인하기 위한 분석시료로 하였다.
In order to prepare the mixed acid composition, 100 g of potassium nitrate (KNO 3 ) as an oxidizing agent, an oxidizing agent, 190 g of potassium fluoride (KF) and 170 g of sulfamic acid were weighed in a Teflon beaker And 350 ml of distilled water was supplied. Potassium nitrate, potassium fluoride and sulfomethic acid were stirred and dissolved to prepare a gentle mixed acid having no volatility, and the temperature of the mixed acid was maintained at 20 ° C. Three 10 × 10 × 3 mm niobium etching specimens were mounted on a specimen holder (Hoolder) and immersed in a mixed acid composition at 25 ° C. and etched for 1 hour. The niobium samples were rinsed with tap water for one hour and finally washed with distilled water and dried thoroughly in a drying oven at 100 ° C to obtain an etching sample.

실시 예 10Example 10

혼합산 조성물의 온도를 40 ℃로 유지한 것을 제외하고는 상기 실시예 9와 동일하게 수행하였다.
The procedure of Example 9 was repeated except that the temperature of the mixed acid composition was maintained at 40 占 폚.

실시 예 11Example 11

혼합산 조성물의 온도를 60 ℃로 유지한 것을 제외하고는 상기 실시예 9와 동일하게 수행하였다.
The procedure of Example 9 was repeated except that the temperature of the mixed acid composition was maintained at 60 캜.

실시 예 12Example 12

혼합산 조성물의 온도를 80 ℃로 유지한 것을 제외하고는 상기 실시예 9와 동일하게 수행하였다.
The procedure of Example 9 was repeated, except that the temperature of the mixed acid composition was maintained at 80 캜.

실시 예 13Example 13

혼합산 조성물을 준비하기 위해, 테프론(Teflon) 비이커에 산화제인 삼전순약의 중크롬산칼륨(K2Cr2O7) 100 g, 황산 100 g, 불화물인 불화칼륨(KF) 100 g과, 불산(Sulfamic acid) 10 ml를 측량하고, 증류수 200 ml를 공급하고, 중크롬산칼륨, 불화칼륨을 교반, 용해하여 휘발성 강산인 불산이 소량 함유한 혼합산 조성물을 제조하였다. 준비된 혼합산 조성물의 온도를 20 ℃로 유지하였다. 10×10×3 mm의 나이오븀 에칭시편 3개를 시편 홀더(Hoolder)에 장착한 후 제조된 25 ℃의 혼합산 조성물에 침적시키고 1시간 동안 식각하였다. 1시간 동안 식각된 나이오븀의 시편을 수돗물로 헹군 다음 증류수로 최종 세척한 후 100 ℃의 건조기(Dry oven)에서 완전 건조하여 식각량을 확인하기 위한 분석시료로 하였다.
To prepare the mixed acid composition, 100 g of potassium dichromate (K 2 Cr 2 O 7 ), 100 g of sulfuric acid, 100 g of potassium fluoride (KF) as a fluorine agent, and 50 g of sulfuric acid were added to a Teflon beaker, acid, and 200 ml of distilled water was supplied. Potassium dichromate and potassium fluoride were stirred and dissolved to prepare a mixed acid composition containing a small amount of hydrofluoric acid, a strong volatile strong acid. The temperature of the prepared mixed acid composition was maintained at 20 占 폚. Three 10 × 10 × 3 mm niobium etching specimens were mounted on a specimen holder (Hoolder) and immersed in a mixed acid composition at 25 ° C. and etched for 1 hour. The niobium samples were rinsed with tap water for one hour and finally washed with distilled water and dried thoroughly in a drying oven at 100 ° C to obtain an etching sample.

비교예 1~13Comparative Examples 1 to 13

유압 성형공정에 의해 만들어진 나이오븀을 어떠한 표면 처리나 식각 처리를 하지 않은 채 그 자체의 시편을 분석시료로 하였다.
The niobium produced by the hydraulic molding process was used as the sample without any surface treatment or etching treatment.

실험예 1Experimental Example 1

상기와 같은 방법으로 실시예에 따른 혼합산 조성물을 이용하여 나이오븀에 대한 식각을 수행한 경우 중이온 가속기로서의 기능을 발휘할 수 있는지를 확인하기 위하여 유압 성형공정에 의해 만들어진 실제적 가속관을 사용하였다. 가속관 내부를 상기 실시예에 따른 혼합산 조성물을 이용하여 화학적 식각방법을 통해 나이오븀 표면에 생성된 물리적 결합을 제거한 후 열처리를 수행한 다음 가속관의 성능을 확인하였다.In order to confirm whether the mixed acid composition according to the embodiment of the present invention can exert the function as a heavy ion accelerator when the niobium is etched by the above method, a practical accelerator made by a hydraulic molding process is used. The inner surface of the acceleration tube was subjected to a chemical treatment using a mixed acid composition according to the above embodiment to remove physical bonds formed on the surface of niobium, and then heat treatment was performed to confirm the performance of the acceleration tube.

먼저, 혼합산 조성물을 준비 위하여 중크롬산칼륨(K2Cr2O7)을 100 중량부로 기준으로 불화암모늄이 150 중량부, 황산이 125 중량부가 되도록 구성하고, 물이 100 중량부의 비율로 구성되도록 하되, 제조된 혼합산 조성물이 가속관 내부로 충분히 채워진 상태에서 연속적으로 순환하는데 어떠한 문제도 발생되지 않도록 캐비티 내부 체적의 2배가 되도록 혼합산 조성물을 제조하였다. 이렇게 준비된 혼합산 조성물을 등온장치에 의해 등온이 유지되도록 하면서 분당 500 ml의 혼합산 조성물이 1시간 동안 캐비티(Cavity) 내부에서 연속적으로 순환이 되도록 제공되는 시스템에 의해 식각공정으로 수행하였으며, 식각공정을 마친 가속관(Cavity)을 수소, 산소 및 그 외의 불순물을 제거하기 위하여 마지막 단계로 600 ℃의 진공로에서 10시간 동안 열처리를 수행한 다음 가속관의 기능성 실험을 수행하였다.First, to prepare a mixed acid composition, 150 parts by weight of ammonium fluoride and 125 parts by weight of sulfuric acid were added based on 100 parts by weight of potassium dichromate (K 2 Cr 2 O 7 ), and water was constituted by 100 parts by weight , A mixed acid composition was prepared so that the prepared mixed acid composition was twice as large as the internal volume of the cavity so that no problem occurred in continuous circulation in a state where the mixed acid composition was sufficiently filled in the acceleration tube. The mixed acid composition thus prepared was subjected to an etching process by a system in which a mixed acid composition of 500 ml per minute was continuously circulated in a cavity for 1 hour while maintaining the isothermal temperature by an isothermal apparatus, In order to remove hydrogen, oxygen and other impurities, the acceleration tube was heat treated in a vacuum furnace at 600 ° C for 10 hours.

중이온 가속기의 가속관으로서의 기능을 확인하기 위하여 수직실험인 RF cold test를 수행하였다. 먼저 지면에 구멍(Pit)를 만들어서 극저온을 유지하기 위한 크리이오스탯(Cryostat)을 설치하고, 크리이오스탯 내부에 상기 실시예에 따른 혼합산 조성물에 의해 식각된 나이오븀의 캐비티(Cavity)를 삽입한 후 그 안에 2 내지 4 K의 헬륨(He)을 채운 다음 외부로 연결된 포트(Port)를 이용하여 RF(Radio Frequency)를 인가하여 캐비티의 에너지를 측정하였다. In order to confirm the function of the accelerator for the accelerator, the RF cold test was performed. First, a pit is formed on the ground to install a cryostat for maintaining a cryogenic temperature, and a cavity of niobium etched by the mixed acid composition according to the above embodiment is inserted into the chryostat. Then, the cavity was filled with helium (He) of 2 to 4 K and then RF (Radio Frequency) was applied using an externally connected port to measure the energy of the cavity.

이때 캐비티의 성능을 평가하기 위하여 품질인자값(Q, Quality factor value)과, 가속자기장(Eacc, Acceleration Electric Field)으로 성능을 확인하였다. 여기에서 Q 값은 캐비티가 주어진 RF(Radio Fequency)에 반응하여 저장(storedd) 되는 에너지와 소모(dissipated)되는 에너지의 비로서 Q 값이 높을수록 중이온 가속기의 가속관 성능이 좋다고 설명할 수 있다. 또한 Eacc 값은 빔의 가속을 위해 캐비티에 인가되는 전기장의 값으로서 캐비티의 초전도상태가 파괴되기 전까지 더 높은 전기장 값을 나타낼수록 캐비티의 성능이 우수하다고 설명할 수 있다. 그 결과는 다음 표 2에 나타내었다.In order to evaluate the cavity performance, the performance was confirmed by the quality factor value (Q) and the accelerating magnetic field (Eacc). Here, the Q value is the ratio of the energy stored in the cavity to the energy dissipated in response to a given RF (radio frequency), and the higher the Q value, the better the acceleration tube performance of the medium-temperature accelerator. The Eacc value is the value of the electric field applied to the cavity to accelerate the beam. It can be explained that the higher the electric field value until the superconducting state of the cavity is destroyed, the better the performance of the cavity. The results are shown in Table 2 below.

도 1은 식각방법이 적용되는 유압성형공정에 의해 만들어진 실제 나이오븀 성형물로서 화학적 식각을 위한 중이온 가속관(Cavity)의 사진이다. 이러한 가속관에 대한 식각 효과를 실험하기 위해 도 2는 상기 실시예 1~13의 화학적 식각을 위해 준비된 10×10×3mm의 크기로 와이어커팅(Wire cutting)된 나이오븀(Nb) 시편의 사진을 보여주고 있다. Figure 1 is a photograph of a mid-ion acceleration cavity for chemical etching as a true niobium molding made by a hydraulic forming process to which an etching method is applied. FIG. 2 is a photograph of a niobium (Nb) specimen wire-cut to a size of 10 × 10 × 3 mm prepared for the chemical etching of Examples 1 to 13 .

이러한 식각을 수행하기 위한 장치로서 도 3은 상기 실시예 1~13의 화학적 식각에 사용된 식각장치의 사진을 보여주고 있다.FIG. 3 shows a photograph of an etching apparatus used in the chemical etching of Examples 1 to 13 as an apparatus for performing such etching.

실험예에 따라 식각이 이루어진 후 식각 효과를 확인하게 위해, 도 4는 본 발명에 따른 식각방법이 적용된 나이오븀 금속 표면의 입체적 상태를 확인하기 위한 사진으로서 식각 이전의 결함이 나타난 상태의 원자력간 현미경 사진이다.
FIG. 4 is a photograph for confirming the three-dimensional state of the surface of niobium metal to which the etching method according to the present invention is applied, in order to confirm the etching effect after the etching according to the experimental example. It is a photograph.

실험예 2 Experimental Example 2

유압 성형공정의 외부 압력으로부터 만들어진 나이오븀 가속관(Cavity)을 식각(Etching)하지 않고, 유압 성형공정에 의해 가공된 그 자체로 나이오븀 시편의 분석 시료로 사용하였다. 그 이외의 실험은 상기 실험에 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 다음 표 2에 나타내었다.
The niobium accelerating tube made from the external pressure of the hydraulic forming process was used as an analytical sample of the niobium specimen itself, which was processed by a hydraulic molding process without etching. The other experiments were carried out in the same manner as in the above experiment. The results are shown in Table 2 below.

상기 실시예 1~13과 비교예 1~13에 대한 분석 결과는 다음 표 1에 나타냈으며, 비교 예 14 및 실시 예 14의 결과를 표 2에 나타내었다.The results of the analysis of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 13 are shown in the following Table 1, and the results of Comparative Examples 14 and 14 are shown in Table 2.

구분division 식각두께(㎛)Etch Thickness (㎛) AFM에 의한 Nb의 표면상태Surface states of Nb by AFM by micrometerby micrometer by ICPby ICP 실시 예 1Example 1 8787 9494 ○○ 실시 예 2Example 2 146146 150150 ○○ 실시 예 3Example 3 206206 198198 ●● 실시 예 4Example 4 234234 228228 ●● 실시 예 5Example 5 129129 136136 ○○ 실시 예 6Example 6 141141 144144 ●● 실시 예 7Example 7 164164 160160 ●● 실시 예 8Example 8 188188 194194 ●● 실시 예 9Example 9 7474 7070 ○○ 실시 예 10Example 10 109109 113113 ○○ 실시 예 11Example 11 146146 142142 ●● 실시 예 12Example 12 178178 188188 ●● 실시 예 13Example 13 144144 140140 ●● 비교 예 1～13Comparative Examples 1 to 13 00 00 □□ ●: 매우 매끈함 ○: 매끈함 △: 보통 매끈함 □: 거침 ■: 매우 거침●: Very smooth ○: Smooth △: Normal smooth □: Coarse ■: Very rough

구분division Quality factor(Q)Quality factor (Q) [Acceleration Elecric Field, Eacc](MV/m)[Acceleration Elecric Field, Eacc] (MV / m) 실험예 1Experimental Example 1 5×1011 5 × 10 11 2626 실험예 2Experimental Example 2 3×1010 3 × 10 10 2020

상기 표 1의 비교예 1~13에서와 같이 식각을 하지 않고, 단지 성형공정에 의해 만들어진 나이오븀 자체인 경우 가공된 나이오븀의 표면상태가 상당히 거침을 확인할 수 있었으며, 대체적으로 불규칙한 결정입자들이 분포함을 확인할 수 있었다. 이와 같이 성형된 초전도체의 나이오븀을 이용하여 중이온 가속기의 가속관으로 사용하기 위해서는 표면이 거칠거나 결정입계가 불규칙할 경우 중이온 가속기의 가속관으로 사용이 불가능하거나 효율이 급격히 떨어지기 때문에 이를 위한 나이오븀의 식각이 반드시 필요함을 알 수 있었다.As in Comparative Examples 1 to 13 of Table 1, the surface state of the processed niobium was found to be considerably rough in the case of niobium itself, which was produced only by the molding process without etching. In general, irregular crystal grains I could confirm the inclusion. In order to use the niobium of the superconductor thus formed as an accelerating tube of a heavy ion accelerator, it is impossible to use it as an acceleration tube of a heavy ion accelerator when the surface is rough or the crystal grain boundaries are irregular, The etching of the silicon substrate is necessary.

또한, 종래의 중이온 가속기의 가속관을 구성하기 위해서 불산(HF)과 같이 비점이 낮은 강산을 사용함에 따라 부주의 내지는 불산의 증기발생에 의한 작업자의 위해를 가할 확률이 매우 높을 뿐만 아니라 인명 피해까지 가져올 수 있으며, 모든 금속의 부식성이 높은 강산임에 따라 종래의 혼합산을 사용할 경우 가속관의 전처리에 필요한 시스템이 내부식성 재질의 사용 및 까다로운 공정에 의해 설비비는 물론 고가의 가공비가 소요된다는 문제점이 있는 반면, 상기 표 1의 실시예 1~13에서와 같이 본 발명에 의한 비점이 매우 높은 분말상의 산화제, 불산염 및 산(Acid)이 함께 섞여 있는 혼합산을 이용할 경우 성형공정에 의해 생성된 물리적 결함을 제거하기 위한 식각방법을 수행할 때 혼합산 조성물의 온도가 상당히 높은 온도를 유지하더라도 혼합산에 포함된 내용물이 비점이 높기 때문에 온도 상승 조건에도 인체에 유해한 성분이 전혀 방출되지 않으면서 일정한 침적시간에 대한 혼합산의 온도변화에 대해 나이오븀이 일정량 식각되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명에 따르면 유순한 혼합산 조성믈을 사용함으로 인해 유해성이 없고 친환경적으로 식각방법을 적용할 수 있으면서도, 종래의 비점이 낮은 혼합산에 의한 나이오븀의 식각 문제를 충분히 극복함을 알 수 있음을 확인하었다.In addition, since a strong acid having a low boiling point such as hydrofluoric acid (HF) is used to constitute the accelerating tube of the conventional heavy ion accelerator, it is highly likely that the worker will not be injured due to inadvertent or hydrofluoric vapor generation, Therefore, the system required for the pretreatment of the accelerator pipe requires a high processing cost as well as a facility cost due to the use of corrosion-resistant materials and complicated processes, when the conventional mixed acid is used. On the other hand, as in Examples 1 to 13 of Table 1, when the mixed acid having a very high boiling point of the oxidizing agent, the hydrofluoric acid salt and the acid in the powder of the present invention is used, the physical defect Even if the temperature of the mixed acid composition is maintained at a significantly high temperature, Since the content of the inclusions has a high boiling point, no noxious components are released to the human body even in a temperature rise condition, and it is confirmed that a certain amount of niobium is etched against the temperature change of the mixed acid at a certain immersion time. Therefore, according to the present invention, it is possible to apply the etching method without harmfulness and environmentally friendly by using a soft mixed acid compound, and it can be understood that the etching problem of the niobium by the conventional mixed acid having low boiling point is sufficiently overcome Respectively.

특히, 실시예 13과 같이 혼합산 조성물에 종래와 같이 불산을 사용하더라도 그의 양을 최소화하면서 비점이 높은 분말상의 불화염(Fluoride salts)을 추가로 공급할 경우 충분한 나이오븀의 식각량으로도 안전성이 확보됨을 확인할 수 있었다. 이것은 비점이 낮은 불산이 증발할 경우 불산 이외의 다른 조성 성분들의 비점이 높기 때문에 증발을 억제하거나 방지하는 역할을 제공하여 유순한 혼합산 조성물로 구성할 수 있음을 확인하였다. In particular, even when hydrofluoric acid is used in the mixed acid composition as in the case of Example 13, even when fluoride salts having a high boiling point are additionally supplied, the sufficient amount of niobium is secured even when the amount of hydrofluoric acid is minimized. . It is confirmed that when hydrofluoric acid having a low boiling point evaporates, it has a high boiling point of components other than hydrofluoric acid, and therefore, it functions to suppress or prevent evaporation, and thus it can be constituted with a gentle mixed acid composition.

또한, 상기 실험예 2에서 나타낸 바와 같이, 성형공정에 의해 만들어진 실질적인 가속관(Cavity)를 어떠한 식각방법을 적용하지 않을 경우 품질인자값(Q, Quality factor value)과, 가속자기장(Eacc, Acceleration Electric Field)값이 낮게 나타남에 따라 중이온 가속기의 가속관으로 사용할 수 없음을 확인하였다. 반면에, 본 발명에 따른 유순한 조건의 혼합산 조성물을 이용하고 바람직한 식각 조건을 적용하는 경우에는 인체의 위해성 및 환경의 오염성을 방지하거나 최소화하면서 품질인자값(Q, Quality factor value)과, 가속자기장(Eacc, Acceleration Electric Field)값이 매우 상승하여 중이온 가속기의 가속관으로서의 이용이 충분함을 알 수 있었다.
As shown in Experimental Example 2, when a substantial acceleration cavity created by a molding process is not applied to a certain etching method, a quality factor value (Q) and an accelerating magnetic field (Eacc, Acceleration Electric Field) values were low, it was confirmed that it could not be used as an accelerator tube of a heavy ion accelerator. On the other hand, in the case of using the mixed acid composition of the present invention according to the present invention and applying the preferable etching conditions, the quality factor value (Q) and the acceleration It was found that the value of the magnetic field (Eacc, Acceleration Electric Field) was extremely increased, and thus the use of the heavy ion accelerator as an acceleration tube was sufficient.

본 발명에 따른 유순한 혼합산 조성물을 이용한 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법은 중이온 가속기의 나이오븀 가속관이 성형 과정에서 형성된 표면 결함을 제거하기 위해 적용될 수 있는 바람직한 방법이다.The niobium etching method of a middle-ion accelerating tube using a gentle mixed acid composition according to the present invention is a preferable method in which a niobium accelerating tube of a middle-ion accelerator can be applied to remove surface defects formed in a molding process.

이러한 본 발명에 따른 식각방법과 혼합산 조성물은 중이온 가속관의 나이오븀 식각 이외에 유사한 다른 다양한 산업분야에서도 표면의 결함이나 거칠기 개선 등을 위해 나이오븀 식각 공정에 널리 적용될 수 있다.
The etching method and the mixed acid composition according to the present invention can be widely applied to niobium etching processes in order to improve surface defects and roughness in various other industrial fields similar to the niobium etching of the middle ion acceleration tube.

Claims (13)

중이온 가속기의 가속관(Cavity)을 구성하기 위하여 나이오븀(Nb) 금속을 가압성형 공법으로 가공할 때 나이오븀(Nb)의 금속 표면에 발생된 물리적 결함을 산(Acid) 용해방법에 의해 제거하는 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법에 있어서, 나이오븀 금속표면을 산화시키기 위한 산화제 물질과, 산화나이오븀을 용해하기 위한 불소계의 물질, 그리고 식각의 활성도를 높이기 위한 산(Acid)이 혼합되어 있는 유순(Mild)한 혼합산(Mixed acid) 조성물을 준비하는 단계와, 상기 혼합산의 조성물을 이용하여 화학적 식각방법 또는 전해연마의 식각방법에 의해 나이오븀의 가압 성형공정에 의해 생성된 물리적 결함을 제거하기 위한 식각(Etching) 공정 단계를 포함하는 유순한 산의 조성물을 이용한 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법.
In order to construct the accelerating cavity of the heavy ion accelerator, the physical defects on the metal surface of the niobium (Nb) are removed by the acid dissolution method when the niobium (Nb) metal is processed by the press molding method In the niobium etching method of the medium-temperature accelerator tube, an oxidizing agent for oxidizing the surface of the niobium metal, a fluorine-based substance for dissolving the niobium oxide, and an acid (acid) (Mild) mixed acid composition; and removing a physical defect produced by a press-molding process of niobium by a chemical etching method or an electrolytic polishing method using the mixed acid composition A method for etching niobium in a mid-ion accelerator using a composition of a mild acid comprising an etch process step.
청구항 1에 있어서, 상기 혼합산 조성물은 산화제 물질을 100 중량부와 불소계의 물질이 35 중량부 내지는 190 중량부 및 산(Acid)이 25 중량부 내지는 170 중량부로 혼합 구성된 것을 특징으로 하는 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법.
The mixed acid composition according to claim 1, wherein the mixed acid composition comprises 100 parts by weight of an oxidizing agent, 35 parts by weight to 190 parts by weight of a fluorine-based substance, and 25 parts by weight to 170 parts by weight of an acid. Et.
청구항 2에 있어서, 상기 혼합산 조성물에는 추가적으로 물을 50 내지는 450 중량부로 함유하는 것을 특징으로 하는 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법.
The method of claim 2, wherein the mixed acid composition further comprises 50 to 450 parts by weight of water.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 산화제는 질산(HNO3), 염소산(HClO3), 염소산칼륨(KClO3), 염소산나트륨(NaClO3), 과염소산(HClO4), 요오드산(HIO3), 요오드산나트륨(NaIO3), 요오드산칼륨(KIO3), 과요오드산(HIO4), 과요오드산칼륨(KHIO4), 과요오드산나트륨(NaHIO4), 크롬산무수물(CrO3), 중크롬산칼륨(K2Cr2O7), 중크롬산나트륨(Na2Cr2O7), 중크롬산암모늄((NH4)2Cr2O7), 질산나트륨(NaNO3), 질산칼륨(KNO3), 크롬산나트륨(Na2CrO4), 크롬산칼륨(K2CrO4), 과망간산칼륨(KMnO4), 질산암모늄(NH4NO3), 과산화수소(H2O2) 중 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법.
Claim 1 or claim 2, the oxidizing agent is nitric acid (HNO 3), acid (HClO 3), potassium chlorate (KClO 3), sodium chlorate (NaClO 3), perchloric acid (HClO 4), periodic acid (HIO 3), iodine (NaIO 3 ), potassium iodate (KIO 3 ), periodic acid (HIO 4 ), potassium periodate (KHIO 4 ), sodium periodate (NaHIO 4 ), chromic anhydride (CrO 3 ), potassium dichromate (K 2 Cr 2 O 7 ), sodium dichromate (Na 2 Cr 2 O 7 ), ammonium dichromate ((NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 ), sodium nitrate (NaNO 3 ), potassium nitrate (KNO 3 ) Wherein at least one selected from the group consisting of Na 2 CrO 4 , potassium chromate (K 2 CrO 4 ), potassium permanganate (KMnO 4 ), ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) Method of Niobium Etching of Acceleration Tube.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 불소계 물질은 불산(HF), 불화나트륨(NaF), 불화칼륨(KF), 불화수소암모늄(NH4HF2), 불화암모늄(NH4F) 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법.
According to claim 1 or 2, the fluorine-based material is one selected from hydrofluoric acid (HF), sodium fluoride (NaF), potassium fluoride (KF), hydrogen fluoride, ammonium (NH 4 HF 2), ammonium fluoride (NH 4 F) Of the total area of the center electrode.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 산은 인산, 황산, 붕산(Boric acid), 옥살산(Oxalic acid), 옥살아세트산(Oxalic acetic acid), 설폼산(Sulfamic acid), 아세트산(Acetic acid), 젖산(Latic acid), 구연산(Citric acid), 푸마르산(Fumaric acid), 말산(Malic acid), 숙신산(Succinic acid), 부티르산(Butyric acid), 팔미트산Palmitic acid), 타르타르산Tartaric acid), 아스코르브산(Ascorbic acid), 요산(Uric acid), 술핀산(Sulfinic acid), 주석산(Tartaric acid), 포름산(Formic acid), 타닌산(Tannic acid) 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법.
The method of claim 1 or 2, wherein the acid is selected from the group consisting of phosphoric acid, sulfuric acid, boric acid, oxalic acid, oxalic acetic acid, sulfamic acid, acetic acid, Citric acid, fumaric acid, malic acid, succinic acid, butyric acid, palmitic acid, tartaric acid and ascorbic acid), citric acid, fumaric acid, malic acid, succinic acid, Wherein at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, uric acid, sulfinic acid, tartaric acid, formic acid and tannic acid is used.
청구항 1 내지 청구항 3 중에서 어느 하나의 항에 있어서, 식각두께(Etching depth)는 나이오븀의 표면으로부터 25 내지는 350㎛의 두께로 식각하는 것을 특징으로 하는 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법.
The method of any one of claims 1 to 3, wherein the etching depth is etched to a thickness of 25 to 350 탆 from the surface of the niobium.
청구항 7에 있어서, 식각의 속도가 0.25㎛/분 내지는 1.85㎛/분의 속도로 식각하는 것을 특징으로 하는 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법.
8. The method of claim 7, wherein the etch rate is from 0.25 m / min to 1.85 m / min.
청구항 7에 있어서, 식각온도는 2.5~120℃의 온도범위에서 식각하는 것을 특징으로 하는 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법.
8. The method of claim 7, wherein the etching temperature is in the range of 2.5 to 120 < 0 > C.
청구항 7에 있어서, 식각은 10분 내지 150분 동안 혼합산 조성물에 침적하여 수행하는 것을 특징으로 하는 중이온 가속관의 나이오븀 식각방법.
8. The method of claim 7, wherein the etching is carried out by immersing the mixed acid composition for 10 to 150 minutes.
산화제 물질을 100 중량부와 불소계의 물질이 35 중량부 내지는 190 중량부 및 산(Acid)이 25 중량부 내지는 170 중량부로 혼합 구성된 것을 특징으로 하는 나이오븀 식각용 혼합산 조성물.
100 parts by weight of an oxidizing agent, 35 parts by weight to 190 parts by weight of a fluorine-based substance, and 25 parts by weight to 170 parts by weight of an acid.
청구항 11에 있어서, 추가적으로 물을 50 내지는 450 중량부로 함유하는 것을 특징으로 하는 나이오븀 식각용 혼합산 조성물.
The mixed acid composition for etching niobium according to claim 11, further comprising 50 to 450 parts by weight of water.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서, 산화제는 질산(HNO3), 염소산(HClO3), 염소산칼륨(KClO3), 염소산나트륨(NaClO3), 과염소산(HClO4), 요오드산(HIO3), 요오드산나트륨(NaIO3), 요오드산칼륨(KIO3), 과요오드산(HIO4), 과요오드산칼륨(KHIO4), 과요오드산나트륨(NaHIO4), 크롬산무수물(CrO3), 중크롬산칼륨(K2Cr2O7), 중크롬산나트륨(Na2Cr2O7), 중크롬산암모늄((NH4)2Cr2O7), 질산나트륨(NaNO3), 질산칼륨(KNO3), 크롬산나트륨(Na2CrO4), 크롬산칼륨(K2CrO4), 과망간산칼륨(KMnO4), 질산암모늄(NH4NO3), 과산화수소(H2O2) 중 선택되는 1종 이상의 성분이고, 불소계 물질은 불산(HF), 불화나트륨(NaF), 불화칼륨(KF), 불화수소암모늄(NH4HF2), 불화암모늄(NH4F) 중에서 선택되는 1종 이상의 성분이며, 산은 인산, 황산, 붕산(Boric acid), 옥살산(Oxalic acid), 옥살아세트산(Oxalic acetic acid), 설폼산(Sulfamic acid), 아세트산(Acetic acid), 젖산(Latic acid), 구연산(Citric acid), 푸마르산(Fumaric acid), 말산(Malic acid), 숙신산(Succinic acid), 부티르산(Butyric acid), 팔미트산Palmitic acid), 타르타르산Tartaric acid), 아스코르브산(Ascorbic acid), 요산(Uric acid), 술핀산(Sulfinic acid), 주석산(Tartaric acid), 포름산(Formic acid), 타닌산(Tannic acid) 중에서 선택되는 1종 이상의 성분인 것을 특징으로 하는 나이오븀 식각용 혼합산 조성물.




Claim 11 or according to claim 12, the oxidizing agent is nitric acid (HNO 3), acid (HClO 3), potassium chlorate (KClO 3), sodium chlorate (NaClO 3), perchloric acid (HClO 4), periodic acid (HIO 3), iodine (NaIO 3 ), potassium iodate (KIO 3 ), periodic acid (HIO 4 ), potassium periodate (KHIO 4 ), sodium periodate (NaHIO 4 ), chromic anhydride (CrO 3 ), potassium dichromate (K 2 Cr 2 O 7 ), sodium dichromate (Na 2 Cr 2 O 7 ), ammonium dichromate ((NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 ), sodium nitrate (NaNO 3 ), potassium nitrate (KNO 3 ) At least one component selected from the group consisting of Na 2 CrO 4 , potassium chromate (K 2 CrO 4 ), potassium permanganate (KMnO 4 ), ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) Is at least one component selected from the group consisting of hydrofluoric acid (HF), sodium fluoride (NaF), potassium fluoride (KF), ammonium hydrogen fluoride (NH 4 HF 2 ) and ammonium fluoride (NH 4 F) Boric acid, oxalic acid, It is also possible to use oxalic acetic acid, sulfamic acid, acetic acid, lactic acid, citric acid, fumaric acid, malic acid, succinic acid, Butyric acid, palmitic acid, tartaric acid, ascorbic acid, uric acid, sulfinic acid, tartaric acid, formic acid, Tannic acid. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >




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