[发明专利]石墨烯被覆钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及由石墨烯被覆的钢板及其制造方法。

背景技术

为了给利用为汽车材料、家电产品、建筑材料等用途的镀锌钢板、镀锌系合金钢板、镀铝钢板、镀铝系合金钢板、冷轧钢板以及热轧钢板等赋予耐蚀性和涂装附着性等，一般实施涂布铬酸盐覆膜的表面处理法。但是，由于六价铬具有毒性，因而在作业环境和排水处理等方面需要实施各种措施，所以正在开发一种不含六价铬，同时可满足包括耐蚀性、耐碱性、导电性等在内的各种特性要求的不含铬的表面处理钢板。

但是，应用现有的有机或有机无机复合涂布的表面处理钢板在使用为等离子显示板（PDP）等的内外装材时，可能长时间暴露在200℃至250℃以上的高温下，从而随着作为涂布成分的有机物的热稳定性的降低，会发生因树脂成分的劣化而引起的变色以及物理性能降低的问题。

为了解决这种表面处理钢板的问题，以往一直使用着采用耐热性优异的硅系树脂或氟系树脂的涂装钢板。但是，所述涂装钢板为了确保耐久性等，通常在约5μm厚度的底面涂层上涂布20至30μm的厚度来使用，因此无法确保导电性，而且导致价格上升，从而作为用于装饰家电设备的内外装材而使用时会受到限制。作为用在家电设备的内外装材用表面处理钢板，通常广泛使用着在镀锌钢板上具有大约1μm至2μm覆膜厚度的耐指纹钢板。

另外，最近，作为热导率相比碳纳米管优异50%以上的物质，石墨烯（Graphene）正在受到关注。石墨烯为由碳原子形成的六边形环状结构周期性地排列而形成的二维平面结构，是其厚度与一个碳原子相当的非常薄的物质。石墨烯具有非常优异的热稳定性，且热导率相比金刚石高2倍，强度相比钢高200倍以上，且具有可以将相比铜多100倍的电流、以相比硅快50倍以上的速度传递的电导率。由于石墨烯具有如此优异的特性，石墨烯作为替代硅的下一代新材料而受到关注。

这种石墨烯具有热/化学稳定性以及润滑性等特性，因而存在作为能够替代镀覆金属钢板的表面处理溶液的材料而应用于钢铁产业中的可能性。具体来讲，石墨烯内的电子如没有静止质量的粒子一样行动，因此以相比一般导体或半导体内的电子速度更快的速度移动，且电流的输送容量也非常大，所以通过在金属基板上涂布石墨烯，可以开发为电导率优异的材料。而且，相比金刚石、碳纳米管，石墨烯具有更高的导热率，因此可使用为金属导热材料。

如果想要将石墨烯应用到钢铁产业，则需要在作为钢铁产业中最为重要的金属的铁表面上生长出石墨烯，然而到目前为止，几乎没有关于在铁表面上生长出石墨烯的报告。

在本发明中，对在铁表面上生长石墨烯的方法进行研究的结果，发明出了由石墨烯被覆的钢板及其制造方法。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供由石墨烯被覆的钢板及其制造方法。

技术方案

本发明作为用于解决上述问题的手段，提供包括钢板以及形成于所述钢板上的石墨烯层的石墨烯被覆钢板。

本发明作为用于解决上述问题的另一手段，提供一种石墨烯被覆钢板的制造方法，该方法包括：在真空容器内用惰性气体的离子清洗钢板的表面的步骤；对经过清洗的所述钢板进行加热，并向真空容器内注入碳氢化合物而使碳氢化合物在钢板上发生解离吸附，由此在钢板上形成石墨烯层的步骤。

本发明作为用于解决上述问题的又一手段，提供一种石墨烯被覆钢板的制造方法，该方法包括：在真空容器内用惰性气体的离子清洗钢板的表面的步骤；根据对经过清洗的所述钢板进行加热而分离出钢板内部所含有的碳，由此在钢板上形成石墨烯层的步骤。

发明效果

本发明可以提供可防止铁的氧化等铁的腐蚀，且热导率和电导率非常优异，且基于石墨烯的热稳定性而具有优异的耐热性的石墨烯被覆钢板。本发明还可以提供一种制造被石墨烯被覆的钢板的方法，该石墨烯几乎没有缺陷或杂质，且具有单晶形态，品质非常优异。

附图说明

图1为用于说明FWHM的概念的曲线图。

图2为将本发明的一个具体例所提供的石墨烯被覆钢板的制造方法进行模式化的图。

图3为示出用于了解根据本发明的一个具体例制造的石墨烯被覆钢板的表面状态的光电子分光光谱的曲线图。

图4为示出用于了解根据本发明的一个具体例制造的石墨烯被覆钢板的表面状态的低能电子衍射花纹的照片。

图5为在根据本发明的一个具体例制造的石墨烯被覆钢板中，为了了解石墨烯层是否在钢板上很好地生长而通过角分辨光电子能谱法测定的波段图象（band image）照片。