KR101445371B1 - Forming method of gold color coating layer using PVD and prosthesis - Google Patents
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Abstract
본 발명은 PVD법을 이용한 금색 코팅막의 형성방법 및 이를 이용한 치과용 보철에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자부품, 휴대폰 케이스 등의 표면에 경도가 우수하면서도 미려한 금색의 코팅막을 형성할 수 있는 PVD법을 이용한 금색 코팅막의 형성방법 및 이를 이용한 치과용 보철에 관한 것이다.
본 발명의 PVD법을 이용한 금색 코팅막의 형성방법은 티타늄과 지르코늄을 진공용해하여 Ti:Zr이 1: 0.25~4의 중량비로 혼합된 Ti-Zr 합금타겟을 제조하는 타겟제조단계와, 챔버 내에 상기 Ti-Zr 합금타겟을 설치한 후 아르곤과 질소가스를 주입하고 상기 Ti-Zr 합금타겟을 아크방전시켜 기재의 표면에 Ti-Zr-N 질화물계 소재의 금색 코팅막을 형성하는 코팅단계를 포함한다. The present invention relates to a method for forming a gold coating film using a PVD method and a dental prosthesis using the same, and more particularly to a PVD method for forming a gold coating film having excellent hardness on the surfaces of electronic parts, And a dental prosthesis using the same.
The method for forming a gold coating film using the PVD method of the present invention includes a target preparation step for producing a Ti-Zr alloy target in which titanium and zirconium are dissolved in a vacuum to mix Ti: Zr in a weight ratio of 1: 0.25 to 4, And a coating step of forming a gold coating film of a Ti-Zr-N nitride based material on the surface of the substrate by injecting argon and nitrogen gas after the Ti-Zr alloy target is installed, and arc-discharging the Ti-Zr alloy target.
Description
본 발명은 PVD법을 이용한 금색 코팅막의 형성방법 및 이를 이용한 치과용 보철에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 치과용 보철, 전자부품, 휴대폰 케이스 등의 표면에 경도가 우수하면서도 미려한 금색의 코팅막을 형성할 수 있는 PVD법을 이용한 금색 코팅막의 형성방법 및 이를 이용한 치과용 보철에 관한 것이다. The present invention relates to a method of forming a gold coating film using a PVD method and a dental prosthesis using the method. More particularly, the present invention relates to a method of forming a gold coating film having excellent hardness on the surface of dental prosthesis, electronic parts, And a dental prosthesis using the PVD method.
현재까지 대부분의 전자부품 외관이나 케이스 등에 색상을 구현하기 위해 도금이나 양극산화와 같은 습식공정이 행해져 왔다. Up to now, wet processes such as plating and anodic oxidation have been carried out in order to realize colors in the appearance and case of most electronic parts.
하지만 이러한 습식공정은 산성용액을 사용함으로 인해 유독성 폐수가 발생하여 환경오염을 불러일으키는 문제점이 있다. 또한, 정밀한 두께 컨트롤의 어려움, 불순물 제거의 어려움 그리고 약한 내마모성 등의 문제점을 가진다.However, such a wet process has a problem that toxic wastewater is generated due to the use of an acidic solution, thereby causing environmental pollution. Further, there are problems such as difficulty in precise thickness control, difficulty in removal of impurities, and weak abrasion resistance.
이러한 습식도금 공정의 문제점을 해결하는 방안으로 PVD(Physical Vapor Deposition)법과 같은 건식 박막코팅 공정이 유력하다.A dry thin film coating process such as a PVD (Physical Vapor Deposition) process is a promising method for solving the problem of the wet plating process.
건식 박막코팅 공정은 크게 PVD법과 CVD법으로 나눌 수 있는데, CVD법은 1200℃ 이상의 높은 공정온도, 정밀한 공정제어의 어려움 그리고 전구체 제조가 어렵다는 문제점이 있다.The dry thin film coating process can be largely divided into PVD method and CVD method. The CVD method has a problem that the process temperature is higher than 1200 ° C., the process control is difficult, and the precursor production is difficult.
이에 반해 PVD법은 오염원 배출이 전혀 없는 친환경적인 공정이며 정밀한 공정제어가 가능하고 우수한 부착력과 내마모성을 가진다. On the other hand, the PVD process is an eco-friendly process with no emission of pollutants and has excellent adhesion and abrasion resistance.
한편, 전자부품 외관이나 케이스, 보철 등에 순수한 금의 색상과 동일하거나 거의 유사한 색상은 구현된 적이 없다. On the other hand, colors that are the same as or almost similar to those of pure gold have never been realized in the appearance of electronic parts, cases, and prosthetics.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, PVD법을 이용하여 진노랑색을 나타내는 TiN과 백색에 가까운 연노랑색을 나타내는 ZrN을 조합하여 경도가 우수하면서도 순수한 금과 유사한 골드 칼라를 구현할 수 있는 금색 코팅막의 형성방법 및 이를 이용한 치과용 보철을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been made in order to overcome the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for producing a gold color that can realize a gold color similar to pure gold while having excellent hardness by combining TiN, which exhibits a dark yellow color and ZrN, A method of forming a coating film, and a dental prosthesis using the same.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 PVD법을 이용한 금색 코팅막의 형성방법은 티타늄과 지르코늄을 진공용해하여 Ti:Zr이 1: 0.25~4의 중량비로 혼합된 Ti-Zr 합금타겟을 제조하는 타겟제조단계와; 챔버 내에 상기 Ti-Zr 합금타겟을 설치한 후 아르곤과 질소가스를 주입하고 상기 Ti-Zr 합금타겟을 아크방전시켜 기재의 표면에 Ti-Zr-N 질화물계 소재의 금색 코팅막을 형성하는 코팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of forming a gold coating film using a PVD method, which comprises: preparing a Ti-Zr alloy target in which titanium and zirconium are dissolved in a vacuum to prepare a Ti-Zr alloy target in a weight ratio of Ti: A manufacturing step; A coating step of forming a Ti-Zr-N nitride-based gold coating film on the surface of the substrate by injecting argon and nitrogen gas into the chamber and arc-discharging the Ti-Zr alloy target; And a control unit.
상기 타겟제조단계는 a)상기 티타늄 및 상기 지르코늄 금속을 비소모성 전극이 설치된 진공용해로에 장입한 후 아크를 발생시켜 상기 금속을 용해시켜 Ti-Zr단광을 만드는 제 1아크용해단계와, b)상기 Ti-Zr단광을 다수 준비한 다음 상호 용접하여 봉상의 소모성 전극을 제조하는 용접단계와, c)상기 소모성 전극을 진공용해로에 설치한 후 아크를 발생시켜 상기 소모성 전극을 용해하여 Ti-Zr 잉곳을 만드는 제 2아크용해단계와, d)상기 Ti-Zr 잉곳을 가공하여 상기 Ti-Zr 합금타겟을 형성하는 가공단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The target manufacturing step comprises: a) a first arc dissolving step of charging the titanium and the zirconium metal into a vacuum melting furnace equipped with a non-consumable electrode to generate an arc to dissolve the metal to make Ti-Zr single light; b) A step of preparing a rod-like consumable electrode by preparing a plurality of Ti-Zr single rays and then welding them together; c) generating an arc after the consumable electrode is installed in a vacuum melting furnace to dissolve the consumable electrode to make a Ti-Zr ingot A second arc dissolution step, and d) a step of processing the Ti-Zr ingot to form the Ti-Zr alloy target.
상기 코팅단계는 상기 기재를 상기 챔버 내의 홀더에 장착하고 상기 타겟을 설치한 후 압력 7 내지 20mTorr, 200 내지 400℃, 20 내지 60A의 아크 파워, 100 내지 300V의 음(-)전위 바이어스 전압 조건에서 상기 아르곤 가스 100sccm, 상기 질소 가스 100sccm을 주입하고 60분 동안 아크방전시켜 상기 기재의 표면에 상기 금색 코팅막을 형성하는 것을 특징으로 한다. Wherein the coating step comprises applying the substrate to a holder in the chamber and, after the target is installed, applying an arc power at a pressure of from 7 to 20 mTorr, from 200 to 400 DEG C, from 20 to 60 A, at a negative potential bias voltage of from 100 to 300 V 100 sccm of the argon gas and 100 sccm of the nitrogen gas are injected and arc discharge is performed for 60 minutes to form the gold coating film on the surface of the substrate.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 치과용 보철은 상기의 방법으로 형성된 Ti-Zr-N 질화물계 소재의 금색 코팅막으로 표면이 코팅된 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the dental prosthesis of the present invention is characterized in that its surface is coated with a gold coating film of a Ti-Zr-N nitride based material formed by the above-described method.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 티타늄과 지르코늄을 진공용해하여 제조한 Ti-Zr 합금타겟을 이용하여 코팅막을 형성함으로써 Ti과 Zr 각각의 타겟을 동시에 사용하여 증착하는 방법에 비해 Ti과 Zr의 조성비를 정밀하게 조절할 수 있는 장점을 갖는다. As described above, according to the present invention, by forming a coating layer using a Ti-Zr alloy target prepared by vacuum melting titanium and zirconium, the composition ratio of Ti and Zr can be improved compared to the method of simultaneously using Ti and Zr targets It has an advantage that it can be precisely controlled.
본 발명은 치과용 보철, 교정장치, 전자부품, 휴대폰 케이스 등의 표면에 경도가 우수하면서도 미려한 금색의 코팅막을 형성할 수 있다. The present invention can form a gold coating film having excellent hardness on the surface of dental prosthesis, orthodontic appliance, electronic parts, mobile phone case and the like and having a beautiful appearance.
도 1은 아크 이온 플레이팅 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a schematic view showing an arc ion plating apparatus.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 PVD법을 이용한 금색 코팅막의 형성방법 및 이를 이용한 치과용 보철에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of forming a gold coating film using the PVD method according to a preferred embodiment of the present invention and a dental prosthesis using the same will be described in detail.
본 발명의 일 실시 예에 따른 PVD법을 이용한 금색 코팅막의 형성방법은 크게 타겟제조단계와, 코팅단계를 포함한다.A method of forming a gold coating film using PVD according to an embodiment of the present invention includes a target manufacturing step and a coating step.
본 발명은 기재의 표면에 코팅막을 형성하기 위한 금속소재로 티타늄과 지르코늄이 혼합된 합금(이하, Ti-Zr 합금) 소재를 이용한다. Ti-Zr 합금 소재로 형성된 코팅막은 경도가 매우 우수하다. The present invention uses an alloy (hereinafter referred to as a Ti-Zr alloy) material in which titanium and zirconium are mixed as a metal material for forming a coating film on the surface of a base material. The coating film formed of a Ti-Zr alloy material has excellent hardness.
먼저, 타겟제조단계에서 티타늄과 지르코늄을 진공용해하여 Ti:Zr이 1: 0.25~4의 비율로 혼합된 Ti-Zr 합금타겟을 제조한다. 이러한 합금타겟의 제조는 Ti과 Zr의 비율을 용이하게 조절할 수 있다는 장점을 갖는다. 따라서 Ti-Zr 합금타겟을 이용하여 기재의 표면에 형성한 코팅막의 Ti과 Zr의 비율은 Ti-Zr 합금타겟의 Ti과 Zr의 비율에 의해 결정된다. First, titanium and zirconium are vacuum-melted in a target manufacturing step to prepare a Ti-Zr alloy target in which Ti: Zr is mixed in a ratio of 1: 0.25 to 4. The preparation of such an alloy target has the advantage that the ratio of Ti to Zr can be easily controlled. Therefore, the ratio of Ti to Zr in the coating film formed on the surface of the substrate using the Ti-Zr alloy target is determined by the ratio of Ti and Zr in the Ti-Zr alloy target.
합금타겟의 Ti:Zr의 중량비는 1: 0.25~4인 것이 바람직하다. 티타늄에 대한 지르코늄의 비율이 0.25 미만이면 코팅막의 색상이 너무 진하고, 티타늄에 대한 지르코늄의 비율이 4를 초과하면 코팅막의 색상이 너무 연해 순수한 금색에 가까운 노랑색을 구현하기 힘들다. The weight ratio of Ti: Zr in the alloy target is preferably 1: 0.25 to 4. If the ratio of zirconium to titanium is less than 0.25, the color of the coating film is too dark, and if the ratio of zirconium to titanium is more than 4, the color of the coating film becomes too soft and it is difficult to realize pure gold.
본 발명에서 합금타겟의 제조는 티타늄과 지르코늄을 진공용해하여 제조한다. 진공용해방법으로 진공아크용해방식을 적용할 수 있다. 진공아크용해방식은 용융시키고자 하는 금속을 진공용해로에 장입한 후 진공 또는 불활성 가스 분위기에서 아크를 발생시켜 진공용해로에서 금속을 용융시키는 방법이다. 이러한 진공아크용해방식은 공지된 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다. In the present invention, the production of an alloy target is made by vacuum melting titanium and zirconium. The vacuum arc melting method can be applied as a vacuum melting method. In the vacuum arc melting method, a metal to be melted is charged into a vacuum melting furnace and an arc is generated in a vacuum or inert gas atmosphere to melt the metal in the vacuum melting furnace. Since the vacuum arc melting method is a well-known technique, a detailed description thereof will be omitted.
진공아크용해방식은 진공용해로에 설치된 금속소재의 전극 자체를 용융시키는 소모성 전극방식과 진공용해로에 투입된 별도의 금속소재를 용융시키는 비소모성 전극방식으로 나뉜다. The vacuum arc melting method is divided into a consumable electrode method in which the electrode itself of the metal material installed in the vacuum melting furnace is melted and a non-consumable electrode method in which a separate metal material is melted in the vacuum melting furnace.
본 발명은 Ti-Zr 합금타겟의 제조를 위해 1차로 비소모성 전극방식을 이용한 제 1아크용해단계와, 2차로 소모성 전극방식을 이용한 제 2아크용해단계를 적용한다.The present invention applies a first arc dissolution step using a non-consumable electrode method and a second arc dissolution step using a second consumable electrode method for the production of a Ti-Zr alloy target.
가령, 타겟제조단계의 일 예로 a)티타늄 및 지르코늄 금속을 비소모성 전극이 설치된 진공용해로에 장입한 후 아크를 발생시켜 상기 금속을 용해시켜 Ti-Zr단광을 만드는 제 1아크용해단계와, b)상기 Ti-Zr단광을 다수 준비한 다음 상호 용접하여 봉상의 소모성 전극을 제조하는 용접단계와, c)상기 소모성 전극을 진공용해로에 설치한 후 아크를 발생시켜 상기 소모성 전극을 용해하여 Ti-Zr 잉곳을 만드는 제 2아크용해단계와, d)상기 Ti-Zr 잉곳을 가공하여 상기 Ti-Zr 합금타겟을 형성하는 가공단계로 이루어진다.A first arc dissolving step of charging a titanium and zirconium metal into a vacuum melting furnace equipped with a non-consumable electrode and generating an arc to dissolve the metal to form a Ti-Zr single beam; b) A step of preparing a plurality of Ti-Zr single beams and then welding them together to produce a rod-like consumable electrode; c) generating an arc after the consumable electrode is installed in a vacuum melting furnace to dissolve the consumable electrode to form a Ti- And d) a processing step of forming the Ti-Zr alloy target by processing the Ti-Zr ingot.
제 1아크용해단계에서 티타늄 및 지르코늄 금속을 비소모성 전극이 설치된 진공용해로에 장입한 후 아크를 발생시킨다. 제 1아크용해단계를 수행하기 위한 진공아크용해장치는 통상적인 것을 이용할 수 있다. 일 예로, 진공용해로의 내부에 반구홈으로 형성된 몰드가 구비되고, 몰드의 상측에 봉 형상의 비소모성 전극(텅스텐 소재)이 위치하는 구조를 가진다. 전극에 의하여 아크가 발생되며, 발생된 아크에 의해 몰드에 위치한 금속소재가 용융된다. 진공용해로에 장입되는 금속은 티타늄과 지르코늄 금속이다. 티타늄과 지르코늄은 순도 99.9% 이상인 브리켓(briquette) 형태로 진공용해로에 장입된다. 진공용해로에 장입되는 티타늄과 지르코늄은 Ti:Zr의 비가 1: 0.25~4로 조정된다. 아크가 발생하여 용융된 티타늄과 지르코늄 금속은 몰드의 중앙으로 흘러들어 혼합되면서 합금이 이루어진다.In the first arc melting step, an arc is generated after charging titanium and zirconium metal into a vacuum melting furnace equipped with a non-consumable electrode. The vacuum arc melting apparatus for performing the first arc melting step may be a conventional one. For example, a mold having a hemispherical groove is provided in a vacuum melting furnace, and a rod-shaped non-consumable electrode (tungsten material) is disposed on the upper side of the mold. An arc is generated by the electrode, and the metal material located in the mold is melted by the generated arc. The metals charged into the vacuum furnace are titanium and zirconium metal. Titanium and zirconium are charged into the vacuum furnace in the form of briquette with a purity of 99.9% or more. Titanium and zirconium charged in the vacuum melting furnace are adjusted to a ratio of Ti: Zr of 1: 0.25 to 4. Arc is generated, and the molten titanium and zirconium metal flow into the center of the mold and are mixed to form an alloy.
상술한 제 1아크용해단계에서 용융된 금속을 냉각시켜 Ti:Zr이 1: 0.25~4의 비로 혼합된 Ti-Zr 단광이 만들어진다. Ti-Zr 단광의 크기는 대략 직경 20mm, 길이 200mm크기의 봉 형상을 갖는다. In the above-described first arc melting step, the molten metal is cooled to produce Ti-Zr single-phase mixed with Ti: Zr at a ratio of 1: 0.25 to 4. The size of the Ti-Zr single beam is approximately 20 mm in diameter and 200 mm in length.
다음으로, 제 1아크용해단계에서 사용할 소모성 전극을 제조한다. 이를 위해 Ti-Zr단광을 여러 개 준비한 다음 상호 용접하여 기다란 봉상의 소모성 전극을 제조한다. 소모성 전극으로 직경 20mm, 길이 700 내지 800mm가 적당하다. Next, a consumable electrode to be used in the first arc melting step is produced. For this purpose, a plurality of Ti-Zr single beams are prepared and then welded together to produce an elongated bar-shaped consumable electrode. A consumable electrode of 20 mm in diameter and 700 to 800 mm in length is suitable.
다음으로, 소모성 전극을 진공용해로에 설치한 후 아크를 발생시켜 상기 소모성 전극을 용해하여 Ti-Zr 잉곳을 만드는 제 2아크용해단계를 수행한다. 제 2아크용해단계는 소모성 전극 방식의 진공아크용해 과정이다. 제 2아크용해단계를 수행하기 위한 진공아크용해장치는 통상적인 것을 이용할 수 있다. 일 예로, 진공용해로의 내부에 반구홈으로 형성된 몰드가 구비되고, 몰드의 상측에 소모성 전극이 설치된 구조를 가진다. 아크가 발생되면 소모성 전극은 용융되고, 용융된 용탕은 주형으로 이동시켜 일정한 모양의 잉곳(ingot)을 제조한다. Next, a consumable electrode is installed in a vacuum melting furnace, and an arc is generated to dissolve the consumable electrode to perform a second arc melting step of making a Ti-Zr ingot. The second arc melting step is a consumable electrode type vacuum arc melting process. The vacuum arc melting apparatus for performing the second arc melting step may be a conventional one. For example, the vacuum melting furnace has a mold formed with hemispherical grooves in the inside thereof, and a consumable electrode is provided on the upper side of the mold. When an arc is generated, the consumable electrode is melted, and the melted molten metal is transferred to a mold to produce a uniform ingot.
티타늄 및 지르코늄이 혼합된 합금소재의 잉곳(이하, Ti-Zr 잉곳)은 가공단계를 통해 타겟으로 사용하기 적절한 모양과 크기로 가공된다. 가공은 통상적인 선반기계를 이용하여 가공할 수 있다. 가공된 Ti-Zr 합금타겟은 코팅막의 소재로 이용된다. An ingot of an alloy material (hereinafter referred to as a Ti-Zr ingot) mixed with titanium and zirconium is processed into a shape and size suitable for use as a target through a machining step. Processing can be performed using a conventional lathe machine. The processed Ti-Zr alloy target is used as the material of the coating film.
Ti-Zr 합금타겟을 이용하여 코팅막을 형성하는 경우 Ti과 Zr의 조성비를 정밀하게 조절할 수 있다. 반면에, Ti-Zr 합금타겟을 사용하지 않고 Ti타켓과 Zr타겟을 동시에 아크방전시켜 기재의 표면에 코팅막을 증착할 수 있으나, 이 경우 조성비를 정밀하게 컨트롤하기가 매우 어렵다.When the Ti-Zr alloy target is used to form a coating film, the composition ratio of Ti and Zr can be precisely controlled. On the other hand, it is possible to deposit the coating film on the surface of the substrate by simultaneously discharging the Ti target and the Zr target by arc discharge without using the Ti-Zr alloy target, but in this case, it is very difficult to precisely control the composition ratio.
Ti-Zr 합금타겟이 준비되면 코팅단계를 수행한다.When the Ti-Zr alloy target is prepared, the coating step is carried out.
코팅단계는 챔버 내에 Ti-Zr 합금타겟을 설치한 후 아르곤과 질소가스를 주입하고 Ti-Zr 합금타겟을 아크방전시켜 기재의 표면에 Ti-Zr-N 질화물계 소재의 금색 코팅막을 형성한다. In the coating step, a Ti-Zr alloy target is placed in the chamber, argon and nitrogen gas are injected, and the Ti-Zr alloy target is arc discharged to form a gold coating film of Ti-Zr-N nitride based material on the surface of the substrate.
코팅단계를 수행하기 위해 코팅막을 형성할 기재를 준비한다. 기재로 각종 치과용 보철 또는 교정장치, 전자부품, 휴대폰 케이스 등이 이용될 수 있다. 기재의 소재는 특별히 한정되지 않는다. A substrate to form a coating film is prepared to carry out the coating step. Various dental prosthetic or orthodontic appliances, electronic parts, mobile phone cases and the like can be used as the base material. The material of the base material is not particularly limited.
본 발명은 기재의 표면에 금색의 코팅막을 형성하기 위한 방법으로 건식 박막코팅 공정을 적용한다. 바람직하게 PVD(Physical Vapor Deposition)법을 적용한다. PVD법은 오염원 배출이 없는 친환경적인 공정이며 정밀한 공정제어가 가능하고 코팅막의 부착력과 내마모성이 우수하다. PVD법 중 코팅막의 부착력이 우수한 아크 이온 플레이팅(Arc Ion Plating, AIP)방식을 이용한다. 이하에서는 일 예로 아크 이온 플레이팅 방식을 이용한 코팅단계를 설명한다. The present invention applies a dry thin film coating process as a method for forming a gold coating film on the surface of a substrate. Preferably, the PVD (Physical Vapor Deposition) method is applied. The PVD method is an eco-friendly process that does not emit pollutant emissions. It is capable of precise process control and has excellent adhesion and abrasion resistance. The arc ion plating (AIP) method, which has excellent adhesion of the coating film in the PVD method, is used. Hereinafter, the coating step using the arc ion plating method will be described as an example.
기재가 준비되면 기재의 표면에 묻어 있는 이물질을 세척한다. 이물질을 세척하기 위하여 세척 통에 기재를 투입한 다음 통상적인 세척액을 주입하고 세척기를 이용하여 기재의 표면에 붙어 있는 불순물을 세척한다. 이외에도 초음파를 이용하여 세척할 수 있다. After the substrate is prepared, the foreign matter on the surface of the substrate is washed. In order to clean the foreign matter, the substrate is put into the washing container, and then a common washing liquid is injected and the impurities attached to the surface of the substrate are cleaned by using a washing machine. In addition, it can be cleaned using ultrasonic waves.
세척공정을 거친 다음 헹굼 공정을 거치고 건조기에서 건조하여 수분을 증발시킨 후 아크이온플레이팅 방식을 적용하여 기재의 표면에 금색의 코팅막을 형성한다. 아크 방전을 이용해 기재의 표면에 특정 물질을 코팅시키는 아크 이온 플레이팅 장치는 기동시 아크 증발원인 음극(타겟)과 챔버인 양극 사이에 아크 방전을 발생시킴에 따라 음극을 구성하는 타겟 물질이 용융 및 증발되며, 이때 증발된 물질은 음극과 양극 사이에 존재하는 플라즈마에 의해 이온화됨에 따라 기재의 표면에 증착이 이루어진다. After rinsing, rinsing, drying in a drier to evaporate water, and applying an arc ion plating method to form a gold coating on the surface of the substrate. The arc ion plating apparatus for applying a specific substance to the surface of a substrate using an arc discharge causes an arc discharge between a cathode (target) for arc evaporation and an anode as a chamber during start-up, The evaporated material is deposited on the surface of the substrate as it is ionized by the plasma present between the cathode and the anode.
아크이온플레이팅 방식을 이용하여 코팅단계를 수행하기 위한 아크 이온 플레이팅 장치의 일 예를 도 1에 도시하고 있다. 도 1에 도시된 아크 이온 플레이팅 장치(20)는 가스를 유입시킬 수 있는 가스 유입구와 가스를 유출시킬 수 있도록 진공펌프(23)와 연결된 가스 유출구가 마련된 챔버(21)와, 챔버(21) 내의 일측에 하나 또는 복수개가 장착되어 아크 증발원인 타겟(25)을 아크방전에 의해 용융 및 증발시키는 아크 발생원(27)과, 피증착물인 기재(10)를 지지하고 가속전자에 의해 이온화된 물질을 끌어당기도록 바이어스 발생원(29)을 통해 음(-)전위 바이어스 전압이 인가되는 홀더(28)를 포함하여 구성된다. 이외에도 통상적인 아크 이온 플레이팅 장치를 이용할 수 있음은 물론이다. An example of an arc ion plating apparatus for performing a coating step using an arc ion plating system is shown in FIG. The arc
상기의 아크 이온 플레이팅 장치를 이용하여 반응을 시키기 위해서 Ti-Zr 합금타겟(25)과 기재(10)를 챔버(21) 내부에 장착한 상태로 진공펌프(23)를 가동하여 챔버(21)를 진공상태로 만든 후 아크 방전시켜 기재(10)의 표면에 코팅막을 형성한다. 가스로 아르곤 가스 및 질소 가스를 이용한다. 그리고 아크 방전시 홀더(28)에 100 내지 300V의 음(-)전위 바이어스 전압을 인가하여 방전시킨다. In order to perform the reaction using the above-mentioned arc ion plating apparatus, the
아크 방전 조건의 일 예로, 챔버 압력 7 내지 20mTorr, 200 내지 400℃, 20 내지 60A의 아크 파워, 100 내지 300V의 음(-)전위 바이어스 전압 조건에서 아르곤 가스 100sccm, 질소 가스 100sccm을 주입하고 60분 동안 아크 방전시킬 수 있다. 아크 방전을 통해 Ti-Zr 합금타겟에서 증발되는 티타늄과 지르코늄은 질소와 반응하여 기재의 표면에 Ti-Zr-N 질화물계 소재의 코팅막을 형성한다. As an example of the arc discharge condition, an arc power of 20 to 60 A at a chamber pressure of 7 to 20 mTorr, 200 to 400 DEG C, 100 sccm of argon gas and 100 sccm of nitrogen gas under a negative potential bias voltage of 100 to 300 V was injected for 60 minutes Arc discharge can be performed. Titanium and zirconium evaporated from the Ti-Zr alloy target through arc discharge react with nitrogen to form a Ti-Zr-N nitride-based coating film on the surface of the substrate.
상술한 코팅단계를 통해 치과용 보철 또는 교정장치, 전자부품, 핸드폰 케이스와 같은 각종 기재의 표면에 미려한 금색의 코팅막을 형성할 수 있다. Through the above coating step, it is possible to form an attractive gold coating film on the surface of various substrates such as a dental prosthesis, an orthodontic appliance, an electronic part, and a mobile phone case.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
20: 아크이온플레이팅 장치 21: 챔버
25: Ti-Zr 합금타겟 28: 홀더 20: arc ion plating device 21: chamber
25: Ti-Zr alloy target 28: holder
Claims (4)
챔버 내에 상기 Ti-Zr 합금타겟을 설치한 후 아르곤과 질소가스를 주입하고 상기 Ti-Zr 합금타겟을 아크방전시켜 기재의 표면에 Ti-Zr-N 질화물계 소재의 금색 코팅막을 형성하는 코팅단계;를 포함하고,
상기 타겟제조단계는 a)상기 티타늄 및 상기 지르코늄 금속을 비소모성 전극이 설치된 진공용해로에 장입한 후 아크를 발생시켜 상기 금속을 용해시켜 Ti-Zr단광을 만드는 제 1아크용해단계와, b)상기 Ti-Zr단광을 다수 준비한 다음 상호 용접하여 봉상의 소모성 전극을 제조하는 용접단계와, c)상기 소모성 전극을 진공용해로에 설치한 후 아크를 발생시켜 상기 소모성 전극을 용해하여 Ti-Zr 잉곳을 만드는 제 2아크용해단계와, d)상기 Ti-Zr 잉곳을 가공하여 상기 Ti-Zr 합금타겟을 형성하는 가공단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PVD법을 이용한 금색 코팅막의 형성방법.Zr alloy in a weight ratio of Ti: Zr of 1: 0.25 to 4 by vacuum melting titanium and zirconium;
A coating step of forming a Ti-Zr-N nitride-based gold coating film on the surface of the substrate by injecting argon and nitrogen gas into the chamber and arc-discharging the Ti-Zr alloy target; Lt; / RTI >
The target manufacturing step comprises: a) a first arc dissolving step of charging the titanium and the zirconium metal into a vacuum melting furnace equipped with a non-consumable electrode to generate an arc to dissolve the metal to form Ti-Zr single light; b) A step of preparing a rod-like consumable electrode by preparing a plurality of Ti-Zr single rays and then welding them together; c) generating an arc after the consumable electrode is installed in a vacuum melting furnace to dissolve the consumable electrode to make a Ti-Zr ingot A second arc melting step of forming a Ti-Zr alloy target; and d) processing the Ti-Zr ingot to form the Ti-Zr alloy target.
A dental prosthesis characterized in that its surface is coated with a gold coating film of a Ti-Zr-N nitride based material formed by the method of claim 1 or 3.
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