KR20210000050A - Medical tool and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20210000050A KR1020190074819A KR20190074819A KR20210000050A KR 20210000050 A KR20210000050 A KR 20210000050A KR 1020190074819 A KR1020190074819 A KR 1020190074819A KR 20190074819 A KR20190074819 A KR 20190074819A KR 20210000050 A KR20210000050 A KR 20210000050A
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Abstract

The present invention relates to a medical tool for implant, removing a corrosion problem and increasing use life. According to an embodiment of the present invention, the medical tool comprises: a metal base material made of stainless steel; an intermediate thin film layer coated on the metal base material and made of aluminum titanium (AlTi); and a ceramic thin film layer coated on the intermediate thin film layer and made of a super hard aluminum nitride titanium (AlTiN). The metal base material undergoes a highly dense plasma pretreatment process of removing foreign substances by generating plasma on a surface of the metal base material and applying 500-1000 V of discharge voltage thereto.

Description

의료용 공구 및 그 제조방법 {Medical tool and manufacturing method thereof}Medical tool and manufacturing method thereof TECHNICAL FIELD

본 발명은 의료용 공구 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 임플란트 시술에 이용되는 생체 적합형 의료용 공구 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a medical tool and a manufacturing method thereof. More specifically, it relates to a biocompatible medical tool and a method of manufacturing the same for use in an implant procedure.

최근 치아 임플란트 시술에는 드릴 등과 같은 의료용 공구가 사용된다. 이와 같은 의료용 공구는 인체에 안전하게 사용될 수 있도록 생체 적합성을 갖춰야 한다. 그리고 상기 의료용 공구는 다수 회, 장시간 사용을 위한 긴 수명이 요구된다. Recently, medical tools such as a drill are used in dental implant procedures. Such medical tools must be biocompatible so that they can be safely used on the human body. And the medical tool is required a long life for a number of times, long time use.

상기 의료용 공구의 수명은 마모와 부식의 정도에 따라 결정할 수 있다. 상기 마모와 부식의 정도는, 상기 의료용 공구를 구성하는 재료의 특성에 기인될 수 있다. The life of the medical tool can be determined according to the degree of wear and corrosion. The degree of wear and corrosion may be attributed to the properties of the material constituting the medical tool.

따라서, 마모에 내성을 가지는 성질로 정의되는 내마모성 및 부식에 저항하는 성질로 정의되는 내식성의 향상은, 상기 의료용 공구의 기술분야에서 매우 중요한 기술적 과제이다.Accordingly, improvement of abrasion resistance defined as a property having resistance to abrasion and corrosion resistance defined as a property of resistance to corrosion is a very important technical problem in the technical field of the medical tool.

이를 위하여 종래의 의료용 공구는, 금속 모재 상에 WC 등 단순 박막을 형성한다. 그러나 상기 종래의 의료용 공구에 형성된 단순 박막은, 산화에 상대적으로 취약하여 부식이 쉽게 일어나는 문제가 있다.To this end, a conventional medical tool forms a simple thin film such as WC on a metal base material. However, the simple thin film formed on the conventional medical tool is relatively susceptible to oxidation, so that corrosion easily occurs.

또한, 종래 의료용 공구는, 스테인레스 스틸 재질의 금속 모재를 열처리하여 사용하거나, 질화 티타늄(TiN) 박막층을 형성하나 상대적으로 마모 및 부식 문제를 해결하기에 부족한 문제가 있다.In addition, conventional medical tools are used by heat-treating a metal base material made of stainless steel, or forming a titanium nitride (TiN) thin film layer, but are relatively insufficient to solve abrasion and corrosion problems.

결국, 상술한 문제는 경제적 손실을 초래하며 부식 발생으로 인한 인체 적용의 위험성을 내포하고 있다. As a result, the above-described problem causes economic loss and poses a risk of application to the human body due to the occurrence of corrosion.

상기한 문제점과 관련하여, 선행문헌 KR10-2018-0068403 A (“내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 및 이의 제조방법”)에서는, 금속 모재의 표면에 산화박막을 피복시켜 내부식성을 향상시킨 후 중간층과 세라믹 박막층(또는 코팅층)을 차례로 적층하여 내식성 및 내마모성을 향상시키는 기술이 개시된다. Regarding the above problem, in the prior document KR10-2018-0068403 A (“medical tool with excellent corrosion resistance and abrasion resistance and its manufacturing method”), an oxide thin film is coated on the surface of a metal base material to improve corrosion resistance, and then the intermediate layer and Disclosed is a technique for improving corrosion resistance and abrasion resistance by sequentially laminating ceramic thin film layers (or coating layers).

그러나 상기 선행문헌을 따르면, 금속 모재에 산화박막을 형성하여 피복층이 제조됨에 따라 상대적으로 상기 금속 모재와 중간층 사이의 밀착력이 떨어지는 문제가 있다.However, according to the prior literature, there is a problem that the adhesion between the metal base material and the intermediate layer relatively decreases as the coating layer is manufactured by forming an oxide thin film on the metal base material.

KRKR 10-2018-006840310-2018-0068403 AA

본 발명은 종래 보다 간단한 방법으로 내식성, 내마모성 및 밀착력을 향상시킬 수 있는 의료용 공구 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a medical tool and a method of manufacturing the same that can improve corrosion resistance, abrasion resistance, and adhesion by a simpler method than the prior art.

또한, 본 발명은 금속 모재와 세라믹 박막층 사이의 밀착력이 향상되도록 최적의 중간 박막층을 형성하는 의료용 공구 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a medical tool for forming an optimal intermediate thin film layer and a method of manufacturing the same so that the adhesion between the metal base material and the ceramic thin film layer is improved.

또한, 본 발명은 임플란트 치아의 제작을 위한 구강 모델링 정보와 식립 위치 정보 등을 획득하는 의료용 공구의 스캔 과정에서 난반사를 방지하도록 박막층(또는 코팅층)이 형성되는 의료용 공구 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is to provide a medical tool in which a thin film layer (or coating layer) is formed to prevent diffuse reflection in the scanning process of a medical tool that obtains oral modeling information and implantation location information for manufacturing an implant tooth, and a manufacturing method thereof. The purpose.

본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구의 제조방법은, 고밀도 플라즈마 전처리 단계를 거쳐 금속 모재의 표면에 이물질을 제거한 후 중간 박막층을 형성할 수 있다. 이에 의하면, 금속 모재와 중간층의 밀착력이 향상될 수 있다.In the method of manufacturing a medical tool according to an exemplary embodiment of the present invention, an intermediate thin film layer may be formed after removing foreign substances on the surface of a metal base material through a high-density plasma pretreatment step. Accordingly, the adhesion between the metal base material and the intermediate layer may be improved.

또한, 상기 중간 박막층은, 금속 모재의 재료인 스테인리스 스틸 및 세라믹 박막층의 재료인 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN)과 친화력이 높은 알루미늄 티타늄(AlTi) 합금물질로 형성할 수 있다. 이에 의하면, 상기 중간 박막층은, 금속 모재 및 세라믹 박막층(또는 코팅층)의 밀착력을 더욱 향상시킬 수 있다. In addition, the intermediate thin film layer may be formed of an aluminum titanium (AlTi) alloy material having a high affinity with stainless steel as a material for a metal base material and aluminum titanium nitride (AlTiN) as a material for a ceramic thin film layer. Accordingly, the intermediate thin film layer can further improve adhesion between the metal base material and the ceramic thin film layer (or coating layer).

또한, 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구의 제조방법은, 스테인레스 스틸로 형성된 금속 모재의 표면에 플라즈마를 발생시키고 방전전압을 인가하는 플라즈마 전처리 단계; 및 상기 플라즈마 전처리 단계가 수행된 표면에 세라믹 박막층이 밀착되는 단계를 포함할 수 있다.In addition, a method of manufacturing a medical tool according to an embodiment of the present invention includes a plasma pretreatment step of generating plasma on a surface of a metal base material formed of stainless steel and applying a discharge voltage; And attaching the ceramic thin film layer to the surface on which the plasma pretreatment step is performed.

또한, 상기 플라즈마 전처리 단계는, 상기 방전전압이 500 내지 1000 볼트(V)이고, 유입가스로 알곤(Ar)만이 주입되는 것을 특징으로 한다. In addition, the plasma pretreatment step is characterized in that the discharge voltage is 500 to 1000 volts (V), and only argon (Ar) is injected as an inlet gas.

또한, 상기 전처리 단계를 수행한 표면에 중간 박막층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include coating an intermediate thin film layer on the surface on which the pretreatment step has been performed.

또한, 상기 세라믹 박막층은, 상기 중간 박막층 상에 코팅되어 상기 표면과 밀착되는 것을 특징으로 한다.In addition, the ceramic thin film layer is coated on the intermediate thin film layer and is in close contact with the surface.

또한, 상기 세라믹 박막층은, 0.1(㎛)~ 5(㎛)의 두께를 가지도록 코팅할 수 있다. In addition, the ceramic thin film layer may be coated to have a thickness of 0.1 (㎛) to 5 (㎛).

또한, 상기 중간 박막층은 0.1(㎛)~ 1(㎛)의 두께를 가지도록 코팅할 수 있다. In addition, the intermediate thin film layer may be coated to have a thickness of 0.1 (㎛) to 1 (㎛).

또한, 상기 중간 박막층은, 알루미늄 티타늄(AlTi), 티타늄(Ti) 및 크롬(Cr) 중 어느 하나로 형성할 수 있다. 바람직하게, 상기 중간 박막층은 알루미늄 티타늄으로 형성할 수 있다.In addition, the intermediate thin film layer may be formed of any one of aluminum titanium (AlTi), titanium (Ti), and chromium (Cr). Preferably, the intermediate thin film layer may be formed of aluminum titanium.

또한, 상기 세라믹 박막층은, 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN), 알루미늄 실리콘 질화 티타늄(AlSiTiN), 알루미늄 크롬 질화 티타늄(AlCrTiN), 상기 세 물질(AlTiN, AlSiTiN, AlCrTiN) 중 적어도 어느 두 물질로 형성되는 혼합물 및 상기 세 물질 중 적어도 어느 두 물질이 적층되는 다층의 박막 중 어느 하나로 형성할 수 있다. 바람직하게, 상기 세라믹 박막층은, 알루미늄 질화 티타늄으로 형성할 수 있다.In addition, the ceramic thin film layer is a mixture formed of at least two of the three materials (AlTiN, AlSiTiN, AlCrTiN), aluminum titanium nitride (AlTiN), aluminum silicon titanium nitride (AlSiTiN), aluminum chromium titanium nitride (AlCrTiN), and It may be formed of any one of a multi-layered thin film on which at least any two of the three materials are stacked. Preferably, the ceramic thin film layer may be formed of aluminum titanium nitride.

또한, 상기 세라믹 박막층에, 상기 중간 박막층과 상기 세라믹 박막층이 교차하며 적층되도록 코팅을 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the ceramic thin film layer may further include repeating the coating so that the intermediate thin film layer and the ceramic thin film layer are intersected and stacked.

또한, 상기 세라믹 박막층은, 반응성 가스를 미리 설정된 유입량비에 따라 주입시키는 반응성 아크 이온프레이팅법에 의하여 형성할 수 있다.In addition, the ceramic thin film layer may be formed by a reactive arc ion fretting method in which a reactive gas is injected according to a preset inflow ratio.

또한, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조되는 의료용 공구에 있어서, 상기 의료용 공구는, 임플란트용 드릴, 임플란트용 뼈대 및 임플란트 식립 등에 관한 구강 정보를 획득하기 위해 스캔 매개체로 사용되는 스캔바디 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, in the medical tool manufactured by the manufacturing method of any one of claims 1 to 7, wherein the medical tool is used as a scanning medium to obtain oral information about an implant drill, an implant skeleton, and implant placement. It may include at least one of the scan bodies used.

바람직하게, 상기 의료용 공구는 상기 스캔바디로 제공되어 난반사를 방지할 수 있다. 이에 의하면, 상기 구강 정보를 보다 정확하게 획득할 수 있다.Preferably, the medical tool is provided as the scan body to prevent diffuse reflection. Accordingly, the oral information can be obtained more accurately.

본 발명에 따르면, 금속 모재의 표면에 고밀도 플라즈마 전처리 단계가 적용되어 표면 이물질을 제거할 수 있기 때문에 금속 모재와 중간층의 밀착력을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, since a high-density plasma pretreatment step is applied to the surface of the metal base material to remove surface foreign matter, the adhesion between the metal base material and the intermediate layer may be improved.

또한, 본 발명에 따르면, 금속 모재 및 세라믹 박막층과 친화력이 높은 합금물질로 중간층을 형성하기 때문에 종래 보다 밀착력을 향상시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, since the intermediate layer is formed of an alloy material having a high affinity with the metal base material and the ceramic thin film layer, adhesion can be improved compared to the conventional one.

특히, 질화 크롬(CrN)으로 중간층을 형성하는 경우 보다 금속 모재와 실리콘 박막층의 밀착력을 향상시킬 수 있다. In particular, it is possible to improve the adhesion between the metal base material and the silicon thin film layer than when the intermediate layer is formed of chromium nitride (CrN).

또한, 본 발명에 따르면, 임플란트 치아의 제작을 위한 구강 모델링 정보와 식립 위치 정보를 획득하는 의료용 공구의 스캔 과정에서 박막층(또는 코팅층)에 의하여 난반사를 방지할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 상기 의료용 공구의 스캔 출력 이미지는 정밀도와 해상도가 상대적으로 향상될 수 있다. 이에 의하면, 임플란트 식립을 위한 구강 모델과 위치 정보의 오차를 최소화 할 수 있다. 따라서, 정밀한 치아 제작을 용이하게 하고, 보철물의 체결 정확도를 높여 보다 안전하고 정확한 임플란트 시술을 제공할 수 있는 장점이 있다. In addition, according to the present invention, there is an advantage of preventing diffuse reflection by a thin film layer (or coating layer) in the scanning process of a medical tool that obtains oral modeling information and implantation location information for manufacturing an implant tooth. Accordingly, the accuracy and resolution of the scanned output image of the medical tool can be relatively improved. Accordingly, it is possible to minimize an error between the oral model and the location information for implant placement. Accordingly, there is an advantage of facilitating precise tooth fabrication and increasing the fastening accuracy of the prosthesis to provide a safer and more accurate implant procedure.

또한, 본 발명에 따르면, 금속 모재 상에 고밀도 플라즈마 전처리 공정을 실시한 후 알루미늄 티타늄(AlTi) 합금의 중간 박막층이 적층되고, 상기 중간 박막층에 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN)의 세라믹 박막층이 적층되기 때문에 제조 공정이 단순해지면서도 동시에 내식성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, after performing the high-density plasma pretreatment process on the metal base material, an intermediate thin film layer of aluminum titanium (AlTi) alloy is stacked, and a ceramic thin film layer of aluminum titanium nitride (AlTiN) is stacked on the intermediate thin film layer. There is an advantage in that the corrosion resistance can be improved while being simplified.

또한, 본 발명에 따르면, 고밀도 전처리 기술을 적용하고, 알루미늄 티타늄(AlTi) 합금의 중간 박막층에 의하여, 금속 모재와 세라믹 박막층을 밀착시키기 때문에, 내마모성을 향상시킬 수 있다. 결국, 임플란트 시술에 사용되는 의료용 공구의 수명을 향상시킬 수 있다.Further, according to the present invention, a high-density pretreatment technique is applied and the metal base material and the ceramic thin film layer are in close contact with each other by the intermediate thin film layer of an aluminum titanium (AlTi) alloy, so that abrasion resistance can be improved. As a result, it is possible to improve the life of medical tools used in implant procedures.

또한, 내마모성 및 내식성을 동시에 향상시켜 고품위 생체 적합성 드릴을 제공할 수 있는 장점이 있다.In addition, there is an advantage of providing a high-quality biocompatible drill by simultaneously improving wear resistance and corrosion resistance.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구의 적층 모식도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구의 금속 모재를 보여주는 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구를 보여주는 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구의 제조방법을 보여주는 플로우 차트
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구의 내마모성에 대한 비교실험 그래프
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구와 종래 의료용 공구의 스캔 출력이미지를 비교한 도면 1 is a schematic diagram of a stacking of a medical tool according to an embodiment of the present invention
2 is a view showing a metal base material of a medical tool according to an embodiment of the present invention
3 is a view showing a medical tool according to an embodiment of the present invention
4 is a flow chart showing a method of manufacturing a medical tool according to an embodiment of the present invention
5 is a graph of a comparative experiment on abrasion resistance of a medical tool according to an embodiment of the present invention
6 is a view comparing scan output images of a medical tool and a conventional medical tool according to an embodiment of the present invention

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements are assigned the same numerals as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing an embodiment of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with an understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the constituent elements of an embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but another component between each component It should be understood that may be “connected”, “coupled” or “connected”.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구의 적층 모식도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구의 금속 모재를 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구를 보여주는 도면이다. 1 is a schematic diagram of a stacking of a medical tool according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a metal base material of the medical tool according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a medical tool according to an embodiment of the present invention It is a drawing showing.

보다 상세히, 도 3은 도 2의 금속 모재를 본 발명의 실시예에 따라 코팅한 임플란트용 드릴을 보여주는 도면이다. In more detail, FIG. 3 is a view showing an implant drill coated with the metal base material of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구는, 임플란트 시술을 위한 드릴, 보철물을 지지하기 위해 턱뼈 안이나 위에 식립하는 뼈대 및 구강 모델링 정보와 식립 위치 정보를 획득하기 위한 스캔 과정에서 스캔을 위한 매개체로 사용되는 스캔바디로 제공될 수 있다. On the other hand, the medical tool according to the embodiment of the present invention is a drill for implant treatment, a skeleton to be placed in or on the jawbone to support the prosthesis, and a medium for scanning in the scanning process for acquiring oral modeling information and placement location information. It can be provided as a scan body used as.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 의료용 공구(1)는, 금속 모재(10), 상기 금속 모재(10)에 피복(coating)되는 중간 박막층(20) 및 상기 중간 박막층(20)에 피복되는 세라믹 박막층(30)을 포함할 수 있다.1 to 3, the medical tool 1 includes a metal base material 10, an intermediate thin film layer 20 coated on the metal base material 10, and the intermediate thin film layer 20. A ceramic thin film layer 30 may be included.

상기 금속 모재(10)는 스테인리스 스틸(SUS)로 형성할 수 있다. 상세히, 상기 금속 모재(1)는 KS, JIS, DIN, ISO, ASTM, ASME, AISI 등의 국제 규격에 만족하는 스테인레스 스틸로 제조할 수 있다.The metal base material 10 may be formed of stainless steel (SUS). In detail, the metal base material 1 may be made of stainless steel that satisfies international standards such as KS, JIS, DIN, ISO, ASTM, ASME, and AISI.

상기 금속 모재(10)의 표면에는 고밀도 플라즈마 전처리 과정이 수행될 수 있다. A high-density plasma pretreatment process may be performed on the surface of the metal base material 10.

상세히, 상기 고밀도 플라즈마 전처리 과정은, 상기 금속 모재(10)의 표면에 플라즈마를 발생시키고, 500(V)~1000(V)의 방전전압을 인가시키는 과정으로 규정할 수 있다. 상기 고밀도 플라즈마 전처리 과정을 수행하는 시간은, 제품의 용도와 밀착력의 정도에 따라 달리할 수 있다. In detail, the high-density plasma pretreatment process may be defined as a process of generating plasma on the surface of the metal base material 10 and applying a discharge voltage of 500 (V) to 1000 (V). The time for performing the high-density plasma pretreatment process may vary depending on the use of the product and the degree of adhesion.

이에 의하면, 상기 금속 모재(10)의 표면 상에 이물질은 효과적으로 제거할 수 있다. 따라서, 상기 금속 모재(10)에 피복되는 물질의 밀착력을 향상시킬 수 있다. 상기 고밀도 플라즈마 전처리에 대한 상세한 실시예는 후술하도록 한다. Accordingly, foreign substances on the surface of the metal base material 10 can be effectively removed. Therefore, it is possible to improve the adhesion of the material coated on the metal base material 10. A detailed embodiment of the high-density plasma pretreatment will be described later.

상기 중간 박막층(20)은, 상기 금속 모재(10)에 세라믹 박막층(30)을 밀착시키기 위해 형성할 수 있다. The intermediate thin film layer 20 may be formed to adhere the ceramic thin film layer 30 to the metal base material 10.

상기 중간 박막층(20)은 상기 금속 모재(10) 상에 피복할 수 있다. 즉, 상기 중간 박막층(20)은 상기 고밀도 플라즈마 전처리 과정을 거친 금속 모재(10)의 표면에 피복할 수 있다. The intermediate thin film layer 20 may be coated on the metal base material 10. That is, the intermediate thin film layer 20 may be coated on the surface of the metal base material 10 that has undergone the high-density plasma pretreatment process.

상세히, 상기 중간 박막층(20)은 물리증착법(Physical vapor deposition, PVD)에 의하여 피복할 수 있다. In detail, the intermediate thin film layer 20 may be coated by physical vapor deposition (PVD).

상기 물리증착법(PVD)는 아크 이온플레이팅법(Arc Ion-plating), 진공 증착법(Vacuum Evaporation), 스퍼터링법(Suttering)을 포함할 수 있다.The physical vapor deposition method (PVD) may include an arc ion-plating method, a vacuum evaporation method, and a sputtering method.

바람직한 최적의 실시예로써, 상기 중간 박막층(20)은 상기 아크 이온플레이팅법을 이용하여 형성할 수 있다.As a preferred optimal embodiment, the intermediate thin film layer 20 may be formed using the arc ion plating method.

그리고 상기 중간 박막층(20)은 0.1(μm)~1(μm)의 두께를 가지도록 피복(coating)할 수 있다.In addition, the intermediate thin film layer 20 may be coated to have a thickness of 0.1 (μm) to 1 (μm).

또한, 상기 중간 박막층(20)은 알루미늄 티타늄(AlTi), 티타늄(Ti) 및 크롬(Cr) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. In addition, the intermediate thin film layer 20 may include any one of aluminum titanium (AlTi), titanium (Ti), and chromium (Cr).

상세히, 상기 의료용 공구(1)는 내마모성 및 내식성 향상을 위하여 스테인레스 스틸인 금속 재료로 형성되는 금속 모재(10)에 세라믹 박막층(30)을 피복(coationg)시킬 수 있다. In detail, the medical tool 1 may be coated with a ceramic thin film layer 30 on a metal base material 10 made of a metal material such as stainless steel in order to improve wear resistance and corrosion resistance.

여기서, 두 물질 사이의, 즉 스테인레스 스틸과 세라믹 간의 밀착력은 상기 의료용 공구(1)의 품질을 결정하는 매우 중요한 인자이다. 따라서, 상기 중간 박막층은, 상기 스테인레스 스틸 및 세라믹과 화학적 친화력이 우수한 물질로 제공해야 한다. Here, the adhesion between the two materials, that is, between stainless steel and ceramic, is a very important factor determining the quality of the medical tool 1. Therefore, the intermediate thin film layer should be made of a material having excellent chemical affinity with the stainless steel and ceramic.

따라서, 바람직한 최적의 실시예로써, 상기 중간 박막층(20)은, 알루미늄 티타늄(AlTi) 합금으로 형성할 수 있다.Therefore, as a preferred optimal embodiment, the intermediate thin film layer 20 may be formed of an aluminum titanium (AlTi) alloy.

이에 의하면, 상기 중간 박막층(20)은, 상기 금속 모재(10) 및 상기 세라믹 박막층(30)과 화학적 친화력이 커서 밀착력을 증대시킬 수 있으며, 내부식성을 향상시킬 수 있다. Accordingly, the intermediate thin film layer 20 has a high chemical affinity with the metal base material 10 and the ceramic thin film layer 30, so that adhesion can be increased and corrosion resistance can be improved.

상기 세라믹 박막층(30)은 상기 중간 박막층(20)에 의하여 상기 금속 모재(10)에 밀착(또는 결합)시킬 수 있다.The ceramic thin film layer 30 may be in close contact with (or bonded to) the metal base material 10 by the intermediate thin film layer 20.

상기 세라믹 박막층(30)은 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN), 알루미늄 실리콘 질화 티타늄(AlSiTiN) 및 알루미늄 크롬 질화 티타늄(AlCrTiN) 중 적어도 어느 하나로 형성할 수 있다, The ceramic thin film layer 30 may be formed of at least one of aluminum titanium nitride (AlTiN), aluminum silicon titanium nitride (AlSiTiN), and aluminum chromium titanium nitride (AlCrTiN).

즉, 상기 세라믹 박막층(30)은, 상기 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN), 상기 알루미늄 실리콘 질화 티타늄(AlSiTiN) 및 상기 알루미늄 크롬 질화 티타늄(AlCrTiN) 중 적어도 어느 두 물질의 혼합물로도 형성할 수 있다.That is, the ceramic thin film layer 30 may be formed of a mixture of at least any two of the aluminum titanium nitride (AlTiN), the aluminum silicon titanium nitride (AlSiTiN), and the aluminum chromium titanium nitride (AlCrTiN).

또한, 상기 세라믹 박막층(30)은, 상기 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN), 상기 알루미늄 실리콘 질화 티타늄(AlSiTiN) 및 상기 알루미늄 크롬 질화 티타늄(AlCrTiN)이 적층되는 다층의 박막층을 형성할 수 있다. In addition, the ceramic thin film layer 30 may form a multi-layered thin film layer in which the aluminum titanium nitride (AlTiN), the aluminum silicon titanium nitride (AlSiTiN), and the aluminum chromium titanium nitride (AlCrTiN) are stacked.

여기서, 상기 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN), 상기 알루미늄 실리콘 질화 티타늄(AlSiTiN) 및 상기 알루미늄 크롬 질화 티타늄(AlCrTiN)의 적층 순서는 한정되지 않는다.Here, the order of lamination of the aluminum titanium nitride (AlTiN), the aluminum silicon titanium nitride (AlSiTiN), and the aluminum chromium titanium nitride (AlCrTiN) is not limited.

정리하면, 상기 세라믹 박막층(30)은, 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN), 알루미늄 실리콘 질화 티타늄(AlSiTiN), 알루미늄 크롬 질화 티타늄(AlCrTiN), 상기 세 물질(AlTiN, AlSiTiN, AlCrTiN) 중 적어도 어느 두 물질로 형성되는 혼합물 및 상기 세 물질 중 적어도 어느 두 물질이 적층되는 다층의 박막을 포함할 수 있다.In summary, the ceramic thin film layer 30 is made of at least any two of the three materials (AlTiN, AlSiTiN, AlCrTiN), aluminum titanium nitride (AlTiN), aluminum silicon titanium nitride (AlSiTiN), aluminum chromium titanium nitride (AlCrTiN). It may include a mixture to be formed and a multilayer thin film on which at least any two of the three materials are stacked.

또 다른 실시예로, 상기 의료용 공구(1)는 상기 세라믹 박막층(30)에 추가로 세라믹 박막층(30)을 피복(Coating)할 수 있다. In another embodiment, the medical tool 1 may additionally coat the ceramic thin film layer 30 with the ceramic thin film layer 30.

상세히, 상기 의료용 공구(1)는, 세라믹 박막층(30)을 형성하기 위한 피복 공정(또는 증착 공정)을 적어도 2회 이상 반복할 수 있다.Specifically, the medical tool 1 may repeat a coating process (or a vapor deposition process) for forming the ceramic thin film layer 30 at least two or more times.

일례로, 상기 의료용 공구(1)는 상기 중간 박막층(20)에 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN), 알루미늄 실리콘 질화 티타늄(AlSiTiN), 알루미늄 크롬 질화 티타늄(AlCrTiN), 상기 세 물질(AlTiN, AlSiTiN, AlCrTiN) 중 적어도 어느 두 물질로 형성되는 혼합물 및 상기 세 물질 중 적어도 어느 두 물질이 적층되는 다층의 박막으로 1차 세라믹 박막층(30)을 형성한 후, 다시 상기 1차 세라믹 박막층(30)에 상술한 중간 박막층(20) 및 상술한 세라믹 박막층(30)을 차례로 피복시켜 적층할 수 있다. As an example, the medical tool 1 includes aluminum titanium nitride (AlTiN), aluminum silicon titanium nitride (AlSiTiN), aluminum chromium titanium nitride (AlCrTiN), and the three materials (AlTiN, AlSiTiN, AlCrTiN) in the intermediate thin film layer 20. After forming the first ceramic thin film layer 30 with a mixture formed of at least one of the two materials and a multi-layered thin film in which at least one of the three materials is stacked, the above-described intermediate layer is formed on the first ceramic thin film layer 30 again. The thin film layer 20 and the above-described ceramic thin film layer 30 may be sequentially coated and laminated.

여기서, 상기 금속 모재(10) 상에 피복되는 중간 박막층(20)을 1차 중간 박막층이라 이름하고, 상기 1차 세라믹 박막층(30) 상에 피복되는 중간 박막층(20)은 2차 중간 박막층이라 이름할 수 있다. 또한, 상기 2차 박막층 상에 피복되는 세라믹 박막층(30)은 2차 세라믹 박막층이라 이름할 수 있다.Here, the intermediate thin film layer 20 coated on the metal base material 10 is called a first intermediate thin film layer, and the intermediate thin film layer 20 coated on the first ceramic thin film layer 30 is called a second intermediate thin film layer. can do. In addition, the ceramic thin film layer 30 coated on the second thin film layer may be referred to as a second ceramic thin film layer.

즉, 상기 의료용 공구(1)는 상기 중간 박막층(20)과 상기 세라믹 박막층(30)이 서로 교차하여 적층되도록 피복(coating)될 수 있다.That is, the medical tool 1 may be coated so that the intermediate thin film layer 20 and the ceramic thin film layer 30 cross each other to be stacked.

한편, 상기 세라믹 박막층(30)의 두께가 기준 값 이상일 경우, 상기 의료용 공구(1)의 수명은 증대되고, 내구성과 내식성은 향상될 수 있다. Meanwhile, when the thickness of the ceramic thin film layer 30 is greater than or equal to the reference value, the life of the medical tool 1 is increased, and durability and corrosion resistance may be improved.

즉, 상기 세라믹 박막층(30)은, 0.1(㎛)~ 5(㎛)의 두께를 가지도록 피복(coating)할 수 있다. That is, the ceramic thin film layer 30 may be coated to have a thickness of 0.1 (µm) to 5 (µm).

일례로, 상기 세라믹 박막층(30)이 상술한 다층의 박막층을 형성하는 경우, 상기 세라믹 박막층(30)의 총 두께는 0.1(㎛)~ 5(㎛)를 가지도록 형성할 수 있다. For example, when the ceramic thin film layer 30 forms the above-described multi-layered thin film layer, the total thickness of the ceramic thin film layer 30 may be formed to have a thickness of 0.1 (µm) to 5 (µm).

또 다른 예로, 상기 중간 박막층(20)과 상기 세라믹 박막층(30)이 서로 교차하여 피복되는 경우, 제 1 세라믹 박막층과 제 2 세라믹 박막층은 각각, 0.1(㎛)~ 5(㎛)의 두께를 가지도록 피복(coating)할 수 있다. As another example, when the intermediate thin film layer 20 and the ceramic thin film layer 30 are intersected and covered with each other, the first ceramic thin film layer and the second ceramic thin film layer have a thickness of 0.1 (㎛) to 5 (㎛), respectively. So that it can be coated.

상기 세라믹 박막층(30)은 상술한 아크 이온플레이팅법, 스퍼터링법 및 반응성 아크 이온플레이팅법 중 어느 하나를 이용하여 상기 중간 박막층(20)에 피복(coating)시킬 수 있다. The ceramic thin film layer 30 may be coated on the intermediate thin film layer 20 using any one of the above-described arc ion plating method, sputtering method, and reactive arc ion plating method.

여기서, 상기 반응성 아크 이온플레이팅법은, 상술한 아크 이온플레이팅법에 반응성 가스를 동시에 주입시키는 피복(coating) 방법으로 규정할 수 있다. 그리고 상기 반응성 가스는 알곤(Ar) 및 질소(N)를 포함할 수 있다. Here, the reactive arc ion plating method may be defined as a coating method in which a reactive gas is simultaneously injected into the arc ion plating method described above. In addition, the reactive gas may include argon (Ar) and nitrogen (N).

그리고 상기 반응성 아크 이온 플레이팅법에서, 상기 알곤(Ar)은 0% 내지 50% 범위 가스 유입량 비를 가지며, 상기 질소(N)는 100% 내지 50% 범위의 가스 유입량 비를 가질 수 있다.And in the reactive arc ion plating method, the argon (Ar) may have a gas inflow ratio in the range of 0% to 50%, and the nitrogen (N) may have a gas inflow ratio in the range of 100% to 50%.

상기 반응성 아크 이온플레이팅법은, 반응성 스퍼터링 공정보다 증착 속도가 빠르며, 치밀한 박막(코팅)층을 형성할 수 있는 장점이 있다. The reactive arc ion plating method has an advantage in that the deposition rate is faster than that of the reactive sputtering process, and a dense thin film (coating) layer can be formed.

따라서, 바람직한 최선의 실시예로써, 상기 세라믹 박막층(30)은 상기 반응성 아크 이온플레이팅법을 이용하여 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN)으로 형성할 수 있다. 이에 의하면, 상기 세라믹 박막층(30)은 내열성, 내마모성, 내식성 및 밀착혁을 보다 향상시킬 수 있다.Accordingly, as a preferred best embodiment, the ceramic thin film layer 30 may be formed of aluminum titanium nitride (AlTiN) using the reactive arc ion plating method. Accordingly, the ceramic thin film layer 30 may further improve heat resistance, abrasion resistance, corrosion resistance, and adhesion leather.

상기 세라믹 박막층(30)은 “코팅층”이라 이름할 수 있다.The ceramic thin film layer 30 may be referred to as a “coating layer”.

한편, 상기 세라믹 박막층(30)은 상기 중간 박막층(20) 없이 상기 금속 모재(10)의 표면에 상기 반응성 아크 이온플레이팅법을 통하여 피복(coating)할 수도 있다. Meanwhile, the ceramic thin film layer 30 may be coated on the surface of the metal base material 10 without the intermediate thin film layer 20 through the reactive arc ion plating method.

상술한 바와 같이, 상기 금속 모재(10)와 상기 세라믹 박막층(30)은 각각의 물리적 특성이 매우 다르기 때문에, 서로 밀착시키기 위한 밀착력 제어가 매우 어려운 문제가 있다. As described above, since the metal base material 10 and the ceramic thin film layer 30 have very different physical properties, there is a problem that it is very difficult to control adhesion to make them in close contact with each other.

결국, 종래 의료용 공구에 대한 불량의 원인은, 밀착력 약화가 대다수를 차지한다. 따라서, 상기 금속 모재와 세라믹 박막층의 물리적 특성을 정확히 파악하고, 밀착력을 강화시키는 것이 매우 중요하다. As a result, the cause of defects for conventional medical tools is the weakening of adhesion. Therefore, it is very important to accurately grasp the physical properties of the metal base material and the ceramic thin film layer and to enhance adhesion.

이하에서, 금속 모재(10)와 세라믹 박막층(30)의 밀착력을 향상시키는 동시에 내마모성과 내식성을 향상시키도록 제안되는 의료용 공구(1)의 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a medical tool 1 proposed to improve abrasion resistance and corrosion resistance while improving adhesion between the metal base material 10 and the ceramic thin film layer 30 will be described in detail.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구의 제조방법을 보여주는 플로우 차트이다.4 is a flow chart showing a method of manufacturing a medical tool according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구(1)의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the medical tool 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4.

먼저, 상기 금속 모재(10)의 표면에는 이물질을 말끔히 제거하기 위한 고밀도 플라즈마 전처리 단계(S1)가 수행될 수 있다. First, a high-density plasma pretreatment step (S1) for cleanly removing foreign substances may be performed on the surface of the metal base material 10.

상기 고밀도 플라즈마 전처리 단계(S1)는 간단히 플라즈마 전처리 단계라 이름할 수 있다.The high-density plasma pretreatment step S1 may be simply referred to as a plasma pretreatment step.

상세히, 상기 고밀도 플라즈마 전처리 단계(S1)는, 금속 모재(10)의 표면에 플라즈마를 발생시키고 500(볼트, V)~1000(V)의 방전전압을 인가시켜서 상기 표면의 이물질을 제거할 수 있다.In detail, in the high-density plasma pretreatment step (S1), foreign substances on the surface may be removed by generating plasma on the surface of the metal base material 10 and applying a discharge voltage of 500 (Volts, V) to 1000 (V). .

상기 고밀도 플라즈마 전처리 단계의 수행 시간은, 의료용 공구(1)의 용도 및 밀착력의 정도에 따라 달리 설정될 수 있다. The execution time of the high-density plasma pretreatment step may be set differently depending on the use of the medical tool 1 and the degree of adhesion.

보다 향상된 밀착력을 획득하는 최적의 실시예로써, 상기 고밀도 플라즈마 전처리 단계(S1)는, 아래의 공정 조건으로 수행될 수 있다.As an optimal embodiment of obtaining more improved adhesion, the high-density plasma pretreatment step S1 may be performed under the following process conditions.

[상기 고밀도 플라즈마 전처리 공정 조건][The high-density plasma pretreatment process conditions]

1) 초기 진공도:

Figure pat00001
torr1) Initial vacuum degree:
Figure pat00001
torr

2) 플라즈마 방전전압: 500V~1000V2) Plasma discharge voltage: 500V~1000V

3) 플라즈마 인가 전력: 100W~200W3) Plasma applied power: 100W~200W

4) 작업 진공도:

Figure pat00002
~
Figure pat00003
torr, 바람직하게는
Figure pat00004
torr4) Working vacuum degree:
Figure pat00002
~
Figure pat00003
torr, preferably
Figure pat00004
torr

5) 유입 가스: 알곤(Ar, 순도 99.999%)5) Inlet gas: Argon (Ar, purity 99.999%)

6) 전처리 시간: 20분 ～ 60분6) Pre-treatment time: 20 to 60 minutes

상기 초기 진공도는, 상기 고밀도 플라즈마 전처리 공정의 시작 시점에서 진공도로, 진공도(Vacuum chamber)내의 압력단위인 torr를 사용할 수 있다.The initial degree of vacuum may be a degree of vacuum at the start of the high-density plasma pretreatment process, and torr, which is a pressure unit in a vacuum chamber, may be used.

상기 고밀도 플라즈마 전처리 단계(S1)가 종료되면, 상기 금속 모재(10)의 표면에 중간 박막층(20)을 형성하는 단계(S2)가 수행될 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 전처리 단계를 수행한 금속 모재(10)의 표면에, 중간 박막층(20)을 피복(또는 코팅)시키는 단계(S2)를 수행할 수 있다. When the high-density plasma pretreatment step (S1) is finished, the step (S2) of forming an intermediate thin film layer 20 on the surface of the metal base material 10 may be performed. That is, the step (S2) of covering (or coating) the intermediate thin film layer 20 on the surface of the metal base material 10 on which the plasma pretreatment step has been performed may be performed.

상술한 바와 같이, 상기 중간 박막층(20)은 상기 스테인레스 스틸과 세라믹 간의 밀착력 향상을 위해 형성할 수 있다.As described above, the intermediate thin film layer 20 may be formed to improve adhesion between the stainless steel and ceramic.

따라서. 상기 중간 박막층(20)은 스테인레스 스틸 및 세라믹과 화학적 친화력이 높은 알루미늄 티타늄(AlTi) 합금으로 형성할 수 있다.therefore. The intermediate thin film layer 20 may be formed of stainless steel and aluminum titanium (AlTi) alloy having high chemical affinity with ceramic.

즉, 보다 향상된 밀착력을 획득하는 최적의 실시예로써, 상기 중간 박막층(20) 형성 단계(S2)는, 아래의 공정 조건으로 수행될 수 있다.That is, as an optimal embodiment of obtaining more improved adhesion, the step of forming the intermediate thin film layer 20 (S2) may be performed under the following process conditions.

[알루미늄 티타늄(AlTi)- 중간 박막층 공정 조건][Aluminum Titanium (AlTi)- Intermediate Thin Film Layer Process Conditions]

1) 물리증착법(PVD): 아크 이온플레이팅1) Physical vapor deposition (PVD): arc ion plating

2) 초기 진공도:

Figure pat00005
torr 2) Initial vacuum degree:
Figure pat00005
torr

3) 아크 타켓 크기(Arc Target Size) 및 물질: 130mm(지름) x 1200mm(높이) 및 알루미늄 티타늄(AlTi, 순도 99.97%)3) Arc Target Size and Materials: 130mm (diameter) x 1200mm (height) and aluminum titanium (AlTi, purity 99.97%)

4) 아크 파워(Arc Power): 55A x 20V (1.1kW)4) Arc Power: 55A x 20V (1.1kW)

5) 작업 진공도:

Figure pat00006
~
Figure pat00007
torr, 바람직하게는
Figure pat00008
torr 5) Working vacuum degree:
Figure pat00006
~
Figure pat00007
torr, preferably
Figure pat00008
torr

6) 유입 가스: 알곤(Ar, 순도 99.999%)6) Inlet gas: Argon (Ar, 99.999% purity)

7) 피복층 두께: 0.1㎛ ~ 1㎛7) Coating layer thickness: 0.1㎛ ~ 1㎛

8) 증착속도: 15 nm/min8) Deposition rate: 15 nm/min

상기 중간 박막층(20) 형성 단계(S2)가 완료되면, 상기 금속 모재(10)의 표면에는 상기 중간 박막층(20)이 피복(coating)될 수 있다. When the step (S2) of forming the intermediate thin film layer 20 is completed, the intermediate thin film layer 20 may be coated on the surface of the metal base material 10.

이후, 상기 고밀도 플라즈마 전처리 단계가 수행된 금속 모재(10) 또는 상기 중간 박막층(20)에 세라믹 박막층(30)을 형성하는 단계(S3)를 수행할 수 있다. 즉, 상기 의료용 공구(1)의 내구성 및 내식성을 향상시키기 위해, 상기 중간 박막층(20) 또는 상기 금속 모재(10)에 세라믹 박막층(30)을 피복(또는 코팅)시키는 단계(S3)를 수행할 수 있다. Thereafter, the step (S3) of forming the ceramic thin film layer 30 on the metal base material 10 or the intermediate thin film layer 20 on which the high-density plasma pretreatment step has been performed may be performed. That is, in order to improve the durability and corrosion resistance of the medical tool 1, a step (S3) of coating (or coating) the ceramic thin film layer 30 on the intermediate thin film layer 20 or the metal base material 10 is performed. I can.

상세히, 상술한 반응성 아크 이온플레이팅법에 의하여, 상기 세라믹 박막층(30)은, 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN) 박막을 형성할 수 있다.In detail, by the reactive arc ion plating method described above, the ceramic thin film layer 30 may form an aluminum titanium nitride (AlTiN) thin film.

상기 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN)은, 질화 크롬(CrN), 질화 아연(ZrN), 질화 티타늄(TiN) 보다 비커스 경도(Hv0.05) 및 산화 온도(°C)가 높기 때문에 긴 수명을 가질 수 있는 코팅 물질로 보다 적합할 수 있다. Since the aluminum titanium nitride (AlTiN) has a higher Vickers hardness (Hv0.05) and an oxidation temperature (°C) than chromium nitride (CrN), zinc nitride (ZrN), and titanium nitride (TiN), it can have a long life. It may be more suitable as a coating material.

즉, 상기 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN)은, 상대적으로 내산화성이 높고 경도가 매우 우수하므로, 임플란트 시술에 사용되는 의료용 공구에 적합할 수 있다.That is, since the aluminum titanium nitride (AlTiN) has relatively high oxidation resistance and excellent hardness, it may be suitable for a medical tool used in an implant procedure.

보다 향상된 밀착력을 획득하는 최적의 실시예로써, 상기 세라믹 박막층(30) 형성 단계(S3)는 아래의 반응성 아크 이온플레이팅 공정 조건으로 수행될 수 있다. As an optimal embodiment of obtaining more improved adhesion, the step (S3) of forming the ceramic thin film layer 30 may be performed under the following reactive arc ion plating process conditions.

[알루미늄 질화 티타늄(AlTiN)- 세라믹 박막층 공정 조건] [Aluminum Titanium Nitride (AlTiN)-Ceramic Thin Film Layer Process Conditions]

1) 초기 진공도:

Figure pat00009
torr1) Initial vacuum degree:
Figure pat00009
torr

2) 아크 전력: 20V x 60A (1.2kW)2) Arc power: 20V x 60A (1.2kW)

3) 타켓 크기(Target Size) 및 물질: 80mm(지름) x 25mm(높이), 알루미늄 티타늄(AlTi, 순도 99.97%)3) Target Size and Material: 80mm (diameter) x 25mm (height), aluminum titanium (AlTi, purity 99.97%)

4) 작업 진공도:

Figure pat00010
~
Figure pat00011
torr, 바람직하게는
Figure pat00012
torr4) Working vacuum degree:
Figure pat00010
~
Figure pat00011
torr, preferably
Figure pat00012
torr

5) 작업 가스: 알곤(Ar, 순도 99.999%), 질소(N, 순도 99.999%)5) Working gas: Argon (Ar, purity 99.999%), nitrogen (N, purity 99.999%)

6) 유입 가스량: 알곤(Ar) 50% 이하, 질소(N) 50% 이상6) Inflow gas amount: 50% or less of argon (Ar), 50% or more of nitrogen (N)

7) 가스 유입량비: 알곤(0%~50%), 질소(100%~50%)7) Gas inflow ratio: argon (0%~50%), nitrogen (100%~50%)

8) 피복층 두께: 0.1㎛ ~ 5㎛8) Coating layer thickness: 0.1㎛ ~ 5㎛

9) 증착속도: 10nm/min ~ 15nm/min9) Deposition rate: 10nm/min ~ 15nm/min

이에 의하면, 상기 의료용 공구(1)는, 상기 고밀도 플라즈마 전처리 단계(S1) 및/또는 중간 박막층 형성 단계(S2)를 수행하고, 상기 세라믹 박막층 형성 단계(S3)를 수행함으로써, 금속 모재(10)와 세라믹 박막층(30)의 밀착력을 향상시키고 의료용 공구(1)의 내마모성 및 내식성을 향상시킬 수 있다. According to this, the medical tool 1, by performing the high-density plasma pretreatment step (S1) and/or the intermediate thin film layer forming step (S2), and performing the ceramic thin film layer forming step (S3), the metal base material 10 It is possible to improve the adhesion of the ceramic thin film layer 30 and to improve the wear resistance and corrosion resistance of the medical tool 1.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구의 내마모성에 대한 비교실험 그래프이다.5 is a graph of a comparative experiment for abrasion resistance of a medical tool according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 스테인레스 스틸(SUS)로 형성된 금속 모재(SUS모재), 질화 티타늄(TiN)으로 코팅된 TiN 시편 및 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN)으로 코팅된 AlTiN 시편의 내마모 특성에 대한 실험 결과를 보여준다.5, a metal base material (SUS base material) formed of stainless steel (SUS), a TiN sample coated with titanium nitride (TiN), and an AlTiN sample coated with aluminum titanium nitride (AlTiN) according to an embodiment of the present invention. It shows the experimental results for the wear resistance properties.

도 5의 실험에서 사용된 내마모성 측정 장치는 핀온디스크(Pin-on-disk) 형태의 트라보 메터이며, 적용된 내마모 조건은 아래와 같다.The wear resistance measuring device used in the experiment of FIG. 5 is a pin-on-disk type travo meter, and the applied wear resistance conditions are as follows.

1) 볼(Ball): Si3N4 (6.3mm(Φ))1) Ball: Si3N4 (6.3mm(Φ))

2) 적용하중: 5N2) Applied load: 5N

3) 선속도: 21mm/sec3) Linear speed: 21mm/sec

4) 내마모 측정 거리: 100m4) Wear resistance measurement distance: 100m

도 5를 참조하면, 상기 TiN 시편의 마모율(Wear rate)는, 86으로 상기 스테인레스 스틸로 형성된 금속 모재(SUS 모재)의 535 보다 약 6배 이상 내마모성이 향상된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the wear rate of the TiN specimen is 86, which is about 6 times or more improved in wear resistance than that of the metal base material (SUS base material) formed of the stainless steel.

또한, 상기 AlTiN 시편의 마모율(Wear rate)은 34로 상기 스테인레스 스틸로 형성된 금속 모재(SUS 모재)의 535 보다 약 15배 이상 내마모성이 향상된 것을 확인할 수 있다. In addition, it can be seen that the wear rate of the AlTiN specimen is 34, which is about 15 times higher than that of 535 of the metal base material (SUS base material) formed of stainless steel.

또한, 상기 AiTiN 시편의 마모율은, TiN 시편의 마모율 보다 약 2.5배 이상 내마모성이 향상된 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that the wear resistance of the AiTiN specimen is improved by about 2.5 times or more than that of the TiN specimen.

따라서, 상기 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN)으로 형성된 세라믹 박막층(30)은, 기존 질화 티타늄(TiN)으로 형성된 박막층 보다 우수한 내마모성을 가질 수 있다.Accordingly, the ceramic thin film layer 30 formed of aluminum titanium nitride (AlTiN) may have superior wear resistance than the thin film layer formed of conventional titanium nitride (TiN).

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구와 종래 의료용 공구의 스캔 출력이미지를 비교한 도면이다.6 is a view comparing a scan output image of a medical tool and a conventional medical tool according to an embodiment of the present invention.

임플란트 시술에서는, 구강 모델링 정보 및/또는 식립 위치 정보를 획득하기 위하여 구강을 스캔하는 스캔 과정을 거칠 수 있다. In an implant procedure, a scanning process of scanning an oral cavity may be performed in order to obtain oral modeling information and/or placement location information.

그리고 상기한 정보들을 획득하기 위하여, 구강 내에 식립된 뼈대에 결합 또는 연결되는 스캔바디가 제공될 수 있다. In addition, in order to obtain the above information, a scan body may be provided that is coupled to or connected to a skeleton implanted in the oral cavity.

일례로, 상기 스캔바디가 스캐닝되면, 디자인 프로그램에는 상기 스캔바디의 3D 데이터가 출력될 수 있다. 상기 출력된 3D 데이터는 출력 이미지로 이해할 수 있다. 그리고 사용자는 상기 출력 이미지를 통하여 상기 뼈대의 식립 위치 등에 관한 정보를 추출할 수 있다. For example, when the scan body is scanned, 3D data of the scan body may be output to a design program. The output 3D data can be understood as an output image. In addition, the user may extract information about the placement position of the skeleton through the output image.

즉, 상기 정보들은 상기 스캔바디의 스캐닝을 통해 출력되는 출력 이미지에 의하여 획득할 수 있다.That is, the information may be obtained by an output image output through the scanning of the scan body.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구(a)와 종래의 의료용 공구(b)의 스캐닝을 통한 출력 이미지를 보여준다. 6 shows an output image through scanning of a medical tool (a) and a conventional medical tool (b) according to an embodiment of the present invention.

도 6의(b)를 참조하면, 종래의 스캔바디는 금속 모재의 표면에 스프레이를 뿌리거나 페인팅 처리하여 제공된다. Referring to FIG. 6B, a conventional scan body is provided by spraying or painting treatment on the surface of a metal base material.

그러나 이와 같은 종래의 스캔바디는, 상기 스캔 과정에서 난반사가 발생하여 출력 이미지의 정밀도 및 해상도를 떨어뜨리는 문제가 있다. 결국, 상기 출력 이미지를 통해 획득하는 정보가 실제 정보와 다른, 오차 발생 문제가 있다. However, such a conventional scan body has a problem of deteriorating the precision and resolution of an output image due to diffuse reflection during the scanning process. As a result, there is a problem in that the information acquired through the output image is different from the actual information, and an error occurs.

반면에, 도 6의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구는 상기 난반사 문제를 해결할 수 있다. On the other hand, referring to (a) of FIG. 6, the medical tool according to an embodiment of the present invention can solve the diffuse reflection problem.

상세히, 상기 의료용 공구는 금속 모재(10)에 고밀도 플라즈마 전처리 단계를 거친 후 상술한 중간층을 코팅하고, 상기 중간층에 상술한 세라믹 박막층으로 코팅할 수 있다.In detail, the medical tool may be coated with the above-described intermediate layer after undergoing a high-density plasma pretreatment step on the metal base material 10, and then coated with the above-described ceramic thin film layer on the intermediate layer.

보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 의료용 공구(1)는, 금속 모재(10) 상에 고밀도 플라즈마 전처리 공정을 실시한 후, 스테인리스 스틸과 친화력이 높은 알루미늄 티타늄(AlTi)으로 중간 박막층(20)을 형성하고, 상기 알루미늄 티타늄(AlTi)과 친화력이 높은 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN)으로 세라믹 박막층(30)을 형성할 수 있다. More specifically, the medical tool 1 according to the embodiment of the present invention, after performing a high-density plasma pretreatment process on the metal base material 10, the intermediate thin film layer 20 made of aluminum titanium (AlTi) having high affinity with stainless steel. Then, the ceramic thin film layer 30 may be formed of aluminum titanium nitride (AlTiN) having a high affinity with the aluminum titanium (AlTi).

이에 의하면, 종래의 의료용 공구 보다 제조 방법이 쉬워지고, 물질 간 또는 상기 금속 모재와 상기 세라믹 박막층 간의 밀착력, 내마모성 및 내식성을 향상시킬 수 있다. Accordingly, a manufacturing method is easier than that of a conventional medical tool, and adhesion, abrasion resistance, and corrosion resistance between materials or between the metal base material and the ceramic thin film layer can be improved.

결국, 의료용 공구(1)의 수명이 향상되어 다수 회 임플란트 시술에도 금속 모재(10) 및 상기 금속 모재(10) 상의 박막(코팅)층이 건재하게 되어 난반사를 방지할 수 있다.As a result, the lifespan of the medical tool 1 is improved, so that the metal base material 10 and the thin film (coating) layer on the metal base material 10 remain intact even during multiple implant procedures, thereby preventing diffuse reflection.

더하여, 상술한 의료용 공구(1) 및 그 제조방법에 의하면, 상기 의료용 공구(1)의 표면, 즉, 금속 모재(10) 및 상기 금속 모재(10) 상의 박막(코팅)층의 표면은, 종래의 의료용 공구 보다 고르게 형성될 수 있다. In addition, according to the above-described medical tool 1 and its manufacturing method, the surface of the medical tool 1, that is, the surface of the metal base material 10 and the thin film (coating) layer on the metal base material 10, is conventionally It can be formed more evenly than the medical tool.

따라서, 본 발명의 의료용 공구(1)는, 종래의 의료용 공구와 달리, 울퉁불퉁한 표면에 의해 빛이 불규칙적이고 다양한 방향으로 반사되는 난반사 현상을 더욱 방지할 수 있다. Therefore, unlike the conventional medical tool, the medical tool 1 of the present invention can further prevent a diffuse reflection phenomenon in which light is irregular and reflected in various directions due to an uneven surface.

결국, 상기 의료용 공구(1)는 상기 스캔과정에서 난반사를 방지하여 출력 이미지의 정확성과 정밀성을 향상시킬 수 있다. 그리고 상기 의료용 공구(1)의 수명이 향상되는 동시에, 내식성까지 향상되므로 고품질의 생체 적합성 의료용 공구를 제조할 수 있다.As a result, the medical tool 1 may improve accuracy and precision of an output image by preventing diffuse reflection during the scanning process. In addition, since the lifespan of the medical tool 1 is improved and corrosion resistance is improved, a high-quality biocompatible medical tool can be manufactured.

1: 의료용 공구
10: 금속 모재
20: 중간 박막층
30: 세라믹 박막층1: medical tools
10: metal base material
20: intermediate thin film layer
30: ceramic thin film layer

Claims (8)

스테인레스 스틸로 형성된 금속 모재의 표면에 플라즈마를 발생시키고 방전전압을 인가하는 플라즈마 전처리 단계; 및
상기 플라즈마 전처리 단계가 수행된 표면에 세라믹 박막층이 밀착되는 단계를 포함하는 의료용 공구의 제조방법.
Plasma pretreatment step of generating plasma and applying a discharge voltage to the surface of the metal base material formed of stainless steel; And
A method of manufacturing a medical tool comprising the step of attaching a ceramic thin film layer to the surface on which the plasma pretreatment step has been performed.
 제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마 전처리 단계는,
상기 방전전압이 500 내지 1000 볼트(V)이고,
유입가스로 알곤(Ar)만이 주입되는 것을 특징으로 하는 의료용 공구의 제조방법.
The method of claim 1,
The plasma pretreatment step,
The discharge voltage is 500 to 1000 volts (V),
A method of manufacturing a medical tool, characterized in that only argon (Ar) is injected as an inlet gas.
 제 1 항에 있어서,
상기 전처리 단계를 수행한 표면에 중간 박막층을 코팅하는 단계를 더 포함하며,
상기 세라믹 박막층은, 상기 중간 박막층 상에 코팅되어 상기 표면과 밀착되는 의료용 공구의 제조방법.
The method of claim 1,
Further comprising the step of coating an intermediate thin film layer on the surface subjected to the pretreatment step,
The ceramic thin film layer is coated on the intermediate thin film layer to make a medical tool in close contact with the surface.
 제 3 항에 있어서,
상기 중간 박막층은, 알루미늄 티타늄(AlTi), 티타늄(Ti) 및 크롬(Cr) 중 어느 하나로 형성하는 의료용 공구의 제조방법.
The method of claim 3,
The intermediate thin film layer is a method of manufacturing a medical tool formed of any one of aluminum titanium (AlTi), titanium (Ti), and chromium (Cr).
 제 4 항에 있어서,
상기 세라믹 박막층은, 알루미늄 질화 티타늄(AlTiN), 알루미늄 실리콘 질화 티타늄(AlSiTiN), 알루미늄 크롬 질화 티타늄(AlCrTiN), 상기 세 물질(AlTiN, AlSiTiN, AlCrTiN) 중 적어도 어느 두 물질로 형성되는 혼합물 및 상기 세 물질 중 적어도 어느 두 물질이 적층되는 다층의 박막 중 어느 하나로 형성하는 의료용 공구의 제조방법.
The method of claim 4,
The ceramic thin film layer is a mixture formed of at least any two of aluminum titanium nitride (AlTiN), aluminum silicon titanium nitride (AlSiTiN), aluminum chromium titanium nitride (AlCrTiN), the three materials (AlTiN, AlSiTiN, AlCrTiN), and the three A method of manufacturing a medical tool in which at least one of the materials is formed into any one of a multi-layered thin film on which two materials are stacked.
 제 3 항에 있어서,
상기 세라믹 박막층에, 상기 중간 박막층과 상기 세라믹 박막층이 교차하며 적층되도록 코팅을 반복하는 단계를 더 포함하는 의료용 공구의 제조방법.
The method of claim 3,
The method of manufacturing a medical tool further comprising repeating the coating on the ceramic thin film layer so that the intermediate thin film layer and the ceramic thin film layer are intersected and laminated.
 제 2 항에 있어서,
상기 세라믹 박막층은,
반응성 가스를 미리 설정된 유입량비에 따라 주입시키는 반응성 아크 이온프레이팅법에 의하여 형성할 수 있다.
The method of claim 2,
The ceramic thin film layer,
It can be formed by a reactive arc ion fretting method in which a reactive gas is injected according to a preset inflow ratio.
 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조되는 의료용 공구에 있어서,
상기 의료용 공구는, 임플란트 시술을 위한 구강 정보를 획득하기 위해 스캔 매개체로 사용되는 스캔바디를 포함하는 의료용 공구.
In the medical tool manufactured by the manufacturing method of any one of claims 1 to 7,
The medical tool is a medical tool including a scan body used as a scanning medium to obtain oral information for an implant procedure.
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