KR100227101B1

KR100227101B1 - Abs 수지 및 플라스틱상의 건식도금 방법

Info

Publication number: KR100227101B1
Application number: KR1019970009892A
Authority: KR
Inventors: 선호천
Original assignee: 선호천; 주식회사등우
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR19980074194A

Abstract

본발명은 열에 약하기 때문에 건식도금 방법으로는 도금이 안되며, 오직 습식도금 방법으로만 도금이 가능했던 ABS수지나 플라스틱상에 금색, BROWN색, GRAY색 등의 금속화합물 도금층을 형성시키는 방법으로 종래의 습식도금이 아닌 건식도금(스팟타링식 이온도금)으로 도금을 함으로써 도금의 생명이다 할 수 있는 경도성, 내마모성을 종래의 습식도금에 비하여 10배 이상 월등히 향상시킨 건식도금법에 관한 것이다.

Description

ABS수지 및 플라스틱상의 건식도금 방법

재질이 플라스틱이나 ABS수지인 귀걸이, 목걸이, 반지, 팔찌, 브럿치, 가방 부품, 신발부품등 장식구류나 자동차부품, 전자제품의 부품, 수도부품, 식기류등 플라스틱이나 ABS수지 제품에 금(Qu)이나 금합금 도금을 하는 경우 경도 및 내마모서이 우수한 건식도금으로 도금하고 싶으나, 플라스틱이나 ABS수지는 열에 약하기 때문에 건식도금을 사용하지 못하고, 어쩔 수 없이 습식도금을 이용하고 있는 실정이다.

그러나, 이와 같이 습식도금으로 플라스틱이나 ABS수지에 금(Au) 및 금합금 도금을 하는 경우는 금(Au)을 사용하기 때문에 가격이 높아지고 도금의 요부라 할 수 있는 내마모성 및 경도가 너무 약해 적용범위가 넓지 못하고 품질 자체에도 많은 문제점이 발생되고 있는 것이다.

본발명은 이와 같이 열에 약해 습식도금 방법으로만 도금이 가능했던 플라스틱이나 ABS수지를 경도 및 내마모성이 아주 우수한 건식도금 방법을 사용하여 도금할 수 있도록 한 것이다.

원래 플라스틱이나 ABS수지를 건식도금 방법으로 도금할 수도 있으나, 건식도금의 경우는 최초 진공조(Chamber)의 온도가 통상적으로 150℃-200℃에서 도금을 시행하기 때문에 이 고온에 의하여 플라스틱이나 ABS수지가 제모습을 유지하지 못하고 도금 시행중에 찌그러지는 등 변형이 발생하기 때문에 도금을 하지 못하는 것이다.

또한, 변경됨을 방지하기 위하여 진공조(Chamber)의 온도를 상온에서 시행하여도 도금을 시행하는 시간이 약 20분 내지 30분 정도 소요되고, 이 도금이 진행되는 중에 열이 장식기재 자체에 자연적으로 80℃이상으로 발생되므로 플라스틱이나 ABS수지가 변형되는 것은 막을 수가 없었다.

본 발명은 이를 해결하기 위하여 발명된 것으로, 플라스틱이나 ABS수지가 열에 약한 것에 유념하여 최초 진공조의 온도를 상온에서 시작하고, 건식도금을 진행하는 도중 플라스틱이나 ABS수지가 변형될 수 있는 온도까지 올라가면 도금을 멈추고 냉각시킨 후, 다시 도금을 진행하는 방법을 반복 사용하는 것이다.

이와 같이 도금과 냉각을 반복하여 진행시키면 높은 열이 발생되지 않아 플라스틱이나 ABS수지가 변형되지 아니하고도 건식도금(스팟타링 이온방식)으로 도금을 할 수 있게 되는 것이다.

한편, 이와 같은 방법으로 건식도금을 하게 되면 경도성 및 내마모성이 아주 우수한 장식기재를 얻을 수 있게 되는 것 뿐만 아니라 색상에 있어서도 금색(TiN, ZrN) 뿐만 아니라 BROWN색(TiCN), GRAY색(TiCN) 등 다양한 색상을 얻을 수 있게 되는 것이다.

본 발명을 상세히 설명하기에 앞서 현재 일반적으로 행하여지고 있는 플라스틱이나 ABS수지 상에 금(Au), 금합금 도금을 하는 습식도금 방법을 개략적으로 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 전처리 과정으로 엣칭(ETCHING)→중화→산침적→촉매부여→반응촉진→무전해 동(Cu) 도금→촉매부여→무전해 니켈(Ni) 도금→촉매부여→금(Au) 및 금합금도금을 하는 과정을 거치는 습식도금을 하였다. 그러나, 이와 같은 습식도금은 금(Au) 및 금합금 도금을 함에 있어서, 금(Au)을 사용하기 때문에 가격이 아주 높아지고, 경도성 및 내마모성도 너무 약해 적용범위가 넓지 못하며, 적용되고 있는 일부 품목(고급자동차의 앰블럼, 장신구류, 전자제품의 부품, 수도부품등) 마저도 그 품질 자체가 조악하여 많은 문제점이 발생되고 있는 실정이다.

본 발명은 이를 해결하기 위하여 발명된 것으로, 열에 약한 플라스틱이나 ABS수지를 습식도금이 아닌 건식도금으로 도금하여 경도성 및 내마모성이 아주 우수한 장식기재를 얻을 수 있도록 한 것이다. 일반적으로 건식도금을 행하는 경우 진공조의 최초 시행온도는 가장 효율적인 150℃-200℃에서 도금을 시행하게 되고, 도금이 약 20분간 진행되는 중에도 장식기재의 자체 오도가 올라가므로 열에 약한 플라스틱이나 ABS수지는 건식도금을 하지 못하고, 습식도금을 할 수 밖에 없었다.

본 발명에 있어 요부는 열에 약한 플라스틱이나 ABS수지를 건식도금 함에 있어, 도금 진행중 변형이 되지 않도록 진공조(Chamber) 내부 및 도금하는 장식기재의 자체 온도가 올라가지 못하도록 하는데 있는 것으로, 그 방법은 아주 단순하고 용이한 것이나 그 효과는 기존의 방법과는 비교할 수 없는 경도성 및 내마모성을 얻을 수 있는 것이다.

본 발명은 종래의 건식도금 방법과 동일하나 그 도금을 행하는 과정에 있어서 도금되는 시간을 연속적으로 진행시키는 것이 아니라 진공조 내부 및 장식기재 자체의 온도가 올라가지 않도록 단계적으로 나누어서 도금을 진행시키도록 한 것으로, 본 발명의 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

재질이 플라스틱이나 ABS수지인 장식기재를 건식도금함에 있어, 먼저 종래의 방법과 동일하게 엣칭(ETCHING)→중화→산침적→촉매부여→반응촉진→무전해 동(Cu) 도금→촉매부여→무전해 니켈(Ni) 도금→순수처리 건조 후에 본 발명의 요부라 할 수 있는 20분간 건식도금을 시행하게 된다. 이 때 20분간 행하여지는 건식도금은 장식기재의 재질 및 얻고자 하는 색상(금색, BROWN색, GRAY색)에 따라 다소 차이도 있으나, 건식도금장치의 진공탱크의 음극전극에 장식기재를 걸어 놓고, 이에 대응되도록 가열수단을 갖춘 Ti-Target를 설치하며, 반응 개스투입구에 아르곤(Ar), 질소(N₂),아세칠렌(C₂H₂)등의 GAS를 투입하여 반응시키며, 진공도를 10^-3-10^-5Torr, 석출속도를 0.01-0.02㎛/분으로 조절하여 약 20분간 행하여지게 되는 바, 이 때 20분간 행하여지는 건식도금 과정은 최초 진공조의 작업온도를 상온(15℃-20℃)이나 그 이하 온도에서 시행해야 한다는 것이며, 20분간 행하여지는 도금시간도 다단계로 나누어 행하여지는 바,

1단계 : 5분 건식도금 → 약 10분 냉각

2단계 : 5분 건식도금 → 약 10분 냉각

3단계 : 5분 건식도금 → 약 10분 냉각

4단계 : 5분 건식도금 → 약 10분 냉각

하여 일정한 두께(약 0.3μ)의 도금층을 얻게 되는 것이다.

이와 같이 본발명은 통상의 건식도금과는 그 방법을 달리하여 열에 약한 플라스틱이나 ABS수지를 건식도금 할 수 있도록 한 것으로, 종래에는 최초 진공조의 작업온도를 150℃ -200℃에서 시행하던 것을 본 발명에서는 상온이나 혹은 그 이하 온도에서 작업을 사작하며, 종래에는 20분간 연속적으로 도금을 진행하였으나, 본 발명에서는 도금(5분)과 냉각(10분)을 반복적으로 시행함으로서 열에 약한 플라스틱이나 ABS수지인 장식기재가 변형되지 않으면서 도금될 수 있도록 한 것이다.

[실시예 1] ABS수지 상에 금색 건식도금층(TiN)을 얻는 방법

① 재질이 ABS수지인 장식기재를 준비한다.

② 전처리(ETCHING, 중화처리, 산침적, 촉매부여, 반응촉진)과정을 거친다.

③ 무전해 동(Cu) 도금층 10μ을 얻고, 그 위에 무전해 니켈(Ni) 도금층 5μ를 입히고 순수처리 건조한다.

④ 통상의 건식도금장치, 진공조의 음극전극에 장식기재를 걸어 놓고, 이에 대응되도록 가열수단을 갖춘 Ti-Target를 설치한다. 반응 GAS 투입구에 아르곤(Ar) 및 질소(N₂) GAS를 투입하며, 10^-3-10^-5Torr로 하며, 석출속도는 0.01-0.02㎛/분으로 하여 20분간 건식도금을 하되, 다음과 같이 5분 도금, 10분 냉각을 4단계로 나누어서 행하게 되면,

1단계 : 5분 건식도금 → 10분 냉각

2단계 : 5분 건식도금 → 10분 냉각

3단계 : 5분 건식도금 → 10분 냉각

4단계 : 5분 건식도금 → 10분 냉각

약 0.3μ인 질화티타늄(TiN) 금색 건식도금층을 얻을 수 있게 된다.

한편, 이와 같은 방법으로 200세트를 10회 작업한 결과 열에 의한 장식기재의 변형은 전혀 없었으며, 밀착성 불량도 0%였다. 또한, 동일한 방법으로 지르코늄(Zr)을 아르곤(Ar), 질소(N₂) GAS와 혼합시켜도 금색의 질화지르코늄(ZrN)도금층을 얻을 수가 있는 것이며, 티타늄(Ti)을 아르곤(Ar), 질소(N₂), 아세칠렌(C₂H₂) GAS와 혼합시키게 되면, BROWN색이나 GRAY색의 질화탄소티타늄(TiCN)의 도금층도 얻을 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 통상적인 건식도금 방법을 응용한 것으로, 높은 온도를 유지할 수 밖에 없는 통상의 방법과는 그 방법을 달리하여 열에 약한 ABS수지나 플라스틱도 변형없이 도금할 수 있도록 진공조의 최초 작업 시행온도도 상온에서 부터 시작하며, 20분간의 건식도금 시간도 온도가 올라가지 않도록 다단계로 나누어서 시행토록 한 것이다.

상기에서 살펴본 바와 같이 열에 약한 ABS수지나 플라스틱을 습식도금을 하지 않고, 건식도금을 하게 되면, 도금의 생명이라 할 수 있는 경도성 및 내마모성이 10배이상 우수해져 그 재질의 특성상 그 효용성은 무궁무진해지는 것으로, 습식도금과 본 발명의 건식도금에 의한 경도 및 내마모성을 비교하여 보면 다음과 같다.

① 경도비교

② 내마모성 비교

위 표에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 방법으로 건식도금을 행하게 되면 그 경도성 및 내마모성이 아주 우수하게 되어 장식기재의 특성상 그 적용범위 및 그 효율성은 엄청나게 높아지게 되는 것이다.

즉, 구입이 쉽고, 무게가 아주 가벼우면서도, 가격이 아주 싼 ABS수지나 플라스틱의 경우 그 외관을 아주 고급스러우면서도 내마모성 및 경도가 아주 우수하게 도금할 수가 있어, 그 사용범위에 있어서도, 귀걸이, 팔지, 목걸이, 반지, 브럿치, 가방부품, 신발부품등 장식구류 및 자동차부품, 전자제품의 부품, 수도부품, 식기류등 무구무진하게 널리 사용될 수 있는 것이다.

Claims

열에 약한 ABS수지나 플라스틱 장식기재를 금색(TiN)으로 건식 도금하기 위하여 통상의 건식도금장치인 진공조의 음극전극에 장식기재를 걸어 놓고, 이에 대응되도록 가열수단을 갖춘 Ti-Target를 설치하며, 반응 GAS 투입구에 아르곤(Ar) 및 질소(N₂) GAS를 투입하며, 10^-3-10^-5Torr로 하며, 석출속도는 0.01-0.02㎛/분으로 하되, 장식기재가 열에 의하여 변형되지 않도록 저온에서 행하는 통상의 건식도금(스팟타링 이온방식)에 있어서, 진공조(Chamber)의 최초 작업 시행온도를 상온에서 부터 시작하되, 건식도금 시간을 5분 도금, 10분 냉각, 5분 도금 10분 냉각 순으로 다단계로 나누어 도금하여 최고 온도가 80°가 넘지 않도록 도금하는 것을 특징으로 하는 ABS수지 및 플라스틱상의 건식도금 방법.
제1항에 있어서, 반응 GAS 투입구에 아르곤(Ar), 질소(N₂), 아세칠렌(C₂H₂) GAS를 투입하여 질화 탄소 티타늄(TiCN)의 도금층을 형성하여 GRAY색, BROWN색 도금층을 얻도록 하는 것을 특징으로 하는 ABS수지 및 플라스틱상의 건식도금 방법.