KR100439766B1

KR100439766B1 - 발색 티타늄과 지르코늄 합금 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100439766B1
Application number: KR10-2001-0010593A
Authority: KR
Inventors: 김우일
Original assignee: 주식회사 범일; 김우일
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2004-07-12
Also published as: KR20020069977A

Abstract

Ti와 Zr 합금을 소재의 표면에 이온 플레이팅 방법에 의하여 도금함으로써 다양한 색으로 발색 가능한 발색 티타늄 합금 및 그 제조방법이 개시된다. 그러한 발색 티타늄 합금 및 그 제조방법은 소재를 준비하고 연마, 세척하는 소재준비 단계와, 상기 소재를 진공챔버 내부에 장입하고 진공챔버의 내부를 진공으로 유지하고, 이 상태에서 Ti와 Zr 합금을 용해하여 기상상태로 하여 기상상태의 Ti와 Zr 합금 입자를 소재의 외부면에 증착시키는 이온 플레이팅 공정 혹은 스퍼터링 공정에 의하여 표면처리함으로써 Ti와 Zr 합금을 상기 소재의 표면에 증착하는 Ti와 Zr 합금층 형성단계와, 그리고 상기 Ti와 Zr 합금이 증착된 상기 소재를 양극으로 하여 전해액이 저장된 전해욕에 저장하고 직류전류를 통전시킴으로써 상기 Ti와 Zr 합금의 표면에 산화피막을 생성시키는 양극 산화법에 의하여 처리함으로써 산화피막을 형성하고, 통정되는 전류의 세기를 조절함으로써 다양한 색을 구현 가능한 발색단계를 포함한다.

Description

발색 티타늄과 지르코늄 합금 및 그 제조방법{COLOR TITANIUM-ZIRCONIUM ALLOY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 발색 티타늄과 지르코늄 합금 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소재의 표면에 Ti와 Zr을 도금하고 양극산화법에 의하여 발색시킴으로써 다양하고 선명한 색을 얻을 수 있는 발색 티타늄과 지르코늄 합금 및 그 제조방법에 관한 것이다.

티타늄(이하, Ti)은 가벼우면서도 강하고 내식성이 강한 특성을 갖는 원소이다. 따라서, Ti는 그 특성상 로켓이나 항공기, 화학공업용기, 전기전자부품, 공해관련 설비, 장신구 등 매우 다양한 분야에서 사용되고 있다.

이러한 Ti는 적당한 방법으로 표면처리를 함으로써 다양한 색을 구현할 수 있다. 즉, 가열 산화법, 화학 산화법, 양극산화법, 건식도금 등의 방법에 의하여 그 표면을 처리함으로써 발색, 경도증가, 내구성 연장 및 미장성이 증가한다.

특히, Ti는 다양한 색으로 발색할 수 있으므로 장신구 분야에 그 수요가 증가하고 있는 추세이다.

또한, 화학산화법은 Ti를 황산, 질산이나 불산 등의 무기산액 중에서 장시간 가열 처리하는 방법이지만, 얻을 수 있는 색상의 종류가 제한적이다.

가열 산화법은 대기상에서 Ti를 가열하여 간섭색을 나타내는 산화피막을 생성시키는 방법으로 가열온도와 가열시간에 따라 산화피막의 두께가 변화하여, 그 결과 간섭색의 색상이 변화한다. 이 방법에서는 간섭색의 미묘한 제어가 곤란하므로 색상변화가 적고 균일성이나 재현성이 저하된다.

양극 산화법은 전해액 중에서 Ti를 양극으로 해서 직류에서 전해하여 Ti 표면에 산화피막을 생성시키는 방법이다.

그러나, Ti를 발색시키는 경우, Ti의 표면에 이온 플레이팅 공정 등에 의하여 별도의 티타늄과 지르코늄 합금층을 형성하지 않고 Ti를 직접 표면처리 하는 경우, Ti의 채도로 인하여 색상이 연하고 선명하지 못하며 내마모성이 좋지 않은 문제점이 있다.

또한, Ti의 표면에 이온 플레이팅 방법 등에 의하여 Ti 만을 증착하여 양극산화처리를 하는 경우에도, 구현되는 색상이 선명하지 못한 문제점이 있다. TiO₂는 세라믹화 된 화합물이므로 양극산화 될 수 없다.

그리고, 비철금속에 Ti를 증착하여 양극 산화처리하는 경우, 일부 소재에 있어서는 하지도금 공정을 반드시 실시하여 이온 플레이팅을 하게 됨으로 생산비용이 증가하게 되므로 하지도금 공정을 실시할 필요가 없는 소재를 선택할 필요가 있다.

또한, 하지도금을 필요로 하는 소재에 있어서는, 일반적으로 니켈 도금을 하게 되는데, 최근에는 니켈 알레르기의 문제가 있어서 무니켈을 요구하는 추세이므로 이에 적절히 대응하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명은 양극산화처리시 보다 선명한 색상이 구현되는 Ti와 Zr을 소재의 표면에 증착시킴으로써 Ti의 경우보다 더 선명하고 다양한 색상의 구현이 가능하며 내마모성이 향상된 발색 티타늄과 지르코늄 합금 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 발색 티타늄과 지르코늄 합금을 제조하는 경우에 있어서 하지도금 공정을 수행하는 경우, 니켈 도금 공정을 선택적으로 생략하여 제조함으로써 무니켈 요구에 탄력적으로 대응할 수 있는 티타늄 합금 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다양한 소재를 선택함으로써 하지도금을 반드시실시하지 않아도 되는 소재를 선택하여 직접 이온 플레이팅 공정을 실시하게 됨으로 생산비용을 절감하고 소재 선택의 폭을 넓힐 수 있는 티타늄과 지르코늄 합금 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 양극 산화법에 있어서 직류전류의 전압을 변동시킴으로써 각 전압에 따라 다양한 색을 구현 가능한 티타늄과 지르코늄 합금 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발색 티타늄과 지르코늄 합금의 층 구조를 보여주는 개략도.

도 2는 도 1에 있어서, 티타늄 화합물층이 추가로 형성된 개략도.

도 3은 발색 티타늄과 지르코늄 합금을 제조하는 공정을 보여주는 흐름도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하지도금층이 형성된 발색 티타늄과 지르코늄 합금의 층 구조를 보여주는 개략도.

도 5는 도 4에 있어서, 티타늄 화합물층이 추가로 형성된 개략도.

도 6은 발색 티타늄과 지르코늄 합금을 제조하는 공정을 보여주는 흐름도.

본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은 소재를 준비하고 연마, 세척하는 소재준비 단계; 상기 소재를 진공챔버 내부에 장입하고 진공챔버의 내부를 진공으로 유지하고, 이 상태에서 Ti와 Zr 합금을 용해하여 기상상태로 하여 기상상태의 Ti와 Zr 합금 입자를 소재의 외부면에 증착시키는 이온 플레이팅 공정 혹은 스퍼터링 공정에 의하여 표면처리함으로써 Ti와 Zr 합금을 상기 소재의 표면에 증착하는 Ti와 Zr 합금층 형성단계; 그리고 상기 Ti와 Zr 합금이 증착된 상기 소재를 양극으로 하여 전해액이 저장된 전해욕에 저장하고 직류전류를 통전시킴으로써 상기 Ti와 Zr 합금의 표면에 산화피막을 생성시키는 양극 산화법에 의하여 처리함으로써 산화피막을 형성하고, 통정되는 전류의 세기를 조절함으로써 다양한 색을 구현 가능한 발색단계를 포함하는 발색 티타늄과 지르코늄 합금 제조방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 소재준비단계와 Ti와 Zr 합금층 형성단계의 사이에 하지도금 공정을 더 포함하며, 상기 하지도금 공정은 상기 소재를 알칼리 전해탈지하고, 청화동 도금 및 유산동 도금을 실시하고, 광택 니켈도금을 실시하고, 그리고, 금도금, 파라디움 도금, 파라디움 니켈합금 도금 중 어느 한 공정을 포함한다.

상기 소재준비단계와 Ti와 Zr 합금층 형성단계의 사이에, 상기 소재를 진공챔버 내부에 장입하고 진공챔버의 내부를 진공으로 유지하고, 이 상태에서 Ti을 용해하여 기상상태로 하여 기상상태의 Ti 입자를 소재의 외부면에 증착시키는 이온 플레이팅 공정에 의하여 상기 소재층의 상면에 Ti를 도금하여 Ti층을 형성하는 단계, 혹은 진공상태에서 Ti층을 형성한 후, TiN을 이온 플레이팅 공정에 의하여 Ti층의 상면에 TiN층을 형성하는 단계, 혹은 진공상태에서 Ti층을 형성한 후, TiCN을 이온 플레이팅 공정에 의하여 Ti층의 상면에 TiCN층을 형성하는 단계중 어느 하나를 추가로 포함한다.

상기 양극 산화법에 있어서, 전해액은 인산(Phosphoric Acid-H₃PO₄) 0.1 - 5mol/ℓ, 황산(Sulfuric Acid-H₂SO₄) 0.1 - 5mol/ℓ의 혼합욕에, 황산코발트(Ⅱ), 황산니켈(Ⅱ), 황산동(Ⅱ), 황산크롬(Ⅲ), 황산철(Ⅲ), 황산 알루미늄 및 황산아연을 첨가한다.

또한, 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은 금, Ti, 스테인레스 스틸, 텅스텐 카바이드, 세라믹, 유리, 플라스틱, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 중 어느 한 소재를 연마, 세척하고, 상기 소재를 진공챔버 내부에 장입하고 진공챔버의 내부를 진공으로 유지하고, 이 상태에서 Ti와 Zr 합금을 용해하여 기상상태로 하여 기상상태의 Ti와 Zr 합금 입자를 소재의 외부면에 증착시키는 이온 플레이팅 공정에 의하여 표면처리함으로써 Ti와 Zr 합금을 상기 소재의 표면에 증착하고, 그리고 상기 Ti와 Zr 합금이 증착된 상기 소재를 양극으로 하여 전해액이 저장된 전해욕에 저장하고 직류전류를 통전시킴으로써 상기 Ti와 Zr 합금의 표면에 산화피막을 생성시키는 양극 산화법에 의하여 처리함으로써 1μ이상의 두께를 갖는 산화피막을 형성하여 직류전압에 따라 다양한 색으로 발색 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 티타늄과 지르코늄 합금의 제조방법을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발색 티타늄과 지르코늄 합금의 층 구조를 보여주는 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 발색 티타늄과 지르코늄 합금을 제조하는 공정을 보여주는 흐름도이다.

도시된 바와 같이, 발색 티타늄과 지르코늄 합금은 가장 하부에 위치하는 소재층(10)과, 상기 소재층(10)의 상면에 도금되는 Ti, Zr 합금층(20)과, 상기 Ti, Zr 합금층(20)의 상면에 양극산화법에 의하여 형성되어 선명하고 다양한 색으로 발색되는 산화 피막층(30)을 포함한다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예로써, 상기 소재층(10)과 Ti,Zr 합금층(20)의 사이에는 선택적으로 티타늄 화합물층이 추가로 형성될 수도 있다. 즉, 소재층(10)의 상면에 Ti층(12)을 형성한 후, Ti,Zr 합금층(20)을 형성할 수도 있으며, 소재층(10)의 상면에 Ti층(12)을 형성한 후, TiN층(14)을 형성할 수 있다. 또는, 소재층(10)의 상면에 Ti층(12), TiN층(14), TiCN층(16)의 순서로 도금하고 Ti,Zr 합금층(20)을 형성할 수도 있다.

이러한 구조를 갖는 발색 티타늄과 지르코늄 합금은 도 2에 도시된 제조공정에 의하여 제조된다. 즉, 상기 발색 티타늄과 지르코늄 합금 제조단계는 소재준비단계(S100)와, 준비된 소재에 이온 플레이팅 방법에 의하여 Ti와 Zr 합금을 도금하는 Ti와 Zr 합금층 형성단계(S200)와, 상기 Ti와 Zr 합금층(S200)이 도금된 소재를 양극산화법에 의하여 다양한 색을 발색시키는 산화피막층 형성단계(S300)를 포함한다.

상기 소재준비단계(S100)에서는 발색하고자 하는 소재를 준비하여 그 표면을 매끄럽게 연마한다.

이때, 상기 소재는 Ti를 비롯하여 금, 은, 동, 아연, 니켈, 스테인레스 스틸, 텅스텐 카바이드, 세라믹, 유리, 알루미늄, 플라스틱, 브라스(brass) 등을 포함하게 된다.

그리고, 준비된 소재에 묻어있는 기계유 등의 이물질을 제거하기 위해 세척을 실시하게 되는데 주로 유용성 용제를 이용한 세척 방법등이 사용되지만, 본 발명에서는 소재를 트리크로로 에틸렌속에 담그고 초음파를 이용하여 세척하는 방법을 사용한다.

소재가 선택된 후 Ti와 Zr 합금층 형성단계(S200)가 진행된다. 상기 Ti와 Zr 합금층 형성단계(S200)에서는 선택된 소재들을 이온 플레이팅 공정에 의하여 그 외부면에 Ti와 Zr합금을 도금하게 된다. 이때, 소재의 표면에 Ti와 Zr을 직접 이온 플레이팅에 의하여 증착할 수도 있고, 하지도금 후 이온 플레이팅을 실시할 수도 있다.

즉, 상기 소재들을 직접 이온 플레이팅이 가능한 소재와 하지도금을 거친 후 이온 플레이팅을 하여야만 하는 소재로 구분하게 된다.

직접 이온 플레이팅이 가능한 소재는 금, Ti, 스테인레스 스틸, 텅스텐 카바이드, 세라믹, 유리, 플라스틱, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 등이며, 하지도금을 거쳐야만 하는 소재는 은, 동, 아연, 니켈, 브라스, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 등이다. 즉, 하지도금은 일반적으로 대기중에서 산화가 잘 되는 성질을 갖는 소재에 적용되며 습식전기 도금법에 의하여 가능하다. 물론, 하지도금을 하여야만 하는 소재들은 하지도금 후 이온 플레이팅을 실시하게 된다.

먼저, 직접 이온플레이팅 방법에 의하여 Ti 와 Zr 합금을 도금하는 과정을 설명하기로 한다.

이온 플레이팅 방법은 P.V.D(Physical Vapour Deposition) 분야에 속하는 방법중의 하나로 고진공의 챔버내부에 소재를 장입하고, 통전이 되는 소재는 통전을 하고, 통전이 안 되는 소재는 그대로 E.B.G(Electron Beam Gun)를 이용하여 증착 하고자 하는 용재를 녹여 소재의 표면에 기상 증착하는 방법이다.

일반적으로 진공증착에서는 증착물질에서 증발한 분자(원자)가 곧 바로 피도금체의 표면에 날아와 퇴적하는데 그치는 반면, 이온플레이팅의 경우 증발분자들이 기판에 날아와서 높은 에너지로 퇴적한 입자를 전기적으로 격렬하게 끌어 당기기 때문에 진공증착보다 훨씬 치밀하고 단단한 막을 형성한다.

상기 이온 플레이팅 방법에 있어서, 일반적으로 용재로서는 티타늄(Ti)을 사용하며, gas와 화합하여, 티타늄 나이트 라이드(TiN), 티타늄 카바이드 나이트 라이드(TiCN)를 선택적으로 할 수 있는데, 색상이 제한되어 있고, 또한, Ti만 증착하였을 경우에는 색상이 연하고 선명치 않아 색의 발색이 좋지 않으므로, 본 발명에서는 Ti와 Zr합금을 용재로 하여 이온 플레이팅 방법에 의하여 소재층의 상면에 올리게 된다.

Ti와 Zr합금에 의하여 이온 플레이팅을 하는 과정을 설명하면, 먼저 진공챔버 내부에 구비된 랙크(rack)에 소재를 장입하게 된다. 이때, 상기 랙크는 회전 가능한 구조를 가짐으로서 기상 증착시 기화된 용재가 소재의 표면에 보다 균일하고 효율적으로 증착 되도록 한다.

소재 장입 후, 진공챔버를 소정의 조건으로 설정하게 된다. 즉, 내부의 진공압은 바람직하게는 4×10^-5Torr로 유지하고, 전자총은 270도 편향을 사용하고, 이온화 전압은 40V, 전류 70A, 기판전압 200V, 열전자 전류 30A로 설정하게 된다. 이와 같은 조건에서 이온 플레이팅 작업을 실시하게 되면, Ti와 Zr 합금이 전자빔에 의하여 용해되어 기상상태가 되고, 이러한 기상상태의 Ti와 Zr 합금 입자가 소재의외부면에 증착된다. 이때, 소재의 증착두께는 최소 1μ이상을 유지한다. 1μ이하의 경우는 그 두께가 얇음으로써 양극산화와 내부식성의 문제가 발생할 수도 있기 때문이다.

상기한 바와 같이 소정시간 이온 플레이팅 방법을 실시함으로써 소재의 외부면에 Ti와 Zr 합금층을 형성하게 된다.

Ti와 Zr 합금층을 형성하는 경우에 있어, 상기한 이온 플레이팅 방법 뿐만 아니라, 스퍼터링 방법에 의하여도 가능함은 물론이다.

한편, 하지도금을 먼저 실시한 후, 이온 플레이팅 작업을 하게 되는 과정이 도 4 및 도5 에 도시된다.

도시된 바와 같이, 소재 선택 후, 소재를 하지 도금하기 위하여 렉크(Rack)에 장착(S105)한다. 그리고, 하지도금을 하기 위하여 알칼리 전해 탈지(S110)를 50도 정도에서 실시하고, 잔류 알칼리 약품을 제거하기 위해 2회 이상 수세(S120)를 한다. 그리고, 소재를 중화시키기 위하여 산세(S120)를 하고, 산세약품을 제거하기 위하여 수세를 2회 이상 실시한다. 그리고, 소재의 외부면에 형성된 핀홀(Pin hole)을 메우기 위하여 청화동 도금(S130)을 실시하며, 청화동 도금조에서 묻은 잔류 약품을 제거하기 위해 수세를 3회 이상 실시(S140)한다. 청화동 도금(S130) 후, 제품의 조도를 향상시키고 핀홀을 메우기 위해 유산동 도금을 실시(S150)하며, 또한 잔류 약품을 제거하기 위해 수세를 3회 이상 실시(S160)한다. 유산동 도금(S150) 후, 광택 니켈 도금을 실시(S170)함으로써 제품의 조도 및 경도를 높이고 핀홀을 메우게 된다. 광택 니켈 도금(S170) 후 잔류 약품을 제거하기 위해 또수세를 3회 이상 실시(S180)한다. 근래에는 이러한 광택 니켈 도금(S170)을 생략하는 경우가 있는데, 이는 니켈 알레르기가 생기는 사람이 있기 때문에 악세서리와 같은 제품이 인체에 닿는 경우 발생할 수도 있는 알레르기의 발생을 방지하기 위함이다. 유럽 등지에서는 100％ 무니켈 제품을 요구하는 경우가 증가하는 추세이다.

상기 광택니켈 도금(S170) 후, 금도금, 파라디움 도금, 파라디움 니켈합금 도금(S190) 등을 선택적으로 실시하게 된다.

금도금 및 파라디움 도금의 경우는 가격이 고가이므로 특수한 경우를 제외하고는 잘 실시하지 않으며, 일반적으로 파라디움 니켈합금 도금을 주로 실시하게 된다. 상기 도금 실시 후, 3회 이상 수세(S195)함으로써 잔류 약품을 제거하게 되며 건조함으로써 하지 도금 공정을 완료하게 된다.

상기와 같이 하지도금 공정에 의하여 소재층(10)의 상면에 하지 도금층(15;도4)을 형성하고, 직접 이온 플레이팅 방법에 있어서와 동일하게 Ti와 Zr 합금층(20)을 형성한다.

물론, 상기 하지도금층(15)을 형성한 후, 하지도금층(15)의 상면과 Ti와 Zr 합금층(20)의 사이에 상기 직접 이온 플레이팅의 경우와 같이, 티타늄 화합물층을 추가로 형성할 수도 있다. 즉, 하지도금층(15)의 상면에 Ti층(16)을 형성한 후, Ti,Zr 합금층(20)을 형성할 수도 있으며, 하지도금층(15)의 상면에 Ti층(16)을 형성한 후, TiN층(17)을 형성할 수 있다. 또는, 하지도금층(15)의 상면에 Ti층(16), TiN층(17), TiCN층(18)의 순서로 도금하고 Ti,Zr 합금층(20)을 형성할 수도 있다.

상기한 바와 같이, 소재는 그 특성에 따라 직접 이온 플레이팅 공정을 실시할 수도 있고, 또한 하지공정을 거친 후 이온 플레이팅 공정을 실시할 수도 있다. 따라서, 소재에 따라 적절하게 선택하여 실시하게 된다.

이온 플레이팅 공정 후, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 양극 산화법을 실시하여 산화피막을 형성함으로써 소재를 다양한 색으로 발색하게 된다.

즉, 전해액 중에서 Ti와 Zr 합금을 양극으로 해서 직류에서 전해하여 Ti와 Zr 합금의 표면에 산화피막을 생성시키게 된다.

이때, 전해액은 인산(Phosphoric Acid-H₃PO₄) 0.1 - 5mol/ℓ, 황산(Sulfuric Acid-H₂SO₄) 0.1 - 5mol/ℓ의 혼합욕에, 황산코발트(Ⅱ), 황산니켈(Ⅱ), 황산동(Ⅱ), 황산크롬(Ⅲ), 황산철(Ⅲ), 황산 알루미늄 및 황산아연 등을 첨가한 전해욕을 사용한다. 그리고, 욕온은 25도로 설정하고, 음극은 Ti판, 극간거리는 6-8㎝ 이며, 통전방법은 5 내지 250V이며 1A/dm²혹은3A/dm²의 정전류 밀도에서 승압한 후 자동적으로 정전압 제어로 전환하여 다시 5분간 통전한다.

전류가 흐르게 되면, 양극의 티타늄과 지르코늄 합금 표면에 산화피막이 성장하여 양극산화피막이 형성된다. 정전압으로 양극산화를 행하면 시간의 경과와 함께 전류가 점점 감소하고 결국 극미소 전류밖에 흐르지 않게 된다. 즉, 정전압으로 양극산화를 행하면 그 전압에 대응하는 절연내압을 가진 산화피막이 형성하고, 산화피막의 성장은 멈추게 된다. 따라서, 정전압에 의하여 고유의 두께의 산화피막이 가능하기 때문에 색조를 제어할 수 있다. 이때, 직류전압에 따른 색상은 다음과 같다.

10V:연한 황토, 20V:진한청색, 30V:청색, 40V:연한청색

50V:연한 황색, 60V:황색, 70V:연한자색, 80V:진한 보라, 90V:녹색

상기한 바와 같이 전류를 통전하여 산화피막층을 형성함으로써 다양한 색을 발색하게 되고, 소정시간 후, 전해욕조에서 소재를 끄집어내고, 수세를 2회 이상 실시하여 약품 잔류물을 제거, 건조시킴으로써 다양한 색이 구현 가능한 발색 티타늄과 지르코늄 합금이 제조된다. 상기한 바와 같이 제조된 발색 Ti와 Zr 합금은 그 표면경도가 향상되고 내마모성이 향상된다. 또한, 다음과 같은 시험 결과가 나왔다.

1. 산화피막의 밀착시험

제 품	90도 및 180도 구부림 시험	비 고
1. Ti 소재 양극 산화법 제품2. SUS 소재 양극산화법 제품3. Brass 소재 양극 산화법 제품	양 호양 호양 호

2. 5％ 식염수 속에서의 시험

제품 시험방법	5％ 식염수	비 고
1. Ti 소재 양극 산화법 제품2. SUS 소재 양극산화법 제품3. Brass 소재 양극 산화법 제품	양 호양 호양 호	온도:40℃시간:50시간

3. 3％NaOH(가성소다) 용액속에서의 시험

제품 시험방법	3％NaOH	비 고
1. Ti 소재 양극 산화법 제품2. SUS 소재 양극산화법 제품3. Brass 소재 양극 산화법 제품	양 호양 호양 호	온도:상온시간:50시간

4. 인공땀 용액 속에서의 시험

제품 시험방법	인공땀 용액	비 고
1. Ti 소재 양극 산화법 제품2. SUS 소재 양극산화법 제품3. Brass 소재 양극 산화법 제품	양 호양 호양 호	온도:상온시간:24시간

* 인공땀의 성분내역(100％ 원액)

1. 식염(NaCl) ------ 9.9g

2. 요소(NH₂CONH₂) ------ 1.7g

3. 맥아당(C₁₂H₂₂O₁₁,H₂O) ------ 0.22g

4. 황화나트륨(NA₂S₉H₂0) ------ 0.8g

5. 암모니아수(NH₄OH) ------ 0.18㎖

6. 젖산(CH₃CH(OH)COOH) ------ 1.1㎖

이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발색 티타늄과 지르코늄 합금 및 그 제조방법은 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, Ti와 Zr 합금을 이온 플레이팅 방법에 의하여 소재의 표면에 올리고, 양극산화법에 의하여 처리함으로써 다양하고 선명한 색을 얻을 수 있음으로 디자인에 맞는 세련된 고품질의 장신구를 제조하여 고부가가치의 창출이 가능하다.

둘째, Ti와 Zr 합금을 입힘으로써 내부식성, 표면경도, 내마모성이 향상되어 내구성이 우수한 제품을 생산할 수 있는 장점이 있다.

셋째, 하지도금이 가능한 소재 뿐만 아니라, 하지도금을 하지않고도 직접 이온 플레이팅이 가능한 소재를 선택함으로써 소재 선택의 폭이 넓어진 장점이 있다.

넷째, 양극 산화법에 있어서, 직류전류의 전압을 적절히 조절함으로써 각 전압에 따라 발색되는 색을 다양화 할 수 있는 장점이 있다.

다섯째, 하지도금 공정에 있어서, 니켈도금 공정을 생략함으로써 수요자의 무니켈 도금 장신구 요청에 탄력적으로 대응할 수 있는 장점이 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구의 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims

(정정) 소재를 준비하고 연마, 세척하는 소재준비 단계;

상기 소재 준비 단계 후, 상기 소재의 표면에 하지도금 공정을 실시하는 단계와;

표면이 하지도금 된 상기 소재를 진공챔버 내부에 장입하고 진공챔버의 내부를 진공으로 유지하고, 이 상태에서 Ti와 Zr 합금을 용해하여 기상상태로 하여 기상상태의 Ti와 Zr 합금 입자를 소재의 외부면에 증착시키는 이온 플레이팅 공정 혹은 스퍼터링 공정에 의하여 표면처리함으로써 Ti와 Zr 합금을 상기 소재의 표면에 증착하는 Ti와 Zr 합금층 형성단계; 그리고

상기 Ti와 Zr 합금이 증착된 상기 소재를 양극으로 하여 전해액이 저장된 전해욕에 저장하고 직류전류를 통전시킴으로써 상기 Ti와 Zr 합금의 표면에 산화피막을 생성시키는 양극 산화법에 의하여 처리함으로써 산화피막을 형성하고, 통전되는 전류의 세기를 조절함으로써 다양한 색을 구현 가능한 발색단계를 포함하는 발색 티타늄과 지르코늄 합금 제조방법.
(정정) 제 1항에 있어서, 상기 하지도금 공정은 상기 소재를 알칼리 전해탈지하고, 청화동 도금 및 유산동 도금을 실시하고, 광택 니켈도금을 실시하고, 그리고, 금도금, 파라디움 도금 중 어느 한 공정을 포함하는 발색 티타늄과 지르코늄 합금 제조방법.
(정정) 제1 항에 있어서, 상기 소재준비 단계와, Ti와 Zr 합금층 형성단계의 사이에, 상기 소재 혹은 하지 도금된 소재를 진공챔버 내부에 장입하고 진공챔버의 내부를 진공으로 유지하고, 이 상태에서 Ti을 용해하여 기상상태로 하여 기상상태의 Ti 입자를 소재의 외부면에 증착시키는 이온 플레이팅 공정에 의하여 상기 소재층의 상면에 Ti를 도금하여 Ti층을 형성하는 단계, 혹은 진공상태에서 Ti층을 형성한 후, TiN을 이온 플레이팅 공정에 의하여 Ti층의 상면에 TiN층을 형성하는 단계, 혹은 진공상태에서 Ti층을 형성한 후, TiCN을 이온 플레이팅 공정에 의하여 Ti층의 상면에 TiCN층을 형성하는 단계중 어느 하나를 추가로 포함하는 발색 티타늄과 지르코늄 합금 제조방법.
(정정) 제1 항에 있어서, 상기 양극 산화법에 있어서, 전해액은 인산(Phosphoric Acid-H₃PO₄) 0.1 - 5mol/ℓ, 황산(Sulfuric Acid-H₂SO₄) 0.1 - 5mol/ℓ의 혼합욕에, 황산코발트(Ⅱ), 황산니켈(Ⅱ), 황산동(Ⅱ), 황산크롬(Ⅲ), 황산철(Ⅲ), 황산 알루미늄 및 황산아연 중 하나를 첨가하는 발색 티타늄과 지르코늄 합금 제조방법.
(정정) 금, Ti, 스테인레스 스틸, 텅스텐 카바이드, 세라믹, 유리, 플라스틱, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 중 어느 한 소재를 연마, 세척하고, 상기 소재의 표면에 하지도금을 실시하며, 하지도금된 상기 소재를 진공챔버 내부에 장입하고 진공챔버의 내부를 진공으로 유지하고, 이 상태에서 Ti와 Zr 합금을 용해하여 기상상태로 하여 기상상태의 Ti와 Zr 합금 입자를 소재의 외부면에 증착시키는 이온 플레이팅 공정에 의하여 표면처리함으로써 Ti와 Zr 합금을 상기 소재의 표면에 증착하고, 그리고 상기 Ti와 Zr 합금이 증착된 상기 소재를 양극으로 하여 전해액이 저장된 전해욕에 저장하고 직류전류를 통전시킴으로써 상기 Ti와 Zr 합금의 표면에 산화피막을 생성시키는 양극 산화법에 의하여 처리함으로써 1μ이상의 두께를 갖는 산화피막을 형성하여 직류전압에 따라 다양한 색으로 발색 가능한 발색 티타늄과 지르코늄 합금.
(신설) 제5 항에 있어서, 하지 도금된 상기 소재를 진공챔버 내부에 장입하고 진공챔버의 내부를 진공으로 유지하고, 이 상태에서 Ti을 용해하여 기상상태로 하여 기상상태의 Ti 입자를 소재의 외부면에 증착시키는 이온 플레이팅 공정에 의하여 상기 소재층의 상면에 Ti를 도금하여 Ti층을 형성하거나, 혹은 진공상태에서 Ti층을 형성한 후 TiN을 이온 플레이팅 공정에 의하여 Ti층의 상면에 형성하거나, 혹은 진공상태에서 Ti층을 형성한 후, TiCN을 이온 플레이팅 공정에 의하여 Ti층의 상면에 TiCN층을 형성하는 단계중 어느 하나를 추가로 포함하는 발색 티타늄과 지르코늄 합금.