KR100838847B1 - Manufacturing method of hard coating with black color of titanium compound - Google Patents
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Abstract
본 발명의 티타늄 화합물의 경질 흑색 박막의 제조방법은, 전자석과 티타늄 타겟이 구비된 비평형 마그네트론 스퍼터링 증발원을 이용하여 기판에 티타늄 화합물 박막 제조방법에 있어서, 불활성 가스 분위기에서 전자석에 전류를 인가하고 티타늄 타겟에 전력을 인가하여 비평형 스퍼터링이 일어나게 하면서 기판에 바이어스 전압을 인가하여 기판상에 티타늄 계면층을 형성하는 단계; 및 상기 바이어스 전압을 낮춘 상태에서 질소와 탄소 가스를 1 : 3 내지 6의 비율로 주입하여 상기 티타늄 계면층상에 비전도성의 경질 흑색을 갖는 탄질화 티타늄 박막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라서, 본 발명은 기판상에 내마모 특성 및 장식성의 효과를 나타내는 티타늄 화합물 박막의 코팅함으로써 내마모성과 절연성 및 장식성을 동시에 이용가능한 장점이 있다.In the method for producing a hard black thin film of the titanium compound of the present invention, in the method for producing a titanium compound thin film on a substrate using an unbalanced magnetron sputtering evaporation source equipped with an electromagnet and a titanium target, an electric current is applied to the electromagnet in an inert gas atmosphere and the titanium Applying a bias voltage to the substrate while applying power to the target to cause unbalanced sputtering to form a titanium interface layer on the substrate; And injecting nitrogen and carbon gas at a ratio of 1: 3 to 6 in a state where the bias voltage is lowered to form a titanium carbonitride thin film having a non-conductive hard black film on the titanium interface layer. It is done. Accordingly, the present invention has the advantage that the wear resistance, insulation and decorative properties can be used simultaneously by coating a thin film of titanium compound showing the effects of wear resistance and decorative properties on the substrate.
스퍼터링 증발원, 티타늄 계면층, 티타늄 화합물층, 흑색 박막Sputtering evaporation source, titanium interface layer, titanium compound layer, black thin film
Description
도 1은 본 발명에 의한 피막 제조 장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 코팅층의 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 글로방전분광분석 데이터이다.
*도면의 주용 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 진공실 2 : 스퍼터링 증발원
3 : 전자석 4 : 티타늄 타겟
5 : 기판 6 : 기판 홀더
7 : 히터 8 : 셔터
9 : 기판 회전 장치 10 : 스퍼터링용 전원
11 : 바이어스용 전원 12 : 히터용 전원
13 : 가스 도입구 14 : 진공 게이지
21 : 모재 22 : 티타늄 계면층
23 : 티타늄 화합물층 1 is a schematic view of a film production apparatus according to the present invention,
2 is a block diagram of a coating layer according to an embodiment of the present invention,
3 is a glow discharge spectroscopic analysis data according to an embodiment of the present invention.
* Description of the code for the main part of the drawing *
1: vacuum chamber 2: sputtering evaporation source
3: electromagnet 4: titanium target
5: substrate 6: substrate holder
7: heater 8: shutter
9
11: bias power supply 12: heater power supply
13: gas inlet 14: vacuum gauge
21: base material 22: titanium interface layer
23: titanium compound layer
본 발명은 기판상에 내마모 특성 및 장식성의 효과를 나타내는 티타늄 화합물 박막의 제조 방법에 관한 것으로 보다 자세하게는 질소 및 탄소를 함유한 가스 분위기에서 비평형 마그네트론 스퍼터링 증발원을 이용하여 티타늄 타겟을 증발하면서 스퍼터링 방법을 이용하되, 가스 비율 및 바이어스 전압을 조절하여 경도 및 내마모성이 우수하고 절연체의 특성을 가진 티타늄 화합물의 경질 흑색 박막의 제조 방법에 관한 것이다.
흑색이나 금색 등의 색상을 구현하는 장식용 표면처리 방법에는 크게 양극산화 방법과 흑색의 피막을 코팅하는 방법으로 나눌 수 있다. 이 중에서 양극산화는 산성의 용액 속에 기판을 침지시킨 후 전류를 흘려 산소 이온을 기판으로 가속시켜 기판을 산화시킨 후 이 산화막의 두께에 따른 색상 변화 즉 간섭색을 이용하는 방법이다. 이 방법은 발색 후 피막에 존재하는 다량의 기공을 없애기 위해 별도의 후처리 공정이 필요하며, 습식 방법을 이용하므로 공해 유발 등의 문제점이 있다.
기판을 코팅 처리하여 흑색을 만드는 방법으로는 물리증착 방법과 화학증착 방법이 있으며 이들 증착 방법을 이용하면 금속, 유리, 세라믹, 플라스틱 등의 기판 표면에 금속, 화합물, 무기물, 혹은 유기물 고분자 등의 박막을 쉽게 형성시킬 수 있다. 현재 이들 증착 방법을 이용하여 질화티타늄과 같은 금색을 띠는 물질을 코팅하여 장식용에 널리 이용되고 있다. 최근에는 수요자의 다양한 요구와 패션의 고급화 추세에 맞추어 광택이 있는 흑색 표면처리 제품이 유행하면서, 이와 같은 요구에 부응하고자 다양한 방법으로 흑색을 만드는 기술이 개발, 발전되어 왔으며, 그 중에서도 티타늄 금속에 탄소, 질소, 산소 등을 반응시켜 흑색 박막을 제조하는 방법이 주종을 이루고 있다. 일본 특개소 62-218550에서는 금속에 적당량의 산소를 반응시켜 이온플레이팅을 행함으로써 산화물 주체의 흑색 박막을 제조하였다. 그러나 이 방법은 피막이 산화물만으로 이루어졌기 때문에 피막 자체가 깨지기 쉽고, 기판과의 밀착성 또한 열악하다는 단점을 가지고 있다. 또한, 일본 특개소 61-183458에서는 티타늄을 이용하되 질소와 탄소를 주성분으로 하여 여기에 산소를 티타늄 대비 40%이하로 하여 제조하였다. 그러나 이 방법은 막중의 금속 성분인 티타늄이 40%이하로 되어 피막의 박리가 일어나기 쉽고, 막의 밀착성이 떨어진다는 단점을 내포하고 있다. 본 발명자는 이들의 문제점을 해결하기 위한 것으로 탄화 티타늄이 검은빛을 띤 회색을 보임에 착안하여 금속인 티타늄을 50% 이상으로 하여 막의 밀착성 및 박리를 방지하며, 탄소와 산소의 함유량을 조절하여 흑색 박막을 제조(대한민국 특허 제088597호)하였으나 이 방법 역시 공정이 복잡하고 그 만큼 경제성이 저하된다는 단점이 있다.
티타늄 화합물 (질화티타늄, 탄화티타늄, 탄질화티타늄 등) 박막은 고강도, 고내식성, 고융점 등의 각종 기계적 활용을 위한 경질피막 및 공구의 표면 경화처리에 이용될 뿐만 아니라, 다양한 색상을 띠고 있기 때문에, 각종 액세서리 부품의 장식용 코팅 등에 널리 사용되고 있다. 또한, 티타늄 화합물 박막은 금속과 같은 전기전도성과 치밀한 조직을 가지고 있어 확산장벽으로서 반도체 제조 공정에도 사용되고 있는 등 그 용융 범위가 매우 넓다. 티타늄 화합물 박막의 제조에는 물리증착과 화학증착이 많이 사용되어 오고 있다.
물리증착에는 스퍼터링과 이온플레이팅이 있는데, 이중에서 스퍼터링은 불활성 가스 분위기에서 타겟에 고전압을 인가하여 플라즈마 방전을 발생시킨 후 플라즈마에 존재하는 불활성 가스 이온이 티타늄 타겟에 충돌하여 티타늄 원자를 떼어낸 후 용기에 들어있는 반응성 가스 (질소, 산소, 또는 탄소 등)와 반응시켜 기판에 박막을 증착하는 방법이다. 이온플레이팅은 질소 분위기에서 증발 물질을 이온화시키면서 동시에 기판에 음의 전압을 인가하여 높은 에너지로 가속시켜 기판에 티타늄 화합물 박막을 형성시키는 방법이다. 따라서, 지금까지 이와 같은 물리증착으로 질화티타늄이나 탄질화티타늄과 같은 색상을 띠는 물질을 코팅하여 장식용 및 내마모성 박막에 널리 이용(일본 특개소 61288062, 일본 특개소 6362865)하고 있다. 그러나 상기 스퍼터링의 경우 몇 가지 단점이 있는데, 그 중의 하나는 이온화율이 상대적으로 낮기 때문에 밀착성 및 막의 치밀성 그리고, 내식성 등이 충분하지 못하다는 것이며, 또 다른 단점으로는 기판 온도가 높다는 것이다. 다시 말하면 밀착성이 우수하고 화학양론이 잘 정의된 박막의 제조를 위해서는 기판을 통상 200 ℃ 이상으로 가열해야 하는데 이 경우 기판 재질의 선정에 문제가 발생하게 된다. 즉, 플라스틱이나 고분자와 같이 온도에 민감한 기판은 스퍼터링 방법에 의한 티타늄 화합물 박막의 제조가 불가능하다. 최근에는 이들 단점을 해결하기 위한 수단으로 이온플레이팅 장치에 별도의 이온빔원을 붙여 질소 이온빔을 조사하여 양질의 박막을 얻은 특허 (일본 특개소 2294470)가 있으나 이 방법은 기본적으로 이온플레이팅 방법을 그대로 이용하면서 별도의 이온빔원을 이용하고 있기 때문에 장치가 복잡해지고 플라즈마 내에 이온빔이 존재하여 이상 방전과 같은 현상의 발생 가능성 높다는 단점이 있다.
한편, 화학증착법은 티타늄 금속을 함유하는 가스와 반응성 가스를 고온의 용기에서 반응시켜 기판에 박막을 형성시키는 방법으로 이 방법 역시 기판을 고온으로 가열해야 한다는 단점이 있기 때문에 공구강과 같이 고온으로 가열하여도 변형이 가지 않는 재료 이외에는 그다지 널리 사용되고 있지 않다.
티타늄 화합물은 그 물질의 특성상 금속과 같은 전도성의 특징을 나타낸다. 즉, 전기가 잘 통하는 것이 일반적이다. 이러한 특징은 코팅에서도 동일하게 나타나며 따라서 지금까지의 티타늄 화합물은 전기 전도성을 가지는 물질만을 만들 수 있었고 이러한 전기적인 특성 때문에 절연성을 요구하는 부분에는 사용하지 못한다는 단점이 있었다. The present invention relates to a method for producing a titanium compound thin film exhibiting the effect of wear resistance and decoration on a substrate, and more particularly, sputtering while evaporating a titanium target using a non-equilibrium magnetron sputtering evaporation source in a gas atmosphere containing nitrogen and carbon. The present invention relates to a method of manufacturing a hard black thin film of a titanium compound having excellent hardness and wear resistance and controlling the gas ratio and bias voltage by using a method.
Decorative surface treatment methods for implementing colors such as black or gold can be largely divided into anodizing and coating a black film. Among these, anodization is a method of immersing a substrate in an acidic solution, flowing a current to accelerate oxygen ions to the substrate to oxidize the substrate, and then using a color change or interference color according to the thickness of the oxide film. This method requires a separate post-treatment process in order to remove a large amount of pores present in the coating after the color development, and there is a problem such as causing pollution due to the wet method.
As a method of coating a substrate to form a black color, there are physical vapor deposition and chemical vapor deposition. Using these vapor deposition methods, a thin film of a metal, a compound, an inorganic material, or an organic polymer may be formed on a substrate surface of a metal, glass, ceramic, or plastic. Can be easily formed. Currently, these coating methods are used to coat gold-like materials such as titanium nitride and are widely used for decoration. In recent years, as the glossy black surface treatment products are popular in accordance with the various demands of the consumers and the trend of high-class fashion, the technology of making black in various ways has been developed and developed. The main method is to produce a black thin film by reacting nitrogen, oxygen and the like. In Japanese Patent Laid-Open No. 62-218550, a black thin film of an oxide main body was prepared by ion plating by reacting an appropriate amount of oxygen with a metal. However, this method has a disadvantage in that the film itself is easily broken because the film is made of only oxide, and the adhesion to the substrate is also poor. In addition, in Japanese Patent Laid-Open No. 61-183458, titanium is prepared using nitrogen and carbon as the main components, and oxygen is less than 40% of titanium. However, this method has a disadvantage that titanium, which is a metal component in the film, is 40% or less, so that peeling of the film easily occurs, resulting in poor adhesion of the film. In order to solve these problems, the present inventors pay attention to the fact that titanium carbide exhibits a blackish gray color, and the titanium, which is a metal, is 50% or more to prevent adhesion and peeling of the film, and to control the content of carbon and oxygen, and thus the black thin film. (Korea Patent No. 088597), but this method also has the disadvantage that the process is complicated and the economical decrease.
Titanium compound (titanium nitride, titanium carbide, titanium carbonitride, etc.) thin films are used for hardening of hard coatings and tools for various mechanical applications such as high strength, high corrosion resistance, and high melting point, and have various colors. And decorative coatings for various accessory parts. In addition, the titanium compound thin film has an electrical conductivity similar to that of a metal, and is used in a semiconductor manufacturing process as a diffusion barrier. Physical vapor deposition and chemical vapor deposition have been widely used in the production of titanium compound thin films.
Physical vapor deposition includes sputtering and ion plating, in which sputtering generates a plasma discharge by applying a high voltage to the target in an inert gas atmosphere. It is a method of depositing a thin film on a substrate by reacting with a reactive gas (nitrogen, oxygen, or carbon) contained in a container. Ion plating is a method of forming a titanium compound thin film on a substrate by ionizing the evaporation material in a nitrogen atmosphere and simultaneously applying a negative voltage to the substrate to accelerate the energy. Therefore, until now, such physical vapor deposition is coated with a material having a color such as titanium nitride or titanium carbonitride and widely used in decorative and wear-resistant thin films (Japanese Patent Laid-Open No. 61288062, Japanese Patent Laid-Open No. 6362865). However, the sputtering has some disadvantages. One of them is that the adhesion and film density and corrosion resistance are not sufficient because the ionization rate is relatively low, and another disadvantage is that the substrate temperature is high. In other words, in order to manufacture a thin film having good adhesion and well-defined stoichiometry, the substrate should be heated to 200 ° C. or more, in which case, a problem occurs in selecting a substrate material. In other words, it is not possible to manufacture a titanium compound thin film by the sputtering method for a temperature sensitive substrate such as plastic or polymer. Recently, as a means to solve these shortcomings, there is a patent (Japanese Patent Laid-Open No. 2294470) which obtains a thin film of high quality by attaching a separate ion beam source to the ion plating apparatus and irradiating nitrogen ion beam. Since a separate ion beam source is used as it is, the device is complicated and an ion beam is present in the plasma, which may cause a phenomenon such as abnormal discharge.
Meanwhile, chemical vapor deposition is a method of forming a thin film on a substrate by reacting a gas containing titanium metal with a reactive gas in a high temperature container. This method also has a disadvantage in that the substrate must be heated to a high temperature, such as tool steel. Except for materials that do not deform, they are not widely used.
Titanium compounds exhibit conductivity characteristics such as metals due to the nature of the material. In other words, electricity is generally well communicated. This feature is the same in the coating, and thus the titanium compound has been able to make only a material having electrical conductivity, and thus cannot be used in areas requiring insulation because of this electrical property.
본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 질소 및 탄소를 함유한 가스 분위기에서 비평형 마그네트론 스퍼터링 증발원을 이용하여 티타늄 타겟을 증발하면서 적정 비율의 질소와 탄소 가스를 조절하고 전자석 및 바이어스 전압을 조절하여 비전도성과 내마모 특성 및 장식성의 효과를 나타내는 티타늄 화합물의 경질 흑색 박막의 제조 방법을 목적으로 한다. In the present invention to solve this problem, by using a non-equilibrium magnetron sputtering evaporation source in a gas atmosphere containing nitrogen and carbon to evaporate the titanium target to adjust the nitrogen and carbon gas in an appropriate ratio, and to adjust the electromagnet and bias voltage An object of the present invention is to provide a method for producing a hard black thin film of a titanium compound that exhibits the effect of non-conductivity, wear resistance, and decoration.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 티타늄 화합물의 경질 흑색 박막의 제조방법은, 전자석과 티타늄 타겟이 구비된 비평형 마그네트론 스퍼터링 증발원을 이용하여 기판에 티타늄 화합물 박막 제조방법에 있어서, 불활성 가스 분위기에서 전자석에 전류를 인가하고 티타늄 타겟에 전력을 인가하여 비평형 스퍼터링이 일어나게 하면서 기판에 바이어스 전압을 인가하여 기판상에 티타늄 계면층을 형성하는 단계; 및 상기 바이어스 전압을 낮춘 상태에서 질소와 탄소 가스를 1 : 3 내지 6의 비율로 주입하여 상기 티타늄 계면층상에 비전도성의 경질 흑색을 갖는 탄질화 티타늄 박막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때 질소와 탄소 가스의 비율을 1 : 3 내지 6이 바람직한데, 그 이유는 탄소 함유가스가 1 : 3 미만이거나 1 : 6을 초과하게 되면 흑색의 박막이 아닌 다른 색상의 피막이 만들어지기 때문이다.
보다 바람직하게는, 상기 전자석의 전류는 1 내지 3 A 인 것을 특징으로 한다. 전자석의 전류가 1A보다 낮으면 이온화율이 낮아 치밀한 막이 만들어지지 않으며 전류가 3A보다 높으면 코팅 영역이 좁아져 기판에서의 코팅 두께 편차가 커진다.
또한, 상기 탄질화 티타늄 박막의 형성시 바이어스 전압은 50 내지 200 V 인 것을 바람직하다. 바이어스 전압이 50V 미만이면 발명의 효과를 기대하기 어렵고, 200V 초과이면 재증발이 일어나 피막의 두께에 영향을 주기 때문이다.
바람직하게는, 상기 탄소 가스는 아세틸렌인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 설명한다.
본 발명은 비평형 마그네트론 스퍼터링 소스가 부착된 통상의 스퍼터링 장치에서 이루어 졌다. 도 1은 본 발명에 의한 피막 형성 장치의 개략도이다. 장치의 구성을 보면 진공실(1)내의 옆면에 스퍼터링 소스(2)와 전자석(3)이 설치되어 있고, 진공실 내부에는 티타늄 타겟(4)과 기판(5) 그리고 기판(5)을 지지하기 위한 기판홀더(6) 및 기판(5) 가열을 위한 히터(7)가 설치되어 있다. 그 외에 스퍼터링용 가스를 주입하기 위한 가스 도입구(13)와 스퍼터링 소스(2)에 전원을 인가하기 위한 스퍼터링용 전원(10) 및 기판(5)에 전압을 인가하기 위한 바이어스용 전원(11) 그리고 기판 가열에 사용되는 히터(7)용 전원(12) 장치가 표시되어 있다. 가스 도입구(13)에는 알곤과 질소 그리고 탄소 가스로서 아세틸렌 가스를 주입하도록 되어 있으며 알곤 가스는 기판(5)의 청정과 스퍼터링에서의 플라즈마를 유도하기 위한 것이며, 질소 및 아세틸렌은 흑색 박막인 탄질화티타늄 제조에서 반응성 가스로 사용된다.
이하 본 발명을 실시예와 표를 통해 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.
실시예 1은 본 발명의 목적을 이루기 위해 본 발명의 방법으로 경질 흑색 박막인 탄질화티타늄 박막을 제조한 경우이다. 이때 사용된 기판(5)은 거울처럼 연마된 스테인리스 강판으로, 진공실(1)에 장착하기 전 아세톤과 알코올을 이용하여 충분한 전처리를 거쳤다. 전처리를 거친 시편은 진공실(1)의 내부에 설치된 기판홀더(6)에 부착시키고, 티타늄 타겟(4)을 장착한 다음 진공펌프(도면에 표시하지 않음)를 이용하여 배기시켰다. 진공도가 10-6 토르 이하가 되면 기판(5)의 청정을 위해 알곤 가스를 100SCCM 주입하여 진공도가 6×10-2 토르가 되도록 조절한 후 기판 바이어스 전원(9)에 800 V의 전압을 인가하여 30분간 기판을 청정시켰다. 기판(5) 청정이 완료된 후 히터(7)를 이용하여 기판(5)의 온도를 200℃로 유지시킨 후, 가스 도입구(13)를 통해 알곤 가스를 주입하여 진공실(1)의 진공도를 3×10-3 토르로 유지시키면서 전자석(3)에 2A의 전류를 인가하고 스퍼터링용 전원(10)에 500V, 2A의 전력을 인가하여 플라즈마를 생성하였으며 동시에 바이어스용 전원(11)에 300V의 전압을 인가한 후 셔터(8)를 열어 5분간 티타늄을 증착시켰다. 상기 바이어스 전압을 300V로 인가한 것은 기판(5) 표면과 코팅층의 밀착력을 향상시키기 위한 것이다.
다음에 경질 흑색 박막인 탄질화티타늄을 제조하기 위해 셔터를 닫고 전자석(3)과 스퍼터링용 전원(10)의 조건은 그대로 유지한 상태에서 바이어스용 전원(11)의 전압을 100로 낮추고 반응성 가스인 질소 및 아세틸렌을 각각 30SCCM과 100SCCM을 주입하였다. 이러한 상태에서 공정이 안정화되면 다시 셔터(8)를 열어 30분간 증착 박막을 형성시켰다. 이렇게 제조된 박막은 제2도와 같은 구조로 만들어지면서 경질의 흑색 박막이 형성된다.
형성된 박막은 광택의 흑색을 나타내었으며 스크래치 시험에서 임계하중이 40N 이상이 되는 우수한 밀착성을 보였으며, 비커스 경도는 2500Hv 이상 그리고 108Ω·cm 이상의 전기 절연성을 나타내었다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 코팅층의 구성도이다. 코팅층의 구성은 기판인 모재(21) 위에 티타늄 계면층(22)이 형성되고, 그 위에 탄질화티타늄의 성분을 가진 티타늄 화합물층(23)이 형성된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 글로방전분광분석기를 이용하여 형성된 코팅층의 깊이 방향 성분 분포를 나타낸 것이다. 도 3에 의하면 깊이 방향으로 질소 와 탄소의 성분이 비교적 균일하게 포함되어 있으며 밀착력 향상을 위해 제조한 Ti 코팅층이 계면에서 큰 피크로 나타나고 있음을 알 수 있다. 이로 부터 경질 흑색성 박막은 탄소와 질소를 모두 포함하는 탄질화 티타늄으로 이루어져 있음을 알 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.Method for producing a hard black thin film of the titanium compound of the present invention for achieving the above object, in the method for producing a titanium compound thin film on a substrate using an unbalanced magnetron sputtering evaporation source provided with an electromagnet and a titanium target, in an inert gas atmosphere Applying a bias voltage to the substrate while applying current to the electromagnet and applying power to the titanium target to cause unbalanced sputtering to form a titanium interface layer on the substrate; And injecting nitrogen and carbon gas at a ratio of 1: 3 to 6 in a state where the bias voltage is lowered to form a titanium carbonitride thin film having a non-conductive hard black film on the titanium interface layer. It is done.
At this time, the ratio of nitrogen to carbon gas is preferably 1: 3 to 6, because when the carbon-containing gas is less than 1: 3 or exceeds 1: 6, a film of a color other than a black thin film is made.
More preferably, the current of the electromagnet is characterized in that 1 to 3 A. If the current of the electromagnet is lower than 1A, the ionization rate is low, and a dense film is not formed. If the current is higher than 3A, the coating area is narrowed, resulting in a large coating thickness variation on the substrate.
In addition, the bias voltage is preferably 50 to 200V when the titanium carbonitride thin film is formed. If the bias voltage is less than 50V, it is difficult to expect the effect of the invention, if it is more than 200V re-evaporation occurs to affect the thickness of the film.
Preferably, the carbon gas is characterized in that acetylene.
Hereinafter, the present invention will be described.
The present invention has been made in a conventional sputtering apparatus to which an unbalanced magnetron sputtering source is attached. 1 is a schematic view of a film forming apparatus according to the present invention. In the structure of the apparatus, the sputtering source 2 and the electromagnet 3 are provided on the side surface of the
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Tables.
Example 1 is a case where the titanium carbonitride thin film, which is a hard black thin film, was manufactured by the method of the present invention in order to achieve the object of the present invention. At this time, the substrate 5 used is a mirror polished stainless steel sheet, and has undergone sufficient pretreatment using acetone and alcohol before being mounted in the
Next, the shutter is closed to manufacture titanium black nitride, which is a hard black thin film, and the voltage of the
The formed thin film showed gloss black and showed good adhesion with a critical load of 40 N or more in the scratch test, and Vickers hardness showed electrical insulation of 2500 Hv or more and 10 8 Ω · cm or more.
2 is a block diagram of a coating layer according to an embodiment of the present invention. In the construction of the coating layer, the
Figure 3 shows the distribution of the depth component of the coating layer formed by using a glow discharge spectrometer according to an embodiment of the present invention. According to Figure 3 it can be seen that the components of nitrogen and carbon are contained relatively uniformly in the depth direction, and the Ti coating layer prepared for improving adhesion is shown as a large peak at the interface. From this, it can be seen that the hard black thin film is made of titanium carbonitride including both carbon and nitrogen.
The present invention described above can be embodied in many other forms without departing from the spirit or main features thereof. Therefore, the above embodiments are merely examples in all respects and should not be interpreted limitedly.
이상과 같이 구성된 본 발명의 티타늄 화합물의 경질 흑색 박막의 제조방법에 의하면, 내마모성은 물론 광택을 갖는 흑색을 구현함으로써 장식성이 향상되고, 박막의 비전도성에 의하여 절연을 요구하는 분야에 사용 가능하다는 장점이 있다.According to the manufacturing method of the hard black thin film of the titanium compound of the present invention configured as described above, by improving the wear resistance as well as the glossy black, the decorative properties are improved, it can be used in the field requiring insulation by the non-conductivity of the thin film There is this.
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