KR100839644B1 - 조명등 케이스의 금속코팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 진공챔버를 사용하여 조명등 케이스에 스퍼터링방법과 진공증착법을 이용하여 금속박막을 적층하여 열에 강한 조명등 케이스 또는 작업등의 보호망을 제조하는 방법이다.

본 발명은 하나의 챔버 내에서 스퍼터링과 진공증착 수단을 동시에 수행할 수 있는 증착법을 이용하여 합성수지 상에 금속박막을 코팅하는 방법에 있어서, 조명등 케이스의 표면에 Al, Ag, Cu, Ni, Cr, Ti, W, 스테인레스강 등 금속 또는 금속합금 중에서 하나 이상 선택하여 금속피막을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 합성수지에 금속물질을 얇게 코팅시킴으로써 조명등 또는 작업등에서 발산되는 열에 강한 조명등 케이스 또는 작업등 보호망을 제공함으로써 기존의 철제, 알루미늄, 스테인레스강 등에 비해 생산성이 용이하고 원가가 절감되며, 매우 가벼워 작업성이 용이한 효과가 있다.

진공증착법, 금속, 합성수지, 코팅방법

Description

조명등 케이스의 금속코팅방법{metal deposition method of lighting lamp case}

도 1 본 발명에 의한 배럴 증착형 진공증착장치의 개략도

도 2 스퍼터링 타겟의 단면도

도 3 이바포레이션증착장치의 개략도

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 ; 스퍼터링장치 11, 12, 13 ; 스퍼터링 타겟

14, 15, 16 ; 고전압 전원장치 17 ; 배럴

18 ; 합성수지 모재 20 ; 이바포레이션장치

21, 22, 23,24, 25, 26 ; 이바포레이션타겟

30 ; 진공용기 31 ; 구동부

본 발명은 하나의 진공챔버를 사용하여 조명등 케이스 또는 작업등 보호망에 스퍼터링방법과 진공증착방법 등을 이용하여 금속물질을 코팅하여 열에 강한 조명등 케이스 또는 작업등 보호망을 제조하는 방법이다.

종래의 조명등 및 작업등의 케이스는 알루미늄, 스테인레스강 등 금속 재질로 사용하였으나, 매우 무겁고 생산원가가 비싸 작업현장에서 실제 사용하기가 불편하였다.

그리고 PVC 등 합성수지의 조명등 케이스 또는 작업등 보호망은 철제에 비해 매우 가벼우나, 조명등에서 발산되는 열에 의해 휨현상 등이 발생되고 또한 열에 약하여 외부에서 약간의 충격 등을 가하면 부서지거나 파손되는 경향이 있어 장시간 사용할 수 없는 단점이 있었다.

특히, 야외용 조명등, 작업등의 경우 철제로 조명등 케이스 또는 작업등 보호망을 제작하는 경우에는 녹이 슬거나 부식 등의 우려가 많고 무거워 작업이 용이하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 하나의 진공 챔버를 사용하여 조명등 케이스 또는 작업등 보호망 등의 표면에 스퍼터링방법과 진공증착방법 등을 이용하여 금속물질을 얇게 코팅하 여 열에 강한 조명등 케이스 또는 작업등 보호망을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 조명등 및 작업등의 케이스를 합성수지로 제작하여 스퍼터링방법과 진공증착법 등을 이용하여 스테인레스강, 은, 알루미늄, 니켈, 구리, 텅스텐, 탄탈륨 등의 금속 또는 금속합금을 하나 이상 선택하여 조명등 케이스 또는 작업등 보호망의 합성수지 표면에 금속물질을 얇게 코팅하는 것을 특징으로 한다.

종래에는 무전해 도금법을 이용하여 모재에 금속피막을 형성하였는데 피막재료로써 촉매성이 강한 주기율표 Ⅷ족, 예를 들어 Ni, Co 등의 비철금속을 사용하였으나, 상기 무전해 도금법은 도금공정 중 도금액에 화학환원제를 첨가하여 사용함으로써 환경오염 문제를 야기시켰고, 도금액 속에 모재를 담궈 피막층을 형성하는 상기방법으로는 선택적인 단면 도금이 불가능하여 단면 도금을 실시해야 할 경우 도금면 이외의 다른 면은 마스킹(masking)하여 단면 도금을 실시해야 하므로 생산성이 저하되어 원가의 상승요인이 되었다. 특히, 상기 무전해 도금법에서는 합금류를 도금할 수 없어 이에 대체기술개발이 시급히 대두되게 되었다.

또한 최근 선진국에서는 진공증착기술이 크게 산업화되고 전자파 방해차단을 위한 여러 방법들이 연구되고 있으며, 이들 중 진공상태하에서 타겟의 금속입자를 방출시켜 모재 표면에 금속박막을 적층하는 일반증착법은 대전방지와 표면보호를 위해 개발된 피막 형성방법으로 작업압력이 10­³ torr영역이어서 타겟으로부터 방출된 증착입자가 진공실내의 스퍼터 가스와 충돌, 산란되는 효과가 커 모재 표면에 균일한 두께의 금속박막층을 형성하기 어려웠다.

본 발명과 관련하여 적용된 증착방법에 대하여 구체적으로 살펴보면, 금속을 얇게 코팅하는 기술은 물리적인 방법을 이용하는 PVD(Physical vapour deposition)과 화학적 방법을 이용하는 CVD(Chemical vapour deposition)으로 분류할 수 있다. PVD는 CVD에 비해 작업조건이 깨끗하고, 진공상태에서 저항열이나 전자빔, 레이저빔 또는 플라즈마를 이용하여 고체상태의 물질을 기체상태로 만들어 기판상에 직접 코팅시키는 방법이다.

본 발명에서는 PVD방법을 이용하였으며, PVD방법 중에서 열증착(Evaporation)방법, 전기가열식 진공증착방법과 스퍼터링방법을 사용하였고, 진공증착법은 열증착방법과 전자빔 증착방법 중에서 열에 의한 증착법을 사용하였다.

즉 스퍼터링방법은 저온에서 증착과정을 수행하며, 증착물질이 직선운동을 하므로 플라즈마에 노출되지 않는 부위는 증착되지 않아 단면 피막이 용이하며, 피막 재료에 관계없이 전도성 피막형성이 가능하고 밀착성과 두께의 균일성이 뛰어난 금속피막층을 형성할 수 있다.

스퍼터링방법은 진공실내에 타겟과 합성수지 모재(18)를 대향되게 설치하고 타겟의 위쪽에 자석의 N극 및 S극이 교대로 오도록 배치하며, 타겟쪽에는 음극이, 합성수지 모재(18)쪽에는 양극이 오도록 회로를 구성한 자성 스퍼터링장치를 사용하여 전기를 흘려 보내면 플라즈마 방전이 일어나고 이온이 타겟을 타격하여 합성수지 표면에 증착된다.

도1에서 보는 바와 같이 본 발명은 원통형 배럴 내부에 자성 스퍼터링장치와 이바포레이션(Evaporation)증착장치(20)로 구성된다.

상기 장치에 있어서 합성수지 모재(18)가 내주면에 부착되는 원통형 배럴(17)가 상기 배럴을 회전운동 시킬 수 있는 구동부(31)와, 상기 배럴 내부에 일정한 간격을 두고 스퍼터링을 위한 다수 개의 타겟(11)(12)(13)과, 상기 스퍼터링에 의한 타겟에 플라즈마를 발생시키기 위한 전압을 공급하는 고전압 전원장치와, Evaporation에 의한 다수 개의 타겟(21)(22)(23)(24)(25)(26)으로 구성된다.

상기 원통형 배럴증착형 스퍼터링장치로 스테인레스강 증착용 타겟(11)과 Ni증착용 타겟(12) 또는 Ti증착용 타겟(13)으로 구분하여 스테인레스 강판과 Ni강판 또는 Ti강판을 부착시킨다. 이 때 코팅의 두께에 따라 스퍼터링에 의한 타겟을 1개는 스테인레스강용, 1개는 Ni용, 1개는 Ti용 등으로 각각 사용할 수 있고 또한 여러 개의 타겟을 조합하여 사용할 수 있다. 또한 Evaporation에 의한 타겟으로 Cu용(21), Ag(24) 등 다수 개의 타겟을 사용할 수 있고, 여러 개의 타겟을 조합하여 사용할 수 있다.

진공증착방법 중에서 열증착(Evaporation)방법은 금속물질을 융점이상의 온도로 가열하면 금속물질이 녹아 증발을 일으키게 되며, 증발된 입자가 기판 즉 모재 위에 증착되는 방법으로 융점이 낮은 금속에 매우 유리한 방법이다.

전기가열식 진공증착방법은 고융점 필라멘트, 바스켓 또는 보트(boat) 등의 열적소스가 필요하며, 특히 잘 사용하고 있는 열적 소스의 재료는 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨, 스테인레스강, 알루미늄 등이 사용되며 이들 금속물질을 증발원에 놓고 전 류를 흘려 가열하여 물질을 증발시키는 방법이다.

한편 진공증착법을 이용하여 합성수지상에 금속물질을 코팅하는 방법에 있어서 조명 케이스 표면상에 먼지 등 이물질 등을 제거하기 위해 용제, 알카리, 에멜션, 전해액 등에 의해 깨끗하게 세척한다. 세척 후 1차 건조한 후 조명등 케이스에 밀착성이 좋게 하기 위해 합성수지를 프라이머 처리한다.

그리고 5 내지 20℃의 저온으로 2차 건조시킨 후 전기가열증착법을 이용하여 Al, Ag, Cu, Ni, Cr, Ti, W, Mo, 스테인레스강 중에서 하나 이상 금속물질을 5 내지 30마이크로미터로 금속피막을 형성한 후 3차 건조시킨다.

이와 같이 건조가 끝나면 금속코팅이 완료된다.

(실시예 1)

본 발명은 열증착(Evaporation)방법으로 챔버 내의 공기압을 1 × 10­⁴Torr이하로 유지하면서 금속물질은 Ag, Cu, Al, W, 스테인레스강 등 하나 이상의 금속 또는 금속합금을 사용하고, 금속물질의 증착시간은 3 - 7분 동안으로 금속물질의 두께는 5 - 20마이크로미터로 적층한다. 그 다음에는 상기 진공증착과정에서 발생된 합성수지가 변형되는 것을 방지하기 위하여(챔버 내의 마스킹 지그가 꽂혀 있는 합성수지 사출물의 표면온도를 저하하기 위함) 배럴을 0. 5 - 1.5m/s 속도로 약 1- 3분간 공회전을 시킨다.

(실시예 2)

본 발명은 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 접착력 강화를 위한 촉매물질인 프라이머로 얇은 막을 형성한 사출물을 마스킹 지그에 장착하고 마스킹 지그를 배럴(Barrel)에 장착한다. 배럴에 장착된 마스킹 지그를 진공흡입기를 사용하여 박막의 접착력을 떨어 뜨리고 불균일한 표면의 원인이 되는 먼지를 제거하는 공정을 수행한다. 먼지를 제거한 배럴은 금속박막을 형성하는 커다란 진공 챔버에 장착된다.

진공펌프를 사용하여 챔버 내의 공기압을 대략 10­⁴Torr이하의 진공상태가 되도록 한다. 이렇게 하여 사출물상에 금속물질을 얇게 코팅하기 위한 준비작업은 완료된다.

접착력 강화를 위해 사용한 촉매물질인 프라이머를 적층한 플라스틱 사출물상에 금속박막을 형성하는 제1단계는 침투력이 뛰어나 밀착력이 우수하고 금속물질의 두께를 얇게 형성하는 스퍼터링방법을 사용하였다. 진공 챔버 내의 아르곤 가스의 량은 130 - 150 SCCM으로 하고 이때, 마그네트론에 공급되는 전력은 6Kw로 유지하고 진공도는 4 ×10­⁴ - 8 × 10­⁴Torr이하로 유지한다.

본 발명은 PVC 등 합성수지 사출물과 금속물질 사이의 접착력을 향상시키고 합성수지에 금속물질을 얇게 코팅시킴으로써 조명등 또는 작업등에서 발산되는 열에 강한 조명등 케이스 또는 작업등 보호망을 제공함으로써 기존의 철제, 알루미늄, 스테인레스강 등에 비해 생산성이 용이하고 원가가 훨씬 절감되는 효과가 있다. 즉 PVC등 합성수지 표면에 금속물질이 얇게 코팅되어 난반사가 이루어져 조명의 밝기가 더 밝은 효과를 얻을 수 있다.

그리고 PVC 등 합성수지로 제작된 조명케이스 또는 작업등 보호망의 표면에 금속물질을 얇게 코팅하므로써 열에 강하고 부서지거나 파손되지 않아 수명이 오래갈 뿐만 아니라 매우 가볍고 작업성이 매우 용이한 조명등 케이스 또는 작업등 보호망을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 하나의 챔버 내에서 스퍼터링과 진공증착 수단을 동시에 수행할 수 있는 증착법을 이용하여 합성수지상에 금속물질을 코팅하는 방법에 있어서,

   조명등 케이스 표면상에 이물질을 제거하기 위해 용제, 알카리, 에멀션, 및 전해약에 의해 깨끗하게 세척하는 단계, 상기 세척 후 건조시키는 단계, 상기 건조 후 조명등 케이스에 밀착성이 좋게 하기 위해 합성수지를 프라이머 처리하는 단계, 상기 처리 후 5 내지 20℃의 저온으로 2차 건조시키는 단계, 상기 건조 후 W, Mo, 스테인레스강 중에서 하나 이상 선택하여 금속물질을 조명등 케이스에 5 내지 30마이크로미터의 두께로 증착하는 단계, 상기 금속피막을 증착한 후 3차 건조시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명등 케이스의 금속코팅방법.
5. 삭제

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