KR101039638B1 - 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법 - Google Patents

치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법에 관한 것으로, 세라믹으로 제작한 브래킷의 슬롯에 끼워지는 와이어가 치열교정에 필요한 장력(tension)을 치아에 가하는 동안 마찰력을 최소화하면서 표면 경도와 내구성을 증가할 수 있도록 세라믹으로 제작한 브래킷의 표면에 특정 두께의 티타늄 코팅층을 형성한다.
본 발명에 따라 그 표면에 특정 두께의 티타늄 코팅층을 형성한 세라믹으로 제작한 브래킷을 사용하여 치열교정을 하면, 브래킷의 슬롯에 끼워지는 와이어가 치열교정에 필요한 장력(tension)을 치아에 가하는 동안 마찰력을 최소화할 수 있으므로 시술자가 원하는 치열이동 경로의 구현과 치료기간의 단축이 가능하다.
치열교정, 브래킷, 표면 코팅, 이온 플레이팅, 홀로우 캐소드 방전, HCD

Description

치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법{Method for coating the surface of an orthodontic bracket}
본 발명은 치열교정용 브래킷에 관한 것이며, 더욱 상세히는 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법에 관한 것이다.
치열교정은 부정치열을 바르게 하는 작업으로, 치열을 나쁘게 하는 치아 주위조직의 이상을 대상으로 하거나, 치아 전체 또는 교합의 이상, 위턱과 아래턱의 전돌증 등 소위 부정교합을 교정하는 것도 포함된다.
통상의 치열교정 방법은 치열교정용 브래킷을 치아의 안쪽에 붙여 혀와 닿도록 설치하는 설측교정 방법과 치열교정용 브래킷을 치아의 바깥쪽에 붙여 입술과 닿도록 설치하는 내측 교정 방법으로 구분되며, 최근에는 미관상의 이유로 설측교정 방법이 활성화되고 있긴 하지만 치료 효과 및 교정 완성도 측면의 한계성으로 인해 설측 교정 방법보다 내측 교정 방법을 원칙으로 시행한다.
참고로, 도 1에서는 치열교정용 브래킷(100)을 치아의 바깥쪽에 붙여 입술과 닿도록 설치하는 내측 교정 방법을 예시하고 있다.
도 1의 부분 확대도로 나타낸 바와 같이, 통상의 치열교정용 브래킷(100)은 금속, 세라믹, 수지 등을 사용하여 다양한 형상으로 제작할 수 있으며, 어떤 형상이든지 기본적으로 이면(110)이 치아에 직접 부착되는 부착면 역할을 하고, 이면(110)의 반대쪽 외면에 복수의 브래킷(100)을 서로 연결하는 치열교정용 와이어(200)가 끼워지는 슬롯(120)이 형성되어 있다.
이러한 치열교정용 브래킷(100)을 사용하여 치열교정을 하려면, 시술자는 먼저 교정하고자 하는 치아 표면의 일정 부위에 접착제를 도포한 후 이 접착제가 완전 응고되기 전에 브래킷(100)의 부착면(110) 전체를 접착제가 도포된 치아 표면에 부착한 다음, 와이어(200)가 슬롯(120)에 용이하게 끼워지도록 브래킷(100)의 위치를 정렬하고 접착제가 완전 응고될 때까지 기다린다.
이후, 상기 접착제가 완전히 응고되면, 시술자는 치아에 부착된 복수의 브래킷(100)의 외면에 형성된 슬롯(120)에 와이어(200)를 끼우고 와이어(200)의 양단을 어금니 등에 고정되는 지지부재에 지지, 고정하여 치열교정용 브래킷(100)의 설치를 완료한다.
상기와 같이 복수의 브래킷(100)의 설치가 완료되면, 이때부터 복수의 브래킷(100)의 슬롯(120)에 끼워지는 와이어(200)는 치열교정에 필요한 장력(tension)을 치아에 가한다.
한편, 상기한 바와 같이 복수의 브래킷(100)의 슬롯(120)에 끼워지는 와이어(200)가 치열교정에 필요한 장력(tension)을 치아에 가하는 동안, 브래킷(100)에는 마찰력이 작용하게 되는데, 통상 금속으로 제작한 브래킷(100)이 세라믹이나 수지로 제작한 브래킷(100)에 비해 와이어(200)에 대한 마찰력이 상대적으로 작은 편이다.
따라서, 세라믹이나 수지로 제작한 브래킷(100)의 슬롯(120)에 끼워지는 와이어(200)가 치열교정에 필요한 장력(tension)을 치아에 가하여 시술자가 의도하는 방향으로 치열을 이동시키는 동안, 과도한 마찰력이 장애 요소로 작용하여 치료기간이 필요 이상으로 연장되거나 통증이 증가하고 치료 비용이 상승하는 등의 문제가 있고, 또한 마찰저항에 의한 피로가 누적된 세라믹이나 수지로 제작한 브래킷(100)의 슬롯(120)에 끼워지는 와이어(200)가 치열교정에 필요한 장력(tension)을 치아에 가하는 동안 마찰력에 기인하여 세라믹이나 수지로 제작한 브래킷(100)의 표면이 쉽사리 손상되는 단점이 있으며, 그 결과로 교정 기간 도중에 손상된 브래킷(100)의 교체 작업이 요구됨에 따라 치열교정이 지연된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 세라믹으로 제작한 브래킷의 슬롯에 끼워지는 와이어가 치열교정에 필요한 장력(tension)을 치아에 가하는 동안 마찰력을 최소화하면서 표면 경도와 내구성을 증가할 수 있도록 세라믹으로 제작한 브래킷의 표면에 특정 두께의 티타늄 코팅층을 형성하는 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 세라믹으로 제작한 브래킷의 표면에 600∼800Å 두께의 티타늄 코팅층을 형성하는 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법은, 세라믹을 연삭 가공하거나, 세라믹을 소결 성형하거나, 세라믹을 사출 성형하거나, 세라믹을 프레스 가공하여 제작한 것으로, 이면이 치아에 직접 부착되는 부착면 역할을 하고, 이면의 반대쪽 외면에 복수의 브래킷을 서로 연결하는 치열교정용 와이어가 끼워지는 슬롯이 형성되어 있는 치열교정용 브래킷을 세정하여 그 표면 이물질을 제거하는 제1과정; 및 홀로우 캐소드 방전(Hollow Cathode Discharge)법으로 전자빔을 발생시켜 티타늄을 증착 입자로 이온화하는 이온 플레이팅(ion plating) 장치를 이용하여 그 표면의 이물질이 제거된 세라믹으로 제작한 브래킷의 표면에 상기 와이어와의 마찰력 감소를 위한 600∼800Å 두께의 티타늄 코팅층을 형성하는 제2과정;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법에 있어서, 상기 제1과정에서는 먼저 알칼리 세정제 혹은 초음파 세정기를 이용하여 세라믹으로 제작한 브래킷의 표면 이물질을 제거한 후, 연이어서 상기 브래킷을 물로 세정한 다음, 마 지막으로 알코올 혹은 아세톤을 이용하여 상기 브래킷의 표면 이물질을 최종적으로 제거한 후, 건조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법에 있어서, 상기 제2과정은 상기 이온 플레이팅 장치의 챔버 내부에 설치되고 모터의 회전력을 전달받아 일정 각도로 회전하는 브래킷 홀더에 코팅 작업을 위한 복수의 브래킷을 고정하고, 코팅 물질인 티타늄이 수용되어 있는 타깃(target) 전극에 티타늄을 수용하는 제1과정과; 상기 브래킷의 표면에 티타늄 코팅층이 용이하게 형성될 수 있도록 하기 위해 상기 이온 플레이팅 장치의 챔버 내측에 설치된 히터를 30∼50분 동안 200∼300℃의 온도 범위로 예열 작동시켜 상기 챔버에 수용된 상기 브래킷의 표면 조직의 변화를 유도하는 제2과정과; 상기 브래킷이 예열되고 나면, 상기 히터를 작동 정지시키고 3∼5분 동안 상기 브래킷을 냉각시켜 상기 브래킷의 변화된 표면 조직을 유지하면서 상기 챔버의 일측에 설치된 진공펌프를 작동시켜 티타늄 코팅층 형성에 필요한 챔버 내부의 진공도를 (1.0∼5.0×10)-3torr로 형성하는 제3과정; 상기 챔버 내부가 티타늄 코팅층 형성에 필요한 진공도를 유지하면, 이어서 상기 챔버 일측에 형성된 복수의 가스 투입구를 통해 500∼300sccm(standard cubic centimeter pre minute)의 아르곤(Ar) 가스를 4∼10분 동안 상기 챔버 내부로 투입하고, 전자빔 전원부에서 공급하는 전자빔 발생용 전원을 홀로우 캐소드 방전(HCD)용 전자총과 상기 타깃 전극으로 인가하여 글로우 방전(glow discharge)에 기인하는 전자빔을 발생시켜 아르곤(Ar) 가스를 이온화하고 타깃 전극에 수용된 티타늄을 원자나 분자 형태의 입자로 증발시켜 상기 챔버 내부에 아르곤 이온(Ar+)과 티타늄 증발 입자를 포함하는 플라스마를 생성하는 제4과정; 상기 챔버 내부에 플라스마가 생성된 상태에서, 상기 챔버 내부의 온도를 1000∼1500℃로 유지할 수 있도록 챔버 내부로 투입되는 아르곤 가스의 양을 감소시키면서 5∼10분 동안 투입하여 티타늄을 원자나 분자 형태의 입자로 증발시킴과 동시에 5∼10분 동안 바이어스 전원부에서 공급하는 50∼100V의 증착용 바이어스 전원을 상기 브래킷 홀더로 30초∼1분 간격으로 인가하여 브래킷의 표면에 상기 와이어와의 마찰력 감소를 위하여 600∼800Å 두께의 티타늄 코팅층을 형성하는 제5과정; 및 코팅층 형성이 완료되고 나면, 전자빔 발생 전원과 바이어스 전원을 차단하고 60∼90분 동안 상기 브래킷을 냉각시킨 다음, 상기 챔버 내부의 온도가 50∼80℃의 온도 범위로 감소하였을 때, 상기 브래킷을 챔버 밖으로 빼내어 코팅을 종료하는 제6과정;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 그 표면에 특정 두께의 티타늄 코팅층을 형성한 세라믹으로 제작한 브래킷을 사용하여 치열교정을 하면 브래킷의 슬롯에 끼워지는 와이어가 치열교정에 필요한 장력(tension)을 치아에 가하는 동안 마찰력을 최소화할 수 있으며, 그 결과로 시술자가 원하는 치열이동 경로의 구현과 치료기간의 단축이 가능하고, 브래킷의 표면이 쉽사리 손상되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법은 세라믹을 연삭 가공하거나, 세라믹을 소결 성형하거나, 세라믹을 사출 성형하거나, 세라믹을 프레스 가공하여 제작한 것으로, 도 1의 부분 확대도로 나타낸 바와 같이, 이면(110)이 치아에 직접 부착되는 부착면 역할을 하고, 이면(110)의 반대쪽 외면에 복수의 브래킷(100)을 서로 연결하는 치열교정용 와이어(200)가 끼워지는 슬롯(120)이 형성되어 있는 치열교정용 브래킷(100)에 적용된다.
본 발명에 따른 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법은 도 2에 나타낸 바와 같이 홀로우 캐소드 방전(Hollow Cathode Discharge)법으로 전자빔을 발생시켜 티타늄을 증착 입자로 이온화하는 이온 플레이팅 장치(300)에 의해 수행된다.
도 2에 나타낸 이온 플레이팅 장치(300)는 챔버(310), 브래킷 홀더(320), 타깃(target) 전극(330), 히터(340), 전자빔 전원부(350), 홀로우 캐소드 방전(HCD)용 전자총(360), 바이어스 전원부(370), 진공펌프(P), 모터(M)를 포함한다.
상기 챔버(310)는 일측에 형성된 복수의 가스 투입구(311)를 통해 아르곤(Ar) 가스를 투입할 수 있으며, 진공펌프(P)가 작동함에 따라 내부를 진공 상태로 유지할 수 있고, 진공 상태에서 전자빔을 발생시켜 티타늄(Ti)을 증착 입자로 이온화한다.
상기 브래킷 홀더(320)는 챔버(310) 내부에 설치되고 모터(M)의 회전력을 전달받아 일정 각도로 회전하며, 코팅 작업을 위한 복수의 브래킷(100)을 고정한다.
상기 브래킷 홀더(320)는 복수의 브래킷(100)을 고정한 상태에서 360°로 회전하거나, 혹은 180°씩 정역회전을 반복하여 복수의 브래킷(100)의 표면에 티타늄 코팅층이 특정 두께로 균일하게 형성되게 한다.
상기 브래킷 홀더(320)는 상기 바이어스 전원부(370)의 (-)극에 연결되며, 상기 바이어스 전원부(370)의 증착용 바이어스 전원이 인가되면 챔버(310) 내부에서 플라스마를 형성하고 (+)극성을 띄고 있는 티타늄(Ti) 증발 입자가 상기 브래킷 홀더(320)에 고정된 복수의 브래킷(100)에 증착되어 특정 두께의 코팅층을 형성하게 한다.
상기 타깃 전극(330)은 애노드 전극으로서 코팅 물질인 티타늄(Ti)이 수용되는 도가니 역할을 하며, 상기 전자빔 전원부(350)의 (+)극과 연결되며, 상기 전자빔 전원부(350)에서 공급하는 전자빔 발생용 전원이 인가되면, 상기 홀로우 캐소드 방전(HCD)용 전자총(360)과 대전류 반응하여 글로우 방전(glow discharge)에 기인하는 전자빔을 발생시킨다.
상기 히터(340)는 상기 브래킷(100)의 표면에 티타늄 코팅층이 용이하게 형성될 수 있도록 하기 위해 상기 챔버(310) 내부를 특정 온도로 예열하며, 이때 챔버(310) 내부의 특정 온도는 통상의 온도 센서로 감지하여 작업자가 육안으로 확인할 수 있는 표시장치(예컨대, 7-세그먼트 패널, LCD 패널, LED 패널 등)에 표시할 수 있으며, 온도 조절기의 레벨 게이지가 지시하는 온도이다.
상기 전자빔 전원부(350)는 전자빔 발생용 전원을 홀로우 캐소드 방전(HCD)용 전자총(360)과 상기 타깃 전극(330)으로 인가하여 글로우 방전(glow discharge) 에 기인하는 전자빔을 발생시킨다. 이때, 상기 전자빔 전원부(350)의 (+)극은 타깃 전극(330)과 연결되고, (-)극은 전차총(360)과 연결된다.
상기 전자총(360)은 필라멘트 캐소드를 포함하여 구성되며, 상기 전자빔 전원부(350)의 (-)극과 연결되며, 상기 전자빔 전원부(350)에서 공급하는 전자빔 발생용 전원이 인가되면, 상기 타깃 전극(330)과 대전류 반응하여 글로우 방전(glow discharge)에 기인하는 전자빔을 발생시킨다.
상기 전자총(360)이 타깃 전극(330)과 대전류 반응하여 전자빔을 발생하면 챔버(310) 내에서 아르곤(Ar) 가스를 이온화하고 타깃 전극(330)에 수용된 티타늄(Ti)을 원자나 분자 형태의 입자로 증발시켜 아르곤 이온(Ar+)과 티타늄(Ti) 증발 입자를 포함하는 플라스마를 생성한다. 이때, 아르곤 이온(Ar+)은 타깃 전극(330)에 수용된 티타늄(Ti) 쪽으로 가속되어 충돌함으로써 타깃 전극(330)에 수용된 티타늄(Ti)을 원자나 분자 형태의 입자로 증발시키며, 그 결과로 챔버(310) 내부에 아르곤 이온(Ar+)과 티타늄(Ti) 증발 입자를 포함하는 플라스마가 생성된다.
상기 바이어스 전원부(370)는 50∼100V의 증착용 바이어스 전원을 상기 브래킷 홀더(320)로 인가하여 챔버(310) 내부에서 플라스마를 형성하는 티타늄(Ti) 증발 입자가 상기 브래킷 홀더(320)에 고정된 복수의 브래킷(100)에 증착되어 특정 두께의 코팅층을 형성하게 한다.
상기 바이어스 전원부(370)는 30초∼1분 간격으로 50∼100V의 증착용 바이어스 전원을 상기 브래킷 홀더(320)로 인가하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성되는 이온 플레이팅 장치(300)에 의해 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법은 도 3과 도 4에 나타낸 바와 같이 수행된다.
도 3을 참조하면, 작업자는 먼저 상기한 바와 같이 세라믹으로 제작한 복수의 치열교정용 브래킷(100)을 세정하여 그 표면 이물질을 제거한다(S100).
이때, 먼저 알칼리 세정제 혹은 초음파 세정기를 이용하여 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 표면 이물질을 제거한 후, 연이어서 상기 브래킷(100)을 물로 세정한 다음, 마지막으로 알코올 혹은 아세톤을 이용하여 상기 브래킷(100)의 표면 이물질을 최종적으로 제거한 후, 건조한다.
다음으로, 작업자는 홀로우 캐소드 방전(Hollow Cathode Discharge)법으로 전자빔을 발생시켜 티타늄을 증착 입자로 이온화하는 이온 플레이팅(ion plating) 장치(300)를 이용하여 그 표면의 이물질이 제거된 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 표면에 상기 와이어(200)와의 마찰력 감소를 위한 600∼800Å 두께의 티타늄 코팅층을 형성한다(S200).
참고로, 세라믹은 금속에 비해 열처리에 의한 색상 변화가 민감하므로, 본 발명에 따른 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법을 세라믹으로 제작한 브래킷(100)에 적용함에 있어, 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 고유한 색상을 안정적으로 유지하면서 와이어(200)와의 마찰력을 최소화하기 위한 목적 달성을 위해, 최적의 경험치로서 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 표면에 형성되는 티타늄 코팅층의 두께를 600∼800Å로 한정하였다.
상기와 같이 그 표면의 이물질이 제거된 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 표면에 상기 와이어(200)와의 마찰력 감소를 위한 600∼800Å 두께의 티타늄 코팅층을 형성하는 과정(S200)을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4를 참조하면, 작업자는 먼저 상기 이온 플레이팅 장치(300)의 챔버(310) 내부에 설치된 브래킷 홀더(320)에 코팅 작업을 위한 복수의 브래킷(100)을 고정하고, 상기 타깃 전극(330)에 코팅 물질인 티타늄(Ti)을 수용한다(S210).
이어서, 상기 브래킷(100)의 표면에 티타늄 코팅층이 용이하게 형성될 수 있도록 하기 위해 상기 이온 플레이팅 장치(300)의 챔버(310) 내측에 설치된 히터(340)를 30∼50분 동안 200∼300℃의 온도 범위로 예열 작동시켜 상기 챔버(310)에 수용된 상기 브래킷(100)의 표면 조직의 변화를 유도한다(S220).
참고로, 상기 히터(340)를 예열 작동시키는 시간 조건(30∼50분 동안)과 온도 조건(200∼300℃의 온도 범위)은 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 표면에 600∼800Å 두께의 티타늄 코팅층을 형성하기에 최적의 조건이며, 이 조건을 벗어나면 티타늄 코팅층의 접착성이 결여되는 문제가 발생한다.
상기와 같이 브래킷(100)이 예열되고 나면, 이어서 상기 히터(340)를 작동 정지시키고 3∼5분 동안 상기 브래킷(100)을 냉각시켜 상기 브래킷(100)의 변화된 표면 조직을 유지하면서 상기 챔버(310)의 일측에 설치된 진공펌프(P)를 작동시켜 티타늄 코팅층 형성에 필요한 챔버(310) 내부의 진공도를 (1.0∼5.0×10)-3torr로 형성한다(S230). 이때, 챔버(310) 내부의 진공도 (1.0∼5.0×10)-3torr의 범위는 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 티타늄 코팅층 형성을 위한 글로우 방전을 유도 하는 최적으로 조건이며, 이 진공도 범위를 벗어나면 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 티타늄 코팅층 형성을 위한 글로우 방전의 불량을 초래할 수 있다.
상기와 같이 챔버(310) 내부가 티타늄 코팅층 형성에 필요한 진공도를 유지하면, 이어서 상기 챔버(310) 일측에 형성된 복수의 가스 투입구(311)를 통해 500∼300sccm(standard cubic centimeter pre minute)의 아르곤(Ar) 가스를 4∼10분 동안 상기 챔버(310) 내부로 투입하고, 전자빔 전원부(350)에서 공급하는 전자빔 발생용 전원을 홀로우 캐소드 방전(HCD)용 전자총(360)과 상기 타깃 전극(330)으로 인가하여 글로우 방전(glow discharge)에 기인하는 전자빔을 발생시켜 아르곤(Ar) 가스를 이온화하고 타깃 전극(330)에 수용된 티타늄(Ti)을 원자나 분자 형태의 입자로 증발시켜 상기 챔버(310) 내부에 아르곤 이온(Ar+)과 티타늄(Ti) 증발 입자를 포함하는 플라스마를 생성한다(S240).
상기와 같이 챔버(310) 내부에 플라스마가 생성된 상태에서, 연이어서 상기 챔버(310) 내부의 온도를 1000∼1500℃로 유지할 수 있도록 챔버(310) 내부로 투입되는 아르곤 가스의 양을 감소시키면서 5∼10분 동안 투입하여 티타늄(Ti)을 원자나 분자 형태의 입자로 증발시킴과 동시에 5∼10분 동안 바이어스 전원부(370)에서 공급하는 50∼100V의 증착용 바이어스 전원을 상기 브래킷 홀더(320)로 30초∼1분 간격으로 인가하여 브래킷(100)의 표면에 상기 와이어(200)와의 마찰력 감소를 위하여 600∼800Å 두께의 티타늄 코팅층을 형성한다(S250).
이때, 챔버(310) 내부의 온도는 통상의 온도 센서로 감지하여 작업자가 육안 으로 확인할 수 있는 표시장치(예컨대, 7-세그먼트 패널, LCD 패널, LED 패널 등)에 표시할 수 있다.
또한, 챔버(310) 내부의 온도가 1500℃ 이상을 넘으면 티타늄(Ti)의 증발량이 많아져 코팅층 형성 완료 시에 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 고유한 색상 유지가 어렵고 또한 와이어(200)의 슬라이딩이 원활히 이루어지지 않는 단점이 있으며, 챔버(310) 내부의 온도가 1000℃ 미만이면 티타늄(Ti)의 증발량이 너무 적어 코팅층이 충분한 두께로 형성되지 않는 단점이 있다.
또한, 상기 바이어스 전원부(370)에서 공급하는 증착용 바이어스 전원의 전압이 100V 이상이면 티타늄(Ti)의 크고 작은 증발 입자 중 주로 작은 입자들이 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 표면에 증착되어 코팅층을 형성하므로 와이어(200)의 슬라이딩이 원활히 이루어지지 않는 단점이 있으며, 증착용 바이어스 전원의 전압이 50V 미만이면 크고 작은 증발 입자 중 주로 큰 입자들이 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 표면에 증착되어 코팅층을 형성하므로 와이어(200)의 슬라이딩이 지나치게 원활히 이루어지는 단점이 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 고유한 색상을 안정적으로 유지하면서 와이어(200)와의 마찰력을 최소화하기 위한 목적 달성을 위해, 최적의 경험치로서 상기 바이어스 전원부(370)에서 공급하는 증착용 바이어스 전원을 50∼100V로 한정하고 상기 브래킷 홀더(320)로 30초∼1분 간격으로 인가하게 하였다.
상기와 같이 코팅층 형성이 완료되고 나면, 마지막으로 전자빔 발생 전원과 바이어스 전원을 차단하고 60∼90분 동안 상기 브래킷(100)을 냉각시킨 다음, 상기 챔버(310) 내부의 온도가 50∼80℃의 온도 범위로 감소하였을 때, 상기 브래킷(100)을 챔버(310) 밖으로 빼내어 코팅을 종료한다(S260).
참고로, 냉각 시간을 60∼90분 동안 장시간으로 설정한 이유는 열에 의한 색상 변화가 금속에 비해 상대적으로 민감한 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 고유한 색상을 잃지 않기 위함이다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.
도 1은 치열교정용 브래킷을 치아의 바깥쪽에 붙여 입술과 닿도록 설치하는 내측 교정 방법을 나타낸 실시예.
도 2는 본 발명에 따른 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법을 수행하는 이온 플레이팅 장치의 구성을 나타낸 실시예.
도 3은 본 발명에 따른 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법을 나타낸 플로차트.
도 4는 도 3의 S200 과정의 바람직한 실시예를 나타낸 플로차트.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 브래킷 110: 이면
120: 슬롯 200: 와이어
300: 이온 플레이팅 장치 310: 챔버
311: 가스 투입구 320: 브래킷 홀더
330: 타깃(target) 전극 340: 히터
350: 전자빔 전원부 360: 전자총
370: 바이어스 전원부 P: 진공펌프
M: 모터

Claims (3)

  1. 세라믹을 연삭 가공하거나, 세라믹을 소결 성형하거나, 세라믹을 사출 성형하거나, 세라믹을 프레스 가공하여 제작한 것으로, 이면(110)이 치아에 직접 부착되는 부착면 역할을 하고, 이면(110)의 반대쪽 외면에 복수의 브래킷(100)을 서로 연결하는 치열교정용 와이어(200)가 끼워지는 슬롯(120)이 형성되어 있는 치열교정용 브래킷(100)을 세정하여 그 표면 이물질을 제거하는 제1과정(S100); 및
    홀로우 캐소드 방전(Hollow Cathode Discharge)법으로 전자빔을 발생시켜 티타늄을 증착 입자로 이온화하는 이온 플레이팅(ion plating) 장치(300)를 이용하여 그 표면의 이물질이 제거된 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 표면에 상기 와이어(200)와의 마찰력 감소를 위한 600∼800Å 두께의 티타늄 코팅층을 형성하는 제2과정(S200);
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1과정(S100)에서는 먼저 알칼리 세정제 혹은 초음파 세정기를 이용하여 세라믹으로 제작한 브래킷(100)의 표면 이물질을 제거한 후, 연이어서 상기 브래킷(100)을 물로 세정한 다음, 마지막으로 알코올 혹은 아세톤을 이용하여 상기 브래킷(100)의 표면 이물질을 최종적으로 제거한 후, 건조하는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2과정(S200)은
    상기 이온 플레이팅 장치(300)의 챔버(310) 내부에 설치되고 모터(M)의 회전력을 전달받아 일정 각도로 회전하는 브래킷 홀더(320)에 코팅 작업을 위한 복수의 브래킷(100)을 고정하고, 코팅 물질인 티타늄(Ti)이 수용되어 있는 타깃(target) 전극(330)에 티타늄(Ti)을 수용하는 제1과정(S210)과;
    상기 브래킷(100)의 표면에 티타늄 코팅층이 용이하게 형성될 수 있도록 하기 위해 상기 이온 플레이팅 장치(300)의 챔버(310) 내측에 설치된 히터(340)를 30∼50분 동안 200∼300℃의 온도 범위로 예열 작동시켜 상기 챔버(310)에 수용된 상기 브래킷(100)의 표면 조직의 변화를 유도하는 제2과정(S220)과;
    상기 브래킷(100)이 예열되고 나면, 상기 히터(340)를 작동 정지시키고 3∼5분 동안 상기 브래킷(100)을 냉각시켜 상기 브래킷(100)의 변화된 표면 조직을 유지하면서 상기 챔버(310)의 일측에 설치된 진공펌프(P)를 작동시켜 티타늄 코팅층 형성에 필요한 챔버(310) 내부의 진공도를 (1.0∼5.0×10)-3torr로 형성하는 제3과정(S230);
    상기 챔버(310) 내부가 티타늄 코팅층 형성에 필요한 진공도를 유지하면, 이어서 상기 챔버(310) 일측에 형성된 복수의 가스 투입구(311)를 통해 500∼300sccm(standard cubic centimeter pre minute)의 아르곤(Ar) 가스를 4∼10분 동안 상기 챔버(310) 내부로 투입하고, 전자빔 전원부(350)에서 공급하는 전자빔 발생용 전원을 홀로우 캐소드 방전(HCD)용 전자총(360)과 상기 타깃 전극(330)으로 인가하여 글로우 방전(glow discharge)에 기인하는 전자빔을 발생시켜 아르곤(Ar) 가스를 이온화하고 타깃 전극(330)에 수용된 티타늄(Ti)을 원자나 분자 형태의 입자로 증발시켜 상기 챔버(310) 내부에 아르곤 이온(Ar+)과 티타늄(Ti) 증발 입자를 포함하는 플라스마를 생성하는 제4과정(S240);
    상기 챔버(310) 내부에 플라스마가 생성된 상태에서, 상기 챔버(310) 내부의 온도를 1000∼1500℃로 유지할 수 있도록 챔버(310) 내부로 투입되는 아르곤 가스의 양을 감소시키면서 5∼10분 동안 투입하여 티타늄(Ti)을 원자나 분자 형태의 입자로 증발시킴과 동시에 5∼10분 동안 바이어스 전원부(370)에서 공급하는 50∼100V의 증착용 바이어스 전원을 상기 브래킷 홀더(320)로 30초∼1분 간격으로 인가하여 브래킷(100)의 표면에 상기 와이어(200)와의 마찰력 감소를 위하여 600∼800Å 두께의 티타늄 코팅층을 형성하는 제5과정(S250); 및
    코팅층 형성이 완료되고 나면, 전자빔 발생 전원과 바이어스 전원을 차단하고 60∼90분 동안 상기 브래킷(100)을 냉각시킨 다음, 상기 챔버(310) 내부의 온도가 50∼80℃의 온도 범위로 감소하였을 때, 상기 브래킷(100)을 챔버(310) 밖으로 빼내어 코팅을 종료하는 제6과정(S260);
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 치열교정용 브래킷의 표면 코팅 방법.
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