KR101422165B1 - 연성 지지재와 강성 장식층을 포함하는 물품, 및 그 제조 방법 - Google Patents

연성 지지재와 강성 장식층을 포함하는 물품, 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 상대적으로 연성인 지지재를 포함하고, 옵션으로 지지재에 도포된 접착층 또는 접착층 시스템과 상대적으로 강성인 장식층을 갖는 물품을 제공한다. 본 물품은, DLC(Diamond-Like Carbon)를 적어도 주성분으로서 포함하는 중간층이, 지지재와 장식층 사이 및/또는 접착층 또는 접착층 시스템과 장식층 사이에 제공되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 상기한 유형의 물품을 제조하는 방법을 제공한다.
지지재, 장식층, 접착층, 중간층, 마그네트론 스퍼터 시스템

Description

연성 지지재와 강성 장식층을 포함하는 물품, 및 그 제조 방법{OBJECT COMPRISING A SOFT CARRIER MATERIAL AND A HARD DECORATIVE LAYER, AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 상대적으로 연성인 지지재와, 상대적으로 연성인 지지재에 도포되는 옵션의 접착층 및 접착층 시스템과, 상대적으로 강성인 장식층을 갖는 물품에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 물품의 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 물품 및 해당 물품의 제조 방법은 예컨대 본 발명의 출원인에 의해 출원된 DE-A-10011597에 개시된 바와 같이 도어 핸들과 같은 황동(brass)으로 이루어진 물품에 강성의 장식층이 제공되는 건축 부품(architectural fitting)의 분야에 알려져 있다.
실제로, 다수의 추가의 물품에도 장식층이 제공된다. 그 예로는 특히 지지재로 이루어진 하우징에 예컨대 알루미늄색 또는 흑색으로 채색된 장식층이 제공되는 MP3 플레이어, 휴대용 라디오, 휴대 전화 등과 같은 소비자 전자 장치의 분야에서의 소형의 물품을 들 수 있다. 마찬가지로 장식층이 설치되는, 알루미늄, 황동, 스테인레스 스틸 등과 같은 연성 금속의 하우징을 갖는 이러한 물품 또한 널리 알려져 있다. 알루미늄, 황동, 스테인레스 스틸 등의 지지재 또한 궁극적으로는 약 200 내지 약 300의 범위의 비커스 경도(Vickers hardness) HV0 .025를 갖는 상대적으로 연성인 재료가 된다. 이러한 물품이 플라스틱으로 구성된 것인지 아니면 상대적으로 연성인 금속으로 구성된 것인지에 관계없이, 이들 물품은, 예컨대 사용자에 의한 빈번한 조작의 결과에 의해 또는 해당 물품을 주머니에 넣고 다니거나 또는 예컨대 자동차와 같은 진동체 상에 올려놓음으로써, 비교적 짧은 시간 후에 사용 흔적이 남게 된다.
그러므로, 매일 사용되는 다수의 물품에 지금까지의 것보다 스크래치 및 마모에 대한 저항성이 실질적으로 더욱 강한 장식층을 제공하는 것이 요망되고 있다.
본 발명의 출원인은, PVD 공정 또는 CVD 공정에 의해 생성되는 장식층인 경우, 이러한 장식층이 비교적 얇고 적어도 지지재 보다는 단단한 정도여서 상대적으로 강성을 가지기 때문에, 장식층의 손상이라는 문제점이 장식층 자체의 구성에서는 발견되지 않고, 오히려, 연성의 지지재가 장식층의 외관을 열화시키거나 또는 장식층에 국부적으로 균열을 발생시킬 수 있는 해당하는 힘의 작용에 의해 눌려짐으로써, 상대적으로 연성인 기재(substrate)가 비교적 용이하게 스크래치되거나 손상될 수 있기 때문에, 이러한 문제점은 상대적으로 연성인 기재에서 기원한다는 것을 발견하였다. 플라스틱의 지지재에서도 이와 동일한 문제점이 발생한다.
또한, 본 발명에 따라, 이러한 문제점은 예컨대 크롬(Cr)과 같은 비교적 두꺼운 강성의 층을 갈바닉 공정(Galvanic process)을 통해 물품에 도포함으로써 해소될 수 있는 것으로 판명되었다. 알루미늄 또는 다이 캐스트 징크(die cast zinc)의 물품에 대해서는, 장식층이 그 위에 도포될 수 있는 부식 방지층으로서도 추가로 작용하는 단단한 크롬층을 갈바닉 루트(galvanic route)에 의해 제공하는 것도 알려져 있다. 그러나, 이러한 단단한 크롬층은 해당하는 갈바닉 배쓰(Galvanic bath)가 독성을 갖고 있는 건강상의 이유로 바람직하지 않은 크롬 Ⅵ을 함유한다는 문제점을 갖고 있다.
플라스틱으로 이루어진 지지재에 대하여서는, 상대적으로 연성인 층인 1㎛ 미만의 두께의 제1 구리층과 제2 니켈층으로 이루어진 접합 촉진층 시스템을 갈바닉 방식으로 도포하는 기술이 알려져 있다. 이러한 접합 촉진층 시스템은, 이에 후속하여, 실제 장식층이 도포되기 전에 약 10 내지 20㎛의 두께를 갖는 강성의 크롬층이 제공된다.
또한, 도전성 물품에 대해서는, 실제의 장식층을 증착하기 전에, 1㎛ 미만의 두께를 갖는 박막의 접착 촉진층을 PVD 공정으로 증착하고, 그리고나서 그 위에 1 내지 3㎛ 두께의 크롬 또는 크롬 질화물의 지지층을 도포하는 기술이 알려져 있다.
크롬 Ⅵ가 갖고 있는 강성의 크롬 배쓰의 독성이라는 문제점과 별도로, 이 모든 경우에 우수한 결과를 제공하기 위해서는 수 ㎛의 상당한 두께의 크롬층이 요구된다는 단점이 있다. 그러나, 이러한 종류의 비교적 두꺼운 크롬층은 비교적 긴 도포 시간을 필요로 하여, 제조 공정의 비용을 증가시킨다. 또한, 크롬은, 대량으로 제조되는 물품에 그와 대응하는 두꺼운 크롬층을 제공하는 것과 관련하여 볼 때에는 다른 모든 것 중에서도 상대적으로 고가의 재료이다.
적합한 두께를 갖는 이러한 강성의 층의 도포 후, 지지재를 스크래치하는 위 험 또는 지지재를 손상을 입히는 위험은 현저하게 작아지며, 지지재, 강성의 크롬층, 및 PVD 또는 CVD 공정을 통해 도포된 장식층으로 이루어지는 이와 같이 생성된 물품에서는 해소될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 스크래치 및 마모에 대해 우수한 저항성을 가지며, 또한 바람직한 비용으로 제조될 수 있고, 독성의 문제를 대부분 방지할 수 있는, 상대적으로 연성인 지지재 및 그 표면에 PVD 공정 또는 CVD 공정에 의해 증착되는 장식층의 물품을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 총족시키기 위해, 앞서 언급한 종류의 물품은, 지지재와 장식층 사이에, 옵션으로는 접착층 또는 접착층 시스템과 장식층 사이에, 적어도 DLC를 주성분으로 하는 중간층이 제공되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따라 제공된다.
본 발명에 따르면, DLC를 주성분으로 하는 이러한 종류의 중간층은 상대적으로 연성인 지지재보다 상당히 단단하며, 크롬층에 비해 비교적 짧은 시간과 현저하게 낮은 재료 비용으로 도포될 수 있지만, 그럼에도 불구하고 물품 또는 그 위에 구축되는 PVD 또는 CVD 층의 스크래치 및 마모에 대해 우수한 저항성을 보장할 수 있으며, 그에 따라 불과 50 내지 500㎚ 범위의 비교적 박막의 PVD 또는 CVD 층이 요구되며, 마찬가지로 비교적 저렴한 비용으로 생산될 수 있다.
알루미늄, 황동, 다이 캐스트 징크, 마그네슘 또는 스테인레스 스틸 등의 금속은 다른 재료들 중에서도 "상대적으로 연성인 지지재"에 가장 적합한 재료이며, 예컨대 스테인레스 스틸의 형태에서는 250의 비커스 경도 HV0.025를 갖는다. 연성의 지지재는 일반적으로 300 미만의 HV0.025 값을 갖는다. 더 높은 HV 값을 갖는 재료의 물품에 본 발명에 따른 보호 코팅이 성공적으로 제공될 수 있기 때문에, 이 값은 발명을 제한하는 값으로 이해되어서는 안된다.
플라스틱 지지재의 물품은 일반적으로 250 HV0 .025 보다 현저하게 낮은 HV0 .025 값을 가지며, 마찬가지로 본 발명에 따른 코팅이 성공적으로 제공될 수 있다.
스테인레스 스틸의 지지재의 예로는 16 내지 18 중량％의 크롬과 8 내지 12 중량％의 니켈을 갖는 스테인레스 스틸이 있으며, 이 재료는 매우 다양한 금속 중의 일례에 불과하다.
플라스틱의 지지재의 예로는 단일 타입의 플라스틱 또는 상이한 플라스틱의 혼합물을 들 수 있다.
플라스틱은 예컨대 ABS, 폴리카보네이트, PMMA, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 또는 하나 이상의 전술한 플라스틱과 강화 섬유를 포함하는 합성 수지 또는 이들 플라스틱의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 플라스틱의 예는 전술한 것으로 한정되지 않는다.
지지재와 중간층 사이에 접착층 또는 접착층 시스템을 제공하는 것은 필수적인 사항은 않으며, 중간층은 원리적으로는 지지재 상에 직접 증착될 수 있다. 에칭 공정 또는 에칭 공정과 세정 공정에 의해 치유될 수 없는 접착 문제가 발생하면, 지지재의 표면이 코팅되도록 준비하기 위해, 세정되거나 및/또는 에칭된 지지재 표면 상에 증착되는 접착층 또는 접착층 시스템이 사용될 수 있으며, 그 후 접착층 또는 접착층 시스템의 자유 표면(free surface) 상에, 옵션으로 추가의 세정 및/또는 에칭을 행한 후에, 중간층을 증착한다.
스테인레스 스틸의 지지재 및 플라스틱 표면에 대하여 가장 적합한 본 발명의 물품 및 물품의 제조 방법의 바람직한 실시예에서, 상기 접착층은, 크롬의 비율은 감소되고 WC의 비율은 증가되어 서서히 WC 층으로 변화되는 크롬층으로 이루어지며, 상기 WC 층에는 후속하여 W-C:H 층이 제공되고, 상기 W-C:H 층 상에는 DLC 접착제를 주성으로 하는 중간층이 제공된다. 종래 기술에 비하여, 크롬의 접착층은 갈바닉 방식으로 도포되지 않고 PVD 공정을 통해 도포된다. 그러므로, 크롬 Ⅵ에 기인하게 되는 문제점이 발생하지 않는다. 더욱이, 상기 도포된 크롬층은 예컨대 50㎚ 미만으로 비교적 얇아서, PVD 플랜트의 진공 챔버 내에서의 처리 시간이 비교적 짧으며, 이로써 배치 방식(batch-wise)으로 수행되는 제조 공정이 실질적으로 저렴하게 되고, 크롬의 소비가 또한 저감되어, 이러한 이유로 제조 비용이 감소된다.
순수한 크롬의 접착층 대신, 예컨대 층의 뒤쪽으로 갈수록 크롬의 비율이 감소되고 질소의 비율이 증가되는 구배 층(gradient layer)으로서 실현되는 층인 CrN의 층이 고려될 수도 있다. 이로써, 크롬의 소비가 더욱 감소될 수 있으며, 그와 동시에 그 층은 통합되는 질소를 통해 현저하게 더욱 단단하게 된다.
본 발명의 물품 및 본 발명의 방법의 다른 실시예에서, 접착층은, 티타늄(Ti)의 비율은 감소되고 WC의 비율은 증가되어 서서히 WC 층으로 변화되는 티타늄층으로 이루어지며, 상기 WC 층에는 후속하여 W-C:H 층이 제공되고, 상기 W-C:H 층 상에는 DLC를 주성분 접착제로 하는 중간층이 제공된다. 이 경우에도, 순수한 Ti 접착층 대신에 TiN 접착층이 고려될 수 있다.
일반적으로, 접착층은, 금속의 비율은 감소되고 WC의 비율은 증가되어 서서히 WC 층으로 변화되는 금속층으로 이루어지며, 상기 WC 층에는 후속하여 W-C:H 층이 제공되고, 상기 W-C:H 층 상에는 DLC를 주성분 접착제로 하는 중간층이 제공되며, 상기 금속층의 상기 금속은 Cr, Ti, Al, Zr, V 또는 이들의 조성물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
플라스틱의 지지재를 이용하면, CuNi 층 시퀀스(CuNi layer sequeny)가 공지의 방법으로 접착제층 시스템으로서 갈바닉 방식으로 도포될 수 있다.
또한, 공지되어 있고, 대응하는 진공 플랜트 내에 가스 형태 또는 액체 형태로 제공될 수 있는 유기 실리콘 화합물을 이용하여 지지재 상에 PAVCD 공정으로 도포될 수 있는 폴리머성 접착층 시스템을 이용할 수 있다. 일례로는, 접착층을 형성하는 물품 상의 폴리머층으로서 증착되는 실리콘 및 하이드로카본 함유 화합물로 분해됨으로써 플라즈마로 변환되는 HDSMO(헥사디메틸디실록산)가 있다. 플랜트의 가스 분위기 내의 산소의 비율을 증가시킴으로써, 이러한 부착성이 좋은 다소 연성의 층은, 층 경도의 이롭고 상당한 증가를 나타내는 SiO2로 구성되는 글래스형 층(glass-like layer)의 방향으로 변경될 수 있는 이점이 있다.
이하에서 더욱 상세하게 설명되며 본 발명을 한정하는 것이 아닌 일부 예의 중간층의 자유 표면에 도포되는 장식층을 실현하기 위한 다수의 가능성이 존재한다. 예로서, 본 발명에 따라 PVD 및/또는 CVD를 통해 도포되는 장식층은 반응 방식으로 부착된(reactively attached) TiCrCN 코팅을 갖는 비반응 방식으로 도포된(non-reactively applied) Ti의 흑색 층이 될 수 있다.
본 발명에 따른 다른 대안에 의하면, 장식층은 PVD를 통해 증착된 황동색, 금색, 니켈색 또는 청동색을 갖는 ZrCN 층일 수 있다.
본 발명에 따른 다른 대안에 의하면, 장식층은 금색, 스테인레스 스틸색, 청동색 또는 구리색을 갖는 TiCN 층일 수 있다.
본 발명에 따른 다른 대안은, 스테인레스 스틸색을 갖고 PVD를 통해 증착되는 CrCN 층에 의해 장식층을 실현하고 있다.
또한, 본 발명에 따라, 무연탄색(anthracite colour)을 갖고 PVD를 통해 증착되는 ZrCrCN 층에 의해 장식층을 실현할 수 있다.
또한, PVD 공정을 통해 증착된 청색 또는 녹색 등의 무지개색을 갖는 산화물층 또는 산화질화물층(oxynitride layer)을 장식층으로서 사용할 수 있다. 이러한 층은 예컨대 TiCrO, TiCrON, TiON, CrON으로 구성된다.
이러한 장식층을 이용하면, 일반적으로 대략 50 내지 500㎚의 층 두께가 이용된다.
청구항 15 내지 청구항 28에 상세하게 기술되어 있는 본 발명에 따른 방법은, 접착층 또는 접착층 시스템 및/또는 장식층의 성분의 증착을 위한 하나 이상의 스퍼터 타겟과, DLC를 주성분 또는 독점적인 성분으로 하는 중간층의 도포를 위한 PACVD 시스템과, 접착층 또는 접착층 시스템 및/또는 장식층의 성분의 도포를 위한 하나 이상의 아크 소스를 갖는 플랜트에서 수행되는 것이 바람직하다.
도 1은 물품 및 이 물품에 도포된 층의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 물품 및 이 물품에 도포된 층의 단면도이다.
도 3은 플라스틱(또는 금속)의 지지재 상에 본 발명에 따라 사용될 수 있는 층 시스템의 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 플라스틱(또는 금속)의 지지재 상에 본 발명에 따라 사용될 수 있는 층 시스템의 다른 예를 도시하는 도면이다.
이하에서는 실시예 및 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 것이다.
도 1은 지지재(12) 및 장식 코팅(14)으로 구성되는 임의의 요구된 종류의 물품(10)의 단면도를 도시하고 있다. 이 예에서, 물품의 지지재(12)의 자유 표면(13) 상에는, 베이스층(18), 트랜지션층(20) 및 커버층(22)으로 이루어지는 접착층 시스템(16)이 제공된다.
커버층(22)과 장식층(14) 사이에는, 중간층(24), 즉 본 예에서는 가능한 한 방지되어야 하는 불순물이 없이 DLC(Diamond-Like Carbon)로 이루어지는 층인 DLC 층이 존재한다.
이하에서는 본 예의 개개의 구성요소를 더욱 상세하게 설명한다.
지지재(12)는 본 예에서는 예컨대 스테인레스 스틸 등의 금속 또는 예컨대 ABS 등의 플라스틱 중의 하나이다. 스테인레스 스틸은 250 HV0 .025의 비커스 경도를 가지며, 그에 따라 비교적 연성의 것으로서 간주된다. 특히, 본 발명은 통상적으로 300 HV0 .025 미만의 경도를 갖는 상대적으로 연성인 지지재와 관련되지만, 본 발명은 또한 더 단단한 지지재와 함께 사용될 수 있으며, 이러한 경도들은 언급된 것으로 한정되지 않는다.
물품(10)의 지지재(12)가 플라스틱, 예컨대 ABS로 실현될 때, 비커스 경도는 250 HV0 .025 보다 현저하게 낮게 된다.
층(18, 20, 22, 24, 14)의 도포를 위해, 물품(10)은, 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering) 및 PACVD(Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition)에 의해 코팅을 도포할 수 있고 또한 대응하는 PVD 공정에 의해 아크 소스를 이용한 아크 기화를 통해 물품에 코팅을 도포할 수 있는 가요성 진공 코팅 플랜트 내에 넣어진다.
물품(10)이 가요성 진공 코팅 플랜트에 도입된 후, 먼저 챔버를 진공 상태로 하는 동시에 공지의 방식 그대로 플랜트를 가열함으로써 물품이 조작 온도까지 가열되며, 이로써 물품에서는 오염물로서 간주될 휘발성 성분이 대체적으로 물품으로부터 제거된다. 오염물은 가요성 진공 코팅 플랜트의 진공 시스템을 통해 흡수된다. 금속과 플라스틱에 대해서는 상이하지만 실제로는 재료에 대해 구체적인 값으로 널리 알려져 있는 적합한 조작 온도에 도달한 후, 타겟, 즉 층(18, 20, 22, 14)을 위한 재료를 전달하는 스퍼터링 캐소드가 세정된다. 예컨대, 이것은 셔 터(shutter)를 닫은 채로 가요성 진공 코팅 플랜트 내의 불활성 가스 분위기와 함께 스퍼터 동작으로 타겟을 처리하도록 이루어지며, 이로써 타겟의 스퍼터링된 초기 오염된 표면 재료가 셔터 상에 증착된다. 이러한 방식으로, 예컨대 초기의 코팅 공정으로부터의 오염물과 같은 오염물이 타겟의 표면으로부터 제거되어, 타겟은 요구된 순도를 갖게 된다. 그 후, 가요성 진공 코팅 플랜트에 통합된 플라즈마 소스를 이용하여 일정 시간에 걸쳐 에칭 공정이 수행된다. 이러한 플라즈마 소스는 널리 알려져 있으며, 펄스 동작으로 작동되는 것이 실질적인 이점을 제공하기 때문에 주로 펄스 동작으로 작동된다. 이러한 에칭 공정 동안, 지지재(12)의 자유 표면(13)은 접착층 시스템(16)의 우수한 부착을 달성하기 위해 에칭 및 세정된다.
표면(13)의 세정 후, 50 내지 500㎚ 범위의 두께를 갖는 박막층(18)이 PVD에 의해 물품(10)의 표면 상에 증착된다. 이것은 크롬이 어쨌든 스테인레스 스틸에 포함되어 있으므로 물품에 이로우며, 이로써 지지재(12)와 접착층(18) 사이에서 품질이 높은 등급의 트랜지션이 보장되어, 부착에 바람직하다.
플라스틱의 물품에서, 크롬층의 도포는 플라스틱 물품 상에 도전층을 구성할 가능성을 제공하며, 이것은 추가의 공정에 유용하다. 플라스틱 물품에 크롬층을 도포하는 것은 예컨대 유럽 특허 명세서 1116801에 개시되어 있다.
이 크롬층(18)은 스퍼터 소스, 즉 크롬의 타겟으로부터의 자기 스퍼터링 공정(magnetic sputtering process)에 의해 이루어지거나, 또는 아크 소스로서의 해당 타겟으로부터의 아크 코팅 공정에 의해 이루어질 수 있다.
트랜지션층(20)은 크롬과 WC의 혼합물로 이루어지며, 이 혼합물에서, 크롬의 비율은 크롬층(18)의 표면에서 최대값으로 시작하여 경계 표면(28)을 향해 가면서 점차적으로 영(0)으로 감소되는 반면, WC의 비율은 점차적으로 증가되어, 트랜지션 층(20)의 자유 표면에서 적어도 실질적으로 더 이상 크롬이 존재하지 않게 되고, 자유 표면이 필수적으로 WC 층으로 이루어지게 된다. 이 트랜지션층(20)은 비교적 박막이지만 접착층(18)보다는 더 두꺼우며, 본 예에서는 W-C:H 층을 나타내는 커버층(22)에 의해 완료된다.
트랜지션층(20)을 위한 WC는 스퍼터 소스로서 처리되는 WC의 타겟으로부터 생성된다.
W-C:H의 커버층(22)을 생성하기 위해, 가요성 진공 코팅 플랜트의 이전의 분위기를 구성하는 아르곤(Ar) 가스는 부분적으로 아세틸렌 C2H2의 공급에 의해 대체되며, 이로써 과도한 탄소를 함유하고 있고 제공되어 있는 수소에 의해 변형되는 WC 층이 야기된다. 초박막의 커버층(22)을 생성한 후, 가요성 진공 코팅 플랜트의 작동 모드는 PAVCD로 전환되며, 그리고나서 예컨대 ca. 2㎛ 두께가 될 수 있는 DLC 층(24)이 제공된다. 그러나, 이 두께 값은 본 발명의 어떠한 제한을 나타내지 않으며, 층 또한 본 발명의 교시의 기술 사상으로부터 벗어나지 않고 더 두껍게 되거나 또는 더 얇게 될 수 있다.
본 실시예에서, 중간층(24)은 전적으로 DLC로 구성되며(통상적인 회피할 수 없는 오염물은 별도), 공급된 아세틸렌, 즉 가요성 진공 코팅 플랜트의 분위기로부터 생성된다.
본 예에서 중간층(24)이 순수한 DLC이지만, DLC가 중간층(24)의 하나의 성분을 형성하는 것도 가능하다. 예컨대, 마그네트론 스퍼터링 공정 또는 아크 공정 중의 하나에 의해 해당 타겟으로부터 발생되고 또한 플랜트의 가스 분위기로부터 발생하는 실리콘 등의 다른 성분이 함께 증착될 수 있다.
최종적으로, 예컨대 50 내지 500㎚ 두께의 더 얇은 장식층(14)이 중간층(24)의 자유 표면(30) 상에 증착된다. 장식층(14)은 PVD 또는 CVD 공정을 통해 증착될 수 있는 임의의 요구된 장식층일 것이다. 이러한 장식층 및 이에 의해 생성될 수 있는 색상의 예는 종래 기술로 충분히 알려져 있으며, 본 발명에 따른 바람직한 몇몇 코팅은 본 명세서에 첨부되어 있는 청구항 10 내지 13에 한정되어 있다.
청구항 10의 예에서, TiCrCN 코팅이 도포되며, 실제로 챔버의 분위기와의 화학적 반응이 발생하지 않고, 비반응 방식의 조작(non-reactive operation)으로 또한 대응하는 Ti 타겟으로부터의 마그네트론 스퍼터링 또는 대응하는 타겟으로부터의 아크 공정 중의 하나에 의해 제1 층 Ti가 증착된다. 이를 위해서는, 챔버의 분위기는 예컨대 아르곤 등의 불활성 가스에 의해 형성되어야 한다.
최종적으로, TiCrCN 층이 생성된다. 이를 위해서는, Ti 및 Cr의 타겟이 사용되며, 챔버의 분위기는 탄소와 질소를 전달하는 가스, 예컨대 아세틸렌과 질소의 혼합물에 의해 형성되도록 변경된다.
청구항 11 내지 14의 추가의 코팅의 도포는, 인용된 층에 대하여, Ti의 금속층을 비반응 공정으로 최초로 증착할 필요없이, 해당 타겟과 가스로부터 반응 방식으로 해당 화합물을 생성할 수 있다는 점을 제외하고는, 유사하게 이루어진다.
도면 부호 "16"과 같은 접착층 시스템을 반드시 사용할 필요는 없으며, 물품의 표면에 대한 준비(세정 및/또는 에칭)에 의해 적합한 접착이 달성될 수 있거나 또는 접착층 시스템 대신에 적합한 재료의 단일 접착층이 사용될 수 있는 경우에는, 이러한 접착층 시스템을 완전히 생략할 수 있다.
도 2의 실시예에서는, 접착층 시스템(16)이 생략되어 있다는 점, 즉 중간층(24)이 물품의 자유 표면(13) 상에 직접 증착되고, 장식층(14)이 바로 후속된다는 점을 제외하고는, 그 구조가 도 1의 구조와 매우 유사하다.
도 3의 예시에서는, 갈바닉 방식으로 도포되고 Cu로 이루어지는 층(18')과 역시 갈바닉 방식으로 도포되고 Ni로 이루어지는 층(20')으로 구성되는 접착층(16)을 갖는 플라스틱의 물품(10)이 도시되어 있다.
또한, 도 4에는, 예컨대 전술한 바와 같이 PACVD 공정을 통해 HDMSO로부터 생성되는 폴리머층과 같은 폴리머층으로 이루어지는 접착층(18")을 갖는 물품이 도시되어 있다.
도 2, 도 3 및 도 4에 따른 예시에서, 도 1에 사용된 것과 동일한 도면 부호가 사용되고 있으며, 이들 도면의 구성요소에 대하여 동일한 방식으로 설명을 적용할 수 있으므로, 반복하여 설명하지 않는다.

Claims (44)

  1. 300 미만의 비커스 경도(Vickers hardness) HV0.025를 갖는 지지재(12) 및 상기 지지재보다 강성인 장식층(14)과, 상기 지지재에 도포된 접착층(18)을 포함하는 접착층 시스템(16)을 갖는 물품(10)으로서,
    DLC(Diamond-Like Carbon)를 함유하는 중간층(24)이, 상기 접착층 시스템(16)과 상기 장식층(14) 사이에 제공되고,
    상기 접착층 시스템은, 금속 및 WC의 혼합물로 이루어지는 금속층으로 이루어지며, 상기 금속층은 금속의 비율이 감소되고 WC의 비율이 증가되어 서서히 WC 층으로 변화되며, 상기 WC 층에는 후속하여 W-C:H 층이 제공되고, 상기 W-C:H 층 상에는 상기 DLC를 포함하는 중간층이 접합되며, 상기 금속층의 상기 금속은 Cr, Ti, Al, Zr, V 또는 이들의 조성물로 이루어진 군에서 선택되는,
    물품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지재는 금속 또는 금속 합금으로 이루어지는, 물품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지재는 알루미늄, 황동, 마그네슘 및 스테인레스 스틸로 이루어진 군에서 선택되는, 물품.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 금속은 16 내지 18 중량％의 크롬(Cr)과 8 내지 12 중량％의 니켈(Ni)을 갖는 스테인레스 스틸인, 물품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지재는 단일의 플라스틱 또는 상이한 플라스틱의 혼합물로 구성되는, 물품.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 플라스틱은, ABS, 폴리카보네이트, PMMA, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 또는 상기한 플라스틱 중의 하나 이상과 강화 섬유를 포함하는 합성 수지 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는, 물품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속은 크롬(Cr)인, 물품.
  8. 300 미만의 비커스 경도(Vickers hardness) HV0.025를 갖는 지지재(12) 및 상기 지지재보다 강성인 장식층(14)과, 상기 지지재에 도포된 접착층(18)을 포함하는 접착층 시스템(16)을 갖는 물품(10)으로서,
    DLC(Diamond-Like Carbon)를 함유하는 중간층(24)이, 상기 접착층 시스템(16)과 상기 장식층(14) 사이에 제공되고,
    상기 접착층 시스템은 CrN 층으로 이루어지며, 상기 CrN 층은 크롬의 비율이 감소되고 질소의 비율이 증가되는 구배 CrN 층(gradient CrN layer)의 형태로 존재하며, 상기 CrN 층은 상기 CrN 층으로부터 멀어지는 방향으로 WC의 비율이 증가하여 점차적으로 WC 층으로 변화되며, 상기 WC 층은 후속하여 W-C:H 층이 제공되고, 상기 W-C:H 층 상에는 DLC를 포함하는 중간층이 접합되는, 물품.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 금속은 티타늄(Ti)인, 물품.
  11. 300 미만의 비커스 경도(Vickers hardness) HV0.025를 갖는 지지재(12) 및 상기 지지재보다 강성인 장식층(14)과, 상기 지지재에 도포된 접착층(18)을 포함하는 접착층 시스템(16)을 갖는 물품(10)으로서,
    DLC(Diamond-Like Carbon)를 함유하는 중간층(24)이, 상기 접착층 시스템(16)과 상기 장식층(14) 사이에 제공되고,
    상기 접착층 시스템은 유기 실리콘층(organo-silicon layer)이며, 상기 유기 실리콘층은 후속하여 W-C:H 층이 제공되고, 상기 W-C:H 층 상에는 DLC를 포함하는 중간층이 접합되는, 물품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유기 실리콘층(organo-silicon layer)은 플라스틱 또는 금속의 지지재 상에 PACVD 공정을 통해 증착되는, 물품.
  13. 300 미만의 비커스 경도(Vickers hardness) HV0.025를 갖는 지지재(12) 및 상기 지지재보다 강성인 장식층(14)과, 상기 지지재에 도포된 접착층(18)을 포함하는 접착층 시스템(16)을 갖는 물품(10)으로서,
    DLC(Diamond-Like Carbon)를 함유하는 중간층(24)이, 상기 접착층 시스템(16)과 상기 장식층(14) 사이에 제공되고,
    상기 접착층 시스템은 플라스틱 또는 금속의 지지재 상에 갈바닉 방식으로(galvanically) 증착되는 CuNi 층 시퀀스(CuNi layer sequence)이며, 상기 CuNi 층 시퀀스는 후속하여 W-C:H 층이 제공되고, 상기 W-C:H 층 상에는 DLC를 포함하는 중간층이 접합되는, 물품.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 장식층은, PVD 및 CVD 중 하나를 통해 도포된 Ti 코팅을 포함하는 흑색 층을 포함하고, PVD 및 CVD 중 하나를 통해 도포된 TiCrCN 코팅을 더 포함하는, 물품.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 장식층은 PVD를 통해 황동색, 금색, 니켈색 또는 청동색으로 증착된 ZrCN 층인, 물품.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 장식층은 금색, 스테인레스 스틸색, 청동색 또는 구리색을 갖는 TiCN 층인, 물품.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 장식층은 PVD를 통해 스테인레스 스틸색으로 증착된 CrCN 층인, 물품.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 장식층은 PVD를 통해 무연탄색(anthracite colour)으로 증착된 ZrCrCN 층인, 물품.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 장식층은 PVD를 통해 증착된 무지개색을 갖는 산화물층 또는 산화질화물층(oxynitride layer)인, 물품.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 산화물층 또는 상기 산화질화물층은 Ti, Cr 또는 이들 금속의 조성물로 이루어진 군의 금속의 산화물 또는 산화질화물인, 물품.
  21. 300 미만의 비커스 경도(Vickers hardness) HV0.025를 갖는 지지재 및 상기 지지재보다 강성인 장식층과, 상기 지지재에 도포된 접착층을 포함하는 접착층 시스템을 갖는 물품을 제조하는 방법으로서,
    DLC(Diamond-Like Carbon)를 포함하는 중간층이, 상기 접착층 시스템과 상기 장식층 사이에 도포되고,
    상기 접착층 시스템은, 금속 및 WC의 혼합물로 이루어지는 금속층으로 이루어지며, 상기 금속층은 금속의 비율이 감소되고 WC의 비율이 증가되어 서서히 WC 층으로 변화되며, 상기 WC 층에는 후속하여 W-C:H 층이 제공되고, 상기 W-C:H 층 상에는 상기 DLC를 포함하는 중간층이 접합되며, 상기 금속층의 상기 금속은 Cr, Ti, Al, Zr, V 또는 이들의 조성물로 이루어진 군에서 선택되는,
    물품의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 지지재로서 금속 또는 금속 합금의 지지재가 선택되는, 물품의 제조 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 지지재로서 스테인레스 스틸이 선택되는, 물품의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 스테인레스 스틸은 16 내지 18 중량％의 크롬(Cr)과 8 내지 12 중량％의 니켈(Ni)을 갖는 스테인레스 스틸인, 물품의 제조 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 지지재는 단일의 플라스틱 또는 상이한 플라스틱의 혼합물로 구성되는, 물품의 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 플라스틱은, ABS, 폴리카보네이트, PMMA, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 또는 상기한 플라스틱 중의 하나 이상과 강화 섬유를 포함하는 합성 수지 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는, 물품의 제조 방법.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 금속은 크롬(Cr)인, 물품의 제조 방법.
  28. 300 미만의 비커스 경도(Vickers hardness) HV0.025를 갖는 지지재 및 상기 지지재보다 강성인 장식층과, 상기 지지재에 도포된 접착층을 포함하는 접착층 시스템을 갖는 물품을 제조하는 방법으로서,
    DLC(Diamond-Like Carbon)를 포함하는 중간층이, 상기 접착층 시스템과 상기 장식층 사이에 도포되고,
    상기 접착층 시스템은 CrN 층으로 이루어지며,
    상기 CrN 층은 크롬의 비율이 감소되고 질소의 비율이 증가되는 구배 CrN 층(gradient CrN layer)의 형태로 존재하고, 상기 CrN 층은 상기 CrN 층으로부터 멀어지는 방향으로 WC의 비율이 증가하여 점차적으로 WC 층으로 변화되며, 상기 WC 층은 후속하여 W-C:H 층이 제공되고, 상기 W-C:H 층 상에는 DLC를 포함하는 중간층이 접합되는, 물품의 제조 방법.
  29. 삭제
  30. 제21항에 있어서,
    상기 금속은 티타늄(Ti)인, 물품의 제조 방법.
  31. 300 미만의 비커스 경도(Vickers hardness) HV0.025를 갖는 지지재 및 상기 지지재보다 강성인 장식층과, 상기 지지재에 도포된 접착층을 포함하는 접착층 시스템을 갖는 물품을 제조하는 방법으로서,
    DLC(Diamond-Like Carbon)를 포함하는 중간층이, 상기 접착층 시스템과 상기 장식층 사이에 도포되고,
    상기 접착층 시스템은 플라스틱 또는 금속의 지지재 상에 PACVD 공정을 통해 증착되는 유기 실리콘층(organo-silicon layer)이며, 상기 유기 실리콘층은 후속하여 W-C:H 층이 제공되고, 상기 W-C:H 층 상에는 DLC를 포함하는 중간층이 접합되는, 물품의 제조 방법.
  32. 300 미만의 비커스 경도(Vickers hardness) HV0.025를 갖는 지지재 및 상기 지지재보다 강성인 장식층과, 상기 지지재에 도포된 접착층을 포함하는 접착층 시스템을 갖는 물품을 제조하는 방법으로서,
    DLC(Diamond-Like Carbon)를 포함하는 중간층이, 상기 접착층 시스템과 상기 장식층 사이에 도포되고,
    상기 접착층 시스템은 플라스틱 또는 금속의 지지재 상에 갈바닉 방식으로(galvanically) 증착되는 CuNi 층 시퀀스(CuNi layer sequence)이며, 상기 CuNi 층 시퀀스은 후속하여 W-C:H 층이 제공되고, 상기 W-C:H 층 상에는 DLC를 포함하는 중간층이 접합되는, 물품의 제조 방법.
  33. 제21항에 있어서,
    상기 장식층은 비반응 방식으로 도포된 Ti의 흑색 층, 및 PVD 및 CVD 중 적어도 하나를 통해 도포된 TiCrCN 코팅을 포함하는, 물품의 제조 방법.
  34. 제21항에 있어서,
    상기 장식층은 PVD를 통해 황동색, 금색, 니켈색 또는 청동색으로 증착된 ZrCN 층인, 물품의 제조 방법.
  35. 제21항에 있어서,
    상기 장식층은 금색, 스테인레스 스틸색, 청동색 또는 구리색을 갖는 TiCN 층인, 물품의 제조 방법.
  36. 제21항에 있어서,
    상기 장식층은 PVD를 통해 스테인레스 스틸색으로 증착된 CrCN 층인, 물품의 제조 방법.
  37. 제21항에 있어서,
    상기 장식층은 PVD를 통해 무연탄색(anthracite colour)으로 증착된 ZrCrCN 층인, 물품의 제조 방법.
  38. 제21항에 있어서,
    상기 장식층은 PVD를 통해 증착된 무지개색을 갖는 산화물층 또는 산화질화물층(oxynitride layer)인, 물품의 제조 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 산화물층 또는 상기 산화질화물층은 Ti, Cr 또는 이들 금속의 조성물로 이루어진 군의 금속의 산화물 또는 산화질화물인, 물품의 제조 방법.
  40. 제21항에 있어서,
    상기 접착층, 상기 접착층 시스템 및 상기 장식층의 성분 중 임의의 하나의 증착을 위한 하나 이상의 스퍼터 타겟과, DLC를 포함하는 중간층의 도포를 위한 PACVD 시스템과, 상기 접착층, 상기 접착층 시스템 및 장식층의 성분 중 임의의 하나의 도포를 위한 하나 이상의 아크 소스를 갖는 플랜트에서 수행되는, 물품의 제조 방법.
  41. 청구항 1에서의 접착층 또는 접착층 시스템, 또는 장식층의 성분을 증착하도록 구성된, 하나 이상의 스퍼터 타겟을 갖는 하나 이상의 마그네트론 스퍼터 시스템(magnetron sputter system) 및, 청구항 1에서의 중간층을 증착하도록 구성된 PACVD 시스템, 및 청구항 1에서의 접착층 또는 접착층 시스템, 또는 장식층의 성분을 증착하도록 구성된 하나 이상의 아크 소스를 갖는 아크 기화 시스템(arc vaporisation system)이 진공 챔버 내에 조합되어 있는, 플랜트.
  42. 제1항에 있어서,
    상기 W-C:H 층은 박막인, 물품.
  43. 제21항에 있어서,
    상기 W-C:H 층은 박막인, 물품의 제조 방법.
  44. 삭제
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