KR101887287B1 - 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 및 이의 제조 방법 - Google Patents

내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 의료용 공구 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 스테인레스강으로 제조된 의료용 공구 기재, 의료용 공구 기재 표면에 형성된 산화박막 피복층 및 산화박막 피복층 상부에 코팅된 하나 이상의 세라믹 코팅층을 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 의료용 공구 및 이의 제조방법은 의료용 공구 기재 상에 박막을 적층하는 비교적 간단한 방법으로 내식성 및 내마모성 특성이 우수하고, 밀착력이 증대된 의료용 공구를 제공할 수 있으며, 일정 비율의 반응성 가스를 주입하여 내식성 및 내마모성이 우수한 화학양론비를 가지는 박막을 형성할 수 있는 장점이 있다.

Description

내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 및 이의 제조 방법{Medical tool having excellent corrosion and abrasion resistance, and manufacturing method of the same}
본 발명은 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스테인레스강 의료용 공구 기재 표면에 산화박막 피복층, CrN 중간층 및 질화물계 또는 탄화물계의 세라믹 코팅층을 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 의료용 공구는 기재 상에 단순하게 TiN 또는 WC 등 단순 박막을 형성시켜 사용하고 있으나 항상 부식 문제를 발생시켜 사용자의 불만을 유발시켜 왔다. 최근, 임플란트 시술에 사용되는 드릴과 같은 의료용 공구의 고능률화의 수요가 높아짐에 따라, 종래보다 공구 수명이 긴 공구가 요구되고 있다. 공구 재료의 요구 특성으로서 공구의 수명에 관계되는 내식성 및 내마모성의 향상이 더욱 중요해지고 있다.
이들 특성을 향상시키도록 박막을 피복시키는 비교적 간단한 방법으로 의료용 공구를 제조하기 위하여, 우수한 내식성, 밀착력, 내마모성 향상 등의 특성을 가지는 다양한 물질을 교대로 적층하여 피복시키고 표면 처리할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
1. 한국공개특허 10-2015-0038031호 2. 한국공개특허 10-2016-0037979호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 의료용 공구 기재 상에 박막을 적층하는 비교적 간단한 방법으로 내식성 및 내마모성 특성이 우수하고, 밀착력이 증대된 의료용 공구를 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 일정 비율의 반응성 가스를 주입하여 내식성 및 내마모성이 우수한 화학양론비를 가지는 박막을 형성하는 제조 방법으로 특성이 우수한 동시에 간단한 방법의 의료용 공구 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구는 스테인레스강으로 제조된 의료용 공구 기재, 상기 의료용 공구 기재 표면에 형성된 산화박막 피복층 및 상기 산화박막 피복층 상부에 코팅된 하나 이상의 세라믹 코팅층을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 산화박막 피복층은 5nm 내지 300nm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 산화박막 피복층은 스테인리스강의 크롬이 플라즈마로 산화하여 형성된 Cr2O3일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 0.1㎛ 내지 10㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 질화물계 박막, 탄화물계 박막 및 질화물과 탄화물의 혼합물 박막 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 질화물은 AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN 및 ZrN 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 탄화물은 다이아몬드상 카본(DLC), WC, TiC 및 TiCN 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 산화박막 피복층 상부에 형성된 CrN 중간층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 CrN 중간층은 30nm 내지 300nm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 의료용 공구는 임플란트 시술 시 사용되는 의료용 드릴, 절삭 공구 등으로 사용될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법은 스테인레스강으로 제조된 의료용 공구 기재 표면에 고밀도 플라즈마를 이용하여 산화박막을 형성하는 단계, 상기 산화박막 피복층 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 세라믹 박막을 코팅시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 산화박막 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 CrN 중간층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 산화박막 형성 단계는, 상기 의료용 공구 기재 상에 고밀도 플라즈마를 발생시키고 산소 및 알곤의 가스 혼합비(O2/Ar)가 3% 내지 50%인 혼합 가스를 주입시켜 Cr2O3 피막을 형성시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 박막 코팅 단계는, 상기 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 코팅시키는 경우, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 코팅시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 박막 코팅 단계는, 상기 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating)을 이용하여 코팅시키는 경우, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 코팅시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구는 의료용 공구 기재 상에 박막을 적층하는 비교적 간단한 방법으로 내식성 및 내마모성 특성이 우수하고, 밀착력이 증대된 의료용 공구를 제공할 수 있다.
특히, 일정 비율의 반응성 가스를 주입하여 내식성 및 내마모성이 우수한 화학양론비를 가지는 박막을 형성하는 제조 방법으로 특성이 우수한 동시에 간단한 방법으로 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구를 제조할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 의료용 공구 기재에 적층된 박막을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 의료용 공구 기재로 사용되는 의료용 드릴 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 이온 플레이팅을 이용하여 CrN 중간층이 형성된 의료용 드릴 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 이온 플레이팅을 이용하여 TiN 세라믹 코팅층이 증착된 의료용 드릴 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 이온 플레이팅을 이용하여 AlTiN 세라믹 코팅층이 증착된 의료용 드릴 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 의료용 공구 기재에 적층된 박막을 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구는 스테인레스강으로 제조된 의료용 공구 기재, 상기 의료용 공구 기재 표면에 형성된 산화박막 피복층 및 상기 산화박막 피복층 상부에 코팅된 하나 이상의 세라믹 코팅층을 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 의료용 공구 기재로 사용되는 의료용 드릴 사진이다. 상기 의료용 공구 기재는 스테인레스강을 주재료로 할 수 있으며, 특히 KS, JIS, DIN, ISO, ASTM, ASME, AISI 등의 국제 규격에 만족하는 스테인레스 재질로 제조될 수 있다.
상기 산화박막 피복층은 상기 의료용 공구 기재 표면에 형성되며, 5nm 내지 300nm의 두께를 가질 수 있다. 특히, 상기 산화박막 피복층은 Cr2O3일 수 있다. 상기 산화박막 피복층은 고밀도 플라즈마에 의해 산화물 표면이 형성되며, 의료용 공구 기재인 스테인레스강에 포함된 크롬이 표면에 산화물을 형성하여 Cr2O3가 형성된다.
일반적으로 스테인레스강은 주성분인 철(Fe)에 크롬, 니켈이 첨가된 특수강으로서 스테인레스강 표면에 고밀도 플라즈마를 발생시키면, 산소와 친화력이 가장 큰 크롬이 다른 금속보다 먼저 산화하여 CrO, Cr2O3 크롬산화물을 형성하게 된다. 또한 스테인레스강 표면에서의 플라즈마 발생시간이 증가하게 되면 스테인레스강 내부에 있는 크롬원자들이 스테인레스강 표면으로 확산이 이루어지며 확산된 크롬원자들이 표면에서 산소와 결합하여 크롬산화물이 형성됨에 따라 크롬산화물 박막이 점점 두꺼워지게 된다. 일부 스테인레스강을 형성한 원소인 철(Fe)이 산소와 결합하여 철산화물이 형성되기는 하나, 산화물 박막에 존재하는 철산화물은 극소량이 그쳐 산화박막 피복층은 보다 안정된 산화물인 Cr2O3가 형성된 크롬산화물인 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 이온 플레이팅을 이용하여 CrN 중간층이 형성된 의료용 드릴 사진이다. 상기 산화박막 피복층 상부에 형성된 CrN 중간층을 더 포함할 수 있으며, 상기 CrN 중간층은 30nm 내지 300nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 산화박막 피복층인 Cr계 산화물 박막에 세라믹 박막이 코팅될 경우 밀착력에 문제점이 발생되므로, Cr2O3 표면과 화학적 친화력이 높으며 박막 형성 시 잔류응력이 낮은 물질인 CrN을 중간층으로 형성시켜 이후 코팅되는 다양한 세라믹 박막과의 밀착력을 높일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 이온 플레이팅을 이용하여 TiN 세라믹 코팅층이 증착된 의료용 드릴 사진이고. 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 이온 플레이팅을 이용하여 AlTiN 세라믹 코팅층이 증착된 의료용 드릴 사진이다.
상기 세라믹 코팅층은 상기 산화박막 피복층 상부에 하나 이상의 층이 코팅될 수 있으며, 0.1㎛ 내지 10㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 세라믹 코팅층은 아크 이온플레이팅법(Arc Ion-plating), 스퍼터링(Sputtering), 진공 증착법(Evaporation) 등을 이용하여 내마모 특성을 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 세라믹 코팅층은 질화물계 박막, 탄화물계 박막 및 질화물과 탄화물의 혼합물 박막 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함할 수 있다. 상기 질화물은 AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN 및 ZrN 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN 및 ZrN 등은 코팅 두께가 일정 두께 이상일 경우 우수한 내마모성을 띠며 외부의 충격으로부터 공구를 보호할 수 있다.
상기 탄화물은 다이아몬드상 카본(DLC), WC, TiC 및 TiCN 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명에 따른 의료용 공구는 임플란트 시술 시 사용되는 의료용 드릴, 절삭 공구 등으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법은 스테인레스강으로 제조된 의료용 공구 기재 표면에 고밀도 플라즈마를 이용하여 산화박막을 형성하는 단계, 상기 산화박막 피복층 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 세라믹 박막을 코팅시키는 단계를 포함한다.
상기 산화박막 형성 단계는 의료용 공구의 요구되어지는 특성 중 내부식성을 위해 고밀도 플라즈마를 의료용 공구 기재 표면에 발생시키고 적정 분율의 아르곤 가스(Ar)와 산소 가스(O2) 혼합가스를 주입시켜 기재 표면에 치밀한 산화박막을 형성시킨다.
특히, 상기 산화박막 형성 단계는, 상기 의료용 공구 기재 상에 고밀도 플라즈마를 발생시키고 산소 및 알곤의 가스 혼합비(O2/Ar)가 3% 내지 50%인 혼합 가스를 주입시켜 Cr2O3 피막을 형성시킬 수 있다.
상기 산화 박막 상부에 아크 이온플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 CrN 중간층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 세라믹 박막 코팅 단계는, 상기 산화박막 피복층 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 세라믹 박막을 코팅시키는 단계이다. 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 형성시킬 수 있다.
AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN 및 ZrN 등의 질화물계 박막을 코팅시킬 수 있는 가장 효율적인 방법은 반응성 아크 이온플레이팅법 또는 반응성 스퍼터링법이다.
반응성 스퍼터링법은 화학반응을 유발할 수 있는 반응성 가스를 알곤(Ar)가스와 동시에 유입시키는 코팅 방법이다. 질화물 박막을 형성시키기 위해서는 고순도 질소 가스를 알곤 가스와 함께 주입시킨다.
이때 알곤과 질소 유입량의 비에 의해 화학양론비가 결정되어 박막의 특성을 결정할 수 있으며, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스을 유입하는 경우 우수한 내마모성을 가질 수 있으며, 특히, 질소와 알곤 유량의 비가 2:8일 때 가장 특성이 우수한 박막을 얻는 것으로 실험결과 나타났다. 하지만, 상기 유량비는 공정온도 및 바이어스 전압에 의해 달라질 수 있다.
아크 이온플레이팅의 경우에도 반응성 가스를 동시에 주입시킴으로서 이루어 질 수 있다. 반응성 스퍼터링법과 같이 이 방법으로도 AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN, ZrN 등 질화물계 박막을 형성시킬 수 있으며 반응성 스퍼터링 공정보다 증착속도가 빠르며 코팅층이 치밀한 박막을 코팅시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다.
이때, 위와 같이 상기 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating)을 이용하여 코팅시키는 경우, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하는 경우 우수한 내마모성을 가질 수 있다.
위와 같은 방법으로 우수한 내마모 특성을 띠는 세라믹 물질을 코팅시킬 수 있었으며 경우에 따라서는 이들 박막을 다층으로 형성시켜 내부식성과 내마모성을 더욱더 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구는 고밀도 플라즈마를 이용한 치밀한 산화박막을 형성하고, 상부에 밀착력을 향상시키는 CrN 중간층을 형성하고, AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN 및 ZrN 등의 질화물계 박막 또는 다이아몬드상 카본(DLC), WC, TiC 및 TiCN 탄화물계 박막을 코팅시켜 기존에 사용하고 있는 의료용 공구 재질에 각 기능을 띠는 박막을 형성시킴으로서 비교적 간단한 방법으로 우수한 내부식성과 내마모성을 띠는 의료용 공구를 제조하는 것이 가능하다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명 과정의 세부 사항을 설명하고자 한다.
1. 산화박막 피복층 형성
스테인레스강을 주재료로 하는 의료용 공구 기재 표면에 고밀도 플라즈마를 이용하여 하기의 조건으로 형성하여 산화박막 피복층을 제조하였다. 특히, 상기 의료용 공구 기재 상에 고밀도 플라즈마를 발생시키고 산소 및 알곤의 가스 혼합비(O2/Ar)가 3% 내지 50%인 혼합 가스를 주입시켜 Cr2O3 피막을 형성한다.
- 초기 진공도 : 1 x 10-5torr
- 기재 온도 : RT ~ 400℃
- 사용 가스 : 알곤(Ar) + 산소(O2) 혼합 가스
- 가스 혼합비 : O2/Ar (3% ~ 50%)
- 기재 가속 전압 : -150V ~ -1000V
- 작업 진공도 : 1x10-4torr ~ 5 x 10-3torr
- 공정 시간 : 3min ~ 30min
- 박막 두께 : 5nm ~ 100nm
2. 질화 크롬(CrN) 중간층 형성
상기 산화박막 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 CrN 중간층을 하기의 조건으로 형성하였다.
- 초기 진공도 : 1 x 10-5torr
- 플라즈마 전력 : 17V x 70A (1.2kW)
- Target Size 및 물질 : 80mm(지름) x 40mm(높이), Cr(99.7%)
- 작업 진공도 : 5 x 10-3torr
- 작업 가스 : 알곤(순도 99.999%), 질소(순도 99.999%)
- 유입 가스량 : 알곤 (30%이하), 질소 (70% 이상)
- 가스 유입량비 : 알곤(10%∼50%), 질소(90%∼50%)
- Bias 전압 : -10V ~ -100V
- 피복층 두께 : 0.3㎛ ∼ 10㎛
- 증착속도 : 30nm/min
3. 세라믹 코팅층 형성
상기 산화박막 피복층 상부 또는 CrN 중간층을 형성한 경우에는 상기 CrN 중간층의 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 세라믹 코팅층을 하기의 조건으로 형성하였다.
3-1. 스퍼터링법에 의한 질화 티타늄(TiN) 코팅층 형성
스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 질화물계 박막 코팅층을 형성하는 경우, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 형성하였다.
- 초기 진공도 : 1 x 10-5torr
- 플라즈마 전력 : 420V x 12A ( 4.8kW)
- Target Size 및 물질 : 130mm x 1200mm, Ti(99.7%)
- 작업 진공도 : 2x 10-3torr
- 유입 가스 : 알곤(순도 99.999%), 질소(순도 99.999%)
- 가스 유입량비 : 알곤(70%∼90%), 질소(30%∼10%)
- 코팅층 두께 : 0.3㎛ ∼1㎛
- 증착속도 : 5nm/min
3-2. 아크이온 플레이팅법에 의한 질화 티타늄(TiN) 코팅층 형성
아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating)을 이용하여 질화물계 박막 코팅층을 형성하는 경우, 50% 내지 100% 질소 및 0% 내지 50% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 형성하였다.
- 초기 진공도 : 1 x 10-5torr
- 플라즈마 전력 : 18V x 60A ( 1.1kW)
- Target Size 및 물질 : 80mm(지름) x 40mm(높이), Ti(99.7%)
- 작업 진공도 : 7 x 10-3torr
- 작업 가스 : 알곤(순도 99.999%), 질소(순도 99.999%)
- 유입 가스량 : 알곤 (50%이하), 질소 (50% 이상)
- 가스 유입량비 : 알곤(0%∼50%), 질소(100%∼50%)
- Bias 전압 : -10V ~ -100V
- 코팅층 두께 : 0.3㎛ ∼ 10㎛
- 증착속도 : 20nm/min
3-3. 아크 이온 플레이팅법에 의한 (AlTiN) 코팅층 형성
아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating)을 이용하여 질화물계 박막 코팅층을 형성하는 경우, 50% 내지 100% 질소 및 0% 내지 50% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 형성하였다.
- 초기 진공도 : 1 x 10-5torr
- 플라즈마 전력 : 20V x 60A ( 1.2kW)
- Target Size 및 물질 : 80mm(지름) x 40mm(높이), AiTi(99.5%)
- 작업 진공도 : 1 x 10-2torr ~ 8 x 10-3torr
- 작업 가스 : 알곤(순도 99.999%), 질소(순도 99.999%)
- 가스 유입량비 : 알곤(0%∼50%), 질소(100%∼50%)
- Bias 전압 : -10V ~ -100V
- 코팅층 두께 : 0.2㎛ ∼ 5㎛
- 증착속도 : 12nm/min
위와 같이, 본 발명에 따른 의료용 공구 및 이의 제조방법은 의료용 공구 기재 상에 박막을 적층하는 비교적 간단한 방법으로 내식성 및 내마모성 특성이 우수하고, 밀착력이 증대된 의료용 공구를 제공할 수 있으며, 일정 비율의 반응성 가스를 주입하여 내식성 및 내마모성이 우수한 화학양론비를 가지는 박막을 형성할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술 분야 에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 스테인레스강으로 제조된 의료용 공구 기재;
    상기 의료용 공구 기재 표면에 형성된 산화박막 피복층; 및
    상기 산화박막 피복층 상부에 코팅된 하나 이상의 세라믹 코팅층을 포함하며,
    상기 산화박막 피복층은 스테인리스강의 크롬이 플라즈마로 산화하여 형성된 Cr2O3인 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산화박막 피복층은 5nm 내지 300nm의 두께를 가지는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화박막 피복층은 스테인리스강의 크롬이 플라즈마로 산화하여 형성된 Cr2O3인 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 코팅층은 0.1㎛ 내지 10㎛의 두께를 가지는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 코팅층은 질화물계 박막, 탄화물계 박막 및 질화물과 탄화물의 혼합물 박막 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 질화물은 AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN 및 ZrN 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 탄화물은 다이아몬드상 카본(DLC), WC, TiC 및 TiCN 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 산화박막 피복층 상부에 형성된 CrN 중간층을 더 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 CrN 중간층은 30nm 내지 300nm의 두께를 가지는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 의료용 공구는 임플란트 시술 시 사용되는 의료용 드릴 또는 절삭 공구인 의료용 공구.
  11. 제1항에 따른 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구를 제조하는 방법에 있어서,
    스테인레스강으로 제조된 의료용 공구 기재 표면에 고밀도 플라즈마를 이용하여 산화박막을 형성하는 단계;
    상기 산화박막 피복층 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 세라믹 박막을 코팅시키는 단계를 포함하며,
    상기 산화박막 형성 단계는,
    상기 의료용 공구 기재 상에 고밀도 플라즈마를 발생시키고 산소 및 알곤의 가스 혼합비(O2/Ar)가 3% 내지 50%인 혼합 가스를 주입시켜 Cr2O3 피막을 형성시키는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 산화박막 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 CrN 중간층을 형성하는 단계를 더 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서, 상기 세라믹 박막 코팅 단계는,
    상기 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 코팅시키는 경우, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 코팅시키는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 세라믹 박막 코팅 단계는,
    상기 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating)을 이용하여 코팅시키는 경우, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 코팅시키는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법.
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