KR102125787B1 - 흑연 냄비 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흑연 냄비 및 그 제조 방법을 제공하는데, 흑연 냄비는 흑연으로 제조된 냄비 본체를 포함하고 냄비 본체는 내벽과 외벽을 구비하며 내벽의 표면에 경질 탄소막 또는 공유결합성 탄화물 막이 부착되어 있다. 냄비 본체의 내벽의 표면에 경질 탄소막 또는 공유결합성 탄화물 막이 부착되어 있고 경질 탄소막과 공유결합성 탄화물 막의 경도가 모두 기존의 PTFE 수지막층의 경도를 초과함으로 흑연 냄비의 내마모성을 확보하고 경질 탄소막과 공유결합성 탄화물 막 자체가 양호한 통기 성능을 구비함으로 흑연 냄비 본체의 양호한 열전도성을 확보하여 열 전달이 빠르고 균일하게 가열되는 특징을 나타내며, 또한, 사용과정에 흑연 냄비 본체의 적외선 특성과 흡착 특성이 잘 나타나서 환경보호와 건강에 아주 유리한 유익한 효과를 실현할 수 있다. 그리고 공유결합성 탄화물 막은 만번 사용한 후에야 막층이 완전히 마모된 곳이 나타나 흑연 냄비의 내마모성을 확보하고 흑연 냄비의 사용수명을 연장시킬 수 있다.

Description

흑연 냄비 및 그 제조 방법
본 발명은 조리기구에 관한 것으로, 특히 흑연 냄비 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
흑연은 탄소 원자로 구성되었고 생명의 기본 유닛인 아미노산, 뉴클레오시드도 탄소 원소를 골조로 하여 변화된 것이며 탄소가 없으면 생명도 있을 수 없다고 말할 수 있다. 따라서 흑연은 거무칙칙하지만 생명의 세계에서 가장 깨끗한 재료이고 인체에 양호한 개선과 보건 작용이 있다.
1, 흑연 제품은 가열되면 원적외선을 발사한다.
원적외선은 인체에 생기와 활력이 넘치도록 신체 기능을 향상시키고 각종 질병을 유효하게 예방한다. 예를 들어, 물 분자를 활성화하여 신체 내 산소 함유량을 향상시켜 영리해지고 분발하게 된다. 또한, 신진대사를 강화하여 신경 액체 생물을 조절한다. 당뇨병, 고지혈, 비만, 통풍 등 신진대사 혼란으로 인한 질병을 유효하게 예방한다. 혈액순환, 특히 미세순환 시스템을 개선한다. 미세순환 시스템의 혼란으로 인한 고혈압, 심혈관 질환, 종양, 관절염, 사지가 차갑고 마비되는 등 질병을 유효하게 예방할 수도 있다. 또한, 미백 미용, 항염, 부기를 가라앉히는 기능을 구비한다. 신체 면역 기능을 향상시키고 혈액의 산-염기 균형을 조절하고 알콜과 담배를 희석시켜 간장 기능을 향상시키는 등 효과가 있다.
2, 흑연 제품은 양호한 흡착성을 구비한다.
탄소의 공극 구조에 의하여 탄소는 양호한 흡착성을 구비하고 이로 하여 탄소는 흡착 재료로 널리 이용되고 있으며, 수분, 냄새, 독성 물질 등을 흡착한다. 실험에 의하면 며칠 전에 불고기를 구운 흑연 프라이팬은 깨끗하게 보이지만 전자레인지로 가열한 결과, 불고기를 구울 때 흡착된 기름과 독성 물질이 서서히 배어 나오기 시작하였고, 하지만 깨끗한 종이로 닥으면 사용할 수 있다.
3, 흑연 제품은 양호한 열전도성을 구비하여 열 전도가 빠르고 균일하게 가열되며 연료를 절약할 수 있다.
흑연으로 제조된 프라이팬, 냄비 등은 빨리 가열되고 조리하는 음식물을 균일하게 가열하며 내측으로부터 익혀가고 가열 시간이 짧으며 맛이 순수할 뿐만 아니라 음식물 본래의 영양 성분을 잃어버리지 않는다. 실험에 의하면, 흑연 프라이팬에서 불고기를 구울 때 처음에 전자레인지의 불을 크게 하면 20~30초 지나면 가열되고 음식물을 구울 때에는 작은 불로 구울 수 있어 자원을 절약하는데 유리하다.
4, 흑연 제품은 화학 안정성과 내식성을 구비한다.
흑연은 상온에서 양호한 화학 안정성을 구비하고 어떠한 강산, 강염기 및 유기 용제에도 침식되지 않는다. 따라서, 흑연 제품은 장기간 사용하여도 소모량이 적고 깨끗이 닦으면 새것처럼 된다. 흑연 제품은 환경보호와 건강에 유리하고 방사성 오염이 없고 고온에 적용할 수 있다.
5, 탄소는 2000~3300도의 고온 환경에서 적어도 십여 개 밤낮의 흑연화 과정을 거쳐야만 흑연이 될 수 있음으로 흑연 중의 독성 유해 물질이 깨끗이 방출되었고 적어도 2000도 내에서는 안정적이다. 흑연 냄비는 상기한 장점을 구비하지만 흑연이 유연하여 내마모성이 부족함으로 사용과정에 탄소 분말이 쉽게 떨어진다. 기존의 해결책은 모두 표면에 PTFE를 함유하는 수지막층을 도포하여 보호하는 것이다. 하지만 이러한 도포층은 기밀성이 우수하여 흑연 냄비의 원적외 특성 및 흡착 특성을 저하시키게 된다.
본 발명은 상기한 흑연 냄비의 도포층의 기밀성이 우수하여 흑연 냄비의 원적외 특성 및 흡착 특성을 저하시키는 문제를 해결할 수 있는 흑연 냄비 및 그 제조 방법을 제공한다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 측면의 실시예는 흑연으로 제조된 냄비 본체를 포함하고 상기 냄비 본체는 내벽과 외벽을 구비하는 흑연 냄비에 있어서, 적어도 상기 내벽에 경질 탄소막이 부착된 흑연 냄비를 제공한다.
본 발명에 의하면, 냄비 본체의 내벽의 표면에 경질 탄소막이 부착되어 있고 경질 탄소막의 경도가 기존의 PTFE 수지막층의 경도를 초과함으로 흑연 냄비의 내마모성을 확보하고 탄소막 자체가 양호한 통기 성능을 구비함으로 흑연 냄비 본체의 양호한 열전도성을 확보하여 열 전달이 빠르고 균일하게 가열되는 특징을 나타내며, 또한, 사용과정에 흑연 냄비 본체의 적외선 특성과 흡착 특성이 양호하게 나타나고 환경보호와 건강에 아주 유리한 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 경질 탄소막의 표면에 붙음 방지 도포층이 부착되어 있다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 경질 탄소막의 표면에 붙음 방지 도포층이 진일보로 부착되어 흑연 냄비의 붙음 방지 성능을 향상시키는 동시에 경질 탄소막이 붙음 방지 도포층의 바닥층이므로 흑연 냄비의 도포층이 전반적으로 얇고 흑연 냄비의 성능에 영향을 미치지 않는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 외벽에 붙음 방지 도포층 또는 경질 탄소막이 부착되어 있다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 외벽의 표면에 붙음 방지 도포층이 부착되어 흑연 냄비의 외벽의 내마모성을 향상시키고 또한, 외벽의 표면에 경질 탄소막이 부착되어 흑연 냄비의 성능에 영향을 주지 않는 상황에서 흑연 냄비 자체의 내마모성을 확보하는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 탄소막의 두께는 1.0μm 내지 50μm 사이이다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 1.0μm 내지 50μm 사이의 두께의 탄소막에 의하여 흑연 냄비의 내마모성을 확보하면서 흑연 냄비 본체의 양호한 성능을 발휘하도록 확보하는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 탄소막의 두께는 10μm 내지 30μm 사이이다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 두께가 10μm 내지 30μm 사이의 탄소막에 의하여 흑연 냄비의 성능이 최고에 달하는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
본 발명의 제2 측면의 실시예에 의하면, 흑연으로 제조된 냄비 본체를 포함하고 상기 냄비 본체는 내벽과 외벽을 구비하며 상기 내벽에 공유결합성 탄화물 막이 부착되어 있는 흑연 냄비를 제공한다.
본 발명에 의하면, 냄비 본체의 표면에 공유결합성 탄화물 막이 부착되고 공유결합성 탄화물 막의 경도가 기존의 PTFE 수지막층의 경도를 훨씬 초과함으로 만번 사용한 후에야 막층이 완전히 마모된 곳이 나타나 흑연 냄비의 내마모성을 향상시키고 흑연 냄비의 사용수명을 연장시킬 수 있으며, 또한, 공유결합성 탄화물 막 자체가 양호한 통기 성능을 구비함으로 흑연 냄비 본체의 양호한 열전도성을 확보하여 열 전달이 빠르고 균일하게 가열되는 특징이 양호하게 나타나는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 공유결합성 탄화물 막의 표면에 붙음 방지 도포층이 부착된다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 공유결합성 탄화물 막의 표면에 붙음 방지 도포층을 부착하여 흑연 냄비의 붙음 방지 성능을 향상시키는 동시에 공유결합성 탄화물 막이 붙음 방지 도포층의 바닥층이므로 흑연 냄비의 도포층이 전반적으로 얇고 흑연 냄비의 성능에 영향을 미치지 않는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 외벽에 붙음 방지 도포층 또는 공유결합성 탄화물 막이 부착된다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 외벽의 표면에 붙음 방지 도포층을 부착시킴으로써 흑연 냄비의 외벽의 내마모성을 향상시키고, 또한, 외벽의 표면에 공유결합성 탄화물 막을 부착시킴으로써 흑연 냄비의 성능에 영향을 주지 않는 상황에서 흑연 냄비 자체의 내마모성을 확보하는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 공유결합성 탄화물 막의 두께는 1.0μm 내지 5.0μm 사이이다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 1.0μm 내지 5.0μm 사이의 두께의 공유결합성 탄화물 막에 의하여 흑연 냄비의 내마모성을 확보하면서 흑연 냄비 본체의 양호한 성능을 발휘하도록 확보하는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 공유결합성 탄화물 막의 두께는 2.5μm 내지 3.5μm 사이이다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 두께가 2.5μm 내지 3.5μm 사이의 SiC막에 의하여 흑연 냄비의 내마모성이 최고에 달하는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 공유결합성 탄화물 막은 탄화 규소 막, 탄화 붕소 막 또는 탄화 티탄 막이다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 탄화 규소 막, 탄화 붕소 막 또는 탄화 티탄 막 등 공유결합성 탄화물 막이 고경도, 내부식성, 열안정성이 우수한 특징을 구비하고 화학 안정성도 높은 유익한 효과를 실현할 수 있다.
본 발명의 제3 측면의 실시예에 의하면, 상기 흑연으로 냄비 본체를 성형시키는 공정과, 성형된 냄비 본체에 화학기상증착법에 따른 코팅 처리 또는 물리기상증착법에 따른 코팅 처리를 수행하여 상기 냄비 본체의 표면에 경질 탄소막을 형성하는 공정을 포함하는 흑연 냄비의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 화학기상증착법에 따른 코팅 처리 또는 물리기상증착법에 따른 코팅 처리를 통하여 경질 탄소막을 형성하여 경질 탄소막의 냄비 본체에서의 양호한 부착력을 확보하는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 화학기상증착법에 따른 코팅 처리는 구체적으로, 로스팅한 냄비 본체를 코팅실에 넣고 코팅실을 닫아 진공상태를 만들고, 상기 코팅실내의 기압P1, 회수압력P2, 글로바의 파워P3, 아르곤 유량Q1, 수소 유량Q2, 메탄 유량Q3, 냄비 본체의 기자재 온도T1, 침적 시간t1을 제어하여 냄비 본체의 화학기상증착법에 따른 코팅을 실시하는 것이다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 코팅실내의 압력P1, 회수압력P2, 글로바의 P3, 아르곤Ar 유량Q1, 수소H2 유량Q2, 메탄CH4 유량Q3, 냄비 본체의 기자재 온도T1, 침적 시간t1을 제어하여 흑연 냄비 본체의 표면의 탄소막의 품질과 두께가 설정 요구에 달하는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 기압P1, 회수압력P2, 글로바의 파워P3, 아르곤 유량Q1, 수소 유량Q2, 메탄 유량Q3, 냄비 본체의 기자재 온도T1, 침적 시간t1이, P1 범위가 0.5kpa 내지 7kpa이고, P2 범위가 50kpa 내지 150kpa이며, P3 범위가 2kw 내지 20kw이고, Q1 범위가 1SLM 내지 10SLM이며, Q2 범위가 0.5SLM 내지 4.5SLM이고, Q3 범위가 0.02SLM 내지 0.6SLM이며, T1 범위가 850℃ 내지 930℃이고, t1 범위가 1시간 내지 12시간인 관계를 만족시킨다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 상기 파라미터를 제어함으로서 흑연 냄비 본체상의 탄소막의 코팅 두께를 10μm 내지 50μm 사이에 제어할 수 있는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 물리기상증착법에 따른 코팅 처리는 구체적으로, 로스팅한 냄비 본체를 코팅실내에 넣고 코팅실을 닫아 진공상태를 만들고, 상기 코팅실내의 하부 압력P4, 막형성 압력P5, 스퍼터링 파워P6, 바이어스Vbias, 아르곤 유량Q4, 메탄 또는 아세틸렌 유량Q5, 냄비 본체의 기자재 온도T2, 침적 시간t2을 제어하여 냄비 본체의 물리기상증착법에 따른 코팅 처리를 수행하는 것이다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 코팅실내의 하부 압력P4, 막형성 압력P5, 스퍼터링 파워P6, 바이어스Vbias, 아르곤Ar 유량Q4, 메탄CH4 또는 아세틸렌C2H2 유량Q5, 냄비 본체의 기자재 온도T2, 침적 시간t2을 제어하여 흑연 냄비 본체의 표면의 탄소막의 품질과 두께가 설정 요구에 달하는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 하부 압력P4, 막형성 압력P5, 스퍼터링 파워P6, 바이어스Vbias, 아르곤 유량Q4, 메탄 또는 아세틸렌 유량Q5, 냄비 본체의 기자재 온도T2, 침적 시간t2이, P4 범위가 0.5x10-2Pa 내지 0.5x10-3Pa이고, P5 범위가2.0x10-2Pa 내지8.0x10-1Pa이며, P6 범위가 10kw 내지 20kw이고, Vbias 범위가 100V 내지 300V이며, Q4 범위가 0.2SLM 내지 0.7 SLM이고, Q5 범위가 0.10SLM 내지 2.0SLM이며, T2 범위가 130℃ 내지 200℃이고, t2 범위가 3시간 내지 5시간인 관계를 만족시킨다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 상기 파라미터를 제어함으로서 흑연 냄비 본체상의 탄소막의 코팅 두께를 1.0μm 내지 10μm 사이에 제어할 수 있는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
본 발명의 제4측면의 실시예에 의하면, 상기 흑연으로 냄비 본체를 성형하는 공정과, 성형된 냄비 본체에 물리기상증착법에 따른 코팅 처리를 수행하여 상기 냄비 본체의 표면에 공유결합성 탄화물 막을 형성하는 공정을 포함하는 흑연 냄비의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 공유결합성 탄화물 막을 코팅하는 처리를 통하여 냄비 본체에 공유결합성 탄화물 막을 형성하고 공유결합성 탄화물 막의 냄비 본체에서의 양호한 부착력을 확보하면서 공유결합성 탄화물 막도 높은 경도를 구비하는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 물리기상증착법에 따른 코팅 처리는 스퍼터링법이다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 스퍼터링법으로 처리한 공유결합성 탄화물 막은 접착력이 강하고 균일하게 코팅되며 코팅된 바닥층 재료와 코팅 재료를 여러가지로 조합할 수 있는 등 장점을 구비하는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 스퍼터링법은 구체적으로, 로스팅한 냄비 본체를 코팅실내에 넣고 코팅실을 닫아 진공상태를 만들고, 코팅실내의 침전 압력P1, 스퍼터링 표적 재료, 스퍼터링 파워P2, 아르곤 유량Q1, 아세틸렌 유량Q2, 기자재 온도T1, 침적 시간t1을 제어하여 냄비 본체의 스퍼터링 코팅을 수행하는 것이다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 코팅실내의 침전 압력P1, 스퍼터링 표적 재료, 스퍼터링 파워P2, 아르곤 유량Q1, 아세틸렌 유량Q2, 기자재 온도T1, 침적 시간t1을 제어하여 흑연 냄비 본체의 표면의 공유결합성 탄화물 막의 품질과 두께가 설정 요구에 달하도록 확보할 수 있는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
진일보로, 상기 침전 압력P1, 스퍼터링 표적 재료, 스퍼터링 파워P2, 아르곤 유량Q1, 아세틸렌 유량Q2, 기자재 온도T1, 침적 시간t1이,
P1 범위가 0.5x10-1Pa~5.0x10-1Pa이고, 스퍼터링 표적 재료가 실리콘, 붕소 또는 티타늄이며, P2가 5kw~20kw이고, Q1이 0.05SLM~3.0SLM이며, Q2가 0.04SLM~0.10SLM이고, T1이 110℃~130℃이며, t1가 1.5~4시간인 관계를 만족시킨다.
상기한 진일보의 기술방안에 의하면, 상기 파라미터를 제어하여 흑연 냄비 본체상의 공유결합성 탄화물 막의 코팅 두께를 1.0μm 내지 5.0μm 사이에 제어할 수 있는 유익한 효과를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 흑연 냄비의 실시예1의 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 흑연 냄비의 실시예2의 구조를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 흑연 냄비의 실시예3의 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 흑연 냄비의 실시예4의 구조를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 흑연 냄비의 실시예5의 구조를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 흑연 냄비의 실시예6의 구조를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 흑연 냄비의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 흑연 냄비의 제조 방법의 다른 한 흐름도이다.
아래, 도면과 실시형태를 결합하여 본 발명을 진일보로 설명한다.
본 발명의 흑연 냄비의 실시예1의 구조는 도 1을 참조하면, 흑연으로 제조된 냄비 본체(01)를 포함하고 냄비 본체(01)는 내벽(011)과 외벽(012)을 구비하며 내벽(011)의 표면에 경질 탄소막(02)이 부착되며 외벽(012)의 표면에도 경질 탄소막(02)이 부착되어 있고 경질 탄소막(02)의 두께는 20μm이다.
냄비 본체의 내벽 표면에 경질 탄소막이 부착되고 경질 탄소막의 경도가 기존의 PTFE 수지막층의 경도를 초과함으로 흑연 냄비의 내마모성을 확보하고 탄소막 자체가 양호한 통기 성능을 구비하며 흑연 냄비 본체의 양호한 열전도성을 확보하여 열 전달이 빠르고 균일하게 가열되는 특징이 양호하게 나타난다. 사용과정에 흑연 냄비 본체의 적외선 특성과 흡착 특성이 양호하게 나타나고 환경보호와 건강에 유리하다. 두께가 20μm인 탄소막에 의하면 흑연 냄비의 성능이 최고에 달한다.
구체적인 실시예에 있어서, 탄소막의 두께를 1.0 내지 50μm 사이의 기타 임의의 값으로 설정할 수 있다.
본 발명의 흑연 냄비의 실시예2의 구조는 도 2를 참조하면, 경질 탄소막(02)의 표면에 붙음 방지 도포층(03)이 부착되는 점에서 실시예1과 차이가 있다.
경질 탄소막의 표면에 진일보로 붙음 방지 도포층을 부착하여 흑연 냄비의 붙음 방지 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 경질 탄소막이 붙음 방지 도포층의 바닥층으로 되어 흑연 냄비의 도포층이 전반적으로 얇고 흑연 냄비의 성능에 영향을 주지 않는다.
본 발명의 흑연 냄비의 실시예3의 구조는 도 3을 참조하면, 외벽(012)의 표면에 붙음 방지 도포층(03)이 부착되는 점에서 실시예1과 차이가 있다.
외벽의 표면에 붙음 방지 도포층을 부착하여 흑연 냄비의 외벽의 내마모성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 흑연 냄비의 실시예4의 구조는 도 4를 참조하면, 흑연으로 제조된 냄비 본체(01)를 포함하고 냄비 본체(01)는 내벽(011)과 외벽(012)을 포함하며 내벽(011)의 표면에 공유결합성 탄화물 막(04)이 부착되고 외벽(012)의 표면에도 공유결합성 탄화물 막(04)이 부착되며, 여기서, 공유결합성 탄화물 막(04)은 탄화 규소 막이고 탄화 규소 막의 두께는 3.0μm이다.
내벽의 표면에 공유결합성 탄화물 막인 탄화 규소 막이 부착되고 탄화 규소 막의 경도가 기존의 PTFE 수지막층의 경도를 훨씬 초과함으로 만번 사용한 후에야 막층이 완전히 마모된 곳이 나타나 흑연 냄비의 내마모성을 확보하고 흑연 냄비의 사용수명을 연장시킬 수 있으며, 또한, 탄화 규소 막 자체가 양호한 통기 성능을 구비하여 흑연 냄비 본체의 양호한 열전도성을 확보하여 열 전달이 빠르고 균일하게 가열되는 특징이 잘 표현되고, 두께가 3.0μm인 탄화 규소 막에 의하여 흑연 냄비의 성능이 최고에 달한다. 외벽의 표면에 공유결합성 탄화물 막을 부착하여 흑연 냄비의 성능에 영향을 주지 않는 상황에서 흑연 냄비 자체의 내마모성을 확보할 수 있다.
본 발명의 흑연 냄비의 실시예5의 구조는 도 5를 참조하면, 공유결합성 탄화물 막(04)의 표면에 붙음 방지 도포층(03)이 부착되는 점에서 실시예4와 차이가 있다.
공유결합성 탄화물 막의 표면에 붙음 방지 도포층을 진일보로 부착하여 흑연 냄비의 붙음 방지 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 공유결합성 탄화물 막이 붙음 방지 도포층의 바닥층으로 되므로 흑연 냄비의 도포층이 전반적으로 얇고 흑연 냄비의 성능에 영향을 주지 않는다.
본 발명의 흑연 냄비의 실시예6의 구조는 도 6을 참조하면, 외벽(012)의 표면에 붙음 방지 도포층(03)이 부착되는 점에서 실시예4와 차이가 있다.
외벽의 표면에 붙음 방지 도포층을 부착하여 흑연 냄비의 외벽의 내마모성을 향상시킬 수 있다.
구체적인 실시예에 있어서, 공유결합성 탄화물 막의 두께를 1.0 내지 5.0μm 사이의 기타 임의의 값으로 설정할 수 있다.
구체적인 실시예에 있어서, 공유결합성 탄화물 막(04)은 탄화 규소 막, 탄화 붕소 막 또는 탄화 티탄 막 및 기타 공유결합성 탄화물 막이다.
본 발명의 흑연 냄비의 제조 방법의 프로세스는 도 7을 참조하면, 공정702~ 공정704를 포함한다.
공정702에 있어서, 흑연으로 냄비 본체를 성형시킨다.
여기서, 공정702는 구체적으로 하기와 같다:
흑연을 가압 성형시킨 후, CNC 밀링으로 냄비 본체를 제조하고,
냄비 본체를 초음파 세척 용기에 넣고 초음파 세척을 수행하며, 여기서, 초음파 세척 조건은,
세척 온도가 50℃ 내지 60℃이고 세척 시간이 5min 내지 10min이며 실제 제품 상황에 근거하여 초음파 세척기기의 파워를 선택하는데 초음파 세척기의 출력 파워 밀도가0.3~0.6w/cm²정도에 달하면 되고,
세척 후의 냄비 본체를 온도가 110℃ 내지 120℃이고 시간이 15min 내지 30min인 조건하에서 오븐에서 로스팅한다.
공정704에 있어서, 성형된 냄비 본체에 화학기상증착법에 따른 코팅 처리 또는 물리기상증착법에 따른 코팅 처리를 수행하여 냄비 본체의 표면에 경질 탄소막을 형성한다.
화학기상증착법에 따른 코팅 처리 또는 물리기상증착법에 따른 코팅 처리를 통하여 경질 탄소막을 형성하여 경질 탄소막의 냄비 본체에서의 양호한 부착력을 확보한다.
구체적인 실시예에 있어서, 공정704 후에, 탄소막 코팅 처리 후의 냄비 본체에 세척 처리를 수행하는 공정을 진일보로 포함한다. 탄소막 코팅 후의 냄비 본체를 세척 처리함으로서 흑연 냄비의 표면의 청결성을 확보하고 직접 사용할 수 있게 한다.
여기서, 공정704에 있어서 화학기상증착법에 따른 코팅 처리는 구체적으로 하기와 같다 :
로스팅한 냄비 본체를 코팅실내에 넣고 코팅실을 닫아 진공상태를 만들고,
코팅실내의 기압P1, 회수압력P2, 글로바의 파워P3, 아르곤 유량Q1, 수소 유량Q2, 메탄 유량Q3, 냄비 본체의 기자재 온도T1, 침적 시간t1을 제어하여 냄비 본체의 화학기상증착법에 따른 코팅을 수행한다. 각 파라미터의 제어 범위는 표1에 나타낸 바와 같다.
화학기상증착법에 따른 코팅의 파라미터 제어표
P1(KPa) P2(KPa) P（kw） 기체 유량(SLM) T1(℃) t1(h)
Q1 Q2 Q3
0.5~7 50~150 2~20 1~10 0.5~4.5 0.02~0.6 850~930 1~12
구체적인 실시예에 있어서, 코팅실내의 기압P1, 회수압력P2, 글로바의 파워P3, 아르곤 유량Q1, 수소 유량Q2, 메탄 유량Q3, 냄비 본체의 기자재 온도T1, 침적 시간t1과 탄소막의 코팅 두께는 표2에 나타낸 바와 같다.
화학기상증착법에 따른 코팅의 파라미터와 코팅 두께
P1(KPa) P2(KPa) P3（kw） 기체 유량(SLM) T1(℃) t1(h) 탄소막 두께(um)
Q1 Q2 Q3
1 60 10 3 1.5 0.05 870 3 10
3 80 12 4 2.0 0.15 890 5 15
5 100 14 5 2.5 0.30 910 7 25
7 120 16 7 3.0 0.45 930 9 35
화학기상증착법에 따른 침전 막형성 장치는 상대적으로 간단하고 막층의 밀도와 막층의 순도를 쉽게 제어할 수 있고 탄소막의 품질을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 탄소막의 두께를 10μm 내지 50μm 사이에 제어할 수 있다.
물리기상증착법에 따른 코팅 처리의 구체적인 조작은, 로스팅한 냄비 본체를 코팅실내에 넣고 코팅실을 닫아 진공상태를 만들고, 코팅실내의 하부 압력P4, 막형성 압력P5, 스퍼터링 파워P6, 바이어스Vbias, 아르곤 유량Q4, 메탄 또는 아세틸렌 유량Q5, 냄비 본체의 기자재 온도T2, 침적 시간t2을 제어하여 냄비 본체의 물리기상증착법에 따른 코팅 처리를 수행하는 것이다. 각 파라미터의 제어 범위는 표3에 나타낸 바와 같다.
물리기상증착법에 따른 코팅 파라미터 제어표
P4 (Pa) P5 (Pa) P6（kw） 바이어스Vbias（V） 기체 유량(SLM) T2 (℃) t2(h)
Q4 Q5
0.5x10-2~
0.05x10-2 		2.0x10-2~
8.0x10-1 		10~20 100~300 0.2~0.7 0.10~2.0 130~200 3~5
구체적인 실시예에 있어서, 하부 압력P4, 막형성 압력P5, 스퍼터링 파워P6, 바이어스Vbias, 아르곤Ar 유량Q4, 메탄 또는 C2H2 유량Q5, 기자재 온도T2, 침적 시간t2, 탄소막의 코팅 두께는 표4와 같다.
물리기상증착법에 따른 코팅 파라미터와 코팅 두께
P4(Pa) P5(Pa) P6（kw） 바이어스Vbias（V） 기체 유량(SLM) T2(℃) t2(h) 탄소막 두께(um)
Q4 Q5
1.0x10-2 3.0x10-1 12 150 0.3 0.12 150 2 1.0
5.0x10-3 4.0x10-1 15 200 0.4 0.15 165 3 3.0
1.0x10-3 6.0x10-1 18 250 0.5 0.18 180 4 5.0
물리 증착법은 오염이 없고 재료 소비가 적으며 균일하게 밀집된 막을 형성할 수 있고 기본소재와의 결합력이 강하여 탄소막 표면의 자체 윤활성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 탄소막의 두께를 1.0μm 내지 10μm 사이로 제어할 수 있다.
본 발명의 흑연 냄비 제조 방법의 기타 프로세스는 도 8을 참조할 수 있는데 공정802~804를 포함한다.
공정802에 있어서, 흑연으로 냄비 본체를 성형시킨다.
여기서, 공정802는 구체적으로 하기와 같다 :
흑연을 가압 성형시킨 후, CNC 밀링으로 냄비 본체를 제조하고,
냄비 본체를 초음파 세척 용기에 넣고 초음파 세척을 수행하며, 여기서, 초음파 세척 조건은,
세척 온도가 50℃ 내지 60℃이고 세척 시간이 5min 내지 10min이며 실제 제품 상황에 근거하여 초음파 세척기기의 파워를 선택할 수 있는데 초음파 세척기의 출력 파워 밀도가0.3~0.6w/cm²정도에 달하면 되고,
세척 후의 냄비 본체를 온도가 110℃ 내지 120℃이고 시간이 15min 내지 30min인 조건에서 오븐에서 로스팅한다.
공정804에 있어서, 성형된 냄비 본체에 물리기상증착법에 따른 코팅 처리를 수행하여 냄비 본체의 표면에 공유결합성 탄화물 막을 형성한다.
공유결합성 탄화물 막을 도포하는 처리를 통하여 냄비 본체에 공유결합성 탄화물 막을 형성하고 공유결합성 탄화물 막이 냄비 본체에서 양호한 부착력을 구비하고 공유결합성 탄화물 막이 높은 경도를 가지게 된다.
구체적인 실시예에 있어서, 공정804 후, 공유결합성 탄화물 막을 도포하는 처리 후에 냄비 본체를 세척 처리하는 세척 공정을 진일보로 포함한다. 공유결합성 탄화물 막을 도포한 후의 냄비 본체에 세척 처리를 수행하여 흑연 냄비의 표면의 청결성을 확보하고 직접 사용할 수 있게 된다.
구체적인 실시예에 있어서, 물리기상증착법에 따른 코팅 처리는 스퍼터링법이다.
스퍼터링법의 구체적인 조작은,
로스팅한 냄비 본체를 코팅실내에 넣고 코팅실을 닫아 진공상태를 만들고,
코팅실내의 침전 압력P1, 스퍼터링 표적 재료, 스퍼터링 파워P2, 아르곤 유량Q1, 아세틸렌 유량Q2, 기자재 온도T1, 침적 시간t1을 제어하여 냄비 본체의 스퍼터링 코팅을 수행하는 것이다. 스퍼터링법의 파라미터의 제어 범위는 표5와 같다.
스퍼터링법의 파라미터 제어표
P1(Pa) 표적 재료 P2（kw） 기체 유량(SLM) T1(℃) t1(h)
Q1 Q2
0.5x10-1~5.0x10-1 Si 5~20 0.05~3.0 0.04~1.0 110~130 1.5~4
구체적인 실시예에 있어서, 침전 압력P1, 스퍼터링 표적재료, 스퍼터링 파워P2, 아르곤Ar 유량Q1, 아세틸렌C2H2 유량Q2, 기자재 온도T1, 침적 시간t1, 코팅 두께, SiC막 내마모성은 표6과 같다.
스퍼터링법의 파라미터의 제어와 코팅 두께, 내마모성
P1(Pa) 표적 재료 P2（kw） 기체 유량
(SLM)		 T1(℃) t1 (h) Si막 두께(um) 경도
(Hv)		 내마모성(만번)
Q1 Q2
1x10-1 Si 10 0.1 0.05 120 2-3 10 11 1
2x10-1 12 0.15 0.06 120 2-3 15 16 1
3x10-1 14 0.2 0.07 120 2.5-3.5 25 26 1.2
4x10-1 16 0.25 0.08 120 3.0-3.5 35 36 1.3
스퍼터링법으로 처리한 후의 SiC막은 접착력이 강하고 균일하게 도금되며 피도금 재료와 도금층 재료를 여러가지로 조합할 수 있는 등 장점을 구비하고, 또한, SiC막의 두께를 1.0μm 내지 5.0μm 사이로 제어할 수 있다.
본 발명의 설명에 있어서, “중심”, “길이”, “폭”, “상”, “하”, “수직”, “수평”, “꼭대기”, “바닥” 등 용어가 표시하는 방위 또는 위치 관계는 도면에 기반한 방위 또는 위치 관계를 나타내고 본 발명을 설명하고 설명의 편의를 위한 것이고 대응되는 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위에 있고, 특정된 방위로 구성되거나 조작됨을 지시하거나 암시하는 것이 아님으로 본 발명을 한정하는 것이 아니다.
본 발명에 있어서, 명확하게 규정되거나 한정되지 않은 경우, “장착”, “접한다”, “연결”, “고정” 등 용어는 넓게 이해되어야 하고, 예를 들어 고정되어 연결될 수 있을 뿐만 아니라 착탈 가능하게 연결될 수도 있고 일체로 구성될 수도 있으며, 또한, 직접 연결될 수 있을 뿐만 아니라 중간 매체를 통하여 연결될 수도 있고 두 소자의 내부가 연통되거나 또는 두 소자의 상호 작용 관계일 수도 있다. 당업자는 구체적인 상황에 근거하여 본 발명중의 상기 용어의 의미를 이해할 수 있다.
본 발명에 있어서, 명확하게 규정되거나 한정되지 않은 경우, 제1 특징이 제2 특징의 “상” 또는 “하”에 위치하면 제1 특징과 제2 특징이 직접 접촉되는 것을 포함하는 외, 제1 특징과 제2 특징이 직접 접촉되지 않고 그 사이의 기타 특징을 통하여 접촉되는 것도 포함한다. 그리고 제1 특징이 제2 특징의 “상”, “상방”, “상면”에 위치하면 제1 특징이 제2 특징 바로 위 또는 경사진 상부에 위치함을 포함하고 또는 제1 특징의 수평 높이가 제2 특징보다 높음을 표시한다. 제1 특징이 제2 특징의 “하”, “하방”, “하면”에 위치하면 제1 특징이 제2 특징 바로 밑 또는 경사진 하부에 위치함을 포함하고 또는 제1 특징의 수평 높이가 제2 특징보다 낮음을 표시한다.
이상, 본 발명의 흑연 냄비 및 그 제조 방법을 상세하게 설명하였고 구체적인 예로 본 발명의 원리 및 실시형태를 설명하였다. 상기한 실시예의 설명은 본 발명의 핵심 사상을 이해시키기 위한 것이고 당업자는 본 발명의 사상에 근거하여 구체적인 실시형태 및 응용 범위를 변경시킬 수 있고 상기한 바와 같이 본 발명은 본 명세서에 기재된 내용에 한정되지 않는다.
도 1 내지 도 6에 있어서, 부호와 부품의 대응관계는 하기와 같다 :
01 : 냄비 본체, 011 : 내벽, 012 : 외벽, 02 : 경질 탄소막, 03 : 붙음 방지 도포층, 04 : 공유결합성 탄화물 막.

Claims (20)

  1. 내벽과 외벽을 구비하고 흑연으로 제조된 냄비 본체를 포함하는 흑연 냄비에 있어서, 적어도 상기 내벽에 경질 탄소막이 부착되고,
    상기 경질 탄소막의 경도가 PTFE 수지막층의 경도를 초과하는 것을 특징으로 하는 흑연 냄비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경질 탄소막의 표면에 붙음 방지 도포층이 부착되는 것을 특징으로 하는 흑연 냄비.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 외벽에 붙음 방지 도포층 또는 경질 탄소막이 부착되는 것을 특징으로 하는 흑연 냄비.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 경질 탄소막의 두께가 1.0μm 내지 50μm 사이인 것을 특징으로 하는 흑연 냄비.
  5. 내벽과 외벽을 구비하고 흑연으로 제조된 냄비 본체를 포함하는 흑연 냄비에 있어서, 적어도 상기 내벽에 공유결합성 탄화물 막이 부착되고,
    상기 공유결합성 탄화물 막의 경도가 PTFE 수지막층의 경도를 초과하는 것을 특징으로 하는 흑연 냄비.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 공유결합성 탄화물 막의 표면에 붙음 방지 도포층이 부착되는 것을 특징으로 하는 흑연 냄비.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 외벽에 붙음 방지 도포층 또는 공유결합성 탄화물 막이 부착되는 것을 특징으로 하는 흑연 냄비.
  8. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 공유결합성 탄화물 막의 두께가 1.0μm 내지 5.0μm 사이인 것을 특징으로 하는 흑연 냄비.
  9. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 공유결합성 탄화물 막이 탄화 규소 막, 탄화 붕소 막 또는 탄화 티탄 막인 것을 특징으로 하는 흑연 냄비.
  10. 흑연으로 냄비 본체를 성형시키는 공정과,
    냄비 본체에 화학기상증착법에 따른 코팅 처리 또는 물리기상증착법에 따른 코팅 처리를 수행하여 상기 냄비 본체의 표면에 경질 탄소막을 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 경질 탄소막의 경도가 PTFE 수지막층의 경도를 초과하는 것을 특징으로 하는 흑연 냄비의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 화학기상증착법에 따른 코팅 처리가 구체적으로,
    로스팅한 냄비 본체를 코팅실에 넣고 코팅실을 닫아 진공상태를 만들고,
    상기 코팅실내의 기압P1, 회수압력P2, 글로바의 파워P3, 아르곤 유량Q1, 수소 유량Q2, 메탄 유량Q3, 냄비 본체의 기자재 온도T1, 침적 시간t1을 제어하여 냄비 본체의 화학기상증착법에 따른 코팅을 수행하는 것임을 특징으로 하는 흑연 냄비의 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 기압P1, 회수압력P2, 글로바의 파워P3, 아르곤 유량Q1, 수소 유량Q2, 메탄 유량Q3, 냄비 본체의 기자재 온도T1, 침적 시간t1이, P1 범위가 0.5kpa 내지 7kpa이고, P2 범위가 50kpa 내지 150kpa이며, P3 범위가 2kw 내지 20kw이고, Q1 범위가 1SLM 내지 10SLM이며, Q2 범위가 0.5SLM 내지 4.5SLM이고, Q3 범위가 0.02SLM 내지 0.6SLM이며, T1 범위가 850℃ 내지 930℃이고, t1 범위가 1시간 내지 12시간인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 흑연 냄비의 제조 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    물리기상증착법에 따른 코팅 처리는 구체적으로,
    로스팅한 냄비 본체를 코팅실내에 넣고 코팅실을 닫아 진공상태를 만들고,
    상기 코팅실내의 하부 압력P4, 막형성 압력P5, 스퍼터링 파워P6, 바이어스Vbias, 아르곤 유량Q4, 메탄 또는 아세틸렌 유량Q5, 냄비 본체의 기자재 온도T2, 침적 시간t2을 제어하여 냄비 본체의 물리기상증착법에 따른 코팅 처리를 수행하는 것임을 특징으로 하는 흑연 냄비의 제조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 하부 압력P4, 막형성 압력P5, 스퍼터링 파워P6, 바이어스Vbias, 아르곤 유량Q4, 메탄 또는 아세틸렌 유량Q5, 냄비 본체의 기자재 온도T2, 침적 시간t2이, P4 범위가 0.5x10-2Pa 내지 0.5x10-3Pa이고, P5 범위가2.0x10-2Pa 내지8.0x10-11Pa이며, P6 범위가 10kw 내지 20kw이고, Vbias 범위가 100V 내지 300V이며, Q4 범위가 0.2SLM 내지 0.7 SLM이고, Q5 범위가 0.10SLM 내지 2.0SLM이며, T2 범위가 130℃ 내지 200℃이고, t2 범위가 3시간 내지 5시간인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 흑연 냄비의 제조 방법.
  15. 흑연으로 냄비 본체를 성형시키는 공정과,
    냄비 본체에 물리기상증착법에 따른 코팅 처리를 수행하여 상기 냄비 본체의 표면에 공유결합성 탄화물 막을 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 공유결합성 탄화물 막의 경도가 PTFE 수지막층의 경도를 초과하는 것을 특징으로 하는 흑연 냄비의 제조 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 물리기상증착법에 따른 코팅 처리가 스퍼터링법인 것을 특징으로 하는 흑연 냄비의 제조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 스퍼터링법이 구체적으로,
    로스팅한 냄비 본체를 코팅실내에 넣고 코팅실을 닫아 진공상태를 만들고,
    상기 코팅실내의 침전 압력P1, 스퍼터링 표적 재료, 스퍼터링 파워P2, 아르곤 유량Q1, 아세틸렌 유량Q2, 기자재 온도T1, 침적 시간t1을 제어하여 냄비 본체의 스퍼터링 코팅을 수행하는 것임을 특징으로 하는 흑연 냄비의 제조 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 침전 압력P1, 스퍼터링 표적 재료, 스퍼터링 파워P2, 아르곤 유량Q1, 아세틸렌 유량Q2, 기자재 온도T1, 침적 시간t1이, P1 범위가 0.5x10-1Pa~5.0x10-1Pa이고, 스퍼터링 표적 재료가 실리콘, 붕소 또는 티타늄이며, P2가 5kw~20kw이고, Q1이 0.05SLM~3.0SLM이며, Q2가 0.04SLM~0.10SLM이고, T1이 110℃~130℃이며, t1가 1.5~4시간인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 흑연 냄비의 제조 방법.
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