KR102282175B1 - Vehicles parts with black color thin film and method for coating black color - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 블랙 색상 코팅기술 및 이에 의해 제조되는 자동차용 부품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기재의 배면에 코팅 처리에 의한 가공을 수행하되 코팅막에 대한 부착성 및 내열성 등의 우수한 성능을 구현할 수 있도록 함과 더불어 신뢰성을 확보할 수 있도록 하며, 특히 눈으로 보는 시각을 기준으로 기재의 외부 노출면(전면)에서 배면에 코팅 형성한 블랙 색상 또는 금속 질감을 투과시켜 외부 표출할 수 있도록 한 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품 및 블랙 색상 코팅방법에 관한 것이다.The present invention relates to a black color coating technology and automobile parts manufactured thereby, and more particularly, to perform processing by coating treatment on the back surface of a substrate, but to realize excellent performance such as adhesion to a coating film and heat resistance Black color coating that allows for external expression by penetrating the black color or metal texture formed by coating on the back side from the external exposed side (front side) of the substrate based on the visual viewing time It relates to an automobile part having a thin film and a black color coating method.
일반적으로 내연기관 자동차에 적용되는 그릴은 라디에이터의 열을 식히기 위해 스포티하고 다이나믹한 오픈 형태의 그릴이 적용되는데, 이는 차량 이미지를 개선하는 등의 장점을 제공할 수 있다.In general, a grill applied to an internal combustion engine car uses a sporty and dynamic open grill to cool the radiator, which can provide advantages such as improving the vehicle image.
이에 반하여, 전기자동차는 배터리를 이용한 차량 주행 방식이기 때문에 열 발생이 적고 소음도 줄일 수 있는 장점을 지니고 있어 전체가 막혀 있는 구조의 그릴을 적용하고 있다. 이에 따라 차량의 답답한 이미지를 개선함과 더불어 심미적 및 시각적인 효과를 동시에 줄 수 있는 다양한 표면 질감과 고 품격의 칼라구현(예를 들면, 블랙 칼라계열 등)이 매우 중요하다.On the other hand, since the electric vehicle is a vehicle driving method using a battery, it has the advantage of less heat generation and less noise, so a grille having a completely closed structure is applied. Accordingly, it is very important to realize various surface textures and high-quality colors (eg, black color series) that can give aesthetic and visual effects at the same time as well as improve the stuffy image of the vehicle.
최근에는 자동차의 이미지 개선과 더불어 심미적 및 시각적 효과, 헤드램프의 보조기능 수행 등을 위해 금속 질감 표현을 이용하는 방식을 통해 다양한 용도로 사용 및 적용되는 추세에 있으며, 이에 따라 금속 질감의 구현을 위한 코팅 기술이 요구되고 있는 실정에 있다.Recently, in addition to improving the image of a car, it has been used and applied for various purposes through the method of using metal texture expression for aesthetic and visual effects, and for performing auxiliary functions of headlamps, and accordingly, coatings for the realization of metal texture There is a situation where technology is required.
이에, 기존에는 블랙 색상을 구현하는 방식이 많이 활용되고 있는데, 종래 블랙 색상 구현방법은 아크 코팅 및 탄화수소 계열의 가스를 이용한 DLC(Diamond Like Carbon) 코팅 등의 방법이 주로 이용되고 있으나, 이는 카본 이온의 직진성이 강해 단차가 있거나 복잡한 형상의 대상물에 동일한 블랙 색상 구현이 어렵고, 공정시간이 길어 코팅 대상물인 수지계열의 기판은 열로 인한 제품의 변형 문제가 발생되므로 온도의 제약이 있으며, 이와 동시에 코팅막의 두께 증가로 박막에 크랙이 발생되기 때문에 적용하기 어렵다.Therefore, in the past, a method of realizing a black color has been widely used. The conventional method of realizing a black color is mainly used, such as arc coating and DLC (Diamond Like Carbon) coating using a hydrocarbon-based gas, but this is a carbon ion It is difficult to realize the same black color on an object with a step or complex shape due to the strong straightness of the substrate, and the resin-based substrate, which is a coating object, has a temperature limitation because the product is deformed due to heat due to a long process time. At the same time, the temperature of the coating film is limited. It is difficult to apply because cracks occur in the thin film as the thickness increases.
또한, 종래 블랙 색상 구현에 있어 금속 질감층의 색감 향상을 위해 빛이 투과되지 않도록 금속질감층을 형성하고, 그 위에 유색(검정) 도장 또는 인쇄 방식을 이용하여 블랙 색상을 구현하기도 하나, 금속질감층과 도장 면과의 부착력이 저하되는 문제점이 있고 부수적으로 추가 공정이 더 요구되는 문제점이 있다. 그리고, 이러한 문제점의 대체 방법으로 이종타겟을 이용한 스퍼터링 방식을 적용하기도 하나, 기본적인 블랙 계열 색상 구현은 가능하지만 완전한 블랙 색상의 구현이 어렵기 때문에 적용하는데 있어 제약 및 한계가 발생되고 있다.In addition, in the conventional black color implementation, a metal texture layer is formed so as not to transmit light in order to improve the color of the metal texture layer, and a black color is realized by using a colored (black) painting or printing method thereon. There is a problem in that the adhesion between the layer and the painted surface is lowered, and an additional process is additionally required. In addition, although a sputtering method using a heterogeneous target is applied as an alternative method for such a problem, it is possible to implement a basic black-based color, but since it is difficult to implement a complete black color, there are limitations and limitations in application.
한편, 종래 선행기술에 있어, 국내등록특허 제10-0990381호 및 제10-1252568호에 블랙 색상 코팅방법을 개시하고 있으나, 이는 실생활에서 사용빈도가 높은 휴대전자기기에 접목하는 블랙 색상 코팅기술로서, 휴대전자기기의 특성상 내식성, 고경도, 내마모성 등의 기계적인 물성을 만족시키기 위한 것이므로, 이하에서 제안하는 본 발명의 기술과는 대상물 및 적용 범위 등에 각별한 차이가 있다.On the other hand, in the prior art, a black color coating method is disclosed in Korean Patent Registration Nos. 10-0990381 and 10-1252568, but this is a black color coating technology grafted to portable electronic devices that are frequently used in real life. , because it is intended to satisfy mechanical properties such as corrosion resistance, high hardness, and abrasion resistance due to the characteristics of portable electronic devices, there is a particular difference from the technology of the present invention proposed below in the object and scope of application.
부연하여, 선행특허인 국내등록특허 제10-0990381호 및 제10-1252568호는 기계적 물성을 만족하기 위해 다층 구조(최소 2층 이상) 및 후막화로 인한 긴 공정 시간과 그로 인한 코팅막의 두께의 증가로 내부 응력 제어를 위한 부수적인 공정이 필요하며, 공정시간이 길어 대량 양산에 적용이 어려운 문제점이 있다.In addition, the prior patents, domestic registration patents No. 10-0990381 and No. 10-1252568, have a multi-layer structure (at least two layers) and a long process time due to thickening in order to satisfy mechanical properties, resulting in an increase in the thickness of the coating film An ancillary process for controlling the internal stress of the furnace is required, and there is a problem that it is difficult to apply to mass production because the process time is long.
또한, 국내등록특허 제10-0990381호에서는 크롬금속층, 질화물층, 카바이드층, 질화카바이드층을 연속적으로 증착하여 최소 4층 이상의 다층 구조를 형성하며, 블랙 색상 구현에 있어 탄화수소 계열(C2H2, C2H6, CH4 등)의 가스를 도입하여 크롬카바이드층을 생성하거나, 추가적으로 반응성 가스(N2)를 도입하여 크롬 질화 카바이드층을 생성하여 블랙 코팅을 구현하는 방식으로서, 이는 가스 비에 따라 색상 차이가 발생될 수 있기 때문에 세심한 공정 컨트롤이 필요하고, 탄화수소 계열의 반응성 가스를 사용하므로 챔버 오염이 심해 유지 보수 기간이 짧아 양산 효율이 떨어질 수밖에 없다.In addition, in Korean Patent Registration No. 10-0990381, a chromium metal layer, a nitride layer, a carbide layer, and a carbide nitride layer are successively deposited to form a multi-layer structure of at least four layers, and a hydrocarbon-based (C 2 H 2 ) , C 2 H 6 , CH 4, etc.) to create a chromium carbide layer, or additionally introduce a reactive gas (N 2 ) to create a chromium nitride carbide layer to implement black coating, which is a gas ratio Careful process control is required because a color difference may occur depending on the temperature, and since a hydrocarbon-based reactive gas is used, the chamber contamination is severe, and the maintenance period is short, which inevitably lowers mass production efficiency.
또한, 국내등록특허 제10-1252568호에서는 플라즈마 소스를 이용하여 탄화수소 가스를 이온화시켜 금속질감층 위에 비정질탄소층(DLC)을 형성하여 블랙 색상을 구현하는 방식으로서, 이는 챔버 내 오염이 심하고 카본 미립자의 비산 및 코팅 공정 중 챔버에서 떨어져 나온 입자들이 기판에 부착되어 코팅막에 손상을 주거나 전혀 다른 새로운 물질의 생성을 초래할 수 있고, 플라즈마 소스의 오염이 심해 주기적인 유지보수가 필요하며, 블랙 색상을 구현하기 위한 긴 공정 시간으로 인해 열로 인한 폴리머 기판의 변형을 초래 할 수 있고, 단차가 있는 제품에는 동일한 블랙 색상 구현이 어렵고, 최소 1um 수준까지 증착되어야 블랙 색상이 구현되기 때문에 막 두께 증가로 인한 내부 응력이 축적되어 증착 후 크랙이 발생될 수 있으므로 응력 제어를 위한 추가 공정 도입이 필요하다.In addition, in Korean Patent No. 10-1252568, a method for realizing black color by ionizing hydrocarbon gas using a plasma source to form an amorphous carbon layer (DLC) on a metal texture layer, which is highly polluted in the chamber and carbon particles Particles that fall out of the chamber during the coating process may attach to the substrate, damage the coating film or cause the creation of a completely new material, and require periodic maintenance due to severe contamination of the plasma source, and implement black color Due to the long process time for the process, it may cause deformation of the polymer substrate due to heat, and it is difficult to realize the same black color for products with steps, and since black color is realized only when deposited to a minimum level of 1 μm, internal stress due to increase in film thickness This accumulation may cause cracks after deposition, so it is necessary to introduce an additional process for stress control.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 기재의 배면에 코팅 처리하여 보호 및 손상을 방지하되 코팅막에 대한 부착성 및 내열성 등의 우수한 성능을 구현할 수 있도록 함과 더불어 신뢰성을 확보할 수 있도록 한 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품 및 블랙 색상 코팅방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in consideration of and solving the above-described problems of the prior art, and is coated on the back side of the substrate to prevent protection and damage, but to implement excellent performance such as adhesion to the coating film and heat resistance, and reliability. An object of the present invention is to provide an automobile part and a black color coating method having a black color coating thin film to secure the
본 발명은 눈으로 보는 시각을 기준으로 기재의 외부 노출면(전면)에서 배면에 코팅 형성한 블랙 색상 또는 금속 질감을 투과시켜 외부 표출할 수 있도록 한 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품 및 블랙 색상 코팅방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to automotive parts and black color coatings having a black color coating thin film that can be expressed externally by penetrating the black color or metal texture coated on the rear surface from the external exposed surface (front side) of the substrate based on the visual angle. It is an object to provide a coating method.
본 발명은 공정 시간이 짧고 균일한 블랙 칼라 코팅 구현이 가능할 뿐만 아니라 복잡한 공정의 간소화로 대량 생산을 가능하게 하는 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품 및 블랙 색상 코팅방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an automobile part having a black color coating thin film and a black color coating method having a short process time and uniform black color coating, which enables mass production by simplification of a complicated process.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품은, 다양한 형상으로 제작되고, 광투과성 소재로 이루어진 플라스틱 기재; 상기 플라스틱 기재의 배면에 스퍼터링 증착으로 형성되고 이종물질 타겟을 이용하여 형성되는 것으로서, 니켈-크롬 산화질화물층에 의한 블랙색상을 표출하는 색상구현층; 상기 색상구현층 위에 스퍼터링 증착으로 형성되고 이종물질 타겟을 이용하여 형성되는 것으로서, 내열 성능을 위한 금속질감층;을 포함하며, 상기 플라스틱 기재는 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(PA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴부타디엔스틸렌(ABS), 스타이렌-아크릴로나이트라일(SAN) 중에서 선택된 적어도 1종 이상이고, 상기 이종물질은 니켈(Ni)-크롬(Cr)인 것을 특징으로 한다.Automotive parts having a black coating thin film according to the present invention for achieving the above object is manufactured in various shapes, a plastic substrate made of a light-transmitting material; A color realization layer that is formed by sputtering deposition on the rear surface of the plastic substrate and is formed using a different material target and expresses a black color by a nickel-chromium oxynitride layer; It is formed by sputtering deposition on the color realization layer and is formed using a heterogeneous material target, and a metal texture layer for heat resistance performance is included, and the plastic substrate is polycarbonate (PC), polyamide (PA), polymethyl At least one selected from methacrylate (PMMA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), and styrene-acrylonitrile (SAN), and the heterogeneous material is nickel (Ni)-chromium (Cr) do it with
여기에서, 상기 플라스틱 기재의 배면에는 플라즈마 소스를 이용한 표면 개질 처리를 통해 형성되는 것으로서, 부착력을 높임과 더불어 선명한 색상 구현 또는 질감 표출을 위한 전처리층;을 더 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.Here, the back surface of the plastic substrate is formed through a surface modification treatment using a plasma source, and as well as increasing adhesion, a pretreatment layer for vivid color implementation or texture expression; may have a configuration further comprising.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 블랙 색상 코팅방법은, 기재를 구비하되, 혼합가스 및 이종물질 타겟을 이용한 스퍼터링 증착을 기재의 배면에 수행하여 산화질화물층에 의한 블랙 색상을 표출하는 색상구현층을 형성하는 단계; 색상구현층 위에 불활성가스를 도입한 상태에서 이종물질 타겟을 이용한 스퍼터링 증착을 수행하여 금속질감층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 기재는 광투과성의 플라스틱 소재로서, 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(PA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴부타디엔스틸렌(ABS), 스타이렌-아크릴로나이트라일(SAN) 중에서 선택된 적어도 1종 이상이고, 상기 혼합가스는 아산화질소(N2O) 가스와 아르곤(Ar) 가스가 혼합되고, 상기 불활성가스는 아르곤(Ar) 가스이고, 상기 이종물질은 니켈(Ni)-크롬(Cr)인 것을 특징으로 한다.On the other hand, the black color coating method according to the present invention for achieving the above object is provided with a substrate, but sputtering deposition using a mixed gas and a different material target is performed on the rear surface of the substrate to express black color by the oxynitride layer forming a color realization layer; Forming a metal texture layer by performing sputtering deposition using a heterogeneous material target in a state in which an inert gas is introduced on the color realization layer; includes, wherein the substrate is a light-transmitting plastic material, polycarbonate (PC), poly at least one selected from amide (PA), polymethyl methacrylate (PMMA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), and styrene-acrylonitrile (SAN), and the mixed gas is nitrous oxide (N 2 O) gas and argon (Ar) gas are mixed, the inert gas is argon (Ar) gas, and the heterogeneous material is nickel (Ni)-chromium (Cr).
여기에서, 기재의 배면에 대해 플라즈마 소스와 공정가스를 이용한 표면 세척과 활성화를 동시에 수행함으로써 표면 개질하는 전처리 단계;를 더 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.Here, a pretreatment step of surface modification by simultaneously performing surface cleaning and activation using a plasma source and a process gas on the rear surface of the substrate; may be configured to further include.
상술한 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품 및 블랙 색상 코팅방법은 더욱 다양한 실시예를 갖는다 할 것이며, 이에 대해 더욱 다양한 실시예들을 이하에서 상세하게 설명하기로 한다.The automotive parts and black color coating method having the above-described black color coating thin film will have more various embodiments, and more various embodiments will be described in detail below.
본 발명에 따르면, 기재의 표면에 형성되는 코팅막에 대한 부착성 및 내열성 등의 우수한 성능을 구현할 수 있으면서 신뢰성을 확보할 수 있으며, 공정 시간이 짧고 균일한 블랙 칼라 코팅 구현이 가능할 뿐만 아니라 기존에 비해 복잡한 공정의 간소화로 대량 생산이 가능한 유용함을 제공할 수 있다.According to the present invention, excellent performance such as adhesion and heat resistance to the coating film formed on the surface of the substrate can be realized and reliability can be secured, the process time is short and uniform black color coating can be realized, and compared to the conventional one Simplification of complex processes can provide the usefulness of mass production.
본 발명에 따르면, 눈으로 보는 시각을 기준으로 기재(제품)의 외부 노출면(전면; 前面)에서 배면에 코팅 형성한 블랙 색상 또는 금속 질감을 투과시켜 외부 표출되게 처리할 수 있으며, 코팅층을 보호 및 손상을 방지할 수 있는 유용함을 제공할 수 있다.According to the present invention, it can be processed to be exposed to the outside by penetrating the black color or metal texture coated on the back from the externally exposed surface (front) of the substrate (product) based on the visual time, and the coating layer is protected and the utility of preventing damage.
본 발명에 따르면, 기존의 하프 메탈 코팅방식에 비해 간단하게 블랙 색상 구현이 가능하기 때문에 공정의 간소화 및 원가 절감이 가능하고 생산 단가를 낮출 수 있으며, 기존에 비해 증착 면과의 부착력 저하 현상을 방지할 수 있는 유용함을 제공할 수 있다.According to the present invention, since black color can be implemented simply compared to the conventional half-metal coating method, process simplification and cost reduction are possible, and production cost can be lowered, and compared to the conventional method, it is possible to prevent deterioration of adhesion with the deposition surface. It can provide usefulness that you can do.
본 발명에 따르면, 광원(LED 등)의 복사열에 대한 내구성 및 내열 성능이 우수한 특성을 발휘할 수 있어 색상구현층을 갖는 코팅 박막을 형성한 후 레이저 커팅 등의 후가공 처리를 통해 더욱 다양한 질감 표현과 더불어 고품격의 블랙 색상 또는 다양한 색감 표현을 수행할 수 있으며, 이를 통해 히든 라이팅 기술과 접목하여 라디에이터 그릴, 턴 스그널, 주간 주행등, 테일 램프 등을 비롯한 자동차용 부품을 제조할 수 있는 유용함을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to exhibit excellent characteristics of durability and heat resistance against radiant heat of a light source (LED, etc.), so that a coating thin film having a color realization layer is formed and then various textures are expressed through post-processing such as laser cutting, etc. High-quality black color or various color expressions can be performed, and through this, it can be combined with hidden lighting technology to provide the usefulness of manufacturing automobile parts including radiator grille, turn signal, daytime running light, tail lamp, etc. can
본 발명에 따르면, 블랙 색상 코팅방법은 플라스틱 소재에 의한 자동차용 부품을 비롯하여 가전 제품이나 각종 산업용 장식 제품의 기능성 컬러 코팅에도 적용할 수 있다.According to the present invention, the black color coating method can be applied to the functional color coating of home appliances or various industrial decorative products as well as automobile parts made of plastic materials.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품을 나타낸 개념도이다.
도 3은 도 1의 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품을 나타낸 다층 구성도이다.
도 4는 도 1의 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품을 나타낸 다층 구성도이다.
도 5는 도 1의 블랙 색상 코팅방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 6은 도 2의 블랙 색상 코팅방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 7은 도 1의 블랙 색상 구현 상태를 나타낸 사진이다.
도 8은 도 2의 블랙 색상 구현 상태를 나타낸 사진이다.1 is a conceptual diagram illustrating an automobile part having a black coating thin film according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating a part for an automobile having a black coating thin film according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a multi-layered configuration diagram illustrating an automobile part having a black coating thin film of FIG. 1 .
FIG. 4 is a multi-layered configuration diagram showing an automobile part having a black coating thin film of FIG. 1 .
5 is a process flowchart illustrating the black color coating method of FIG. 1 .
6 is a process flowchart illustrating the black color coating method of FIG. 2 .
7 is a photograph showing a black color implementation state of FIG. 1 .
8 is a photograph showing a black color implementation state of FIG. 2 .
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, and the purpose and configuration of the present invention and its features will be better understood through such detailed description.
본 발명의 실시예에 따른 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품(100)은 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 플라스틱 기재(110), 전처리층(120), 색상구현층(130), 및 금속질감층(140)을 포함하는 구성으로 이루어진다.As shown in FIGS. 1 and 3, the
때론, 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 코팅 순서를 바꾸어 플라스틱 기재(110a), 전처리층(120a), 금속질감층(130a), 및 색상구현층(140a)을 포함하는 구성으로 이루어지게 할 수도 있다.Sometimes, as shown in FIGS. 2 and 4, by changing the coating order to be made of a configuration including the
여기에서, 상기 전처리층(120)(120a)은 필요에 따라 생략될 수도 있다.Here, the
상기 플라스틱 기재(110)(110a)는 플라스틱 소재를 이용한 압출 또는 사출 등의 성형을 통해 다양한 형상으로 제작될 수 있다.The
상기 플라스틱 기재(110)(110a)는 엔지니어링 플라스틱 또는 범용 플라스틱이 사용될 수 있다.As the
상세하게, 상기 플라스틱 기재(110)(110a)는 광투과성을 갖는 소재인 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(PA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴부타디엔스틸렌(ABS), 스타이렌-아크릴로나이트라일(SAN) 중에서 선택된 적어도 1종 이상이 사용될 수 있다.In detail, the
상기 전처리층(120)(120a)은 상기 플라스틱 기재(110)(110a)의 배면 측 플라즈마 소스를 이용한 표면 개질 처리를 통해 형성되는 것으로서, 색상구현층(130)(140a) 및 금속질감층(140)(130a)과의 부착력을 높임과 더불어 색상구현층(130)(140a) 측 선명한 색상 구현을 위한 기능을 한다.The
상기 색상구현층(130)(140a)은 전처리층(120) 또는 금속질감층(130a) 위에 스퍼터링 증착으로 형성되고, 이종물질 타겟을 이용하여 형성되는 것으로서, 니켈-크롬의 산화질화물층에 의한 블랙색상을 표출하도록 형성된다.The
상기 색상구현층(130)은 상기 플라스틱 기재(110)의 배면에 전처리층 없이 바로 형성될 수도 있다.The
이때에도 상기 이종물질은 니켈(Ni)-크롬(Cr) 물질을 사용함이 바람직하다.Even at this time, it is preferable to use a nickel (Ni)-chromium (Cr) material as the heterogeneous material.
여기에서, 상기 이종물질은 니켈과 크롬 대비 6:4나 7:3 또는 8:2의 중량비로 사용할 수 있다.Here, the heterogeneous material may be used in a weight ratio of 6:4, 7:3, or 8:2 to nickel and chromium.
상기 색상구현층(130)(140a)은 80 내지 100nm 두께로 형성함이 바람직하다.The
상기 금속질감층(140)(130a)은 상기 플라스틱 기재(110)(110a)의 배면 상에 스퍼터링 증착으로 형성되고 이종물질 타겟을 이용하여 형성되는 것으로서, 내열 성능을 만족하기 위해 형성된다.The
상기 이종물질은 니켈(Ni)-크롬(Cr) 물질을 사용함이 바람직하다.The heterogeneous material is preferably a nickel (Ni)-chromium (Cr) material.
상기 이종물질은 니켈과 크롬 대비 6:4나 7:3 또는 8:2의 중량비로 사용할 수 있다.The heterogeneous material may be used in a weight ratio of 6:4, 7:3, or 8:2 compared to nickel and chromium.
상기 금속질감층(140)은 상기 색상구현층(130) 위에 형성되고, 상기 금속질감층(130a)은 전처리층(120a) 위에 형성된다.The
상기 금속질감층(130a)은 상기 플라스틱 기재(110)의 배면에 전처리층 없이 바로 형성될 수도 있다.The
상기 금속질감층(140)(130a)은 80 내지 120nm 두께로 형성함이 바람직하다.The
이와 같은 다층 구조를 갖는 상기 자동차용 부품(100)은 눈으로 보는 시각을 기준으로 기재(제품)의 외부 노출면(전면; 前面)에서 배면에 코팅 형성한 블랙 색상 또는 금속 질감을 투과시켜 외부 표출되게 처리할 수 있으며, 코팅층을 보호 및 손상을 방지할 수 있는 장점을 제공할 수 있으며, 특히 턴 시그널, 라디에이터 그릴, 테일 램프, 주간 주행등 중에서 선택된 어느 1군에 유용하게 적용할 수 있다.The
한편, 상술한 다층 구조에 의한 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품(100)은 이하에서 기술하는 블랙 색상 코팅방법을 통해 이루어질 수 있다.On the other hand, the
본 발명에 따른 블랙 색상 코팅방법은 도 5에 나타낸 바와 같이, 전처리 단계(S100), 색상구현층 형성단계(S200), 및 금속질감층 형성단계(S300)의 공정으로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 5, the black color coating method according to the present invention may include a pretreatment step (S100), a color realization layer forming step (S200), and a metal texture layer forming step (S300).
때론, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전처리 단계(S100), 금속질감층 형성단계(S200), 및 색상구현층 형성단계(S300)의 공정으로 이루어지게 구성할 수도 있다.Sometimes, as shown in FIG. 6 , it may be configured to include the steps of a pretreatment step ( S100 ), a metal texture layer forming step ( S200 ), and a color realization layer forming step ( S300 ).
여기에서, 상기 전처리 단계(S100)는 수행하지 않을 수도 있으나, 부착성 및 우수한 성능 발휘를 위해 실시함이 더욱 바람직하다 할 수 있다.Here, the pretreatment step (S100) may not be performed, but it may be more preferable to perform it for adhesion and excellent performance.
상세하게, 상기 전처리 단계(S100)는 기재의 배면에 대해 플라즈마 소스와 공정가스를 이용한 표면 세척과 활성화를 동시에 수행함으로써 전처리하는 단계이다.In detail, the pretreatment step (S100) is a pretreatment step by simultaneously performing surface cleaning and activation using a plasma source and a process gas on the back surface of the substrate.
상기 기재는 플라스틱 소재로서, 특히 광투과성 특성을 갖는 소재가 바람직하다.The base material is a plastic material, and in particular, a material having light-transmitting properties is preferable.
상기 기재는 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(PA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴부타디엔스틸렌(ABS), 스타이렌-아크릴로나이트라일(SAN) 중에서 선택된 적어도 1종 이상이 사용될 수 있다.The base material is at least one selected from polycarbonate (PC), polyamide (PA), polymethyl methacrylate (PMMA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), and styrene-acrylonitrile (SAN). can be used
상기 전처리 단계(S100)에서는 기재를 진공챔버 내에 투입 및 회전식 홀더에 고정하되, 5.0E-5Torr까지 고진공 배기를 진행한 후, 아르곤(Ar)과 아산화질소(N2O)를 혼합한 혼합가스를 도입하되 N2O/Ar+N20 비를 82%로 조정 및 가스분압을 2 내지 3mtorr로 유지하고, 인가 전압 1000V~1100V에서 3 내지 5분 동안 플라즈마 소스로 표면 개질 처리를 수행한다.In the pretreatment step (S100), the substrate is put into the vacuum chamber and fixed to the rotary holder, but after high vacuum exhaust to 5.0E -5 Torr, argon (Ar) and nitrous oxide (N 2 O) are mixed gas mixed However, the N 2 O/Ar+N 2 0 ratio is adjusted to 82% and the gas partial pressure is maintained at 2 to 3 mtorr, and a surface modification treatment is performed with a plasma source at an applied voltage of 1000 V to 1100 V for 3 to 5 minutes.
이때, 회전식 홀더에 대해서는 1 내지 5회/min로 회전 제어함이 바람직하다.At this time, it is preferable to control the rotation at 1 to 5 times/min for the rotary holder.
여기에서, 코팅 대상물인 기재의 균일한 표면 처리를 위해 회전식 홀더는 공전 또는 공자전 방식을 선택적으로 적용할 수 있다.Here, for the uniform surface treatment of the substrate, which is the object to be coated, the rotary holder may selectively apply a revolving or revolving method.
상기 색상구현층 형성단계(S200)는 기재의 배면 또는 전처리층 위에 혼합가스 및 이종물질 타겟을 이용한 스퍼터링 증착을 수행하여 산화질화물층에 의한 블랙 색상을 표출하는 색상구현층을 형성하는 단계이다.The color realization layer forming step (S200) is a step of forming a color realization layer expressing a black color by an oxynitride layer by performing sputtering deposition using a mixed gas and a heterogeneous material target on the back surface of the substrate or the pretreatment layer.
또한, 도 6에서와 같은 상기 색상구현층 형성단계(S300)는 금속질감층 위에 형성하여 제품의 최종 배면에 색상구현층을 구비토록 하는 단계로서, 동일한 방식으로 수행된다.In addition, the color realization layer forming step (S300) as shown in FIG. 6 is a step of forming on the metal texture layer to provide a color realization layer on the final rear surface of the product, and is performed in the same manner.
상기 혼합가스는 아산화질소(N2O) 가스와 아르곤(Ar) 가스를 혼합하여 사용함이 바람직하다.The mixed gas is preferably a mixture of nitrous oxide (N 2 O) gas and argon (Ar) gas.
상기 이종물질은 니켈(Ni)-크롬(Cr) 물질을 사용함이 바람직하다.The heterogeneous material is preferably a nickel (Ni)-chromium (Cr) material.
상기 색상구현층 형성단계(S200)(S300)에서는 기재를 진공챔버 내에 투입한 상태에 아르곤(Ar)과 아산화질소(N2O)를 혼합한 혼합가스를 도입하되 N2O/Ar+N20 비를 60%로 조정 및 가스분압을 1 내지 3mtorr로 유지하고, 6:4나 7:3 또는 8:2의 중량비를 갖는 니켈-크롬에 의한 이종물질 타겟을 이용하여 직류 스퍼터링을 수행하되, 80 내지 100nm 두께로 증착한다.In the color realization layer forming step (S200) (S300), a mixed gas mixed with argon (Ar) and nitrous oxide (N 2 O) is introduced in a state in which the substrate is put into the vacuum chamber, but N 2 O/Ar+N 2 0 ratio is adjusted to 60% and gas partial pressure is maintained at 1 to 3 mtorr, and direct current sputtering is performed using a nickel-chromium heterogeneous target having a weight ratio of 6:4, 7:3, or 8:2, Deposited to a thickness of 80 to 100 nm.
이때에도 균일한 코팅을 위해 기재를 회전식 홀더 상에 고정한 상태에서 10 내지 20회/min로 회전 제어함이 바람직하다.Even at this time, it is preferable to control the rotation at 10 to 20 times/min while the substrate is fixed on the rotary holder for uniform coating.
상기 금속질감층 형성단계(S300)는 색상구현층 위에 불활성가스를 도입한 상태에서 이종물질 타겟을 이용한 스퍼터링 증착을 수행하여 금속질감층을 형성하는 단계이다.The metal texture layer forming step ( S300 ) is a step of forming a metal texture layer by performing sputtering deposition using a heterogeneous material target in a state in which an inert gas is introduced on the color realization layer.
또한, 도 6에서와 같은 상기 금속질감층 형성단계(S200)는 기재의 배면 또는 전처리층 위에 형성하는 것으로서, 동일한 방식으로 수행된다.In addition, the metal texture layer forming step (S200) as shown in FIG. 6 is formed on the back surface of the substrate or the pretreatment layer, and is performed in the same manner.
상기 불활성가스는 아르곤(Ar) 가스이다.The inert gas is argon (Ar) gas.
상기 이종물질은 니켈(Ni)-크롬(Cr) 물질을 사용함이 바람직하다.The heterogeneous material is preferably a nickel (Ni)-chromium (Cr) material.
상기 금속질감층 형성단계(S300)(S200)에서는 기재를 진공챔버 내에 투입한 상태에 불활성 가스 50 내지 150sccm을 도입 및 가스분압에 대해 1 내지 3mtorr를 유지하고, 6:4나 7:3 또는 8:2의 중량비를 갖는 니켈-크롬에 의한 이종물질 타겟을 이용하여 직류 스퍼터링을 수행하되, 80 내지 120nm 두께로 증착한다.In the metal texture layer forming step (S300) (S200), 50 to 150 sccm of an inert gas is introduced in a state in which the substrate is put into the vacuum chamber, and 1 to 3 mtorr is maintained for the gas partial pressure, 6:4 or 7:3 or 8 DC sputtering is performed using a heterogeneous material target made of nickel-chromium having a weight ratio of :2, but deposited to a thickness of 80 to 120 nm.
이때, 균일한 코팅을 위해 기재를 회전식 홀더 상에 고정한 상태에서 10 내지 20회/min로 회전 제어함이 바람직하다.At this time, it is preferable to control the rotation at 10 to 20 times/min while the substrate is fixed on the rotary holder for uniform coating.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이해를 돕기 위한 사진으로서, 상술한 공정으로 이루어지는 블랙 색상 코팅방법을 이용하여 플라스틱 소재인 기재의 배면에 산화질화물층에 의한 블랙 색상을 구현한 상태를 나타낸 사진이다.7 and 8 are photographs for helping understanding according to an embodiment of the present invention, in which a black color is realized by an oxynitride layer on the back surface of a plastic material using the black color coating method comprising the above-described process. is a picture showing
도 7은 도 5의 공정 순서를 이용하여 블랙 색상 코팅을 완성한 사진으로서, 눈으로 보는 시각을 기준으로 기재(제품)의 외부 노출면(전면; 前面)에서 배면에 코팅 형성한 블랙 색상이 외부 표출되게 처리한 상태를 보여주는 제품 사진이다.7 is a photograph of the black color coating completed using the process sequence of FIG. 5, and the black color formed by coating on the back surface from the external exposure surface (front surface) of the substrate (product) based on the visual point of view is externally expressed This is a picture of the product showing the condition of the product.
도 8은 도 6의 공정 순서를 이용하여 블랙 색상 코팅을 완성한 사진으로서, 눈으로 보는 시각을 기준으로 기재(제품)의 외부 노출면(전면; 前面)에서 배면에 코팅 형성한 금속 질감이 외부 표출되게 처리 및 기재의 최외곽 배면으로 블랙 색상을 구현한 상태를 보여주는 제품 사진이다.FIG. 8 is a photograph of the black color coating completed using the process sequence of FIG. 6 , and the metal texture formed by coating on the back surface from the external exposure surface (front surface) of the substrate (product) based on the visual viewing time is externally expressed; FIG. This is a product photo showing the state in which the black color is realized on the outermost back side of the substrate.
한편, 이하에서는 블랙 색상 코팅방법에 대해 더욱 구체적인 실시예를 들어 보다 상세하게 설명하기로 한다.Meanwhile, the black color coating method will be described in more detail below with reference to more specific examples.
여기에서, 플라스틱 소재(폴리카보네이트)로 이루어진 기재(자동차용 부품)를 사용하고 그 배면에 블랙 색상 코팅공정을 수행하였다.Here, a base material (automobile parts) made of a plastic material (polycarbonate) was used and a black color coating process was performed on the back surface.
실시예에서는 진공챔버에 코팅하고자 하는 대상물인 기재를 넣되 회전식 홀더에 고정하고, 고진공(5.0E-5 Torr)까지 진공 배기를 진행하고 이와 동시에 기재를 가열하며, 기재의 온도가 일정하게 유지되도록 회전식 홀더를 일정한 속도로 회전시키며, 증착이 완료된 후에는 모든 가스를 차단하고 진공챔버 밴트 후 증착이 완성된 대상물인 기재를 회수하였다.In the embodiment, a substrate, which is an object to be coated, is put in a vacuum chamber, fixed to a rotary holder, evacuated to a high vacuum (5.0E -5 Torr), and at the same time, the substrate is heated, and the temperature of the substrate is kept constant. The holder was rotated at a constant speed, and after the deposition was completed, all gases were cut off, and the substrate was recovered after the vacuum chamber was vented.
그리고, 코팅물질에 대한 플라즈마 및 이온화 조성을 위한 여기수단 및 그 방법으로 직류방전 여기법을 사용하였고, 특히 전처리층 또는 금속질감층 위에 블랙 색상을 구현하기 위해 불활성 가스(Ar)와 반응성 가스(N2O)의 비율에 따른 반응성 스퍼터링을 이용하여 신뢰성(코팅막 부착 및 내열 성능)을 만족하는 블랙 색상을 구현하였다.In addition, a direct current discharge excitation method was used as an excitation means for plasma and ionization composition for the coating material and a method thereof, and in particular, an inert gas (Ar) and a reactive gas (N 2 O), a black color satisfying reliability (coating film adhesion and heat resistance performance) was realized by using reactive sputtering according to the ratio.
(전처리 단계)(pre-processing step)
기재는 전처리 공정없이 금속질감층 위에 블랙 색상을 갖는 색상구현층을 증착하여도 신뢰성(코팅막 부착력, 내열 성능)을 만족하는 블랙 색상 구현이 가능하나, 전처리 공정을 통해 기재의 표면 세정효과와 함께 색상구현층 또는 금속질감층과의 화학적 결합력을 강화하고 보다 선명한 색상구현층 또는 금속질감층을 구현하기 위해 적용하는 것이 바람직하다.The base material can realize a black color that satisfies reliability (coating film adhesion, heat resistance performance) even by depositing a color realization layer having a black color on the metal texture layer without a pretreatment process. It is preferable to strengthen the chemical bonding force with the implementation layer or the metal texture layer and apply it to implement a clearer color implementation layer or metal texture layer.
전처리 단계에서는 기재를 진공챔버에 장입 및 회전식 홀더에 고정하고, 고진공(5.0E-5 Torr)까지 고진공 배기를 진행하고, 이와 동시에 기판을 가열하고 균일한 코팅 및 기재 온도가 일정하게 유지되도록 회전식 홀더를 일정한 속도로 회전 시킨 상태에서 N2O/Ar+N20의 혼합가스를 투입하되 비율을 82%로 조정하고, 가스분압 2~3mtorr, 인가전압 1000V~1100V에서 3~5분 동안 플라즈마 소스로 표면 개질 처리를 수행하였다.In the pre-treatment step, the substrate is charged in a vacuum chamber and fixed on the rotary holder, high vacuum evacuation is performed up to a high vacuum (5.0E-5 Torr), and at the same time, the substrate is heated and the substrate is coated and the temperature of the substrate is kept constant. While rotating at a constant speed, inject a mixed gas of N 2 O/Ar+N 2 0, but adjust the ratio to 82%, and plasma source for 3 to 5 minutes at a gas partial pressure of 2 to 3 mtorr and an applied voltage of 1000 V to 1100 V was subjected to surface modification treatment.
이때, 기재는 균일한 표면처리를 위해 회전식 홀더를 1회/min 회전시켰다.At this time, the substrate was rotated once/min by rotating the holder for uniform surface treatment.
여기에서, 혼합가스를 적용함으로써 불활성 가스(Ar)만을 이용한 전처리 공정시 블랙 색상을 표출하는 색상구현층의 색감이 옅어지는 것을 방지하였다.Here, by applying the mixed gas, the color of the color realization layer expressing the black color during the pretreatment process using only the inert gas (Ar) was prevented from fading.
여기에서, 전처리 시간에 대해 3분 보다 짧을 경우에는 블랙 색상 구현시 색감이 옅어져서 선명한 블랙 색상을 얻을 수가 없고, 5분을 초과할 경우에는 블랙 색상이 더 이상 선명해지지 않고 거의 변화가 없기 때문에 공정처리시간만 길어질 뿐 더 이상의 의미가 없다.Here, when the pre-treatment time is shorter than 3 minutes, the color becomes pale when realizing the black color, so that a vivid black color cannot be obtained, and when it exceeds 5 minutes, the black color is no longer clear and there is little change. It only increases the processing time, and has no meaning any more.
(금속질감층 형성단계)(Metal texture layer formation step)
자동차용 부품의 내열 신뢰성을 만족하는 금속질감층을 구현하기 위해 고온에서 열적 안정성이 우수한 이종 물질(Ni-Cr) 타겟을 이용하여 내열 신뢰성을 만족하는 금속질감층을 형성하였다.In order to realize a metal texture layer that satisfies the heat resistance reliability of automotive parts, a metal texture layer satisfying heat resistance reliability was formed using a heterogeneous material (Ni-Cr) target with excellent thermal stability at high temperatures.
금속질감층을 구현시 적용 물질(Cr vs Ni-Cr)에 따른 박막 표면의 크랙 발생 유무를 확인한 결과 Ni-Cr에 의한 금속질감층은 증착 후에도 박막 표면에 크랙이 없었으나, Cr에 의한 금속질감층은 증착 후 박막 표면에 내부 응력이 심해 박막 전체에 걸쳐 크랙이 발생되었고, 이에 따라서 내열 성능을 만족하는 자동차용 부품의 금속질감층에는 Ni-Cr 물질이 가장 적합한 것으로 확인되어 이를 적용하였다.As a result of checking the presence or absence of cracks on the thin film surface according to the applied material (Cr vs Ni-Cr) when implementing the metal texture layer, the metal texture layer by Ni-Cr did not have cracks on the thin film surface even after deposition, but the metal texture by Cr After deposition, cracks occurred throughout the thin film due to severe internal stress on the surface of the thin film. Accordingly, it was confirmed that the Ni-Cr material was most suitable for the metal texture layer of automotive parts that satisfies the heat resistance performance, and this was applied.
금속질감층 형성단계에서는 진공챔버 내에 불활성 가스(Ar)를 100sccm 도입하고, 균일한 코팅을 위해 회전식 홀더를 15회/min로 회전시킨 상태에서 Ni-Cr 물질을 이용하여 직류 스퍼터링 방법으로 가스분압 1~3mtorr에서 무 투과 박막에 의한 금속질감층을 형성하였다.In the metal texture layer forming step, 100 sccm of inert gas (Ar) is introduced into the vacuum chamber, and the gas partial pressure 1 is performed by direct current sputtering using Ni-Cr material while rotating the rotary holder at 15 times/min for uniform coating. A metal texture layer was formed by a non-permeable thin film at ~3 mtorr.
여기에서, Ni-Cr 물질은 니켈과 크롬에 대해 6:4나 7:3 또는 8:2의 중량비로 사용할 수 있다.Here, the Ni-Cr material may be used in a weight ratio of 6:4, 7:3, or 8:2 to nickel and chromium.
여기에서, 금속질감층은 80~120nm 두께로 증착함으로써 코팅막 부착력이 우수하고 내열 성능을 만족하도록 형성하며, 더욱 바람직하게는 100nm 이상으로 증착하는 것이 성능을 높일 수 있다.Here, by depositing the metal texture layer to a thickness of 80 to 120 nm, the coating film adhesion is excellent and the heat resistance performance is satisfied, and more preferably, deposition at 100 nm or more can increase the performance.
아래 표 1은 이와 같은 방식에 의해 형성한 금속질감층에 대한 표면과 단면을 보여주고 있으며, 코팅막의 표면에 크랙이 없는 상태를 나타내고 있다.Table 1 below shows the surface and cross-section of the metal texture layer formed by this method, and shows the state in which there is no crack on the surface of the coating film.
(색상구현층 형성단계)(color realization layer formation stage)
색상구현층 형성단계에서는 코팅막 표면에 크랙이 없고 고온에서 열적 안정성이 우수한 Ni-Cr 물질을 이용하여 기재의 배면 상에 니켈 크롬에 의한 산화질화물층을 형성함으로써 블랙 색상을 구현하는 방식을 적용하였다.In the color realization layer forming step, a method of realizing black color by forming an oxynitride layer by nickel chromium on the rear surface of the substrate using a Ni-Cr material having no cracks on the surface of the coating film and excellent thermal stability at high temperature was applied.
색상구현층 형성단계에서는 진공챔버 내에 혼합가스(Ar/N20)를 도입하되 N2O/Ar+N20 비를 60%로 조정하고, 가스분압을 1~3mtorr로 유지시킨 상태에서 코팅물질(Ni-Cr)을 이용하여 직류 스퍼터링 방법으로 산화질화물층을 증착하여 블랙 색상을 구현하였다.In the color realization layer formation step, a mixed gas (Ar/N 2 0) is introduced into the vacuum chamber, the N 2 O/Ar+N 2 0 ratio is adjusted to 60%, and the coating is performed while maintaining the gas partial pressure at 1 to 3 mtorr. A black color was realized by depositing an oxynitride layer using a material (Ni-Cr) using a DC sputtering method.
여기에서, Ni-Cr 물질은 니켈과 크롬에 대해 6:4나 7:3 또는 8:2의 중량비로 사용할 수 있다.Here, the Ni-Cr material may be used in a weight ratio of 6:4, 7:3, or 8:2 to nickel and chromium.
여기에서, 색상구현층은 80~100nm 두께로 증착할 수 있다.Here, the color realization layer may be deposited to a thickness of 80 to 100 nm.
여기에서, 기재의 회전 속도 및 공정 온도는 금속질감층 형성단계와 동일한 조건으로 진행하였고, 스퍼터링된 니켈 크롬 입자가 이온화된 산소 및 질소 양이온과 결합하여 계면에 화학적으로 결합력이 강한 산화질화물을 형성하게 되고, 이때 니켈 크롬 화합물과 미량의 니켈크롬이 포함된 형태로 기재에 부착되며, 부착된 입자는 온도의 영향으로 입자의 이동도를 증가시켜 박막의 빠른 클러스터 형성을 지원하고, 내부 응력을 완화하여 증착 후에도 크랙이 발생이 없고, 결정 입계에 미세한 공극이 존재하고 있어 열 방출 또한 원활하므로 내열 신뢰성을 만족하는 블랙 색상 코팅을 수행할 수 있다.Here, the rotation speed and process temperature of the substrate were carried out under the same conditions as in the metal texture layer formation step, and the sputtered nickel chromium particles were combined with ionized oxygen and nitrogen cations to form oxynitride with strong chemical bonding force at the interface. At this time, it is attached to the substrate in a form containing a nickel-chromium compound and a trace amount of nickel-chromium, and the attached particles increase the mobility of the particles under the influence of temperature to support the rapid cluster formation of the thin film, and relieve internal stress. There is no crack even after deposition, and fine voids exist at the grain boundaries so that heat dissipation is also smooth, so a black coating that satisfies heat resistance reliability can be performed.
아래 표 2는 반응성 가스(N2)를 사용하여 니켈 크롬 질화물층을 형성하여 블랙 색상을 구현한 것으로서, N2/Ar+N2 가스의 비율 증가에 따른 블랙 계열의 색상 구현을 테스트한 결과를 보여주고 있으며, 이는 무 투과 박막 형성이 어렵고, 신뢰성(코팅막 부착, 내열 성능)을 만족하지 못하기 때문에 자동차용 부품의 블랙 계열 색상구현 층으로 적용하기 어려움을 보여주고 있다.Table 2 below shows the black color by forming a nickel chromium nitride layer using a reactive gas (N 2 ). The results of testing the black color implementation according to the increase in the ratio of N 2 /Ar+N 2 gas are shown in Table 2 below. It shows that it is difficult to form a non-permeable thin film and does not satisfy reliability (coating film attachment, heat resistance performance), so it is difficult to apply as a black-based color realization layer for automobile parts.
또한, 코팅 대상물인 기재의 배면에 금속질감층 없이 혼합가스(Ar/N2O)를 이용한 반응성 스퍼터링으로 단일 박막층을 적용시 블랙 색상 구현은 가능하나, 아래 표 3에서 보여주는 바와 같이 무 투과 상태의 박막 형성이 어렵기 때문에 다층 박막 구조로 적용함이 바람직하다.In addition, black color can be realized when a single thin film layer is applied by reactive sputtering using a mixed gas (Ar/N 2 O) without a metal texture layer on the back surface of the substrate, which is the coating object, but as shown in Table 3 below, Since it is difficult to form a thin film, it is preferable to apply it in a multilayer thin film structure.
아래 표 3은 금속질감층 없이 단일 블랙 코팅 박막층으로 구성하여 공정가스 비율에 따른 색상 변화 및 무 투과 박막의 형성 여부를 평가한 결과를 보여주는 것으로서, N2O/Ar+N20 비율이 60% 미만 또는 초과하였을 때 신뢰성을 만족하지 못하였고, 블랙 색상도 구현되지 않았다.Table 3 below shows the results of evaluating the color change according to the process gas ratio and the formation of a non-permeable thin film by composing a single black coating thin film layer without a metal texture layer. The N 2 O/Ar+N 2 0 ratio is 60% Reliability was not satisfied when it was less than or exceeded, and black color was not implemented.
하지만, N2O/Ar+N20 비율을 60%로 조정하였을 때, 신뢰성(코팅막 부착 및 내열 성능)을 만족하는 블랙 계열의 색상은 구현되었으나, 투과가 되지 않는 블랙 코팅층을 형성하기 위해서는 단일 순수 블랙 코팅 층 만으로 무 투과 상태의 박막이 형성되지 않았다.However, when the N 2 O/Ar+N 2 0 ratio was adjusted to 60%, a black color that satisfies reliability (coating film adhesion and heat resistance performance) was realized, but in order to form a non-transmissive black coating layer, a single A thin film in a non-permeable state was not formed only with the pure black coating layer.
표 3에서는 신뢰성을 만족하는 블랙 계열의 색상 구현이 가능함을 보여주고 있으나, 단일 층만으로는 무 투과 상태의 박막이 형성되지 않았다.Table 3 shows that it is possible to realize black-based colors that satisfy reliability, but a thin film in a non-transmissive state was not formed with only a single layer.
아래 표 4는 신뢰성을 만족하는 블랙 계열 구현이 가능한 공정가스(N2O/Ar+N2O)의 비율을 60%로 고정한 후 코팅막 두께의 증가에 따라 무 투과 상태의 완전 블랙 색상이 구현 가능한지를 평가하였고, 그 결과 막 두께 증가에 따라 신뢰성(코팅막 부착 및 내열 성능) 만족하는 완전 블랙을 구현하였으나, 코팅막 두께가 증가되어도 단일 블랙 코팅층만으로는 무 투과 상태의 박막이 형성되지 않았다.Table 4 below shows whether a completely black color in a non-permeable state can be realized as the coating film thickness increases after fixing the ratio of the process gas (N 2 O/Ar+N 2 O) that can realize the black series that satisfies the reliability to 60%. was evaluated, and as a result, complete black was realized that satisfies reliability (coating film adhesion and heat resistance performance) as the film thickness increased. However, even when the coating film thickness was increased, a non-permeable thin film was not formed with only a single black coating layer.
즉, 코팅 대상물의 표면에 코팅막 부착력과 내열 신뢰성을 만족하는 블랙 코팅 색상을 완벽하게 구현하기 위해서는, 본 발명에서와 같이 내열 신뢰성을 만족하는 금속질감층과 블랙 색상의 구현을 위한 니켈 크롬 산화질화물층을 적용하는 다층 박막 구조가 바람직함을 보여주고 있다.That is, in order to perfectly realize the black coating color that satisfies the coating film adhesion and heat resistance reliability on the surface of the object to be coated, as in the present invention, a metal texture layer satisfying heat resistance reliability and a nickel chromium oxynitride layer for realization of black color It shows that a multilayer thin film structure using
나아가, 블랙 코팅된 박막은 후가공하여 광원(LED 등) 모듈과 결합하여 심미적 및 시각적인 효과를 표출함과 더불어 다양한 질감 표현이 가능하게 처리할 수 있다.Furthermore, the black-coated thin film can be post-processed and combined with a light source (LED, etc.) module to express aesthetic and visual effects and to process various textures.
아래 표 5에서는 금속질감층 위에 아산화질소(N2O) 가스를 이용한 반응성 가스(N2O/Ar+N2O)를 60% 비율로 고정하고 스퍼터링하여 니켈크롬 산화질화물층을 형성한 후, 다양하게 색감을 구현한 예시를 보여주고 있다.In Table 5 below, a reactive gas (N 2 O/Ar+N 2 O) using nitrous oxide (N 2 O) gas was fixed at a ratio of 60% on the metal texture layer and sputtered to form a nickel-chromium oxynitride layer, Examples of implementing various colors are shown.
즉, 본 발명을 적용 및 응용을 통해 플라스틱 소재에 의한 자동차용 부품을 비롯하여 가전 제품 또는 각종 산업용 장식 제품의 기능성 컬러 코팅에도 적용할 수 있다 할 것이다.That is, it will be said that the present invention can be applied to functional color coatings of home appliances or various industrial decorative products, including automotive parts made of plastic materials through application and application.
이에 따라, 본 발명을 통해서는 기재의 표면에 형성되는 코팅막에 대한 부착성 및 내열성 등의 우수한 성능을 구현할 수 있으면서 신뢰성을 확보할 수 있으며, 공정 시간이 짧고 균일한 블랙 칼라 코팅 구현이 가능할 뿐만 아니라 기존에 비해 복잡한 공정의 간소화로 대량 생산이 가능한 장점을 제공할 수 있다.Accordingly, through the present invention, excellent performance such as adhesion and heat resistance to the coating film formed on the surface of the substrate can be realized, reliability can be secured, and the process time is short and uniform black color coating can be realized. It can provide the advantage of mass production by simplification of complex processes compared to the existing ones.
특히, 자동차용 부품의 경우에는 라디에이터 그릴, 주간 주행 등, 테일 램프, 턴 시그널 등 다양한 곳에 적용 가능하며, 우수한 품질을 제공하면서도 생산단가를 낮출 수 있는 장점을 제공할 수 있다.In particular, in the case of automotive parts, it can be applied to various places such as a radiator grille, a daytime running light, a tail lamp, and a turn signal, and can provide the advantage of lowering the production cost while providing excellent quality.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 단계의 치환 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 권리범위 내에 속한다 할 것이다.The embodiments described above are merely illustrative of preferred embodiments of the present invention and are not limited to these embodiments, and various modifications and variations or modifications by those skilled in the art within the technical spirit and claims of the present invention It will be said that the substitution of steps may be made, and this will be said to be within the scope of the technical rights of the present invention.
100: 자동차용 부품
110: 기재
120: 전처리층
130: 색상구현층
140: 금속질감층100: automotive parts
110: substrate
120: pretreatment layer
130: color realization layer
140: metal texture layer
Claims (10)
상기 플라스틱 기재의 배면에 스퍼터링 증착으로 형성되고 이종물질 타겟을 이용하여 형성되는 것으로서, 니켈-크롬 산화질화물층에 의한 블랙색상을 표출하는 색상구현층;
상기 색상구현층 위에 스퍼터링 증착으로 형성되고 이종물질 타겟을 이용하여 형성되는 것으로서, 내열 성능을 위한 금속질감층; 을 포함하며,
상기 플라스틱 기재는 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(PA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴부타디엔스틸렌(ABS), 스타이렌-아크릴로나이트라일(SAN) 중에서 선택된 적어도 1종 이상이고,
상기 이종물질은 니켈(Ni)-크롬(Cr)이며,
상기 색상구현층은, 플라스틱 기재를 진공챔버 내에 투입한 상태에 아르곤(Ar)과 아산화질소(N2O)를 혼합한 혼합가스를 도입하되 N2O/Ar+N20 비를 60%로 조정 및 가스분압을 1 내지 3mtorr로 유지하고, 6:4나 7:3 또는 8:2의 중량비를 갖는 니켈-크롬에 의한 이종물질 타겟을 이용하여 직류 스퍼터링을 수행하되, 80 내지 100nm 두께로 증착하며, 균일한 코팅을 위해 플라스틱 기재를 회전식 홀더 상에 고정한 상태에서 10 내지 20회/min로 회전 제어하는 조건으로 형성시킨 것을 특징으로 하는 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품.a plastic substrate made of various shapes and made of a light-transmitting material;
A color realization layer that is formed by sputtering deposition on the rear surface of the plastic substrate and is formed using a different material target and expresses a black color by a nickel-chromium oxynitride layer;
As formed by sputtering deposition on the color realization layer and formed using a heterogeneous material target, a metal texture layer for heat resistance performance; includes,
The plastic substrate is at least one selected from polycarbonate (PC), polyamide (PA), polymethyl methacrylate (PMMA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), and styrene-acrylonitrile (SAN). ego,
The heterogeneous material is nickel (Ni)-chromium (Cr),
The color realization layer introduces a mixed gas of argon (Ar) and nitrous oxide (N 2 O) in a state in which the plastic substrate is put into the vacuum chamber, but the N 2 O/Ar+N 2 0 ratio is 60%. Adjustment and gas partial pressure are maintained at 1 to 3 mtorr, and DC sputtering is performed using a nickel-chromium heterogeneous material target having a weight ratio of 6:4, 7:3, or 8:2, but deposited to a thickness of 80 to 100 nm and, for uniform coating, a part for automobiles having a black color coating thin film, characterized in that it is formed under conditions of rotation control at 10 to 20 times/min in a state in which a plastic substrate is fixed on a rotary holder.
상기 플라스틱 기재의 배면에 스퍼터링 증착으로 형성되고 이종물질 타겟을 이용하여 형성되는 것으로서, 내열 성능을 위한 금속질감층;
상기 금속질감층 위에 스퍼터링 증착으로 형성되고 이종물질 타겟을 이용하여 형성되는 것으로서, 니켈-크롬 산화질화물층에 의한 블랙색상을 표출하는 색상구현층; 을 포함하며,
상기 플라스틱 기재는 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(PA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴부타디엔스틸렌(ABS), 스타이렌-아크릴로나이트라일(SAN) 중에서 선택된 적어도 1종 이상이고,
상기 이종물질은 니켈(Ni)-크롬(Cr)이며,
상기 색상구현층은, 플라스틱 기재를 진공챔버 내에 투입한 상태에 아르곤(Ar)과 아산화질소(N2O)를 혼합한 혼합가스를 도입하되 N2O/Ar+N20 비를 60%로 조정 및 가스분압을 1 내지 3mtorr로 유지하고, 6:4나 7:3 또는 8:2의 중량비를 갖는 니켈-크롬에 의한 이종물질 타겟을 이용하여 직류 스퍼터링을 수행하되, 80 내지 100nm 두께로 증착하며, 균일한 코팅을 위해 플라스틱 기재를 회전식 홀더 상에 고정한 상태에서 10 내지 20회/min로 회전 제어하는 조건으로 형성시킨 것을 특징으로 하는 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품.a plastic substrate made of various shapes and made of a light-transmitting material;
Formed by sputtering deposition on the rear surface of the plastic substrate and formed using a heterogeneous material target, a metal texture layer for heat resistance performance;
a color realization layer formed by sputtering deposition on the metal texture layer and formed using a heterogeneous material target to express a black color by a nickel-chromium oxynitride layer; includes,
The plastic substrate is at least one selected from polycarbonate (PC), polyamide (PA), polymethyl methacrylate (PMMA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), and styrene-acrylonitrile (SAN). ego,
The heterogeneous material is nickel (Ni)-chromium (Cr),
The color realization layer introduces a mixed gas of argon (Ar) and nitrous oxide (N 2 O) in a state in which the plastic substrate is put into the vacuum chamber, but the N 2 O/Ar+N 2 0 ratio is 60%. Adjustment and gas partial pressure are maintained at 1 to 3 mtorr, and DC sputtering is performed using a nickel-chromium heterogeneous material target having a weight ratio of 6:4, 7:3, or 8:2, but deposited to a thickness of 80 to 100 nm and, for uniform coating, a part for automobiles having a black color coating thin film, characterized in that it is formed under conditions of rotation control at 10 to 20 times/min in a state in which a plastic substrate is fixed on a rotary holder.
상기 플라스틱 기재의 배면에는 플라즈마 소스를 이용한 표면 개질 처리를 통해 형성되는 것으로서, 부착력을 높임과 더불어 선명한 색상 구현 또는 질감 표출을 위한 전처리층; 을 더 포함하되,
상기 전처리층은, 플라스틱 기재를 진공챔버 내에 투입 및 회전식 홀더에 고정하되, 5.0E-5Torr까지 고진공 배기를 진행한 후, 아르곤(Ar)과 아산화질소(N2O)를 혼합한 혼합가스를 도입하되 N2O/Ar+N20 비를 82%로 조정 및 가스분압을 2 내지 3mtorr로 유지하고, 인가 전압 1000V~1100V에서 3 내지 5분 동안 플라즈마 소스로 표면 개질 처리를 수행하며, 회전식 홀더에 대해 1 내지 5회/min로 회전 제어하는 조건으로 형성시킨 것을 특징으로 하는 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품.3. The method of claim 1 or 2,
A pretreatment layer formed on the rear surface of the plastic substrate through a surface modification treatment using a plasma source to enhance adhesion and to implement a vivid color or texture; further comprising,
In the pretreatment layer, the plastic substrate is put in a vacuum chamber and fixed to a rotary holder, and after high vacuum exhaust to 5.0E -5 Torr, a mixed gas of argon (Ar) and nitrous oxide (N 2 O) is used. However, the N 2 O/Ar+N 2 0 ratio is adjusted to 82%, the gas partial pressure is maintained at 2 to 3 mtorr, and the surface modification treatment is performed with a plasma source at an applied voltage of 1000 V to 1100 V for 3 to 5 minutes. An automobile part having a black color coating thin film, characterized in that it is formed under the condition of controlling rotation at 1 to 5 times/min with respect to the holder.
상기 자동차용 부품은,
턴 시그널, 라디에이터 그릴, 테일 램프, 주간 주행등 중에서 어느 1군인 것을 특징으로 하는 블랙 색상 코팅박막을 갖는 자동차용 부품.3. The method of claim 1 or 2,
The automotive parts are
Automotive parts having a black color coating thin film, characterized in that it is any one of a turn signal, a radiator grille, a tail lamp, and a daytime running light.
색상구현층 위에 불활성가스를 도입한 상태에서 이종물질 타겟을 이용한 스퍼터링 증착을 수행하여 금속질감층을 형성하는 단계; 를 포함하며,
상기 기재는 광투과성의 플라스틱 소재로서, 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(PA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴부타디엔스틸렌(ABS), 스타이렌-아크릴로나이트라일(SAN) 중에서 선택된 적어도 1종 이상이고,
상기 혼합가스는 아산화질소(N2O) 가스와 아르곤(Ar) 가스가 혼합되고,
상기 불활성가스는 아르곤(Ar) 가스이고,
상기 이종물질은 니켈(Ni)-크롬(Cr)이며,
상기 색상구현층을 형성하는 단계는, 기재를 진공챔버 내에 투입한 상태에 아르곤(Ar)과 아산화질소(N2O)를 혼합한 혼합가스를 도입하되 N2O/Ar+N20 비를 60%로 조정 및 가스분압을 1 내지 3mtorr로 유지하고, 6:4나 7:3 또는 8:2의 중량비를 갖는 니켈-크롬에 의한 이종물질 타겟을 이용하여 직류 스퍼터링을 수행하되, 80 내지 100nm 두께로 증착하며, 균일한 코팅을 위해 기재를 회전식 홀더 상에 고정한 상태에서 10 내지 20회/min로 회전 제어하는 것을 특징으로 하는 블랙 색상 코팅방법.A method comprising: providing a substrate, performing sputtering deposition using a mixed gas and a target of a different material on the rear surface of the substrate to form a color realization layer expressing a black color by an oxynitride layer;
forming a metal texture layer by performing sputtering deposition using a heterogeneous material target in a state in which an inert gas is introduced on the color realization layer; includes,
The substrate is a light-transmitting plastic material, polycarbonate (PC), polyamide (PA), polymethyl methacrylate (PMMA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), styrene-acrylonitrile (SAN) It is at least one or more selected from
The mixed gas is a mixture of nitrous oxide (N 2 O) gas and argon (Ar) gas,
The inert gas is argon (Ar) gas,
The heterogeneous material is nickel (Ni)-chromium (Cr),
In the step of forming the color realization layer, a mixed gas mixed with argon (Ar) and nitrous oxide (N 2 O) is introduced in a state in which the substrate is put in a vacuum chamber, but the N 2 O/Ar+N 2 0 ratio is Adjusted to 60% and maintaining the gas partial pressure at 1 to 3 mtorr, and performing DC sputtering using a nickel-chromium heterogeneous target having a weight ratio of 6:4, 7:3, or 8:2, but 80 to 100 nm A black color coating method, characterized in that the deposition is made to a thickness and rotation is controlled at 10 to 20 times/min while the substrate is fixed on a rotary holder for uniform coating.
혼합가스 및 이종물질 타겟을 이용한 스퍼터링 증착을 금속질감층 위에 수행하여 산화질화물층에 의한 블랙 색상을 표출하는 색상구현층을 형성하는 단계; 를 포함하며,
상기 기재는 광투과성의 플라스틱 소재로서, 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(PA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴로니트릴부타디엔스틸렌(ABS), 스타이렌-아크릴로나이트라일(SAN) 중에서 선택된 적어도 1종 이상이고,
상기 불활성가스는 아르곤(Ar) 가스이고,
상기 혼합가스는 아산화질소(N2O) 가스와 아르곤(Ar) 가스가 혼합되고,
상기 이종물질은 니켈(Ni)-크롬(Cr)이며,
상기 색상구현층을 형성하는 단계는,
기재를 진공챔버 내에 투입한 상태에 아르곤(Ar)과 아산화질소(N2O)를 혼합한 혼합가스를 도입하되 N2O/Ar+N20 비를 60%로 조정 및 가스분압을 1 내지 3mtorr로 유지하고, 6:4나 7:3 또는 8:2의 중량비를 갖는 니켈-크롬에 의한 이종물질 타겟을 이용하여 직류 스퍼터링을 수행하되, 80 내지 100nm 두께로 증착하며, 균일한 코팅을 위해 기재를 회전식 홀더 상에 고정한 상태에서 10 내지 20회/min로 회전 제어하는 것을 특징으로 하는 블랙 색상 코팅방법.A step of forming a metal texture layer by performing sputtering deposition using a target of a different material in a state in which an inert gas is introduced on the back surface of the substrate;
performing sputtering deposition using a mixed gas and a target of a different material on the metal texture layer to form a color realization layer expressing black color by the oxynitride layer; includes,
The substrate is a light-transmitting plastic material, polycarbonate (PC), polyamide (PA), polymethyl methacrylate (PMMA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), styrene-acrylonitrile (SAN) It is at least one or more selected from
The inert gas is argon (Ar) gas,
The mixed gas is a mixture of nitrous oxide (N 2 O) gas and argon (Ar) gas,
The heterogeneous material is nickel (Ni)-chromium (Cr),
The step of forming the color realization layer,
A mixed gas of argon (Ar) and nitrous oxide (N 2 O) was introduced in a state in which the substrate was put into the vacuum chamber, but the N 2 O/Ar+N 2 0 ratio was adjusted to 60% and the gas partial pressure was adjusted to 1 to Maintaining at 3 mtorr and performing DC sputtering using a nickel-chromium heterogeneous material target having a weight ratio of 6:4, 7:3, or 8:2, depositing to a thickness of 80 to 100 nm, for uniform coating A black color coating method, characterized in that the rotation is controlled at 10 to 20 times/min while the substrate is fixed on a rotary holder.
기재의 배면에 대해 플라즈마 소스와 공정가스를 이용한 표면 세척과 활성화를 동시에 수행함으로써 표면 개질하는 전처리 단계; 를 더 포함하되,
상기 전처리 단계는,
기재를 진공챔버 내에 투입 및 회전식 홀더에 고정하되, 5.0E-5Torr까지 고진공 배기를 진행한 후, 아르곤(Ar)과 아산화질소(N2O)를 혼합한 혼합가스를 도입하되 N2O/Ar+N20 비를 82%로 조정 및 가스분압을 2 내지 3mtorr로 유지하고, 인가 전압 1000V~1100V에서 3 내지 5분 동안 플라즈마 소스로 표면 개질 처리를 수행하며, 회전식 홀더에 대해 1 내지 5회/min로 회전 제어하는 것을 특징으로 하는 블랙 색상 코팅방법.7. The method of claim 5 or 6,
A pretreatment step of surface-modifying the rear surface of the substrate by simultaneously cleaning and activating the surface using a plasma source and a process gas; further comprising,
The pre-processing step is
The substrate is put in the vacuum chamber and fixed in the rotary holder, and after high vacuum exhaust to 5.0E -5 Torr, a mixed gas of argon (Ar) and nitrous oxide (N 2 O) is introduced, but N 2 O/ Adjust the Ar+N 2 0 ratio to 82% and maintain the gas partial pressure at 2 to 3 mtorr, perform surface modification treatment with a plasma source at an applied voltage of 1000 V to 1100 V for 3 to 5 minutes, and 1 to 5 for a rotary holder A black color coating method, characterized in that rotation is controlled at times/min.
상기 금속질감층을 형성하는 단계는,
기재를 진공챔버 내에 투입한 상태에 불활성 가스 50 내지 150sccm을 도입 및 가스분압에 대해 1 내지 3mtorr를 유지하고, 6:4나 7:3 또는 8:2의 중량비를 갖는 니켈-크롬에 의한 이종물질 타겟을 이용하여 직류 스퍼터링을 수행하되, 80 내지 120nm 두께로 증착하며, 균일한 코팅을 위해 기재를 회전식 홀더 상에 고정한 상태에서 10 내지 20회/min로 회전 제어하는 것을 특징으로 하는 블랙 색상 코팅방법.7. The method of claim 5 or 6,
The step of forming the metal texture layer,
In a state in which the substrate is put into the vacuum chamber, 50 to 150 sccm of an inert gas is introduced and 1 to 3 mtorr is maintained for the gas partial pressure, and a nickel-chromium heterogeneous material having a weight ratio of 6:4, 7:3, or 8:2 Black color coating method, characterized in that DC sputtering is performed using a target, deposited to a thickness of 80 to 120 nm, and rotation is controlled at 10 to 20 times/min while the substrate is fixed on a rotary holder for uniform coating .
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