KR102384479B1 - 코팅용 세라믹 조성물 및 이를 이용한 코팅 방법 - Google Patents

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Abstract

음이온 용매를 포함하는 코팅용 세라믹 조성물 및 상기 코팅용 세라믹 조성물을 이용하여 서스펜션 플라즈마 스프레이로 코팅하는 코팅 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 코팅 방법은 (a) 코팅용 세라믹 조성물을 마련하는 단계; 및 (b) 서스펜션 플라즈마 스프레이를 이용하여, 코팅용 세라믹 조성물을 베이스 기판에 코팅하는 단계;를 포함하고, 상기 코팅용 세라믹 조성물을 마련하는 단계는 (a1) 음이온을 포함하는 용매와 산화물 입자를 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 혼합하는 동안, 상기 산화물 입자의 표면에 상기 음이온을 포함하는 표면 반응층이 형성되고, 상기 코팅하는 단계에서, 상기 표면 반응층의 두께에 따라 조성이 상이한 세라믹 코팅막을 형성한다.

Description

코팅용 세라믹 조성물 및 이를 이용한 코팅 방법{CERAMIC COMPOSITION FOR COATING AND COATING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 음이온 용매를 포함하는 코팅용 세라믹 조성물 및 상기 코팅용 세라믹 조성물을 이용하여 서스펜션 플라즈마 스프레이로 코팅하는 코팅 방법에 관한 것이다.
방위산업, 우주항공 및 첨단산업에 적용되는 소재들은 극한 환경인 초고온, 고압, 화학적 열화에 노출되는 소재들이다.
예를 들어, 상기 소재들은 반도체 제조용 챔버, 엔지니어링 세라믹 부품, 터빈용 부품 등을 포함한다.
상기 소재들은 내열성, 경량화 및 내부식성 등을 필요로 한다. 그리고 상기 소재들은 그 소재의 특성을 유지하고 보호할 수 있는 물성을 필요로 한다.
이러한 물성들을 나타내기 위해, 상기 소재들은 고온이나 플라즈마 분위기에 견디는 세라믹 재질로 제조된다.
최근에는 상기 소재의 내부식성이나 열적 안정성까지 향상시키기 위해 상기 소재 표면에 코팅막을 형성하는 연구가 진행되고 있다.
상기 소재 표면에 코팅막을 형성하게 되면, 내마모, 내부식, 내열, 내산화, 마찰특성 및 기계적 특성을 나타내는 고기능성 소재를 생산할 수 있다.
이에 따라 넓은 면적의 대상물을 빠른 시간 내에 쉽게 코팅할 수 있는 방법도 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 용질과의 인시츄(in-situ) 반응을 위한 코팅용 세라믹 조성물을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 내플라즈마성, 내마모성뿐만 아니라 기계적 특성을 향상시키기 위해 코팅용 세라믹 조성물을 이용한 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 코팅용 세라믹 조성물은 음이온을 포함하는 용매; 및 상기 용매에 분산되어 있는 산화물 입자;를 포함하고, 상기 산화물 입자는 상기 음이온을 포함하는 표면 반응층을 포함한다.
본 발명에 따른 코팅 방법은 (a) 코팅용 세라믹 조성물을 마련하는 단계; 및 (b) 서스펜션 플라즈마 스프레이를 이용하여, 코팅용 세라믹 조성물을 베이스 기판에 코팅하는 단계;를 포함하고, 상기 코팅용 세라믹 조성물을 마련하는 단계는 (a1) 음이온을 포함하는 용매와 산화물 입자를 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 혼합하는 동안, 상기 산화물 입자의 표면에 상기 음이온을 포함하는 표면 반응층이 형성되고, 상기 코팅하는 단계에서, 상기 음이온의 농도에 따라 조성이 상이한 세라믹 코팅막을 형성한다.
본 발명에서는 음이온 용매를 사용함으로써, 서스펜션 플라즈마 스프레이로 코팅 시 용질과의 인시츄(in-situ) 반응이 가능하다.
또한 본 발명에서는 음이온의 농도에 따라 최종 형성되는 세라믹 코팅막의 조성을 변화시킬 수 있어, 외부의 화학적 열화조건에 대한 저항성 효과를 나타낼 수 있다.
또한 본 발명에서는 내플라즈마성, 내마모성뿐만 아니라 기계적 특성을 향상시키는 효과가 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 코팅용 세라믹 조성물을 보여준다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 산화물 입자의 코어 쉘 구조를 보여준다.
도 4는 본 발명의 코팅 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 코팅 방법의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 코팅 방법을 이용하여 베이스 기판 상에 세라믹 코팅막이 배치된 구조의 단면도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 코팅용 세라믹 조성물 및 이를 이용한 코팅 방법을 설명하도록 한다.
본 발명에서는 용질과의 인시츄(in-situ) 반응을 위해 음이온계 용매를 사용하고, 서스펜션 플라즈마 스프레이를 이용하여 복합 음이온계 세라믹 코팅막을 형성할 수 있는 코팅용 세라믹 조성물, 이를 이용한 코팅 방법을 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명의 코팅용 세라믹 조성물을 보여준다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 코팅용 세라믹 조성물(100)은 음이온을 포함하는 용매(10) 및 상기 용매(10)에 분산되어 있는 산화물 입자(20)를 포함한다.
본 발명에서 음이온을 포함하는 용매(10)는 종래에 사용하던 알코올계 용매나 증류수 용매처럼, 미세한 코팅 입자가 플라즈마의 에너지를 과하게 받아 코팅화되지 못하고 대기 중으로 증발되는 현상을 방지하기 위한 기능을 갖는다.
뿐만 아니라 음이온을 포함하는 용매(10)는 산화물 입자(20) 표면에 복합적인 음이온 조성을 갖는 표면 반응층(22)을 가져 최종 세라믹 코팅막(300)의 조성을 변화시키는 기능을 갖는 것이 주요 특징이다.
산화물이 불화물, 염화물 등과 화학적 접촉을 하는 경우, 산화물이 분해되는 등과 같이 코팅막의 화학적 열화가 발생할 수 있다. 이러한 화학적 열화를 억제하기 위해 외부의 화학적 조성과 유사한 복합 음이온계 조성을 표면 반응층에 형성함으로써 패시브 층의 효과를 기대할 수 있다.
이와 관련하여 음이온을 포함하는 용매(10)는 산화물 입자(20)가 분해되는 용매를 배제하는 것이 바람직하다. 또한 서스펜션 플라즈마 스프레이 용도로 충분히 사용 가능하지 못한 용매도 배제하는 것이 바람직하다.
상기 음이온은 플루오린(F), 염소(Cl), 질소(N) 및 황(S) 중 1종 이상을 포함한다.
상기 음이온은 NO3 - 질산염(nitrate),　NO2 - 아질산염(nitrite)과 같은 음이온 염도 포함한다.
예를 들어, 상기 음이온을 포함하는 용매(10)는 HSO4 -, SO3 2-, H2PO4 -, Cl-, NO3 -, NO2 -, ClO4 -, F -, S2-, HS- 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 음이온을 포함하는 용매(10)는 불소 함유 염을 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 음이온의 농도는 중요한 요소이다.
음이온을 포함하는 용매(10)에서, 상기 음이온의 농도에 따라 세라믹 코팅막(300)의 조성이 변화하게 된다. 세라믹 코팅막(300)의 조성이 변화한다는 것은 세라믹 코팅막(300)을 구성하는 산화물 입자(20)의 표면 자체(표면 반응층)의 화학 조성이 바뀌는 것을 의미한다.
본 발명에서는 산화물 입자(20) 표면이 플라즈마 에너지에 의해 분해 및 반응되어 복합 음이온화된다.
음이온을 포함하는 표면 반응층(22)은 플라즈마와 함께 고온에 의해 표면 반응층 내 존재하는 원소 조성과 원소 비율이 달라지게 된다. 이러한 원소 비율은 서스펜션 플라즈마 조건과 용매 내 음이온 농도에 따라 달라지게 된다.
음이온이 용매에 완전히 용해되어 있는 상태라는 가정 하에, 음이온의 농도는 최대량까지 사용 가능하다. 염의 경우도 용매에 완전히 용해되는 것이 바람직하다.
용매에 용해된 음이온이 표면 반응층의 복합 음이온계 화합물로 전환되는 비율이 100% 이거나, 또는 최대로 전환되는 것을 목표로 하는 경우, 상기 용매에 대하여 음이온은 최대 고용 한계까지 첨가될 수 있다.
상기 용매에 대하여, 음이온의 농도는 5ppm(중량/중량) 이상일 수 있다.
음이온의 농도가 5ppm 미만인 경우, 산화물 입자(20) 표면에 표면 반응층(22) 형성 시, 복합 음이온계 조성의 화합물로 전환되는 것이 극히 미미할 수 있기 때문에, 서스펜션 플라즈마 스프레이 과정에서 세라믹 코팅막(300)의 조성을 변화시키기 어려울 수 있다.
산화물 입자(20)는 용질로서, 음이온을 포함하는 용매(10)에 분산되어 있다.
산화물 입자(20)는 상기 음이온을 포함하는 표면 반응층(22)을 포함한다.
음이온을 포함하는 용매(10)와 산화물 입자(20)의 혼합 과정에서 기계적 작용과 열적 작용을 통해, 산화물 입자(20)의 표면에 음이온을 포함하는 표면 반응층(22)이 형성된다.
여기서, 기계적 작용과 열적 작용은 혼합 및 교반에 의한 마찰, 분쇄일 수 있다.
산화물 입자(20)는 3-13족의 금속 산화물, 이산화규소 및 희토류 산화물 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 3-13족의 금속 산화물은 산화아연, 산화티탄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화크롬, 산화구리, 산화바나듐, 산화코발트, 산화하프늄, 산화철, 산화니오븀, 산화탄탈륨, 산화텅스텐 등을 포함한다.
상기 희토류 산화물은 원자 번호 57~71에 해당하는 란탄족 원소와 스칸듐(21번)과 이트륨(39)을 포함하는 원소의 산화물을 가리킨다. 희토류 산화물은 예를 들어 산화이트륨, 산화란타넘, 산화 가돌리늄, 산화세륨, 산화프라세오디뮴, 산화네오디뮴, 산화사마륨, 산화루테늄 등을 포함한다.
산화물 입자(20)의 평균 입도(d1)는 0.1~100㎛ 일 수 있다. 이 범위를 만족하는 경우 세라믹 코팅막(300)의 치밀도를 확보할 수 있고, 균일한 두께를 형성할 수 있다.
산화물 입자(20)의 평균 입도(d1)가 0.1㎛ 미만인 경우 입도(d1)가 너무 작아 산화물 입자(20)들 끼리 뭉침 현상이 발생할 수 있다. 또한 산화물 입자(20)의 기능인 경도와 강도 향상 효과가 불충분할 수 있다.
반대로 산화물 입자(20)의 평균 입도(d1)가 100㎛를 초과하는 경우 세라믹 코팅막(300)의 강도와 경도를 충분히 확보하기 어렵고, 세라믹 코팅막(300) 자체의 성능이 낮아지는 문제점이 있다.
코팅용 세라믹 조성물(100)은 음이온을 포함하는 용매(10) 100중량부에 대하여, 산화물 입자(20) 5~70중량부를 포함할 수 있다.
산화물 입자(20)의 함량이 5~70중량부를 벗어나는 경우 세라믹 코팅막(300)의 기계적 특성과 열정 안정성, 그리고 치밀도를 확보하기 어려울 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 산화물 입자의 코어 쉘 구조를 보여준다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 인시츄(in-situ) 반응에 의해 산화물 입자(20)는 코어-쉘 구조를 가진다. 코어에 해당하는 부분은 산화물 입자(20)이고, 쉘에 해당하는 부분은 표면 반응층(22)이다.
표면 반응층(22)은 단독 음이온을 포함하거나 2종 이상의 복합 음이온을 포함하게 된다.
음이온을 포함하는 표면 반응층(22)은 산화물 입자(20)의 표면에 배치되는 구조이다. 그리고 표면 반응층(22)은 1층 이상으로 적층된 구조일 수 있다.
예를 들어 코팅용 세라믹 조성물 상태에서 불소계 음이온 용매와 산화물 입자(20)로서 이트리아(Y2O3)를 사용하는 경우, 플라즈마 에너지에 의해 산화물 입자(20)의 표면이 Y-O-F 등으로 변환될 수 있다.
표면 반응층(22) 내의 O와 F 비율은 서스펜션 플라즈마의 조건과 용매 내 음이온의 농도의 영향에 따라 영향을 받을 수 있다.
나아가 서스펜션 플라즈마 스프레이로 코팅하는 과정에서, 플라즈마와 함께 고온에 의해 상기 코팅용 세라믹 조성물(100)이 반응하면서 산화물 입자(20)의 원소와 표면 반응층(22)의 원소가 서로 연결 또는 결합된 구조일 수 있다.
즉, 서스펜션 플라즈마 스프레이로 코팅 후, 인시츄(in-situ)의 합성물은 용질의 원소와 음이온 원소가 서로 연결 또는 결합된 구조일 수 있다.
플라즈마와 함께 고온에 의해, 산화물 입자(20)의 원소는 용매에 존재하는 음이온 원소와 연결 또는 결합되어, 산화물 입자(20)의 표면이 복합적인 원소들로 형성될 수 있다.
이에 따라 표면 반응층(22)의 조성이 음이온 원소를 포함하거나, 또는 산화물 입자(20)의 원소도 함께 포함할 수 있다.
표면 반응층(22)의 두께(d2)는 상기 음이온의 농도에 따라 조절될 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 음이온의 농도가 약 5ppm 근처로 갈수록 표면 반응층(22)의 두께(d2)가 작아지는 경향을 보인다.
이는 산화물 입자(20) 표면이 복합 음이온계 조성의 화합물로 전환되는 것이 극히 미미한 것으로 볼 수 있다.
산화물 입자(20)의 입도(d1)와 표면 반응층(22)의 두께(d2)를 비교하면, d1≥d2처럼 입도(d1)가 두께(d2) 보다 크거나, 입도(d1)와 두께(d2)가 동일할 수 있다.
도 4는 본 발명의 코팅 방법의 순서도이다. 도 5는 본 발명의 코팅 방법의 모식도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 코팅 방법은 코팅용 세라믹 조성물을 마련하는 단계(S110) 및 서스펜션 플라즈마 스프레이를 이용하여, 코팅용 세라믹 조성물을 베이스 기판에 코팅하는 단계(S120)를 포함한다.
상기 코팅용 세라믹 조성물(100)을 마련하는 단계는 음이온을 포함하는 용매(10)와 산화물 입자(20)를 혼합하는 단계를 포함한다.
음이온을 포함하는 용매(10)와 산화물 입자(20)를 혼합하는 과정에서 산화물 입자(20)가 용매(10)내에서 원활한 교반이 이루어진다.
상기 교반에 의해 마찰과 분쇄가 작용하면서 산화물 입자(20) 표면에 음이온을 포함하는 표면 반응층(22)이 형성된다.
상기 혼합은 대략 25~100℃에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 음이온을 포함하는 용매 100중량부에 대하여, 산화물 입자 5~70중량부를 혼합할 수 있다.
산화물 입자(20)의 함량이 5중량부 미만인 경우 세라믹 코팅막(300)의 형성이 어려울 수 있고, 요구되는 기계적 특성과 열정 안정성, 그리고 치밀도를 확보하기 어려울 수 있다.
반대로 산화물 입자(20)의 함량이 70중량부를 초과하는 경우, 서스펜션 내 침강 등에 의해 코팅이 원활히 이루어지지 않을 수 있다. 또한 물성 향상 효과 없이 제조 비용만 증가하는 단점이 있다.
음이온을 포함하는 용매(10)와 산화물 입자(20)에 대한 사항은 코팅용 세라믹 조성물(100)에서 전술한 바와 동일하므로, 생략하기로 한다.
다음으로, 서스펜션 플라즈마 스프레이를 이용하여, 코팅용 세라믹 조성물(100)을 베이스 기판(200)에 코팅하는 단계이다.
서스펜션 플라즈마 스프레이는 기존의 플라즈마 용사와 유사한 방법이나 코팅 원료로 서스펜션 혹은 슬러리를 사용하는 방법이다.
여기서 서스펜션은 액체 속에 고체의 미립자가 분산되어 있는 것을 의미한다.
서스펜션 플라즈마 스프레이를 이용하면, 플라즈마의 중심부 온도인 수천도 이상의 초고온을 발생시킴으로써, 용융된 미립자들을 액적(작은 액체방울) 형태로 초고속으로 분사시키게 된다.
구체적으로, 상기 서스펜션 플라즈마 스프레이는 다음과 같이 작동한다.
플라즈마 토치 내부에서 플라즈마 가스가 흐르고 음극과 양극 사이에서 아크를 발생시키면 고열이 발생한다. 상기 고열에 의해 플라즈마 가스가 해리되면서 플라즈마 제트가 형성된다.
상기 플라즈마 제트의 흐름에 코팅용 세라믹 조성물(100)을 주입하면 용매의 분해가 일어나고, 용매에 존재하는 불소 등 음이온 원소들의 일부가 플라즈마 에너지에 의해 산화물 입자(20)의 표면에서 반응층(22)이 형성되며 이와 동시 혹은 순차적으로 산화물 입자(20)의 용융이 시작되어 고온의 화염과 동시에 비행하면서 용융이 지속되어 액적화 된다.
그리고 궁극적으로 피코팅재인 베이스 기판(200)의 표면에 반응층(22)이 변환된 산화물 입자(20)를 포함한 산화물 입자(20)가 충돌하면서 부착하게 되고, 세라믹 코팅막(300)을 형성하게 된다.
상기 플라즈마 가스는 아르곤 가스, 헬륨 가스 등과 같은 비활성 가스와 산소 가스, 질소 가스, 수소 가스 중 1종 이상이 혼합된 것일 수 있다.
이처럼 서스펜션 플라즈마 스프레이를 이용하면, 용사되는 미립자에 의해 치밀하고 고밀도의 세라믹 코팅막(300)을 확보할 수 있다.
또한 서스펜션 플라즈마 스프레이를 이용하면, 세라믹 코팅막(300)의 재료 특성을 살려 내마모, 내부식, 내열 및 열장벽, 내산화, 절연, 마찰특성, 방열 특성을 나타내는 고기능성 소재를 생산해내는데 유리하다.
뿐만 아니라 CVD나 PVD 등 다른 코팅 방법에 비해 넓은 면적의 대상물을 빠른 시간 내에 인시츄(in-situ)로 쉽게 코팅할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에서는 서스펜션 플라즈마 스프레이로 코팅하는 단계에서, 표면 반응층(22)의 두께(d2)에 따라 조성이 상이한 세라믹 코팅막(300)을 형성한다.
전술한 바와 같이, 상기 음이온의 농도에 따라 세라믹 코팅막(300)의 조성을 변화시킬 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 표면 반응층(22)의 두께(d2)가 두꺼울수록 세라믹 코팅막(300)의 조성이 초기 산화물 입자(20)와 함께 전환된 복합 음이온의 함량이 증가하는 양상으로 전개된다. 그리고 세라믹 코팅막(300) 구조 내에 전환된 복합 음이온이 존재하는 방식도 입계, 층간 등의 형태로 구성되는 비율이 높아지게 된다. 상기 입계, 층간은 표면 반응층(22)을 포함한 산화물 입자(20)와 입자 사이의 경계면, 표면 반응층(22)을 포함한 산화물 입자(20)에 용융으로 만들어진 액적이 쌓이면서 형성된 층과 층 사이를 가리킨다.
또한 표면 반응층(22)의 두께(d2)가 얇을수록 세라믹 코팅막(300)의 조성이 산화물 입자의 경계에만 존재할 가능성이 높아지며, 그 함량 비율도 낮아지는 경향을 나타낸다.
이처럼 세라믹 코팅막(300)의 조성을 변화시킴에 따라, 외부 화학적 열화에 대한 저항성을 제어할 수 있는 효과를 나타낼 수 있다.
서스펜션 플라즈마 스프레이로 코팅함으로써, 세라믹 코팅막(300)은 3~2000㎛의 균일한 두께(d3)로 형성될 수 있다.
세라믹 코팅막(300)의 두께(d3)가 3~2000㎛ 범위를 벗어나는 경우, 세라믹 코팅막(300)의 기능을 제대로 나타내기 어려울 수 있다.
세라믹 코팅막(300)은 0.1~60 vol%의 기공율을 갖는 코팅막으로, 고밀도에서 다공성까지 광범위하게 적용 가능하다.
기공율이 60 vol% 를 초과하는 경우, 기공율이 높아짐에 따라 세라믹 코팅막(300)의 치밀도가 낮아지고 기계적 물성이 저하될 수 있다.
베이스 기판(200)은 통상의 반도체 제조용 챔버 부품, 엔지니어링 세라믹 부품, 터빈용 부품에 사용되는 소재로, 금속, 합금 및 세라믹 중 1종 이상을 포함한다.
베이스 기판(200)은 금속 또는 소결체로서 벌크 소재일 수 있고, 코팅막이 형성된 소재일 수도 있다.
상기 금속 재질의 베이스 기판(200)은 알루미늄, 아노다이징(anodizing) 된 알루미늄, 철계, 철계 합금, 비철계 금속, 비철계 합금 중 1종 이상을 포함하는 금속류 기판재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 재질은 Ni, Co, Cr, Al, Y, 귀금속(novel metal) 및 희유금속 등을 포함할 수 있다.
다른 예를 들어, 베이스 기판(200)은 실리콘(Si), 탄화규소(SiC), 탄화티타늄(TiC), 탄화텅스텐(WC), 탄화크롬(CrC), 탄화탄탈륨(TaC), 탄화지르코늄(ZrC), 이트리아(Y2O3), 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화크롬(Cr2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 산화철(FeO), 산화주석(SnO2), 이산화타이타늄(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 루테늄산화물(RuO2), 일산화납(PbO), 산화아연(ZnO), 과산화스트론튬(SrO2), 산화비스무트(Bi2O3), 뮬라이트(3Al2O3-2SiO2), 희토류 산화물 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 코팅 방법을 이용하여 베이스 기판 상에 세라믹 코팅막이 배치된 구조의 단면도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 서스펜션 플라즈마 스프레이 코팅 방법을 이용하여 베이스 기판(200) 상에 세라믹 코팅막(300)을 형성할 수 있다.
베이스 기판(200) 상에 세리믹 코팅막(300)이 형성된 소재는 우수한 내플라즈마성, 내마모성, 내부식성과 함께 우수한 기계적 특성을 가진다.
상기 소재는 챔버 벽, 챔버 라이너, 기판 지지부, 가스 분배판, 플라즈마 한정 링, 노즐, 발열체, 플라즈마 포커스 링과 같이, 반도체, 발광다이오드, 태양전지 제작용 챔버와 챔버 내부에 배치되는 부품에 사용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
10 : 음이온을 포함하는 용매
20 : 산화물 입자
22 : 표면 반응층
100 : 코팅용 세라믹 조성물
200 : 베이스 기판
300 : 세라믹 코팅막

Claims (10)

  1. 음이온을 포함하는 용매; 및
    상기 용매에 분산되어 있는 산화물 입자;를 포함하고,
    상기 음이온은 플루오린(F), 염소(Cl), 질소(N) 및 황(S) 중 1종 이상을 포함하고,
    상기 산화물 입자는 3-13족의 금속 산화물, 이산화규소 및 희토류 산화물 중 1종 이상을 포함하며,
    상기 산화물 입자는 상기 음이온을 포함하는 표면 반응층을 포함하는 코팅용 세라믹 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산화물 입자의 평균 입도는 0.1~100㎛인 코팅용 세라믹 조성물.
  3. (a) 코팅용 세라믹 조성물을 마련하는 단계; 및
    (b) 서스펜션 플라즈마 스프레이를 이용하여, 코팅용 세라믹 조성물을 베이스 기판에 코팅하는 단계;를 포함하고,
    상기 코팅용 세라믹 조성물을 마련하는 단계는
    (a1) 플루오린(F), 염소(Cl), 질소(N) 및 황(S) 중 1종 이상의 음이온을 포함하는 용매와 3-13족의 금속 산화물, 이산화규소 및 희토류 산화물 중 1종 이상의 산화물 입자를 혼합하는 단계를 포함하고,
    상기 혼합하는 동안, 상기 산화물 입자의 표면에 상기 음이온을 포함하는 표면 반응층이 형성되고,
    상기 코팅하는 단계에서, 상기 음이온의 농도에 따라 조성이 상이한 세라믹 코팅막을 형성하는 코팅 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 음이온을 포함하는 용매 100중량부에 대하여, 산화물 입자 5~70중량부를 혼합하는 코팅 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 음이온의 농도에 따라 상기 표면 반응층의 두께가 상이하게 형성되는 코팅 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 세라믹 코팅막의 두께는 3~2000㎛인 코팅 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 베이스 기판은 금속, 합금 및 세라믹 중 1종 이상을 포함하는 코팅 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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