KR102565924B1 - Alloy, alloy powder and alloy coated body having antimicrobial activity - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 합금용 조성물은 항균활성을 갖는 합금용 조성물로서, Fe 및 Ni 로 이루어지는 제1성분; Cr, Co, Mo 및 Cu 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상으로 이루어지는 제2성분; 및 Si, B 및 P 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상으로 이루어지는 제3성분;을 포함할 수 있다.An alloy composition according to an aspect of the present invention is an alloy composition having antibacterial activity, comprising: a first component composed of Fe and Ni; A second component consisting of at least one or more selected from the group consisting of Cr, Co, Mo and Cu; and a third component consisting of at least one selected from the group consisting of Si, B and P.

Description

항균활성을 가지는 합금, 합금분말 및 합금코팅체{Alloy, alloy powder and alloy coated body having antimicrobial activity}Alloy, alloy powder and alloy coated body having antimicrobial activity {Alloy, alloy powder and alloy coated body having antimicrobial activity}

본 발명은 합금, 합금분말 및 합금코팅체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항균 또는 살균효과를 가지는 합금, 합금분말 및 합금코팅체에 관한 것이다.The present invention relates to alloys, alloy powders, and alloy-coated bodies, and more particularly, to alloys, alloy powders, and alloy-coated bodies having antibacterial or bactericidal effects.

최근 코로나 바이러스(COVID-19)의 전세계적인 대유행(Pandemic)상황에서 전세계적으로 소독, 살균에 대한 관심과 수요가 급증하고 있으며, 마스크, 손소독제 외에도 일상생활을 하면서 다양한 사람이 접촉하는 엘리베이터 버튼 등에 항균 필름 등이 구비되고 있으나, 항균 등의 기능이 필요한 많은 분야에 이를 구비하는 것이 현실적으로 불가능하며, 불확실한 항균활성의 지속성과 높은 가격이 항균 소재의 상용화에 걸림돌이 되고 있다.Recently, interest and demand for disinfection and sterilization are rapidly increasing worldwide in the global pandemic of COVID-19, and in addition to masks and hand sanitizers, elevator buttons that various people come into contact with in daily life Antibacterial films and the like are provided, but it is practically impossible to provide them in many fields requiring antibacterial functions, and the uncertainty of antibacterial activity and high price are obstacles to commercialization of antibacterial materials.

일반적으로 항균효과가 있는 것으로 잘 알려진 금속으로 은과 구리가 있다. 구리 또는 은 과 이들을 포함하는 합금은 리스테리아 모노사이토게네스(Listeria monocytogenes), 살모넬라(salmonella) 및 메타실린-내성스타필로코쿠스 아우레우스(Staphyl lococcus aureus: MRSA)와 같은 세균을 포함하는 사람의 병원체를 사멸시킬 수 있다고 알려져 있다.In general, there are silver and copper as metals well known to have antibacterial effects. Copper or silver and alloys containing them can be used to treat human infections, including bacteria such as Listeria monocytogenes, salmonella, and methacillin-resistant Staphyl lococcus aureus (MRSA). It is known to kill pathogens.

미국 환경 보호국(Environmental protection agency)은 65% 이상의 구리를 함유하는 합금이 고유의 항균활성을 가진다는 점에 대해 선언한 바 있으나, 이러한 우수한 항균성에도 불구하고 은 및 구리는 일반적인 생활소재로 널리 사용되지 못하고 있다. 특히, 구리는 은에 비해 상대적으로 낮은 가격임에도 불구하고 그 적용례를 찾기 어려운 실정이다.The US Environmental Protection Agency has declared that alloys containing 65% or more copper have inherent antibacterial activity, but silver and copper are not widely used as common living materials despite these excellent antibacterial properties. can't In particular, it is difficult to find applications for copper despite its relatively low price compared to silver.

구리의 상용화가 어려운 이유로는 가격문제 이외에도 공기, 수분, 인체와 접촉하는 부분에서 습기나 염분에 의해 쉽게 변색되어 그렇지 않은 부분과 색조의 차가 발생하는 점을 들 수 있다.In addition to the price problem, copper is difficult to commercialize because it is easily discolored by moisture or salt in parts that come into contact with air, moisture, or the human body, and a difference in color tone occurs in parts that do not.

구리를 포함하는 합금재의 경우, 변색 현상은 색상을 부여하는 합금 원소의 산화(용출)가 진행되어 발생하며, 추가적으로 금속의 표면에 금속산화물이 형성되어 일어날 수 있다.In the case of an alloy material containing copper, discoloration is caused by oxidation (elution) of an alloying element that imparts color, and may additionally be caused by the formation of a metal oxide on the surface of the metal.

생활소재로서 금속 재료는 일반적으로 순수한 금속보다 각 금속이 적절하게 혼합된 합금 형태가 선호되는데, 기존에 공지된 변색 및 부식저항성이 우수한 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 티타늄 합금 등이 대표적으로 생활소재로 많이 사용되고 있다.Metal materials as living materials are generally preferred in the form of alloys in which each metal is properly mixed rather than pure metal. Stainless steel, aluminum alloy, and titanium alloy, which are known to have excellent discoloration and corrosion resistance, are representative It is being used.

최근에는 내식성이 우수한 스테인리스 스틸에 표면 코팅을 이용하여 세균 번식 억제 효과를 갖게 한 재료들이 제안된 바 있다. 예를 들면, 물리적 기상 증착법(PVD: physical vapor deposition) 또는 화학적 기상 증착법(CVD: chemical vapor deposition)을 이용하여 금속에 은(Ag)이나 동(Cu)를 코팅한 항균성 스테인리스 강판, 도장강판 등이 제안되고 있다.Recently, materials having a bacterial propagation inhibitory effect by using a surface coating on stainless steel having excellent corrosion resistance have been proposed. For example, antibacterial stainless steel sheets and coated steel sheets coated with silver (Ag) or copper (Cu) on metal using physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD) is being proposed

그러나, PVD, CVD 공정은 도금층의 형성까지 매우 긴 시간이 필요하여 경제성이 떨어지고, 진공 챔버의 크기로 인한 부품의 형상에 제약이 있다. 또한 이러한 재료는 항균층의 두께가 매우 얇고, 기계적 특성이 낮아 외력에 의한 코팅층의 손실이 발생할 경우 손실영역에서의 항균효과를 기대할 수 없어 항균성이 영구적으로 유지되지 않는 문제점이 있다.However, PVD and CVD processes require a very long time to form a plating layer, resulting in poor economic feasibility, and there are restrictions on the shape of a part due to the size of a vacuum chamber. In addition, these materials have a problem in that the antibacterial property is not permanently maintained because the thickness of the antibacterial layer is very thin and the mechanical properties are low, so that the antibacterial effect cannot be expected in the loss area when the coating layer is lost due to external force.

동합금재 중 Cu-Ni계에서 Ni이 35% 이상일 경우 내변색성이 개선되나 다양한 색상의 구현이 불가능하며, 원재료 가격이 지나치게 높아 생활소재로 사용되기에는 한계가 있다. 또한 Ni은 인체에 알러지 반응을 일으킬 수 있으며, 중금속의 용출 문제가 발생할 수 있으므로, Cu-Ni합금을 대체 가능한 합금의 개발이 요구된다.Among copper alloy materials, when Ni is 35% or more in the Cu-Ni system, discoloration resistance is improved, but it is impossible to realize various colors, and the raw material price is too high, so there is a limit to use as a living material. In addition, since Ni may cause an allergic reaction in the human body and a problem of elution of heavy metals may occur, development of an alloy capable of replacing the Cu-Ni alloy is required.

대한민국 등록특허 10-0914858호 (2009.08.25. 공고)Republic of Korea Patent No. 10-0914858 (2009.08.25. Notice)

본 발명의 일 측면은, 항균활성을 갖는 합금, 합금분말 및 합금코팅체에 관한 것으로서, 고가의 금속인 은, 구리의 첨가를 제한하면서도 우수한 항균활성을 갖는 효율적인 합금, 합금분말 및 합금코팅체를 제공하는데 그 목적이 있다.One aspect of the present invention relates to alloys, alloy powders, and alloy coatings having antibacterial activity, and provides efficient alloys, alloy powders, and alloy coatings having excellent antibacterial activity while limiting the addition of expensive metals such as silver and copper. Its purpose is to provide

본 발명의 일 측면은, 내산화 및 내부식성이 우수하고 내마모 특성이 우수하여 일상생활 또는 산업용 제품에 적용시 항균효과의 지속력과 수명이 긴 항균소재를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an antibacterial material having excellent oxidation resistance and corrosion resistance and excellent abrasion resistance, so that the durability of the antibacterial effect and long life when applied to everyday life or industrial products is provided.

본 발명의 일 측면은 경도가 우수하고 가공방식에 따라 가전기기, 필터류, 병원, 공공장소 손잡이, 생활용품 등에 다양하게 활용 가능한 합금 및 이를 활용한 합금분말과 합금코팅체를 제공하는 것을 목적으로 한다.One aspect of the present invention is an object of the present invention to provide an alloy that has excellent hardness and can be used in various ways such as home appliances, filters, hospitals, public place handles, household goods, etc. according to the processing method, and alloy powder and alloy coated body using the same .

본 발명의 일 측면은 메탈계열의 색을 가져 일반 사용자에 거부감이 적고, 다양한 형태의 모재에 적용할 수 있는 합금코팅층을 포함하는 합금코팅체를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an alloy-coated body including an alloy-coated layer that has a metal-based color and is less repulsive to general users and can be applied to various types of base materials.

본 발명의 일 측면에 따른 합금은,The alloy according to one aspect of the present invention,

Fe 및 Ni 로 이루어지는 제1성분;a first component composed of Fe and Ni;

Cr, Co, Mo 및 Cu 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상으로 이루어지는 제2성분; 및A second component consisting of at least one or more selected from the group consisting of Cr, Co, Mo and Cu; and

Si, B 및 P 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상으로 이루어지는 제3성분; 을 포함하고,A third component consisting of at least one or more selected from the group consisting of Si, B and P; including,

상기 제1성분 100 중량부에 대해,With respect to 100 parts by weight of the first component,

상기 제2성분은 90 내지 110 중량부로 포함되고, The second component is included in 90 to 110 parts by weight,

상기 제3성분은 5 내지 15 포함되며, 상기 제1성분 100 중량부에 대한 상기 Fe의 중량비는 상기 제1성분 100 중량부에 대한 상기 Ni의 중량비의 1.3 내지 2.0 배일 수 있다.The third component includes 5 to 15 parts, and the weight ratio of the Fe to 100 parts by weight of the first component may be 1.3 to 2.0 times the weight ratio of the Ni to 100 parts by weight of the first component.

상기 제2성분은 Cr을 포함하고, Co, Mo 및 Cu 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.The second component includes Cr and may further include at least one selected from Co, Mo, and Cu.

상기 제1성분 100 중량부에 대한 상기 Cr의 중량비는 상기 제1성분 100 중량부에 대한 상기 Fe의 중량비의 0.63 배 내지 1.39 배일 수 있다.The weight ratio of the Cr to 100 parts by weight of the first component may be 0.63 to 1.39 times the weight ratio of the Fe to 100 parts by weight of the first component.

상기 제2성분은 Cr, Co, Mo 및 Cu로 이루어지고,The second component is composed of Cr, Co, Mo and Cu,

상기 제3성분은 Si 및 B로 이루어질 수 있다.The third component may be composed of Si and B.

본 발명의 일 측면에 따른 합금분말은 상기 합금을 용융시키고, 용융된 상기 합금에 유체를 분사하여 미립화시킨 후, 미립화된 상기 합금을 냉매로 냉각하여 수득될 수 있다.Alloy powder according to an aspect of the present invention may be obtained by melting the alloy, spraying a fluid to atomize the molten alloy, and then cooling the atomized alloy with a refrigerant.

상기 합금분말은 비정질 상을 포함하며, 표면에 형성된 결함(defect)을 가질 수 있다.The alloy powder includes an amorphous phase and may have defects formed on its surface.

상기 합금분말은 KSM 0146 시험방법으로 측정한 대장균의 감소율이 24시간 경과 후 99.9% 이상일 수 있다.The alloy powder may have a reduction rate of E. coli measured by the KSM 0146 test method of 99.9% or more after 24 hours.

상기 합금분말은 KSM 0146 시험방법으로 측정한 대장균의 감소율이 1시간 경과 후 80% 이상일 수 있다.The alloy powder may have a reduction rate of E. coli measured by the KSM 0146 test method of 80% or more after 1 hour.

본 발명의 일 측면에 따른 합금코팅체는,The alloy coated body according to one aspect of the present invention,

모재; 및parent material; and

상기 모재 상에 구비되는 합금코팅층; 을 포함하며,An alloy coating layer provided on the base material; Including,

상기 합금코팅층은,The alloy coating layer,

Fe 및 Ni 로 이루어지는 제1성분,A first component composed of Fe and Ni;

Cr, Co, Mo 및 Cu 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상으로 이루어지는 제2성분과,A second component consisting of at least one or more selected from the group consisting of Cr, Co, Mo, and Cu;

Si, B 및 P 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상으로 이루어지는 제3성분을 포함하고,Including a third component consisting of at least one or more selected from the group consisting of Si, B and P,

상기 제1성분 100 중량부에 대해,With respect to 100 parts by weight of the first component,

상기 제2성분은 90 내지 110 중량부로 포함되고, The second component is included in 90 to 110 parts by weight,

상기 제3성분은 5 내지 15 포함되며,The third component includes 5 to 15,

상기 제1성분 100 중량부에 대한 상기 제1성분의 상기 Fe의 중량비는 상기 제1성분 100 중량부에 대한 상기 Ni의 중량비의 1.3 내지 2.0 배일 수 있다.The weight ratio of the Fe of the first component to 100 parts by weight of the first component may be 1.3 to 2.0 times the weight ratio of the Ni to 100 parts by weight of the first component.

상기 합금코팅층의 두께는 10 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다.The thickness of the alloy coating layer may be 10 ㎛ to 500 ㎛.

상기 합금코팅층의 기공률은 5.0 % 이하일 수 있다.The porosity of the alloy coating layer may be 5.0% or less.

상기 합금코팅층은 JIS Z 2801의 시험방법으로 측정한 대장균의 감소율이 24시간 경과 후 99.9% 이상일 수 있다The alloy coating layer may have a reduction rate of E. coli measured by the test method of JIS Z 2801 of 99.9% or more after 24 hours.

본 발명의 일 측면에 따른 합금, 합금분말 및 합금코팅체는, 대장균, 황색포도상구균, 폐렴균에 대한 항균활성이 우수하면서 경제성이 우수하여 일상생활 등의 넓은 분야에 적용될 수 있다.Alloys, alloy powders, and alloy coated bodies according to one aspect of the present invention have excellent antibacterial activity against Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and pneumonia, and are economically superior, so that they can be applied to a wide range of fields such as daily life.

본 발명의 일 측면에 따른 합금은 합금분말로 제조시 세균에 대하여 짧은 시간동안 항균효과가 매우 우수하여 구리금속 대비 높은 살균, 항균 효과를 가지므로 실질적으로 구리금속보다 더 향상된 항균 효과를 제공할 수 있다.When the alloy according to one aspect of the present invention is manufactured as an alloy powder, it has a very excellent antibacterial effect against bacteria for a short time and has a higher sterilization and antibacterial effect than copper metal, so it can substantially provide a more improved antibacterial effect than copper metal. there is.

본 발명의 일 측면에 따른 합금코팅층은 합금분말을 이용해 제조될 수 있으며, 코팅층으로 제조된 후에도 대장균, 황색포도상구균, 폐렴균에 대한 항균활성이 감소하지 않고 구리금속과 동일하거나 우수한 항균활성을 가질 수 있다.The alloy coating layer according to one aspect of the present invention may be prepared using alloy powder, and even after being prepared as a coating layer, the antibacterial activity against Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Pneumococcus does not decrease and may have the same or superior antibacterial activity as copper metal. there is.

본 발명의 일 측면에 따른 합금분말 및 합금코팅층은 합금의 비정질 형성능에 의해 비정질 상을 포함하여 이루어지므로, 내부식성, 내산화성이 우수하다. 따라서, 시간의 흐름에 따라 항균효과의 감소나 변색, 부식 등의 문제가 발생하지 않으므로 효율이 높고 수명이 길어 경제적인 장점을 가지고, 분말 및 코팅층의 경도와 같은 물리적 특성 또한 우수하여 용도에 따라 다양하게 활용할 수 있다.Since the alloy powder and the alloy coating layer according to one aspect of the present invention include an amorphous phase due to the amorphous forming ability of the alloy, corrosion resistance and oxidation resistance are excellent. Therefore, problems such as decrease in antibacterial effect, discoloration, and corrosion do not occur over time, so it has high efficiency and a long lifespan, and it has excellent physical properties such as hardness of powder and coating layer, so it is diverse depending on the use. can make use of it.

본 발명의 일 측면에 따른 합금은 첨가 원소들이 매우 균일하고 고르게 분포되어 있고, 단거리 규칙 구조(short range ordered structure) 및 미세조직적 결함을 가지고 있어 표면에너지 및 표면에서의 활성도가 매우 높으며, 이로 인하여 세균, 박테리아가 비정질 합금의 표면에 부착 및 증식이 어려워 우수한 항균활성을 가질 수 있다.The alloy according to one aspect of the present invention has very high surface energy and surface activity because additive elements are very uniformly and evenly distributed and has a short range ordered structure and microstructural defects. , it is difficult for bacteria to attach and proliferate on the surface of the amorphous alloy, so it can have excellent antibacterial activity.

본 발명의 일 측면에 따른 합금분말 및 합금코팅층은 합금이 가지는 비정질 구조로 인하여 미량동작용에 의한 표면에서의 금속이온 활성이 높으며, 합금용 조성물의 조성적 특성으로 인하여 구리, 니켈 및 코발트가 표면에서 미량동작용을 일으킬 수 있어 우수한 항균활성을 가질 수 있다.The alloy powder and the alloy coating layer according to one aspect of the present invention have high metal ion activity on the surface due to a trace action due to the amorphous structure of the alloy, and copper, nickel, and cobalt are present on the surface due to the compositional characteristics of the alloy composition. It can cause micro-activation in the body, so it can have excellent antibacterial activity.

본 발명의 일 측면에 따른 합금을 사용하여 제조된 합금분말 또는 합금코팅체는 수분이나 습기에 영향을 적게 받으므로 세균이나 곰팡이가 증식하기 쉬운 고습도 환경에서도 사용이 가능하다. 따라서, 우수한 항균효과를 얻을 수 있으며, 종래에 항균성 소재나 가공품들이 적용되기 어려웠던 화장실, 하수구 등에 적용될 수 있는 것은 물론 감염의 위험을 줄일 필요가 있으며 우수한 내마모성이 필요한 의료기구, 건물의 손잡이, 앰뷸런스 내부 부품, 들것 등에 활용이 가능하다. 또한, 외부 오염에 대한 저항성, 방오 특성이 우수하여 그 활용도가 높다.Since the alloy powder or alloy-coated body manufactured using the alloy according to one aspect of the present invention is less affected by moisture or moisture, it can be used even in a high-humidity environment where bacteria or fungi are likely to proliferate. Therefore, an excellent antibacterial effect can be obtained, and it can be applied to toilets and sewers, where antibacterial materials or processed products have been difficult to apply in the past, as well as medical instruments, building handles, and ambulance interiors that need to reduce the risk of infection and require excellent wear resistance. It can be used for parts, stretchers, etc. In addition, it has excellent resistance to external contamination and antifouling properties, so its utilization is high.

본 발명의 일 측면에 따른 합금분말은 용사코팅 방식 등을 사용해 용사코팅층을 형성하더라도 비정질형성능이 우수하여 비정질상을 포함하는 코팅층을 형성할 수 있고, 형성된 합금코팅층의 경도, 내식성, 내산화성 등이 더욱 향상될 수 있다.Even if the alloy powder according to one aspect of the present invention is used to form a thermal spray coating layer using a thermal spray coating method, etc., it has excellent amorphous forming ability and can form a coating layer containing an amorphous phase, and the hardness, corrosion resistance, oxidation resistance, etc. of the formed alloy coating layer are further improved. can be improved

본 발명의 일 측면에 따른 합금용 조성물은 항균활성이 있는 것으로 알려진 구리를 4 wt% 이하의 낮은 중량으로 포함하면서도, 비정질상을 포함하므로, 우수한 항균활성 및 경제성을 확보할 수 있다.Since the alloy composition according to one aspect of the present invention includes an amorphous phase while containing copper known to have antibacterial activity in a low weight of 4 wt% or less, excellent antibacterial activity and economic feasibility can be secured.

본 발명은 합금, 합금분말 및 합금코팅체에 관한 것으로, 이하에서는 본 발명의 바람직한 구현예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 구현예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 구현예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 구현예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하기 위하여 제공되는 것이다.The present invention relates to an alloy, an alloy powder, and an alloy coated body, and hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. These embodiments are provided to those skilled in the art to further elaborate the present invention.

본 명세서에서 항균(抗菌)이라는 용어가 사용되는 경우, 필요로 하는 미생물의 생육을 억제, 저해, 살균(殺菌) 또는 멸균(滅菌)하는 것을 모두 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있으며, 여기에서 살균이란 대상물질 중의 미생물을 일부라도 죽이는 것을 뜻하고, 멸균이란 대상물질의 내부, 표면 또는 공간으로부터 미생물을 전부 제거 또는 사멸시키는 것을 의미할 수 있다.When the term antibacterial is used in this specification, it can be interpreted in a broad sense that includes all of inhibiting, inhibiting, sterilizing, or sterilizing the growth of required microorganisms, wherein sterilization Means killing at least some of the microorganisms in the target material, and sterilization may mean removing or killing all microorganisms from the inside, surface or space of the target material.

또한, 항균활성이란 세균이나 곰팡이와 같은 미생물에 대해 저항하는 성질을 의미하며, 보다 상세하게는 세균의 성장 또는 증식을 억제하는 특성을 의미할 수 있다. 항균활성을 갖는다는 표현이 사용되는 경우, 해당 소재 또는 시료가 특정한 세균, 박테리아에 대하여 KS 시험방법 또는 해외규격 시험방법에 의하여 측정된 항균성 또는 곰팡이저항성 등의 효과 또는 활성을 가짐을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.In addition, antibacterial activity means a property of resisting microorganisms such as bacteria or fungi, and more specifically, may mean a property of inhibiting the growth or proliferation of bacteria. When the expression having antibacterial activity is used, it is understood to mean that the material or sample has an effect or activity such as antibacterial or mold resistance measured by KS test method or overseas standard test method for specific bacteria or bacteria. It can be.

본 명세서에서 합금 조성으로 포함되는 원소의 중량부는 합금의 제조 시 원료합금으로부터 계산된 타겟조성 및 제조된 합금의 실제 원소 조성을 포함하는 것으로 이해될 수 있으며, 바람직하게는 제조된 합금의 성분 분석결과로부터 계산될 수 있다.In this specification, the weight part of the elements included in the alloy composition can be understood as including the target composition calculated from the raw material alloy and the actual element composition of the manufactured alloy, preferably from the result of analyzing the components of the manufactured alloy. can be calculated.

이하, 본 발명의 합금에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the alloy of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 합금은, 제1성분, 제2성분 및 제3성분을 포함한다. The alloy of the present invention includes a first component, a second component and a third component.

제1성분은 합금의 물성, 생산성 및 경제성에 영향을 줄 수 있는 성분이다. 제1성분이 합금의 전체 중량에서 제2성분 또는 제3성분과 비슷하거나 더 높은 중량으로 포함될 수 있다. 제2성분은 합금의 전체 중량에서 제3성분보다 더 높은 중량으로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 제2성분은 제1성분 100 중량부에 대해 90 내지 110 중량부로 포함될 수 있으며, 제3성분은 제1성분 100 중량부에 대해 5 내지 15 중량부로 포함될 수 있다.The first component is a component that can affect physical properties, productivity, and economy of the alloy. The first component may be included in a weight similar to or higher than the second or third component in the total weight of the alloy. The second component may be included in a higher weight than the third component in the total weight of the alloy. Preferably, the second component may be included in 90 to 110 parts by weight based on 100 parts by weight of the first component, and the third component may be included in 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the first component.

제1성분은 철(Fe) 및 니켈(Ni) 중에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있으며, Fe와 Ni이 모두 포함되는 경우를 포함할 수 있다.The first component may be at least one selected from iron (Fe) and nickel (Ni), and may include a case in which both Fe and Ni are included.

제1성분으로 Fe 및 Ni이 모두 포함되는 경우, 포함되는 Fe의 중량이 Ni의 중량보다 높을 수 있으며, 제1성분 100 중량부에 대한 Fe와 Ni의 중량 비율(Fe/Ni)은 1.3 내지 2.0일 수 있다. 바람직하게는 1.5 내지 1.8일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1.59 내지 1.65일 수 있다.When both Fe and Ni are included as the first component, the weight of Fe included may be higher than the weight of Ni, and the weight ratio of Fe and Ni (Fe/Ni) with respect to 100 parts by weight of the first component is 1.3 to 2.0. can be It may be preferably 1.5 to 1.8, more preferably 1.59 to 1.65.

Fe와 Ni의 비율이 해당 범위를 벗어나는 경우 또는 제1성분으로 Fe가 포함되지 않고 Ni만이 포함되는 경우, 경제성 측면에서 바람직하지 않으며 인체 접촉 시 Ni 알러지 등의 인체특성을 유발할 수 있으므로 Fe는 제1성분에 포함되는 것이 바람직하다. 또한, Ni 함량이 일정 범위에 미치지 않는 경우 고온 안전성이 감소하여, 코팅층 제조시 분말의 산화, 코팅층 내 합금원소의 고갈 및 코팅층의 박리가 야기될 수 있으므로 Ni은 전술한 함량 범위로 제1 성분에 포함되는 것이 바람직하다.If the ratio of Fe to Ni is out of the range or if only Ni is included without Fe as the first component, it is undesirable in terms of economic feasibility and may cause human body characteristics such as Ni allergy upon human contact, so Fe is the first component. It is preferable to be included in the component. In addition, if the Ni content does not fall within a certain range, high-temperature stability may decrease, which may cause oxidation of the powder, depletion of alloy elements in the coating layer, and peeling of the coating layer during the preparation of the coating layer. preferably included.

제2성분은 합금의 비정질 형성능을 향상시키거나, 합금의 경도, 내식성, 내산화성과 같은 물리화학적 특성 등을 향상시키는데 기여할 수 있다. 제2성분은 크롬(Cr), 코발트(Co), 몰리브데늄(Mo) 및 구리(Cu) 중에서 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다. 제2성분은 Cr 및 Co, Mo 및 Cu 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으며, Cr, Co, Mo, Cu를 모두 포함할 수도 있다.The second component may contribute to improving the amorphous formation ability of the alloy or improving physical and chemical properties such as hardness, corrosion resistance, and oxidation resistance of the alloy. The second component may be at least one selected from chromium (Cr), cobalt (Co), molybdenum (Mo), and copper (Cu). The second component may be any one or more selected from Cr, Co, Mo, and Cu, and may include all of Cr, Co, Mo, and Cu.

제2성분은 제1성분 100중량부에 대하여 90 내지 110 중량부로 포함될 수 있다. 바람직하게는 95 내지 105 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 99 내지 102 중량부로 포함될 수 있다.The second component may be included in an amount of 90 to 110 parts by weight based on 100 parts by weight of the first component. It may preferably be included in 95 to 105 parts by weight, more preferably 99 to 102 parts by weight.

향균 효과 및 내식 특성을 확보하기 위해 제2성분은 전술한 함량으로 첨가되는 것이 바람직하다. 제2성분의 함량이 해당 범위를 초과하는 경우 경제성 측면에서 바람직하지 않을 뿐만 아니라, 코팅층의 취성 증가로 외력에 의한 파손일 야기되어 목적하는 수준의 항균 특성 확보하지 못할 수 있다.In order to secure the antibacterial effect and anticorrosive properties, the second component is preferably added in the above-mentioned amount. If the content of the second component exceeds the corresponding range, it is not preferable from the viewpoint of economic efficiency, and damage due to external force may be caused due to increased brittleness of the coating layer, so that antibacterial properties of a desired level may not be secured.

제2성분은 Cr을 필수적으로 포함할 수 있으며, 제2성분에 포함되는 Cr의 함량이 Co, Mo 및 Cu의 합계 함량보다 더 높을 수 있다. 예를 들어, 제2성분으로 Cr을 포함하고 추가적으로 Mo, Co및 Cu 중 하나 이상을 더 포함하는 경우, 제1성분 100 중량부에 대한 Cr, Co, Mo 및 Cu의 중량비를 각각a, b, c, d라고 할 때, 제2성분에서 Cr의 중량비와 Cr을 제외한 나머지 성분의 중량비 합의 비율(A)은 a/(b+c+d)로 계산될 수 있고, 그 값은 1.5 내지 2.5, 바람직하게는 1.7 내지 2.2일 수 있다. 항균 특성을 확보하기 위해 함량 비율(A)의 하한을 전술한 수준으로 제한하는 것이 바람직하다. 반면, 함량 비율(A)이 전술한 수준을 초과하는 경우 경제성 측면에서 바람직하지 않으며, 내식성 감소에 의한 표면 변색이 발생할 수 있다.The second component may essentially include Cr, and the content of Cr included in the second component may be higher than the total content of Co, Mo, and Cu. For example, when the second component includes Cr and additionally includes one or more of Mo, Co, and Cu, the weight ratios of Cr, Co, Mo, and Cu with respect to 100 parts by weight of the first component are a, b, When c and d, the ratio (A) of the weight ratio of Cr in the second component and the sum of the weight ratios of the components other than Cr can be calculated as a/(b+c+d), and the value is 1.5 to 2.5, Preferably it may be 1.7 to 2.2. It is preferable to limit the lower limit of the content ratio (A) to the level described above in order to secure antibacterial properties. On the other hand, when the content ratio (A) exceeds the above-mentioned level, it is not preferable in terms of economic efficiency, and surface discoloration may occur due to reduced corrosion resistance.

제2성분에 포함되는 Cr의 함량을 제1성분에 포함되는 Fe의 함량과 대비할 때, 제1성분 100 중량부에 대한 Cr의 중량비는 제1성분 100 중량부에 대한Fe의 중량비 대비 0.63배 내지 1.39배 이내일 수 있다. 바람직하게는 제1성분 100 중량부에 대한 Cr의 중량비는 제1성분 100 중량부에 대한 Fe의 중량비 대비 0.99 내지 1.20배의 범위를 만족할 수 있다.When the content of Cr included in the second component is compared with the content of Fe included in the first component, the weight ratio of Cr to 100 parts by weight of the first component is 0.63 times to the weight ratio of Fe to 100 parts by weight of the first component. It may be within 1.39 times. Preferably, the weight ratio of Cr to 100 parts by weight of the first component may satisfy the range of 0.99 to 1.20 times the weight ratio of Fe to 100 parts by weight of the first component.

Cr과 Fe의 함량 비율이 해당 범위를 벗어나는 경우, 비정질 형성능이 저하되어 합금에 포함되는 비정질상 비율이 감소하므로 항균 효과가 저하되거나 내식성이 저하될 수 있다.If the content ratio of Cr and Fe is out of the range, the amorphous forming ability is lowered and the ratio of the amorphous phase included in the alloy is reduced, so the antibacterial effect or corrosion resistance may be lowered.

제2성분에 포함되는 Cu의 함량은 Co, Mo 및 Cr 각각의 함량보다 적은 것이 바람직하다. 예를 들어, 제2성분으로 Cu를 포함하고 추가적으로 Mo, Co 및 Cr 중 하나 이상을 더 포함하는 경우, 제1성분 100중량부에 대한 Cr, Co, Mo 및 Cu의 중량비를 각각 a, b, c 및 d라고 할 때, 제2성분에서 Cu의 중량비와 Cu를 제외한 다른 성분의 중량비의 합이 갖는 비율(B)은 d/(a+b+c)로 계산될 수 있고, 그 값은 0.04 내지 0.10, 바람직하게는 0.05 내지 0.07 인 것이 좋다.The content of Cu included in the second component is preferably smaller than the content of each of Co, Mo, and Cr. For example, when the second component includes Cu and additionally includes one or more of Mo, Co, and Cr, the weight ratios of Cr, Co, Mo, and Cu with respect to 100 parts by weight of the first component are a, b, When c and d, the ratio (B) of the sum of the weight ratio of Cu and the weight ratio of other components except Cu in the second component can be calculated as d/(a+b+c), and its value is 0.04 to 0.10, preferably 0.05 to 0.07.

제2성분에 Cu가 포함되지 않거나 Cu의 함량에 대한 나머지 성분의 함량 비율이 해당범위를 벗어나는 경우에는 항균 성능이 저하되거나, 내식성이 저하될 수 있고, 열 또는 전기전도도가 저하될 수 있다If Cu is not included in the second component or the ratio of the content of the other components to the content of Cu is out of the corresponding range, antibacterial performance or corrosion resistance may be deteriorated, and thermal or electrical conductivity may be deteriorated.

Cu는 제1성분 100중량부에 대하여 0 내지 9.0 중량부로 포함될 수 있다. 바람직하게는 0.1 내지 8.0 중량부로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 4.5 내지 7.5 중량부로 포함될 수 있다.Cu may be included in an amount of 0 to 9.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the first component. It may preferably be included in 0.1 to 8.0 parts by weight, more preferably 4.5 to 7.5 parts by weight.

Cu 함량이 해당 범위에 미치지 않는 경우 향균활성이 저하될 수 있으며, Cu 함량이 해당 범위를 초과하는 경우 생산비용 증가에 따른 경제성 저하가 유발될 수 있다.When the Cu content does not fall within the corresponding range, antibacterial activity may be reduced, and when the Cu content exceeds the corresponding range, economic deterioration due to increased production cost may be caused.

Co는 제1성분 100중량부에 대하여 0 내지 25 중량부로 포함될 수 있다. 바람직하게는 19 내지 25 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 20 내지 24 중량부로 포함될 수 있다.Co may be included in an amount of 0 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the first component. Preferably it may be included in 19 to 25 parts by weight, more preferably it may be included in 20 to 24 parts by weight.

Co의 함량이 해당 범위를 초과하는 경우 생산비용 증가에 따른 경제성 저하가 문제될 수 있다. 반면, Co 함량이 해당 범위보다 낮은 경우 항균활성이 저하될 수 있으며, 고온 안전성이 저하되어 코팅층 내 산화물 분율이 증가할 수 있으며, 외력에 의한 코팅층 박리를 야기할 수 있다.When the content of Co exceeds the corresponding range, economic deterioration due to increase in production cost may be a problem. On the other hand, when the Co content is lower than the corresponding range, the antibacterial activity may be lowered, the high-temperature safety may be lowered, the oxide fraction in the coating layer may increase, and the coating layer may be peeled off due to external force.

제3성분은 상대적으로 적은 비율로 포함되어 합금의 비정질 형성능을 향상시키고, 항균활성과 같은 특수한 기능을 부여할 수 있다.The third component may be included in a relatively small proportion to improve the amorphous forming ability of the alloy and impart special functions such as antibacterial activity.

제3성분은 규소(Si), 붕소(B) 및 인(P)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상으로서, 제1성분 100중량부에 대하여 5 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 바람직하게는 7 내지 13 중량부로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 9 내지 12 중량부로 포함될 수 있다.The third component is at least one selected from the group consisting of silicon (Si), boron (B), and phosphorus (P), and may be included in an amount of 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the first component. It may preferably be included in 7 to 13 parts by weight, more preferably 9 to 12 parts by weight.

제3성분의 함량이 해당 범위보다 적은 경우, 합금의 비정질 형성능이 감소하여 내부식성 저하 및 경도가 저하될 수 있다. 제3성분의 함량이 해당 범위를 초과하는 경우 제1성분 또는 제2성분의 함량이 상대적으로 감소하여 합금의 강도가 저하될 뿐 아니라 향균활성이 저하될 수 있다.When the content of the third component is less than the corresponding range, the amorphous forming ability of the alloy may decrease, and thus corrosion resistance and hardness may decrease. When the content of the third component exceeds the corresponding range, the content of the first component or the second component is relatively reduced, so that not only the strength of the alloy is lowered, but also the antibacterial activity is lowered.

제3성분으로 Si 및 B가 모두 포함되는 경우, 제3성분 내에서 Si와 B의 중량 비율(제1성분 100 중량부에 대한 B의 중량비/제1성분 100 중량부에 대한 Si의 중량비)은 1.5 내지 10 범위일 수 있다. 바람직하게는 2.5 내지 9의 범위일 수 있다.When both Si and B are included as the third component, the weight ratio of Si and B in the third component (weight ratio of B to 100 parts by weight of the first component / weight ratio of Si to 100 parts by weight of the first component) is It may range from 1.5 to 10. It may preferably range from 2.5 to 9.

B와 Si의 함량비율이 해당 범위를 벗어나는 경우에는 내부식성, 경도 및 강도의 저하가 발생할 수 있으며, 향균활성이 저하될 수 있다.If the content ratio of B and Si is out of the range, corrosion resistance, hardness and strength may be deteriorated, and antibacterial activity may be deteriorated.

본 발명의 일 측면에 따른 합금은 전술한 제1성분 내지 제3성분 외에 미량으로 포함되는 추가성분을 포함할 수 있다. 추가성분으로는 텅스텐(W), 이트륨(Y), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 나이오븀(Nb), 황(S), 스칸디움(Sc), 세륨(Ce), 은(Ag), 티타늄(Ti) 및 탄소(C) 중 적어도 하나 이상일 수 있고, 이들 추가성분은 의도적 또는 비의도적으로 합금에 포함될 수 있다.The alloy according to one aspect of the present invention may include an additional component included in a small amount in addition to the above-described first to third components. Additional components include tungsten (W), yttrium (Y), manganese (Mn), aluminum (Al), zirconium (Zr), magnesium (Mg), niobium (Nb), sulfur (S), scandium (Sc) , cerium (Ce), silver (Ag), titanium (Ti), and at least one of carbon (C), and these additional components may be intentionally or unintentionally included in the alloy.

추가성분의 총합은 제1성분 100 중량부에 대해 10 중량부 미만일 수 있다. 바람직하게는 7.5 중량부 미만일 수 있으며, 보다 바람직하게는 5.0 중량부 미만일 수 있다. 추가성분 각각의 합량은 제1성분 100 중량부에 대해 5.0 중량부 미만일 수 있다. 바람직하게는 3.0 중량부 미만일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1.0 중량부 미만일 수 있다.The total amount of the additional components may be less than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the first component. Preferably it may be less than 7.5 parts by weight, more preferably less than 5.0 parts by weight. The total amount of each additional component may be less than 5.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the first component. It may preferably be less than 3.0 parts by weight, more preferably less than 1.0 parts by weight.

추가성분의 함량이 해당 범위를 초과하는 경우 향균기능 및 기계적 물성이 저하될 수 있다.If the content of the additional component exceeds the corresponding range, the antibacterial function and mechanical properties may be deteriorated.

본 발명의 일 측면에 따른 합금분말은 전술한 합금을 이용하여 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른 합금분말은 전술한 합금과 대응하는 합금조성을 구비하며, 비정질상을 포함하여 이루어질 수 있다. 합금분말은 주지의 방법, 예를 들어, 아토마이징(또는 아토마이제이션) 방법을 이용해 분말로 제조될 수 있다.Alloy powder according to an aspect of the present invention is provided using the above-described alloy. Alloy powder according to an aspect of the present invention has an alloy composition corresponding to the above-described alloy, and may include an amorphous phase. Alloy powder may be manufactured into powder using a well-known method, for example, an atomizing (or atomization) method.

아토마이징 방법은 용융된 상태의 합금을 가압 또는 중력에 의해 흘러내리게 하고, 흘러내리는 용융 합금에 가스 또는 물과 같은 유체를 분사하여 미세한 방울 또는 액적 형태로 미립화시킨 후, 분열된 액적을 불활성가스나 물 등의 냉매를 사용해 급랭하여 합금분말로 제조하는 방법이다. 아토마이징 방법은 금속 분말을 제조하는 주지의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.In the atomizing method, the alloy in a molten state flows down by pressure or gravity, and a fluid such as gas or water is sprayed on the flowing molten alloy to atomize it in the form of fine droplets or droplets, and then the split droplets are separated into inert gas or It is a method of producing alloy powder by rapid cooling using a refrigerant such as water. Since the atomizing method is a well-known technique for producing metal powder, a detailed description thereof will be omitted.

아토마이징 방법에서 비정질의 분말을 제조하기 위해서는 분열된 액적을 급속히 냉각하여야 하는데, 이는 용융 합금이 결정화되는 시간을 주지 않고 고화됨으로써 비정질화되기 유리하기 때문이다.In order to produce amorphous powder in the atomizing method, the split droplets must be rapidly cooled, because the molten alloy is solidified without giving time to crystallize, so it is advantageous to become amorphous.

따라서, 비정질상의 비율이 보다 높은 합금분말을 제조하기 위해서는 냉각속도를 높일 수 있는 특수한 냉각설비를 갖추는 편이 보다 유리하다.Therefore, in order to manufacture an alloy powder having a higher proportion of the amorphous phase, it is more advantageous to have a special cooling facility capable of increasing the cooling rate.

다만, 본 발명의 일 측면에 따른 합금은 비정질 형성능이 우수하여 통상의 아토마이징 방법을 사용하더라도 높은 비정질상 비율의 합금분말을 제조할 수 있다.However, the alloy according to one aspect of the present invention has excellent amorphous forming ability, so that even if a conventional atomizing method is used, an alloy powder having a high amorphous phase ratio can be produced.

특수한 냉각설비를 갖추지 않는 통상의 아토마이징 방법의 경우 102 내지 103 또는 101 내지 104 (degree/sec)의 냉각속도 하에서도 본 발명의 일 측면에 따른 합금으로 비정질상 분말을 제조할 수 있다. 이 때, 101~2 (degree/sec) 은 실질적으로 공냉에 가까운 냉각속도로서 합금용액을 공기중으로 분출하는 경우의 냉각속도이다.In the case of a normal atomizing method without a special cooling facility, an amorphous phase powder can be produced from the alloy according to one aspect of the present invention even under a cooling rate of 10 2 to 10 3 or 10 1 to 10 4 (degree/sec). . At this time, 10 1 ~ 2 (degree / sec) is a cooling rate substantially close to air cooling, which is a cooling rate when the alloy solution is ejected into the air.

한편, 비정질상을 포함하는 합금분말 또는 합금코팅층은 첨가원소들이 매우 균일하게 분포되고, 단거리 규칙 구조(short range ordered structure)를 가지면서도 동시에 미세조직적 결함(defect)을 가질 수 있다.On the other hand, the alloy powder or alloy coating layer including the amorphous phase may have a very uniform distribution of additive elements, a short range ordered structure, and at the same time have microstructural defects.

결함이란 물질의 원자 구조와 같은 미시적 측면에서 나타나는 불규칙적인 원자배열 또는 결합구조를 의미하며, 0차원 결함인 점결함(point defect), 1차원적 결함으로서 가상의 선 주변에 집중되는 격자 뒤틀림인 선결함(line defect) 또는 전위(dislocation), 2차원적으로 발생하며 외부표면, 결정립계, 적층결함, 슬립 밴드(slip band) 등을 포함하는 면결함(plane defect) 등을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.A defect refers to an irregular atomic arrangement or bonding structure that appears in the microscopic aspect, such as the atomic structure of a material. Point defects, which are 0-dimensional defects, and line defects, which are lattice distortions concentrated around imaginary lines, are 1-dimensional defects. It can be understood as a concept including a line defect or dislocation, a plane defect that occurs two-dimensionally and includes an external surface, grain boundary, stacking defect, slip band, etc. .

비정질상을 포함하는 합금분말 또는 합금코팅층이 가지는 이러한 미시적인 결함으로 인해 비정질 합금분말 및 비정질 합금코팅층은 그 표면 에너지 및 활성도가 결정질 합금에 비해 매우 높은 특성을 가질 수 있다.Due to these microscopic defects of the alloy powder or alloy coating layer including the amorphous phase, the amorphous alloy powder and the amorphous alloy coating layer may have very high surface energy and activity compared to crystalline alloys.

이 때, 첨가 원소의 균일한 분포, 높은 표면 에너지 및 활성도는 세균, 박테리아 및 곰팡이 등이 비정질 합금분말 또는 비정질 합금코팅층의 표면에 부착하거나 증식하기 어렵게 하는 효과가 있으며, 결정질 금속 소재 대비 우수한 항균효과를 얻을 수 있다.At this time, the uniform distribution of added elements, high surface energy and activity make it difficult for bacteria, bacteria and fungi to adhere to or proliferate on the surface of the amorphous alloy powder or amorphous alloy coating layer, and have an excellent antibacterial effect compared to crystalline metal materials can be obtained.

본 발명의 일 측면에 따른 합금, 합금분말 및 합금코팅층에서의 항균활성 또한 이러한 요인들이 복합적으로 작용하여 우수한 항균활성을 갖는다고 해석되며, 구체적인 메커니즘이 밝혀진 것은 아니라 하더라도, 특정 합금 조성으로 이루어지며 비정질상을 가지는 합금분말 및 합금코팅체에서 유리한 항균활성이 나타난다는 점은 이하에 기술되는 실시예 및 실험예 등을 통하여 추론할 수 있다.Antibacterial activity in the alloy, alloy powder, and alloy coating layer according to one aspect of the present invention is also interpreted as having excellent antibacterial activity due to the combination of these factors, and even if the specific mechanism is not revealed, it is made of a specific alloy composition and has an amorphous phase The fact that the alloy powder and the alloy coated body having an advantageous antibacterial activity can be inferred through examples and experimental examples described below.

본 발명의 합금분말 및 합금코팅층이 가지는 항균활성과 관련하여, 미량동(Oligodynamic) 작용을 항균활성의 또 다른 메커니즘으로 볼 수 있다.Regarding the antibacterial activity of the alloy powder and the alloy coating layer of the present invention, an oligodynamic action can be seen as another mechanism of antibacterial activity.

미량동 작용(Oligodynamic action)은 미량의 금속이온이 생물의 발육을 방해하거나 죽게하는 현상으로서, 대표적 항균 금속 중 하나인 인 구리의 항균 작용을 설명하는 메커니즘으로 알려져 있다.Oligodynamic action is a phenomenon in which trace amounts of metal ions hinder the growth or death of organisms, and is known as a mechanism to explain the antibacterial action of phosphorus copper, one of the representative antibacterial metals.

구체적으로는, 이러한 미량동작용은 구리 이외에도 은, 금, 백금, 수은, 니켈, 납, 코발트 등의 금속에서도 관찰되며, 박테리아와 같은 미생물들이 금속이온을 필수 영양소로 인식하여 세포 안으로 흡수하지만, 흡수된 금속이온(구리이온을 포함)이 세포막에 구멍을 내거나 대사를 저해하고, 활성산소를 끌어당기는 등의 작용을 수반하여 박테리아의 생존시간을 줄이고 사멸시키는 메커니즘과, 금속이온이 세균이나 바이러스의 단백질을 파괴하고 유전물질을 분해해 사멸시키는 메커니즘으로 합금의 항균활성을 설명할 수 있다.Specifically, this microscopic action is observed in metals such as silver, gold, platinum, mercury, nickel, lead, and cobalt in addition to copper, and microorganisms such as bacteria recognize metal ions as essential nutrients and absorb them into cells, but absorption Metal ions (including copper ions) pierce cell membranes, inhibit metabolism, and attract active oxygen to reduce the survival time of bacteria and kill them. The antibacterial activity of alloys can be explained by the mechanism of destroying and destroying dielectric materials.

이와 같은 미량동작용에 따르면, 본 발명의 측면에 따른 합금, 비정질 합금분말 및 비정질 합금코팅층은 해당 조성비율과 비정질상을 포함함으로써 표면에서 미량동 작용의 효과가 다른 합금 또는 순수한 구리 금속에 비해 우수하게 발휘될 수 있어 좋은 항균효과를 가질 수 있다.According to such a microscopic action, the alloy, amorphous alloy powder, and amorphous alloy coating layer according to the aspect of the present invention include the corresponding composition ratio and amorphous phase, so that the effect of the microscopic copper action on the surface is superior to that of other alloys or pure copper metal. It can be exerted to have a good antibacterial effect.

예를 들어 구리, 니켈, 코발트를 포함하는 합금의 표면에는 구리, 니켈, 코발트 이외의 성분들이 포함되어 각 금속원자의 결합력, 표면 에너지, 이온화 속도 등이 결정질 금속이나 결정질 합금과 달라 비정질 합금에서의 방출속도가 더 빠를 것이며, 다양한 종류의 금속이온들이 방출되어 박테리아에 흡수되는 종류나 흡수속도, 박테리아 내에서 미치는 영향이 서로 다를 수 있어 다양한 범위의 미생물을 대상으로 하여 우수한 항균활성을 가질 수 있을 것으로 예상된다.For example, since components other than copper, nickel, and cobalt are included on the surface of an alloy containing copper, nickel, and cobalt, the binding force, surface energy, and ionization rate of each metal atom are different from those of crystalline metals or crystalline alloys in amorphous alloys. The release rate will be faster, and since various types of metal ions are released and absorbed by bacteria, the absorption rate, and the effect on bacteria can be different, it is expected to have excellent antibacterial activity targeting a wide range of microorganisms. expected

특히, 비정질 합금의 경우 금속원자들이 결정구조로 일정한 금속결합을 형성하지 않으면서도, 첨가원소들이 매우 균일하게 분포하고 있어 미량동 작용을 할 수 있는 원자단위의 미세한 금속원자 또는 금속이온이 방출되기 용이하며, 합금의 조성에 따라 표면에서 방출되는 금속이온의 양, 속도, 종류가 다르며, 동시에 여러 종류의 금속이온이 복합적으로 방출되어 양적으로 현저한 효과를 나타낼 수 있다.In particular, in the case of an amorphous alloy, metal atoms do not form a certain metal bond in a crystalline structure, and additive elements are very uniformly distributed, so that fine metal atoms or metal ions in the atomic unit that can act as trace amounts of copper are easily released. Depending on the composition of the alloy, the amount, speed, and type of metal ions released from the surface are different, and at the same time, several types of metal ions are released in a complex way, which can show significant quantitative effects.

한편, 합금분말의 직경은 표면적에 영향을 미치며, 합금분말의 항균활성과도 관련이 있으므로, 적절한 항균활성을 얻기 위하여 합금분말의 입도를 제어할 수 있다.On the other hand, since the diameter of the alloy powder affects the surface area and is related to the antibacterial activity of the alloy powder, the particle size of the alloy powder can be controlled to obtain appropriate antibacterial activity.

제조되는 합금분말의 직경은 제한되지 않으나, 비제한적인 예로서 1 내지 150 ㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 1 내지 54 ㎛일 수 있다.The diameter of the alloy powder to be produced is not limited, but may be 1 to 150 μm as a non-limiting example, and more preferably 1 to 54 μm.

합금분말의 입경이 해당 범위보다 더 큰 경우 적정 표면적인 감소하고 항균활성의 효율이 저하될 수 있다. 해당 범위보다 더 작은 입경의 분말은 제조가 어렵고 비용이 많이 들 수 있으며, 충분한 항균 효과를 나타내지 못할 수 있다.If the particle diameter of the alloy powder is larger than the corresponding range, the appropriate surface area may decrease and the efficiency of antibacterial activity may decrease. Powder having a particle diameter smaller than the corresponding range may be difficult to manufacture and expensive, and may not exhibit sufficient antibacterial effect.

제조된 합금분말은 구형에 가까운 형태로 제조될 수 있다. 합금분말의 경도(비커스 경도)는 제한되지 않으며, 분말의 목적 및 응용하고자 하는 분야에 따라 달라질 수 있다. 비제한적으로 550 내지 1500 Hv의 경도를 가질 수 있으며, 바람직하게는 800 내지 1200 Hv의 경도를 가질 수 있다.The manufactured alloy powder may be manufactured in a shape close to a sphere. The hardness (Vickers hardness) of the alloy powder is not limited and may vary depending on the purpose of the powder and the field to be applied. It may have a hardness of 550 to 1500 Hv without limitation, and may preferably have a hardness of 800 to 1200 Hv.

합금분말의 경도가 해당 범위를 벗어나는 경우, 내마모성을 가지거나 내마모용의 항균제품에 적용하지 않을 수 있다.If the hardness of the alloy powder is out of the range, it may not have wear resistance or be applied to antibacterial products for wear resistance.

본 발명의 일 측면 따른 합금분말은 우수한 항균활성을 가질 수 있다. 항균효과를 나타내는 균의 종류 및 특성은 제한되지 않지만, 대장균, 황색포도상구균, 폐렴균 등의 균주에 대한 항균활성이 우수한 것을 의미할 수 있다.Alloy powder according to an aspect of the present invention may have excellent antibacterial activity. The type and characteristics of bacteria exhibiting an antibacterial effect are not limited, but may mean excellent antibacterial activity against strains such as Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Pneumococcus.

항균활성은 시료의 용도나 형태 소재 등에 따라 다른 시험방법, 결과로 얻어질 수 있으며, 합금분말의 경우 예를 들어 KSM 0146 등의 방법으로 시험될 수 있다.Antibacterial activity can be obtained with different test methods and results depending on the purpose of the sample, shape, material, etc., and in the case of alloy powder, for example, it can be tested by methods such as KSM 0146.

일반적으로 24시간 배양 기준으로 99.9% 이상의 균 수 감소 효과가 있는 경우 항균효과가 있다고 인정하는 경우가 많다. 본 발명의 일 측면에 따른 합금분말의 경우 항균 효과가 우수하다고 알려져 있는 구리금속 시료 대비 24시간 후 균 수 감소 효과가 비슷하거나 그 이상일 수 있다. 1시간 후 균 수 감소율은 80% 이상일 수 있다..In general, if there is an effect of reducing the number of bacteria by 99.9% or more based on 24-hour culture, it is often recognized that there is an antibacterial effect. In the case of the alloy powder according to one aspect of the present invention, the effect of reducing the number of bacteria after 24 hours may be similar to or higher than that of a copper metal sample known to have excellent antibacterial effect. The bacterial count reduction rate after 1 hour may be 80% or more.

본 발명의 일 측면에 따른 합금코팅체는, 전술한 합금분말로부터 형성되는 합금코팅층이 모재 상에 형성되어 코팅체를 이루는 것일 수 있다.In the alloy coated body according to one aspect of the present invention, an alloy coating layer formed from the alloy powder described above may be formed on a base material to form a coated body.

합금코팅체가 형성되는 모재는 제한되지 않으며, 그 물질, 성분, 크기, 용도 등에 제한되지 않는다.The base material from which the alloy coating body is formed is not limited, and the material, component, size, use, etc. are not limited.

해당 실시예에 따른 합금코팅층을 형성하는 방법 및 코팅방법은 제한되지 않으나, 전술한 합금분말을 활용하여 합금코팅층을 제조할 수 있는 용사코팅 방식, 예를 들어 초고속 화염용사(HVOF, High velocity Oxygen Fuel spray), 플라즈마 용사, 트윈와이어 아크 용사(TWAS, Twin wire arc spray), 콜드 스프레이, 진공플라즈마 용사, 저압 플라즈마 용사 등 또는 클래딩, 예를 들어 레이저 클래딩 등의 방식을 포함하는 통상적으로 활용 가능한 코팅방법이 사용되는 것이 바람직하다.The method and coating method for forming the alloy coating layer according to the embodiment are not limited, but a thermal spray coating method capable of producing an alloy coating layer using the alloy powder described above, for example, high velocity flame spraying (HVOF, High velocity Oxygen Fuel spray), plasma spraying, twin wire arc spraying (TWAS), cold spraying, vacuum plasma spraying, low-pressure plasma spraying, etc. or cladding, such as laser cladding, etc. It is preferred that this is used.

코팅에 사용되는 원료는 전술한 합금용 조성물을 성형한 형태라면 제한되지 않으며, 합금분말, 합금와이어, 플럭스 코어드 와이어(Fluxed cored wire) 등이 사용될 수 있다.The raw material used for the coating is not limited as long as it is a molded form of the above-described alloy composition, and alloy powder, alloy wire, fluxed cored wire, and the like may be used.

한편, 모재 상에 형성된 합금코팅층의 두께는 제한되지 않으며, 코팅층이 형성되는 모재의 종류, 모재의 두께, 사용 용도, 사용환경 등에 따라 달라질 수 있고, 바람직하게는 두께가 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 더욱 바람직하게는 50 내지 300 ㎛일 수 있다.On the other hand, the thickness of the alloy coating layer formed on the base material is not limited, and may vary depending on the type of base material on which the coating layer is formed, the thickness of the base material, usage purpose, use environment, etc., and preferably has a thickness of 10 μm to 500 μm, more Preferably it may be 50 to 300 μm.

합금코팅층의 항균활성은 시료의 형태, 조건 등에 따라 다양한 시험방법으로 측정될 수 있으며, 예를 들어 JIS Z 2801 또는 FC-TM-20 등의 방법을 통해 합금코팅층의 항균활성을 평가할 수 있다.The antibacterial activity of the alloy coating layer can be measured by various test methods depending on the shape and conditions of the sample, and for example, the antimicrobial activity of the alloy coating layer can be evaluated through methods such as JIS Z 2801 or FC-TM-20.

일반적으로 24시간 배양 기준으로 99.9% 이상의 균 수 감소 효과가 있는 경우 합금코팅층에 항균효과가 있다고 인정하는 경우가 많다. 본 발명의 일 측면에 따른 합금코팅층의 경우 항균 효과가 우수한 것으로 알려져 있는 구리금속 시료 대비 24시간 후 균 수의 감소 효과가 비슷하거나 그 이상일 수 있다. 1시간 후의 균의 감소율은 80% 이상일 수 있다.In general, when there is an effect of reducing the number of bacteria by 99.9% or more based on 24-hour culture, it is often recognized that the alloy coating layer has an antibacterial effect. In the case of the alloy coating layer according to one aspect of the present invention, the effect of reducing the number of bacteria after 24 hours may be similar to or greater than that of a copper metal sample known to have excellent antibacterial effect. The reduction rate of bacteria after 1 hour may be 80% or more.

본 발명의 일 측면에 따른 합금코팅층은 비정질상을 포함하는 비정질 합금 코팅층일 수 있다, 합금코팅층이 비정질상을 포함하므로 비정질 합금이 가지는 우수한 물성을 가질 수 있다.The alloy coating layer according to one aspect of the present invention may be an amorphous alloy coating layer including an amorphous phase, and since the alloy coating layer includes an amorphous phase, it may have excellent physical properties of the amorphous alloy.

예를 들어, 합금코팅층은 비커스 경도가 550 내지 1500 Hv일 수 있으며, 바람직하게는 800 내지 1200 Hv일 수 있다.For example, the alloy coating layer may have a Vickers hardness of 550 to 1500 Hv, preferably 800 to 1200 Hv.

합금코팅층의 경도가 해당 범위 보다 낮은 경우에는 내마모성이 저하되고, 표면 손상, 찍힘 또는 스크래치 등이 발생할 수 있으며 해당 범위보다 높은 경우는 취성에 의한 깨짐, 갈라짐 또는 표면손상 등이 발생할 수 있다.When the hardness of the alloy coating layer is lower than the corresponding range, wear resistance is lowered, and surface damage, denting, or scratches may occur, and when the hardness is higher than the corresponding range, cracking, cracking, or surface damage due to brittleness may occur.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 합금코팅층은 내식성, 내마모성 및 내산화성이 우수하여 사용시 코팅층이 박리되거나 부식 등이 적게 발생하므로 코팅층의 수명이 향상될 뿐만 아니라, 합금코팅층이 가지는 항균활성 또한 저하되지 않고 오래 유지될 수 있다.In addition, since the alloy coating layer according to one aspect of the present invention has excellent corrosion resistance, wear resistance and oxidation resistance, peeling off or corrosion of the coating layer occurs less when used, not only the lifespan of the coating layer is improved, but also the antibacterial activity of the alloy coating layer is not lowered. and can be maintained for a long time.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 합금코팅층의 기공률은 코팅에 사용되는 분말의 입경, 코팅 방식, 코팅 조건에 따라 달라질 수 있다. 합금코팅층의 기공률이 낮을 수록 바람직하며, 구체적으로는 5.0 % 이내, 바람직하게는 1.0 % 이내일 수 있다.In addition, the porosity of the alloy coating layer according to an aspect of the present invention may vary depending on the particle diameter of the powder used for coating, the coating method, and the coating conditions. The lower the porosity of the alloy coating layer, the more preferable, and specifically, may be within 5.0%, preferably within 1.0%.

기공률이 해당 범위를 초과하는 경우 합금코팅층의 품질저하에 따른 경도하락 또는 내마모성 하락일 발생할 수 있으며, 부식물의 침투가 용이하여 내부식성이 저하되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 세균의 부착이나 증식이 용이해질 수 있다.If the porosity exceeds the range, a decrease in hardness or wear resistance may occur due to a decrease in the quality of the alloy coating layer, and problems such as deterioration in corrosion resistance due to easy penetration of corrosive substances may occur. In addition, attachment or proliferation of bacteria may be facilitated.

본 발명에 따른 합금분말 및 합금코팅체의 응용분야는 제한되지 않으며, 항균활성이 활용될 수 있는 의료, 위생, 생활용품, 가전 등의 다양한 분야에서 활용될 수 있다.The application fields of the alloy powder and alloy-coated body according to the present invention are not limited, and can be used in various fields such as medical, sanitary, household goods, and home appliances where antibacterial activity can be utilized.

이하에서는 실시예를 통하여 구체적으로 본 발명에 대하여 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 특정하기 위한 것이 아님을 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정될 수 있다. Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. It should be noted that the following examples are only for understanding of the present invention, and are not intended to specify the scope of the present invention. The scope of the present invention may be determined by the matters described in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.

(실시예)(Example)

실시예 1 내지 7 - 합금분말 제조Examples 1 to 7 - Preparation of alloy powder

하기 표 1과 같은 성분과 중량부(parts by weight)를 가지는 조성으로 준비된 합금을 용융하여 불활성 가스 분위기 하에서 아토마이저를 사용하여 아토마이징한 후 냉각시켜 비정질상을 포함하는 합금 분말을 제조하였다. 레이저 입도분석기를 이용하여 제조된 분말의 평균입경을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 함께 기재하였다.An alloy powder containing an amorphous phase was prepared by melting an alloy prepared with a composition having components and parts by weight as shown in Table 1 below, atomizing using an atomizer under an inert gas atmosphere, and then cooling. The average particle diameter of the prepared powder was measured using a laser particle size analyzer, and the results are shown in Table 1 together.

조성Furtherance 제1성분
(중량부)
1st ingredient
(parts by weight)
제2성분
(중량부)
Second Component
(parts by weight)
제3성분
(중량부)
3rd ingredient
(parts by weight)
평균
입경
(D50)
(㎛)
average
particle size
(D50)
(μm)
FeFe NiNi CrCr CoCo MoMo CuCu BB SiSi 실시예1Example 1 61.761.7 38.338.3 65.9665.96 21.2821.28 8.518.51 5.325.32 8.518.51 3.193.19 3030 실시예2Example 2 61.3961.39 38.6138.61 72.8172.81 2121 4.224.22 3.933.93 10.810.8 1.21.2 3535 실시예3Example 3 62.2662.26 37.7437.74 59.459.4 21.5521.55 9.059.05 9.09.0 6.436.43 2.572.57 3030 실시예4Example 4 60.060.0 40.040.0 72.1872.18 20.820.8 7.017.01 5.05.0 7.87.8 5.25.2 4040 실시예5Example 5 64.2964.29 35.7135.71 59.8459.84 20.4920.49 8.498.49 6.226.22 6.366.36 0.640.64 3030 실시예6Example 6 56.5356.53 43.4743.47 78.578.5 27.1627.16 00 4.244.24 13.513.5 1.51.5 2020 실시예7Example 7 66.6666.66 33.3433.34 54.254.2 00 27.8227.82 7.987.98 3.583.58 1.421.42 2525

실시예 8 내지 14 - 합금코팅체 제조Examples 8 to 14 - Preparation of alloy coated bodies

실시예 1 내지 7에서 제조한 합금분말을 사용하여 초고속화염용사장비(Oerlikon Metco Diamond Jet series HVOF gas fuel spray system)을 사용하여 연료로 산소와 프로판가스를 사용하고, 분사 거리는 30cm로 하여 초고속화염용사(HVOF, High velocity oxygen fuel spray) 방법으로 모재 상에 합금코팅체를 형성하였다. 이 때 사용된 장치 및 조건을 아래에 구체적으로 설명하였다.Using the alloy powder prepared in Examples 1 to 7, oxygen and propane gas were used as fuel using ultra high speed flame spraying equipment (Oerlikon Metco Diamond Jet series HVOF gas fuel spray system), and spraying distance was 30 cm, and ultra high speed flame spraying (HVOF, high velocity oxygen fuel spray) method to form an alloy coating on the base material. The equipment and conditions used at this time are described in detail below.

- DJ Gun HVOF -- DJ Gun HVOF -

[조건] 건 타입(Gun type): Hybrid, 에어 캡: 2701, LPG 유량(LPG Flow) 160 SCFH, LPG압(LPG Pressure) 90 PSI, 산소 유량(Oxygen flow) 550 SCFH, 산소압(Oxygen Pressure) 150 PSI, 기류량(Air flow) 900 SCFH, 기류압(Air Pressure) 100 PSI, 질소 유량(Nitrogen flow) 28 SCFH, 질소압(Nitrogen Pressure) 150 PSI, Gun speed: 100 m/min, Gun pitch: 3.0mm, 피더 속도(Feeder rate) 45 g/min, Stand-off distance: 250mm[Conditions] Gun type: Hybrid, Air cap: 2701, LPG Flow 160 SCFH, LPG Pressure 90 PSI, Oxygen flow 550 SCFH, Oxygen Pressure 150 PSI, Air flow 900 SCFH, Air Pressure 100 PSI, Nitrogen flow 28 SCFH, Nitrogen Pressure 150 PSI, Gun speed: 100 m/min, Gun pitch: 3.0mm, Feeder rate 45 g/min, Stand-off distance: 250mm

(비교예)(Comparative example)

비교예 1 내지 6 - 합금분말 제조Comparative Examples 1 to 6 - Preparation of alloy powder

하기 표 2의 성분조성을 만족하는 합금을 제조한 후 실시예 1 내지 7과 같은 방법으로 결정질 금속분말 및 비정질상을 포함하는 합금분말을 제조하였다. 레이저 입도분석기를 이용하여 제조된 분말의 입경을 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 함께 기재하였다. EBSD(Electron backscatter diffraction)를 이용하여 각 분말의 비정질상 분율을 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 함께 기재하였다. 비정질 포함 여부에서 “○” 표시는 비정질상의 분율이 10부피% 이상인 경우를 의미하며, 비정질 포함 여부에서 “X” 표시는 비정질상의 분율이 10부피% 미만인 경우를 의미한다.After preparing an alloy satisfying the component composition of Table 2, alloy powder including a crystalline metal powder and an amorphous phase was prepared in the same manner as in Examples 1 to 7. The particle diameter of the prepared powder was measured using a laser particle size analyzer, and the results are shown in Table 2 together. The amorphous phase fraction of each powder was measured using EBSD (Electron backscatter diffraction), and the results are shown in Table 2 together. In the presence or absence of amorphous, the mark “○” means that the fraction of the amorphous phase is 10 vol% or more, and the mark of “X” in the inclusion or absence of amorphous means the fraction of the amorphous phase is less than 10 vol%.

조성Furtherance 제1성분
(중량부)
1st ingredient
(parts by weight)
제2성분
(중량부)
Second Component
(parts by weight)
제3성분
(중량부)
3rd ingredient
(parts by weight)
입경
(㎛)
particle size
(μm)
비정질
포함
여부
amorphous
include
Whether
FeFe NiNi CrCr CoCo MoMo CuCu BB SiSi CC 비교예1Comparative Example 1 00 00 00 00 00 100100 00 00 00 2525 XX 비교예2Comparative Example 2 100100 00 29.229.2 00 50.250.2 00 2.32.3 00 7.07.0 3535 비교예3Comparative Example 3 67.7467.74 32.2632.26 83.9283.92 10.0010.00 1.911.91 19.1719.17 00 44 00 3030 비교예4Comparative Example 4 52.3852.38 47.6247.62 4040 20.6020.60 17.0717.07 2.332.33 00 1616 00 3535 비교예5Comparative Example 5 100100 00 91.6791.67 00 00 00 13.6413.64 4.174.17 00 3535 비교예6Comparative Example 6 100100 00 72.8672.86 21.0021.00 4.224.22 3.923.92 00 00 00 3535 XX

비교예 7 내지 10 - 합금코팅체 제조Comparative Examples 7 to 10 - Preparation of alloy coated body

비교예 1 내지 4의 합금분말을 실시예 8 내지 14와 같은 장비 및 조건에서 모재 상에 코팅하여 합금코팅층이 구비된 합금코팅체를 수득하였다.The alloy powders of Comparative Examples 1 to 4 were coated on the base material under the same equipment and conditions as in Examples 8 to 14 to obtain an alloy coated body having an alloy coating layer.

(실험예)(experimental example)

실험예 1 - 제조된 합금 분말의 조성 분석Experimental Example 1 - Composition analysis of prepared alloy powder

ICP(Inductively Coupled Plasma Spectrometer)를 이용하여 실시예 1 내지 7의 합금분말을 분석한 결과, 합금 분말의 제조에 이용된 합금과 이를 이용하여 제조된 합금 분말의 합금 성분 함량은 동일하며, 다소 차이가 있더라도 제조 오차범위 이내의 수준인 것을 확인할 수 있었다.As a result of analyzing the alloy powders of Examples 1 to 7 using ICP (Inductively Coupled Plasma Spectrometer), the alloy component content of the alloy used in the manufacture of the alloy powder and the alloy powder manufactured using the same was the same, and there was a slight difference. It was confirmed that even if there was, it was within the manufacturing error range.

실험예 2 - 합금분말의 항균활성 실험Experimental Example 2 - Antibacterial activity test of alloy powder

실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 6의 합금분말 항균활성을 평가하기 위해 한국산업규격인 KSM 0146(2003)에 제시된 시험방법을 토대로 진탕 플라스크법을 수행하였다. 대장균, 황색포도상구균, 폐렴균의 배양체를 사용하여 균 배양액의 최종 농도가 1~5×105 CFU/ml가 되도록 준비한 후, 여기에 시료를 0.09 g/ml의 비율로 첨가하였다.In order to evaluate the antibacterial activity of the alloy powders of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6, a shake flask method was performed based on the test method presented in KSM 0146 (2003), a Korean industrial standard. Cultures of Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Pneumococcus were used to prepare the final concentration of the culture medium to be 1-5×10 5 CFU/ml, and then a sample was added thereto at a rate of 0.09 g/ml.

실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 6의 합금분말 1g을 투입하였으며, 플라스크를 37±1℃에서 24시간 동안 120 rpm으로 진탕 배양한 후 각 군의 배양 전과 후의 생균수를 측정하였다.1 g of the alloy powder of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6 was added, and the flask was cultured at 37 ± 1 ° C. for 24 hours with shaking at 120 rpm, and then the number of viable cells before and after culture of each group was measured.

항균활성으로는 초기 균 수 대비 24시간 후 관찰된 균 수를 백분율로 나타낸 세균감소율을 계산하여 실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 6의 결과를 아래 표 3에 나타내었다.As for the antibacterial activity, the results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 6 are shown in Table 3 below by calculating the bacterial reduction rate expressed as a percentage of the number of bacteria observed after 24 hours compared to the initial number of bacteria.

구분division 대장균Escherichia coli 황색포도상구균Staphylococcus aureus 폐렴균pneumococci 초기Early 결과result 감소율
(%)
decrease rate
(%)
초기Early 결과result 감소율
(%)
decrease rate
(%)
초가thatch 결과result 감소율
(%)
decrease rate
(%)
실시예1Example 1 2.1X105 2.1X10 5 <30<30 99.999.9 2.1X105 2.1X10 5 <30<30 99.999.9 2.1X105 2.1X10 5 <30<30 99.999.9 실시예2Example 2 2.2X105 2.2X10 5 <30<30 99.999.9 2.1X105 2.1X10 5 <30<30 99.999.9 2.2X105 2.2X10 5 <30<30 99.999.9 실시예3Example 3 2.1X105 2.1X10 5 <30<30 99.999.9 2.1X105 2.1X10 5 <30<30 99.999.9 2.3X105 2.3X10 5 <30<30 99.999.9 실시예4Example 4 2.2X105 2.2X10 5 <102 <10 2 99.999.9 2.3X105 2.3X10 5 <102 <10 2 99.999.9 2.2X105 2.2X10 5 <102 <10 2 99.999.9 실시예5Example 5 2.2X105 2.2X10 5 <102 <10 2 99.999.9 2.3X105 2.3X10 5 <102 <10 2 99.999.9 2.1X105 2.1X10 5 <102 <10 2 99.999.9 실시예6Example 6 2.2X105 2.2X10 5 1.5X103 1.5X10 3 99.399.3 2.2X105 2.2X10 5 2.1X103 2.1X10 3 99.099.0 2.1X105 2.1X10 5 1.2X103 1.2X10 3 99.499.4 실시예7Example 7 2.1X105 2.1X10 5 1.7X103 1.7X10 3 99.299.2 2.2X105 2.2X10 5 1.7X103 1.7X10 3 99.299.2 2.1X105 2.1X10 5 1.4X103 1.4X10 3 99.399.3 비교예1Comparative Example 1 2.1X105 2.1X10 5 <30<30 99.999.9 2.1X105 2.1X10 5 <30<30 99.999.9 2.1X105 2.1X10 5 <30<30 99.999.9 비교예2Comparative Example 2 2.4X105 2.4X10 5 3.7X103 3.7X10 3 97.297.2 2.1X105 2.1X10 5 <30<30 99.999.9 2.1X105 2.1X10 5 1.9X104 1.9X10 4 85.485.4 비교예3Comparative Example 3 2.2X105 2.2X10 5 8.7X103 8.7X10 3 60.560.5 2.1X105 2.1X10 5 3.9X104 3.9X10 4 81.481.4 2.1X105 2.1X10 5 1.3X105 1.3X10 5 38.138.1 비교예4Comparative Example 4 2.2X105 2.2X10 5 5.2X103 5.2X10 3 76.476.4 2.1X105 2.1X10 5 1.1X104 1.1X10 4 94.894.8 2.1X105 2.1X10 5 7.9X104 7.9X10 4 62.462.4 비교예5Comparative Example 5 2.4X105 2.4X10 5 3.5X103 3.5X10 3 73.173.1 2.1X105 2.1X10 5 3.9X104 3.9X10 4 97.097.0 2.1X105 2.1X10 5 1.8X105 1.8X10 5 14.214.2 비교예6Comparative Example 6 2.4X105 2.4X10 5 6.2X103 6.2X10 3 74.274.2 2.1X105 2.1X10 5 8.1X104 8.1X10 4 61.461.4 2.1X105 2.1X10 5 9.5X104 9.5X10 4 54.854.8

실시예 1 및 비교예 1은 대장균, 황색포도상구균 및 폐렴균 모두에 대하여 99.9% 이상의 감소율을 보여 항균활성이 우수함을 알 수 있으며, 비교예 2 내지 6의 경우 대장군, 황색포도상구균 및 폐렴균에 대한 항균활성이 상대적으로 낮음을 알 수 있다.Example 1 and Comparative Example 1 showed a reduction rate of 99.9% or more for all of Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Pneumococcus, showing excellent antibacterial activity, and Comparative Examples 2 to 6 showed antibacterial activity against coliform, Staphylococcus aureus and Pneumococcus. It can be seen that the activity is relatively low.

실험예 3 - 합금코팅층의 항균활성 실험Experimental Example 3 - Antibacterial activity test of alloy coating layer

실시예 8의 합금코팅체의 항균활성을 평가하기 위해 JIS Z 2801에 제시된 시험방법을 토대로 필름밀착법으로 항균활성 실험을 수행하였다.In order to evaluate the antibacterial activity of the alloy coated body of Example 8, an antimicrobial activity test was performed by a film adhesion method based on the test method presented in JIS Z 2801.

시험조건은 온도 37 ~ 38℃, 시간 23 ~ 24 hr, 시료크기는 가로, 세로 각 50mm 의 코팅체를 사용하였으며, 대장균, 황색포도상구균, 폐렴균을 배지에서 배양한후 초기균수를 측정하고, 시료 조각을 배지에 접촉시킨 상태에서 시험균액을 35 ± 1℃, 상대습도 90% 조건에서 24시간 동안 정치 배양후 균 수를 측정해 그 감소 비율을 아래 표 4와 같이 나타냈다.The test conditions were temperature 37 ~ 38 ℃, time 23 ~ 24 hr, the sample size was 50 mm in length and width, and the coating body was used. With the pieces in contact with the medium, the test bacterial solution was cultured for 24 hours at 35 ± 1 ° C and 90% relative humidity, and then the number of bacteria was measured, and the reduction rate was shown in Table 4 below.

구분division 실시예 8Example 8 대장균Escherichia coli 초기Early 1.4X104 1.4X10 4 결과result <0.63<0.63 감소율(%)Decrease rate (%) 99.9%99.9% 황색포도상구균Staphylococcus aureus 초기Early 1.4X104 1.4X10 4 결과result <0.63<0.63 감소율(%)Decrease rate (%) 99.9%99.9% 폐렴균pneumococci 초기Early 1.7X104 1.7X10 4 결과result <0.63<0.63 감소율(%)Decrease rate (%) 99.9%99.9%

실시예 8의 합금코팅체에서도 대장균, 황색포도상구균 및 폐렴균 모두에 대하여 99.9% 이상의 감소율을 보여 항균활성이 우수함을 알 수 있으며, 실시예 1의 항균실험 결과와 대비할 때 분말을 용사코팅하여 얻어진 코팅체에서도 분말과 비슷한 수준의 항균활성이 있음을 확인하였다.The alloy coated body of Example 8 also showed a reduction rate of 99.9% or more for all of Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Pneumococcus, indicating excellent antibacterial activity. It was also confirmed that the sieve had antibacterial activity similar to that of the powder.

실험예 4 - 합금분말의 1시간 항균효과 실험Experimental Example 4 - 1 hour antibacterial effect test of alloy powder

실시예 1과 비교예 1의 분말을 진탕의 배양시간을 24시간이 아닌 1시간으로 한 것을 제외하고는 실험예 2와 동일한 방식으로 실험을 진행하였으며, 그 결과를 아래 표 5와 같이 나타냈다.The experiment was conducted in the same manner as in Experimental Example 2, except that the shaking incubation time for the powders of Example 1 and Comparative Example 1 was 1 hour instead of 24 hours, and the results are shown in Table 5 below.

구분division 실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 대장균Escherichia coli 초기Early 2.5X105 2.5X10 5 2.4X105 2.4X10 5 결과result 3.1X104 3.1X10 4 1.5X105 1.5X10 5 감소율(%)Decrease rate (%) 87.6%87.6% 37.5%37.5% 황색포도상구균Staphylococcus aureus 초기Early 2.1X105 2.1X10 5 2.1X105 2.1X10 5 결과result 1.9X105 1.9X10 5 1.7X105 1.7X10 5 감소율(%)Decrease rate (%) 9.5%9.5% 19.0%19.0% 폐렴균pneumococci 초기Early 2.1X105 2.1X10 5 2.5X105 2.5X10 5 결과result 1.9X105 1.9X10 5 1.0X105 1.0X10 5 감소율(%)Decrease rate (%) 9.5%9.5% 60.0%60.0%

그 결과, 실시예 1의 분말은 비교예 1의 구리분말에 비해 1시간 동안 대장균의 감소율이 2배 내지 3배로서, 구리분말 대비 2배 이상의 우수한 항균활성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that the powder of Example 1 had an antibacterial activity twice or more than that of the copper powder, as the reduction rate of Escherichia coli for 1 hour was 2 to 3 times that of the copper powder of Comparative Example 1.

실험예 5 - 비정질 합금코팅 시편의 반복 접종에 따른 항균 내구성 평가 및 가혹조건에서의 항균 특성 평가Experimental Example 5 - Evaluation of antibacterial durability according to repeated inoculation of amorphous alloy-coated specimens and evaluation of antibacterial properties under harsh conditions

[반복 접종에 따른 항균 내구성 평가][Evaluation of antibacterial durability according to repeated inoculation]

2cm*2cm 크기의 스테인리스강(STS) 시편들을 준비한 후, 실시예 1의 합금분말을 이용하여 일부의 시편들의 표면에 비정질 합금코팅층을 형성하였다. 이때 비정질 합금코팅층은 실시예 8 내지 14와 동일한 방법을 적용하여 제조하였다. After preparing stainless steel (STS) specimens having a size of 2 cm * 2 cm, an amorphous alloy coating layer was formed on the surfaces of some of the specimens using the alloy powder of Example 1. At this time, the amorphous alloy coating layer was prepared by applying the same method as in Examples 8 to 14.

준비된 미코팅 시편 및 비정질 합금코팅 시편의 표면을 70% 에탄올로 세척한 후 클린벤치에서 약 15시간 건조하였다. 1/500NB 배지를 사용하여 건조된 시편에 대장균(Escherichia coli), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus) 및 폐렴간균(Klebsiella pneumonia)이 혼합된 혼합균을 105cfu/ml의 양으로 5회 반복 접종하였으며, 접종 후 UV 멸균한 커버 글라스(18mm*18mm)로 덮어 36℃ 및 90% RH로 유지되는 항온항습조에서 배양하였다. 각 회차 접종 후 2시간이 경과한 시점에 레틴(letheen) 배지 10ml에 각 시편을 현탁(vortexing)하여 균을 회수하였다. 균 수를 확인 가능한 농도로 희석한 후 TSA 배지에 주입(pouring)하였으며, 36℃에서 24시간 배양한 후 균 수를 확인하여 표 6에 균 수 감소율을 기재하였다.The surfaces of the prepared uncoated specimen and the amorphous alloy coated specimen were washed with 70% ethanol and then dried in a clean bench for about 15 hours. A mixture of Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Klebsiella pneumonia was repeatedly inoculated 5 times in an amount of 10 5 cfu/ml to a specimen dried using 1/500 NB medium. , After inoculation, it was covered with a UV sterilized cover glass (18mm*18mm) and cultured in a constant temperature and humidity chamber maintained at 36°C and 90% RH. At 2 hours after each round of inoculation, bacteria were recovered by vortexing each specimen in 10 ml of letheen medium. After diluting the number of bacteria to a identifiable concentration, it was poured into TSA medium, and after incubation at 36 ° C. for 24 hours, the number of bacteria was confirmed and the reduction rate of the number of bacteria was described in Table 6.

구분division 반복 접종 횟수number of repeat doses 1회1 time 2회Episode 2 3회3rd time 4회4 times 5회5 times 비정질 합금코팅 시편Amorphous alloy coated specimen >99.9%>99.9% >99.9%>99.9% >99.9%>99.9% >99.9%>99.9% >99.9%>99.9% 미코팅 시편uncoated specimen 98.6%98.6% 98.3%98.3% 97.6%97.6% 95.7%95.7% 75.0%75.0%

표 6에 나타난 바와 같이, 비정질 합금코팅 시편은 5회 반복 접종시에도 항균력이 유지되는 반면, 미코팅 시편은 동일 조건에서 항균력이 상실되는 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 6, it can be seen that the antibacterial activity of the amorphous alloy-coated specimen is maintained even when repeatedly inoculated 5 times, while the antibacterial activity of the uncoated specimen is lost under the same conditions.

[가혹조건에서의 항균 특성 평가][Evaluation of antibacterial properties under harsh conditions]

반복 접종에 따른 항균 내구성 평가에서 사용한 시편과 동일한 시편들을 준비하였다.The same specimens as the specimens used in the antibacterial durability evaluation according to repeated inoculation were prepared.

준비된 미코팅 시편 및 비정질 합금코팅 시편의 표면을 70% 에탄올로 세척한 후 클린벤치에서 약 15시간 건조하였다. 1/500NB 배지를 사용하여 건조된 시편에 대장균(Escherichia coli), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus) 및 폐렴간균(Klebsiella pneumonia)이 혼합된 혼합균을 107cfu/ml의 양으로 1회 접종하였으며, 접종 후 UV 멸균한 커버 글라스(18mm*18mm)로 덮어 36℃ 및 90% RH로 유지되는 항온항습조에서 배양하였다. 접종 후 1시간, 2시간, 3시간, 9시간 및 18시간이 경과한 시점에 각 시편을 레틴(letheen) 배지 10ml에 현탁(vortexing)하여 균을 회수하였다. 균 수를 확인 가능한 농도로 희석한 후 TSA 배지에 주입(pouring)하였으며, 36℃에서 24시간 배양한 후 균 수를 확인하여 표 7에 균 수 감소율을 기재하였다.The surfaces of the prepared uncoated specimen and the amorphous alloy coated specimen were washed with 70% ethanol and then dried in a clean bench for about 15 hours. A mixture of Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Klebsiella pneumonia was inoculated once in an amount of 10 7 cfu / ml to a specimen dried using 1/500 NB medium, After inoculation, it was covered with a UV sterilized cover glass (18mm*18mm) and cultured in a constant temperature and humidity chamber maintained at 36° C. and 90% RH. At 1 hour, 2 hours, 3 hours, 9 hours and 18 hours after inoculation, each specimen was suspended (vortexing) in 10 ml of letheen medium to recover bacteria. After diluting the number of bacteria to a concentration that can be confirmed, it was poured into TSA medium, and after incubation at 36 ° C. for 24 hours, the number of bacteria was confirmed and the reduction rate of the bacteria was listed in Table 7.

구분division 경과 시간elapsed time 1hr1hr 2hr2hr 3hr3hr 6hr6hr 9hr9hr 18hr18 hours 비정질 합금코팅 시편Amorphous alloy coated specimen TNTCTNTC TNTCTNTC TNTCTNTC TNTCTNTC >99.9%>99.9% >99.9%>99.9% 미코팅 시편uncoated specimen TNTCTNTC TNTCTNTC TNTCTNTC TNTCTNTC TNTCTNTC TNTCTNTC ※ TNTC (Too Numerous to Count): 균 수 과다로 개수 측정 불가※ TNTC (Too Numerous to Count): Unable to measure the number of bacteria due to excessive number of bacteria

표 7에 나타난 바와 같이, 비정질 합금코팅 시편은 9시간 경과 시점에서의 항균력이 확인되지만, 미코팅 시편은 18시간이 경과한 시점에서도 항균력이 확인되지 않는다.As shown in Table 7, the antibacterial activity of the amorphous alloy coated specimen is confirmed after 9 hours, but the antibacterial activity of the uncoated specimen is not confirmed even after 18 hours have elapsed.

이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다. Although the present invention has been described in detail through examples above, other types of embodiments are also possible. Therefore, the spirit and scope of the claims set forth below are not limited to the embodiments.

Claims (12)

Fe 및 Ni 로 이루어지는 제1성분;
Cr, Co, Mo 및 Cu 로 이루어지는 군에서 선택되는 3종 이상으로 이루어지는 제2성분; 및
Si 및 B로 이루어지는 제3성분; 을 포함하고,
상기 제1성분 100 중량부에 대해,
상기 제2성분은 90 내지 110 중량부로 포함되고,
상기 제3성분은 5 내지 15 중량부로 포함되며,
상기 제1성분 100 중량부에 대한 상기 Fe의 중량비는 상기 제1성분 100 중량부에 대한 상기 Ni의 중량비의 1.3 내지 2.0 배인 합금.
a first component composed of Fe and Ni;
A second component consisting of three or more selected from the group consisting of Cr, Co, Mo, and Cu; and
a third component composed of Si and B; including,
With respect to 100 parts by weight of the first component,
The second component is included in 90 to 110 parts by weight,
The third component is included in 5 to 15 parts by weight,
The weight ratio of the Fe to 100 parts by weight of the first component is 1.3 to 2.0 times the weight ratio of Ni to 100 parts by weight of the first component.
제1항에 있어서,
상기 제2성분은 Cr을 포함하고,
Co, Mo 및 Cu 중에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함하는 합금.
According to claim 1,
The second component includes Cr,
An alloy further comprising at least one selected from Co, Mo, and Cu.
제2항에 있어서,
상기 제1성분 100 중량부에 대한 상기 Cr의 중량비는 상기 제1성분 100 중량부에 대한 상기 Fe의 중량비의 0.63 배 내지 1.39 배인 합금.
According to claim 2,
The weight ratio of the Cr to 100 parts by weight of the first component is 0.63 to 1.39 times the weight ratio of the Fe to 100 parts by weight of the first component.
제1항에 있어서,
상기 제2성분은 Cr, Co, Mo 및 Cu로 이루어지고,
상기 제3성분은 Si 및 B로 이루어지는 합금.
According to claim 1,
The second component is composed of Cr, Co, Mo and Cu,
The third component is an alloy consisting of Si and B.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 합금을 용융시키고, 용융된 상기 합금에 유체를 분사하여 상기 합금을 미립화시킨 후, 미립화된 상기 합금을 냉매로 냉각하여 수득되는 합금분말.An alloy powder obtained by melting the alloy according to any one of claims 1 to 4, spraying a fluid to the molten alloy to atomize the alloy, and then cooling the atomized alloy with a refrigerant. 제5항에 있어서,
상기 합금분말은 비정질 상을 포함하며, 표면에 형성된 결함(defect)을 가지는 합금분말.
According to claim 5,
The alloy powder includes an amorphous phase and has a defect formed on the surface.
제5항에 있어서,
상기 합금분말은 KSM 0146 시험방법으로 측정한 대장균의 감소율이 24시간 경과 후 99.9% 이상인 합금분말.
According to claim 5,
The alloy powder is an alloy powder in which the reduction rate of E. coli measured by the KSM 0146 test method is 99.9% or more after 24 hours.
제6항에 있어서,
상기 합금분말은 KSM 0146 시험방법으로 측정한 대장균의 감소율이 1시간 경과 후 80% 이상인 합금분말.
According to claim 6,
The alloy powder is an alloy powder in which the reduction rate of E. coli measured by the KSM 0146 test method is 80% or more after 1 hour.
모재; 및
상기 모재 상에 구비되는 합금코팅층; 을 포함하며,
상기 합금코팅층은,
Fe 및 Ni 로 이루어지는 제1성분;
Cr, Co, Mo 및 Cu 로 이루어지는 군에서 선택되는 3종 이상으로 이루어지는 제2성분; 및
Si 및 B로 이루어지는 제3성분; 을 포함하고,
상기 제1성분 100 중량부에 대해,
상기 제2성분은 90 내지 110 중량부로 포함되고,
상기 제3성분은 5 내지 15 중량부로 포함되며, 상기 제1성분 100 중량부에 대한 상기 Fe의 중량비는 상기 제1성분 100 중량부에 대한 상기 Ni의 중량비의 1.3 내지 2.0 배인 합금코팅체.
parent material; and
An alloy coating layer provided on the base material; Including,
The alloy coating layer,
a first component composed of Fe and Ni;
A second component consisting of three or more selected from the group consisting of Cr, Co, Mo, and Cu; and
a third component composed of Si and B; including,
With respect to 100 parts by weight of the first component,
The second component is included in 90 to 110 parts by weight,
The third component is included in 5 to 15 parts by weight, and the weight ratio of the Fe to 100 parts by weight of the first component is 1.3 to 2.0 times the weight ratio of the Ni to 100 parts by weight of the first component. Alloy coated body.
제9항에 있어서,
상기 합금코팅층의 두께는 10 ㎛ 내지 500 ㎛ 인 합금코팅체.
According to claim 9,
The alloy coating body having a thickness of 10 μm to 500 μm of the alloy coating layer.
제9항에 있어서,
상기 합금코팅층의 기공률은 5.0 % 이하인 합금코팅체.
According to claim 9,
The porosity of the alloy coating layer is 5.0% or less of the alloy coated body.
제9항에 있어서,
상기 합금코팅층은 JIS Z 2801의 시험방법으로 측정한 대장균의 감소율이 24시간 경과 후 99.9% 이상인 합금코팅체.
According to claim 9,
The alloy coating layer is an alloy coating body in which the reduction rate of E. coli measured by the test method of JIS Z 2801 is 99.9% or more after 24 hours.
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