KR20030007910A - 스테인리스강 색상을 구비한 폴리머질 초벌 코팅이 이행된피복체 - Google Patents

Abstract

본원은 스테인리스강 색상을 가진 다층 코팅처리된(도3) 피복체 물품에 관한 것이다. 상기 피복체는 물품 표면 위에 폴리머질 층, 폴리머질 층 위에 내화금속 또는 내화금속 합금 충돌 층, 충돌 층 위에 부화학량론(substoichiometric) 산소함량을 가진 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물을 함유한 색상 층 및, 상기 색상 층 위에 대략적 화학량론 산소함량 층을 가진 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물을 포함한다.

Description

스테인리스강 색상을 구비한 폴리머질 초벌 코팅이 이행된 피복체{COATED ARTICLE WITH POLYMERIC BASECOAT HAVING A STAINLESS STEEL COLOR}

현재, 꼭지, 꼭지 장식쇠, 문 손잡이, 문 손잡이 도어 꼭지 등의 다양한 황동물품에 제조는, 물품의 표면을 먼저 연마(buff)하고 다듬어서(polish) 고 광택으로 하고, 다음 다듬어진 표면에 아크릴, 우레탄, 에폭시, 및 그와 같은 것이 함유된 보호성 유기물로 코팅처리를 실시하여 이루어진다. 이러한 시스템은, 연마 및 다듬질 작업이, 특정적으론 상기 물품이 복잡한 형태로 이루어진 경우에, 노동 집약적이 된다는 결점이 있는 것이다. 또한, 공지된 유기물 코팅처리는 흔히 소망하는 바와 같은 내구력이 있지 않으며, 산성물질에 의해 부식되기가 용이한 것이다. 따라서, 만일 황동 물품 또는, 플라스틱, 세라믹 또는 금속제의 실질적으로 다른 물품에 내마모성, 내마멸성, 및 내부식성을 제공하는 것과 마찬가지로 장식성의 외관을 제공하는 코팅처리가 주어진다면 상당히 유익할 것이다. 당 기술분야에서, 내마모성, 내마멸성, 및 내부식성을 제공하는 것과 마찬가지로 장식적인 외관을 제공하는 다층 코팅처리를 물품에 적용할 수 있다는 사실은 공지된 사실이다. 이러한 다층 코팅처리는 지르코늄 질화물 또는 티타늄 질화물과 같은 내화금속 질화물로 이루어진 장식 보호성 색상 층을 구비한다. 이것이 지르코늄 질화물일 때에는 이러한 색상 층은 황동색을 나타내고 그리고 티타늄 질화물일 때에는 황금색을 나타낸다.

미국특허 제5,922,478호: 6,033,790호; 및 5,654,108호는 특히, 다듬질된 황동과 같은 장식성 색채를 물품에 제공하고 그리고 내연마성, 내마멸성, 내부식성도 제공하는 코팅처리를 기재하고 있다. 만일, 코팅처리가, 채색 황동색 또는 채색 황금색으로 되는 대신에 지르코늄 질화물 또는 티타늄 질화물을 함유한 코팅처리로 채색 스테인리스강 색상과 대체로 동일한 성질을 제공하도록 주어진다면 상당히 유익할 것이다. 본 발명은 그러한 코팅처리를 제공하는 것이다.

본 발명은 스테인리스강의 외관 또는 색상을 가진 다층 장식 보호성 코팅처리된 피복체에 관한 것이다.

도1은 그 위에 폴리머질 초벌 코팅 층과 폴리머질 층 위에 색상 층을 가진 기층의 일 부분을 척도와 무관하게 단면으로 나타낸 도면이다.

도2는 내화금속 또는 내화금속 합금 충돌 층이 폴리머질 층과 색상 층 사이에 있는 것을 제외하고는 도1과 유사한 도면이다.

도3은 대략 화학량론 산소함량을 가진 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물이 색상 층 위에 있는 것을 제외하고는 도2와 유사한 도면이다.

본 발명은 그 표면의 적어도 일부분에 증착된 장식 보호성 다층 코팅처리부를 가진 플라스틱, 세라믹 또는 금속성 제품과 같은 물품에 관한 것이다. 보다 특정적으로는, 임의적 특정타입의 재료로 이루어진 그 표면 복합 적층부 위에 증착되어진, 알루미늄, 황동 또는 아연과 같은 특정한 금속제의 물품체 또는 기층(substrate)에 관한 것이다. 상기 코팅은 장식성이면서, 내부식성, 내마모성 및 내마멸성도 제공하는 것이다. 상기 코팅은 스테인리스강의 외관, 예를 들면 칼라 색상의 스테인리스강을 제공하는 것이다. 따라서, 그 위에 코팅부를 가지는 물품면이 스테인리스강의 표면을 나타내게 된다.

상기 물품의 표면 위에, 먼저, 폴리머질 초벌 코팅 층이 증착 되어진다. 다음, 폴리머질 초벌 코팅 층의 정상부 위에, 물리적 증기증착(physical vapor deposition) 또는 화학적 증기증착과 같은 증기 증착법에 의해 1개 이상의 증기증착 층(vapor deposited layers)이 증착된다. 특정하게는, 기층의 표면에 바로 증착되는 제1층이 폴리머성 물질(polymeric material)을 포함하는 것이다. 폴리머질 층 위에는 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물이 포함된 보호성 장식 색상 층이 있으며, 여기서 산소함량은 부화학량론(substoichiometric)과 같이 낮은 함량의 것이다. 상기 산화물의 부화학량론 산소함량은 약5 내지 약25원자% 이며, 양호하게는 약8 내지 약18원자% 이다.

물품 또는 기층(12)에는 예를 들어 ABS, 폴리오레핀, 폴리비닐크로라이드, 및 페놀포르마일드히데와 같은 플라스틱, 세라믹, 금속 또는 금속합금과 같은 것이 그 위에 적용되는 도금층으로 이루어진 임의의 재료가 포함된다. 일 실시예에서는, 구리, 강, 황동, 아연, 알루미늄, 니켈합금 등의 금속 또는 금속성 합금이 포함된다.

본 발명에서는 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 폴리머성 또는 수지성 초벌 코팅 층(13)이 물품의 표면에 적용된다. 폴리머 층(13)의 위에는 내화금속 화합물 또는 내화금속 합금 화합물 색상 층(32)이 증기증착으로 가해진다. 폴리머질 층은 특히, 물품의 표면에서 발생하는 임의적인 긁힘이나 흠과 같은 결점을 부드럽게 하여 커버하는 초벌 코팅부로서의 역활을 한다. 폴리머질 초벌 코팅 층(13)에는 열가소성과 열경화성 폴리머성 또는 수지성 물질을 모두 포함할 수 있다. 상기 폴리머성 또는 수지성 물질은 널리 공지된 종래의 것으로서 상용 시판되는 폴리카본네이트, 에폭시 우레탄, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에폭시, 알키드 및, 폴리스티렌, SAN(styrene-acrylonitrile), 스티렌-부타디엔, ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene), 및 그 혼합물과 코폴리머와 같은 스티렌 함유 폴리머를 포함한다.

폴리카보네이트에 대해서는 본원에 참고로서 기술된 미국특허 4,579,910호와 4,513,037호에 기재되어 있다.

나일론은 디카르복실산과 디아민의 반응에 의해 제조되는 폴리아미드 이다. 일반적으로 나일론 제조에 활용되는 디아민과 디카르복실산은 2 내지 약12탄소원자를 함유한다. 나일론은 또한 부가적인 중합반응에 의해 제조될 수도 있다. 이들은 본원에 참고로서 기술된 1958년 미국 뉴욕에서 레인홀드 퍼블리싱 회사(Reinhold Publishing Corp.)의 디.이. 프로디(D.E. Floyd)의 "폴리아미드 수지"에 언급되어 있다.

폴리에폭시(polyepoxies)는 본원에 참고로 기재된 미국특허 2,633,458호; 4,988,572호; 4,680,076호; 4,933,429호 및 4,999,388호와 1957년 미국 뉴욕 맥그로우-힐에서 에이취. 리(H. Lee)와 케이. 네빌(K. Nevill)의 "에폭시 수지"에 언급되어 있다.

폴리에스테르는 방향족 디카르복실산과 디하이드릭 알코올의 중축합(重縮合) 생성물 이다. 방향성 디카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산, 4,4'-디페닐-디카르복실산, 2,6-나프탈렌디카르복실산 등을 구비한다. 디하이드릭 알코올은 예를 들어 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 사이클로헥산디메타놀, 등과 같이 2 내지 약10탄소원자를 가진 낮은 알칸 디올스(alkane diols)를 함유한다. 설명을 목적으로 기재하는 비-제한적인 예의 폴리에스테르는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 이소프탈레이트, 및 폴리(1,4-사이클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트)를 구비한다. 이들은 모두 본원에 참고로서 기술된 미국특허 1,465,319호; 2,901,466호; 및 3,047,539호에 기재되어 있다.

폴리아크릴레이트와 폴리메타크릴레이트는, 예를 들어 메틸 메타크릴레이트, 에틸메탈크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트 등과 마찬가지로, 예를 들어 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 등과 같은 1개 이상의 아크릴레이트의 중합으로 생성되는 폴리머 또는 수지 이다. 상기 아크릴레이트와 메타크릴레이트 모노머의 중합체도, 그것이 그 안에 출현하여 "폴리아크릴레이트" 또는 "폴리메타크릴레이트" 내에 포함된다. 본 발명을 실시하는데 유용한 폴리아크릴레이트를 제공하는 모노머 아크릴레이트와메타크릴레이트의 중합은 널리 공지된 중합기술로 이루어진다.

스티렌-아크릴로니트릴과 아크릴로니트릴-부타디에-스티렌 수지와 그 조합제에 대해서는 특히, 본원에 참고로서 기술된 미국특허 2,769,804호; 2,989,517호; 2,739,142호; 3,991,136호 및 4,387,179호에 기재되어 있다.

알키드 수지는 모두 본원에 참고로서 기술된 미국특허 3,102,866호; 3,228,787호 및 4,511,692호와 1962년 미국 뉴욕주 뉴욕 소재의 인터사이언스 퍼브리셔즈(Interscience Publishers)의 패톤(Patton)의 "알키드 수지 기술"에 기재되어 있다.

에폭시 우레탄과 그 조합제는 특히, 본원에 모두 참고로서 기재된 미국특허 3,963,663호; 4,705,841호; 4,035,274호;4,052,280호; 4,066,523호; 4,159,233호; 4,163,809호; 4,229,335호 및 3,970,535호에 기술되어 있다. 특정적으로 유용한 에폭시 우레탄이 물품 위에 전기도금되는 것이다. 그러한 전착가능한 에폭시 우레탄은 상술된 미국특허 3,963,663호; 4,066,523호; 4,159,233호; 4,035,274호 및 4,070,258호에 기술되어 있다.

상기 폴리머 물질은 선택적으로 종래 널리 공지된 운모(mica), 활석(talc), 및 유리섬유와 같은 필러(fillers)를 함유할 수 있다.

폴리머질 초벌 코팅 층(13)이 기층의 표면에 적용되어, 특히 물품의 표면에 임의적인 긁힘이나 흠과 같은 결함을 커버하고, 증기증착 층과 같은 연속 층의 증착에 적합하게 원활하고 평탄한 표면을 제공한다.

폴리머질 초벌 코팅 층(13)은 물품 또는 기층의 표면을 평평하게 하는데 적어도 유효한 두께를 가진다. 일반적으로, 이러한 두께는 적어도 약0.12㎛이고, 양호하게는 적어도 약2.5㎛이며, 그리고 보다 양호하게는 적어도 약5㎛의 두께이다. 상부 두께의 범위는 약250㎛을 초과하지 않아야 한다.

일부 예에서는 기층 물질과 폴리머질 초벌 코팅의 타입에 따라서, 폴리머질 초벌 코팅이 기층에 충분하게 부착되지 않는다. 이러한 상황에서는, 주 층(primer layer)이 기층 위에 증착되어 기층에 대한 폴리머질 초벌 코팅의 부착성을 향상시킨다. 주 층에는 특히, 할로겐화된 폴리오레핀이 포함된다. 할로겐화된 폴리오레핀은 일반적으로 상용되는 것을 활용할 수 있는 종래의 널리 공지된 폴리머 이다. 양호한 할로겐화된 폴리오레핀은, 보다 양호하게 되는 염소화합된 폴리오레핀을 가진 염소화합 및 브롬화 폴리오레핀 이다. 그 조제용 방법에 따르는 할로겐화된, 특히 염소화합된 폴리오레핀은, 특정적으로 본원에 참고로서 기술된 미국특허 5,319,032호; 5,840,783호; 5,385,979호; 5,198,485호; 5,863,646호; 5,489,650호 및 4,273,894호에 기재되어 있다.

주 층의 두께는 기층에 대한 폴리머질 초벌 코팅 층의 부착을 향상시키는데 유효한 두께 이다. 일반적으로 이러한 두께는 적어도 약0.25㎛이다. 상부 두께는 임계성이 있는 것은 아니지만 일반적으로 비용과 외관과 같은 것을 부차적으로 고려하여 조절된다. 일반적으로, 약125㎛의 상부 두께를 초과하지 않아야 한다.

도1에 설명된 바와 같이, 폴리머질 층 위에는, 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물이 함유된 보호성 장식 색상 층(32)이, 물리적 증기증착 또는 화학적 증기증착과 같은 증기증착으로 증착되며, 여기서 산소함량은 부화학량론 또는그보다 적은 량이다. 상기 산화물의 부화학량론 산소함량은 일반적으로 약5 내지 약25원자%, 양호하게는 약8 내지 18원자% 이다.

내화금속 산화물 함유 색상 층(32)의 이러한 낮은 산소함량은 특히, 색상 층(32)의 스테인리스강 색채를 나타나게 한다.

내화금속 산화물을 함유 하는 내화금속은 지르코늄, 티타늄, 하프늄 등이며, 양호하게는 지르코늄, 티타늄 또는 하프늄 이다. 지르코늄-티타늄 합금, 지르코늄-하프늄 합금, 티타늄-하프늄 합금 등과 같은 내화금속 합금을 사용하여 산화물을 형성할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 산화물은 지르코늄-티타늄 합금 산화물을 구비할 수 있다.

이러한 색채와 보호 층(32)의 두께는 스테인리스강의 색채를 제공하고 내마모성, 내긁힘성, 내마멸성 및 향상된 내화학성을 제공하는데 적어도 유호한 두께로 이루어진다. 일반적으로, 이러한 두께는 적어도 약1,000Å, 양호하게는 적어도 약1,500Å, 그리고 보다 양호하게는 적어도 약2,500Å이다. 상부 두께의 범위는 일반적으로 임계적이지 않으며, 비용과 같은 부차적인 면을 고려하여 정해진다. 일반적으로, 약0.75㎛의 두께, 양호하게는 약0.5㎛의 두께를 넘지 않아야 한다.

층(32)을 증착하는 일 방법은 반응성 스퍼터링(reactive sputtering) 또는 반응성 음극 아크 증발(reactive cathodic arc evaporation)을 활용하는 물리적 증기 증착법이 있다. 일반적으로 반응성 음극 아크 증발과 반응성 스퍼터링은 반응성 가스가 제거되는 타겟 물질과 반응하는 챔버 안으로 도입된다는 점을 제외하고는 통상의 스퍼터링과 음극 아크 증발과 유사한 것이다. 따라서, 층(32)이 지르코늄 산화물을 함유하는 경우에 예에서는, 음극에는 지르코늄이 함유되고 그리고 산소는 챔버 내로 도입되는 반응성 가스 이다.

도2와 도3에 도시된 바와 같이, 내화금속 또는 내화금속 합금 충돌 층(31)은 일반적으로 폴리머질 층과 색상 층(32) 사이에 배치된다. 층(31)은 적어도 충돌 층으로 층(31)이 기능을 하는데 유효한 두께를 가진다. 일반적으로, 이러한 두께는 적어도 약60Å이고, 양호하게는 적어도 약120Å이고, 보다 양호하게는 적어도 약250Å이다. 상부 두께의 범위는 임계적이지 않지만, 일반적으로 비용과 같은 면을 고려하여 정해진다. 그러나, 대체로 층(31)은 약1.2㎛보다, 양호하게는 약0.5㎛보다, 그리고 더욱 양호하게는 약0.25㎛보다 두껍지 않아야 한다.

내화금속 또는 내화금속 합금 층(31)은 음극 아크 증발(CAE: cathodic arc evaporation) 또는 스퍼터링과 같은 물리적 증기증착 기술을 포함하는 종래 널리 공지된 증기증착 기술로 증착된다. 스퍼터링 기술과 장비는 특히 본원에 참고로서 기재된, 미국특허 4,162,954호와 4,591,418호 그리고; 1995년 Noyes Pub.의 "진공 아크 사이언스와 기술 교범(Handbook of Vacuum Arc Science and Technology)"; 알 복스맨(R. Boxman) 등의 1991년 아카데미 프레스의 제이. 보센(J. Vossen)과 더블유. 케른(W. Kern)의 "박막 공정II(Thin Film Processes II)"에 기재되어 있다.

요약하여, 스퍼터링 증착공정에서, 음극이 되는 내화금속(티타늄 또는 지르코늄) 타겟과 기층은 진공실에 배치된다. 상기 진공실 내의 공기는 소개(evacuate)되어 상기 진공실에 상태를 진공으로 만든다. 아르곤과 같은 불활성 가스는 상기 진공실 내로 유입된다. 가스 미립자는 이온화 되어 티타늄 또는지르코늄 원자를 제거하도록 타겟으로 가속화 된다. 다음, 일반적으로 제거된 타겟 물질이 기층에 코팅 막으로서 증착된다.

음극 아크 증발(CAE)에서, 대체로 수백 암페어의 전기적 아크는 지르코늄 또는 티타늄과 같은 금속 음극부의 표면에 부딪친다. 아크는 코팅을 형성하는 기층에 밀집되는 음극 물질을 증발시킨다.

양호한 본 발명의 실시예에서는 내화금속에 티타늄 또는 지르코늄이, 양호하게는 지르코늄이 함유되고 그리고 내화금속 합금에는 지르코늄-티타늄 합금이 함유된다.

도3에 도시한 바와 같이, 색상 층(32) 위에는 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물이 함유되고, 여기서 산소함량은 일반적으로 화학량론적 량(stoichiometric) 또는 화학량론적 량 보다 미세하게 작은량(slightly less than stoichiometric) 이다. 층(34)에서, 산소함량은 일반적으로 약50원자%(화학량론적 량 보다 미세하게 작음) 내지 약67원자%(화학량론적 량) 이다.

내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물을 포함하는 층(34)을 대신하는 다른 실시예에서는 내화금속 또는 내화금속 합금, 산소 및 질소의 반응 생성물이 포함된다. 내화금속 또는 내화금속 합금, 산소 및 질소의 반응 생성물에는 일반적으로 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물, 내화금속 질화물 또는 내화금속 합금 질화물과 내화금속 산소-질화물 또는 내화금속 합금 산소-질화물이 포함된다. 따라서, 예를 들어 지르코늄, 산소 및 질소의 반응 생성물은 지르코늄 산화물, 지르코늄 질화물 및 지르코늄 산소-질화물을 포함한다. 지르코늄 산화물과 지르코늄질화물 합금을 구비하는 이러한 내화금속 산화물과 내화금속 질화물과 그 조제 및 증착은 종래의 널리 공지된 것이며, 특히 본원에 참고로서 기술된 미국특허 5,367,285호에 개재되어 있다.

층(34)은 코팅처리에 대한 향상된 내산화성과 산 또는 염기와 같은 내화학성을 제공하는데 유효한 것이다. 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물을 함유하는 층(34)은 일반적으로 적어도 유효한 두께를 가지어서 향상된 산화 및 화학성에 대한 내성을 제공한다. 일반적으로, 이러한 두께는 적어도 약10Å이고, 양호하게는 적어도 약25Å이며, 보다 양호하게는 적어도 약40Å인 것이다. 층(34)은 기본 색상 층(32)의 색상을 흐리게 하지 않기에 충분하게 얇게 이루어져야 한다. 즉, 층(34)은 흐리게 하지 않거나 대체로 투명하게 이루어지기에 충분하게 얇아야 한다. 일반적으로, 층(34)은 약0.10㎛보다, 양호하게는 약250Å, 보다 양호하게는 약100Å보다 두껍게 되지 않아야 한다.

스테인리스강 외관 코팅은 또한 브러시 조직면(brushed texture)을 가진다. 이것은 예를 들어 스카치 브리트 타입 버핑 휠(Scotch Brite type buffing wheel)이 장착된 버핑 선반(buffing lathe)을 사용하여 기층을 결로 나타내어(texturing) 달성된다.

본 발명의 이해가 보다 용이하도록 다음의 설명되는 예는, 본원의 발명을 한정하는 것이 아니고, 설명을 목적으로만 기재되는 것이며, 본 발명은 청구범위 내에서 다양한 개조 및 다른 다양한 실시예를 이룰 수 있는 것이다.

예1

황동 꼭지(brass faucets)가 pH 8.9-9.2와 약 10분동안 약145-200℉의 온도에서 유지되는 표준적으로 널리 공지된 비누, 세척제, 해교제 등을 함유한 종래의 침액 클리너 욕조(soak cleaner bath)에 설치된다.

황동 꼭지는 상표명 마이크로 피니시(Micro Finish)로서 릴리 인더스트리즈(Lilly Industries)의 것을 활용하는 폴리아민과 에폭시우레탄의 반응 제품을 함유하는 음극 전착 욕조에 담겨진다. 수지는 대략25-40%솔리드로 릴리 인더스트리즈에서 공급되며, 3%와 20% 사이에 솔리드 범위로 탈-이온수로 희석 된다. 폴리머 초벌 코팅은 약75℉와 120℉ 사이에 전착 욕조 온도로 약3분 동안 약50과 400 D.C.볼트 사이에 전압을 가하여 음극 기층(꼭지)에 증착된다. 폴리머 코팅 꼭지는 전착 욕조로부터 제거되어 물로 세정 된다. 폴리머 코팅 꼭지를 오븐에 배치하고, 폴리머를 약500℉ 내지 약560℉ 온도로 18분 동안의 다른 경화에 동반하여 18분 동안 약300℉ 온도로 경화 한다. 생성된 경화 폴리머질 초벌 코팅부는 약0.5mil의 두께를 가진다.

폴리머 코팅된 꼭지를 음극 아크 증발 도금 용기에 배치한다. 상기 용기는 일반적으로 펌프 수단에 의해 소개되는 진공실을 가진 원통형 포위체 이다. 아르곤 가스의 소스가 진공실로의 아르곤의 유량을 변경시키는 조정식 밸브에 의해 진공실에 접속된다. 또한, 산소 가스의 소스도 진공실로의 산소의 유량을 변경시키는 조정식 밸브에 의해 진공실에 접속된다.

원통형 음극부가 진공실의 중앙에 장착되며 가변형 D.C.파워 서플라이의 음성 출력부(negative outputs)에 연결된다. 파워 서플라이의 양성측(positive side)은 진공실 벽에 연결된다. 음극 물질은 지르코늄을 포함한다.

폴리머 코팅된 꼭지는 음극의 외측부 둘레에 링에 장착된 스핀들(16)에 장착된다. 전체 링은 각각의 스핀들도 그 자신의 축 주위를 회전하면서 음극 둘레를 회전하며, 각각의 스핀들 주위에 장착된 복합 꼭지용 음극에 균일한 노출을 제공하는 일명 위성 동작(planetary motion)이라 불리우는 작용을 초래한다. 일반적으로, 링은 수 rpm으로 회전하는 반면에, 각각의 스핀들은 링 회전 당 수 회전을 한다. 진공실로부터 전기적으로 격리되는 스핀들에는, 편전압(bias voltage)이 코팅 중에 기층에 가해질 수 있도록 회전가능한 접점부가 제공된다.

진공실은 5x10^-3밀리바의 압력으로 소개되어, 약100℃로 가열된다.

다음, 코팅된 꼭지는, 약500볼트의 (음성)편전압이 코팅된 꼭지에 가해지고 반면에 대략500암페어의 아크를 충돌시키어 음극에서 지속하는 하이-편 아크 플라즈마 클리닝(high-bias arc plasma cleaning)을 받게 된다. 클리닝의 지속기간은 대략 5분 이다.

아르곤 가스는 약1 내지 5밀리토르의 압력을 유지하기에 충분한 비율로 유입된다. 약0.1미크론의 평균 두께를 가진 지르코늄의 층이 3분 기간 중에 폴리머질 초벌 코팅된 꼭지에 증착된다. 음극 아크 증착 공정은 약460암페어의 전류를 달성하도록 음극에 D.C.파워를 적용하고, 약2밀리토르로 용기에 압력을 유지하도록 용기 내로 아르곤 가스를 유입하고, 그리고 상술된 행성모양으로 꼭지를 회전하는 동작을 포함한다.

지르코늄 층이 산화 지르코늄이 포함된 보호 장식성 색상 층에 증착되며, 여기서 산소함량은 약8 내지 약18원자%이고, 지르코늄 층에 증착된다. 아르곤 가스의 유량은 약250sccm으로 지속되고 그리고 산소는 약50sccm의 유량으로 유입되며, 반면에 아크 방출은 대략460암페어로 지속된다. 아르곤과 산소의 흐름은 약40분 동안 지속된다. 색상 층의 두께는 약3500-4500Å이다. 이러한 색상 층이 증착된 후에, 아르곤 가스의 흐름은 마감되고 그리고 산소 가스의 흐름은 약500sccm까지 증가되며, 반면에 전류 흐름은 지속된다. 이러한 수준에서의 산소의 흐름은 약0.5분 동안 지속된다. 대략 화학량론적 산소함량을 가진 산화 지르코늄 층은 약40-100Å의 두께를 가지고 형성된다. 아크는 소멸되고, 진공실이 통기되어, 코팅 물품이 제거된다.

Claims (15)

1. 스테인리스강의 외관을 가진 다층 코팅이 그 표면의 적어도 일 부분을 이루고 있는 피복체에 있어서, 상기 피복체는:

   폴리머질 층과; 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물을 함유한 색상 층을 포함하며; 상기 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물의 산소함량은 부화학량론(substoichiometric) 인 것을 특징으로 하는 피복체.
2. 제1항에 있어서, 상기 부화학량론 산소함량은 약5원자% 내지 약25원자% 인 것을 특징으로 하는 피복체.
3. 제2항에 있어서, 상기 부화학량론 산소함량은 약8원자% 내지 약18원자% 인 것을 특징으로 하는 피복체.
4. 제1항에 있어서, 내화금속 또는 내화금속 합금이 포함된 충돌 층은 상기 색상 층과 상기 폴리머질 층 사이에 있는 것을 특징으로 하는 피복체.
5. 제4항에 있어서, 대략 화학량론 산소함량을 가진 내화금속 산화물 또는 내화금속 산화물이 포함된 층은 색상 층 위에 있는 것을 특징으로 하는 피복체.
6. 제4항에 있어서, 내화금속 또는 내화금속 합금, 산소 및 질소로 이루어진 반응 생성물이 포함된 층이 색상 층 위에 있는 것을 특징으로 하는 피복체.
7. 제1항에 있어서, 대략 화학량론 산소함량을 가진 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물이 포함된 층은 상기 색상 층 위에 있는 것을 특징으로 하는 피복체.
8. 제1항에 있어서, 내화금속 또는 내화금속 합금, 산소 및 질소로 이루어진 반응 생성물이 포함된 층은 색상 층 위에 있는 것을 특징으로 하는 피복체.
9. 제1항에 있어서, 폴리머질 층이 에폭시 우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복체.
10. 스테인리스강의 색상을 가진 다층 코팅이 그 표면의 적어도 일 부분을 이루고 있는 피복체에 있어서, 상기 피복체는:

    물품의 표면 위에 있는 폴리머질 층과; 적어도 일 전기도금된 층 위에 약5 내지 약25원자%의 부화학량론 산소함량을 가진 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물을 함유한 색상 층과; 상기 색상 층 위에 대략 부화학량론 산소함량을 가진 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복체.
11. 제10항에 있어서, 상기 부화학량론 산소함량은 약8원자% 내지 약18원자% 인 것을 특징으로 하는 피복체.
12. 제10항에 있어서, 내화금속 또는 내화금속 합금이 포함된 층은 상기 색상 층과 적어도 일 전기도금 층 사이에 있는 것을 특징으로 하는 피복체.
13. 제12항에 있어서, 상기 폴리머질 층은 에폭시 우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복체.
14. 제10항에 있어서, 내화금속 또는 내화금속 합금, 산소 및 질소의 반응 생성물을 포함하는 층은 색상 층 위에 있는 것을 특징으로 하는 피복체.
15. 제10항에 있어서, 대략적 부화학량론 산소함량을 가진 내화금속 산화물 또는 내화금속 합금 산화물이 포함된 층은 색상 층 위에 있는 것을 특징으로 하는 피복체.