KR20030019567A - 피복체 - Google Patents

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KR20030019567A
KR20030019567A KR10-2003-7000417A KR20037000417A KR20030019567A KR 20030019567 A KR20030019567 A KR 20030019567A KR 20037000417 A KR20037000417 A KR 20037000417A KR 20030019567 A KR20030019567 A KR 20030019567A
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KR
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resistant metal
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nickel
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KR10-2003-7000417A
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English (en)
Inventor
존트패트릭비.
라이프제임스에스.
첸구오쿤
Original Assignee
마스코 코포레이션 오브 인디아나
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Publication date
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Abstract

물품은 내긁힘성, 내마모성, 내부식성 및 향상된 내화학성과 내산화성을 가진 다층 코팅작업으로 피복 된다. 코팅부는 물품 표면 위에 층의 전기도금된 층, 전기도금된 층(들) 위에 내열성 금속 또는 내열성 금속합금 스트라이크 층, 및 스트라이크 층 위에 내열성 금속 산화물 또는 내열성 금속합금 산화물을 함유한 보호성 층을 포함한다.

Description

피복체{COATED ARTICLE}
현재, 통상적으로, 먼저, 물품의 표면을 고 광택으로 무두질(buff)하여 폴리싱(polish) 하고, 다음 아크릴, 우레탄, 에폭시 등을 함유하는 일 물질의 보호성 유기 코팅처리를 상기 폴리싱 표면에 가하여 이루어진, 수도꼭지, 수도꼭지 장식쇠, 도어 손잡이, 도어 핸들, 도어 장식쇠 등과 같은 다양한 황동 물품이 만들어 진다. 이러한 시스템은 무두질과 폴리싱 작업이, 특히 만일 물품이 복잡한 형태인 경우에는 노동 집중적이라는 결함이 있다. 또한, 공지된 유기적인 코팅작업은 항상 필요한 만큼의 내구성이 있지 않으며, 산성물질에 의한 침식을 받기가 용이한 것이다. 따라서, 황동 물품, 또는 플라스틱, 세라믹, 또는 금속성의 어느 하나인 실질적으로 다른 물품에는, 내구성, 내마모성 및, 내부식성의 물품을 제공하는 코팅처리가 이루어져야 진실로 유익한 것이 된다. 다층 코팅을 내구성과, 내마모성과, 내부식성을 제공하는 물품에 적용하는 기술은 공지된 기술이다. 이러한 다층 코팅은 지르코늄 질화물 또는 티타늄 질화물과 같은 내열성 금속 질화물로 이루어진 장식 보호성 색상층을 구비한다. 이러한 색상층은, 이것이 지르코늄 질화물일 때에, 황동색을 나타내고, 그리고 티타늄 질화물일 때에는, 황금색을 나타낸다.
특히, 미국특허 5,922,478호; 6,033,790호; 및 5,654,108호는 폴리시 처리된 황동과 같은 장식성 색상을 가진 물품을 제공하고 그리고 내구성, 내마모성, 및 내부식성을 제공하는 보호성 코팅을 기술하였다. 만일 보호성 코팅이 지르코늄 질화물 또는 티타늄 질화물을 함유하는 코팅과 동일한 성질을 대체로 제공하고 추가적으로, 향상된 내화학성과 내산화성을 제공하며 그리고, 황동색상 또는 황금색상으로 채색되지 않는다면, 매우 유익한 것이 될 것이다. 본 발명은 상기와 같은 코팅을 제공하는 것이다.
본 발명은 다층 보호성 코팅처리된 피복체에 관한 것이다.
도1은 기층의 표면 위에 반-광택 니켈층, 반-광택 니켈층 위에 광택 니켈층,그리고 광택 니켈층 위에 내열성 금속 산화물 또는 내열성 금속합금 산화물 층을 가진 기층의 일부분을 척도를 무시하고 단면으로 나타낸 도면이다.
도2는, 반-광택 니켈층에 광택 니켈층이 없으며, 반-광택 니켈층에 크롬층이 있으며, 크롬층에 내열금속 또는 내열금속합금 스트라이크 층과 스트라이크 층에 내열 금속 산화물 또는 내열 금속합금 산화물 층이 있는 것을 제외하고는 도1과 유사한 도면이다.
도3은, 물품면에 구리 층(copper layer)이 있고, 구리 층에 반-광택 니켈층이 있고, 반-광택 니켈층에 광택 니켈층이 있고, 광택 니켈층에 크롬층이 있고, 크롬층에 내열금속 또는 내열금속합금 스트라이크 층이 있고, 스트라이크 층 위에 내열 금속산화물 또는 내열 금속합금 산화물 층이 있고, 그리고 내열 금속 산화물 또는 내열 금속합금 산화물 층 위에 내열 금속 산소-질화물 또는 내열 금속합금 산소-질화물 층이 있는 것을 제외하고는 도1과 유사한 도면이다.
본 발명은 그 표면의 적어도 일부분에 증착되는 장식 보호성 다층 코팅부를 가진 플라스틱, 세라믹 또는 금속성 물품과 같은 피복체에 관한 것이다. 특정하게는, 본 발명은 임의적인 특정 타입의 물질로 이루어진 복합 겹층이 그 표면 위에 증착되어지는, 스테인리스강, 알루미늄, 황동 또는 아연과 같은 금속성 물품 또는 기층에 관한 것이다. 상기 코팅은 내부식성, 내구성, 내마모성, 및 향상된 내화학성과 내산화성을 제공한다.
상기 물품은 적어도 일 전기도금된 층이 그 표면 위에 증착되어져 있는 것이다. 전기도금된 층의 정상부에는 1개 이상의 증기증착된 층이 물리적 증기증착과 같은 증기증착으로 증착 된다. 특정적으로는, 내열성 금속 산화물 또는 내열성 금속합금 산화물을 함유하는 보호성 층이 전기도금된 층 위에 배치된다.
물품 또는 기층(12)은 임의적인 물질을 함유하며, 그 위에 예를 들어 ABS, 폴리오레핀, 폴리비닐크로라이드, 및 페놀포름알데히드와 같은 플라스틱, 세라믹, 금속, 또는 금속합금과 같은 것이 도금층에 적용된다. 일 실시예에서, 구리, 강(steel), 황동, 아연, 알루미늄, 니켈합금 등과 같은 금속 또는 금속합금을 함유한다.
도1 내지 도3을 참고로 설명되는 본원 발명에서, 제1층 또는 제1열의 층이 전기도금과 같은 도금에 의해 물품의 표면에 적용된다. 제2열의 층은 증기증착에의해 전기도금층(들)의 표면에 적용된다. 전기도금층은 특히 물품의 표면을 수평으로 하는 초벌 피복부(basecoat)로서 역활을 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 니켈층(13)이 물품의 표면에 증착 형성될 수 있다. 니켈층은 예를 들어 광택 니켈, 반-광택 니켈, 새턴(satin) 니켈 등을 도금하여 증착되는 임의적인 종래 니켈로 이루어질 수 있다. 니켈층(13)은 종래 널리 공지된 전기도금 공정으로 기층(12)의 표면의 적어도 일부분에 증착될 수 있다. 상기 공정은 도금용액으로서 예를 들어 와트 욕조(Watts bath)와 같은 종래 전기도금 욕조를 사용하는 과정을 구비한다. 일반적으로, 상기 욕조는 물에 용해되는 니켈 황산염, 니켈 염화물, 및 붕산을 함유한다. 모든 염화물, 황산염, 및 불소붕산염 도금용액도 사용된다. 이러한 욕조는 선택적으로, 수준 작용제(leveling agents), 광택제, 등과 같은 다수의 널리 공지된 종래 사용된 합성물을 포함한다. 거울과 같은 광택 니켈층을 생성하기 위해서는, 클레스I로부터의 적어도 일 광택제와 클레스II로부터의 적어도 일 광택제가 도금용액에 첨가된다. 클레스I의 광택제는 황을 함유한 유기 화합물이다. 클레스II의 광택제는 황을 함유하지 않은 유기 화합물이다. 클레스II의 광택제는 또한 수평면이게 하고, 황-함유 클레스I의 광택제 없이 도금욕조에 첨가되면, 반-광택 니켈 증착을 초래한다. 이러한 클레스I의 광택제는 알킬 나프타렌과 벤젠 슬폰산, 벤젠 및 나프타렌 2-와 3-슬폰산, 벤젠과 나프타렌 술폰아미드, 및 사카린, 비닐 과 알릴 술폰아미드 및 술폰산과 같은 슬폰아미드를 구비한다. 클레스II의 광택제는 일반적으로 예를 들어, 아세틸렌 또는 에틸렌 알코올, 에톡실레이트와 프로폭실레이트 아세틸렌 알코올, 코우마린, 및 알데히드와 같은 비소결된 유기성 물질이다. 상기 클레스I과 클레스II의 광택제는 당분야의 기술인에게는 널리 공지된 것으로 용이하게 상용될 수 있는 것이다. 이러한 사실에 대한 설명은 특히, 미국특허 4,421,611호에 기재되어 있다.
니켈 층은 반-광택 니켈, 새턴 니켈 또는 광택 니켈과 같은 모놀리스 층을 포함하거나, 또는 2개 다른 니켈층 예를 들면, 반-광택 니켈을 포함하는 층과 광택 니켈을 포함하는 층을 함유하는 2중 층으로 이루어질 수 있다. 니켈층의 두께는 일반적으로 물품의 표면을 평평하게 하여 향상된 내부식성을 제공하는데 유효한 두께 이다. 이러한 두께는 일반적으로 약2.5㎛에서 양호하게는 약4㎛ 부터 약90㎛에 이르는 범위에 있다.
니켈층이 기층에 증착되기 전에 당 기술분야에서 널리 공지된 바와 같이, 기층은 종래 널리 공지된 산성 욕조에 배치되어 산성 활성화(acid activation)를 받게 된다.
도1에 도시된 실시예에서는, 니켈층(13)이 2개 다른 니켈층(14,16)으로 활성적으로 포함된다. 층(14)이 반-광택 니켈을 포함하는 반면에, 층(16)은 광택 니켈을 포함한다. 이러한 2중 니켈 증착이 하부 기층에 향상된 부식 보호성을 제공한다. 반-광택, 무-황 평판(14)은 기층(12)의 표면 위에 바로, 종래 전기도금 공정에 의해 증착된다. 다음, 반-광택 니켈층(14)을 함유하는 기층(12)이 광택 니켈 도금 욕조에 배치되고 그리고 광택 니켈층(16)이 반-광택 니켈층(14)에 증착된다.
반-광택 니켈층과 광택 니켈층의 두께는 물품면을 수평면으로 하고 향상된 부식 보호성을 제공하기에 적어도 유효한 두께 이다. 일반적으로, 반-광택 니켈층의 두께는 적어도 약1.25㎛이고, 양호하게는 적어도 약2.5㎛이고, 그리고 더욱 양호하게는 적어도 약3.5㎛이다. 상부 두께의 제한은 일반적으로 결정적으로 중요한 것이 아니므로 비용과 같은 면을 부차적으로 고려하여 정해진다. 일반적으로, 약40㎛의 두께, 양호하게는 약25㎛의 두께, 그리고 더욱 양호하게는 약20㎛ 정도의 두께를 초과하지 않아야 한다. 일반적으로 광택 니켈층(16)은 적어도 약1.2㎛의 두께를 가지며, 양호하게는 적어도 약3㎛의 두께를 가지고, 더욱 양호하게는 적어도 약6㎛의 두께를 가진다. 광택 니켈층의 상부 두께범위는 결정적으로 중요한 것이 아니기에, 일반적으로 비용과 같은 면을 고려하여 제어된다. 그러나 일반적으로, 약60㎛의 두께, 양호하게는 약50㎛의 두께, 그리고 더욱 양호하게는 약40㎛의 두께를 초과하지 않는다. 광택 니켈층(16)은 또한 기층에 불충분하게 커버 또는 채워지는 성질을 가진 수평면 층으로서의 기능을 한다.
도2와 도3에서 설명되는 바와 같은 일 실시예에서, 1개 이상의 추가 전기도금층(21)이 증기증착층과 니켈층(13) 사이에 배치된다. 이러한 추가성 전기도금층은, 제한적이지 않은 예로서, 크롬, 주석-니켈합금 등을 구비한다. 층(21)이 크롬을 포함하면, 종래 널리 공지된 크롬 전기도금 기술로 니켈층(13)에 증착된다. 다양한 크롬 도금욕조에 관련한 기술이 모두 본원에 참고로 기술된, 브라쟈르드(Brassard)의 "장식성 전기도금-변위공정"(금속 마감작업, pp.105-108,1988년6월); 자키(Zaki)의 "크롬 도금", PF Directory, pp.146-160; 미국특허 4,460,438호 및 3,234,396호 및 4,093,522호에 기재되어있다.
크롬도금 욕조는 널리 공지된 상용적인 것을 활용한다. 일반적인 크롬 도금욕조는 그 안에 크롬 산 또는 염과, 황산염 또는 플루오르화물과 같은 촉매 이온을 함유한다. 촉매이온은 황산 또는 그 염과 플루오실리카 산에 의해 제공된다. 욕조는 약112℉-116℉의 온도에서 동작할 수 있다. 일반적으로 크롬 도금에서는 약5 내지 9볼트에서 약150암페어/ft"의 전류밀도가 활용된다.
일반적으로 크롬층은 적어도 약0.05㎛의 두께를 가지며, 양호하게는 적어도 약0.12㎛의 두께를 가지고, 그리고 더욱 양호하게는 적어도 약0.2㎛의 두께를 가진다. 일반적으로 두께의 상부 범위는 결정적으로 중요한 것이 아니기에, 비용과 같은 부차적인 면을 고려하여 정해진다. 그러나 일반적으로, 크롬층의 두께는 약1.5㎛의 두께, 양호하게는 약1.2㎛의 두께, 그리고 더욱 양호하게는 약1㎛의 두께를 초과하지 않아야 한다.
크롬을 포함하는 층(21) 대신에, 니켈과 주석의 합금인 주석-니켈 합금을 포함할 수 있다. 주석-니켈 합금층은 종래 널리 공지된 주석-니켈 전기도금 공정에 의해 기층의 표면 위에 증착된다. 이러한 처리와 도금욕조는 종래 널리 공지된 것이며, 특히 본원에 참고로서 기재된 미국특허 4,033,835호; 4,049,508호; 3,887,444호; 3,772,168호 및 3,940,319호에 개재되어 있다.
주석-니켈 합금층은 양호하게 약60-70중량% 주석과 약30-40중량% 니켈을 포함하며, 보다 양호하게는 원자조성 SnNi로 나타나는 약65%주석과 35%니켈을 포함한다. 도금욕조는 충분한 량의 니켈과 주석을 함유하여 상술된 조성의 주석-니켈 합금을 제공한다.
상용적인 주석-니켈 도금공정은 본원에 참고로서 기재된 1994년 10월 30일니콜로이(NiColloy)의 기술정보지에 기술된 ATOTECH에서 활용할 수 있는 NiColloyTM공정 이다.
일반적으로 주석-니켈 합금층(21)의 두께는 적어도 약0.25㎛의 두께이며, 양호하게는 적어도 약0.5㎛의 두께, 그리고 더욱 양호하게는 적어도 약1.2㎛의 두께이다. 상부 두께범위는 결정적으로 중요한 것이 아니기에, 일반적으로 경제성을 고려하여 정해진다. 일반적으로, 약50㎛의 두께, 양호하게는 약25㎛의 두께, 그리고 더욱 양호하게는 약15㎛의 두께를 초과하지 않아야 한다.
다른 실시예에서는, 도3에 도시한 바와 같이, 전기도금층이 물품면(12)에 증착된 구리층(들)(20)과, 구리층(20)위에 니켈층(들)(13)과, 니켈층(13)위에 크롬층(21)을 포함한다.
이번 실시예에서는 구리 층(들)(21)이 종래 널리공지된 구리 전기도금 공정으로 물품면의 적어도 일부분에 증착된다. 구리 전기도금 공정과 구리 전기도금 욕조는 당 기술분야에서 종래 널리 공지된 것이다. 이들은 산성 구리와 알칼리성 구리로 이루어진 전기도금을 구비한다. 이들은 특히 본원에 그 기재내용이 참고로서 기술된 미국특허 3,725,220호; 3,769,179호; 3,923,613호; 4,242,181호 및; 4,877,450호에 기술되어 있다.
양호한 구리 층(21)은 알칼리성 구리와 산성 구리로부터 선택된다. 구리층은 모놀리스로 이루어지며 알칼리성 구리 또는 산성 구리와 같은 일 타입의 구리로 구성되거나 또는 산성 구리를 함유하는 층과 알칼리성 구리를 함유하는 층과 같이2개의 다른 구리층을 포함할 수 있는 것이다.
구리 층의 두께는 일반적으로 적어도 약2.5미크론, 양호하게는 적어도 약4미크론 에서 약100미크론, 양호하게는 약50미크론 까지의 범위에 있다.
2중 구리 층이 예를 들어 알칼리성 구리 층과 산성 구리 층을 함유하고 주어지면, 알칼리성 구리 층의 두께는 일반적으로 적어도 약1미크론 이며, 양호하게는 적어도 약2미크론 이다. 상부 두께범위는 일반적으로 결정적으로 중요한 것이 아니다. 일반적으로 약40미크론, 양호하게는 약25미크론의 두께를 초과하지 않아야 한다. 산성 구리 층의 두께는 일반적으로 적어도 약10미크론, 양호하게는 적어도 약20미크론 이다. 상부 두께범위는 일반적으로 결정적으로 중요한 것이 아니다. 일반적으로 약40미크론, 양호하게는 약25미크론의 두께를 초과하지 않아야 한다.
니켈 층(13)은 종래 널리 공지된 전기도금 공정으로 구리 층(21)의 표면에 증착된다. 상기 공정은 상술한 바와 같다.
상술된 실시예에서, 니켈 층(13)은 반-광택 니켈 또는 광택 니켈과 같은 모놀리스의 층을 포함하거나 또는, 예를 들어 반-광택 니켈(14)을 포함하는 층과 광택 니켈(16)을 포함하는 층과 같이 2개의 다른 니켈층을 함유하는 2중 층이 될 수 있다.
크롬을 포함하는 층(21)은 니켈 층(13), 양호하게는 광택 니켈 층(16) 위에 증착된다. 크롬 층(21)은 종래 널리 공지된 크롬 전기도금 기술로 층(16)에 증착된다.
도3에 도시된 바와 같은 다른 실시예에서는, 반-광택 니켈 층(14)이 물품의표면에 증착되고 그리고 크롬 층(21)이 반-광택 니켈 층에 증착된다.
전기도금 층(들) 위에는, 내열성 금속 산화물 또는 내열성 금속합금 산화물을 포함하는 보호성 층(32)이, 물리적 증기증착과 화학적 증기증착과 같은 증기증착으로 증착된다.
내열성 금속 산화물을 포함하는 내열성 금속은 지르코늄, 티타늄, 하프늄 등이 있으며, 양호하게는 지르코늄, 티타늄, 또는 하프늄 이다. 지르코늄-티타늄 합금, 지르코늄-하프늄 합금, 티타늄-하프늄 합금, 등과 같은 내열성 금속합금도, 산화물을 형성하는데 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 상기 산화물은 지르코늄-티타늄 합금 산화물을 구비할 수 있다.
상기 보호성 층(32)의 두께는 내마모성, 내긁힘성, 내구성, 및 향상된 내화학성과 내산화성을 제공하기에 적어도 유효한 두께 이다. 이러한 두께는 일반적으로 적어도 약1,000Å 이며, 양호하게는 적어도 약1,500Å 이고, 그리고 더욱 양호하게는 적어도 약2,500Å 이다. 상부 두께 범위는 일반적으로 결정적으로 중요한 것이 아니며, 비용과 같은 부차적인 면을 고려하여 정해진다. 일반적으로 약0.75㎛, 양호하게는 약0.5㎛의 두께를 초과하지 않아야 한다.
층(32)을 증착하는 일 방법에는 반응성 스퍼터링 또는 반응성 음극 아크 증발을 활용하는 물리적 증발증착에 의한 방법이 있다. 반응성 음극 아크 증발과 반응성 스퍼터링은 일반전으로 반응성 가스가 물체제거 타겟 물질과 반응하는 실(室) 내로 도입되는 것을 제외하고는 통상의 스퍼터링과 음극 아크 증발과 유사한 것이다. 따라서, 층(32)이 지르코늄 산화물을 포함하는 경우에는, 음극이 지르코늄을포함하고 그리고 산소는 실(室) 내로 도입되는 반응성 가스 이다.
보호성 층(32)에 더하여, 부가적인 증기증착 층이 제공된다. 상기 부가적인 증기증착 층은 내열성 금속 또는 내열성 금속합금을 포함하는 층을 구비한다. 내열성 금속은 하프늄, 탄탈늄, 지르코늄 및 티타늄을 구비한다. 내열성 금속합금은 지르코늄-티타늄 합금, 지르코늄-하프늄 합금 및, 티타늄-하프늄 합금을 구비한다. 일반적으로, 내열성 금속 층 또는 내열성 금속합금 층(31)은 특히, 전기도금 층에 대한 색상층의 부착을 향상하는 스트라이크 층으로서 기능을 한다. 도2와 도3에서 설명되는 바와 같이, 내열성 금속 또는 내열성 금속합금 스트라이크 층(31)은 일반적으로 보호성 층(32)과 상부 전기도금 층의 층간(層間)에 배치된다. 층(31)은, 층(31)이 스트라이크 층으로서 기능을 하는데 적어도 유효한 두께를 가진다. 일반적으로, 이러한 두께는 적어도 약60Å 이며, 양호하게는 적어도 약120Å 이고, 그리고 더욱 양호하게는 적어도 약250Å 이다. 상부 두께 범위는 일반적으로 결정적으로 중요한 것이 아니며, 비용과 같은 부차적인 면을 고려하여 정해진다. 그러나, 일반적으로 층(31)은 약1.2㎛, 양호하게는 약0.5㎛, 더욱 양호하게는 약0.25㎛의 두께보다 더 두껍게 되지 않아야 한다.
내열성 금속 또는 내열성 금속합금 층(31)은 음극 아크 증발(CAE:cathodic arc evaporation) 또는 스퍼터링과 같은 물리적 증기증착 기술을 구비하는 종래 널리 공지된 증기증착 기술로 증착된다. 스퍼터링 기술과 장비는 특히, 모두 본원에 참고로서 기재된, J. 보쎈(Vossen) 과 W.케른(Kern)의 1991년 아카데믹 출판 "박막 처리II"; R.박스먼(Boxman) 등의 1995년 노이스 출판 "진공아크 과학과 기술편람"; 미국특허 4,162,954호와 4,591,418호에 기재되어 있다.
요약하면, 스퍼터링 증착공정에서는, 음극이 있는 내열성 금속(티타늄 또는 지르코늄) 타겟과 기층은 진공실에 배치된다. 진공실 내의 공기는 상기 실이 진공상태를 생성하도록 비워지게 된다. 아르곤과 같은 불활성 가스가 상기 실 내로 도입 된다. 가스 미립자는 이온화 되어, 티타늄 또는 지르코늄 원자를 제거하도록 타겟에 촉진 된다. 다음, 일반적으로 제거된 타겟 물질(dislodged target material)이 기층 위에 피복막에 증착된다.
음극성 아크 증발에서, 대체로 수백 암페어의 전기 아크가 지르코늄 또는 티타늄과 같은 금속 음극의 표면에 부딪치게 된다. 아크는, 그 후에 코팅을 형성하는 기층에서 응축되는 음극 물질을 증발한다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 내열성 금속은 티타늄 또는 지르코늄을, 양호하게는 지르코늄을 포함하고 그리고 내열성 금속합금은 지르코늄-티타늄 합금을 포함한다.
보호성 층(32) 위에는 내열성 금속 또는 내열성 금속합금, 산소 및 질소의 반응 생성물이 포함된 박층(34)이 있다. 내열성 금속 또는 내열성 금속합금, 산소 및 질소의 반응 제품은 일반적으로 내열성 금속 산화물 또는 내열상 금속합금 산화물, 내열성 금속 질화물 또는 내열성 금속합금 질화물 및 내열성 금속 산소-질화물 또는 내열성 금속합금 산소-질화물을 포함한다. 따라서, 예를 들어 지르코늄, 산소 및 질소의 반응 제품에는 지르코늄 산화물, 지르코늄 질화물 및 지르코늄 산소-질화물이 포함된다. 지르코늄 산화물과 지르코늄 질화물 합금을 구비하는 이러한내열성 금속 산화물과 내열성 금속 질화물과 그 준비물과 증착은 종래 널리 공지된 것이며, 그리고 특히 본원에 참고로서 그 기재가 이루어져 있는 미국특허 5,367,285호에 개시되어 있다.
층(34)은 추가적으로 코팅에 대한 향상된 내산화성과, 산 또는 염기와 같은 내화학성을 제공하는데 유효한 것이다. 층(34)은 일반적으로 추가적으로 향상된 내산화성과 내화학성을 제공하는데 적어도 유효한 두께를 가진다. 일반적으로 이러한 두께는 적어도 약10Å 이며, 양호하게는 적어도 약25Å 이고, 그리고 더욱 양호하게는 적어도 약40Å 이다. 일반적으로 층(34)은 약0.10㎛, 양호하게는 약250Å, 그리고 더욱 양호하게는 약100Å보다 더 두껍게 되지 않아야 한다.
본 발명이 보다 용이하게 이해될 수 있도록 다음의 예를 기술한다. 다음의 예는 설명을 목적으로 기술한 것으로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
예1
황동 수도꼭지는 10분동안 약145-200℉의 온도와 8.9-9.2의 pH로 유지되는 표준적으로 널리 공지된 비누, 합성세제, 엉김해체제(defloculants) 등을 함유한 종래 소크 클리너 욕조(soak cleaner bath)에 설치된다. 다음, 황동 수도꼭지는 종래 초음파 알칼리성 클리너 욕조에 설치된다. 초음파 클리너 욕조는 8.9-9.2의 pH를 가지고, 약160-180℉의 온도로 유지되고, 그리고 종래 널리 공지된 비누, 합성세제, 엉김해체제 등을 함유한다. 초음파 클리닝 후에, 수도꼭지는 씻어지고, 약50초 동안 종래 알칼리성 전기 클리너 욕조에 배치 된다. 전기 클리너 욕조는 약140-180℉의 온도로 약10.5-11.5의 pH를 유지하고, 표준적인 종래 합성세제를 함유한다. 다음, 상기 수도꼭지는 씻겨지고 약20초 동안 종래 산성 활성제 욕조에 배치된다. 산성 활성제 욕조는 약2.0-3.0의 pH를 가지며, 대기 온도로 있으며, 그리고 나트륨 플루오르화물 기본 산성염을 함유한다.
다음, 수도꼭지는 씻겨지고 약14분 동안 종래 표준 산성 구리 도금욕조에 배치된다. 산성 구리 도금욕조는 구리 황산염, 황산, 그리고 미량의 염화물을 함유한다. 욕조는 약80℉에서 유지된다. 약10미크론의 평균 두께의 구리 층이 수도꼭지에 증착된다.
다음, 구리로 이루어진 층을 함유하는 수도꼭지는 씻겨지고, 약12분동안 광택 니켈 도금욕조에 배치된다. 광택 니켈 욕조는 일반적으로 약130-150℉의 온도에서 약4.0-4.8의 pH를 유지하고, NiSO4, NiCl2, 붕산 및 광택제를 함유하는 종래 욕조 이다. 약10미크론의 평균 두께로 이루어진 광택 니켈 층은 구리 층에 증착된다. 구리와 광택 니켈 도금된 수도꼭지는 3회 씻겨지고 다음, 약7분 동안 종래 크롬 도금 장비를 사용하는 종래 상용적인 6가 크롬 도금 욕조에 배치된다. 6가 크롬 욕조는 약32온스/갤론의 크롬산을 함유하는 종래의 널리 공지된 욕조이다. 또한, 욕조는 종래 널리 공지된 크롬 도금 첨가제를 함유한다. 상기 욕조는 약112-116℉의 온도로 유지되고, 그리고 혼합된 황산염/플루오르화물 촉매를 활용한다. 크롬산 대 황산염 비는 약200:1 이다. 약0.25미크론의 크롬층이 광택 니켈층의 표면에 증착된다. 수도꼭지는 탈이온수에서 완전하게 씻겨지고 난 후에 건조 된다. 크롬 도금된 수도꼭지는 음극성 아크 증발 도금용기에 배치된다. 용기는 일반적으로 펌프에 의해 퍼내어지게 되는 진공실을 함유한 원통형 포위체 이다. 아르곤 가스와 산소 가스의 소스는 진공실로의 아르곤과 산소의 유량을 변경하는 조정식 밸브에 의해 진공실에 접속된다.
원통형 음극부는 진공실의 중앙에 장착되고 가변형 D.C.파워서플라이의 음성 출력부에 접속된다. 파워 서플라이의 양성측은 진공실 벽에 접속된다. 음극 물질은 지르코늄을 포함한다.
도금된 수도꼭지는 음극의 외측부 둘레에 링에 장착된 스핀들(16)에 설치된다. 각각의 스핀들이 또한 그 자신의 축선 주위를 회전하면서 전체 링은 음극 주위를 회전하여, 각각의 스핀들 주위에 장착된 복합 수도꼭지용 음극에 균일한 노출부를 제공하는 소위 행성동작을 초래한다. 통상적으로, 링은 수 rpm으로 회전하면서, 각각의 스핀들은 링 회전 당 수회의 회전을 한다. 스핀들은 진공실로부터 전기적으로 격리되어 회전식 접촉을 제공하여서, 바이어스 전압(bias voltage)이 코팅 중에 기층에 가해지게 한다.
진공실은 5x10-3밀리바 의 압력으로 진공상태로 되고 약100℃까지 가열된다.
다음, 전기도금된 수도꼭지는 대략500암페어의 아크가 부딪치어 음극에서 유지되면서 약500볼트의 (음성)바이어스 전압이 전기도금된 수도꼭지에 가해지는 바이어스가 높은 아크 플라즈마 클리닝을 받게 된다. 클리닝 지속기간은 약5분 이다.
아르곤 가스의 도입은 약1 내지 5밀리토르의 압력을 유지하기에 충분한 비율로 지속된다. 약0.1미크론의 평균두께를 가지는 지르코늄의 층은 3분 기간 중에전기도금된 수도꼭지에 증착된다. 음극 아크 증착공정은 음극에 D.C.파워를 적용하여 약460암페어의 전류 흐름을 달성하고, 아르곤 가스를 용기 내에 도입하여 약밀리토르로 용기의 압력을 유지하고 그리고, 상술된 행성모양으로 수도꼭지를 회전하는 동작을 포함한다.
지르코늄 층이 증착된 후에, 지르코늄 산화물을 포함하는 보호성 층이 지르코늄 층에 증착된다. 아크 방전이 거의 460암페어로 지속하는 중에, 아르곤 가스의 유량은 약250sccm으로 지속되고 그리고 산소는 약375sccm의 유량으로 도입된다. 아르곤과 산소의 흐름은 약40분 동안 지속된다. 보호성 층의 두께는 약3500-4500Å이다. 아크는 소멸되고, 진공실은 통기되며, 그리고 피복 물품이 제거된다.
상기 실시예는 본 발명을 적절히 설명할 목적으로 기술된 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 발명의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서의 다양한 다른 실시예 및 개조를 이룰 수 있는 것이다.

Claims (14)

  1. 다층 코팅부를 그 표면의 적어도 일부분에 가진 피복체에 있어서, 상기 피복체는:
    적어도 일 전기도금된 층과;
    내열성 금속산화물 또는 내열성 금속합금 산화물을 함유하는 보호성 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복체.
  2. 제1항에 있어서, 내열성 금속 또는 내열성 금속합금을 함유하는 스트라이크 층은, 적어도 일 전기도금된 층과 보호성 층의 중간에 개재되는 것을 특징으로 하는 피복체.
  3. 제2항에 있어서, 내열성 금속 또는 내열성 금속합금, 산소, 및 질소의 반응 생성물을 포함하는 층은 보호성 층 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 피복체.
  4. 제1항에 있어서, 내열성 금속 또는 내열성 금속합금, 산소, 및 질소의 반응 생성물을 포함하는 층은 보호성 층 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 피복체.
  5. 제1항에 있어서, 적어도 일 전기도금 층은 적어도 일 니켈층을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복체.
  6. 제5항에 있어서, 적어도 일 전기도금 층은 크롬 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복체.
  7. 제6항에 있어서, 적어도 일 전기도금 층은 구리 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복체.
  8. 제1항에 있어서, 적어도 일 전기도금 층은 물품 위에 적어도 일 니켈층과 적어도 일 니켈 층 위에 크롬 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복체.
  9. 제1항에 있어서, 전기도금 층은 물품 위에 적어도 일 구리 층, 적어도 일 구리 층 위에 적어도 일 니켈층, 그리고 적어도 일 니켈 층 위에 크롬 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복체.
  10. 향상된 내화학성과 향상된 내산화성을 가진 다층 코팅부를 적어도 그 표면의 일부분에 구비하는 피복체에 있어서, 상기 피복체는:
    물품의 표면 위에 적어도 일 전기도금된 층과;
    내열성 금속산화물 또는 내열성 금속합금 산화물을 함유하는 보호성 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복체.
  11. 제10항에 있어서, 내열성 금속 또는 내열성 금속합금을 함유하는 층은, 적어도 일 전기도금된 층과 보호성 층의 중간에 개재되는 것을 특징으로 하는 피복체.
  12. 제11항에 있어서, 적어도 일 전기도금된 층은 적어도 일 니켈 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복체.
  13. 제12항에 있어서, 크롬 층은 적어도 일 니켈 층 위에 있는 것을 특징으로 하는 피복체.
  14. 제10항에 있어서, 내열성 금속 또는 내열성 금속합금, 산소 및 질소의 반응 생성물을 포함하는 층은, 상기 보호성 층 위에 있는 것을 특징으로 하는 피복체.
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