KR20040025275A - 표면에 ＴｉＮ층을 갖는 주방용품의 제조방법 - Google Patents

표면에 ＴｉＮ층을 갖는 주방용품의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면에 TiN층을 갖는 주방용품의 제조방법으로서, Al, STS, Al/STS 클래드재 등 모재의 내면 또는 양면에 TiN층을 형성하여 논스틱(non-stick)성, 내마모성 등 제반 특성을 향상시킬뿐만 아니라, 제품의 외관을 미려하게 할 수 있다. 또한 TiN외에 TiC, TiO2등을 첨가하여 푸른색 등 다양한 색상을 낼 수 있다.

Description

표면에 ＴｉＮ층을 갖는 주방용품의 제조방법{Method for Manufacturing Kitchen-utensils having TiN layer on surface}
본 발명은 표면에 TiN층을 갖는 주방용품의 제조방법에 관한 것으로, 특히 금속재를 모재로하고 그 표면에 TiN층이 형성된 주방용품에 관한 것이다.
냄비, 밥솥, 프라이 팬 등과 같은, 주방용품에 대한 고급화는 무엇보다도 그의 원자재인 금속판재 자체의 품질향상을 강력히 요구한다. 그 일환으로 다양한 형태의 클래드 판재가 개발되어 사용되고 있다. 이를테면, 기존에는 주로 단독으로 사용되어 왔던 알루미늄(Al)이나 스테인레스(STS)가 내식성 부족과 열전도성 부족이라는 각각의 단점을 보완하기 위해 Al/STS 또는 STS/Al/STS 형태로 클래딩(cladding)되는 것이 그것이다.
그러나 이와같은 클래드 판재 역시 주방용품으로 사용되기에는 금속재의 근본적인 단점인 '음식이 눌러 붙는' 문제로부터 자유롭지 못한다.
이를 해결하기 위해, 상술한 금속 판재에 테프론이나 산화물을 코팅하여 표면에 이른바 논-스틱(non-stick) 특성을 부여하는 것이 일반적이다.
그런데 상술한 테프론이나 산화물과 같은 코팅재는 사용 시간이 지남에 따라 쉽게 벗겨진다. 그 용도상 문지름이 수없이 반복되어야 하는 주방용품에 대한 코팅재로서, 쉽게 벗겨진다는 것은 치명적인 약점이며, 이는 나아가서 주방용품의 수명까지 단축시키게 된다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 내식성, 논-스틱성, 내마모성 등 주방용품을 위한 제반 특성을 구비한, 표면에 TiN층을 갖는 주방용품의 제조방법을 제공하는 목적을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 표면에 TiN층을 갖는 주방용품의 제조방법의 바람직한 제 1실시예로 제조된 주방용품을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 표면에 TiN층을 갖는 주방용품의 제조방법의 바람직한 제2실시예로 제조된 주방용품을 나타내는 도면.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 표면에 TiN층을 갖는 주방용품의 제조방법으로서: 금속 모재를 준비하는 단계; 및 모재의 일면 또는 양면에 TiN층을 형성하는 단계를 포함한다.
여기에서 금속 모재는, Al재, STS재, 및 적어도 Al과 STS를 포함하는 클래드재 중의 하나일 수 있다.
또한, 금속 모재는 주방용품 형상으로 가공된 상태이거나, 가공전의 판재 형태일 수 있다.
TiN층의 형성은, TiN를 진공증착 또는 스퍼터링증착으로 형성할 수 있다. 이경우, 진공증착 및 스퍼터링증착에는 TiN 외에 TiO2또는 TiC를 추가로 더 포함할 수 있다.
또한, TiN층의 형성은, 금속 모재의 일면 또는 양면에 Ti판재를 클래딩하여 Ti층을 형성하는 단계; 및 Ti층을 질화처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, Ti층의 질화처리는, 그 전에 모재와 Ti층으로된 클래딩 판재를 주방용품 형상으로 가공한 다음에 질화처리를 수행할 수 있다.
실시예에 대한 기술에 앞서 본 발명을 간략히 설명하면, 금속 판재에 TiN 표면층을 형성하는 방법은 두 가지로 대별할 수 있다. 첫번째는 진공증착 또는 스퍼터링증착 등으로 판형태 또는 주방용품형상의 모재 표면에 TiN 층을 직접 형성하는 방법이고, 두번째는 우선 판형태의 모재 표면에 Ti판재를 클래드 접합한 다음, 이를 주방용품 형상으로 가공한 후, Ti층을 질화시켜서 TiN층을 형성하는 방법이다.
한편 TiN은 내식성, 논스틱 특성, 내마모성 등 제반 성질이 뛰어나며, 황금색으로 고급스럽고 매혹적인 외관을 갖고 있다. 특히 열이나 부식적인 분위기에서도 안정성이 뛰어나고 무해하여 수술용 도구나 임플란트 및 음식에 접촉되는 재료로 미국 식품의약국(FDA)의 요건을 충족하고 있다.
이하, 본 발명에 따른 주방용품용 금속 판재의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
실시예 1
도 1은 본 발명에 따른 표면에 TiN층을 갖는 주방용품의 제조방법의 바람직한 제 1실시예로 제조된 주방용품을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예의 방법으로 제조된 냄비(10)는 STS(12)/Al(11)/STS(12)으로 클래딩된 모재의 표면에 TiN층(13)이 증착 형성된 구조이다.
본 명세서에서 사용된 '금속 모재'의 의미는 일면 또는 양면인 표면에 TiN 층이 형성되기 전의, 금속 판재 및 그 판재로 주방용품 형상으로 가공된 형태를 모두를 의미한다. 물론 금속 판재는 Al, STS, 및 적어도 Al과 STS를 포함하는 클래드 판재 등 주방용품을 만드는 금속 원자재를 모두 포함한다. 또한, 본 발명의 명칭 및 상세한 설명에서 사용된 '주방용품'은 가정용 및 업소용을 모두 포함하는 의미이다. 이를테면, 음식점에서의 밥솥, 그릇 등 각종 용기들과, 석쇠, 불판 등과 같은 고기 조리 도구 등도 포함한다.
본 실시예에서는 STS(12)/Al(11)/STS(12)의 3겹으로 클래딩된 금속판재를 냄비 형상으로 가공하였다. 이경우에, 이미 언급한 바와 같이 모재는 냄비 형상으로 가공된 형태이다.
이어, 이를 진공 챔버에 넣고, 챔버를 바람직하게는 약 10-2Torr정도로 유지하면서 전자빔 가열방식으로 바람직하게는 약 30분 정도 증착을 실시하였다.
그 결과 표면에 대략 0.3㎛ 정도의 두께를 갖는 치밀성이 우수한 TiN 층이형성되었음을 확인하였다. 이렇게 형성된 TiN 층은 미려한 황금색을 나타내었다.
또한, 증착 공정에서 TiN 이외에 TiO2나 TiC를 적절히 첨가하여 증착시키면 황금색이외에 푸른색 등 다양한 색상을 얻을 수 있다. 바람직하게는, TiO2와 TiC의 첨가비율은 얻고자 하는 색상에 맞춰 조절될 수 있다.
또한, TiN층이 증착되는 부위는 공지의 다양한 마스킹(masking) 기술로 원하는 대로 선택할 수 있다. 이를테면, 내면에만 TiN 층 등을 형성하고자 할 경우에는 내면 외의 부위는 테잎, 필름 등 마스크 재로 가린 상태에서 증착 공정을 실시하면 된다.
실시예 2
도 2는 본 발명에 따른 표면에 TiN층을 갖는 주방용품의 제조방법의 바람직한 제2실시예로 제조된 주방용품을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2실시예의 방법으로 제조된 냄비(20)는 Al(21)/STS(22)으로 클래딩된 모재의 표면에 TiN층(23)이 증착 형성된 구조이다. 마찬가지로, 여기에서 사용된 모재는 상기 실시예1에서 설명한 바와 같다.
따라서, 먼저 Al/STS 클래드 판재에 클래드 접합하여 Ti/Al/STS 클래드 판재를 제조한 후, 딥 드로잉하여 냄비의 형상으로 제조하였다.
이어, 이를 챔버에 넣고 가스질화법으로 Ti층을 질화처리하였다. 즉, 질화처리는 NH3와 N2의 분위기와 약 540℃에서 약 1시간 가열하였다.
그 결과, 표면에 약 0.5㎛ 두께의 TiN 코팅층을 얻을 수 있었다.
적용할 수 있는 질화방법으로는 가스질화법 이외에도 염욕질화법, 이온질화법 등이 있다.
또한, 상기 제1실시예와 마찬가지로 본 실시예서도 공지의 마스킹 기술을 이용하여 질화처리되는 부위를 선택적으로 할 수 있다.
또한, 본 실시예의 질화처리는 Ti층 전부 또는 일부를 선택적으로 행할 수 있다.
주방용품의 표면에 TiN층을 형성함으로써, 내식성, 논-스틱성, 내마모성 등 주방용품을 위한 제반 특성이 뛰어날 뿐만아니라, 제품의 외관을 미려하게 하는 효과가 있다. 또한, 황금색외에 매혹적인 다양한 색상을 나타낼 수 있음으로써 상품성을 높힐 수 있다.

Claims (8)

  1. 표면에 TiN층을 갖는 주방용품의 제조방법으로서:
    금속 모재를 준비하는 단계; 및
    상기 모재의 일면 또는 양면에 TiN층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 모재는, Al재, STS재, 및 적어도 Al과 STS를 포함하는 클래드재 중의 하나인 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 모재는 주방용품 형상으로 가공된 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 TiN층의 형성은, TiN를 진공증착 또는 스퍼터링증착으로 형성하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 진공증착 및 스퍼터링증착에는 상기 TiN 외에 TiO2또는 TiC를 추가로더 포함하는 방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 모재는 주방용품 형상으로 가공되기 전의 판재인 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 TiN층의 형성은,
    상기 모재의 일면 또는 양면에 Ti판재를 클래딩하여 Ti층을 형성하는 단계; 및
    상기 Ti층을 질화처리하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 Ti층의 질화처리는, 그 전에 상기 모재와 상기 Ti층으로된 클래딩 판재를 주방용품 형상으로 가공한 다음에 수행하는 방법.
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