KR20050042549A - Titanium plasma ion coating method for aluminum series matter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알루미늄계열 소재 티타늄 플라스마 이온코팅방법에 관한 것이다.The present invention relates to a titanium plasma ion coating method of aluminum-based materials.
본 발명은 챔버 내부의 아르곤(Ar)가스와 바이어스전압을 조절하는 이온 세정(Ion clean)법 또는 글로 방전(Glow discharge)법을 이용하여 이온 코팅막 형성 시에 고에너지 특성을 가지는 아르곤가스 입자의 충격에 의하여 알루미늄계열 소재의 표면 오염층을 제거하고 표면에 흡착되는 원소의 표면이동성을 증가시키는 표면 화학변화를 유발하여 표면밀도를 증가시킴으로써, 종래의 표면 박리 현상을 해소하면서 알루미늄계열 소재에 밀착력이 증가된 티타늄질화물(TiN) 코팅막을 형성할 수 있도록 하며,The present invention provides an impact of argon gas particles having high energy characteristics when forming an ion coating layer using an ion clean method or a glow discharge method for controlling an argon gas and a bias voltage in a chamber. By removing the surface contamination layer of the aluminum-based material by causing a surface chemical change to increase the surface mobility of the elements adsorbed on the surface by increasing the surface density, the adhesion to the aluminum-based material is increased while eliminating the conventional surface peeling phenomenon To form a titanium nitride (TiN) coating film,
이에 따라서, 건축분야의 신소재 도입 효과뿐만 아니라 기존에 다양하게 사용되어 온 알루미늄계열 소재의 성질(경도, 강도, 내식성 등)을 향상시킴은 물론, 특히 시공상의 경량화로 인해 인테리어, 건축 내/외장재 등 그 적용 폭을 넓힐 수 있는 장점이 있다.Accordingly, not only the effect of introducing new materials in the construction field, but also improving the properties (hardness, strength, corrosion resistance, etc.) of aluminum-based materials that have been used in various ways, as well as interior, interior / exterior materials, etc. There is an advantage to widen the application range.
Description
본 발명은 건축물 내/외장재 또는 항공기, 자동차, 선박, 철도 등의 각종 부품으로 사용되는 금속재의 이온코팅방법에 관한 것이며, 보다 상세히는 알루미늄계열 소재의 티타늄 플라스마 이온코팅방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ion coating method of a metal material used for various components such as interior / exterior materials of buildings or aircraft, automobiles, ships, railways, etc. More specifically, the present invention relates to a titanium plasma ion coating method of aluminum-based materials.
현재 건축물 내외장재(예컨대, 벽 패널, 천장, 캐노피, 인테리어 소품, 도어, 각종 조형물 등) 또는 항공기, 자동차, 선박, 철도 등의 각종 부품으로 주로 많이 사용되는 스테인리스 또는 알루미늄계열 소재 등과 같은 금속재는 주로 티타늄(Ti) 플라스마 이온코팅법에 의해 그 표면에 코팅막을 형성한다.Metal materials such as stainless steel or aluminum-based materials, which are mainly used for building interior and exterior materials (for example, wall panels, ceilings, canopies, interior accessories, doors, various sculptures, etc.) or various parts of aircraft, automobiles, ships, railways, etc., are mainly titanium. (Ti) A coating film is formed on the surface by plasma ion coating.
또한, 상기 알루미늄계열 소재는 스테인리스에 비해 상대적으로 저가이고 경량이면서 취급이 간편하다는 장점이 있다.In addition, the aluminum-based material has the advantage that it is relatively inexpensive, lightweight and easy to handle compared to stainless steel.
그러나, 종래의 티타늄 플라스마 이온코팅법에 의해 알루미늄계열 소재의 표면에 코팅막을 형성하는 경우, 소재의 표면에 박리 현상이 발생하는 단점이 있기 때문에, 현재에는 종래의 티타늄 플라스마 이온코팅법을 스테인리스 소재에만 국한하여 적용하고 있는 실정이다.However, when the coating film is formed on the surface of the aluminum-based material by the conventional titanium plasma ion coating method, since the peeling phenomenon occurs on the surface of the material, the conventional titanium plasma ion coating method is currently used only for stainless steel materials. It is currently being applied only.
실제로, 종래의 티타늄 플라스마 이온코팅법으로 알루미늄계열 소재의 표면에 코팅막을 형성하는 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.In fact, the process of forming the coating film on the surface of the aluminum-based material by the conventional titanium plasma ion coating method will be described in detail as follows.
도 1과 도 2를 참조하면, 알루미늄계열 소재의 티타늄 플라스마 이온코팅법은 진공펌프(110)에 의해 내부의 진공도가 조절되는 금속재 이온코팅용 챔버(100) 내에서 수행되며, 알루미늄계열 소재의 코팅막을 골드 컬러로 형성하기 위하여 질소(N2)가스를 사용한다.1 and 2, the titanium plasma ion coating method of the aluminum-based material is performed in the metal ion coating chamber 100 in which the degree of vacuum inside is controlled by the vacuum pump 110, the coating film of the aluminum-based material Nitrogen (N 2 ) gas is used to form the gold color.
상기 챔버(100)의 외주면에는 일정한 간격으로 서로 대칭하여 배치된 복수의 아크소스(Arc source;1∼16)가 설치되어 있으며, 각각의 아크소스(1∼16) 근처에는 챔버(100)와 일체형으로 형성되거나 분리형으로 형성되는 가스주입관(도시하지 않음)이 연결되는 가스주입구(120)가 형성되어 있다.The outer circumferential surface of the chamber 100 is provided with a plurality of arc sources (1 to 16) arranged symmetrically with each other at regular intervals, integral with the chamber 100 near each arc source (1 to 16) The gas inlet 120 is formed to be connected to the gas injection pipe (not shown) formed or formed in a separate form.
상기 각각의 아크소스(1∼16)의 단부에는 아크소스(1∼16)의 촉발전극에서 아크가 발생함에 따라서 티타늄 플라스마를 생성하는 티타늄 소재가 부착되어 있다.At the end of each of the arc sources 1-16, a titanium material is attached to generate titanium plasma as an arc is generated at the triggering electrodes of the arc sources 1-16.
상기 챔버(100)의 일측에는 챔버(100) 내부의 샤프트(141)를 회전시키는 회전모터(140)가 설치되어 있고, 타측에는 챔버(100)를 개폐하는 해치(130)가 설치되어 있다.One side of the chamber 100 is provided with a rotary motor 140 for rotating the shaft 141 inside the chamber 100, and the other side is provided with a hatch 130 for opening and closing the chamber 100.
상기 샤프트(141)의 일측 단부는 회전모터(140)와 전기적으로 절연되어 연결되고, 타측 단부에는 바이어스단자(142)가 연결되어 있다.One end of the shaft 141 is electrically insulated from the rotary motor 140, and a bias terminal 142 is connected to the other end of the shaft 141.
상기 샤프트(141)는 외주면을 따라서 일정한 간격으로 배열된 복수의 지그(143)를 구비하고 있으며, 상기 지그(143)들의 종단 상면에는 이온코팅을 위한 알루미늄 판재(200)가 면접하여 고정된다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 삼각형상으로 복수의 지그(143)의 종단 상면에 면접하여 고정되는 3장의 알루미늄 판재(200)는 꼭지점에 해당하는 부분에서 별도의 클립(도시하지 않음)에 의해 서로 지지되어 고정된다.The shaft 141 includes a plurality of jigs 143 arranged at regular intervals along the outer circumferential surface, and the aluminum plate 200 for ion coating is fixed to the top surface of the ends of the jigs 143 by an interview. For example, as shown in Figure 2, the three aluminum plate 200 is fixed in a triangular shape by interviewing the upper surface of the end of the plurality of jig 143 is a separate clip (not shown) in the portion corresponding to the vertex. Are supported and fixed to each other.
상기 해치(130)에는 이온코팅용 바이어스전압을 공급하기 위한 전원공급단자(131)가 형성되어 있으며, 이 전원공급단자(131)는 별도의 전원공급장치(도시하지 않음)로부터 공급되는 바이어스전압을 챔버(100) 내부의 샤프트(141)와 지그(142)를 통하여 알루미늄 판재(200)로 공급하여 상기 알루미늄 판재(200)가 음(-)전기 특성을 나타내도록 하고, 해치(130)가 닫힌 상태에서 상기 샤프트(141)의 바이어스단자(142)에 연결된다.The hatch 130 is formed with a power supply terminal 131 for supplying a bias voltage for ion coating, the power supply terminal 131 is a bias voltage supplied from a separate power supply (not shown) The aluminum plate 200 is supplied to the aluminum plate 200 through the shaft 141 and the jig 142 in the chamber 100 so that the aluminum plate 200 exhibits negative electrical characteristics, and the hatch 130 is closed. Is connected to the bias terminal 142 of the shaft 141.
상기와 같이 구성되는 챔버(100)의 샤프트(141)에 연결된 복수의 지그(142)에 복수의 알루미늄 판재(200)를 고정한 상태에서 진공펌프(110)를 작동시켜 챔버(100) 내부의 진공도를 (6.9 ±0.5) ×10-3Pa까지 올린다.By operating the vacuum pump 110 in a state in which the plurality of aluminum plate 200 is fixed to the plurality of jigs 142 connected to the shaft 141 of the chamber 100 configured as described above, the degree of vacuum in the chamber 100 is increased. Raise to (6.9 ± 0.5) × 10 -3 Pa.
다음으로, 상기 회전모터(140)를 구동시켜 샤프트(141)를 회전시킨 후, 상기 전원공급단자(131)를 통하여 샤프트(141)에 250V ±20V의 바이어스전압을 공급함과 동시에 상기 가스주입구(120)를 통하여 챔버(100) 내부로 질소(N2)가스를 투입하면서 1번부터 16번까지의 아크소스를 모두 동시에 가동하여 질소가스와 혼합되어 양(+)전기 특성을 나타내는 티타늄 플라스마를 생성한다.Next, after rotating the shaft 141 by driving the rotary motor 140, the gas injection hole 120 while supplying a bias voltage of 250V ± 20V to the shaft 141 through the power supply terminal 131. Injecting nitrogen (N 2 ) gas into the chamber 100 through), all the arc sources from 1 to 16 are operated simultaneously to produce titanium plasma exhibiting positive (+) electrical properties by mixing with nitrogen gas. .
이어서, 상기 진공펌프(110)의 작동을 조절하여 챔버(100) 내부의 진공도를 (7.0 ±0.5) ×10-1Pa로 유지하면서 대략 15분 동안 코팅을 지속하여 알루미늄 판재(200)의 표면에 골드 컬러의 티타늄질화물(TiN) 코팅막을 형성한다.Subsequently, the operation of the vacuum pump 110 is controlled to maintain the vacuum in the chamber 100 at (7.0 ± 0.5) x 10 -1 Pa, and the coating is continued for approximately 15 minutes to the surface of the aluminum plate 200. A titanium nitride (TiN) coating film of gold color is formed.
그러나, 상기와 같은 방법에 의해 알루미늄계열 소재의 표면에 티타늄질화물(TiN) 코팅막을 코팅하게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 알루미늄 판재(200)의 표면과 티타늄질화물(TiN) 코팅막의 밀착력이 약해 박리 현상이 발생하는 문제점이 있으며, 이로 인해 현재에는 알루미늄계열 소재는 아크 이온코팅 소재로는 제외되고 있는 실정이다.However, when the titanium nitride (TiN) coating film is coated on the surface of the aluminum-based material by the method as described above, as shown in Figure 3, the adhesion between the surface of the aluminum plate 200 and the titanium nitride (TiN) coating film is There is a problem that a weak peeling phenomenon occurs, due to this situation aluminum-based materials are currently excluded as an arc ion coating material.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 챔버 내부의 아르곤(Ar)가스와 바이어스전압을 조절하는 이온 세정(Ion clean)법 또는 글로 방전(Glow discharge)법을 이용하여 이온 코팅막 형성 시에 고에너지 특성을 가지는 아르곤가스 입자의 충격에 의하여 알루미늄계열 소재의 표면 오염층을 제거하고 표면에 흡착되는 원소의 표면이동성을 증가시키는 표면 화학변화를 유발하여 표면밀도를 증가시킴으로써, 종래의 표면 박리 현상을 해소하면서 알루미늄계열 소재에 밀착력이 증가된 티타늄질화물 코팅막을 형성할 수 있도록 하는 알루미늄계열 소재의 티타늄 플라스마 이온코팅방법을 제공하는데 있다. The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to use the argon (Ar) gas in the chamber and the ion clean method (Gon discharge) or glow discharge (Glow discharge) method to control the bias voltage By removing the surface contaminant layer of aluminum-based materials by the impact of argon gas particles having high energy characteristics when forming the ion coating film, and increasing the surface density by inducing surface chemical changes to increase the surface mobility of elements adsorbed on the surface. The present invention provides a titanium plasma ion coating method of an aluminum-based material to form a titanium nitride coating film having increased adhesion to an aluminum-based material while eliminating the conventional surface peeling phenomenon.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 이온 세정법을 이용한 알루미늄계열 소재의 티타늄 플라스마 이온코팅방법의 일실시예는 진공펌프(110)에 의해 내부의 진공도가 조절되는 종래의 금속재 이온코팅용 챔버(100) 내에서 다음과 같이 수행된다.4 to 9, one embodiment of the titanium plasma ion coating method of the aluminum-based material using the ion cleaning method in order to achieve the object of the present invention is a conventional vacuum that the internal vacuum degree is controlled by the vacuum pump 110 In the metal ion coating chamber 100 of the metal is carried out as follows.
먼저, 상기 복수의 아크소스(1∼16)를 포함하는 챔버(100)의 샤프트(141)에 연결된 복수의 지그(142)에 복수의 알루미늄 판재(200)를 고정한 상태에서 챔버(100)의 진공펌프(110)를 작동시켜 챔버(100) 내부의 진공도를 (6.9±0.5) ×10-3Pa까지 올린다.First, the vacuum of the chamber 100 in a state in which the plurality of aluminum plate 200 is fixed to the plurality of jigs 142 connected to the shaft 141 of the chamber 100 including the plurality of arc sources 1 to 16. The pump 110 is operated to raise the vacuum degree inside the chamber 100 to (6.9 ± 0.5) × 10 −3 Pa.
이어서, 상기 챔버(100)의 회전모터(140)를 구동시켜 샤프트(141)를 회전시킨 후, 챔버(100)의 해치(130)에 구비된 전원공급단자(131)를 통하여 샤프트(141)에 250V ±20V의 바이어스전압을 공급함과 동시에, 상기 챔버(100)의 가스주입구(120)를 통하여 챔버(100) 내부로 아르곤(Ar)가스를 투입하고 상기 진공펌프(110)의 작동을 조절하여 챔버(100) 내부의 진공도를 (5.0 ±0.5) ×10-1Pa로 조절한다.Subsequently, the shaft 141 is rotated by driving the rotary motor 140 of the chamber 100, and then the shaft 141 is provided through a power supply terminal 131 provided in the hatch 130 of the chamber 100. While supplying a bias voltage of 250V ± 20V, argon (Ar) gas is introduced into the chamber 100 through the gas inlet 120 of the chamber 100, and the operation of the vacuum pump 110 is controlled. Adjust the vacuum level inside (100) to (5.0 ± 0.5) x 10 -1 Pa.
상기와 같이 챔버(100) 내부의 진공도를 (5.0 ±0.5) ×10-1Pa로 조절하고 나면, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 1번 아크소스(1)를 가동하여 아르곤가스와 혼합되어 양(+)전기 특성을 나타내는 티타늄 플라스마를 생성한 후 바이어스전압을 200V ±20V로 유지하면서 이 상태를 5∼10초 동안 지속한다.After adjusting the degree of vacuum in the chamber 100 to (5.0 ± 0.5) x 10 -1 Pa as described above, as shown in FIGS. 4 and 5, first, the arc source 1 is operated to argon gas. Mixed with to produce a titanium plasma exhibiting positive (+) electrical properties and then maintained for 5-10 seconds while maintaining a bias voltage of 200V ± 20V.
계속해서, 상기 1번 아크소스(1)를 가동하여 티타늄 플라스마를 생성하는 단계가 종료되면, 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 1번 아크소스(1)의 가동을 중지시키고 2번 아크소스(2)를 가동하여 상기 1번 아크소스(1)가 티타늄 플라스마를 생성과정과 동일한 방식으로 티타늄 플라스마를 생성하고, 연속해서 3번 아크소스(3)에서부터 마지막 16번 아크소스(16)까지를 순서대로 한 대씩 가동하여 티타늄 플라스마를 생성한다.Subsequently, when the step of operating the first arc source 1 to generate the titanium plasma is finished, as shown in FIGS. 6 and 7, the first operation of the arc source 1 is stopped and the second time. The arc source 2 is operated to generate the titanium plasma in the same manner as the arc source 1 producing the titanium plasma, and the arc source 3 consecutively from the arc source 3 to the last 16 arc sources 16. Titanium plasma is generated by running one by one in sequence.
이처럼, 복수의 아크소스(1∼16)를 순서대로 한 대씩 가동시키는 이유는 바이어스전압과 진공도를 유지하기 위해서이다.As described above, the reason why the plurality of arc sources 1 to 16 are operated one by one is to maintain the bias voltage and the degree of vacuum.
상기 마지막 16번 아크소스(16)의 티타늄 플라스마 생성과정이 종료되면, 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 아크소스(1∼16)를 모두 동시에 가동하면서 상기 바이어스전압을 80V ±20V로 유지하면서 이 상태를 1∼2분 동안 지속한다.When the titanium plasma generation process of the last 16 arc sources 16 is completed, as shown in FIGS. 8 and 9, the bias voltage is set to 80 V ± while simultaneously operating all of the plurality of arc sources 1 to 16. This state is maintained for 1 to 2 minutes while maintaining at 20V.
이때, 상기 아르곤가스 입자의 충격에 의해 알루미늄 판재(200)의 표면은 오염층이 제거되고, 표면에 흡착되는 원소(예컨대, Ti, N)의 표면이동성을 증가시키는 표면 화학변화를 유발하여 표면밀도가 증가된다.At this time, the surface of the aluminum plate 200 by the impact of the argon gas particles is removed from the contamination layer, causing a surface chemical change to increase the surface mobility of the elements (eg, Ti, N) adsorbed on the surface density Is increased.
상기와 같이 바이어스전압을 80V ±20V로 유지하면서 이 상태를 1∼2분 동안 지속한 후, 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 챔버(100)의 가스주입구(120)를 통하여 챔버(100) 내부로 질소(N2)가스를 투입하면서 아르곤가스를 감소시켜 질소가스와 혼합되어 양(+)전기 특성을 나타내는 티타늄 플라스마를 생성한다.After maintaining the bias voltage at 80V ± 20V as described above for 1 to 2 minutes, as shown in Figure 8 and 9, the chamber 100 through the gas inlet 120 of the chamber 100 ) Argon gas is reduced while nitrogen (N 2 ) gas is injected into the mixture, and mixed with nitrogen gas to produce titanium plasma having positive (+) electrical properties.
이와 동시에, 상기 진공펌프(110)의 작동을 조절하여 챔버(100) 내부의 진공도를 (7.0 ±0.5) ×10-1Pa로 유지하면서 대략 15분 동안 코팅을 지속하면, 상기 알루미늄 판재(200)의 표면에 도 10에 도시된 바와 같이, 골드 컬러의 티타늄질화물(TiN) 코팅막이 형성된다.At the same time, by controlling the operation of the vacuum pump 110 to maintain the vacuum degree in the chamber 100 at (7.0 ± 0.5) × 10 -1 Pa while coating is maintained for approximately 15 minutes, the aluminum plate 200 As shown in FIG. 10, a titanium nitride (TiN) coating film of gold color is formed on the surface of the substrate.
도 10에 나타낸 바에 의하면, 상기 알루미늄 판재(200)의 표면에 형성되는 티타늄질화물(TiN) 코팅막은 밀착력이 증가함으로써 박리 현상이 발생되지 않음을 알 수 있다.As shown in FIG. 10, it can be seen that the titanium nitride (TiN) coating film formed on the surface of the aluminum plate 200 does not have a peeling phenomenon due to an increase in adhesion.
도 11과 도 12를 참조하면, 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 글로 방전법을 이용한 알루미늄계열 소재의 티타늄 플라스마 이온코팅방법의 일실시예는 진공펌프(110)에 의해 내부의 진공도가 조절되는 종래의 금속재 이온코팅용 챔버(100) 내에서 다음과 같이 수행된다.11 and 12, in order to achieve the object of the present invention, an embodiment of the titanium plasma ion coating method of the aluminum-based material using the glow discharge method is controlled by the vacuum pump 110, the degree of vacuum inside In the conventional metal ion coating chamber 100 is performed as follows.
먼저, 상기 복수의 아크소스(1∼16)를 포함하는 챔버(100)의 샤프트(141)에 연결된 복수의 지그(142)에 복수의 알루미늄 판재(200)를 고정한 상태에서 챔버(100)의 진공펌프(110)를 작동시켜 챔버(100) 내부의 진공도를 (6.9±0.5) ×10-3Pa까지 올린다.First, the vacuum of the chamber 100 in a state in which the plurality of aluminum plate 200 is fixed to the plurality of jigs 142 connected to the shaft 141 of the chamber 100 including the plurality of arc sources 1 to 16. The pump 110 is operated to raise the vacuum degree inside the chamber 100 to (6.9 ± 0.5) × 10 −3 Pa.
이어서, 상기 챔버(100)의 회전모터(140)를 구동시켜 샤프트(141)를 회전시킨 후, 챔버(100)의 해치(130)에 구비된 전원공급단자(131)를 통하여 샤프트(141)에 250V ±20V의 바이어스전압을 공급한다.Subsequently, the shaft 141 is rotated by driving the rotary motor 140 of the chamber 100, and then the shaft 141 is provided through a power supply terminal 131 provided in the hatch 130 of the chamber 100. Supply a bias voltage of 250V ± 20V.
이와 동시에, 상기 챔버(100)의 가스주입구(120)를 통하여 챔버(100) 내부로 아르곤가스를 투입하고 상기 진공펌프(110)의 작동을 조절하여 챔버(100) 내부의 진공도를 (1.0 ±0.5) ×101Pa로 조절하여 아르곤가스에 의한 글로 방전 현상을 유발한다. 이때, 상기 복수의 아크소스(1∼16)는 가동하지 않으며, 상기 챔버(100) 내부에 아르곤가스에 의한 방전 불빛이 발생한다.At the same time, argon gas is introduced into the chamber 100 through the gas inlet 120 of the chamber 100 and the operation of the vacuum pump 110 is controlled to adjust the degree of vacuum in the chamber 100 (1.0 ± 0.5). ) × 10 1 Pa to adjust the glow discharge phenomenon by argon gas. At this time, the plurality of arc sources 1 to 16 do not operate, and discharge light by argon gas is generated in the chamber 100.
상기와 같은 글로 방전 현상이 개시된 후에는, 바이어스전압을 380V ±20V로 조절하고 이 상태를 대략 3분간 지속한 다음, 아르곤가스의 투입을 중지한 상태에서 상기 진공펌프(110)의 작동을 조절하여 챔버(100) 내부의 진공도를 (7.0 ±0.5) ×10-1Pa로 다시 조절하고 상기 바이어스전압을 250V ±20V로 다시 조절한다.After the above glow discharge phenomenon is initiated, the bias voltage is adjusted to 380V ± 20V and the state is maintained for about 3 minutes, and then the operation of the vacuum pump 110 is controlled by stopping the introduction of argon gas. The vacuum degree inside the chamber 100 is readjusted to (7.0 ± 0.5) × 10 −1 Pa and the bias voltage is adjusted to 250V ± 20V.
상기와 같이 아르곤가스의 투입을 중지한 후 바이어스전압을 250V ±20V로 다시 조절하고 나면, 연이어서 상기 챔버(100)의 가스주입구(120)를 통하여 챔버(100) 내부로 질소가스를 투입하면서 복수의 아크소스(1∼16)를 모두 동시에 가동하여 질소가스와 혼합되어 양(+)전기 특성을 나타내는 티타늄 플라스마를 생성한다.After stopping the argon gas as described above, and after adjusting the bias voltage to 250V ± 20V again, a plurality of nitrogen gas is introduced into the chamber 100 through the gas inlet 120 of the chamber 100 successively. All of the arc sources 1 to 16 were simultaneously operated and mixed with nitrogen gas to produce titanium plasma exhibiting positive electrical properties.
이와 동시에, 상기 진공펌프(110)의 작동을 조절하여 챔버(100) 내부의 진공도를 (7.0 ±0.5) ×10-1Pa로 유지하면서 대략 15분 동안 코팅을 지속하면, 상기 알루미늄 판재(200)의 표면에 도 13에 도시된 바와 같이, 골드 컬러의 티타늄질화물(TiN) 코팅막이 형성된다.At the same time, by controlling the operation of the vacuum pump 110 to maintain the vacuum degree in the chamber 100 at (7.0 ± 0.5) × 10 -1 Pa while coating is maintained for approximately 15 minutes, the aluminum plate 200 As shown in FIG. 13, a titanium nitride (TiN) coating film of gold color is formed on the surface of the film.
도 13에 나타낸 바에 의하면, 상기 알루미늄 판재(200)의 표면에 형성되는 티타늄질화물(TiN) 코팅막은 밀착력이 증가함으로써 박리 현상이 발생되지 않음을 알 수 있다.As shown in FIG. 13, it can be seen that the titanium nitride (TiN) coating film formed on the surface of the aluminum plate 200 does not have a peeling phenomenon due to an increase in adhesion.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 알루미늄계열 소재의 티타늄 플라스마 이온코팅방법은, 알루미늄계열 소재에 대한 티타늄 플라스마 이온코팅 시 발생하던 종래의 표면 박리 현상을 완벽하게 해소하면서 스테인리스에 비해 저가이면서 경량이고 취급이 간편한 알루미늄계열 소재에 밀착력이 증대된 티타늄질화물 코팅막을 형성할 수 있으므로, 건축분야의 신소재 도입 효과뿐만 아니라 기존에 다양하게 사용되어 온 알루미늄계열 소재의 성질(경도, 강도, 내식성 등)을 향상시킴은 물론, 특히 시공상의 경량화로 인해 인테리어, 건축 내/외장재 등 그 적용 폭을 넓힐 수 있는 장점이 있다. As described above, the titanium plasma ion coating method of the aluminum-based material according to the present invention completely eliminates the conventional surface peeling phenomenon generated during the titanium plasma ion coating on the aluminum-based material, while being inexpensive, lightweight, and easy to handle. Titanium nitride coating film can be formed on the easy-to-use aluminum-based material, thereby improving the properties of the aluminum-based material (hardness, strength, corrosion resistance, etc.) that have been used in various ways as well as introducing new materials in the construction field. Of course, in particular, due to the light weight in construction there is an advantage that can be extended to a wide range of applications, such as interior, interior / exterior materials.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 알루미늄계열 소재의 티타늄 플라스마 이온코팅방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for carrying out the titanium plasma ion coating method of the aluminum-based material according to the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, the present invention as claimed in the following claims Without departing from the gist of the invention, those skilled in the art to which the present invention pertains to the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
도 1은 종래의 알루미늄계열 소재의 티타늄 플라스마 이온코팅방법을 수행하는 챔버를 도시한 횡단면도.1 is a cross-sectional view showing a chamber for performing a titanium plasma ion coating method of a conventional aluminum-based material.
도 2는 도 1의 종단면도.2 is a longitudinal cross-sectional view of FIG.
도 3은 티타늄 플라스마 이온코팅된 알루미늄계열 소재의 코팅막을 도시한 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing a coating film of titanium plasma ion-coated aluminum-based material.
도 4는 이온 세정법을 이용한 본 발명에 따른 알루미늄계열 소재의 티타늄 플라스마 이온코팅방법을 수행하는 챔버를 도시한 횡단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing a chamber for performing a titanium plasma ion coating method of an aluminum-based material according to the present invention using the ion cleaning method.
도 5는 도 4의 종단면도.5 is a longitudinal sectional view of FIG. 4;
도 6은 도 4에 도시된 바와 같은 이온 세정법을 이용한 본 발명에 따른 알루미늄계열 소재의 티타늄 플라스마 이온코팅방법을 계속해서 수행하는 챔버를 도시한 횡단면도.6 is a cross-sectional view showing a chamber for continuously performing a titanium plasma ion coating method of an aluminum-based material according to the present invention using an ion cleaning method as shown in FIG.
도 7은 도 6의 종단면도.7 is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 6;
도 8은 도 6에 도시된 바와 같은 이온 세정법을 이용한 본 발명에 따른 알루미늄계열 소재의 티타늄 플라스마 이온코팅방법을 계속해서 수행하는 챔버를 도시한 횡단면도.8 is a cross-sectional view showing a chamber for continuously performing a titanium plasma ion coating method of an aluminum-based material according to the present invention using an ion cleaning method as shown in FIG.
도 9는 도 8의 종단면도.9 is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 8;
도 10은 이온 세정법을 이용하여 티타늄 플라스마 이온코팅된 알루미늄계열 소재의 코팅막을 도시한 단면도.10 is a cross-sectional view showing a coating film of titanium plasma ion-coated aluminum-based material using an ion cleaning method.
도 11은 글로 방전법을 이용한 본 발명에 따른 알루미늄계열 소재의 티타늄 플라스마 이온코팅방법을 수행하는 챔버를 도시한 횡단면도.Figure 11 is a cross-sectional view showing a chamber for performing a titanium plasma ion coating method of an aluminum-based material according to the present invention using the glow discharge method.
도 12는 도 11의 종단면도.12 is a longitudinal cross-sectional view of FIG.
도 13은 글로 방전법을 이용하여 티타늄 플라스마 이온코팅된 알루미늄계열 소재의 코팅막을 도시한 단면도.Figure 13 is a cross-sectional view showing a coating film of titanium plasma ion-coated aluminum-based material using the glow discharge method.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1∼16: 아크소스 110: 진공펌프1-16: Arc source 110: Vacuum pump
120: 가스주입구 130: 해치120: gas inlet 130: hatch
131: 전원공급단자 140: 회전모터131: power supply terminal 140: rotary motor
141: 샤프트 142: 바이어스단자141: shaft 142: bias terminal
143: 지그 100: 챔버143: jig 100: chamber
200: 알루미늄 판재200: aluminum sheet
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