KR20060127082A - 장식층으로 코팅된 스테인리스강 스트립 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일면 또는 양면에 균일하게 분포된 층 (2) 이 형성되어 있는 코팅된 스테인리스강 스트립 (1) 제품에 관한 것이다.
상기 층은 장식 외관을 가지며, 상기 층의 두께는 최대 10㎛ 이고, 상기 층의 공차는 층 두께의 최대 +/- 30% 이고, L*, a* 및 b* 변수 지표는 각각 0<L*<95, -66<a*<64 및 -90<b*<70 이며, 상기 장식 외관의 ΔE 로 표현되는 공차는 최대 15 이고, 상기 층은 코팅된 강 스트립을 소프트 어닐링 상태에서 어떠한 벗겨짐 등의 경향도 보이지 않고 최대로는 스트립의 두께의 5 배 반경 (5) 에서 90°이상으로 굽혀질 수 있는 양호한 부착성을 갖는다.
스테인리스강, 스트립, 코팅, 장식층
Description
본 발명은 장식 표면 마무리로 된 피복층이 있는 새로운 코팅된 스테인리스강 스트립재에 관한 것이다. 또한 본 발명은 연속적인 롤투롤 (roll-to-roll) 공정을 통해, 금속 스트립재의 장식 피복층의 부착력이 우수한 코팅된 강 스트립을 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 성형성이 우수하고, 장식층의 부착력이 우수하여 소비자 관련 용품에 사용되기 적합하며, 또한 여러 다른 용도로 사용될 수 있는 코팅된 강 스트립에 관한 것이다.
장식 코팅이 소비자 관련 제품에 심미적인 표면 마무리를 제공할 수 있다는 것이 널리 알려져 있다. 그러나, 비용 효율적으로 또한 생산적인 방식으로 제조되어야 하는 작은 치수의 부품의 경우 질과 생산성 요건을 얻을 수 있는 방법을 찾는데 어려움이 있다. 생산성의 이유 때문에, 롤투롤 공정은 필수적이며, 질적인 측면에서는 우수한 부착성을 가지는 얇은 층이 요구된다.
최종 제품의 기능적 질을 위해서 또한 부품을 비용 효율적이고도 생산성 있게 제조할 수 있기 위해서는 우수한 부착성이 요구된다. 따라서, 부착성이 불량한 코팅된 스트립재는 예컨대 벗겨짐과 같은 문제점을 발생시키고, 결과 수율이 낮아지고, 만일 제조 공정이 연속적인 라인에서 실시된다면 플레이크 자체로 인한 제조 공정의 교란이 발생한다. 또한, 품질 검사를 행하고, 공정 라인에서 플레이크를 제거하기 위해 더욱 빈번하게 가동을 중지하여야 한다. 무엇보다도, 코팅의 부착성이 불량하면 허용할 수 없는 막대한 제조 비용이 소요되고 품질도 떨어지게 된다.
금속재 위에 장식 표면 마무리를 하는 여러 공통적인 방법들이 있다. 이의 예들은 다음과 같다.
- 여러 색깔을 위해 사용될 수 있는 양극산화피막법이 알려져 있다. 통상적으로 이 방법은 알루미늄이나 알루미늄 합금에 사용된다. 명백한 결점은 스테인리스강에 직접 사용하기에는 불가능하다는 점이다.
- 금속 제품을 착색하기 위한 어떤 경우에 증기 증착법이 사용된다. 종종 상기 색깔은 부품의 표면에 금속 질화물을 증착하여 발생한다. 그러나 가장 좋은 방법은 배치식 (batch-like) 공정이며, 배치식 공정이란 상기 코팅이 완성된 부품에 하나씩 이루어진다는 것을 의미한다. 이러한 방법의 명백한 하나의 결점은 연속적이지 못하다는 것이며, 또한 사용하는데 비용이 많이 든다. 소비자 관련 제품에 배치식 코팅을 하는 예는 미국 특허 6 197 438 B1, 미국 특허 5 510 012 및 유럽 특허 033 416 에 나타나 있다.
- 최근의 PVD 기술의 발전으로 인하여 다양한 이유로 연속적인 PVD 코팅 라인의 제조가 가능하게 되었고, 소위 웨브 코터 (web-coater) 가 예를 들어 과자 봉지와 같은 음식물 포장 등에 사용되는 플라스틱 포일을 코팅하는데 사용된다. 또한, 연속적인 PVD 라인은 알루미늄 스트립의 고반사 표면을 제조하는데 사용되고, 또한, 반 연속적인 PVD 라인은 일반적으로 유리창을 코팅하는데 사용된다. 기능성 층을 가지고 스테인리스강 재료를 코팅하는 연속적인 PVD 라인은 일반적이지 못하다. 미국 특허 6 197 132 에는 알루미늄으로 스테인리스강 스트립을 코팅하는 연속적인 PVD 라인이 개시되어 있다. 또한, 2003년 Surface and Technology 163-164 간행물의 B. Schuhmacher et al. 의 문헌 "Innovative steel strip coatings by means of PVD in a continuous pilot line : process technology and coating development" pp 703-709 에 의하면, 방식재로서 아연 합금을 증착하는 연속된 PVD 공정이 나타나 있다. 또한, 미국 특허 4 763 601 에도 강 스트립을 코팅하기 위한 연속된 라인이 개시되어 있다. 전술한 코팅 라인에서 여러 다른 코팅 영역들이 이온 도금, 스펏터링 및 플라즈마 CVD 를 포함하여 통합되었다. 그러나, 미국 특허 4 763 601 에서 사용된 스트립의 속도에 의해 생산성이 매우 낮다는 문제점이 있다. 또한, 벨트의 낮은 주입 속도로 인하여 코팅 구역에서 체류 시간이 증가하게 되어 최종 제품의 약화를 가져오게 된다.
- 금속 표면을 도색하는 일반적인 방법은 유색 래커 (lacquers) 등을 사용하는 방법이다. 그러나, 대부분의 도색 공정에 있어서 도색은 완성된 부품 하나씩에 이루어진다. 이러한 방법의 한가지 명백한 단점은 연속적인 롤투롤 공정이 아니기 때문에, 사용하기에 비용이 많이 든다는 점이다. 표면에 결함이나 벗겨짐을 발생하지 않고 성형 작업 등의 추가 공정에 충분한 부착력이 일반 적으로 부족하기 때문에, 연속된 도색 공정은 통상적으로 사용하기 어렵다. 또한, 도료는 통상적으로 추가적인 열처리를 견디지 못한다.
이리하여, 상기 예에서 개시된 방법은 본 발명에 사용될 수 없다.
그러므로, 본 발명의 주요 목적은 장식 코팅과 기재 사이에 부착력이 좋은 장식 코팅된 금속 스트립을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 스테인리스강 스트립의 제초시에 부착되며, 최소 3m/min 의 스트립 속도로 진행되는 연속적인 롤투롤 공정에서 비용 효율이 높은 장식 코팅을 얻는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 재료로 된 소비자 관련 용품의 제조를 가능하도록 성형성이 우수한 장식 코팅이 코팅된 스테인리스강 스트립 제품을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 필요한 경우, 단련 및 경화 공정에서 그 색깔이 변하지 않고 열처리 될 수 있는 장식 코팅이 코팅된 스테인리스강 스트립을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 스트립 제조 라인에 포함된 롤투롤 공정을 지나, 적절한 열처리에 의한 추가 공정을 거쳐 장식 코팅으로 변형될 수 있는 연속된 코팅과 관련된 표면 마무리를 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 가능한 한 일정한 두께를 지닌 코팅을 얻는 것이다.
이러한 목적들은 특허청구범위 제 1 항에 따른 코팅된 강 제품을 제공함으로 써 이루어질 수 있다. 또한, 바람직한 실시형태는 종속항에서 규정된다.
본 발명은 연속적인 롤투롤 공정에서 코팅된 스테인리스강을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이를 통해 부착성이 뛰어난 얇은 피복 장식층을 얻을 수 있다. 실시예에 나타난 상기 장식층은 코팅을 통해 얻어질 수 있으며 이를 통해 색깔이 나타난다. 상기 코팅된 스테인리스강 스트립은 부착성이 좋은 얇은 층을 가져야 하며, 그 결과 소비자 관련 용품의 부품을 제조함에 있어서 비용 효과면 및 생산성면에서 적합해야 한다. 장식 스테인리스 스트립재 형태인 최종 제품은 습한 환경과 우수한 방식성이 요구되는 환경에서 자주 사용되는 소비자 관련 용품의 장식 부품으로서 사용되기에 적합하다.
상기 장식층은 롤투롤 공정에서 물리적 증기 증착법 (Physical Vapor Deposition : PVD) 으로 증착되며, 이를 통해 바람직하게 두께 10㎛ 미만으로 균일하게 분포된 층을 얻을 수 있다. 상기 사용될 바람직한 PVD 법은 당업자에게 잘 알려진 전자 비임 증착법 (electron baem evaporation : EB) 또는 스펏터링이다.
상기 기재는 바람직하게 10 중량% 이상의 Cr 를 함유하고 스트립의 두께가 일반적으로 3mm 이하의 스테인리스강이 될 수 있다. 제 1 단계로서, 스테인리스강 표면에 일반적으로 존재하는 자연 산화층을 제거하기 위해, 상기 롤투롤 공정은 에칭 챔버를 포함할 수 있다.
다른 방법으로는, 상기 장식 표면 마무리는 2 단계의 공정을 통해 형성될 수 있는데, 먼저 절적한 코팅이 전술한 방법을 사용하여 성형성을 좋게 하는 상태에서 상기 스테인리스강 스트립재에 이루어지고, 이후에 이미 코팅된 재료의 순차적인 공정으로서 적절한 열처리를 행하여, 상기 얇은 코팅층은 장식 표면 마무리로 변형된다.
도 1 은 본 발명에 따라 부착성이 양호한 장식층이 코팅된 스테인리스강 스트립의 테스트 시편을 최대 반경 5 * t (t: 스트립의 두께) 으로 구부림 테스트 전 모습을 도시한 것이다.
도 2 은 본 발명에 따라 부착성이 양호한 장식층이 코팅된 스테인리스강 스트립의 테스트 시편을 180°각도로 구부린 후 도 1 에서 설명한 구부림 테스트 후의 모습을 도시한 것이다.
도 3 은 본 발명에 따른 코팅된 금속 스트립재의 제조를 위한 전자 비임 증착 제조 라인의 개략도이다.
도 4 은 본 발명에 따른 코팅된 금속 스트립재의 제조를 위한 스퍼터링 제조 라인의 개략도이다.
도 5 은 CIE 실험 좌표 L*, a* 및 b* 값을 나타내는 것으로 L* 값은 흑색에서 백색으로 명암값을, a* 값은 녹색에서 적색으로, b* 값은 청색에서 황색으로의 값을 나타낸다.
본 발명의 코팅 및 사용법에 대한 설명
코팅된 스트립재 형태인 최종 제품은 실외 용품, 스포츠 및 해양 용품, 주방 용품, 카메라 용품, 휴대 전화 및 다른 통신 용품, 칼, 톱 및 면도 용품 등과 같은 날이 있는 용품, 시계, 안경, 화장 용품과 같은 개인 소유 용품, 의복의 단추 및 지퍼, 향수 병 등과 같은 소비자 관련 용품에서 장식재로 사용되기에 적합하다. 대체로, 이들 용품들 모두는 장식성을 부가하여 디자인 가치가 더해지고, 매력적인 표면 마무리가 적절하게 이루어진 용품들이다. 또한, 이들 제품은 습도가 높은 환경 또는 우수한 방식성이 필요한 상태에서 사용되기도 한다. 동시에, 이러한 종류의 용품들은 사용 수명 동안 광택 표면을 지녀 보기 좋거나 또는 고품질의 외관을 지녀야 한다. 점이 있거나 녹이 있는 등의 흐릿한 표면은 통상 허용되지 않는다.
일면 및 양면 코팅이 주로 사용되며, 상기 구성요소는 일반적으로 최종 소비자 관련 용품에서 사용되기 때문에, 한 면만이 눈에 보이는 경우, 즉 일면이 외부면인 경우 비용면에서 일면 코팅을 사용하는 것이 바람직하다. 스테인리스강의 기재 재료는 또한 얇게 만드는 것이 가능하고, 상기 코팅이 그 자체로 방식재 역할을 해서는 안되기 때문에 부식의 관점에서 모든 면의 구성요소를 커버해서는 안된다.
본 발명에 개시된 방법은 각 면에 그 두께가 전체적으로 최대 10㎛, 통상적으로 최대 7㎛, 바람직하게는 최대 5㎛ 또는 최적으로 3㎛, 비용면에서 바람직하게 가장 최적으로 2㎛ 의 얇은 코팅을 하는데 적합하다. 만일 더 두꺼운 층을 코팅해야 한다면, 최대 10 층의 다층을 사용함으로써 특성 대비 가격면에서 최고의 효과를 얻을 수 있으며, 이 때 각 측의 두께는 0.01-10㎛, 적절하게 0.01-5㎛, 바람직하게 0.01-3㎛, 좀 더 바람직하게 0.005-2㎛ 이다.
PVD 기술로 얻어진 두께 공차는 보통 매우 양호하다. 따라서, 각 층의 공차는 최대 400mm 의 스트립 폭에서 층 두께의 최대 +/-30%, 통상 +/-20%, 바람직하게 +/-10%, 가장 바람직하게 +/-7% 이다. 이는 매우 좁은 공차가 얻어질 수 있음을 의미하며, 제품을 사용하는 동안 정밀도와 질면에서 유리하다. 층 두께에 있어서 좁은 공차는 색깔의 일정성을 얻는데도 유리하다. 그러므로, 양호한 코팅 두께 공차로 인하여, 5 km 이상의 긴 벨트에서도 우수한 색깔의 일정성을 얻을 수 있다. 이러한 긴 벨트는 비교적 높은 주입 속도와 관련하여 가능해질 수 있다. 10 미만 ΔE 로 표현되는 색깔차는 이러한 긴 벨트에서 얻어지게 된다 (하기의 설명 참조). 최대 100m 의 짧은 벨트에 있어서 ΔE 는 5 미만이다.
또한, 상기 벨트가 코팅됨과 동시에 특별한 냉각 수단을 통해 냉각될 수 있으며, 상기 냉각은 벨트의 코팅될 면의 반대면에서 이루어지고, 벨트에 영향을 미치는 열은 전반적으로 제어되어, 기재의 특성이 실질적으로 유지된다.
상기 얇은 피막층은 여러가지 구성요소로 제조되는 동안 우수한 가공성을 갖는 코팅된 스트립 제품에 적합한 우수한 부착성을 가져야하며, 상기 층이 벗겨짐 등으로 인하여 문제가 발생되어서는 안된다. 상기 얇은 층은 제품 및 그 용도에 따른 우수한 부착성을 가져야한다. 사용하는 동안 장식층이 벗겨지기 시작하는 것은 바람직하지 못하다. 우수한 부착성의 예로는 기재와 함께 소프트 어닐링 상태에서, 본 발명에 따른 상기 코팅된 스테인리스강 스트립은 최대 반경 5*t (t : 상기 스트립의 두께) 로 벗겨짐 등이 발생하지 않고, 소정의 최소 각도로 굽혀질 수 있어야한다. 이러한 굽힘 유형에서 상기 최소 각도는 일반적으로 최소 90°, 통상적으로 최소 120°, 바람직하게 최소 150°, 더욱 더 바람직하게 180° 이다 (도 1-2 참조). 본 발명의 일 실시형태에 따른 상기 코팅된 스트립은 스트립의 두께와 동일한 반경으로 적어도 90°, 바람직하게 적어도 180°로 벗겨짐 등이 발생하지 않고 굽혀질 수 있어야한다.
상기 코팅된 층은 취급 재료에 의해 작용하는 마모 및 변형을 견딜 수 있는 내마모성이 충분하게 있어야 하는 반면, 비용적인 이유 및 깨짐/부스러짐 때문에 너무 두꺼워서는 안된다. 소비자 관련 용품에 있어서, 코팅의 두께와 기재의 두께 사이의 비는 0.001-7%, 통상적으로 0.001-5%, 일반적으로 0.001-4%, 가장 바람직하게 0.001-3% 이다.
장식 외관은 여러 다른 화합물 및 원소를 증착시켜 얻을 수 있다. 금속 산화물은 장식 외관을 갖도록 하는데 잘 알려져 있고, 본 발명에 따른 적절한 장식 코팅은 SiO2, SiO, TiO, VO, VO2, TiO2, Al2O3, Cr2O3, CoO, NiO, Cu2O, CuO 와 같은 이성분 금속 산화물의 코팅을 사용하는 것이고, BaTiO3, PbCrO4, Pb2CrO5, NaWO3, NaWO2, MgAl2O4, TiMg2O4, LaCrO3 과 같은 삼원소 금속 산화물 코팅도 장식성이 있다. 또한, 금속 산화물의 고용체 및/또는 혼합물도 스트립 기재에 장식 코팅을 얻기 위 하여 증착될 수 있다. 이러한 금속 산화물의 혼합물 또는 고용체는 바람직하게 Al2O3, TiO2 또는 Cr2O3 계 시스템이다. 삼원 산화물과 같은 삼원 금속 화합물은 동시 증착 수단 또는 스펏터링을 통해 증착될 수 있다. 전술한 코팅뿐만 아니라 TiN, ZrN, CrN, TiAlN 과 같은 금속 질화물의 증착층도 장식 코팅을 얻기 위한 좋은 방법의 예가 될 수 있다. 또한, TiC, TiCN 과 같은 금속 탄화물 및 금속 탄화 질화물도 장식 외관을 가지는 코팅이다. 이러한 유형의 코팅을 사용함으로써, 필요하다면 코팅된 스트립재는 금속 질화물을 형성하기 위한 N2, NH3, N2H4 또는 이들의 혼합물과 같은 질소 함유 가스 분위기 또는 금속 탄화물을 위한 CH4, CH3CH3, C2H4, C2H2 또는 이들의 혼합물과 같은 탄소 함유 가스 분위기 또는 금속 탄화 질화물을 위한 질소 함유 및 탄소 함유 가스의 혼합물로 이루어진 가스 분위기에서 순차적으로 열처리될 수 있다. 상기 장식 층은 열처리 후에 코팅에서 얻어지는 층의 색깔을 유지할 수 있으며 L*, a*, b* 값으로 표현되고, 열처리 이전과 열처리 이후의 장식 외관 또는 색깔의 차이는 ΔE 로 표현되고, ΔE는 최대 400mm 스트립 폭에서 최대 15, 일반적으로 최대 12, 통상적으로 8, 바람직하게 5, 더욱 더 바람직하게 3, 최적으로 1 의 값을 갖는다.
이러한 유형의 코팅은 높은 기계적 강도를 필요로 하는 칼 용품, 톱날 용품 또는 면도날과 같은 면도 용품 등의 날이 있는 용품, 또는 아웃 도어 용품, 안경 또는 향수병과 같은 다른 고강도 용품 등 소비자 관련 제품에 사용되는데 특별한 관심이 있다. 이러한 모든 용품은 일반적으로 경화 크롬강, 석출 경화 스테 인리스강 또는 냉연 스테인리스 스프링강과 같은 재료로 제조되며, 통상적으로 325-525℃, 바람직하게 375-500℃ 의 온도에서의 단련 공정 또는 일반적으로 400℃ 이상, 통상적으로 800℃ 이상 및 일부 경우에는 950℃ 이상의 고온에서 경화 공정에서 열처리된다. 전술한 열처리 이후에 상기 기재는 대개 1000MPa 이상, 일반적으로 1200MPa 이상, 통상적으로 1400MPa 이상, 바람직하게 1500MPa 으로 기계적 (인장) 강도가 증가한다. 이러한 열처리는 연속적인 롤투롤 공정에서 코팅된 스트립재에 수행되거나, 상기 코팅된 스티립 제품에서 제조된 부품에 수행된다. 후자의 경우에 있어서 열처리 등의 제 2 단계는 단계 공정처럼 수행된다.
다층은 산화물 및/또는 질화물 또는 탄화물의 조합을 가능하게 하도록 위해 사용될 수 있으며, 상기 층내에 다른 산화물 및/또는 질화물 또는 탄화물이 있는 최대 10 층을 갖게 하여 색분광도, 반사도 및 색의 일정성을 최적화할 수 있게된다.
개별적인 내부층 결합 코팅이 필요는 없지만, 인성을 경화하는 등의 기술적인 관점에서 필요하다면 하나 이상의 층에 사용될 수는 있다. 사용하기에 적절한 결합 코팅은 니켈, 알루미늄, 크롬, 티타늄 등과 같은 순수 금속이다. 개별적인 금속 결합 코팅 층은 별도의 비용을 발생시키기 때문에, 일반적으로 적절하게 0-2㎛, 바람직하게 0-1㎛, 가장 바람직하게 0-0.5㎛ 의 매유 얇은 층에 사용된다. 특히 제 1 층이 비금속 코팅으로 이루어졌다면, 기재와 장식 코팅인 제 1 층 사이에 내부층 결합 코팅이 사용될 수도 있다.
전술한 방법과는 다른 방법으로는 장식 표면 마무리를 위해 2 단계 방법이 사용될 수 있다. 제 1 단계에서는, 본 발명에서 설명한 방법을 사용하는 강 스트립재에 적절한 코팅이 사용된다. 이 경우에 있어서, 적절한 코팅은 알루미늄, 크롬, 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 하프늄, 구리, 니켈, 코발트 등의 금속 또는 Al2O3, Cr2O3 등과 같은 상기 금속의 이원 산화물로 이루어진 피막층이며, 이러한 금속 및 이들과 상응하는 금속 산화물의 화합물이 될 수도 있다. 이 경우에 있어서, 그 자체의 색깔보다는 코팅의 특정 두께 및 조성이 제 1 단계에서 가장 중요하다. 도 1-2 에서 나타난 굽힘 시험에서와 같이, 이 단계에서 상기 코팅된 강 제품은 성형성이 우수하여야 하며, 상기 기재와 얇은 층에 부착성이 우수하여, 본 발명에서의 설명처럼 다양한 성형 공정에서 제조될 수 있어야 한다.
엄선된 화학 처리 및/또는 열처리에 의한 순차적인 공정에 있어서, 상기 층은 원하는 색깔이 재료 표면에 형성되기에 알맞은 조성으로 변형된다. 바람직하게, 이러한 순차적인 공정은 냉연 스프링강 또는 석출 경화강의 단련 처리 또는 경화 크롬강의 경화 처리 등과 같은 정규 공정과 연계되어 이루어진다. 전술한바와 같이 단련 처리는 유용할 수 있다. 가열로에서 상기 코팅과 연관하여 반응할 수 있는 분위기를 선택함으로써, 원하는 코팅의 변형이 이루어질 수 있다.
최종 코팅 스트립에 산화 코팅이 형성되게 하려면, 코팅된 금속 층 및/또는 이원 산화물이 산화 분위기에서 열처리가 이루어지며, 상기 산화 분위기는 수증기, 순수 산소 가스 (O2), 또는 Ar, N2, He 등의 비활성 가스와 산소가 적절한 온도 및 최상의 공기에서 혼합하여 형성될 수 있다.
금속 및/또는 금속 산화물 코팅에 질소를 결합하고자 하는때에는, 질소를 함유하는 반응 기체, 즉 N2, NH3, N2H4 또는 N2/H4 의 혼합 기체가 상기 열처리 동안 사용될 수 있다. 이러한 열처리 이후에 상기 최종 장식층은 금속 질화물 또는 금속 산화 질화물로 변형된다.
금속 및/또는 금속 산화물 코팅에 탄소를 결합하고자 하는때에는, 탄소를 함유하는 반응 기체, 즉 CH4, CH3CH3, C2H4 또는 이들의 혼합 기체가 상기 열처리 동안 반응 분위기로 사용될 수 있다. 만일 최종 장식층이 금속 탄화 질화물이 되어야 하는 경우, 상기 탄소를 함유하는 가스는 질소 함유 가스와 혼합되고, 고온에서 열처리가 이루어진다.
이러한 유형의 2 단계 공정을 사용하여 산소, 질소, 탄소와 같은 첨가 원소가 증착층 변형을 일으키면서 결합되고, 이는 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물 또는 혼합된 유형의 층을 이루게 되고, 일반적으로 산화 질화물, 산화 탄화물 또는 탄화 질화물의 형태로 심미적인 장식 색깔 표면을 가진 최종 제품으로 나오게 된다. 전술한 이러한 순차적인 공정은 연속적인 롤투롤 공정에서 코팅된 스트립재에 이루어지거나, 상기 코팅된 스트립 제품에서 제조된 부품에 이루어진다. 후자에 있어서 열처리 등의 제 2 단계는 단계 공정처럼 수행된다.
본 발명에 따른 코팅된 스트립재의 형태를 지닌 최종 제품은 전술한 용품에 적합한 부품로 비용 효율면과 딥드로잉 (deep-drawing), 펀칭 (punching), 스탬핑 (stamping) 등과 같은 제조 공정의 생산성면에서 쉽게 제조될 수 있어야한다. (도 1 및 도 2 참조)
장식 표면 마무리에 대한 설명
색깔은 전자기 스펙트럼의 일부 (약 300-830nm 의 파장) 를 측정하는 HVS (인간 시각 시스템 : human visual system) 방식이다. 이러한 HVS 의 소정의 특성 때문에 우리는 시각적인 스펙트럼의 가능한 조합 모두를 볼 수는 없으며, 우리는 다양한 스펙트럼을 색깔로 그룹짓는다. 색상 공간은 시각적인 전자기 스펙트럼을 인간의 인식과 같은 색깔을 우리가 분류하는 표지이다.
CIE (국제 색채 위원회 : International Commission on Illumination - 프랑스의 국제조명위원회의 약칭) 는 빛의 미술 및 과학에 대한 모든 문제들을 회원 국가들 사이에서 정보를 교환하고 협력하는 국제기구이다.
CIE 는 보통 사람 관찰자에 의해 인지될 수 있는 어느 색깔을 자극치로서 XYZ 값으로 표준화하였다. 이러한 원리들은 실제적인 색깔의 자극에 의해 인지할 수 없는 등의 비실제 값이다. 이러한 색상 공간은 모든 시각 인지 자극을 양의 XYZ 값으로 나타내는 방식으로 선택된다. CIE 의 XYZ 색상 공간의 매우 중요한 기여는 장치를 독립적으로 한다는 것이다.
CIE 의 XYZ 값에서 CIE Lab 로의 변환은 하기식들을 통해 이루어진다.
자극치 Xn, Yn, Zn 은 통상적으로 백색의 객관적인 색깔 자극이다. 상기 L* 값은 흑색에서 백색으로의 밝기이며, a* 값은 녹색에서 적색으로 변하며, b* 값은 청색에서 황색으로 변한다. (도 5 참조)
두 가지 색깔의 인지적인 선형 색깔 차이 공식은 다음과 같다.
상기 색깔은 L*, a* 및 b* 값으로 표현될 수 있다.
본 발명의 장식 코팅은 하기의 L*, a*, b* 의 변수로 색상 공간에 알맞게 변형될 수 있다. L*, a* 및 b*변수는 일반적으로 0<L*<95, -66<a*<64 및 -90<b*<70 의 값을 갖는다. 청색은 통상적으로 20<L*<95, -66<a*<64 및 -83<b*<0 의 값을 갖는다. 녹색은 통상적으로 20<L*<95, -66<a*<0 및 -83<b*<70 의 값을 갖는다. 적색은 통상적으로 20<L*<95, 0<a*<64 및 -40<b*<35 의 값을 갖는다. 금색은 통상적으로 20<L*<95, -66<a*<64 및 0<b*<70 의 값을 갖는다. 흑색은 통상적으로 0<L*<50, -20<a*<20 및 -20<b*<-20 의 값을 갖는다. 보라색은 통상적으로 20<L*<95, 20<a*<60 및 -25<b*<-60 의 값을 갖는다.
청색은 바람직하게 20<L*<50, -15<a*<50 및 -70<b*<0 의 값을 갖는다. 녹색은 바람직하게 60<L*<90, -60<a*<-7 및 -83<b*<70 의 값을 갖는다. 적색은 바람직하게 40<L*<60, 20<a*<40 및 -10<b*<10 의 값을 갖는다. 금색은 바람직하게 60<L*<95, -10<a*<25 및 30<b*<50 의 값을 갖는다. 흑색은 바람직하게 0<L*<40, -10<a*<10 및 -10<b*<10 의 값을 갖는다. 보라색은 바람직하게 20<L*<50, 20<a*<60 및 -25<b*<-60 의 값을 갖는다.
본 발명에서 설명하는 방법은 특히 색깔의 우수한 일정성이 요구되는 경우에 적합하다.
코팅될 기재에 대한 설명
코팅될 재료는 기본 방식성이 우수해야 하며, 다른 합금 원소의 조성에 따라 바람직하게 12 중량% 이상, 적어도 11 중량% 또는 최소 10중량% 의 크롬을 함유하 여야 한다. 상기 재료는 성형성이 우수해야 하며, 소프트 어닐링 상태에서 1% 이상, 통상적으로 2% 이상, 더욱 더 바람직하게 3% 이상의 A50 으로 측정되는 신장계수로 표현될 수 있다. 사용하기에 적합한 재료는 AISI 400 시리즈 형식의 페라이트 크롬강, AISI 300 시리즈 형식의 오스테나이트 스테인리스강, 경화 크롬강, 듀플렉스 스테인리스강 또는 국제특허 WO 93/07303 에 개시된 합금과 같은 석출 경화 스테인리스강 등의 합금이 있다. 이들은 일반적으로 필수 구성요소 (중량%) 로 나타낸다.
- 페라이트 스테인리스강, 오스테나이트 스테인리스강 또는 듀플렉스 스테인리스강 : 0.001-0.7 % 의 C, 10-26% 의 Cr, 0.01-8% 의 Mn, 0.01-2% 의 Si, 0.001-16% 의 Ni, 최대 6% 의 Mo, 0.001-0.5% 의 N, 최대 1.5% 의 Al, 최대 2% 의 Cu, 총합 최대 1% 의 Nb+W+V 및 잔부는 실질적으로 Fe; 또는
- 경화 크롬강 : 0.1-1.5 % 의 C, 10-16% 의 Cr, 0.001-1% 의 Ni, 0.01-1.5% 의 Mn, 0.01-1.5% 의 Si, 최대 3% 의 Mo, 0.001-0.5% 의 N, 총합 최대 1% 의 Nb+W+V 및 잔부는 실질적으로 Fe; 또는
- 석출 경화 스테인리스강 : 0.001-0.3 % 의 C, 10-16% 의 Cr, 4-12% 의 Ni, 0.1-1.5% 의 Ti, 0.01-1.0% 의 Al, 0.01-6% 의 Mo, 0.001-4% 의 Cu, 0.001-0.3% 의 N, 0.01-1.5% 의 Mn, 0.01-1.5% 의 Si, 총합 최대 2% 의 Nb+W+V+Ta 및 잔부는 실질적으로 Fe;
코발트 합금강, 고농도 니켈 합금 또는 니켈계 합금과 같은 다른 스테인리스 등급들도 사용될 수 있다. 상기 기재는 그 기계적 특성 요구에 따라 소프트 어 닐링 조건, 냉연 조건 또는 경화 조건 등과 같은 상이한 조건하에서 놓여질 수 있다. 소프트 어닐링 조건하에서의 기재는 가공성이 우수하도록 최대 1400MPa, 바람직하게 최대 1000MPa 의 인장 강도를 지녀야한다. 냉연 조건하에서의 기재는 최소 500MPa, 통상적으로 최소 700MPa, 바람직하게 최소 1000MPa 의 인장 강도를 지니고, 경화 조건하에서의 기재는 대개 1000MPa, 좀 더 통상적으로 1200MPa 의 최소 인장 강도를 지녀야 한다. 상기 코팅 방법은 열간 가공성이 우수하고 얇은 치수로 냉연될 수 있는 바람직하게 스트립 및 포일 (foil) 의 형태와 같은 스트립, 바 (bar), 와이어 (wire), 튜브 (tube), 포일, 섬유의 형태 및 전술한 스테인리스강 합금 유형으로 만들어진 제품 종류등에 적용될 수 있다. 상기 합금은 성형, 딥 드로잉, 펀칭, 스탬핑과 같은 단계를 포함하는 생산성이 우수한 제조 공정에서 부품로 쉽게 제조되어야 한다.
상기 스트립 기재의 두께는 대개 0.015-3.0mm, 적당하게 0.03-2mm 의 값을 갖는다. 바람직하게 0.03-1.5mm, 더욱 더 바람직하게 0.03-1mm 의 값을 갖는다. 상기 기재의 폭은 상기 코팅이 전술한 슬릿 작용 이전 또는 이후인지에 따라 결정된다. 또한, 상기 폭은 바람직하게 차후 제조공정에서 소비자 관련 용품에 사용되도록 되어 있는 부품의 최종 폭에 알맞도록 선택된다. 대체로, 상기 기재의 폭은 1-1500mm, 적당하게 1-1000mm, 바람직하게 1-500mm, 더욱 더 바람직하게 5-500mm 이다. 상기 기재의 길이는 적절하게 적어도 10m, 통상적으로 50-20000m, 바람직하게 100-20000m 이다. 실시형태에 따라 상기 기재의 길이는 적어도 500m 이다.
코팅 방법에 대한 설명
연속적이고 균일한 부착성 측을 제공할 수 있다면 다양한 물리적 또는 화학적 증착법이 코팅 매개물의 도포와 코팅 공정에 사용될 수 있다. 예를 들어 화학적 증기 증착법 (Chemical Vapor Deposition : CVD), 금속 유기 화학적 증기 증착법 (Metal Organic Chemical Vapor Deposition : MOCVD), 스펏터링과 같은 물리적 증기 증착법 (Physical Vapor Deposition :PVD), 레이져 증착법, 아크 저항, 유도, 전자 비임, 전자 가열 등에 의한 증착이 사용된다. 그러나 본 발명에서는 특히 두가지 PVD 방법, 즉, 전자 비임 증착법 (Electron Beam Evaporation :EB) 또는 스펏터링이 바람직하다. 선택적으로 양호한 품질의 밀집된 장식층의 코팅을 더욱 보장하기 위해 EB 증착은 플라즈마로 활성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 전제 조건은 코팅법이 롤투롤 스트립 생산 라인에 통합되며, 상기 롤투롤 스트립 생산 라인은 열의 영향을 최소화 함으로써 상기 기재의 특성을 유지하고 비용 효율적인 생산성을 획득할 수 있도록 최소 스트립의 속도가 3m/min 이어야 하며, 그렇지 못한 경우 최종 제품의 특성이 약화될 위험이 있다. 상기 코팅층은 롤투롤 공정에서 전자 비임 증착 (EB) 또는 스펏터링에 의해 증착된다. 만일 다층이 요구된다면, 여러개의 EB 증착 챔버 또는 스펏터링 챔버를 하나의 라인으로 통합하여 다층을 형성할 수 있다. 순수한 금속 필름을 실질적으로 보장하기 위하여 상기 금속 코팅 증착은 어떠한 반응성 가스의 추가 없이 최 대 1×10-2 mbar 의 압력하에 환원 분위기에서 이루어져야 한다. 금속 산화물의 증착은 챔버 내에 반응성 가스로서 산소원이 첨가된 환원 분위기에서 이루어져야 한다. 산소의 부분 압력은 1-100×10-4 mbar 의 범위이다. 만일 TiN, TiC 또는 CrN 과 같은 금속 탄화물 및/또는 질화물 및 이들의 혼합물 등의 다른 유형의 코팅을 얻고자 하는 경우에는, 원하는 화합물이 형성될 수 있도록 반응성 가스의 부분 압력에 대응하여 상기 코팅 과정의 조건이 조절되어야 한다. 산소의 경우에 있어서, H20, O2 또는 O3 와 같은 반응성 가스, 바람직하게 O2 가 사용될 수 있다. 질소의 경우에 있어서, N2, NH3 또는 N2H4 와 같은 반응성 가스, 바람직하게는 N2 가 사용될 수 있다. 탄소의 경우에 있어서, 반응성 가스로서 예를 들어 CH4, C2H2 또는 C2H4 와 같은 어떠한 탄소 함유 가스가 사용될 수 있다. 이러한 모든 반응성 EB 증착 공정은 플라즈마 활성화될 수 있다.
우수한 부착성이 이루어지기 위하여 여러 유형의 세척 공정이 사용된다. 우선적으로, 모든 오일 (oil) 잔류물을 제거하도록 적절한 방법으로 기재의 표면이 세척되어야 하며, 그렇지 못한 경우 코팅층의 품질 및 부착성, 코팅 공정의 효율성에 나쁜 영향을 끼치게 된다. 또한, 통상적으로 항상 강 표면에 존재하는 매우 얇은 본래의 산화물 층을 제거하여야 한다. 이는 바람직하게 코팅 증착 이전에 표면의 전처리로 이루어질 수 있다. 그러므로 이러한 롤투롤 생산라인에 있어서, 제 1 생산 단계는 양호한 부착성의 제 1 피복층을 얻기 위해 금 속 스트립 표면을 이온-보조 에칭하는 단계이다. (도 3 참조)
본 발명의 실시형태를 여섯가지 예를 들어 좀 더 상세히 설명하고자 한다.
먼저 상기 기재는 특정예에서 설명한 바와 같이 화학적 조성을 이루는 통상의 금속강으로 만들어졌다. 이들은 후에 중간 크기로 열연되어, 여러 단계의 통상적인 방식으로 냉연되어 통상적으로 최종 두께가 3mm 이하, 폭은 최대 400mm 로 될때까지 이루어지며, 이들 압연 단계 사이에는 다수의 재결정 단계를 포함하고 있다. 상기 기재의 표면은 압연 과정에서 오일 잔류물을 제거하기 위한 적절한 방법으로 세척된다. 이 후에 권해 장치에서 시작하여 연속적인 공정 라인에서 코팅 공정이 이루어진다. 롤투롤 공정라인의 제 1 단계는 진공 챔버 또는 입구 진공 잠금 (enterance vacuum lock) 및 그 다음의 에칭 챔버에서 실시된다. 에칭 챔버에서는 스테인리스 기재의 표면에 있는 얇은 산화물 층을 제거하기 위하여 이온 보조 에칭이 이루어진다. 다음에, 상기 스트립은 증착이 일어나는 전자 비임 증착 챔버 또는 스펏터링 챔버 안으로 들어간다. 통상적으로 0.01-10㎛ 의 두께의 층은 상기 코팅의 두께와 스트립의 두께비가 최대 7% 가 되도록 증착되며, 용도에 따라 적절한 두께가 선택된다. 하기에서 설명하는 6 개의 실시형태에서, 상기 층의 특정 두께는 하나의 전자 비임 증착 챔버 및/또는 하나의 스펏터링 챔버를 통해 증착되었다.
전술한 롤투롤 PVD 공정은 도 3 및 도 4 에 나타나 있다. 본 발명의 실시형태로서 도 3 에 있어서, 상기 증착법은 전자 비임 증착법이고, 이러한 생산 라인의 제 1 부는 진공 챔버 (14) 내에 있는 권해부 (13) 이고, 다음에 일렬로 배 치된 이온 보조 에칭 챔버 (15) 가 있고, 그 다음에는 1 개에서 최대 10 개의 챔버가 될 수 있는 일련의 EB 증착 챔버 (16) 가 설치되어 있으며, 이러한 구성을 통하여 필요한 경우 다층 구조를 얻을 수 있다. 모든 EB 증착 챔버 (16) 는 증착을 위한 EB 주사총 (17) 및 수냉 구리 도가니 (18) 를 장착하고 있다. 이러한 챔버 다음에는 출구 진공 챔버 (19) 와 이 출구 진공 챔버 (19) 내에 위치하여 코팅된 스트립재를 되감는 권취부 (20) 에 이르게 된다. 상기 진공 챔버 (14, 19) 는 각각 입구 진공 잠금 장치 및 출구 진공 잠금 장치로 대체될 수 있다. 후자에 있어서 권해부 (13) 와 권취부 (20) 는 개방된 공기중에 위치한다. 상기 EB 증착 이후에는, 상기 코팅된 스트립재가 감는 부분에서 감아지기 전에 출구 진공 챔버 또는 출구 진공 잠금 장치를 지나가게 된다. 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 도 4 에 있어서, 상기 증착법은 스펏터링이 이루어지고, 이러한 생산 라인의 제 1 부는 진공 챔버 (24) 내부에 있는 권해부 (23) 이고, 다음으로 일렬로 배치된 이온 보조 에칭 챔버 (25) 가 있고, 그 다음에는 1 개에서 최대 10 개의 챔버가 될 수 있는 일련의 스펏터링 챔버 (21) 가 있다. 이러한 구성을 통해 필요한 경우 다층 구조를 얻을 수 있다. 모든 스펏터링 챔버 (21) 는 증착을 위한 이중 전자관 (22) 을 장착하고 있다. 이러한 챔버 다음에는 출구 진공 챔버 (27) 및 이러한 진공 챔버 (27) 내부에 위치하여 코팅된 스트립재를 되감는 권취부 (28) 에 이르게 된다. 상기 진공 챔버 (24, 27) 는 각각 입구 진공 잠금 장치 및 출구 진공 잠금 장치로 대체될 수 있다. 후자에 있어서, 상기 권해부 (23) 와 권취부 (28) 는 개방된 공기중에 위치한다. 스펏터링이 이루어진 후에, 코팅된 스트립재는 감는 부분에서 감아지기 전에 출구 진공 챔버 또는 출구 진공 잠금 장치를 지나게 된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 증착법은 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 유사한 생산 라인으로 전자 비임 증착 챔버 (16) 및 스펏터링 챔버 (21) 가 일련의 증착 챔버로 이루어져 있다.
상기 코팅된 스트립재는 필요하다면 추가 공정, 예를 들어, 어닐링, 압연 또는 슬릿팅과 같은 공정이 행해질 수 있으며, 이를 통해 바람직한 최종 크기 및 부품의 제조를 위한 바람직한 상태를 얻을 수 있다.
여섯 가지 실시 형태에서 설명된 최종 제품은, 예를 들어 하기에 설명될 실시예에 따라 얇은 피복층이 있으며, 특정한 스트립 두께로 이루어진 코팅된 스테인리스 스트립재는 상기 코팅층의 부착력이 우수하여, 비용 효율적이고 생산성이 좋은 소비자 관련 용품의 부품의 제조에 사용되기에 적합하다. 상기 층의 우수한 부착력은 도 1 및 도 2 에 좀 더 설명되어 있다. 본 발명에 따라 코팅된 스트립 제품이 얻어지도록 얇은 피복층 (2) 으로 코팅된 스테인리스강 스트립 (1) 기재는 반경 (5) 이 최대로는 상기 스트립의 두께 (3) 의 5 배인 반경을 갖는 특정 형상의 상부를 지닌 지지대 (4) 위에 놓여진다. 굽힘 테스트를 실시하여 반경 (5) 에 걸쳐 최대 180°로 상기 스트립을 구부리고, 굽힘은 스트립의 단부 (6) 가 서로 만날때까지 180°의 굽힘 각도가 되는 선택된 굽힘 각도을 얻을때까지 계속적으로 이루어진다. 테스트하고자 하는 대상이 기재의 기본 성형성이 아닌 부착성이기 때문에, 상기 기재는 코팅의 부착성을 테스트하기 위한 굽힘 테스트 동안 소프트 어닐 조건하에 있게된다. 그러므로, 상기 테스트는 기재가 아닌 코팅의 성형성에 제한을 둔 상태로 코팅된 스트립재에 수행된다. 이러한 굽힘 테스트 방식으로 굽힘이 완료된 이후에는, 상기 테스트 시편은 굽힘 후 층 (7) 의 품질, 굽힘 후 기재 (8) 의 품질 및 이들 층과 기재 사이의 부착성이 조사된다. 여섯 가지 실시형태에 따른 테스트 시편은 테스트가 모두 이루어지고 그 결과를 표 1 에 나타내었다. 코팅된 스트립 테스트 시편 형태의 상이한 실시 형태는 도 1-2 에 나타난 굽힘 테스트를 굽힘 각도를 90°-180°로 하여 테스트가 실시되었다. 이후에 모든 테스트 시편들은 어떠한 벗겨짐, 또는 층의 균열 등과 같은 눈에 보일 수 있는 것들이 있는지 조사하였다. 또한, 180°의 굽힘 각도로 테스트된 모든 테스트 시편들은 부착력이 있는 스카치 (Scotch) 테이프를 통해 부착성에 대하여 조사하였으며, 이후에 코팅된 층에서 어떠한 벗겨짐이 테이프상에 묻어나는지 조사하였다. 이러한 설명에 따라 테스트된 코팅된 스트립재는 층의 벗겨짐 등이 발생하지 않고 최대 5*t, 대개 3*t, 통상적으로 2*t, 바람직하게 1.5*t, 더욱 더 바람직하게 1*t 의 반경을 사용할 수 있도록 우수한 부착력을 지녀야한다. 표 1 에서 살펴본 바와 같이, 설명한 상이한 실시예들은 어떠한 벗겨짐 등이 발생하지 않았다. 모든 굽힘 테스트 실시예들은 '허용' 이라는 표시로 테스트를 통과하였다.
상기 여섯 가지 실시예의 개별 특징에 대하여 좀 더 상세히 설명하고자 한다.
실시예 1
0.280mm 두께의 AISI304 기재는 통상적인 조성이 최대 0.08% 의 C, 최대 1% 의 Si, 최대 2% 의 Mn, 18.0-20.0% 의 Cr, 8.0-10.0% 의 Ni 및 잔부는 실질적으로 Fe 로 이루어져 있으며, 약 10m/min 의 스트립 속도의 전자 비임 증착법을 사용하여 어닐링 상태에서 상기 기재에 약 1㎛ TiO 가 코팅되었으며,황동 색깔을 띠게 되었다. TiO 층이 코팅된 상기 시편은 굽힘 테스트 및 스카치 테이프 테스트를 통과하였다. 이에 대한 굽힘 테스트의 결과, 스카치 테이프 테스트의 결과 및 L*, a*, b* 색지수의 측정값을 표 1 의 샘플 1 에 나타내었다.
실시예 2
0.317mm 두께의 AISI304 기재는 통상적인 조성이 최대 0.08% 의 C, 최대 1% 의 Si, 최대 2% 의 Mn, 18.0-20.0% 의 Cr, 8.0-10.0% 의 Ni 및 잔부는 실질적으로 Fe 로 이루어져 있으며, 여러번의 단계로 약 3m/min 의 스트립 속도로 TiN, TiAlN 으로 스펏터링에 의하여 냉연 상태에서 코팅되었으며, 다층 구조가 형성되었다. 상기 다층 코팅 재료는 청색, 녹색 및 보라색을 띠게 된다. 상기 전체 층의 두께는 청색 스트립이 45nm, 보라색 스트립이 50nm, 녹색 스트립이 100nm 이다. 상기 유색층으로 된 시편은 굽힘 테스트 및 스카치 테이프 테스트를 통과하였다. 이에 대한 굽힘 테스트의 결과, 스카치 테이프 테스트의 결과 및 L*, a*, b* 색지수의 측정값을 표 1 의 샘플 2-4 에 나타내었다.
실시예 3
0.317mm 두께의 AISI304 기재는 통상적인 조성이 최대 0.08% 의 C, 최대 1% 의 Si, 최대 2% 의 Mn, 18.0-20.0% 의 Cr, 8.0-10.0% 의 Ni 및 잔부는 실질적으로 Fe 로 이루어져 있으며, 약 3m/min 의 스트립 속도로 TiAlN 으로 스펏터링에 의하여 냉연 상태에서 코팅되었으며, 흑색을 띠게 되었다. 상기 흑색으로 코팅된 시편은 굽힘 테스트 및 스카치 테이프 테스트를 통과하였다. 이에 대한 굽힘 테스트의 결과, 스카치 테이프 테스트의 결과 및 L*, a*, b* 색지수의 측정값을 표 1 의 샘플 5 에 나타내었다.
실시예 4
0.137mm 두께의 Sandvik 에서 설계된 13C26 기재는 통상적인 조성 (중량%) 이 0.7% 의 C, 13% 의 Cr, 0.4% 의 Si, 0.7% 의 Mn 및 잔부는 실질적으로 Fe 로 이루어져 있으며, 약 3m/min 의 스트립 속도로 스펏터링 공정을 통해 상기 강에 직접 TiN 으로 코팅되었다. 상기 층은 금색을 띠게 된다. 상기 샘플은 이후에 이러한 유형의 강의 통상적인 경화 단계인 N2/H2 분위기에서 10초 동안 1100℃ 에서 열처리가 이루어진다. 이에 대한 굽힘 테스트의 결과, 스카치 테이프 테스트의 결과 및 L*, a*, b* 색지수의 측정값을 표 1 의 샘플 6-7 에 나타내었다. 열처리 이전과 열처리 이후의 금색 코팅 시편의 색깔 차이는 ΔE 가 6.5 로 측정되었다.
실시예 5
0.1mm 두께의 Sandvik 에서 설계된 13C26 기재는 통상적인 조성 (중량%) 이 0.7% 의 C, 13% 의 Cr, 0.4% 의 Si, 0.7% 의 Mn 및 잔부는 실질적으로 Fe 로 이루 어져 있으며, 약 10m/min 의 스트립 속도로 약 0.1㎛ 의 티타늄이 산화물로 전자 비임 증착 공정을 통해 상기 강 기재에 직접 코팅되어, 청록색을 띠게 된다. TiO2 층이 형성된 상기 시편은 스카치 테이프 테스트를 통과하였다. 이에 대한 굽힘 테스트의 결과, 스카치 테이프 테스트의 결과 및 L*, a*, b* 색지수의 측정값을 표 1 의 샘플 8 에 나타내었다.
실시예 6
0.1mm 두께의 Sandvik 에서 설계된 13C26 기재는 통상적인 조성 (중량%) 이 0.7% 의 C, 13% 의 Cr, 0.4% 의 Si, 0.7% 의 Mn 및 잔부는 실질적으로 Fe 로 이루어져 있으며, 3m/min 의 스트립 속도로 Cr2O3 로 전자 비임 증착 공정을 통해 미리 TiN 으로 코팅된 기재에 직접 코팅되어, 흑색을 띠게 된다. Cr2O3 층이 형성된 상기 시편은 굽힘 테스트 및 스카치 테이프 테스트를 통과하였다. 이에 대한 굽힘 테스트의 결과, 스카치 테이프 테스트의 결과 및 L*, a*, b* 색지수의 측정값을 표 1 의 샘플 9 에 나타내었다.
Claims (29)
- 일면 또는 양면에 균일하게 분포된 층을 갖는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품에 있어서,상기 층은 장식 외관을 가지며, 상기 층의 두께는 최대 10㎛ 이고, 상기 층의 공차는 층 두께의 최대 +/- 30% 이고, L*, a* 및 b* 변수 지표는 각각 0<L*<95, -66<a*<64 및 -90<b*<70 이며, 상기 장식 외관의 ΔE 로 표현되는 공차는 최대 15 이고, 상기 층은 코팅된 강 스트립을 소프트 어닐링 상태에서 어떠한 벗겨짐 등의 경향도 보이지 않고 최대로는 스트립의 두께의 5 배 반경에서 90°이상으로 굽혀질 수 있는 양호한 부착성을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스트립 기재의 두께는 0.015-3.0mm 인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스트립의 두께와 코팅의 두께비가 최대 7% 인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품은 페라이트 스테 인리스강, 오스테나이트 스테인리스강, 스테인리스 스프링강, 듀플렉스 스테인리스강, 경화 크롬강 또는 석출 경화 스테인리스강으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 소프트 어닐링 상태에서 인장 강도가 최대 1400MPa 인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 냉연 상태에서 인장 강도가 최대 500MPa 인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 경화 및/또는 단련 상태에서 인장 강도가 최소 1000MPa 인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅은 이원 금속 산화물 또는 삼원 금속 산화물, 또는 상기 이원 금속 산화물의 고용체 또는 혼합물이며, 이러한 혼합물 또는 고용체의 주성분은 Al2O3, TiO2 또는 Cr2O3 인 것을 특징으 로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅은 금속 탄화물 또는 금속 질화물, 바람직하게 TiN, TiAlN, ZrN, TiC, CrN 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 9 항에 있어서, 적절한 가스 분위기를 사용하여 단련 및 경화 공정으로 순차적인 열처리가 이루어지고, 열처리 이전과 비교하여 열처리 이후의 ΔE 로 표현되는 코팅의 장식 외관의 차이가 최대 15 인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 10 항에 있어서, 상기 순차적인 열처리 이후에 재료의 인장 강도가 1000MPa 이상인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층은 최대 10 개 층의 다층 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 12 항에 있어서, 상기 다층의 각 층은 0.01-10㎛ 의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 13 항에 있어서, 상기 각 층은 TiN, TiC 와 같은 질화물 또는 탄화물, 필요하다면 Cr2O3, Al2O3, TiO2 의 형태인 산화물 층 또는 이들의 혼합물로 된 상이한 코팅의 개별층으로 구성된 다층 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 14 항에 있어서, 두께가 최대 2㎛ 인 니켈, 크롬, 알루미늄 또는 티타늄으로 된 하나 이상의 피복층이 존재하는 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 단계에서 코팅이 도포되고, 제 2 단계에서 순차적인 공정이 실시되어 원하는 색깔을 얻게 되는, 2 단계의 방법을 사용하여 원하는 장식 외관을 갖는 제품에 있어서,제 1 단계에서의 상기 코팅은 알루미늄, 크롬, 티타늄, 지르코늄 또는 Al2O3, TiO2, Cr2O3 와 같은 상기 금속의 이원 산화물 또는 상기 금속 및 상기 이원 산화물의 혼합물로 이루어진 적절한 피복층인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 16 항에 있어서, 상기 제 2 단계의 순차적인 공정 이후의 재료는 인장 강도가 1000MPa 이상인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 원하는 색깔은 적절한 열처리 과정에서 반응성 기체를 사용하여 산소, 탄소, 질소와 같은 적절한 원소를 제 1 단계에서 도포된 코팅에 결합하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 단계 이후의 최종 제품은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물 또는 금속 산화질화물, 금속 산화탄화물, 또는 금속 탄화질화물과 같은 혼합물로 이루어진 원하는 색깔의 코팅인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층은 최대 10 개의 층의 다층 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다층의 각 층은 0.01-10㎛ 의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 일반적인 청색의 장식 외관 은 통상적으로 20<L*<95, -66<a*<64 및 -83<b*<70 인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 일반적인 녹색의 장식 외관은 통상적으로 20<L*<95, -66<a*<0 및 -83<b*<70 인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 일반적인 적색의 장식 외관은 통상적으로 20<L*<95, 0<a*<64 및 -40<b*<35 인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 일반적인 금색의 장식 외관은 통상적으로 20<L*<95, -66<a*<64 및 0<b*<70 인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 일반적인 흑색의 장식 외관은 통상적으로 0<L*<50, -20<a*<20 및 -20<b*<20 인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 일반적인 보라색의 장식 외관은 통상적으로 20<L*<95, 20<a*<60 및 -25<b*<-60 인 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품은 실외 용품, 스포츠 및 해양 용품, 주방 용품, 카메라 용품, 휴대 전화 및 다른 통신 용품, 칼, 톱 및 면도 용품 등과 같은 날이 있는 용품, 시계, 안경, 화장 용품과 같은 개인 소유 용품, 의복의 단추 및 지퍼, 향수 병 등과 같은 소비자 관련 용품의 비용 효율적이며 생산성이 좋은 제조에 적합한 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품.
- 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 따른 코팅된 스테인리스강 스트립 제품의 제조 방법에 있어서, 상기 제품은 최소 스트립 속도가 3m/min 이고, 일렬로 배열된 에칭 챔버를 포함하는 스펏터링 및/또는 전자 비임 증착을 사용하는 스트립 제조 라인에 포함되는 연속 롤투롤 공정에서 제조되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 코팅된 스테인리스강 스트립 제품의 제조 방법.
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