KR20070052475A - 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법에 관한 것으로, 가시광선 반사율이 높은 금속 및 합금과, 산화물계 투명 박막에 의한 가시광선의 간섭현상을 이용하여 다양한 색상을 구현할 수 있는 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법을 제공한다. 이를 위한 본 발명은 진공증착법(Evaporation), 스퍼터링법(Sputtering), 이온플레이팅법(Ion-plating)중 어느 하나를 이용하여 알루미늄(Al), 은(Ag), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 주석(Sn), 동(Cu), 스테인레스스틸, 및 이들의 합금중 어느 하나를 타일 상에 10 ~ 700㎚의 두께로 증착하여 금속 박막을 형성하는 금속박막증착 단계와; 상기 금속 박막 상에 투명 도료를 코팅하여 보호막을 형성하는 보호막코팅 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 다양한 금속 색상의 컬러 타일을 제조할 수 있는 동시에 타일을 금속재질로 사용하는 경우에 비하여 소재를 절감하여 제조 비용을 경감시킬 수 있고, 가시광선의 간섭현상을 이용하여 다양한 색상의 컬러 타일을 제조할 수 있어 건축 내외장에 다양한 디자인 구현을 가능하게 할 수 있으며, 세라믹 물질의 고유한 색상을 갖는 컬러 타일을 제조할 수 있는 효과가 있다.
컬러 타일, 박막증착, 금속 박막, 세라믹 박막, 투명 산화물 박막,

Description

박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법{Method for manufacturing color tile using thin film deposition method}
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법에 의해 제작된 컬러 타일의 모식도(a)와, 모재로 사용된 타일의 사진(b)과, 완성된 금속색상의 컬러 타일의 사진(c).
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법에 의해 제조된 컬러 타일의 모식도(a) 및 그 사진(b).
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법에 의해 제조된 컬러 타일의 모식도(a) 및 그 사진(b).
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 컬러 타일 110 : 모재 타일
120 : 금속 박막 130 : 보호막
240 : 투명 산화물 박막 350 : 세라믹 박막
본 발명은 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 타일 상에 가시광선 반사율이 높은 금속 및 그 합금을 박막 증착법을 이용하여 수백 ㎚의 두께로 증착하여 금속색상을 구현하거나, 금속 박막이 형성된 타일 상에 산화물계 투명 박막을 일정 두께로 증착하여 가시광선의 간섭현상을 이용하여 다양한 색상을 구현할 수 있는 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법에 관한 것이다.
최근 건축 내외장재로 사용하는 타일은 그 본래의 기능에 더하여 디자인적 요소를 가미하기 위하여 다양한 색상이나 모양을 갖도록 제조되고 있다.
그러나, 일반적인 타일의 색상은 도료의 배합에 의한 것으로 극히 제한적이기 때문에, 디자인적 요소를 부각하기 위한 특유의 색상 또는 고유한 색상을 구현하기 곤란한 문제점이 있다.
한편, 타일을 금속재료로 사용할 경우 적어도 2㎜ 이상의 두께를 필요로 하기 때문에, 티타늄과 같이 소재 자체가 고가인 경우 그에 따른 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가시광선 반사율이 높은 금속 및 그 합금을 박막 증착법을 이용하여 수백㎚의 두께로 증착하거나, 금속 박막이 형성된 타일 상에 산화물계 투명 박막을 일정 두께로 증착하여 가시광선의 간섭현상을 이용하여 다양한 색상을 구현할 수 있는 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 진공증착법(Evaporation), 스퍼터링법(Sputtering), 이온플레이팅법(Ion-plating)중 어느 하나를 이용하여 알루미늄(Al), 은(Ag), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 주석(Sn), 동(Cu), 스테인레스스틸, 및 이들의 합금중 어느 하나를 타일 상에 10 ~ 700㎚의 두께로 증착하여 금속 박막을 형성하는 금속박막증착 단계와; 상기 금속 박막 상에 투명 도료를 코팅하여 보호막을 형성하는 보호막코팅 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법은 진공증착법, 스퍼터링법, 이온플레이팅법 중 어느 하나를 이용하여 알루미늄(Al), 은(Ag), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 주석(Sn), 동(Cu), 스테인레스스틸, 및 이들의 합금을 타일 상에 10 ~ 300㎚의 두께로 증착하여 금속 박막을 형성하는 금속박막증착 단계와; 반응성 스퍼터링법, 반응성 아크 이온 플레이팅법 중 어느 하나를 이용하여 산화티타늄(TiO2), 산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화크롬(Cr2O3), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나를 상기 금속 박막 상에 30 ~ 500㎚의 두께로 증착하여 투명 박막을 형성하는 투명박막증착 단계와; 상기 투명 박막 상에 투명 도료를 코팅하여 보호막을 형성하는 보호막코팅 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따른 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법은 반응성 스퍼터링법, 반응성 아크 이온 플레이팅법 중 어느 하나를 이용하여 질 화티타늄(TiN), 질화지르코늄(ZrN), 질화크롬(CrN), 탄화티타늄(TiC) 중 어느 하나를 타일 상에 30 ~ 500㎚의 두께로 증착하여 세라믹박막을 형성하는 세라믹박막증착 단계와; 상기 세라믹박막 상에 투명 도료를 코팅하여 보호막을 형성하는 보호막코팅 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법에 의해 제작된 컬러 타일의 모식도(a)와, 모재로 사용된 타일의 사진(b)과, 완성된 금속색상의 컬러 타일의 사진(c)이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 가시광선 반사율이 높은 알루미늄(Al), 은(Ag), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 주석(Sn), 동(Cu), 스테인레스스틸, 및 이들의 합금중 어느 하나를 모재 타일(110) 상에 10 ~ 700㎚의 두께로 증착하여 금속 박막(120)을 형성한 다음, 내구성을 증대시키기 위해 금속 박막(120)의 상면에 투명 도료를 코팅하여 보호막(130)을 형성한다.
이와 같이, 도 1b에 도시된 바와 같은 모재 타일(110)에 가시광선 반사율이 높은 금속 또는 그 합금을 증착하고, 그 상면에 투명 도료를 코팅함으로써, 도 1c에 도시된 바와 같은 금속색상의 컬러 타일(10)이 완성된다.
여기서, 모재 타일(110)에 금속 박막(120)을 형성하기 위한 박막 증착법으로는 진공증착법, 스퍼터링법, 이온플레이팅법 등을 이용하며, 이하, 각 박막 증착법 을 이용한 금속 박막(120)의 형성 방법을 보다 상세히 설명한다.
첫번째로, 진공증착법에 의한 금속 박막(120) 형성 방법은 진공 챔버 내의 진공도를 10-6 ~ 10-5torr로 유지시킨 상태에서 가열원에 가시광선 반사율이 높은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 주석(Sn), 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 구리(Cu), 스테인레스스틸 등 금속 물질을 장착시킨 후 전기적 에너지나 전자충돌, 레이저 가열 등을 이용하여 증발시킴으로써, 모재 타일(110)에 금속 박막(120)을 증착한다.
이때 증발시키고자 하는 물질에 따라 가열원을 보트(Boat)형태를 사용하거나, 코일 형태를 사용하는데, 가열원의 재질은 텅스텐(W)이나 몰리브데늄(Mo)을 사용한다.
예를 들면, 대표적인 가시광선 반사율이 높은 물질인 알루미늄(Al)은 주로 텅스텐 코일 가열원을 사용하며, 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au) 등은 보트(Boat) 형태의 가열원을 사용한다.
이러한 가열원의 형태를 결정하는 요인은 진공 상태에서의 물질의 증발압(Vapor Pressure)인데, 용융 온도에서 증발압이 높을 경우 코일형의 가열원을 사용하고, 용융온도에서 증발압이 낮으면 보트형 가열원을 사용하여야 한다.
또한, 증착속도는 물질의 종류에 따라 그리고 가열원의 온도에 따라 결정되는데, 본 발명에서는 약 30㎚/min 증착 속도로 금속 박막(120)을 증착하였다.
이러한 금속 박막(120)의 증착속도는 금속 컬러 타일(10)의 제조에 큰 변수 는 아니나 너무 빠른 속도로 증착할 경우 모재 타일(110)과 금속 박막(120)과의 박리 현상이 발생할 수 있어 주의가 요망된다.
두번째로, 스퍼터링법에 의한 금속 박막(120) 형성 방법은 진공 챔버, 진공펌핑장치, 플라즈마 발생장치, 가스 주입장치 및 스퍼터 타겟으로 구성된 스퍼터링 장치를 이용하여 금속 박막(120)을 증착한다.
보다 구체적으로는, 먼저, 챔버 내의 초기 진공도를 10-6 ~ 10-5torr 정도로 유지시켜 준 후 스퍼터 타겟에 플라즈마를 발생시키기 위해 정밀 가스 주입 장치를 통하여 비활성 기체인 아르곤(Ar)을 주입하여 챔버의 진공도를 10-3 ~ 10-2torr 정도로 유지한 다음, 플라즈마 발생 전원장치(Power Supply)를 사용하여 음전압(Negative Potential)을 스퍼터 타겟에 인가시켜, 플라즈마 에너지를 이용하여 타겟 물질을 증발시킴으로써, 모재 타일(110) 상에 금속 박막(120)을 형성한다.
이때 음전압은 -1000 ~ -300V의 범위로 인가하고, 아르곤(Ar) 가스 주입에 의한 챔버의 진공도는 1x10-3 ~ 2x10-2torr 범위 내에서 조절한다.
스퍼터 타겟의 재질은 반사물질과 동일한 금속으로서 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 주석(Sn), 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 스테인레스스틸, 알루미늄계 합금, 은계 합금 등을 사용할 수 있다.
증착속도는 인가되는 플라즈마 전력과 진공도 및 물질의 종류에 따라 차이가 있으며, 본 발명에서는 5㎚/min ~ 30㎚/min의 증착속도로 금속 박막(120)을 형성하였다.
이와 같은 스퍼터링법에 따라 알루미늄(Al)과 티타늄(Ti)을 이용하여 금속 박막(120)을 형성하기 위한 공정 조건은 다음 표와 같다.
금속 박막 알루미늄(Al) 티타늄(Ti)
초기 진공도 1×10-5 torr 1×10-5 torr
플라즈마 전력 380V × 10A(3.8㎾) 400V × 12A(5.0㎾)
타겟 크기 및 물질 130㎜×1200㎜, Al(99.9%) 130㎜×1200㎜, Ti(99.7%)
작업 진공도 2×10-3 torr 2×10-3 torr
피복층 두께 100 ~ 110㎚ 100 ~ 120㎚
증착 속도 10㎚/min 5 ~ 10㎚/min
유입가스 아르곤(순도 99.999%)
마지막으로, 이온플레이팅법은 아크 이온플레이팅법이 대표적인 방법으로, 본 발명에 사용되었던 장치는 스퍼터링 장치와 유사하며 스퍼터 타겟 대신 아크 발생 장치 및 아크 타겟이 존재한다.
이와 같은 아크 이온 플레이팅법에 의한 금속 박막(120) 형성 방법은 초기 진공도를 10-6 ~ 10-5torr로 유지하고, 가스 주입 장치를 통하여 아르곤(Ar) 가스를 1x10-4 ~ 1x10-3torr로 주입시킨 다음, 아크 타겟에 아크 발생 전원장치로부터 -100 ~ -30V의 음전압과 30 ~ 120A의 전류를 인가하여 금속 박막(120)을 증착한다.
이때 아크 타겟 물질은 증착 물질과 동일한 물질을 사용하며, 예를 들면, 알루미늄(Al) 박막을 증착하기 위해서는 알루미늄(Al) 아크 타겟을 사용하여야 한다.
이와 같은 이온플레이팅법에 따라 알루미늄(Al)과 티타늄(Ti)을 이용하여 금속 박막(120)을 형성하기 위한 공정 조건은 다음 표와 같다.
금속 박막 알루미늄(Al) 티타늄(Ti)
초기 진공도 1×10-5 torr 1×10-5 torr
아크/플라즈마 전력 60V × 40A(2.4㎾) 60V × 35A(2.1㎾)
타겟 크기 및 물질 80㎜(지름)×40㎜(높이), Al(99.9%) 80㎜(지름)×40㎜(높이), Ti(99.7%)
작업 진공도 3×10-4 torr 1.5×10-4 torr
피복층 두께 100 ~ 110㎚ 100 ~ 120㎚
증착 속도 10 ~ 12㎚/min 8 ~ 10㎚/min
이상에서와 같은 3가지 방법에 의해 모재 타일(110) 상에 금속 박막(120)을 형성한 다음에는, 내환경 특성을 향상시키기 위하여 보호막(130)을 형성시키는데, 일반적으로 보호막(130)은 투명 도료를 선택하여 코팅하며, 이와 같은 방법으로 제조된 컬러 타일(10)은 금속 박막(120)을 이루는 각 금속의 색상을 갖는다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법에 의해 제조된 컬러 타일의 모식도(a) 및 그 사진(b)이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 가시광선 반사율이 높은 알루미늄(Al), 은(Ag), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 주석(Sn), 동(Cu), 스테인레스스틸, 및 이들의 합금을 모재 타일(210) 상에 10 ~ 300㎚의 두께로 증착하여 금속 박막(220)을 형성한 다음, 산화티타늄(TiO2), 산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화크롬(Cr2O3), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나를 금속 박막(220) 상에 30 ~ 500㎚의 두께로 증착하여 투명 산화물 박막(240)을 형성하고, 형성된 박막층을 보호하기 위하여 투명 산화물 박막(240)의 상면에 투명 도료를 코팅하여 보호막(230)을 형성한다.
이와 같이, 도 1b에 도시된 바와 같은 모재 타일(210)에 가시광선 반사율이 높은 금속 또는 그 합금을 증착하고, 그 상면에 투명 산화물 박막(240)을 형성한 다음, 투명 도료를 코팅함으로써, 투명 산화물 박막(240)에 의한 가시광선의 간섭현상을 이용하여 금속 색상외에도 도 2b에 도시된 바와 같이 붉은색, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라색, 하늘색 등 다양한 색상의 컬러 타일(20)이 완성된다.
이와 같은 컬러 타일(20)의 색상은 금속 박막(220)이 형성된 타일 위에 투명 산화물 박막(240)을 30 ~ 500㎚의 두께로 형성시킴으로써, 그 두께에 따른 가시광선의 간섭 현상에 의하여 조절할 수 있는데, 예를 들면, 투명 산화물 박막(240)의 두께가 35㎚이면 파랑색상을, 100㎚이면 녹색을 만들 수 있다.
여기서, 금속 박막(220) 상에 투명 산화물 박막(240)을 형성하기 위한 박막 증착법으로는 반응성 스퍼터링법과 반응성 아크 이온 플레이팅법 등을 이용하며, 이하, 각 박막 증착법을 이용한 투명 산화물 박막(240)의 형성 방법을 보다 상세히 설명한다.
먼저, 반응성 스퍼터링법은 상술한 바와 같은 스퍼터링법에 화학반응을 유발할 수 있는 반응성 가스를 아르곤(Ar)가스와 동시에 유입시키는 방법이다.
예를 들면, 투명 산화물 박막(240)을 형성하고자 할 경우 반응성 가스로 산소(O2)를 주입시킨다.
이러한 반응성 스프터링법에 의해 산화티타늄(TiO2), 산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화크롬(Cr2O3), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO)등 산화물계 투명 박막을 형성시킬 수 있다.
이와 같은 반응성 스퍼터링법에 따라 산화티타늄(TiO2)을 이용하여 투명 산화물 박막(240)을 형성하기 위한 공정 조건은 다음 표와 같다.
초기 진공도 1×10-5 torr
플라즈마 전력 420V × 12A(4.8㎾)
타겟 크기 및 물질 130㎜×1200㎜, Ti(99.7%)
작업 진공도 1.5×10-3 torr
유입 가스 아르곤(순도 99.999%), 산소(순도 99.999%)
가스 유입량비 아르곤(85%), 산소(15%)
피복층 두께 100㎚, 120㎚
증착 속도 3㎚/min
다음으로, 반응성 아크 이온플레이팅법은 상술한 바와 같은 아크 이온플레이팅법에 반응성 가스를 동시에 주입시키는 방법이다.
이러한 반응성 아크 이온플레이팅법은 반응성 스퍼터링법과 같이 산화티타늄(TiO2), 산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화크롬아르곤(Cr2O3), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등 산화물계 투명 박막을 형성시킬 수 있으며, 특히, 산화 티타늄, 산화 지르코늄, 산화 크롬 등은 반응성 스퍼터링법 보다 증착속도가 빠르며 증착층이 치밀한 박막을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
이와 같은 반응성 아크 이온플레이팅법에 따라 산화티타늄(TiO2)을 이용하여 투명 산화물 박막(240)을 형성하기 위한 공정 조건은 다음 표와 같다.
초기 진공도 1×10-5 torr
플라즈마 전력 60V × 40A(2.4㎾)
타겟 크기 및 물질 80㎜(지름)×40㎜(높이), Ti(99.7%)
작업 진공도 1.5×10-4 torr
유입 가스 아르곤(순도 99.999%), 산소(순도 99.999%)
가스 유입량비 아르곤(50%), 산소(50% 이상)
피복층 두께 100 ~ 120㎚
증착 속도 3㎚/min
이상에서와 같은 2가지 방법에 의해 금속 박막(220)이 형성된 타일 상에 투명 산화물 박막(240)을 형성한 다음에는 내환경을 향상시키기 위하여 투명 도료를 코딩하며, 이와 같은 방법으로 제조된 컬러 타일(20)은 투명 산화물 박막(240)의 두께에 따른 가시광선의 간섭 현상에 의해 다양한 색상을 갖는다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법에 의해 제조된 컬러 타일의 모식도(a) 및 그 사진(b)이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 노란색 계열의 질화티타늄(TiN), 질화지르코늄(ZrN), 질화크롬(CrN)과, 짙은 회색 계열의 탄화티타늄(TiC) 중 어느 하나를 모재 타일(310) 상에 30 ~ 500㎚의 두께로 증착하여 세라믹 박막(350)을 형성한 다음, 내구성을 증대시키기 위해 세라믹 박막(350) 상에 투명 도료를 코팅하여 보호막(330)을 형성한다.
이와 같이, 도 1b에 도시된 바와 같은 모재 타일(310)에 고유의 색상을 갖는 세라믹 박막(350)을 증착하고, 그 상면에 투명 도료를 코팅함으로써, 도 3b에 도시된 바와 같은 세라믹 고유의 색상을 갖는 컬러 타일(30)이 완성된다.
이와 같은 세라믹 물질에 다른 고유의 색상은, 예를 들면, 질화티타늄(TiN)은 노란색, 탄화티타늄(TiC)은 짙은 회색, 질화 지르코늄(ZrN)은 옅은 노란색을 나타낸다.
여기서, 모재 타일(310)에 세라믹 박막(350)을 형성하기 위한 박막 증착법으로는 반응성 스퍼터링법 또는 반응성 이온플레이팅법 등을 이용하며, 이하, 각 박막 증착법을 이용한 세라믹 박막(350)의 형성 방법을 보다 상세히 설명한다.
먼저, 반응성 스퍼터링법은 상술한 바와 같이, 스퍼터링법에서 화학반응을 유발할 수 있는 반응성 가스를 아르곤(Ar)가스와 동시에 유입시키는 방법으로, 투명 산화물 박막을 형성하기 위해서는 반응성 가스로 산소(O2)를 주입하였지만, 질화물 박막을 형성시키기 위해서는 고순도 질소 가스를 아르곤 가스와 함께 주입한다.
이러한 반응성 스퍼터링법에 의해 질화티타늄(TiN), 질화지르코늄(ZrN) 등 질화물계 박막을 형성시킬 수 있으며, 투명한 산화물계 박막과는 달리 질화물계 박막은 노란 색상을 나타내기 때문에 모재 타일(310)에 30㎚ 이상의 일정 두께로 증착할 경우 노란색 계열의 컬러 타일(30)을 제조할 수 있다.
이때 아르곤과 질소 유입량의 비에 의해 옅은 노란색, 짙은 노란색, 갈색 등의 색상을 조절할 수 있는데, 예를 들면, 아르곤과 질소 유량의 비가 9:1이면 옅은 노란색, 8:2이면 짙은 노란색, 7:3이면 갈색의 색상이 나타나게 된다.
이와 같은 반응성 스퍼터링법에 따라 질화티타늄(TiN)을 이용하여 세라믹 박막(350)을 형성하기 위한 공정 조건은 다음 표와 같다.
초기 진공도 1×10-5 torr
플라즈마 전력 420V × 12A(4.8㎾)
타겟 크기 및 물질 130㎜×1200㎜, Ti(99.7%)
작업 진공도 2×10-3 torr
유입 가스 아르곤(순도 99.999%), 산소(순도 99.999%)
가스 유입량비 아르곤(70~90%), 산소(10~30% 이상)
피복층 두께 30 ~ 150㎚
증착 속도 3㎚/min
다음으로, 반응성 아크 이온플레이팅법은 상술한 바와 같이, 아크 이온플레이팅법에 반응성 가스(질소)를 동시에 주입시키는 방법이다.
이러한 반응성 아크 이온플레이팅법은 반응성 스퍼터링법과 같이 질화티타늄(TiN), 질화지르코늄(ZrN)등 질화물계 색상을 갖는 박막을 형성시킬 수 있으며, 산화물계 박막 형성에서와 유사하게 반응성 스퍼터링 공정보다 증착속도가 빠르며, 증착층이 치밀한 박막을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
이와 같은 반응성 아크 이온플레이팅법에 따라 질화티타늄(TiN)을 이용하여 세라믹 박막(350)을 형성하기 위한 공정 조건은 다음 표와 같다.
초기 진공도 1×10-5 torr
플라즈마 전력 60V × 40A(2.4㎾)
타겟 크기 및 물질 80㎜(지름)×40㎜(높이), Ti(99.7%)
작업 진공도 1.5×10-4 torr
유입 가스 아르곤(순도 99.999%), 산소(순도 99.999%)
가스 유입량비 아르곤(0~50%), 산소(50~100%)
피복층 두께 100㎚~ 120㎚
증착 속도 3㎚/min
이상에서와 같은 2가지 방법에 의해 모재 타일(310)에 세라믹 박막(350)을 형성한 다음에는 내환경성을 향상시키기 위하여 투명 도료를 코팅하며, 이와 같은 방법으로 제조된 컬러 타일(30)은 세라믹 고유의 색상을 갖는다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법은 타일 상에 가시광선 반사율이 높은 금속 및 그 합금을 박막 증착법을 이용하여 수백㎚의 두께로 증착하여 금속 박막을 형성하고, 그 상면에 투명 도료를 코팅하여 보호막을 형성함으로써, 다양한 금속 색상의 컬러 타일을 제조할 수 있는 동시에 타일을 금속재질로 사용하는 경우에 비하여 소재를 절감하여 제조 비용을 경감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가시광선 반사율이 높은 금속 및 그 합금을 박막 증착법을 이용하여 수백㎚의 두께로 증착하여 금속 박막을 형성하고, 그 금속 박막 상에 산화물계 투명 박막을 일정 두께로 증착시키고, 그 상면에 투명 도료를 코팅하여 보호막을 형성함으로써, 투명 박막에 의한 가시광선의 간섭현상을 이용하여 붉은색 계열, 주황색 계열, 노란색 계열, 파란색 계열, 녹색 계열, 청색 계열, 보라색 계열, 하늘 색 계열 등의 색상을 갖는 컬러 타일을 제조할 수 있어 건축 내외장에 다양한 디자인 구현을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 타일 상에 고유한 색상을 갖는 세라믹 물질을 박막 증착법을 이용하여 수백㎚의 두께로 증착하여 질화물계 박막을 형성하고, 그 상면에 투명 도료를 코팅하여 보호막을 형성함으로써, 세라믹 물질의 고유한 색상을 갖는 컬러 타일을 제조할 수 있다.

Claims (3)

  1. 진공증착법(Evaporation), 스퍼터링법(Sputtering), 이온플레이팅법(Ion-plating)중 어느 하나를 이용하여 알루미늄(Al), 은(Ag), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 주석(Sn), 동(Cu), 스테인레스스틸, 및 이들의 합금중 어느 하나를 타일 상에 10 ~ 700㎚의 두께로 증착하여 금속 박막을 형성하는 금속박막증착 단계와;
    상기 금속 박막 상에 투명 도료를 코팅하여 보호막을 형성하는 보호막코팅 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법.
  2. 진공증착법, 스퍼터링법, 이온플레이팅법 중 어느 하나를 이용하여 알루미늄(Al), 은(Ag), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 주석(Sn), 동(Cu), 스테인레스스틸, 및 이들의 합금을 타일 상에 10 ~ 300㎚의 두께로 증착하여 금속 박막을 형성하는 금속박막증착 단계와;
    반응성 스퍼터링법, 반응성 아크 이온 플레이팅법 중 어느 하나를 이용하여 산화티타늄(TiO2), 산화실리콘(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화크롬(Cr2O3), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나를 상기 금속 박막 상에 30 ~ 500㎚의 두께로 증착하여 투명 박막을 형성하는 투명박막증착 단계와;
    상기 투명 박막 상에 투명 도료를 코팅하여 보호막을 형성하는 보호막코팅 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법.
  3. 반응성 스퍼터링법, 반응성 아크 이온 플레이팅법 중 어느 하나를 이용하여 질화티타늄(TiN), 질화지르코늄(ZrN), 질화크롬(CrN), 탄화티타늄(TiC) 중 어느 하나를 타일 상에 30 ~ 500㎚의 두께로 증착하여 세라믹박막을 형성하는 세라믹박막증착 단계와;
    상기 세라믹박막 상에 투명 도료를 코팅하여 보호막을 형성하는 보호막코팅 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 증착법을 이용한 컬러 타일 제조 방법.
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