KR20160121972A - 금속 스레드 화스너 - Google Patents
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Abstract
금속 스레드 화스너는 화스너 몸체 및 상기 화스너 몸체를 전체적으로 덮도록 형성된 세라믹 박막을 포함한다. 상기 세라믹 박막은 원자층 증착 공정을 통하여 형성되며, 상기 세라믹 박막은 1 내지 50 nm의 두께를 가질 수 있다.
Description
본 발명은 금속 스레드 화스너에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 기계부품을 특정 위치에 고정하기 위하여 사용되며 나선형의 홈인 나사산(THREAD)이 형성된 금속 스레드 화스너에 관한 것이다.
금속 스레드 화스너는 나사산이 파여 있는 나사 부품에 해당한다. 상기 금속 스레드 화스너의 예로는 볼트, 너트, 멈춤나사, 태핑나사 등을 들 수 있다. 상기 금속 스레드 화스너는 기계 부품을 조여 고정하기 위한 목적으로 사용된다. 특히, 금소 스레드 화스너에는 회전운동을 직선운동으로 변환시켜주기 위해 나선형의 홈 (나사산 또는 스레드)이 형성된다.
일반적으로 금속 스레드 화스너는 금속 재질로 이루어진다. 즉, 상기 금속 스레드 화스너는 탄소강에 크롬, 몰리브덴, 니켈 등의 금속을 첨가한 합금강으로 제조될 수 있다. 상기 금속 재질로 이루어진 금속 스레드 화스너는 일반적으로 강도가 우수하며 기계적인 성질이 좋고 세라믹이나 플라스틱 나사에 비해 범용적으로 사용될 수 있다.
하지만 금속 스레드 화스너 제품의 경우 염수, 산성 작업 환경에서는 부식 발생으로 인하여 내구성이 감소하고, 특수 연구 개발(R&D) 및 전자 제품에서 필요로 하는 절연 특성을 갖지 못하는 단점이 있다.
이를 해결하기 위하여, 금속 스레드 화스너 제품의 표면을 부가적으로 코팅 처리하여 코팅층을 형성함으로서 절연 및 내부식성 특성을 부여 할 수 있다. 예를 들면, 대표적인 코팅 처리 공정으로는 핫디핑 갈바나이징 공정(hot-dipped galvanizing), 아연 플레이팅(zinc plating) 공정, 에폭시 코팅(epoxy coating) 등을 들 수 있다.
하지만 상술한 코팅 처리 공정에 있어서, 충분한 절연 특성 및 내부식 특성을 확보하기 위하여 코팅층이 후막 특성을 지녀야 한다. 이 경우, 상기 코팅층이 일정한 두께를 가지지 못하는 단점이 있다.
따라서 코팅층 형성 후 공차가 어긋나서 기존의 금속 스레드 파스너 제품과 결합이 되지 않는 경우도 발생할 수 있다. 한편, 상기 코팅층을 형성하기 위해 산성 배스 (acid bath) 또는 전통적인 도금 기법을 사용하는 경우에는 수소가 발생하는데 이런 환경에서는 수소 취화(hydrogen-assisted stress corrosion cracking) 현상이 발생하여 금속 나사의 내구성이 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
한편 코팅 처리 공정 자체의 특성상 코팅층 형성 후 상기 코팅층 내에 핀홀과 같은 결함이 존재할 수 있다. 이로써, 금속 스레드 화스너의 내부를 전체적으로 3차원 구조를 완전히 치밀하게 감쌀 수 없어 전기 및 부식에 대한 저항성을 유지하기 어려운 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 그 표면을 치밀하고 균일한 두께를 감싸도록 코팅층이 구비되어 절연 특성 및 내부식성이 개선된 금속 스레드 화스너를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 스레드 화스너는 화스너 몸체 및 상기 화스너 몸체를 전체적으로 덮도록 형성된 세라믹 박막을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 세라믹 박막은 원자층 증착 공정을 통하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 세라믹 박막은 1 내지 50 nm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 세라믹 박막은 산화지르코늄 (ZrO2), 산화알루미늄 (Al2O3), 산화티타늄 (TiO2), 산화하프늄 (HfO2), 산화탄탈륨 (Ta2O5) 등과 같은 단일 옥사이드 또는 AlxTayOz, SrxTiyOz, YxZryOz 과 같은 다성분계 옥사이드로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 세라믹 박막은 서로 다른 물질로 이루어진 다수의 박막으로 이루어진 복층 구조를 가질 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 금속 스레드 화스너는 50 nm 이하의 세라믹 박막으로 세라믹 박막을 포함한다. 이로써, 기존 제품의 공차에 대한 영향이 미미하고, 상기 세라믹 박막이 3차원 구조의 금속 스레드 파스너의 표면에 치밀한 구조를 갖고 균일한 두께를 가질 수 있다. 나아가, 상기 세라믹 박막 내에는 핀 홀과 같은 결함량이 감소하여 상기 금속 스레드 파스너가 절연 및 내부식성 효과를 장기간 유지할 수 있다.
상기 세라믹 박막을 형성하기 위하여 원자층 증착 공정이 수행될 수 있다. 원자층 증착(atomic layer deposition; ALD) 공정을 통하여 세라믹 물질이 초박막(수 nm 내지 수십 nm 두께)의 형태로 고밀도로 증착되어 세라믹 박막으로 형성될 수 있다. 또한 원자층 증착 공정에 있어서 자기 제한적 반응 (self-limiting)에 의해 복잡한 형상의 기판에서도 일정한 두께의 박막을 균일하게 증착 할 수 있으며 이는 물리 기상 증착 공정(physical vapor deposition)과 같은 기존 증착 공정의 한계를 뛰어넘는 기술에 해당한다.
특히 원자층 증착 공정은 다른 증착 공정에 비하여 상대적으로 낮은 증착 온도에서 수행됨으로써 모재의 형상에 거의 영향을 미치지 않는 범위에서 세라믹 박막이 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 스레드 화스너를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 스레드부를 설명하기 위한 확장 단면도이다.
도 2는 도 1의 스레드부를 설명하기 위한 확장 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 대상물들의 크기와 양은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
금속 스레드 화스너
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 스레드 화스너를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 스레드 화스너는 화스너 몸체(1) 및 세라믹 박막(2)을 포함한다.
상기 화스너 몸체(1)는 나사 머리 및 스레드부를 포함한다. 상기 스레드부에는 나사산이 형성됨으로써 상기 스레드부가 회전함으로써 상기 금속 스레드 화스너가 직선 운동할 수 있다. 따라서, 상기 금속 스레드 화스너가 대상체에 고정될 수 있다.
상기 세라믹 박막(2)은 상기 화스너 몸체(1)를 전체적으로 덮도록 형성된다. 특히, 상기 세라믹 박막(2)은 스레드부를 덮도록 형성될 수 있다. 또한 상기 세라믹 박막(2)은 상기 스레드부에 형성된 나사산을 따라 균일한 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 세라믹 박막(2)은 원자층 증착 공정을 통하여 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 세라믹 박막은 상기 스레드부에 형성된 나사산의 3차원 형상에 따라 균일한 증착될 수 있다.
상기 세라믹 박막(2)은 50 nm 이하의 두께를 가지도록 형성된다. 이로써, 상기 세라믹 박막(2)은 스레드부에 형성된 나사산을 따라 빈틈없이 균일하게 감싸도록 구비될 수 있다.
상기 세라믹 박막(2)은 내화학성 또는 절연성을 지닌 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 세라믹 박막(2)은 산화지르코늄 (ZrO2), 산화알루미늄 (Al2O3), 산화티타늄 (TiO2), 산화하프늄 (HfO2), 산화탄탈륨 (Ta2O5) 등과 같은 단일 옥사이드 또는 AlxTayOz, SrxTiyOz, YxZryOz 등과 같은 복합 산화물로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 세라믹 박막(2)는 단일 성분 또는 두 개 이상의 복수의 성분으로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 세라믹 박막(2)이 상기 화스너 몸체(1)를 전체적으로 덮도록 형성된다. 이로써 상기 금속 스레드 화스너는 개선된 절연 특성 및 내부식성 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 절연 특성 및 내부식성 특성을 장기간 유지하기 위해서 상기 세라믹 박막(2) 및 상기 화스너 몸체(1) 사이의 결합력 (adhesion)이 증대되어야 한다. 따라서, 상기 원자층 증착 공정에서 형성된 세라믹 박막(2)은 단일층(monolayer) 간의 강력한 화학 결합(공유 결합)으로 이루어진다. 이로써, 기존의 스퍼터링 공정과 같은 물리적 기상 증착 공정과 비교할 때 상기 결합력이 우수한 특성을 가질 수 있다.
도 2는 도 1의 스레드부를 설명하기 위한 확장 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 세라믹 박막은 단일 층의 물질로도 절연 및 내부식성 특성을 구현할 수 있다. 이와 다르게, 상기 세라믹 박막(2)은 두 개 이상의 물질을 이용하여 복수의 박막들로 이루어진 적층 구조를 가질 수 있다.
상기 세라믹 박막(2)은 제1 박막(3) 및 제2 박막(4)이 서로 교호적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이로써, 상기 세라믹 박막(2)에 포함된 제1 박막(3) 및 제2 박막(4)이 차폐 효과 (barrier property), 화학적 안정성 효과 (chemical property) 절연 효과 (insulating property)와 같은 각 증착 물질 고유의 특성을 각각 가짐에 따라 상기 세라믹 박막(2)이 상기 특성을 동시에 구현하는 효과를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 박막(3) 및 제2 박막(4) 사이의 계면은 전기적, 화학적으로 저항으로 기능할 수 있다. 따라서, 상기 세라믹 박막(2) 내에 포함된 박막들의 적층수를 최대화할 경우 상기 금속 스레드 화스너는 더욱 증대된 절연 특성 및 내부식성 특성을 가질 수 있다.
이러한 금속 스레드 화스너는 염수, 산성 작업 환경에서는 부식 발생으로 인하여 내구성이 요구되는 특수 연구 개발(R&D) 및 전자 제품에 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (5)
- 화스너 몸체; 및
상기 화스너 몸체를 전체적으로 덮도록 형성된 세라믹 박막을 포함하는 금속 스레드 화스너. - 제1항에 있어서, 상기 세라믹 박막은 원자층 증착 공정을 통하여 형성된 것을 특징으로 하는 금속 스레드 화스너.
- 제1항에 있어서, 상기 세라믹 박막은 1 내지 50 nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 스레드 화스너.
- 제1항에 있어서, 상기 세라믹 박막은 산화지르코늄 (ZrO2), 산화알루미늄 (Al2O3), 산화티타늄 (TiO2), 산화하프늄 (HfO2), 산화탄탈륨 (Ta2O5) 등과 같은 단일 옥사이드 또는 AlxTayOz, SrxTiyOz, YxZryOz 과 같은 다성분계 옥사이드로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 스레드 화스너.
- 제1항에 있어서, 상기 세라믹 박막은 서로 다른 물질로 이루어진 다수의 박막으로 이루어진 복층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 스레드 화스너.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150051899A KR20160121972A (ko) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | 금속 스레드 화스너 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150051899A KR20160121972A (ko) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | 금속 스레드 화스너 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160121972A true KR20160121972A (ko) | 2016-10-21 |
Family
ID=57257107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020150051899A KR20160121972A (ko) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | 금속 스레드 화스너 |
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| KR (1) | KR20160121972A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220041590A (ko) | 2020-09-25 | 2022-04-01 | 비피시 주식회사 | 도금밀착성을 향상한 마그네슘 도금계 고내식 패스너 및 그 제조방법 |
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2015
- 2015-04-13 KR KR1020150051899A patent/KR20160121972A/ko unknown
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