KR20180068403A - Medical tool having excellent corrosion and abrasion resistance, and manufacturing method of the same - Google Patents
Medical tool having excellent corrosion and abrasion resistance, and manufacturing method of the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180068403A KR20180068403A KR1020160170027A KR20160170027A KR20180068403A KR 20180068403 A KR20180068403 A KR 20180068403A KR 1020160170027 A KR1020160170027 A KR 1020160170027A KR 20160170027 A KR20160170027 A KR 20160170027A KR 20180068403 A KR20180068403 A KR 20180068403A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thin film
- coating layer
- medical tool
- corrosion resistance
- abrasion resistance
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
- A61L31/02—Inorganic materials
- A61L31/022—Metals or alloys
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
- A61B17/17—Guides or aligning means for drills, mills, pins or wires
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/32—Surgical cutting instruments
- A61B17/3205—Excision instruments
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
- A61L31/08—Materials for coatings
- A61L31/082—Inorganic materials
- A61L31/088—Other specific inorganic materials not covered by A61L31/084 or A61L31/086
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
- C23C14/325—Electric arc evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/36—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases using ionised gases, e.g. ionitriding
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2420/00—Materials or methods for coatings medical devices
- A61L2420/02—Methods for coating medical devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2420/00—Materials or methods for coatings medical devices
- A61L2420/08—Coatings comprising two or more layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스테인레스강 의료용 공구 기재 표면에 산화박막 피복층, CrN 중간층 및 질화물계 또는 탄화물계의 세라믹 코팅층을 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a medical tool having excellent corrosion resistance and abrasion resistance and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a stainless steel medical tool base material having a corrosion resistant and abrasion resistant coating layer including an oxide thin film coating layer, a CrN intermediate layer and a nitride- And to a method of manufacturing such a superior medical tool.
종래의 의료용 공구는 기재 상에 단순하게 TiN 또는 WC 등 단순 박막을 형성시켜 사용하고 있으나 항상 부식 문제를 발생시켜 사용자의 불만을 유발시켜 왔다. 최근, 임플란트 시술에 사용되는 드릴과 같은 의료용 공구의 고능률화의 수요가 높아짐에 따라, 종래보다 공구 수명이 긴 공구가 요구되고 있다. 공구 재료의 요구 특성으로서 공구의 수명에 관계되는 내식성 및 내마모성의 향상이 더욱 중요해지고 있다. Conventional medical tools use a simple thin film such as TiN or WC formed on a substrate, but they have always caused corrosion problems and caused user dissatisfaction. Recently, as the demand for high efficiency of medical tools such as drills used for implant treatment is increased, tools with longer tool life than the conventional ones are required. It is becoming more important to improve the corrosion resistance and abrasion resistance of the tool relative to the service life of the tool.
이들 특성을 향상시키도록 박막을 피복시키는 비교적 간단한 방법으로 의료용 공구를 제조하기 위하여, 우수한 내식성, 밀착력, 내마모성 향상 등의 특성을 가지는 다양한 물질을 교대로 적층하여 피복시키고 표면 처리할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.In order to manufacture a medical tool by a relatively simple method of coating a thin film to improve these properties, there is a need for a technique capable of alternately laminating, coating and surface-treating various materials having properties such as excellent corrosion resistance, adhesion strength, It is true.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 의료용 공구 기재 상에 박막을 적층하는 비교적 간단한 방법으로 내식성 및 내마모성 특성이 우수하고, 밀착력이 증대된 의료용 공구를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a medical tool having excellent corrosion resistance and wear resistance characteristics and having increased adhesion by a relatively simple method of laminating a thin film on a medical tool substrate.
특히, 일정 비율의 반응성 가스를 주입하여 내식성 및 내마모성이 우수한 화학양론비를 가지는 박막을 형성하는 제조 방법으로 특성이 우수한 동시에 간단한 방법의 의료용 공구 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Particularly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a medical tool having excellent characteristics and a simple method by forming a thin film having a stoichiometry ratio excellent in corrosion resistance and abrasion resistance by injecting a certain amount of reactive gas.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.However, these problems are illustrative, and the technical idea of the present invention is not limited thereto.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구는 스테인레스강으로 제조된 의료용 공구 기재, 상기 의료용 공구 기재 표면에 형성된 산화박막 피복층 및 상기 산화박막 피복층 상부에 코팅된 하나 이상의 세라믹 코팅층을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a medical tool having excellent corrosion resistance and wear resistance, comprising: a medical tool base made of stainless steel; an oxide thin film coating layer formed on the surface of the medical tool base; And at least one ceramic coating layer.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 산화박막 피복층은 5nm 내지 300nm의 두께를 가질 수 있다.In some embodiments of the present invention, the oxide thin film coating layer may have a thickness of 5 nm to 300 nm.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 산화박막 피복층은 스테인리스강의 크롬이 플라즈마로 산화하여 형성된 Cr2O3일 수 있다.In some embodiments of the present invention, the oxide thin film coating layer may be Cr 2 O 3 formed by oxidation of chromium in stainless steel with plasma.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 0.1㎛ 내지 10㎛의 두께를 가질 수 있다.In some embodiments of the present invention, the ceramic coating layer may have a thickness of 0.1 占 퐉 to 10 占 퐉.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 질화물계 박막, 탄화물계 박막 및 질화물과 탄화물의 혼합물 박막 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the ceramic coating layer may include one or more layers selected from a nitride-based thin film, a carbide-based thin film, and a mixture thin film of nitride and carbide.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 질화물은 AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN 및 ZrN 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.In some embodiments of the present invention, the nitride may be any one or a mixture of two or more selected from AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN and ZrN.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 탄화물은 DLC, WC, TiC 및 TiCN 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.In some embodiments of the present invention, the carbide may be any one or a mixture of two or more selected from among DLC, WC, TiC and TiCN.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 산화박막 피복층 상부에 형성된 CrN 중간층을 더 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, a CrN intermediate layer may be further formed on the oxide thin film coating layer.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 CrN 중간층은 30nm 내지 300nm의 두께를 가질 수 있다.In some embodiments of the present invention, the CrN intermediate layer may have a thickness of 30 nm to 300 nm.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 의료용 공구는 임플란트 시술 시 사용되는 의료용 드릴, 절삭 공구 등으로 사용될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the medical tool may be used as a medical drill, a cutting tool or the like used in implant treatment.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법은 스테인레스강으로 제조된 의료용 공구 기재 표면에 고밀도 플라즈마를 이용하여 산화박막을 형성하는 단계, 상기 산화박막 피복층 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 세라믹 박막을 코팅시키는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a medical tool having excellent corrosion resistance and wear resistance, comprising the steps of: forming an oxide thin film on a surface of a medical tool substrate made of stainless steel using a high density plasma; And coating the ceramic thin film on the upper side using arc ion plating or sputtering.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 산화박막 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 CrN 중간층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the method may further include forming a CrN intermediate layer on the oxide thin film using arc ion plating or sputtering.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 산화박막 형성 단계는, 상기 의료용 공구 기재 상에 고밀도 플라즈마를 발생시키고 산소 및 알곤의 가스 혼합비(O2/Ar)가 3% 내지 50%인 혼합 가스를 주입시켜 Cr2O3 피막을 형성시킬 수 있다.In some embodiments of the present invention, the oxidized thin film forming step may comprise: generating a high-density plasma on the medical tool substrate and supplying a mixed gas having a gas mixing ratio (O 2 / Ar) of oxygen and argon of 3% to 50% A Cr 2 O 3 film can be formed.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 박막 코팅 단계는, 상기 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 코팅시키는 경우, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 코팅시킬 수 있다.In some embodiments of the present invention, the coating of the ceramic thin film may be performed by introducing a reactive gas at a flow rate of 10% to 30% nitrogen and 70% to 90% argon when the coating is performed using the sputtering A nitride-based thin film can be coated.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 박막 코팅 단계는, 상기 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating)을 이용하여 코팅시키는 경우, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 코팅시킬 수 있다.In some embodiments of the present invention, the ceramic thin-film coating step may be performed using an arc ion plating of 10% to 30% nitrogen and 70% to 90% The reactive gas can be introduced into the nitride-based thin film to coat the nitride-based thin film.
본 발명의 기술적 사상에 따른 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구는 의료용 공구 기재 상에 박막을 적층하는 비교적 간단한 방법으로 내식성 및 내마모성 특성이 우수하고, 밀착력이 증대된 의료용 공구를 제공할 수 있다.A medical tool having excellent corrosion resistance and wear resistance according to the technical idea of the present invention can provide a medical tool with excellent corrosion resistance and wear resistance characteristics and increased adhesion by a relatively simple method of laminating a thin film on a medical tool substrate.
특히, 일정 비율의 반응성 가스를 주입하여 내식성 및 내마모성이 우수한 화학양론비를 가지는 박막을 형성하는 제조 방법으로 특성이 우수한 동시에 간단한 방법으로 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구를 제조할 수 있다.Particularly, a manufacturing method of forming a thin film having a stoichiometry ratio excellent in corrosion resistance and wear resistance by injecting a reactive gas at a certain rate can produce a medical tool having excellent characteristics and excellent corrosion resistance and wear resistance by a simple method.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The effects of the present invention described above are exemplarily described, and the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 의료용 공구 기재에 적층된 박막을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 의료용 공구 기재로 사용되는 의료용 드릴 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 이온 플레이팅을 이용하여 CrN 중간층이 형성된 의료용 드릴 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 이온 플레이팅을 이용하여 TiN 세라믹 코팅층이 증착된 의료용 드릴 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 이온 플레이팅을 이용하여 AlTiN 세라믹 코팅층이 증착된 의료용 드릴 사진이다.1 is a view showing a thin film laminated on a medical tool base according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph of a medical drill used as a medical tool base according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph of a medical drill in which a CrN intermediate layer is formed using ion plating according to an embodiment of the present invention.
4 is a photograph of a medical drill on which a TiN ceramic coating layer is deposited using ion plating according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph of a medical drill on which an AlTiN ceramic coating layer is deposited using ion plating according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. The scope of technical thought is not limited to the following examples. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. As used herein, the term " and / or " includes any and all combinations of one or more of the listed items. The same reference numerals denote the same elements at all times. Further, various elements and regions in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the technical spirit of the present invention is not limited by the relative size or spacing depicted in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 의료용 공구 기재에 적층된 박막을 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구는 스테인레스강으로 제조된 의료용 공구 기재, 상기 의료용 공구 기재 표면에 형성된 산화박막 피복층 및 상기 산화박막 피복층 상부에 코팅된 하나 이상의 세라믹 코팅층을 포함한다.1 is a view showing a thin film laminated on a medical tool base according to an embodiment of the present invention. The medical tool having excellent corrosion resistance and abrasion resistance according to the present invention includes a medical tool base material made of stainless steel, an oxide thin film coating layer formed on the surface of the medical tool base, and at least one ceramic coating layer coated on the oxide thin film coating layer.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 의료용 공구 기재로 사용되는 의료용 드릴 사진이다. 상기 의료용 공구 기재는 스테인레스강을 주재료로 할 수 있으며, 특히 KS, JIS, DIN, ISO, ASTM, ASME, AISI 등의 국제 규격에 만족하는 스테인레스 재질로 제조될 수 있다.2 is a photograph of a medical drill used as a medical tool base according to an embodiment of the present invention. The medical tool base material may be made of stainless steel as a main material and may be made of a stainless steel material satisfying international standards such as KS, JIS, DIN, ISO, ASTM, ASME and AISI.
상기 산화박막 피복층은 상기 의료용 공구 기재 표면에 형성되며, 5nm 내지 300nm의 두께를 가질 수 있다. 특히, 상기 산화박막 피복층은 Cr2O3일 수 있다. 상기 산화박막 피복층은 고밀도 플라즈마에 의해 산화물 표면이 형성되며, 의료용 공구 기재인 스테인레스강에 포함된 크롬이 표면에 산화물을 형성하여 Cr2O3가 형성된다.The oxide thin film coating layer is formed on the surface of the medical tool base material and may have a thickness of 5 nm to 300 nm. In particular, the oxide thin film coating layer may be Cr 2 O 3 . The oxide thin film coating layer forms an oxide surface by a high density plasma, and chromium contained in stainless steel as a medical tool base forms an oxide on the surface to form Cr 2 O 3 .
일반적으로 스테인레스강은 주성분인 철(Fe)에 크롬, 니켈이 첨가된 특수강으로서 스테인레스강 표면에 고밀도 플라즈마를 발생시키면, 산소와 친화력이 가장 큰 크롬이 다른 금속보다 먼저 산화하여 CrO, Cr2O3 크롬산화물을 형성하게 된다. 또한 스테인레스강 표면에서의 플라즈마 발생시간이 증가하게 되면 스테인레스강 내부에 있는 크롬원자들이 스테인레스강 표면으로 확산이 이루어지며 확산된 크롬원자들이 표면에서 산소와 결합하여 크롬산화물이 형성됨에 따라 크롬산화물 박막이 점점 두꺼워지게 된다. 일부 스테인레스강을 형성한 원소인 철(Fe)이 산소와 결합하여 철산화물이 형성되기는 하나, 산화물 박막에 존재하는 철산화물은 극소량이 그쳐 산화박막 피복층은 보다 안정된 산화물인 Cr2O3가 형성된 크롬산화물인 것이다. In general, stainless steel is a special steel in which chromium and nickel are added to the main component of iron (Fe). When a high density plasma is generated on the surface of stainless steel, chromium having the greatest affinity with oxygen is oxidized before the other metals to form CrO, Cr 2 O 3 Chromium oxide is formed. In addition, as the plasma generation time increases on the stainless steel surface, the chromium atoms in the stainless steel are diffused to the stainless steel surface, and the diffused chromium atoms bond with oxygen on the surface to form the chromium oxide, It becomes thicker and thicker. One Although iron (Fe) an element forming a part of stainless steel this iron oxide formed by combining with oxygen, iron oxide present in the oxide thin film of chromium is Cr 2 O 3 is a very small amount is mere an oxide more stable oxide thin film layer formed Oxide.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 이온 플레이팅을 이용하여 CrN 중간층이 형성된 의료용 드릴 사진이다. 상기 산화박막 피복층 상부에 형성된 CrN 중간층을 더 포함할 수 있으며, 상기 CrN 중간층은 30nm 내지 300nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 산화박막 피복층인 Cr계 산화물 박막에 세라믹 박막이 코팅될 경우 밀착력에 문제점이 발생되므로, Cr2O3 표면과 화학적 친화력이 높으며 박막 형성 시 잔류응력이 낮은 물질인 CrN을 중간층으로 형성시켜 이후 코팅되는 다양한 세라믹 박막과의 밀착력을 높일 수 있다.3 is a photograph of a medical drill in which a CrN intermediate layer is formed using ion plating according to an embodiment of the present invention. And a CrN intermediate layer formed on the oxide thin film coating layer. The CrN intermediate layer may have a thickness of 30 nm to 300 nm. When the ceramic thin film is coated on the Cr-based oxide thin film as the oxide thin film coating layer, there arises a problem in adhesion, so that CrN, which is high in chemical affinity with the Cr 2 O 3 surface and low in residual stress when forming the thin film, It is possible to increase adhesion with various ceramic thin films.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 이온 플레이팅을 이용하여 TiN 세라믹 코팅층이 증착된 의료용 드릴 사진이고. 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 이온 플레이팅을 이용하여 AlTiN 세라믹 코팅층이 증착된 의료용 드릴 사진이다. 4 is a photograph of a medical drill on which a TiN ceramic coating layer is deposited using ion plating according to an embodiment of the present invention. 5 is a photograph of a medical drill on which an AlTiN ceramic coating layer is deposited using ion plating according to an embodiment of the present invention.
상기 세라믹 코팅층은 상기 산화박막 피복층 상부에 하나 이상의 층이 코팅될 수 있으며, 0.1㎛ 내지 10㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 세라믹 코팅층은 아크 이온플레이팅법(Arc Ion-plating), 스퍼터링(Sputtering), 진공 증착법(Evaporation) 등을 이용하여 내마모 특성을 향상시킬 수 있다. The ceramic coating layer may be coated with at least one layer on the oxide thin film coating layer, and may have a thickness of 0.1 탆 to 10 탆. In addition, the ceramic coating layer can improve wear resistance characteristics by using arc ion plating, sputtering, or evaporation.
특히, 상기 세라믹 코팅층은 질화물계 박막, 탄화물계 박막 및 질화물과 탄화물의 혼합물 박막 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함할 수 있다. 상기 질화물은 AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN 및 ZrN 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN 및 ZrN 등은 코팅 두께가 일정 두께 이상일 경우 우수한 내마모성을 띠며 외부의 충격으로부터 공구를 보호할 수 있다. In particular, the ceramic coating layer may include any one or two or more layers selected from a nitride-based thin film, a carbide-based thin film, and a mixture thin film of nitride and carbide. The nitride may be any one or a mixture of two or more selected from AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN and ZrN. AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN and ZrN have excellent abrasion resistance and can protect the tool from external impact when the coating thickness is more than a certain thickness.
상기 탄화물은 DLC, WC, TiC 및 TiCN 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.The carbide may be any one or a mixture of two or more selected from DLC, WC, TiC and TiCN.
본 발명에 따른 의료용 공구는 임플란트 시술 시 사용되는 의료용 드릴, 절삭 공구 등으로 사용될 수 있다.The medical tool according to the present invention can be used as a medical drill, a cutting tool, and the like used in implant treatment.
본 발명에 따른 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법은 스테인레스강으로 제조된 의료용 공구 기재 표면에 고밀도 플라즈마를 이용하여 산화박막을 형성하는 단계, 상기 산화박막 피복층 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 세라믹 박막을 코팅시키는 단계를 포함한다.The method for manufacturing a medical tool having excellent corrosion resistance and abrasion resistance according to the present invention includes the steps of forming an oxide thin film on a surface of a medical tool base material made of stainless steel using a high density plasma, plating or sputtering the ceramic thin film.
상기 산화박막 형성 단계는 의료용 공구의 요구되어지는 특성 중 내부식성을 위해 고밀도 플라즈마를 의료용 공구 기재 표면에 발생시키고 적정 분율의 아르곤 가스(Ar)와 산소 가스(O2) 혼합가스를 주입시켜 기재 표면에 치밀한 산화박막을 형성시킨다.The oxidized thin film forming step generates a high density plasma on the surface of the medical tool base material for the corrosion resistance among the required characteristics of the medical tool and injects a mixed gas of argon gas (Ar) and oxygen gas (O 2 ) Thereby forming a dense oxide film.
특히, 상기 산화박막 형성 단계는, 상기 의료용 공구 기재 상에 고밀도 플라즈마를 발생시키고 산소 및 알곤의 가스 혼합비(O2/Ar)가 3% 내지 50%인 혼합 가스를 주입시켜 Cr2O3 피막을 형성시킬 수 있다.Particularly, in the step of forming the oxide thin film, a high density plasma is generated on the medical tool substrate and a mixed gas of oxygen and argon gas mixture (O 2 / Ar) of 3% to 50% is injected to form a Cr 2 O 3 film .
상기 산화 박막 상부에 아크 이온플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 CrN 중간층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.And forming a CrN intermediate layer on the oxide thin film using arc ion plating or sputtering.
상기 세라믹 박막 코팅 단계는, 상기 산화박막 피복층 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 세라믹 박막을 코팅시키는 단계이다. 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 형성시킬 수 있다. In the step of coating the ceramic thin film, a ceramic thin film is coated on the oxide thin film coating layer by using arc ion plating or sputtering. The nitride-based thin film can be formed by introducing the reactive gas at an inflow rate of 10% to 30% nitrogen and 70% to 90% argon.
AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN 및 ZrN 등의 질화물계 박막을 코팅시킬 수 있는 가장 효율적인 방법은 반응성 아크 이온플레이팅법 또는 반응성 스퍼터링법이다. The most efficient method for coating a nitride-based thin film such as AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN, and ZrN is a reactive arc ion plating method or a reactive sputtering method.
반응성 스퍼터링법은 화학반응을 유발할 수 있는 반응성 가스를 알곤(Ar)가스와 동시에 유입시키는 코팅 방법이다. 질화물 박막을 형성시키기 위해서는 고순도 질소 가스를 알곤 가스와 함께 주입시킨다. The reactive sputtering method is a coating method in which a reactive gas capable of causing a chemical reaction is simultaneously introduced with argon (Ar) gas. In order to form a nitride film, a high-purity nitrogen gas is introduced together with an argon gas.
이때 알곤과 질소 유입량의 비에 의해 화학양론비가 결정되어 박막의 특성을 결정할 수 있으며, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스을 유입하는 경우 우수한 내마모성을 가질 수 있으며, 특히, 질소와 알곤 유량의 비가 2:8일 때 가장 특성이 우수한 박막을 얻는 것으로 실험결과 나타났다. 하지만, 상기 유량비는 공정온도 및 바이어스 전압에 의해 달라질 수 있다.At this time, the stoichiometric ratio can be determined by the ratio of the argon and nitrogen influx rates, and the characteristics of the thin film can be determined, and when the reactive gas is introduced at a flow rate ratio of 10% to 30% nitrogen and 70% to 90% argon, Especially, the experimental results show that the best characteristics are obtained when the ratio of nitrogen to argon is 2: 8. However, the flow rate may vary depending on the process temperature and the bias voltage.
아크 이온플레이팅의 경우에도 반응성 가스를 동시에 주입시킴으로서 이루어 질 수 있다. 반응성 스퍼터링법과 같이 이 방법으로도 AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN, ZrN 등 질화물계 박막을 형성시킬 수 있으며 반응성 스퍼터링 공정보다 증착속도가 빠르며 코팅층이 치밀한 박막을 코팅시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. In the case of arc ion plating, the reactive gas can be injected at the same time. Like the reactive sputtering method, this method can form a nitride-based thin film such as AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN, and ZrN, has a deposition rate higher than that of the reactive sputtering, and has a merit that the coating layer can be coated with a dense thin film.
이때, 위와 같이 상기 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating)을 이용하여 코팅시키는 경우, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하는 경우 우수한 내마모성을 가질 수 있다.At this time, when the coating is performed using the arc ion plating as described above, excellent wear resistance can be obtained when the reactive gas is introduced at a flow rate ratio of 10% to 30% nitrogen and 70% to 90% argon .
위와 같은 방법으로 우수한 내마모 특성을 띠는 세라믹 물질을 코팅시킬 수 있었으며 경우에 따라서는 이들 박막을 다층으로 형성시켜 내부식성과 내마모성을 더욱더 향상시킬 수 있다.In this way, it is possible to coat the ceramic material having excellent wear resistance characteristics, and in some cases, it is possible to improve the corrosion resistance and the abrasion resistance by forming these thin films in multiple layers.
본 발명에 따른 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구는 고밀도 플라즈마를 이용한 치밀한 산화박막을 형성하고, 상부에 밀착력을 향상시키는 CrN 중간층을 형성하고, AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN 및 ZrN 등의 질화물계 박막 또는 DLC, WC, TiC 및 TiCN 탄화물계 박막을 코팅시켜 기존에 사용하고 있는 의료용 공구 재질에 각 기능을 띠는 박막을 형성시킴으로서 비교적 간단한 방법으로 우수한 내부식성과 내마모성을 띠는 의료용 공구를 제조하는 것이 가능하다.The medical tool having excellent corrosion resistance and abrasion resistance according to the present invention is characterized in that a dense oxide thin film is formed using a high density plasma and a CrN intermediate layer is formed on the upper surface to improve the adhesion, and a nitride thin film such as AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN and ZrN DLC, WC, TiC and TiCN Carbide thin film is coated to form a thin film having various functions in the existing medical tool material. It is possible to manufacture a medical tool with excellent corrosion resistance and abrasion resistance by a comparatively simple method Do.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명 과정의 세부 사항을 설명하고자 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to examples and experimental examples.
1. 산화박막 피복층 형성1. Formation of oxide thin film coating layer
스테인레스강을 주재료로 하는 의료용 공구 기재 표면에 고밀도 플라즈마를 이용하여 하기의 조건으로 형성하여 산화박막 피복층을 제조하였다. 특히, 상기 의료용 공구 기재 상에 고밀도 플라즈마를 발생시키고 산소 및 알곤의 가스 혼합비(O2/Ar)가 3% 내지 50%인 혼합 가스를 주입시켜 Cr2O3 피막을 형성한다.A medical tool base material made of stainless steel as a main material was formed on the surface of a substrate using a high density plasma under the following conditions to prepare an oxide thin film coating layer. In particular, a high density plasma is generated on the medical tool substrate and a mixed gas of oxygen and argon gas mixture (O 2 / Ar) of 3% to 50% is injected to form a Cr 2 O 3 film.
- 초기 진공도 : 1 x 10-5torr- Initial vacuum degree: 1 x 10 -5 torr
- 기재 온도 : RT ~ 400℃- Base temperature: RT ~ 400 ℃
- 사용 가스 : 알곤(Ar) + 산소(O2) 혼합 가스- using gas: argon (Ar) + oxygen (O 2) gas mixture
- 가스 혼합비 : O2/Ar (3% ~ 50%)- Gas mixture ratio: O 2 / Ar (3% to 50%)
- 기재 가속 전압 : -150V ~ -1000V- Base acceleration voltage: -150V ~ -1000V
- 작업 진공도 : 1x10-4torr ~ 5 x 10-3torr- Working vacuum: 1x10 -4 torr ~ 5 x 10 -3 torr
- 공정 시간 : 3min ~ 30min- Process time: 3min ~ 30min
- 박막 두께 : 5nm ~ 100nmThin film thickness: 5 nm to 100 nm
2. 질화 크롬(CrN) 중간층 형성2. Formation of chromium nitride (CrN) intermediate layer
상기 산화박막 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 CrN 중간층을 하기의 조건으로 형성하였다.A CrN intermediate layer was formed on the oxide thin film using arc ion plating or sputtering under the following conditions.
- 초기 진공도 : 1 x 10-5torr- Initial vacuum degree: 1 x 10 -5 torr
- 플라즈마 전력 : 17V x 70A (1.2kW)- Plasma power: 17V x 70A (1.2kW)
- Target Size 및 물질 : 80mm(지름) x 40mm(높이), Cr(99.7%)- Target Size and Material: 80mm (Diameter) x 40mm (Height), Cr (99.7%)
- 작업 진공도 : 5 x 10-3torr- Working vacuum: 5 x 10 -3 torr
- 작업 가스 : 알곤(순도 99.999%), 질소(순도 99.999%)- Working gas: argon (purity 99.999%), nitrogen (purity 99.999%)
- 유입 가스량 : 알곤 (30%이하), 질소 (70% 이상)- Inlet gas: argon (30% or less), nitrogen (70% or more)
- 가스 유입량비 : 알곤(10%∼50%), 질소(90%∼50%)- Gas inflow ratio: argon (10% to 50%), nitrogen (90% to 50%)
- Bias 전압 : -10V ~ -100V- Bias voltage: -10V ~ -100V
- 피복층 두께 : 0.3㎛ ∼ 10㎛- Coating layer thickness: 0.3 탆 to 10 탆
- 증착속도 : 30nm/min- Deposition rate: 30 nm / min
3. 세라믹 코팅층 형성3. Formation of ceramic coating layer
상기 산화박막 피복층 상부 또는 CrN 중간층을 형성한 경우에는 상기 CrN 중간층의 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 세라믹 코팅층을 하기의 조건으로 형성하였다. When the oxide thin film coating layer or the CrN intermediate layer was formed, a ceramic coating layer was formed on the CrN intermediate layer using arc ion plating or sputtering under the following conditions.
3-1. 스퍼터링법에 의한 질화 티타늄(TiN) 코팅층 형성3-1. Formation of titanium nitride (TiN) coating layer by sputtering
스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 질화물계 박막 코팅층을 형성하는 경우, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 형성하였다. When a nitride-based thin film coating layer is formed by sputtering, a reactive gas is introduced at a flow rate of 10% to 30% nitrogen and 70% to 90% argon to form a nitride-based thin film.
- 초기 진공도 : 1 x 10-5torr- Initial vacuum degree: 1 x 10 -5 torr
- 플라즈마 전력 : 420V x 12A ( 4.8kW)- Plasma power: 420V x 12A (4.8kW)
- Target Size 및 물질 : 130mm x 1200mm, Ti(99.7%)- Target Size and Material: 130mm x 1200mm, Ti (99.7%)
- 작업 진공도 : 2x 10-3torr- Working vacuum: 2x 10 -3 torr
- 유입 가스 : 알곤(순도 99.999%), 질소(순도 99.999%)- Inlet gas: argon (purity 99.999%), nitrogen (purity 99.999%)
- 가스 유입량비 : 알곤(70%∼90%), 질소(30%∼10%)- Gas flow ratio: argon (70% ~ 90%), nitrogen (30% ~ 10%)
- 코팅층 두께 : 0.3㎛ ∼1㎛- Coating layer thickness: 0.3 탆 to 1 탆
- 증착속도 : 5nm/min- Deposition rate: 5 nm / min
3-2. 아크이온 플레이팅법에 의한 질화 티타늄(TiN) 코팅층 형성3-2. Formation of Titanium Nitride (TiN) Coating Layer by Arc Ion Plating
아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating)을 이용하여 질화물계 박막 코팅층을 형성하는 경우, 50% 내지 100% 질소 및 0% 내지 50% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 형성하였다. When a nitride-based thin film coating layer is formed using arc ion plating, a reactive gas is introduced at a flow rate of 50% to 100% nitrogen and 0% to 50% argon to form a nitride-based thin film.
- 초기 진공도 : 1 x 10-5torr- Initial vacuum degree: 1 x 10 -5 torr
- 플라즈마 전력 : 18V x 60A ( 1.1kW)- Plasma power: 18V x 60A (1.1kW)
- Target Size 및 물질 : 80mm(지름) x 40mm(높이), Ti(99.7%)- Target Size and Material: 80mm (Diameter) x 40mm (Height), Ti (99.7%)
- 작업 진공도 : 7 x 10-3torr- Working vacuum: 7 x 10 -3 torr
- 작업 가스 : 알곤(순도 99.999%), 질소(순도 99.999%)- Working gas: argon (purity 99.999%), nitrogen (purity 99.999%)
- 유입 가스량 : 알곤 (50%이하), 질소 (50% 이상)- Inlet gas: argon (50% or less), nitrogen (50% or more)
- 가스 유입량비 : 알곤(0%∼50%), 질소(100%∼50%)- Gas inflow ratio: argon (0% to 50%), nitrogen (100% to 50%)
- Bias 전압 : -10V ~ -100V- Bias voltage: -10V ~ -100V
- 코팅층 두께 : 0.3㎛ ∼ 10㎛- Coating layer thickness: 0.3 탆 to 10 탆
- 증착속도 : 20nm/min- Deposition rate: 20 nm / min
3-3. 아크 이온 플레이팅법에 의한 (AlTiN) 코팅층 형성3-3. Formation of (AlTiN) coating layer by arc ion plating
아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating)을 이용하여 질화물계 박막 코팅층을 형성하는 경우, 50% 내지 100% 질소 및 0% 내지 50% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 형성하였다. When a nitride-based thin film coating layer is formed using arc ion plating, a reactive gas is introduced at a flow rate of 50% to 100% nitrogen and 0% to 50% argon to form a nitride-based thin film.
- 초기 진공도 : 1 x 10-5torr- Initial vacuum degree: 1 x 10 -5 torr
- 플라즈마 전력 : 20V x 60A ( 1.2kW)- Plasma power: 20V x 60A (1.2kW)
- Target Size 및 물질 : 80mm(지름) x 40mm(높이), AiTi(99.5%)- Target Size and Material: 80mm (Diameter) x 40mm (Height), AiTi (99.5%)
- 작업 진공도 : 1 x 10-2torr ~ 8 x 10-3torr- Working vacuum: 1 x 10 -2 torr to 8 x 10 -3 torr
- 작업 가스 : 알곤(순도 99.999%), 질소(순도 99.999%)- Working gas: argon (purity 99.999%), nitrogen (purity 99.999%)
- 가스 유입량비 : 알곤(0%∼50%), 질소(100%∼50%)- Gas inflow ratio: argon (0% to 50%), nitrogen (100% to 50%)
- Bias 전압 : -10V ~ -100V- Bias voltage: -10V ~ -100V
- 코팅층 두께 : 0.2㎛ ∼ 5㎛- Coating layer thickness: 0.2 탆 to 5 탆
- 증착속도 : 12nm/min- Deposition rate: 12 nm / min
위와 같이, 본 발명에 따른 의료용 공구 및 이의 제조방법은 의료용 공구 기재 상에 박막을 적층하는 비교적 간단한 방법으로 내식성 및 내마모성 특성이 우수하고, 밀착력이 증대된 의료용 공구를 제공할 수 있으며, 일정 비율의 반응성 가스를 주입하여 내식성 및 내마모성이 우수한 화학양론비를 가지는 박막을 형성할 수 있는 장점이 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the medical tool and the manufacturing method thereof according to the present invention can provide a medical tool having excellent corrosion resistance and wear resistance characteristics and increased adhesion by a relatively simple method of laminating a thin film on a medical tool substrate, There is an advantage that a thin film having a stoichiometric ratio excellent in corrosion resistance and abrasion resistance can be formed by injecting a reactive gas.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술 분야 에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. Will be apparent to those of ordinary skill in the art.
Claims (15)
상기 의료용 공구 기재 표면에 형성된 산화박막 피복층; 및
상기 산화박막 피복층 상부에 코팅된 하나 이상의 세라믹 코팅층을 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
A medical tool base made of stainless steel;
An oxide thin film coating layer formed on the surface of the medical tool substrate; And
And at least one ceramic coating layer coated on the oxide thin film coating layer, wherein the ceramic coating layer is excellent in corrosion resistance and abrasion resistance.
상기 산화박막 피복층은 5nm 내지 300nm의 두께를 가지는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
The method according to claim 1,
Wherein the oxide thin film coating layer has a thickness of 5 nm to 300 nm and is excellent in corrosion resistance and abrasion resistance.
상기 산화박막 피복층은 스테인리스강의 크롬이 플라즈마로 산화하여 형성된 Cr2O3인 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
The method according to claim 1,
The oxide thin film coating layer is Cr 2 O 3 formed by oxidation of chromium of stainless steel with plasma, and is excellent in corrosion resistance and abrasion resistance.
상기 세라믹 코팅층은 0.1㎛ 내지 10㎛의 두께를 가지는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
The method according to claim 1,
Wherein the ceramic coating layer has a thickness of 0.1 占 퐉 to 10 占 퐉 and is excellent in corrosion resistance and abrasion resistance.
상기 세라믹 코팅층은 질화물계 박막, 탄화물계 박막 및 질화물과 탄화물의 혼합물 박막 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
The method according to claim 1,
Wherein the ceramic coating layer comprises at least one selected from the group consisting of a nitride-based thin film, a carbide-based thin film, and a mixture thin film of a nitride and a carbide, wherein the ceramic coating layer is excellent in corrosion resistance and wear resistance.
상기 질화물은 AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN 및 ZrN 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
6. The method of claim 5,
Wherein said nitride is any one or a mixture of two or more selected from AlTiN, TiAlSiN, AlCrSiN, TiN and ZrN, and is excellent in corrosion resistance and abrasion resistance.
상기 탄화물은 DLC, WC, TiC 및 TiCN 중에 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
6. The method of claim 5,
Wherein said carbide is any one or a mixture of two or more selected from DLC, WC, TiC and TiCN, and is excellent in corrosion resistance and abrasion resistance.
상기 산화박막 피복층 상부에 형성된 CrN 중간층을 더 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
The method according to claim 1,
And a CrN intermediate layer formed on the oxide thin film coating layer, wherein the CrN intermediate layer is excellent in corrosion resistance and wear resistance.
상기 CrN 중간층은 30nm 내지 300nm의 두께를 가지는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구.
9. The method of claim 8,
Wherein the CrN intermediate layer has a thickness of 30 nm to 300 nm and is excellent in corrosion resistance and abrasion resistance.
상기 의료용 공구는 임플란트 시술 시 사용되는 의료용 드릴, 절삭 공구 등으로 사용되는 의료용 공구.
The method according to claim 1,
The medical tool is used as a medical drill, a cutting tool or the like, which is used in the implant treatment.
상기 산화박막 피복층 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 세라믹 박막을 코팅시키는 단계를 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법.
Forming an oxide thin film on a surface of a medical tool base made of stainless steel using a high-density plasma;
And coating a ceramic thin film on the oxide thin film coating layer by using arc ion plating or sputtering.
상기 산화박막 상부에 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating) 또는 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 CrN 중간층을 형성하는 단계를 더 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법.
12. The method of claim 11,
And forming a CrN intermediate layer on the oxide thin film by using arc ion plating or sputtering.
상기 의료용 공구 기재 상에 고밀도 플라즈마를 발생시키고 산소 및 알곤의 가스 혼합비(O2/Ar)가 3% 내지 50%인 혼합 가스를 주입시켜 Cr2O3 피막을 형성시키는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법.
The method according to claim 11,
A medical tool having excellent corrosion resistance and abrasion resistance for generating a high density plasma on the medical tool base material and forming a Cr 2 O 3 film by injecting a mixed gas of oxygen and argon gas mixture ratio (O 2 / Ar) of 3% to 50% Gt;
상기 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 코팅시키는 경우, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 코팅시키는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법.
12. The method of claim 11, wherein the ceramic thin film coating step comprises:
A method for manufacturing a medical tool having excellent corrosion resistance and abrasion resistance by coating a nitride thin film by introducing a reactive gas at a flow rate ratio of 10% to 30% nitrogen and 70% to 90% argon when the coating is performed using the sputtering.
상기 아크이온 플레이팅(Arc Ion-plating)을 이용하여 코팅시키는 경우, 10% 내지 30% 질소 및 70% 내지 90% 알곤의 유입량비로 반응성 가스를 유입하여 질화물계 박막을 코팅시키는 내식성 및 내마모성이 우수한 의료용 공구 제조 방법.
12. The method of claim 11, wherein the ceramic thin film coating step comprises:
When the coating is performed using the arc ion plating, a reactive gas is introduced at a flow rate ratio of 10% to 30% nitrogen and 70% to 90% argon, thereby coating the nitride-based thin film with excellent corrosion resistance and abrasion resistance Method of manufacturing a medical tool.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160170027A KR101887287B1 (en) | 2016-12-14 | 2016-12-14 | Medical tool having excellent corrosion and abrasion resistance, and manufacturing method of the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160170027A KR101887287B1 (en) | 2016-12-14 | 2016-12-14 | Medical tool having excellent corrosion and abrasion resistance, and manufacturing method of the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180068403A true KR20180068403A (en) | 2018-06-22 |
| KR101887287B1 KR101887287B1 (en) | 2018-08-09 |
Family
ID=62768481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160170027A KR101887287B1 (en) | 2016-12-14 | 2016-12-14 | Medical tool having excellent corrosion and abrasion resistance, and manufacturing method of the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101887287B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210000050A (en) | 2019-06-24 | 2021-01-04 | 주식회사 브라이튼 | Medical tool and manufacturing method thereof |
| KR102640863B1 (en) * | 2023-02-13 | 2024-02-23 | 강정환 | The AlTiN Coating Method of Dental Scan Body Using Vacuum Deposition |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003305047A (en) * | 2002-04-15 | 2003-10-28 | Jfe Steel Kk | Ceramic-coated medical instrument |
| JP2004081828A (en) * | 2002-06-28 | 2004-03-18 | Jfe Steel Kk | Medical instrument coated with ceramics and method for manufacturing the same |
| JP2014161519A (en) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Shintekku:Kk | Dental member |
| KR20150038031A (en) | 2012-08-10 | 2015-04-08 | 가부시키가이샤 탕가로이 | Coated tool |
| KR20160037979A (en) | 2013-08-27 | 2016-04-06 | 쿄세라 코포레이션 | Coated tool |
-
2016
- 2016-12-14 KR KR1020160170027A patent/KR101887287B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003305047A (en) * | 2002-04-15 | 2003-10-28 | Jfe Steel Kk | Ceramic-coated medical instrument |
| JP2004081828A (en) * | 2002-06-28 | 2004-03-18 | Jfe Steel Kk | Medical instrument coated with ceramics and method for manufacturing the same |
| KR20150038031A (en) | 2012-08-10 | 2015-04-08 | 가부시키가이샤 탕가로이 | Coated tool |
| JP2014161519A (en) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Shintekku:Kk | Dental member |
| KR20160037979A (en) | 2013-08-27 | 2016-04-06 | 쿄세라 코포레이션 | Coated tool |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210000050A (en) | 2019-06-24 | 2021-01-04 | 주식회사 브라이튼 | Medical tool and manufacturing method thereof |
| KR102640863B1 (en) * | 2023-02-13 | 2024-02-23 | 강정환 | The AlTiN Coating Method of Dental Scan Body Using Vacuum Deposition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101887287B1 (en) | 2018-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Khadem et al. | Tribology of multilayer coatings for wear reduction: A review | |
| KR102268364B1 (en) | Surface-coated cutting tool and manufacturing method thereof | |
| JP7484950B2 (en) | Coated object and method for producing same - Patent application | |
| KR102523464B1 (en) | Articles made of metals, cemented carbide, cermets or ceramics and coated with hard materials, and methods for manufacturing such articles | |
| CN1853832B (en) | Cutting tool coated with hard alloy and spraying target material for producing same | |
| US10612132B2 (en) | Coating a body with a diamond layer and a hard material layer | |
| US8293359B2 (en) | Multilayer CVD-coating and tool with such a coating | |
| JP2003508242A (en) | Coated grooving or cutting inserts | |
| CN101018889A (en) | Cutting tool with oxide coating | |
| KR102177352B1 (en) | Drill having a coating | |
| WO2000075394A1 (en) | A doped diamond-like carbon coating | |
| JP2015037834A (en) | Surface coated cutting tool | |
| KR102561370B1 (en) | High-performance coatings for cold forming of high-strength steel | |
| JP5395454B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| KR20140105796A (en) | Hard-material-coated bodies composed of metal, cemented hard material, cermet or ceramic and processes for producing such bodies | |
| JP5315533B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| KR101887287B1 (en) | Medical tool having excellent corrosion and abrasion resistance, and manufacturing method of the same | |
| JP4155641B2 (en) | Abrasion resistant coating, method for producing the same, and abrasion resistant member | |
| JP5416429B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP2009208155A (en) | Surface-coated cutting tool | |
| JP2012144766A (en) | Coated member | |
| JP3962300B2 (en) | Aluminum oxide coated tool | |
| Kim et al. | Properties of TiN–TiC multilayer coatings using plasma-assisted chemical vapor deposition | |
| JP2009208156A (en) | Surface-coated cutting tool | |
| JP5376375B2 (en) | Surface coated cutting tool |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |