KR20190108810A - 고경도 항균 pvd필름의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일종의 고경도 항균 PVD필름의 제조 방법으로서, W-Ti 합금 타겟을 사용하여 작업물 상에 제 1층 항균 필름을 증착시키며, W의 경도가 강하고, 매우 강한 항균성도 가지고 있으며, Ti와 W의 결합이 항균필름 증착 시의 부착력에 도움이 되기 때문에, PVD필름의 성능을 높일 수 있다. W-Ti항균필름에 증착되는 제 2층 항균필름은 W-Ti-Ag이고, 제 2층 항균필름 중에 나노 실버를 첨가하면, 항균필름의 항균 효과를 강화할 수 있는 동시에, W의 높은 경도가 나노 실버를 보호할 수 있다. W 자체가 항균성을 가지고 있기 때문에, 항균필름의 최외층에 소량의 나노 실버만 첨가하면 되고, W의 시장 가격이 나노 실버보다 저렴하기 때문에, 상기 기술방안 중의 항균필름은 항균필름 제조 원가를 낮출 수 있다.
Description
본 발명은 PVD항균필름 기술 영역에 관련된 것이며, 특히 일종의 고경도 항균 PVD필름의 제조 방법에 관한 것이다.
PVD(Physical Vapor Deposition)는 물리적 과정을 이용해 물질의 전달을 달성하고, 원자 또는 분자를 소스에서 기판 표면으로 전달시키는 과정을 말한다. PVD 조작 시에 전자 상태로의 증발, 이온화를 위해 다양한 금속을 선택하고, 바이어스 전압을 이용해 이온을 작업물 상으로 유도하여 필름으로 증착시킬 수 있다. 이온이 작업물에 증착되기 전에도 기타 이온과 반응 결합하여 경도, 밝기, 마찰계수, 색상 등 방면에서 변화가 발생하는 복합식 필름을 생성할 수 있어, 기능이나 외관상의 요구사항을 만족시킨다.
현재 환경 오염 등으로 인한 영향으로 사람들이 생활 속에서 접촉하는 많은 물품들은 종종 세균 오염원 및 질병 확산의 근원이 되는 대량의 세균을 가지고 있다. 따라서 항균 성능을 지닌 코팅 제품의 개발은 사람들의 생활 환경을 개선하고, 사람들의 건강을 보호하기 위해 매우 중요한 현실적 의미를 가지고 있다. 나노 실버는 일상생활 속의 일반적인 수십 가지의 병원성 미생물에 대해 강력한 억제 및 소멸 특성을 가지고 있고, 약물 내성을 일으키지 않는다는 것이 입증되었기 때문에, 나노 실버는 현재 일상생활 속에서 광범위하게 응용되고 있다.
기존의 기술에서 나노 실버 항균을 사용할 때, 보통 나노 실버를 기타 재료에 혼합하여 코팅 방식으로 작업물 표면을 보호하며, 또는 작업물 표면에 직접 나노 실버를 함유한 필름을 도금한다. 이러한 방법은 나노 실버가 고르지 않게 분포되거나, 또는 코팅층의 내마모성이 충분하지 않기 때문에, 장시간 항균을 유지할 수가 없고, 나노 실버의 가격이 비교적 비싸기에 경제성과 실용성이 비교적 나쁘다. 기존의 기술에서, 텅스텐도 매우 강력한 항균 성능을 가지고 있고, 텅스텐의 경도도 매우 높으며, 내마모성 방면에서도 우수한 장점을 가지고 있지만, 텅스텐의 항균 성능은 나노 실버보다 나쁘기 때문에, 현재 텅스텐과 나노 실버의 장점을 결합시킨 내마모성과 항균 성능이 우수하고 경제적인 PVD필름의 제조가 필요하다.
본 발명의 목적은 기존 항균 PVD필름의 제조 원가가 높거나 내마모성이 나쁜 문제를 해결한 일종의 고경도 항균 PVD필름의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 일종의 고경도 PVD항균필름의 제조 방법은 다음 단계를 포함한다.
1) 작업물 전처리 : 작업물 표면의 오일 오염물질을 깨끗하게 씻어내고 작업물 표면의 산화막을 제거한 후, 작업물을 진공로 속에 넣는다.
2) 작업물 세정 : 진공로를 진공화하고 온도를 120～150℃까지 가열하며, Ar을 충전하고 Ti아크 타겟을 시작하여, 작업물에 대한 이온 세정을 진행한다.
3) 베이스 필름 : Ti아크 타겟을 종료하고 Ti 스퍼터링 타겟을 시작하며, Ar을 계속 충전하고 -70~-90V 바이어스 전압을 로딩하여, 작업물 표면에 티타늄 베이스 필름을 증착시킨다.
4) 제 1층 항균필름 : Ti 스퍼터링 타겟을 종료하고 W-Ti 합금 아크 타겟을 시작하며, Ar을 충전하고 -70~-90V바이어스 전압을 로딩하여, 티타늄 필름에 제 1층 항균필름을 증착시킨다.
5) 제 2층 항균필름 : W-Ti 합금 아크 타겟을 계속 활성화하는 동시에, 나노 실버 스퍼터링 타겟을 3~5분간 지속시켜, 제 2층 항균필름을 증착시킨다.
그 중 하나의 실시예에서, 상기 방법은 또 제 2층 항균필름 증착이 완료된 후 W-Ti 합금 아크 타겟, 나노 실버 스퍼터링 타겟 및 모든 전원을 비활성화하고, 진공로 내의 압력이 점차 상승하고 온도가 65℃～75℃까지 내려가면, 작업물을 꺼낸다.
그 중 하나의 실시예에서, 상기 작업물의 세정 과정 중, 진공로 내 바이어스 전압이 -700～-900V 상황 하에서 작업물에 대해 이온 세정을 진행한다.
그 중 하나의 실시예에서, 상기 제 1층 항균필름의 증착 과정 중, 진공로 내의 압력은 4.0×10-3～6.0×10-3Pa이다.
그 중 하나의 실시예에서, 상기 제 1층 항균필름의 증착 과정 중, W-Ti 합금 아크 타겟은 W-Ti 스퍼터링 타겟을 사용하고, 스퍼터링 방식을 사용해 필름을 형성할 수 있다.
그 중 하나의 실시예에서, 상기 W-Ti 합금의 W와 Ti의 질량 분율은 1:1~9:1이다.
그 중 하나의 실시예에서, 상기 제 2층 항균필름 중, 나노 실버의 질량 함량은 2%~5%이다.
그 중 하나의 실시예에서, 상기 제 1층 항균필름 증착 과정 중, N, O2 또는 C2H2를 포함하는 한가지 가스로 충전된다.
이상 상기 일종의 고경도 항균 PVD필름의 제조 방법 중에서, W-Ti 합금 타겟을 사용하여 작업물 상에 제 1층 항균 필름을 증착시키며, W의 경도가 강하고, 매우 강한 항균성도 가지고 있으며, Ti와 W의 결합이 항균필름 증착 시의 부착력에 도움이 되기 때문에, PVD필름의 성능을 높일 수 있다. W-Ti항균필름에 증착되는 제 2층 항균필름은 W-Ti-Ag이고, 제 2층 항균필름 중에 나노 실버를 첨가하면, 항균필름의 항균 효과를 강화할 수 있는 동시에, W의 높은 경도가 나노 실버를 보호할 수 있다. W 자체가 항균성을 가지고 있기 때문에, 항균필름의 최외층에 소량의 나노 실버만 첨가하면 되고, W의 시장 가격이 나노 실버보다 저렴하기 때문에, 상기 기술방안 중의 항균필름은 항균필름 제조 원가를 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 고경도 항균 PVD필름의 구조 결선도이다.
PVD(Physical Vapor Deposition)는 물리적 과정을 이용해 물질의 전달을 달성하고, 원자 또는 분자를 소스에서 기판 표면으로 전달시키는 과정을 말한다. PVD 조작 시에 전자 상태로의 증발, 이온화를 위해 다양한 금속을 선택하고, 바이어스 전압을 이용해 이온을 작업물 상으로 유도하여 필름으로 증착시킬 수 있다. 이온이 작업물에 증착되기 전에도 기타 이온과 반응 결합하여 경도, 밝기, 마찰계수, 색상 등 방면에서 변화가 발생하는 복합식 필름을 생성할 수 있어, 기능이나 외관상의 요구사항을 만족시킨다.
현재 환경 오염 등으로 인한 영향으로 사람들이 생활 속에서 접촉하는 많은 물품들은 종종 세균 오염원 및 질병 확산의 근원이 되는 대량의 세균을 가지고 있다. 따라서 항균 성능을 지닌 코팅 제품의 개발은 사람들의 생활 환경을 개선하고, 사람들의 건강을 보호하기 위해 매우 중요한 현실적 의미를 가지고 있다. 나노 실버는 일상생활 속의 일반적인 수십 가지의 병원성 미생물에 대해 강력한 억제 및 소멸 특성을 가지고 있고, 약물 내성을 일으키지 않는다는 것이 입증되었기 때문에, 나노 실버는 현재 일상생활 속에서 광범위하게 응용되고 있다.
기존의 기술에서 나노 실버 항균을 사용할 때, 보통 나노 실버를 기타 재료에 혼합하여 코팅 방식으로 작업물 표면을 보호하며, 또는 작업물 표면에 직접 나노 실버를 함유한 필름을 도금한다. 이러한 방법은 나노 실버가 고르지 않게 분포되거나, 또는 코팅층의 내마모성이 충분하지 않기 때문에, 장시간 항균을 유지할 수가 없고, 나노 실버의 가격이 비교적 비싸기에 경제성과 실용성이 비교적 나쁘다. 기존의 기술에서, 텅스텐도 매우 강력한 항균 성능을 가지고 있고, 텅스텐의 경도도 매우 높으며, 내마모성 방면에서도 우수한 장점을 가지고 있지만, 텅스텐의 항균 성능은 나노 실버보다 나쁘기 때문에, 현재 텅스텐과 나노 실버의 장점을 결합시킨 내마모성과 항균 성능이 우수하고 경제적인 PVD필름의 제조가 필요하다.
Claims (8)
1) 작업물 전처리 : 작업물 표면의 오일 오염물질을 깨끗하게 씻어내고 작업물 표면의 산화막을 제거한 후, 작업물을 진공로 속에 넣으며,
2) 작업물 세정 : 진공로를 진공화하고 온도를 120～150℃까지 가열하며, Ar을 충전하고 Ti아크 타겟을 시작하여, 작업물에 대한 이온 세정을 진행하며,
3) 베이스 필름 : Ti아크 타겟을 종료하고 Ti 스퍼터링 타겟을 시작하며, Ar을 계속 충전하고 -70~-90V 바이어스 전압을 로딩하여, 작업물 표면에 티타늄 필름 베이스 필름을 증착시키며,
4) 제 1층 항균필름 : Ti 스퍼터링 타겟을 종료하고 W-Ti 합금 아크 타겟을 시작하며, Ar을 충전하고 -70~-90V바이어스 전압을 로딩하여, 티타늄 필름에 제 1층 항균필름을 증착시키며,
5) 제 2층 항균필름 : W-Ti 합금 아크 타겟을 계속 활성화하는 동시에, 나노 실버 스퍼터링 타겟을 3~5분간 지속시켜, 제 2층 항균필름을 증착시키며,
상기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
2) 작업물 세정 : 진공로를 진공화하고 온도를 120～150℃까지 가열하며, Ar을 충전하고 Ti아크 타겟을 시작하여, 작업물에 대한 이온 세정을 진행하며,
3) 베이스 필름 : Ti아크 타겟을 종료하고 Ti 스퍼터링 타겟을 시작하며, Ar을 계속 충전하고 -70~-90V 바이어스 전압을 로딩하여, 작업물 표면에 티타늄 필름 베이스 필름을 증착시키며,
4) 제 1층 항균필름 : Ti 스퍼터링 타겟을 종료하고 W-Ti 합금 아크 타겟을 시작하며, Ar을 충전하고 -70~-90V바이어스 전압을 로딩하여, 티타늄 필름에 제 1층 항균필름을 증착시키며,
5) 제 2층 항균필름 : W-Ti 합금 아크 타겟을 계속 활성화하는 동시에, 나노 실버 스퍼터링 타겟을 3~5분간 지속시켜, 제 2층 항균필름을 증착시키며,
상기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
제 1항에 있어서,
상기 방법은 또 제 2층 항균필름 증착이 완료된 후 W-Ti 합금 아크 타겟, 나노 실버 스퍼터링 타겟 및 모든 전원을 비활성화하고, 진공로 내의 압력이 점차 상승하고 온도가 65℃～75℃까지 내려가면, 작업물을 꺼내는 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
상기 방법은 또 제 2층 항균필름 증착이 완료된 후 W-Ti 합금 아크 타겟, 나노 실버 스퍼터링 타겟 및 모든 전원을 비활성화하고, 진공로 내의 압력이 점차 상승하고 온도가 65℃～75℃까지 내려가면, 작업물을 꺼내는 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
제 1항에 있어서,
상기 작업물 세정 과정 중 진공로 내 바이어스 전압이 -700~-900V 상황 하에서 작업물에 대해 이온 세정을 진행하는 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
상기 작업물 세정 과정 중 진공로 내 바이어스 전압이 -700~-900V 상황 하에서 작업물에 대해 이온 세정을 진행하는 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제 1층 항균필름 증착 과정 중, 진공로 내 압력이 4.0×10-3～6.0×10-3Pa인 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
상기 제 1층 항균필름 증착 과정 중, 진공로 내 압력이 4.0×10-3～6.0×10-3Pa인 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제 1층 항균필름 증착 과정 중 W-Ti 합금 아크 타겟은 W-Ti 스퍼터링 타겟을 사용하고, 스퍼터링 방식으로 필름을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
상기 제 1층 항균필름 증착 과정 중 W-Ti 합금 아크 타겟은 W-Ti 스퍼터링 타겟을 사용하고, 스퍼터링 방식으로 필름을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
임의의 제 1~5항에 있어서,
상기 W-Ti 합금의 W와 Ti의 질량 분율이 1:1~9:1인 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
상기 W-Ti 합금의 W와 Ti의 질량 분율이 1:1~9:1인 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
임의의 제 1~5항에 있어서,
상기 제 2층 항균필름 중 나노 실버의 질량 함량이 2%~5%인 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
상기 제 2층 항균필름 중 나노 실버의 질량 함량이 2%~5%인 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
임의의 제 1~5항에 있어서,
상기 제 1층 항균필름 증착 과정 중, N2, O2 또는 C2H2를 포함하는 한가지 가스로 충전되는 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
상기 제 1층 항균필름 증착 과정 중, N2, O2 또는 C2H2를 포함하는 한가지 가스로 충전되는 것을 특징으로 하는 고경도 PVD 항균필름의 제조 방법.
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|---|---|---|---|---|
| CN110257774A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-09-20 | 深圳市森泰金属技术有限公司 | 一种pvd抗菌膜层的制备方法 |
| KR20220049451A (ko) | 2020-10-14 | 2022-04-21 | 이계영 | 자동차용 pvd항균내장재 |
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| CN110257774A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-09-20 | 深圳市森泰金属技术有限公司 | 一种pvd抗菌膜层的制备方法 |
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