KR20220145278A - 진주층 효과를 갖는 특히 시계 제조용의 세라믹 부품의 제조 방법 - Google Patents

진주층 효과를 갖는 특히 시계 제조용의 세라믹 부품의 제조 방법 Download PDF

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KR20220145278A
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얀 린티메르
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코마도 쏘시에떼 아노님
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Abstract

본 발명은 진주층 효과를 갖는 특히 시계 제조용의 세라믹 부품 (10) 의 제조 방법에 관한 것이고, 본 방법은 하기 단계들:
- 세라믹 바디부 (8) 를 형성하는 단계,
- 세라믹 바디부 (8) 의 적어도 일부분 상에 OxNy 타입의 산질화물 성분의 층 (9) 을 디포짓하는 단계, 및
- 산질화물 층 (9) 의 적어도 일부분 (13) 을 바람직하게는 가열에 의해 산화시키는 단계를 포함한다.

Description

진주층 효과를 갖는 특히 시계 제조용의 세라믹 부품의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING A CERAMIC PART WITH A MOTHER-OF-PEARL EFFECT, PARTICULARLY FOR WATCHMAKING}
본 발명은 진주층 효과를 갖는 특히 시계 제조용의 세라믹 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 바람직하게 비배타적으로 시계제조용으로 의도된 외부 컴포넌트의 제조에서의 애플리케이션을 알아내는 것이다. 바람직하게, 이러한 컴포넌트는 예를 들어, 시계 케이스, 팔찌 링크, 다이얼, 시계 케이스, 걸쇠 엘리먼트에 부착되도록 의도된 시계 베젤일 수도 있다.
본 발명은 또한 비배타적 방식으로 모바일 및 셀룰라 전화기, 컴퓨터 단말기의 당해 분야들, 특히, 모바일 폰 또는 태블릿 쉘들을 형성하기 위한 포터블 분야들 또는 그 외의 쥬얼리 또는 태블릿웨어의 분야에 사용되는 외부 컴포넌트들의 제조에서의 애플리케이션을 알아내는 것이다.
본 발명은 특히 경질 재료로 이루어진, 즉, 충격 및 스크래치에 내구성이 있는 엘리먼트들에 관한 것이다. 이들 경화 재료는 특히 기술적 세라믹 타입으로 이루어질 수도 있다. 또한, 각각의 엘리먼트는 지르코늄 디옥사이드 또는 "지르코니아", 알루미늄 디옥사이드 또는 "알루미나" 또는 그 외에 세라믹 지지체 및 금속 매트릭스 또는 "서멧 (cermet)" 을 통합하는 합성 재료로 제조될 수도 있다. 본 발명의 외부 컴포넌트의 각각의 엘리먼트는 또한 합성 사파이어 또는 루비로 제조될 수도 있다.
이들 부품을 제조하기 위하여, 하기 단계들:
- 바인더를 갖는 적어도 하나의 분말로 된 재료의 혼합물로부터 전구체를 생성하는 단계,
- 몰드로의 주입 (injection into a mould) 에 의해 또는 성형체 (green body) 로 최종 부품의 형상을 부여하도록 가압하는 것에 의해 성형체를 형성하는 단계,
- 성형체를 경화시키고 원하는 부품을 획득하기 위하여 상기 성형체를 소결하는 단계를 포함하는 방법을 사용한다.
통상의 방법들에서, 획득된 세라믹 부품은 예를 들어 백색으로 착색될 수 있다. 다소 반짝이거나 다소 무딘 세라믹 색을 얻는 방법이 있다.
그러나, 변화 정도는 이들 색의 음영으로 제한되고 다른 음영을 획득하는 것이 곤란하여, 세라믹에 대한 관심있는 색상의 양태가 손실된다.
본 발명은 상술한 단점들을 극복하는 것을 목적으로 하며, 진주광의 컬러를 갖는 즉, 무지개빛 반사들을 갖는 세라믹 부품을 획득하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명은 진주층 효과를 갖는 특히 시계 제조용의 세라믹 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
본 방법은 하기 단계들:
- 세라믹 바디부를 형성하는 단계,
- 세라믹 바디부의 적어도 일부분 상에 OxNy 타입의 산질화물 성분의 층을 디포짓하는 단계, 및
- 산질화물 층의 적어도 일부분을 바람직하게는 가열에 의해 산화시키는 단계를 포함하는 점에서 현저성이 있다.
따라서, 본 방법은 세라믹의 표면 상에서 진주층 색을 구하는 것을 허용한다. 실제로, 세라믹 부품의 일부분의 표면 상의 산질화물 층의 산화는 이 층을 부분적으로 투명하게 한다. 바디부의 색은 이 층을 통하여 가시적으로 되며, 이는 무지개빛 효과를 생성하며 이에 따라 진주층 효과가 마무리된다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 방법에서, 세라믹 바디부를 형성하는 단계는 바인더와 적어도 하나의 분말로 된 재료의 혼합물로부터 전구체를 생성하는 서브-단계를 포함한다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 세라믹 바디부를 형성하는 단계는 성형체를 몰드로의 주입에 의해 또는 가압에 의해 형성하는 서브단계를 포함하고, 성형체는 바디부에 대해 요구되는 형상을 갖는다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 세라믹 바디부를 형성하는 단계는 성형체를 경화하고 원하는 형상을 획득하기 위하여 성형체를 소결하는 서브단계를 포함한다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 바디부를 형성하는 단계 동안에 형성된 바디부는 하나의 피스로 제조되고 바람직하게는 백색 세라믹으로 제조된다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 본 방법은 층을 산화시키는 단계 전에 산질화물 성분의 층을 구조화하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 구조화 단계는 포토리소그래피에 의해 또는 다이렉트 어블레이션에 의해, 예를 들어 레이저에 의해 수행된다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 산질화물 성분은 ZrOxNy 타입의 지르코니아 산질화물, CrOxN 타입의 크롬 산질화물 또는 TiOxNy 타입의 티탄 산질화물로부터 선택되게 된다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 바디부는 산화 단계 동안에 적어도 500 ℃, 바람직하게 적어도 600 ℃ 로 가열된다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 산질화물 층을 디포짓하는 단계는 PVD 타입의 물리적 기상 증착에 의해 수행된다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 바디부를 형성하는 단계 동안에 형성된 세라믹 바디부는 바람직하게 그 전체가 지르코니아를 포함한다.
본 발명의 특정 실시형태에 따르면, 산질화물 층을 디포짓하는 단계 전에 바디부를 폴리싱하는 단계를 포함한다.
다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 표시적으로 그리고 비제한적 방식으로 아래 주어진 설명으로부터 명확하게 나타날 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 방법의 단계들을 나타내는 블록 다이어그램이다;
도 2 는 산질화물 층이 디포짓된 바디부의 단면뷰의 개략도이다;
도 3 내지 도 6 은 산질화물 층을 구조화하는 서브단계들 동안에 도 2 의 바디부의 단면뷰의 개략도이다;
도 7 은 산화 단계 후에 획득된 바디부의 단면뷰의 개략도이다;
도 8 은 본 발명에 따른 방법을 사용하여 획득된 부품의 일 예이다.
위에 설명된 바와 같이, 본 발명은 진주층 효과를 갖는, 특히 시계 제조를 위한, 예를 들어, 시계 케이스, 팔찌 링크,시계 베젤 또는 세라믹 인덱스들을 포함한 다이얼을 위한 세라믹 부품의 제조 방법 (1) 에 관한 것이다. 이 방법 (1) 은 물론 시계 제조와 별개로 임의의 세라믹 부품에 사용될 수 있다.
방법 (1) 은 세라믹 바디부를 형성하는 제 1 단계 (2) 를 포함한다. 일반적으로, 이 단계는 수 개의 서브단계들을 포함한다. 제 1 서브단계는 바인더를 갖는 적어도 하나의 분말로 된 재료의 혼합물로부터 전구체를 생성하는 것으로 구성된다. 이 재료는 바람직하게 세라믹이다. 이 단계 (2) 는 바인더에서 취해진 세라믹계 분말로부터 전구체를 형성하도록 의도된다.
이 문맥에서, 세라믹계 분말은 적어도 하나의 금속 산화물, 하나의 금속 질화물 또는 하나의 금속 탄화물을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 세라믹계 분말은 알루미늄 산화물, 또는 알루미늄 산화물과 크롬 산화물의 혼합물, 또는 그 외 지르코늄 산화물을 포함할 수도 있다. 또한, 분말은 여러 특성들, 이를 테면, 예를 들어, 중합체 타입 또는 유기 타입으로 이루어질 수 있다.
제 1 단계 (2) 는 그 후, 성형체를 형성하는 서브단계를 포함하고 여기서 성형체는 획득될 최종 부품에 대응하는 형상을 부여받는다. 이를 위하여, 전구체를 몰드에 주입하는 것에 의해 몰딩하는 방법이 바람직하게 사용된다. 대안적으로, 전구체가 사이에서 가압되는 상부 다이와 하부 다이에 제공된 가압 디바이스를 사용하여 전구체를 가압하는 방법이 사용될 수 있다.
제 1 단계 (2) 는 세라믹 재료에서 경질 바디부를 형성하기 위하여 성형체를 소결하는 제 3 서브단계를 포함한다. 바람직하게, 소결 서브단계는 열분해를 포함할 수도 있다. 소결 단계 동안에, 바디부는 바디부를 구성하는 재료에 따른 계수로 수축한다.
획득된 세라믹 바디부는 바람직하게 하나의 피스로 제조되고 예를 들어, 지르코니아를 바람직하게 그 전체가 포함한다.
제 2 단계 (3) 에서, 소결된 바디부는 바디부에 평탄한 표면을 부여하여 제 3 단계의 디포지션을 용이하게 하도록 폴리싱되며, 최종 부품에 대해 가시성을 유지하는 세라믹 바디부의 부분들에 대해 유리한 심미적 외관을 갖는 것을 허용한다.
방법 (1) 의 제 3 단계 (4) 는 세라믹 바디부의 적어도 일부분 상에 OxNy 타입의 산질화물 화합물의 층을 디포짓하는 것으로 이루어진다. 산질화물 화합물은 ZrOxNy 타입의 지르코니아 산질화물, CrOxN 타입의 크롬 산질화물 또는 TiOxNy 타입의 티탄 산질화물로부터 바람직하게 선택되게 된다. 층은 바람직하게 50 와 1000 nm 사이, 또는 심지어 100 와 500 nm 사이에 포함된 두께를 갖는다.
산질화물 층의 디포지션은 바람직하게 PVD 타입의 물리적 기상 증착에 의해 수행된다. 예를 들어, 반응성 스프레이 디포지션 방법이 사용된다.
선택적으로, 방법 (1) 은 산질화물 화합물의 층을 구조화하는 제 4 단계 (5) 를 포함한다. 이 단계는 특정 진주층 효과 패턴을 갖는 것으로 요구되는 경우에 사용된다. 구조화는 층의 일부 부분들을 제거하는 것에 의해 산질화물 층에 형상을 부여하는 것으로 구성된다. 예를 들어, 유리에 그려지는 로그, 브랜드, 또는 시간 인덱스에 대응하는 패턴을 선택하는 것이 가능하다.
이 구조화 단계 (5) 는 바람직하게 포토리소그래피에 의해 수행된다. 포토리소그래피는 층의 부분들 상에 감광성 수지의 층을 디포짓하여 층의 부분들을 보호하도록 보존되는 것 및 산질화물 층을 화학적으로 에칭하여 수지로 보호되지 않는 부분들을 제거하는 것으로 구성된다. 따라서, 보호성 수지가 사라진 후에 층의 일부분만이 유지된다.
대안적으로, 구조화는 산질화물 층의 부분들을 제거하는 레이저에 의해 수행될 수 있다.
제 5 단계 (6) 에서, 산질화물 층은 진주층 효과 또는 무지개빛 외관을 부여하도록 산화된다. 이 목적을 위하여, 부품은 바람직하게 오븐에서 가열된다. 부품은 적어도 500 ℃, 바람직하게 적어도 600 ℃ 로 가열된다. 가열은 층 또는 산질화물 층의 부부들을 산화하고 이들을 적어도 부분적으로 투명하게 형성한다. 이 부분적으로 투명한 층은 진주층 효과 또는 무지개빛 효과를 부여한다.
도 2 내지 도 7 은 위에 설명된 방법에 따라 부품을 제조하는 상이한 단계들, 특히 산질화물 층을 구조화하는 단계들의 예시들을 도시한다.
도 2 에서, 본 방법의 제 1 및 제 2 단계에 따라 형성된 바디부 (8) 는 PVD 타입 방법에 의해 방법의 제 3 단계에 따라 산질화물 층 (9) 으로 커버된다.
층 (9) 을 구조화하고 일부분을 유지하도록 선택하기 위해 포토리소그래피가 수행되고, 여기서 감광성 수지 (11) 가 전체 층 (9) 에 걸쳐 도포된다. 마스크가 수지 (11) 상에 배치되어 수지 (11) 의 일부분을 보호한다. 마스크는 사용된 수지에 따라 포지티브 또는 네가티브인, 층에 대해 획득될 형상을 갖는다.
어셈블리에 바람직하게 자외선 방사가 행해져, 조사받은 수지의 피처들을 변경한다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 2 개의 수지 부분들 (11, 12) 이 이에 따라 획득되고, 이들 중 하나는 방사에 노출되고 다른 부분은 방사를 겪지 않는다.
대안적으로, 마스크의 사용을 회피하고 선택적 자외선 소스, 이를 테면, 자외선 레이저로 수지 (11) 를 직접 노광하는 것이 가능하다.
수지 부분들 중 하나 (11) 는 제거되어, 도 4 에 도시된 바와 같이, 산질화물 층의 부분 상에 수지 부분 (12) 만이 유지된다.
도 5 에서, 나머지 수지 부분 (12) 에 의해 보호되지 않는 산질화물 층의 부분 (14) 은 화학적 에칭 서브-단계에 의해 제거된다. 따라서, 산질화물 층의 일부분 (13) 및 나머지 수지 부분 (12) 에 의해 부분적으로 커버되는 바디부 (8) 를 획득하는 것이 가능하다.
선택된 층의 부분을 보호하도록 허용된 수지 부분 (12) 은 그 후, 바디부와 상기 부분만을 남기도록 제거된다.
방법의 제 5 단계에 따르면, 산질화물 층의 부분 (13) 은 부분을 적어도 부분적으로 투명하게 하기 위하여 방법의 제 5 단계에 따라 이를 가열하는 것에 의해 산화된다. 따라서, 무지개빛 또는 진주층 효과를 생성하는 투명성 층 (13) 에 의해 부분적으로 커버되는 세라믹 바디부 (8) 가 획득된다.
도 8 은 시계 베젤에 대한 세라믹 링의 형상으로 된 부분 (15) 의 일 예이다. 이 경우에, 링은 무지개빛 층 (16) 으로 거의 완전하게 커버된다. 위에 설명된 방법에서 예를 들어, 링에 로그를 새기는 역활을 하는 산질화물 층을 구조화하는 단계를 사용하였다.
부품은 무지개빛 층으로 완전하게 커버될 수도 있고, 이 경우에 구조화 단계가 적용되지 않는다.
물론, 본 발명은 예시된 예로 제한되지 않고 당해 기술 분야의 당업자에게 명백하게 되는 여러 변형 및 수정들이 가해질 수 있다.

Claims (12)

  1. 진주층 효과 (mother-of-pearl effect) 를 갖는, 시계 제조용의 세라믹 부품 (10, 15) 을 제조하는 방법 (1) 으로서,
    상기 방법 (1) 은 하기 단계들:
    - 세라믹 바디부 (8) 를 형성하는 단계 (2);
    - 상기 세라믹 바디부 (8) 의 적어도 일부분 (13) 상에 OxNy 타입의 산질화물 성분의 층 (9) 을 디포짓하는 단계 (4); 및
    - 상기 산질화물 성분의 층 (9) 의 적어도 일부분 (13) 을 가열에 의해 산화시키는 단계 (6) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품을 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디부 (8) 를 형성하는 단계 (2) 는 바인더와 적어도 하나의 분말로 된 재료의 혼합물로부터 전구체를 생성하는 서브-단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품을 제조하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디부 (8) 를 형성하는 단계 (2) 는 몰드로의 주입에 의해 또는 가압에 의해 성형체 (green body) 를 형성하는 서브-단계를 포함하고, 상기 성형체는 상기 바디부 (8) 에 대해 요구되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품을 제조하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디부 (8) 를 형성하는 단계 (2) 는 상기 성형체를 경화하고 원하는 형상을 획득하기 위하여 상기 성형체를 소결하는 서브단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품을 제조하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디부 (8) 를 형성하는 단계 (2) 동안에 형성된 상기 바디부 (8) 는 하나의 피스로 제조되고 백색 세라믹으로 제조되는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품을 제조하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 층을 산화시키는 단계 (6) 전에 상기 산질화물 성분의 층을 구조화하는 단계 (5) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품을 제조하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 구조화하는 단계 (5) 는 포토리소그래피에 의해 또는 다이렉트 어블레이션에 의해, 또는 레이저에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품을 제조하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 산질화물 성분은 ZrOxNy 타입의 지르코니아 산질화물, CrOxN 타입의 크롬 산질화물 또는 TiOxNy 타입의 티탄 산질화물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품을 제조하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디부 (8) 는 상기 산화시키는 단계 (6) 동안에 적어도 500 ℃, 또는 적어도 600 ℃ 로 가열되는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품을 제조하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 산질화물 성분의 층을 디포짓하는 단계 (4) 는 PVD 타입의 물리적 기상 증착에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품을 제조하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디부 (8) 를 형성하는 단계 (2) 동안에 형성된 상기 세라믹 바디부 (8) 는 그 전체가 지르코니아를 포함하는 특징으로 하는 세라믹 부품을 제조하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 산질화물 성분의 층 (9) 을 디포짓하는 단계 전에 상기 바디부 (8) 를 폴리싱하는 단계 (3) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 부품을 제조하는 방법.
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