KR20230096259A - 스퍼터링을 이용한 대면적 메탈 칼러 스테인리스 강판 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
스퍼터링을 이용한 대면적 메탈 칼러 스테인리스 강판 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명의 대면적 메탈 칼러 스테인리스 강판은, 스테인리스 강판; 상기 스테인리스 강판 상에 형성된 두께 50~500nm의 SiO2 박막층; 및 상기 SiO2 박막층상에 형성된 두께 7~20nm의 Si 박막층; 포함한다.
본 발명의 대면적 메탈 칼러 스테인리스 강판은, 스테인리스 강판; 상기 스테인리스 강판 상에 형성된 두께 50~500nm의 SiO2 박막층; 및 상기 SiO2 박막층상에 형성된 두께 7~20nm의 Si 박막층; 포함한다.
Description
본 발명은 스퍼터링을 이용한 대면적 메탈 칼러 스테인리스 강판의 제조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 보는 각도에 따라 색상을 달리할 수 있는 다색 의 대면적 메탈 칼러 스테인리스 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 가전 및 통신기기가 빠른 속도로 발전하면서 냉장고, 모바일 폰 케이스 부품 등의 전기, 전자 부품재료 분야에서 디자인을 좌우하는 외장재에 대한 관심이 높아지고 있다. 그리고 금속 질감을 나타내는 소재를 냉장고나 휴대용 전자기기의 외장재로 사용하는 것이 트렌드가 되면서, 금속 질감을 유지하면서 소재표면에 다양한 색상을 구현하는 기술에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다.
즉, 최근에는 여러가지 소재를 기판으로 활용하여 표면에 컬러를 입히는 공정 및 기술이 상용화 되어 있으며, 특히, 작은 기판이나 작은 휴대폰 같은 기기의 겉표면을 디자인성을 증대하고 표면이 미려하게 하기 위한 방안으로 여러가지 기술이 사용되고 있다. 이 중 메탈금속 이온을 통한 CVD, PVD 등의 증착공법을 통한 칼라구현을 이루어지고 있다.
한편 이때, 소스(Source) 물질로는 다양한 금속 물질을 섞거나 가스를 주입하여 컬러를 입히는 공정을 양산화 하여 진행중이다. 이러한 방법은 소규모 기판이나 작은 물체를 함에 있어서 전혀 문제가 되지 않는다. 그러나 큰 기판을 사용하거나 다양한 컬러를 입히는 방법에는 한계가 있거나 종종 많은 제약이 따른다는 문제가 있다.
또한 금속소재 표면에 증착공정에서 다양한 칼라구현을 위해서 다양한 금속 물질을 섞거나 가스를 주입해야 한다. 그러나 이러한 방법은 증착 공정에 복잡성을 야기한다. 무엇보다 작은면적에서 만들어지거나 작은 가공된 물품에 증착을 하는 경우가 대부분이나, 이를 대면적에 코팅을 하기 위해선 종래의 방법으로는 한계가 많고 원가절감이나 양산성 확보를 위해선 제약이 많이 발생한다
아울러, 종래의 증착공정을 적용하여 금속 소재적용 칼라 강판을 제작하기 위하여 다양한 금속 및 가스를 사용하여야 하는데, 이러한 경우 소재비, 공정비가 많이 투여하게 되어 효율적인 제품을 생산하기 어렵다는 문제도 있었다.
그러므로 대면적 코팅을 가능하게 하는 증착공정을 이용한 이용한 대면적 메탈 칼러 스테인리스 강판에 대한 개발요구가 대두되고 있는 실정이다.
따라서 본 발명은 단일 금속 타겟물질을 이용하면서도 다색을 가질 수 있는 대면적 메탈 칼러 스테인리스 강판 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면은,
스테인리스 강판;
상기 스테인리스 강판 상에 형성된 두께 50~500nm의 SiO2 박막층; 및
상기 SiO2 박막층상에 형성된 두께 7~20nm의 Si 박막층; 포함하는 대면적 매탈 칼러 스테인리스 강판에 관한 것이다.
상기 SiO2 박막층의 두께가 150~300nm일 수가 있다.
또한 본 발명은,
진공상태의 제 1 챔버내의 Ar + 산소 혼합가스 분위기하에서, Si 타겟재료를 이용하는 스퍼터링 증착공정으로 스테인리스 강판 표면에 SiO2 박막층을 형성하는 공정; 그리고
진공상태의 제2 챔버내의 Ar가스 분위기하에서, Si 타겟재료를 이용하는 스퍼터링 증착공정으로 상기 SiO2 박막층 상에 Si박막층을 형성하는 공정;을 포함하는 대면적 매탈 칼러 스테인리스 강판 제조방법에 관한 것이다.
상술한 바와 같은 구성의 본 발명은, 대면적 기판을 사용하고 증착 공정에서 공정을 최대한 단순화하여 컬러 코팅을 구현할 수 있다.
또한 단일 금속 타겟물질을 이용하여 공정을 단순화하면서도, 다양한 컬러를 용이하게 구현할 수 있는 컬러 스테인리스 강판을 효과적으로 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 칼러 스테인리스 강판의 단면 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 칼러 스인리스 강판의 박막 증착을 위한 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에서 STS 소재 표면에 SiO2-Si박막층이 형성된 칼라강판의 보는 각도에 따른 색상변화의 일예를 보여주는 그림이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 칼러 스인리스 강판의 박막 증착을 위한 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에서 STS 소재 표면에 SiO2-Si박막층이 형성된 칼라강판의 보는 각도에 따른 색상변화의 일예를 보여주는 그림이다.
이하, 본 발명을 설명한다.
종래에는 증착공정을 적용하여 금속 소재 적용 칼라 강판을 제작하기 위하여 다양한 금속 및 가스를 사용하여야 했다, 그러므로 이러한 경우 소재비, 공정비가 많이 투여하게 되어 효율적인 제품을 생산하기 어려우며, 무엇보다 공정을 최대한 단축시키기 위한 제조 라인을 구축하는 공정개발이 필요하였다.
이에 본 발명자들은 보는 각도에 따라서 다양한 색상을 띄는 컬러강판을 제조하기 위하여, 단일 금속물질(Source)을 이용하여 산화박막층 및 금속층을 순차적으로 형성함을 특징으로 한다. 즉, 스테인리스 강판에 SiO2층과 Si층을 순차적으로 형성함으로써 보는 각도에 따라서 다양한 색상을 띄는 스테인리스 컬러강판을 제공함을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 대면적 매탈 칼러 스테인리스 강판은, 스테인리스 강판; 상기 스테인리스 강판 상에 형성된 두께 50~500nm의 SiO2 박막층; 상기 SiO2 박막층상에 형성된 두께 7~20nm의 Si박막층;을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 칼러 스테인리스 강판의 단면 개략도이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 먼저, 본 발명의 칼러 스테인리스 강판은, 소지기판으로서 스테인리스 강판을 이용하며, 이때, 스테인리스강판의 종류, 두께 및 조성성분에 제한되지 않으며, 다양한 유형의 스테인리스 강판을 제한없이 이용할 수 있다.
또한, 상기 스테인레스 강판은 높은 표면 경도를 가질 수 있으며, 이에 따라, 종래 마그네슘(표면경도: 비커스 경도 500 g 기준 50~60Hv)과 같은 연질 금속을 사용한 경우와 비교하여 금속 기재 표면에 적층되는 박막의 경도를 현저히 향상시킬 수 있으며, 이에 의해 칼라강판의 내마모성을 개선할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 칼러 스테인리스 강판은 상기 스테인리스 강판 상에 형성된 두께 50~500nm의 SiO2 박막층을 포함한다.
이러한 SiO2 박막층은 스테인레스 강판상에 입사되는 광의 성질을 변화시켜 그 평균 두께에 따라 다양한 색상(hue)을 균일하게 구현하는 역할을 수행한다.
그리고 이러한 SiO2 박막층은 높은 굴절률을 가지며 투명 글래스층으로 작용할 수 있다.
또한, 상기 SiO2 박막층은 특정 두께를 가짐으로써 SiO2 박막층상에 형성되는 후술하는 Si박막층과 함께 입사광의 간섭을 유도하여 금속 고유의 질감을 유지하면서 의도한 색상(hue)을 표면에 균일하게 구현할 수 있다.
본 발명에서는 상기 SiO2 박막층의 두께를 50~500nm 범위로 제한함이 바람직하다. 만일 상기 SiO2 투명박막층의 두께가 50nm 미만인 경우에는 컬러가 구현되지 않거나 추후 다양한 컬러가 내는 것을 방해하며, 500nm를 초과하는 경우에는 SiO2 박막층이 빛을 흡수함에 따라 컬러 구현이 되지 않는다는 단점이 있다.
보다 바람직하게는, 상기 SiO2 박막층의 두께를 150~300nm로 제한하는 것이다.
그리고 본 발명의 칼러 스테인리스 강판은, SiO2 박막층상에 형성된 두께 7~20nm의 Si 박막층을 포함한다.
본 발명에서 상기 Si 박막층은 상기 SiO2 박막층에 의해 구현된 색상(hue)을 강화시킬 수 있고, 입사광의 추가 간섭을 최소화하여 표면에 구현된 색상(hue)이 유지할 수 있도록 하여준다.
본 발명에서는 상기 Si 박막층의 두께를 7~20nm 범위로 제한함이 바람직하다. 만일 Si 박막층의 두께가 7nm 미만인 경우에는 컬러가 구현되지 않거나 추후 다양한 컬러가 내는 것을 방해하며, 20nm를 초과하는 경우에는 Si 박막층이 빛을 흡수함에 따라 컬러 구현이 되지 않는다는 단점이 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 칼러 스테인리강판은 표면 경도가 높은 스테인레스 기재 상에 SiO2층 및 Si 박막층을 순차적으로 형성함으로써 SiO2 박막층과 Si 박막층의 두께에 따라 높은 발색력으로 균일하게 다양한 색상을 구현할 수 있고, 표면 색상의 변색 없이 기판의 내마모성과 내식성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 칼러 스테인리스 강판의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 대면적 매탈 칼러 스테인리스 강판 제조방법은, 진공상태의 제 1 챔버내의 Ar + 산소 혼합가스 분위기하에서, Si 타겟재료를 이용하는 스퍼터링 증착공정으로 스테인리스 강판 표면에 SiO2 박막층을 형성하는 공정; 그리고 진공상태의 제2 챔버내의 Ar가스 분위기하에서, Si 타겟재료를 이용하는 스퍼터링 증착공정으로 상기 SiO2 박막층상에 Si박막층을 형성하는 공정;을 포함한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 칼러 스인리스 강판의 박막 증착을 위한 장치의 개략도이다.
본 발명의 대면적 매탈 칼러 스테인리스 강판 제조방법은, 먼저, 진공상태의 제 1 챔버내의 Ar + 산소 혼합가스 분위기하에서, Si 타겟재료를 이용하는 스퍼터링 증착공정으로 스테인리스 강판 표면에 SiO2 박막을 형성한다.
즉, 먼저 제1 챔버내를 진공상태로 유지하며 분위기 가스를 Ar + 산소 혼합가스 분위기로 하여준다. 그리고 스퍼터링을 위한 타겟 재료로서 Si 금속을 이용하며, 스퍼터링공정을 통하여 Si 타겟재료로부터 유리된 Si 이온이 스테인리스 강판에 증착되고 이어, 산소와 반응하여 SiO2 박막층을 형성한다.
이때, 본 발명에서는 스퍼터링 증착공정의 구체적인 조업조건에 제한되지 않으며, 다양한 공정조건을 제한없이 이용할 수 있다.
이어, 본 발명에서는, 진공상태의 제2 챔버내의 Ar가스 분위기하에서, Si 타겟재료를 이용하는 스퍼터링 증착공정으로 상기 SiO2 박막상에 Si박막층을 형성한다.
본 공정에서는 진공상태의 제 2 챔버내에서 스퍼터링 증착공정을 진행하며, 타겟재료로는 Si금속을 이용한다. 다만 Si 박막층을 형성하는 공정이기 때문에, 제 2챔버내 분위기 가스로는 산소가스를 포함하지 않고, Ar가스만 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 동일한 타겟재료를 갖는 연속하는 2개의 챔버를 이용하여 스퍼터링 증착공정을 진행하며, 이때, 다만 분위기 가스만 양 챔버간 달리하여 스테인리스 강판에 SiO2층과 Si층을 순차적으로 형성함으로써 보는 각도에 따라서 다양한 색상을 띄는 대면적의 스테인리스 컬러강판을 효과적으로 제공할 수 있는 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
(실시예)
모재로서 STS 기판을 준비한 뒤, sputtering을 이용하여 상온~150℃에서 상기 STS 기판 상에 SiO2 투명박막층을 200nm두께로 형성시키고, 이후, 상기 SiO2 투명박막층 상에 도 3과 같이, Si 금속층을 두께를 달리하는 3개의 칼러강판을 마련하였다. 이와 같이 제조된 칼러 강판에 대하여 구현된 컬러를 관찰한 뒤, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 스테인리스강판에 본 발명이 제안하는 두께 조건을 만족하는 SiO2 박막층과 Si 금속층이 순차적으로 형성된 발명예 1 내지 3의 경우, 모두 보는 각도에 따라 다양한 컬러 구현이 가능함을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (4)
- 스테인리스 강판;
상기 스테인리스 강판 상에 형성된 두께 50~500nm의 SiO2 박막층; 및
상기 SiO2 박막층상에 형성된 두께 7~20nm의 Si 박막층; 포함하는 대면적 매탈 칼러 스테인리스 강판.
- 제 1항에 있어서, 상기 SiO2 박막층의 두께가 150~300nm인 것을 특징으로 하는 대면적 매탈 칼러 스테인리스 강판.
- 진공상태의 제 1 챔버내의 Ar + 산소 혼합가스 분위기하에서, Si 타겟재료를 이용하는 스퍼터링 증착공정으로 스테인리스 강판 표면에 SiO2 박막층을 형성하는 공정; 그리고
진공상태의 제2 챔버내의 Ar가스 분위기하에서, Si 타겟재료를 이용하는 스퍼터링 증착공정으로 상기 SiO2 박막층 상에 Si박막층을 형성하는 공정;을 포함하는 대면적 매탈 칼러 스테인리스 강판 제조방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 형성된 SiO2 박막층의 두께는 50~500nm이고, 상기 형성된 Si 박막층의 두께는 7~20nm 범위에 있음을 특징으로 하는 대면적 매탈 칼러 스테인리스 강판 제조방법.
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| KR1020210185580A KR20230096259A (ko) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 스퍼터링을 이용한 대면적 메탈 칼러 스테인리스 강판 및 그 제조방법 |
Publications (1)
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190007647A (ko) | 2017-07-13 | 2019-01-23 | 전자부품연구원 | Opc ua 표준 상호운용성 시험 장치 및 방법 |
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2021
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Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20211223 |
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Patent event date: 20220812 Comment text: Notification of Change of Applicant Patent event code: PN23011R01D |
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