KR20240038353A - 도기류의 세라믹 코팅방법 - Google Patents
도기류의 세라믹 코팅방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240038353A KR20240038353A KR1020220117068A KR20220117068A KR20240038353A KR 20240038353 A KR20240038353 A KR 20240038353A KR 1020220117068 A KR1020220117068 A KR 1020220117068A KR 20220117068 A KR20220117068 A KR 20220117068A KR 20240038353 A KR20240038353 A KR 20240038353A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pottery
- ceramic
- layer
- ceramic layer
- reactive
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 65
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 25
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 18
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 11
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 9
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 abstract description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 235000012041 food component Nutrition 0.000 description 4
- 239000005417 food ingredient Substances 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N azanylidynechromium Chemical compound [Cr]#N CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PMTRSEDNJGMXLN-UHFFFAOYSA-N titanium zirconium Chemical compound [Ti].[Zr] PMTRSEDNJGMXLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GTBORTDXMNSMGB-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Ti].[C] Chemical compound [Cr].[Ti].[C] GTBORTDXMNSMGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- HBCZDZWFGVSUDJ-UHFFFAOYSA-N chromium tantalum Chemical compound [Cr].[Ta] HBCZDZWFGVSUDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 235000019688 fish Nutrition 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N zirconium nitride Chemical compound [Zr]#N ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/024—Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
- C23C14/025—Metallic sublayers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
- B26B—HAND-HELD CUTTING TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B26B3/00—Hand knives with fixed blades
- B26B3/02—Table-knives
-
- 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
- C23C14/0021—Reactive sputtering or 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
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive 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
- 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
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
본 발명은 도기류의 세라믹 코팅방법에 있어서, 도기류 모재의 표면에 제1금속을 증착시켜 밀착층을 형성하는 밀착층 형성단계; 및 반응성 아크이온플레이팅법 또는 반응성 스퍼터링법을 이용하여 상기 밀착층의 표면에 제2금속을 포함한 세라믹을 증착시켜 세라믹층을 형성하는 세라믹층 형성단계;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 밀착층을 형성함에 의해 도기류 모재와 세라믹층 간의 결합력이 증가하고, 세라믹층의 증착에 의해 도기류에 녹이 발생하지 않아 부식 위험이 적으며, 내마모성이 향상되어 도기류를 반영구적으로 사용 가능한 효과가 있다.
Description
본 발명은 도기류의 세라믹 코팅방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도기류에 녹이 발생하지 않아 부식 위험이 적으며, 내마모성이 향상되어 도기류를 반영구적으로 사용 가능한 도기류의 세라믹 코팅방법에 관한 것이다.
일반적으로 칼 등과 같은 도기류, 예컨대 주방용 칼은 주방에서 고기, 생선, 채소, 과일 등의 음식 재료를 자르거나 다듬는데 사용되는 필수도구이며, 절단하고자 하는 음식 재료의 종류, 절단방법 등에 따라 여러 형태로 제작된다. 그러나, 가정이나 음식점에서 가장 일반적으로 사용되는 주방용 칼은 자르거나 다듬는 기능을 구현하기 위하여 공통적인 형태를 갖고 있으며, 세부적인 디자인만이 변형되어 제작되고 있다.
최근 들어 주방용 칼 시장은 기능성과 위생을 동시에 만족할 수 있는 고급 제품으로 진화하고 있으며, 개성을 중요하게 생각하는 소비자의 증대로 심미성이 구매의 주요 요인으로 작용하고 있다. 이러한 주방용 칼의 칼날은 일반적으로 스테인리스스틸(stainless steel)로 제작되나, 칼날을 지속적으로 사용하게 되면 칼날이 닳아 내마모성이 떨어지거나 또는 녹이 발생하여 부식되는 문제점이 있다.
이와 같이 스테인레스스틸로 제작되는 칼의 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 칼날 전체 재질이 세라믹인 세라믹 칼이 판매 및 사용되고 있다. 이러한 세라믹 칼은 절삭력이 우수하고, 녹이 발생하는 경우가 적으며, 음식 재료의 냄새가 배지 않아 위생적인 효과가 있다. 하지만 이러한 세라믹 칼의 경우 강도가 너무 높아 칼날에 조금만 충격을 주어도 칼날이 부서지기 쉬우며, 칼날이 마모되었을 때 날을 갈 수 없다는 단점이 있다. 또한 세라믹 칼은 일반 스테인레스스틸 소재의 칼에 비하여 가격이 너무 높아 소비자가 구매하기 부담스럽다는 단점도 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 도기류에 녹이 발생하지 않아 부식 위험이 적으며, 내마모성이 향상되어 도기류를 반영구적으로 사용 가능한 도기류의 세라믹 코팅방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적은, 도기류 모재의 표면에 제1금속을 증착시켜 밀착층을 형성하는 밀착층 형성단계; 및 반응성 아크이온플레이팅법 또는 반응성 스퍼터링법을 이용하여 상기 밀착층의 표면에 제2금속을 포함한 세라믹을 증착시켜 세라믹층을 형성하는 세라믹층 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도기류의 세라믹 코팅방법에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 세라믹층 형성단계 이후에, 상기 세라믹층의 표면에 제3금속을 증착시켜 보호층을 형성하는 보호층 형성단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 반응성 아크이온플레이팅법 또는 상기 반응성 스퍼터링법은, 비활성 기체와 반응성 기체를 혼합한 혼합 기체를 주입하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 밀착층을 형성함에 의해 도기류 모재와 세라믹층 간의 결합력이 증가하고, 세라믹층의 증착에 의해 도기류에 녹이 발생하지 않아 부식 위험이 적으며, 내마모성이 향상되어 도기류를 반영구적으로 사용 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도기류의 세라믹 코팅방법의 순서도이고,
도 2는 본 발명의 실시예를 통해 제조된 도기류의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 실시예를 통해 제조된 도기류의 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 통해 제조된 도기류의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 실시예를 통해 제조된 도기류의 사진이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도기류의 세라믹 코팅방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예를 통해 제조된 도기류의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예를 통해 제조된 도기류의 사진이다.
세라믹 코팅 기술은 1960년대부터 우주항공 분야에 적용하기 위해 개발된 기술로, 1990년대에는 금형, 공구, 정밀 기계부품 등에 적용되었으며, 2000년대에는 반도체, 디스플레이, 광학 분야에 사용되고 있는 첨단 기술에 해당한다. 최근에는 무윤활 부품, 방열 기판, 태양 전지, 배터리 전극 코팅 등에 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 세라믹 코팅 기술은 기존 소재가 가지고 있는 단점을 획기적으로 개선할 수 있는 기술로서, 경도나 강도가 낮은 저가의 금속 소재 위에 내마모성, 내식성이 우수하며 다양한 색상을 구현할 수 있어 심미성이 뛰어난 세라믹 소재를 코팅시키는 기술에 해당한다. 이와 같이 세라믹 소재를 코팅할 경우 저가의 모재에 고기능성 박막을 피복시켜 소재의 부가가치를 획기적으로 향상시킬 수 있는 것이며, 아울러 모재와 코팅층 간의 융합화를 통해 기존 소재에서는 구현할 수 없는 특성을 나타낼 수 있다.
이에 본 발명에 따른 도기류의 세라믹 코팅방법은, 도 1에 도시된 바와 같이 밀착층 형성단계(S100), 세라믹층 형성단계(S200) 및 보호층 형성단계(S300)를 포함한다.
먼저 밀착층 형성단계(S100)는, 도기류 모재(10)의 표면에 제1금속을 증착시켜 밀착층(200)을 형성하는 단계를 의미한다.
도 2에 도시된 도기류 모재(100)의 경우 스테인레스스틸 또는 탄소강으로 만들어지며, 주방용 칼 등과 같은 형상을 가지는 것을 의미한다. 이러한 도기류 모재(100)를 표면을 깨끗히 세척하여 불순물이 부착되지 않은 상태로 준비한 후, 도기류 모재(100)의 표면에 제1금속을 증착시켜 밀착층(200)을 형성하게 된다. 이와 같이 도기류 모재(100)의 표면에 제1금속을 증착시키게 되면 이후의 단계들을 통해 형성되는 세라믹층(300)과 도기류 모재(100) 간의 밀착력을 증대시킬 수 있으며, 내식성 및 내염수 등과 같은 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
여기서 밀착층(200)의 형성은 스퍼터링법(sputtering)을 이용하는데, 상세하게는 진공 용기 내에 도기류 모재(100)를 배치한 후 비활성 기체를 유입시키고, 방전을 통해 원하는 제1금속을 이온화하고 도기류 모재(100)의 표면에 증착시켜 밀착층(200)을 형성하게 되는 것이다. 여기서 비활성 기체는 아르곤(Ar) 기체가 가장 바람직하다.
이때 형성되는 밀착층(200)의 두께는 0.1 내지 3.0㎛인 것이 바람직한데, 밀착층(200)의 두께가 0.1㎛ 미만일 경우 밀착층(200)이 충분히 형성되지 않아 세라믹층(300)과 도기류 모재(100) 간의 밀착력을 증대시키는 역할을 제대로 할 수 없으며, 밀착층(200)의 두께가 3.0㎛를 초과할 경우 밀착층(200)이 너무 두꺼워 최종적으로 제조되는 도기류(10)가 날카롭지 못해 음식을 제대로 자를 수 없게 된다. 이러한 밀착층(200)을 형성하기 위해 사용되는 제1금속은 니켈(Ni), 주석(Sn), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.
세라믹층 형성단계(S200)는, 반응성 아크이온플레이팅법 또는 반응성 스퍼터링법을 이용하여 밀착층(200)의 표면에 제2금속을 포함한 세라믹을 증착시켜 세라믹층(300)을 형성하는 단계를 의미한다.
반응성 아크이온플레이팅법 또는 반응성 스퍼터링법은 기존에 반응을 위해 비활성 기체를 주입하는 방법과 달리 비활성 기체와 함께 화학 반응을 유발할 수 있는 반응성 기체를 비활성 기체와 동시에 유입시키는 방법에 해당한다. 즉, 기존의 아크이온플레이팅법에 비활성 기체와 반응성 기체를 혼합한 혼합 기체를 주입하는 것이 반응성 아크이온플레이팅법이고, 기존의 스퍼터링법에 비활성 기체와 반응성 기체를 혼합한 혼합 기체를 주입하는 것이 반응성 스퍼터링법에 해당한다. 이 중 반응성 아크이온플레이팅법의 경우 질화물계 색상을 띠는 세라믹층(300)을 형성시킬 수 있으며, 반응성 스퍼터링법보다 증착 속도가 빠르고 증착되는 세라믹층(300)을 치밀한 구조로 형성가능하다는 장점이 있다.
여기서 비활성 기체의 경우 아르곤(Ar) 기체가 가장 바람직하나 이에 한정되지는 않는다. 또한 반응성 기체는 증착되는 세라믹이 질화물일 경우 질소(N2) 기체를 사용하는 것이 바람직하고, 증착되는 세라믹이 산화물일 경우 산소(O2) 기체를 사용하는 것이 바람직하며, 증착되는 세라믹이 탄화물일 경우 탄소가 함유된 기체인 메탄(CH4) 기체, 아세틸렌(C2H2) 기체 및 이의 혼합으로 이루어진 기체를 사용하는 것이 바람직하다.
세라믹층(300)의 형성을 위해 증착되는 세라믹은 제2금속을 타겟금속으로 사용하고, 이를 반응성 기체와 반응시켜 세라믹화하여 증착시키는 것으로, 증착되는 세라믹은 티타늄 나이트라이드(TiN), 크로뮴 나이트라이드(CrN), 지르코늄 나이트라이드(ZrN), 탄탈륨 나이트라이드(TaN), 탄탈륨-크로뮴 나이트라이드(TiCrN), 티타늄-크로뮴-카본 나이트라이드(TiCrCN), 티타늄-지르코늄 나이트라이드(TiZrN), 티타늄-지르코늄-카본 나이트라이드(TiZrCN), 티타늄-알루미늄 나이트라이드(TiAlN) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택 가능하며, 이러한 질화물로 이루어진 세라믹을 증착하는 과정에서는 반응성 기체로 질소 기체를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 세라믹은 티타늄 옥사이드(TiO2), 크로뮴 옥사이드(Cr2O3), 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 틴 옥사이드(SnO2) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택 가능하며, 이러한 산화물로 이루어진 세라믹을 증착하여 세라믹층을 형성하는 과정에서는 반응성 기체로 산소 기체를 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 세라믹을 증착시켜 세라믹층(300)을 형성하기 위한 반응성 아크이온플레이팅법 또는 반응성 스퍼터링법의 조건은, 초기 진공도를 1×10-5Torr, 작업 진공도를 1.5 내지 5×10-3Torr, 플라즈마 전력을 2.4 내지 4.8kW, 증착 속도를 20 내지 30nm/min에 해당한다.
이와 같은 방법으로 밀착층(200)의 표면에 증착되는 세라믹층(300)은 0.1 내지 10㎛의 두께로 이루어지는 것이 바람직한데, 만약 세라믹층(300)의 증착 두께가 0.1㎛ 미만일 경우 내구성 및 내식성이 충분하지 못하여 최종으로 제조되는 도기류(10)를 반영구적으로 사용할 수 없고 세라믹층(300)이 가지는 특유의 색상을 나타내기 어려워 심미성이 우수하지 못하게 되며, 10㎛의 두께를 초과할 경우 날카로운 도기류(10)를 형성하기 용이하지 못하다는 문제점이 있다.
보호층 형성단계(S300)는, 세라믹층(300)의 표면에 제3금속을 증착시켜 보호층(400)을 형성하는 단계를 의미한다.
도기류(10)의 경우 내구성 및 내식성을 증가시키기 위해 세라믹층(300)을 증착시키지만, 해당 도기류(10)를 더 오래 사용할 수 있도록 세라믹층(300)의 표면에 제3금속을 증착시켜 세라믹층(300)을 보호하는 보호층(400)을 추가로 형성할 수 있다. 보호층(400)의 경우 내구성 및 내식성 뿐만 아니라 내염수와 같은 특성을 향상시킬 수도 있으며, 이를 통해 염분을 포함하는 식재료를 손질하더라도 도기류(10)를 반영구적으로 오랫동안 사용할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 보호층(400)을 형성하는 과정은 밀착층(200)과 마찬가지로 스퍼터링법(sputtering)을 이용하는데, 상세하게는 진공 용기 내에 비활성 기체를 유입시키고, 방전을 통해 원하는 제3금속을 이온화시켜 세라믹층(300)의 표면에 증착시켜 보호층(400)을 형성하게 되는 것이다. 여기서 비활성 기체는 아르곤(Ar) 기체가 가장 바람직하다.
이때 형성되는 보호층(400)의 두께는 0.1 내지 1.0㎛인 것이 바람직한데, 보호층(400)의 두께가 0.1㎛ 미만일 경우 세라믹층(300)을 보호하는 역할을 제대로 할 수 없으며, 보호층(400)의 두께가 1.0㎛를 초과할 경우 보호층(400)이 너무 두꺼워 최종적으로 제조되는 도기류(10)가 날카롭지 못해 음식을 제대로 자를 수 없게 된다. 이러한 보호층(400)을 형성하기 위해 사용되는 제3금속은 은(Ag), 인듐(In) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.
하기의 실시예는 세라믹층 형성단계(S200)를 통해 세라믹층(300)을 적층하는 조건을 의미하며, 이러한 조건은 세라믹층(300)의 종류에 따라 적절하게 조절 가능하다.
<실시예 1> 반응성 스퍼터링법을 이용한 티타늄 나이트라이드(TiN)로 이루어진 세라믹층 형성
초기 진공도 : 1×10-5Torr
플라즈마 전력 :420V×12A (4.8kW)
타겟금속 종류 및 사이즈 : 티타늄(Ti, 99.7%), 130mm×1200mm
작업 진공도 : 2×10-3Torr
혼합 기체 종류 및 유량비 : 아르곤(Ar, 순도 99.999%) 70~90% : 질소(N2, 순도 99.999%) 10~30%
세라믹층의 두께 : 0.3 내지 1㎛
증착 속도 : 5nm/min
<실시예 2> 반응성 아크이온플레이팅법을 이용한 티타늄 나이트라이드(TiN)로 이루어진 세라믹층 형성
초기 진공도 : 1×10-5Torr
플라즈마 전력 : 40V×60A (2.4kW)
타겟금속 종류 및 사이즈 : 티타늄(Ti, 99.7%), 80mm(지름)×40mm(높이)
작업 진공도 : 1.5×10-3Torr
혼합 기체 종류 및 유량비 : 아르곤(Ar, 순도 99.999%) 1~50% : 질소(N2, 순도 99.999%) 50~99%
세라믹층의 두께 : 0.3 내지 10㎛
증착 속도 : 20nm/min
<실시예 3> 반응성 아크이온플레이팅법을 이용한 크로뮴 나이트라이드(CrN)로 이루어진 세라믹층 형성
초기 진공도 : 1×10-5Torr
플라즈마 전력 : 40V×60A (2.4kW)
타겟금속 종류 및 사이즈 : 크롬(Cr, 99.7%), 80mm(지름)×40mm(높이)
작업 진공도 : 5×10-3Torr
혼합 기체 종류 및 유량비 : 아르곤(Ar, 순도 99.999%) 1~50% : 질소(N2, 순도 99.999%) 50~99%
세라믹층의 두께 : 0.3 내지 10㎛
증착 속도 : 30nm/min
이와 같이 본 발명의 도기류의 세라믹 코팅방법을 이용하여 제조된 도기류(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 밀착층(200)을 형성함에 의해 도기류 모재(10)와 세라믹층(300) 간의 결합력이 증가하고, 세라믹층(300)의 증착에 의해 도기류(10)에 녹이 발생하지 않아 부식 위험이 적으며, 내마모성이 향상되어 도기류(10)를 반영구적으로 사용 가능한 이점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이다.
10: 도기류
100: 도기류 모재
200: 밀착층
300: 세라믹층
400: 보호층
S100: 밀착층 형성단계
S200: 세라믹층 형성단계
S300: 보호층 형성단계
100: 도기류 모재
200: 밀착층
300: 세라믹층
400: 보호층
S100: 밀착층 형성단계
S200: 세라믹층 형성단계
S300: 보호층 형성단계
Claims (3)
- 도기류 모재의 표면에 제1금속을 증착시켜 밀착층을 형성하는 밀착층 형성단계; 및
반응성 아크이온플레이팅법 또는 반응성 스퍼터링법을 이용하여 상기 밀착층의 표면에 제2금속을 포함한 세라믹을 증착시켜 세라믹층을 형성하는 세라믹층 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도기류의 세라믹 코팅방법. - 제 1항에 있어서,
상기 세라믹층 형성단계 이후에,
상기 세라믹층의 표면에 제3금속을 증착시켜 보호층을 형성하는 보호층 형성단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도기류의 세라믹 코팅방법. - 제 1항에 있어서,
상기 반응성 아크이온플레이팅법 또는 상기 반응성 스퍼터링법은,
비활성 기체와 반응성 기체를 혼합한 혼합 기체를 주입하는 것을 특징으로 하는 도기류의 세라믹 코팅방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220117068A KR20240038353A (ko) | 2022-09-16 | 2022-09-16 | 도기류의 세라믹 코팅방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220117068A KR20240038353A (ko) | 2022-09-16 | 2022-09-16 | 도기류의 세라믹 코팅방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240038353A true KR20240038353A (ko) | 2024-03-25 |
Family
ID=90473842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220117068A KR20240038353A (ko) | 2022-09-16 | 2022-09-16 | 도기류의 세라믹 코팅방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240038353A (ko) |
-
2022
- 2022-09-16 KR KR1020220117068A patent/KR20240038353A/ko unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8245407B2 (en) | Coating for cutting implements | |
| JP7484950B2 (ja) | 被覆された物体及びこの物体の製造方法 | |
| US4619865A (en) | Multilayer coating and method | |
| KR102033186B1 (ko) | 크롬 함유 기능성층을 갖는 공구 | |
| KR101818280B1 (ko) | 다층 코팅을 포함하는 절삭 공구 | |
| US4724169A (en) | Method of producing multilayer coatings on a substrate | |
| US7147931B2 (en) | Metal strip product | |
| US7913402B2 (en) | Coating for cutting implements | |
| EP0075316A1 (en) | Coating composition and method | |
| SG172722A1 (en) | Substrate with antimicrobial properties | |
| US9822438B2 (en) | Coated cutting tool and method for the production thereof | |
| MX2007015721A (es) | Cuchillas de afeitar. | |
| KR20240038353A (ko) | 도기류의 세라믹 코팅방법 | |
| KR20180095217A (ko) | 반사성 코팅 기판 | |
| CN113388810A (zh) | 涂覆体和用于涂覆的方法 | |
| CN101182630A (zh) | 超强镀膜在各类民用刀剪产品上的应用 | |
| US10766153B2 (en) | Cutting instrument, coating and method | |
| JP5226060B2 (ja) | 表面被覆切削工具の製造方法 | |
| JP4812274B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| KR20160094403A (ko) | 이중층 크롬 나이트라이드 코팅된 물품들 및 관련된 방법들 | |
| WO2008077135A1 (en) | Cutting instrument | |
| CN108456845B (zh) | 一种软硬复合纳米多层涂层刀具及其制备方法 | |
| EP1916076B1 (en) | Coating for stationery cutting implements | |
| JPH01190386A (ja) | 料理用刃物 | |
| CN101671812B (zh) | 硬质合金基体上Ti-Al-N涂层的热处理方法 |