KR900005841B1 - 진공도금과 습식도금 연속도금방법에 의한 고경도 도금방법 및 도금체 - Google Patents

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내용 없음.

Description

진공도금과 습식도금 연속도금방법에 의한 고경도 도금방법 및 도금체

제1a,b,c,d도는 종래 진공도금방식의 예시도로서, (a)도는 진공증착방법의 도금장치 예시도, (b)도는 아크방전 타입의 이온프레이팅장치 예시도, (c)도는 홀로케소오드 방전타입의 이온프레이팅장치 예시도. (d)도는 스퍼터 장치의 예시도.

제2도는 본 발명에 의한 진공이온프레이팅과 진공증착 도금장치의 예시도.

제3도는 본 발명에서의 이온프레이팅 도금과 진공증착 도금의 병합실시 상태를 나타낸 관계도.

제4도는 본 발명에 의한 도금체의 단층 구조도.

본 발명은 진공도금, 더욱 구체적으로 물리적 진공도금 PVD(PHYSICAL VAPOR DEPOSITION) 방식의 이온프레이팅 도금방법과, 진공증착 도금방법을 1조의 고진공상태의 도금조 내에서 동시에 수행하여 고경도의 도금피막(TiN, TiCN)와 양전도체 상태의 중간도금층을 피도금체 상에 형성시켜 고경도 진공증착도금상에 습식도금 공정을 가능하게 하여 금속피도금체의 도금피막층에 고경도와 다양한 색상과 미려한 외관을 나타낼 수 있도록 한 도금방법 및 도금체에 관한 것이다.

일반적으로 시계케이스, 밴드 또는 기타 금속악세서리 등과 같은 장신구의 도금에 있어서는 진공도금방법이나 습식도금방법을 채택하고 있다.

그러나 지금까지 알려진 피도금물질에 전해질 속에서 직류전류를 인가한 후에 도금물질예로서 Au, Ag, Ni 또는 Rh등을 전착시키는 습식도금 방법에 있어서는 도금피막 형상이 미려하고 다양한 색상을 얻을 수 있는 잇점은 있으나 그 경도가 낮아 도금피막층이 쉽게 마모되어 장식물 등의 비경제적인 요인이 발생하고 있었다.

이러한 습식도금방법에 있어서의 취약점인 내구성저하와 경도저하 등의 결함을 해소하고 시계 케이스 등과 같은 장식물의 도금층에 고경도의 도금층을 부여하기 위한 수단으로 최근 진공도금방법이 채택되고 있다.

이러한 진공도금 방법은 크게 PVD(PHYSICAL VAPOR DEPOSITION)과 CVD(CHEMICAL VAPOR DEPOSITION)으로 구분되며 이중에서 PVD 방법이 비교적 간단하고 효율적이란 점에서 널리 사용되고 있으며 이러한 PVD 방법은 다시 진공조 내부의 처리방법에 따라 제1a,b,c,d도에 도시된 바와 같이 진공증착, 아크방전, 또는 홀로케소오드(HELO CATHODE) 방전 타입의 이온프레이팅과 스퍼터링(SPUTTERING) 방법으로 구분할 수 있다.

즉, 진공증착에 의한 도금 방법에 있어서는 제1a도에 도시된 바와 같이 진공조 내부에 증발원을 가열보우트 상에 적재하고 보우트를 가열하여 피도금물 상에 진증착시키는 방법이며, 아크방전 타입이나 홀로캐소오드 방전비임의 이온 플레이팅 방법은 제1b,c,d도와 같이 진공조 내에 증발원, 이온화전극, 기판, 차폐관을 설치하고 증발물에 의하여서 열전자 방사용 전극을 설계하며, 진공조 내는 10^-3_10^-5Pa(10^-5-10^-7Torr)의 고진공으로 배기하고 전자빔 또는 저항 가열방식에 의해 증착제를 증발시키는 도금방식이며, 제1d도에 도시된 바와 같이 스퍼터링 방식은 아르곤과 같은 불활성 가스를 극소량 진공조 내에 주입하고 진공조 내에는 타겟트(TARGET)(스퍼터물)와 증착할 제품을 포함하는데, 타겟트에 전압을 인가하고 진공상태(1×10^-6Torr정도)에서 아르곤가스를 주입하면 아르곤 원자가 타겟트에 충돌하여 타겟트의 분자가 튀어나오고 전자도 방출하게 되며(Ar→Ar⁺+e) 이것들이 그로우방전상태인 프라스마지대를 형성시키게 되고 이때 +이온은 외부전원 및 타겟트 물과의 충돌에 의해 가속되며 타켓트물의 분자는 충돌이온과거의 같은 수준의 에너지로 피증착 물상으로 향하여 피증착물상에 높은 밀착력을 갖는 막을 형성하는 방법으로 대별할 수 있는 것이다.

또한 일본 특허출인 공개 소 61-217571호와 같이 진공증착 증기와 이온비임을 같은 진공용기 내에서 교호로 통과시켜 박막을 형성시키는 장치가 있고 일본 실용신안출원공개 소 62-175770호와 같은 진공증착장치로 공개되어 있다.

그러나 상기와 같은 모든 진공도금방식은 고경도의 금속도금막을 얻을 수 있으나 그 색상이나 외관이 미려하지 못한 결점이 있어 진공도금을 향한 후 별도로 습식도금이 가능하게 제차 도금층상에 양도체의 도금층을 별도로 도금실시하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 고경도를 지니는 진공도금방식은 이온프레이팅 도금을 행하고 이 고경도금층상에 양도체의 도금층을 진공증착방법에 의하여 재차 증착시키는 방법을 동일 진공조 내에서 연속적으로 수행하여 고경도의 진공도금층을 얻고 이 진공도금층상에 3자로 외관이나 색상이 미려한 습식도금층의 도금을 할 수 있게 함이 그 목적이 있는 것이다.

또한 본 발명은 스테인레스스틸, 황동상에 닉캘도금층으로 되는 시계케이스 등과 같은 장식물상에 티판(Ti) 등으로 1차 고경도의 급속피막층을 진공도금방법예로서 이온 프레이팅 방법으로 코팅한 뒤에 피타디움(Pd), 금(Au), 은(Ag)등의 양도체를 진공증착에 의하여 동시에 도금처리하고 이 위에 색상이나 외관이 미려한 Au, Ag, Ni등의 습식도금을 가능하게 하되, Au등의 금속도금층을 얕게 도금하더라도 도금층의 경도 및 내구성이 우수하여 최종외장도금층의 내구수명이 반영구적인 장식도금을 제공할 수 있도록 한 것으로 진공도금의 장점과 습식도금의 장점을 동시에 나타내는 도금막에 관한 것이다.

즉 본 발명은 진공도금을 이중으로 하되 습식도금이 가능하게 한 것으로서 TiN 및 TiCN등의 고경도막과 전도체인 금속과의 조합막을 형성시키되 고경도상에 습식도금이 가능하게 하고 습식도금막을 형성시켜 진공도금막에 더하여 습식도금막을 만드는 도금방법 및 도금체에 관한 것이다.

이를 첨부된 도면 및 실시예에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 제2도는 본 발명에서 도금을 행하기 위한 장치의 1예시도이다. 제2도에 도시된 바와 같이 진공도금방식에 있어서는 아크방전방식에 의한 이온프레이팅장치를 (A)사용한 경우를 예시하고 있으며 아크방전 방식의 이온프레이팅 장치(A)의 진공조(1)내에는 가열증착보우트(2)와 가열장치(3)로 구성되는 진공증착장치(B)가 병설되어 있다.

아크방전방식의 이온프레이팅장치(A)의 진공조(1)내에는 전자총과 같은 증발원(4), 이온화전극(5), 기판(6) 및 셔터(7)와 설치되고 열전자 방출용 전극(8)이 설치되어있다. 진공조(1)내는 10^-3_10^-5Pa(10^-5-10^-7Torr)의 고진공상태로 배기하고 전자총의 전자빔 등에 의해 증착제(9) 구체적으로 티탄(Ti)과 같은 금속을 증발시킨다.

이러한 본 발명에 있어 표면이 깨끗이 새정된 스테인레스스틸 황동상에 닉켈도금층등의 시계케이스 등과 같은 기판(6)의 표면을 가스 에칭시켜 재차 세정하기 위하여 아르곤(Ar) 혹은 수소(H₂)가스를 진공조(1)내에 투입하고 작업할 기판(6)에 400-1000V의 전압을 가하여 가스에칭시킨다.

가스에칭은 주고 기판(6) 표면의 산화피막 및 육안으로 볼 수 없는 엷은 피막 등을 제거하기 위하여 실시하는 전처리 과정으로서 필요이상 장시간 에칭하거나 과전압을 걸어준 경우에는 에칭되어 나오는 입자의 전계운동에 의해 밀착불량이 나타낼 수 있으므로 기판에 인가시키는 전압은 400-1000V의 범위가 바람직하다.

이와 같이 가스 에칭완료된 후 통상적인 이온프레이팅 도금방식에 의하여 진공조(1)내에서 도금을 행하게되는데 제1b,c도에 도시된 바와 같이 전자총을 이용하는 법, 또는 홀로케소오드 방식 등이 있으나 이들의 방법은 증발원을 증발시키는 차이만 있을 뿐 증발 후 기판(6)상에 증발막, 즉 도금층을 형성시키는 조건에는 큰 차이가 없다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 이온프레이팅 방식의 진공조(1)내에 증발보우트(2)와 가열장치(3)를 병설하여 진공조(1)내에서 이온프레이팅 방식과 진공증착방식의 도금을 동시에 연속적으로 수행함에 그 특징이 있는 것이다.

본 발명에서와 같이 스테인레스스틸 또는 황동상에 닉켈도금층으로 되는 시계케이스와 같은 소재에 이온프레이팅 방식에 의한 증발제(Ti)를 증발시켜 증착할 때 표면에 밀착성을 위하여 초기에는 Ti만을 증착하고 N₂또는 C₂H₂가스를 진공조(1)내에 투입하여 반응성피막인 TiN, TiCN, TiC의 막을 증착시킴이 바람직하다. Ti막만이 증착된 상태에서는 경도가 약하기 때문에 TiN 및 TiCN막을 증착시킴으로서 약 2000HV의 고경도의 피막층을 얻을 수 있게 되는 것이다.

또한 본 발명에 있어 상기와 같은 이온프레이팅 방식에 의하여 Ti, TiN(또는 TiCN)막을 증착시키기 전에 진공조(1)내부에 보우트(2)상에 증착제 Pd(파타디움)를 재치하고 이온 프레이팅 방식에 의해 Ti, TiN(또는 TiCN)막을 증착하는데 제3도에 도시된 바와 같이 TiN(또는 TiCN) 증착작업완료되기 5-7분 전에 증착용 보우트(2)를 가열하고(제3도의 증발재 가열개시 시점:Ta), 이온프레이팅 도금작업 종료 전 2분 전에 증발제 PH가 증발되도록 하여(제3도의 진공증착개시시점:T₁) TiN 또는 TiCN막과 Pd막이 2분간 혼합되어 증착되게 한 후 이온프레이팅 도금작업이 완료된 후(제3도의 이온플레이팅 종료시점:T₂) 이온프레이팅 장치(A)의 전원만 차단하고 진공증착장치(B)의 증작보우트(2)를 3분간 계속 가동시켜 진공증착을 가하여 수 lOÅ-수100Å 바람직하게는 150-2OOÅ의 Pd 피막층을 형성한다.

이때 TiN 또는 TiCN 막상에 피막되는 150-2OOÅ의 Pd막 형성을 위하여서는 증발 보우트(2)와 기판(6)사이의 거리를 35-4Ocm로 하고 고회전형의 경우 Pd의 증발량을 0.6-0.9g/BATCH로 함이 바람직하며, 기판(6)에 의해 연속적인 증착이 가능할 때에는 0.2-0.3g/BATCH의 적은 량의 증발로도 후처리의 습식도금이 가능한 것이다.

또한 기판(6)을 가열한 상태에서 진공증착을 할 경우에는 Pd의 이온프레이팅 도금을 생략하고 TiN막부터 곧바로 증착시켜 주는 방법도 가능하며 이 경우 Pd의 증착방법은 동일하다.

또한 진공증착용 증발제(Pd)를 증착보우트(2)상에 재치할 때에는 증발제(Pd)가 서로 종첩되지 않게 하여야 하며 투입량은 증발량의 125-150% 정도가 바람직하다.

상기와 같이 이온프레이팅 방식과 진공증착이 끝단 기판은 눈으로 확인하여 진공증착제(Pd)의 색상이 나타날 정도이면 양호한 상태이다.

이러한 상태에서 습식도금을 행하여 0.2-0.3μm의 Au를 도금하더라도 전체적인 경도 Hv정도이면 화려한 금색상의 도금체를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 1개의 진공조 내에서 이온프레이팅 도금과 진공증착도금을 동시에 연속적으로 수행하되 1차 고경도의 Ti 도금층을 형성하면서 습식도금이 가능하게 양도체의 Pd를 증착시켜 주게됨으로서 고경도 및 외관이나 색상이 화려한 도금들을 얻을 수 있어 시계케이스 등과 같은 각종 장식물에 유용히 적용될 수 있는 특징으로 지니고 있는 것이다.

Claims (3)

1. 이온프레이팅 방식에 의한 진공도금방법을 수행하는데 있어서, 이온프레이팅장치의 진공조 내에 증발보우트와 가열장치를 구비한 진공증착장치를 설치함으로서, 증발재(Ti)를 증발시켜 증착하는 단계와, N₂또는 C₂H₂가스 분위기 하에서 증발재(Ti)를 증발시켜 TiN, TiCN, TiC막을 증착시키는 단계와, 상기 TiN 막의 증착작업 완료되기 5-7분전에 진공증착용 보우트를 가열하는 단계와, 이온프레이팅 도금작업 종료 2분전부터 증발제(Pd)가 증발되게하여 TiN 또는 TiCN막과 Pd막을 혼합 증착시키는 단계와, 이온프레이팅 도금작업을 종료한 후 3분 정도 진공증착 보우트(2)를 계속 가동시켜 Pd막을 형성하는 단계와, 그 다음 0.2-0.3kg/BATCH의 Au를 습식도금하여 이루어진 진공도금과 습식도금 연속도금방법에 의한 고경도 도금방법.
2. 제1항에 있어서, 피도금 기판상에 Ti, TiN(또는 TiCN)의 이온 프레이팅 도금층을 형성하고 이 상부에 양도체의 Pd도금층을 150-2OOÅ정도 진공증착한 다음 그 상부에 0.2-0.3μm의 Au 습식도금층을 형성하는 진공도금과 습식도금 연속도금방법에 의한 고경도 도금방법.
3. 진공도금과 습식도금, 연속도금방법에 의한 도금체에 있어서, 기판상에 진공도금에 의한 Ti막과, N₂및 C₂H₂분위기 하에서의 TiCN 또는 TiN막과 증발제 Pd를 증발시켜 TiCN 또는 TiN과 Pd의 혼합막과, 그 후 Pd만의 진공증착에 의한 Pd막과 금의 0.2-0.3g/BATCH의 습식도금막을 형성하여서된 도금체.

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