WO2010064879A2 - 면도기 면도날의 박막 증착 방법 - Google Patents

면도기 면도날의 박막 증착 방법 Download PDF

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    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process

Definitions

  • the present invention relates to a technique for depositing thin films of razor blades, and more particularly, to a method of thin film deposition of razor blades for increasing the life and quality of razor blades.
  • the present invention relates to a hard thin film, and more particularly, to a hard composite thin film having both metallic and ceramic properties for improving durability and hardness at the blade edge and the blade.
  • the razor blades of wet razors are generally formed using a base material such as stainless steel.
  • a base material such as stainless steel is subjected to a heat treatment process to increase the hardness of the blade, and then a polishing process is performed to form the blade edge. Then, a process is performed in which various coating materials are deposited on the edges of the final razor blade.
  • a thin film of carbide, nitride, oxide, or the like which is a general hard thin film material
  • organic materials such as PTFE (PolyTetraFluoroEthylene, hereinafter referred to as 'PTFE') are used to reduce the frictional force with the skin during shaving and improve shaving performance. It may also be deposited.
  • PTFE PolyTetraFluoroEthylene
  • a thin metal film such as Cr (Chromium), Ti (Titanium), W (Tungsten), or Nb (Niobium) may be used. It is also deposited between the hard thin film.
  • the hard thin film generally serves to improve the durability, corrosion resistance and strength of the razor blade, and generally deposits a material on the razor which provides a very good strength such as Cr (Chromium) -Pt (Platinium) alloy. That is, by coating a thin film, such as Cr-Pt, DLC, CrN, TiN, TiAlN on the razor blade edge and the razor blade to improve wear resistance and hardness to improve durability.
  • a thin film such as Cr-Pt, DLC, CrN, TiN, TiAlN
  • the hard thin film is deposited on the razor blade edge and the razor blade by physical vapor deposition
  • a method of rotating the razor blade or the target using two targets and stacking the two materials in a laminated structure is used.
  • sufficient space inside the deposition chamber (Chamber) is required, making it impossible to use in a narrow space.
  • the properties of the two targets i.e., the two materials, are not only difficult to appear at the same time, but also require sufficient time in time. That is, the existing target for depositing such a hard thin film, that is, a deposition method using two targets has a limitation.
  • a first object of the present invention is to provide a method for depositing two-component thin films on a razor blade in a single target for increasing the life and improving the quality of the razor blade.
  • the third object of the present invention is to deposit a Cr-DLC-based hard thin film having the characteristics of two components simultaneously using a physical vapor deposition method on a razor blade, and to deposit the hard thin film on the razor blade.
  • the present invention provides a method for depositing a thin film in which the two components are present by using a single target that does not use a crystallographically coupled target and the Cr and DLC targets, respectively.
  • the release process of the first target to release the first component and the second component, and the released first component depositing a second component on the edge and the blade of the razor blade, wherein the first target includes the first component and the second component, and the first component and the second component are crystallographic. It is characterized in that any one of a metal target or a ceramic target that is not crystallographically bonded, such as covalent bonds, metal bonds, ionic bonds.
  • Another thin film deposition method of the present invention in the razor blade edge and the razor blade processing method of any one of the first step of heat-treating the stainless steel, and the second process of grinding the heat-treated stainless steel to form a blade edge And after performing a process, a third process of depositing a plurality of coating materials on the edge of the blade.
  • the present invention has the advantage of reducing the time required for depositing a thin film on the razor blade by simultaneously depositing thin films of two components on a single target.
  • the component ratio of the material deposited on the surface area of the two components in the target can be adjusted.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a sputter target of a sputtering apparatus, which is a kind of physical vapor deposition method used to implement the method according to the present invention.
  • Figure 2 is a plan view showing a plan view of a sputtering apparatus for performing a hard thin film deposition on the blade and the blade edge using a sputter target according to the present invention.
  • Figure 3 is a deposition principle diagram showing the blade edge during the deposition process according to the present invention.
  • a Cr-DLC-based hard thin film ie, crystalline or amorphous
  • 'PVD' method physical vapor deposition
  • the PVD method includes a DC Sputter, a DC Magnetron Sputter, a DC Unbalanced Magnetron Sputter, a Pulse DC Unbalanced Magnetron Sputter ), RF Sputter, Arc Ion Plating, Electron-Beam Evaporation, Ion-Beam Deposition, Ion-Beam Assisted Deposition) may be any one.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a sputter target of a sputtering apparatus, which is a kind of physical vapor deposition method used to implement the method according to the present invention.
  • the sputter target 100 is divided into a plurality of regions, and the plurality of regions include two components to be deposited on the razor blade.
  • the first region of the sputter target 100 includes a first component, for example, a metal-based material (hereinafter referred to as a 'metal material') 102, and the second region includes a second component, for example.
  • Ceramic-based material (hereinafter referred to as "ceramic material") 104 is included.
  • the metal material 102 improves the strength of the razor blade and improves the adhesion of the organic material to the razor blade and the blade edge.
  • the ceramic material 104 increases durability by increasing corrosion resistance and hardness.
  • the metal material 102 of the first region includes Cr, Ti, W, Nb, and the like
  • the ceramic material 104 of the second region includes carbon.
  • the shape of the metal material 102 and the ceramic material 104 which are the respective materials inside the sputter target 100, may be, for example, any one of a polygon such as a circle, a triangle, a rectangle, and the like.
  • the second component may be included in the first region, and the first component may be included in the second region.
  • FIG. 2 is a plan view showing a top view of a sputtering apparatus for performing a hard thin film deposition on the blade and the blade edge using a sputter target according to the present invention.
  • the sputtering apparatus 200 is equipped with a sputter target 208 and a blade 206.
  • the sputtering device 200 is formed in a hexahedral shape, or a cylindrical shape, and of course, can be modified in other forms as necessary.
  • a vacuum is formed in the sputtering apparatus 200, and an atmosphere by the injection gas 204 and a plasma 202 may be formed.
  • the blade 206 and the sputter target 208 are disposed to face each other, the sputter target 208 is fixed or movable.
  • the blade 206 is also of course fixed or movable.
  • the sputter target 208 is mounted on the sputtering apparatus 200.
  • the razor blade is mounted to the sputtering apparatus 200 for depositing a thin film by the sputter target 208 on the razor blade 206.
  • the sputtering apparatus 200 is in a high vacuum state.
  • argon (Ar) gas is injected into the sputtering apparatus 200 and DC power is applied.
  • Ar gas in the sputtering apparatus 200 is converted into plasma and Ar ions are generated.
  • the generated Ar ions collide with the sputter target 208, and the sputter target 208 collided with the Ar ions is atomized to emit the two components.
  • a direct current power of a cathode ('-') is applied to the razor blade 206, and atoms of the released sputter target 208, that is, the two components, are deposited on the razor blade 206.
  • an ion gun may be additionally installed in the stuffing device.
  • the thin film deposition process through the sputter target may be performed using the stuttering apparatus and the arc ion plating method together.
  • Figure 3 is a deposition principle diagram showing the blade edge during the deposition process according to the present invention.
  • the razor blade 300 is formed using a base material such as stainless steel, performs a heat treatment process to increase the hardness of the razor blade 300, and then a grinding process for forming the razor blade edge. Do this.
  • an injection gas for example, an Ar gas
  • Ar gas is converted into plasma to become Ar ions.
  • the target material is atomized (302 ′, 304 ′) by the energy resulting therefrom.
  • the atomized target materials stick to the razor blade 300 such that the same material as the targets 302, 304 is deposited on the razor blade 300 at the same time.
  • the thin film may be deposited to have the characteristics of the two targets 302 and 304 by rotating or fixing either the blade 300 or the sputter target. Also, in this case, a thin film having crystalline or amorphous characteristics can be deposited in a small space in a shorter time, and a thin film deposited with a mixture of metallic and ceramic materials having a non-laminated single structure can be formed. .
  • the ratio of the metal-based material and the ceramic-based material included in the sputter target that is, the ratio of the metal-based material and the ceramic-based material which is a component of the thin film deposited by adjusting the ratio of the surface area in which the materials are included.
  • the thin film can be obtained with crystalline or amorphous properties.
  • the chamber is maintained at an initial vacuum of 10 -6 torr.
  • An etching process using an Ar plasma is performed to remove the foreign matter and the oxide film of the razor blade.
  • a voltage of -300V to -600V is applied to the razor blade so that the materials to be deposited off the target adhere to the razor blade.
  • the sputter target is applied with a DC power of about 3 kW to 6 kW.
  • the thickness of the thin film to be deposited is about 100 nm to about 300 nm.
  • Table 1 compares the razor blades on which Cr-DLC thin films are deposited with the razor blades on which Cr and CrN thin films are deposited.
  • the cutting performance and cutting performance which are considered to be most important when shaving, were measured using a cutting base metal.
  • the corrosion resistance characteristics were compared, and wear resistance and durability were compared using the cutting base material.
  • the use of the razor blade deposited with the Cr-DLC thin film showed superior performance in the durability and corrosion resistance than the razor blade deposited with the conventional Cr and CrN thin films.
  • it was found that cutting performance and cutting performance were also increased when compared to the blades on which CrN thin films were deposited.
  • the razor blades are applied to an actual razor cartridge to evaluate the shaving performance without informing the user of the type of the razor blade. .
  • the razor blades deposited with the Cr-DLC thin film were superior to the conventional razor blades, ie, the blades with the Cr and CrN thin films deposited, in terms of comfort, adhesion, wound presence, safety, and feeling after shaving.

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Abstract

본 발명은 두 가지의 성분을 동시에 갖는 박막을 면도기용 면도날 에지와 면도날에 증착하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 하나의 타겟에서 두 가지의 성분이 방출되도록 구성된다. 여기서 상기 하나의 타겟은 두 가지의 성분으로 이루어져 있다. 또한 상기 두 가지의 성분은 공유결합, 금속결합, 이온결합 등의 결정학적으로 결합되지 않은 금속 및 세라믹 타겟을 의미한다. 두 종류의 금속 및 세라믹 타겟은 하나의 타겟 형태로 접합되어 있으며, 이러한 접합형태는 원형 또는 다각형 등 삽입가능 하거나 접합가능한 형태로 되어있다. 작동에 있어서는 타겟과 동일한 성분을 방출하도록 구성된다. 본 발명은 상기 면도날이 각 타겟 근처에서 교대로 이동되는 단계를 포함하거나 제자리에서 증착되는 단계를 포함한다. 본 발명은 면도기용 면도날 에지와 면도날에 경질 박막을 물리적 기상 증착법(PVD)을 이용하여 결정질 또는 비정질 특성을 갖는 경질 박막을 면도날에 증착함에 있어 기존 경질 박막보다 뛰어나고 우수한 경질 박막용 타겟 제조 방법과 이를 이용한 Cr-DLC 경질 박막의 제조 방법이 제시된다. 본 발명에 따르면, 면도날 에지와 면도날에 경질박막을 증착함에 있어서 경도증가를 위한 내부 박막으로 크롬과 DLC(Diamond Like Carbon)가 원자형식으로 혼재된 박막을 증착시 증착 시간과 증착 파워를 조절하여 상기 박막을 1㎚에서 500㎚정도 증착하였고, 100㎚에서 400㎚ 정도 증착하였을 경우 가장 우수한 품질의 박막을 얻을 수 있다.

Description

면도기 면도날의 박막 증착 방법
본 발명은 면도기 면도날의 박막을 증착하는 기술에 관한 것으로, 특히 면도기용 면도날의 수명증가 및 품질 개선을 위한 면도기 면도날의 박막 증착 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 경질 박막에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 면도날 에지(Edge)와 면도날에 내구성과 경도를 향상시키기 위한 금속적 특성과 세라믹적 특성을 동시에 갖는 경질의 복합 박막에 관한 것이다.
습식 면도기의 면도날은 일반적으로 스테인리스 스틸과 같은 모재를 사용하여 형성된다. 특히 상기 스테인리스 스틸과 같은 모재는 상기 면도날의 경도를 증가시키기 위하여 열처리 과정이 수행되고, 그 후 면도날 에지를 형성하기 위하여 연마 과정이 수행된다. 그런 다음, 최종 면도날의 에지 위에 다양한 코팅 재료가 증착되는 과정이 수행된다.
이때, 상기 코팅 재료는 면도날의 강도 및 내구성을 증가시키기 위하여 일반 경질 박막 재료인 금속이나 세라믹 계열의 탄화물, 질화물, 산화물 등의 박막이 사용될 수 있다. 또한 상기와 같은 경질 박막 재료가 상기 면도날에 코팅된 후에, 사용자가 면도 시 피부와의 마찰력을 줄이고, 면도 성능을 향상시키기 위하여 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene, 이하 'PTFE'라 칭하기로 한다) 등의 유기 재료가 증착되기도 한다. 그러나, 상기와 같은 경질 박막 재료들과 상기 PTFE와 같은 유기재료와의 접착력이 좋지 않다는 문제점이 있었다. 따라서, 상기 면도날과 상기 경질 박막과 상기 PTFE와 같은 유기재료와의 접착력을 증가시키기 위하여 Cr(Chromium), Ti(Titanium), W(Tungsten), Nb(Niobium) 등의 금속 박막을 상기 PTFE와 상기 경질 박막 사이에 증착시키기도 한다.
상기 경질 박막은 일반적으로 면도날의 내구성, 내부식성 및 강도를 향상시키는 역할을 하며, 일반적으로 Cr(Chromium)-Pt(Platinium) 합금과 같은 매우 우수한 강도를 제공하는 재료를 상기 면도날에 주로 증착한다. 즉, 면도날 에지와 면도날에 경질 박막, 일 예로 Cr-Pt, DLC, CrN, TiN, TiAlN 등을 코팅하여 내마모성과 경도를 향상시켜 내구성을 향상시킨다. 좀 더 자세히 설명하면, 상기와 같은 재료를 상기 면도날에 증착하기 위하여 일 예로, Cr과 Pt의 타겟 각각을 사용한 물리적 기상 증착법을 이용한다.
한편, 상기 면도날 에지 및 면도날에 물리적 기상 증착법으로 경질 박막을 증착시킬 경우에는 두 개의 타겟을 사용하여 면도날 또는 타겟을 회전시키고, 두 재료가 적층 구조로 쌓이게 하는 방법을 이용한다. 이 경우, 증착 챔버(Chamber) 내부의 충분한 공간이 필요하여 협소한 공간에서는 사용이 불가능하게 된다. 또한, 이 경우, 두 가지 타겟 즉, 두 가지 재료의 특성이 동시에 나타나기 어려울 뿐만 아니라 시간적으로도 충분한 시간을 필요로 한다. 즉, 이러한 경질 박막을 증착하기 위한 기존의 타겟, 즉 두 가지 타겟을 이용한 증착 방법은 한계가 존재한다.
또한 두 물질이 화합물이나 혼합물 또는 결정학적으로 결합된 타겟을 사용할 경우 두 물질의 특성 성분비를 조절하기는 매우 어렵다. 이에 따라, 상기 두 물질과는 상이한 성분이 증착되는 경우가 발생하므로 코팅 재료 증착, 즉 경질 박막 증착시 한계가 존재한다.
따라서, 본 발명의 제1목적은, 면도날의 수명증가 및 품질의 개선을 위해 단일 타겟에서 두 가지 성분의 박막이 상기 면도날에 증착되도록 하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제2목적은, 물리적 기상 증착법을 이용하여 단일 타겟으로 Cr-DLC 계 경질 박막을 증착할 경우, 상기 단일 타겟에서 두 가지 성분의 박막이 증착되도록 하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제3목적은, 물리적 기상 증착법을 이용하여 두 가지 성분의 특성을 동시에 갖는 Cr-DLC 계 경질 박막을 면도날에 증착하고, 상기 면도날에 상기 경질 박막을 증착할 경우 기존의 화합물 또는 혼합물이나 결정학적으로 결합된 타겟, 상기 Cr 및 DLC 타겟 각각을 이용하지 않는 단일 타겟을 이용하여 상기 두 가지 성분이 함께 존재하는 박막이 증착되도록 하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 의한 박막 증착 방법은, 면도기용 면도날의 에지와 면도날에 박막을 증착하는 방법에 있어서, 제1타겟이 상기 제1성분과 제2성분을 방출하는 방출과정과, 상기 방출된 제1성분과 제2성분을 상기 면도날의 에지와 면도날에 증착하는 증착과정을 포함하여 이루어지고, 상기 제1타겟은 상기 제1성분과 제2성분을 포함하며, 상기 제1성분과 제2성분은 결정학적으로 공유결합, 금속결합, 이온결합 등의 결정학적으로 결합하지 않은 금속 타겟 또는 세라믹 타겟 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 박막 증착 방법은, 면도기의 면도날 에지와 면도날 공정 방법에 있어서, 스테인리스 스틸에 열처리하는 제1과정과, 상기 열처리된 스테인리스 스틸을 연마하여 면도날 에지를 형성하는 제2과정 중 어느 하나의 과정을 수행한 후에 상기 면도날의 에지 위에 다수개의 코팅재료를 증착하는 제3과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 단일 타겟에서 두 가지 성분의 박막을 동시에 면도날에 증착함으로써 상기 면도날에 경질 박막을 증착하는 소요시간을 단축한다는 이점이 있다. 또한, 타겟이나 면도날 회전 없이 협소한 공간에서의 사용도 가능하다는 이점이 있다. 그리고 타겟 내의 두 가지 성분의 표면적으로 증착되는 물질의 성분비를 조절할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 구현하는데 사용하는 물리적 기상 증착법의 한 종류인 스퍼터링 장치의 스퍼터 타겟을 도시한 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 스퍼터 타겟을 이용하여 면도날 및 면도날 에지에 경질 박막 증착을 수행하기 위한 스퍼터링 장치의 평면도를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 증착 공정중의 면도날 에지를 나타낸 증착 원리도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에서는 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition, 이하 'PVD' 라 칭하기로 한다)법을 이용하여 면도날 에지 및 면도날 상에 코팅, 즉 증착되는 Cr-DLC계 경질박막, 일 예로 결정질 또는 비정질 특성을 갖는 박막 구조로 이루어지고 박막의 두께 T가 0<T≤200nm인 Cr-DLC계 경질박막을 이용하여 증착하는 방법에 대하여 설명한다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 상기 PVD 방법은 직류 스퍼터(DC Sputter), 직류 마그네트론 스퍼터(DC Magnetron Sputter), 직류 불균형 마그네트론 스퍼터(DC Unbalanced Magnetron Sputter), 펄스 직류 불균형 마그네트론 스퍼터(Pulse DC Unbalanced Magnetron Sputter), 무선 주파수 스퍼터(RF Sputter), 아크 이온 플래팅(Arc Ion Plating), 전자 빔 증발 증착(Electron-Beam Evaporation), 이온 빔 증착(Ion-Beam Deposition), 이온 빔 보조 증착(Ion-Beam Assisted Deposition)방법 중 어느 하나일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 구현하는데 사용하는 물리적 기상 증착법의 한 종류인 스퍼터링 장치의 스퍼터 타겟을 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 스퍼터 타겟(100)은 다수의 영역으로 나누어져 있고, 상기 다수의 영역에는 면도날에 증착할 두 가지 성분이 포함되어 있다.
상기 스퍼터 타겟(100)의 제1영역에는 제1성분, 일 예로 금속 계열의 재료(이하 '금속 재료'라 칭하기로 한다)(102)가 포함되어 있으며, 제2영역에는 제2성분, 일 예로 세라믹 계열의 재료(이하 '세라믹 재료'라 칭하기로 한다)(104)가 포함되어 있다. 또한, 상기 금속 재료(102)는 상기 면도날의 강도를 향상시키며 상기 면도날 및 면도날 에지에 유기재료와의 접착력을 향상시킨다. 상기 세라믹 재료(104)는 내부식성 및 경도를 증가시켜 내구성을 증가시킨다. 일 예로 상기 제1영역의 금속 재료(102)는 Cr, Ti, W, Nb 등을 포함하며, 상기 제2영역의 세라믹 재료(104)는 탄소를 포함한다. 상기 스퍼터 타겟(100) 내부의 각 재료인 금속 재료(102)와 세라믹 재료(104) 형상은 일 예로 원형, 삼각형, 사각형 등 다각형 중 어느 하나의 형상이 될 수 있으며, 이는 필요에 의해 변화 가능함은 물론이다. 또한, 상기 제1영역에 상기 제2성분이 포함될 수 있으며, 상기 제2영역에 상기 제1성분이 포함될 수 있음은 물론이다.
그럼 다음으로 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 스퍼터링 장치를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 스퍼터 타겟을 이용하여 면도날 및 면도날 에지에 경질 박막 증착을 수행하기 위한 스퍼터링 장치의 평면도를 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 스퍼터링 장치(200)에는 스퍼터 타겟(208)과 면도날(206)이 장착된다. 상기 스퍼터링 장치(200)는 육면체 형태, 또는 원주형으로 이루어져 있으며 필요에 따라 다른 형태로 변형 가능함은 물론이다. 또한 상기 스퍼터링 장치(200) 내부에는 진공이 형성되며 주입 가스(204)에 의한 분위기 및 플라스마(202)가 형성될 수 있다. 상기 면도날(206)과 스퍼터 타겟(208)은 서로 마주보도록 배치되어 있고, 상기 스퍼터 타겟(208)은 고정형이거나 이동 가능하다. 또한, 상기 면도날(206) 역시 고정형이거나 이동 가능함은 물론이다.
먼저, 상기 스퍼터링 장치(200)에는 상기 스퍼터 타겟(208)이 장착되어 있다. 상기 면도날(206)에 상기 스퍼터 타겟(208)에 의한 박막을 증착하기 위해 상기 스퍼터링 장치(200)에 상기 면도날을 장착한다. 상기 스퍼터링 장치(200)에 상기 면도날(206)이 장착되면, 상기 스퍼터링 장치(200)는 고진공 상태가 된다.
다음으로, 상기 스퍼터링 장치(200)에 아르곤(Ar) 가스를 주입하고 직류 파워(DC Power)를 인가한다. 이에 따라, 상기 스퍼터링 장치(200)내의 Ar 가스가 플라즈마화 되고, Ar 이온이 생성된다. 상기 생성된 Ar 이온은 상기 스퍼터 타겟(208)과 충돌하게 되고, 상기 Ar 이온과 충돌한 상기 스퍼터 타겟(208)은 원자화 되어 상기 두 가지 성분을 방출하게 된다.
이때, 상기 면도날(206)에는 음극('-')의 직류 파워가 인가되고, 상기 방출된 스퍼터 타겟(208)의 원자 즉, 상기 두 가지 성분이 상기 면도날(206)에 증착된다.
한편, 상기 스터퍼링 장치에는 이온 건(ion gun)이 추가적으로 설치되어 있을 수 있다. 또한, 상기 스터터링 장치와 아크 이온 플레이팅 방법을 함께 사용하여 상기 스퍼터 타겟을 통한 박막 증착 과정을 수행할 수도 있다.
그럼 다음으로 도 3을 참조하여 면도날 에지의 단면도를 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 증착 공정중의 면도날 에지를 나타낸 증착 원리도이다.
도 3을 참조하면, 면도날(300)은 스테인리스 스틸과 같은 모재를 사용하여 형성되고, 상기 면도날(300)의 경도를 증가시키기 위하여 열처리 과정을 수행하며, 그 후 면도날 에지를 형성하기 위한 연마의 과정을 수행한다.
도 2에 도시한 스퍼터링 장치의 증착 원리에 따라, 먼저 주입 가스, 일 예로 Ar 가스는 플라즈마화 되어 Ar 이온이 된다. 상기 Ar 이온이 스퍼터 타겟에 충돌하면 그에 따른 에너지에 의해 타겟 재료가 원자화(302', 304')되어 떨어져 나온다. 상기 원자화된 타겟 재료들이 상기 면도날(300)에 달라붙게 되며 이에 따라 타겟(302, 304)과 동일한 재료가 동시에 상기 면도날(300)에 증착된다.
상기와 같은 원리에 의해 면도날(300) 또는 스퍼터 타겟 중 어느 하나를 회전하거나, 또는 고정하여 두 타겟(302,304)의 특성을 함께 지니도록 박막을 증착시킬 수 있다. 또한 이 경우, 결정질 또는 비정질 특성을 갖는 박막을 종래에 비해 짧은 시간에 작은 공간에서 증착 가능하며, 비적층 단일 구조인 금속성 물질과 세라믹성 물질의 특성이 함께 혼재되어 증착된 박막으로 구성할 수 있다.
한편, 상기 스퍼터 타겟에 포함된 금속 계열의 재료와 세라믹 계열의 재료의 비율, 즉 상기 재료들이 포함되는 표면적의 비율을 조절함으로써 증착되는 박막의 성분인 금속 계열의 재료와 세라믹 계열의 재료의 비율을 쉽게 조절 할 수 있다. 또한 이 비율에 따라 상기 박막이 결정질 특성 또는 비정질 특성으로 획득될 수 있다. 또한 상기 스퍼터 타겟에 인가되는 전력량과 증착 시간을 통하여 필요한 박막의 두께를 쉽게 제어할 수 있다.
1. 스퍼터링 장치에 면도날을 장착한 후 챔버(chamber)를 10-6torr의 초기 진공도를 유지한다.
2. 상기 면도날의 잔류 이물질 및 산화막을 제거하기 위하여 Ar 플라스마에 의한 식각공정을 실시한다.
3. Cr과 C 타겟을 사용하여 증착공정을 실시한다. 타겟의 세정을 위하여 Ar 분위기에서 5에서 20초 정도 프리 스퍼터링을 실시한다.
4. 면도날에 상기 타겟에서 떨어져 나온 증착될 재료들이 면도날에 잘 달라붙게 하기 위해 -300V에서 -600V의 전압을 인가해 준다.
5. 상기 스퍼터 타겟에는 3㎾에서 6㎾정도의 직류 파워를 인가한다. 증착될 박막의 두께는 100㎚에서 300㎚정도로 한다.
그럼 하기 표 1을 참조하여 박막에 따른 면도날의 절삭력에 대해 설명하기로 한다.
표 1
Figure PCTKR2009007885-appb-T000001
표 1은 Cr-DLC 박막이 증착된 면도날과 기존의 Cr 및 CrN 박막이 증착된 면도날을 비교 분석한 것이다.
먼저, 절삭용 모재를 이용하여 면도 시 가장 중요시 여기는 절단 성능 및 절삭 성능에 대해 측정하였다. 다음으로, 내부식 특성을 비교하였으며, 또한, 상기 절삭용 모재를 이용하여 내마모성과 내구성을 비교하였다. 전체적인 비교 결과, Cr-DLC 박막이 증착된 면도날을 사용하였을 경우 내구성과 내부식성에서 상기 기존의 Cr 및 CrN 박막이 증착된 면도날보다 뛰어난 성능을 나타내었다. 또한, CrN 박막이 증착된 면도날과 비교하였을 때 절삭 성능, 절단 성능 역시 증가됨을 알 수 있었다.
한편, 상기 Cr-DLC 박막이 증착된 면도날과 기존의 Cr 또는 CrN 박막이 증착된 면도날을 비교하기 위하여 실제 면도기 카트리지에 상기 면도날들을 적용하여 사용자들에게 면도날의 종류를 알려주지 않고 면도시 성능을 평가하였다. 그 결과 Cr-DLC 박막이 증착된 면도날이 기존의 면도날, 즉 Cr, CrN 박막이 증착된 면도날보다 편안함, 밀착성, 상처 유무, 안전함, 면도 후 느낌 등에서 전체적으로 우수하다고 평가되었다.

Claims (34)

  1. 면도기용 면도날의 에지와 면도날에 박막을 증착하는 방법에 있어서,
    제1타겟이 제1성분과 제2성분을 방출하는 방출과정과,
    상기 방출된 제1성분과 제2성분을 상기 면도날의 에지와 면도날에 증착하는 증착과정을 포함하여 이루어지고,
    상기 제1타겟은 상기 제1성분과 제2성분을 포함하며, 상기 제1성분과 제2성분은 결정학 타겟적으로 공유결합, 금속결합, 이온결합 등의 결정학적으로 결합하지 않은 금속 또는 세라믹 타겟 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 박막 증착 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1성분과 제2성분을 하나의 타겟 형태로 접합하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 박막 증착 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하나의 타겟 형태로 접합하는 과정은, 원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형상으로 삽입하거나 접합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 박막 증착 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 타겟은 Cr, W, Ti, Nb 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 박막 증착 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 타겟은 Cr, W, Ti, Nb 각각에 대해 산화, 질화, 탄화 중 어느 하나의 과정을 수행한 후 생성된 산화물, 화합물, 탄화물 중 어느 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 박막 증착 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 타겟은 다이아몬드, 비정질 다이아몬드, 유사 다이아몬드(DLC), 흑연, 탄소 중 어느 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 박막 증착 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 증착과정은, 상기 면도날 에지와 상기 면도날에 물리적 기상 증착법(PVD)중의 직류 스퍼터(DC Sputter), 직류 마그네트론 스퍼터(DC Magnetron Sputter), 직류 불균형 마그네트론 스퍼터(DC Unbalanced Magnetron Sputter), 펄스 직류 불균형 마그네트론 스퍼터(Pulse DC Unbalanced Magnetron Sputter), 무선 주파수 스퍼터(RF Sputter), 아크 이온 플래팅(Arc Ion Plating), 전자 빔 증발 증착(Electron-Beam Evaporation), 이온 빔 증착(Ion-Beam Deposition), 이온 빔 보조 증착(Ion-Beam Assisted Deposition) 방법 등을 이용하여 결정질 또는 비정질 특성을 갖는 경질 박막을 증착하는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 박막 증착 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 증착과정은, 상기 제1타겟에 포함된 제1성분과, 제2성분과 동일한 성분이 방출되어 상기 면도날 에지와 상기 면도날에 증착되는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 박막 증착 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 면도날과 상기 제1타겟은 서로 평행하게 배열되어 있으며, 상기 면도날이 상기 제1타겟 근처에서 이동하거나 또는 고정되어 증착되는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 박막 증착 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 증착과정은, 제1성분인 크롬과 제2성분인 DLC(Diamond Like Carbon)가 원자형식으로 혼재된 박막에 대해 증착 시간과 증착 파워를 조절하는 단계와,
    상기 박막을 상기 면도날 에지 및 상기 면도날에 증착하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 박막 증착 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 증착 시간과 상기 증착 파워를 조절하는 단계는, 상기 면도날 에지 및 상기 면도날 박막의 두께가 1㎚에서 500㎚ 사이가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 박막 증착 방법.
  12. 면도기의 면도날 에지와 면도날 공정 방법에 있어서,
    스테인리스 스틸에 열처리하는 제1과정과,
    상기 열처리 된 스테인리스 스틸을 연마하여 면도날 에지를 형성하는 제2과정 중 어느 하나의 과정을 수행한 후, 상기 면도날의 에지 위에 다수개의 코팅재료를 증착하는 제3과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제3과정은, 상기 면도날 에지에 일반 경질 재료의 금속 박막 또는 세라믹 계열의 탄화물, 질화물, 산화물 박막을 증착하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 금속 박막은 Cr, Ti, W, Nb 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제3과정은 상기 면도날에 유기 재료인 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene)를 증착하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제3과정은 상기 금속 박막을 상기 유기 재료와 상기 경질 재료의 박막 사이에 증착하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제3과정은 스퍼터링 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 스퍼터링 장치에 스퍼터 타겟을 포함하고, 상기 스퍼터 타겟은 상기 면도날 에지와 면도날에 증착되는 제1성분과 제2성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제1성분은 금속 계열의 재료인 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 금속 계열의 재료는 원형 및 다각형의 형상 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 금속 계열의 재료는 Cr, Ti, W, Nb 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  22. 제 18항에 있어서,
    상기 제1성분은 세라믹 계열의 재료인 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 세라믹 계열의 재료는 원형 및 다각형의 형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 세라믹 계열의 재료는 탄소인 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  25. 제 18항에 있어서,
    상기 제2성분은 금속 계열의 재료인 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 금속 계열의 재료는 원형 및 다각형의 형상 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  27. 제 18항에 있어서,
    상기 제2성분은 세라믹 계열의 재료인 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 세라믹 계열의 재료는 원형 및 다각형의 형상 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  29. 제 17항에 있어서,
    상기 스퍼터링 장치는 육면체 형태와 원주형 형태 중 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  30. 제 17항에 있어서,
    상기 스퍼터링 장치는 진공이 형성된 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  31. 제12항에 있어서,
    상기 제3과정은, 상기 스퍼터링 장치에 가스를 주입하는 단계와,
    상기 주입된 가스를 통해 분위기와 플라스마가 형성되는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  32. 제 12항에 있어서,
    상기 제3과정은, 상기 면도날과 상기 스퍼터 타겟을 서로 마주보도록 배치하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 면도날 또는 스터퍼 타겟은 고정형이거나 이동 가능형인것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  33. 제 17항에 있어서,
    상기 제3과정은, 상기 스퍼터링 장치에 이온 건을 추가적으로 설치하여 사용하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
  34. 제 12항에 있어서,
    상기 제3과정은, 상기 스퍼터링 장치와 아크 이온 플레이팅 방법을 함께 사용하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면도날 에지와 면도날 공정 방법.
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