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KR102211399B1 - 면도날 및 면도날 제조방법 - Google Patents

면도날 및 면도날 제조방법 Download PDF

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KR102211399B1
KR102211399B1 KR1020190060078A KR20190060078A KR102211399B1 KR 102211399 B1 KR102211399 B1 KR 102211399B1 KR 1020190060078 A KR1020190060078 A KR 1020190060078A KR 20190060078 A KR20190060078 A KR 20190060078A KR 102211399 B1 KR102211399 B1 KR 102211399B1
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Abstract

본 발명은 물리적 기상 증착 방식에 의한 면도날 코팅에 있어서, 박막 내에 고경도를 가지는 나노 결정구조인 크롬 붕소화물이 크롬과 붕소가 혼합된 비정질 내에 분산되는 형태의 경질박막층을 형성함으로써 박막의 강도 및 경도가 향상되고, 비정질 내 금속에 의해 경질박막층과 면도날 모재의 결합력이 확보되는 특징이 있다.

Description

면도날 및 면도날 제조방법{Razor Blade and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 면도날 및 면도날 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 면도날 에지(edge)와 면도날에 내구성과 경도를 향상시키기 위한 경질박막층을 구비하는 면도기의 면도날 에지와 면도날 제조방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
습식 면도기의 면도날은 통상 스테인리스 스틸의 모재를 열처리하여 경도를 증가시킨 후 연마 과정을 거쳐 면도날 에지를 형성한다. 이후, 일단이 날카롭게 연마된 면도날 에지의 강도 및 내구성을 증가시키기 위해 면도날의 에지 위에 다양한 코팅 재료가 증착된다. 코팅 재료로는 일반 경질 박막 재료인 금속이나 세라믹 계열의 탄화물, 질화물, 산화물 및 금속 붕소화물 등의 박막이 사용될 수 있다. 또한, 면도 시 피부와의 마찰력을 줄이고, 면도 성능을 향상시키기 위하여 경질 박막 재료 위에는 PTFE(PolyTetra-FlouroEthylene) 등의 유기 재료가 증착되기도 한다.
일반적으로 코팅 박막의 경도가 증가하면 취성이 따라 증가하므로 내구성이 저하될 수 있다. 이 경우, 경질 박막과 면도날 모재 사이에 몰리브덴 등의 재료로 중간층을 형성하여 모재와의 접착력 개선 및 경질 박막의 취성을 보완하기도 한다. (특허문헌 0001 참조)
한편, 경질 박막의 형성에 있어 이종 재질의 증착은 두 개 이상의 타겟을 면도날 주위에 배치하고 타겟 마다 각기 다른 전압 및 바이어스 조건 등으로 제어하여 면도날이 해당 타겟에 노출되는 동안 타겟의 재료가 적층되는 증착 공정이 수행되는 것이 일반적이다. 반면, 증착 챔버의 크기 축소나 공정 소요 시간 단축을 위해 이종 재질이 기계적으로 접합된 단일타겟과 단일 증착 조건 하에서 증착을 수행하는 방법이 제안되기도 하였다. (특허문헌 0002 참조)
미국등록특허 제5,232,568호 (1993.08.03) 국내등록특허 제10-1101742호 (2011.12.27)
Kvashnin, A.G., Oganov, A.R., Samtsevich, A.I. & Allahyari, Z. (2017). Computational search for novel hard chromium-based materials, Journal of Physical Chemistry, 8(4), 755-764.
본 발명은 박막 내에 고경도를 가지는 나노 결정구조인 크롬 붕소화물이 크롬과 붕소가 혼합된 비정질 내에 분산되는 형태의 경질박막층을 형성함으로써 박막의 경도 및 강도, 즉 내구성이 향상되는 면도날 코팅을 제공하는 것이 목적이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 면도날은, 면도날 에지가 형성되는 면도날 모재; 면도날 모재 상에 코팅되는 경질박막층으로서, 크롬 및 붕소가 혼합된 비정질 영역 및 비정질 영역 내에 분산된 나노결정질 구조를 포함하는, 경질박막층; 및 경질박막층 상에 형성되는 수지코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 나노결정질 구조는 크롬 붕소화물인 것을 특징으로 한다.
또한, 경질박막층은 단일층인 것을 특징으로 한다.
또한, 나노결정질 구조는 3 내지 100 nm의 입자경을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 경질박막층은 10 내지 1000 nm의 두께인 것을 특징으로 한다.
또한, 경질박막층과 면도날 모재 사이에 배치된 접착력강화층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 접착력강화층은 Cr의 함유율이 90 at% 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 경질박막층 내에 포함된 나노결정질 구조의 체적비는 30 % 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 경질박막층은, 면도날 모재에 접하는 경질박막층의 내측에서 외측 방향으로 나노결정질 구조의 비율이 점진적으로 변하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 면도날 제조방법은, 면도날 모재를 열처리하는 열처리 과정; 열처리된 모재를 연마하여 면도날 에지를 형성하는 에지 형성과정; 크롬과 붕소가 기계적으로 결합하여 혼재된 복합단일타겟(complex single target)을 이용하여 면도날 에지가 형성된 열처리된 면도날 모재 상에 물리적 기상 증착(PVD: physical vapor deposition)에 의해 경질박막층을 형성하되, 경질박막층은 크롬 및 붕소가 혼합된 비정질 내에 크롬 붕소화물 나노결정질 구조가 분산된 형태인, 경질박막층 형성과정; 및 경질박막층 상에 수지코팅층을 형성하는 수지코팅층 형성과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 경질박막층은 단일층인 것을 특징으로 한다.
또한, 나노결정질 구조는 3 내지 100 nm의 입자경을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 경질박막층을 형성하는 물리적 기상 증착은, 캐스케이드 충돌(collision cascade)에 의한 스퍼터링이 이루어지도록, 면도날 모재의 바이어스는 -50 내지 -750 V, 온도는 0 내지 200 ℃, 직류 파워 밀도(DC power density)는 1 내지 12 W/cm2의 스퍼터링 조건으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 경질박막층을 형성하는 물리적 기상 증착은, 캐스케이드 충돌(collision cascade)에 의한 스퍼터링이 이루어지도록, 면도날 모재의 바이어스는 -200 내지 -600 V, 온도는 100 내지 150 ℃, 직류 파워 밀도(DC power density)는 4 내지 8 W/cm2의 스퍼터링 조건으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 경질박막층 형성과정은, 크롬 및 붕소가 기계적으로 결합하여 혼재된 복합단일타겟을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 복합단일타겟은 크롬과 붕소가 결정학적으로 결합된 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 경질박막층은, 스퍼터 타겟에 대해 면도날 모재가 증착되며 이동하는 방향으로 스퍼터 타겟 내 크롬과 붕소의 면적비를 조절함으로써, 두께 방향의 크롬 붕소화물 나노결정질 구조의 비율이 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 물리적 기상 증착 방식에 의한 면도날 코팅에 있어서, 박막 내에 고경도를 가지는 나노 결정구조인 크롬 붕소화물이 크롬과 붕소가 혼합된 비정질 내에 분산되는 형태의 경질박막층을 형성함으로써 박막의 강도 및 경도가 향상되고, 비정질 내 크롬에 의해 경질박막층과 면도날 모재의 결합력이 확보되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면도날 에지 및 면도날 에지 상의 코팅층을 나타내는 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1형태의 복합단일타겟을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경질박막층을 증착하는 진공챔버의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 및 제3형태의 복합단일타겟을 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 코팅된 경질박막층의 TEM(Trans-mission Electron Microscopy) 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 코팅된 경질박막층의 나노결정질에 대한 전자회절분석(FFT: Fast Fourier Transform) 결과이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, A 대 B의 조성비가 크거나 작다는 기재는 A/B의 값이 크거나 작다는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예에서는 경질박막층 코팅에는 물리적 기상 증착(PVD: Physical Vapor Deposition)을 이용한다. 물리적 기상 증착 방식으로는 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 임의의 어느 하나일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면도날 에지 및 면도날 에지 상의 코팅층을 나타내는 부분 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 면도날(10)은 면도날 모재(110), 경질박막층(120) 및 수지코팅층(130)을 포함한다.
일 실시예에서 경질박막층(120)은 면도날 모재(110) 상에 Cr(크롬)과 B(붕소)를 포함하는 단일층이다. 여기서 단일층이라 함은 단일층 내부의 영역 간 구분이 명확하지 않은 것을 의미한다. 다만, 단일층 내부는 두께 방향의 위치에 따라 구성 성분의 비율이 상이한 경우를 포함할 수 있다. 단일층은 다층 박막과 비교하여 내구성이 우수할 수 있다. 반복되는 외부 충격 하중이 인가되는 경우 일반적으로 층간 경계에서 시작되는 초기 파괴가 내구성 저하의 주 원인이며, 이러한 관점에서 다층 박막에 비해 단일층은 내구성이 향상될 수 있다.
특히, 일 실시예에 따른 경질박막층(120)은 고경도인 크롬 붕소화물의 나노 결정(122)이 비정질(124) 내에 분산된 형태를 가지는 것이 특징이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1형태의 복합단일타겟을 나타내는 개념도이다.
도 2를 참조하면, 물리적 기상 증착에 사용되는 스퍼터링 타겟은 이종 재질로 구성된 다수의 영역이 조합된 구성이다. 제1재질(210)과 제2재질(220)이 모자이크 형식으로 번갈아 배치된 형태로서, 단일타겟처럼 이용되는 이종 재질이 결합된 형태의 복합단일타겟(20)이다. 모재(110)에 제1재질(210)과 제2재질(220)이 증착되는 비율은 제1재질(210)과 제2재질(220)의 복합단일타겟(20) 내 면적비를 조절함으로써 제어될 수 있다.
일 실시예에 따른 제1형태의 복합단일타겟(20)에 사용되는 제1재질(210)은 Cr(크롬), 제2재질(220)은 B(붕소)이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경질박막층을 증착하는 진공챔버의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 3을 참조하면, 스퍼터링 장치(30)는 진공챔버(320) 내에 복합단일타겟(20)인 스퍼터링 타겟 및 코팅될 면도날 모재(110)가 복수로 배치된 집합체(310)를 포함한다. 스퍼터링 장치(30) 내부는 10-6 torr정도의 고진공이 형성되며 주입 가스(일 실시예에서, Ar(아르곤) 가스)에 의한 분위기(atmosphere) 및 플라즈마(350)가 형성된다. 아르곤 가스를 주입하고 직류 파워를 인가하면, 아르곤 가스는 플라즈마화 되고 아르곤 이온이 생성된다. 생성된 아르곤 이온은 타겟 측에 인가되는 조건으로서 음극의 직류 파워 조건에 의해 복합단일타겟(20) 측으로 가속되어 타겟 표면에 충돌하면 중성의 타겟 원자들이 인출된다.
면도날(110)은 스테인리스 스틸과 같은 소재를 사용하여 형성되고, 열처리 과정을 통해 경도를 증가시키며, 연마되어 면도날 에지가 형성된 후에, 도 2에 도시한 바와 같은 복합단일타겟(20)으로부터 방출된 이종 재질의 입자들이 동시에 증착되어 경질박막층(120)이 형성된다.
면도날(110)은 잔류 이물질 및 산화막을 제거하기 위해 증착 전에 아르곤 플라즈마에 의한 표면 세정 처리가 실시될 수 있다. 또한, 면도날 집합체(310)에 대한 일련의 증착 작업이 수행되기 전, 면도날 집합체(310)가 복합단일타겟(20)을 마주보도록 이송되기 전에 복합단일타겟(20)의 세정을 위하여 아르곤 분위기에서 5 내지 20초 정도 프리 스퍼터링(pre-sputtering)이 실시될 수 있다.
면도날 집합체(310)의 코팅될 면도날 영역들과 스퍼터링 타겟은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서는 고정된 스퍼터링 타겟에 대해 면도날 집합체(310)가 이송되는 경우를 예시하나, 그 반대의 경우일수도 있다. 면도날 집합체(310) 및/또는 복합단일타겟(20)은 스퍼터링에 필요한 바이어스 전압 형성기구(미도시) 및/또는 가열기구(미도시)를 포함할 수 있다.
Cr과 B를 포함하는 일 실시예의 복합단일타겟(20)의 경우, Cr 대 B의 원자 개수 조성비율(atomic number composition ratio)은 9:1 내지 4:6 범위로 증착이 이루어지는 경우를 예시한다. 바람직하게는 Cr 대 B의 원자 개수 조성비율은 6:4 일 수 있다.
이 경우, 증착을 위한 파워 밀도(power density)는 1 내지 12 W/cm2의 범위이며, 1 내지 10 kW 수준에 해당할 수 있다. 면도날 모재(110)의 바이어스는 -50 내지 -750 V, 온도는 0 내지 200 ℃, 직류 파워 밀도(DC power density)는 1 내지 12 W/cm2 일 수 있다. 바람직하게는 온도 15 내지 75 ℃, 기판 바이어스는 -200 내지 -600 V, 직류 파워 밀도는 4 내지 8 W/cm2일 수 있다.
이는 Cr과 B의 스퍼터링율 특성 및 이들이 복합단일타겟(20)으로 형성된 것을 고려하여 도출된 스퍼터링 조건이다. 참고로 Cr은 250 내지 10,000 eV, B는 1,000 내지 10,000 eV의 충돌에너지로 모재(110)에 입사될 때 스퍼터링율이 높으며, 이를 고려하여 복합단일타겟(21, 22)은 1,000 내지 10,000 eV의 충돌에너지를 얻을 수 있는 범위가 되도록 설정될 수 있다. 면도날 모재(110)에 입사되는 입자의 이온 에너지가 일정 수준, 예컨대 일 실시예에서 B의 경우 1,000 eV 이하, Cr의 경우 250 eV 이하, 이내인 경우에는 낙온(Knock-on) 조건에 해당되어 결국 튕겨져 나가 증착이 잘 이루어지지 않을 수 있으며, 반대로 예컨대 100,000 eV 이상의 경우가 되어도 표면에 증착이 되지 못하고 모재(110) 깊이 침투해버리고 만다. 기재한 스퍼터링 조건은 그 중간 범위의 이온 에너지로 입자가 가속되도록 일 실시예의 스퍼터링 장치를 고려하여 선정된 것으로써 캐스케이드 스퍼터링(cascade sputtering)이 주로 일어나 이온 빔 믹싱(ion beam mixing) 효과에 의해 모재(110) 표면과 코팅 재질의 결합력이 향상되며 코팅될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 조건에서 경질박막층(120)은 적어도 10 nm에서 두껍게는 1,000 nm까지 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 경질박막층(120)은 3 내지 100 nm의 입자경을 가지는 나노결정질(122)이 비정질(124, amorphous) 내에 분산된 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서 나노결정질(122)은 CrB, CrB2, Cr2B 등 Cr과 B가 결정학적으로 결합된 다양한 형태의 결정구조를 포함할 수 있고, 또한 Cr 결정이 포함될 수 있으며, 비정질(124)은 Cr과 B가 혼합된 것일 수 있다. 또한 면도날 모재(110)에 충돌하는 입자들의 충돌 에너지를 적절히 조절함으로써 경질박막층(120)에 형성되는 결정의 크기를 적절히 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 비정질(124) 구조는 나노결정질(122) 구조를 감싸고 배치됨으로써 Cr과 B가 결정학적으로 결합된 고경도인 나노결정질(122) 구조에 가해지는 응력을 분산하여 흡수하는 역할을 할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 나노결정질(122) 구조는 경질박막층(120)의 경도 확보에 기여하고, Cr과 B를 포함하는 비정질(124) 구조는 나노결정질(122) 구조를 둘러싸서 나노결정질(122) 구조를 지지하고 충격하중을 분산함으로써 경질박막층(120)의 강도와 내구성 확보에 기여할 수 있다. 또한, 비정질(124) 구조 내의 Cr은 경질박막층(120)과 모재인 스테인리스 스틸과의 접착력을 확보하는데 기여할 수 있다.
한편, B는 면도날 모재(110)의 주 성분인 Fe와의 친화력이 약하고, Fe보다는 Cr과 친화력이 높다. 물리적 기상 증착 시 B는 Cr과 결정학적으로 결합되거나, 비정질(124) 내에 분산되는 것으로 이해될 수 있다.
일반적으로 형성된 결정의 크기가 크면 표면경도는 더 상승할 수 있으나 취성이 증가하여 외부 충격에 의한 파손으로 내구성이 저하될 수 있다. 스퍼터링 조건은 직경 기준으로 수 내지 수십 nm 수준인 적절히 작은 크기의 결정이 고르게 분포되도록 제어되는 것이 바람직하다. 예컨대, 증착 표면에 입사되는 입자의 에너지가 크면 증착 표면의 결정핵을 쪼개거나, 성장된 결정을 쪼개는 효과를 보일 수 있어, 경질박막층(120) 내 나노결정질(122) 구조의 크기가 커지는 것을 억제할 수 있다.
한편, 일 실시예의 스퍼터링 장치에는 이온 건(ion gun)이 추가적으로 설치되어 스퍼터링 장치(30)와 아크 이온 플레이팅 방법을 함께 사용하여 박막 증착 과정이 수행될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 및 제3형태의 복합단일타겟을 나타내는 개념도이다.
도 4를 참조하면, 제2 및 제3형태의 복합단일타겟(21, 22)은 3가지 형태의 타겟 영역이 조합된다. 제1영역(210)은 Cr, 제2영역(220)은 B, 제3영역(230)은 Cr과 B가 결정학적으로 결합된 소재가 배치된 영역이다. 도 4에 도시된 제1, 제2 및 제3영역(210, 220, 230)의 배치 순서는 단지 하나의 실시예일 뿐 이에 한정하는 것은 아니며 다른 순서 또는 다른 면적비를 가지고 배치될 수 있다.
제3영역(230)은 CrB, CrB2, Cr2B, CrB4 등 CrxBy의 형태로 Cr과 B가 결정학적으로 결합되었으나 그 원자 개수 조성비율이 다르게 복합된 것일 수도 있다. Cr과 B가 결정학적으로 결합된 소재로 이루어진 부분 타겟이 사용될 경우, 이로부터 형성되는 박막은 이러한 부분 타겟의 결정구조가 주로 분포될 확률이 높다고 할 수 있으며, 박막내 결정구조의 분포에서 특정 결정구조가 주가 되도록 유도될 수 있을 것이다.
한편, 일 실시예에서 이종 재질 중 금속 재질은 Cr인 경우에 대해 서술하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 금속 재질은 Cr, Ni, Ti, W, Nb 중 어느 하나 일 수 있다. 일 실시예에서 금속 재질로서 Cr은 면도날 모재(110)인 스테인리스 스틸과의 박막 접착성을 감안하여 선정된 것이다.
또한, 도시하지는 않았으나, 제1재질의 제1영역(210)에 제2재질의 제2영역(220) 및 제3재질의 제3영역(230)이 삽입되는 형태로 복합단일타겟이 구성될 수도 있으며, 제2재질 및 제3재질이 삽입되는 패턴의 간격을 조정하거나 패턴의 크기를 조정하여 이종 재질 간 면적비가 조정될 수 있다.
복합단일타겟(20, 21, 22)의 구조는 복합단일타겟(20, 21, 22) 내에 적절히 분산 배치되어 복합단일타겟(20, 21, 22)으로부터 입자화되어 인출된 이종 재질이 증착 대상인 면도날 모재(110)에 이르러 충분히 균일하게 혼재된 수준이 될 수 있는 형태와 배치라면 어떤 형태라도 무방하다.
복합단일타겟 내부에 배치되는 각 재료의 형상은 원형, 삼각형, 사각형 등 다양한 형상일 수 있다. 또한, 사각형 형태가 모자이크 형태로 배치되어 기계적으로 결합될 수도 있고, 하나의 재료로 전체 복합단일타겟 형상을 이루고 복수의 구멍이 형성되어 구멍에 다른 재료가 삽입되어 접합되는 형태일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 코팅된 경질박막층의 TEM(Trans-mission Electron Microscopy) 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 코팅된 경질박막층의 나노결정질에 대한 전자회절분석(SAED: selected area electron diffraction) 결과이다.
도 6을 참조하면, cmcm-CrB구조와 I4/mcm-CrB 구조의 나노결정질(122)이 증착된 것으로 확인되었으며, Kvashnin et al. (비특허문헌 0001 참조) 등에 의하면 결정입자의 경도와 관련하여 이론적이긴 하지만 cmcm-Cr, I41/amd, I4/mcm 모두 매우 높은 경도를 보이며, 본 발명의 실시예에서 제작되어 측정된 CrB결정의 경도는 충분히 높은 것으로 예측할 수 있다.
한편, 도시하지는 않았으나, 본 발명에 따른 경질박막층(120)은 경질박막층(120) 내의 두께 방향으로 나노결정질(122)의 평균적인 입자경 또는 나노결정질(122)과 비정질(124)의 비율이 가변되는 구조를 포함할 수 있다. 예컨대, 면도날 모재(110)에 접하는 경질박막층(120)의 내측에 인접하여 나노결정질(122) 대 비정질(124)의 비율이 작고, 즉 비정질(124)의 비율이 높게 형성되고, 경질박막층(120)의 외측에 인접하여 나노결정질(122) 대 비정질(124)의 비율이 큰, 즉 나노결정질(122)의 비율이 큰 형태로 형성될 수 있다. 이러한 조성비율의 차이는 경질박막층(120)의 내측으로부터 외측을 향해 점진적으로 변하도록 형성될 수 있다. 이와 같은 경질박막층(120)의 두께 방향으로 조성비가 다른 형태는 물리적 기상 증착이 수행될 때 증착되는 면도날 모재(110)가 이동되는 방향으로 복합단일타겟(20, 21, 22) 내 이종 재질의 면적비가 변하도록 형성됨으로써 구현될 수 있다. 즉, 복합단일타겟(20, 21, 22)은 면도날 모재(110)를 순차적이고 연속적으로 증착함에 있어 복합단일타겟(20, 21, 22)에 배치된 이종 재질이 서로 다른 면적비를 가짐에 의해 이로부터 인출되는 입자의 구성비가 달라져 증착 초기와 후기에 서로 다른 조성비를 가진 입자가 면도날(110)에 증착될 수 있다.
또한, 일 실시예의 경질박막층(120)은 Cr과 B가 결정학적으로 결합된 나노결정질(122)과 Cr과 B가 혼합된 비정질(124)의 형태로 증착된 단일층인 것을 특징으로 하지만, 그렇다고 경질박막층(120)과 면도날 모재(110) 사이에 버퍼층(buffer layer)를 포함하거나, 경질박막층(120)과 수지코팅층(130) 사이에 중간층(inter layer)으로서 Cr코팅층이 적층되는 경우를 배제하는 것은 아니다.
일 실시예의 경질박막층(120)은 강도와 내구성의 향상을 기대할 수 있는 단일층이되, 두께 방향으로 이종 성분이 점진적으로 변하도록 형성될 수도 있으며, 특히 양측 표면에 가까운 영역에서 양측 표면과 접하게 되는 소재 또는 코팅층과의 접착력을 강화하는 구성 성분비를 갖도록 형성될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 면도날 에지가 형성되는 면도날 모재;
    상기 면도날 모재 상에 코팅되는 경질박막층으로서, 크롬 및 붕소가 혼합된 비정질 영역 및 상기 비정질 영역 내에 분산된 크롬 붕소화물 나노결정질 구조를 포함하는, 경질박막층; 및
    상기 경질박막층 상에 형성되는 수지코팅층
    을 포함하는 면도날.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경질박막층은 단일층인 면도날.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 나노결정질 구조는 3 내지 100 nm의 입자경을 가지는 면도날.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경질박막층은 10 내지 1000 nm의 두께인 면도날.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경질박막층과 상기 면도날 모재 사이에 배치된 접착력강화층을 더 포함하는 면도날.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접착력강화층은 크롬의 함유율이 90 at% 이상인 면도날.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 경질박막층 내에 포함된 상기 나노결정질 구조의 체적비는 30 % 이상인 면도날.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 경질박막층은,
    상기 면도날 모재에 접하는 상기 경질박막층의 내측에서 외측 방향으로 상기 나노결정질 구조의 비율이 점진적으로 변하도록 형성된 면도날.
  10. 면도날 모재를 열처리하는 열처리 과정;
    열처리된 상기 모재를 연마하여 면도날 에지를 형성하는 에지 형성과정;
    크롬과 붕소가 기계적으로 결합하여 혼재된 복합단일타겟(complex single target)을 이용하여 상기 면도날 에지가 형성된 상기 열처리된 면도날 모재 상에 물리적 기상 증착(PVD: physical vapor deposition)에 의해 경질박막층을 형성하되, 상기 경질박막층은 상기 크롬 및 붕소가 혼합된 비정질 내에 크롬 붕소화물 나노결정질 구조가 분산된 형태인, 경질박막층 형성과정; 및
    상기 경질박막층 상에 수지코팅층을 형성하는 수지코팅층 형성과정
    을 포함하는 면도날 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 경질박막층은 단일층인 면도날 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 나노결정질 구조는 3 내지 100 nm의 입자경을 가지는 면도날 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 물리적 기상 증착은,
    캐스케이드 충돌(collision cascade)에 의한 스퍼터링이 이루어지도록,
    상기 면도날 모재의 바이어스는 -50 내지 -750 V, 온도는 0 내지 200 ℃, 직류 파워 밀도(DC power density)는 1 내지 12 W/cm2의 스퍼터링 조건으로 수행되는 면도날 제조방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 경질박막층을 형성하는 물리적 기상 증착은,
    캐스케이드 충돌(collision cascade)에 의한 스퍼터링이 이루어지도록,
    상기 면도날 모재의 바이어스는 -200 내지 -600 V, 온도는 100 내지 150 ℃, 직류 파워 밀도(DC power density)는 4 내지 8 W/cm2의 스퍼터링 조건으로 수행되는 면도날 제조방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 경질박막층을 형성하는 경질박막층 형성과정은,
    상기 크롬 및 상기 붕소가 기계적으로 결합하여 혼재된 복합단일타겟을 이용하여 수행되는 면도날 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복합단일타겟은 상기 크롬과 상기 붕소가 결정학적으로 결합된 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면도날 제조방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 경질박막층은,
    상기 복합단일타겟에 대해 상기 면도날 모재가 증착되며 이동하는 방향으로 상기 복합단일타겟 내 상기 크롬과 상기 붕소의 면적비를 조절함으로써, 두께 방향의 상기 크롬 붕소화물 나노결정질 구조의 비율이 다르게 형성되는 면도날 제조 방법.
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