JP5599769B2 - 複数の金属層を含むカバーを製造する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属を含むカバーを製造する方法及び装置、より具体的には、複数の金属層を含むカバーを製造する方法及び装置に関する。

家電の急速な発展に伴い、消費者は、携帯形コンピューターやタブレット・コンピューターの処理速度及び記憶容量、又は携帯電話の通信伝送といった、実質的な性能の良さを製品に求めるだけではなく、製品の外観や耐久性に対する要求も一層高まっている。それ故、軽量でありながら、魅力的な外観、優れた強度及び高い延性を有する金属ケースは、家電製品にとってますます重要になっている。

従来の電子製品のカラフルなプラスチックケースは外部からの衝撃によって破損し易いのに対し、単一の金属層からなるケースは環境要因によってさびるおそれがあり、また材料特性の制限によってケースにその後の表面処理を行うことができない。従って、さびや引っかき傷に強く、プラスチック又は単一の金属部品では達成し得ない高い強度と魅力的な外観を有する複数の金属層が、単一の金属層の様々な問題を解決するために必要とされる。しかしながら、従来技術において、二層の金属層又は材料の機械的積層体から形成されるケースは、家電機器に適した真空蒸着法又はイオンスパッタリング法によって加工されるが、これには高い製造費がかかる。

本発明は、従来技術に関する問題を解消すること、及び、実際の材料消費量に基づいて材料を用意することにより、現在利用可能な技術に比べてより環境に優しく経済的に、複数の金属層を含むカバーを安価に且つ高歩留まりで製造することを目的とする。一方で、二層又は複数層の異なる金属によって基板の全体又は一部を覆うように設計し得ることで、外観と機械性能に対する要求を同時に満たすことができ、これにより異なる合金材料の開発に伴う多大な労力を省くと共に地球資源を節約する。

本発明の方法及び装置は、複数の金属層間の良好な接着性を実現し、金属緻密性（ｍｅｔａｌ ｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓ）及び表面平滑性を向上させ、更にその後の金属表面処理を容易にする。

本発明の実施形態は、複数の金属層を含むカバーを製造する方法を提供し、該方法は、第１の金属層とは異なる金属である液状の第２の金属を、金型内に配置され且つ第１の金属層から形成される半完成状態のカバー上に射出して、第２の金属層を第１の金属層の上に形成するステップと、第２の金属層に圧力をかけて金型内で圧縮するステップと、を含む。

本発明の別の実施形態は、複数の金属層を含むカバーを製造する装置を提供し、該装置は、第１の金属層とは異なる金属である液状の第２の金属を、金型内に配置され且つ第１の金属層から形成されるカバー上に射出して、第２の金属層を第１の金属層の上に形成するのに用いられる金型を含み、該金型は、該金型内に位置する第２の金属層に圧力を加えるための加圧要素を含む。

本発明のまた別の実施形態は、複数の金属層を含むカバーを製造する方法を提供し、該方法は、液状の第１の金属を、第１の前方金型と同第１の前方金型と協働して作動する後方金型との間の空間に射出して、第１の金属層を形成するステップと、後方金型と協働する第２の前方金型内において、液状の第２の金属を、半固体の溶融（ semi-solid molten ）状態にある第１の金属層上に射出して、第２の金属層を第１の金属層の上に形成するステップと、を含む。

本発明の更に別の実施形態は、複数の金属層を含むカバーを製造する装置を提供し、該装置は、後方金型と協働して作動し、且つ、液状の第１の金属を射出して第１の金属層を形成するのに用いられる第１の前方金型と、後方金型と協働して作動し、且つ、液状の第２の金属を半固体の溶融状態にある第１の金属層上に射出して第２の金属層を第１の金属層の上に形成するのに用いられる第２の前方金型と、を含む。

本発明の好適な実施形態による方法を示す。 本発明の好適な実施形態による装置の開状態を示す。 本発明の好適な実施形態による装置の閉状態を示す。 図２−２の部分拡大図である。 本発明の別の好適な実施形態による方法を示す。 本発明の別の好適な実施形態による装置を示す。

本発明に係る方法の実施形態を図１に示す。この方法は、第１の金属層とは異なる金属である液状の第２の金属を、金型内に配置され且つ第１の金属層から形成される半完成状態のカバー上に射出して、第２の金属層を第１の金属層の上に形成するステップ（Ｓ１０１）と、第２の金属層に圧力をかけて金型内で圧縮するステップ（Ｓ１０２）と、を含む。液状の第３の金属を第２の金属の上に射出して上記工程を繰り返すことにより３層のカバーを形成することもできる。

射出作業は、高圧射出成形、注入、流動といった様々な側面を含む。加圧することで、第１の金属層と第２の金属層との間の接着性を向上させ、液状の第２の金属材料内に含まれる気泡を除去し、第２の金属層の緻密性を向上させるため、第２の金属層の冷却及び硬化後に細孔が残らず、その結果、複合金属の強度を実現する。またこれにより、液状の第２の金属の射出中に、液状の金属の流動によってフローマークが形成されるのを防止することができる。更に、第２の金属層の圧縮工程において、液状の第２の金属の余剰分をオーバーフローさせることができる。本発明の方法に従って製造された多層金属カバーは、複合金属の強度と弾力性を有するだけでなく、必要に応じて金属カバーに、熱処理、陽極酸化表面処理、電気めっき、真空コーティング／被覆処理、コーティング処理、塗装処理、又は耐食処理といったその後の表面処理を行うことも可能で、これにより、金属層間の接着性、強度及び耐食性を更に向上させ、カバーの設計の自由度を増すことができる。

好適な実施形態において、第１の金属層及び第２の金属層の材料は、ステンレス鋼、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、クロム、チタン、銅、ベリリウム、ニッケル若しくはそれらの合金、又は他の金属及び合金であってもよい。小さな所定重量を有する第１の金属層を最初に形成し、その後大きな所定重量を有する第２の金属層を形成してもよく；あるいは、大きな所定重量を有する第１の金属層を最初に形成し、その後小さな所定重量を有する第２の金属層を形成してもよい。例えば、第１の金属層が亜鉛合金から形成され、第２の金属層がアルミニウム合金から形成される場合、複合金属の強度を実現し得ると共に、その後の陽極酸化表面処理を第２の金属層に施すことができる。別の例において、第１の金属層をアルミニウム合金又はマグネシウム合金から形成し、第２の金属層をステンレス鋼から形成することで、電気めっきや真空蒸着等のその後の処理を第２の金属層の表面に適宜に行うことができ、その結果次の金属層又は非金属層を更に形成することができる。

本発明の別の好適な実施形態は、複数の金属層を含むカバーを製造する装置を開示する。図２−１は、本発明の好適な実施形態による装置２０１の開状態を示す。装置２０１は金型２０２を含み、第１の金属から形成される半完成状態のカバー（第１の金属層２０３）が金型２０２内（即ち、後方金型２０７上）に配置される。図２−２は、装置２０１の閉状態を示す。閉状態において、第１の金属層２０３とは異なる金属である液状の第２の金属２０４１を、金型２０２内に配置され且つ第１の金属層２０３から形成される半完成状態のカバー上に射出して、第２の金属層２０４を第１の金属層２０３の上に形成する。

図２−３は、図２−２の部分拡大図である。金型２０２は、金型２０２内に位置する第２の金属層２０４に圧力を加えるための、加圧要素２０５を含む。

好適な実施形態において、空所が後方金型２０７と加圧要素２０５の間に設けられ、液状の第２の金属２０４１を該空所内に射出することができる。その上、金型２０２はオーバーフローポート２０６を更に含むことができ、加圧要素２０５が第２の金属層２０４を圧縮すると、液状の第２の金属の余剰分がオーバーフローポート２０６を通って流出する。

本発明の別の好適な実施形態は、複数の金属層を含むカバーを製造する方法に関する。図３に示すように、本発明の方法は、液状の第１の金属を、第１の前方金型と同第１の前方金型と協働して作動する後方金型との間の空間に射出して、第１の金属層を形成するステップ（Ｓ３０１）と、後方金型と協働して作動する第２の前方金型内において、液状の第２の金属を、半固体の溶融状態にある第１の金属層上に射出して、第２の金属層を第１の金属層の上に形成するステップ（Ｓ３０２）と、を含む。必要に応じて、３層以上の層を有するカバーを同様の方法で形成することも可能である。

図１に示す方法との違いは、第１の金属層が半固体の溶融状態にあるときに第２の金属層を同第１の金属層上に形成する点にあり、このことは、第１の金属層と第２の金属層との間の接着性を向上させるだけでなく、費用を削減し時間を節約することから、生産性の向上につながる。

本発明の更に別の好適な実施形態は、図３に示す方法を実施するための装置を提供する。図４に示すように、本実施形態の装置４０１は、後方金型４０７と協働して作動可能であり、且つ、液状の第１の金属４０３１を射出して第１の金属層４０３を形成するのに用いられる第１の前方金型４０２と、後方金型４０７と協働して作動し、且つ、液状の第２の金属４０４１を半固体の溶融状態にある第１の金属層４０３上に射出して第２の金属層４０４を第１の金属層４０３上に形成するのに用いられる第２の前方金型４０８と、を含む。

本発明の更に別の好適な実施形態において、第２の前方金型４０８が後方金型４０７と協働して作動するとき、空所が後方金型４０７と加圧要素４０５の間に設けられ、液状の第２の金属を該空所内に射出することができる。

また、第２の前方金型４０８内に設けられた加圧要素４０５を用いて、第２の金属層４０４に圧力を加えることができる。その上、後方金型４０７はオーバーフローポート４０６を更に備え、加圧要素４０５によって第２の金属層４０４に圧力を加えると、液状の第２の金属の余剰分は、オーバーフローポート４０６を通って流出することができる。

本発明の更に別の好適な実施形態において、装置４０１は、第１の前方金型４０２と第２の前方金型４００８との間で後方金型４０７を相対的に移動させるための、移動要素を更に含む。例えば、液状の第１の金属を射出した後に後方金型４０７を第１の前方金型４０２から第２の前方金型４０８へと移動させることができ、あるいは、液状の第１の金属を射出した後に第１の前方金型４０２を離間させてから、第２の前方金型４０８を、後方金型４０７と協働して作動する位置へと移動させて、液状の第２の金属を射出することもできる。本実施形態において、液状の第１及び第２の両金属の射出を同一装置で行うことにより、手順を簡略化することができる。

本発明によれば、必要に応じて、３層以上の層を有する金属カバーを同様の方法で形成することも可能である。

本発明の方法に従って製造された多層金属カバーは、複合金属の強度と弾力性を有するだけでなく、必要に応じて金属カバーに、熱処理、陽極酸化表面処理、電気めっき、真空コーティング／被覆処理、コーティング処理、塗装処理、又は耐食処理といったその後の表面処理を行うことも可能で、これにより、金属層間の接着性、強度及び耐食性を更に向上させ、カバーの設計の自由度を増すことができる。

本発明の技術的内容及び特徴を上に記載したが、当業者は本発明の教示及び開示から逸脱することなく様々な変形や修正を行うことが可能である。従って、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明から逸脱しない他の変形例や修正例を包含する。

Claims (7)

1. 複数の金属層を含むカバーを製造する方法において、
   第１の金属層とは異なる元素からなる金属である液状の第２の金属を、金型内に配置され且つ前記第１の金属層から形成される半完成状態のカバー上に射出して、第２の金属層を前記第１の金属層の上に形成するステップと、
   前記金型内に配置された加圧要素によって、前記第２の金属層に圧力をかけて前記金型内で圧縮するステップと、
   前記加圧要素が前記第２の金属層を圧縮する際に、液状の前記第２の金属の余剰分を、オーバーフローポートを通し、流出させるステップとを含み、
   前記第１の金属層および第２の金属層の材料は、ステンレス鋼、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、クロム、チタン、銅、ベリリウム、ニッケルまたはそれらの合金からなることを特徴とする、方法。
2. 複数の金属層を含むカバーを製造する装置において、
   第１の金属層とは異なる元素からなる金属である液状の第２の金属を、金型内に配置され且つ前記第１の金属層から形成される半完成状態のカバー上に射出して、第２の金属層を前記第１の金属層の上に形成するのに用いられる金型、を備え、
   該金型は、該金型内に位置する前記第２の金属層に圧力を加えるための加圧要素であって、前記金型内に配置された加圧要素を含み、
   該金型は、前記加圧要素が前記第２の金属層を圧縮する際に、液状の前記第２の金属の余剰分を流出させるためのオーバーフローポートをさらに含み、
   前記第１の金属層および第２の金属層の材料は、ステンレス鋼、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、クロム、チタン、銅、ベリリウム、ニッケルまたはそれらの合金からなることを特徴とする、装置。
3. 前記金型は、後方金型と、該後方金型と前記加圧要素との間に設けられた空所とを備え、液状の前記第２の金属を、前記空所内に射出する、請求項２に記載の装置。
4. 複数の金属層を含むカバーを製造する方法において、
   液状の第１の金属を、第１の前方金型と該第１の前方金型と協働して作動する後方金型との間の空間に射出して、第１の金属層を形成するステップと、
   前記後方金型と協働する第２の前方金型内において、液状の第２の金属であって前記第１の金属とは異なる元素からなる金属を、半固体の溶融（semi-solid molten）状態にある前記第１の金属層上に射出して、第２の金属層を前記第１の金属層の上に形成するステップと、
   前記金型内に配置された加圧要素によって、前記第２の金属層に圧力をかけて圧縮するステップと、
   前記加圧要素が前記第２の金属層を圧縮する際に、液状の前記第２の金属の余剰分を、オーバーフローポートを通し、流出させるステップとを含み、
   前記第１の金属層および第２の金属層の材料は、ステンレス鋼、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、クロム、チタン、銅、ベリリウム、ニッケルまたはそれらの合金からなることを特徴とする、方法。
5. 前記第１の前方金型と前記第２の前方金型との間で前記後方金型を相対的に移動させるステップを更に含む、請求項４に記載の方法。
6. 複数の金属層を含むカバーを製造する装置において、
   後方金型と協働して作動し、且つ、液状の第１の金属を射出して第１の金属層を形成するのに用いられる第１の前方金型と、
   前記後方金型と協働して作動し、且つ、液状の第２の金属であって前記第１の金属とは異なる元素からなる金属を半固体の溶融（semi-solid molten）状態にある前記第１の金属層上に射出して第２の金属層を前記第１の金属層の上に形成するのに用いられる第２の前方金型と、
   前記第２の前方金型内に配置された加圧要素であって、前記第２の金属層に圧力を加えるための加圧要素と、
   前記液状の第２の金属を空所内に射出するための前記後方金型と前記加圧要素との間の空所と、
   前記後方金型に配置されたオーバーフローポートであって、前記加圧要素が前記第２の金属層を圧縮する際に、液状の前記第２の金属の余剰分を、該オーバーフローポートを通し流出させるためのオーバーフローポートを備え、
   前記第１の金属層および第２の金属層の材料は、ステンレス鋼、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、クロム、チタン、銅、ベリリウム、ニッケルまたはそれらの合金からなることを特徴とする、装置。
7. 前記第１の前方金型と前記第２の前方金型との間で前記後方金型を相対的に移動させるための移動要素を更に含む、請求項６に記載の装置。

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