JP5931150B2 - ダイカスト用アルミニウム合金と携帯用電気装置のメタルケースおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト用アルミニウム合金と携帯用電気装置メタルケースおよびその製造方法に関し、特に携帯用電気装置の装飾性を高めるために後工程であるカラーアノダイジングの均一なカラー特性と高光沢を発揮できるダイカスト用アルミニウム合金と携帯用電気装置メタルケースおよびその製造方法に関する。

近年、携帯用電気装置、例えば、移動通信端末機、デジタルカメラ、マルチメディアプレーヤーなどの高機能化、携帯便利性の追求により、製造会社の製品の軽薄短小化の競争が激しい。また、消費パターンのファッション化傾向により製品の外観デザインが消費者の製品選択の重要因子として作用する。
したがって、多様なカラーと複雑な形態の表現が可能なプラスチック材質が一般的に電子製品の外観ボディー素材として使われている。

しかしながら、プラスチック素材は、表面硬度が弱くてスクラッチなどの表面傷が生じやすく、日光に露出の際、紫外線の影響による変色の恐れがあって、衝撃に弱くて簡単に破損する恐れがあった。また、構造的強度を考慮し、ある程度の膜の厚さを維持しなければならないので、製品全体厚さを薄く形成することを制限する。
したがって、薄膜で形成しても構造的強度が強く、表面硬度が高く、スクラッチに強いため、軽薄短小製品を形成する際に有利なメタル素材、例えば、マグネシウム、チタニウムまたは、アルミニウム合金素材を電子製品のケース素材で使おうとする努力があった。

しかしながら、メタル素材は、表現したいカラー数が制限的であるため、多様なカラー表現が制限的な問題があった。
一方、圧延および圧出アルミニウム素材は、陽極酸化によって多様なカラー表現が可能であり、建築外装材、カンなどの食品容器などに広く使われている。

しかしながら、圧延および圧出アルミニウム素材としては、多様なカラー表現は可能であるが、部品組み立てのためにリブまたはボスを必要とする電子製品の複雑な形状を作ることには限界があった。

通常、複雑な形状を有する電子製品のケースは、ダイカスト方法で製造される。しかしながら、ダイカスト鋳造法では、金型内に合金鎔湯を注入し、複雑な金型内部構造に充填し、形態を作るため、合金鎔湯の流動性が確保されるべきである。
したがって、よく知られたダイカストアルミニウム合金であるＡＤＣ１２では、流動性確保のためにシリコン含有量が多い。

シリコンが多量含まれれば、偏析および析出物の発生により、安定的な電気化学的反応をしないため、周辺の母材とは異なった色を有することになったり、シミ発生や光沢問題が発生することがありうる。したがって後工程において、表面処理のための陽極酸化が困難であり、カラーの具現が難しかったり、表面析出物によるシミ発生により、均一なカラー表現が不可能であった。

ダイカスト成形物表面にアルミニウムを蒸着した後、陽極酸化をする技法が韓国登録特許第１０１６２７８号、韓国公開特許第２００５−１０２０１８号、韓国公開特許第２０１１−１３７１０７号、韓国公開特許第２０１２−４５４６９号、韓国公開特許第２０１２−１１６５５７号、韓国公開特許第 ２０１３−４０３２２号などに開示されている。

他の方法としては、米国公開特許第２０１１/０１９５２７１号では、ダイ内部に亜鉛合金ベニヤ板を入れた後、ダイカストして得られた成形物のベニヤ板を陽極酸化する技法を開示する。

シリコン含有量を減らす合金改善の後、陽極酸化をする技法は、韓国登録特許第１０５５３７３号、韓国公開特許第２０１０−００１４５０５号、韓国公開特許第２０１１−０１１１４８６号、韓国公開特許第２０１１−０１３８０６３号、韓国公開特許第２０１２−００８４６４０号、韓国公開特許第２０１１−００３８３５７号、韓国公開特許第２０１２−００４８１７４号などに開示されている。

上述したような問題点を解決するための本発明の目的は、シリコン添加せずにダイカストのための流動性を確保すると同時に電子製品の外装ケースで求める強度、光沢およびカラーを維持できるアルミニウム合金を提供することにある。

また、携帯用電気装置に対する外観は、商業性を有するように多様な基準を満足しなければならない。これらの基準には、特に耐久性および視覚的外観がある。視覚に訴える軽量の耐久性外観が消費者製品用途に役立つ。

本発明は、大略的に携帯用電気装置のケース用アルミニウム合金、このようなアルミニウム合金を含有する装置の外観ケースおよびその製造のための方法に関する。このようなアルミニウム合金は、携帯用電気装置のケースとして用いられる。このような携帯用製品は、少なくとも部分的には本願に開示される固有の合金、キャスティング工程および/または、仕上げ処理工程により外観、耐久性および/または、携帯性の固有の組合を具現することができる。実際に、本願に記載されるＡl−Ｍｎ−Ｚｎ−Ｚｒ合金は、少なくとも部分的には高輝度および高光沢性を有し、陽極酸化（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）条件の下において、少なくとも視認可能に不良のない鋳造製品の製造を容易にする携帯用製品を提供する際に役に立つ。

また、これらの合金は、下記においてさらに詳細に説明するように、消費者製品用途に使う際に適合した鋳造された状態の機械的特性、鋳造性および陽極酸化性の良好な組合を有する。ダイカスト工程は、視覚的に明確な表面欠陥をほぼまたは、全く有しない形態鋳造合金の製造を容易にする。仕上げ処理工程は、他の特性の中でも特に耐久性、ＵＶ抵抗性および耐摩耗性である装飾的形態鋳造製品を製造することが可能にする。

前記のような目的を達成するための本発明のアルミニウム合金は、Ｍｎ２．５乃至３．５重量％、Ｚｎ０．１乃至２．０５重量％、Ｚｒ０．３乃至０．７重量％、Ｔｉ０．０３乃至０．０９重量％、Ｓｒ０．０１〜０．０９重量％、避けられない不純物および残部アルミニウムからなる。

本発明においてマンガンは、２．５乃至３．５重量％にすることが望ましい。

本発明において、Ｓｒ０．０１〜０．０９重量％を含むことが不純物による針状や層状の金属間化合物の晶出を抑制し、微細化処理をして不純物の悪影響を防止する際に役に立つ。

本発明において、アルミニウムは、少なくとも９４重量％以上を維持することが燒着を防止して流動性を維持するために望ましい。

本発明の携帯用電気装置のケース製造方法は、Ｍｎ２．５乃至３．５重量％、Ｚｎ０．１乃至２．０重量％、Ｚｒ０．３乃至０．８重量％、Ｔｉ０．０３乃至０．０９重量％、Ｓｒ０．０１〜０．０９重量％および残部アルミニウムからなるアルミニウム合金溶湯を形成するステップ；アルミニウム合金溶湯をダイに注入するステップ；ダイからアルミニウム合金成形物を分離させるステップ；アルミニウム合金成形物の表面を陽極酸化させるステップ；陽極酸化されたアルミニウム合金成形物の表面微細孔に染料を着色させるステップ；および染料が着色された微細孔を封孔処理するステップを備えたことを特徴とする。

本発明において、アルミニウム合金鎔湯の温度は、７００℃〜８００℃にし、特に７６０℃〜７９０℃であることが望ましい。ここで、ダイの温度は、２００℃〜２５０℃で維持して過冷却による悪影響を防止する。

本発明の携帯用電気装置のケースは、Ｍｎ２．５乃至３．５重量％、Ｚｎ０．１乃至２．０重量％、Ｚｒ０．３乃至０．８重量％、Ｔｉ０．０３乃至０．０９重量％、Ｓｒ０．０１〜０．０９重量％および残部アルミニウムからなるアルミニウム合金で形成されたコア層；コア層の表面に形成されて表面から所定の深さを有する複数の微細孔が形成された陽極酸化層；陽極酸化層の複数の微細孔に着色された染料層；複数の微細孔の入口を封入した封孔層を備えたことを特徴とする。

本発明のケースの光沢度は、６０°入射光に対して１０％反射度を１００％にした際、１５０〜３００％であることが望ましい。

本発明のケースの引張強度は、１８０〜２３０ＭＰａであることが望ましい。

本発明の一実施例によるダイカスト用アルミニウム合金によれば、ダイカスト性が優秀であり、表面欠陥が無く、携帯用電気装置のケースで要求する高い強度および延伸率を有するメタルケース成形物を得ることができる。また得られた成形物の表面をアルミニウム陽極酸化することによって、硬度が高く、光沢性が優秀なメタルケース成形品を製造することができる。また、表面欠陥が無いことから、均一して、多様なカラー染色が可能であり、外観装飾性が非常に優れるので、携帯用電気装置の外観装飾に高級感を発揮することができる。

アルミニウム−マンガンの２元相平衡状態図である。 アルミニウム−マンガン−亜鉛の３元相平衡状態図である。 アルミニウム溶媒に溶解する金属溶質の含有量による硬度グラフである。 本発明による実施例１のダイカスト成形物のエッチング表面を光学顕微鏡で観察した写真である。 本発明による実施例２のダイカスト成形物のエッチング表面を光学顕微鏡で観察した写真である。 本発明による比較例１のダイカスト成形物のエッチング表面を光学顕微鏡で観察した写真である。 本発明による実施例１のダイカスト成形物のエッチング表面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した写真である。 本発明による実施例２のダイカスト成形物のエッチング表面をＳＥＭで観察した写真である。 本発明による比較例１のダイカスト成形物のエッチング表面をＳＥＭで観察した写真である。 本発明による実施例１のダイカスト成形物の陽極酸化後表面を光学顕微鏡で観察した写真である。 本発明による実施例２のダイカスト成形物の陽極酸化後表面を光学顕微鏡で観察した写真である。 本発明による比較例１のダイカスト成形物の陽極酸化後表面を光学顕微鏡で観察した写真である。 本発明のアルミニウム合金で製造された携帯用電気装置のケース１００の断面構造図である。 本発明による実施例１の電気装置のケースのテスト試料の表面の光沢を示した写真である。 本発明による実施例２の電気装置のケースのテスト試料の表面の光沢を示した写真である。 本発明による比較例１の電気装置のケースのテスト試料の表面の光沢を示した写真である。

以下、添付した図面を参照し、本発明をより詳細に説明したい。本発明は、多様な変更を加えることができ、 種々の形態を有することができるが、特定の実施形態を図面に例示して本明細書に詳細に説明する。しかしながら、これは、本発明を特定した開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想、および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むと理解すべきである。

［１．ダイカスト用アルミニウム合金］
本発明のダイカスト用アルミニウム合金は、Ｍｎ２．５乃至３．５重量％、Ｚｎ０．１乃至２．０重量％、Ｚｒ０．３乃至０．８重量％、Ｔｉ０．０３乃至０．０９重量％、Ｓｒ０．０１〜０．０９重量％および残部アルミニウムからなる。また、本発明のアルミニウム合金は、上述した金属（Ａl、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｒ）以外に不純物を含有してもよい。不純物の含有量は少ないほど望ましいが、本発明のアルミニウム合金の特性に影響を及ぼさないほどの量である。

図１は、アルミニウム−マンガンの２元相平衡状態図を示し、図２は、アルミニウム−マンガン−亜鉛の３元相平衡状態図を示し、図３は、アルミニウム溶媒に溶解される金属溶質の含有量による硬度グラフを示す。

ア．Ｍｎ
本発明のダイカスト用アルミニウム合金は、２．５０重量％以上３．５重量％以下のマンガンを含む。

マンガンは、アルミニウムの再結晶温度を増加させて、繊維組織の形成を促進させるために結晶粒成長を抑制させる。また、アルミニウムの結晶格子のうち、固溶されて置換型固溶体を形成し、合金の機械的強度を強化させる。

アルミニウムにマンガンの工程造成は、図１に図示したように、１．９５％（溶解度は、１．８２％）であるため、これより高いマンガンを溶解させて過飽和状態にした後、冷却させると、固溶体を形成し、過飽された残ったマンガンは、凝固過程において、Ａｌ_６Ｍｎ金属間化合物で析出され、固溶強化現象と微細析出物の分散を介して、合金の機械的性質を向上させる役割をする。分散第２相であるＡｌ_６Ｍｎ金属間化合物は、電気化学的にＡｌ基地内に安定され、耐食性が豊富であり、適当な強度と成形性を有する。

この際、マンガン含有量が４．１重量％を越えると、Ａｌ_６Ｍｎよりは、Ａｌ_１２Ｍｎ金属間化合物析出が予想される。粗大な金属間化合物の析出は、表面特性を害するので、可及的２〜４重量％範囲、望ましくは、２．５〜３．５重量％範囲内にマンガン含有量を維持することが望ましい。

図３に図示したように、マンガンは、３．５％までは含有量が増加するほど硬度が高まることがわかる。

ここで、３．５重量％を越えると、ダイカスト時に初晶の金属間化合物を形成して光輝性が不充分になり、色シミが発生しうる。

しかしながら、本発明では、携帯用電気装置のケースで要求する機械的強度を維持するために、望ましくは、２．５重量％以上３．５重量％以下のマンガンを含有すると同時に、ダイカスト時に、初晶の金属間化合物の発生を抑制するために後述する他の元素と適切な組合比で組み合わせることによって、それを解決しようと努力した。

カ．Ｚｎ
本発明のダイカスト用アルミニウム合金は、０．１重量％以上２．０重量％以下の亜鉛（Ｚｎ）を含む。本発明において、亜鉛は、陽極酸化の後、カラー染色の際、光反射度を増加させて全体的に光沢性を向上させる。

本発明によるアルミニウム合金において、亜鉛含有量０．１重量％未満では光沢効果を期待できなくて２．０ｗｔ％を超過して添加されると、流動性は、向上するが、偏析発生の要因になり、均一な外観を得られないので、最大２．０重量％添加する。

図３に図示したように、亜鉛は、５％までは含有量に関係なく、硬度増加に寄与する役割がないが、決定微細化や光沢特性改善に寄与する。

サ．Ｚｒ
本発明のダイカスト用アルミニウム合金は、０．３重量％以上０．８重量％以下のジルコニウム（Ｚｒ）を含む。望ましくは、０．４重量％以上０．５重量％以下のジルコニウムを含む。

ジルコニウムは、マンガンと同様に結晶粒を微細化して微細なＡl_３Ｚｒ粒子を形成するので、電位ループが小さくなって、Ｓ’相の不均一析出を抑制させる。また、ジルコニウムは、合金の機械的強度を向上させる。０．３重量％未満では、所望の引張強度を得ることができなく、０．８重量％以上に多くなると、原価上昇により大量生産の経済性が落ちる。

タ．Ｔｉ
本発明のダイカスト用アルミニウム合金は、０．０３重量％以上０．０９重量％以下のチタニウム（Ｔｉ）を含む。望ましくは、０．０５重量％以上０．０７重量％以下のチタニウムを含む。

チタニウムは、決定微細化剤（ｇｒａｉｎ ｒｅｆｉｎｅｒ）で合金にチタニウムの添加によって固相線が低下して範囲が小さくなるので、鋳造性を改善させる。したがって、アルミニウム−マンガン−不純物で構成される巨大金属間化合物の大きさは小さくなって、個数は、増加させる。また、結晶粒を微細化して陽極酸化処理後の発色を均一にする効果を出し、硬度向上に寄与する。結晶粒微細化剤は、固化のうちに合金の結晶粒の核形成を補助する元素である。

チタニウムは、０．０３重量％未満であれば、結晶粒微細化効果が不足し、０．０９重量％を超過すると、過量添加されても追加的な結晶粒微細化効果が起きないだけでなく、液相線温度が上昇して合金の溶解性鋳造性を悪化させる。

ナ．Ｓｒ
本発明のダイカスト用アルミニウム合金は、０．０１重量％以上０．０９重量％以下のストロンチウム（Ｓｒ）を含む。望ましくは、０．０５重量％以上０．０８重量％以下のストロンチウムを含む。

ストロンチウムは、改良処理剤で針状や層状操作を微細に分散された繊維工程組織で変化させるので、鉄およびシリコン不純物による針状や層状の金属間化合物の晶出を抑制して微細化処理して不純物の悪影響を防止する。本発明では、最小０．０１重量％を添加して、偏析防止効果を達成することができる。しかし０．０９重量％を超過して添加すれば均一分布効果を大きく増大させることができない。

［２．ダイカスト用アルミニウム合金インゴットの製造］
本発明の合金溶解では、一つのターンテーブル上に３つの電気炉（ＥＦ１、ＥＦ２、ＥＦ３）が搭載される。電気炉（ＥＦ１、ＥＦ２、ＥＦ３）は、ターンテーブルの回転によって、その位置がアルミニウム溶湯注入位置、脱ガスおよび撹はん位置、安定化およびインゴット鋳造出湯位置で循環移動する。各電気炉（ＥＦ１、ＥＦ２、ＥＦ３）は小容量、例えば、６５０ｋｇ容量を有し、例えば、カンタルＡＦストリップヒーターによって平均７５０℃（最大８００℃）以上に加熱し、９９．９％のアルミニウム溶湯内に合金添加物を追加して所定の合金組成比を有するアルミニウム合金溶湯を形成する。

アルミニウム溶湯注入位置（ＥＦ１）では、例えば、５００ｋｇのアルミニウム溶湯が注入される。ここで、合金添加物、すなわち、Ｍｎ２．５乃至３．５重量％、Ｚｎ０．１乃至２．０重量％、Ｚｒ０．３乃至０．８重量％、Ｔｉ０．０３乃至０．０９重量％、Ｓｒ０．０１〜０．０９重量％を追加した後に８００℃（最大８５０℃）以上に加熱し、アルミニウム合金溶湯を形成する。ここで、各電気炉（ＥＦ１、ＥＦ２、ＥＦ３）に追加される合金添加物の造成成分は、インゴット設計により同一であるか、互いに異なるようにすることができる。脱ガスおよび撹はん位置（ＥＦ２）で電気炉（ＥＦ２）は、脱ガスおよび撹はんマシンと結合される。脱ガス工程は、溶湯中の水素ガスを除去する工程である。水素ガスは、燃料のうちの水素や水分、その他の有機物などから発生する。水素ガスが多く含まれていると、アルミニウムインゴットをダイカストした際に、ピンホール（ｐｉｎ ｈｏｌｅ）の原因になるか、製品の強度が弱くなりえる。脱水素ガス工程において、水素ガスの除去は、フラクシング、塩素精錬、または、インライン精錬などを行うことによって望ましく行われるが、脱ガスおよび撹はんマシンに、ＳＮＩＦ（Ｓｐｉｎｎｉｎｇ Ｎｏｚｚｌｅ ｉｎｅｒｔ Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ）または、ポーラスプラグを行うと、より望ましく除去することができる。安定化およびインゴット鋳造出湯位置（ＥＦ３）では、撹はんされた溶湯を例えば、２０乃至３０分程度、安定化させ、鋳造に最も適合した温度で溶湯を保存維持する。

レードルマシンは、電気炉（ＥＦ３）の溶湯を、例えば、５ｋｇ容量のレードルで掬い、移送装置のインゴット鋳造枠に注ぎ込む工程を行う。レードルマシンは、電気炉（ＥＦ３）の表面を覆っている酸化物をレードルの外注面に押して出し、現れたアルミニウム合金溶湯をレードル内部に入れる。レードルに入れられたアルミニウム合金溶湯は、漏斗形の誘導管を介して、インゴット鋳造枠で注入される。

移送装置は、無限軌道に複数のインゴット鋳造枠が装着され、移送モーターの動作によって一定速度で移送される。移送装置の移送の長さは、移送途中に自然冷却によってインゴット鋳造枠内のアルミニウム合金インゴットが冷却凝固するほどの長さを有する。移送装置の終端で長方形の５ｋｇのアルミニウム合金インゴットが獲得される。本発明の合金インゴット製造は、本出願人が先出願した特許出願第２０１３−０００３１８３号のアルミニウム合金インゴット製造装置を使うことができる。

［３．ダイカスト］
アルミニウム合金インゴットは、ダイカスト溶解炉において、アルミニウム合金溶湯で作られる。

本発明のアルミニウム合金は、ダイカスト時に熱間亀裂がなく、充電性が優秀であり、金型に対し、焼き付くことがなくて、ダイカスト性が優秀である。ここで、焼き付きとは、溶湯が金型表面に溶着してわき上がり、鋳造を行うと、その部分に欠肉または粗面を起こす現象をいう。ダイカストとは、合金を溶融して金型に注入して鋳造品を製造することをいう。本発明の合金をダイカストする方法としては、特に制限されないが、金型に加圧注入して鋳造する高速高圧ダイカスト法または、真空ダイカスト法などが望ましい。

ダイカストにおいて、アルミニウム合金溶湯の温度は、７００℃〜８００℃、望ましくは、７６０℃〜７９０℃である。使う金型としては、特に制約はなく、従来公知の材質のものを使うことができる。また、本発明のアルミニウム合金は、ダイカスト性が優秀であるため、金型の形状は、特に制約はなく、複雑な形状でもよい。ダイ温度は、合金凝固時、過冷却効果を減少するために２００℃〜２５０℃で維持する。

このようにして得られる本発明の成形物は、高い硬度を有する。したがって、この成形物の表面を陽極酸化処理して得られる成形品は、高い硬度を有するので、ねじ加工などの組み立て加工が可能である。

本発明では、合金元素の成分比率によるダイカスト成形物の表面比較のために下記の＜表１＞のようにテスト試料を製作した。

図４は、本発明による実施例１のダイカスト成形物のエッチング表面を光学顕微鏡で観察した写真であり、図５は、本発明による実施例２のダイカスト成形物のエッチング表面を光学顕微鏡で観察した写真であり、図６は、本発明による比較例１のダイカスト成形物のエッチング表面を光学顕微鏡で観察した写真である。

図４乃至図６の各写真は、反時計回りにＸ１５０、Ｘ２５０、Ｘ１５００、Ｘ２５００倍率を示す。ダイカスト成形物の表面は、異質物除去のためにエッチング液でエッチングした後に観察した。

実施例１および２は、均一な表面分布特性を見せるが、比較例１は、相対的に均一でない表面分布特性を示す。すなわち、亜鉛成分を含有していない比較例１は、亜鉛成分を含有した実施例１および実施例２と比較して表面反射特性が減少することがわかる。

図７は、本発明による実施例１のダイカスト成形物のエッチング表面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した写真であり、図８は、本発明による実施例２のダイカスト成形物のエッチング表面をＳＥＭで観察した写真であり、図９は、本発明による比較例１のダイカスト成形物のエッチング表面をＳＥＭで観察した写真である。

図７乃至図９の各写真は、Ｘ１、０００倍率を示す。ダイカスト成形物の表面を異質物除去のためにエッチング液でエッチングした後に観察した。

実施例１は、工程組織にアルファ−アルミニウム相（暗い部分）が一定の大きさで均一に配置された状態を示す。暗い部分のアルファ−アルミニウム相の界面に沿って示される明るい線の部分は、工程組織である。実施例２は、アルファ−アルミニウム相（暗い部分）の大きさが小さくなり、均一でない大きさを有することがわかる。これらの間に部分的に広くなった工程組織が配置された状態を示す。比較例１は、全体的に背景部分である工程組織にアルファ−アルミニウム相が不規則な大きさを有し、不規則に配列された状態を示す。すなわち、マンガン含有量が多く、亜鉛成分を含有しなかった比較例１では、アルファ−アルミニウム相が不規則に示し、マンガン含有量が少なくて、亜鉛成分が増加するほどアルファ−アルミニウム相が増加し、一定の大きさで均一に分布されることがわかる。

本発明において、燒着発生を最小化させ、流動性を維持するために少なくともアルミニウム成分を９４重量％以上で維持する。

本発明のダイカスト成形物の表面には粗大な偏析や欠陥が観察されなかった。そしてダイ表面の燒着などの欠陥も発見されなかった。

［４．陽極酸化］
引き続き、得られた成形物は、一般的な洗浄および表面処理過程を経て陽極酸化処理を行う。

陽極酸化処理とは、オキサラート、硼酸、硫酸 、クロム酸などの水溶液のうちに前記成形物を浸漬して、定電流を流すことによって、前記成形物の表面に多孔質の丈夫な酸化膜を形成させる処理を称し、アルミニウム成形品の表面保護を目的として成り立つ。

本発明において、陽極酸化処理における電流密度や処理温度、処理時間などは、特に制限されなく、目的とする成形品の大きさ、形状、用途などにより適切に設定することができる。陽極酸化処理する時の電流密度は、通常、０．１〜２Ａ／ｄｍ２であり、処理温度は、通常１０〜７０℃である。また、陽極酸化処理に要する時間は、通常、数分乃至数十分である。

また、陽極酸化処理する前に、成形物の表面をバフ練磨、燐酸界処理液などによる化学練磨処理などを行うことによって、陽極酸化処理効率を向上させることができる。

陽極酸化処理によって成形物の表面に５〜２０ｕｍ程度の薄い酸化膜が形成される。形成される酸化膜は、直径数十ｎｍ乃至数百ｎｍの微細な針の穴（微細孔）が垂直に開放された厚さ数ｕｍの丈夫な多孔質層と、当該穴の底から合金界面までの薄い緻密な層の二重構造からなっている。この陽極酸化膜は、透明度が高くて、染色してもメタル感を失わずに装飾性が優秀である。

図１０は、本発明による実施例１のダイカスト成形物の陽極酸化の後、表面を光学顕微鏡で観察した写真であり、図１１は、本発明による実施例２のダイカスト成形物の陽極酸化後の表面を光学顕微鏡で観察した写真であり、図１２は、本発明による比較例１のダイカスト成形物の陽極酸化の後、表面を光学顕微鏡で観察した写真である。

実施例１、２は、陽極酸化の後にも全体的に表面が均一な状態を維持していることがわかる。しかしながら、比較例１は、実施例１、２に比べて相対的に表面反射度が落ちることがわかる。

［５．染色および封孔］
表面が陽極酸化処理された成形物は、表面の微細孔に染料を着色する染色工程を行う。

染色は、具体的には、表面の酸化膜の微細孔に染料や金属塩を吸着させて、微細孔の中に色素などを封入して、封孔処理によって微細孔の入口を閉鎖することによって行うことができる。このような染色方法としては、特に制約はなくて、酸化膜の中に染料を吸着させる方法（アルマイト染色法）、金属塩を吸着させる方法（電解着色法）等が挙げられる。例えば、染料着色は、染料粉末を水１ｌ当たり、５〜７gを添加して使用するが、６０〜６５℃の温度条件で１０〜１５分の間、着色処理する。

染色後においては、封孔処理を行う。染色処理後の陽極酸化層表面は、多孔性が豊富であり、吸着性を有するので汚染されやすくて不安定な状態である。そのために、陽極酸化層の無数の微細孔をふさいで吸着性を消滅させる処理（封孔処理）を行う必要がある。封孔処理の方法は、特に制約はなく、封孔処理に提供する陽極酸化処理後の成形物の形状や用途により選択することができる。例えば、（ｉ）酢酸ニッケル、酢酸コバルト、硼酸（塩）等の金属塩による金属塩封孔法、（ｉｉ）１００℃以上の加圧水蒸気による蒸気封孔法、（ｉｉｉ）ふっ化物による低温封孔法などを挙げられる。

例えば、アルミニウム合金をシーリング剤であるニッケルアセテート溶液［Ｎｉ（ＣＨ_３ＣＯＯ）_２４Ｈ_２Ｏ］に含浸させ、染料がフィーリング（ｆｉｌｌｉｎｇ）された上に化学反応による透明皮膜の封孔層を形成されることによって、陽極酸化層内の微細孔を封孔させる。この際、ニッケルアセテート粉末を水１ｌ当たり、５〜７ｇを添加して使用するが、８５〜９０℃の温度条件で２０〜２５分の間、封孔処理する。ここで、ニッケルアセテートは、水に溶けると、イオン化されて溶液状態で化学反応によって封孔層を形成することになる。

図１３は、本発明のアルミニウム合金で製造された携帯用電気装置のケース１００の断面構造を示す。

ケース１００は、アルミニウム合金コア層１１０、陽極酸化層１２０、微細孔１３０、染色層１４０、封孔層１５０を含む。陽極酸化層１２０と封孔層１５０は、透明材質で光を透過させる。前記コア層は、Ｍｎ２．５乃至３．５重量％、Ｚｎ０．１乃至２．０重量％、Ｚｒ０．３乃至０．８重量％、Ｔｉ０．０３乃至０．０９重量％、Ｓｒ０．０１〜０．０９重量％および残部アルミニウムからなる。前記陽極酸化層１２０は、前記コア層１１０の表面に形成されて表面から所定の深さを有する複数の微細孔１３０を有する。前記染色層１４０は、前記陽極酸化層の複数の微細孔に着色される。前記封孔層１５０は、前記複数の微細孔の入口を封入する。

前記ケースは、引張強度が１８０〜２３０ＭＰａでありうる。
このように形成された電気装置のテスト試料の表面光沢度を実験した。

光沢度は、物質の表面に接した光が正反射する程度を示す量であり、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｚ８７４１）では、屈折率１．５６７であるガラス表面で、６０°の入射角の場合においての反射率１０％を光沢度１００（％）、または、２０°の入射角の場合の反射率５％を光沢度１００（％）と定義している。

本発明において、光沢度は６０°の入射角の場合に１５０〜３００％の光沢度を有する。光沢度は、公知の光沢計を用いて測定することができる。成形品の色調、色シミの有無は、肉眼で観察することによって確認することができる。

本実施例において、テスト試料は、化学練磨１５秒および陽極酸化黄酸法１２Ｖ〜１５Ｖ、１５〜５０分）を通じて皮膜厚さ６〜２０ｕｍで形成した。光沢度測定装備としては、ＮＩＰＰＯＮ ＤＥＮＳＨＯＫＵ社“ＰＧ−１Ｍ”測定装備を用いた。

図１４は、本発明による実施例１の電気装置のケースのテスト試料の表面の光沢を示した写真であり、図１５は、本発明による実施例２の電気装置のケースのテスト試料の表面の光沢を示した写真であり、図１６は、本発明による比較例１の電気装置のケースのテスト試料の表面の光沢を示した写真である。

テスト試料は、同一な大きさで白色、黒色、濃厚な灰色、浅い灰色、赤色、ゴールド色、紫色など７つの色で製作して同一な条件で光沢度を実験した。

実施例１の場合には、図１４に示したように、全体的に最も明るい色調のカラー状態を維持するが、比較例１の場合には、相対的に暗い色調のカラー状態を見せることがわかる。

本発明の成形物のＪＩＳ Ｚ２２４４に準拠したビッカース硬度試験法による表面硬度（ビッカース硬度：ＨＶ）は、７５ＨＶ以上であることが望ましくて、８０ＨＶ以上であることがさらに望ましい。成形物の硬度は、公知の硬度計を用いて測定することができる。

＜表３＞に示したように、実施例１乃至実施例３において、マンガン含有量が増加すると、アルファ−アルミニウム相の減少および不規則的な分布状態によって強度および硬度などの機械的特性は増加するが、反射度が落ち、相対的に暗い系統の色調を示す。

実施例１乃至実施例３において、亜鉛含有量が増加すると、結晶サイズが小さくなってアルファ−アルミニウム相の分布領域が増加し、均一な分布形態を示すことから、全体的に表面状態が均一状態を維持し、表面反射度が増加するので、色調は、明るい系統になるが、機械的強度は減少する。

実施例１乃至実施例３に示したように、Ｍｎ成分が増加するほど光沢度は落ちるが、引張強度および降伏強度などの機械的強度は、向上することがわかる。

比較例１において、Ｍｎ成分は、最大にし、Ｚｎ成分は、ゼロにすると、機械的強度は、非常に優れるが所望の光沢度を得ることができない。

比較例２において、Ｚｎ成分を十分に含有するようにしたが、Ｍｎ成分が過多に添加されると、表面に粗大な金属間化合物が形成され、黒化現象によって、却って光沢度は落ちる。

比較例３において、Ｍｎ成分を最小にし、Ｚｎを添加しなかった場合には光沢度は良いが、引張強度が落ちて携帯用電気装置のケースに適していない。

比較例４において、Ｍｎ成分を最小にしてＺｎを最大に添加した場合には光沢度は少し改善されるが、引張強度の改善されないことがわかる。

比較例５において、Ｚｒ成分を最小にすると、Ｍｎ成分が一定水準添加されるにしても引張強度が携帯用電気装置のケースで要求する水準以下になることがわかる。

したがって、携帯用電気装置のケースで要求する機械的強度特性、光沢度を維持し、ダイカストの鋳造性を満足し、陽極酸化処理による表面カラー均一性を維持するためには、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｚｒの適切な組成比が維持されなければならない。

上述したように、本発明の実施例は、本発明の技術的仕様を限定すると解釈されてはいけない。本発明の保護範囲は、請求範囲に記載された事項によって制限され、本発明の技術分野において通常の知識を持った者は本発明の技術的思想を多様な形態で改良変更することが可能である。したがって、このような改良および変更は、通常の知識を有する者に自明であることある本発明の保護範囲に属することになる。

Claims (9)

1. Ｍｎ２．５乃至３．５重量％、Ｚｎ０．１乃至２．０重量％、Ｚｒ０．３乃至０．８重量％、Ｔｉ０．０３乃至０．０９重量％、Ｓｒ０．０１〜０．０９重量％および残部アルミニウムからなることを特徴とするダイカスト用アルミニウム合金。
2. 前記残部アルミニウムは、少なくとも９４重量％以上としたことを特徴とする請求項１に記載のダイカスト用アルミニウム合金。
3. Ｍｎ２．５乃至３．５重量％、Ｚｎ０．１乃至２．０重量％、Ｚｒ０．３乃至０．８重量％、Ｔｉ０．０３乃至０．０９重量％、Ｓｒ０．０１〜０．０９重量％および残部アルミニウムからなるアルミニウム合金溶湯を形成するステップと、
   前記アルミニウム合金溶湯をダイに注入するステップと、
   前記ダイからアルミニウム合金成形物を分離させるステップと、
   前記アルミニウム合金成形物の表面を陽極酸化させるステップと、
   前記陽極酸化されたアルミニウム合金成形物の表面微細孔に染料を着色させるステップと、
   前記染料が着色された微細孔を封孔処理するステップを備えたことを特徴とする携帯用電気装置のケース製造方法。
4. 前記アルミニウム合金溶湯の温度は、７００℃〜８００℃であることを特徴とする請求項３に記載の携帯用電気装置のケース製造方法。
5. 前記アルミニウム合金溶湯の温度は、７６０℃〜７９０℃であることを特徴とする請求項３に記載の携帯用電気装置のケース製造方法。
6. 前記ダイの温度は、２００℃〜２５０℃であることを特徴とする請求項３に記載の携帯用電気装置のケース製造方法。
7. Ｍｎ２．５乃至３．５重量％、Ｚｎ０．１乃至２．０重量％、Ｚｒ０．３乃至０．８重量％、Ｔｉ０．０３乃至０．０９重量％、Ｓｒ０．０１〜０．０９重量％および残部アルミニウムからなるアルミニウム合金で形成されたコア層と、
   前記コア層の表面に形成されて表面から所定の深さを有する複数の微細孔が形成された陽極酸化層と、
   前記陽極酸化層の複数の微細孔に着色された染料層と、
   前記複数の微細孔の入口を封入した封孔層を備えたことを特徴とする携帯用電気装置のケース。
8. 前記ケースの光沢度は、６０°入射光に対して１０％反射度を１００％にした時、１５０〜３００％であることを特徴とする請求項７に記載の携帯用電気装置のケース。
9. 前記ケースは、引張強度が１８０〜２３０ＭＰａであることを特徴とする請求項７に記載の携帯用電気装置のケース。