KR100849958B1 - 금속 질감의 흑색 착색방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스틱부품이나 금속부품 표면에 미려한 금속광택을 띄면서 흑색 계열의 다양한 색상을 구현하는 경제적이며 양산성이 우수하고 재현성이 향상된 환경친화적인 착색방법을 제공한다. 이를 위하여 본 발명은 플라스틱부품이나 금속부품 표면에 코발트 또는 코발트 합금 박막을 형성시켜서 미려한 금속광택을 띄면서 흑색 계열의 색상을 구현한다. 상기 코발트 합금은 코발트에 티타늄 또는 구리를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 착색 방법은 코발트 또는 코발트 합금을 타겟으로 준비하고 스퍼터링에 의하여 플라스틱이나 금속 재질의 전자부품 표면에 성막한다.

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Description

금속 질감의 흑색 착색방법{METALLIC DARK COLORING METHOD}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코발트 또는 코발트 합금 박막의 광반사도 측정 결과를 보인 그래프.

본 발명은 전자제품의 외장으로 사용되는 각종 금속이나 플라스틱 부품의 착색 기술에 관한 것으로, 환경 친화적이고 인체 친화적인 전자부품의 착색방법에 관한 것이다.

핸드폰 외장, 네비게이숀 키나 사이드 키 등과 같은 핸드폰 부품, 노트북 컴퓨터나 TFT-LCD와 같은 전자제품의 부품 재료로서는 플라스틱 재료와 금속재료가 많이 사용되고 있는데, 이중 플라스틱 재료는 복잡한 형상으로 제작이 용이하고, 가벼우며 색소 첨가에 의하여 다양한 색상구현이 용이하다는 장점이 있다.

그러나 이들 플라스틱 재료는 내마모성이 불량하고 열에 약하며 햇빛에 변색되며 색상도 금속광택을 띠지 않아서 미려하지 못하다는 문제점이 있다.

한편 금속재료의 경우 내마모성이 우수하며 열 및 햇빛에 강하며 환경친화적 인 장점이 있으나 복잡한 형상으로 제작이 어렵고 무거우며 금속광택을 가지고 있으나 다양한 색상구현이 어렵다는 단점이 있다. 그런데 최근 사출기술이나 메탈인젝션몰딩(MIM)기술의 발달 및 개발에 따라 복잡한 형상으로 제작이 가능해지고 또 얇게 제작도 가능하여 중량의 문제도 어느 정도 해결하였으나 다양한 색상구현이 어렵다는 점은 여전히 해결해야할 과제로 남아있다.

플라스틱 부품에 금속광택의 금속색상을 부여할 수 있는 종래의 기술로는 크롬이나 니켈 도금방법이 있는데 이들 제조방법이 환경친화적이지 못할 뿐만 아니라 크롬과 니켈이 인체와 접촉시 알러지를 일으키는 등 인체 친화적이 못하다는 치명적인 결점이 있으며 색상도 다양하지 못한 단점도 있다.

금속 부품에 색상을 구현할 수 있는 종래의 기술로서, 대한민국 등록특허 제33047호 “알루미늄 주방기물의 착색방법”이 개시되어 있으며, 또 다른 종류의 기술로서 대한민국 등록특허 제266454호 “티타늄 증착을 이용한 비철금속의 착색방법”이 개시되어 있다.

상기 “알루미늄 주방기물의 착색방법”은 알루미늄 재료의 양극산화법에 의하여 착색시키는 방법으로서, 모재가 알루미늄에 한정되므로 그 응용분야가 극히 좁은 분야로 한정되며, 양극산화법이 환경 친화적이지 않다는 문제점을 갖고 있으며, 상기 “티타늄 증착을 이용한 비철금속의 착색방법”은 비철금속 부품의 표면에 동과 니켈-파라디움을 도금한 후 계속해서 티타늄을 이온 증착시키고 양극 산화시켜서 착색하는 방법으로서, 2단계의 전기도금공정, 이온증착공정, 양극산화공정 등을 거쳐야 하는 등 제조 공정이 복잡하여 경제적이지 못할 뿐만 아니라, 환경친 화적이지 못한 도금 공정과 양극산화공정을 거친다는 문제점을 갖고 있다.

한편, 전자 부품 등의 디자인에 있어서 색상이 차지하는 비중은 매우 크며, 특히 고급 제품의 경우에 금속성 질감을 가지는 흑색 계열의 색상이 제품의 가치를 높이는 우수한 디자인으로 각광받고 있다. 이러한 산업계의 요구에 부응하기 위하여 플라스틱이나 금속 부품 표면에 흑색으로 착색하면서도 금속성 질감을 유도하여 고급스럽고 세련된 느낌을 줄 수 있는 경제적이고 새로운 착색 방법이 요청되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전자부품용 플라스틱 및 금속부품에 있어서 경제적인 방법으로 금속 광택의 흑색 계열의 다양한 색상구현이 가능한 방법을 제공하는데 있다.

또한, 본발명의 목적은 플라스틱 및 금속 표면에 대하여 환경 친화적인 착색방법을 제공하는데 있다.

기타, 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 상세한 설명에서 더욱 구체적으로 나타날 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 핸드폰 외장, 네비게이숀 키나 사이드 키 등과 같은 핸드폰 부품, 노트북 컴퓨터나 TFT-LCD와 같은 전자제품의 외장으로 사용되는 각종 플라스틱 부품 및 금속 부품의 착색 방법을 제공한다.

특히 본 발명은 플라스틱부품이나 금속부품 표면에 코발트 또는 코발트 합금 박막을 형성시켜서 미려한 금속광택을 띄면서 흑색 계열의 색상을 구현하는 경제적이며 양산성이 우수하고 재현성이 향상된 환경친화적인 착색방법을 제공한다.

상기 코발트 합금은 코발트에 중량 %로 0% 초과 50% 이하의 범위, 바람직하게는 10% 이상 50% 이하의 범위의 철, 티타늄, 또는 구리를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 착색 방법은 코발트 또는 코발트 합금을 타겟으로 준비하고 스퍼터링에 의하여 플라스틱이나 금속 재질의 전자부품 표면에 성막하는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 스퍼터링 가스로는 아르곤과 메탄 가스를 사용할 수 있다.

이와 같은 방법에 의하여 플라스틱이나 금속 부품의 표면에 성막하여 부여되는 색상은 진한 회색, 블루 블랙, 레드 블랙, 다크 블랙 등의 흑색 계열이다. 성막되는 착색층의 두께나 성분을 변화시켜 색상의 차이를 유발할 수 있다.

플라스틱부품 및 금속부품의 표면에 표면 요철이나 흠이 있는 경우 상기 실리콘 합금박막을 성막하기 전에 표면을 연마하거나 플라이머(primer) 처리를 하여 표면의 요철이나 흠의 문제를 해결한 후, 코발트 또는 코발트 합금 박막을 성막하여 미려한 금속광택을 띄면서 다양한 색상을 구현할 수 있다.

또한, 플라스틱이나 금속부품 중 휴대폰의 네비게이션 키와 같이 정면에 위치하여 사용자의 눈에 잘 띄는 부품의 경우 사용 중 생기는 지문 문제의 해결이 필요한데 이 경우, 본 발명에 따른 착색 후에 UV코팅을 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명자는 종래의 문제점을 해결할 수 있는 방법으로서 흑색 계열의 금속 질감의 색상을 갖는 박막을 연구하던 중 코발트 또는 코발트 합금이 금속 질감이 우수하면서도 흑색 계열의 다양한 색상을 구현한다는 것을 발견하였다.

스파터링법에 의한 코발트 또는 코발트 합금 박막의 성막은 우선 진공유도로나 진공아크로를 사용하여 원하는 조성으로 용해, 주조하여 타게트를 만든 다음, 이 타게트를 스파터링장치에 장착하여 스파터링법으로 플라스틱 부품이나 금속 부품 표면에 박막을 형성한다.

한편 본 발명의 경우 진공유도로나 진공아크로를 사용하여 원하는 조성으로 용해, 주조하여 만든 코발트합금을 증발원으로하여 전자빔 증착기를 사용하여 진공증착법으로 플라스틱부품이나 금속부품표면에 박막을 성막하여 색상을 부여할 수도 있다.

이하 본 발명을 실시예를 들어 자세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1.

진공유도로를 사용하여 진공주조법으로 코발트를 용해주조하여 금속판을 만들었으며 선반, 연마기를 사용하여 직경 200 mm, 두께 3 mm인 타게트를 제조하였다. 이 타게트를 장착한 DC 마그네트론 스파터링기를 사용하여 폴리카본네이트 플레이트 위에 두께 0.1 ㎛인 Co 박막을 성막하였다. 타게트를 타게트 홀더에, 폴리카보네이트 플레이트를 기판홀더에 장착하고, 미케니칼 펌프와 확산펌프를 사용하여 5 × 10^-6 Torr 이하로 배기한 다음, 순도 99.999% 이상인 고순도 아르곤과 메탄 가스를 1 × 10^-3 Torr까지 주입하였다. 그후 DC 전력(750 V x 0.5 A)을 인가하여 스파터 증착하였다. 아르곤과 메탄 가스의 비율은 3:7이었다.

증착된 Co 박막의 색상은 육안으로 검증한 결과 금속 광택을 갖는 흑색이었으며 스펙트로 포토메터를 사용하여 광반사도를 측정한 결과를 도 1에 보였다.

실시예 2.

진공유도로를 사용하여 진공주조법으로 코발트 합금(Co-30wt.%Ti)을 용해주조하여 합금판을 만들었으며 선반, 연마기를 사용하여 직경 200 mm, 두께 3 mm인 타게트를 제조하였다. 이 타게트를 장착한 DC 마그네트론 스파터링기를 사용하여 폴리카본네이트 플레이트 위에 두께 0.1 ㎛인 Co-Ti화합물 박막을 성막하였다. 타게트를 타게트 홀더에, 폴리카보네이트 플레이트를 기판홀더에 장착하고, 미케니칼 펌프와 확산펌프를 사용하여 5 × 10^-6 Torr 이하로 배기한 다음, 순도 99.999% 이상인 고순도 아르곤과 메탄 가스를 1 × 10^-3 Torr까지 주입하였다. 그후 DC 전력(750 V x 0.5 A)을 인가하여 스파터 증착하였다. 아르곤과 메탄 가스의 비율은 3:7이었다.

증착된 Co-Ti화합물 박막의 색상은 육안으로 검증한 결과 금속 광택을 갖는 푸른색을 약간 띄는 흑색이었으며 스펙트로 포토메터를 사용하여 광반사도를 측정한 결과를 도 1에 보였다.

실시예 3

진공유도로를 사용하여 진공주조법으로 코발트 합금(Co-50wt.%Cu)을 용해주 조하여 합금판을 만들었으며 선반, 연마기를 사용하여 직경 200 mm, 두께 3 mm인 타게트를 제조하였다. 이 타게트를 장착한 DC 마그네트론 스파터링기를 사용하여 폴리카본네이트 플레이트 위에 두께 0.1 ㎛인 Co-Cu 화합물 박막을 성막하였다. 타게트를 타게트 홀더에, 폴리카보네이트 플레이트를 기판홀더에 장착하고, 미케니칼 펌프와 확산펌프를 사용하여 5 × 10^-6 Torr 이하로 배기한 다음, 순도 99.999% 이상인 고순도 아르곤과 메탄 가스를 1 × 10^-3 Torr까지 주입하였다. 그후 DC 전력(750 V x 0.5 A)을 인가하여 스파터 증착하였다. 아르곤과 메탄 가스의 비율은 3:7이었다.

증착된 Co-Cu 화합물박막의 색상은 육안으로 검증한 결과 금속 광택을 갖는 적색을 약간 띄는 흑색이었으며 스펙트로 포토메터를 사용하여 광반사도를 측정한 결과를 도 1에 보였다.

실시예 4.

진공유도로를 사용하여 진공주조법으로 코발트 합금(Co-25wt.%Ti-25wt.%Cu)을 용해주조하여 합금판을 만들었으며 선반, 연마기를 사용하여 직경 200 mm, 두께 3 mm인 타게트를 제조하였다. 이 타게트를 장착한 DC 마그네트론 스파터링기를 사용하여 폴리카본네이트 플레이트 위에 두께 0.1 ㎛인 Co-Ti-Cu 화합물 박막을 성막하였다. 타게트를 타게트 홀더에, 폴리카보네이트 플레이트를 기판홀더에 장착하고, 미케니칼 펌프와 확산펌프를 사용하여 5 × 10^-6 Torr 이하로 배기한 다음, 순 도 99.999% 이상인 고순도 아르곤과 메탄 가스를 1 × 10^-3 Torr까지 주입하였다. 그후 DC 전력(750 V × 0.5 A)을 인가하여 스파터 증착하였다. 아르곤과 메탄 가스의 비율은 3:7이었다.

증착된 Co-Ti-Cu 화합물박막의 색상은 육안으로 검증한 결과 금속 광택을 갖는 갈색을 약간 띄는 흑색이었으며 스펙트로 포토메터를 사용하여 광반사도를 측정한 결과를 도 1에 보였다.

한편 본 발명자는 플라스틱 부품이나 금속 부품에 코발트 또는 코발트 합금 박막을 성막하여 금속광택의 다양한 색상을 구현하는데 있어서 플라스틱 부품 및 금속부품의 표면 상태가 매우 중요하다는 것을 발견하였다.

즉 이들 부품의 표면에 사전에 이루어진 제조 공정, 예를 들면 사출공정이나 압출공정에서 생긴 표면 요철이나 흠이 있는 경우 미려한 금속 광택의 색상을 구현하기 어려웠다. 따라서 본 발명자는 플라스틱 부품이나 금속 부품의 표면을 연마하거나 플라이머 처리를 하여 표면의 요철이나 흠의 문제를 해결할 수 있었으며, 이렇게 처리한 부품의 경우 코발트 또는 코발트 합금 박막을 성막하면 미려한 금속광택을 띄면서 다양한 색상을 구현할 수 있었다.

이러한 방법으로 색상을 구현한 부품 중 특히, 네비게이션 키와 같이 지문 문제의 해결이 필요한 부품의 경우에는 그 표면에 UV코팅을 수행함으로써 입사되는 광선의 반사 및 간섭에 의하여 색상을 부여할 수 있으며, 보호막으로서 UV 코팅을 수행하여 금속 질감을 갖는 색상을 부여할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 착색방법은 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 당업자에게 가능할 것이다.

본 발명에 따르면, 미려한 금속광택을 띄면서 다양한 색상을 구현하는 경제적이며 양산성이 우수하고 재현성이 향상된 환경친화적인 착색을 가능케 한다.

또한, 플라스틱부품 및 금속부품의 표면에 표면 요철이나 흠이 있는 경우, 혹은 네비게이션 키와 같이 지문 문제의 해결이 필요한 부품의 경우에도 효과적으로 착색이 가능한 방법을 제공한다.

Claims (7)

1. 코발트 또는 코발트 합금을 타겟으로 준비하고 스퍼터링에 의하여

   플라스틱 재질의 전자부품 표면에 코발트 또는 코발트 합금 박막을 성막하여 금속 질감을 갖는 블루 블랙, 레드 블랙, 또는 다크 블랙의 색상을 부여하며,

   스퍼터링 가스로서 아르곤과 메탄 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는

   금속 질감의 흑색 착색방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 코발트 합금은 코발트에 0wt% 초과 ~ 50wt% 이하의 범위의 티타늄, 또는 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 질감의 흑색 착색방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 이전에 상기 전자부품의 표면을 연마하거나 플라이머 처리를 하는 것을 특징으로 하는 금속 질감의 흑색 착색방법.
7. 제1항에 있어서, 성막 이후에 상기 전자부품의 표면에 UV 코팅을 수행하는 것을 특징으로 하는 금속 질감의 흑색 착색방법.

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