KR101016278B1 - 휴대폰 외장재용 다이캐스팅 소재의 표면처리방법 및 그구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대폰 등 전기/전자기기의 외장재로 다이캐스팅이 가능한 알루미늄, 마그네슘, 아연합금 등의 표면에 양극산화피막처리 및 착색 처리하여 다양하고, 미려하고, 균일한 색상을 구현할 수 있는 표면처리 기술 및 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 휴대폰 외장재용 다이캐스팅 소재의 표면처리방법은 다이캐스팅에 의하여 성형된 금속재로 된 외장재의 표면을 연마하는 단계, 상기 외장재의 표면에 금속막을 진공증착하는 단계, 상기 진공증착된 금속막을 양극산화피막 처리하는 단계, 상기 양극산화피막에 착색 및 봉공처리 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

다이캐스팅, 양극산화피막, 외장재, 알루미늄

Description

휴대폰 외장재용 다이캐스팅 소재의 표면처리방법 및 그 구조{Method of surface treatment for die casting materials for mobile phone case, and the structure}

본 발명은 휴대폰 등 전기/전자기기의 외장재에 대한 표면처리방법 및 그 구조에 관한 것으로서, 특히 다이캐스팅 금속 소재를 이용한 외장재의 표면처리방법 및 그 구조에 관한 것이다.

휴대폰 등 전기/전자기기의 외장재로 사용되는 소재는 통상 플라스틱, 마그네슘 및 알루미늄이 주로 사용되고 있다. 이들 소재의 특징은 경량성, 성형성이 우수하며 특히 마그네슘 합금 및 알루미늄 합금의 금속 소재는 플라스틱 소재에 비해서 내충격성이 보다 우수하며 전자파 차폐성을 갖고 있다.

금속소재 중 마그네슘 합금은 알루미늄에 비해서 밀도가 낮아(각각 1.74 g/cm³ 및 2.7 g/cm³) 경량성이 상대적으로 우수하여 외장재의 적용에 많은 관심을 기울였으나 그 소재의 특성상 표면처리의 난점으로 기대한 것 보다는 상업적 적용 이 제한되어 왔다. 또한 마그네슘 합금 및 알루미늄 합금의 휴대폰 외장재로서 성형방법은 그 복잡한 형상의 특성에 의해서 다이캐스팅기술이 가장 일반적으로 사용되고 있다.

이들 외장재용 소재는 다이캐스팅에 의한 복잡한 형상의 성형 후 일반적으로 표면의 다양한 요구 특성 즉, 외장성(색상, 미려성), 내마모성, 내식성, 내후성(변색), 내구성(밀착성)을 만족시키기 위해서 적절한 표면처리가 실시되고 있으며, 일반적 예로 도금 및 도장을 통해서 이들 다양한 표면 특성을 충족시키고 있다.

한편 일반적인 알루미늄 합금 소재는 상기 표면처리 기술 이외에 양극산화피막처리(anodizing) 기술이 적용될 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나 휴대폰 외장재용 다이캐스팅 알루미늄 합금의 표면은 다이캐스팅 기술의 특성상 표면의 불균일로 인해서 균일하고 미려한 색상의 표면처리에 난점이 있어서 양극산화피막처리기술이 널리 적용되지 못하고 있으며, 다만 흑색만 가능할 뿐이다. 알루미늄 합금에 형성된 양극산화피막에 착색처리(coloring)는 양극산화피막의 특징적인 다공성층에 염료를 봉입하고 봉공처리(sealing)하는 것이며, 이때 이미 형성된 양극산화피막이 불균일하면 착색처리 후 결과적인 표면의 색상이 부분적으로 불균일하고 미려하지 못함을 초래하여 상품성이 결여된다. 이러한 이유로 다이캐스팅 알루미늄 합금에 양극산화피막처리 기술을 이용한 발색처리의 적용은 제한되어 왔다.

한편 알루미늄 합금 판재를 사용하여 프레스 등 성형방법을 사용하는 경우에는 다이캐스팅 기술에 의한 표면 불균일을 회피할 수 있어 양극산화피막처리 기술 및 후속 발색처리를 적용해서 다양하고 균일한 색상의 구현이 가능하나 외장재의 복잡한 형상을 충족시키는데 한계가 있어서 부분적인 형상의 접합공정이 수반되는 단점이 있다.

또, 도금의 경우에는 금속광택의 색상이 보편적으로 구현되며 일반적인 도금기술이 소재 위에 동/니켈/크롬의 도금층을 형성시키는 것으로서 이때 니켈은 인체에 알레르기를 발생시키며 크롬은 통상적으로 6가 크롬액을 사용하므로 환경오염을 유발하는 기술이고, 도장의 경우에는 다양한 염료의 배합에 따른 색상 구현이 가능하나 공정의 특성상 VOC(volatile organic compound)가 발생되는 등 환경친화적이지 못한 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 휴대폰 등 전기/전자기기의 외장재로 다이캐스팅이 가능한 알루미늄, 마그네슘, 아연합금 등의 표면에 양극산화피막처리 및 착색 처리하여 다양하고, 미려하고, 균일한 색상을 구현할 수 있는 표면처리 기술 및 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 휴대폰 등 전기/전자기기의 다이캐스팅 알루미늄, 마그네슘, 아연 합금의 표면에 필연적으로 형성되는 표면 불균일 즉, 물리적, 화학적 불균일을 양극산화피막처리 기술에 의한 착색처리 기술을 적용하여 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 다이캐스팅 공정에 필연적으로 수반되는 표면 불균일을 양극산화피막처리 및 발색처리 기술을 통하여 극복함으로써 제조 과정이 친 환경적이고 다 이캐스팅 금속재로 이루어진 외장재의 품질 향상 및 다양한 색상을 구현할 수 있도록 한다.

특히, 본 발명의 휴대폰 외장재용 다이캐스팅 소재의 표면처리방법은 다이캐스팅에 의하여 성형된 금속재로 된 외장재의 표면을 연마하는 단계, 상기 외장재의 표면에 금속막을 진공증착하는 단계, 상기 진공증착된 금속막을 양극산화피막 처리하는 단계, 상기 양극산화피막에 착색 및 봉공처리 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 금속재로 된 외장재는 마그네슘, 알루미늄, 아연의 합금 중 선택되는 어느 하나의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 진공증착된 금속막은 알루미늄막으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 휴대폰 외장재용 다이캐스팅 소재는 마그네슘, 알루미늄, 아연의 합금 중 선택되는 어느 하나의 금속을 이용하여 다이캐스팅된 외장재 표면에 알루미늄막을 증착한 후 그 알루미늄막을 양극산화피막 처리하고 그 양극산화피막에 착색 및 봉공처리하여 이루어진다.

본 발명은 다이캐스팅 알루미늄 합금 등의 외장재에 양극산화피막처리 기술을 통하여 균일하고 미려한 다양한 색상의 구현이 가능하므로 휴대폰 및 전자/전기기기의 외장재의 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또, 본 발명은 도금이나 도장 방법과 비교하여 표면처리 기술이 보다 환경친 화적이므로 환경오염을 개선하는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 다이캐스팅에 의하여 성형된 금속 합금재로 이루어진 외장재의 표면처리 방법 및 그 처리 방법에 의하여 형성된 외장재에 대하여 상세히 설명한다.

알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 아연 합금 등의 다이캐스팅 기술은 생산성이 매우 높으며 복잡한 형상을 요구하는 휴대폰 등 전자/전기기기의 외장재 성형방법으로 적합하다. 다이캐스팅 기술은 금속의 용탕을 소정의 형상을 갖는 금형에 가압 주조하는 기술로서 이때 사용되는 주조용 알루미늄 합금은 유동성 및 주입성을 부여하기 위해서 Si 성분이 10 - 14% 정도 포함된다. 또한 가압시 공기가 유입되므로 약 3%의 기공율을 갖는 것으로 알려져 있으며 이들 중 일부는 표면과 연결된 기공을 형성할 수도 있다. 이와 더불어서 응고현상은 표면이 내부보다 먼저 시작되고 수지상의 응고현상을 나타내므로 일반적으로 응고 결정조직의 크기는 내부와 외부가 상이하며 특히 표면에는 물결모양의 응고 결정조직을 나타내어 표면조직의 불균일을 초래한다. 즉, 도 1과 같이 표면에 나타나는 불균일은 주조용 알루미늄 합금의 Si의 노출에 의한 화학적 불균일과 응고현상에 따른 결정조직의 불균일 및 가압시 유입된 공기에 의한 기공 등의 물리적 불균일로서 이들은 양극산화피막의 불균일을 초래한다.

이러한 표면 불균일을 극복하기 위해서 본 발명은 도 2와 같이

다이캐스팅 공정 및 연마 공정 후 진공증착에 의한 순알루미늄층을 형성한 다. 연마공정은 다이캐스팅에 의한 표면 산화물, 이물질 등을 제거하고, 요구되는 표면 질감에 따라서 샌드블라스팅, hair line 또는 buffing 등에 의한 광택 연마가 실시될 수 있다.

알루미늄의 진공증착은 물리진공증착(physical vapor deposition)이 실시되며 증착법(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 이온플레이팅(ion plating) 중에 선택될 수 있다. 화학진공증착(Chemical vapor deposition)은 공정 온도가 통상적으로 500^oC 이상이므로 소재의 변형등의 문제로 적절하지 못하며, 상용화된 알루미늄의 전기도금법은 알려져 있지 않다.

알루미늄의 물리진공증착은 진공조 장입전 1차 전처리를 통해 연마에 의한 표면이물질이 제거되고 증착은 진공조에서 바로 알루미늄이 코팅되며, 스퍼터링 및 이온 플레이팅의 경우에는 Ar 분위기에서 이물질 또는 산화막 제거 목적으로 2차 전처리된 후 알루미늄이 코팅된다. 이때 사용되는 알루미늄의 공급원은 순도 99% 이상의 고순도 알루미늄이 사용된다.

이어서, 도 3과 같이 알루미늄층은 물리적 및 화학적 표면 불균일이 없는 균일한 코팅층이며 양극산화피막을 형성한다. 진공증착에 의하여 형성된 알루미늄층은 일부 또는 전부가 후속 공정에 의해서 양극산화피막으로 전환되므로 알루미늄층의 두께는 요구되는 양극산화피막의 두께에 대응해서 1 - 30 μm으로 형성시킨다.

양극산화피막처리는 통상의 황산, 수산, 크롬산 등 또는 이들의 혼합산 어느 것이나 사용할 수 있으며 요구되는 색상에 따라서 피막 두께가 결정되며 5 - 50 μ m으로 형성시킨다. 양극산화피막은 도 4와 같이 더 치밀한 베리어 층과 그 위에 형성된 다공성층으로 형성된다. 이때 형성된 다공성층에 유기물착색, 무기물착색, 전해착색 등 염료착색 법으로 염료 등을 착색처리하고 최종적으로 수화봉공, 금속성 봉공, 유기물 봉공, 저온 봉공 등의 방법으로 기공을 막아주는 봉공 처리하여 착색의 내후성/내구성 및 피막의 내식성을 제공한다.

도 1은 본 발명의 다이캐스팅에 의하여 성형된 외장재의 표면 구조를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 다이캐스팅에 의하여 성형된 외장재 표면에 알루미늄 진공 증착막이 형성된 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다이캐스팅에 의하여 성형된 외장재 표면에 양극산화피막이 형성된 단면도이다.

도 4는 본 발명의 양극산화피막에 발색 및 착색 처리한 상태를 나타내는 단면도이다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 실리콘이 10-14중량% 포함된 다이캐스팅용 알루미늄합금으로 된 외장재 표면을 연마하는 단계,

   상기 외장재의 표면에 알루미늄막을 1-30㎛의 두께로 진공증착하는 단계,

   상기 진공증착된 알루미늄막에 5-50㎛의 두께로 양극산화피막 처리하는 단계,

   상기 양극산화피막에 착색 및 봉공처리 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대폰 외장재용 다이캐스팅 소재의 표면처리방법.
5. 삭제
6. 실리콘이 10-14중량% 포함된 알루미늄합금을 이용하여 다이캐스팅된 외장재 표면에 1-30㎛의 두께의 알루미늄막을 증착한 후 그 알루미늄막에 5-50㎛의 두께로 양극산화피막 처리하고 그 양극산화피막에 착색 및 봉공처리하여 이루어진 휴대폰 외장재용 다이캐스팅 소재.
7. 삭제

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