KR101346014B1 - 금속 내외장재의 표면처리 방법 및 이에 의하여 제조된 표면구조를 가지는 금속 내외장재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 내외장재의 표면처리 방법 및 이에 의하여 제조된 표면구조를 가지는 금속 내외장재에 관한 것으로서, ⅰ) 금속 내외장재 표면에 알루미늄 재질 층을 증착하는 단계, ⅱ) 상기 금속 내외장재 표면에 형성된 알루미늄 재질 층을 양극산화시키는 단계, 및 ⅲ) 염료를 착색하고 봉공을 처리하는 단계를 포함하고, 상기 i)단계의 이전 또는 이후에, 콜드 스프레이법을 사용하여, 상기 금속 내외장재 표면 중 일부분을 알루미늄으로 코팅하는 것을 특징으로 한다.

Description

금속 내외장재의 표면처리 방법 및 이에 의하여 제조된 표면구조를 가지는 금속 내외장재{SURFACE TREATING METHOD OF INTERNAL/EXTERNAL METAL MATERIAL, AND INTERNAL/EXTERNAL METAL MATERIAL COMPRISING SURFACE STRUCTURE MANUFACTURED USING THE SAME}

본 발명은 금속 내외장재의 표면처리 방법 및 이에 의하여 제조된 표면구조를 가지는 금속 내외장재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 금속 내외장재에 양극산화 피막처리 기술을 적용할 수 있게 하여, 다양하면서도 미려하고 균일한 색상을 구현하는 기술에 관한 것이다.

양극산화피막처리법(anodizing)이란, 전기화학적인 피막형성 방법 중의 하나로서, 황산, 수산, 크롬산 등의 용액을 전해액으로 사용하여, 알루미늄 표면에 양극산화피막을 형성시켜 기계적, 전기적, 화학적 특성이 우수한 피막을 형성하는 기술을 의미한다. 이러한 상기 양극산화피막처리법에 의해 형성된 피막은 대단히 단단하고, 내식성이 크고, 여러 가지 색으로 염색될 수가 있는데, 이에 따라 다양한 산업분야에 사용되고 있으며, 특히 최근 수요가 급증되고 있는 휴대폰 케이스 등의 제품에 적용되고 있다.

한편, 알루미늄 재질을 포함하지 않는 일반적인 금속 내외장재(예 : 주석, 스텐레스, 마그네슘 등)들에는 이러한 양극산화피막처리(anodizing) 기술을 적용하여 상업적으로 다양한 외관색상을 구현하기가 힘들었는데, 상기 금속 내외장재가 아노다이징(anodizing) 용액과 반응을 해버리는 문제가 있었기 때문이다.

또한, 이러한 문제점들을 해결하기 위해, 상기 금속 내외장재의 표면에 알루미늄을 진공증착 하고 그 후에 양극산화피막처리를 하는 기술이 제안되었지만, 이러한 기술 역시도 알루미늄 증착 과정 중에 지그가 고정되는 금속 내외장재의 표면에는 알루미늄이 형성되지 않아서, 여전히 금속 내외장재 표면의 일부가 아노다이징(anodizing) 용액과 반응한다는 문제점이 있었다.

따라서, 알루미늄 재질을 포함하지 않는 일반적인 금속 내외장재들의 표면도 안정적으로 양극산화피막처리할 수 있고, 이에 따라 상기 금속 내외장재들의 표면에 다양한 외관색상을 구현할 수 있게 하는 기술이 요구되고 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 기술적인 요구를 충족시키기 위해서 발명되었으며, 상기와 같은 문제점을 해결함은 물론, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 용이하게 개발할 수 없는 기술을 제공하기 위해 발명되었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법 및 이에 의하여 제조된 표면구조를 가지는 금속 내외장재는, 주석, 스텐레스, 마그네슘 등의 일반적인 금속 내외장재의 표면에 양극산화 및 착색, 봉공 처리 기술을 적용하여, 다양하고, 미려하면서도 균일한 색상을 구현할 수 있게 하는 것을 해결과제로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법 및 이에 의하여 제조된 표면구조를 가지는 금속 내외장재는, 양극산화 처리를 위해 금속 내외장재의 표면에 알루미늄을 진공 증착하여도, 지그가 고정되는 부위에는 알루미늄이 증착되지 않아서, 양극산화 처리시 여전히 금속 내외장재의 표면 중의 일부가 아노다이징(anodizing) 용액과 반응할 수 있다는 문제점을 해결하는 것을 해결과제로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법 및 이에 의하여 제조된 표면구조를 가지는 금속 내외장재는, 양극산화된 부분과 금속 내외장재 사이의 밀착력과 결합력을 증가시키는 것을 해결과제로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법은, ⅰ) 금속 내외장재 표면에 알루미늄 재질 층을 증착하는 단계, ⅱ) 상기 금속 내외장재 표면에 형성된 알루미늄 재질 층을 양극산화시키는 단계, 및 ⅲ) 염료를 착색하고 봉공을 처리하는 단계를 포함하고, 상기 i) 단계의 이전 또는 이후에, 콜드 스프레이법을 사용하여, 상기 금속 내외장재 표면 중 일부분을 알루미늄으로 코팅하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법은, 상기 금속 내외장재 표면 중 알루미늄이 코팅되는 일부분이, 공정 과정 중에 지그에 의해 고정되는 부위인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법은, 상기 알루미늄 재질 층이, 알루미늄 또는 알루미늄 합금층인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법은, 상기 알루미늄 재질 층이, 화학양론 조성비 미만의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법은, 상기 금속 내외장재 표면 중 일부분을 알루미늄으로 코팅한 이후 및 상기 ii) 단계 이전에, 제품의 광택도를 증가시키기 위하여 화학연마 또는 전해연마하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법은, 상기 알루미늄 재질 층을 형성하기 전에, 상기 금속 내외장재 표면에 크롬, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 알루미늄 합금 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어진 금속막 밀착층을 형성하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 금속막 밀착층을 형성하기 이전 또는 상기 알루미늄 재질 층을 형성한 이후에, 상기 금속 내외장재 표면 중 일부분을 알루미늄으로 코팅하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법은, 상기 ii)단계 이전에, 상기 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층 위에 알루미늄 금속막 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층을 형성하기 이전 또는 상기 알루미늄 금속막층을 형성한 이후에, 상기 금속 내외장재 표면 중 일부분을 알루미늄으로 코팅하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법은, 상기 알루미늄 재질 층의 두께가 5~100㎛인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법은, 상기 금속막 밀착층의 두께가 0.1~1㎛인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법은, 상기 알루미늄 금속막 층의 두께가 5~100㎛인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법은, 상기 알루미늄 재질 층이 PVD(physical vapor deposition) 방식으로 코팅되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법은, 상기 PVD(physical vapor deposition) 방식이 이온 플레이팅(ion plating) 방법인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재는, 금속 내외장재의 표면에 증착되고 양극산화처리된 알루미늄 재질 층; 및 상기 금속 내외장재 표면 중 상기 알루미늄 재질 층이 증착되지 않는 일부분에 코팅되고 양극산화처리된 알루미늄 코팅층을 포함하되, 상기 알루미늄 코팅층은 콜드 스프레이법에 의해 코팅된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재는, 상기 알루미늄 코팅층이, 공정 과정 중 지그에 의해 고정되는 부위에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재는, 상기 알루미늄 재질 층이, 화학양론 조성비 미만의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재는, 상기 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층 위에 형성된 알루미늄 금속막층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재는, 상기 금속 내외장재와 상기 알루미늄 재질 층 사이에 크롬, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 알루미늄 합금 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어진 금속막 밀착층이 추가로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재는, 상기 양극산화된 알루미늄 재질 층의 두께가 5~100㎛인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재는, 상기 금속막 밀착층의 두께가 0.1~1㎛인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법 및 이에 의하여 제조된 표면구조를 가지는 금속 내외장재는, 주석, 스텐레스, 마그네슘 등의 일반적인 금속 내외장재의 표면에 양극산화 및 착색, 봉공 처리 기술을 적용하여, 다양하고, 미려하면서도 균일한 색상을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법 및 이에 의하여 제조된 표면구조를 가지는 금속 내외장재는, 양극산화 처리를 위해 금속 내외장재의 표면에 알루미늄을 진공 증착하여도, 지그가 고정되는 부위에는 알루미늄이 증착되지 않아서, 양극산화 처리시 여전히 금속 내외장재의 표면 중의 일부가 아노다이징(anodizing) 용액과 반응할 수 있다는 문제점을 해결할 수 있다. 구체적으로, 증착 공정 시에 지그가 고정되어 알루미늄이 형성되지 못한, 금속 내외장재의 일부 표면에, 콜드스프레이법 등에 의해 알루미늄을 형성하여, 양극산화 처리시 금속 내외장재와 아노다이징(anodizing) 용액이 반응하는 것을 완전하게 차단할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법 및 이에 의하여 제조된 표면구조를 가지는 금속 내외장재는, 양극산화된 부분과 금속 내외장재 사이의 밀착력과 결합력을 증가시킬 수 있다. 구체적으로 양극산화된 부분과 금속 내외장재 사이에, 화학양론 조성비 미만의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물층을 형성하여, 종래 알루미늄 등의 재질에 비해 우수한 밀착력과 결합력을 부여하며, 경도를 더욱 우수하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속 내외장재의 표면처리 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 금속 내외장재의 표면처리 방법을 나타내는 도면이다.
도 3 내지 6은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른, 금속 내외장재의 표면처리 방법을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 내외장재의 표면처리 방법 및 이에 의하여 제조된 표면구조를 가지는 금속 내외장재를 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 금속 내외장재(100)의 표면처리 방법의 실시예들을 살펴본다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 금속 내외장재(100)의 표면처리 방법은, ⅰ) 금속 내외장재(100) 표면에 알루미늄 재질 층(200)을 형성하는 단계, ⅱ) 상기 금속 내외장재(100) 표면에 형성된 알루미늄 재질 층(200)을 양극산화(400)시키는 단계, 및 ⅲ) 염료를 착색하고 봉공을 처리(500)하는 단계를 포함하고, 상기 i)단계의 이전(도 2) 또는 이후(도 1)에, 콜드 스프레이법을 사용하여, 상기 금속 내외장재(100) 표면 중 일부분을 알루미늄으로 코팅하는 A 단계를 포함할 수 있다.

상기 금속 내외장재(100)는, 제품의 내외장재로 사용될 수 있는 금속들을 의미하며, 주석, 스텐레스, 마그네슘, 알루미늄, 합금, 다이캐스팅 합금(종류에 따라서 Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, Ni, Ti, Pb, Sn, Cr 성분이 첨가될 수 있음) 등 다양하게 형성될 수 있다.

특히, 상기 금속 내외장재(100)는, 알루미늄을 성분으로 포함하는 않는 금속일 수 있는데, 알루미늄을 포함하지 않아도 본 발명에 따른 공정에 의해, 양극산화피막처리(anodizing)를 안정적으로 진행할 수 있다.

상기 i) 단계는, 상기 금속 내외장재(100)의 표면에 알루미늄 재질 층(200)을 형성하는 단계로서, 형성 방법은 바람직하게는 스퍼터링(Sputtering)이나 이온플레이팅(ion plating)과 같은 PVD(Physical Vapor Deposition) 방식이 사용될 수 있는데, 형성속도 및 형성물의 밀착력을 감안하면 이온 플레이팅법을 사용하는 것이 가장 바람직하다. (참고로, PVD 방식 이외의 CVD(Chemical Physical Vapor Deposition) 방식은 공정 온도가 통상적으로 500℃ 이상의 고온이기 때문에 소재의 변형 등의 문제가 있어 적절하지 못하며, 현재까지 상용화된 알루미늄의 전기도금법은 알려져 있지 않다.)

또한, 더욱 바람직하게는 상기 알루미늄 재질 층(200)을 형성하기 전에, 가공된 표면에 잔존하는 기름성분, 이물질 등을 초음파 세척을 통해 제거할 수 있으며, 진공조 내부에서 알곤 가스 이온충돌 혹은 금속 이온충돌의 방법으로 표면 불순물 혹은 산화물을 제거한 후에 이온 플레이팅법으로 상기 알루미늄 재질 층(200)을 형성할 수 있다.

한편, 상기 알루미늄 재질 층(200)은, 순수 알루미늄, 알루미늄 합금 등 알루미늄을 성분으로 포함하는 다양한 재질로 형성될 수 있는데, 바람직하게는 화학양론 조성비 미만의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층으로 형성될 수 있다. 이러한 화학양론 조성비 미만의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층이, 순수 알루미늄, 알루미늄 합금 등의 재질들보다 경도가 우수하고, 우수한 밀착력과 강한 결합력을 가지기 때문인데, 이에 따라 상기 금속 내외장재(100)와 뒤에 형성되는 양극산화 피막층(400) 사이에서 강한 접착력과 밀착력을 부여할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 알루미늄 재질 층(200)은, 후에 일어날 양극산화 처리에 의하여 일부가 양극산화 피막층(400)으로 변화되게 되는데, 요구되는 양극산화 피막층의 두께에 따라서 5~100㎛로 형성될 수 있다.

상기 금속 내외장재(100)의 표면 중 일부분을 알루미늄으로 코팅(300)하는 A 단계는, 다양한 방식에 의해 진행될 수 있는데, 콜드스프레이법에 의해 진행되는 것이 바람직하다. 이러한 콜드스프레이법은 저온 공정으로 모재에 손상을 주지 않고 부분 코팅 시 생산성이 높은 장점이 있기 때문이다.

또한, 상기 금속 내외장재(100)의 표면 중 일부분을 알루미늄으로 코팅(300)하는 단계는, 시기적으로 양극산화 처리 전에 진행되는 것이 바람직한데, 양극산화 처리 전이라면, 상기 i) 단계의 이전(도 2) 또는 이후(도 1)에 진행될 수 있다.

그리고, 상기 알루미늄 코팅(300)은, 위치상으로 금속 내외장재(100)의 표면 중 상기 i) 단계 진행시 증착 지그가 고정되는 부위에서 이루어지게 되는데, 이러한 증착 지그가 고정되는 부위에는 상기 알루미늄 재질 층(200)이 형성되지 않아서, 상기 금속 내외장재(100)의 표면이 그대로 외부에 노출되어 있기 때문이다. 따라서, 이러한 알루미늄 코팅(300) 공정을 진행하여, 뒤에 진행되는 양극산화 처리(400)시 상기 금속 외장재의 일부 표면(지그가 고정되었던 부위)가 아노다이징(anodizing) 용액과 접촉하는 것을 방지하고, 이에 따라 금속 내외장재(100)와 상기 아노다이징 용액이 반응하게 되는 문제 발생을 억제하게 된다.

상기 ii) 단계는, 상기 금속 내외장재(100) 표면에 형성된 알루미늄 재질 층(200)을 양극산화시켜서, 양극산화 피막층(400)을 형성하는 공정을 의미하며, 이러한 양극산화 공정에 의해 상기 A 단계에 형성된 알루미늄 코팅(300)도 함께 양극산화 처리된다. 따라서, 상기 금속 내외장재(100)의 표면 모두(증착 지그가 고정된 부위도 포함)에 양극산화 피막층(400)이 형성되며, 상기 금속 내외장재(100)의 일부 표면(증착 공정시 증착 지그가 고정되는 부위)이 아노다이징(anodizing) 용액과 반응하게 되는 문제는 발생하지 않는다.

여기서, 상기 양극산화는 통상의 황산, 수산, 크롬산 등 또는 이들의 혼합산 어느 것이나 사용할 수 있는데, 요구되는 색상에 따라서 피막의 두께를 조절할 수 있으며, 바람직하게는 5~100㎛로 형성시킬 수 있다.

또한, 상기 양극산화 피막층(400)은 다공질층으로 형성되며, 이때 형성된 다공질층에 유기물착색, 무기물착색, 전해착색 등 염료착색 법으로 염료 등을 착색처리하고, 최종적으로는 수화봉공, 금속성 봉공, 유기물 봉공, 저온 봉공 등의 방법으로 기공을 막는 봉공 처리(500)를 하게 된다.

한편, 박막의 두께가 증가하면 박막의 광택도가 감소되므로 이를 바로 양극산화시키면 광택도 저하의 문제가 발생된다. 따라서 최종제품이 무광일 경우에는 그대로 양극산화시켜도 무방하지만 유광의 광택 있는 제품을 제작하려면 양극산화시키는 단계 이전(또한, 상기 i)단계 이후 및 상기 A단계에 의한 알루미늄 코팅(300)이 형성된 이후)에 화학연마 혹은 전해 연마하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 iii) 단계는 상기 ii) 단계에 의해 양극산화 피막층(400)이 형성된 이후에 염료를 착색하고, 봉공을 처리(500)하는 공정을 의미한다.

구체적으로 살펴보면, 상기 형성된 양극산화 피막층(400)은 다공질층으로 형성되는데, 이때 형성된 다공질층에 유기물착색, 무기물착색, 염료착색법 등으로 염료를 착색처리하게 되며, 최종적으로 수화 봉공, 금속성 봉공, 유기물 봉공, 저온 봉공 등의 방법으로 기공을 막는 봉공 처리(500)를 하여 착색의 내후성/내구성 및 피막의 내식성을 제공한다.

한편, 상기와 같이 착색 후 봉공 처리된 양극산화 피막의 내구성은 소재와 그 위에 형성된 층과의 밀착력에 의하여 영향을 받는데, 위에서 살펴보았듯이, 상기 알루미늄 재질 층(200)을 화학양론 조성비 미만의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층으로 형성하면, 밀착력이 향상되어 내구성을 향상시킬 수 있으며 외장품에 요구되는 신뢰성도 향상시킬 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 금속 내외장재(100)의 표면처리 방법에 관한 또 다른 실시예들을 살펴본다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 금속 내외장재(100)의 표면처리 방법은, 상기 알루미늄 재질 층(200)을 형성하기 전에, 상기 금속 내외장재(100)의 표면에 PVD(Physical Vapor Deposition)법을 통하여 금속막 밀착층(210)을 형성할 수 있는데, 이러한 금속막 밀착층(210)을 통해 밀착력을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 금속막 밀착층(210)은 알루미늄으로 한정되지 않고 다양한 금속이 사용가능한데, 밀착층의 효과 및 가격 그리고 형성방법의 용이성을 고려할 경우, 캐소딕 아크법을 이용하여 크롬, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 등의 금속 또는 이 중 어느 두 가지 이상의 금속의 혼합으로 된 금속막 밀착층(210)을 형성하는 것이 효과적이며, 상기 금속막 밀착층(210)의 두께는 0.1~1㎛인 것이 바람직하다.

이러한 상기 금속막 밀착층(210)이 증착되어 형성되는 경우에 알루미늄 코팅층(300)의 형성은, 양극 산화 공정 전이라면, 상기 금속막 밀착층(210)의 증착을 포함하는 증착 공정 전후에 이루어질 수 있는데, 구체적으로 ① 도 3과 같이 상기 금속막 밀착층(210), 상기 알루미늄 재질 층(200)이 증착된 이후에 형성되거나, ② 도 4와 같이 상기 금속막 밀착층(210), 상기 알루미늄 재질 층(200)이 증착되기 전에 형성될 수 있다.

또한, 도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 금속 내외장재(100)의 표면처리 방법은, 상기 알루미늄 재질 층(200)을 화학양론 조성비 미안의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층으로 형성하는 경우에, 상기 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층 위에 알루미늄 금속막층(230)을 추가로 형성할 수도 있다.

이러한 알루미늄 금속막층(230)을 형성하는 이유는, PVD코팅법으로 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층(200)을 두껍게 코팅하는 것보다는 알루미늄 막(230)을 두껍게 형성하는 것이 보다 용이하기 때문이며, 이후의 양극산화 공정에서 피처리물의 요구되는 거의 모든 부위에서 화학양론 조성비 미만의 알루미늄 산화물, 질화물, 산질화물이 잔존하면 생산에 소요되는 시간이 줄고 공정의 재현성이 향상되기 때문이다.

한편, 화학양론 조성비 미만의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층(200) 위에 형성되는 알루미늄 금속막층(230)의 두께는 5~100㎛이면 효과를 볼 수 있으며, 상기 양극산화 단계에서 양극산화층의 두께는 요구되는 색상이 흑색에서 핑크에 이르기까지 두께가 증가하며 5~100㎛ 범위이면 원하는 모든 색상의 착색이 가능하였다.

이러한, 상기 알루미늄 금속막층(230)이 증착되어 형성되는 경우에 알루미늄 코팅층(300)의 형성은, 양극 산화 공정 전이라면, 상기 알루미늄 금속막층(230)의 증착을 포함하는 증착 공정 전후에 이루어질 수 있는데, 도 5 및 도 6을 참조하여 살펴보면 ① 도 5와 같이 상기 금속막 밀착층(210), 상기 화학양론 조성비 미안의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층(200) 및 상기 알루미늄 금속막층(230)이 증착된 이후에 형성되거나, ② 도 6과 같이 상기 금속막 밀착층(210), 상기 화학양론 조성비 미안의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층(200) 및 상기 알루미늄 금속막층(230)이 증착되기 전에 형성될 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 금속 내외장재(100)의 표면처리 방법에 대한 구체적이고 상세한 일 실시예를 살펴본다. 그러나, 본 발명의 범주가 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.

[실시예]

주석, 스텐레스, 마그네슘 등의 금속 내외장재의 표면을 버핑에 의하여 연마한 후, 유기용제와 초음파세척 장치를 이용하여 소재의 표면을 세척한다. 진공로에 소재를 장착한 후 알곤가스 이온충돌 또는 금속 이온충돌을 실시한다.

소재에 음의 DC전압, Pulsed DC 전압을 수십~수백볼트, 수~수십분 인가하면서 알곤가스를 투입하거나 캐소딕아크 방전을 유지하면서 표면을 세정함에 의하여 소재의 표면 불순물 및 산화막이 제거되어 이 후 형성되는 층의 밀착력을 증대시킬 수 있다.

금속막 밀착층과 화학양론 조성비 미만의 알루미늄 산화물, 질화물, 산질화물 그리고 알루미늄 금속막을 이온플레이팅법을 이용하여 코팅한다. 이때, 크롬, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 등의 금속 또는 이 중 어느 두 가지 이상의 금속의 혼합으로 된 금속막 밀착층은 이온플레이팅법 중에서 캐소딕아크법을 이용하면 용이하게 형성된다.

화학양론 조성비 미만의 알루미늄의 산화물, 질화물, 산질화물 층 형성 시, 알곤가스 분위기하에서 용해증발용 도가니에서 용해증발되는 알루미늄이 별도 설치된 이온화전극을 통과하면서 이온화된다. 이때 반응성 가스로 산소 혹은 질소 또는 이들의 혼합가스를 투입하면서 피처리물에 적절한 음의 DC전압 혹은 Pulsed DC전압을 수십~수백볼트 인가하여 상기 금속 내외장재의 표면에 화학양론 조성비 미만의 알루미늄의 산화물, 질화물, 산질화물을 형성시킨다. 한편, 알루미늄 금속막은 반응성 가스를 투입하지 않고 상기 공정을 진행하여 형성시킬 수 있다.

금속막 밀착층, 화학양론 미만의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층, 알루미늄 금속막을 이온플레이팅으로 코팅하면, 금속 내외장재의 표면 중 증착 지그가 고정되는 부위는 코팅되지 않는데, 이러한 부위에는 콜드스프레이법에 의해 알루미늄층을 형성(참고로, 이러한 콜드스프레이법에 의한 알루미늄층의 형성은, 금속 밀착층, 화학양론 미만의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층, 알루미늄 금속막의 증착 이전에, 증착 지그가 고정될 부위를 예측하여 미리 행해질 수도 있다)한다.

박막이 두꺼워지면 면조도가 나빠져 광택이 저하되므로 광택 있는 제품을 만들기 위하여 화학연마를 실시하고, 표면에 광택이 생기게 한다.

양극 산화는 통상의 황산, 수산, 크롬산 등 또는 이들의 혼합산 어느 것이나 사용할 수 있으며 요구되는 색상에 따라서 피막의 두께가 결정되며 5~100㎛로 형성시킨다. 양극산화 피막은 다공질층으로 형성되며, 이때 형성된 다공질층에 유기물착색, 무기물착색, 전해착색 등 염료착색 법으로 염료 등을 착색처리하고 최종적으로 수화봉공, 금속성 봉공, 유기물 봉공, 저온 봉공 등의 방법으로 기공을 막아주는 봉공 처리를 하여 흑색, 적색, 골드, 녹색, 청색, 핑크색 등의 미려하고 다양한 색상이 만들어지게 된다.

위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 : 금속 내외장재 200 : 알루미늄 재질 층
210 : 금속막 밀착층 230 : 알루미늄 금속막층
300 : 알루미늄 코팅 400 : 양극산화 피막층
500 : 봉공 처리

Claims (19)

1. ⅰ) 금속 내외장재 표면에 금속막 밀착층을 형성한 뒤에 알루미늄 재질 층을 증착하는 단계, ⅱ) 상기 금속 내외장재 표면에 형성된 알루미늄 재질 층을 양극산화시키는 단계, 및 ⅲ) 염료를 착색하고 봉공을 처리하는 단계를 포함하고,
   상기 i) 단계의 이전 또는 이후에, 콜드 스프레이법을 사용하여, 상기 금속 내외장재 표면 중 일부분을 알루미늄으로 코팅하며,
   상기 금속막 밀착층은, 크롬, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 알루미늄 합금 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 내외장재의 표면처리 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속 내외장재 표면 중 알루미늄이 코팅되는 일부분은, 공정 과정 중에 지그에 의해 고정되는 부위인 것을 특징으로 하는, 금속 내외장재의 표면처리 방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 알루미늄 재질 층은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금층인 것을 특징으로 하는, 금속 내외장재의 표면처리 방법.
   
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속 내외장재 표면 중 일부분을 알루미늄으로 코팅한 이후 및 상기 ii) 단계 이전에,
   제품의 광택도를 증가시키기 위하여 화학연마 또는 전해연마하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 내외장재의 표면처리 방법.
   
6. 삭제
7. ⅰ) 금속 내외장재 표면에 알루미늄 재질 층을 증착하는 단계, ⅱ) 상기 금속 내외장재 표면에 형성된 알루미늄 재질 층을 양극산화시키는 단계, 및 ⅲ) 염료를 착색하고 봉공을 처리하는 단계를 포함하고,
   상기 알루미늄 재질 층은, 화학양론 조성비 미만의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층이며,
   상기 ii)단계 이전에, 상기 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층 위에 알루미늄 금속막 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하고,
   상기 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층을 형성하기 이전 또는 상기 알루미늄 금속막층을 형성한 이후에, 콜드 스프레이법을 사용하여, 상기 금속 내외장재 표면 중 일부분을 알루미늄으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 금속 내외장재의 표면처리 방법.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 알루미늄 재질 층의 두께가 5~100㎛인 것을 특징으로 하는 금속 내외장재의 표면처리 방법.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속막 밀착층의 두께가 0.1~1㎛인 것을 특징으로 하는 금속 내외장재의 표면처리 방법.
   
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 알루미늄 금속막 층의 두께가 5~100㎛인 것을 특징으로 하는 금속 내외장재의 표면처리 방법.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 재질 층이 PVD(physical vapor deposition) 방식으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 금속 내외장재의 표면처리 방법.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 PVD(physical vapor deposition) 방식이 이온 플레이팅(ion plating) 방법인 것을 특징으로 하는 금속 내외장재의 표면처리 방법.
    
13. 금속 내외장재의 표면에 증착되고 양극산화처리된 알루미늄 재질 층; 및
    상기 금속 내외장재 표면 중 상기 알루미늄 재질 층이 증착되지 않는 일부분에 코팅되고 양극산화처리된 알루미늄 코팅층;
    을 포함하되,
    상기 알루미늄 코팅층은 콜드 스프레이법에 의해 코팅되고,
    상기 금속 내외장재와 상기 알루미늄 재질 층 사이에 크롬, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 알루미늄 합금 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어진 금속막 밀착층이 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 내외장재.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 알루미늄 코팅층은, 공정 과정 중 지그에 의해 고정되는 부위에 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 내외장재.
    
15. 삭제
16. 금속 내외장재의 표면에 증착되고 양극산화처리된 알루미늄 재질 층; 및
    상기 금속 내외장재 표면 중 상기 알루미늄 재질 층이 증착되지 않는 일부분에 코팅되고 양극산화처리된 알루미늄 코팅층;
    을 포함하되,
    상기 알루미늄 코팅층은 콜드 스프레이법에 의해 코팅되고,
    상기 알루미늄 재질 층은, 화학양론 조성비 미만의 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층이며,
    상기 알루미늄 산화물, 질화물 또는 산질화물 층 위에 형성된 알루미늄 금속막층;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 내외장재.
    
17. 삭제
18. 제 13 항에 있어서,
    상기 양극산화된 알루미늄 재질 층의 두께가 5~100㎛인 것을 특징으로 하는 금속 내외장재.
    
19. 제 13 항에 있어서,
    상기 금속막 밀착층의 두께가 0.1~1㎛인 것을 특징으로 하는 금속 내외장재.
    

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