KR101658273B1 - 금속 부재 및 그 제조방법 - Google Patents

금속 부재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

금속 기재 상에 피복층을 갖는 금속 부재에 있어서, 시각이나 촉각적 질감이 부분적으로 상이한 표면 영역을 구비하는 금속 부재 및 그 제조방법을 제공한다.
금속 기재(10)와, 이 금속 기재(10)의 표면에 형성된 피복층(20)을 구비하는 금속 부재(1)에 있어서, 피복층(20)은, 절연성을 갖는 재료로 이루어지는 절연층(21)을 갖는 영역과, 절연층(21)과는 상이한 질감을 갖고, 전착 도장 또는 전해 도금에 의해 형성된 전착층(22)을 갖는 영역을 구비한다. 이 금속 부재(1)는, 금속 기재(10)의 피복층(20)을 형성하는 영역의 전표면에 절연성을 갖는 재료로 이루어지는 절연층(21)을 형성하는 절연층 형성 공정과, 절연층(21)의 일부분을 제거함으로써 금속 기재(10)가 표면에 노출된 노출부(30)를 형성하는 제거 공정과, 노출부(30)에 절연층(21)과는 상이한 질감을 갖는 도료를 전착 도장 또는 전해 도금에 의해 도장함으로써 전착층(22)을 형성하는 전착층 형성 공정을 실시함으로써 용이하게 제조할 수 있다.

Description

금속 부재 및 그 제조방법{METAL MEMBER AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은, 금속 기재의 표면에 피복층을 구비하는 금속 부재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 특히, 표면 상에서 상이한 질감의 영역을 구비하는 금속 부재에 관한 것이다.
금속 기재의 표면에, 미세한 요철 가공을 실시함으로써 금속 질감을 높여, 휴대 전기기기류 등의 케이스에 이용되는 금속 부재가 알려져 있다.
금속 기재가 경합금으로 이루어지는 경우에는 활성도가 높기 때문에, 금속 기재면을 노출시키면 녹슬 우려가 있으므로, 그 표면 상에 내식성을 갖는 피복층을 형성하는 것이 필요해진다. 예컨대, 특허문헌 1에서는, 마그네슘 합금으로 이루어지는 기재의 표면에, 다이아몬드 커트 가공이나 헤어라인 가공을 실시하고, 그 위에, 투명한 수지로 이루어지는 피복층을 형성한 금속 부재가 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2009-120877호 공보
최근, 상기 케이스와 같은 금속 부재에 대하여, 금속 질감을 높여 고급스러움 등을 증가시킬 것이 요구되고 있다. 특허문헌 1에서는, 투명한 피복층을 통해, 헤어라인 가공 등의 요철 가공을 실시한 금속 기재의 표면을 가시화함으로써, 시각적으로 금속 질감을 높이고 있다. 그러나, 상기 금속 기재의 표면에 형성되는 피복층의 표면은 평활하기 때문에, 금속 기재에서의 요철 가공의 촉각적인 질감을 얻기는 어렵다. 즉, 시각적으로 요철의 질감을 얻었다 하더라도, 시각적 또한 촉각적으로 요철의 질감을 얻을 수는 없다.
피복층 표면의 촉각적 질감은, 금속 기재의 표면 질감에 상관없이 거의 공통되며, 부분적으로 상이한 질감의 피복층을 형성하는 것에 관해서는 검토되어 있지 않다. 또한, 시각적 질감에 관해서도, 피복층을 부분적으로 상이한 질감으로 하는 것에 관해서는 검토되어 있지 않다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적 중 하나는, 금속 기재 상에 피복층을 갖는 금속 부재에 있어서, 시각이나 촉각적 질감이 부분적으로 상이한 표면 영역을 구비하는 금속 부재를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 금속 부재의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 피복층의 형성 방법을 연구함으로써, 금속 기재 표면의 원하는 영역에 선택적으로 도장을 행하는 것을 가능하게 하여, 상기 목적을 달성한다.
피복층의 형성 방법으로서, 예컨대, 마스킹을 이용하여 행하는 방법을 생각할 수 있다. 먼저, 금속 기재 표면의 일부(원하는 영역)에 마스킹을 실시하고 도장을 행하여, 부분적으로 피복층을 형성한다. 다음으로, 상기 마스킹을 철거하고, 부분적으로 형성한 피복층에 마스킹을 실시하고, 앞서 행한 도장시에 이용한 도료와는 시각적·촉각적으로 상이한 도료로, 금속 기재 표면의 잔부에 도장을 행한다. 상기 방법에 의해, 금속 기재의 표면에서, 시각적·촉각적으로 상이한 질감을 갖는 피복층을 형성할 수 있다. 그러나, 마스킹 영역이 세부(細部)이면 작업을 행하기 어려워, 마스킹을 이용한 피복층의 형성은 많은 노력이 요구된다.
본 발명자들은 예의 연구한 결과, 금속 기재의 전표면에 절연성을 갖는 층을 형성한 후에, 이 층의 원하는 영역을 제거하여 금속 기재의 표면을 노출시키고, 노출시킨 상기 표면에 전착 도장 또는 전해 도금에 의해 층을 형성함으로써, 마스킹을 이용하지 않고 용이하게 시각적·촉각적으로 상이한 질감의 표면 영역을 구비하는 피복층을 형성할 수 있는 것을 발견했다. 본 발명은 이상의 지견에 기초하여 이루어진 것이다.
본 발명의 금속 부재는, 금속 기재와, 이 금속 기재의 표면에 형성된 피복층을 구비한다. 이 금속 부재에 있어서, 상기 피복층은, 절연성을 갖는 재료로 이루어지는 절연층을 갖는 영역과, 상기 절연층과는 상이한 질감을 갖고, 전착 도장 또는 전해 도금에 의해 형성된 전착층을 갖는 영역을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 질감은, 촉각적 질감이나 시각적 질감을 포함한다. 촉각적 질감 및 시각적 질감 중 한쪽만 상이한 표면 영역을 구비하는 금속 부재로 해도 좋고, 양쪽을 상이한 형태로 해도 좋다.
상기 구성에 의하면, 절연층과 전착층이 상이한 질감을 갖는 재료로 형성되어 있기 때문에, 금속 부재의 표면 상에서 상이한 질감의 영역을 구비할 수 있다.
상기 질감 중 촉각적 질감을 절연층과 전착층에서 상이하게 함으로써, 촉각에 의한 질감을 부분적으로 바꿀 수 있다. 예컨대, 피복층이 요철 형상을 갖는 표면 영역과 요철 형상이 없는 평활한 표면 영역을 구비함으로써, 이 요철의 유무에 따른 금속 광택을, 상기 요철의 촉각적 질감으로 얻을 수 있다. 상기 질감 중 시각적 질감을 절연층과 전착층에서 상이하게 함으로써, 시각에 의한 질감을 부분적으로 바꿀 수 있다. 예컨대, 피복층이, 그 일부에 윤기 제거된 영역을 구비하고, 타부에 투명한 영역을 구비함으로써, 윤기 제거된 영역에서 안정된 인상의 시각적 질감을 내면서, 투명한 영역을 통해 금속 기재의 표면을 가시화할 수 있어, 상기 금속 기재의 고급스러운 금속 질감을 현저히 시각적 질감으로 얻을 수 있다. 또한, 피복층이 전표면에 걸쳐 윤기 제거된 금속 질감을 갖는 경우, 이 윤기 제거의 정도를 절연층과 전착층에서 부분적으로 상이하게 함으로써, 색조의 농담이 부분적으로 바뀌어, 윤기 제거 정도의 차이를 시각적 질감으로서 얻을 수 있다.
본 발명에서는, 상기 절연층과 전착층의 질감을 촉각적 또한 시각적으로 서로 상이하게 함으로써, 촉각과 시각이 적합한 질감을 부분적으로 바꿀 수 있다. 예컨대, 피복층이, 그 일부에 윤기 제거된 금속 질감을 가지며 또한 요철 형상을 갖는 영역을 구비하는 경우, 상기 영역에서는, 상기 요철의 시각적 질감을 얻음과 함께, 상기 요철의 시각적 질감에 적합한 촉각적 질감도 동시에 얻을 수 있다. 또한, 피복층이, 그 밖의 부분에, 경면 가공이 실시된 금속 기재 상에 형성된 투명하고 평활한 영역을 구비하는 경우, 경면 가공된 광택감이 있는 금속 기재의 시각적인 금속 질감과, 그 경면 가공면에 적합한 평활한 피복층의 촉각적 질감을, 피복층을 통하면서도 동시에 얻을 수 있다. 즉, 피복층을 구비하는 금속 부재에 있어서, 시각적 질감과 촉각적 질감을 합치시킬 수 있다. 따라서, 피복층이 전표면에 걸쳐 평활했던 종래 기술과 같이, 요철의 질감을 시각적으로 얻었다 하더라도, 촉각적으로 얻을 수 없다고 하는 과제를 해결할 수 있다.
또한, 상기 구성에 의하면, 절연층과 전착층을 이색(異色) 재료로 형성한 경우, 시각적 질감을 상이하게 함으로써, 금속 부재 표면에 모양이나 문자 등의 가식(加飾)을 실시할 수 있다. 본 발명의 피복층은, 절연층과 전착층이 독립적으로 형성되므로, 양층을 독립된 색채로 형성할 수 있기 때문에, 색 불균일의 발생을 방지할 수 있다.
절연층은 절연성을 갖는 재료로 구성되어 있고, 전착층이 전착 도장 또는 전해 도금에 의해 형성되어 있기 때문에, 후술하는 본 발명의 금속 부재의 제조방법에 있어서, 금속 기재의 일부에 선택적으로 전착층을 형성할 수 있어, 마스킹을 이용하지 않고 용이하게 피복층을 형성할 수 있다.
본 발명의 금속 부재의 일형태로서, 상기 절연층 및 상기 전착 도장으로 이루어지는 전착층 중 적어도 한쪽은, 첨가제를 함유하는 수지로 이루어지는 것을 들 수 있다.
절연층과 전착층의 질감을 상이하게 하는 방법으로서, 층의 구성 재료로 첨가제를 함유하는 수지를 이용하면, 촉각적·시각적 질감을 부분적으로 용이하게 바꿀 수 있다. 특히, 첨가제에 의한 요철 형상을 갖는 표면 영역에서, 광택감을 갖는 금속 질감을 시각적으로 높이기 위해서는, 첨가제로서 금속 재질을 이용하면 되고, Al 등을 들 수 있다. 금속 재질 이외에, 운모를 이용하는 것에 의해서도 금속 질감을 높일 수 있다. 이 첨가제의 형상은, 섬유 형상이나 편평한 형상, 입자상의 것을 들 수 있다. 또한, 윤기 제거된 금속 질감을 시각적으로 높이기 위해서는, 첨가제로서, SiO2나 폴리머 입자 등을 이용할 수 있고, 특히, 촉각적 질감을 보다 높이고 싶은 경우, 투명한 것을 이용하면 된다. 광택감을 갖는 금속 질감과 윤기 제거된 금속 질감을 겸비한 질감을 촉각적·시각적으로 높이기 위해서는, 상기 Al 등의 금속 첨가제와 SiO2 등의 첨가제를 혼련하면 된다. 그 외에, 금속 첨가제를 함유하는 수지층 상에, SiO2 등의 첨가제를 함유하는 투명한 수지층을 적층해도 좋다. 이 첨가제의 크기나 첨가량을 조정함으로써, 상기 촉각적 질감이나 시각적 질감의 정도를 바꿀 수 있다.
본 발명의 금속 부재의 일형태로서, 상기 금속 기재는, 그 표면의 일부분에 경면 가공이 실시된 표면 가공부를 구비하고, 상기 절연층 및 상기 전착 도장으로 이루어지는 전착층 중 한쪽은, 이 표면 가공부 상에 형성된 투명한 수지로 이루어지고, 상기 절연층 및 상기 전착 도장으로 이루어지는 전착층 중 다른 쪽은, 첨가제를 함유하는 수지로 이루어지는 것을 들 수 있다.
금속 부재의 촉각적 질감은, 금속 기재의 표면 질감에 상관없이, 피복층의 표면 성상에 의존한다. 한편, 금속 부재의 시각적 질감은, 피복층 표면의 시각적 질감에 의존하는 경우도 있고 금속 기재 표면의 시각적 질감에 의존하는 경우도 있다. 금속 기재 표면의 일부분에 경면 가공이 실시된 표면 가공부를 형성함으로써, 금속 기재의 광택감과 평활성이 풍부한 금속 질감을 높일 수 있다. 그리고, 절연층 및 전착층 중 한쪽이, 이 표면 가공부 상에 형성된 투명한 수지로 이루어지면, 이 투명한 층을 통해 표면 가공부의 상기 금속 질감을 가시화할 수 있다. 이 투명한 층은, 유색 투명해도 좋지만, 무색 투명하면, 금속 기재의 지금(地金) 자체의 색조를 느끼기 쉬울 것으로 생각된다. 또, 투명이란, 금속 기재를 육안으로 확인할 수 있을 정도의 투과율을 피복층이 구비하는 것을 말하며, 반투명도 포함한다. 이 투명한 층의 표면은, 통상, 평활하기 때문에, 금속 부재의 표면으로부터 이 영역을 보면, 시각적으로 평활한 질감을 얻음과 함께, 촉각적으로 평활한 질감도 동시에 얻을 수 있다. 한편, 절연층 및 전착층 중 다른 쪽이, 첨가제를 함유하는 수지로 이루어지면, 이 첨가제에 의한 요철을 촉각적 또한 시각적으로 윤기 제거된 금속 질감으로서 얻을 수 있다. 이 구성에 의하면, 절연층과 전착층은 상이한 질감을 가지며, 또한 각각의 층에는 촉각과 시각이 적합한 금속 질감을 부여할 수 있다.
본 발명의 금속 부재의 일형태로서, 상기 절연층과 상기 전착 도장으로 이루어지는 전착층은, 색이 상이한 것을 들 수 있다.
절연층과 전착층을 이색(異色) 재료로 형성한 경우, 양층의 상기 색이 상이함으로써, 금속 부재 표면에 모양이나 문자 등의 가식을 실시할 수 있다. 여기서 말하는 「색이 상이하다」란, 유색의 경우는 물론, 무색의 경우도 포함한다. 무색의 경우, 투명과 불투명, 투명과 반투명 등을 들 수 있다.
본 발명의 금속 부재의 일형태로서, 상기 금속 기재는, 마그네슘 합금으로 이루어지는 것을 들 수 있다.
마그네슘 합금은, 경량이고 비강도(specific strength)가 높기 때문에, 휴대 전기기기류 등의 케이스에 적합하게 이용할 수 있다. 특히, Al을 함유하는 Mg-Al계 합금은, 내식성이 우수한 데다가, 강도, 내소성변형성과 같은 기계적 특성도 우수하다. 특히, Al을 2.5∼9.5 질량% 함유하는 것이 바람직하다. 상기 함유량의 Mg-Al계 합금의 대표적인 조성으로서, ASTM 규격의 AZ31, AZ61, AM60, AZ91 합금을 들 수 있다.
상술한 본 발명의 금속 부재는, 이하의 제조방법에 의해 용이하게 제조할 수 있다. 본 발명의 금속 부재의 제조방법은, 다음의 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
절연층 형성 공정 : 금속 기재의 피복층을 형성하는 영역의 전표면에, 절연성을 갖는 재료로 이루어지는 절연층을 형성한다.
제거 공정 : 상기 절연층의 일부분을 제거함으로써, 금속 기재가 표면에 노출된 노출부를 형성한다.
전착층 형성 공정 : 상기 노출부에, 상기 절연층과는 상이한 질감을 갖는 도료를 전착 도장 또는 전해 도금에 의해 도장함으로써, 전착층을 형성한다.
상기 공정을 행함으로써, 금속 기재의 표면에, 상기 절연층과 상기 전착층을 구비한 피복층이 형성된다. 상기 구성에 의하면, 전착층 형성 공정에서 이용하는 형성 방법으로서, 전착 도장과 전해 도금은, 금속 기재의 일부에 형성된 노출부에만 선택적으로 전착층을 형성할 수 있기 때문에, 마스킹을 이용하지 않고 용이하게 시각적·촉각적으로 상이한 질감의 표면 영역을 구비하는 피복층을 형성할 수 있다.
본 발명의 금속 부재의 제조방법의 일형태로서, 상기 제거 공정은, 레이저를 절연층에 조사하여 행하는 것을 들 수 있다.
절연층의 일부분을 제거하는 방법으로서, 레이저 조사를 이용함으로써, 절연층의 제거 영역이 세부이거나 모서리부여도, 그 원하는 제거 영역을 깨끗히 제거할 수 있다.
본 발명의 금속 부재는, 절연층과 전착층이 상이한 질감을 갖는 재료로 형성되어 있기 때문에, 금속 부재의 표면 상에서 상이한 질감의 영역을 구비할 수 있다. 특히, 이 질감 중 촉각적 또한 시각적 질감을 상이하게 하며, 또한 각각의 영역에서, 촉각과 시각이 적합한 금속 질감으로 함으로써, 금속 질감을 효과적으로 높일 수 있다.
본 발명의 금속 부재의 제조방법은, 금속 기재의 표면의 원하는 영역에 선택적으로 도장을 행할 수 있어, 마스킹을 이용하지 않고 용이하게 시각적·촉각적으로 상이한 질감의 표면 영역을 구비하는 피복층을 형성할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 금속 부재의 제조방법의 설명도이다.
이하, 본 발명의 금속 부재의 실시형태를 설명한다.
≪금속 부재≫
본 발명의 금속 부재는, 금속 기재와, 이 금속 기재의 표면에 형성된 피복층을 구비한다.
[금속 기재]
본 발명의 금속 부재를 구성하는 금속 기재로는, 경합금이 적합하고, 마그네슘 합금이나 알루미늄 합금을 들 수 있다. 특히, 마그네슘 합금은, 강도가 우수하여 바람직하고, Al, Zn, Mn, Si, Ca, Be, Sr, Y, Cu, Ag, Sn, Au, Ni, Li, Zr, Ce 및 희토류 원소(Y, Ce을 제외함)로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 합계 2.5 질량% 이상 함유하고, 잔부가 Mg 및 불가피적 불순물로 이루어지는 합금을 들 수 있다.
특히, Al을 함유하는 Mg-Al계 합금은, 내식성이 우수한데다가, 강도, 내소성변형성과 같은 기계적 특성도 우수하고, Al의 함유량이 많을수록, 이들 효과가 높은 경향이 있다. 따라서, Al의 함유량은, 4.5 질량% 이상, 특히 7 질량% 이상이 바람직하다. 다만, Al의 함유량이 12 질량%를 초과하면 소성 가공성의 저하를 초래한다는 점에서, 상한은 12 질량%, 특히 11 질량%가 바람직하다. 또한, 상기 열거한 원소 중, Al 이외의 원소를 포함하는 경우, 그 함유량은, 합계로 0.01 질량% 이상 10 질량% 이하, 특히 0.1 질량% 이상 5 질량% 이하가 바람직하다. 불순물은, 예컨대 Fe 등을 들 수 있다. 희토류 원소의 함유량은 0.1 질량% 이상이 바람직하고, 특히, Y의 함유량은 0.5 질량% 이상이 바람직하다.
보다 구체적인 조성으로서, Mg-Al계 합금은, 예컨대, ASTM 규격에서의 AZ계 합금(Mg-Al-Zn계 합금, Zn : 0.2 질량%∼1.5 질량%), AM계 합금(Mg-Al-Mn계 합금, Mn : 0.15 질량%∼0.5 질량%), Mg-Al-RE(희토류 원소)계 합금, AX계 합금(Mg-Al-Ca계 합금, Ca : 0.2 질량%∼6.0 질량%), AJ계 합금(Mg-Al-Sr계 합금, Sr : 0.2 질량%∼7.0 질량%) 등을 들 수 있다. 특히, Al을 7.3 질량% 이상 12 질량% 이하 함유하는 형태, 보다 구체적으로는 Al을 8.3 질량%∼9.5 질량%, Zn을 0.5 질량%∼1.5 질량% 함유하는 Mg-Al계 합금, 대표적으로는 AZ91 합금은, 강도가 우수한 데다가 내식성도 우수하여 바람직하다.
금속 기재는, 대표적으로는, 주조재를 압연한 압연재, 이 압연재에 열처리나 레벨러 가공, 연마 가공 등을 더 실시한 가공재, 이들 압연재나 가공재에 프레스 가공이나 굽힘 가공, 단조 가공과 같은 소성 가공을 더 실시한 소성 가공재를 들 수 있다. 압연이나 프레스 가공 등의 소성 가공이 실시된 금속 기재는, 결정립경이 미세하고, 강도와 같은 기계적 특성이 주조재보다 우수할 뿐만 아니라, 수축공(shrinkage cavity)이나 공극과 같은 내부 결함이나 표면 결함이 적어, 양호한 표면 성상을 갖는다. 또한, 압연재는, 주조재에 비해 표면 결함이 적다는 점에서, 피복층의 형성 전에, 결함의 퍼티 매립(결함 보정)을 저감시킬 수 있거나, 혹은 행하지 않아도 되고, 또한, 결함 보정의 불충분으로 인한 불량품의 발생을 저감시킬 수 있기 때문에, 제품 수율의 향상에 기여할 수 있다.
[피복층]
피복층은, 절연성을 갖는 재료로 이루어지는 절연층을 갖는 영역과, 이 절연층과는 상이한 질감을 갖고, 전착 도장 또는 전해 도금에 의해 형성된 전착층을 갖는 영역을 구비한다.
(절연층)
절연층은, 후술하는 전착층의 형성 조건을 견딜 수 있는 재료로 이루어진다. 전착층은, 전착 도장 또는 전해 도금에 의해 형성되기 때문에, 절연층은, 내알칼리성, 내열성(바람직하게는 160℃ 이상, 보다 바람직하게는 180℃ 이상), 및 절연성을 갖는 재료로 이루어진다. 절연층의 구성 재료로는, 예컨대, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지 등을 들 수 있다. 절연층은, 원하는 용도에 따라, 색(유색이거나 무색, 투명이거나 불투명 등), 두께, 디자인 등을 적절하게 선택할 수 있다.
절연층은, 그 층의 구성 재료에 첨가제를 함유하는 것을 들 수 있다. 첨가제를 함유함으로써, 층의 촉각적·시각적 질감을 용이하게 조정할 수 있다. 첨가제로는, 원하는 질감을 얻을 수 있는 것이면 특별히 상관없고, 도전성의 것이어도 좋고 비도전성의 것이어도 좋다. 이 첨가제의 크기나 첨가량을 조정함으로써, 촉각적 질감이나 시각적 질감의 정도를 바꿀 수 있다. 특히, 첨가제에 의한 요철 형상을 갖는 표면 영역에서, 광택감을 갖는 금속 질감으로 하기 위해서는, 첨가제로서 금속 재질의 것을 이용하면 되고, Al 등을 들 수 있다. 또한, 윤기 제거된 금속 질감을 시각적으로 높이기 위해서는, 첨가제로서, SiO2나 폴리머 입자 등을 이용할 수 있고, 특히, 촉각적 질감을 보다 높이고 싶은 경우, 투명한 것을 이용하면 된다. 이들 첨가제의 형상은, 섬유 형상이나 편평한 형상, 입자상의 것을 들 수 있고, 그 크기는, 예컨대, Al의 경우 입자상으로 평균 입경 0.5∼50 ㎛, SiO2의 경우 입자상으로 평균 입경 0.2∼50 ㎛가 바람직하다. 또한, 첨가량은, 예컨대, Al의 경우 절연층 중에 1∼30 vol%, SiO2의 경우 절연층 중에 0.5∼30 vol%의 비율로 하는 것이 바람직하다.
절연층은, 금속 기재측에, 방식성을 갖는 방식층을 구비하는 것을 들 수 있다. 이 방식층은, 화성 처리 등의 방식 처리에 의해 형성할 수 있다. 방식층을 형성함으로써, 절연층과 금속 기재의 밀착성을 높일 수 있다. 또한, 절연층은, 방식층 이외의 층을 형성하여 다층 구조로 해도 상관없다.
(전착층)
전착층은, 상기 절연층과는 상이한 질감을 갖는 재료로 이루어진다. 이 질감은, 촉각적 질감이나 시각적 질감을 포함하고, 촉각적 질감 및 시각적 질감 중 한쪽만 상이해도 좋고, 양쪽이 상이해도 좋다. 전착층의 구성 재료로는, 예컨대, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지 등을 들 수 있다. 전착층은, 원하는 용도에 따라, 색(유색이거나 무색, 투명이거나 불투명 등), 두께, 디자인 등을 적절하게 선택할 수 있다.
전착층도, 절연층과 마찬가지로, 그 층의 구성 재료에 첨가제를 함유하는 것을 들 수 있다. 또한, 전착층도, 금속 기재측에, 방식성을 갖는 방식층을 구비하는 것을 들 수 있다.
전착층은, 전착 도장 또는 전해 도금에 의해 형성된다. 이 형성 방법에 관해서는 이후에 상세히 서술한다.
≪금속 부재의 제조방법≫
상술한 본 발명의 금속 부재는, 이하의 절연층 형성 공정과, 제거 공정과, 전착층 형성 공정을 실시함으로써, 용이하게 제조할 수 있다. 이하, 각 공정마다 제조방법을 도 1에 기초하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 금속 부재의 단면의 일면을 확대하여 도시한 도면이다.
[절연층 형성 공정]
절연층 형성 공정은, 금속 기재(10)의 전표면에, 절연성을 갖는 재료로 이루어지는 절연층(21)을 형성한다. 절연층(21)의 형성 방법에는, 분무 도장, 전착 도장, 정전 도장 등, 종래 공지된 여러가지 방법을 채용할 수 있다.
[제거 공정]
제거 공정은, 절연층(21)의 일부분을 제거함으로써, 금속 기재(10)가 표면에 노출된 노출부(30)를 형성한다. 절연층(21)의 일부분의 제거 방법으로는, 화학적, 물리적 모든 방법을 채용할 수 있다. 화학적인 제거 방법으로는, 예컨대, 고온의 알칼리(열 알칼리) 수용액을 이용하여 행하는 방법을 들 수 있다. 이 경우, 열 알칼리 수용액에 제거 영역을 침지함으로써 제거하기 때문에, 제거 영역이 세부인 경우 등, 제거하지 않는 영역에 마스킹이 필요한 경우가 있다. 물리적인 제거 방법으로는, 예컨대, 다이아몬드 커트 가공, 레이저 조사 가공, 샌드 블라스트 가공 등을 들 수 있다. 특히, 레이저 조사는, 제거 영역이 세부이거나 모서리부인 경우, 그 제거 영역을 깨끗히 제거할 수 있어 바람직하다. 상기 방법으로 절연층(21)의 일부분을 제거할 수 있는데, 여기서 말하는 일부분이란, 연속적인 영역도 단속적인 영역도 포함한다. 도 1에 있어서는, 금속 기재(10)의 모서리부에 위치하는 절연층을 제거하고 있다.
[전착층 형성 공정]
전착층 형성 공정은, 노출부(30)에, 절연층(21)과는 상이한 질감을 갖는 도료를 전착 도장 또는 전해 도금에 의해 도장함으로써, 전착층(22)을 형성한다. 전착층(22)은, 노출부(30)에 도통하여 도료를 도장하기 때문에, 마스킹을 이용하지 않고 용이하게 형성할 수 있으며, 또한 금속 기재(10)의 일부에 선택적으로 형성할 수 있다. 상기 3개의 공정을 실시함으로써, 금속 기재(10)의 표면에 절연층(21)과 전착층(22)으로 이루어지는 피복층(20)을 구비하는 금속 부재(1)를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 금속 부재의 실시형태를 보다 구체적으로 설명한다.
≪실시형태 1≫
실시형태 1에서는, 표면 상에서 촉각적 또한 시각적으로 상이한 영역을 구비하며, 또한 각 영역에서, 촉각과 시각이 적합한 금속 질감을 구비하는 금속 부재의 예를 나타낸다.
먼저, 마그네슘 합금으로 이루어지는 금속 기재의 전표면에, 무색 투명한 에폭시 수지를 밑칠하고, 그 위에 Al(평균 입경 10 ㎛)과 SiO2(평균 입경 2 ㎛)의 첨가제를 1 : 1의 비율로 함유한 무색 투명한 아크릴 수지를 형성한 2층으로 이루어지는 절연층을 형성한다. 이 형성 방법은 특별히 상관없다. 절연층의 일부분, 여기서는 모서리부에 다이아몬드 커트 가공을 실시하고, 금속 기재의 표면이 노출된 노출부에 표면 가공부를 형성한다. 이 표면 가공부는, 경면 가공되어, 광택감과 평활성을 겸비한 표면을 갖는다. 이 노출부에 무색 투명한 아크릴 수지를 전착 도장에 의해 도장하여 전착층을 형성한다.
상기 방법에 의하면, 전착층이, 경면 가공이 실시된 표면 가공부 상에 형성된 투명한 수지로 이루어지기 때문에, 이 투명한 수지를 통해 표면 가공부의 광택감이 있는 금속 질감을 가시화할 수 있고, 금속 부재의 모서리부의 금속 질감을 현저히 높일 수 있다. 또한, 이 투명한 수지는 평활하기 때문에, 전착층은, 시각적 또한 촉각적으로 상기 경면 가공부에 적합한 평활한 질감을 얻을 수 있다. 한편, 절연층은, Al과 SiO2의 첨가제를 함유한 수지로 이루어지기 때문에, 광택감을 갖는 금속 질감과 윤기 제거된 금속 질감을 겸비한 질감을 얻을 수 있다. 또한, 시각적으로 이 첨가제의 요철의 질감(윤기 제거된 금속 질감)을 얻음과 함께, 요철의 촉각적인 질감도 동시에 얻을 수 있다. 즉, 본 예의 금속 부재는, 표면 상에 촉각적 또한 시각적으로 상이한 영역을 구비하며, 또한 각 영역에서, 이 촉각과 시각이 적합한 금속 질감을 가짐으로써, 원하는 영역의 금속 질감을 현저히 높일 수 있다.
≪실시형태 2≫
실시형태 2에서는, 전표면에 걸쳐 시각적 질감은 거의 동일하지만, 촉각적 질감이 부분적으로 상이한 영역을 구비하는 금속 부재의 예를 나타낸다. 절연층 및 전착층의 쌍방의 구성 재료에, 투명한 SiO2(평균 입경 1 ㎛)의 첨가제를 함유한 무색 투명한 아크릴 수지를 이용한다. 이 때, 절연층과 전착층의 첨가제의 함유량을 상이하게 한다. 예컨대, 절연층의 첨가제의 함유량을 전착층의 첨가제의 함유량보다 많게 한다. 첨가제의 함유량이 많으면 요철 정도가 많아지기 때문에, 전착층과 절연층은 촉각적으로 질감을 상이하게 할 수 있다. 본 예에서는, 제거 공정에서, 절연층의 제거 방법은, 그 제거에 수반하여, 노출부의 금속 기재의 표면 성상에 변화를 실질적으로 미치지 않는 방법으로 행함으로써, 금속 기재의 표면은, 전표면에 걸쳐 시각적으로 동일한 금속 질감을 갖고 있다. 따라서, 무색 투명한 수지로 피복층을 구성하고 있음으로써, 금속 기재의 표면을 가시화할 수 있기 때문에, 본 발명의 금속 부재는, 시각적 질감이 거의 동일하다. 즉, 본 예의 금속 부재의 촉각적 질감은, 피복층의 표면 성상에 의존하고 있고, 금속 부재의 시각적 질감은, 금속 기재의 표면의 시각적 질감에 의존하고 있다. 본 예의 금속 부재는, 표면 상에 촉각적으로 상이한 질감을 부여할 수 있다.
≪실시형태 3≫
실시형태 3에서는, 표면에 문자나 모양을 가식한 금속 부재의 예를 나타낸다. 절연층 및 전착층의 쌍방의 구성 재료로, 불투명하고 유색인 수지를 이용한다. 절연층과 전착층의 색은 이색이다. 예컨대, 절연층 형성 공정에서, 금속 기재의 전표면에, 흑색의 수지로 이루어지는 절연층을 형성한다. 절연층의 일부분, 여기서는, 원하는 문자나 모양의 형상으로 레이저를 조사하여, 금속 기재의 표면이 노출된 노출부를 형성한다. 이 노출부에 적색의 수지를 전착 도장에 의해 도장하여 전착층을 형성한다. 상기 방법에 의하면, 전착층과 절연층은 시각적 질감을 상이하게 함으로써, 흑색 배경 중에 적색으로 문자나 모양을 그릴 수 있어, 상품 가치를 높일 수 있다. 여기서, 레이저를 이용함으로써, 절연층의 세부(細部)의 제거를 용이하게 할 수 있기 때문에, 문자나 모양의 윤곽을 명확히 그릴 수 있다. 본 예의 경우에도, 실시형태 2와 마찬가지로, 절연층의 제거 방법은, 그 제거에 수반하여, 노출부의 금속 기재의 표면 성상에 변화를 미치는 방법이어도 좋고, 표면 성상에 변화를 실질적으로 미치지 않는 방법이어도 좋다. 그 이유는, 본 예의 금속 부재의 시각적 질감도 피복층의 표면의 시각적 질감에 의존하고 있기 때문이다.
본 예에서는, 절연층과 전착층의 구성 재료를 이색으로 함으로써 시각적 질감만을 상이하게 하는 경우에 주목했지만, 유색의 수지 중에 첨가제를 함유함으로써, 시각적 질감을 상이하게 함과 동시에, 촉각적 질감도 상이하게 할 수도 있다.
≪실시형태 4≫
실시형태 4에서는, 요철 형상을 갖는 표면 영역에서, 광택감을 갖는 금속 질감을 시각적으로 구비하는 금속 부재로서, 이 광택 정도가 부분적으로 상이한 영역을 구비하는 금속 부재의 예를 나타낸다. 절연층 및 전착층의 쌍방의 구성 재료로, Al의 첨가제(평균 입경 10 ㎛)를 함유한 무색 투명한 아크릴 수지를 이용한다. 이 때, 절연층과 전착층의 첨가제의 함유량을 상이하게 한다. 예컨대, 절연층의 첨가제의 함유량을 전착층의 첨가제의 함유량보다 많게 한다. 첨가제의 함유량이 많으면 광택감의 금속 질감의 색조가 짙어지기 때문에, 전착층과 절연층은 시각적으로 광택감의 색조의 농담을 상이하게 할 수 있다. 또한, 첨가제의 함유량이 많으면 요철 정도도 많아지기 때문에, 전착층과 절연층은 촉각적으로도 상이하게 할 수 있다. 본 예에서는, 제거 공정에서, 절연층의 제거 방법은, 그 제거에 수반하여, 노출부의 금속 기재의 표면 성상에 변화를 미치는 방법이어도 좋고, 표면 성상에 변화를 실질적으로 미치지 않는 방법이어도 좋다. 이것은, 본 예의 금속 부재의 촉각적 질감 및 시각적 질감이, 모두 피복층의 표면의 촉각적 질감과 시각적 질감에 의존하고 있기 때문이다. 본 예의 금속 부재는, 표면 상에 촉각적 또한 시각적으로 상이한 질감을 부여할 수 있다.
≪시험예≫
AZ91 상당재의 마그네슘 합금으로 이루어지는 금속 기재와, 이 금속 기재의 표면에 형성된 피복층을 구비하는 금속 부재를 제작하고, 외관에 관해 조사했다.
(시료 1)
먼저, 금속 기재(크기 : 약 90 mm×60 mm×3 mm)의 전표면에, 화성 처리를 실시하고, 그 위에 프라이머층(두께 10 ㎛)으로서 에폭시 수지를 분무 도장을 이용하여 형성하고, 또한 그 위에 Al(평균 입경 10 ㎛)과 SiO2(평균 입경 1 ㎛)의 첨가제를 1 : 1의 비율로 함유한 아크릴 수지를 분무 도장하여 절연층(두께 15 ㎛)을 형성했다. 즉, 이 절연층은 다층 구조로 되어 있다.
다음으로, 상기 절연층의 일부로서, 모서리부에 다이아몬드 커트 가공을 실시하여 모따기하여, 금속 기재가 표면에 노출된 노출부를 형성한다.
그리고, 상기 노출부에, 투명한 아크릴 수지를 전착 도장하여 전착층(두께 15 ㎛)을 형성했다. 이상과 같이 하여 제작한 금속 부재(금속 기재 상에, 절연층과 전착층으로 이루어지는 피복층을 가짐)를 시료 1로 했다.
(시료 2)
먼저, 시료 1과 동일한 금속 기재의 전표면에, 샌드 블라스트 가공을 실시하여 요철 형상을 형성했다. 다음으로, 표면에 요철 형상을 가진 금속 기재의 모서리부에 다이아몬드 커트 가공을 실시하여 모따기했다. 그리고, 금속 기재의 전표면에, 투명한 아크릴 실리콘 수지를 분무 도장하여 피복층(두께 15 ㎛)을 형성했다. 이상과 같이 하여 제작한 금속 부재를 시료 2로 했다.
(시료 3)
먼저, 시료 1과 동일한 금속 기재의 전표면에, 샌드 블라스트 가공을 실시하여 요철 형상을 형성했다. 다음으로, 표면에 요철 형상을 가진 금속 기재의 모서리부에 다이아몬드 커트 가공을 실시했다. 그리고, 금속 기재의 전표면에, 투명한 SiO2(평균 입경 1 ㎛)의 첨가제를 3 vol% 포함하는 아크릴계 수지를 전착 도장하여 피복층(두께 15 ㎛)을 형성했다. 이상과 같이 하여 제작한 금속 부재를 시료 3으로 했다.
(평가)
시료 1은, 시각적 질감에 관련하여, 금속 부재의 모서리부 이외에는 광택감을 갖는 금속 질감과 윤기 제거된 금속 질감을 겸비한 질감을 갖고 있고, 모따기된 모서리부만 광택감과 평활성이 현저한 금속 질감을 갖고 있었다. 그리고, 촉각적 질감에 관련해서는, 금속 부재의 모서리부 이외에는 절연층의 구성 재료의 첨가제에 의한 요철의 질감을 갖고 있고, 모따기된 모서리부는 평활한 질감을 갖고 있었다. 즉, 시료 1의 금속 부재는, 모따기된 모서리부와 모서리부 이외의 영역에서 상이한 질감을 가지며, 또한 각 영역에는 시각과 촉각이 적합한 금속 질감을 갖고 있었다. 한편, 시료 2와 시료 3은, 금속 기재의 표면이 피복층에 의해 균일하게 평활해져 있기 때문에, 금속 부재의 표면 상에서, 상이한 질감의 영역을 얻을 수 없었다. 또한, 시료 2에서는, 투명한 피복층을 통해 요철 형상을 가진 금속 기재의 지금(地金)을 가시화함으로써, 상기 금속 기재의 요철 형상을 시각적으로 얻었지만, 촉각적으로는 평활하여, 시각과 촉각이 적합한 금속 질감을 얻을 수 없었다. 시료 3에서는, 피복층을 균일하게 요철 형상을 가진 층으로 형성함으로써, 시각적 또한 촉각적으로 윤기 제거된 금속 질감을 얻었지만, 금속 부재의 전면(全面)이 동일하기 때문에, 금속 기재의 지금의 금속 질감을 얻을 수 없었다.
이상의 결과로부터, 본 발명의 금속 부재는, 금속 기재 상에 피복층을 갖는 금속 부재에 있어서, 시각이나 촉각적 질감이 부분적으로 상이한 표면 영역을 구비하고, 또한 이들 각각의 영역을 시각과 촉각적 질감이 적합한 금속 질감으로 함으로써, 고급스러움을 가져 금속 질감이 매우 높고, 상품 가치가 우수한 것을 알 수 있었다.
또, 상술한 실시형태는, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 적절하게 변경하는 것이 가능하며, 본 발명의 범위는 상술한 구성에 한정되지 않는다.
산업상 이용 가능성
본 발명의 금속 부재는, 휴대 전기기기류 등의 케이스에 적합하게 이용 가능하다. 또한, 본 발명의 금속 부재의 제조방법은, 상기 본 발명의 금속 부재의 제조에 적합하게 이용할 수 있다.
1 : 금속 부재
10 : 금속 기재
20 : 피복층
21 : 절연층, 22 : 전착층
30 : 노출부

Claims (10)

  1. 금속 기재와, 이 금속 기재의 표면에 형성된 피복층을 구비하는 금속 부재로서,
    상기 피복층은,
    절연성을 갖는 재료로 이루어지는 절연층을 갖는 영역과,
    상기 절연층과는 상이한 질감을 갖는 도료를 이용하여 형성되고, 전착 도장 또는 전해 도금에 의해 형성된 전착층을 갖는 영역을 구비하고,
    상기 절연층은 Al 및 SiO2의 첨가제를 1:1의 비율로 함유하고, Al은 평균 입경이 0.5~50 ㎛인 입자상이고, SiO2는 평균 입경이 0.2~50 ㎛인 입자상이며, Al의 첨가량은 절연층의 1~30 vol%이고, SiO2의 첨가량은 절연층의 0.5~30 vol%인 것을 특징으로 하는 금속 부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 질감은, 촉각적 질감을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 질감은, 시각적 질감을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 부재.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 기재는, 그 표면의 일부분에 경면 가공이 실시된 표면 가공부를 구비하고,
    상기 전착 도장으로 이루어지는 전착층은, 이 표면 가공부 상에 형성된 투명한 수지로 이루어지고,
    상기 절연층은, 상기 첨가제를 함유하는 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 부재.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절연층과 상기 전착 도장으로 이루어지는 전착층은, 색이 상이한 것을 특징으로 하는 금속 부재.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 기재는, 마그네슘 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 부재.
  8. 제7항에 있어서, 상기 마그네슘 합금은, 첨가 원소로서, Al을 2.5∼9.5 질량% 함유하는 것을 특징으로 하는 금속 부재.
  9. 금속 기재의 표면에 피복층을 형성하는 금속 부재의 제조방법으로서,
    상기 금속 기재의 피복층을 형성하는 영역의 전표면에, 절연성을 갖는 재료로 이루어지는 절연층을 형성하는 절연층 형성 공정과,
    상기 절연층의 일부분을 제거함으로써, 금속 기재가 표면에 노출된 노출부를 형성하는 제거 공정과,
    상기 노출부에, 상기 절연층과는 상이한 질감을 갖는 도료를 전착 도장 또는 전해 도금에 의해 도장함으로써, 전착층을 형성하는 전착층 형성 공정
    을 포함하고,
    상기 피복층은, 상기 절연층과 상기 전착층을 구비하고,
    상기 절연층은 Al 및 SiO2의 첨가제를 1:1의 비율로 함유하고, Al은 평균 입경이 0.5~50 ㎛인 입자상이고, SiO2는 평균 입경이 0.2~50 ㎛인 입자상이며, Al의 첨가량은 절연층의 1~30 vol%이고, SiO2의 첨가량은 절연층의 0.5~30 vol%인 것을 특징으로 하는 금속 부재의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제거 공정은, 레이저를 상기 절연층에 조사하여 행하는 것을 특징으로 하는 금속 부재의 제조방법.
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