KR101724813B1 - 레이저 클래딩 표면 처리 - Google Patents

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KR101724813B1
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루시 이. 브로닝
조세프 씨. 풀리
크리스토퍼 디. 프레스트
스티븐 피. 자데스키
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애플 인크.
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Abstract

금속 인클로저는 레이저 클래딩 공정을 사용하여 클래딩 재료로 코팅된 표면 영역을 갖는다. 금속 인클로저는 전자 디바이스 하우징의 적어도 일부분을 형성할 수 있다. 인클로저의 하나 이상의 표면의 전부 또는 일부가 클래딩 재료로 코팅될 수 있다. 클래딩 재료의 코팅은 인클로저의 선택적 영역에서 상이한 구조적 특성을 제공하기 위해 이들 영역에서 변화될 수 있다. 클래딩 재료의 코팅은 심미적 외관에 있어서의 대조를 제공하기 위해 선택적 영역에서 변화될 수 있다.

Description

레이저 클래딩 표면 처리{LASER CLADDING SURFACE TREATMENTS}
본 발명은 금속 물품의 표면을 위한 처리 및 처리된 표면을 갖는 물품에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 금속 인클로저(metal enclosure)의 하나 이상의 표면의 전부 또는 일부를 클래딩 재료로 코팅하기 위해 레이저 클래딩 처리(laser cladding treatment)를 수행하는 것에 관한 것이며, 또한 금속 인클로저의 선택적 영역에서 상이한 구조적 및/또는 심미적 특성을 제공하기 위해 이들 영역 상에서 클래딩 재료의 상이한 코팅을 갖는 금속 인클로저에 관한 것이다.
민간 및 소비재 산업에서의 많은 제품은 금속 물품이거나, 금속 인클로저를 포함한다. 이들 제품의 금속 표면은 기능적이거나(예를 들어, 내식성 및 내마모성), 심미적이거나(예를 들어, 색, 반짝임 또는 표면 텍스처(texture)), 둘 모두인 원하는 효과를 생성하기 위해 표면을 변화시키도록 임의의 수의 공정에 의해 처리될 수 있다. 그러한 특성은 소비자가 일상적인 사용의 통상의 마손에 견딜 표면을 갖는 제품을 구입하기를 원하고 계속해서 새로운 브랜드를 찾기 때문에 소비자에게 중요하다. 그러한 표면 처리의 일례는 양극산화(anodization)이다. 금속 표면을 양극산화 처리하는 것은 금속 표면의 일부분을 금속 산화물로 변환시켜, 금속 산화물 층을 생성한다. 양극산화에 의해 생성되는 금속 산화물 층의 다공성 특성은 양극산화된 금속 표면에 색을 부여하기 위해 염료를 흡수하는데 사용될 수 있다. 양극산화된 금속 표면이 증가된 내식성 및 내마모성을 제공할 수 있지만, 금속 산화물 층이 에지에, 예를 들어 금속 물품의 모서리에 형성되는 것은 어려울 수 있다. 금속 산화물은 표면 내로 수직으로 그리고 표면으로부터 외향으로 성장하며, 이들 성장하는 표면은 모서리에서 교차하여, 모서리 자체는 금속 산화물 성장을 갖지 않는다.
개괄적으로, 금속 인클로저는 인클로저의 표면 영역 상에 클래딩 층을 생성하기 위해 레이저 클래딩 공정을 사용하여 표면 처리될 수 있다. 클래딩 층은 밑에 있는 금속 기재(metal substrate)의 대응하는 구조적 특성보다 큰, 내식성, 경도, 및 파괴 인성으로부터 선택되는 하나 이상의 구조적 특성을 가질 수 있다. 클래딩 층은 밑에 있는 금속 기재의 대응하는 심미적 특성과는 상이한, 색, 반짝임 및/또는 텍스처와 같은 심미적 특성을 가질 수 있다. 금속 인클로저는 전자 디바이스 하우징의 전부 또는 일부를 형성할 수 있다.
금속 인클로저는 클래딩 층을 갖는 제2 표면 영역을 포함할 수 있다. 제1 표면 영역 및 제2 표면 영역 상의 클래딩 층들은 상이한 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 클래딩 층들은 상이한 내식성, 경도, 및/또는 파괴 인성과 같은 상이한 구조적 특성을 가질 수 있다. 클래딩 층은 상이한 두께를 가질 수 있다. 클래딩 층은 상이한 색, 반짝임 및/또는 텍스처와 같은 상이한 외관을 가질 수 있다. 제1 표면 영역 및 제2 표면 영역 상의 클래딩 층들은 상이한 조성을 가질 수 있으며, 이는 클래딩 층들 사이의 구조적 특성 또는 외관에 있어서의 차이를 달성할 수 있다. 금속 인클로저는 각자의 양극산화 및 레이저 클래딩 공정을 사용하여 하나의 표면 영역 상에 양극산화된 층을 그리고 다른 표면 영역 상에 클래딩 층을 생성하도록 표면 처리될 수 있다. 금속 인클로저는 양극산화된 층에 인접한 비-양극산화된 모서리를 가질 수 있으며, 이 모서리는 클래딩 층으로 코팅될 수 있다.
본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 이루는 첨부 도면은 본 발명을 제한이 아닌 예로서 예시한다. 상세한 설명과 함께 도면은 또한 본 발명의 원리를 설명하고 당업자가 본 발명을 제조 및 사용하는 것을 가능하게 하는 역할을 한다.
<도 1>
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른, 레이저 클래딩된 표면 영역을 얻기 위해 금속 인클로저를 표면 처리하기 위한 예시적인 방법의 흐름도.
<도 2 내지 도 4>
도 2 내지 도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른, 도 1의 방법의 여러 스테이지에서의 금속 인클로저의 확대 측단면도.
<도 5>
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른, 도 1의 방법의 레이저 클래딩 단계를 수행하기 위한 예시적인 하위단계들의 흐름도.
<도 6 내지 도 8>
도 6 내지 도 8은 본 출원의 일 실시예에 따른, 도 5의 레이저 클래딩 하위단계들의 수행시 여러 스테이지에서의 금속 인클로저의 확대 측단면도.
<도 9>
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1의 방법의 레이저 클래딩 단계를 수행하기 위한 예시적인 하위단계들의 흐름도.
<도 10>
도 10은 본 출원의 일 실시예에 따른, 양극산화된 표면 영역 및 레이저 클래딩된 다른 표면 영역을 얻기 위해 금속 인클로저를 표면 처리하기 위한 예시적인 방법의 흐름도.
<도 11 내지 도 14>
도 11 내지 도 14는 본 출원의 일 실시예에 따른, 도 10의 방법의 여러 스테이지에서의 금속 인클로저의 확대 측단면도.
<도 15>
도 15는 본 출원의 방법의 실시예에 따라 제조된 금속 인클로저를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 사시도.
본 발명이 첨부 도면을 참조하여 기술될 것이며, 첨부 도면에서 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 지시한다. 특정 구성 및 배열이 논의되지만, 이는 단지 예시 목적을 위해 행해진다는 것을 이해하여야 한다. 당업자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다른 구성 및 배열이 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 본 발명이 또한 다양한 다른 응용에 채용될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.
본 명세서에 제시된 실시예에서, 금속 인클로저는 인클로저의 표면 영역 상에 클래딩 층을 생성하기 위해 레이저 클래딩 공정을 사용하여 표면 처리된다. 클래딩 층은 밑에 있는 금속 기재보다 더 내구성이 있거나 심미적으로 매력적일 수 있고, 인클로저에 더 내구성이 있고/있거나 매력적인 표면을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 클래딩 층은 밑에 있는 금속 기재의 대응하는 구조적 특성보다 큰, 내식성, 경도, 및 파괴 인성으로부터 선택되는 구조적 특성을 가질 수 있다. 클래딩 층은 밑에 있는 금속 기재의 것과는 상이한, 색, 반짝임(shininess) 및/또는 텍스처와 같은 심미적 특성을 가질 수 있다.
당업자에게 알려진 바와 같이, 레이저 클래딩 공정은 원하는 특성을 갖는 클래딩 재료가 레이저 빔에 의해 금속 기재 상에 융합되어, 클래딩 재료와 금속 기재 사이의 야금 결합(metallurgical bond)을 생성하는 하드 코팅 기술이다. 레이저 클래딩은 다른 하드 코팅 기술에 비해 순수성, 균질성, 경도, 결합 및 미세구조의 면에서 우수한 특성을 가질 수 있는 클래딩 재료로 형성되는 클래딩 층을 산출할 수 있다. 레이저 빔은 기재 및 클래딩 재료의 집중된 가열 및 국부적 용융을 제공하도록 제어될 수 있다. 종래의 용접에 비해, 레이저 클래딩은 최소의 박약화(dilution) 및 작은 열 영향 구역을 제공할 수 있으며, 여기서 기재와 클래딩 재료는 용융되고 최소한으로 함께 혼합되어 야금 결합을 달성한다. 생성된 클래딩 층의 특성을 열화시킬 수 있는, 클래딩 재료와 기재 사이의 고도의 혼합이 레이저 클래딩 공정을 사용하여 회피될 수 있다. 본 명세서에 제시된 일부 실시예에서, 레이저 클래딩 공정은 금속 인클로저의 표면 영역을 클래딩하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 레이저 클래딩은 금속 인클로저 자체를 형성하는 데 사용될 수 있으며, 여기서 인클로저는 레이저 클래딩 공정을 사용하여 준정형(near-net-shape) 부품으로서 제조된다.
레이저 클래딩 공정은 자동화될 수 있고, 금속 인클로저의 선택적 표면 영역을 클래딩 층으로 정밀하게 코팅하도록 제어될 수 있다. 클래딩 층의 두께는 목표 구조적 특성 및/또는 심미적 특성(예컨대, 색, 반짝임 및/또는 텍스처)에 따라 선택될 수 있다. 레이저 클래딩 공정은 수 마이크로미터 내지 수 센티미터 사이에서 변화하는 원하는 두께를 달성하기 위해 클래딩 층의 침착을 제어할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 레이저 클래딩 공정은 약 50 Rm 내지 약 2 mm의 범위의 두께, 또는 다른 실시예에서 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm의 두께를 갖는 클래딩 층을 적용하는 데 사용된다. 예시적인 침착 속도는 약 1 mm의 두께를 갖는 클래딩 층에 대해 분당 수 제곱-센티미터를 포함할 수 있다.
다양한 종류의 상동(homologous) 및 비-상동 분말 재료가 클래딩 재료로서 사용될 수 있고, 이러한 재료는 목표 구조적 특성 및/또는 심미적 특성에 따라 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 클래딩 재료는 세라믹 및 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 클래딩 재료는 금속 매트릭스(예컨대, 스테인레스강 및 다른 강 합금뿐만 아니라 알루미늄, 니켈, 코발트, 마그네슘, 티타늄 및 이들의 합금) 내에 부유된 세라믹 입자(예컨대, 탄화 티타늄, 탄화 텅스텐)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 매트릭스 금속은 금속 기재를 형성하는 동일한 금속이도록 선택된다. 클래딩 금속 매트릭스 및 금속 기재의 균질성은 야금 결합을 개선할 수 있다. 세라믹 대 금속의 비율은 목표 구조적 특성 및/또는 심미적 특성에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 금속 매트릭스 내에의 세라믹 입자의 로딩(loading)을 증가시키는 것은 보다 경질이고 보다 취성인 클래딩 층을 달성할 수 있다. 금속 매트릭스 내에의 세라믹 입자의 로딩을 감소시키는 것은 취성이 덜하고(즉, 더 낮은 파괴 인성) 더 낮은 경도를 갖는 클래딩 층을 달성할 수 있다. 보다 경질의 클래딩 층은 마멸, 스크래치 및 다른 마모에 보다 잘 견딜 수 있고, 취성이 덜한 클래딩 층은 금속 인클로저의 사용 동안 충격력이 가해질 때 파괴에 보다 잘 견딜 수 있다. 일부 실시예에서, 클래딩 층의 재료는 연성 금속 매트릭스 내에 경질, 취성 입자(예컨대, 탄화물)를 포함하며, 이는 파괴에 대한 클래딩 재료의 저항력을 개선한다. 세라믹 입자 대 매트릭스 재료의 비율은 경도 특성 및 파괴 인성 특성 둘 모두의 원하는 균형을 달성하도록 선택될 수 있다.
일부 실시예에서, 클래딩 재료 내의 세라믹 입자의 부피%는 약 60 부피%를 초과하지 않거나, 약 50 부피%를 초과하지 않거나, 약 40 부피% 내지 약 50 부피%이다. 일부 실시예에서, 클래딩 재료의 분말 재료는 레이저 클래딩 공정 동안 금속 기재에 대한 클래딩 재료의 적용을 용이하게 하기 위해, 응집된 분말을 형성하도록 또는 페이스트를 형성하도록 결합제와 혼합될 수 있다.
클래딩 재료는 목표 심미적 특성에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 클래딩 층의 색이 또한 금속 매트릭스의 조성 및/또는 세라믹 입자 대 금속 매트릭스의 비율을 변화시킴으로써 변경될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 클래딩 재료 조성을 변화시킴으로써 달성되는 상이한 색은 상이한 색조들의 회색으로 보인다. 일부 실시예에서, 유리 매트릭스가 클래딩 재료에 사용되며, 이는 클래딩 층을 반투명 또는 투명하게 만들 수 있고, 밑에 있는 금속 기재의 색이 클래딩 층을 통해 보일 수 있다. 클래딩 층의 심미적 특성이 또한 매트릭스 내의 입자의 크기 및/또는 형상 - 이는 텍스처에 영향을 미칠 수 있음 - 을 조절함으로써 변화될 수 있다.
금속 인클로저의 금속 기재는 금속 인클로저를 형성하기에 적합한 임의의 금속(예컨대, 스테인레스강 및 다른 강 합금뿐만 아니라 알루미늄, 니켈, 코발트, 마그네슘, 티타늄 및 이들의 합금)일 수 있다. 금속 인클로저는 임의의 금속가공 공정(예컨대, 압출, 주조, 단조, 기계가공, 금속 사출 성형(MIMS) 공정)을 사용하여 형성될 수 있다.
본 명세서에 제시된 일부 실시예에 따른 레이저 클래딩된 금속 인클로저를 달성하기 위한 방법인 예로서, 금속 인클로저는 단조될 수 있으며, 이때 임의의 추가의 구조적 세부는 그 후에 기계가공된다(예를 들어, 홈 또는 구멍을 제공하도록, 또는 인클로저의 프로파일을 개선하도록, 예컨대 컴퓨터 수치 제어(CNC)를 사용하여 기계가공함). 이어서, 금속 인클로저의 하나 이상의 표면의 전부 또는 일부가 클래딩 재료로 레이저 클래딩될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 금속 인클로저의 외부 표면의 전부 또는 일부가 레이저 클래딩된다. 일부 실시예에서, 금속 인클로저의 외부 표면 전체가 레이저 클래딩된다. 레이저 클래딩 공정에 이어서, 임의의 추가의 구조적 세부가 레이저 클래딩된 표면 내로 기계가공될 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 인클로저는 전자 디바이스 하우징의 전부 또는 일부를 형성한다. 레이저 클래딩된 표면은 디바이스의 노출된 외측 표면을 구성하도록 금속 인클로저의 외부 표면 상에 제공될 수 있다.
금속 인클로저에는 레이저 클래딩 공정을 수행하기 전에 초기 베이스 표면 마무리(finish)가 제공될 수 있고, 레이저 클래딩 공정을 수행한 후에 클래딩 층 상에 마무리가 제공될 수 있다. 예를 들어, 레이저 클래딩되기 전에 금속 기재의 표면 영역에 대해 블라스팅(blasting)과 같은 마무리 공정이 수행될 수 있고, 폴리싱(polishing)과 같은 마무리 공정이 생성된 클래딩 층에 대해 수행될 수 있다. 당업자에게 알려진 임의의 기계적 또는 화학적 마무리 공정이 금속 기재 또는 클래딩 층에 대해 수행될 수 있다. 기계적 마무리 공정의 비-제한적인 예는 폴리싱(예컨대, 래핑(lapping) 또는 버핑(buffing)), 블라스팅(예컨대, 그릿 블라스팅(grit blasting) 또는 샌드 블라스팅(sand blasting)), 및 대량 마무리 방법, 예를 들어 샌딩(sanding), 텀블링(tumbling), 브러싱(brushing), 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 화학적 마무리 공정의 비-제한적인 예는 전해 폴리싱(electropolishing) 및 화학 폴리싱(chemical polishing), 예를 들어 광택 침지(bright dipping)를 포함한다. 또한, 표면 영역 상의 클래딩 층의 마무리는 톱 코팅(top coating), 예를 들어 분말 코팅, 클리어 코팅(clear coating), 래커 또는 다른 심미적 마무리 층의 적용을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 표면 영역 상의 클래딩 층의 마무리는 또한 인접 표면 층들에 대해 클래딩 층을 평평하게 하기 위한 제거 공정(예컨대, 기계가공)을 포함할 수 있다(예컨대, 후술되는 도 2 내지 도 4 및 도 10에 예시된 실시예의 단계(30, 50) 참조).
레이저 클래딩 공정은 당업자에게 알려진 바와 같이 1-스테이지 또는 2-스테이지 공정을 수반할 수 있다. 1-스테이지 공정에서, 클래딩 재료는 (예컨대, 레이저 빔과 함께 공급되는 분말 또는 와이어로서) 레이저 빔의 인가 동안 적용된다. 분말은 당업계에 알려진 바와 같이 레이저의 위치에 대한 동축 또는 측방향 노즐에 의해 기재 상으로 분사될 수 있다. 2-스테이지 공정에서, 클래딩 재료는 (예컨대, 플라즈마 용사(plasma spraying) 또는 화염 용사(flame spraying)를 통해, 사전배치된 분말, 페이스트/결합제 혼합물, 플레이트, 와이어로서) 기재 표면 상에 사전배치된다. 클래딩 재료는 이어서 레이저 빔을 사용하여 기재 상으로 용융된다. 일부 실시예에서, 3-D 인클로저의 다수의 표면 상에 클래딩 재료를 사전배치하는 것은, 내부에서 예비성형품(preform)이 금속 인클로저에 부착되는 주형(mold)을 사용함으로써 달성될 수 있다(예컨대, 후술되는 도 9의 레이저 클래딩 단계 참조). 금속 인클로저는 이어서 클래딩 재료가 인클로저의 원하는 표면 영역 상에 사전배치된 상태로 제거된다. 이어서 레이저 빔이 적용되어 사전배치된 클래딩 재료를 원하는 표면 영역에서 인클로저에 결합시킬 수 있다.
당업계에 알려진 바와 같이, 레이저 빔은 용융 풀(melt pool)이 빔의 경로 내에 형성되게 한다. 용융 풀로부터의 빔의 제거는 그 풀이 고화되어 빔의 경로를 따르는 고체 클래드 층의 트랙을 생성하는 것을 허용한다. 그 후에, 원하는 경우, 최종 클래딩 층의 원하는 두께 또는 특성을 달성하기 위해 다른 클래드 층이 제1 클래드 층의 위에 침착될 수 있다. 레이저 빔 또는 기재 중 어느 하나는 빔이 기재의 표면을 따라 이동하여, 빔의 경로 내에서 클래딩 재료를 국부적으로 용융시켜 클래딩 재료를 기재 상에 결합시키도록 기재 또는 레이저 빔 중 다른 것이 x, y, z 방향으로 이동하도록 제어되는 동안 정지되어 유지될 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 기재는 클래딩 층의 냉각 속도를 감소시키고 냉각 시에 층의 균열을 최소화하거나 방지하기 위해 레이저 클래딩 전에 예열될 수 있다.
금속 인클로저 상의 생성된 클래딩 층은 하나 이상의 적층된 클래드 층일 수 있다. 일부 실시예에서, 클래딩 층은 하나의 클래드 층이고, 일부 실시예에서, 클래드 층은 복수의 클래드 층이다. 다수의 클래드 층이 클래딩 층을 형성하는 경우에, 클래드 층의 개수는 최소량으로 최적화되는데, 그 이유는 인접 클래드 층들 사이의 결합이 파괴되어 클래딩 층의 기계적 특성에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다.
이제 본 명세서에 제시된 실시예에 따른 예시적인 방법 및 레이저 클래딩된 금속 인클로저를 추가로 설명하기 위해 도 1 내지 도 15의 흐름도 및 예시가 기술될 것이다. 본 명세서에 개시된 일 실시예의 임의의 특징부는 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 본 명세서에 개시된 임의의 다른 실시예의 임의의 특징부와 조합될 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 전술된 방법 및 금속 인클로저의 특징부들 중 임의의 것은 도 1 내지 도 15를 참조하여 후술되는 방법 및 금속 인클로저의 임의의 특징부와 조합될 수 있다.
도 1은 레이저 클래딩된 표면 영역을 얻기 위해 금속 인클로저를 표면 처리하기 위한 예시적인 방법의 고 레벨 흐름도이다. 본 방법은 금속 인클로저(이것에는, 일부 실시예에서, 전술된 바와 같이 베이스 마무리가 제공될 수 있음)를 제공하는 단계(10)에 이어서, 단계(20) 및 선택적 단계(30)를 포함한다. 단계(20)에서, 레이저 클래딩이 금속 인클로저의 하나 이상의 영역(들)에 대해 수행된다. 선택적으로, 단계(20) 후에 클래딩된 영역(들)에 대해 마무리 공정을 수행하는 단계(30)가 이어질 수 있다.
일부 실시예에서, 레이저 클래딩 공정은 클래딩 재료의 인레이(inlay)를 침착시키는 데 사용된다. 예를 들어, 레이저 클래딩될 표면 영역은 금속 인클로저의 표면 내의 홈이다. 홈을 레이저 클래딩하는 것은 홈 내에 클래딩 재료를 인레잉한다. 홈 내의 생성된 클래딩 층에는, 클래딩 층이 인클로저의 인접 표면과 실질적으로 동일 평면이 되도록, 임의의 과량의 클래딩을 제거하는 마무리 공정이 가해질 수 있다. 도 2 내지 도 4는 도 1의 방법의 여러 스테이지에서의 금속 인클로저의 확대 측단면도이며, 여기서 클래딩 재료는 본 명세서에 제시된 일 실시예에 따라 금속 인클로저 상에 인레잉된다. 도 2에 예시된 바와 같이, 단계(10)에서, 금속 인클로저(15)가 제공된다. 금속 인클로저(15)는 표면 영역(16a)을 형성하는 구역을 포함하는 표면(16)을 갖는다. 표면 영역(16a)은 표면(16) 내의 홈(14)이다. 도 3에 예시된 단계(20)에서, 레이저 클래딩 공정이 홈(14)을 클래딩 재료로 충전하기 위해 표면 영역(16a)을 클래딩 층(25)으로 코팅하도록 수행된다. 클래딩 층(25)과 밑에 있는 표면 영역(16a)의 금속 사이에 야금 결합(70)이 형성된다. 클래딩 공정 후에, 층(25)의 과량의 클래딩 재료가 홈(14) 밖으로, 인클로저(15)의 표면(16) 위로 연장될 수 있다. 도 4에 예시된 단계(30)에서, 이러한 과량의 클래딩 재료를 제거하기 위한 마무리 공정이 클래딩 층(25)에 가해진다. 클래딩 층(25)의 마무리된 표면은 인클로저(15)의 인접 표면(16)과 실질적으로 동일 평면이고, 클래딩 층(25)은 홈(14)의 깊이에 대응하는 두께를 갖는다. 도 2 내지 도 4는 단지 예시적이고 본 명세서에 기술된 방법의 설명 목적으로 제공되며, 클래딩 층(25)에 의해 형성되는 클래딩된 영역을 포함하도록 금속 인클로저(15)를 처리하는 다른 변형이 이어지는 실시예에 기술되며 당업자에게 명백할 것이다.
일부 실시예에서, 금속 인클로저는 각각 상이한 특성을 갖는 하나 이상의 클래딩 층으로 코팅된 하나 이상의 추가의 표면 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 금속 인클로저는 제2 클래딩 층을 갖는 제2 표면 영역을 포함할 수 있다. 제1 표면 영역 및 제2 표면 영역 상의 클래딩 층들은 상이한 특성(예컨대, 상이한 구조 및/또는 심미적 특성)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 표면 영역 및 제2 표면 영역 상의 클래딩 층들은 상이한 조성을 가질 수 있으며, 이는 클래딩 층들 사이의 구조적 특성 또는 외관에 있어서의 차이를 달성할 수 있다. 예를 들어, 클래딩 층들의 조성은 세라믹 및 금속을 포함할 수 있고, 세라믹 대 금속의 비율은 상이한 표면 영역에서 클래딩 층들 간에 다를 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 표면 영역 및 제2 표면 영역 상의 클래딩 층들은 상이한 두께를 가질 수 있다. 금속 인클로저의 사용자-취급 동안 충격을 받을 더 높은 가능성에 노출될 수 있는 표면 영역이, 충격 노출의 동일한 가능성을 갖지 않는 다른 표면 영역 상의 클래딩 층에 비해 보다 큰 파괴 저항력을 갖는 클래딩 층을 가질 수 있다. 금속 인클로저의 사용 동안 스크래치 또는 마멸을 받을 더 높은 가능성에 노출될 수 있는 표면 영역이, 그러한 노출의 동일한 가능성을 갖지 않는 다른 표면 영역 상의 클래딩 층에 비해 보다 큰 경도를 제공하는 클래딩 층을 가질 수 있다.
도 5는 상이한 특성을 갖는 클래딩 층으로 클래딩된 상이한 표면 영역을 달성하도록 레이저 클래딩 공정을 수행하기 위한 단계(20)의 예시적인 하위단계(21, 23)의 고-레벨 흐름도이다. 단계(21)에서, 금속 인클로저의 제1 표면 영역이 제1 클래딩 층으로 레이저 클래딩되고, 단계(23)에서, 금속 인클로저의 제2 표면 영역이 제2 클래딩 층으로 레이저 클래딩된다. 도 6 내지 도 8은 하위단계(21, 23)를 예시하는 금속 인클로저(15)의 확대 측단면도이다. 도시된 단계(10)의 실시예에서, 금속 인클로저(15)가 제공되며, 여기서 금속 인클로저(15)의 표면(16)은 제1 및 제2 표면 영역(16a, 16b)을 포함한다. 금속 인클로저(15)는 표면 영역(18a)을 갖는 상이한 표면(18)을 갖는다. 표면(16, 18)은 서로 바로 인접하며, 이때 표면 영역(16b, 18a)이 공유된 에지에서, 모서리(19)에서 만난다. 도 7에 예시된 단계(21)에서, 제1 클래딩 층(25)이 레이저 클래딩 공정을 사용하여 제1 표면 영역(16a) 상에 코팅된다. 도 8에 예시된 단계(23)에서, 제2 클래딩 층(35)이 레이저 클래딩 공정을 사용하여 제2 표면 영역(16b), 표면 영역(18a), 또는 이들 영역 둘 모두 상에 코팅된다. 도 8에 예시된 바와 같이, 둘 모두의 표면 영역(16b, 18a)이 제2 클래딩 층(35)으로 레이저 클래딩된다. 클래딩 층(25, 35)과 밑에 있는 표면(16, 18)의 금속 사이에 야금 결합(70)이 형성된다.
클래딩 층(25, 35)은 상이한 특성(예컨대, 전술된 것과 같은 구조적 및/또는 심미적 특성)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 클래딩 층(25, 35)은 (동일한 조성을 갖는) 동일한 클래딩 재료 - 그러나 상이한 두께를 가짐 - 로 형성되며, 이는 층(25, 35) 사이의 특성의 차이를 유발한다. 일부 실시예에서, 클래딩 층(25, 35)은 (상이한 조성을 갖는) 상이한 클래딩 재료로 형성된다. (상이한 조성을 갖는) 클래딩 층(25, 35)은 또한 두께가 상이할 수 있다. 일부 실시예에서, 클래딩 층(25, 35)의 클래딩 재료 조성은 성분의 유형 및/또는 양이 상이하다. 매트릭스 재료(예컨대, 금속 매트릭스) 내에 부유된 입자(예컨대, 세라믹 입자)를 포함하는 클래딩 재료의 경우, 매트릭스 재료의 유형 또는 입자의 유형이 클래딩 층(25, 35)의 조성들 간에 상이할 수 있다. 클래딩 층(25, 35)의 조성은 또한 입자 대 매트릭스 재료의 상대 비율(예컨대, 부피 비율)이 상이할 수 있다.
일부 실시예에서, 클래딩 층(25, 35)의 클래딩 재료는 각각 동일한 세라믹 및 금속 매트릭스를 포함할 수 있으며, 이때 조성의 차이는 각각의 클래딩 층 내의 세라믹 입자의 부피%의 차이이다. 제한이 아닌 단지 일례로서, 제1 클래딩 층(25) 내의 세라믹 입자의 부피%는 제2 클래딩 층(35) 내의 세라믹 입자의 부피%보다 클 수 있으며, 역으로도 성립한다. 일부 실시예에서, 클래딩 층(25, 35)의 특성의 이러한 차이는 클래딩 층(25, 35)을 형성하는 클래딩 재료의 조성을 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 클래딩 층(35)의 조성은 파괴 인성을 개선하기 위해 (클래딩 층(25)의 것에 비해) 보다 낮은 부피%의 경질 세라믹 입자를 가질 수 있고, 클래딩 층(25)의 조성은 경도를 개선하기 위해 보다 높은 부피%의 경질 세라믹 입자를 가질 수 있다. 도 8의 실시예에서, 클래딩 층(35)은 금속 인클로저(15)의 모서리(19)를 코팅한다. 모서리(19)는 표면 영역(16a)보다 금속 인클로저(15)의 사용자-취급 동안 충격력을 받을 더 높은 가능성을 가질 수 있다. 예를 들어, 핸드-헬드(hand-held) 전자 디바이스는 외부 표면 상에 클래딩 층(25, 35)을 갖는 금속 인클로저(15)를 포함할 수 있다(예컨대, 후술되는 도 8의 디바이스(100) 참조). 디바이스가 지면으로 떨어진다면, 모서리(19)는 지면과의 가능성 있는 충돌 부위일 수 있다. 표면 영역(16a)은 모서리(19)에서 표면 영역(16b, 18a)보다 금속 인클로저(15)의 사용 동안 스크래치 또는 마멸을 받을 더 높은 가능성을 가질 수 있다. 그러한 경우에, 클래딩 층(35)이 클래딩 층(25)의 것보다 큰 파괴 인성을 갖고, 클래딩 층(25)이 클래딩 층(35)의 것보다 큰 경도를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 단지 예시적이고 본 명세서에 기술된 방법의 설명 목적으로 제공되며, 각자의 클래딩 층(25, 35)에 의해 형성되는 2개의 클래딩된 영역을 포함하도록 금속 인클로저(15)를 처리하는 다른 변형이 이어지는 실시예에 기술되며 당업자에게 명백할 것이다. 2개 초과의 클래딩 층이 금속 인클로저(15)의 각자의 표면 영역을 레이저 클래딩할 수 있음이 또한 명백할 것이다.
1-스테이지 또는 2-스테이지 레이저 클래딩 공정의 사용이 금속 인클로저(15)를 클래딩 층(25, 35)으로 코팅하기 위해 채용될 수 있다. 일부 실시예에서, 클래딩 층(25, 35)은 서로 바로 인접한 표면 영역(예컨대, 영역(16, 16b) 또는 영역(16b, 18a)) 상에 순차적으로 코팅되고 서로 맞닿는다. 그러한 실시예에서, 다른 클래딩 층(예컨대, 층(35))이 레이저 클래딩 공정을 통해 침착되는 동안에 인클로저(15) 상의 하나의 클래딩 층(예컨대, 층(25))을 마스킹하기 위해 적합한 마스킹 재료가 사용될 수 있다. 마스킹은 클래딩 층(25, 35)이 만나는 경계에서 그들을 침착시키는 것에 추가의 정밀성을 제공하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 클래딩 재료는 레이저 빔의 집속에 의해 원하는 정밀도로 침착될 수 있고, 마스킹은 불필요하다.
2-스테이지 공정을 채용하는 일부 실시예에서, 레이저 빔의 적용 전에 3-D 기재 상에(예컨대, 금속 인클로저(15)의 표면(16, 18) 상에) 클래딩 재료(예컨대, 층(25, 35)의 클래딩 재료)를 사전배치하기 위해 주형이 사용될 수 있다. 도 9는 주형을 사용하여 2-스테이지 레이저 클래딩 공정을 수행하기 위한 단계(20)의 예시적인 하위단계(22, 24, 26, 28)의 고-레벨 흐름도이다. 예시적인 실시예로서, 도 9의 하위단계를 설명할 때 도 8에 도시된 클래딩 층(25, 35)이 참조될 것이다. 단계(22)에서, 클래딩 재료가 주형 내에 배치되어 클래딩 예비성형품을 형성하고, 단계(24)에서, 금속 인클로저(15)가 주형 내에 배치된다. 주형 내에의 클래딩 재료의 배치(단계(22))는 주형 내에의 금속 인클로저(15)의 배치(단계(24)) 전에 또는 후에 일어날 수 있다. 클래딩 예비성형품은 주형 내의 인클로저(15)의 표면 영역(16a)이 클래딩 층(25)에 대응하는 클래딩 재료를 향하도록, 그리고 인클로저(15)의 표면 영역(16b, 18a)이 클래딩 층(35)에 대응하는 클래딩 재료를 향하도록 주형의 내부에 정렬될 수 있다. 주형 내에서, 제1 및 제2 클래딩 층(25, 35)의 재료가 각자의 표면 영역(16a, 16b, 18a)에 부착된다. 임의의 적합한 메커니즘이 클래딩 재료의 예비성형품을 금속 인클로저(15)의 표면에 부착하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 접착제가 클래딩 예비성형품을 인클로저(15)에 부착하는 데 사용된다. 단계(26)에서, 금속 인클로저(15)가 주형으로부터 제거된다. 금속 인클로저(15)는 그에 부착된 클래딩 예비성형품을 갖는다. 단계(28)에서, 레이저 빔이 클래딩 예비성형품에 적용되어, 클래딩 재료를 표면 영역(16a, 16b, 18a)에 야금 결합시켜서(예컨대, 도 8의 야금 결합(70) 참조) 각자의 클래딩 층(25, 35)을 생성한다.
도 8의 2개의 클래딩 층(25, 35)으로 인클로저(15)를 코팅하는 것에 대한 상기의 언급은 단지 예시적이고 도 9의 하위단계의 설명 목적으로 제공되며, 다른 변형이 당업자에게 명백할 것임을 이해하여야 한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 도 9의 하위단계는 3-D 금속 인클로저의 전부 또는 일부를 하나의 클래딩 층(예컨대, 층들 중 어느 하나(25 또는 35))으로 레이저 클래딩하기 위해, 또는 3-D 금속 인클로저의 전부 또는 일부를 2개 초과의 클래딩 층으로 레이저 클래딩하기 위해 채용될 수 있다.
일부 실시예에서, 금속 인클로저는 각자의 양극산화 및 레이저 클래딩 공정을 사용하여 하나의 표면 영역 상에 양극산화된 층을 그리고 다른 표면 영역 상에 클래딩 층을 생성하도록 표면 처리될 수 있다. 금속 인클로저는 양극산화된 층에 인접한 비-양극산화된 모서리를 가질 수 있으며, 이 모서리는 클래딩 층으로 코팅될 수 있다. 따라서, 금속 산화물 층이 양극산화된 층을 형성하는 것이 어려울 수 있는 표면(예를 들어, 모서리)은 대신에 레이저 클래딩될 수 있다. 도 10은 레이저 클래딩된 표면 영역 및 양극산화된 다른 표면 영역을 얻기 위해 금속 인클로저를 표면 처리하기 위한 예시적인 방법의 고 레벨 흐름도이다. 본 방법은 금속 인클로저(이것에는, 일부 실시예에서, 전술된 바와 같이 베이스 마무리가 제공될 수 있음)를 제공하는 단계(10)에 이어서, 클래딩 단계(20) 및 양극산화 단계(40)(어느 하나의 순서로), 및 선택적 단계(50)를 포함한다. 클래딩 단계(20)에서, 레이저 클래딩 공정이 금속 인클로저의 제1 표면 영역에 대해 수행되어 클래딩된 영역을 형성한다. 양극산화 단계(40)에서, 양극산화 공정이 금속 인클로저의 제2 표면 영역에 대해 수행되어 양극산화된 영역을 형성한다. 선택적으로, 클래딩 단계(20) 및 양극산화 단계(40)에 이어서 클래딩된 영역 및 양극산화된 영역 중 어느 하나 또는 둘 모두에 대해 마무리 공정을 수행하는 단계(50)가 뒤따를 수 있다. 당업자에게 알려진 임의의 적합한 마무리 공정이 클래딩된 영역 및 양극산화된 영역에 대해 사용될 수 있다. 양극산화된 영역에 대해, 마무리 공정은 당업계에 알려진 바와 같이 양극산화된 영역을 염색 및/또는 밀봉하는 것을 포함할 수 있다. 염색 및/또는 밀봉 후에, 인클로저의 베이스 금속 및 클래딩 층을 마무리하는 것을 참조하여 전술된 기계적 및 화학적 마무리 공정 중 임의의 것을 비롯한 추가의 마무리 단계(예컨대, 폴리싱 또는 텍스처화)가 수행될 수 있다.
전술된 바와 같이, 레이저 클래딩 공정은 당업자에게 알려진 바와 같은 하나 이상의 레이저 클래딩 표면 처리 중 임의의 것일 수 있다. 양극산화 공정은 당업자에게 알려진 바와 같은 하나 이상의 양극산화 표면 처리 중 임의의 것일 수 있다. 그러한 양극산화 표면 처리는 예를 들어 표준 및 경질 양극산화 방법을 포함할 수 있다. 표준 양극산화 및 경질 양극산화는 당업계의 용어이다. 표준 양극산화는 최대 약 25 마이크로미터(μm)의 산화물 층을 생성할 수 있는 황산조(sulfuric acid bath)를 사용하는 양극산화 공정을 지칭한다. 경질 양극산화는 최대 약 100 마이크로미터의 산화물 층을 생성하기 위해 대략 물의 빙점에서 또는 물의 빙점보다 약간 위에서, 예를 들어 약 0 내지 5℃의 범위에 유지되는 황산조를 사용하는 양극산화 공정을 지칭한다. 표준 양극산화된 층은 일반적으로 동일한 용액으로 염색될 때 그리고 어느 것도 염색되지 않을 때 경질 양극산화된 층보다 더 밝은 색이다. 경질 양극산화된 층은, 그 명칭이 암시하는 바와 같이, 표준 양극산화된 층보다 더 경질이며, 따라서 스크래치 및 마멸에 더 잘 견딘다. 일부 실시예에서, 이중 양극산화 처리가 양극산화된 층(25)을 형성하는 데 사용될 수 있으며, 이에 의해 양극산화된 층(25)은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 공개 제2011/0017602호에 상세히 기술된 것과 같이 표준 양극산화된 층 및/또는 영역과 경질 양극산화된 층 및/또는 영역 둘 모두를 포함한다.
일부 실시예에서, 클래딩 단계(20)는 도 5의 하위단계를 포함하며, 이에 의해 클래딩된 영역은 상이한 특성을 가질 수 있는 상이한 클래딩 층을 갖는 영역을 포함한다. 일부 실시예에서, 클래딩 단계(20)는 도 9의 하위단계를 포함하며, 여기서 주형을 사용하는 2-스테이지 클래딩 공정이 제1 표면 영역을 레이저 클래딩하기 위해 채용된다. 클래딩 단계(20)는 양극산화 단계(40) 전에 또는 후에 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 및 제1 표면 영역 중 다른 것에 대해 작업이 수행되는 동안에 제1 및 제2 표면 영역 중 하나를 마스킹하기 위해 적합한 마스킹 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 클래딩 단계(20)는 양극산화 단계(40) 전에 수행될 수 있다. 제2 표면 영역은 제1 표면 영역이 클래딩되는 동안에 마스킹될 수 있다. 제2 표면 영역 상의 마스킹이 제거될 수 있고, 이어서 클래딩된 영역이 마스킹될 수 있다. 마스킹은 후속 양극산화 공정의 원하지 않는 효과로부터 클래딩된 영역을 보호할 수 있다. 이어서 제2 표면 영역이 양극산화될 수 있고, 그 후에 클래딩된 영역 상의 마스킹이 제거될 수 있다. 일부 실시예에서, 클래딩 재료가 레이저 빔의 집속에 의해 원하는 정밀도로 침착될 수 있고, 제2 표면 영역의 마스킹은 불필요하다.
다른 예로서, 양극산화 단계(40)는 클래딩 단계(20) 전에 수행될 수 있다. 제1 표면 영역은 제2 표면 영역이 양극산화되는 동안에 마스킹될 수 있다. 제1 표면 영역 상의 마스킹이 제거될 수 있고, 이어서 양극산화된 영역이 마스킹될 수 있다. 이어서 제1 표면 영역이 레이저 클래딩될 수 있고, 그 후에 양극산화된 영역 상의 마스킹이 제거될 수 있다. 일부 실시예에서, 클래딩 재료가 레이저 빔의 집속에 의해 원하는 정밀도로 침착될 수 있고, 양극산화된 영역의 마스킹은 불필요하다.
도 11 내지 도 14는 단계(40)가 단계(20) 전에 수행되는 실시예에서, 도 10의 방법의 여러 스테이지에서의 금속 인클로저(15)의 확대 측단면도이다. 도 11에 예시된 실시예에서, 단계(10)에서, 금속 인클로저(15)는, 챔퍼링되고(chamfered) 표면(12)을 갖는 모서리(19)에 의해 연결되는 표면(16, 18)을 갖는다. 도 12에 예시된 양극산화 단계(40)에서, 표면(16, 18)이 양극산화되어 각자의 양극산화된 층(45, 47)을 형성한다. 도 13에 예시된 클래딩 단계(20)에서, 챔퍼링된 모서리(19)의 표면(12)이 클래딩 층(35)으로 레이저 클래딩된다. 양극산화된 층(45)은 챔퍼링된 모서리(19)의 에지(11)에서 클래딩 층(35)과 만나도록 연장된다. 양극산화된 층(47)은 챔퍼링된 모서리(19)의 에지(13)에서 클래딩 층(35)과 만나도록 연장된다. 도 14에 예시된 단계(50)에서, 마무리 공정이 층(45, 47 및/또는 35)에 대해 수행된다. 예를 들어, 양극산화된 층(45 및/또는 47)이 염색되고/되거나 밀봉될 수 있고, 그것에는 폴리싱된 또는 블라스팅된 마무리가 또한 제공될 수 있다. 클래딩 층(35)에는 예를 들어 폴리싱된 또는 블라스팅된 마무리가 제공될 수 있다. 예시된 실시예에서, 단계(20) 후에, 양극산화된 층(45, 47)은 에지(11, 13)에서 클래딩 층(35)보다 더 높이 연장된다. 그러한 실시예에서, 양극산화된 층(45, 47)에 대한 마무리 공정은 양극산화된 층(45, 47)이 클래딩 층(35)과, 이들 층이 에지(11, 13)에서 접촉하는 곳에서, 실질적으로 동일 평면이 되게 하는 과량의 금속 산화물의 제거를 포함할 수 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같은 레이저 클래딩 및 양극산화 공정으로 금속 인클로저(15)를 처리하는 결과로서, 양극산화 처리하기 어려울 수 있는 챔퍼링된 모서리(19)가 대신에 클래딩 층(35)으로 클래딩될 수 있다. 또한, 클래딩 층(35)은 밑에 있는 금속 기재에 비해 개선된 구조적 및/또는 심미적 특성을 제공하는 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 클래딩 층(35)은 밑에 있는 금속 기재보다 높은 내식성을 가질 수 있다. 클래딩 층(35)의 조성은 개선된 경도 및/또는 파괴 인성을 제공하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 클래딩 층(35)은 금속 인클로저의 사용 동안 모서리(19)가 노출될 수 있는 예상 충격력 및/또는 마멸을 견디기에 충분한 파괴 인성을 갖도록 구성될 수 있다. 도 11 내지 도 14는 단지 예시적이고 본 명세서에 기술된 방법의 설명 목적으로 제공되며, 클래딩된 영역 및 양극산화된 영역을 포함하도록 금속 인클로저(15)를 처리하는 다른 변형이 당업자에게 명백할 것이다.
본 명세서에 기술된 방법에 따라 제조되는 금속 인클로저의 응용은 금속으로 제조된 인클로저를 갖는 임의의 제품을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 그 제품은 전자 디바이스(예컨대, PC 컴퓨터, 태블릿, 휴대 전화, MP3 플레이어, 스캐너)이고, 금속 인클로저(15)는 전자 디바이스의 하우징의 전부 또는 일부를 형성한다. 도 15는 본 출원의 일 실시예에 따른 예시적인 MP3 플레이어 디바이스(100)의 사시도를 예시한다. 디바이스(100)는 대향하는 전방 및 후방 벽(17)(후방 벽은 예시된 도면으로부터 가려져 있음)을 포함하는 하우징(110)을 가지며, 이러한 전방 및 후방 벽은 전방 및 후방 벽(17)의 주연부 둘레에서 연장되는 금속 인클로저(15)에 의해 함께 연결된다. 금속 인클로저는 상부 및 하부 외부 표면(16)(상부 표면은 예시된 도면으로부터 가려져 있음)과, 좌측 및 우측 외부 표면(18)(좌측 표면은 예시된 도면으로부터 가려져 있음)을 갖는다. 금속 인클로저(15)의 하부 표면(16)은 점(m)에서 만나는 인접 표면 영역(16a, 16b)을 포함한다. 표면 영역(16a)은 클래딩 층(25)으로 레이저 클래딩되고, 표면 영역(16b)은 클래딩 층(35)으로 레이저 클래딩된다. (예컨대, 오디오 및 파워 잭을 수용하기 위한) 커넥터 포트(112, 114)가 하부 표면(16)의 표면 영역(16a) 내에 형성된다. 표면 영역(18a)을 포함하는 측부 표면(18)이 또한 클래딩 층(35)으로 레이저 클래딩된다. 따라서, 클래딩 층(35)은 금속 인클로저(15)의 모서리(19)를 코팅한다. (예시된 도면으로부터 가려져 있는) 다른 외부 표면(16, 18)이 마찬가지로 국부적 표면 영역에서 하나 이상의 클래딩 층으로 레이저 클래딩될 수 있다. 예를 들어, 클래딩 층(35)이 또한 금속 인클로저(15)의 점(a, b, c)에서 다른 3개의 모서리를 코팅하도록 침착될 수 있다. 금속 인클로저(15)의 내부 표면이 또한 하나 이상의 클래딩 층(예컨대, 클래딩 층(25 및/또는 35))으로 레이저-클래딩될 수 있다. 일부 실시예에서, 전방 및 후방 벽(17)은 금속일 수 있고, 벽(17)의 표면들의 전부 또는 일부가 레이저 클래딩되고/되거나, 양극산화되고/되거나, 그것에 다른 금속 표면 처리가 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 표면 영역(16a)은 표면 영역(16b, 18a)보다 디바이스(100)의 사용 동안 스크래치 또는 마멸을 받을 더 높은 가능성을 가질 수 있다(예컨대, 표면 영역(16a)은 커넥터 포트(112, 114)에 부착되어 있는 오디오 및 파워 잭에 의해 긁힐 수 있음). 모서리(19)는 사용자가 디바이스(100)를 떨어뜨리는 경우에 보다 큰 충격력을 받을 가능성이 표면 영역(16a)보다 높을 수 있다. 그러한 경우에, 클래딩 층(35)이 클래딩 층(25)의 것보다 큰 파괴 인성을 갖고, 클래딩 층(25)이 클래딩 층(35)의 것보다 큰 경도를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
특정 실시예의 전술한 설명은 다른 사람들이 당업계의 기술 내에 있는 지식을 적용함으로써 과도한 실험 없이, 본 발명의 일반 개념으로부터 벗어남이 없이, 다양한 응용을 위해 그러한 특정 실시예를 용이하게 변경하고/하거나 개작할 수 있을 정도로 본 발명의 일반적 특성을 완전히 드러낼 것이다. 따라서, 그러한 개작 및 변경은 본 명세서에 제시된 교시 및 안내에 기초하여 개시된 실시예의 등가물의 의미 및 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
본 명세서의 문구 또는 용어는 제한이 아닌 설명을 위한 것이어서, 본 명세서의 용어 또는 문구는 당업자에 의해 본 교시 및 안내를 고려하여 해석되어야 함을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 범위 및 범주는 전술된 예시적인 실시예들 중 임의의 것에 의해 제한되지 않아야 하고, 단지 하기의 특허청구범위 및 그의 등가물에 따라서만 한정되어야 한다.

Claims (25)

  1. 전자 디바이스 하우징의 적어도 일부를 형성하는 금속 인클로저(metal enclosure)를 레이저 클래딩하는 방법으로서,
    상기 금속 인클로저의 제1 표면 영역에 포함되는 제1 클래딩 재료를 이용함으로써 제1 클래딩 층을 형성하는 단계 - 상기 제1 클래딩 층은 제1 부피%의 세라믹 입자들을 갖는 것을 특징으로 함 - ; 및
    상기 금속 인클로저의 제2 표면 영역에 포함되는 제2 클래딩 재료를 이용함으로써 제2 클래딩 층을 형성하는 단계 - 상기 제2 클래딩 층이 상기 제1 클래딩 층보다 더 큰 내식성(corrosion resistance), 경도(hardness) 또는 파괴 인성(fracture toughness)을 가지도록 상기 제2 클래딩 층은 상기 제1 부피%와 상이한 세라믹 입자들의 제2 부피%를 가지는 것을 특징으로 함 -
    를 포함하는, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 클래딩 층 또는 상기 제2 클래딩 층 중 적어도 하나에 대해 마무리 공정(finishing process)을 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 표면 영역에 대해 상기 제1 클래딩 층을 형성하기 전에 상기 제1 표면 영역에 대해 마무리 공정이 수행되는, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 표면 영역은 평면 표면을 갖는 것을 특징으로 하고, 상기 제2 표면 영역은 상기 제1 표면 영역에 인접한 에지를 가지는 것을 특징으로 하고, 상기 제2 클래딩 층은 상기 에지를 코팅하는, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 클래딩 층 및 상기 제2 클래딩 층 각각은 상기 제2 표면 영역보다 더 큰 내식성을 갖는, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 클래딩 층은 상기 제2 클래딩 층에 인접하는, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 클래딩 층은 상기 제1 클래딩 층보다 더 큰 경도를 갖는, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 클래딩 층의 세라믹 입자들의 상기 제2 부피%는 상기 제1 클래딩 층에서의 세라믹 입자들의 상기 제1 부피%보다 더 큰, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 클래딩 층들을 형성하기 이전에,
    클래딩 예비성형품(cladding preform)을 형성하기 위해 상기 제1 클래딩 재료 및 상기 제2 클래딩 재료를 주형(mold) 내에 배치하는 단계;
    상기 클래딩 예비성형품이 상기 금속 인클로저의 상기 제1 표면 영역 및 상기 제2 표면 영역에 부착되도록 상기 금속 인클로저를 상기 주형 내에 배치하는 단계;
    상기 금속 인클로저를 상기 주형으로부터 제거하는 단계; 및
    상기 제1 클래딩 층 및 상기 제2 클래딩 층을 형성하기 위해 상기 클래딩 예비성형품에 레이저 빔을 적용하는 단계를 더 포함하는, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 금속 인클로저는 상기 제1 클래딩 재료 및 상기 제2 클래딩 재료가 상기 주형 내에 배치되기 전에 상기 주형 내에 배치되는, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  11. 전자 디바이스 하우징의 적어도 일부를 형성하는 금속 인클로저(metal enclosure)를 레이저 클래딩하는 방법으로서,
    세리믹 입자들을 가지는 제1 클래딩 재료로부터 상기 금속 인클로저의 제1 표면 영역 상에 제1 클래딩 층을 형성하는 단계 - 상기 제1 클래딩 층은 세라믹 입자들의 제1 부피%를 가짐 -; 및
    세리믹 입자들을 가지는 제2 클래딩 재료로부터 상기 금속 인클로저의 제2 표면 영역 상에 제2 클래딩 층을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 제2 클래딩 층은 세라믹 입자들의 제2 부피%를 가지며, 상기 제2 클래딩 층이 상기 제1 클래딩 층 보다 더 큰 파괴 인성(fracture toughness)을 가지도록 세라믹 입자들의 상기 제2 부피%는 상기 제1 부피%와 상이한, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 클래딩 층은 상기 제2 클래딩 층과 상이한 두께를 갖는, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서, 상기 금속 인클로저의 상기 제2 표면 영역은 모서리를 포함하고, 상기 제2 클래딩 층은 상기 모서리를 커버하는, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 세라믹 입자들의 상기 제1 부피%가 세라믹 입자들의 상기 제2 부피%보다 더 큰, 금속 인클로저를 레이저 클래딩하는 방법.
  16. 전자 디바이스 하우징으로서,
    제1 표면 영역 및 제2 표면 영역을 가지는 금속 기재(metal substrate);
    레이저 클래딩 공정을 사용하여 형성되는 제1 야금 결합에 의해 상기 금속 기재의 상기 제1 표면 영역에 융합되는(fused) 제1 클래딩 층 - 상기 제1 표면 영역은 세라믹 입자들을 포함함 -;
    상기 레이저 클래딩 공정을 사용하여 형성되는 제2 야금 결합에 의해 상기 금속 기재의 제2 표면 영역에 융합되는(fused) 제2 클래딩 층 - 상기 제2 표면 영역은 세라믹 입자들을 포함하고, 상기 제2 클래딩 층이 상기 제1 클래딩 층보다 큰 내식성, 경도, 또는 파괴 인성을 가지도록 상기 제1 클래딩 층은 상기 제2 클래딩 층과 상이한 세라믹 입자들의 부피%를 가짐 -;
    을 포함하는 전자 디바이스 하우징.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 클래딩 층은 상기 제2 클래딩 층과는 상이한 두께를 가지는, 전자 디바이스 하우징.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제2 클래딩 층은 상기 제1 클래딩 층보다 큰 경도를 가지는, 전자 디바이스 하우징.
  19. 제16항에 있어서, 상기 제1 표면 영역은 평면 표면을 가지는 것을 특징으로 하고, 상기 제2 표면 영역은 상기 제1 표면 영역에 인접한 에지를 가지는 것을 특징으로 하고, 상기 제2 클래딩 층은 상기 에지를 커버하는, 전자 디바이스 하우징.
  20. 제16항에 있어서, 상기 제1 클래딩 층은 상기 전자 디바이스 하우징의 노출된 외측 표면을 구성하는 폴리싱된 표면을 갖는, 전자 디바이스 하우징.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
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