KR101788636B1 - 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다이캐스팅의 주조성을 높이기 위해 규소가 함유된 알루미늄 합금으로 제조된 성형품의 표면에 발생되어 산화막의 형성을 억제하는 규소 초정을 미립화시켜 아노다이징을 수행할 때 산화막이 고르게 형성될 수 있는 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법에 관한 것이다.
또한, 다이캐스팅의 주조성을 높이기 위해 규소가 함유된 알루미늄 합금으로 제조된 성형품의 표면에 아노다이징을 통해 산화막을 고르게 형성하기 위한 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법에 있어서, 용융된 알루미늄과 규소를 포함하는 알루미늄 합금을 통해 성형품을 제조하는 다이캐스팅단계와 제조된 상기 성형품의 표면에 형성된 규소 초정을 미립시키기 위해 성형품의 표면을 가압하는 가압단계를 포함하며, 상기 알루미늄 합금은 규소가 7~12wt%로 함유된 것을 특징으로 한다.

Description

규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법{primary silicon micronization method for anodizing of aluminum alloy containing silicon for die-casting}

본 발명은 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다이캐스팅의 주조성을 높이기 위해 규소가 함유된 알루미늄 합금으로 제조된 성형품의 표면에 발생되어 산화막의 형성을 억제하는 규소 초정을 미립화시켜 아노다이징을 수행할 때 산화막이 고르게 형성될 수 있는 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법에 관한 것이다.

일반적으로 스마트폰을 비롯한 전자기기의 케이스는 사출에 의한 수지 재질로 많이 제조되어 왔으나, 최근 수지 재질보다 높은 강성을 얻고, 발열의 해소 수단으로 사용하기 위해 금속 재질의 케이스의 사용이 증가되고 있다.

초기에는 내부식성과 강도가 좋은 스테인리스(stainless) 재질의 금속을 선반가공(CNC, Computer Numerical Control)을 통해 제조하였으나, 생산성이 낮고 무거운 문제점이 있었다.

이에 따라, 생산성을 보다 높이고, 경량화된 재질의 금속 소재에 대한 필요성이 제기되어 왔으며, 가공성이 스테인리스보다 좋은 알루미늄 재질을 선반가공을 이용하여 케이스를 제조하면서 생산성을 보다 향상시킬 수 있게 되었다.

특히, 알루미늄은 산화막을 통해 다양한 컬러의 적용이 가능한 아노다이징 공정을 통해 보다 고급스러운 외관을 얻을 수 있으며, 내식성을 향상시킬 수 있는 장점이 있었다.

하지만, 여전히 사출에 의해 생산되는 수지 재질의 케이스에 비해 크게 낮은 생산성을 가지며, 스테인리스보다 내구성이 약한 문제점으로 인해 알루미늄의 강도를 증가시키면서, 보다 높은 생산성을 달성하기 위한 제조방법의 필요성이 계속 요구되고 있으며, 다이캐스팅과 같은 제조방법을 통해 생산성을 높이기 위한 시도가 이루어지고 있다.

반면, 알루미늄은 용융된 후 용탕의 흐름(주조성)이 좋지 않아 성형 품질이 낮은 문제점이 있으며, 부족한 주조성을 높이기 위해 알루미늄에 규소가 함유된 알루미늄 합금을 이용하여 다이캐스팅이 이루어지고 있다.

하지만, 알루미늄 합금의 규소를 통해 성형 품질을 높이는 효과를 얻을 수 있으나, 규소는 성형품의 표면에 큰 입자상의 규소 초정(도 2의 11)을 형성시키며, 성형품 표면에 형성된 규소 초정은 아노다이징을 수행할 때 산화막의 형성을 억제시키는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해 한국공개특허 제10-2013-0068474호 "경질산화 아노다이징용 Al- Si 합금 주조방법"과 같은 기술이 개발되고 있으나, 그 구조 및 방법이 복잡하며, 알루미늄의 강도를 높일 수 없는 문제점이 있었다.

한국공개특허 제10-2013-0068474호 "경질산화 아노다이징용 Al- Si 합금 주조방법"

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 규소가 함유된 알루미늄 합금으로 제조된 성형품의 표면에 발생되는 규소 초정을 미립화시키기 위한 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 규소가 함유된 알루미늄 합금으로 제조된 성형품의 표면 강도를 증가시키기 위한 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법은 다이캐스팅의 주조성을 높이기 위해 규소가 함유된 알루미늄 합금으로 제조된 성형품의 표면에 아노다이징을 통해 산화막을 고르게 형성하기 위한 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법에 있어서, 용융된 알루미늄과 규소를 포함하는 알루미늄 합금을 통해 성형품을 제조하는 다이캐스팅단계와 제조된 상기 성형품의 표면에 형성된 규소 초정을 미립시키기 위해 성형품의 표면을 가압하는 가압단계를 포함하며, 상기 알루미늄 합금은 규소가 7~12wt%로 함유된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다이캐스팅단계와 가압단계 사이에 상기 성형품을 가열함으로써 성형품을 구성하는 하는 규소 초정을 균질화하는 가열단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압단계는 상기 성형품을 200~700도의 온도로 1~10시간동안 가열하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압단계는 상기 성형품을 가압함과 동시에 가열함으로써 가압에 의한 규소 초정의 미립화를 더욱 촉진시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압단계는 상기 성형품을 가압함과 동시에 초음파 진동을 가함으로써 가압에 의한 규소 초정의 미립화를 더욱 촉진시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다이캐스팅단계는 용융된 알루미늄 합금을 통해 성형품을 제조할 때 추후 산화막을 형성하고자 하는 면에 수직한 방향으로 자기장을 가하여 규소 초정이 표면에 수직한 방향으로 형성, 응고되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법에 의하면, 규소가 함유된 알루미늄 합금으로 제조된 성형품의 표면에 발생되는 규소 초정을 가압하여 미립화시킴으로써 아노다이징을 수행할 때 산화막이 고르게 형성될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법에 의하면, 가압에 의해 성형품의 표면 강도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법을 간략하게 도시한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법을 수행하기 전과 수행한 후의 성형품 표면 사진.
도 3은 본 발명에 따른 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법의 다른 실시예를 도시한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법을 간략하게 도시한 순서도이며, 도 2는 본 발명에 따른 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법을 수행하기 전과 수행한 후의 성형품 표면 사진이고, 도 3은 본 발명에 따른 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법을 간략하게 도시한 것이며, 도 2는 본 발명에 따른 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법을 수행하기 전과 수행한 후의 성형품 표면 사진이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법은 다이캐스팅의 주조성을 높이기 위해 규소가 함유된 알루미늄 합금으로 제조된 성형품의 표면에 아노다이징을 통해 산화막을 고르게 형성하기 위한 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법에 있어서, 용융된 알루미늄과 규소를 포함하는 알루미늄 합금을 통해 성형품을 제조하는 다이캐스팅단계(S1)와 제조된 상기 성형품의 표면에 형성된 규소 초정을 미립시키기 위해 성형품의 표면을 가압하는 가압단계(S3)를 포함하여 구성된다.

보다 상세하게는, 도 2의 (2-I)에 도시된 바와 같이 성형품(1)의 표면에 큰 입자상을 가지는 규소 초정(11)을 도 2의 (2-II)에 도시된 바와 같이 미립화 시킴으로써 추후 아노다이징을 통해 성형품(1)의 표면에 산화막을 형성할 때 큰 입자상에 의해 산화막의 형성이 억제되는 것을 방지함으로써 성형품(1)의 표면에 산화막이 고르게 형성될 수 있게 된다.

또한, 상기 알루미늄 합금은 다이캐스팅시 주조성이 매우 우수한 효과를 가질 수 있도록 규소가 7~12wt%로 함유된 것을 사용함이 바람직하다.

이는, 상기 알루미늄 합금의 규소가 7wt% 미만일 때는 규소의 합유량에 비해 주조성이 크게 향상된 효과를 얻기 힘들며, 12wt%를 초과할 경우, 규소 초정의 미립화가 어려움에 따라, 상기 알루미늄 합금에 함유된 규소는 7~12wt%로 함유됨이 바람직하다.

또한, 상기 가압단계(S3)는 성형품(1)을 프레스 금형 또는 롤러를 이용하여 가압하게 되며, 복수 횟수 반복적인 가압을 수행하거나, 점진적으로 압력을 높여가는 형태와 같이 가압력을 변경하면서 가압하여 성형품의 표면에 형성된 규소 초정을 미립화할 수도 있다.

또한, 상기 가압단계(S3)를 통해 성형품의 일면 또는 복수 면을 전체적으로 가압하거나, 성형품의 일면 또는 복수 면의 일부를 국소적으로 가압할 수도 있으며, 이는 성형품의 두께 및 구조와 규소의 함유량 또는 추후 아노다이징을 진행할 부분의 위치 및 면적에 따라 달라질 수도 있다.

즉, 추후 아노다이징을 수행할 위치가 측면 양측일 경우, 측면 양측만 가압할 수도 있는 것이다.

또한, 상기 가압단계(S3)는 상기 성형품을 가압함과 동시에 성형품에 초음파 진동을 가함으로써 가압에 의한 규소 초정의 미립화를 더욱 촉진시키도록 구성할 수도 있다.

보다 상세하게는, 성형품을 가압하기 위한 프레스 금형 또는 압연(가압) 롤러에 초음파 진동을 가함으로써 금형 또는 롤러가 진동하면서 성형품을 가압하게 된다.

이때, 초음파 진동에 의해 성형품은 가열되면서 규소 초정의 미립화가 촉진되는 효과도 같이 발생하게 된다.

또한, 상기 다이캐스팅단계(S1)와 가압단계(S3) 사이에 상기 성형품을 가열함으로써 성형품을 구성하는 하는 규소 초정을 균질화하는 가열단계(S2)를 더 포함할 수도 있다.

보다 상세하게는, 다이캐스팅단계(S1)를 통해 성형된 성형품을 200~700도의 온도로 1~10시간동안 가열함으로써 규소가 알루미늄 내에서 균질화될 수 있도록 환경을 조성하는 것이며, 온도가 200도 미만일 경우, 균질화가 거의 이루어지지 않으며, 700도를 초과할 경우, 알루미늄 합금의 용융이 시작될 수 있음에 따라, 온도는 200~700도의 범위 내에서 성형품의 두께 및 구조와 목표로 하는 균질화 정도에 따라, 조절함이 바람직하다.

또한, 가열 시간은 성형품의 두께 및 구조와 목표로 하는 균질화 정도에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 700도의 고온에서 최소 1시간 이상 수행되어야 하며, 200도의 낮은 온도에서는 최대 10시간 정도는 수행되어야 함에 따라, 1~10시간 정도 가열함이 바람직하나, 성형품의 두께 및 구조와 목표로 하는 균질화 정도및 규소의 함량에 따라 달라질 수도 있다.

또한, 상기 가압단계(S3)는 상기 성형품을 가압함과 동시에 가열함으로써 가압에 의한 규소 초정의 미립화를 더욱 촉진시키도록 구성될 수도 있다.

즉, 가열단계(S2)와 가압단계(S3)가 동시에 이루어질 수도 있는 것이며, 프레스 금형 또는 압연(가압) 롤러를 가열시킨 상태에서 성형품을 가압하게 된다.

이때 프레스 금형 또는 압연(가압) 롤러의 온도는 상기 위에서 설명한 가열단계(S2)에서 성형품에 가하는 온도와 같이 200~700도의 온도를 가하게 되며, 가압을 통해 균질화에 수행시간을 크게 줄일 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법의 다른 실시예를 도시한 것이며, 상기 다이캐스팅단계(S1)는 용융된 알루미늄 합금을 통해 성형품을 제조할 때 추후 산화막을 형성하고자 하는 면(A)에 수직한 방향으로 자기장을 가하여 규소 초정(11)이 표면에 수직한 방향으로 형성, 응고되도록 유도할 수도 있다.

이때, 규소가 자기장의 방향과 평행하게 형성될 수 있도록 가해지는 자기장은 제조하고자 하는 성형품의 두께에 따라 달라질 수 있으나, 500 가우스 이상의 자기장을 가하였을 때 규소 초정의 형성 방향을 자기장의 방향으로 유도할 수 있음에 따라, 최소 500 가우스 이상의 자기장을 가하되, 1000 가우스를 초과하는 자기장에 대해서는 자기장의 세기에 비해 큰 효과를 얻기 어려움에 따라, 500~1000 가우스의 자기장을 가함이 바람직하다.

상기와 같이, 성형품을 제조하는 과정에서 자기장을 가하여 규소 초정(11)이 표면에 수직한 방향으로 형성시킴으로써, 성형품(1)의 표면에는 규소 초정(11)

이 도 3의 (3-I)와 같이 면상으로(규소 초정의 측면이) 노출되지 않고, 도 3의 (3-II)와 같이 침상으로(단부가) 노출됨에 따라, 표면으로 노출되는 규소 초정(11)의 입자상의 크기가 크게 축소(미립화)된다.

또한, 이를 통해서 추후 아노다이징을 통해 산화막을 형성할 때 규소 초정(11)의 입자상에 의해 산화막의 형성이 억제되는 것을 크게 방지할 수 있게 된다.

또한, 이와 함께 상기 위에서 설명한 가열단계(S2) 또는 가압단계(S3)를 더 수행함으로써 성형품(1)의 표면으로 노출되는 상기 규소 초정(11)을 더욱 작게 미립화 시킬 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 성형품
11 : 규소 초정

Claims (6)

1. 다이캐스팅의 주조성을 높이기 위해 규소가 함유된 알루미늄 합금으로 제조된 성형품의 표면에 아노다이징을 통해 산화막을 고르게 형성하기 위한 규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법에 있어서,
   용융된 알루미늄과 규소를 포함하는 알루미늄 합금을 통해 성형품을 제조하는 다이캐스팅단계와;
   제조된 상기 성형품의 표면에 형성된 입자상의 규소 초정을 미립화시키기 위해 성형품의 표면을 가압함으로써, 추후 아노다이징 시 입자상의 규소 초정에 의해 산화막의 형성이 억제되는 것을 방지하기 위한 가압단계를 포함하며,
   상기 알루미늄 합금은 규소가 7~12wt%로 함유되어 있고,
   상기 다이캐스팅단계와 가압단계 사이에
   상기 성형품을 가열함으로써 성형품을 구성하는 하는 규소 초정을 균질화하는 가열단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 가압단계는 상기 성형품을 200~700도의 온도로 1~10시간동안 가열하는 것을 특징으로 하는
   규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 가압단계는 상기 성형품을 가압함과 동시에 가열함으로써 가압에 의한 규소 초정의 미립화를 더욱 촉진시키는 것을 특징으로 하는
   규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 가압단계는 상기 성형품을 가압함과 동시에 초음파 진동을 가함으로써 가압에 의한 규소 초정의 미립화를 더욱 촉진시키는 것을 특징으로 하는
   규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 다이캐스팅단계는
   용융된 알루미늄 합금을 통해 성형품을 제조할 때 추후 산화막을 형성하고자 하는 면에 수직한 방향으로 자기장을 가하여 규소 초정이 표면에 수직한 방향으로 형성, 응고되는 것을 특징으로 하는
   규소가 함유된 다이캐스팅용 알루미늄합금의 아노다이징을 위한 규소 초정의 미립화 방법.
   

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