KR101853227B1 - 마그네슘합금 재질의 태블릿pc용 케이스의 표면처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면처리방법은 케이스의 표면에 묻은 유지를 제거하는 탈지단계, 상기 탈지단계 후에 케이스를 세척하는 제1수세단계, 상기 제1수세단계에서 묻은 수분을 건조하는 제1건조단계, 상기 제1건조단계에서 건조된 케이스를 pH농도 5 ~ 6의 산성용액으로 에칭하는 에칭단계, 상기 에칭단계에서 에칭된 케이스를 세척하는 제2수세단계, 상기 제2수세단계에서 세척된 케이스를 건조하는 제2건조단계, 상기 제2건조단계에서 건조된 케이스의 표면을 광택 처리하는 광택버핑단계, 상기 광택버핑단계에서 처리된 케이스를 산소와 질소를 혼합한 산화기체 분위기에서 열처리하는 메인열처리단계, 그리고 상기 메인열처리단계에서 열처리된 케이스의 표면에 코팅층을 형성하는 코팅단계로 이루어지며, 상기 제1건조단계와 에칭단계 사이에는 케이스의 표면을 헤어라인 가공하는 헤어라인가공단계와, 상기 헤어라인가공단계로 가공된 케이스를 공기 분위기에서 온도 110 ~ 150℃에서 5 ~ 15분동안 열처리하는 보조열처리단계를 포함한다.
따라서 본 발명은 보조열처리단계와 메인열처리단계에서 균일성이 확보된 기체인 산소를 이용하여 열처리하여 산화막을 형성하기 때문에, 내식성과 내마노성, 방열성이 우수한 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면에 형성되는 산화막의 균일성과 치밀성을 향상할 수 있으며, 케이스의 표면에 산화막을 형성하는 최종 단계 전에 광택버핑단계로 표면의 광택도를 높여서 균일성을 더욱 증대한 산화막 위에 코팅단계로 코팅층을 형성하기 때문에, 코팅층의 균일성을 용이하게 향상할 수 있는 등의 효과를 발휘한다.

Description

마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면처리방법{METHOD FOR TREATING SURFACE OF Mg ALLOYS CASE IN TABLET PC}

본 발명은 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내식성과 내마노성, 방열성이 우수한 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면에 형성되는 산화막의 균일성과 치밀성을 향상하여 완성 제품의 광택성과 산화막 위의 코팅층의 균일성을 용이하게 향상할 수 있도록 하는 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 마그네슘합금는 치수 안정성이 우수하고, 미강도, 전자기파 차폐성, 진동 감쇄 등이 알루미늄 합금과 철강에 비하여 우수하여 자동차와 항공기용 부품, 휴대폰 케이스, 노트북 컴퓨터 케이스, 안경테 등에 많이 사용되고 있으며, 표준 전극 단위가 낮고 내식성이 취약하여 부식 방지를 위하여 표면 처리하게 된다.

특히 태블릿 PC용 케이스는 애플 아이패드1, 갤럭시텝1 등과 같은 플라스틱 재질에서 최신형 아이패드Air, 미니 아이패드에서 보여지 듯, 알루미늄 등의 경량제 금속으로 전환 되고 있으며, 태블릿 PC는 점차 일반 PC 시장을 대체하여 고해상도, 고용량 배터리, 고속통신, 고품질의 3D 게임 등이 구현이 가능하게 되었으며, 과거 데스크탑 PC 영역을 잠식하고 있다.

그러나 고품질의 어플리케이션을 구현하기 위해, 태블릿의 성능에 절대적으로 영향을 주는 고성능 CPU GPU 메모리 등의 동작속도 역시 증대 되어야 하였으며, 이런 중요부품의 속도증대는 사용 시 과열문제를 야기하게 되었다.

그래서 애플의 알루미늄 바디 적용에서 보여지 듯, 태블릿 제조사들은 태블릿 내부에서 발생한 폐열의 신속한 방출을 위해 높은 강도 낮은 무게 임에도 열방출이 용의한 금속 브라켓 및 케이스를 도입 하고 있다.

데스크탑 PC 시장으로 대체하는 고성능 태블릿이 지속적으로 소비되는 동안에는 각 제조사들의 방열 특성을 확보를 위한 알루미늄이나 마그네슘 등의 경량 금속 적용의 증대될 것이며, 현재 태블릿 PC의 금속케이스 시장은 기존에 사용되어지던 아노다이징, 샌딩, 일반도장 등의 단순 표면처리품이 주도적이었다.

특히 마그네슘합금은 산화가 잘되는 금속이므로 전처리 과정인 표면처리공정이 필수적으로 필요하며, 이러한 마그네슘합금을 재질로 하는 제품을 표면 처리하기 위하여, 아노다이징(anodizing), 플라즈마 전해 산화(Plasma Electrolytic Oxidation) 등과 같은 습식 표면처리방법과 아크코팅 등과 같은 건식 표면처리방법이 개발되었으며, 마그네슘합금 제품의 표면을 표면처리하여 이의 표면에 MgO, Mg(OH)₂의 박막층인 산화막을 형성하게 된다.

예컨대 특허출원 제10-2009-0083421호로 출원되어 등록된 기술이 개발되었는 바, 이는 마그네슘합금 제품을 트리클로로에틸렌(C₂HCl₃,trichloroethylene(TCE))용액으로 처리하여 표면의 유지를 제거하는 탈지단계, 상기 탈지단계에서 탈지된 마그네슘합금 제품을 아세톤 용액으로 처리하여 표면의 트리클로로에틸렌 용액을 제거하는 트리클로로에틸렌제거단계, 상기 트리클로로에틸렌제거단계에서 처리된 아세톤을 메탄올 용액으로 처리하여 표면의 아세톤을 중화하는 아세톤중화단계, 상기 아세톤중화단계에서 처리된 마그네슘합금 제품을 물로 세척한 뒤에 물기를 제거하는 세척단계, 상기 세척단계에서 세척된 마그네슘합금 제품의 표면에 표면처리용액을 분사하는 표면처리용액분사단계, 상기 표면처리용액분사단계에서 처리된 마그네슘합금 제품을 200 ~ 260℃의 내부공간을 구비한 직화기에 넣어서 10 ~ 15초동안 직화 처리하는 직화처리단계, 상기 직화처리단계에서 처리된 마그네슘합금 제품을 에탄올로세척하는 최종세척단계, 상기 최종세척단계에서 세척된 마그네슘합금 제품을 건조하는 건조단계로 이루어진다.

그러나 상기와 같은 직화처리방식으로 형성되는 산화막은 직화기 내의 마그네슘합금 제품의 표면에 표면처리용액을 균일하게 분포시키기 어렵기 때문에, 산화막의 균일성과 치밀성을 증대하기에 한계가 있다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 케이스의 표면에 산화막을 형성하는 최종 단계 전에 광택버핑함으로써, 내식성과 내마노성, 방열성이 우수한 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면에 형성되는 산화막의 균일성과 치밀성을 향상하여 완성 제품의 광택성과 산화막 위의 코팅층의 균일성을 용이하게 향상할 수 있는 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면처리방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면처리방법에 있어서, 케이스의 표면에 묻은 유지를 제거하는 탈지단계, 상기 탈지단계 후에 케이스를 세척하는 제1수세단계, 상기 제1수세단계에서 묻은 수분을 건조하는 제1건조단계, 상기 제1건조단계에서 건조된 케이스를 pH농도 5 ~ 6의 산성용액으로 에칭하는 에칭단계, 상기 에칭단계에서 에칭된 케이스를 세척하는 제2수세단계, 상기 제2수세단계에서 세척된 케이스를 건조하는 제2건조단계, 상기 제2건조단계에서 건조된 케이스의 표면을 광택 처리하는 광택버핑단계, 상기 광택버핑단계에서 처리된 케이스를 산소와 질소를 혼합한 산화기체 분위기에서 열처리하는 메인열처리단계, 그리고 상기 메인열처리단계에서 열처리된 케이스의 표면에 코팅층을 형성하는 코팅단계로 이루어진다.

더우기 상기 제1건조단계와 에칭단계 사이에는 케이스의 표면을 헤어라인 가공하는 헤어라인가공단계와, 상기 헤어라인가공단계로 가공된 케이스를 공기 분위기에서 온도 110 ~ 150℃에서 5 ~ 15분동안 열처리하는 보조열처리단계를 포함하여 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면처리방법은 보조열처리단계와 메인열처리단계에서 균일성이 확보된 기체인 산소를 이용하여 열처리하여 산화막을 형성하기 때문에, 내식성과 내마노성, 방열성이 우수한 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면에 형성되는 산화막의 균일성과 치밀성을 향상할 수 있다는 이점이 있다.

더우기 케이스의 표면에 산화막을 형성하는 최종 단계 전에 광택버핑단계로 표면의 광택도를 높여서 균일성을 더욱 증대한 산화막 위에 코팅단계로 코팅층을 형성하기 때문에, 코팅층의 균일성을 용이하게 향상할 수 있는 것이다.

이하 본 발명에 의한 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면처리방법을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면처리방법은 태블릿PC용 케이스에 적용되는 것이나, 그 밖의 마그네슘합금 재질의 다양한 제품에 적용될 수 있는 것이다.

아무튼 본 발명에서는 탈지단계 → 제1수세단계 → 제1건조단계 → 에칭단계 → 제2수세단계 → 제2건조단계 → 광택버핑단계 → 메인열처리단계 → 코팅단계로 케이스의 표면에 산화막을 형성함과 아울러 산화막 위에 코팅층을 형성하게 된다.

그리고 케이스의 표면에 형성된 산화막의 내식성과 내구성, 균일성, 제품 표면의 심미감을 확보하기 위하여, 상기 제1건조단계와 에칭단계 사이에 헤어라인가공단계와 보조열처리단계를 포함한다.

여기서 상기 탈지단계는 케이스를 성형 가공이나 절삭 가공, 주물 작업 등에서 케이스의 표면에 이형제 등과 같은 기름박이 형성되므로, 케이스의 표면에 묻은 유지를 제거하게 되며, 상기 제1수세단계는 탈지단계에서 사용된 용액이 케이스의 표면에 묻게 되므로 이를 세척 제거하는 것이다.

예컨대 상기 탈지단계에서는 제품의 표면의 유지를 제거하기 위하여 트리클로로에틸렌(C2HCl3,trichloroethylene(TCE))용액으로 케이스의 표면에 처리하는 것이며, 상기 탈지단계에서 기름 등이 탈지된 제품의 표면에 묻은 트리클로로에틸렌을 상기 제1수세단계에서 아세톤 용액으로 제거하게 된다.

물론 탈지단계에서 계면활성제로 케이스의 표면에 묻은 유지를 제거하게 되면, 제1수세단계에서는 물을 이용하여 케이스의 표면을 세척할 수 있는 것이다.

상기 제1건조단계에서는 상기 제1수세단계에서 묻은 수분을 건조기에 넣어서 건조함이 바람직하며, 공기 중의 바람을 이용하여 보다 오랫동안 건조할 수 있다.

상기 에칭단계에서는 상기 제1건조단계에서 건조된 케이스를 pH농도 5 ~ 6의 산성용액으로 에칭하는 것으로서, 산성용액은 산도를 조정한 질산용액, 황산용액, 아세트산용액 등의 용액으로 사용됨이 바람직하다.

그러면 상기 에칭단계에서는 상기 제1수세단계에서 미처 제거하지 못한 케이스의 표면에 있는 이물질을 제거할 수 있으며, 산성용액의 농도에 따라 20 ~ 60초 동안 에칭하게 된다.

한편 케이스의 표면의 모양을 형성하여 금속 질감 등을 살려서 미려함을 증대하기 위하여, 상기 제1건조단계 후에 헤어라인가공단계로 케이스의 표면을 처리하게 되고, 상기 메인열처리단계에서 케이스의 표면에 형성된 MgO, Mg(OH)₂의 산화막의 내식성과 내구성, 균일성을 증대하기 위하여, 보조열처리단계로 케이스의 표면에 일차적으로 산화막을 형성하게 된다.

즉 상기 헤어라인가공단계는 케이스의 표면을 헤어라인 가공하는 것이며, 이는 마그네슘합금 재질의 케이스에 머리카락 같은 선을 그은 형태로 형성하여 케이스의 표면에 기스나 찍힘을 없애고 표면을 곱게 하기 위한 것으로서, 통상적으로 물을 사용하는 것이어서 상기 탈지단계에서 제품의 유지를 완전히 제거할 필요가 있다.

예컨대 헤어라인 가공방법은 브러쉬 처리방법과 사포 처리방법 등이 바람직하며, 브러쉬 처리방법에 사용되는 브러쉬의 소재는 0.07 ~ 0.3 mm 굵기의 스테일레스 스틸 재질을 주로 사용하여 케이스의 표면의 헤어라인 질감에 따라 굵기를 선택하게 되며, 사표 처리방법은 브러쉬 처리방법에 비해서 제품의 찍힘이나 기스를 완전제거 할 수 있는 것이며, 브러쉬 또는 사포를 한쪽 방향으로 연마 방식으로 케이스의 표면에 헤어라인을 형성하는 것이다.

상기 헤어라인가공단계 후에는 보조열처리단계로 케이스의 표면에 일차적으로 형성하게 되며, 상기 보조열처리단계에서는 상기 헤어라인가공단계로 가공된 케이스를 공기 분위기에서 온도 110 ~ 150℃에서 5 ~ 15분동안 열처리하는 것이다.

여기서 상기 보조열처리단계에서 110℃ 보다 낮은 온도로 열처리하게 되면 열처리 시간이 많이 소요되어 제품의 공정 시간이 많이 소요되어 제품의 생산 단가를 상승시키는 요인이 되며, 150℃ 보다 높은 온도로 열처리하게 되면 산화막의 고착 시간이 짧아서 산화막의 내구성에 악영향을 미칠 수 있는 것이다.

한편 상기 제2수세단계는 상기 에칭단계에서 에칭된 케이스를 세척하는 것으로서, 상기 에칭단계에서 사용된 산성용액을 물로 세척하는 것이며, 상기 제2건조단계에서는 상기 제2수세단계에서 세척된 케이스를 건조하게 된다.

상기 광택버핑단계는 상기 제2건조단계에서 건조된 케이스의 표면을 광택 처리하는 것으로서, 이는 케이스의 표면을 광택 처리하여 케이스의 질감을 증대할 뿐만 아니라 상기 에칭단계에서 아주 미세하게 발생된 케이스 표면의 부식 부위를 제거하고, 메인열처리단계에서 보다 견고한 산화막을 형성하게 하는 것이다.

참고로 버핑 가공은 유연성있는 몸체 위에 아교를 사용하여 입자를 고착시킨 버프바퀴를 고속으로 회전시켜서 가공물을 접촉 연삭하는 것이며, 제품의 표면을 매끄럽게 하게 된다.

특히 본 발명에서는 메인열처리단계에서 케이스의 표면에 형성된 산화막의 균일성과 내구성을 증대하는 것이며, 상기 메인열처리단계는 상기 광택버핑단계에서 처리된 케이스를 산소와 질소를 혼합한 산화기체 분위기에서 열처리하게 된다.

더우기 상기 메인열처리단계에서는 상기 보조열처리단계의 공기 보다 산소량을 증대하게 되는 바, 산소 55 ~ 65%와 질소 35 ~ 45%를 부피비로 혼합한 산화기체 분위기에서 온도 110 ~ 150℃에서 5 ~ 15분동안 열처리하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 비율보다 산소의 양이 많으면 표면처리용 장비 내에 산소를 공급하기 어렵게 될 뿐만 아니라 과도한 산소로 인하여 산화막 형성을 조절하기 어렵게 되며, 산소의 양이 적으면 표면 처리 시간과 온도를 높이게 되는 것이어서 시간과 비용을 불필요하게 늘리게 되는 것이다.

또한 상기 메인열처리단계의 온도와 시간은 상기 보조열처리단계와 마찬가지로 산화막의 침투성 및 내구성, 시간과 비용 절감과 설비의 간단화 등을 고려한 최적의 조건에 맞춘 것이다.

그리고 본 발명에서는 상기 메인열처리단계에서 열처리된 케이스의 표면에 코팅층을 형성하는 코팅단계로 마무리하는 것으로서, 상기 코팅단계에서는 표면에 보다 균일한 코팅을 형성하게 된다.

예컨대 상기 코팅단계에서는 케이스의 표면에 형성된 산화막의 질감을 노출하기 위하여 투명한 도료로 전착 도장 방식으로 처리하게 된다.

이렇게 본 발명에 의한 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면처리방법은 소비자들의 다양한 디자인 제품에 대한 욕구와 이를 충족시키기 위한 제조사들의 제품의 개발 의지는 경량 금속인 마그네슘합금 재질의 제품 표면에 다양한 색상과 다양한 모양을 가질 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면처리방법에 있어서,
   케이스의 표면에 묻은 유지를 제거하는 탈지단계, 상기 탈지단계 후에 케이스를 세척하는 제1수세단계, 상기 제1수세단계에서 묻은 수분을 건조하는 제1건조단계, 상기 제1건조단계에서 건조된 케이스를 pH농도 5 ~ 6의 산성용액으로 에칭하는 에칭단계, 상기 에칭단계에서 에칭된 케이스를 세척하는 제2수세단계, 상기 제2수세단계에서 세척된 케이스를 건조하는 제2건조단계, 상기 제2건조단계에서 건조된 케이스의 표면을 광택 처리하는 광택버핑단계, 상기 광택버핑단계에서 처리된 케이스를 산소와 질소를 혼합한 산화기체 분위기에서 열처리하는 메인열처리단계, 그리고 상기 메인열처리단계에서 열처리된 케이스의 표면에 코팅층을 형성하는 코팅단계로 이루어지되,
   상기 메인열처리단계는 산소 55 ~ 65%와 질소 35 ~ 45%를 부피비로 혼합한 산화기체 분위기에서 온도 110 ~ 150℃에서 5 ~ 15분동안 열처리하고,
   상기 제1건조단계와 에칭단계 사이에는 케이스의 표면을 헤어라인 가공하는 헤어라인가공단계와, 상기 헤어라인가공단계로 가공된 케이스를 공기 분위기에서 온도 110 ~ 150℃에서 5 ~ 15분동안 열처리하는 보조열처리단계를 포함하며, 상기 에칭단계는 상기 보조열처리단계에서 처리된 케이스를 에칭하는 것으로 이루어지는 마그네슘합금 재질의 태블릿PC용 케이스의 표면처리방법.
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