KR101904243B1 - 백색으로 보이는 양극산화 필름 및 이를 형성하기 위한 방법 - Google Patents

백색으로 보이는 양극산화 필름 및 이를 형성하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서에 기재된 실시예들은 백색 외관을 갖는 양극산화 필름을 형성하는 것에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 양극산화 공정 동안 달라지는 전류밀도에 의해 광 확산 기공 벽이 생성된 기공들을 갖는 양극산화 필름이 기재된다. 일부 실시예에서, 레이저 크래킹 과정에 의해 생성되는 광 확산 미세 균열을 갖는 양극산화 필름이 기재된다. 일부 실시예에서, 양극산화 필름 아래에 스퍼터링된 광 확산 알루미늄의 층이 제공된다. 일부 실시예에서, 양극산화층 개구 안으로 광 확산 입자들이 주입된다.

Description

백색으로 보이는 양극산화 필름 및 이를 형성하기 위한 방법{WHITE APPEARING ANODIZED FILMS AND METHODS FOR FORMING THE SAME}
본 개시내용은 일반적으로 양극산화(anodizing) 공정에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 백색 외관(white appearance)을 갖는 양극산화(anodized) 필름을 생성하기 위한 방법이 개시된다.
양극산화는, 처리될 부품이 전기 회로의 애노드 전극을 형성하는 금속 부품의 표면 상의 자연적인 산화층의 두께를 증가시키는 데 사용되는 전해 패시베이션 공정(electrolytic passivation process)이다. 양극산화는 내식성을 증가시키고 내마모성은 페인트 프라이머(paint primer) 및 접착제(glue)에 대하여 더 우수한 접착력을 제공할 수 있다. 양극산화 필름은 또한 많은 장식 효과를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 양극산화 필름 표면에서의 광 반사의 유형 및 광 반사량에, 부분적으로, 기초하여 양극산화 필름에 지각되는 색(perceived color)을 제공할 수 있는, 양극산화 필름을 도색하기 위한 기술은 개발되었다. 특정 주파수의 광이 양극산화 필름의 표면에서 반사될 때 특정 색이 지각될 수 있다.
일부 경우에, 백색을 갖는 양극산화 필름을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 백색으로 보이는 양극산화 필름을 제공하려는 종래의 시도들은 황백색, 약한 회색 및 유백색처럼 보이는 양극산화 필름을 만들었고, 많은 사람들이 매력을 느끼는 산뜻하고 깨끗해 보이는 백색을 만들지 못했다.
설명된 실시예들 및 그것들의 이점들은 첨부 도면들과 함께 취해진 하기의 설명에 대한 참조에 의해 가장 잘 이해될 수 있다. 이 도면들은 결코 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 기재된 실시예들의 기술적 사상 및 범주를 벗어나지 않고 기재된 실시예들에 행해질 수 있는 어떠한 형태적 및 세부적 변경에 제한을 두지 않는다.
일 실시예에 따른 방법이 기재된다. 상기 방법은 알루미늄 기판 상에 산화알루미늄 층을 형성하는 동안 연속적으로 전류밀도를 다르게 하는 것을 포함한다. 산화알루미늄 층은 실질적으로 불투명하고 그곳에 입사하는 백색광의 실질적으로 모든 파장들을 반사한다.
다른 실시예에 따른 금속 기판이 기재된다. 금속 기판은 하부 금속 표면 위에 배치되는 보호 필름을 갖는다. 보호 필름은 백색 외관을 갖는 다공성 구조를 갖고, 다공성 구조는 다수의 기공을 갖는다. 기공의 적어도 일부분은 다수의 연속적으로 반복되는 넓은 부분들과 좁은 부분들을 갖는 불규칙한 기공 벽을 포함한다. 연속적으로 반복되는 넓은 부분들과 좁은 부분들은 보호 필름의 상부 표면에 대하여 다양한 배향으로 위치되는 다수의 가시광 반사 표면들을 제공하여 상부 표면에 입사하는 광의 실질적으로 모든 가시 파장들이 가시광 반사 표면으로부터 확산 반사하여 상부 표면을 빠져나가도록 한다.
추가적인 실시예에서, 양극산화 필름이 백색으로 보이도록 양극산화 필름의 다공성 구조 내에 미세 균열을 형성하기 위한 방법이 기재된다. 상기 방법은 양극산화 필름의 상부 표면 위에 펄스 레이저 빔을 스캐닝함으로써 다공성 구조 내에 용융된 부분들의 패턴을 형성하는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 용융된 부분들의 패턴이 냉각되어 결정질 형태로 변형되도록 함으로써 양극산화 필름 내에 결정화된 금속 산화물 부분들의 패턴을 형성하는 것을 포함한다. 냉각 중에, 결정화된 금속 산화물 부분들의 패턴 내에 다수의 미세 균열들이 형성된다. 미세 균열은 결정화된 금속 산화물 부분들에 입사하는 광의 거의 모든 가시 파장들을 확산 반사한다.
추가의 실시예에 따른, 금속 부품의 하부 표면 위에 배치되는 백색 외관을 갖는 양극산화 필름을 구비한 상기 금속 부품이 기재된다. 양극산화 필름은 다공성 금속 산화물 구조를 포함한다. 양극산화 필름은 또한 다공성 금속 산화물 구조 내에 결정화된 금속 산화물 부분들의 패턴을 포함하고, 결정화된 금속 산화물 부분들의 패턴은 다수의 미세 균열을 갖는다. 미세 균열들은 양극산화 필름의 노출된 표면에 대하여 다양한 배향으로 배열되는 복수의 가시광 반사 표면을 갖는다. 가시광 반사 표면들은 결정화된 금속 산화물 부분들에 입사하는 가시광을 확산 반사하여, 금속 부품에 불투명 및 백색 외관을 부여한다.
또 다른 실시예에 따른, 기판 상에 양극산화 필름을 형성하기 위한 방법이 기재된다. 상기 방법은 기판 상으로 알루미늄 층을 스퍼터링하는 것을 포함하고, 스퍼터링된 알루미늄 층은 제1 거칠기를 갖는 표면을 갖는다. 상기 방법은 또한 스퍼터링된 알루미늄 층의 제1 부분을 양극산화 필름으로 변환하는 것을 포함한다. 스퍼터링된 알루미늄 층의 하부 제2 부분은 제1 거칠기와 연관되는 제2 거칠기를 갖는 제2 표면을 갖는다. 제2 표면은 양극산화층의 노출된 표면으로 입사하는 백색광이 양극산화층을 통해 이동하여, 제2 표면에서 확산 반사되고, 양극산화층을 빠져나가도록 충분히 거칠다.
추가적인 실시예에 따라, 백색으로 보이는 양극산화 필름을 형성하기 위한 방법이 기재된다. 상기 방법은 양극산화 필름 내에 다수의 개구를 형성하는 것을 포함한다. 개구는 다수의 광 반사 입자를 수용하는 데 적합한 평균 크기와 형상을 갖는다. 광 반사 입자들은 광 반사 입자들 상의 다중 가시광 확산 표면들의 존재로 인해 백색 외관을 갖는다. 상기 방법은 또한 개구들의 적어도 일부분 안으로 광 반사 입자들을 주입하는 것을 포함한다. 광 반사 입자들의 백색 외관은 양극산화 필름에 백색 외관을 준다.
설명된 실시예들 및 그것들의 이점들은 첨부 도면들과 함께 취해진 하기의 설명에 대한 참조에 의해 가장 잘 이해될 수 있다. 이 도면들은 결코 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 기재된 실시예들의 기술적 사상 및 범주를 벗어나지 않고 기재된 실시예들에 행해질 수 있는 어떠한 형태적 및 세부적 변경에 제한을 두지 않는다.
도 1a 내지 도 1d는 물체의 지각되는 색 또는 품질을 제공하기 위한 다양한 반사 메커니즘을 도시함.
도 2는 표준적인 양극산화 조건을 사용하여 형성된 양극산화 필름을 갖는 부품의 단면도.
도 3은 변동되는 전류밀도를 사용하여 형성된 백색 양극산화 필름을 갖는 부품의 단면도.
도 4a 및 도 4b는 상이한 두 개의 변동되는 전류밀도 양극산화 공정 동안 시간에 따른 전류밀도를 나타내는 그래프.
도 5는 다른 변동되는 전류밀도 양극산화 공정 동안 시간에 따른 전류밀도를 나타내는 그래프.
도 6은 변동되는 전류밀도 양극산화 공정을 사용하여 불규칙하거나 텍스쳐링된(textured) 기공 벽을 갖는 백색 양극산화 필름을 형성하기 위한 단계들을 나타내는 흐름도.
도 7a 내지 도 7c는 레이저 크래킹(laser cracking) 과정을 거친 후의 백색 양극산화 필름을 갖는 부품의 상면도 및 단면도.
도 8은 래스터 스캐닝 펄스형 레이저 빔(raster scanning pulsed laser beam)을 사용하여 미세 균열을 갖는 백색 양극산화 필름을 형성하기 위한 단계들을 나타내는 흐름도.
도 9a 내지 도 9c는 스팟 밀도(spot density), 레이저 파워(laser power) 및 스팟 크기(spot size) 설정을 다르게 한 상이한 레이저 스캔 샘플들을 도시함.
도 9d는 상이한 양극산화 필름 샘플들에 대하여 시야각에 따른 경면 반사 광 강도(specular reflected light intensity)를 나타내는 그래프.
도 10은 목표 확산 및 경면 반사량를 갖는 백색 양극산화 필름을 생성하는 레이저 크래킹 공정을 조정하기 위한 단계들을 나타내는 흐름도.
도 11은 변동되는 전류밀도 양극산화 및 레이저 크래킹 과정의 조합을 이용하여 형성되는 백색 양극산화 필름을 갖는 부품의 단면도.
도 12는 변동되는 전류밀도 양극산화 및 레이저 크래킹 과정의 조합을 사용하여 형성되는 백색 양극산화 필름을 형성하기 위한 단계들을 나타내는 흐름도.
도 13a 및 도 13b는 양극산화 공정에 후속하는 반사층 침착 공정을 거치는 부품의 단면도.
도 14는 하부 반사층을 침착함으로써 백색 양극산화 필름을 형성하기 위한 단계들을 나타내는 흐름도.
도 15a 내지 도 15c는 기공 주입 공정을 거치는 부품의 단면도.
도 16a 및 도 16b는 미세 균열 주입 공정을 거치는 부품의 단면도.
도 17a 내지 도 17d는 레이저 드릴(laser drilling), 양극산화, 및 광 반사 입자 주입 공정을 거치는 부품의 평면도 및 단면도.
도 18은 전기영동 기술을 사용하는 광 반사 입자 기공 주입 공정을 도시함.
도 19는 양극산화 필름의 개구 안으로 광 반사 입자를 주입함으로써 백색 양극산화 필름을 형성하기 위한 단계들을 나타내는 흐름도.
본 출원에 따른 방법들의 대표적인 응용 분야들이 이 단락에 기술된다. 이 예들은 단지 기재된 실시예들의 이해를 돕고 맥락을 더하기 위하여 제공되고 있다. 따라서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 기재된 실시예들이 이러한 특정 상세 사항들 중 일부 또는 전부 없이도 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예들에서는, 기재된 실시예들을 불필요하게 불명확하게 하지 않기 위해 잘 알려진 공정 단계들은 상세히 기재되지 않았다. 이후의 예들은 제한적으로 취해지지 않도록, 기타 응용들이 가능하다.
본 출원은 생성되는 양극산화 필름이 백색으로 보이도록 하는 방법으로 알루미늄 표면을 양극산화 하기 위한 방법 및 장치의 다양한 실시예들에 관한 것이다. 백색으로 보이는 양극산화 필름은 소비자 제품의 보이는 부분에 보호 표면 및 보기 좋은 표면 둘 모두를 제공하는 데 매우 적합하다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 방법은 전자 디바이스, 예컨대 미국 캘리포니아주, 쿠페르티노 소재의 애플 사(Apple Inc.)에 의해 생산되는 것들의 금속 인클로저 및 케이스의 보호 및 장식적인 매력을 가진 외부 부분을 제공하기 위하여 사용될 수 있다.
일반적으로, 백색은 광의 거의 모든 가시 파장을 확산 반사하는 물체의 색이다. 따라서, 양극산화 필름의 상부 표면에 입사하는 광의 거의 모든 가시 파장이 확산 반사될 때 양극산화 필름은 백색으로 지각될 수 있다. 도 1a는 입사광이 어떻게 표면에서 확산 반사되어 여러 방향으로 산란될 수 있는지 도시한다. 확산 반사는 물체의 상부 표면 또는 내부의 다면(multi-faceted)의 표면에서의 입사광 반사에 의해 일어날 수 있다. 예를 들어, 눈송이를 형성하는 빙정(ice crystal)의 면들은 입사광을 확산 반사하여, 눈송이가 백색으로 보이도록 렌더링(rendering)한다. 이것은 광이 한 방향으로 반사되는 경면 반사(도 1b), 광의 일부 파장은 흡수되고 광의 특정 파장만이 확산 반사되는 색상이 매트하게(colored matte) 보이는 물체(도 1c), 광의 실질적으로 모든 광이 흡수되어 광이 반사되지 않는 흑색 물체(도 1d)와 대조적이다.
기재된 실시예에서, 기술들은 백색으로 보이는 양극산화 필름을 형성하는 것을 수반한다. 일부 실시예에서, 양극산화 필름은 양극산화 필름 내의 구조적 특징부로 인해 백색 광에 있는 모든 파장에 대한 경면 반사 및 확산 반사의 조합으로 인하여 백색으로 보인다. 일부 실시예에서, 양극산화 필름은 본질적으로 양극산화 필름을 백색으로 "염색"하는 내재하는 입자들의 존재로 인하여 백색으로 보인다. 일부 실시예에서, 양극산화 필름은 하부 광 확산층 및 반사층의 존재로 인하여 백색으로 보인다. 일부 경우에, 백색으로 보이는 양극산화 필름을 생성하기 위한 둘 이상의 기재된 기술이 조합될 수 있다.
양극산화 필름의 지각되는 백도(perceived whiteness)의 양은 여러 색 분석 기술 중 어느 하나를 이용하여 측정될 수 있다. 예를 들어 색 대립(color opponent) 색 공간, 예컨대 L,a,b (Lab) 색 공간 (L은 명도의 양을 나타내고, a 및 b는 색 대립 차원을 나타냄)은 상이한 양극산화 필름 샘플의 지각되는 백도의 객관적인 결정이 이루어질 수 있는 표준으로서 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 일부 실시예에서, 최적의 백색 양극산화 필름은 범위가 약 85 내지 100에 이르는 L 값 및 거의 0인 a, b 값을 갖는다. 따라서, 이들 양극산화 필름은 밝고 색 중립이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 양극산화 필름(anodized film), 양극산화층, 양극산화 필름(anodization film), 산화층, 및 산화 필름은 서로 바뀌어 사용될 수 있고, 임의의 적절한 금속 산화 필름을 지칭할 수 있다. 양극산화 필름은 금속 기판의 금속 표면 상에 형성된다. 금속 기판은 여러 적합한 금속 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 기판은 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함한다. 일부 실시예에서, 적합한 알루미늄 합금은 1000, 2000, 5000, 6000, 및 7000 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다.
기공 벽 변형
백색으로 보이는 양극산화 필름을 형성하기 위한 한 방법은 양극산화 공정 중 불규칙한 기공 벽을 형성하는 것을 포함한다. 도 2는 표준 양극산화 조건을 이용하여 형성된 양극산화 필름(202)을 갖는 부품(200)의 단면을 도시한다. 표준 양극산화 공정 중, 금속 기판(204)의 상부 부분은 금속 산화층, 또는 양극산화 필름(202)으로 변환되어, 양극산화 필름(202) 내에 다수의 자기조직화(self-organizing) 기공(206)을 형성한다. 기공(206)은 상부 표면(210)에서 개방되고 기공 벽(208)에 의해 형성되는 길쭉한 나노미터 규모의 공동(voids)들이다. 도시된 바와 같이, 기공(206)은 상부 표면(210)에 대하여 수직한 배향으로 각각 배열된 형태로 고도로 정렬되고, 서로에 대하여 등거리이고 평행한 배향으로 있다.
양극산화 필름(202)은 일반적으로 반투명해 보이는데, 그 이유는 상부 표면(210)으로 들어오는 백색 입사광의 많은 부분이 양극산화 필름(202)을 통해 전달되고 하부 기판(204)의 상부 표면에서 반사될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 광선(212)은 상부 표면(210)으로부터 진입하여, 양극산화 필름(202)을 통과해서, 하부 기판(204)의 표면에서 반사되고, 다시 양극산화 필름(202)을 통과하여, 상부 표면(210)에서 빠져나간다. 기공 벽(208)은 일반적으로 매끄럽고 균일하기 때문에, 기공 벽은 실질적으로 양극산화 필름(202)을 통하는 광선(212)의 전달을 방해하지 않는다. 따라서, 상부 표면(210)에서 관찰자에 의해 보여지는 바와 같이, 양극산화 필름(202)은 반투명해 보이고 보는 사람(viewer)은 하부 기판(204)을 볼 수도 있다. 기판(204)은 특정 파장 또는 범위의 파장의 광을 반사할 수도 있기 때문에, 부품(200)은 하부 기판(204)의 색에 가까운 색을 갖는 것처럼 보일 수도 있다. 하부 기판(204)이 매끄럽고 반사성인 경우, 입사광은 하부 기판(204)에서 경면 반사할 수 있다(각도 또는 입사가 반사각과 동일한 거울에서와 같음). 예를 들어, 광선(214)은 광선(212)과 동일한 방향으로 하부 기판(204)에서 경면 반사되어, 부품(200)이 반짝거리며 반사되게 보이도록 할 수 있다. 주의해야 할 점은, 양극산화 필름(202)은 일반적으로 반투명이고, 완전히 투명하지 않다는 것인데, 그 이유는 더 적은 양의 입사광이 완전히 양극산화 필름(202)을 지나 하부 기판(204)까지 통과하지 않을 것이기 때문이다.
본 명세서에 기재된 방법들은 상부 표면에서 보이는 바와 같이 불투명하고 백색의 외관을 갖는 양극산화 필름을 형성하는 데 사용될 수 있다. 도 3은 기재된 실시예에 따라 양극산화 기술을 이용하여 형성된 양극산화 필름(302)을 갖는 부품(300)의 단면을 도시한다. 양극산화 공정 중, 금속 기판(304)의 상부 부분은 금속 산화층, 또는 양극산화 필름(302)으로 변환된다. 도시된 바와 같이, 기공(306)은 형상이 불규칙한 기공 벽(308)을 갖는다. 불규칙한 기공 벽(308)은 입사광에 대하여 반사점의 역할을 할 수 있는 다수의 아주 작은 표면들을 갖는다. 예를 들어, 광선(312)은 상부 표면(310)으로부터 진입하여, 양극산화 필름(302)의 일부를 통과해서, 불규칙한 기공 벽(308)의 제1 표면에서 반사되고, 양극산화 필름(302)의 다른 부분을 통과하여, 상부 표면(310)에서 빠져나간다. 유사하게, 광선(314)은 상부 표면(310)으로부터 진입하여, 양극산화 필름(302)의 일부를 통과해서, 불규칙한 기공 벽(308)의 제2 표면에서 반사되고, 양극산화 필름(302)의 다른 부분을 통과하여, 상부 표면(310)에서 빠져나간다. 광선(312, 314)은 기판(304)에 닿지 않기 때문에, 양극산화 필름(302)은 투명하지 않은, 즉, 불투명하다. 즉, 상부 표면(301)으로부터 보는 사람은 하부 기판(304)을 보지 못할 수도 있다.
불투명한 것 뿐만 아니라, 양극산화 필름(302) 또한 백색 외관을 갖는다. 앞서 기재된 바와 같이, 물체가 광의 거의 모든 가시 파장을 확산 반사, 또는 산란하는 경우 물체는 백색으로 보인다. 다양한 각도로 배열된 불규칙한 기공 벽(308)의 다수의 표면은 다수의 상이한 각도에서 입사 가시광을 산란할 수 있다. 예를 들어, 기공 벽(308)의 제1 표면에서 반사되는 광선(312)은 제1 각도로 상부 표면(310)에서 빠져나가는 반면, 광선(312)과 동일한 각도로 들어오는 광선(314)은 기공 벽(308)의 제2 표면에서 반사되어 제1 각도와 상이한 제2 각도로 상부 표면(310)에서 빠져나간다. 불규칙한 기공 벽(308)은 상부 표면(310) 및 서로에 대하여 많은 상이한 각도로 배열된 많은 표면들은 갖기 때문에, 동일한 각도로 양극산화 필름(302)에 진입하는 상이한 광선들이 많은 상이한 각도로 양극산화 필름(302)을 빠져나갈 것이다. 이런 방식으로, 입사 가시광은 확산 반사되고 양극산화 필름(302)에 백색 외관을 줄 수 있다.
양극산화 필름(302)과 같은 불규칙한 기공 벽을 갖는 백색 양극산화 필름을 형성하기 위한 기술들은 펄스형 전류밀도를 인가하는 동안 양극산화 공정을 수행하는 것을 포함한다. 일반적으로, 전류밀도는 기공의 너비에 영향을 줄 수 있는데, 더 높은 전류밀도는 일반적으로 더 넓은 기공을 형성하고 더 낮은 전류밀도는 일반적으로 더 좁은 기공을 형성한다. 기공 성장 중에 전류밀도를 변경함으로써, 기공은 일부 부분들은 넓고 다른 부분들은 좁다. 예를 들어, 기공(306)이 높은 전류밀도 조건 동안 형성된 제1 직경(316)을 갖는 넓은 부분들 및 낮은 전류밀도 조건 동안 형성된 제2 직경(318)을 갖는 좁은 부분들을 가짐으로써, 불규칙한 기공 벽(308)을 형성할 수 있다.
도 4a는 일부 실시예에 따라, 전류밀도가 변동되는 양극산화 공정 동안 시간(예를 들어, 분 단위)에 따른 전류밀도(예를 들어, A/dm2)를 나타내는 그래프(400)를 도시한다. 양극산화 공정 중에, 기판은 양극산화 용액 내에 위치하고 전압이 인가될 때 애노드의 역할을 한다. 양극산화 공정이 기판의 부분을 금속 산화물로 변환함에 따라, 전압은 상이한 간격으로 높은 전류밀도(B)로 증가하고 낮은 전류밀도(A)로 감소한다. 도시된 바와 같이, 시간 간격(a) 동안, 전류밀도는 0에서 높은 전류밀도(B)까지 증가한다. 전류밀도는 시간 간격(b) 동안 높은 전류밀도(B)에서 유지된다. 시간 간격(b) 동안, 양극산화 필름 내에 형성되는 기공의 너비는 비교적 넓다. 시간 간격(c) 동안, 전류밀도는 낮은 전류밀도(A)까지 감소한다. 전류밀도는 시간 간격(d) 동안 낮은 전류밀도(A)에서 유지된다. 시간 간격(d) 동안, 기공은 계속 형성되지만 시간 간격(b) 동안의 기공 형성에 비하여 더 좁은 너비를 갖는다. 일부 실시예에서, 시간 간격(a, b, c 및 d)은 대략 분 단위이다. 이어서 전류밀도는 양극산화 필름이 목표 두께에 이를 때까지 수차례 동안 펄스와 같이, 즉, 높은 전류밀도(B)까지 증가하다가 낮은 전류밀도(A)까지 감소하고, 양극산화 공정은 완료된다. 이런 방식으로, 기공의 너비는 그것들이 형성되고 있는 동안 달라져서, 도 3의 기공 벽(308)과 같은 불규칙한 기공 벽을 형성할 수 있다.
도 4b는 도 4a의 그래프(400)와 유사하지만, 전류밀도가 비선형적으로 증가 및 감소하는 그래프(420)를 도시한다. 예를 들어, 시간 간격(a) 동안, 전류밀도는 비선형적인 방식으로 0에서 높은 전류밀도(B)까지 증가한다. 마찬가지로, 시간 간격(c) 동안, 전류밀도는 비선형적인 방식으로 낮은 전류밀도(A)까지 감소한다. 전류밀도가 증가 및 감소하는 방식은 생성되는 양극산화 필름에서 기공 벽의 형상에 영향을 줄 수 있다.
그래프(400, 420)에 도시된 상대적인 기간의 간격(a, b, c, d)은 단지 특정 실시예의 도시에 불과하고 다른 실시예의 상대적인 기간에 필연적으로 영향을 주는 것은 아니다. 예를 들어, 시간 간격(b)은 a, c, d에 비하여 더 짧아서, 높은 전류밀도의 매우 짧은 펄스를 인가할 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 시간 간격(a, b, c, d)은 동일하다. 도 5는 추가적인 실시예에 따라, 양극산화 공정 중에 높은 전류밀도의 짧은 펄스가 일정하게 간격을 둔 시간(예를 들어, 분 단위)에 따른 전류밀도(예를 들어, A/dm2)를 나타내는 그래프(500)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 시간 간격(a) 동안, 전류밀도는 0에서 높은 전류밀도(B)까지 증가한다. 전류밀도는 시간 간격(b) 동안 높은 전류밀도(B)에서 유지된다. 시간 간격(b) 동안, 양극산화 필름 내에 형성되는 기공의 너비는 비교적 넓다. 다른 시간 간격(b) 동안, 전류밀도는 낮은 전류밀도(A)까지 감소한다. 전류밀도는 추가적인 시간 간격(b) 동안 낮은 전류밀도(A)에서 유지되고, 그 시간 동안 기공은 계속 형성되지만 높은 전류밀도(B) 동안의 기공 형성에 비하여 더 좁은 너비를 갖는다. 일부 실시예에서, 시간 간격(b)은 대략 분 단위이다. 다른 실시예에서, 시간 간격(b)은 대략 초 단위이다. 이어서 전류밀도는 양극산화 필름이 목표 두께에 이를 때까지 수차례 동안 펄스와 같이, 즉, 높은 전류밀도(B)까지 증가하다가 낮은 전류밀도(A)까지 감소하고, 양극산화 공정은 완료된다. 일부 실시예에서, 양극산화 공정은 높은 전류밀도의 일련의 매우 짧은 펄스들에 이어서 높은 전류밀도의 일련의 더 긴 펄스형의 것들을 인가하는 것을 포함할 수 있다. 이들 상이한 파라미터는 상이한 방식으로 기공 벽의 형상과 불규칙성에 영향을 주어서, 생성되는 양극산화 필름에 대하여 백도의 약간의 변동을 만들 수 있다.
도 4a, 도 4b, 및 도 5를 참조하여 앞서 기재된 낮거나 높은 전류밀도 값들은 원하는 기공 벽 형상 및 특정 애플리케이션 요구사항에 따라 달라질 수 있다. 일부 실시예에서, 높은 전류밀도(B)의 범위는 약 2.0 내지 4.0 A/dm2 사이이고 낮은 전류밀도(A)의 범위는 약 0.5 내지 2.0 A/dm2 사이이다. 인가된 전류밀도는 전압에 관련되고, 공정은 또한 높고 낮은 전압 값에 대하여 변동될 수 있다. 양극산화 필름의 목표 두께는 또한 특정 애플리케이션 요구사항에 부분적으로 의존하여 달라질 수 있다. 일부 실시예에서, 양극산화 공정은 약 20 내지 35 마이크로미터의 목표 두께가 성취될 때까지 수행된다.
기공 벽의 형상 및 불규칙성을 제어하는 것 뿐만 아니라, 양극산화 공정 중에 양극산화 배스 온도(bath temperature)를 조절함으로써 기공 밀도가 제어될 수 있다. 일반적으로, 배스 온도가 더 높을수록, 더 얇은 금속 산화 물질이 기공들 사이에 형성되고, 기공 밀도는 더 높아진다. 배스 온도가 더 낮을수록, 더 두꺼운 금속 산화 물질이 기공들 사이에 형성되고 기공 밀도는 더 낮아진다. 더 높은 기공 밀도는 입사광에 대하여 반사 표면의 역할을 할 수 있는 기공 벽의 양과 직접 연관된다. 따라서, 기공 밀도가 더 높을수록, 불규칙한 형상의 기공 벽의 양은 더 많아지고 입사광을 확산시키기 위해 제공되는 광 산란 매체가 더 많아진다. 그와 같이, 더 높은 배스 온도는 일반적으로 더 낮은 배스 온도보다 더 백색의 양극산화 필름을 생성한다. 그러나, 다른 인자들, 예컨대 양극산화 필름의 내구성 또한 배스 온도를 선택할 때 고려되어야 한다. 일부 실시예에서, 약 0℃ 내지 약 25℃의 양극산화 배스 온도가 사용된다.
도 6은 일부 실시예에 따라, 변동되는 전류밀도 양극산화 공정을 이용하여 불규칙하거나 텍스처링된 기공 벽을 갖는 백색 양극산화 필름을 형성하기 위한 단계들을 나타내는 흐름도(600)를 도시한다. (602)에서, 양극산화 공정 동안 전류밀도를 높은 전류밀도, 예컨대 도 4 및 도 5의 높은 전류밀도(B)까지 증가시킨다. (604)에서, 제1 시간 간격 동안 높은 전류밀도에서 전류밀도를 유지한다. 제1 시간 간격 동안, 기공의 넓은 부분이 형성된다. (606)에서, 낮은 전류밀도, 예컨대 도 4 및 도 5의 낮은 전류밀도(A)까지 전류밀도를 감소시킨다. (608)에서, 제2 시간 간격 동안 낮은 전류밀도에서 전류밀도를 유지한다. 제2 시간 간격 동안, 기공의 좁은 부분이 형성된다. 주의할 점은 일부 실시예에서, 전류밀도는 먼저 낮은 전류밀도까지 증가하고, 이어서 더 높은 전류밀도로 증가한다는 것이다. (610)에서, 양극산화 필름의 목표 두께가 성취되었는지 여부가 판단된다. 목표 두께가 성취되면, 양극산화 공정은 완료된다. 목표 두께가 아직 성취되지 않았다면, 목표 두께가 성취될 때까지 공정(604, 606, 608, 610)이 반복된다. 일부 실시예에서, 목표 두께는 약 5 내지 50 마이크로미터 사이이다. 일부 실시예에서, 목표 두께는 약 20 내지 90 분 사이에 성취된다. 생성되는 양극산화 필름은 입사광을 확산 반사할 수 있는 불규칙한 기공 벽을 갖는 기공들을 구비함으로써, 양극산화 필름에 백색 및 불투명한 외관을 줄 수 있다.
주의할 점은 흐름도(600)의 양극산화 공정 전후로, 임의의 적절한 사전 및 사후 양극산화 공정들 중 하나 이상이 구현될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 양극산화 이전에, 기판은 하나 이상의 세정, 연마 및 분사(blasting) 동작을 거칠 수 있다. 또한, 양극산화 이후에, 양극산화 필름은 염색 및 전기화학적 착색 공정을 사용하여 착색될 수 있다. 일부 실시예에서, 양극산화 필름의 표면은 버핑(buffing) 또는 래핑(lapping)과 같은 기계적 방법을 사용하여 연마될 수 있다.
양극산화 필름 내에 미세 균열 형성
백색 양극산화 필름을 형성하기 위한 다른 방법은 양극산화 필름의 표면 부분 또는 하위 표면 부분에 국부적인 미세 균열을 형성하는 것을 포함한다. 균열은 양극산화 필름의 표면 위로 펄스형 레이저 빔을 래스터 스캐닝함으로써 형성될 수 있다. 도 7a 및 도 7b는 기재된 실시예에 따라, 레이저 크래킹 과정을 거친 이후의 부품(700)의 평면 및 단면을 각각 도시한다. 부품(700)은 하부 기판(704) 위에 형성된 양극산화 필름(702)을 포함한다. 레이저 크래킹 과정 동안, 양극산화 필름(702)의 상부 표면(710) 위에 펄스형 레이저 빔이 래스터 스캐닝된다. 래스터 스캐닝은 스팟 영역(714)들의 패턴을 생성하고, 이는 래스터 스캐닝 중에 레이저 빔의 펄스에 노출되었던 양극산화 필름(702)의 영역들을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 스팟 영역(714)들은 노출되지 않은 영역(720)들에 둘러싸인 패턴의 형태로 배열된다. 각 스팟 영역(714)의 크기는 스팟 직경(716)에 관하여 측정될 수 있고 레이저 설정에 의해 제어될 수 있다. 스팟 영역(714)들 사이의 간격(718)은 레이저 장치의 래스터 설정을 제어함으로써 제어될 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 래스터 스캔 패턴은 단지 예시로서 도시된다. 다른 실시예에서, 간격(718)들이 상이한 다른 래스터 스캔 패턴이 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 스팟 영역(714)들은 양극산화 필름(702) 내에서 거리(717) 만큼 들어간다. 거리(717)는, 부분적으로, 레이저 빔의 파장에 따라 달라진다. 레이저 빔은 하부 기판(704)과 실질적인 상호작용 없이 양극산화 필름(702)과 상호작용 하도록 조정되는 파장이어야 한다. 일부 실시예에서, CO2 레이저가 사용되고, 이것은 9.4 및 10.6 마이크로미터에 중심을 두는 기본 파장 대역을 갖는 적외선을 생성한다.
레이저 빔 펄스에 노출되었던 스팟 영역(714)들은 입사광을 확산 반사할 수 있는 미세 균열들을 포함한다. 도시하기 위하여, 도 7c는 하나의 스팟 영역(714) 주위의 영역을 나타내는 부품(700)의 클로즈업된 단면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 레이저 빔에 노출되지 않은 영역(720)들은 다공성 금속 산화물 구조의 일부와 같이 표준적인 고도로 정렬된 기공(706)들을 갖는다. 대조적으로, 스팟 영역(714) 내의 다공성 구조는 균열(726)의 형태로 변형되었다. 입사하는 레이저 빔으로부터의 에너지가 스팟 영역(714) 내의 금속 산화 물질의 모든 또는 일부분이 용융될 만큼 충분한 국부적인 열을 생성하는 경우 균열(726)들이 형성된다. 즉, 열이 적어도 금속 산화 물질의 유리 전이 온도에 도달하기에 충분하다. 열이 소멸되고 금속 산화 물질이 냉각되면, 금속 산화 물질은 비결정질 유리와 같은 물질로부터 결정질 형태로 변한다. 이런 방식으로, 양극산화 필름(702)의 다공성 구조는 스팟 영역(714)에서 결정질 금속 산화물 형태로 변환된다. 추가로, 금속 산화물은 냉각됨에 따라, 그것은 수축되고 스팟 영역(714) 내에 균열(726)들이 형성되도록 한다. 일부 실시예에서, 균열(714)은 길이가 약 0.5 내지 30 마이크로미터의 크기이다. 균열(714)은 입사광이 산란하도록 하는 불규칙한 계면을 갖는다. 예를 들어, 광선(722)이 제1 각도로 균열(726)의 제1 표면에서 반사되는 반면, 광선(722)과 동일한 각도로 들어오는 광선(724)은 제1 각도와 상이한 제2 각도로 균열(726)의 제2 표면에서 반사된다. 균열(726)들은 상부 표면(710)에 대하여 많은 상이한 각도로 배열된 많은 표면들을 갖기 때문에, 상이한 광선들이 많은 상이한 각도로 균열(726)들에서 반사될 것이다. 이런 방식으로, 입사하는 가시광은 스팟 영역(714)들에서 확산 반사되고 양극산화 필름(702)에 백색 외관을 줄 수 있다.
도 8은 일부 실시예에 따라 래스터 스캐닝 펄스형 레이저 빔을 이용하여 미세 균열을 갖는 백색 양극산화 필름을 형성하기 위한 단계를 나타내는 순서도(800)를 도시한다. (802)에서, 다공성 구조를 갖는 양극산화 필름을 기판 상에 형성한다. 앞서 기재된 바와 같이, 고도로 정렬된 다공성 구조를 갖는 표준 양극산화 필름이 사용될 수 있다. (804)에서, 래스터 스캐닝 펄스형 레이저 빔을 이용하여 다공성 구조의 부분들을 용융시킨다. 다공성 구조의 부분들은, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 각각의 스팟 영역이 레이저 빔의 펄스에 대응하는 래스터 패턴으로 배열될 수 있다. 레이저 빔은, 에너지 빔이 아래에 놓인 기판이 아니라 양극산화 필름에 초점을 맞추도록 튜닝되어야 한다. (806)에서, 다공성 구조의 용융된 부분들이 냉각되고 수축하도록 함으로써, 다공성 구조 내에 미세 균열들을 형성한다. 냉각 공정 동안 모든 또는 일부 용융된 부분들은 결정질 금속 산화물 형태로 바뀐다. 생성되는 양극산화 필름은 입사광을 확산 반사할 수 있는 미세 균열들을 구비함으로써, 양극산화 필름에 백색 및 불투명한 외관을 줄 수 있다.
일부 실시예에서, 확산 및 경면 반사의 조합은 장식적으로 이득일 수 있다. 앞서 기재된 바와 같이, 경면 반사는 입사광이 실질적으로 한 방향으로 반사되는 경우 물체에 거울같은 반짝거리는 특성을 준다. 입사광이 유리 또는 고요한 물(bodies of water)과 같은 매끄러운 표면에서 반사될 때 경면 반사가 일어난다. 광은 매끄러운 표면에서 직접 반사되기 때문에 경면 반사는 또한 물체가 밝게 보이도록 만들 수 있다. 따라서, 광을 경면 반사할 뿐만 아니라, 광을 확산 반사하는 양극산화 필름은 백색의 밝은 특성을 가질 수 있다. 도 7c로 돌아가서, 하부 기판의 표면이 매끄러운 경우, 입사광은 노출되지 않은 영역(720)의 하부 기판(704)에서 경면 반사될 수 있다. 예를 들어, 광선(728)은 노출되지 않은 영역(720)의 하부 기판(704)에서 경면 반사된다. 따라서, 양극산화 필름(702)의 상대적인 확산 및 경면 반사량은 입사하는 레이저 빔에 노출되는 상대적인 양극산화 필름(702)의 양을 제어함으로써 제어될 수 있다. 레이저 빔 노출의 양은 스팟 밀도, 레이저 파워 및 스팟 크기와 같은 파라미터에 의해 제어될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 스팟 밀도, 레이저 파워 및 스팟 크기를 다르게 하는 것이 어떻게 백색 양극산화 필름의 상대적인 확산 및 경면 반사량에 영향을 줄 수 있는지 도시하는 다양한 레이저 스캔 샘플들을 보여준다. 도 9a는 레이저 빔의 스팟 밀도, 또는 래스터 패턴을 다르게 하는 것의 효과를 보여준다. 스팟 밀도는 스팟 직경 D에 따라 측정될 수 있다. 샘플(902)에서, 스팟들의 중심간 거리는 스팟의 직경 D의 3배이다. 샘플(904)에서, 스팟들의 중심간 거리는 스팟의 직경 D의 2배이다. 샘플(906)에서, 스팟들의 중심간 거리는 스팟의 직경 D와 동일하다. 샘플(908)에서, 스팟들의 중심간 거리는 스팟의 직경 D의 절반이다. 스팟들 간의 거리가 더 멀수록, 확산 반사에 비해 경면 반사가 더 크다. 따라서, 샘플(908)은 샘플(902)보다 더 많은 광을 확산 반사할 것이다. 샘플(908)은 백색의 매트(matte)한 특성을 더 가질 것이고, 샘플(902)은 거울같은 반사 특성을 더 가질 것이다.
도 9b는 레이저 빔의 레이저 파워를 다르게 하는 것의 효과를 나타내고, 이는 스팟의 어두운 정도에 의해 나타난다. 레이저 파워는 샘플(910)의 낮은 레이저 파워로부터 변화되어 샘플(916)의 높은 레이저 파워까지 증가하였다. 레이저 파워가 더 높을수록, 더 많은 확산 반사가 일어날 것이다. 따라서, 샘플(916)은 샘플(910)보다 더 매트한 특성을 가질 것이다. 도 9c는 입사하는 레이저 빔의 스팟 직경, 또는 레이저 빔 크기를 다르게 하는 것의 효과를 나타낸다. 도 9a의 샘플과 같이, 샘플(918, 920, 922, 924)은 각각 상이한 스팟 밀도를 갖는다. 그러나, 이 샘플들의 스팟 직경은 도 9a의 스팟 직경보다 40% 작다. 샘플(918, 920, 922, 924)은 샘플(902, 904, 906, 908)에 비하여 상이한 양의 확산 대 경면 반사 특성을 갖는다.
백색 양극산화 필름의 경면 반사량은 다수의 광 반사 측정 기술 중 임의의 것을 이용하여 측정될 수 있다. 일부 실시예에서, 특정 각도에서 경면 광 강도를 측정하도록 구성되는 분광기가 사용될 수 있다. 경면 광 강도의 측정은 밝기의 양 및 L 값과 연관되고, 이는 앞서 기재된 바와 같다. 도 9d는 분광기를 이용하여 4개의 상이한 양극산화 필름 샘플에 대하여 시야각에 따라 경면 반사 광 강도를 나타내는 그래프(930)를 도시한다. 각각의 샘플은 도 9a 내지 도 9c의 샘플(902 내지 924)의 각각과 같이 상이한 스팟 영역 패턴을 가질 수 있다. 스펙트럼(932, 934, 936, 938)은 45 도 시야각에서 얻은 양극산화 필름의 4개의 상이한 샘플로부터 나온 것이다. 스펙트럼(936)은 바람직한 백색의 밝은 외관을 생성하기 위하여 바람직한 경면 반사량을 갖는 목표 양극산화 필름 샘플에 대응한다. 도시된 바와 같이, 스펙트럼(932, 934)은 목표 경면 반사량보다 더 큰 경면 반사량을 갖는 샘플들을 나타낸다. 반대로, 스펙트럼(938)은 목표 경면 반사량보다 낮은 경면 반사량를 갖는 샘플을 나타낸다. 따라서, 바람직한 확산 및 경면 반사량을 갖는 백색 양극산화 필름을 생성하기 위하여, 다양한 샘플들의 경면 반사량을 측정하고 비교함으로써 스팟 밀도, 레이저 파워 및 스팟 크기가 조정될 수 있다.
도 10은 목표 확산 및 경면 반사량을 갖는 백색 양극산화 필름을 생성하는 레이저 크래킹 공정을 조정하기 위한 단계들을 나타내는 흐름도(1000)를 나타낸다. (1002)에서, 레이저 크래킹 공정을 이용하여 백색 양극산화 필름을 형성한다. 레이저 크래킹 공정은 스팟 밀도, 레이저 파워 및 스팟 크기와 같은 파라미터 세트를 가질 것이다. (1004)와 같이, 분광기를 이용하여 백색 양극산화 필름의 경면 반사량을 측정한다. 앞서 기재된 바와 같이, 분광기는 지정된 각도에서 스펙트럼의 반사를 측정하고 대응하는 스펙트럼을 생성할 수 있다. (1006)에서, 백색 양극산화 필름의 경면 반사 스펙트럼을 목표 경면 반사 스펙트럼에 비교한다. 목표 경면 반사 스펙트럼은 바람직한 경면 및 확산 반사량을 갖는 백색 양극산화 필름에 대응할 것이다.
(1008)에서, 비교로부터 백색 양극산화 필름의 경면 반사량이 너무 높은지 여부가 결정된다. 경면 반사가 너무 높은 경우, (1010)에서, 스팟 밀도 및/또는 레이저 파워를 증가시키는 것과 같이 공정 파라미터를 변경함으로써 상대적인 확산 반사량을 증가시킨다. 이어서, (1002)로 돌아가서, 새로운 공정 파라미터를 갖는 레이저 크래킹 공정을 이용하여 추가적인 백색 양극산화 필름을 형성한다. 경면 반사가 너무 높지 않은 경우, (1012)에서, 비교로부터 백색 양극산화 필름의 경면 반사량이 너무 낮은지 여부가 결정된다. 경면 반사가 너무 낮은 경우, (1014)에서, 스팟 밀도 및/또는 레이저 파워를 감소시키는 것과 같이 공정 파라미터를 변경함으로써 상대적인 확산 반사량을 감소시킨다. 이어서, (1002)로 돌아가서, 새로운 공정 파라미터를 갖는 레이저 크래킹 공정을 이용하여 추가적인 백색 양극산화 필름을 형성한다. 경면 반사가 너무 낮지 않은 경우, 백색 양극산화 필름은 목표 확산 및 경면 반사량을 갖는다.
일부 경우에, 도 3 내지 도 6을 참조하여 앞서 기재된 바와 같은 광 확산 불규칙한 기공 및 도 7 내지 도 10을 참조하여 앞서 기재된 바와 같은 광 확산 균열 둘 모두를 갖는 백색 양극산화 필름을 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 도 11은 기재된 실시예에 따라 양극산화 기술을 이용하여 형성된 양극산화 필름(1102)을 갖는 부품(1100)의 단면을 도시한다. 양극산화 공정 동안, 금속 기판(1104)의 상부 부분은 양극산화 필름(1104)으로 변환된다. 또한 양극산화 공정 동안, 전류밀도는 일련의 낮거나 높은 전류밀도를 갖도록 변경되거나 파동친다. 기공 형성 동안 펄스형 전류밀도는 불규칙한 기공 벽(1108)을 갖는 기공(1106)들을 생성한다. 불규칙한 기공 벽(1108)은 입사광을 확산하기 위한 반사 지점의 역할을 할 수 있는, 상부 표면(1110)에 대하여 다양한 각도로 배열되는 다수의 아주 작은 표면들을 갖는다. 예를 들어, 광선(1112)이 제1 각도로 불규칙한 기공 벽(1108)의 제1 표면에서 반사되는 반면, 광선(1113)은 제1 각도와 상이한 제2 각도로 불규칙한 기공 벽(1108)의 제2 표면에서 반사된다. 불규칙한 기공 벽(1108)이 상부 표면(1110)에 대하여 다수의 상이한 각도로 배열되는 다수의 표면을 갖기 때문에, 상이한 광선들이 다수의 상이한 각도로 불규칙한 기공 벽(1108)에서 반사됨으로써, 양극산화 필름(1102)에 불투명하고 백색의 특성을 줄 것이다.
추가적으로, 불규칙한 기공 벽(1108)을 갖는 양극산화 필름(1102)이 형성된 이후에, 양극산화 필름(1102)은 레이저 크래킹 과정을 거친다. 레이저 크래킹 과정 동안, 양극산화 필름(1102)의 상부 표면(1110) 위에 펄스형 레이저 빔이 래스터 스캐닝된다. 스팟 영역(1114)은 래스터 스캐닝 동안 레이저 빔의 펄스에 노출되었던 양극산화 필름(1102)의 영역을 나타낸다. 스팟 영역(714)은 입사광을 확산 반사할 수 있는 균열(1126)들을 갖는다. 예를 들어, 광선(1122)이 제1 각도로 균열(1126)의 제1 표면에서 반사되는 반면, 광선(1124)은 제1 각도와 상이한 제2 각도로 균열(1126)의 제2 표면에서 반사된다. 균열(1126)들은 상부 표면(1110)에 대하여 많은 상이한 각도로 배열된 많은 표면들을 갖기 때문에, 상이한 광선들이 많은 상이한 각도로 균열(1126)들에서 반사될 것이다. 이런 방식으로, 스팟 영역(1114)의 균열(1126)들은 부품(1100)에 장식적으로 매력적인 백색 및 불투명 특성을 부여한다.
도 12는 변동되는 전류밀도 양극산화 및 레이저 크래킹 과정의 조합을 이용하여 형성되는 백색 양극산화 필름을 형성하기 위한 단계들을 나타내는 흐름도(1200)를 나타낸다. (1202)에서, 변동 전류 양극산화 공정을 이용하여 불규칙한 기공 벽을 갖는 양극산화 필름을 형성한다. 입사하는 가시광이 불규칙한 기공 벽에서 확산 반사되어 양극산화 필름에 불투명하고 백색의 특성을 부여할 것이다. (1204)에서, 레이저 크래킹 과정을 이용하여 양극산화 필름의 부분들 내에 균열을 형성한다. 입사하는 가시광이 균열에서 확산 반사되어 양극산화 필름에 불투명하고 백색의 특성을 부여할 것이다.
하부 광 확산 층 추가
백색 양극산화 필름을 형성하기 위한 한 방법은 양극산화 필름 아래에 백색의 반사 재료 층을 침착하여 양극산화 층을 통해 빛나는 입사광이 확산 및 경면 반사되어 다시 양극산화 층을 통해 상부 표면을 빠져나가도록 하는 것을 포함한다. 도 13a 및 도 13b는 기재된 실시예에 따라 반사층 침착 공정 및 양극산화 공정을 거치는 부품(1300)의 단면을 도시한다. 도 13a에서, 금속 기판(1304) 상에 알루미늄 층(1302)이 침착된다. 순수 알루미늄은 일반적으로 알루미늄 합금에 비하여 색상이 더 밝은, 즉, 경면 반사적이기 때문에 알루미늄 층(1302)은 실질적으로 순수 알루미늄 층일 수 있다. 일부 실시예에서, 알루미늄 층(1302)은 도금 공정을 이용하여 침착될 수 있다. 다른 실시예에서, 알루미늄 층(1302)은 물리적 기상 증착(PVD) 공정을 이용하여 침착된다. 알루미늄 층(1302)은 입사하는 가시광을 확산 반사하는 제1 거친 표면(1306)을 갖는다. PVD 공정은 정확한 양의 거칠기(1306)를 제공하여 목표량 확산 반사를 생성하도록 조정될 수 있다. 알루미늄 층(1302)은, 상부 표면(1308)에서 보이는 바와 같이, 거친 표면(1306)으로부터 하얗게 된 요소를 갖는 알루미늄의 은색 금속의 겉모습을 가질 수 있다.
도 13b에서, 알루미늄 층(1302)의 일부분이 산화알루미늄 층(1310)으로 변환된다. 도시된 바와 같이, 산화알루미늄 층(1310) 아래에 알루미늄 층(1302)의 부분(1303)이 남아있다. 알루미늄 부분(1303)은 알루미늄 부분(1303)과 산화알루미늄 층(1310) 사이의 계면(1316)에 위치하는 제2 거친 표면(1307)을 갖는다. 제2 거친 표면(1307)은 제1 거친 표면(1306)과 연관되고 양극 산화 이전의 제1 거친 표면(1306)과 유사한 크기를 갖는다. 따라서, 제2 거친 표면(1307) 또한 광을 확산 반사할 수 있다. 일부 실시예에서, 산화알루미늄 층(1310)은 반투명하다. 따라서, 산화알루미늄 층(1310)의 상부 표면(1308)에 입사하는 광은 산화알루미늄 층(1310)을 통해 이동하고 제2 거친 표면(1307)에서 확산 반사되어, 부품(1300)에 백색 외관을 줄 수 있다. 예를 들어, 광선(1312)은 산화알루미늄 층(1302)으로 들어가서, 거친 표면(1306)의 제1 표면에서 반사되어, 제1 각도로 산화알루미늄 층(1302)을 빠져나올 수 있다. 광선(1314)이 광선(1312)과 동일한 각도로 산화알루미늄 층(1302)에 들어가서, 거친 표면(1306)의 제2 표면에서 반사되어, 제1 각도와는 상이한 제2 각도로 산화알루미늄 층(1302)을 빠져 나갈 수 있다.
표면 거칠기(1306) 뿐만 아니라, 알루미늄 층(1302)의 광 확산 특성은 알루미늄 층(1302)의 두께를 다르게 함으로써 강화될 수 있다. 구체적으로, 알루미늄 층(1302)의 두께가 0 마이크로미터에서 50 마이크로미터까지 증가함에 따라, 알루미늄 층(1302)에 의해 생성되는 스펙트럼 반사량은 감소하고 확산 반사량은 증가한다. 이것은 알루미늄 재료가 더 두껍게 스퍼터링됨에 의해 더 거친 표면이 생성되기 때문이라고 생각된다. 일반적으로, 스퍼터링 시간이 더 길어질수록 알루미늄 층(1302)은 더 두꺼워진다. 앞서 기재된 바와 같이, 밝은 백색으로 보이는 표면을 제공하기 위하여 스펙트럼 및 확산 반사의 조합을 갖는 것이 장식적으로 유리할 수 있다. 일부 실시예에서, 약 10 내지 25 마이크로미터 범위의 두께를 갖는 알루미늄 층(1302)은 장식적으로 백색의 밝은 확산 및 스펙트럼 반사의 조합을 생성한다.
도 14는 하부 반사층을 침착함으로써 기판 상에 백색으로 보이는 양극산화 필름을 형성하기 위한 단계를 나타내는 흐름도(1400)를 도시한다. (1402)에서, 입사광을 확산 반사할 만큼 충분히 거친 표면을 갖는 알루미늄 층을 기판 상에 침착한다. 일부 실시예에서, 알루미늄 층은 실질적으로 순수 알루미늄이다. 일부 실시예에서, 알루미늄 층은 기판 상으로 스퍼터링된다. 알루미늄 층의 표면의 거칠기, 및 그에 따른 상대적인 확산 대 스펙트럼 반사량은 스퍼터링의 유형 및 알루미늄 층이 스퍼터링되는 두께를 제어함으로써 조정될 수 있다. (1404)에서, 알루미늄 층의 일부를 산화알루미늄 층으로 변환한다. 알루미늄 층의 일부분이 변환되기 때문에, 산화알루미늄 층 아래에 알루미늄 층의 하부 부분이 남아있다. 알루미늄 층의 하부 부분은 남아있는 알루미늄 층과 산화알루미늄 층 사이의 계면에서 제2 거친 표면을 갖는다. 제2 거친 표면은 양극산화 이전에 알루미늄 층의 제1 거친 표면과 연관된다. 산화알루미늄 층에 들어가는 백색광은 산화알루미늄 층을 통해 이동하여, 제2 거친 표면에서 확산 반사하고, 산화알루미늄 층을 빠져나감으로써, 기판에 백색 외관을 줄 수 있다.
광 반사 입자 주입
백색으로 보이는 양극산화 필름을 형성하기 위한 방법에 대한 추가적인 방법은 양극산화 필름의 작은 개구(opening)들 내에 광 반사 백색 입자들을 주입하여 양극산화 필름이 백색 외관을 취하도록 하는 것을 포함한다. 일부 경우에, 개구는 양극산화 공정 동안 양극산화 필름 내에 자연적으로 형성되는 양극 기공이다. 다른 경우에, 개구는, 예를 들어, 레이저 크래킹 공정 또는 레이저 드릴 공정을 이용하여 양극산화 필름 내에 생성된다.
광 반사 입자는 실질적으로 가시광의 모든 파장을 확산 및 경면 반사하고 광 반사 입자에 백색을 부여하기 위하여 다수의 가시광 반사 표면을 갖는 임의의 적합한 입자이다. 일부 실시예에서, 알루미나(Al2O3) 또는 티타니아(TiO2), 또는 알루미나와 티타니아의 조합물이 사용된다. 광 반사 입자의 평균 크기는 광 반사 입자가 주입되는 개구의 크기에 의해 부분적으로 결정된다. 예를 들어, 큰 입자는 작은 개구 내에 맞지 않을 수 있고, 이런 경우, 작은 입자가 사용된다. 광 확산 입자는 또한 최적으로 가시광을 확산 및 경면 반사하는 크기의 것이어야 한다. 티타니아 입자를 사용하는 일 실시예에서, 약 150 내지 350 나노미터 범위에 있는 평균 입자 직경이 사용된다.
도 15a 내지 도 15c는 일부 실시예에 따라, 기공 주입 공정을 거치는 부품(1500)의 단면을 도시한다. 15a에서, 부품(1500)은 금속 기판(1504)의 부분을 양극산화층(1502)으로 변환하기 위하여 양극산화 공정을 거쳤다. 기공(1506)들은 양극산화 공정 동안 자연적으로 상부 단부가 표면(1510)에서 개방되고, 하부 단부가 하부 기판(1504)에 근접하게 긴 형상으로 형성된다. 통상적인 양극산화 필름의 기공(1506)의 평균 직은508)은 범위가 약 10 내지 130 나노미터에 이르고, 이는 사용되는 전해질에 의해 결정된다. 15b에서, 기공(1506)들은 선택적으로 더 큰 평균 직경(1512)으로 확대된다. 일부 실시예에서, 기공(1506)들은 약 100 나노미터보다 더 큰 평균 직경(1512)으로 확대되고, 일부 경우에 대략 150 나노미터 또는 그 이상으로 확대된다. 어떠한 적합한 기공 확대 공정이라도 사용될 수 있다. 예를 들어, 산성 용액에 부품(1500)을 담그는 것은 기공(1506)들을 확대시킬 수 있다.
15c에서, 기공(1506)들은 부분적으로 또는 완전히 광 반사 입자(1514)들로 채워진다. 기공(1506)들에 광 반사 입자(1514)들을 주입하는 것은 다수의 적합한 기술들 중 임의의 것을 이용하여 성취될 수 있다. 예를 들어, 침강 공정(sedimentation process), 압축 공정, 전기영동 공정, 또는 PVD 공정이 사용될 수 있고, 이는 아래에 자세히 기재된다. 기공(1506)들이 부분적으로 또는 완전히 채워진 이후에, 그것들은 임의의 적합한 기공 밀봉 공정을 이용하여 선택적으로 밀봉된다. 광 반사 입자(1514)들은 가시광을 확산 반사함으로써 백색이기 때문에, 그것들은 양극산화층(1506)에 백색 외관을 부여할 수 있다. 예를 들어, 광 반사 입자(1514)의 제1 표면에서 반사되는 광선(1516)은 제1 각도로 상부 표면(1510)에서 빠져나가는 반면, 광선(1516)과 동일한 각도로 들어오는 광선(1518)은 광 반사 입자(1514)의 제2 표면에서 반사되어 제1 각도와 상이한 제2 각도로 상부 표면(1510)에서 빠져나간다. 추가로, 광 반사 입자(1514)들이 갖는 임의의 밝은 경면 반사 특성 또한 기공(1506)들 내에서 양극산화층(1506)에 밝은 백색 외관을 부여하는 동안 유지된다.
도 16a 및 도 16b는 일부 실시예에 따라, 미세 균열 주입 공정을 거치는 부품(1600)의 단면을 도시한다. 16a에서, 부품(1600)은 도 7 내지 도 12를 참조하여 앞서 기재된 레이저 크래킹 과정과 같은 레이저 크래킹 과정을 거쳤다. 도시된 바와 같이, 하부 기판(1604) 위에 위치한 양극산화층(1602)의 기공(1606)은 스팟 영역(1614) 내에서 변형되었다. 스팟 영역(1614)은 레이저 빔의 펄스에 노출된 영역에 해당한다. 스팟 영역(1614) 내의 알루미늄 산화물의 국부적인 레이저 빔 가열 및 후속적인 냉각의 결과로서, 미세 균열(1626)들이 형성된다. 일부 실시예에서, 미세 균열들의 평균 너비(1627)는 범위가 약 100 나노미터에서 약 600 나노미터에 이른다.
도 16b에서, 다수의 적합한 기술들 중 아래에 기재된 것들과 같은 임의의 것을 이용하여 균열(1626) 내에 광 반사 입자(1628)들이 주입된다. 미세 균열(1626)의 너비가 통상적인 기공의 평균 직경보다 더 클 수 있기 때문에, 광 반사 입자(1628)의 크기는 도 15a 내지 도 15c를 참조하여 앞서 기재된 기공 주입 실시예에서 사용된 것들보다 더 클 수 있다. 광 반사 입자(1628)들은 광을 확산 반사하여, 양극산화층(1606)에 백색 외관을 준다. 예를 들어, 광선(1622, 1624)이 각각 광 반사 입자(1628)들의 제1 표면 및 제2 표면에서 각각 제1 각도 및 제2 각도로 반사한다. 추가로, 광 반사 입자(1628)들이 양극산화층(1606)에 밝은 경면 특성을 부여할 수 있는 임의의 밝은 경면 반사 특성이다.
도 17a 내지 도 17d는 일부 실시예에 따라 레이저 드릴 및 광 반사 입자 주입 공정을 거치는 부품(1700)의 평면도 및 단면도를 도시한다. 도 17a는 금속 기판(1700)에 레이저 빔을 조사하여 홀(1706)의 어레이를 생성하는 레이저 드릴 공정을 거친 금속 기판(1704)을 갖는 부품(1700)의 평면도를 도시한다. 일부 실시예에서, 각각의 레이저 빔 펄스가 각각의 홀(1706)에 대응하는 펄스형 레이저 시스템이 사용된다. 다른 실시예에서, 레이저 빔의 다수의 펄스들이 각각의 홀(1706)을 형성한다. 일부 실시예에서, 펄스형 레이저 빔이 기판(1704) 위에 래스터 스캐닝된다. 홀(1706)들은 도 17a에 도시된 바와 같은 정리된 어레이, 또는 홀(1706)들이 금속 기판(1704) 내에 무작위로 분포되는 무작위 패턴으로 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 홀(1706)의 평균 직경(1710)은 범위가 약 1 마이크로미터에서 약 20 마이크로미터에 이른다. 홀(1706)들 간의 적합한 피치(1712) 또한 선택될 수 있다. 일부 실시예에서 피치(1712)는 평균 홀 직경(1710)의 크기이다. 금속 기판(1704) 내에 홀을 뚫기 위한 파워 및 파장 범위를 갖는 레이저 빔을 생성하는 임의의 적합한 레이저가 사용될 수 있다. 도 17b는 금속 기판(1704) 내의 홀(1706)들의 클로즈업된 단면도를 도시한다. 개구(1706)의 깊이(1714)는 특정 응용에 따라 달라질 수 있다.
도 17c에서, 부품(1700)은 금속 기판(1704)의 일부분이 양극산화층(1702)으로 변환되는 양극산화 공정을 거쳤다. 일부 실시예에서, 양극산화층(1702)의 두께(1716)는 응용 요구사항에 따라 범위가 약 15 마이크로미터에서 약 35 마이크로미터에 이른다. 도시된 바와 같이, 양극산화층(1702)은 금속 기판(1704)의 형상에 실질적으로 합치되어 광 반사 입자들을 수용하는 데 적절한 크기 및 형상을 갖는 홀(1706)들이 양극산화층(1702) 내에 존재하도록 한다. 도 17d에서, 홀(1706)들은 다수의 임의의 적합한 기술들 중, 아래에 기재된 것들과 같은 임의의 것을 이용하여 부분적으로 또는 완전히 광 반사 입자(1718)들로 주입된다. 광 반사 입자(1718)들은 광을 확산 반사하여, 양극산화층(1702)에 백색 외관을 준다. 예를 들어, 광선(1720, 1722)이 각각 광 반사 입자(1718)들의 제1 표면 및 제2 표면에서 각각 제1 각도 및 제2 각도로 반사된다. 추가로, 광 반사 입자(1718)들이 양극산화층(1702)에 밝은 경면 특성을 부여할 수 있는 임의의 밝은 경면 반사 특성이다.
앞서 기재된 바와 같이, 다수의 적합한 기술들이 양극산화 필름 내의 기공, 크랙 및 레이저로 뚫은 홀과 같은 개구 내에 광 반사 입자들을 주입하는 데 이용될 수 있다. 양극산화 필름의 개구 내에 광 반사 입자들을 주입하기 위한 기술 중 하나는 중력이 개구 안으로 광 반사 입자들을 이동시키는 침강 공정을 포함한다. 침강 기술은 광 반사 입자들을 포함하는 슬러리 속으로 기판을 집어넣는 것을 포함한다. 중력이 양극산화 필름의 개구의 바닥으로 광 반사 입자들을 가라앉힌다. 이어서 슬러리는 가열되어 슬러리의 액체 부분이 증발하도록 하여, 개구 내에 광 광 반사 입자들을 남긴다. 다른 변형에서, 슬러리에 기판을 노출시키기 이전에, 광 반사 입자들이 끌려들어갈 개구 내에서 공기를 진공 배출하고 진공 압력을 생성하는 데 진공 건조기가 사용될 수 있다.
양극산화 필름의 개구 내에 광 반사 입자들을 주입하기 위한 기술 중 다른 것은 개구 안으로 광 반사 입자들을 물리적으로 밀어 넣는 압축 기술을 포함한다. 일 실시예에서, 광 반사 입자들을 포함하는 슬러리 속으로 기판을 집어넣는다. 이어서, 고무 롤러와 같은 고정물(fixture)이 양극산화 필름의 개구 안으로 광 반사 입자들을 눌러 넣는 데 이용된다. 그 다음, 슬러리의 액체 부분이 증발하도록 하여, 개구 내에 광 반사 입자들을 남긴다. 앞서 기재된 침강 기술과 같이, 슬러리 노출 및 압축 공정 이전에 기판을 진공 건조기 내에 위치시키는 진공 강화형 변형이 적용될 수 있다.
양극산화 필름의 개구 내에 광 반사 입자들을 주입하기 위한 추가적인 기술은 광 반사 입자들이 전기영동에 의해 개구 내로 끌려가는 전기영동 기법을 포함한다. 도 18은 음으로 대전되는 캐소드(1802) 및 양으로 대전되는 애노드(1804)에 걸쳐 DC 전압이 인가되어, 전해 배스(1808) 내에 전계를 형성하는 전기영동 공정을 도시하는 전해 조립체(1800)를 나타낸다. 이런 경우, 캐소드(1802)는 기판 역할을 한다. 광 반사 입자(1806)들이 전해 배스(1808)에 첨가되고, 캐소드 기판(1802)과 반대인 양전하를 띈다. 그와 같이, 광 반사 입자(1806)들은 전해 배스(1808)를 지나서 캐소드 기판(1802)을 향해 캐소드 기판의 표면 내의 임의의 개구 안으로 이동한다. 전압이 제거되면, 광 반사 입자들은 개구 내에 남는다. 주의할 점은, 다른 실시예에서, 애노드가 기판 역할을 하고, 음으로 대전된 광 입자들이 양의 애노드 기판으로 끌려갈 수 있다. 일 실시예에서, 광 반사 입자들은 전해액 내에서 양전하를 띌 수 있는 티타니아 (TiO2)이고, 캐소드 기판으로 끌려간다.
양극산화 필름의 개구 내에 광 반사 입자들을 주입하기 위한 기술 중 다른것은 기판 위로 광 반사 입자들이 스퍼터링되는 PVD 기술을 포함한다. 광 반사 입자들이 기판 위로 스퍼터링되면, 광 반사 입자들 중 일부는 개구 내에 투입된다. PVD 공정이 끝난 이후, 광 반사 물질의 잉여 부분을 제거하기 위한 별도의 공정, 즉 표면에 침착된 물질이 제거됨으로써, 광 반사 입자들로 채워진 개구가 남도록 할 수 있다.
도 19는 양극산화 필름의 개구부 내에 광 반사 입자를 주입함으로써 백색 양극산화 필름을 형성하기 위한 단계들을 나타내는 흐름도(1900)이다. (1902)에서, 양극산화 필름 내에 개구를 형성한다. 일부 실시예에서, 개구는 양극산화 필름의 성장과 동시에 형성되는 기공들이다. 다른 실시예에서, 개구는 레이저 크래킹 또는 레이저 드릴 공정과 같은 별도의 공정을 이용하여 형성된다. 개구는 광 반사 입자들을 수용하기에 적합한 크기 및 형상이어야 한다. (1904)에서, 광 반사 입자들을 양극산화 필름의 개구 안으로 주입한다. 임의의 적합한 주입 기술이 이용될 수 있다. 예를 들어, 앞서 기재한 침강 공정, 압축 공정, 전기영동 기법, 또는 PVD 기법이 이용될 수 있다.
상기 설명은, 설명의 목적들을 위해, 설명된 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 특정 명명법을 사용하였다. 그러나, 설명된 실시예들을 실시하기 위해 특정 상세 사항들이 요구되지 않는다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이다. 따라서, 특정 실시예들의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적을 위해 제공된다. 이는 기재된 실시예들을 정확한 개시 형태들로 완전하게 하거나 제한하도록 의도되지 않는다. 많은 수정들 및 변형들이 상기 교시들에 비추어 가능하다는 것이 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.

Claims (20)

  1. 금속 부품을 변형하는 방법으로서,
    금속 기판 내에 개구들의 패턴을 생성하는 단계;
    상기 금속 기판 상에, 상기 개구들의 패턴에 대응하는 양극산화 층을 형성하는 단계 - 상기 양극산화 층은 상기 양극산화 층의 외부 표면으로부터 상기 금속 기판을 향해 연장되는 기공들을 포함함 -;
    i) 레이저 빔으로써 상기 양극산화 층의 금속 산화 물질을 가열하고 ii) 상기 가열된 금속 산화 물질을 냉각하는 것에 의해, 상기 양극산화 층 내에 상기 기공들 중 적어도 일부로부터 스팟 영역들을 형성하는 단계 - 상기 스팟 영역들 중 각각의 스팟 영역은 상기 기공들에 의해 분리되고, 상기 스팟 영역들은 미세 균열들을 포함함 -; 및
    상기 개구들의 적어도 일부 및 상기 미세 균열들 내에 광 반사 입자들을 주입하는 단계
    를 포함하고,
    상기 광 반사 입자들은 다수의 광 반사 표면들을 가져서, 상기 양극산화 층의 상기 외부 표면에 입사하는 가시광의 양 중에서, 상기 다수의 광 반사 표면이 상기 광 반사 입자들에 입사하는 가시광의 양을 확산 반사할 수 있어서, 상기 가시광의 상이한 양들이 다수의 상이한 각도들로 상기 양극산화 층 밖으로 확산 반사되어 상기 양극산화 층에 백색 외관을 부여하는, 금속 부품을 변형하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 반사 입자들은 금속 산화물을 포함하는, 금속 부품을 변형하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개구들은, 범위가 1 내지 20 마이크로미터에 이르는 평균 직경을 갖는, 금속 부품을 변형하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 개구들 사이의 평균 거리는, 상기 개구들의 평균 직경과 동일한, 금속 부품을 변형하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 기판은 상이한 각도들로 배향된 광 반사 표면들을 가지는 텍스처링된(textured) 표면을 가지고, 상기 양극산화 층의 두께는 범위가 15 내지 35 마이크로미터인, 금속 부품을 변형하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 개구들의 적어도 일부 및 상기 미세 균열들 내에 상기 광 반사 입자들을 주입하는 단계는, 중력에 의해 상기 광 반사 입자들을 포함하는 슬러리가 상기 개구들 및 상기 미세 균열들로 들어가도록 하는 침강 공정(sedimentation process)을 수행하는 단계를 포함하는, 금속 부품을 변형하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 개구들의 적어도 일부 및 상기 미세 균열들 내에 상기 광 반사 입자들을 주입하는 단계는, 압축 기술을 수행하여 상기 광 반사 입자들이 상기 개구들 및 상기 미세 균열들 내로 밀어 넣어지도록 하는 단계를 포함하는, 금속 부품을 변형하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 개구들의 적어도 일부 및 상기 미세 균열들 내에 상기 광 반사 입자들을 주입하는 단계는,
    상기 개구들 및 상기 미세 균열들 내로 상기 광 반사 입자들을 끌어당기는 전압을 인가하여 전기영동 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는, 금속 부품을 변형하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 개구들 및 상기 스팟 영역들은 상기 백색 외관을 가지는 양극산화 층에 기여하는 분리 거리만큼 적어도 분리되는, 금속 부품을 변형하는 방법.
  10. 백색 외관을 가지는 금속 부품으로서,
    금속 기판;
    상기 금속 기판 위에 형성되는 양극산화 층 - 상기 양극산화 층은,
    i) 상기 양극산화 층의 외부 표면으로부터 상기 금속 기판을 향해 연장되는 기공들, 및
    ii) 용융된 금속 산화 물질에 의해 정의되는 미세 균열들을 포함하는 정렬된 개구들의 패턴
    을 포함하고,
    상기 개구들은 상기 기공들에 의해 서로로부터 그리고 상기 금속 기판으로부터 분리됨 -; 및
    상기 개구들의 상기 미세 균열들 중 적어도 일부 내에 주입되는 광 반사 입자들 - 상기 광 반사 입자들은 다수의 광 반사 표면들을 가짐 -
    을 포함하고,
    상기 광 반사 입자들에 충돌하는 가시광은 상기 다수의 광 반사 표면들에 의해 다수의 상이한 각도들로 상기 양극산화 층 밖으로 확산 반사되어, 상기 양극산화 층에 백색 외관을 부여하는, 금속 부품.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 개구들은, 범위가 1 내지 20 마이크로미터에 이르는 평균 직경을 갖는, 금속 부품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 개구들 사이의 평균 거리는, 상기 개구들의 평균 직경과 동일한, 금속 부품.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 광 반사 입자들은 알루미나 또는 티타니아를 포함하는, 금속 부품.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 개구들은 상기 백색 외관을 가지는 양극산화 층에 기여하는 분리 거리만큼 적어도 분리되는, 금속 부품.
  15. 삭제
  16. 백색 외관을 가지는 금속 부품을 형성하는 방법으로서 - 상기 금속 부품은 기판을 포함함 -,
    상기 기판 상에 알루미늄 층을 증착하는 단계 - 상기 알루미늄 층은, 상기 금속 부품의 외부 표면에 대해 상이한 각도들로 배향된 다수의 광 반사 표면들을 포함하는 텍스쳐링된(textured) 표면을 가짐 -;
    상기 알루미늄 층의 일부를 알루미늄 산화층으로 변환하는 단계 - 상기 알루미늄 산화층은 반투명함 -;
    i) 상기 알루미늄 산화층의 금속 산화 물질을 가열하고 ii) 상기 가열된 금속 산화 물질을 냉각하는 것에 의해, 상기 알루미늄 산화층 내에 스팟 영역들을 형성하는 단계 - 상기 스팟 영역들은 미세 균열들을 포함하고, 상기 스팟 영역들 중 각각의 스팟 영역은 기공들에 의해 분리됨 -; 및
    상기 미세 균열들 내에 광 반사 입자들을 주입하는 단계
    를 포함하고,
    상기 광 반사 입자들은 다수의 광 반사 표면들을 가져서, 상기 텍스쳐링된 표면에 입사하는 가시광이 상기 다수의 광 반사 표면들에 의해 상이한 각도들로 상기 알루미늄 산화층 밖으로 확산 반사되어 상기 금속 부품에 상기 백색 외관을 부여하는, 백색 외관을 가지는 금속 부품을 형성하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 알루미늄 층을 증착하는 단계는 물리적 기상 증착(PVD) 공정 또는 도금 공정을 포함하는, 백색 외관을 가지는 금속 부품을 형성하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 알루미늄 산화층은 상기 가시광을 확산 반사할 수 있는 거친 표면을 포함하는, 백색 외관을 가지는 금속 부품을 형성하는 방법.
  19. 외부 표면을 가지는 금속 부품으로서,
    기판;
    상기 기판 상에 배치되는 알루미늄 층 - 상기 알루미늄 층은 상기 금속 부품의 외부 표면에 대해 상이한 각도들로 배향된 다수의 광 반사 표면들을 가지는 거친 표면을 갖고, 상기 다수의 광 반사 표면들은 상기 거친 표면에 입사하는 가시광을 다수의 각도들로 상기 금속 부품 밖으로 확산 반사할 수 있음 -;
    상기 알루미늄 층의 거친 표면으로부터 형성되고, 상기 알루미늄 층의 거친 표면 상에 배치되는 알루미늄 산화층 - 상기 알루미늄 산화층은 상기 외부 표면으로부터 상기 기판을 향해 연장되는 기공들을 포함하고, 상기 알루미늄 산화층은 반투명하여, 상기 알루미늄 산화층을 통해 상기 알루미늄 층의 거친 표면이 보임 -; 및
    상기 알루미늄 산화층의 스팟 영역들 내에 형성되는 미세 균열들 - 상기 스팟 영역들은 상기 기공들에 의해 서로로부터 그리고 상기 기판으로부터 분리되고, 상기 미세 균열들은 다수의 광 반사 표면들을 가져서, 상기 거친 표면에 의해 확산 반사된 가시광이 상기 다수의 광 반사 표면들에 의해 상기 알루미늄 산화층 밖으로 확산 반사되어 상기 금속 부품에 백색 외관을 부여하는, 금속 부품.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기판의 백색 외관은 범위가 85 내지 100에 이르는 L 값을 갖도록 특징지워지고, L은 Lab 색 공간 내의 명도에 대응되는, 금속 부품.
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