KR102447423B1

KR102447423B1 - 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법 및 이로 제조된 휴대폰 케이스

Info

Publication number: KR102447423B1
Application number: KR1020160128587A
Authority: KR
Inventors: 김용수; 박종호; 주대헌; 조동철
Original assignee: 주식회사 에코에프엠
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2022-09-27
Also published as: KR20170041151A

Abstract

본 발명은 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법 및 이로 제조된 휴대폰 케이스로서, 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 플라즈마 본딩 방식으로 접합시켜 이종 금속 포일을 제작하고 상기 이종 금속 포일을 압축 성형하여 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스를 제조하는 방법과 이를 통해 제작된 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스를 제시한다.

Description

비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법 및 이로 제조된 휴대폰 케이스 {Method for manufacturing mobile phone case with using amorphous metal foil and mobile phone case thereof}

본 발명은 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법 및 이로 제조된 휴대폰 케이스에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 플라즈마 본딩 방식으로 접합시켜 이종 금속 포일을 제작하고 상기 이종 금속 포일을 압축 성형하여 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스를 제조하는 방법과 이를 통해 제작된 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스에 관한 것이다.

휴대폰은 내부에 실장되는 각종 전자부품을 보호하거나 고정시키기 위한 용도로서 휴대폰 케이스가 필수적으로 구비되는데, 일반적으로 휴대폰 케이스를 강화 플라스틱 소재로 제작하고 있다. 강화 플라스틱이긴 하나 이또한 플라스틱이기에 경도를 높이는데 한계가 있어 표면에 스크래치가 쉽게 발생되는 문제점이 여전히 존재한다,

최근에는 휴대폰 케이스의 기능적 측면과 디자인의 고급화를 도모하고자 금속테두리 적용한 메탈 케이스가 제시된 바 있다.

이러한 메탈 케이스의 경우 금속 테두리 부분은 외부 충격 등에 대한 내구성이 높아지나, 케이스 본체 자체는 플라스틱 등의 재질로 형성되기에 상대적으로 경도가 약하고 마모 등이 쉽게 발생되게 된다.

또한 휴대폰 케이스에서 메탈이 차지하는 비율을 높이는 경우 휴대폰 자체의 무게가 무거워지는 문제가 있고, 일반적인 메탈도 플라스틱에 비해 경도가 높기는 하나 여전히 스크래치 등에 약한 문제가 있다.

특허공개번호 제10-2015-0045729호

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 플라스틱 재질의 휴대폰 케이스나 부분적인 메탈 케이스의 경우 스크래치 등이 쉽게 발생되는 문제점을 해결하고자 한다.

특히, 디자인의 고급화를 도모하면서도 강도가 강하여 큰 충격에도 쉽게 파손되지 않고, 습도나 온도차에 따른 변형이나 부식이 발생되지 않으면서, 경도가 높아 스크레치 등이 잘 생기지 않는 휴대폰 케이스를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법은, 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 준비하는 금속 포일 준비 단계; 상기 비정질 금속 포일의 일면과 상기 결정질 금속 포일의 일면을 플라즈마로 활성화 처리(Activated Treatment)하고 압착시켜 상기 비정질 금속 포일과 상기 결정질 금속 포일이 접합된 이종 금속 포일을 제작하는 금속 포일 클래딩 단계; 상기 이종 금속 포일을 가열하면서, 상기 이종 금속 포일의 비정질면이 외면이 되도록 금형으로 압축 성형하여 비정질 금속 표면의 휴대폰 케이스를 제작하는 휴대폰 케이스 성형 단계; 및 상기 휴대폰 케이스의 비정질 표면을 레이저 가공하여 산화막을 제거하는 표면 처리 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 금속 포일 클래딩 단계는, 상기 비정질 금속 포일의 일면과 상기 결정질 금속 포일의 타면을 플라즈마로 활성화 처리(Activated Treatment)하는 표면 활성화 단계; 및 상기 비정질 금속 포일의 일면과 상기 결정질 금속 포일의 일면이 대향되도록 이동시키면서 가열하고 압축 롤러를 통해 상기 비정질 금속 포일과 상기 결정질 금속 포일을 압착시켜 상기 비정질 금속 포일의 일면과 상기 결정질 금속 포일의 일면을 접합시키는 금속 포일 접합 단계를 포함할 수 있다.

나아가서 상기 금속 포일 클래딩 단계는, 상기 비정질 금속 포일과 상기 결정질 금속 포일을 교번하여 접합시키되, 외측면은 상기 비정질 금속 포일이 위치되도록, 상기 표면 활성화 단계와 금속 포일 접합 단계를 반복 수행할 수도 있다.

또는 상기 금속 포일 클래딩 단계는, 외측면은 상기 비정질 금속 포일이 위치되고, 내측으로 복수의 상기 결정질 금속 포일이 접합되도록, 상기 표면 활성화 단계와 금속 포일 접합 단계를 반복 수행할 수도 있다.

바람직하게는 상기 표면 처리 단계는, 상기 휴대폰 케이스의 비정질 표면을 레이저 가공하여 산화막을 제거하는 산화막 제거 단계; 산화막이 제거된 상기 휴대폰 케이스를 전해액에 담지시키고 전해 연마하여 상기 휴대폰 케이스의 비정질 표면을 평탄화시키는 표면 평탄화 단계; 및 상기 휴대폰 케이스를 세정하고 건조시키는 후처리 단계를 포함할 수 있다.

여기서 상기 금속 포일 준비 단계는, Zr, Ti, Al 또는 Cu 중 어느 하나 이상의 금속을 포함하는 비정질 금속 포일을 준비할 수 있다.

또는 상기 금속 포일 준비 단계는, Zr, Ti, Al 또는 Cu 중 어느 하나 이상의 베이스 금속과 Al, Ti, Cu, Zr 또는 Ni 중 상기 베이스 금속과 상이한 하나 이상의 첨가 금속으로 형성된 비정질 금속 포일을 준비할 수도 있다.

또한 본 발명에 따른 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스는, 상기의 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법으로 제작되어, 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스가 될 수 있다.

또는 하나 이상의 비정질 금속 포일과 하나 이상의 결정질 금속 포일이 이종 접합된 금속 포일로 구성되어, 비정질 금속 표면을 갖는 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스가 될 수도 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 디자인의 고급화를 도모하면서도 강도가 강하여 큰 충격에도 쉽게 파손되지 않고, 습도나 온도차에 따른 변형이나 부식이 발생되지 않으면서, 경도가 높아 스크레치 등이 잘 생기지 않는 휴대폰 케이스를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법의 실시예에 대한 흐름도를 도시하며,
도 2는 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법에서 플라즈마 본딩 방식을 적용하여 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 접합시키는 개념도를 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법에서 사용할 비정질 금속 포일의 실시예에 대한 성분 분석 결과를 나타내며,
도 4는 상기 도 3의 비정질 금속 포일의 실시예와 결정질 금속 포일의 실시예에 대한 특성 분석 결과를 나타내며,
도 5는 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법으로 상기 도 4의 원자재를 이용하여 이종 금속 포일을 제작한 제1 실시예를 나타내며,
도 6은 상기 도 5에 도시된 이종 금속 포일의 제1 실시예에 대한 특성 평가를 나타내며,
도 7은 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법으로 상기 도 4의 원자재를 이용하여 이종 금속 포일을 제작한 제2 실시예를 나타내며,
도 8은 상기 도 7에 도시된 이종 금속 포일의 제2 실시예에 대한 특성 평가를 나타내며,
도 9는 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법으로 상기 도 4의 원자재를 이용하여 이종 금속 포일을 제작한 제3 실시예를 나타내며,
도 10은 상기 도 9에 도시된 이종 금속 포일의 제3 실시예에 대한 특성 평가를 나타내며,
도 11은 본 발명에 적용되는 비정질 금속 포일의 실시예와 결정질 금속 포일의 다른 실시예에 대한 특성 분석 결과를 나타내며,
도 12는 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법으로 상기 도 11의 원자재를 이용하여 이종 금속 포일을 제작한 제4 실시예를 나타내며,
도 13은 상기 도 12에 도시된 이종 금속 포일의 제4 실시예에 대한 특성 평가를 나타내며,
도 14는 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법으로 상기 도 11의 원자재를 이용하여 이종 금속 포일을 제작한 제5 실시예를 나타내며,
도 15는 상기 도 14에 도시된 이종 금속 포일의 제5 실시예에 대한 특성 평가를 나타내며,
도 16은 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법에서 사용할 비정질 금속 포일의 실시예와 결정질 금속 포일의 다른 하나의 실시예에 대한 성분 분석 결과를 나타내며,
도 17은 상기 도 16의 비정질 금속 포일의 실시예와 결정질 금속 포일의 다른 하나의 실시예에 대한 특성 분석 결과를 나타내며,
도 18은 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법으로 상기 도 16의 원자재를 이용하여 이종 금속 포일을 제작한 제6 실시예를 나타내며,
도 19는 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법에서 사용할 비정질 금속 포일의 실시예와 결정질 금속 포일의 또다른 하나의 실시예에 대한 성분 분석 결과를 나타내며,
도 20은 상기 도 19의 비정질 금속 포일의 실시예와 결정질 금속 포일의 실시예에 대한 특성을 분석 결과를 나타내며,
도 21은 상기 도 19의 Zr 비정질 금속 포일, Al 결정질 금속 포일, STS 결정질 금속 포일을 접합하여 이종 금속 포일을 제작한 제7 실시예를 나타낸다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.

먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은, 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 플라즈마 본딩 방식으로 접합시켜 이종 금속 포일을 제작하고 상기 이종 금속 포일을 압축 성형하여 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스를 제조하는 방법과 이를 통해 제작된 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스를 개시한다.

금속은 상온에서 결정구조를 가진 미세결정의 집합체로 되어 있으나, 금속 또는 금속합금에 열을 가한 후 짧은 시간 동안 초고온으로부터 급냉하여 고체화시키면 응고된 금속은 원자가 규칙적으로 배열되지 못하고 무질서한 상태인 고체가 된다. 이러한 상태를 비정질 금속(Amorphous metal) 또는 비정질 금속 합금이라 한다. 이러한 비정질 금속은 결정질 금속에 비해 높은 내식성을 가지며, 또한 탄성 및 내강성 등이 우수한 물성을 갖는다.

본 발명은 이러한 비정질 금속의 물성 특징을 통해 강도가 강하여 큰 충격에도 쉽게 파손되지 않고, 습도나 온도차에 따른 변형이나 부식이 발생되지 않으면서, 경도가 높아 스크레치 등이 잘 생기지 않는 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스를 제공하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법의 실시예에 대한 흐름도를 도시한다.

본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법은, 개략적으로 금속 포일을 준비하는 과정(S100), 금속 포일의 클래딩 과정(S200), 휴대폰 케이스 성형 과정(S300) 및 표면 처리 과정(S400)으로 구성될 수 있다.

먼저 금속 포일을 준비하는 과정(S100)을 살펴보면, 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 준비(S110)하는데, 이때 비정질 금속 포일은 멜트 스핀(Melt spin) 공정을 통해 제작할 수 있는데, 예를 들어 원통형의 휠을 회전시키면서 그 상부에 설치된 용해로에서 용해된 용탕을 불활성가스로 가압하여 슬릿 형태의 노즐을 통해 분사시켜 회전하는 휠에 닿는 순간 급냉에 의해 응고됨으로써 비정질 금속 포일을 제조할 수 있다.

비정질 금속 포일로는, Zr, Ti, Al 또는 Cu 중 어느 하나 이상의 금속을 포함하는 비정질 금속 포일을 제작할 수도 있고 또는 Zr, Ti, Al 또는 Cu 중 어느 하나 이상의 베이스 금속과 Al, Ti, Cu, Zr 또는 Ni 중 상기 베이스 금속과 상이한 하나 이상의 첨가 금속으로 포함하는 비정질 금속 포일을 제작할 수도 있다.

이와 같은 비정질 금속 포일을 그 두께가 대략 50 내지 250㎛ 정도로 얇기에 다수의 비정질 금속 포일을 적층시킨 비정질 금속 포일을 준비할 수도 있다. 그리고 결정질 금속 포일의 경우, 공지된 다양한 방법을 통해 제작될 수 있으며, 비정질 금속 포일의 원자재가 어떤 물질이냐에 따라 결정질 금속 포일의 원자재가 선택되어 질 수 있으며, 예로써 Al, Cu, STS 등으로 제작된 결정질 금속 포일이 선택될 수 있다. 또한 결정질 금속 포일의 두께는 요구되는 정도에 따라 조절될 수 있다.

비정질 금속 포일의 두께를 일정 수준 이상으로 만들 경우 비정질의 특성이 사라지게 되므로, 비정질 금속 포일을 제작하는데 두께의 한계가 있다. 따라서 본 발명에서는 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 합착시켜 이종 금속 포일을 제작함으로써 두께적인 한계를 극복하고자 한다.

이를 위해 본 발명에서는 준비된 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 클래딩하는데, 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 클래딩 방식으로서 플라즈마 본딩(Plazma bonding) 방식을 적용한다.

플라즈마 본딩에 대하여 도 2에 도시된 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법에서 플라즈마 본딩 방식을 적용하여 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 접합시키는 개념도를 참조하여 살펴보면, 상기 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 스텝 1에서는 두 재료를 챔버에 대향하여 위치시키고 진공의 플라즈마 환경을 조성하며, 스텝 2에서는 불활성 기체를 주입하여 두 재료의 대향되는 면을 플라즈마로 활성화 처리한다. 그리고 스텝 3에서 활성화된 두 재료의 대향하는 면을 롤러로 압착하여 두 재료의 면을 접합시킨다.

본 발명에서는 이와 같은 플라즈마 본딩 방식을 적용하여 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 접합시켜 이종 금속 포일을 만드는데, 상기 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 비정질 금속 포일(100)의 일면(110)과 결정질 금속 포일(200)의 일면(210)을 대향시켜 위치시키고 플라즈마 환경에서 비정질 금속 포일(100)의 일면(110)과 결정질 금속 포일(200)의 일면(210)을 활성화시킨 후 롤러로 압착시켜 비정질 금속 포일(100)의 일면(110)과 결정질 금속 포일(200)의 일면(210)이 접합된 이종 금속 포일을 제작한다.

다시 상기 도 1로 회귀하여, 상기 도 2의 플라즈마 본딩 방식을 적용하여 비정질 금속 포일의 일면과 결정질 금속 포일의 일면을 플라즈마로 활성화 처리(Activated Treatment)(S210)하고, 활성화된 비정질 금속 포일의 일면과 결정질 금속의 일면을 롤러로 압착시켜 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일이 접합된 이종 금속 포일을 제작(S250)한다.

나아가서 단일 비정질 금속 포일과 단일 결정질 금속 포일로 접합된 이층 구조의 이종 금속 포일 외에도 다층 구조의 이종 금속 포일을 제작할 수 있는데, 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 수차례 교번하여 접합시켜 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일이 순차적으로 교번하여 형성된 다층 구조의 이종 금속 포일을 제작할 수도 있다. 이때 이종 금속 포일의 외측면은 비정질 금속 포일이 위치되도록 이종 금속 포일을 제작하는 것이 바람직하다.

또한 외측면은 비정질 금속 포일이 위치되면서 그 내측에는 복수의 결정질 금속 포일을 접합시켜 다층구조의 이종 금속 포일을 제작할 수도 있다.

보다 바람직하게는 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일 간의 표면 접합력을 더욱 향상시키기 위해 이종 금속 포일을 열처리하는 과정을 더 거칠 수 있다.

이와 같은 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일이 접합된 이종 금속 포일이 제작되면, 이종 금속 포일을 이용하여 휴대폰 케이스를 제작하게 되는데, 휴대폰 케이스에 대응되는 금형으로 이종 금속 포일을 압축 성형하여 휴대폰 케이스를 제작(S350)할 수 있다. 이때 상온의 이종 금속 포일을 그대로 압축 성형하는 경우, 전체적인 두께가 일정하지 않게 되고, 금형 모양에 대응되는 성형을 이루기 힘들기에 먼저 이종 금속 포일을 고온으로 가열(S310)한 후 가열된 이종 금속 포일을 압축 성형하게 된다. 이종 금속 포일의 가열 온도는 이종 금속 포일을 구성하는 원자재에 따라 상이하게 설정될 수 있다.

이종 금속 포일을 고온으로 가열하여 압축 성형하기에, 성형으로 제작된 휴대폰 케이스의 표면에는 산화막이 형성되게 된다. 그러기에 산화막을 제거하는 표면 처리 과정을 수행하게 되는데, 본 발명에서는 레이저를 이용하여 이종 금속 포일로 제작된 휴대폰 케이스의 표면 산화막을 제거한다. 이때 표면 산화막의 두께와 이종 금속 포일의 재질에 따라 레이저의 파장 대역과 강도는 선택될 수 있다.

나아가서 레이저로 휴대폰 케이스의 표면 산화막을 제거하면, 휴대폰 케이스의 표면 상에 레이저의 파장에 대응되는 미세 거칠기가 발생된다. 이를 제거하기 위해 추가적으로 휴대폰 케이스의 표면 평탄화를 위한 연마 과정을 더 수행할 수도 있다. 연마 과정에서는 기계적 연마 방식을 적용할 수도 있으나 바람직하게는 전해 연마 방식을 적용하여 휴대폰 케이스의 표면을 평탄화시킬 수 있다.

그리고 휴대폰 케이스의 표면 산화막 제거와 평탄화 과정이 끝나면 휴대폰 케이스를 세정하고 건조시키는 후처리 단계(S450)을 수행하여 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스가 완성된다.

다른 실시예로서 본 발명의 휴대폰 케이스는 대기 중에서 온도를 높여 성형하는 대신에 진공에서 성형하는 방법을 적용하면, 산화막이 생기지 않기 때문에 표면 산화막을 제거하기 위한 약품이나 레이저 처리의 후공정이 필요하지 않게 된다.

완성된 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스의 경우, 비정질의 물성 특징을 그대로 살리기 위해서 이종 금속 포일의 두께가 얇음에 따라 이로 제작된 휴대폰 케이스 자체의 두께도 얇을 수 있다. 따라서 필요한 경우 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스의 내측으로 플라스틱 케이스를 끼우거나 접합시켜서 보다 견고한 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스로 완성할 수도 있다.

또한 본 발명에서는 상기에서 살펴본 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법에 따라 제작된 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스 자체를 제시하는데, 앞서 설명한 바와 같이 제작된 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스는 하나 이상의 비정질 금속 포일과 하나 이상의 결정질 금속 포일이 이종 접합된 금속 포일로 구성되어, 비정질 금속 표면을 갖는다.

다른 실시예로서, 본 발명은 비정질면이 외면으로 된 휴대폰 케이스를 제작하는 휴대폰 케이스 성형 단계 이후에 휴대폰 케이스의 내측면에 플라스틱부재를 끼우거나 접합시켜 보다 견고한 휴대폰 케이스를 제작할 수 있다.

본 발명은 휴대폰 케이스 성형 단계(S300)와 표면 처리 단계(S400)의 사이에서 비정질면이 외면으로 된 휴대폰 케이스를 제작한 후, 플라스틱 사출 금형에 고정시켜 고강도의 플라스틱부재를 인서트 몰딩 방식으로 사출하면, 상기 플라스틱부재를 휴대폰 케이스의 내측면의 비정질 또는 결정질의 금속 표면과 강하게 접합되며, 이후에 표면 처리 단계(400)를 수행한다.

본 발명은 표면 처리 단계(S400) 이후에 비정질면이 외면으로 된 휴대폰 케이스를 플라스틱 사출 금형에 고정시켜 고강도의 플라스틱부재를 인서트 몰딩 방식으로 사출하면, 상기 플라스틱부재를 휴대폰 케이스의 내측면의 비정질 또는 결정질의 금속 표면과 강하게 접합되어 휴대폰 케이스를 제작할 수도 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법에 적용되는 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일의 실시예와 이를 적용하여 제조되는 다양한 이종 금속 포일의 실시예를 통해 본 발명에 대하여 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법에서 사용할 비정질 금속 포일의 실시예에 대한 성분 분석 결과를 나타낸다.

상기 도 3의 (a)는 비정질 금속 포일의 성분 분석 결과로서, Zr을 베이스금속으로 하고 Cu와 Al을 첨가 금속으로 하여 제작한 비정질 금속 포일로서 휠 사이드(Wheel Side)는 멜트 스핀(Melt spin) 공정으로 비정질 금속 포일의 제작시 원통휠에 접촉되는 면을 의미하며, 프리 사이드(Free Side)는 휠 사이드(Wheel Side)의 반대면을 의미한다.

비정질 금속 포일의 3군데 위치에서 EDX 분석을 통해 상기 도 3의 (a)와 같은 성분을 갖는 비정질 금속 포일을 준비하였다.

준비된 비정질 금속 포일의 비정질상을 확인하기 위해 XRD 분석을 통해 상기 도 3의 (b)와 같은 결과를 얻었으며, 준비된 비정질 금속 포일의 휠 사이드와 프리 사이드 모두에서 비정질 회절패턴이 관찰되었다. 또한 본 발명에서는 플라즈마 본딩을 적용하기에 플라즈마의 조사에 따라 비정질 금속 포일의 비정질 특성 변화가 일어나는지를 확인하기 위해 비정질 금속 포일의 휠 사이드에 플라즈마를 조사한 후 XRD 분석을 수행하였는데, 비정질 금속 포일의 표면에 플라즈마를 조사한 후에도 여전히 비정질상이 유지되는 것으로 확인되었다.

이와 같은 결과에 따라 본 발명에서 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 접합하여 이종 금속 포일의 제작시 비정질 금속면의 비정질상을 유지시키기 위해 플라즈마 본딩 방식을 적용하는 것이 효과적임을 알 수 있다.

이종 금속 포일을 제작하기 위해 상기 도 3의 비정질 금속 포일의 실시예와 결정질 금속 포일의 실시예에 대한 특성을 분석하였는데, 그 결과를 도 4에 도시한다.

상기 도 4의 (a)는 상기 도 3의 비정질 금속 포일에 따른 Zr 비정질 금속 포일의 특성 분석 결과를 나타내는데, 경도가 월등히 높음을 알 수 있다. 그리고 상기 도 4의 (b)는 Zr 비정질 금속 포일과 접합한 Al 결정질 금속 포일의 특성 분석 결과를 나타내는데, 여기서 Al 결정질 금속 포일은 Al 1235로 제작하였다.

이와 같이 준비된 Zr 비정질 금속 포일과 Al 결정질 금속 포일을 이용하여 다양한 이종 금속 포일을 제작하였는데, 그 실시예를 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법으로 상기 도 4의 원자재를 이용하여 이종 금속 포일을 제작한 제1 실시예를 나타낸다.

상기 도 5의 (a)는 상기 도 4의 Zr 비정질 금속 포일과 Al 결정질 금속 포일을 플라즈마 본딩으로 접합한 이종 금속 포일의 단면에 대한 SEM 사진을 나타내고, 상기 도 5의 (b)는 상기 도 5의 (a)의 이종 금속 포일을 열처리한 후 그 단면에 대한 SEM 사진을 나타낸다.

상기 도 5에서 보는 바와 같이 플라즈마 본딩 방식을 통해 Zr 비정질 금속면(100a)과 Al 결정질 금속면(200a)이 원활하게 접합되었음을 알 수 있으며, 특히 열처리 공정을 수행함에 따라 Zr 비정질 금속면(100a)과 Al 결정질 금속면(200a)의 계면이 더욱 매끄러워져 접합력이 더 강화된 것을 알 수 있다.

도 6은 상기 도 5에 도시된 이종 금속 포일의 제1 실시예에 대한 특성 평가를 나타낸다.

접합 강도를 살펴보면, 열처리 공정을 수행함에 따라 Zr 비정질 금속면(100a)과 Al 결정질 금속면(200a)의 접합 강도가 크게 상승하였음을 알 수 있으며, 열처리 전후 경도에는 큰 변화가 없긴 하나 Zr 비정질 금속면(100a)은 경도 자체가 상당히 큰 값으로 측정되었으며, 인장 강도 또한 상당히 큰 값으로 측정되었다.

따라서 상기 제1 실시예의 이종 금속 포일을 이용하여 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스를 제작하는 경우, 휴대폰 케이스 표면의 스크래치 등이 발생되지 않으므로 메탈톤의 고급적인 표면이 오랜 시간동안 유지될 수 있게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법으로 상기 도 4의 원자재를 이용하여 이종 금속 포일을 제작한 제2 실시예를 나타낸다.

상기 도 7의 (a)는 순차적으로 Zr 비정질 금속 포일, Al 결정질 금속 포일, Zr 비정질 금속 포일을 플라즈마 본딩으로 접합한 3층 구조의 이종 금속 포일의 단면에 대한 SEM 사진을 나타내고, 상기 도 7의 (b)는 상기 도 7의 (a)의 이종 금속 포일을 열처리한 후 그 단면에 대한 SEM 사진을 나타낸다.

상기 도 7에서 보는 바와 같이 플라즈마 본딩 방식을 통해 Zr 비정질 금속면(110b)과 Al 결정질 금속면(200b) 간, Al 결정질 금속면(200b)과 Zr 비정질 금속면(120b) 간이 원활하게 접합되어 안정적인 3층 구종의 이종 금속 포일이 형성되었음을 알 수 있으며, 상기 도 5의 경우와 유사하게 열처리 공정을 수행함에 따라 Zr 비정질 금속면(110b)과 Al 결정질 금속면(200b)의 계면 및 Al 결정질 금속면(200b)과 Zr 비정질 금속면(110b)의 계면이 더욱 매끄러워져 접합력이 더 강화된 것을 알 수 있다.

도 8은 상기 도 7에 도시된 이종 금속 포일의 제2 실시예에 대한 특성 평가를 나타낸다.

먼저 접합 강도를 살펴보면, 상기 도 6의 경우와 마찬가지로 열처리 공정을 수행함에 따라 접합 강도가 크게 상승하였음을 알 수 있으며, 열처리 전후 경도에는 큰 변화가 없긴 하나 Zr 비정질 금속면(110b, 120b)은 경도 자체가 상당히 큰 값으로 측정되었으며, 인장 강도 또한 상당히 큰 값으로 측정되었다.

이와 같은 특성 평가 결과에 따라 상기 제2 실시예의 이종 금속 포일을 이용하여 비정질 금속 표면을 갖는 휴대폰 케이스를 제작하는 경우, 휴대폰 케이스의 외측면과 내측면 모두가 비정질 금속 표면으로 형성되기에 휴대폰 케이스의 내측면도 부식성이나 경도, 강도 등이 크게 향상될 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법으로 상기 도 4의 원자재를 이용하여 이종 금속 포일을 제작한 제3 실시예를 나타낸다.

상기 도 9의 (a)는 순차적으로 Zr 비정질 금속 포일과 Al 결정질 금속 포일을 순차적으로 교번하여 접합시켜 다층 구조의 이종 금속 포일을 제작한 경우로서, 이종 금속 포일의 외측면은 모두 Zr 비정질 금속면으로 형성하였다.

도 10은 상기 도 9에 도시된 이종 금속 포일의 제3 실시예에 대한 특성 평가를 나타낸다.

앞서 상기 도 6 및 도 8에서 살펴본 바와 마찬가지로 열처리 공정을 수행함에 따라 접합 강도가 크게 상승하였고, 경도와 인장 강도가 상당히 큰 값을 나타내는 것을 알 수 있다.

이와 같이 비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 다수회 교번하여 접합시킴으로써 비정질 특성을 그대로 유지하면서 이종 금속 포일의 두께를 조절할 수 있게 된다.

도 11은 본 발명에 적용되는 비정질 금속 포일의 실시예와 결정질 금속 포일의 다른 실시예에 대한 특성 분석 결과를 나타낸다.

상기 도 11에서는 상기 도 3의 비정질 금속 포일의 실시예와 동일한 Zr 비정질 금속 포일을 적용하면서, 결정질 금속 포일을 Al 1050로 제작하여 상기 도 4의 결정질 금속 포일보다 두꺼운 결정질 금속 포일을 적용하였다.

도 12는 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법으로 상기 도 11의 원자재를 이용하여 이종 금속 포일을 제작한 제4 실시예를 나타낸다.

상기 도 12의 (a)는 상기 도 11의 Zr 비정질 금속 포일과 Al 결정질 금속 포일을 플라즈마 본딩으로 접합한 이종 금속 포일의 단면에 대한 SEM 사진을 나타내고, 상기 도 12의 (b)는 상기 도 12의 (a)의 이종 금속 포일을 열처리한 후 그 단면에 대한 SEM 사진을 나타낸다.

상기 도 12의 제4 실시예에서는 상기 도 5의 제1 실시예와 유사하게 플라즈마 본딩 방식을 통해 Zr 비정질 금속 포일과 Al 결정질 금속 포일을 접합하여 이종 금속 포일을 제작하였는데, 보다 두꺼운 Al 결정질 금속 포일을 적용함으로써 Zr 비정질 금속면(100d)은 상기 도 5의 제1 실시예의 Zr 비정질 금속면(100a)과 그 두께가 비슷하나, Al 결정질 금속면(200d)은 상기 도 5의 제1 실시예의 Al 결정질 금속면(200a)보다 4배정도 두껍다.

이로 인해 상기 도 12의 제4 실시예에서는 상기 도 5의 제1 실시예보다 현저히 두껍운 이종 금속 포일을 적용할 수 있다.

도 13은 상기 도 12에 도시된 이종 금속 포일의 제4 실시예에 대한 특성 평가를 나타낸다.

상기 도 13의 이종 금속 포일의 제4 실시예에 대한 특성 평가에서 보듯이 상기 도 13의 제4 실시예의 이종 금속 포일은 상기 도 5의 제1 실시예의 이종 금속 포일 보다 두께를 더욱 두껍게 만들면서도 비정질 특성이 그대로 유지되고 있는 것을 알 수 있다.

따라서 비정질 금속 포일의 두께는 비정질 물성을 갖는 범위로 유지시키면서 결정질 금속 포일의 두께를 조절함으로써 전체적으로 이종 금속 포일의 두께 조절이 가능해진다.

도 14는 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법으로 상기 도 11의 원자재를 이용하여 이종 금속 포일을 제작한 제5 실시예를 나타낸다.

상기 도 14의 제5 실시예에서는 앞서 살펴본 상기 도 7의 제2 실시예의 구조와 유사하게 순차적으로 Zr 비정질 금속 포일, Al 결정질 금속 포일, Zr 비정질 금속 포일을 플라즈마 본딩으로 접합한 3층 구조의 이종 금속 포일을 제작하여, 외측에 Zr 비정질 금속면(110e, 120e)이 형성되고 내측으로 Al 결정질 금속면(200e)이 형성된 이종 금속 포일이 된다.

도 15는 상기 도 14에 도시된 이종 금속 포일의 제5 실시예에 대한 특성 평가를 나타낸다.

상기 도 15의 이종 금속 포일의 제5 실시예에 대한 특성 평가에서 보듯이 상기 도 15의 제5 실시예의 이종 금속 포일은 상기 도 7의 제2 실시예의 이종 금속 포일 보다 두께를 더욱 두껍게 만들면서도 비정질 특성이 그대로 유지되고 있는 것을 알 수 있다.

도 16은 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법에서 사용할 비정질 금속 포일의 실시예와 결정질 금속 포일의 다른 하나의 실시예에 대한 성분 분석 결과를 나타낸다.

상기 도 16의 (a)는 비정질 금속 포일의 성분 분석 결과로서, 상기 도 3의 비정질 금속 포일과 동일한 Zr 비정질 금속 포일을 적용하였다. 상기 도 16의 (b)는 결정질 금속 포일의 성분 분석 결과를 나타내는데, 결정질 금속 포일로서 Al을 베이스 금속으로 하고 Si, Fe, Cu, Zr을 첨가 금속으로 하여 제작한 Cu 결정질 금속 포일을 적용하였다.

이종 금속 포일을 제작하기 위해 상기 도 16의 비정질 금속 포일의 실시예와 결정질 금속 포일의 실시예에 대한 특성을 분석하였는데, 그 결과를 도 17에 도시한다.

상기 도 17의 (a)에서 비정질 금속 포일은 상기 도 3과 동일한 Zr 비정질 금속포일이므로 특성 분석 결과가 상기 도 4의 (a)와 동일하다. 그러나 상기 도 17의 (b)에서 Cu 결정질 금속 포일은 Al 합금으로 제작하였기에 상기 도 4의 (b)의 Al 결정질 금속 포일보다 경도가 월등히 높게 나타난다.

이와 같이 준비된 Zr 비정질 금속 포일과 Cu 결정질 금속 포일을 이용하여 다양한 이종 금속 포일을 제작하였는데, 그 실시예를 살펴보기로 한다.

도 18은 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법으로 상기 도 16의 원자재를 이용하여 이종 금속 포일을 제작한 제6 실시예를 나타낸다.

상기 도 18의 (a)는 상기 도 16의 Zr 비정질 금속 포일과 Cu 결정질 금속 포일을 플라즈마 본딩으로 접합한 이종 금속 포일의 단면에 대한 SEM 사진을 나타내고, 상기 도 18의 (b)는 상기 도 18의 (a)의 이종 금속 포일에 대한 특성 평가 결과를 나타낸다.

상기 도 18에서 보는 바와 같이 Zr 비정질 금속 포일과 Cu 결정질 금속 포일을 접합하여 이종 금속 포일을 제작하는 경우, Zr 비정질 금속면(100f)과 Cu 결정질 금속면(200f) 간의 접합 강도가 상당히 강해지는 것을 알 수 있다.

즉, 원자재의 성분 조절을 통해 보다 접합 강도가 높은 이종 금속 포일을 적용할 수 있게 된다.

도 19는 본 발명에 따른 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법에서 사용할 비정질 금속 포일의 실시예와 결정질 금속 포일의 또다른 하나의 실시예에 대한 성분 분석 결과를 나타내고, 이종 금속 포일을 제작하기 위해 상기 도 19의 Zr 비정질 금속 포일의 실시예와 결정질 금속 포일로서 Al 결정질 금속 포일과 STS 결정질 금속 포일의 실시예에 대한 특성을 분석하여 그 결과를 도 20에 나타낸다.

상기 도 19의 (a)는 상기 도 3의 비정질 금속 포일가 동일한 Zr 비정질 금속 포일이며, 상기 도 19의 (b)는 STS 결정질 금속 포일의 성분 분석 결과로서, STS 316L로 결정질 금속 포일을 적용하고, 상기 도 19의 (c)는 Al 결정질 금속 코일의 성분 분석 결과로서, Al 1235로 결정질 금속 포일을 적용하였다.

도 21은 상기 도 19의 Zr 비정질 금속 포일, Al 결정질 금속 포일, STS 결정질 금속 포일을 접합하여 이종 금속 포일을 제작한 제7 실시예를 나타낸다.

상기 도 21의 (a)는 Zr 비정질 금속 포일에 순차적으로 Al 결정질 금속 포일과 STS 결정질 금속 포일을 플라즈마 본딩으로 접합한 3층 구조의 이종 금속 포일의 단면에 대한 SEM 사진을 나타내고, 상기 도 21의 (b)는 상기 도 21의 (a)의 이종 금속 포일에 대한 특성 평가 결과를 나타낸다.

상기 도 21에서 보는 바와 같이 이종 금속 포일의 일면을 Zr 비정질 금속면(100g)으로 형성되어 비정질 금속 물성에 따라 경도가 높게 나타나며, 이종 금속 포일의 타면을 STS 결정질 금속면(220g)으로 형성함으로써 비록 비정질 금속 수준은 아니지만 일반적인 금속보다는 높은 경도를 나타내게 된다. 이와 같이 아양한 원자재를 적용하여 이종 금속 포일을 제작함으로써 각 원자재의 특성을 고루 갖는 휴대폰 케이스의 제작이 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면 디자인의 고급화를 도모하면서도 강도가 강하여 큰 충격에도 쉽게 파손되지 않고, 습도나 온도차에 따른 변형이나 부식이 발생되지 않으면서, 경도가 높아 스크레치 등이 잘 생기지 않는 휴대폰 케이스를 제공할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 비정질 금속 포일,
200 : 결정질 금속 포일,
300 : 이종 금속 포일

Claims

비정질 금속 포일과 결정질 금속 포일을 준비하는 금속 포일 준비 단계;
상기 비정질 금속 포일의 일면과 상기 결정질 금속 포일의 일면을 플라즈마로 활성화 처리(Activated Treatment)하고 압착시켜 상기 비정질 금속 포일과 상기 결정질 금속 포일이 접합된 이종 금속 포일을 제작하는 금속 포일 클래딩 단계;
상기 이종 금속 포일을 가열하면서, 상기 이종 금속 포일의 비정질면이 외면이 되도록 금형으로 압축 성형하여 비정질 금속 표면의 휴대폰 케이스를 제작하는 휴대폰 케이스 성형 단계; 및
상기 휴대폰 케이스의 비정질 표면을 레이저 가공하여 산화막을 제거하는 표면 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 포일 클래딩 단계는,
상기 비정질 금속 포일의 일면과 상기 결정질 금속 포일의 타면을 플라즈마로 활성화 처리(Activated Treatment)하는 표면 활성화 단계; 및
상기 비정질 금속 포일의 일면과 상기 결정질 금속 포일의 일면이 대향되도록 이동시키면서 가열하고 압축 롤러를 통해 상기 비정질 금속 포일과 상기 결정질 금속 포일을 압착시켜 상기 비정질 금속 포일의 일면과 상기 결정질 금속 포일의 일면을 접합시키는 금속 포일 접합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 금속 포일 클래딩 단계는,
상기 비정질 금속 포일과 상기 결정질 금속 포일을 교번하여 접합시키되, 외측면은 상기 비정질 금속 포일이 위치되도록, 상기 표면 활성화 단계와 금속 포일 접합 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 금속 포일 클래딩 단계는,
외측면은 상기 비정질 금속 포일이 위치되고, 내측으로 복수의 상기 결정질 금속 포일이 접합되도록, 상기 표면 활성화 단계와 금속 포일 접합 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 표면 처리 단계는,
상기 휴대폰 케이스의 비정질 표면을 레이저 가공하여 산화막을 제거하는 산화막 제거 단계;
산화막이 제거된 상기 휴대폰 케이스를 전해액에 담지시키고 전해 연마하여 상기 휴대폰 케이스의 비정질 표면을 평탄화시키는 표면 평탄화 단계; 및
상기 휴대폰 케이스를 세정하고 건조시키는 후처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 포일 준비 단계는,
Zr, Ti, Al 또는 Cu 중 어느 하나 이상의 금속을 포함하는 비정질 금속 포일을 준비하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 금속 포일 준비 단계는,
Zr, Ti, Al 또는 Cu 중 어느 하나 이상의 베이스 금속과 Al, Ti, Cu, Zr 또는 Ni 중 상기 베이스 금속과 상이한 하나 이상의 첨가 금속으로 형성된 비정질 금속 포일을 준비하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 휴대폰 케이스 성형 단계는,
상기 비정질 금속 표면의 휴대폰 케이스를 제작하는 단계;
상기 휴대폰 케이스를 플라스틱 사출 금형에 고정시켜 고강도의 플라스틱부재를 인서트 몰딩 방식으로 사출하면 상기 플라스틱부재와 비정질 또는 결정질의 금속 표면이 강하게 접합되어 휴대폰 케이스가 제작되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 표면 처리 단계 이후에,
상기 휴대폰 케이스를 플라스틱 사출 금형에 고정시켜 고강도의 플라스틱부재를 인서트 몰딩 방식으로 사출하면 상기 플라스틱부재와 비정질 또는 결정질의 금속 표면이 강하게 접합되어 휴대폰 케이스가 제작되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 금속 포일을 이용한 휴대폰 케이스 제조 방법.
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