KR20080094439A - 이종금속 몰드 캐스팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 금속판재의 포밍과 캐스팅 기법을 이용하여 금속성형물의 표피와 내부를 서로 다른 종류의 금속으로 캐스트할 수 있는 이종금속 몰드 캐스팅 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 이종금속 몰드 캐스팅 방법은 박막의 금속판재를 캐스팅 몰드의 형상과 동일한 형상으로 포밍하는 공정과, 포밍된 박막금속의 내측에 캐스트금속과의 융합을 원활하게 하고 박막금속의 산화피막 형성을 방지하기 위해 플럭스를 도포하는 공정과, 상기 박막금속을 캐스팅 몰드내에 삽입 안착시키고 캐스팅 몰드를 결합하는 공정과, 캐스팅 몰드내에 장착된 포밍 박막금속과는 이종인 용융된 캐스트금속을 상기 박막금속의 내측으로 주입하여 캐스팅하는 공정과, 이종금속주조물 완성 후 전착도장을 실시하는 공정과, 전착도장된 박막금속의 외면에 레이저빔을 조사하여 기호, 문자, 문양 등을 형성하는 공정과, 박막금속의 표면에 기호, 문자, 문양 등을 형성한 이종금속주조물을 화학 에칭액에 침욕시켜 금속노출층을 화학 에칭하는 공정과, 상기 화학에칭 공정후 수행하는 탈막 및 세정공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

박막금속, 몰드, 캐스팅, 포밍, 이종 금속

Description

이종금속 몰드 캐스팅 방법{Method of mold casting to dual layer type by dissimilar metals}

도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 이종금속 몰드 캐스팅 과정을 설명하기 위한 각 공정설명도이다.

도 2는 본 발명에 따른 이종금속 몰드 캐스팅 공정 흐름도이다.

도 3은 본 발명에 따라 성형된 이종금속주조물의 외피(알루미늄)에의 착색과정 설명도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 박막금속 20 : 하부몰드

30 : 상부몰드 40 : 캐스트금속

41 : 보스 100 : 이종금속주조물

본 발명은 박막의 금속판재를 미리 포밍하고 포밍된 박막의 금속판재를 캐스트 몰드에 인써트한 후 포밍된 박막의 금속판재와는 다른 종류의 금속을 외부에서 몰드내측으로 주입하여 표피와 내부가 서로 다른 종류의 금속으로 이루어진 캐스트 물을 형성할 수 있는 이종금속 몰드 캐스팅 방법에 관한 것이다.

휴대폰, PDA, 노트북컴퓨터 등을 포함하는 휴대단말기용 케이스나 자동차용 패널 또는 가전제품의 데코레이션 패널은 주로 고분자 재료를 이용하여 사출 성형하게 되며, 이들 케이스나 패널의 표면에 문양을 삽입하기 위해 인써트인몰딩 기술을 이용하거나 표면 스크린 인쇄기술을 이용하게 된다.

인서트인몰딩은 사전에 인쇄처리된 필름을 몰드내에 넣고 외부에서 고분자 재료를 주입하여 성형 사출함으로써 문양이 형성된 필름을 외피로 하는 성형품을 만드는 기술로서 스크린 인쇄기법에 비하여 성형 사출물 표면의 문양이 지워지는 것을 방지할 수 있고 성형 사출물 제품의 제조공정을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.

그런데 최근의 제품들에서는 해당 제품의 디자인 품격을 높이고 그 제품 내부의 전기적 특성을 개선할 목적으로 제품의 외장, 즉 케이스 또는 하우징을 다이캐스팅 기법을 이용하여 금속으로 제작하는 경우가 흔히 있다.

다이캐스팅은 주형(DIE)속에 알루미늄, 마그네슘, 주석, 납 등의 용융된 금속을 가압 주입한 후 냉각시켜 원하는 형상의 주형물을 형성하는 것으로 카메라의 알루미늄 보디처럼 복잡한 형태이거나 얇은 제품을 제작할 때 그 활용도가 높다.

다이캐스팅은 정밀하고 미려한 외관을 유지하므로 특정 제품의 케이싱이나 하우징 또는 제품의 프레임에 적합하나 기법상 알루미늄, 마그네슘, 주석, 납 등과 같이 용융점이 낮은 금속으로 제한된다는 단점을 가진다.

스테인레스 스틸이나 구리 등의 소재를 이용하여 다이캐스팅하는 것도 가능 하다. 그러나 그들의 용융점이 현저히 높기 때문에 용융로의 구축비용이나 고열에 견딜 수 있는 주형의 제작비가 현저히 상승하여 고비용이 소요되므로 제품특성이나 외관 그리고 미감은 월등히 우수하지만 경제성이 매우 낮아 현실적으로 도입하기 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 금속판재의 포밍과 캐스팅 기법을 이용하여 금속성형물의 표피와 내부를 서로 다른 종류의 금속으로 주조할 수 있는 이종금속 몰드 캐스팅 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 전자파 차폐 기능 및 고품위의 외관 디자인을 위해 제품의 케이스를 귀금속으로 제작하는 것을 가능하게 하는 이종금속 몰드 캐스팅 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이종금속 몰드 캐스팅 방법은 박막의 금속판재를 캐스팅 몰드의 형상과 동일한 형상으로 포밍하는 공정과, 포밍한 박막금속을 캐스팅 몰드내에 삽입 안착시키고 캐스팅 몰드를 결합하는 공정과, 캐스팅 몰드내에 장착된 포밍 박막금속과는 이종인 용융된 캐스트금속을 상기 박막금속의 내측으로 주입하여 캐스팅하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 이종 몰드 캐스팅 방법 박막의 카본시트를 캐스팅 몰드의 형상과 동일한 형상으로 포밍하고 카본시트의 탄화피막형성을 방지하기 위해 플럭스 를 도포하는 공정과, 포밍한 카본시트를 캐스팅 몰드내에 삽입 안착시키고 캐스팅 몰드를 결합하는 공정과, 캐스팅 몰드내에 장착된 포밍 카본시트와는 이종인 용융된 캐스트금속을 상기 카본시트의 내측으로 주입하여 이종 캐스팅하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 이종금속 몰드 캐스팅의 공정순서도로서 아래에서 각 공정을 구체적으로 설명한다.

도 1a는 박막금속(10)을 프레스 등을 이용하여 일정한 형상으로 포밍한 상태를 보이고 있다. 여기서 일정한 형상은 캐스트물의 바깥쪽 면의 윤곽을 형성하는 형상(도면상 하부 몰드의 외곽 형상)과 동일한 형상을 말하며, 포밍된 박막금속의 안쪽에 산화피막의 형성을 방지하면서 융합 보조제로서의 기능을 수행하도록 플럭스(Flux)를 도포한다. 플럭스의 대표격으로 붕사를 사용할 수 있다.

상기 박막금속(10)은 용융점이 높은 금속으로서 대표적으로 백금, 금, 스테인레스스틸, 하이니켈, 동, 알루미늄, 은, 티타늄 등과 같이 용융점이 높은 금속을 사용한다.

도 1b는 포밍된 박막금속(10)의 형상이 하부몰드(20)의 바깥쪽 형상과 일치하는 것을 보이고 있고, 도 1c는 하부몰드(20)에 포밍된 박막금속(10)이 삽입장착된 상태를 보이고 있다. 여기서 하부몰드(20)의 가장자리측에 마련된 핀이 포밍된 박막금속(10)의 불요부분(일종의 Bur)상에 마련된 핀홀을 통과하도록 배치함으로써 몰드내에서 포밍된 박막금속(10)이 안정한 상태로 고정 배치되게 한다.

도 1d는 포밍된 박막금속(10)이 삽입장착된 하부몰드(20)에 용융금속물 주입홈이 마련된 상부몰드(30)가 배치되는 상태를 보이고 있다. 여기서 하부몰드(20)와 상부몰드(30)는 본 발명의 설명에 관해 편의상 지칭하고 있는 것으로, 캐스트를 위한 1조의 몰드가 반드시 상, 하부로만 위치되고 구성되는 것으로 한정하는 것은 아니다.

도 1e는 포밍된 박막금속(10)이 인서트된 상태로 결합된 상부몰드(30)와 하부몰드(20) 사이의 공간부에 상부몰드 상의 용융금속 주입구를 통해 용융금속물을 주입하는 공정을 보이고 있다. 여기서 용융금속물은 박막금속(10)과는 성질이나 종류가 다른 제2의 금속으로서, 알루미늄 또는 마그네슘 등과 같이 용융점이 낮은 금속을 사용한다.

이때 포밍 박막금속(10)의 안쪽에 도포된 플럭스는 이 박막금속(10)과 캐스트금속(40)(제2금속)이 확실히 융합되도록 한다.

도 1f는 박막금속과 다른 제2의 금속 용융물을 몰드내에 주입한 다음 냉각과정을 거친 후 상기 상부몰드(30)와 하부몰드(20)를 분리하여 박막금속(10)과 캐스트금속(40)에 의한 이종금속으로 주조된 이종금속주조물을 얻는 공정을 보이고 있다.

도 1g는 박막금속(10)과 캐스트금속(40)에 의한 이종금속으로 주조된 이종금속주조물의 불요부분(Bur 등)을 제거하여 원하는 최종 이종금속주조물(100)을 완성한 상태를 보이고 있다.

이렇게 주조된 이중금속캐스트물은 전착도장을 실시하여 제1,2금속층 모두를 수지층으로 코팅한다.

다음 박막금속(10)의 외면에 형성된 수지층을 레이저빔으로 가공하여 부분적으로 수지층을 제거하는 것으로 소정의 기호, 문자, 문양 등의 형상을 만든다. 이에 따라 박막금속 표면은 소정의 기호, 문자, 문양 등의 형상대로 노출된다.

이후 에칭용액 내에 소정의 기호, 문자, 문양 등의 형상이 박막금속 표면에 형성된 이중금속주조물을 침욕시켜 금속노출부분을 화학적으로 에칭한다.

화학적 에칭 공정이후 남겨진 수지층을 제거하고 세척하는 것으로 최종적으로 소정의 기호, 문자, 문양이 박막금속 상에 형성된 이중금속주조물을 완성한다.

이와 같은 이종금속주조물(100)의 표면가공 외에도 통상적인 도금, 컬러착색 등을 통하여 그 표면을 아름답고 다양하게 가공할 수 있다.

여기에서 보듯이 이종금속주조물(100)의 바깥쪽은 앞서 프리 포밍된 박막금속(10)의 성질 및 외형이 동일하며 제2의 금속인 캐스트금속(40)표면을 감싸는 형태가 된다. 또 캐스트금속(40)은 기구물이나 회로기판 등을 고정하고 지지하기 위한 보스(41) 또는 지지대가 형성된다.

도 2는 본 발명에 따른 이종금속 몰드 캐스팅 공정개요를 흐름도로 나타낸 것이다.

여기에서 참고되는 바와 같이, 먼저 제1금속의 박막을 캐스트몰드의 내측형상과 동일한 형상으로 포밍한다. 포밍된 박막금속의 안쪽에는 산화 방지, 그리고 확실한 융합을 위해 플럭스를 도포한다. 플럭스의 한 예로 붕사가 사용될 수 있다.

다음 공정에서는 포밍된 제1금속의 박막을 캐스트 몰드 내에 삽입 장착한 후 용융된 제2금속을 주입하여 이종금속주조물을 인몰드 캐스트 한다.

다음 공정에서는 제1,2금속으로 인몰드 캐스트된 이종금속주조물을 전착도장하여 표면을 수지층으로 코팅한다.

다음, 전공정의 전착도장에 의해서 박막금속(제1금속)의 외면에 형성된 수지층을 레이저빔을 이용하여 소정의 기호, 문자, 문양 등을 형성한다.

박막금속 표면에 문양 등을 형성한 후 이를 에칭용액에 침욕시킨다. 이에 따라 레이저빔에 의해 소정의 기호, 문자, 문양 등이 형성된 박막금속의 노출부분이 화학적으로 에칭되게 된다.

이후, 이종금속주조물 전체를 감싸고 있는 표면 수지층을 탈막하고 세정하는 것으로 최종 이종금속주조물을 완성한다.

위에서 제1금속은 박막금속(10)을 지칭하는 것으로 용융점이 높은 백금, 금, 스테인레스스틸, 하이니켈, 동, 알루미늄, 은, 티타늄 등을 사용할 수 있고, 제2금속은 캐스트금속(40)을 지칭하는 것으로 비교적 용융점이 낮은 알루미늄, 마그네슘 등을 사용할 수 있다.

한편, 위의 본 발명에서 제1금속에 해당하는 박막금속에 대신하여 카본시트를 사용할 수 있다.

여기서 카본시트는 섬유재와 유사한 조직으로 만들어지며 포밍공정을 통해 일정한 형상으로 프리 포밍한다. 다음 이를 몰드 캐스트에 인서트하고 이어서 용융된 제2금속을 주입하게 되면 카본시트의 올과 올사이에 제2금속의 용융물이 채워지 면서 카본시트와 제2금속이 견고하게 융착된다. 즉, 카본시트의 표면을 갖는 금속주조물을 얻는다.

여기서도 위와 마찬가지로 포밍된 카본시트의 안쪽에 플럭스를 도포하여 제2금속물인 캐스트금속과의 융착을 방해하는 탄화막이 형성되는 것을 방지한다.

도 3은 본 발명에 의해 제조되는 이종금속주조물(100)의 표면 장식 예의 하나로서, 이종금속주조물의 표면이 알루미늄일 경우 그 알루미늄 표면층에 다양한 컬러를 착색하는 공정을 나타낸 것이다.

여기서는 먼저, 이종금속주조물(100)의 Al 박막금속 표면을 양극화 처리(anodizing)하여 산화피막을 형성한다. 이러한 산화피막 형성공정은 박막금속(10)의 표면 강도특성을 개선하면서 산화피막 표면상에 미세 핀홀을 만든다.

산화피막의 형성된 박막금속(10)에 먼저 1차 감광유제(11)를 코팅한다.

다음, 박막금속에 인쇄할 컬러문양에 대해 원색분해한 옐로우, 마젠타 및 사이안 컬러의 마스킹 필름 중 선택된 컬러의 마스킹 필름을 박막금속(10)에 밀착시키고 노광 및 세척한다.

박막금속에 마스킹 필름을 완전 밀착시키기 위해 연질비닐 백을 이용한 진공압착을 실시한다.

이러한 공정을 통하여 박막금속과 동일한 형상으로 형성된 마스킹 필름을 이용하여 자외선 노광을 실시한다.

1차 감광유제에 대한 노광 및 세척공정 이후, 박막금속의 1차 식각된 피도막에 택된 컬러의 색소를 도포한 다음 건조시키는 것으로 박막금속의 핀홀 깊숙히 해 당 색소를 침투시켜 가열 침착시킨다.

이것에 의해 선택된 색소 침착층(12)이 첫 번째 컬러의 마스크 패턴을 따라 박막금속(10)의 해당 핀홀들에 안착되게 된다.

위와 같은 방식과 숭서대로 두 번째 및 세 번째 선택된 컬러의 색소 침착 공정을 실시한다. 도면중 13은 박막금속(10)에 대한 2차 감광유제이고, 14는 두 번째 선택된 컬러의 색소 침착층이고, 15는 세 번째 선택된 컬러의 색소층이다.

이후, 필요에 따라 컬러문양이 침착된 박막금속의 표면에 세라믹 재료 또는 테프론 등의 불소계 재료를 코팅할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같은 본 발명은 금속판재의 포밍과 캐스팅 기법을 이용하여 금속성형물의 표피와 내부를 서로 다른 종류의 금속으로 주조할 수 있어 가전제품이나 휴대형 전기전자제품에 대한 고품격의 표면금속 장식을 가능하게 한다. 또한 본 발명은 별도의 보조장치 없이도 전자파 차폐 기능이 얻어지며 제품의 외관을 귀금속으로 제작하고 디자인 하는 것을 가능하게 한다.

Claims (7)

1. 박막의 금속판재를 캐스팅 몰드의 형상과 동일한 형상으로 포밍하는 공정과, 포밍한 박막금속을 캐스팅 몰드내에 삽입 안착시키고 캐스팅 몰드를 결합하는 공정과, 캐스팅 몰드내에 장착된 포밍 박막금속과는 이종인 용융된 캐스트금속을 상기 박막금속의 내측으로 주입하여 캐스팅하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종금속 몰드 캐스팅 방법.
2. 제1항에 있어서, 박막금속과 캐스트금속과의 융합을 원활하게 하고 박막금속의 산화피막형성을 방지하기 위해 포밍된 박막금속의 내측에 플럭스를 도포하는 것을 특징으로 하는 이종금속 몰드 캐스팅 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 박막금속은 백금, 금, 스테인레스스틸, 하이니켈, 동, 알루미늄, 은, 티타늄 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이종금속 몰드 캐스팅 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 캐스트금속은 알루미늄 또는 마그네슘인 것을 특징으로 하는 이종금속 몰드 캐스팅 방법.
5. 제1항에 있어서, 이종금속주조물 완성 후 전착도장을 실시하는 공정과, 전착 도장된 박막금속의 외면에 레이저빔을 조사하여 기호, 문자, 문양 등을 형성하는 공정과, 박막금속의 표면에 기호, 문자, 문양 등을 형성한 이종금속주조물을 화학식각액에 침욕시켜 금속노출층을 화학 에칭하는 공정과, 상기 화학에칭 공정후 수행하는 탈막 및 세정공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이종금속 몰드 캐스팅 방법.
6. 제1항에 있어서, 이종금속주조물 완성 후 도금 또는 아노다이징을 거친 컬러색소침착을 통하여 이종금속주조물의 표면을 디자인하는 것을 특징으로 하는 이종금속 몰드 캐스팅 방법.
7. 박막의 카본시트를 캐스팅 몰드의 형상과 동일한 형상으로 포밍하고 카본시트의 탄화피막형성을 방지하기 위해 플럭스를 도포하는 공정과, 포밍한 카본시트를 캐스팅 몰드내에 삽입 안착시키고 캐스팅 몰드를 결합하는 공정과, 캐스팅 몰드내에 장착된 포밍 카본시트와는 이종인 용융된 캐스트금속을 상기 카본시트의 내측으로 주입하여 이종 캐스팅하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 몰드 캐스팅 방법.

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