KR20150139091A - 색상이 구현된 제품 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 색상이 구현된 제품은, 색상구현대상물과, 상기 색상구현대상물의 외면에 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상을 포함하도록 도금된 밀착층과, 상기 밀착층의 외면에 PVD(physical vapor deposition) 공정으로 형성된 제1증착층과, 상기 제1증착층의 외면에 PVD 공정으로 형성된 제2증착층과, 상기 제2증착층 외면에 형성된 양극산화층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 색상이 구현된 제품의 제조 방법은, 금속, 플라스틱, 유리 중 어느 하나의 소재로 이루어진 색상구현대상물을 준비하는 색상구현대상물준비단계와, 상기 색상구현대상물 외면에 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상을 포함하는 밀착층을 형성하는 밀착층형성단계와, 상기 밀착층에 외면에 PVD 공정을 통해 제1증착층을 형성하는 1차증착단계와, 상기 제1증착층 외면에 PVD 공정을 통해 제2증착층을 형성하는 2차증착단계와, 상기 제2증착층 외면에 양극산화층을 형성하여 제품을 완성하는 양극산화단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

색상이 구현된 제품 및 이의 제조 방법{Product of color developing surface and Method of manufacturing the same}
본 발명은 색상이 구현된 제품 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 색상구현대상물에 대하여 소재의 제약없이 색상을 구현할 수 있도록 한 색상이 구현된 제품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 습식도금을 통해 금속의 밀착층을 형성하고, 다수회의 PVD(물리적 진공 증착)법을 실시한 후 양극 산화 공정을 실시함으로써 착색 및 봉공 공정 후 수려한 외관을 가지는 것은 물론, 표면의 신뢰성을 극대화할 수 있도록 한 색상이 구현된 제품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 IT기술이 급격히 발달함에 따라 스마트폰 등 전자기기의 개발이 활발히 이루어지고 있고, 특히 전자기기에 금속 소재의 사용이 증가함에 따라 다양한 표면처리 기술이 요구되어 있다.
일반적으로 도장, 도금 등이 주로 이루어지나 최근에는 판재나 가공재 등에 주로 이용되어 미려한 금속감을 보일 수 있는 아노다이징기술을 다이캐스팅에 적용하는 것이 연구되어 있다.
아노다이징(Anodizing) 기술을 다이캐스팅에 적용함으로써, 기존의 판재 프레스 가공 후 아노다이징 처리나 열간 압출이나 단조 후 가공을 통해 아노다이징을 하는 것보다 형상구현, 추가 가공에 따른 비용증가, 생산성 측면에서 유리함을 가져갈 수 있다.
일반적으로 알루미늄 다이캐스팅은 ADC12가 주로 이용되나, 높은 Si함량으로 인해 아노다이징에 어려움이 있다. 판재는 A5052 등이 이용되고, 열간 가공재의 경우 A6061 등의 소재가 주로 이용되며, 다이캐스팅 제품에 대한 다수의 표면처리 방법이 개시되어 있다.
즉, 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0123615호에는 외장재의 표면에 금속막을 진공증착한 후 양극산화피막 처리하고, 착색 및 봉공처리하는 단계를 실시하여 외장재의 품질을 향상시킬 수 있도록 한 표면처리방법이 개시되어 있다.
그리고, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0045469호에는 외장케이스 표면에 차단층을 형성한 후 알루미늄을 증착하고, 이후 양극 산화 공정과 착색 및 봉공처리 단계를 실시하여 제조되는 제품에 대하여 개시되어 있다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 다이캐스팅 공정의 특성상 용탕의 유동에 따른 아노다이징 얼룩이 나타나는 경우가 있고, 소재에 따라서는 다이캐스팅 공정의 특성에 따라 급냉조직이 형성되고 균질화 처리가 어려워 편석된 조직이 형성되기도 한다.
이로 인해 아노다이징 적용시 판재나 가공재의 경우보다 아노다이징 특성이 좋지 않은 문제점이 있다.
또한, 아노다이징 공정은 금속재로 이루어진 표면처리 대상물에 한정되어 있으므로, 소비자의 요구를 충족시키는데 한계가 있으며 상업적 활용도가 낮은 문제점이 있다.
그리고, PVD 공정을 실시하여 표면처리하는 경우 주상조직을 가지므로 표면이 거칠어져 아노다이징 구현시 표면에 기공이 발생하는 문제점이 있고, 파스텔톤의 색상만 구현 가능하여 상업적으로 활용하는데 어려움이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 상세하게는, 색상구현대상물에 대하여 소재의 제약없이 색상을 구현할 수 있도록 한 색상이 구현된 제품 및 이의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 습식도금을 통해 금속의 밀착층을 형성하고, 다수회의 PVD(물리적 진공 증착)법을 실시한 후 양극 산화 공정을 실시함으로써 착색 및 봉공 공정 후 수려한 외관을 가지는 것은 물론, 표면 기공 개선 및 표면의 신뢰성을 극대화할 수 있도록 한 색상이 구현된 제품 및 이의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 색상이 구현된 제품은, 색상구현대상물과, 상기 색상구현대상물의 외면에 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상을 포함하도록 도금된 밀착층과, 상기 밀착층의 외면에 PVD(physical vapor deposition) 공정으로 형성된 제1증착층과, 상기 제1증착층의 외면에 PVD 공정으로 형성된 제2증착층과, 상기 제2증착층 외면에 형성된 양극산화층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 색상구현대상물은, 금속, 플라스틱, 유리 중 어느 하나인 것을 특징을 한다.
상기 제2증착층은 DC-Sputtering 과 RF-Sputtering 중 하나 이상의 공정을 실시하여 형성됨을 특징으로 한다.
상기 제2증착층은 제1증착층보다 두껍게 형성됨을 특징으로 한다.
상기 양극산화층은 착색층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 착색층은 봉공처리됨을 특징으로 한다.
상기 제1증착층과 제2증착층은 상이한 재료로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 색상이 구현된 제품의 제조 방법은, 금속, 플라스틱, 유리 중 어느 하나의 소재로 이루어진 색상구현대상물을 준비하는 색상구현대상물준비단계와, 상기 색상구현대상물 외면에 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상을 포함하는 밀착층을 형성하는 밀착층형성단계와, 상기 밀착층에 외면에 PVD 공정을 통해 제1증착층을 형성하는 1차증착단계와, 상기 제1증착층 외면에 PVD 공정을 통해 제2증착층을 형성하는 2차증착단계와, 상기 제2증착층 외면에 양극산화층을 형성하여 제품을 완성하는 양극산화단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 양극산화단계 이후에는, 상기 양극산화층에 착색층을 형성하는 착색및봉공단계가 실시됨을 특징으로 한다.
상기 밀착층형성단계는, 비전해도금 또는 전해도금이 채택됨을 특징으로 한다.
상기 2차증착단계는, DC-Sputtering 과 RF-Sputtering 중 하나 이상의 공정을 실시하는 과정임을 특징으로 한다.
상기 1차증착단계와 2차증착단계는 서로 상이한 재질을 상이한 두께로 증착하는 과정임을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 색상이 구현된 제품에서는 색상구현대상물에 대하여 소재의 제약없이 색상의 구현이 가능하도록 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 방법에서는 다수회의 PVD(물리적 진공 증착)법을 실시한 후 양극 산화 공정을 실시하도록 구성된다.
따라서, 색상구현대상물에 수려한 외관을 부여할 수 있으며, 표면의 신뢰성을 극대화할 수 있는 이점이 있다.
도 1 은 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품에 대하여 바람직한 실시 전/후의 모습을 보인 실물 사진.
도 2 는 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품의 단면을 나타낸 전자현미경 사진.
도 3 은 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
도 4 는 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품의 제조 방법에서 일단계인 색상구현대상물준비단계에 준비된 색상구현대상물의 실물 사진.
도 5 는 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품의 제조 방법에서 일단계인 2차증착단계가 완료된 제품의 증착 상태를 나타낸 단면 확대 사진.
도 6 은 도 5의 실시예에 대한 증착 높이를 측정한 표.
도 7 은 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품의 제조 방법에서 일단계인 2차증착단계가 완료된 또 다른 제품의 증착 상태를 나타낸 단면 확대 사진.
도 8 은 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품의 실물 사진.
이하 첨부된 도 1을 참조하여 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품(이하 '제품(100)'이라 칭함)의 구성을 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품(100)에 대하여 바람직한 실시 전/후의 모습을 보인 실물 사진이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면과 같이 본 발명에 의한 제품(100)은 색상구현대상물(110)의 표면에 색상이나 금속질감 등을 부여하여 제조된 것으로, 상기 색상구현대상물(110)은 소재에 제한을 두지 않고 적용 가능하다.
즉, 상기 색상구현대상물(110)은 도 1과 같이 플라스틱의 일종인 PC(polycarbonate)가 적용되어 질 수 있으며, 금속, 유리, 플라스틱 등 다양한 소재에 적용 가능하다.
상기와 같은 다양한 소재의 색상구현대상물(110)은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 도 1의 우측 사진과 같이 색상 및 금속 질감 등이 부여될 수 있다.
이하 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 상기 제품(100)의 세부구성 및 제조 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품(100)의 단면을 나타낸 전자현미경 사진이고, 도 3은 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품(100)의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
먼저 상기 제품(100)은 색상구현대상물(110)에 다수 회의 물리적 진공 증착(PVD, physical vapor deposition)공정을 실시한 후 양극산화공정을 실시함으로써 완성되는 것으로, 다수의 층을 포함하여 구성된다.
보다 상세하게는 상기 색상구현대상물(110)의 상측에는 밀착층(120)이 구비된다. 상기 밀착층(120)은 아래에서 설명하게 될 제1증착층(130) 형성시 밀착력을 확보하기 위한 구성으로 도금 공정에 의해 형성된다.
그리고, 상기 밀착층(120)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상을 포함하도록 구성되며, 전해도금이나 비전해도금 중 어느 하나의 공정이 채택될 수 있으며, 0.1 내지 60㎛의 두께를 갖도록 형성함이 바람직하다.
상기 밀착층(120)의 상면에는 제1증착층(130)이 형성된다. 상기 제1증착층(130)은 PVD 공정에 의해 타이타늄(Ti)을 진공증착한 것으로, 아래에서 설명하게 될 제2증착층(140)의 밀착력을 확보하기 위한 구성이다.
즉, 상기 제1증착층(130)은 제2증착층(140)이 밀착층(120)에 보다 견고하게 밀착될 수 있도록 하기 위한 구성으로, 5㎛ 이하의 두께로 얇게 형성된다.
상기 제1증착층(130)의 상면에는 제2증착층(140)이 구비된다. 상기 제2증착층(140)은 제1증착층(130)과 같이 PVD 공정을 이용하여 형성된 것으로, DC-Sputtering 과 RF-Sputtering 중 하나 이상의 공정을 실시하여 알루미늄으로 형성되며, 10 ~ 200㎛의 두께를 갖도록 구성함으로써 제1증착층(130)보다는 두껍게 형성된다.
상기 제2증착층(140)의 상부에는 양극산화층(150)이 구비된다. 상기 양극산화층(150)은 양극산화공정을 통해 형성된 것으로 1 내지 20㎛의 두께를 갖도록 하였다.
상기 양극산화층(150)에는 색상층(160)이 더 구비될 수 있다. 상기 색상층(160)은 양극산화층(150)의 표면에 형성된 기공에 염료 등이 착색된 것으로, 개구부는 봉공처리됨으로써 제품(100) 표면이 색상을 띄게 할 수 있다.
이하 상기와 같이 구성되는 제품(100)의 제조방법을 도 3을 참조하여 설명한다.
상기 제품(100)의 제조 방법은, 상기 제1증착층(130)과 제2증착층(140)은 상이한 재료로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 색상이 구현된 제품(100)의 제조 방법은, 금속, 플라스틱, 유리 중 어느 하나의 소재로 이루어진 색상구현대상물(110)을 준비하는 색상구현대상물준비단계(S100)와, 상기 색상구현대상물(110) 외면에 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상을 포함하는 밀착층(120)을 형성하는 밀착층형성단계(S200)와, 상기 밀착층(120)에 외면에 PVD 공정을 통해 제1증착층(130)을 형성하는 1차증착단계(S300)와, 상기 제1증착층(130) 외면에 PVD 공정을 통해 제2증착층(140)을 형성하는 2차증착단계(S400)와, 상기 제2증착층(140) 외면에 양극산화층(150)을 형성하여 제품(100)을 완성하는 양극산화단계(S500)로 이루어진다.
상기 색상구현대상물준비단계(S100)는 색상을 구현하고자 하는 색상구현대상물(110)을 준비하는 단계로서, 도 1 및 도 4와 같이 본 발명의 실시예에서는 PC, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 아연 합금, STS 등을 채택하였다.
도 4는 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품(100)의 제조 방법에서 일단계인 색상구현대상물준비단계(S100)에 준비된 색상구현대상물(110)의 실물 사진이다.
보다 상세하게 상기 알루미늄 합금은, 중량%로 6.0 내지 12.0%의 실리콘(Si)과, 0.3 내지 1.0%의 마그네슘(Mg)과, 0.7%의 철(Fe)과 잔부(殘部)인 알루미늄(Al) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 알루미늄 합금이 적용되었다.
상기 색상구현대상물준비단계(S100) 이후에는 밀착층형성단계(S200)가 실시된다. 상기 밀착층형성단계(S200)는 제1증착층(130)이 색상구현대상물(110)에 부착될 수 있도록 하는 단계로서, 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속이 적용될 수 있다.
상기 밀착층형성단계(S200) 이후에는 1차증착단계(S300)가 실시된다. 상기 1차증착단계(S300)는 밀착층(120)의 외면에 5㎛이하의 두께를 가지는 제1증착층(130)을 형성하는 과정이다.
도 5는 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품(100)의 제조 방법에서 일단계인 2차증착단계(S400)가 완료된 제품(100)의 증착 상태를 나타낸 단면 확대 사진으로서, 구리(Cu)로 이루어진 밀착층(120) 상면에 제1증착층(130)이 형성된 것을 확인할 수 있다.
상기 1차증착단계(S300) 이후에는 2차증착단계(S400)가 실시된다. 상기 2차증착단계(S400)는 양극산화단계(S500)를 통해 식각되는 두께를 감안하여 제1증착층(130)보다 두꺼운 제2증착층(140)을 형성하는 과정이다.
즉, 도 5와 같이 제2증착층(140)은 제1증착층(130)보다 상대적으로 두꺼운 두께를 갖도록 형성되며, 본 발명의 실시예에서 제2증착층(140)은 알루미늄(Al)이 채택되었다.
도 6은 도 5의 실시예에 대한 증착 높이를 측정한 표로서, 밀착층(120)과, 제1증착층(130) 및 제2증착층(140)이 형성된 제품(100)의 우측 상/하부를 절단한 후 다수회 측정한 결과 두께의 편차가 크지 않고 고르게 형성된 것을 확인할 수 있었다.
상기 2차증착단계(S400) 이후에는 양극산화단계(S500)가 실시된다. 상기 양극산화단계(S500)는 2차증착단계(S400)를 통해 형성된 제2증착층(140)을 양극산화하는 단계로서, 도 7과 같은 금속 질감을 나타내게 된다.
도 7은 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품(100)의 제조 방법에서 일단계인 2차증착단계(S400)가 완료된 또 다른 제품(100)의 증착 상태를 나타낸 단면 확대 사진이다.
한편, 상기와 같은 과정에 따라 제조된 제품(100)은 도 7과 같이 금속질감을 나타내는 반면, 도 8과 같이 다양한 색상이 구현될 수도 있다.
보다 상세하게는 상기 양극산화단계(S500) 이후에 착색및봉공단계(S600)를 더 실시하여 색상층(160)을 형성함으로써 색상을 부여할 수 있다.
도 8은 본 발명에 의한 색상이 구현된 제품(100)의 실물 사진으로서, 상기 양극산화층(150)의 기공 내부에 염료 등을 넣어 착색하고, 기공의 개구부는 봉공처리하여 제품(100) 표면이 색상을 띄도록 구성할 수 있다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
예를 들어 본 발명의 실시예에서는 다수의 층을 형성하는데 필수 단계만 기재하였으나, 색상구현대상물(110)의 표면에 형성된 기공을 제거하기 위한 기공제거단계와, 표면세척단계가 실시될 수 있으며, 양극산화단계(S500) 이후에는 양극산화층(150)의 질감이나 장식 효과를 부여하기 위한 샌딩(Sanding), 헤어라인(hariline), 패턴(patterning) 공정을 실시할 수도 있음은 물론이다.
100. 색상이 구현된 제품 110. 색상구현대상물
120. 밀착층 130. 제1증착층
140. 제2증착층 150. 양극산화층
160. 색상층 S100. 색상구현대상물준비단계
S200. 밀착층형성단계 S300. 1차증착단계
S400. 2차증착단계 S500. 양극산화단계
S600. 착색및봉공단계

Claims (12)

  1. 색상구현대상물과,
    상기 색상구현대상물의 외면에 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상을 포함하도록 도금된 밀착층과,
    상기 밀착층의 외면에 PVD(physical vapor deposition) 공정으로 형성된 제1증착층과,
    상기 제1증착층의 외면에 PVD 공정으로 형성된 제2증착층과,
    상기 제2증착층 외면에 형성된 양극산화층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 색상이 구현된 제품.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 색상구현대상물은,
    금속, 플라스틱, 유리 중 어느 하나인 것을 특징을 하는 색상이 구현된 제품.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제2증착층은 DC-Sputtering 과 RF-Sputtering 중 하나 이상의 공정을 실시하여 형성됨을 특징으로 하는 색상이 구현된 제품.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제2증착층은 제1증착층보다 두껍게 형성됨을 특징으로 하는 색상이 구현된 제품.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 양극산화층은 착색층을 포함하는 것을 특징으로 하는 색상이 구현된 제품.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 착색층은 봉공처리됨을 특징으로 하는 색상이 구현된 제품.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제1증착층과 제2증착층은 상이한 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 색상이 구현된 제품.
  8. 금속, 플라스틱, 유리 중 어느 하나의 소재로 이루어진 색상구현대상물을 준비하는 색상구현대상물준비단계와,
    상기 색상구현대상물 외면에 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상을 포함하는 밀착층을 형성하는 밀착층형성단계와,
    상기 밀착층에 외면에 PVD 공정을 통해 제1증착층을 형성하는 1차증착단계와,
    상기 제1증착층 외면에 PVD 공정을 통해 제2증착층을 형성하는 2차증착단계와,
    상기 제2증착층 외면에 양극산화층을 형성하여 제품을 완성하는 양극산화단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 색상이 구현된 제품의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 양극산화단계 이후에는,
    상기 양극산화층에 착색층을 형성하는 착색및봉공단계가 실시됨을 특징으로 하는 색상이 구현된 제품의 제조 방법.

  10. 제 9 항에 있어서, 상기 밀착층형성단계는,
    비전해도금 또는 전해도금이 채택됨을 특징으로 하는 색상이 구현된 제품의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 2차증착단계는,
    DC-Sputtering 과 RF-Sputtering 중 하나 이상의 공정을 실시하는 과정임을 특징으로 하는 색상이 구현된 제품의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 1차증착단계와 2차증착단계는 서로 상이한 재질을 상이한 두께로 증착하는 과정임을 특징으로 하는 색상이 구현된 제품의 제조 방법.
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