KR20190011484A - 아노다이징이 가능한 알루미늄 합금 판재와 그 제조방법 - Google Patents

아노다이징이 가능한 알루미늄 합금 판재와 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명 다양한 실시예에 따른 아노다이징이 가능한 알루미늄 판재의 제조 방법은, 알루미늄 합금 소재를 마련하는 공정; 상기 마련된 합금 소재를 4 V 내지 14 V 전압으로 아노다이징 처리하는 공정;을 포함할 수 있다.

Description

아노다이징이 가능한 알루미늄 합금 판재와 그 제조방법{Aluminium alloy sheet and manufacturing method thereof}
본 발명의 다양한 실시 예는, 아노다이징이 가능한 알루미늄 판재와 그 제조 방법에 관한 것이다.
정보통신 기술과 반도체 기술 등의 눈부신 발전에 힘입어 각종 전자 장치들의 보급과 이용이 급속도로 증가하고 있다. 특히 최근의 전자 장치들은 휴대하고 다니며 통신할 수 있도록 개발되고 있다.
전자 장치라 함은, 가전제품으로부터, 전자 수첩, 휴대용 멀티미디어 재생기, 이동통신 단말기, 태블릿 PC, 영상/음향 장치, 데스크톱/랩톱 컴퓨터, 차량용 내비게이션 등, 탑재된 프로그램에 따라 특정 기능을 수행하는 장치를 의미할 수 있다. 예를 들면, 이러한 전자 장치들은 저장된 정보를 음향이나 영상으로 출력할 수 있다. 전자 장치의 집적도가 높아지고, 초고속, 대용량 무선통신이 보편화되면서, 최근에는, 이동통신 단말기와 같은 하나의 전자 장치에 다양한 기능이 탑재될 수 있다. 예를 들면, 통신 기능뿐만 아니라, 게임과 같은 엔터테인먼트 기능, 음악/동영상 재생과 같은 멀티미디어 기능, 모바일 뱅킹 등을 위한 통신 및 보안 기능, 일정 관리나 전자 지갑 등의 기능이 하나의 전자 장치에 집약되고 있는 것이다. 이러한 전자 장치는 사용자가 편리하게 휴대할 수 있도록 소형화되고 있다.
최근 상기 휴대용 전자 장치의 고품질화를 위해서 외장재로 알루미늄 금속이 많이 사용되고 있다. 일반적으로 알루미늄 금속은 인류가 지금까지 가장 많이 사용하고, 많은 분야에 적용되어 있는 경량성 금속 소재이다. 특히, 알루미늄 합금 소재는 알루미늄을 주요 구성 성분으로 하고 주요 합금 원소로 구리, 마그네슘, 망간, 규소, 주석, 아연 등이 있다.
외장재로 상기 알루미늄 합금 소재를 사용하기 위해서 다양한 방식의 표면처리 공법이 존재하며, 이 중 아노다이징(Anodizing) 공법은 금속을 양극으로 통전하여 양극에서 발생하는 산소에 의하여 금속면이 산화되어 산화 알루미늄 피막이 생기는 특성을 이용한 표면처리 방법이다. 알루미늄 합금 소재에 아노다이징 처리를 하면 수 나노미터 사이즈의 직경을 가지는 산화피막(Al2O3)이 균일하게 수십 마이크로 미터까지 성장하게 되며, 생성된 산화 피막의 경도가 높아 알루미늄의 내마모성을 향상시킬 수 있다. 아노다이징 처리된 금속의 표면은 금속 고유의 질감이 살아있어 심미성이 높고, 부식 방지가 가능하여 내부식성에 우수한 특성을 갖는다.
스마트 폰 또는 노트북 등의 전자 장치의 대형화, 박형화, 휴대성이 강조됨에 따라 높은 강도를 보유한 알루미늄 합금이 사용되고, 외장재로서의 알루미늄 합금의 심미감을 누리기 위하여 세라믹(Ceramic) 질감에 대한 디자인적인 수요가 증가하고 있다. 그러나 세라믹 자체를 휴대용 전자 장치의 외장재로 사용하기에는 성형, 가공, 강성 면에서 알루미늄 합금에 비교하여 떨어지며, 아노다이징 처리한 알루미늄 합금은 금속 질감만 구현되고, 세라믹(ceramic) 표면과 같은 부드러운 느낌을 주는 외관을 구현하지 못한다.
또한, 상기 기존의 아노다이징 처리한 알루미늄 합금은 소비자의 대다수가 선호하는 화이트 컬러(white color)를 구현할 수 없으며, 금속 질감이 균일하게 나타나지 않으므로 전자 장치의 외장재로의 적용하는데 어려움이 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 판재 및 그 제조방법은, 알루미늄 합금을 소정의 조건에 따라 아노다이징 처리하여 금속 질감 외에 디자인적 수요가 높은 세라믹 질감과 같은 표면을 구현하고자 함에 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 판재 및 그 제조방법은, 추가적인 착색 공정 없이 고광택의 화이트 컬러의 판재를 구현하고자 함에 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 판재 및 그 제조방법은, 고광택의 세라믹 질감의 다양한 컬러의 판재를 구현하고자 함에 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 판재 및 그 제조방법은, 아노다이징 처리를 통하여, 강도를 향상시키고, 표면 특성과 기계적 특성이 우수한 판재를 제조하고자 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 판재 제조 방법은, 알루미늄 합금 소재를 마련하는 공정; 상기 마련된 합금 소재를 4 V 내지 14 V 전압으로 아노다이징 처리하는 공정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 아노다이징이 가능한 알루미늄 판재는, 상기 알루미늄 판재는 알루미늄 6xxx 계열 합금을 포함하며, 4 V 내지 10 V 전압을 사용한 아노다이징 처리를 통하여 60도 광택계 수치가 적어도 120 GU(gloss unit)를 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 합금으로 구성된 외장재를 포함하는 전자 장치는, 제 1 방향을 향하는 전면 커버 및 상기 전면 커버의 반대인 제 2 방향을 향하는 후면 커버를 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 전면 커버의 적어도 일부를 형성하는 투명 영역을 포함하는 하우징; 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 전면 커버를 통하여 노출된 화면 영역을 포함하는 디스플레이 장치를 포함하고, 상기 하우징은,
알루미늄 6xxx 계열 합금을 포함하며, 4 V 내지 10 V 전압을 사용한 아노다이징 처리를 통하여 60도 광택계 수치가 적어도 120 GU(gloss unit)를 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 판재 및 그 제조방법은, 알루미늄 합금을 아노다이징 처리하면서 금속 질감 외에 디자인적 수요가 높은 세라믹 질감과 같은 표면을 구현하여, 미관상 미려한 판재를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 판재 및 그 제조방법은, 추가적인 착색 공정 없는 단순한 공정을 통하여 고광택의 백색 컬러의 판재를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 판재 및 그 제조방법은, 고광택의 세라믹 질감의 다양한 컬러의 판재를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 판재 및 그 제조방법은, 아노다이징 처리를 통해 무수한 난반사 표면을 가지도록 제조하여, 파스텔(pastel)과 같은 부드러운 느낌의 판재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 알루미늄 합금을 이용한 판재 제조 방법에 관한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 알루미늄 6xxx 계열 합금을 이용하여, 다양한 수치의 전압에 따른 아노다이징 후 60도 광택계를 통한 광택도(gloss unit)를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 알루미늄 6xxx 계열 합금을 이용하여, 다양한 수치의 전압에 따른 아노다이징 후 색차계 값을 나타낸 그래프이다. 도 3a는 명도(L) 값을, 도 3b는 색상(a) 값을, 도 3c는 채도(b) 값을 나타낸다.
도 4a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 일반적인 아노다이징 처리한 알루미늄 판재(20)의 내부 구조의 일부 영역을 확대한 개략도이다. 도 4b은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 아노다이징 처리한 알루미늄 판재(200)의 내부 구조의 일부 영역을 확대한 개략도이다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 도 4a의 일반적인 아노다이징 처리한 알루미늄 판재의 일부 영역(단위 면적 당(S1))을 확대한 개략 사시도이다. 도 5b은 도 4b의 아노다이징 처리한 알루미늄 판재의 일부 영역(단위 면적 당(S2))을 확대한 개략 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 도 5a의 일반적인 아노다이징 처리(착색 공정 제외)한 알루미늄 판재(30)를 A-A'방향으로 절단한 단면도이다. 도 6b은 도 5b의 아노다이징 처리(착색 공정 제외)한 알루미늄 판재(300)를 B-B'방향으로 절단한 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 도 5a의 일반적인 아노다이징 처리(착색 공정 포함)한 알루미늄 판재(30)를 A-A'방향으로 절단한 단면도이다. 도 7b은 도 5b의 아노다이징 처리(착색 공정 포함)한 알루미늄 판재(300)를 B-B'방향으로 절단한 단면도이다.
도 8a은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 14V 전압을 적용하여 아노다이징 처리한 피막을 FIB(Focused Ion Beam : 집속 이온 빔)처리 후 SEM(Scanning Electron Microscopy : 주사 전자 현미경) 분석을 통해 촬영한 사진이다. 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 8V 전압을 적용하여 아노다이징 한 피막을 FIB(Focused Ion Beam : 집속 이온 빔)처리 후 SEM(Scanning Electron Microscopy : 주사 전자 현미경) 분석을 통해 촬영한 사진이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 알루미늄 합금으로 구성된 하우징(610)를 포함하는 전자 장치(600)를 나타내는 분리 사시도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
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본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
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본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 전자 장치는 가전 제품(home appliance)일 수 있다. 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시예에 따른 전자 장치는 플렉서블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 설명된다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 알루미늄 합금을 이용한 판재 제조 방법에 관한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 전자 장치의 외장재 또는 내장재로 이용하는 알루미늄 판재는, 알루미늄 합금 소재(110)를 마련하는 공정(공정 10), 상기 마련된 알루미늄 합금 소재(110)를 연마하거나 표면 굴곡를 형성하는 공정(공정 20), 상기 연마 또는 표면 굴곡이 형성된 알루미늄 합금 소재(120) 또는, 상기 공정 10에 따라 마련된 알루미늄 합금 소재(110)를 아노다이징 처리하여 알루미늄 판재(130)를 형성하는 공정(공정 30) 및 아노다이징 처리된 알루미늄 합금을 표면 처리하는 공정(공정 40)에 따라 제조될 수 있다.
상기 공정 10에 따라 알루미늄 합금 소재(110)를 마련할 수 있다. 상기 알루미늄 합금 소재(110)는 예를 들면, 순수 알루미늄을 제외한, 2xxx 계열 합금에서부터 고강도 7xxx 계열 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 소재는 알루미늄을 주요 구성 성분으로 하고 주요 합금 원소로 구리, 마그네슘, 망간, 규소, 주석, 아연 등이 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 마련된 알루미늄 합금 소재(110)는 알루미늄 6xxx 계열 합금을 사용할 수 있다. 상기 알루미늄 6xxx 계열 합금은, 알루미늄 합금 가운데 중간 정도의 강도를 가지며, 내식성 및 용접성이 우수하고 열처리를 통해 양호한 냉간 가공성을 가질 수 있다. 또한 합금 종류에 따라 아노다이징 및 압출 가공성이 우수한 성질을 가지고 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치에 사용되는 상기 알루미늄 6xxx 계열 합금은, 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 마그네슘(Mg)을 포함하며 구성된, Al-Mg-Si 계 합금일 수 있다.
예를 들어, 상기 알루미늄 6xxx 계열 합금의 조성비를 살펴보면, 알루미늄(Al)은 총 중량 대비 96.00 ~ 98.50 %, 실리콘(Si)은 총 중량 대비 0.2 ~ 1.0 %, 마그네슘(Mg)은 총 중량 대비 0.4 ~ 1.2 % 로 조성되고, 기타 불가피한 적어도 하나의 불순물을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 불순물은 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn), 크롬(Cr), 아연(Zn), 티타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 불순물은 미량으로 포함되어 있으며, 상기 구리(Cu)는 0.15 ~ 1.1 중량%, 상기 크롬(Cr)은 0.04 ~ 0.35 중량%, 상기 아연(Zn)은 0.25 이하의 중량% 및 상기 티타늄(Ti)은 0.15 이하의 중량%을 함유할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 상기 알루미늄 6xxx 계열 합금은 항복 강도가 적어도 200MPa를 가지는 Al 6063 합금을 사용할 수 있다. 또 다른 예로, 아노다이징 처리를 하기 위해서, 구리(Cu)가 1 중량% 이하가 포함된 Al-Mg-Si 계 합금을 사용할 수 있다.
상기 알루미늄 합금 소재(110)가 마련된 후에, 공정 20에 따라, 상기 마련된 알루미늄 합금 소재(110)에 연마 공정 및/또는 표면 굴곡 형성 공정을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 연마 공정은 전자 장치에 적용될 알루미늄 판재 표면에 고광택을 구현하기 위하여 진행되며, 연마 방식은 물리적 연마 공정 및/또는 전해 연마 공정을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 연마 공정은 물리적 연마 공정을 진행한 후에 전해 연마 공정을 진행할 수 있다. 또 다른 예로, 전해 연마 공정을 진행할 후에 물리적 연마 공정을 진행할 수 있다. 또 다른 예로, 물리적 연마 공정 및 전해 연마 공정 중 택일하여 진행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 물리적 연마(wheel polishing) 공정은 알루미늄 합금 소재(110) 표면에 회전하는 연마 장비를 접촉시켜 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 연마 장비는 수평 및/또는 수직 방향으로 이동 가능한 지그에 연마천, 종이, 가죽, 폴리머 등의 물리적 마찰을 일으킬 수 있는 부재를 장착하여 구성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 연마 장비의 지그에 안착된 알루미늄 합금 소재(110) 표면에는 상기 연마 장비의 연마포가 일정한 압력으로 가압하면서 회전을 진행하여 연마가 진행될 수 있다. 상기 알루미늄 합금 소재(110)를 가압하는 연마 장비의 회전 속도 및 압력은 사용자의 설정에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 상기 물리적 연마 공정은 상기 알루미늄 합금 소재(110)의 표면이 습한 상태에서 연마를 진행하는 습식 연마 또는 상기 알루미늄 합금 소재(110)의 표면이 마른 상태에서 연마를 진행하는 건식 연마 방식 중 선택적으로 사용할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 습식 연마 및 건식 연마를 병행하여 진행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 연마 공정 간 이동시, 연마 공정 전 및/또는 복수 회의 연마 공정 사이 시간에는 세척 공정을 포함할 수 있다. 상기 세척 공정을 통해 상기 알루미늄 합금 소재(110)의 표면 광택을 더 효율적으로 구현할 수 있다. 예를 들면, 상기 연마 공정은 대략 2 ~ 3 회 진행할 수 있으며, 세척 공정은 상기 연마 공정 사이 또는 연마 공정 전에 적용되는 공정을 포함하여 3 ~ 4회 진행할 수 있다. 다만, 상기 연마 공정 및 세척 공정 횟수는 정해진 것이 아니며, 사용자가 알루미늄 판재에 효과적인 광택을 구현하기 위해 필요에 따른 횟수로 조절하여 진행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 물리적 연마 공정이 진행된 상기 알루미늄 판재는 60도 광택계로 측정시 100 ~ 800 GU(gloss unit)의 값을 가질 수 있다. 이하, 하기 실시예에서는 물리적 연마 공정이 진행된 알루미늄 판재의 광택도를 분석한 내용을 제공한다.
하기 [표 1]은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 알루미늄 6xxx 계열 합금을 이용하여, 물리적 연마 공정 진행 후 60도 광택계를 통한 광택도(gloss unit)을 분석한 내용을 제공한다.
표면 조건 평균 MAX MIN
실시예 1 물리적 연마 공정 진행 732.6 748.9 717.7
실시예 2 블라스트 진행 15.9 16.0 15.5
[표 1]에 나타난 바와 같이, <실시예 1 및 실시예 2>를 서로 다른 공정으로 진행한 후, 광택도를 측정하였다.
<실시예 1>
상기 실시예 1은, 마련된 알루미늄 합금 소재(110,120)의 표면을 물리적 연마 공정 진행 한 후 광택도를 측정하였다.
상기 물리적 연마 공정 진행 결과, 광택도(gloss unit)의 수치의 최대(max)값은 748.9가 측정되었고, 최소(min)의 값은 717.7이 측정되었다. 광택도(gloss unit)의 수치의 평균값은 732.6임을 확인할 수 있다.
<실시예 2>
상기 실시예 2 는, 마련된 알루미늄 합금 소재(110,120)의 표면을 블라스트 진행 한 후 광택도를 측정하였다.
상기 블라스트 공정 진행 결과, 광택도(gloss unit)의 수치의 최대(max)값은 16.0이 측정되었고, 최소(min)의 값은 15.5가 측정되었다. 광택도(gloss unit)의 수치의 평균값은 15.9임을 확인할 수 있다.
상기 <실시예 1> 및 <실시예 2>의 알루미늄 6xxx 계열 합금이 서로 다른 표면 공정 진행 후 형성된 알루미늄 판재(130)의 표면 광택계 분석 값을 살펴보면,
블라스트 공정 진행 자재에 비하여, 물리적 연마 공정을 진행한 알루미늄 판재(130)가 상대적으로 높은 광택을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전해 연마(electro polishing) 공정은 양극 용해 현상을 이용하여 상기 알루미늄 합금 소재(110)의 표면을 평활화 및/또는 광택화시킬 수 있다. 예를 들어, 전해 연마 장비 내에 전해액 및 상기 알루미늄 합금 소재(110)를 수용하고, 상기 알루미늄 합금 소재(110) 표면의 돌출된 부분들을 우선적으로 용해하도록 진행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전해 연마 공정은 제조된 전해액 속에 연마하고자 하는 알루미늄 합금 소재(110)를 양극(anode)으로 하고, 이에 대응하는 전도체(예를 들어, 불용성의 통전 가능한 플레이트)를 음극(cathode)으로 하여 직류(DC) 전류를 흘려주면서 진행할 수 있다. 상기 전해액은 예를 들어, 인산(phosphoric acid) 또는 황산(sulfuric acid) 등의 산을 주성분으로 하여 구성할 수 있으며, 그 외에 고전류가 흐르는 부위의 타는 형상을 막기 위해 다양한 첨가제를 포함하여 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 첨가제는 설파메이트(sulphamate), 염소계 산화제(예를 들어, 암모니움 클로라이드(ammonium chloride) 등), 아세트 산(acetic acid) 또는 글리세롤(glycerol) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 연마 장비에는 여과기, 공기 교반기, 기계 교반기 등을 포함하여 공정시 발생하는 이물질을 제거할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전해 연마 공정은 상온(ordinary temperature) ~ 90도의 온도에서, 10 ~ 50 V으로 진행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 알루미늄 합금 소재(110)에 연마 공정(예를 들어, 물리적 연마 및/또는 전해 연마 공정)을 진행한 후에 표면 굴곡 형성 공정을 진행할 수 있다. 상기 표면 굴곡 형성 공정은 물리적 연마 공정이 진행된 후 진행하거나, 전해 연마 공정이 진행된 후 진행될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 표면 굴곡 형성 공정은 물리적 연마 공정 및 전해 공정이 순차적으로 진행된 후에 수행될 수 있으며, 상기 연마 공정을 수행하지 않은 상태에서 진행될 수도 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 표면 굴곡 형성 공정은 상기 전자 장치에 적용될 알루미늄 판재(130) 표면에 고광택을 구현하기 위하여 진행되며, 물리적으로 힘을 가하는 방식 및/또는 화학적으로 힘을 가하는 방식을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 표면 굴곡 형성 공정을 진행한 상기 알루미늄 판재(110)는 60도 광택계로 측정시 광택도의 수치가 200 ~ 500 GU(gloss unit)의 값을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 마련된 알루미늄 합금 소재(110)를 상기 연마 공정 및/또는 표면 굴곡 형성 공정 이외에도, 직접적으로 무광 아노다이징 처리 공정을 수행할 수 있다.
상기 연마 공정 및/또는 표면 굴곡 형성 공정 후에, 공정 30에 따라, 상기 연마 또는 굴곡이 형성된 알루미늄 합금 소재(120)에 아노다이징 공정을 수행할 수 있다. 상기 아노다이징 공정은 연마 공정이 진행된 후 진행하거나, 표면 굴곡 형성 공정이 진행된 후 진행될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 아노다이징 공정은 연마 공정 및 표면 굴곡 형성 공정이 순차적으로 진행된 후에 수행될 수 있으며, 상기 연마 공정 또는 표면 굴곡 형성 공정을 수행하지 않은 상태에서 진행될 수도 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 아노다이징 공정은 전처리(Cleaning), 양극 산화(Anodizing), 착색(dyeing), 봉공(sealing), 용출(Elution) 공정을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 아노다이징 공정은 상기 알루미늄 합금 소재(110)의 금속색(metallic color) 자체를 활용하여 수행하는 처리(Cleaning), 양극 산화(Anodizing), 봉공(sealing), 용출(Elution) 공정을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 아노다이징 공정은 황산(sulfuric acid), 옥살산(oxalic acid), 인산(phosphoric acid), 크롬산(chromic acid) 중 적어도 하나 또는 모두를 포함하는 전해액을 수용하는 장비를 마련하고, 상기 전해액 내에 알루미늄 합금 소재(110,120)를 넣고 소정의 전압 및 온도를 제공하여 진행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 아노다이징 공정은 상기 마련된 판재를 30도 이하의 온도에서 대략 10V 이하의 전압으로 5분 이상의 시간 동안 진행될 수 있다. 예를 들어, 상기 아노다이징 공정은 상기 마련된 판재를 5 ~ 30도의 범위 온도에서, 4 ~ 10V 범위의 전압으로 5 ~ 180분의 시간 동안 진행될 수 있다. 상기 아노다이징 공정시 사용되는 전압은 일반적인 아노다이징 처리보다 상대적으로 낮은 전압을 사용하여 진행할 수 있으며, 이를 통해 상기 알루미늄 판재(10)는 상대적으로 높은 밀도의 피막을 형성할 수 있다.
예를 들어, 도 4a,4b를 참조하면, 상기 알루미늄 합금 소재에 낮은 전압(예를 들어 10V 이하의 전압, 도 4b 참조)으로 아노다이징 처리시, 일반적인 전압(예를 들어, 20V 이상의 전압, 도 4a 참조)으로 아노다이징 처리하는 경우에 비하여 상대적으로 상기 알루미늄 합금 소재(110,120)의 표면에 가해지는 단위 면적당 형성되는 전기장의 범위가 감소할 수 있다. 이에 따라, 단위 면적당 형성되는 단위 전기장의 영역의 개수가 증가하며, 상기 알루미늄 합금 소재(110,120) 표면에는 직경이 작고 일반 아노다이징 처리보다 더 많은 수의 기공을 가지는 피막이 형성될 수 있다.
상기 많은 기공을 가지는 피막들은 높은 전압에 형성된 피막들에 비하여 막의 두께는 감소하게 되고, 이에 따른 기공 밀도는 증가할 수 있다. 상기 밀도가 높은 표면은 외부 광이 상기 알루미늄 판재에 입사시 수많은 난반사를 일으킬 수 있어, 표면에 반사가 증가하고, 세라믹(ceramic)과 같은 질감을 형성하며, 높은 광택을 제공할 수 있다. 상기 세라믹(ceramic)과 같은 질감은, 예를 들어, 아노다이징 처리된 표면에 스모그가 일어난 것과 같이 부드러운 질감 형태로 표현될 수 있다. 일 실시예에 따른, 60도 광택계에 따른 광택 수치 및 색차계에 따른, 명도(L), 색상(a), 채도(b)의 구체적인 값은 후술한다.
다양한 실시예에 따른, 상기 아노다이징 공정에서, 착색(dyeing) 공정은 완성된 알루미늄 판재에 다양한 색을 제공할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 아노다이징 공정에서, 착색(dyeing) 공정이 제외되어 진행된 처리는 완성된 알루미늄 판재에 화이트 칼라(white color)의 판재를 제공할 수 있다.
예를 들어, 기존의 알루미늄 판재에서 착색 공정이 제외된 경우, 알루미늄 고유의 금속 컬러(metallic color)가 나타나기 때문에 화이트 컬러(white color)를 구현할 수 없었다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 소정의 전압을 통한 아노다이징 공정은 컬러감을 구현하기 위한 어떠한 물질을 첨가하지 않은 상태에서 다수의 반사광을 제공하는 피막들을 생성하여 화이트 컬러(white color)의 판재를 제공할 수 있다.
이하 다양한 실시예를 참조하여, 아노다이징 공정의 구체적인 내용을 살펴보기로 한다.
도 2 및 하기 [표 2]는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 알루미늄 6xxx 계열 합금을 이용하여, 다양한 수치의 전압에 따른 아노다이징 후 60도 광택계를 통한 광택도(gloss unit)을 분석한 내용을 제공한다.
V(voltage) 평균 MAX MIN
실시예 1 8V 263.3 266.4 258.4
실시예 2 10V 248.0 254.6 240.5
실시예 3 12V 171.7 175.2 167.0
실시예 4 14V 135.7 138.5 133.5
도 2 및 [표 2]에 나타난 바와 같이, <실시예 1 내지 실시예 4>를 서로 다른 조건에서 실험하였다.
<실시예 1>
상기 실시예 1은, 마련된 알루미늄 합금 소재(110,120)를, 5 ~ 30도의 범위 온도에서, 대략 8V 범위의 전압으로 5 ~ 180분의 시간 동안 아노다이징 처리하였다. 상기 아노다이징 처리 결과, 광택도(gloss unit)의 수치의 최대(max)값은 266.4이 측정되었고, 최소(min)의 값은 258.4가 측정되었다. 광택도(gloss unit)의 수치의 평균값은 263.3임을 확인할 수 있다.
<실시예 2>
상기 실시예 2는, 마련된 알루미늄 합금 소재(110,120)를, 5 ~ 30도의 범위 온도에서, 대략 10V 범위의 전압으로 5 ~ 180분의 시간 동안 아노다이징 처리하였다. 상기 아노다이징 처리 결과, 광택도(gloss unit)의 수치의 최대(max)값은 254.6이 측정되었고, 최소(min)의 값은 240.5가 측정되었다. 광택도(gloss unit)의 수치의 평균값은 248.0임을 확인할 수 있다.
<실시예 3>
상기 실시예 3은, 마련된 알루미늄 합금 소재(110,120)를, 5 ~ 30도의 범위 온도에서, 대략 12V 범위의 전압으로 5 ~ 180분의 시간 동안 아노다이징 처리하였다. 상기 아노다이징 처리 결과, 광택도(gloss unit)의 수치의 최대(max)값은 175.2이 측정되었고, 최소(min)의 값은 167.0가 측정되었다. 광택도(gloss unit)의 수치의 평균값은 171.7임을 확인할 수 있다.
<실시예 4>
상기 실시예 4는, 마련된 알루미늄 합금 소재(110,120)를, 5 ~ 30도의 범위 온도에서, 대략 14V 범위의 전압으로 5 ~ 180분의 시간 동안 아노다이징 처리하였다. 상기 아노다이징 처리 결과, 광택도(gloss unit)의 수치의 최대(max)값은 138.5이 측정되었고, 최소(min)의 값은 133.5가 측정되었다. 광택도(gloss unit)의 수치의 평균값은 135.7임을 확인할 수 있다.
상기 <실시예 1> 내지 <실시예 4>의 알루미늄 6xxx 계열 합금이 아노다이징 처리되어 형성된 알루미늄 판재(130)의 광택계 분석 값을 살펴보면, 전압이 높아질수록 광택도(GU) 값이 일정하게 감소함을 확인할 수 있다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 판재(130)는, 아노다이징 처리에 사용한 전압 영역대를 통하여, 기존 전압(예를 들어, 20V 이상의 전압)에 비하여 상대적으로 높은 광택을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
도 3 및 하기 [표 3]은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 알루미늄 6xxx 계열 합금을 이용하여, 다양한 수치의 전압에 따른 아노다이징 후 색차계 값을 분석한 내용을 제공한다. 도 3a는 명도(L) 값을, 도 3b는 색상(a) 값을, 도 3c는 채도(b) 값을 확인할 수 있다.
V(voltage) a b L
실시예 1 8V -0.31 1.32 86.02
실시예 2 10V -0.38 2.56 85.84
실시예 3 12V -0.59 3.94 84.13
실시예 4 14V -0.77 5.49 82.34
도 3a 내지 3c, 상기 [표 3]에 나타난 바와 같이, <실시예 1 내지 실시예 4>를 통한 색차계의 수치를 확인할 수 있다. 여기서, 상기 L 값은 명도(밝기)를 나타내며, a 값은 (+)값이 클수록 레드, (-)값이 클수록 그린을 나타내고, b 값은 (+)값이 클수록 옐로우, (-)값이 클수록 블루를 나타낸다.
<실시예 1>
상기 실시예 1은, 마련된 알루미늄 합금 소재(110,120)를, 5 ~ 30도의 범위 온도에서, 대략 8V 범위의 전압으로 5 ~ 180분의 시간 동안 아노다이징 처리하였다. 상기 아노다이징 처리 결과, 색차계의 명도(L) 값은 86.02임을 확인할 수 있다. 색차계의 색상(a) 값은 -0.31, 채도(b) 값은 1.32임을 확인할 수 있다.
<실시예 2>
상기 실시예 1은, 마련된 알루미늄 합금 소재(110,120)를, 5 ~ 30도의 범위 온도에서, 대략 10V 범위의 전압으로 5 ~ 180분의 시간 동안 아노다이징 처리하였다. 상기 아노다이징 처리 결과, 색차계의 명도(L) 값은 85.84임을 확인할 수 있다. 색차계의 색상(a) 값은 -0.38, 채도(b) 값은 2.56임을 확인할 수 있다.
<실시예 3>
상기 실시예 3은, 마련된 알루미늄 합금 소재(110,120)를, 5 ~ 30도의 범위 온도에서, 대략 12V 범위의 전압으로 5 ~ 180분의 시간 동안 아노다이징 처리하였다. 상기 아노다이징 처리 결과, 색차계의 명도(L) 값은 84.13임을 확인할 수 있다. 색차계의 색상(a) 값은 -0.59, 채도(b) 값은 3.94임을 확인할 수 있다.
<실시예 4>
상기 실시예 4는, 마련된 알루미늄 합금 소재(110,120)를, 5 ~ 30도의 범위 온도에서, 대략 14V 범위의 전압으로 5 ~ 180분의 시간 동안 아노다이징 처리하였다. 상기 아노다이징 처리 결과, 색차계의 명도(L) 값은 82.34임을 확인할 수 있다. 색차계의 색상(a) 값은 -0.77, 채도(b) 값은 5.49임을 확인할 수 있다.
상기 <실시예 1> 내지 <실시예 4>의 알루미늄 6xxx 계열 합금이 아노다이징 처리되어 형성된 알루미늄 판재(130)의 광택계 분석 값을 살펴보면, 전압이 높아질수록 명도(L)값이 일정하게 감소함을 확인할 수 있다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 판재(130)는, 아노다이징 처리에 사용한 전압 영역대를 통하여, 기존 전압(예를 들어, 20V 이상의 전압)에 비해 화이트 컬러(white color)의 알루미늄 판재를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
또 다른 예로, 전압이 높아질수록 색상(a) 값은 낮아지고, 채도(b) 값은 높아짐을 확인할 수 있다. 예를 들어, 전압이 높아질수록 그린(green) 감과 옐로우(yellow) 감이 증가함을 확인할 수 있다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 판재는, 아노다이징 처리에 사용한 전압 영역대를 통하여 색상(a) 및 채도(b) 값이 0에 가까우므로, 낮은 채도와 흐린 색상을 가진 알루미늄 판재(130)가 구현되어, 부드러운 세라믹 느낌의 판재가 제조될 수 있다.
상기 알루미늄 판재의 아노다이징 공정 후에, 공정 40에 따라, 상기 알루미늄 판재(130)에 표면 처리 공정을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 표면 처리 공정은, 상기 알루미늄 판재(130)의 표면을 보호하기 위한 도장 처리 방식으로 진행될 수 있다 예를 들어, 상기 표면 처리 공정은 전착 도장(electrophoretic coating), 유기 및/또는 무기 하이브리드 수지(Hybrid Resin)을 포함한 고경도 박막 도장(high-hardness thin coating with polysilazane resin), 및 금속과 불활성 기체를 사용한 증착 공정을 포함 할 수 있다. 상기 표면 처리 공정의 전착, 박막, 증착 공정은 순차적으로 진행될 수 있으며, 필요에 따라, 일부 공정을 제외하여 진행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전착 도장 공정은 상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재(130)를 전착 도료에 담가 외표면 및 내부까지 균일하게 도장하는 공정이다. 예를 들어, 수용성 수지 도료를 집어 넣은 용기 속에 상기 알루미늄 판재(130)를 넣고, 상기 알루미늄 판재(130)에 전류를 흘려 그 표면에 도막을 형성시킬 수 있다. 도료 용액에 전류를 흘려, 양이온 입자는 음극으로, 음이온 입자는 양극으로 이동하는 현상을 이용하여 상기 알루미늄 판재(130)를 코팅할 수 있다.
또 다른 예에 따른, 상기 박막 도장 공정은 상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재(130)에 예를 들면, 에폭시(Epoxy), 아크릴(acryl), 우레탄(urethane)류의 고분자 물질을 코팅하는 공정이다. 상기 코팅된 알루미늄 판재(130)는 대략 80도 이상의 온도에서 대략 1 시간 이상 건조하는 고온 건조 공정을 수행할 수 있다.
또 다른 예에 따른, 상기 증착 공정은 티타늄(Ti), 실리콘(Si), 크롬(Cr) 등의 금속 타겟에 플라즈마(plasma)를 이용하여 양이온이 음극으로 가속되는 현상을 일으켜 충돌하게 하는 원리로 공정을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 알루미늄 판재(130)의 표면 처리 공정에 따른 코팅 두께는 사양 별로 1㎛ ~ 30㎛까지 다양하게 구현할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 표면 처리 공정(공정 40) 이후에 추가적으로 아노다이징 공정을 수행할 수 있다. 상기 아노다이징 처리는 전술된 내용과 동일하므로 생략한다.
이하 다양한 실시예를 참조하여 실험 공정의 구체적인 내용을 살펴보기로 한다.
도 4a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 일반적인 아노다이징 처리한 알루미늄 판재(20)의 내부 구조의 일부 영역을 확대한 개략도이다. 도 4b은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 아노다이징 처리한 알루미늄 판재(200)의 내부 구조의 일부 영역을 확대한 개략도이다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 도 4a의 일반적인 아노다이징 처리한 알루미늄 판재의 일부 영역(단위 면적 당(S1))을 확대한 개략 사시도이다. 도 5b은 도 4b의 아노다이징 처리한 알루미늄 판재의 일부 영역(단위 면적 당(S2))을 확대한 개략 사시도이다.
도 4b 및 도 5b의 알루미늄 판재(200,300)는 도 1의 알루미늄 판재의 제조 방법에 따라 생산된 알루미늄 판재일 수 있다.
도 4a, 4b, 5a 및 5b를 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 판재(200,300)은 종래 알루미늄 판재(20,30)와 비교하여 단위 면적당 많은 수의 기공(300a)을 포함하는 피막이 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 알루미늄 판재(200,300)에 처리된 아노다이징 공정은 30도 이하의 온도에서 대략 14V 이하의 전압으로 5분 이상의 시간 동안 진행될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 아노다이징 공정은 알루미늄 합금 소재를 5 ~ 30도의 범위 온도에서, 4 ~ 10V 범위의 전압으로 5 ~ 180분의 시간 처리하는 공정일 수 있다. 상기 아노다이징 공정시 사용되는 전압은 종래 알루미늄 합금(예를 들어, 20V 이상)의 아노다이징 처리보다 낮은 전압을 사용하여 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재(200,300)는 일반적으로 아노다이징 처리된 알루미늄 판재(20,30)보다 상대적으로 높은 밀도의 기공(300a)을 포함하는 피막을 형성할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 6xxx 계열 합급 소재에 낮은 전압(예를 들어 14V 이하의 전압)으로 아노다이징 처리시, 일반적인 전압(예를 들어, 20V 이상의 전압)으로 아노다이징 처리하는 경우에 비하여, 상기 알루미늄 판재(200,300)의 표면의 일 영역에 가해지는 단위 면적당(S2) 형성되는 전기장(electric field)의 범위가 감소할 수 있다. 상기 전기장의 범위 감소로 인하여, 단위 면적당(S2) 형성되는 단위 전기장의 영역의 크기는 감소하고 단위 전기장의 영역의 개수는 증가할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 일반적인 알루미늄 판재(20,30)와 비교하여 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 판재(200,300)는 단위 면적당 많은 기공(200a,300a)을 가지게 되고 그 크기는 더 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 일반적인 알루미늄 판재(20,30)의 단위 면적당(S1) 형성된 기공(30a)들은 2 개일 수 있는데 반하여, 일 실시예에 따른 알루미늄 판재(200,300)는 단위 면적당(S2) 형성된 기공(300a)들은 10 개일 수 있다. 상기 기공(200a,300a)은 알루미늄 판재(200,300)의 실질적으로 전체 면적에 분포될 수 있으며, 상기 기공(200a,300a)의 형태는 원기둥 또는 다각 기둥 형태일 수 있다. 다만, 이는 하나의 실시예이며, 아노다이징 처리 공정의 조건에 따라 다양한 형태의 기공이 생성될 수 있으며, 크기 및 수도 설계 변경할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 알루미늄 판재(200,300)는 일반적인 알루미늄 판재(20,30)와 비교하여 단위 면적당(S2) 많은 수의 기공(200a,300a)들을 포함하기 때문에 각각의 기공의 크기는 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재(200,300)에 포함된 다수의 기공(200a,300a)들의 내경(300b)은 일반적으로 아노다이징 처리된 알루미늄 판재(20,30)의 기공(20a,30a)들의 내경(30b)보다 상대적으로 작은 크기를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 알루미늄 판재(200,300)는 일반적인 알루미늄 판재(20,30)와 비교하여 단위 면적당 많은 수의 기공(200a,300a)들을 포함하기 때문에 기공과 기공 사이의 간격(300c)은 상대적으로 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재(200,300)에 포함된 다수의 기공(200a,300a) 사이의 간격(300c)은 일반적으로 아노다이징 처리된 알루미늄 판재(20,30)의 기공(20a,30a) 사이의 간격(30c)보다 상대적으로 작은 크기를 가질 수 있다. 상기 기공과 기공 사이의 간격(300c)을 형성하는 표면 영역은 상기 기공(200a,300a)과 함께 알루미늄 판재(200,300)의 외면을 형성하며, 실질적으로 외부의 광이 직접적으로 반사되는 영역일 수 있다.
도 6a는 도 5a의 일반적인 아노다이징 처리(착색 공정 제외)한 알루미늄 판재(30)를 A-A'방향으로 절단한 단면도이다. 도 6b은 도 5b의 아노다이징 처리(착색 공정 제외)한 알루미늄 판재(300)를 B-B'방향으로 절단한 단면도이다.
도 7a는 도 5a의 일반적인 아노다이징 처리(착색 공정 포함)한 알루미늄 판재(30)를 A-A'방향으로 절단한 단면도이다. 도 7b은 도 5b의 아노다이징 처리(착색 공정 포함)한 알루미늄 판재(300)를 B-B'방향으로 절단한 단면도이다.
도 6b 및 도 7b의 알루미늄 판재(400,500)는 도 1의 알루미늄 판재의 제조 방법에 따라 생산된 알루미늄 판재일 수 있다.
도 6a 및 6b를 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 판재(400)은 종래 알루미늄 판재(40)와 비교하여 단위 면적당 많은 수의 기공(400a)을 포함하는 피막이 형성될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 알루미늄 판재(400)는 일반적인 알루미늄 판재(40)와 비교하여 단위 면적당 많은 수의 기공(400a)에 의하여, 기공(400a)들 사이의 간극(400c)이 더 좁도록 제조될 수 있으며, 이에 따라 외부 광에 의한 난반사가 일어나는 효과가 증가할 수 있다. 예를 들어, 일반적인 구조는 난반사가 일어나는 표면 영역의 간격이 40c 인 기공(40a)들이 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 구조는 상대적으로 내경(400b)이 작은 기공(400a)이 많은 수로 배치되어, 난반사가 일어나는 표면 영역(400d)의 간격이 400c로 형성될 수 있으며, 상기 400c는 40c보다 작을 수 있다. 이에 따라, 광이 반사되는 영역은 상대적으로 밀집되어 일어날 수 있으며, 일반적인 구조보다 더 촘촘한 간격으로 광의 난반사가 발생할 수 있다.
도 6a 및 도 6b의 알루미늄 판재(40,400)는 아노다이징 처리시, 전처리(Cleaning), 양극 산화(Anodizing), 봉공(sealing), 용출(Elution) 공정을 통해 제조된 알루미늄 판재(40,400)이다. 상기 아노다이징 공정에서 착색(dyeing) 공정이 제외되어 금속 자체의 색(metallic color) 이외에 임의로 가미한 칼라를 가진 알루미늄 판재가 제외될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 비착색 알루미늄 판재(400)는 일반적인 비착색 알루미늄 판재(40)와 비교하여 상대적으로 좁은 두께(400c)를 가지면서 많은 수의 반사 부분(400d)들을 포함할 수 있다. 각각의 반사 부분(400d)들은 서로 연장 배치될 수 있으며, 상기 비착색 알루미늄 판재(400)의 외면을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따른, 상기 반사 부분(400d)들은 외부로부터 전달된 광에 의하여 난반사가 일어나는 영역으로 알루미늄 판재의 광택과 사용자에게 전달되는 질감의 느낌 등을 다양하게 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 비착색 알루미늄 판재(400)는 후술할 착색 알루미늄 판재(도 7의 착색 알루미늄 판재(500))에 비하여 상대적으로 기공(400a) 내에 착색 화학 물질이 탐침되지 않기 때문에, 외부 광을 흡수되는 부분이 적어므로, 반사되는 광이 더 증가할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 비착색 알루미늄 판재(400)는 화이트 컬러(white color)의 표면을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일반적인 비착색 알루미늄 판재(40)가 금속 자체의 금속색(metallic color)(예를 들어, 은색 또는 회색)이 구현되는 것과 달리, 상기 비착색 알루미늄 판재(400)는 증가된 기공 밀도와 반사 부분(400d)들을 통한 입사광이 무수한 난반사를 형성하여, 화이트 컬러(white color)의 표면을 제공할 수 있다. 상기 화이트 컬러(white color)를 형성하는 표면은 많은 수의 난반사로 인하여 전술된 것과 같이, 스모그가 일어난 것처럼 고르게 부드러운 느낌을 가진 외관(예를 들어, 파스텔(pastel)과 같은 화이트 컬러(white color)의 외관)을 제공할 수 있다.
도 7a 및 7b를 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 판재(500)은 종래 알루미늄 판재(50)와 비교하여 단위 면적당 많은 수의 기공(500a)을 포함하는 피막이 형성될 수 있다. 도 7a, 7b의 알루미늄 판재(50,500)는 아노다이징 처리시, 전처리(Cleaning), 양극 산화(Anodizing), 착색(dyeing), 봉공(sealing), 용출(Elution) 공정을 통해 제조된 알루미늄 판재(50,500)이다. 상기 아노다이징 공정에서 착색(dyeing) 공정을 통하여 금속 자체의 색(metallic color) 이외에 임의로 가미한 칼라를 가진 알루미늄 판재를 제조할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 착색 알루미늄 판재(500)는 일반적인 착색 알루미늄 판재(50)와 비교하여 상대적으로 좁은 두께(500c)를 가지면서 많은 수의 반사 부분(500d)들을 포함할 수 있다. 각각의 반사 부분(500d)들은 서로 연장 배치될 수 있으며, 상기 착색 알루미늄 판재(500)의 외면을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따른, 상기 반사 부분(500d)들은 외부로부터 전달된 광에 의하여 난반사가 일어나는 영역으로 알루미늄 판재의 광택과 사용자에게 전달되는 질감의 느낌 등을 다양하게 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 착색 알루미늄 판재(500)는 비착색 알루미늄 판재(400)에 비하여 상대적으로 기공(500a) 내에 착색 화학 물질(500e)이 탐침됨에 따라, 전술한 파스텔(pastel)과 같은 질감 및 광택을 가진 다양한 칼라 표면을 제공할 수 있다.
도 8a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 14V 전압을 적용하여 아노다이징 처리한 피막을 FIB(Focused Ion Beam : 집속 이온 빔)처리 후 SEM(Scanning Electron Microscopy : 주사 전자 현미경) 분석을 통해 촬영한 사진이다. 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 8V 전압을 적용하여 아노다이징 한 피막을 FIB(Focused Ion Beam : 집속 이온 빔)처리 후 SEM(Scanning Electron Microscopy : 주사 전자 현미경) 분석을 통해 촬영한 사진이다.
도 8a 및 8b를 참조하면, 14V 전압을 적용하여 아노다이징 처리 한 알루미늄 판재 및 8V 전압을 이용하여 아노다이징 처리한 알루미늄 판재 내 복수의 기공 및 상기 복수의 기공 사이의 간극(예를 들어, 벽(wall))의 사이즈를 비교하였다.
도 8a와 도 8b 내의 복수의 기공 및 벽의 사이즈를 비교해 보면, 도 8a의 경우 하나의 기공과 벽을 포함한 사이즈는 0.45 ~ 1.1um 이지만, 도 8b의 경우 하나의 기공과 벽을 포함한 사이즈는 0.3 ~ 0.55um 으로 서로 차이를 보임을 확인할 수 있다.
상기 분석 결과에 따라, 본 발명의 일 예에 따른 알루미늄 6xxx 계열 합급 소재에 상대적으로 낮은 전압으로 아노다이징 처리시, 일반적인 전압으로 아노다이징 처리하는 경우에 비하여, 상기 알루미늄 판재의 표면의 일 영역에 가해지는 단위 면적당 형성되는 전기장(electric field)의 범위가 감소할 수 있다. 이에 따라, 일반적으로 아노다이징 처리된 알루미늄 판재의 기공 내경 사이즈 보다, 상대적으로 낮은 전압으로 아노다이징 처리된 기공들의 내경이 상대적으로 작은 크기를 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 알루미늄 합금으로 구성된 하우징(610)를 포함하는 전자 장치(600)를 나타내는 분리 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(600)는, 제 1 방향(-Y)을 향하는 전면 커버(611) 및 상기 전면 커버(611)의 반대인 제 2 방향(+Y)을 향하는 후면 커버(612)를 포함하는 하우징(610)을 포함할 수 있다. 상기 하우징(610)은 상기 전면 커버의 적어도 일부를 형성하는 투명 영역을 포함할 수 있다, 일 실시예에 따른 전자 장치(600)는 상기 하우징(610) 내에 배치되고, 상기 전면 커버(611)를 통하여 노출된 화면 영역을 포함하는 디스플레이 장치(620)를 포함할 수 있다. 상기 하우징(610)은 아노다이징이 가능한 알루미늄 합금으로 구성되며, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄 전술된 6xxx 계열 합금을 포함하는 외장재 또는 내장재로 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 하우징(610)은 각종 전자 부품 등을 수용하기 위한 것으로서, 적어도 일부분이 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 하우징(610)은 상기 전자 장치(600)의 외측면을 형성하는 측벽들을 포함할 수 있다. 또는, 상기 하우징(610)은 상기 전자 장치(600)의 외관으로 드러나는 부분은 도전성 재질이 포함될 수 있다. 상기 하우징(610)의 내부로는 인쇄회로기판(650) 및/또는 배터리(660)가 수용될 수 있다. 예를 들어, 상기 인쇄회로기판(650)에는 프로세서, 통신 모듈, 각종 인터페이스, 전력 관리 모듈, 또는 제어 회로는 집적회로 칩 형태로 구성되어 상기 인쇄회로기판(650)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 회로는 상술한 프로세서 또는 통신 모듈의 일부일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(620)는 적어도 부분적으로 무선 전파 또는 자기장을 투과하는 물질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이 장치(620)는, 강화 유리 재질의 윈도우 부재와, 상기 윈도우 부재의 내측면에 장착되는 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 상기 윈도우 부재와 디스플레이 장치 사이에는 터치 패널이 탑재될 수 있다. 예컨대, 상기 디스플레이 장치(620)는 화면을 출력하는 출력 장치이면서, 터치 스크린 기능이 탑재된 입력 장치로 활용될 수 있다.
상기 전술된 바와 같이, 본 발명 다양한 실시예에 따른 아노다이징이 가능한 알루미늄 판재의 제조 방법은, 알루미늄 합금 소재를 마련하는 공정(S10); 상기 마련된 합금 소재를 5 도 내지 30도 범위 내에서 4 V 내지 14 V 전압으로 5분 내지 180 분 동안 아노다이징 처리하는 공정(S30);을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 아노다이징 처리하는 공정은, 상기 마련된 합금 소재를 5 도 내지 30도 범위 내에서 4 V 내지 10 V 전압으로 5분 내지 180 분 동안 아노다이징 처리하는 공정을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 아노다이징 처리하는 공정은, 전처리 공정, 양극 산화 공정, 봉공 공정 및 용출 공정을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 아노다이징 처리하는 공정은, 전처리 공정, 양극 산화 공정, 착색 공정, 봉공 공정 및 용출 공정을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 알루미늄 합금 소재를 마련하는 공정 이후에, 상기 마련된 합금 소재를 연마하는 공정 또는 표면 굴곡 형성하는 공정을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 알루미늄 합금 소재를 연마하는 공정에 있어서, 상기 마련된 알루미늄 합금 소재의 표면을 습식 또는 건식 연마하는 물리적 연마 공정을 포함하며, 상기 물리적 연마 공정이 수행된 알루미늄 판재는 60도 광택계의 수치가 100 ~ 800 GU(golss unit)일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 알루미늄 합금 소재를 연마하는 공정에 있어서, 상온에서 90도 범위 내에서 10 ~ 50V 전압으로 상기 마련된 알루미늄 소재를 연마하는 전해 연마 공정을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전해 연마 공정이 수행된 알루미늄 합금 소재는 60도 광택계 수치가 200 ~ 500 GU(golss unit)일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재는, 복수의 기공을 포함하고, 상기 적어도 하나의 기공 및 상기 기공을 둘러싸는 벽(wall)을 포함한 구조의 횡단면의 길이는 0.30 내지 0.55um이며, 상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재의 60도 광택계 수치가 200 GU(golss unit) 이상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재는, 색차계 값의 명도(L)의 수치가 85.00이상의 값을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재는, 색차계 값의 색상(a)의 수치가 -0.40 이상의 값을 가지고, 채도(b)의 수치가 3.00 이하의 값을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 알루미늄 합금 소재를 아노다이징 처리 공정 이후에, 상기 아노다이징 처리된 판재의 표면을 도장 처리하여 상기 아노다이징 표면을 보호하는 표면 처리 공정을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 표면 처리 공정에 있어서, 전착 도장(electrophoretic coating), 유기 및/또는 무기 하이브리드 수지(Hybrid Resin)을 포함한 고경도 박막 도장(high-hardness thin coating with polysilazane resin), 및 금속과 불활성 기체를 사용한 증착 공정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 아노다이징이 가능한 알루미늄 판재에 있어서, 4 V 내지 10 V 전압을 사용한 아노다이징 처리를 통하여 60도 광택계 수치가 적어도 120 GU(gloss unit)를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재는 복수의 기공을 포함하고, 상기 적어도 하나의 기공 및 상기 기공을 둘러싸는 벽(wall)을 포함한 구조의 횡단면의 길이는 0.30 내지 0.55um 일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재의 60도 광택계 수치는 200 GU(golss unit) 이상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 알루미늄 판재는 색차계 값의 명도(L)의 수치가 85.00이상의 값을 가지는 화이트 컬러를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 알루미늄 판재는 색차계 값의 색상(a)의 수치가 -0.40 이상의 값을 가지는 화이트 컬러를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 알루미늄 판재의 색차계 값의 채도(b)의 수치가 3.00 이하의 값을 가지는 화이트 컬러를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 알루미늄 판재는 알루미늄 6xxx 계열 합금을 포함하며, 상기 알루미늄 6xxx 계열 합금은, 실리콘(Si) 0.2 ~ 1.0중량 %, 마그네슘(Mg) 0.4 ~ 1.2 중량 % 및 나머지는 알루미늄(Al)과 불가피한 적어도 하나의 불순물을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 알루미늄 6xxx 계열 합금의 상기 적어도 하나의 불순물은 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn), 크롬(Cr), 아연(Zn), 티타늄(Ti) 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 알루미늄 합금으로 구성된 외장재를 포함하는 전자 장치는, 제 1 방향을 향하는 전면 커버 및 상기 전면 커버의 반대인 제 2 방향을 향하는 후면 커버를 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 전면 커버의 적어도 일부를 형성하는 투명 영역을 포함하는 하우징; 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 전면 커버를 통하여 노출된 화면 영역을 포함하는 디스플레이 장치를 포함하고, 상기 하우징은, 알루미늄 6xxx 계열 합금을 포함하며, 4 V 내지 10 V 전압을 사용한 아노다이징 처리를 통하여 60도 광택계 수치가 적어도 120 GU(gloss unit)를 가질 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 다양한 실시예의 전자장치는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
알루미늄 합금 소재: 110
알루미늄 판재: 300,400,500

Claims (20)

  1. 아노다이징이 가능한 알루미늄 판재의 제조 방법에 있어서,
    알루미늄 합금 소재를 마련하는 공정;
    상기 마련된 합금 소재를 4 V 내지 14 V 전압으로 아노다이징 처리하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 아노다이징 처리하는 공정은,
    상기 마련된 합금 소재를 5 도 내지 30도 범위 내에서 4 V 내지 10 V 전압으로 5분 내지 180 분 동안 아노다이징 처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 아노다이징 처리하는 공정은,
    전처리 공정, 양극 산화 공정, 봉공 공정 및 용출 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 제조 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 아노다이징 처리하는 공정은,
    전처리 공정, 양극 산화 공정, 착색 공정, 봉공 공정 및 용출 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 제조 방법.
  5. 제 3항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금 소재를 마련하는 공정 이후에,
    상기 마련된 합금 소재를 연마하는 공정 또는 표면 굴곡 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 소재를 연마하는 공정에 있어서,
    상기 마련된 알루미늄 합금 소재의 표면을 습식 또는 건식 연마하는 물리적 연마 공정을 포함하며,
    상기 물리적 연마 공정이 수행된 알루미늄 판재는 60도 광택계의 수치가 100 ~ 800 GU(golss unit) 인 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 제조 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 소재를 연마하는 공정에 있어서,
    상온에서 90도 범위 내에서 10 ~ 50V 전압으로 상기 마련된 알루미늄 소재를 연마하는 전해 연마 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재의 제조 방법
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전해 연마 공정이 수행된 알루미늄 합금 소재는 60도 광택계 수치가 200 ~ 500 GU(golss unit) 인 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 제조 방법.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재는 복수의 기공을 포함하고, 상기 적어도 하나의 기공 및 상기 기공을 둘러싸는 벽(wall)을 포함한 구조의 횡단면의 길이는 0.30 내지 0.55um이며,
    상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재의 60도 광택계 수치는 200 GU(golss unit) 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 제조 방법.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재는, 색차계 값의 명도(L)의 수치가 85.00이상의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재는, 색차계 값의 색상(a)의 수치가 -0.40 이상의 값을 가지고, 채도(b)의 수치가 3.00 이하의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 제조 방법.
  12. 제 2항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 소재를 아노다이징 처리 공정 이후에,
    상기 아노다이징 처리된 판재의 표면을 도장 처리하여 상기 아노다이징 표면을 보호하는 표면 처리 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 표면 처리 공정에 있어서,
    전착 도장(electrophoretic coating), 유기 및/또는 무기 하이브리드 수지(Hybrid Resin)을 포함한 고경도 박막 도장(high-hardness thin coating with polysilazane resin), 및 금속과 불활성 기체를 사용한 증착 공정 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 제조 방법.
  14. 아노다이징이 가능한 알루미늄 판재에 있어서,
    4 V 내지 10 V 전압을 사용한 아노다이징 처리를 통하여 60도 광택계 수치가 적어도 120 GU(gloss unit)를 가지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 아노다이징 처리된 알루미늄 판재는 복수의 기공을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 기공 및 상기 기공을 둘러싸는 벽(wall)을 포함한 구조의 횡단면의 길이는 0.30 내지 0.55um 인 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 알루미늄 판재는 색차계 값의 명도(L)의 수치가 85.00이상의 값을 가지는 화이트 컬러를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 알루미늄 판재는 색차계 값의 색상(a)의 수치가 -0.40 이상의 값을 가지고, 채도(b)의 수치가 3.00 이하의 값을 가지는 화이트 컬러를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 알루미늄 판재는 알루미늄 6xxx 계열 합금을 포함하며, 상기 알루미늄 6xxx 계열 합금은,
    실리콘(Si) 0.2 ~ 1.0중량 %, 마그네슘(Mg) 0.4 ~ 1.2 중량 % 및 나머지는 알루미늄(Al)과 불가피한 적어도 하나의 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 알루미늄 6xxx 계열 합금의 상기 적어도 하나의 불순물은 철(Fe), 구리(Cu), 망간(Mn), 크롬(Cr), 아연(Zn), 티타늄(Ti) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재.
  20. 알루미늄 합금으로 구성된 외장재를 포함하는 전자 장치에 있어서,
    제 1 방향을 향하는 전면 커버 및 상기 전면 커버의 반대인 제 2 방향을 향하는 후면 커버를 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 전면 커버의 적어도 일부를 형성하는 투명 영역을 포함하는 하우징;
    상기 하우징 내에 배치되고, 상기 전면 커버를 통하여 노출된 화면 영역을 포함하는 디스플레이 장치를 포함하고, 상기 하우징은,
    알루미늄 6xxx 계열 합금을 포함하며, 4 V 내지 10 V 전압을 사용한 아노다이징 처리를 통하여 60도 광택계 수치가 적어도 120 GU(gloss unit)를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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