KR101475173B1 - 양극산화처리된 부품의 미용적 결함 저감 - Google Patents

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Abstract

검은 선과 같은 미적 결함을 저감하고, 양극산화처리된 부품의 최종 미적 외관을 향상시키는 시스템 및 공정이 개시된다. 상기 공정은 알루미늄 또는 다른 금속 부품을 약한 세정제를 함유한 중저 알칼리 용액에서 그리스 제거하는 단계, 상기 금속 부품을 증가된 온도에서 저감된 시간 동안 하나 이상의 첨가제를 함유한 특수 용액으로 화학적으로 폴리싱하는 단계를 포함한다. 전체 공정의 일부로서 활성화 단계도 수행될 수 있다. 상기 금속 부품에 대해 수돗물 린스, 탈이온수 린스, 스머트 제거, 실링 및 베이킹 절차도 수행될 수 있다.

Description

양극산화처리된 부품의 미용적 결함 저감{COSMETIC DEFECT REDUCTION IN ANODIZED PARTS}
본 발명은 일반적으로 제조 및 부품 형성에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예는 양극산화처리된 금속 부품(anodized metal parts)의 최종 미용적 외관(cosmetic appearance)을 향상시키는 것에 관한 것이다.
컴퓨팅 시스템 또는 장치의 외관은 많은 소비자에게 중요하다. 특히, 어떤 이음매(seams), 버(burrs), 마크(marks) 또는 다른 불규칙성(irregularities)도 없는 미적으로(aesthetically) 만족스럽고 표면적으로(cosmetically) 깨끗한 장치는 그다지 표면적으로 깨끗하지 않은 장치보다 더 좋고 더 바람직한 것으로 인식될 수 있다. 금속 부품을 포함하는 컴퓨팅 시스템 및 다른 장치용으로 미적으로 만족스럽고 내구성 있는 외관을 만드는 데는 때때로 양극산화처리된 금속 부품을 이용하는 것을 포함한다.
일반적으로, 금속 부품을 양극산화처리(anodizing)하면, 여러 이점 중에서, 표면을 경화 및 강화시키고, 부식 및 마손에 대한 내성을 증대하고, 페인트 애벌칠 재료(paint primers) 및 접착제에 대한 더 우수한 접착력을 제공하여 그러한 부품의 외부 표면을 향상시킬 수 있는 것으로 잘 알려져 있다. 또한, 양극산화처리된 표면의 외관은, 특히 알루미늄에 대해 균일하고 미적으로 만족스러운 경향이 있다. 또한 일반적으로, 양극산화처리는 금속 물질의 결정 구조(crystal structure) 또는 다른 미세 조직(microscopic texture)을 변화시키는 경향이 있는 것으로 잘 알려져 있다. 이것은 일반적으로 많은 경우에 알루미늄 및 다른 금속을 양극산화처리하는 이점이 어떠한 비용이나 단점보다 더 클 수 있기 때문에 문제가 되지 않는다.
유감스럽게도, 양극산화처리된 금속 부품 또는 부품들의 시스템의 표면상 미용적 외관은 부품 또는 부품들의 미세 구조가 소량의 Ti, B, Cu, Fe, 및 Si 등과 같은, 결함, 불규칙성, 또는 이물질을 포함하는 경우 완전 새것 같거나 매끄럽지 않을 수 있다. 예를 들면, 용접부(weld regions)에서 발생할 수 있는 그러한 결함 또는 불규칙성, 이음매(seams) 또는 균열(cracks)의 존재는 양극산화처리시 분명해질 수 있다. 이로 인해 양극산화처리된 금속 부품 또는 부품들의 표면상 미용적 외관에는 양극산화처리 공정의 결과로 검은 선(black lines), 흰 선(white lines), 피트(pits) 또는 다른 결함(flaws)이 드러나거나 분명해질 수 있다. 얼마간 소량의 이와 같은 작은 "검은 선" 결함은 어떤 경우에 허용될 수 있지만, 그러한 결과는 미적 가치를 저하시키고 종종 제조 공정시 부품 거부(part rejection) 또는 재활용(recycling)의 양을 증가시키는 결과를 가져올 수 있다.
이전에 금속 부품 및 컴포넌트의 양극산화처리와 관련하여 이용된 많은 설계 및 기술은 일반적으로 효과가 좋았지만, 받아들일 수 있고 미용적으로 만족스러운 완성 부품의 발생률(incidence)을 더 높여주는 금속 부품 양극산화처리를 위한 다른 설계 및 기술을 제공하려는 욕구가 늘 존재한다. 특히, 여전히 미용적으로 만족스럽고 미용적 이유로 부품 거부 또는 재활용을 초래할 가능성이 적은 최종 양극산화처리 마무리(finish)로 이어지는, 내재하는 내부 결함 또는 흠을 갖는 금속 부품의 양극산화처리를 가능하게 하는 개선된 설계 및 기술이 요구된다.
본원은 여전히 미용적으로 만족스럽고 미용적 이유로 부품 거부 또는 재활용을 초래할 가능성이 적은 최종 양극산화처리 마무리로 이어지는, 내재하는 내부 결함 또는 흠을 갖는 금속 부품의 양극산화처리를 위한 시스템 및 방법과 관련된 다양한 실시예를 기술한다. 이는 적어도 부분적으로 특수한 그리스 제거(degreasing), 화학적 폴리싱(polishing) 및 양극산화처리 공정을 이용하여 금속 부품을 처리하는 제조 시스템 및 방법을 이용하여 성취된다.
다양한 실시예에서, 양극산화처리된 금속 부품의 제조를 위해 구성된 시스템은 적어도 그리스 제거 스테이션, 화학적 폴리싱 스테이션, 및 양극산화처리 스테이션을 포함할 수 있다. 상기 그리스 제거 스테이션은 약한 세정제(mild detergent)를 함유한 알칼리 용액(alkaline solution)을 이용하여 개별 금속 부품을 그리스 제거(degrease)하도록 구성될 수 있고, 상기 알칼리 용액은 약 8 내지 9 범위의 pH를 가진다. 상기 화학적 폴리싱 스테이션은 상기 그리스 제거된 금속 부품을 하나 이상의 특수 첨가제(additives)를 함유한 화학적 폴리싱 용액을 이용하여 약 105 내지 115℃ 범위의 온도에서 약 15 내지 30초의 시간 동안 화학적으로 폴리싱하도록 구성될 수 있다. 상기 양극산화처리 스테이션은 상기 화학적으로 폴리싱된 부품을 약 15 내지 20분 동안 약 12.5 내지 14.5 볼트 범위의 전압에서 양극산화처리하도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 화학적 폴리싱은 약 15초 동안 수행될 수 있는 반면, 상기 양극산화처리는 약 15분 동안 수행될 수 있다.
다양한 구체적인 실시예에서, 상기 시스템은 알루미늄 부품들에 대해 사용되도록 특별히 구성될 수 있지만, 다른 형태의 금속 부품도 처리될 수 있다. 추가적인 시스템 스테이션은 상기 그리스 제거 및 화학적으로 폴리싱하는 단계들 사이에 상기 금속 부품을 중화(neutralize) 또는 활성화(activate)하도록 구성된 활성화 스테이션, 상기 부품을 상기 그리스 제거 스테이션을 통해 처리한 후 상기 금속 부품을 린싱하도록 구성된 하나 이상의 린싱(rinsing) 스테이션, 및 상기 부품을 상기 화학적 폴리싱 스테이션을 통해 처리한 후 상기 금속 부품을 탈이온수(deionized water)로 린싱하도록 구성된 하나 이상의 탈이온수 린싱 스테이션을 포함할 수 있다. 또 다른 시스템 스테이션은 상기 양극산화처리된 금속 부품을 약 25℃의 온도에서 약 30초의 시간 동안 질산(nitric acid) 용액으로 스머트 제거(de-smut)하도록 구성된 스머트 제거 스테이션, 상기 양극산화처리된 금속 부품을 약 92 내지 96℃ 범위의 온도에서 약 15분의 시간 동안 가해지는 아세테이트(acetate) 용액을 이용하여 실링하도록 구성된 실링(sealing) 스테이션, 및 상기 실링된 금속 부품을 약 85-90℃ 범위의 온도에서 약 10 내지 15분의 시간 동안 베이킹하도록 구성된 베이킹(baking) 스테이션을 포함할 수 있다. 특정한 일 실시예에서, 상기 화학적 폴리싱 용액은 중량으로 약 76-82%의 인산(phosphoric acid), 18-20%의 황산(sulfuric acid), 1-5%의 질산(nitric acid), 1-1.5%의 부식 억제 첨가제(corrosion inhibiting additive), 1-1.5%의 완충제(buffering agent), 및 소량의 지방 알코올 에톡시레이트 화합물을 포함한다.
다른 실시예에서, 미적으로 만족스러운 표면 마무리(surface finishes)를 갖는 금속 부품(metal parts)을 제조하는 다양한 방법이 제공된다. 방법 단계들은 상기 금속 부품을 그리스 제거하는 단계, 상기 그리스 제거된 금속 부품을 화학적으로 폴리싱하는 단계, 및 상기 화학적으로 폴리싱된 부품을 양극산화처리하는 단계를 포함할 수 있다. 특히, 그리스 제거는 약한 세정제 및 약 8 내지 9 범위의 pH를 가진 알칼리 용액을 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 화학적 폴리싱은 하나 이상의 특수 첨가제를 함유한 용액을 이용하여 약 105 내지 115℃ 범위의 온도에서 약 15 내지 30초의 시간 동안 수행될 수 있다. 또한, 양극산화처리는 약 15 내지 20분 동안 약 12.5 내지 14.5 볼트 범위의 전압에서 수행될 수 있다. 특히, 상기 화학적 폴리싱은 약 15초 동안 수행될 수 있는 반면, 상기 양극산화처리는 약 15분 동안 수행될 수 있다. 다시, 대상 금속 부품은 예를 들면 알루미늄일 수 있으며, 컴퓨팅 장치에 사용되도록 설계될 수 있다. 다른 금속 및 형태의 장치도 가능하다.
추가적인 공정 단계는 상기 그리스 제거 및 화학적 폴리싱 단계들 사이에 상기 그리스 제거된 금속 부품을 활성화하는 단계, 상기 그리스 제거 단계 후 상기 그리스 제거된 금속 부품을 수돗물로 린싱하는 단계, 상기 화학적 폴리싱 단계 후 상기 화학적으로 폴리싱된 금속 부품을 탈이온수로 린싱하는 단계, 상기 양극산화처리된 금속 부품을 약 25℃의 온도에서 약 30초의 시간 동안 질산 용액으로 스머트 제거하는 단계, 상기 양극산화처리된 금속 부품을 약 92 내지 96℃ 범위의 온도에서 약 15분의 시간 동안 가해지는 아세테이트 용액을 이용하여 실링하는 단계, 및 상기 실링된 금속 부품을 약 85-90℃ 범위의 온도에서 약 10 내지 15분의 시간 동안 베이킹하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 컴퓨팅 장치는 프로세서, 상기 프로세서에 연결된 하나 이상의 입력 컴포넌트, 상기 프로세서에 연결된 하나 이상의 출력 컴포넌트, 및 적어도 하나의 양극산화처리된 금속 컴포넌트를 포함하는 외부 하우징을 포함할 수 있다. 특히, 상기 양극산화처리된 금속 컴포넌트 또는 컴포넌트들은 약한 세정제 및 약 8 내지 9 범위의 pH를 가진 알칼리 용액으로 그리스 제거되고, 하나 이상의 특수 첨가제를 함유한 용액을 이용하여 약 105 내지 115℃ 범위의 온도에서 약 15 내지 30초의 시간 동안 화학적으로 폴리싱되고, 약 15 내지 20분 동안 약 12.5 내지 14.5 볼트 범위의 전압에서 양극산화처리되었을 수 있다. 특히, 상기 화학적 폴리싱은 약 15초 동안 수행될 수 있는 반면, 상기 양극산화처리는 약 15분 동안 수행될 수 있다. 상기 양극산화처리된 금속 컴포넌트 또는 컴포넌트들은 양극산화처리된 알루미늄을 포함할 수 있다. 또한, 상기 외부 하우징은 상기 양극산화처리 공정의 결과로 쉽게 보이지 않는 하나 이상의 미세구조 결함(microstructure defects)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 장치, 방법, 특징 및 이점은 후술하는 도면 및 상세한 설명을 검토할 때 당업자에게 명백해질 것이다. 모든 그러한 추가 시스템, 방법, 특징 및 이점은 본 설명 내에 포함되고, 본 발명의 범주 내에 속하고, 첨부의 청구항들에 의해 보호되는 것으로 의도된다.
포함된 도면은 예시를 위한 것이며 단지 금속 부품의 양극산화처리를 위한 개시된 본 발명의 시스템 및 방법에 대한 가능한 구조 및 배치의 예를 제공하는 역할을 할 뿐이다. 이러한 도면은 본 발명의 정신 및 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 본 발명에 대해 이루어질 수 있는 형태 및 세부 사항의 어떠한 변경도 결코 제한하지 않는다.
도 1a는 본 발명의 다양한 실시예에 따라 처리될 수 있는 하나 이상의 외부 금속 부품을 갖는 예시적인 컴퓨팅 장치의 정면도를 예시한다.
도 1b는 도 1a의 예시적인 컴퓨팅 장치의 측면도를 예시한다.
도 2는 예시적인 금속 부품 마무리(finishing) 시스템의 블록도 형태를 예시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대안의 금속 부품 마무리 시스템을 블록도 형태로 예시한다.
도 4는 양극산화처리된 금속 부품을 제조하는 일 방법의 흐름도를 제공한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극산화처리된 금속 부품을 제조하는 대안의 방법의 흐름도를 제공한다.
본 섹션에서는 본 발명에 따른 장치 및 방법의 예시적인 응용예가 설명된다. 이러한 예는 오직 컨텍스트를 추가하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된다. 따라서, 당업자에게는 본 발명이 이러한 특정한 세부 사항 중 일부 또는 전부 없이도 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 경우에, 잘 알려진 공정 단계는 본 발명을 불필요하게 불명확하게 하지 않도록 하기 위해 상세히 설명되지 않았다. 다른 응용예도 가능하므로, 후술하는 예는 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
후술하는 상세한 설명에서는, 본 설명의 일부를 구성하고, 본 발명의 특정 실시예를 예시적으로 도시한 첨부 도면을 참조한다. 비록 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시가능할 정도로 충분히 구체적으로 설명되지만, 이러한 예는 제한적인 것이 아니므로, 다른 실시예도 이용될 수 있고, 본 발명의 정신 및 범주를 벗어남이 없이 변경이 이루어질 수 있음은 물론이다.
본 발명은 일반적으로 다양한 금속 하우징 및 다른 컴퓨터 컴포넌트의 제조뿐 아니라, 그러한 금속 컴포넌트를 처리하고 양극산화처리(anodize)하는 데 적합한 제조 시스템 및 공정과 관련된다. 비록 후술하는 특정 실시예가 컴퓨터 또는 컴퓨팅 장치와 관련하여 설명되었지만, 본 명세서에서 설명되고 아래의 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 금속 부품 및 컴포넌트도 유사하게 처리될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 예를 들면, 그러한 부품은 냉장고, 밸브, 장난감, 또는 적합할 수 있는 양극산화처리된 부품을 가진 어떤 다른 물품(item)의 외관에도 이용될 수 있다. 당업자라면 다른 대안예도 쉽게 인식할 것이다.
먼저, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따라 처리될 수 있는 하나 이상의 외부 금속 부품을 갖는 예시적인 컴퓨팅 장치의 정면도 및 측면도가 각각 예시되어 있다. 컴퓨팅 장치(10)는 예를 들면 애플사(Apple, Inc.)에서 상업적으로 입수가능한 iMac® 개인용 컴퓨터일 수 있다. 그러나, 본 발명의 시스템 및 공정에는 다양한 컴퓨팅 장치 또는 금속 컴포넌트를 갖는 다른 물품도 마찬가지로 적용가능하다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 컴퓨팅 장치(10)는 하나 이상의 양극산화처리된 금속 부품을 포함하는 외부 하우징(20)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 외부 하우징(20)은 양극산화처리된 알루미늄으로 형성될 수 있다. 디스플레이 장치(30)는 외부 하우징(20) 내에 포함될 수 있다. 외부 하우징(20)은 디스플레이 영역의 저면(bottom)에 접한 정면으로 오프셋된(frontally offset) 저면부(21)뿐 아니라, 디스플레이 영역의 나머지 부분을 둘러싸는 융기된 프레임(raised frame)(22)을 구비할 수 있다. 저면부(21) 위 및/또는 외부 하우징(20)의 프레임(22) 바로 안쪽에는 리세스된 세트 후면 영역(recessed set back region)(미도시)이 형성될 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(10) 전체를 지지하기 위해 스탠드(40) 또는 다른 유사 구조물이 이용될 수 있다.
도 1a 및 도 1b에서 볼 수 있는 바와 같이, 외부 하우징(20)의 프레임(22) 및 저면부(21)의 전체 구조 및 배치는 일반적으로 디스플레이 장치(30)를 시청하기에 적합한 위치에 디스플레이 덮개(cover)를 고정 및 지지하는 방식을 비교적 간단하게 해준다. 쉽게 인식되는 바와 같이, 외부 하우징(20)은 또한 내부에 하나 이상의 프로세서, 저장 유닛, 스피커, 추가 디스플레이 또는 표시기, 버튼 또는 다른 입력 장치, 비디오 카드, 사운드 카드, 전력 입구(inlets), 및 다양한 포트 등과 같은 다양한 추가 컴퓨터 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 외부 하우징(20) 전체는 그 하우징이 용접되거나, 부착되거나 또는 다른 방법으로 서로 접합된 두 개 이상의 부품으로 형성될 수 있다는 사실에도 불구하고, 그 하우징이 단일 부재의 물질로 형성되는 외관을 제공할 수 있다. 예를 들면, 정면으로 오프셋된 저면부(21)는 외부 하우징(20)의 나머지 부분에 용접되거나, 부착되거나 또는 다른 방법으로 접합되는 정면부를 포함할 수 있다. 그러한 경우, 결합된 부품(20, 21)이 양극산화처리되거나 다른 방법으로 마무리되는 경우, 접합 영역(23)에서 하나 이상의 미용적 미비점 또는 결함이 야기될 수 있다.
비록 데스크탑 컴퓨팅 장치(10)가 예시 목적으로 도시되었지만, 많은 다른 형태의 컴퓨팅 장치는 마찬가지로 본 명세서에서 제공된 마무리(finishing) 시스템 및 방법에 적합한 외부 금속 컴포넌트를 구비할 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 그러한 다른 장치는 예를 들면 미디어 재생 장치, 셀룰러폰, 및 태블릿 컴퓨팅 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치와 다른 물품에 이용되는 많은 다른 금속 부품 및 컴포넌트도 본 명세서에 개시된 다양한 시스템 및 방법을 이용하여 처리되고 마무리될 수 있다.
다음에, 도 2를 참조하면, 예시적인 금속 부품 마무리 시스템이 블록도 형태로 예시되어 있다. 금속 부품 마무리 시스템(200)은 금속 부품을 다루거나 처리하도록 구성된 복수의 스테이션을 포함할 수 있다. 쉽게 인식하는 바와 같이, 이러한 스테이션은 내부에 용액(solution)이 있는 용기(baths), 배관(piping), 노즐 및 다른 액체 이송(fluid delivery) 컴포넌트, 배수관(drains), 히터, 및 전압 어플리케이터(applicators) 등을 포함할 수 있다. 처음 스테이션은 그리스 제거(degrease) 스테이션(210)일 수 있고, 그 다음은 수돗물 린스(tap water rinse) 스테이션(212)일 수 있다. 스테이션(210)에 적합한 그리스 제거 포뮬러(formula)는 농도가 예를 들어 약 0.5g/l일 수 있는 예를 들면 수산화 나트륨(sodium hydroxide), 탄산 나트륨(sodium carbonate) 및 표면 활성화 성분(surface activation component)으로 구성될 수 있다.
다음에, 알칼리 에칭(alkaline etch) 스테이션(220)이 그리스 제거된 금속 부품에 알칼리 에칭을 제공하도록 구성될 수 있다. 알칼리 에천트(etchant)는 약 13-18의 비교적 높은 알칼리 pH를 가진 수산화 나트륨계 용액을 포함할 수 있다. 알칼리 에칭 스테이션(220) 뒤에는 또 다른 수돗물 린스 스테이션(222)이 제공될 수 있다. 또한, 질산 스머트 제거 용액을 포함할 수 있는 스머트 제거 스테이션(224)이 제공될 수 있다. 다음에, 스머트 제거 스테이션(224)에 이어서 또 다른 수돗물 린스 스테이션(226)이 올 수 있다. 쉽게 인식되는 바와 같이, 린싱(rinsing)은 일부 배치에서 동일 스테이션에서 수행될 수 있으므로, 스테이션(212, 222 226)은 실제로는 동일 스테이션일 수 있다.
화학적 폴리싱 스테이션(230)이 금속 부품의 화학적 폴리싱을 촉진하는 데 이용될 수 있다. 화학적 폴리싱 용액은 예를 들면 250g/l의 황산(sulfuric acid) 및 750g/l의 인산(phosphoric acid)일 수 있다. 폴리싱은 약 78-86℃의 온도에서 약 20-70초 동안 수행될 수 있다. 다음에, 쉽게 인식되는 바와 같이, 화학적 폴리싱 스테이션(230) 뒤에는 탈이온수(deionized water) 린스 스테이션(232)이 제공될 수 있다.
다음에, 양극산화처리(anodize) 스테이션(240)이 화학적으로 폴리싱된 부품을 양극산화처리하는 데 이용될 수 있다. 양극산화처리는 예를 들면 220g/l 황산을 이용하여 약 23-26분 동안, 약 14.5 내지 15.5 볼트의 전압에서 수행될 수 있다. 금속 부품을 양극산화처리한 후, 실링 스테이션(250) 및 베이킹 스테이션(260)이 또한 제공될 수 있으며, 이들 마지막 스테이션에 이용되는 기능, 온도 및 시간은 일반적으로 당업자에게 잘 알려져 있다.
이제 계속해서 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대안의 금속 부품 마무리 시스템이 블록도 형태로 유사하게 도시되어 있다. 금속 부품 마무리 시스템(300)은 시스템(200)과 관련하여 몇 가지 점에서 유사하지만, 몇 가지 주목할 만한 차이점이 있다. 특히, 그리스 제거 스테이션(310), 물리적 폴리싱 스테이션(320) 및 양극산화처리 스테이션(330)과 관련된 세부 사항은 시스템(200)과 크게 다른 것으로 주목하여야 한다. 또한, 알칼리 에칭 스테이션은 제공되지 않지만, 그대신 표면 활성화 스테이션이 제공된다.
그리스 제거 스테이션(310)에서 시작하여, 스테이션에 바람직한 그리스 제거 포뮬러는 예를 들면 약 8 내지 9의 pH를 가진 약한(mild) 알칼리 용액 내에 함유된 약한 세정제(detergent)로 구성될 수 있다. 이를 통해 금속 부품을 이전의 예에 이용된 바와 같은 높은 알칼리 용액의 혹독한 특성에 노출시키지 않고 그 부품을 효과적으로 그리스 제거할 수 있다. 특정한 일례로서, 이러한 약한 세정제는 중국 항저우 일랑 화학 회사(HangZhou Ylang Chemical Company)에 의해 제공된 업랜드 102 모델(Upland 102 mode)의 산업용 세정제일 수 있다. 다음에, 그리스 제거 스테이션(310)에서 금속 부품이 그리스 제거된 후, 수돗물 린스 스테이션(312)이 이용될 수 있다. 수돗물 린스 스테이션(312)은 금속 부품을 효율적이고 효과적으로 린싱하기 위해 세 개의 개별 세척 탱크를 이용하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 소정의 제조 시스템에서 요구될 수 있는 바에 따라, 스테이션(312) 내의 액체뿐 아니라, 스테이션(310-340) 중 어느 스테이션에도 초음파 진동(ultrasonic vibrations)이 제공될 수 있다.
다음에, 그리스 제거 및 린싱 스테이션 뒤에는 금속 부품의 표면을 활성화하는 활성화 스테이션(314)이 제공될 수 있다. 특정 예로서, 150g/l의 질산 용액을 약 25℃에서 약 30초 동안 가하여 그리스 제거된 금속 부품을 효과적으로 활성화할 수 있다. 다음에, 또 다른 수돗물 린스 스테이션(316)이 제공될 수 있다. 어떤 경우에, 수돗물 린스 스테이션(312 및 316)은 원할 경우 실제로는 동일 스테이션일 수 있다.
다음에, 금속 부품의 화학적 폴리싱을 위해 화학적 폴리싱 스테이션(320)이 제공될 수 있다. 사용되는 화학적 폴리싱 용액은 하나 이상의 특수 첨가제를 함유할 수 있다. 특정한 일례로서, 이러한 첨가제는 중국 항저우 푸샹 화학 회사(HangZhou PShang Chemical Company)에 의해 제공된 2022 제품 모델 금속 작용액(working liquid)일 수 있다. 이러한 특정 첨가제를 이용하면, 결과적인 특수 화학적 폴리싱 용액은 중량으로 약 76-82%의 인산(phosphoric acid), 18-20%의 황산(sulfuric acid), 1-5%의 질산(nitric acid), 1-1.5%의 부식 억제 첨가제(corrosion inhibiting additive), 1-1.5%의 완충제(buffering agent), 및 소량의 지방 알코올 에톡시레이트 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 특수 용액을 이용하는 실제 폴리싱은 약 105 내지 115℃ 범위의 온도에서, 약 15 내지 30초 동안 수행될 수 있으며, 이는 일반적으로 이전의 예보다 더 뜨겁고 더 짧다. 특히, 화학적 폴리싱은 약 15초 동안 수행될 수 있다. 다음에, 쉽게 인식되는 바와 같이, 화학적 폴리싱 스테이션(320) 뒤에는 탈이온수 린스 스테이션(322)이 제공될 수 있다. 다음에, 스머트 제거 스테이션(324)이 금속 부품을 스머트 제거하는 데 이용될 수 있다. 이러한 스머트 제거는 농도가 약 100g/l 미만인 질산 용액을 포함할 수 있고, 예를 들어 약 25℃에서 약 30초 동안 수행될 수 있다. 다른 스머트 제거 또는 변경예도 가능하다.
다음에, 양극산화처리 스테이션(330)이 화학적으로 폴리싱된 부품을 양극산화처리하는 데 이용될 수 있다. 양극산화처리는 예를 들면 200g/l 황산을 이용하여 약 15 내지 20분 동안, 약 12.5 내지 14.5 볼트의 전압에서 수행될 수 있다. 특히, 양극산화처리는 약 15분 동안 수행될 수 있다. 전술한 예와 비교하여, 이것은 더 짧은 시간 동안 더 낮은 전압에서 이용되는 저농도 용액이다. 다음에, 양극산화처리 후, 또 다른 스머트 제거 스테이션(332)이 금속 부품을 스머트 제거하는 데 이용될 수 있다. 다시, 이러한 스머트 제거는 농도가 약 100g/l 미만인 질산 용액을 포함할 수 있고, 예를 들어 약 25℃에서 약 30초 동안 수행될 수 있다.
다음에, 실링 스테이션(340)이 실링 기능을 제공하는 데 이용될 수 있다. 실링은 예를 들면 아세테이트 용액을 이용하여 약 95℃에서 약 10분 동안 수행될 수 있다. 다음에, 베이킹 스테이션이 베이킹 기능을 제공하는 데 이용될 수 있다. 베이킹 역시 예를 들면 약 85-90℃에서 약 10분 동안 수행될 수 있다.
금속 부품 마무리 시스템(300)에서, 특히, 그리스 제거 스테이션(310), 화학적 폴리싱 스테이션(320) 및 양극산화처리 스테이션(330)과 관련된 것들과 같은, 전술한 예와 관련하여 세부 사항을 다르게 한 결과, 금속 부품의 최종 미용적 외관의 결과가 향상될 수 있다. 특히, 보통 그러한 미용적 문제의 발현을 초래하는 기본적인 미세 결함 또는 문제가 존재하여도, 많은 검은 선, 흰 선, 피트 및 다른 미용적 결함은 그다지 쉽게 보이지 않는다. 따라서, 도 3의 시스템(300)뿐 아니라, 아래의 도 5의 대응하는 공정을 이용한 결과 양극산화처리된 부품의 미용적 외관이 크게 향상되는 것으로 판단되었다. 다시 말해서, 시스템(200) 및 아래의 도 4의 공정을 이용한 결과 완성된 양극산화처리된 금속 부품에서 미용적 결함이 더 현저해지는 반면, 시스템(300) 및 도 5의 대응하는 공정을 이용하면 그렇지 않았다. 따라서, 금속 부품이 하나 이상의 미세구조 결함을 포함하는 경우, 그러한 결함은 시스템(300) 및 도 5에 이용된 양극산화처리 공정의 결과로 최종 미용적 면에서 쉽게 보이지 않게 된다.
도 4는 양극산화처리된 금속 부품을 제조하는 전형적인 방법의 흐름도를 제공한다. 이 흐름도는 일반적으로 도 2에서 전술한 시스템(200)을 이용하여 수행될 수 있는 공정을 나타낸다. 처음 단계(400) 후, 공정 단계(402)에서 그리스 제거 포뮬러를 이용하여 금속 부품을 그리스 제거할 수 있다. 이러한 그리스 제거 포뮬러는 예를 들면 수산화 나트륨(sodium hydroxide), 탄산 나트륨(sodium carbonate) 및 표면 활성화 성분(surface activation component)으로 구성될 수 있다. 그리스 제거 단계(402) 후, 수돗물 린스도 수행될 수 있다. 다음 공정 단계(404)에서, 약 13-18의 비교적 높은 알칼리 pH를 가진 수산화 나트륨계 용액을 이용하여 알칼리 에칭 절차를 수행한다. 다시, 이러한 알칼리 에칭 단계(404) 후 수돗물 린스가 수행될 수 있다.
다음 공정 단계(406)에서, 금속 부품에 대해 30-40 중량%의 질산 용액을 이용하여 스머트 제거를 수행할 수 있다. 이는 예를 들면 상온에서 약 30-60초 동안 수행될 수 있다. 다시, 이러한 스머트 제거 단계(406) 후 수돗물 린스가 수행될 수 있다. 다음에, 공정 단계(408)에서 금속 부품에 대해 화학적 폴리싱을 수행할 수 있다. 이러한 화학적 폴리싱은 250g/l의 황산 및 750g/l의 인산을 함유한 용액을 이용하여 약 78-86℃의 온도에서 약 20-70초 동안 수행될 수 있다. 이러한 화학적 폴리싱 단계(408) 후에 수돗물 린스가 또한 수행될 수 있고, 이는 탈이온수를 이용하는 것을 포함할 수 있다.
다음 공정 단계(410)에서, 금속 부품을 농도가 220g/l인 황산을 이용하여 약 23-26분 동안, 약 15(+/-0.5) 볼트의 전압에서 양극산화처리할 수 있다. 다음 공정 단계(412)는 양극산화처리된 금속 부품을 니켈 아세테이트 및 수용액으로 약 92-96℃의 온도에서 약 15분 동안 실링하는 단계를 포함할 수 있다. 다음에, 공정 단계(414)는 실링된 부품을 약 80-100℃에서 약 10-15분 동안 베이킹하는 단계를 포함할 수 있다. 이어서 방법은 단계(416)에서 종료된다.
이제 마지막으로 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양극산화처리된 금속 부품을 제조하는 대안의 방법을 도시하는 흐름도가 제공되어 있다. 제공된 단계들은 단지 예시 목적으로만 제시되며, 원하는 바에 따라 공정에는 다른 단계도 포함될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 단계들의 순서는 적절한 경우 변경될 수 있고 다양한 경우에서 모든 단계들이 수행될 필요가 없다. 예를 들면, 스머트 제거 단계(516)는 원하는 바에 따라 공정에서 먼저 수행될 수 있다. 다른 예에서는, 공정 전체에 걸쳐 다양한 물을 첨가한 린싱 단계도 수행되고 반복될 수 있다.
시작 단계(500) 후, 공정 단계(502)에서 적절한 금속 부품을 그리스 제거할 수 있다. 다시, 이 부품은 알루미늄 부품일 수 있지만, 다른 형태의 금속도 이용될 수 있다. 도 3의 전술한 실시예에서와 같이, 그리스 제거는 pH가 약 8 내지 9인 약한 알칼리 용액으로 수행될 수 있다. 특히, pH는 약 8.5일 수 있다. 이러한 그리스 제거에 관한 다른 세부 사항은 도 3의 실시예에서 전술한 바와 동일하거나 실질적으로 유사할 수 있다. 그리스 제거에 이어서, 공정 단계(504)에서 금속 부품을 선택적으로 수돗물로 세척하거나 린싱할 수 있다. 이러한 수돗물 린스는 예를 들면 3 탱크 공정(three tank process)에서 수행될 수 있다.
다음 공정 단계(506)에서는, 금속 부품을 질산 용액으로 활성화할 수 있다. 일례로서, 150g/l 질산 용액을 약 25℃에서 약 30초 동안 가할 수 있다. 다음에, 공정 단계(508)에서 또 다른 선택적인 수돗물 린스를 수행할 수 있다. 다시, 이러한 수돗물 린스는 3 탱크 공정에서 수행될 수 있다. 다음에, 공정 단계(510)에서 금속 부품의 화학적 폴리싱을 수행할 수 있다. 다시, 도 3의 전술한 실시예에서와 같이, 하나 이상의 특수 첨가제를 함유한 화학적 폴리싱 용액을 이용하여 약 105 내지 115℃ 범위의 온도에서, 약 15 내지 30초의 시간 동안 화학적 폴리싱을 수행할 수 있다. 화학적 폴리싱에 관한 다른 세부 사항은 도 3의 실시예에서 전술한 바와 같거나 실질적으로 유사할 수 있다.
다음에, 공정 단계(512)에서 탈이온수 린스를 수행할 수 있다. 이러한 탈이온수 린스는 마찬가지로 3 탱크 공정에서 수행될 수 있다. 다음에, 공정 단계(514)에서 금속 부품에 대해 스머트 제거를 수행할 수 있다. 이러한 스머트 제거는 농도가 약 100g/l 미만인 질산 용액을 포함할 수 있고, 약 25℃에서 약 30초 동안 수행될 수 있다. 다음 공정 단계(516)에서 금속 부품을 양극산화처리할 수 있다. 특히, 양극산화처리는 200g/l의 황산을 이용하여 약 15 내지 20분 동안, 약 12.5에서 14.5 볼트 범위의 전압에서 수행될 수 있다. 특히, 약 13.5 볼트의 전압이 이용될 수 있다. 다음에, 공정 단계(518)에서 금속 부품에 대해 또 다른 스머트 제거를 수행할 수 있으며, 이 스머트 제거는 단계(514)의 스머트 제거와 같거나 유사하다.
다음에, 공정 단계(520)에서 실링 기능을 수행할 수 있다. 실링은 아세테이트 용액을 이용하여 약 95℃에서 약 10분 동안 수행될 수 있다. 다음에, 공정 단계(522)에서 베이킹을 수행할 수 있고, 이 베이킹 역시 약 85-90℃에서 약 10분 동안 수행된다. 다음에, 단계(524)에서 본 방법은 종료된다. 전술한 세부 사항 외에, 초음파적으로 진동하는 탱크 또는 용기를 이용하여 하나 이상의 용액 기반 단계 또는 린스가 선택적으로 수행될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다.
비록 전술한 발명이 명확성과 이해 목적으로 예시 및 예를 들어 구체적으로 설명되었지만, 전술한 발명은 본 발명의 정신 또는 본질적 특성으로부터 벗어남이 없이 많은 다른 특정한 변경예 및 실시예로 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 특정 변경 및 변형도 실시될 수 있으며, 본 발명은 전술한 세부 사항으로 한정되지 않아야 하고, 오히려 첨부의 청구항들의 범위로 정의되어야 함은 물론이다.

Claims (20)

  1. 금속 부품의 양극산화처리 방법 - 상기 금속 부품은 접합 영역에서 함께 접합되는 제1 금속부와 제2 금속부를 포함하고, 상기 접합 영역은 접합 처리와 관련된 미세 구조 결함들을 포함함 - 으로서,
    상기 금속 부품을 그리스 제거(degrease)하고 상기 금속 부품의 최종 외관(appearance)에 미용적 결함(cosmetic defects)의 형성을 방지하기에 충분한 pH를 가지고 약한 세정제(mild detergent)를 포함하는 알칼리 용액(alkaline solution)을 이용하여, 상기 금속 부품을 그리스 제거하는 단계 - 상기 알칼리 용액은 8 내지 9 범위의 pH를 가짐 -;
    상기 금속 부품을 하나 이상의 첨가제(additives)를 함유한 화학적 폴리싱(polishing) 용액에 노출시킴으로써, 상기 그리스 제거된 금속 부품을 화학적으로 폴리싱하는 단계 - 상기 금속 부품을 화학적으로 폴리싱하고 상기 금속 부품의 최종 외관에 미용적 결함의 형성을 방지하기에 충분한 노출 시간 및 온도로 상기 금속 부품을 상기 화학적 폴리싱 용액에 노출하고, 상기 화학적 폴리싱 용액은 105 내지 115℃ 범위의 온도를 가지고, 상기 노출 시간은 15 내지 30초 범위의 시간임 - ; 및
    상기 금속 부품을 양극산화처리(anodize)하고 상기 금속 부품의 최종 외관에 미용적 결함의 형성을 방지하기에 충분한 양극산화처리 시간 및 전압을 이용하여, 상기 화학적으로 폴리싱된 금속 부품을 양극산화처리하는 단계 - 상기 양극산화처리는 15 내지 20분 범위의 양극산화처리 시간 동안 12.5 내지 14.5 볼트 범위의 전압을 이용함 - 를 포함하고,
    상기 미세 구조 결함들은 상기 그리스 제거하는 단계, 상기 화학적으로 폴리싱하는 단계 및 상기 양극산화처리하는 단계 후에 가시적으로 드러나지 않고, 상기 금속 부품은 미용적 결함이 없는 최종 외관을 가지는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 부품의 상기 제1 금속부와 상기 제2 금속부는 각각 알루미늄으로 구성되고,
    상기 미세 구조 결함들은 상기 접합 영역 내의 티타늄, 붕소, 구리, 철 및 실리콘 중의 하나 이상과 관련되는 결함들을 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그리스 제거 및 화학적 폴리싱 단계들 사이에 상기 금속 부품을 활성화하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 부품을 그리스 제거한 후에, 상기 금속 부품을 수돗물(tap water)로 1회 이상 린싱하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 부품을 화학적 폴리싱한 후에, 상기 금속 부품을 탈이온수(deionized water)로 1회 이상 린싱하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 양극산화처리된 금속 부품을 25℃의 온도에서 30초의 시간 동안 질산(nitric acid) 용액에서 스머트 제거(de-smut)하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 양극산화처리된 금속 부품을 92 내지 96℃ 범위의 온도에서 15분의 시간 동안 가해지는 아세테이트 용액을 이용하여 실링하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 실링된 금속 부품을 85 내지 90℃ 범위의 온도에서 10 내지 15분의 시간 동안 베이킹하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 화학적 폴리싱 용액은 인산(phosphoric acid), 황산(sulfuric acid), 질산(nitric acid), 부식 억제 첨가제(corrosion inhibiting additive), 완충제(buffering agent), 및 지방 알코올 에톡시레이트 화합물을 포함하는, 방법.
  10. 미적으로 만족스러운 표면 마무리(surface finish)를 갖는 금속 부품(metal part)의 제조 방법 - 상기 금속 부품은 접합 영역에서 함께 접합되는 제1 금속부와 제2 금속부를 포함하고, 상기 접합 영역은 접합 처리와 관련된 미세 구조 결함들을 포함함 - 으로서,
    상기 금속 부품을 그리스 제거하고 상기 금속 부품의 최종 외관에 미용적 결함의 형성을 방지하기에 충분한 pH를 가지고 약한 세정제를 포함하는 알칼리 용액에서, 상기 금속 부품을 그리스 제거(degreasing)하는 단계 - 상기 알칼리 용액은 8 내지 9 범위의 pH를 가짐 -;
    질산 용액을 이용하여, 상기 그리스 제거된 금속 부품을 활성화하는 단계 - 상기 질산 용액은 상기 금속 부품을 활성화하고 상기 금속 부품의 최종 외관에 미용적 결함의 형성을 방지하기에 충분함 -;
    상기 금속 부품을 하나 이상의 첨가제를 함유한 화학적 폴리싱 용액에 노출시킴으로써, 상기 활성화된 금속 부품을 화학적으로 폴리싱하는 단계 - 상기 금속 부품을 화학적으로 폴리싱하고 상기 금속 부품의 최종 외관에서 미용적 결함의 형성을 방지하기에 충분한 노출 시간 및 온도로 상기 금속 부품을 상기 화학적 폴리싱 용액에 노출하고, 상기 화학적 폴리싱 용액은 105 내지 115℃ 범위의 온도를 가지고, 상기 노출 시간은 15 내지 30초 범위의 시간임 - ; 및
    상기 금속 부품을 양극산화처리하고 상기 금속 부품의 최종 외관에 미용적 결함의 형성을 방지하기에 충분한 양극산화처리 시간 및 전압을 이용하여, 상기 화학적으로 폴리싱된 금속 부품을 양극산화처리하는 단계 - 상기 양극산화처리는 15 내지 20분 범위의 양극산화처리 시간 동안 12.5 내지 14.5 볼트 범위의 전압을 이용함 - 를 포함하고,
    상기 미세 구조 결함들은 상기 그리스 제거하는 단계, 상기 활성화하는 단계, 상기 화학적으로 폴리싱하는 단계 및 상기 양극산화처리하는 단계 후에 가시적으로 드러나지 않고, 상기 금속 부품은 미용적 결함이 없는 최종 외관을 가지는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속 부품의 상기 제1 금속부와 제2 금속부는 각각 알루미늄으로 구성되고,
    상기 미세 구조 결함들은 상기 접합 영역 내의 티타늄, 붕소, 구리, 철 및 실리콘 중의 하나 이상과 관련되는 결함들을 포함하는, 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 금속 부품은 컴퓨팅 장치에 사용되도록 설계된 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 질산 용액을 이용하여 상기 금속 부품을 활성화하는 단계는 미용적 결함의 형성을 방지하기 위하여 알칼리 에칭을 대신하여 사용되는, 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 그리스 제거 단계 후 상기 그리스 제거된 금속 부품을 수돗물로 린싱하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 화학적 폴리싱 단계 후 상기 그리스 제거된 금속 부품을 탈이온수로 린싱하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 양극산화처리된 금속 부품을 25℃의 온도에서 30초의 시간 동안 질산 용액에서 스머트 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 양극산화처리된 금속 부품을 92 내지 96℃ 범위의 온도에서 15분의 시간 동안 가해지는 아세테이트 용액을 이용하여 실링하는 단계; 및
    상기 실링된 금속 부품을 85 내지 90℃ 범위의 온도에서 10 내지 15분의 시간 동안 베이킹하는 단계를 더 포함하는 방법.
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