CN102039775A - 一种复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合材料，该复合材料包括基材，至少所述基材的一个表面为金属，其特征在于，所述金属表面具有深度不均匀的纹路，在所述纹路的表面形成色层。本发明还提供了该复合材料的制备方法。本发明的复合材料表面获得具有变化的多色彩的效果且表面膜层均匀，从而使复合材料获得了美观的装饰效果，并提高了产品的价值。

Description

一种复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合材料及其制备方法，尤其涉及一种具有渐变色的复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，在金属表面只能形成单一的颜色，不能满足人们对于多色彩的需求。目前在金属表面渐变色的氧化物膜层的制备主要通过喷涂或者印刷来实现，对于高档数码外壳的渐变色装饰，又以喷涂最为常见。通过使用渐变色喷涂设备，得到一种或几种颜色的渐变。渐变过程的实现，可以通过控制油墨的厚薄来控制，但是这样会使表面膜层不均匀。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中金属表面的渐变的多色彩效果存在的表面膜层不均匀的缺陷，从而提供一种表面膜层均匀的且具有渐变的多色彩效果的复合材料及其制备方法。

本发明提供了一种复合材料，该复合材料包括至少一个表面为金属层的基材，所述金属层上具有深度不均匀的纹路，在所述纹路上形成色层。

本发明还提供了一种复合材料的制备方法，该方法包括在基材的金属表面上形成深度不均匀的纹路，然后在深度不均匀的纹路上形成色层。

根据本发明提供的复合材料及其制备方法，由于金属表面的纹路的深度是不均匀的，经过化学的或物理的处理在金属表面的纹路上形成色层，虽然最终得到的色层表面是均匀的，但是由于纹路的深度是不均匀的，导致色层所呈现的颜色是多色的。即色层的颜色是随着金属表面的纹路的深度的不同而不同，因此可以使该复合材料表面获得具有变化的多色彩的效果且表面膜层均匀，从而使复合材料获得了美观的装饰效果，并提高了产品的价值。

具体实施方式

本发明提供了一种复合材料，该复合材料包括至少一个表面为金属层的基材，所述金属层上具有深度不均匀的纹路，在所述纹路上形成色层。

在深度不同的纹路上形成色层，由于形成条件相同，所以最终会使色层的表面均匀，但是由于纹路的深度不同，所以会形成多色的效果。

根据本发明提供的复合材料，在优选情况下，所述金属包括多个深度不同的纹路区域，所述色层随着多个深度不同的纹路区域形成图案。所述图案没有特别的限制，可以为各种图案或图形，例如根据需要可以为条形、三角形、四边形、五边以上的多边形、动物形状、植物形状、建筑物形状和艺术图形中的一种或多种。

根据本发明提供的复合材料，所述色层没有特别的限制，可以为本领域技术人员所公知的各种可以在金属基材上得到颜色的方法，在优选情况下，所述色层为电镀层、阳极氧化层、物理气相沉积层、电泳层、油墨填充层、喷涂层及微弧氧化层中的一种。

根据本发明所述的复合材料，为了使色层的颜色丰富而漂亮，在优选情况下，所述的金属表面的纹理的深度为25μm-250μm。

本发明还提供了一种复合材料的制备方法，该方法包括在基材的金属表面上形成深度不均匀的纹路，然后在深度不均匀的纹路上形成色层。

根据本发明提供的复合材料的制备方法，在金属表面上深度不均匀的纹路的方法可以是本领域技术人员所公知的各种方法，本发明优选为对金属表面进行激光加工，并改变激光加工的条件。激光加工的方法可以是激光雕刻或激光蚀刻。

根据本发明所述的复合材料的制备方法，在优选情况下，所述改变激光加工的条件为改变激光加工的功率、频率和速度。所述改变激光加工的条件包括使所述激光加工的功率在5-100W的范围内改变，使所述频率在20-80Hz的范围内改变，使所述速度在在1000-3000毫米/秒的范围内改变。

根据本发明提供的复合材料的制备方法，在优选情况下，所述改变激光加工的条件使在金属表面上得到多个深度不同的纹路区域，所述多个深度不同的纹路区域经过处理后形成具有至少一个图案的色层。所述图案可以为各种图案或图形，例如根据需要可以为条形、三角形、四边形、五边以上的多边形、动物形状、植物形状、建筑物形状和艺术图形中的一种或多种。

根据本发明提供的复合材料的制备方法，在优选情况下，所述的在深度不均匀的纹路形成色层的方法可以根据金属材料的不同选择性地在深度不均匀的纹路表面进行电镀、阳极氧化、物理气相沉积、电泳、油墨填充、喷涂及微弧氧化。例如，可以对铝合金进行阳极氧化，对不锈钢进行物理气相沉积等。对不同的金属进行不同的表面处理时本领域技术人员所公知的技术，在此不再一一例举。

下面结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。

实施例1

采用已冲压好的厚度为0.5mm的8800不锈钢手机外壳，将其划分为5个衔接的区域。激光加工(华工激光生产的型号为LSF20激光机)。第一个区域激光加工的参数为功率35W，频率为20赫兹，速度3000毫米/秒，激光加工的深度为60微米；第二个区域激光加工的参数为功率40W，频率为25赫兹，速度2500毫米/秒，激光加工的深度为80微米；第三个区域激光加工参数为功率45W，频率为30赫兹，速度为2000毫米/秒，激光加工的深度为100微米；第四个区域激光加工的参数为功率50W，频率为35赫兹，速度为1500毫米/秒，激光加工的深度为120微米；第五个区域激光加工的参数为功率55W，频率为40赫兹，速度为1000毫米/秒，激光加工的深度为140微米。激光加工完后，用气枪吹走表面的金属屑，再通过物理气相沉积(PVD)形成色层，即可得到从浅灰到黑色的渐变效果的不锈钢手机外壳。

物理气相沉积的方法：采用磁控溅射离子镀设备(磁控溅射离子镀膜机，北京北仪创新真空技术有限责任公司制造，型号为JP-700)，该磁控溅射离子镀设备包括真空室、加热装置、工件架、磁控靶和偏压装置，加热装置、工件架和磁控靶位于真空室中。磁控靶为对靶结构，包括一对铬靶和一对不锈钢靶。一对铬靶的两个靶之间的距离为18厘米，两个靶与一个频率为40千赫的电源的正负极相连；不锈钢靶的两个靶之间的距离为18厘米，两个靶与另一个频率为40千赫的电源的正负极相连。不锈钢基材固定在工件架上，不锈钢基材位于对靶之间，与一对靶的两个靶之间的距离相等。偏压装置为偏压电源，偏压电源的正极与真空室的壳体相连，负极与工件架相连。

将真空室中压力调至0.5帕，温度调至150℃，启动不锈钢靶(即打开与不锈钢靶连接的电源)进行磁控溅射离子镀，与不锈钢靶连接的电源的功率为15千瓦，同时打开所述偏压电源，偏压电源的偏压为200伏，占空比为55％，工件架的转速为2转/分钟，在不锈钢基材上形成不锈钢镀层。

6分钟后，启动铬靶(即打开与铬靶连接的电源)，与铬靶连接的电源的功率为12千瓦，在上述不锈钢镀层上形成不锈钢和铬的合金镀层。

10分钟后，通入乙炔气体，乙炔气体的初始用量为50sccm，在15分钟内乙炔气体流量递增到100sccm，同时将所述偏压电源的偏压和占空比分别调整为120伏和30％，在上述不锈钢和铬的合金镀层上形成不锈钢和铬的合金的碳化物镀层。

100分钟后，关闭不锈钢靶、铬靶、偏压电源并停止通入乙炔气体，自然冷却至80℃时，取出不锈钢制手机外壳。

实施例2

采用已冲压好的厚度为0.6mm的6061铝合金手机外壳，将其划分成4个衔接的区域。激光加工(华工激光生产的型号为LSF20激光机)。第一个区域激光加工的参数为功率30W，频率为25赫兹，速度3000毫米/秒，激光加工的深度为55微米；第二个区域激光加工的参数为功率40W，频率为35赫兹，速度2500毫米/秒，激光加工的深度为70微米；第三个区域激光加工参数为功率50W，频率为45赫兹，速度为2000毫米/秒，激光加工的深度为90微米；第四个区域激光加工的参数为功率60W，频率为55赫兹，速度为1500毫米/秒，激光加工的深度为110微米。激光加工完后，用气枪吹走表面的金属屑，再通过阳极氧化形成色层，即可得到颜色从浅绿逐渐加深的渐变效果的铝合金手机外壳。

阳极氧化的步骤如下：

(1)除油除蜡

将激光加工后6061的铝合金手机外壳浸渍在40克/升、温度为60℃的合金除油粉(购于深圳市德盛化工有限公司的LD-208合金除油粉)溶液中5分钟后取出，用水清洗基材表面的合金除油粉。

(2)化学抛光

将上述进行除油除蜡后的铝合金基材浸渍于由浓度为700克/升的磷酸和浓度为200克/升的硫酸组成的溶液中化学抛光5秒后，立即浸渍于水中以清洗基材表面的残留的酸，然后将基材浸渍于10克/升的氢氧化钠溶液中10秒后，立即浸渍于水中清洗基材表面的残留的碱。

2、阳极氧化

将上述进行前处理后的铝合金手机外壳作为阳极浸入电解液中，同时将不锈钢作为阴极，使阴极和阳极分别与电源的正极和负极电连接。采用由180克/升的硫酸、8克/升的硫酸铝组成的溶液作为电解液，调节直流电压为13伏特，进行阳极氧化25分钟。

(3)染色

将阳极氧化后的铝合金手机外壳浸入已配制好的绿色染液浓度为5g/L(台湾永光化学股份有限公司，K160)中染色10分钟，该酸性染料溶液的浓度为5克/升，PH值为5.6，所述染液的温度为50℃。完成后取出并清洗干净。

(4)封孔、烘干

将染色后的铝合金手机外壳在封孔剂(硫酸镍水溶液，浓度为10克/升)中浸渍15分钟，温度为85℃，完成封孔后用90℃的纯水清洗干净，并在60℃条件下烘烤15分钟。

实施例3

采用已冲压好的厚度为0.5mm的镁合金手机外壳，将其划分为6个衔接的区域。激光加工(华工激光生产的型号为LSF20激光机)。第一个区域激光加工的参数为功率10W，频率为20赫兹，速度3000毫米/秒，激光加工的深度为28微米；第二个区域激光加工的参数为功率20W，频率为30赫兹，速度2500毫米/秒，激光加工的深度为50微米；第三个区域激光加工参数为功率25W，频率为40赫兹，速度为2000毫米/秒，激光加工的深度为60微米；第四个区域激光加工的参数为功率30W，频率为50赫兹，速度为1800毫米/秒，激光加工的深度为80微米；第五个区域激光加工的参数为功率40W，频率为70赫兹，速度为1500毫米/秒，激光加工的深度为90微米；第六个区域激光加工的参数为功率50W，频率为80赫兹，速度为1000毫米/秒，激光加工的深度为108微米。激光加工完后，用气枪吹走表面的金属屑，再通过微弧氧化进行染色，即可得到颜色从浅红到红到黑的渐变效果的镁合金手机外壳。

微弧氧化的条件为：对镁合金手机外壳进行脱脂处理后，浸入含有硅酸钠5g/L，氟化钾5g/L，氢氧化钾5g/L，硫酸钠0.15g/L，焦磷酸铜0.34g/L，硫酸铜0.08g/L，EDTA0.05g/L，酒石酸钾钠0.28g/L的溶液中，以镁合金为阳极，以不锈钢板为阴极，在25℃条件下微弧氧化10分钟，然后水洗烘干。

Claims (10)

1.一种复合材料，该复合材料包括至少一个表面为金属层的基材，其特征在于，所述金属层上具有深度不均匀的纹路，在所述纹路上形成色层。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述金属层包括多个深度不同的纹路区域，所述色层随着多个深度不同的纹路区域形成图案。

3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述色层为电镀层、阳极氧化层、物理气相沉积层、电泳层、油墨填充层、喷涂层及微弧氧化层中的一种。

4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的金属表面的纹路的深度为25μm-250μm。

5.一种复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括在基材的金属表面上形成深度不均匀的纹路，然后在深度不均匀的纹路上形成色层。

6.根据权利要求5所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述在金属表面上形成深度不均匀的纹路的方法为对金属表面进行激光加工，并改变激光加工的条件。

7.根据权利要求6所述的复合材料的制备方法，其特征在于，改变激光加工的条件为改变激光加工的功率、频率和速度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述改变激光加工的条件包括使所述激光加工的功率在5-100W的范围内改变，使所述频率在20-80Hz的范围内改变，使所述速度在在1000-3000毫米/秒的范围内改变。

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的复合材料的制备方法，其中，所述改变激光加工的条件使在金属表面上得到多个深度不同的纹路区域，所述多个深度不同的纹路区域经过处理后形成具有至少一个图案的色层。

10.根据权利要求5所述的复合材料的制备方法，其中，所述的在深度不均匀的纹路形成色层的方法为在深度不均匀的纹路表面进行电镀、阳极氧化、物理气相沉积、电泳、油墨填充、喷涂及微弧氧化。