CN102168270A - 一种表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法及金属壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)在金属基材表面均匀喷涂一层点状油墨；(2)油墨干燥后进行化学腐蚀；(3)去除点状油墨。本发明还提供了一种表面有沙面纹理的金属壳体，该金属壳体由本发明的方法制备得到。本发明的金属沙面纹理的制备方法相对于传统的喷砂工艺具有更好的抗滑伤能力以及更好的手感，经久耐用，且通过墨点的调节和蚀刻时间的控制可以制作出多样化的沙面纹理。

Description

一种表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法及金属壳体
技术领域
本发明属于表面处理领域，涉及一种表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法及金属壳体。
背景技术
在金属表面实现沙面纹理的方法通常是采用机械喷砂，机械喷砂是物理性加工工艺，较为成熟，目前在金属表面装饰上有非常广泛的应用。但此方法具有以下缺陷：1、对于较薄板材如0.1mm厚的铝合金或者不锈钢，表面若需要达到沙面的效果，采用喷砂的工艺很容易使工件发生变形影响平面度的要求；2、对于钛合金表面需要实现沙面纹理，因为钛合金材料特性的影响，采用喷砂的工艺进行加工，会使其表面因为应力的作用而发生变形，并且由于表面发热而易于发生氧化；3、如果金属表面要求较大的表面粗糙度，使用喷砂的工艺进行则需要较粗的砂粒和较大的喷砂压力，这样对设备的要求较高，且易于使金属发生形变，在其表面产生毛刺，影响其外观及手感；4、对于模具钢表面进行沙面纹理制作，会因为其较高的硬度而无法采用喷砂的工艺进行沙面纹理的制作；5、喷砂过程容易造成粉尘污染，对操作人员的健康产生较大的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的机械喷砂形成沙面纹理的加工方法应用范围小、外观及手感差和会造成粉尘污染的缺陷，从而提供一种应用范围广、外观及手感好、没有粉尘污染的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法及金属壳体。
本发明提供了一种表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)在金属基材表面均匀喷涂一层点状油墨；
(2)油墨干燥后进行化学腐蚀；
(3)去除点状油墨。
本发明还提供了一种表面有沙面纹理的金属壳体，该金属壳体由本发明所述的方法制备。
本发明的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法克服了传统喷砂工艺使得厚度在0.1-0.3mm之间的板材在喷砂过程中发生形变的缺陷，使较薄的板材也可以得到粗糙度较大的沙面纹理效果，且不产生毛刺及形变；此外传统的喷砂过程使金属表面容易发热产生应力变形，本发明应用化学蚀刻的方法，在金属表面一般不产生热量或者只产生很少的热量，不会引起应力变形；对于表面硬度较大的金属，本发明也可以很轻松的实现表面沙面纹理的制作。本发明相对于传统的喷砂工艺具有更好的抗滑伤能力以及更好的手感，经久耐用，且通过墨点的调节和蚀刻时间的控制可以制作出多样化的沙面纹理。
具体实施方式
本发明提供了一种表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)在金属基材表面均匀喷涂一层点状油墨；
(2)油墨干燥后进行化学腐蚀；
(3)去除点状油墨。
根据本发明所提供的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，所述的油墨没有特别的限制，只要能达到喷涂时雾化效果好，耐酸碱能力强，流平性能差，易于干燥并与金属基材有较好的结合力就可以。优选地，本发明所用的油墨的型号为XR-909。
根据本发明所提供的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，喷涂点状油墨需要使用雾化性能好的喷枪，本发明采用日本SPRAYMAN公司生产的型号为PRO-77的喷枪。喷涂时，调节喷枪的出墨旋钮到合适的位置后，将空气压力旋钮由较大压力向较小压力调节，控制喷涂出的点状油墨大小，并控制墨点在工件表面的疏密程度。
根据本发明提供的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，为了得到更加均匀的沙面纹理，优选地，重复步骤(1)-(3)2-4次，具体重复的次数由金属表面的效果确定。同时，多次喷涂的点状油墨的半径相同。为了使沙面有更好的外观效果，更优选地为，所述点状油墨的半径为0.025-1.5毫米。
根据本发明提供的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，为了避免或减少二次腐蚀造成沙面纹理不均匀，优选地，前一次喷涂的点状油墨的密度比后一次喷涂的点状油墨的密度小。如第一次喷涂的点状油墨的密度比第二次喷涂的点状油墨的密度小，第二次喷涂的点状油墨的密度比第三次的涂的点状油墨的密度小，依次类推。所述密度是指所有点状油墨所占的面积与整个金属基材的面积之比。述前一次喷涂的点状油墨的密度与后一次喷涂的点状油墨的密度相差0.1-0.2。
根据本发明提供的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，所述金属基材没有特别的限制，优选地，所述金属基材为铝合金、不锈钢、模具钢、钛合金、镁合金、锌合金中的一种。本发明对金属基材的厚度没有特别的限制，只要能满足对硬度的要求即可，优选地金属基材的厚度为0.1-1毫米。
根据本发明提供的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，不同的金属基材所用的化学蚀刻液不同，如所述金属基材是铝合金，则其所述化学腐蚀的蚀刻液为：10％FeCl3与30％磷酸的混合液；所述金属基材是不锈钢，则其所述化学腐蚀的蚀刻液为：FeCl3400g/L与35％的HCl 150ml/L的混合液；所述金属基材是模具钢，则其所述化学腐蚀的蚀刻液为：18％HNO3与10％的HCl。所述化学腐蚀的方法是采用浸泡溶液的方式进行，通过时间的长短来控制表面粗糙度。化学蚀刻的时间为15秒-12分钟。
根据本发明所提供的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，在喷涂点状油墨之后要对其进行表面干燥处理，干燥处理有利于提高油墨耐酸碱性并增加油墨与基材的结合力，之后再进行化学蚀刻。
根据本发明提供的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，优选地，化学腐蚀深度小于点状油墨墨点的半径。在浸泡蚀刻过程中深度腐蚀与侧面腐蚀的比例基本为一比一，当蚀刻深度大于半径时，由于侧蚀的进行遮蔽油墨将失去作用，将对工件表面整体进行腐蚀，影响工件尺寸。
根据本发明所述的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，在形成沙面纹理后，为了提高金属的耐蚀性、耐磨性及更好的外观效果，优选地，对形成沙面纹理之后的金属进行后处理。后处理的过程主要针对不同的金属材料进行装饰处理，比如不锈钢可以采用电镀、喷涂、PVD等进行表面改性及着色处理，使得金属表面更加丰富。而对于铝合金则可以采用阳极氧化进行表面改性及着色处理。
本发明还提供了一种表面有沙面纹理的金属壳体，该金属壳体由本发明所述的方法制备得到。
下面通过实施例对本发明进行进一步的详细说明。
实施例1
金属基材为厚度为0.1mm的304不锈钢板材，除油除蜡将不锈钢板材清洗干净，表面烘干，背面喷涂油墨进行遮蔽处理，正面一次均匀喷涂一层点状油墨，点状油墨的平均半径为0.3mm，密度为0.6，之后将其进行干燥，干燥温度为60℃。干燥之后将不锈钢板材放入含有FeCl3 400g/L与35％的HCl 150ml/L的混合液中进行化学腐蚀处理，化学腐蚀的温度为45℃，腐蚀3分钟，去除正面点状油墨，进行二次喷涂点状油墨，点状油墨的平均半径为0.3mm，密度为0.8，腐蚀3分钟，退除表面油墨，使用220#玻璃珠，喷砂压力为0.25Mpa进行光泽调整，调整时间为10秒。得到表面具有沙面纹理的金属产品A1。
实施例2
金属基材为厚度为0.6mm的6061铝合金板材，除油除蜡将其表面清洗干净，表面烘干，背面喷涂油墨进行遮蔽处理，正面一次均匀喷涂一层点状油墨，点状油墨的平均半径为1mm，密度为0.5，之后将其进行干燥，干燥温度为60℃。干燥后将铝合金放入含有10％FeCl3与30％磷酸的混合液中进行化学腐蚀处理，化学腐蚀的温度为30℃，腐蚀10分钟，去除正面点状油墨，进行二次喷涂点状油墨，点状油墨的平均半径为1mm，密度为0.6。腐蚀10分钟，退除正面油墨，进行三次喷涂点状油墨，点状油墨的平均半径为1mm，退除油墨，采用H3PO4(85％)800g/L，H2SO4(90％)250g/L的混合液中进行化学腐蚀处理，化学腐蚀的温度为100℃。使用220#玻璃珠，喷砂压力为0.25Mpa进行光泽调整，调整时间为15秒。得到表面具有沙面纹理的金属产品A2。
实施例3
金属基材为S136模具钢材，除油除蜡将其表面清洗干净，表面烘干，四周喷涂遮蔽红胶进行遮蔽处理，自然风干4个小时，将需要制作沙面纹理的表面干燥的红胶揭去，在需要制作沙面纹理的表面均匀喷涂一层点状油墨，点状油墨的平均半径为0.1mm，密度为0.7，之后将其进行干燥，干燥温度为60℃。干燥后将模具钢放入含有18％HNO3与10％的HCl混合液中进行化学腐蚀处理，化学腐蚀的温度为25℃，腐蚀30秒，去除点状油墨，进行二次喷涂点状油墨，点状油墨的平均半径为0.1mm，密度为0.8，腐蚀30秒，退除油墨，使用220#金刚砂，喷砂压力为0.3Mpa进行光泽调整，调整时间为15秒。得到表面具有沙面纹理的金属产品A3。
对比例1
金属基材为厚度为0.1mm的304不锈钢板材，除油除蜡将不锈钢板材清洗干净，表面烘干，使用220#玻璃珠，喷砂压力为0.5Mpa进行喷砂处理，得到表面具有沙面纹理的金属产品B1。
测试方法
1、外观
目视观察金属产品A1-A3及B1是否变形及是否可以形成沙面，测试结果见表1。
2、光泽度测试
采用德国BYK公司生产的A-4460光泽仪对金属产品A1-A3及B1进行检测，测试结果见表1。
3、粗糙度测试
采用英国泰勒霍普森有限公司生产的Surtronic 25表面粗糙度仪对金属产品A1-A3及B1进行检测，测试结果见表1。
表1
  外观   光泽度(°)   粗糙度(um)
 实施例1   没有形变，均匀的沙面   70.6   1.50
 实施例2   没有形变，均匀的、粗糙度较大的沙面   60.5   3.32
 实施例3   没有形变，均匀的、较浅的沙面   20.5   0.90
 对比例1   沙纹较浅有变形   68.7   0.75
实施例1-3都可以得到均匀的沙面并且没有形变，对比例1采用更大的喷砂压力，由于不锈钢表面硬度较高，无法达到较大的表面粗糙度，同时由于板材较薄，喷沙时发生形变。

Claims (9)

1.一种表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在金属基材表面均匀喷涂一层点状油墨；
(2)油墨干燥后进行化学腐蚀；
(3)去除点状油墨。
2.如权利要求1所述的金属沙面纹理的制备方法，其特征在于，重复步骤(1)-(3)，重复次数为2-4次。
3.如权利要求2所述的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，其特征在于，所述重复步骤(1)-(3)，重复次数为2-4次，形成多次喷涂，所述多次喷涂的点状油墨的半径相同。
4.如权利要求1-3任意一项所述的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，其特征在于，所述点状油墨的半径为0.025-1.5毫米。
5.如权利要求2所述的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，其特征在于，前一次喷涂的点状油墨的密度比后一次喷涂的点状油墨的密度小，所述密度为所有点状油墨所占的面积与整个金属基材的面积之比。
6.如权利要求5所述的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，其特征在于，所述前一次喷涂的点状油墨的密度与后一次喷涂的点状油墨的密度相差0.1-0.2。
7.如权利要求6所述的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，其特征在于，所述金属基材为铝合金、不锈钢、模具钢、钛合金、镁合金、锌合金中的一种。
8.如权利要求7所述的表面有沙面纹理的金属壳体的制备方法，其特征在于，化学腐蚀深度小于点状油墨墨点的半径。
9.一种表面有沙面纹理的金属壳体，其特征在于：所述金属壳体由权利要求1所述的方法制备得到。
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