CN102345125A

CN102345125A - 一种金属基材表面形成多层次图案的方法

Info

Publication number: CN102345125A
Application number: CN2010102451318A
Authority: CN
Inventors: 薛进营; 周维; 张璐璐; 李海滨
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-02-08

Abstract

本发明提供了一种金属基材表面形成多层次图案的方法，该方法包括以下步骤：在金属基材表面形成至少两个厚度不同的油墨图案层，其中最薄油墨图案层的厚度为a，最厚油墨图案层的厚度为z；将上述金属基材放到蚀刻液中进行蚀刻；该蚀刻液可同时对油墨图案层和金属基材进行蚀刻，最厚油墨图案层的被蚀刻厚度为x；所述z＞x＞a；洗去金属基材表面的剩余油墨图案层，得到表面为多层次图案的金属基材。本发明将多次蚀刻多次印刷油墨缩减到一步中完成，大大简化了工艺步骤，增强了工艺的可操作性；同时在常规工艺中，为实现良好的蚀刻效果，通常在多步蚀刻中需要对蚀刻液的蚀刻温度进行调整，该步对蚀刻设备要求较高，成本较高且工艺操作难度也较大。

Description

一种金属基材表面形成多层次图案的方法

技术领域

本发明涉及一种金属基材表面形成多层次图案的方法。

背景技术

目前，随着经济的发展，消费者对电子产品除了速度和功能上的需求之外，对电子产品的外观的要求越来越高，也为适应消费者讲究金属质感的发展趋势，电子产品逐渐以金属机壳为主。

为了改变金属机壳的表面性质，例如赋予金属光泽美观、防锈或磨耗等。金属壳体的表面处理技术备受重视，以电镀、化学镀或是其他涂装方式在基材上形成功能性金属层，或在金属机壳表面制作出各种不同层次的花纹图案或文字来增加产品的价值感。一般可使用局部性的电镀来在金属基材的特定区位形成图案，但是其选择性往往来自于利用电镀槽或是电镀治具的设计把不进行电镀的部分遮蔽起来，但是这样就增加设备上的成本，同时对于高空精密度的装饰性图案，电镀槽或电镀治具设计的难度也较高。也有在金属表面进行多次蚀刻形成不同层次的花纹图案或文字。

专利号CN1634713的专利公开了一种于铝复合材板表面形成多层图案的制造方法，其特征在于，包含如下步骤：提供一铝复合材料的金属板材；在该金属板材表面形成一第一油墨图案；在该金属板材进行第一次蚀刻，使该第一油墨图案的遮蔽处形成一第一图案；在该金属板材表面形成一第二油墨图案；在该金属板材进行第二次蚀刻，使该第二油墨图案的遮蔽形成一第二图案，并使该第一图案的厚度大于该第二图案的厚度，且该第二图案的厚度大于经过第二次蚀刻后的金属板材的厚度；去除该第一油墨图案和该第二油墨图案；及阳极处理该金属板材并加以封口。该方法虽然可以不同层次的花纹图案，但是需要进行多次喷涂油墨和多次蚀刻，方法复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的在金属基材表面进行多次蚀刻形成多层的图案或文字的方法复杂的缺陷，从而提供一种简单的在金属基材表面形成多层的图案的方法。

本发明提供了一种金属基材表面形成多层次图案的方法，该方法包括以下步骤：

在金属基材表面形成至少两个厚度不同的油墨图案层，其中最薄油墨图案层的厚度为a，最厚油墨图案层的厚度为z；

将上述金属基材放到蚀刻液中进行蚀刻；该蚀刻液可同时对油墨图案层和金属基材进行蚀刻，最厚油墨图案层的被蚀刻厚度为x；所述z＞x＞a；

洗去金属基材表面的剩余油墨图案层，得到表面为多层次图案的金属基材。

本发明的发明人发现，油墨对强酸系列蚀刻液的抗蚀刻性能不是很好，尤其是硝酸系列和氢氟酸系列。不同厚度的油墨的抗蚀刻时间不同，厚度越厚抗蚀刻时间越长。本发明即是利用这一性质，在金属基材表面形成厚度不同的油墨图案层。一开始蚀刻的只是没有油墨覆盖的部分，其次是油墨厚度最薄的部分，依次类推，保留最厚的油墨图案层的部分油墨不蚀刻，然后洗去该保留的部分油墨，即可以在金属基材表面形成多层次图案。

相对传统的方法，本发明将多次蚀刻多次印刷保护油墨缩减到一步操作中完成，大大简化了工艺步骤，增强了工艺的可操作性；同时在常规工艺中，为实现良好的蚀刻效果，通常在多步蚀刻中需要对蚀刻液的蚀刻温度进行调整，该步对蚀刻设备要求较高，成本较高且工艺操作难度也较大。

附图说明

图1是实施例1中的其中1张菲林；

图2是实施例1中的其中1张菲林；

图3是实施例1中的其中1张菲林；

图4是实施例1中在金属表面得到的皮纹效果的示意图；

图5是实施例3中在金属基材表面涂覆感光油墨的示意图；

图6是实施例3中对感光油墨进行曝光显影后的示意图；

图7是实施例3中在基材表面再次涂覆感光油墨的示意图。

图8是实施例3中在蚀刻之前金属基材表面的油墨分布情况。

具体实施方式

根据本发明所提供的形成多层图案的方法，只要满足z＞x＞a就可以在金属基材表面形成多层次的图案。但是为了时间及简化工艺，第二厚图案层的厚度为y，优选为，z＞x＞y。

根据本发明所提供的形成多层次图案的方法，为了更好的控制多层次图案的层次，所述油墨图案层的的厚度为5-20μm。如果最薄的油墨图案层的厚度小于5μm，该油墨图案层的油墨将很快被蚀刻完全，这样会导致该层与没有油墨图案层覆盖的金属基材被蚀刻的深度相差不大，外观上层次不明显。如果油墨图案层的厚度大于20μm，油墨图案层被蚀刻完全需要的时间会很长，这样会导致各个油墨图案层之间的厚度相差很大，一方面外观上不好看，另一方面对金属基材本身的厚度也要求很厚。

根据本发明所提供的形成多层次图案的方法，在金属基材表面形成厚度不同的油墨层的方法为根据图案的层次制作多张菲林，然后根据多张菲林制备多张网孔大小不同的菲林网版，将设计好的菲林网版按由网孔大到小的顺序用油墨印刷在同一转印膜上，最后将转印膜上的油墨转印到金属基材表面。本方法是将多层图案的不同层次制作不同的菲林，这样可以在菲林上呈现不同的图案。例如，实施例1是在金属基材表面形成皮纹效果的方法，如图1所示，把皮纹分为四层图案层，其中所述四层图案的划分可以根据高度划分，也可以根据厚度比较集中的皮纹所在区域进行划分，本发明是采用第二种方法。按照高度把皮纹从高到低分为第一图案层到第四图案层。图1-3是实施例1中形成的三张菲林，其中图1中白色(即曝光区)部分表示第一图案层，黑色(即非曝光区)部分表示第二、第三和第四图案层。图2中白色部分表示第一和第二图案层，黑色部分表示第三和第四图案层。图3中白色部分表示第一、第二和第三图案层，黑色部分表示第四图案层。然后将上述三张菲林分别制作网版，这样依照图1-图3中的菲林制作的网版的网孔由小到大。按照上述方法可以得到如图4所述的皮纹效果的金属。上面描述的方法适合于一般的金属壳体等的制备，如果是模具的制备，本领域技术人员可以根据上面的方法进行相应的调整即可。在此不再赘述。该方法可以应用在平面或曲面的金属基材表面，而且效果都很好。

所述菲林的制作方法是立体图案在计算机中进行立体扫描后，把该立体图案分为多层，然后通过对层进行扫描后制作菲林。

根据本发明所提供的形成多层次图案的方法，将转印膜上的油墨转印到金属基材表面的方法是将转印膜贴合在金属基材的表面，然后用刷子轻刷转印膜，静置5分钟，揭膜即可。用刷子轻刷，可以使蚀刻面上产生的氧化物尽快脱离，从而加快蚀刻速度。

根据本发明所提供的形成多层次图案的方法，所述蚀刻时间是没有限制的，只要能蚀刻出需要的层次即可，为了使蚀刻形成的层次感明显且不会蚀刻掉最厚的那层油墨，优选地，所述蚀刻的时间为6-15分钟，所述蚀刻液的温度为28-34℃。

根据本发明所提供的形成多层次图案的方法，在金属基材表面形成厚度不同的油墨层的方法为根据图案的层次制作多张菲林后，在金属基材表面喷涂感光油墨并进行干燥，然后在喷涂感光油墨的基材表面贴合菲林，进行曝光、显影；重复上述步骤至少1次；其中菲林是按照菲林中图案的线条由粗到细的顺序依次贴合在喷涂有感光油墨的基材表面的。本方法中菲林的制备同上述，在此不再赘述。例如，图5-8是实施例3中在金属基材表面形成厚度不同油墨的各个步骤示意图。其中，图5是在金属基材1表面涂覆感光油墨层2后的示意图；图6是将感光油墨层2用图案线条粗的菲林进行曝光显影后在金属基材表面形成的部分固化的感光油墨层21。图7是在图6的基础上再涂覆一层感光油墨层3后的示意图。图8是用图案线条细的菲林对感光油墨层3进行曝光显影后的示意图。从图8中可以看出，在金属基材表面形成了两种厚度不同的油墨层，通过后续的蚀刻步骤即可在金属基材表面形成3层图案。上述方法应用在平面的金属基材上效果很好；因为菲林等因素的限制，该方法应用在曲面金属基材上不如应用在平面上的效果好。

所述曝光是用紫外光通过菲林照射金属表面的感光油墨，使被紫外光照射到的油墨固化。所述曝光能量为50-60毫焦/平方厘米，曝光时间为15-20秒；

所述显影是在显影液中将未被曝光的油墨从基材表面溶化除去。所述显影是在28-32℃下，用1-5重量％的Na₂CO₃溶液进行显影，显影时间为8-15分钟。

所述多层图案可以为2层或2层以上的图案，所述图案可以为一般的图案也可以为皮纹、木纹、文字、字母等，只要是具有多层结构的都可以用这种方法制备得到。

根据本发明所提供的形成多层次图案的方法，所述相邻厚度的油墨层之间的厚度差没有什么限制，只要能满足人们视觉感知即可。

根据本发明所提供的形成多层次图案的方法，在将转印膜上的油墨转印到金属基材表面之前对转印膜上的油墨进行干燥。所述干燥的程度没有特别别的限制，只要能使油墨比较好的转印到金属基材表面即可，本发明优选为干燥的程度为手触有粘性但不粘手为宜。所述干燥的方法为自然风干或温风机风干。

所述洗去金属基材表面的剩余油墨图案层的方法是本领域技术人员所公知的。例如，将金属基材放置在重量含量为10％的氢氧化钠的溶液中5-10分钟，氢氧化钠的温度为28 34℃。

根据本发明所提供的形成多层次图案的方法，在洗去金属基材表面的剩余油墨图案层之后对金属基材进行阳极氧化、物理气相沉积和喷涂防锈剂中的一种。在进行上述处理时在金属基材表面形成保护层，对金属基材进行保护。

根据本发明所提供的形成多层次图案的方法，在在金属基材表面形成保护层之前对金属基材进行喷砂，调整金属基材表面的光泽度。所述喷砂的方法为本领域技术人员所公知的技术，在此不再赘述。

根据本发明所提供的形成多层次图案的方法，所述金属基材没有特别的限制，只要能进行蚀刻即可，本发明优选为所述金属基材为不锈钢、铝合金、模具钢和钛合金中的一种。

本发明所述油墨为常规转印油墨，优选为感光油墨。

下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

用清洗剂(佛山市奥展精细化工实业有限公司，模具清洗剂CM-31)对铝合金待处理表面进行清洗，按照设计好的如图1-3所示的3层菲林制作网版，采用丝网印刷机按照网版的网孔由粗及细的顺序将3层菲林中图案印刷在同一转印膜上，油墨采用转印油墨XR-B6；印刷完毕后采用热风机对油墨表面进行烘干10分钟，以触手有粘性但不粘手为准；将该转印膜贴至模具待处理部分，用毛笔轻刷，静置7分钟，揭膜即可；将不需要蚀刻图案的其他表面用胶贴合进行保护，将转印至模具上的油墨烘干后放入蚀刻槽中在30℃条件下蚀刻8分钟。将其放置在重量含量为10％氢氧化钠的溶液中10分钟时间去除表面的油墨，最后进行喷砂和阳极氧化以保护铝合金。得到具有4层皮纹结构的图案。

蚀刻液为：三氯化铁25％，硝酸8％，盐酸6％，四氟硼酸1％。

阳极氧化的方法：以铝合金为阳极，电解槽为阴极，将铝合金在硫酸溶液中进行氧化。电硫酸溶液的浓度为200克/升，阳极氧化的电压为12伏，电流密度为1A/dm²，温度为20℃，时间为30分钟。

实施例2

用模具刚清洗剂(佛山市奥展精细化工实业有限公司，模具清洗剂CM-31)对注塑模具钢的待处理表面进行清洗，按照设计好的2层菲林制作网版，采用丝网印刷机按照网版的网孔由粗及细的顺序将2层菲林中图案印刷在同一转印膜上，油墨采用转印油墨XR-B4；印花完毕后采用热风机对油墨表面进行烘干10分钟，以触手有粘性但不粘手为准；将该转印膜贴至模具待处理部分，用毛笔轻刷，静置5分钟，揭膜即可；将不需要蚀刻图案的其他表面用胶贴合进行保护，将转印至模具上的油墨烘干后放入蚀刻槽中30℃条件下蚀刻13分钟。将其放置在重量含量为10％氢氧化钠的溶液中10分钟时间去除表面的油墨，进行喷砂，最后在金属基材表面均匀喷涂模具刚防锈剂。形成具有3层图案的模具。

蚀刻液为：磷酸20％，硝酸35％，氢氟酸7％，硝酸钠1％，苯甲酸钠1.2％，尿素3％。

防锈剂为：五羟基己酸钠8％，脂肪醇聚氧乙烯醚(20)7％，氢氧化钾2％。

实施例3

用清洗剂(佛山市奥展精细化工实业有限公司，模具清洗剂CM-31)对铝合金待处理表面进行清洗，在待处理部分喷涂感光油墨XR-90，风机吹至表干后将图案线条粗的菲林贴放至待处理区域，用1Kw的UV灯进行曝光，距离30厘米的情况下曝光20s，后用2％的碳酸钠溶液进行显影。重复上述步骤，其中，菲林为图案线条细。将不需要蚀刻图案的其他表面用胶贴合进行保护，将铝合金放入蚀刻槽中在30℃条件下蚀刻13分钟，蚀刻液同实施例1。将其放置在重量含量为10％氢氧化钠的溶液中10分钟时间去除表面的油墨，最后按照实施例1中的方法进行喷砂和阳极氧化，得到具有3层图案的铝合金。

Claims

1.一种金属基材表面形成多层次图案的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的形成多层次图案的方法，其特征在于：第二厚图案层的厚度为y，其中，z＞x＞y。

3.如权利要求1所述的形成多层次图案的方法，其特征在于：所述油墨图案层的的厚度为5-20μm。

4.如权利要求1或2所述的形成多层次图案的方法，其特征在于：金属基材表面形成至少两个厚度不同的油墨图案层的方法为根据图案的层次制作多张菲林，然后根据多张菲林制备多张网孔大小不同的菲林网版，将设计好的菲林网版按由网孔大到小的顺序用油墨印刷在同一转印膜上，最后将转印膜上的油墨转印到金属基材表面。

5.如权利要求4所述的形成多层次图案的方法，其特征在于：所述蚀刻的时间为6-15分钟，所述蚀刻液的温度为28-34℃。

6.如权利要求4所述的形成多层次图案的方法，其特征在于：在将转印膜上的油墨转印到金属基材表面之前对转印膜上的油墨进行干燥。

7.如权利要求6所述的形成多层次图案的方法，其特征在于：所述干燥的方法为自然风干或温风机风干。

8.如权利要求1或2所述的形成多层次图案的方法，其特征在于：金属基材表面形成至少两个厚度不同的油墨图案层的方法为根据图案的层次制作多张菲林后，在金属基材表面喷涂感光油墨并进行干燥，然后在喷涂感光油墨的基材表面贴合菲林，进行曝光、显影；重复上述步骤至少1次；其中菲林是按照菲林中图案的线条由粗到细的顺序依次贴合在喷涂有感光油墨的基材表面的。

9.如权利要求1所述的形成多层次图案的方法，其特征在于：在洗去金属基材表面的剩余油墨图案层之后对金属基材进行阳极氧化、物理气相沉积和喷涂防锈剂中的一种。

10.如权利要求1所述的形成多层次图案的方法，其特征在于：所述金属基材为不锈钢、铝合金、模具钢和钛合金中的一种。