CN102843888A - 壳体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种壳体，包括铝或铝合金基体及形成于该铝或铝合金基体表面的阳极氧化层，所述壳体还包括形成于该阳极氧化层表面的硬质层，所述硬质层包括依次形成于阳极氧化层表面的铝层、氮氧化铝层及氧化硅层。另，本发明还提供了一种壳体的制备方法，包括以下步骤：提供铝或铝合金基体；于该铝或铝合金基体上形成阳极氧化层；于该阳极氧化层上磁控溅射硬质层，所述硬质层包括依次形成于该阳极氧化层表面的铝层、氮氧化铝层及氧化硅层。本发明的优点在于通过磁控溅射的方法在铝或铝合金基体上形成阳极氧化层，之后，在该阳极氧化层上再通过磁控溅射形成层硬质膜，解决了阳极氧化层硬度不足的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种壳体及其制备方法。
背景技术
铝或者铝合金具有密度小、热膨胀系数低、比刚度高、比强度高、易加工成型等优异的物理、化学性能。但是铝或铝合金存在耐磨性差和易产生塑性变形，大大限制了铝或铝合金的应用范围，因此表面强化是改善铝或者铝合金性能的有效方法。
目前，阳极处理是铝或者铝合金最常用的表面强化技术，它是以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程。阳极氧化膜由两层组成，多孔且较厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上生长起来，该内层也称为阻挡层（或活性层）。然而阳极氧化膜在硬度上很难与金属陶瓷膜相比，因此常常导致其很容易被撞伤，导致表面强化效果差。
发明内容
有鉴于此，提供一种具有良好的硬度及装饰性外观的壳体。
另外，还提供一种上述壳体的制备方法。
一种壳体，包括铝或铝合金基体及形成于该铝或铝合金基体表面的阳极氧化层，所述壳体还包括形成于该阳极氧化层表面的硬质层，所述硬质层包括依次形成于阳极氧化层表面的铝层、氮氧化铝层及氧化硅层。
一种壳体的制备方法，包括以下步骤：
提供铝或铝合金基体；
于该铝或铝合金基体上形成阳极氧化层；
于该阳极氧化层上磁控溅射硬质层，所述硬质层包括依次形成于该阳极氧化层表面的铝层、氮氧化铝层及氧化硅层。
本发明的优点在于通过磁控溅射的方法在铝或铝合金基体上形成阳极氧化层，之后，在该阳极氧化层上再通过磁控溅射形成层硬质膜，解决了阳极氧化层硬度不足的问题。另外，在该硬质层中设置一位于基体与氮氧化铝层之间的铝层，能起到一个过渡缓冲的作用，降低了基体与氮氧化铝层之间的晶格畸变应力，增强了各膜层之间的结合力。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的壳体的剖视图。
图2是图1产品的制作过程中所用镀膜机结构示意图。
主要元件符号说明
| 壳体 | 10 |
| 铝或铝合金基体 | 11 |
| 阳极氧化层 | 12 |
| 硬质层 | 13 |
| 铝层 | 131 |
| 氮氧化铝层 | 133 |
| 氧化硅 | 135 |
| 镀膜机 | 100 |
| 镀膜室 | 20 |
| 真空泵 | 30 |
| 轨迹 | 21 |
| 铝靶 | 22 |
| 硅靶 | 23 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明一较佳实施例的壳体10包括铝或铝合金基体11、形成于该铝或铝合金基体11表面的阳极氧化层12，之后，于该阳极氧化层12上磁控溅射形成有一硬质层13，该硬质层13可为一透明的膜层。该壳体10可以为3C电子产品的壳体。
所述硬质层13包括依次通过磁控溅射形成在该阳极氧化层12表面的铝层131、氮氧化铝层133和氧化硅层135，所述铝层131形成于该阳极氧化层12的表面，所述氮氧化铝层133形成于铝层131的表面，所述氧化硅135形成于氮氧化铝133的表面。所述铝层131的厚度为0.2~0.5μm；所述氮氧化铝层133的厚度为0.5~1.0μm，所述氧化硅层135的厚度为0.5-1.0μm。
本发明一较佳实施例的制备所述壳体10的方法主要包括如下步骤：
首先对该铝或铝合金基体11进行阳极氧化处理，形成一阳极氧化层12，其具体操作参数和步骤：
| 序号 | 流程 | 药水 | 浓度 | 温度 | 时间 |
| 1 | 脱脂 | R-100 | 40-60克/L | 50-60℃ | 5-10分钟 |
| 水洗 | 蒸馏水 | — | 常温 | 20-60秒 | |
| 2 | 碱咬 | NaOH | 30-60克/L | 50-70℃ | 0.5-3分钟 |
| 水洗 | 蒸馏水 | — | 常温 | 20-60秒 | |
| 3 | 剥黑膜 | HNO3 | 20%-40% | 常温 | 0.5-2分钟 |
| 水洗 | 蒸馏水 | — | 常温 | 20-60秒 | |
| 4 | 化学抛光 | H3PO4 | 1000-1200克/L | 105-110℃ | 20-120秒 |
| H2SO4 | 200-400克/L | 105-110℃ | 20-120秒 | ||
| 水洗 | 蒸馏水 | — | 常温 | 20-60秒 | |
| 5 | 剥黑膜 | HNO3 | 20%-40% | 常温 | 0.5-2分钟 |
| 水洗 | 蒸馏水 | — | 常温 | 20-60秒 | |
| 6 | 阳极 | H2SO4 | 180-200克/L | 19-21℃ | 45分钟 |
| 水洗 | 蒸馏水 | — | 常温 | 20-60秒 | |
| 7 | 染色 | 有机染料 | 2-3克/L | 40-45℃ | 3-5分钟 |
| 水洗 | 蒸馏水 | — | 常温 | 20-60秒 | |
| 8 | 封孔 | R-500(主要成分：醋酸镍） | 7-10克/L | 90-95℃ | 20-25分钟 |
| 水洗 | 蒸馏水 | — | 常温 | 20-60秒 | |
| 9 | 烘干 | 洁净空气 | — | 30-50℃ | 30-40分钟 |
对阳极氧化后的铝或铝合金基体11用去离子水和无水乙醇进行擦拭。再将擦拭后的铝或铝合金基体11放入盛装有丙酮溶液的超声波清洗器中进行震动清洗，以除去阳极氧化层12表面的杂质和油污等。
对经超声波处理后的阳极氧化层12的表面进行等离子体清洗，以改善阳极氧化层12表面与后续镀层的结合力。
参阅图2，提供一真空镀膜机100，该真空镀膜机100包括一镀膜室20及连接于镀膜室20的一真空泵30，真空泵30用以对镀膜室20抽真空。该镀膜室20内设有转架(未图示)、相对设置的一对铝靶22和一对硅靶23。转架带动铝或铝合金基体11沿圆形的轨迹21公转，且铝或铝合金基体11在沿轨迹21公转时亦自转。
对上述真空镀膜机100的镀膜室20进行抽真空处理至真空度为1.0×10-3Pa，以250~500sccm（标准状态毫升/分钟）的流量向镀膜室20中通入纯度为99.999%的氩气，于该形成有阳极氧化层12的铝或铝合金基体11上施加-300~-800V的偏压，等离子体清洗时间为3~10min。
在对形成有阳极氧化层12的铝或铝合金基体11进行等离子体清洗后，在该阳极氧化层12上形成硬质层13。
首先形成所述硬质层13中的铝层131。形成该铝层131的具体操作及工艺参数如下：以氩气为工作气体，调节氩气流量为100~200sccm，于铝或铝合金基体11上施加-50~-100V的偏压，设置偏压的占空比为50%~80%，并加热镀膜室至80~120℃（即溅射温度为80~120℃）；开启铝靶22，设置其功率为5~8kw，沉积铝层131。沉积该铝层131的时间为20~40min。
磁控溅射形成氮氧化铝层133，其具体操作及工艺参数如下：以氩气为工作气体，设置氩气流量为100~300sccm，以氮气及氧气为反应气体，设置氮气流量为30~100sccm，氧气的流量为50~100sccm，对铝或铝合金基体11施加-50~-100V的偏压，设置偏压的占空比为50%~80%，调整铝靶功率为5~8kw，沉积氮氧化铝层133，沉积该氮氧化铝层133的时间为40~90min。
在该氮氧化铝133层的表面磁控溅射形成氧化硅层135，其具体操作及工艺参数如下：以氩气为工作气体，调节氩气流量为100~300sccm，于铝或铝合金基体11上施加-50~-200V的偏压，设置偏压的占空比为50%~80%，并加热镀膜室至50~150℃；调节氧气的流量为30~100sccm，关闭铝靶，开启硅靶，设置硅靶功率为6~10kw，沉积该硅层的时间为60~120min。
本发明较佳实施方式的壳体10的制备方法，首先对该铝或铝合金基体11上形成阳极氧化层12，之后，在该阳极氧化层12上通过磁控溅射形成硬质层13。该硬质层13包括依次形成于该铝或铝合金基体11上的铝层131、氮氧化铝层133及氧化硅层135。
本发明的优点在于通过磁控溅射的方法在铝或铝合金基体11上形成阳极氧化层12，之后，在该阳极氧化层12上再通过磁控溅射形成透明的硬质层13，解决了阳极氧化层12硬度不足的问题。同时，制备的硬质层13是透明的，不影响阳极氧化层12颜色的显露，同时该硬质层13还具有金属质感。另外，在该硬质层13中设置了一位于基体与氮氧化铝层之间的铝层，能起到一个过渡缓冲的作用，降低了基体与氮氧化铝层之间的晶格畸变应力，增强了各膜层之间的结合力。
Claims (10)
1.一种壳体，包括铝或铝合金基体及形成于该铝或铝合金基体表面的阳极氧化层，其特征在于：所述壳体还包括形成于该阳极氧化层表面的硬质层，所述硬质层包括依次形成于阳极氧化层表面的铝层、氮氧化铝层及氧化硅层。
2.如权利要求1所述的壳体，其特征在于：所述铝层的厚度为0.2~0.5μm。
3.如权利要求1所述的壳体，其特征在于：所述氮氧化铝层的厚度为0.5~1.0μm。
4.如权利要求1所述的壳体，其特征在于：所述氧化硅层的厚度为0.5-1.0μm。
5.如权利要求1所述的壳体，其特征在于：所述硬质层以磁控溅射镀膜法形成。
6.如权利要求1所述的壳体，其特征在于：所述硬质层为透明膜层。
7.一种壳体的制备方法，包括以下步骤：
提供铝或铝合金基体；
于该铝或铝合金基体上形成阳极氧化层；
于该阳极氧化层上磁控溅射硬质层，所述硬质层包括依次形成于该阳极氧化层表面的铝层、氮氧化铝层及氧化硅层。
8.如权利要求7所述的壳体的制备方法，其特征在于：磁控溅射所述铝层的工艺参数为：以氩气为工作气体，其流量为100~200sccm，于铝或铝合金基体上施加-50~-100V的偏压，设置偏压的占空比为50%~80%，以铝为靶材，设置其功率为5~8kw，溅射温度为50~120℃，溅射时间为20~40min。
9.如权利要求7所述的壳体的制备方法，其特征在于：磁控溅射所述氮氧化铝层的工艺参数为：设置氩气流量为100~300sccm，以氮气及氧气为反应气体，设置氮气流量为30~100sccm，氧气流量为50~100sccm，对基体施加-50~-100V的偏压，设置偏压的占空比为30%~80%，选择铝为靶材，设置其功率为5~8kw，沉积氮氧化铝的时间为40~90min。
10.如权利要求7所述的壳体的制备方法，其特征在于：磁控溅射所述氧化硅层的工艺参数为：以氩气为工作气体，调节氩气流量为100~300sccm，于基体上施加-50~-200V的偏压，设置偏压的占空比为30%~80%，调节氧气的流量为30~100sccm，开启硅靶，设置其功率为6~10kw，沉积该氧化硅层的时间为60~120min。
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