CN102953109A - 双色阳极钛膜形成方法及其制品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双色阳极钛膜形成方法及其制品,该方法包括下列的步骤:在预备流程中,首先,提供基材并清洗该基材;沉积一钛膜于该基材上;形成一遮罩于该基材上。在第一次阳极氧化中,将具有钛膜的基材作为阳极,浸入电解液;通入第一直流电压以氧化钛膜的表面,并产生第一氧化钛薄层于基材上。接着,移除遮罩,再进行第二次阳极氧化,包括将基材作为阳极,浸入电解液;通入比第一直流电压低的第二直流电压以氧化该钛膜的表面,并产生第二氧化钛薄层于基材上;最后,清洗基材。本发明以二次不同的电压进行阳极氧化,可容易于金属壳体上形成两种以上金属光泽。
Description
技术领域
本发明涉及一种双色阳极钛膜形成方法及其制品,特别涉及一种于基材的表面形成氧化钛膜,使基材具两种以上金属光泽的颜色的双色阳极钛膜形成方法以及利用该方法制成的制品。
背景技术
现今携带式电子产品非常普及,例如手机、个人数码助理、电脑等。消费者愈来愈注重其外观,因此各种电子产品的壳体通常具有光亮的表面,特别是金属表面,通常加以多种手续,使其具有吸引人的平滑表面及光泽。
为着在壳体的表面上色,目前已知的技术有利用阳极氧化在金属表面形成氧化钛薄层而产生颜色的方法。此种方式仅限于单一颜色,无法产生渐层色的变化。经阳极处理产生的氧化钛薄层因厚度不同而产生不同颜色,厚度决定于电压等因素,若要形成不同厚度的氧化钛薄层于同一壳体上以产生不同颜色,实际操作上非常困难。
再者为了形成另一种颜色,有的以贴附一层塑胶膜于金属壳体上,贴膜则会盖住金属壳体,无法提供真实的金属色泽及触感。
因此如何在壳体的表面产生两种以上金属光泽的颜色且具金属触感是业界盼望想要解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种双色阳极钛膜形成方法及其制品,以主要解决如何在基材上形成两种以上金属光泽的颜色,特别是利用阳极处理方法,维持金属的光泽及触感的问题。
为了解决上述技术问题,根据本发明的其中一种方案,提供一种双色阳极钛膜形成方法,包括下列的步骤:提供一基材;清洗该基材;沉积一钛膜于该基材上;形成一遮罩于该基材上;将具有该钛膜的该基材作为阳极,浸入电解液;通入第一直流电压以氧化该钛膜的表面,并产生第一氧化钛薄层于该基材上;移除该遮罩;将该基材作为阳极,浸入电解液;通入比第一直流电压低的第二直流电压以氧化该钛膜的表面,并产生第二氧化钛薄层于该基材上;清洗该基材。
根据本发明的上述方法,本发明还提供一种具有双色阳极钛膜的制品,该双色阳极钛膜的制品是利用上述方法制成,其包括一基材;及一形成于该基材表面的钛膜;其中该钛膜的表面具有一局部地氧化于其表面的第一氧化钛薄层、及一全面地氧化于其表面的第二氧化钛薄层,其中该第一氧化钛薄层显出第一颜色,该第二氧化钛薄层于未形成该第一氧化钛薄层的区域显出第二颜色。
本发明至少具有以下有益效果:
本发明借由先以较高电压阳极氧化形成的具第一颜色的第一氧化钛薄层,再以较低电压阳极氧化形成的具第二颜色的第二氧化钛薄层,可容易于金属壳体上形成其自发颜色,富有金属光泽。过程不会有如喷砂的粉尘污染及表面破坏,也不需另外贴膜。本发明的制造时间短,适合大量生产,例如一次氧化的时间约一分钟即可完成,同时在壳体的表面形成特定的颜色。该颜色可借由控制电镀的时间、溶液、电压而准确的重复,具有良好的可重复性。
为了能更进一步了解本发明为达成既定目的所采取的技术、方法及功效,请参阅以下有关本发明的详细说明、附图,相信本发明的目的、特征与特点,当可由此得以深入且具体的了解,然而附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明的双色阳极钛膜形成方法示意图。
图2为本发明的预备流程A步骤示意图。
图3为本发明第一次阳极氧化流程B1的步骤示意图。
图4为本发明中第二次阳极氧化流程B2的步骤示意图。
图5为本发明应用于电子产品的壳体的立体图。
其中,附图标记说明如下:
预备流程A
第一次阳极氧化B1
移除遮罩A2
第二次阳极氧化B2
壳体100
基材102
钛膜104
第一氧化钛薄层104’
第二氧化钛薄层104”
遮罩106
具体实施方式
请参考图1,为本发明的双色阳极钛膜形成方法示意图。本发明的双色阳极钛膜形成方法可分成预备流程A、第一次阳极氧化流程B1、移除遮罩流程A2、及第二次阳极氧化流程B2。以下分别说明各流程。
[预备流程A]
请参考图1及图2,图2显示本发明的预备流程A步骤示意图。在步骤A11,提供一基材102,基材102主要为金属材质,可以是一金属壳体,例如铝、铝合金、不锈钢或镁合金的壳体,甚至也可以是非金属壳体。
接着步骤A12,关于金属壳体的部分,视情况有的需要清洗该基材102使之适合阳极处理。清洗的过程粗略的说,包括脱脂、酸洗、水洗及烘干。先是脱脂以清除基材102表面的油份,清除表面油份可以利用清洗液浸泡去除;酸洗,其目的在去除金属的表面的锈斑或氧化层,对不同的金属则用不同酸洗液。例如一般钢铁常用的酸洗液可以是盐酸或硫酸,需要时添加缓蚀剂以减少腐蚀;不锈钢使用硝酸与氢氟酸等的混合酸;铝及其合金使用稀薄的硝酸。水洗,其目的是为了把酸洗过程中的残留物从基材表面上清洗干净。然后烘干基材。
步骤A13,沉积一钛膜104于基材102上;沉积的方式可以是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD),例如真空溅镀、或蒸镀,以形成一纯钛金属的薄膜于基材上,上述钛膜的厚度可以为0.5微米至1.5微米。本发明借由此方式可应用于各种不同的金属材质的基材、甚至非金属材质的基材。
步骤A14,形成一遮罩106于基材102上。遮罩106是在第一次阳极氧化流程B1中要保留给第二次阳极氧化的区域。本发明至此完成预备流程A以进入第一次上色的流程,利用阳极氧化产生第一颜色。
上述遮罩106可以是胶带,较佳可以是可剥胶,可用以代替胶带,其特点在于成本低廉,操作简单,无残留痕迹。一种较佳的方式是,遮罩106以可剥胶(Peelable Mask)经由网版印刷的方式形成于基材102上,并且可印刷成一图形(pattern)。可剥胶常应用于印刷电路板要保护的部分,是一种呈液状的保护性油墨。网版印刷可剥胶后,可进行烘干的步骤,以使可剥胶形成膜状。
[第一次阳极氧化流程B1]
请参阅图1及图3,图3为本发明第一次阳极氧化流程B1的步骤示意图。第一次阳极氧化流程B1首先包括步骤B11,阳极处理该基材;将具有钛膜104的基材102浸入电解液(electrolyte)作为阳极。本发明中,电解液必须是酸性电解液,例如硫酸、磷酸钠、铬酸、…等。以硫酸溶液举例来说,其浓度可以为0.1vol%至10vol%。上述仅为举例说明,每一种电解液的主要化学成份不同,经其处理后的皮膜组织不同,性质也因的有所差异。其中硫酸液工艺所得皮膜抗蚀性良好,而且抗磨耗性佳。
接续步骤B12,通入较高伏特的第一直流电压以氧化该钛膜102的表面。本发明中较高伏特的第一直流电压,意指相对于第二阳极氧化流程B2的第二直流电压是较高的。第一直流电压较佳是超过30伏特以上的直流电压以氧化该钛膜的表面,过程中可以为定电流。等过一段时间,约一分钟,就如步骤B13所示,产生第一氧化钛薄层104’于基材102上。或者在电压够高的情形下,可以使第一氧化钛薄层104’的厚度超过300纳米,以增加其表面硬度,有利于应用需耐磨耗的场合,例如电子产品的壳体。本发明至此借由第一氧化钛薄层104’形成第一颜色于基材102上。上述形成的氧化钛薄层的皮膜是透明、绝缘膜层,颜色的呈现是由于可见光入射于不同的氧化钛膜层后,反射出来的颜色。亦即膜层的上表面的一次反射光波与膜层的下表面的二次反射光波相交,进而形成光的干涉色。不同厚度的氧化膜将得到不同颜色的干涉光。完成后,本发明不需要封孔处理。
然后由电解液中取出基材102,必要时进行水洗及烘干的步骤。烘干的步骤有助于移除可剥胶。接着,进行移除遮罩流程A2以除去遮罩106而露出未氧化的部位,好进行第二次阳极氧化流程B2而形成第二颜色。
[第二次阳极氧化流程B2]
请参阅图1及图4,图4是本发明中第二次阳极氧化流程B2的步骤示意图。步骤B21,阳极处理基材102,亦即将已形成第一颜色的基材102再浸于电解液中。此处可浸入第一次阳极氧化时的电解液中,不用更换电解液。步骤B22,通入较低的第二直流电压以电解氧化该钛膜的表面;此步骤中较低的第二直流电压指的是较第一直流电压低,例如第一直流电压可以是35伏特,第二直流电压为15伏特,其相差建议至少2伏特至5伏特。等过一段时间,约一分钟,如步骤B23,产生第二氧化钛薄层104”于基材102上。本发明发现以较低的第二直流电压所形成的第二氧化钛薄层104”,对先形成的第一氧化钛薄层104’在视觉上几乎没有影响。亦即第一氧化钛薄层104’形成的第一颜色不被后来形成第二氧化钛薄层104”的第二颜色影响。
阳极氧化过程中,当电解液的成分、浓度在一定的范围内变化时,只会改变氧化膜孔径,对稳定后的膜层厚度影响极小,颜色基本不变。影响膜厚的最主要因素是电流密度,实际应用通常通过调节电压来控制。随着电压上升,稳定后的膜厚度呈线性增加,由于对光的干涉作用差异,表面呈现出不同的色彩。
本发明发现,先以低电压处理后的表面,接着再以高电压继续时,膜层将产生不稳定的情况,颜色还会继续变化。若先以高电压阳极处理基材的表面,接着再以低电压进行第二次阳极处理,高电压处理后的膜层仍能保持稳定而颜色变化极微小。
举实验例子说明,以第一直流电压为35伏特,第二直流电压为15伏特,硫酸电解液,经量测CIE色座标的Lab值:
[第一次阳极氧化后]
第一颜色Lab值分别为72.25,-9.72,-7.03
[第二次阳极氧化后]
第一颜色Lab值分别为72.01,-9.43,-4.34
第二颜色Lab值分别为26.23,26.75,12.98
上述实验证明,经第二次阳极氧化后,第一颜色受影响不大。然而,若第一次阳极氧化为15伏特,第二次为35伏特,经实验发现,第一颜色受第二次阳极氧化的影响非常明显,颜色变很多。
最后,清洗基材102。此清洗步骤可以包括水洗及烘干,烘干温度可以是约摄氏120度至150度。
本发明借由上述的形成方法,可以制成具双色阳极钛膜的制品,进一步还可以利用可剥胶网版印刷的方式,容易形成各种图形,例如文字或图案。如图5所示的,可以为电子产品的壳体100,在基材102上以第一氧化钛薄层104’的第一颜色作为底色,可剥胶遮成ABC字母的图案,以第二氧化钛薄层104”的第二颜色仅显出于ABC的位置,并不影响第一颜色。
是以,通过本发明双色阳极钛膜形成方法及其制品,具有至少下述的特点及功能。以沉积方式形成钛膜,例如以真空溅镀的方式且应用于电子产品的壳体,一次可同时进行上千个壳体,钛膜比纯钛材的成本低。借由先以较高电压阳极氧化形成的具第一颜色的第一氧化钛薄层,再以较低电压阳极氧化形成的具第二颜色的第二氧化钛薄层,可容易于金属壳体上形成其自发颜色,富有金属光泽。本发明以二次不同的电压进行阳极氧化,以较低电压形成的第二氧化钛薄层并不会影响先前形成的第一氧化钛薄层的颜色。
本发明的制造时间短,适合大量生产,同时在壳体的表面形成特别的颜色。该颜色可借由控制电镀的时间、溶液、电压而准确的重复,因此具有良好的可重复性。产品的良率可大为提高。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例,非因此即局限本发明的权利要求范围,故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效技术变化,均同理皆包含于本发明的范围内。
Claims (11)
1.一种双色阳极钛膜形成方法,其特征在于,包括下列的步骤:
提供一基材;
清洗该基材;
沉积一钛膜于该基材上;
形成一遮罩于该基材上;
将具有该钛膜的该基材作为阳极,浸入电解液;
通入第一直流电压以氧化该钛膜的表面,并产生第一氧化钛薄层于该基材上;
移除该遮罩;
将该基材作为阳极,浸入电解液;
通入比该第一直流电压低的第二直流电压以氧化该钛膜的表面,并产生第二氧化钛薄层于该基材上;以及
清洗该基材。
2.如权利要求1所述的双色阳极钛膜形成方法,其特征在于,该基材为一金属壳体。
3.如权利要求1所述的双色阳极钛膜形成方法,其特征在于,该钛膜的厚度为0.5微米至1.5微米。
4.如权利要求1所述的双色阳极钛膜形成方法,其特征在于,清洗该基材的步骤包括下列步骤:
脱脂、酸洗、水洗,然后烘干。
5.如权利要求1所述的双色阳极钛膜形成方法,其特征在于,该第一直流电压为30伏特以上。
6.如权利要求1所述的双色阳极钛膜形成方法,其特征在于,该第一直流电压与第二直流电压相差2伏特以上。
7.如权利要求1所述的双色阳极钛膜形成方法,其特征在于,该遮罩是可剥胶经由网版印刷的方式形成于该基材上。
8.一种具双色阳极钛膜的制品,其特征在于,所述具双色阳极钛膜的制品是利用如权利要求1的方法制成,包括:
一基材;及
一形成于该基材表面的钛膜;
其中该钛膜的表面具有一局部地氧化于其表面的第一氧化钛薄层、及一全面地氧化于其表面的第二氧化钛薄层,其中该第一氧化钛薄层显出第一颜色,该第二氧化钛薄层于未形成该第一氧化钛薄层的区域显出第二颜色。
9.如权利要求8所述的具双色阳极钛膜的制品,其特征在于,该基材为一金属壳体。
10.如权利要求8所述的具双色阳极钛膜的制品,其特征在于,该钛膜的厚度为0.5微米至1.5微米。
11.如权利要求8所述的具双色阳极钛膜的制品,其特征在于,该第一氧化钛薄层的厚度超过300纳米。
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