CN103052290B - 电子装置壳体及其表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电子装置壳体及其表面处理方法，其中，外壳由铝合金模铸，铝合金层沉积在外壳的外表面上，氧化涂层形成在铝合金层的表面上，密封层形成在氧化涂层的表面的顶上并可以密封氧化涂层中的孔。颜料着色层可以形成在氧化涂层和密封层之间。

Description

电子装置壳体及其表面处理方法
技术领域
本公开涉及一种电子装置壳体以及用于处理电子装置壳体的表面的方法，更具体地说，涉及一种电子装置壳体及其表面处理方法，用于能够以各种色调对模铸的铝合金表面均匀着色。
背景技术
通常，电子装置的外壳由塑料、镁合金或者铝合金制造。具体地说，鉴于由便携性预期的恶劣环境，便携式电子装置的外壳应该是轻质量并且具有良好的耐蚀性、良好的耐冲击性以及高屈服强度。为了多种观感和精巧设计的外壳，应当进行一些表面修饰。
然而，塑料表面易受刮划损伤并且强度低。另外，塑料不能够屏蔽电子装置发射的电磁波。这也就是为什么通常使用铝或镁作为便携式电子装置的外壳。压制或模铸是适于模制铝外壳或者镁外壳的制造方法。
在题为“Aluminum Alloy Plate for Press Molding”的第10-2009-0130259号韩国公开公布中公开了（2009年12月21日公布）用于对铝合金进行压模的传统技术。
然而，如果电子装置壳体通过压模进行模制，则难以将包括壳体的电子产品制造为复杂的形状。因此，模铸在制造相对复杂形状的外壳时更加受欢迎。
在题为“Die Casting Aluminum Alloy for Frame of Mobile ElectronicEquipment and Painting Method for Frame Using the Same”的第10-0852144号韩国专利（2008年8月7日注册）以及题为“Method of Surface Treatment for Die CastingMaterials for Mobile Phone Case,and the Structure”的第10-1016278号韩国专利（2011年2月14日注册）中公开了用于模铸的铝合金和使用其的电子装置的表面处理的传统技术。
然而，模铸的铝合金表面由于铝合金中包含的Si组分的外露而在化学上不均匀，由于凝固而在其晶体结构方面不均匀，或者在物理上不均匀，例如由在压制过程中引入的空气引起的孔。从而，外壳的表面难以以预期的精细色彩绘制并且难以通过阳极氧化涂覆来着色。
虽然在模铸的情况下控制铝合金成分来防止模铸的铝合金表面不均匀，但是这降低了模铸的铝合金的强度。
为了便于在模铸的铝合金表面上进行包括绘制或者镀覆的表面修饰，沉积铝层，然后使铝层的表面经过阳极氧化。然而，由于铝合金表面上的铝非常容易被腐蚀并且具有低的强度，因此铝层的粘附强度在阳极氧化涂覆后减小。因此，对氧化涂层的表面进行的颜料着色、镀覆和绘制不容易以实现期望的品质修饰的方式执行。着色层或绘制层会容易地从铝层剥掉，这使在模铸的铝合金表面上的阳极氧化难以商业化。
发明内容
在此公开的实施例的一方面意在提供一种电子装置壳体及其表面处理方法，以能够通过阳极氧化涂覆、着色和密封来对由模铸的铝合金制造的外壳的表面进行均匀着色，并且能够以各种色调对外壳的表面进行绘制。
在示出的实施例中，提供一种电子装置壳体，其中，外壳由铝合金模铸，铝合金层沉积在外壳的外表面上，氧化涂层形成在铝合金层的表面上，密封层形成在氧化涂层的表面的顶上。密封层可以通过密封氧化涂层中所包括的孔来使氧化涂层的表面平滑。
铝合金层可以为大约5μm到大约100μm厚，并且除了主要材料铝（Al）外，铝合金层还可以包含硅（Si）、镁（Mg）和锰（Mn）。铝合金层可以通过物理气相沉积（PVD）形成。
氧化涂层可以为大约5μm到大约100μm厚。
在氧化涂层形成在铝合金层上之前，铝合金层的表面可以被抛光。
还可以形成颜料着色层，从而利用颜料对氧化涂层内的孔进行着色。颜料着色层位于氧化涂层和密封层之间。
根据本发明的另一实施例，提供一种用于制造电子装置壳体以及处理其表面的方法。所述方法包括：模铸铝合金的外壳；在模铸的铝合金的表面上形成铝合金层，以形成电子壳体的主体。电子壳体的表面通过下述步骤处理：通过对铝合金层的表面进行阳极氧化在铝合金层的表面上形成氧化涂层；在氧化涂层的顶上形成密封层。颜料着色层可以形成在氧化涂层和密封层之间。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明特定实施例的上面和其他方面、特点和优点将会更加明显，在附图中：
图1示出根据本发明实施例的电子装置壳体的端视图；
图2是图1中示出的A部分的放大视图；
图3是示出根据本发明实施例的用于处理电子装置壳体的表面的方法的流程图。
在全部附图中，相同的附图标号将被理解为指示相同的元件、特征和结构。
具体实施方式
将参照附图描述根据本发明实施例的电子装置壳体及其表面处理方法。为了清晰和简化描述起见，附图中示出的线和组件会在厚度和尺寸方面着重示出。下面描述的术语结合本发明的功能限定。术语的含义可以根据用户、操作者的意图、通常的实践等而变化。因此，本公开中使用的术语的含义意在根据在此的任意定义来解释，并且与在此阐述的描述相一致。
图1示出根据本发明实施例的电子装置壳体100的端视图。图2是图1中示出的A部分的放大视图。如图1中所示，电子装置壳体100包括主外壳110和形成在外壳110上的修饰层112。修饰层112的厚度基本上小于外壳110的厚度；然而，在图1中，为了清晰地示出，夸大了修饰层112的厚度。
外壳110通过模铸铝合金而形成，因此，电子装置壳体100自身是由模铸而成型的壳体。虽然在下面详述的实施例中将外壳110描述为模铸的铝合金，但是其他的模铸的金属合金可选地是可以的，并且在进一步实施例的范围内。例如，可以可选地将外壳110制造为模铸的镁合金。
由于一些因素，外壳110的外表面（即，与修饰层112接合的表面）不均匀。首先，由于硅（Si）在由铝合金模铸的外壳110的表面上向外暴露，所以外壳110的表面在化学上不均匀。另外，其晶体结构由于凝固而不均匀。由于因在模铸中涉及的压制期间引入的空气而形成的表面孔，外壳110的表面进一步不均匀。如先前所讨论的，在传统装置中，这种不均匀难以绘制和修饰具有期望的品质的表面。本发明的实施例减轻或消除了此问题。
参照图2，铝合金层120形成在外壳110的不均匀表面上。铝合金层120可以通过诸如蒸发、溅射或离子镀的物理气相沉积（PVD）而形成在外壳110的表面上。
铝合金层120具有可在大约5μm到大约100μm厚的范围内的厚度d1。为了更加容易地实现对电子装置壳体100的均匀着色，铝合金层120的厚度d1优选在大约80μm到大约100μm的范围内。除了主要材料铝（Al）外，铝合金层120的铝合金包含次要材料，诸如硅（Si）、镁（Mg）和锰（Mn）。当铝合金层120沉积在外壳110的表面上时，次要材料的添加增大了铝合金层120的粘附强度。然而，应该指出的是，铝合金层120的厚度d1和铝合金层120的材料不限于上面具体的细节。铝合金层120的任何可选的厚度和材料可以是适合的，只要它们优选为：i）便于将铝合金层120粘附地形成到外壳110的表面上；ii）在铝合金层120形成之后使其维持粘附到外壳110的表面；iii）使顺序地在铝合金层120上形成的氧化涂层130的粘附强度增加。
模铸的铝合金外壳110的顶表面包括如“Si”指示的球状硅结构，所述球状硅结构是外壳110的表面不均匀的一部分原因。另外，表面孔形成在外壳110的表面上。如图2中所示，铝合金层120在其沉积过程中填充在这些孔中，从而在模铸的铝合金外壳110内延伸形成垂冰状结构120a。垂冰状结构120a自身可以具有如图所示的中心通道，中心通道随后由一部分氧化涂层130填充。
氧化涂层130可以通过使铝合金层120的表面经历阳极氧化而形成在铝合金层120上。氧化涂层130可以在铝合金层120上为大约5μm到大约100μm厚。优选地，为了在电子装置壳体100的表面上更加容易地执行均匀着色，在本发明的实施例中，氧化涂层130的厚度d2为大约80μm到大约100μm厚。
在铝合金层120上形成氧化涂层130之前，可以通过化学抛光或电解抛光将铝合金层120的表面抛光。在氧化涂层130上形成有颜料着色层140和密封层150之后，这种抛光使得外壳110的最终表面具有平滑的色调。
由阳极氧化得到的氧化涂层130被分成致密的阻挡层131以及位于阻挡层131顶上的多孔层132，其中，多孔层132具有多个孔。在包括颜料着色层140的实施例中，多孔层132的孔由颜料着色层140填充。密封层150利用密封（诸如水合密封、金属密封、有机密封或低温密封）形成在氧化涂层130上，从而密封多孔层132的孔（颜料着色层140已填充在其中，如图所示）。因此，氧化涂层130的表面呈现为均匀。密封层150增加氧化涂层130的耐蚀性。另外，在包括颜料着色层140的实施例中，密封层150增加着色的耐候性和耐久性，并且还增加氧化涂层130的耐蚀性。
颜料着色层140通过利用预期的颜料对外壳110的表面着色而形成在密封层150下方的氧化涂层13上。具体地说，颜料着色层140可以通过利用着色方法（诸如有机着色、无机着色或电解着色）对多孔层132进行着色而形成，从而为外壳110的表面赋予预期的色调，并且提高电子装置壳体100的美感外观。
因此，如上所述，模铸的外壳110的表面通过在其表面上沉积铝合金层120而变得更强。氧化涂层130、颜料着色层140和密封层150的额外形成增强了外壳110的外观并且给完成的表面赋予均匀的色调。
现在，在下面将描述根据本发明实施例的电子装置壳体的表面处理方法。
图3是示出根据本发明实施例的用于处理电子装置壳体的表面的方法的流程图。在步骤100，通过用铝合金进行模铸来使外壳110成型。由于包括在铝合金中的硅（Si）在模铸过程中暴露到外部，因此外壳110的表面在化学上不均匀。此外，其晶体结构由于凝固而不均匀，并且通过在模铸过程中压制而引入的空气进一步造成表面的不均匀。
在步骤S100中的模铸之后，在步骤S200中，通过PVD（诸如蒸发、溅射或离子镀）在外壳110的不均匀表面上形成铝合金层120。为了增强铝合金层120在外壳110的表面上的粘附强度，除了主要材料铝（Al）外，铝合金层120的铝合金可以包含硅（Si）、镁（Mg）和/或锰（Mn）。铝合金层120在外壳110的表面上可以大约50μm到大约100μm厚。优选地，铝合金层120的厚度在外壳110的表面上为大约80μm到大约100μm厚，以呈现均匀色调着色的外壳110。
随后，如果期望，则可以在步骤S210中通过电解抛光或化学抛光对铝合金层120的表面进行抛光。通过使铝合金层120的表面经历这种抛光，在氧化涂层130上形成颜料着色层140和密封层150后，可以生产具有平滑色调的外壳110。
在步骤S200中沉积铝合金层120或者（可选地）在步骤S210中对铝合金层120的表面抛光之后，在步骤S300中，通过使铝合金层120的表面经历阳极氧化而在铝合金层120上形成氧化涂层130。铝合金层120可以被阳极氧化，从而氧化涂层130的厚度d2为5μm到100μm。优选地，氧化涂层130的厚度d2为大约80μm到大约100μm厚，从而更加容易地实现外壳110的均匀色调。氧化涂层130包括致密阻挡层131和具有多样化的孔的多孔层132。
在步骤S400中，通过密封（诸如水合密封、金属密封、有机密封或低温密封）在氧化涂层130上形成密封层150，因而密封多孔层132的孔。由于氧化涂层130或者颜料着色层140的顶部被密封，因此颜料着色层140的耐候性和耐久性以及氧化涂层130的耐腐蚀性增加。
在氧化涂层130形成之后在步骤S400中形成密封层150之前，在步骤S310中，可以通过对氧化涂层130的表面进行着色而形成颜料着色层140。即，氧化涂层130的多孔层132在颜料着色方法（诸如有机着色、无机着色或者电解着色）中利用预期的颜料进行着色，从而以预期的色调对外壳110的表面进行着色。
由于模铸铝合金的铝合金层120沉积在外壳110的表面上，因此外壳110的表面强度增加。铝合金层120的沉积还增加了外壳110和铝合金层120之间的粘附力。因此，随后形成的氧化涂层130、颜料涂层140和密封层150变得更具粘附性，并且可以实现均匀的色调。因此，可以促进由铝合金模铸的外壳的商业化，并且因此可以改善电子装置壳体100的外观。
根据本发明的上面描述显然的是，本发明通过在模铸的铝合金的表面上沉积铝合金层以及使铝合金层经历阳极氧化来提高氧化涂层的粘附强度。
氧化涂层的粘附的提高使得随后形成的颜料着色层和密封层的粘附提高。因此，铝合金层可以被精美地着色，并且外壳的表面可以具有均匀的色调。因此，克服了传统壳体中存在的问题，并且模铸的铝合金的外壳可以被商业化。
由于在外壳的表面上的均匀着色，各种设计可以应用于外壳。
虽然已经参照本发明的实施例具体示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在此进行形式和细节上的各种改变。

Claims (13)

1.一种电子装置壳体(100)，包括：
外壳(110)，由铝合金模铸，外壳(110)包括具有多个孔的第一表面；
铝合金层(120)，形成在外壳(110)的第一表面上，铝合金层(120)具有与外壳(110)的第一表面接触的第二表面，第二表面包括延伸到孔中的多个突出结构；
氧化涂层(130)，形成在铝合金层(120)的表面上；
颜料着色层(140)，利用颜料对包括在氧化涂层(130)中的孔进行着色；
密封层(150)，位于颜料着色层(140)的表面的顶上，
其中，每个突出结构包括由氧化涂层(130)的相应部分填充的中心通道。
2.如权利要求1所述的电子装置壳体(100)，其特征在于，铝合金层(120)为5μm到100μm厚。
3.如权利要求1所述的电子装置壳体(100)，其特征在于，除了主要材料铝(Al)外，铝合金层(120)还包含硅、镁和锰。
4.如权利要求1所述的电子装置壳体(100)，其特征在于，铝合金层(120)通过物理气相沉积形成。
5.如权利要求2所述的电子装置壳体(100)，其特征在于，氧化涂层(130)为5μm到100μm厚。
6.如权利要求1所述的电子装置壳体(100)，其特征在于，在氧化涂层(130)形成在铝合金层(120)上之前，铝合金层(120)的表面被抛光。
7.一种用于制造电子装置壳体(100)的方法，所述方法包括：
模铸铝合金的外壳(110)，外壳(110)的表面包括多个孔；
在模铸的铝合金的所述表面上形成铝合金层(120)，铝合金层(120)包括延伸到孔中的多个突出结构和多个延伸到突出结构中的凹进结构；
通过对铝合金层(120)的表面进行阳极氧化在铝合金层(120)的表面上形成氧化涂层(130)；
利用颜料形成用于对包括在氧化涂层(130)中的孔进行着色的颜料着色层(140)；
在颜料着色层(140)上形成密封层(150)。
8.如权利要求7所述的方法，所述方法还包括：在形成氧化涂层(130)之前对铝合金层(120)的表面进行抛光。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述抛光包括通过电解抛光或化学抛光对铝合金层(120)的表面进行抛光。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，铝合金层(120)为5μm到100μm厚。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，除了主要材料铝(Al)外，铝合金层(120)还包含硅、镁和锰。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，形成铝合金层(120)的步骤包括通过物理气相沉积形成铝合金层(120)。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，氧化涂层(130)为5μm到100μm厚。
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