CN104928749B - 在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层,该形成保护披覆层的方法是在镁或镁合金的基板上先以微弧氧化等方法形成一层结晶状多孔陶瓷的氧化保护层,再以喷涂、浸渍、印刷方法涂布纳米贵金属螯合剂溶液,经干燥形成一纳米贵金属螯合层,藉由具有金属催化活性的纳米贵金属螯合剂的高分子螯合剂与氧化保护层产生键结力,另一端的纳米贵金属提供均匀分散的触媒微点,使以无电电镀方法所形成的第一金属层可以产生均匀致密的金属镀层覆盖在披覆有氧化保护层的基材上,使镁、镁合金的基板大幅提高耐腐蚀能力。
Description
技术领域
本发明为有关于一种在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层,尤其是利用贵金属触媒涂布在镁合金的结晶状多孔陶瓷层表面再经过电镀,形成具有高耐蚀性且具有金属光泽的保护披覆层的方法及其保护披覆层。
背景技术
可携式电子产品为20世纪末至21世纪出的主流电子产品,传统的可携式电子产品在外壳或主要构件采用塑料结构件,但塑料结构件强度已渐渐不能满足设计者的需求;因此以铝合金为主的结构件为目前可携式电子产品的主流,然而,以铝合金为主的结构件有其重量及加工的限制,由于追求轻薄短小是可携式电子产品必然的趋势,镁合金基于轻薄短小及具有结构强度性能优点外,尚具有散热功能、电磁波噪声干扰、重量轻、可环保废弃物回收再利用,目前除了广泛被应用于航空、电子产品及车辆产业外,在其它各产业领域的应用亦正蓬勃发展。
镁合金有许多的不同组成类别与应用,如AM50A或AM60B系列的镁合金的延伸率和抗冲击力大,常用于航空用途与汽车零件用途;AS41B系列的镁合金的抗蠕变性能好也常应用于航空用途;而AZ91D系列的镁合金的强度高且耐腐蚀性好,则使用于电器产品的壳体等。
由于镁的比重为1.8、铝的比重为2.7,因此镁的重量比铝轻;镁的强度约为20~30Kg/mm2,比铝低,加工性、挤压性好,能挤压出复杂的形状,易焊接且低温下不易脆裂,单位重量下强度高,耐冲击性佳;尤其镁合金的比阻尼容量(Damping capacity)约为铝合金的10-25倍、锌合金的1.5倍,具有较高的抗震能力,在受冲击时能吸收较大的能量,因此是制造航空或电子产品的理想材料,更可用于对震动敏感的电子零组件载架、避震器及气动工具等产品。
过去智能型手机的外壳的材料通常使用工程塑料(如聚碳酸酯、聚碳酸酯(Polycarbonate、PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene、ABS))或是金属机壳,但随着智能型手机尺寸越来越大、消费者逐渐追求轻薄的趋势之下,铝合金材料具有金属的强度,而且重量轻、同时抗压性较强,在机械强度、耐磨性上为一时之选。
然而,铝合金材料的抗震及散热性不如镁合金,若镁合金材质应用于智能型手机产品时,其最大优势在于导热性能和机械强度,其硬度是传统塑料机壳的几倍,而且镁合金外壳还可通过表面处理工艺上色为粉蓝色和粉红色,可使产品更美观同时增加价值感,其易上色的特性是工程塑料、碳纤维材料、铝合金材料所无法企及的;再者由于镁合金的散热性远优于塑料材料,能将智能型手机内应用处理芯片在高负荷运作时产生的大量热量及时传导至外界;因此镁合金的手机外壳受到极大的重视。
虽然镁合金有许多用途,但镁合金表面的Mg17Al12与富铝-α(Al-rich-α)相之间,会引起伽凡尼效应,在潮湿空气中容易氧化和腐蚀,因此镁合金制成的零件需要经过很好的表面处理才能使用,镁合金的表面处理为相当重要的问题。
镁合金的表面处理方法主要为:(1)喷漆或烤漆等,藉由高分子塑料漆类在表面形成保护层,避免空气与水份侵蚀镁合金产生腐蚀;(2)化成处理在表面形成化成皮膜,化成皮膜指的是利用化学或电化学处理,使金属表面生成一种含有该金属成份的皮膜层,现有的技术如中国台湾专利TWI352747、TW538138等揭露的磷酸系化成处理;日本专利JP2004091826、EPO专利EP1657326揭露的铬酸系化成处理;日本专利JP11100631、中国台湾专利TW499503揭露的锰酸系化成处理;中国台湾专利TW555888、TW541354揭露的有机酸系化成处理;(3)表面钝化处理,如中国台湾专利TW I262219,使用氢氟酸(HF)、硫酸(H2SO4)、碳酸钙(CaCO3),使镁合金表面钝化延缓腐蚀;属于表面的沉积物质的方法,尚有(4)化学沉积金属盐,如中国专利CN200610030749.6、中国台湾专利公开号TW201212783、中国台湾专利TWI388693等;(5)使用热扩散形成金属沉积,如中国台湾专利公开号TW201041670、TWI388676;(6)使用金属氧化物以含浸的方法,如中国台湾专利TWI372733。或(7)直接在镁合金上以电化学方法电镀一层金属,如中国台湾专利TWI327178揭露的镀钛、TW200821409揭露的镀钛锆,中国台湾专利公开号TW201006958、TW2007734680、TW200923127、中国专利CN21010199946.7揭露的镀镍,中国专利CN200610070858.0揭露的镀镍硼(Ni B);由于单独电镀层仍不能阻绝底材美合金的腐蚀,另有各种多层的电镀技术被揭露,企图使用多层的金数加以覆盖,如中国台湾专利TWI413483揭露的在镁锡合金上分别镀锡、铬、铬锡合金及氮氧化铬(CrNO),中国台湾专利公开号TW201221666揭露的在镁锡合金上分别镀锡、镁锡、镁及氮化镁(Mg-N),中国专利CN200810303204.7揭露的在镁合金上分别镀镍、第二层镍、铜、镍、铬,中国专利CN200410018471.1与CN200610047691.6揭露的在镁合金上分别镀镍、锌、镍(或锌),中国专利CN200910190902.5揭露的在镁合金上分别镀镍磷(Ni P)及碳化硅(SiC)等;这些单独在镁合金上电镀的方法,其主要原理来自于披覆单层或多层的金属与非金属,利用致密的披覆或牺牲金属,以达到保护镁合金的目的,但不能有效的减少镀层间的腐蚀与镁合金的伽凡尼腐蚀。
此外,镁合金的表面处理方法另有(8)形成氧化物方法,是在镁合金表面以电化学或物理方法形成氧化物保护层,如中国台湾专利TWI266814、TWI297041、TWI 342901揭露的阳极处理,中国专利CN201010152002.4使用等离子阳极氧化形成先形成结晶状多孔陶瓷层再披覆有机涂层封孔、化学镀、镀镍,中国台湾专利TW201229270揭露使用等离子阳极氧化形成铬金属与钛金属氧化层。
在另一个主要的镁合金表面处理方法为:(9)微弧氧化(Micro-Arc Oxidation,MAO)方法,微弧氧化技术是80年代新发展技术,可在金属表面形成结晶状多孔陶瓷层,如台湾专利公开号TW201337037、美国专利US6808613、US20090041988、欧洲专利EP1774067A1、EP1657326A1、日本专利JP2011106024等均揭露此技术;或使用其它物质的共沉积,如中国专利CN200710078090.6揭露使用铁氟龙(FTFE)共沉积、中国专利CN201310081950.7加入纳米石墨共沉积;为进一步在微弧氧化处理后进行后处理,如中国专利CN201010244631.X揭露使用凝胶(So-gel)再经热处理,或使用高分子进行封孔处理,如中国台湾专利公开号TW201009122使用硅酸乙酯的溶胶体为封孔剂、中国专利CN201310259512.5使用聚苯乙烯和马来酸酐接枝聚苯乙烯的四氢呋喃溶液为封孔剂、中国台湾专利公开号TW201009123使用有机硅树脂为封孔剂、中国专利CN201210010977.2使用硅烷化处理等。然而,微弧氧化后的镁合金表面没有光泽性,欠缺美观性为其不足之处,而且若没有其它保护则耐候性仍不佳。
因此,在经过微弧氧化后的镁合金表面施以电镀的方法,如中国专利CN200710031650.2、CN201210240758.3、CN200710143623.4、WIPO专利WO/2006/007972A1、美国专利公开号US20140011046、US20120251839揭露在MAO后电镀一层镍,或如中国专利CN200610054441.5、CN201110288946.9、美国专利US20100040795分别揭露先在MAO后以凝胶、无钯活化剂、聚酯-异丁烯酸单体(polyester methacrylate monomer)封孔后再电镀一层镍等;如图1,图1为现有的镁合金机壳的表面处理示意图,在图中,机壳(housing)90的表面处理是在金属或镁合金的金属基板(metallic base substrate)92上,先用微弧氧化方法形成微弧氧化层(micro-arc oxide layer)94,于微弧氧化层94表面再披覆外保护膜(protection outer film)96,外保护膜96为5μm到10μm厚的覆盖层(coating layer)962与金属层(metallic layer)964所构成,即利用雷射或其它切割的方式,去除部分的覆盖层962而在微弧氧化层94表面施以无电电镀形成1μm到40μm厚的铜金属层(copper layer)9642或更进一步在铜金属层9642上形成0.1μm到30μm厚的铬金属层(chromium layer)9644,由铜金属层9642与铬金属层9644构成金属层964。
如图1或前述的这些揭露的技术可使微弧氧化后的镁合金表面(或一部分)披覆上金属层,使镁合金表面(或一部分)具有金属特性,例如镀铬的光泽性,或进一步经过封孔后再电镀,使有较佳的防腐蚀性。经过微弧氧化后的镁合金表面(或再经封孔后处理的表面)已有很好的防腐蚀能力,但经过电镀溶液的浸泡施以电镀时,电镀溶液的酸、碱及各种离子会渗透入微弧氧化层,逐渐因镁合金的电位差,形成很高的腐蚀趋动力,在含有腐蚀因子的环境中,反而造成经过微弧氧化后的镁合金防腐蚀性大量降低,此是需要迫切解决的课题。
发明内容
有鉴于上述现有技艺的问题,本发明主要目的之一为提出一种在镁合金表面形成保护披覆层的方法,其包含下列步骤:
S1:提供一基板,基板为镁、镁铝合金、镁锂合金或镁铝锌合金材质,或者镁、镁铝合金、镁锂合金或镁铝锌合金所组成的基板,通常是使用压铸或模造等不限定的方法制成包含此基板的毛胚,再由毛胚经过加工后制成工件所需的尺寸的基板;
S2:在此基板上先形成一氧化保护层,该氧化保护层是由结晶状多孔陶瓷所构成;该结晶状多孔陶瓷的氧化保护层,对于不限制的方式可使用阳极处理方法、微弧氧化方法(又可称为等离子阳极氧化方法)或电浆处理方法之一所形成,其成份可为:(1)氧化镁、氢氧化镁、氧化铝、与氢氧化铝之一或其组合,(2)磷酸铝、磷酸镁、磷酸钙之一或其组合,(3)硼酸铝、硼酸镁之一或其组合,(4)硅酸铝、硅酸镁之一或其组合,(5)铝酸镁、钨酸镁、钒酸镁、偏钒酸镁、硫酸镁之一或其组合。
更进一步,可在步骤S2后,增加一个步骤:
S21:在该氧化保护层进一步披覆一表面改质层,该表面改质层涂布一高分子硅烷聚合物(silane polymer),该高分子硅烷聚合物为具有硅烷基的高分子与可选用的单体所聚合而成,该高分子硅烷聚合物具有高分子硅烷基(silane)可以和无机物质的表面形成稳定的共价键。对于不限制的,该高分子硅烷聚合物可选自于3-氨丙基三乙氧基硅烷((3-Aminopropyl)triethoxysilane、APTES)、乙烯基三甲氧基硅烷(vinyltrimethoxysilane、VTMS)、3-氨丙基三甲氧基硅烷(3-Aminopropyltrimethoxysilane、APTMS)、4-氨丁基三乙氧基硅烷(4-Aminobutyltrirthoxysilane、ABTS)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(N-(2-Aminorthyl)-3-aminopropylmethyldi-methoxysilane、NAAPMDMS)、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(3-Aminopropylmethyldiethoxysilane、APMDES)、3-氨基丙基二异丙基乙氧基硅烷(3-Aminopropyldiisopropylethoxysilane、APDIPES)、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(3-(Methacryloyloxy)propyltrimethoxysilane、MPS)其一或其组合的溶液,经干燥形成此表面改质层,表面改质层的高分子硅烷聚合物可与氧化保护层的表面产生键结力,并使表面改质层的高分子硅烷聚合物可以与后续步骤的纳米贵金属螯合剂也产生键结力,经由表面改质层的高分子硅烷聚合物可使纳米贵金属螯合层产生优良的附着力。
S3:在氧化保护层上(或在披覆表面改质层的氧化保护层上)再披覆一纳米贵金属螯合层,该纳米贵金属螯合层是由一纳米贵金属螯合剂溶液以喷涂、浸渍、印刷后,利用烘箱或吹干或自然干燥等方式,在氧化保护层上形成纳米贵金属螯合层;
其中,纳米贵金属螯合剂溶液为纳米贵金属螯合剂的水溶液或分散于溶剂中的溶液;纳米贵金属螯合剂为金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)或钌(Ru)之贵金属粒子附着于一高分子螯合剂所构成,该纳米贵金属螯合剂具有金属催化活性;利用具有催化活性的贵金属粒子可结合后续步骤的金属电镀层,使金属电镀层可以藉由纳米贵金属螯合剂与披覆有氧化保护层的基材(或披覆有表面改质层的氧化保护层的基材)产生良好的覆盖。
其中该纳米贵金属螯合剂的高分子螯合剂系为具有温度变性特性,温度变性特性为在设定的纳米贵金属螯合剂溶液温度区间为亲水性,当温度高于或低于该纳米贵金属螯合剂溶液温度区间时,高分子螯合剂转变为疏水性。
对于较佳的应用,其中纳米贵金属螯合剂的高分子螯合剂可为下列之一或其组合:A(高分子单体(P)与N-异丙基丙烯酰胺单体的共聚物(Poly(P-Co-NIPAAmb)))、B(高分子单体(P)与羟丙基纤维素的共聚物(Poly(P-hydroxypropylcellulose)))、C(高分子单体(P)与聚乙烯基己内酰胺的共聚物(Poly(P-poly(vinylcaprolactame)))、D(高分子单体(P)与聚乙烯基甲醚的共聚物(Poly(P-poly(vinyl methyl ether))),但不限制仅为前述的高分子螯合剂,其它高分子共聚物也可以轻易的转换使用;其中高分子单体(P)可选用下列的单体分子,如苯乙烯(P1)(Styrene)、丙烯酸(P2)(Acrylic acid)、甲基丙烯酸(P3)(Methacrylic acid)、丙烯酸甲酯(P4)(Methyl acrylate)或甲基丙烯酸甲酯(P5)(Methylmethacrylate)单体、乙烯(P6)(Ethylene)单体、丙烯(P7)(Propylene)单体、氯乙烯(P8)(Vinyl chloride)单体之一或其组合。
S4:在该纳米贵金属螯合层上形成一第一金属层,该第一金属层以无电电镀方法所形成的镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、钯金属层、金金属层,或者以无电电镀方法形成二层或二层以上的多层的镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、钯金属层、金金属层的组合。
由此,藉由此方法步骤,可在基板上形成了具有第一金属层特性的表面,使基板可以呈现出良好附着力、耐蚀能力、光泽性的金属特性。
又更进一步,可在步骤S4后,增加一个步骤:
S6:于该第一金属层上以喷涂、浸渍或印刷之一或组合的方法,形成涂料层,该涂料层选自于有机高分子涂料、无机硅涂料、有机与无机复合涂料、防指纹涂料之一或其组合;藉由披覆的涂料层,可进一步使披覆有第一金属层的镁合金基板,更具有涂料层的特性,如防蚀性、色彩性、美观性与防指纹的功能。
防指纹涂料选自于氟化镁铝氧(MgAlOxFy)、氟硅氧烷、氟化碳氮(CXN(1-X)FY)、氟化非晶二氧化硅(SiOXFY)、氟化非晶氧化铝(AlOxFy)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、氯氟苯脲(cloflucarban)、金属氮氧化物(MeON)或商品ECC-4000、UM-6211之一或其组合所构成的涂料;其中X、Y为数字;其中,金属氮氧化物的金属Me为钛、铝、硅、铬及锆其中一种或其组合。
再进一步,可在步骤S4后,增加一个步骤:
S5:在第一金属层上再以无电电镀方法、电镀方法或蒸镀方法,形成第二金属层,第二金属层为镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、金金属层、铹金属层、金属化陶瓷层之一或其相互组成的多层;其中,金属化陶瓷层由金属与非金属共构形成非晶相的共构物堆积所形成,其中,金属可为钼、铬、钒、镍之一或其组合,非金属可为氮、氧或碳之一或其组合。
前述电镀方法可使用电化学的无电电镀方法、电镀方法或蒸镀方法以形成第二金属层;其中,蒸镀方法为采用电浆辅助化学沉积法、气相沉积法(CVD)、高能量微弧技术、高温碳化、低温碳化、物理气相沉积(PVD)、粉浴等方法以形成第二金属层。藉此,进一步使披覆第二金属层的镁合金基板可以呈现出良好附着力、耐蚀能力、光泽性的金属特性。
该第二金属层是以无电电镀方法、电镀方法或蒸镀方法所形成的镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、金金属层、铹金属层、金属化陶瓷层之一或其相互组成的多层。
又可在步骤S5后,增加一个步骤:
S6:于该第二金属层上以喷涂、浸渍或印刷之一或组合的方法,形成涂料层,该涂料层选自于有机高分子涂料、无机硅涂料、有机与无机复合涂料、防指纹涂料之一或其组合;藉由披覆的涂料层,可进一步使披覆有第二金属层的镁合金基板,更具有涂料层的特性,如防蚀性、色彩性、美观性与防指纹的功能。
前述的防指纹涂料可为氟化镁铝氧(MgAlOxFy)、氟硅氧烷、氟化碳氮(CXN(1-X)FY)、氟化非晶二氧化硅(SiOXFY)、氟化非晶氧化铝(AlOxFy)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、氯氟苯脲(cloflucarban)、金属氮氧化物(MeON)或商品ECC-4000、UM-6211之一或其组合所构成的涂料;其中X、Y为数字;其中,金属氮氧化物的金属Me为钛、铝、硅、铬及锆其中一种或其组合。
本发明另一主要目的之一为提出一种保护披覆层,该保护披覆层披覆在镁、镁铝合金、镁锂合金或镁铝锌合金之一或其组合的基板上,该保护披覆层由底部至表面依序包含:氧化保护层、一面改质层、纳米贵金属螯合层及第一金属层;
其中,氧化保护层由结晶状多孔陶瓷所构成,由阳极处理方法、微弧氧化方法或电浆处理方法之一所形成,其成份较佳的由下列群组之一或其组合所组成:(1)氧化镁、氢氧化镁、氧化铝、与氢氧化铝之一或其组合,(2)磷酸铝、磷酸镁、磷酸钙之一或其组合,(3)硼酸铝、硼酸镁之一或其组合,(4)硅酸铝、硅酸镁之一或其组合,(5)铝酸镁、钨酸镁、钒酸镁、偏钒酸镁、硫酸镁之一或其组合。
其中,该表面改质层由一高分子硅烷聚合物所形成;该表面改质层涂布一高分子硅烷聚合物,该高分子硅烷聚合物为具有硅烷基的高分子与可选用的单体所聚合而成,较佳的选自于APTES(3-Aminopropyl)triethoxysilane)、VTMS(vinyltrimethoxysilane)、APTMS(3-Aminopropyltrimethoxysilane)、ABTS(4-Aminobutyltrirthoxysilane)、NAAPMDMS(N-(2-Aminorthyl)-3-aminopropylmethyldi-methoxysilane)、APMDES(3-Aminopropylmethyldiethoxysilane)、APDIPES(3-Aminopropyldiisopropylethoxysilane)、MPS(3-(Methacryloyloxy)propyltrimethoxysilane)其一或其组合的溶液。
其中,该纳米贵金属螯合层由纳米贵金属螯合剂所形成,该纳米贵金属螯合剂为金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)或钌(Ru)的贵金属粒子附着于一高分子螯合剂所构成;该纳米贵金属螯合剂的该高分子螯合剂为具有温度变性特性;其中,温度变性特性为在设定的该纳米贵金属螯合剂溶液温度区间为亲水性,当温度高于或低于该纳米贵金属螯合剂溶液温度区间时,该高分子螯合剂转变为疏水性。
较佳的,该纳米贵金属螯合剂的该高分子螯合剂选用:A(高分子单体(P)与N-异丙基丙烯酰胺单体的共聚物(Poly(P-Co-NIPAAmb)))、B(高分子单体(P)与羟丙基纤维素的共聚物(Poly(P-hydroxypropylcel lulose)))、C(高分子单体(P)与聚乙烯基己内酰胺的共聚物(Poly(P-poly(vinylcaprolactame)))、D(高分子单体(P)与聚乙烯基甲醚的共聚物(Poly(P-poly(vinyl methyl ether)))之一或其组合;其中高分子单体(P)可选用下列的单体分子,如苯乙烯(P1)(Styrene)、丙烯酸(P2)(Acrylic acid)、甲基丙烯酸(P3)(Methacrylic acid)、丙烯酸甲酯(P4)(Methyl acrylate)或甲基丙烯酸甲酯(P5)(Methylmethacrylate)单体、乙烯(P6)(Ethylene)单体、丙烯(P7)(Propylene)单体、氯乙烯(P8)(Vinyl chloride)单体之一或其组合。
其中,该第一金属层是以无电电镀所形成的镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、钯金属层、金金属层之一或其相互组成的多层。
更进一步,对于不同应用,对于非限制性地,可在第一金属层进一步涂布涂料层,该涂料层披覆于该第一金属层上全部或依据设计需求披覆于该第一金属层一部分,例如形成设计的图案;该涂料层选自于有机高分子涂料、无机硅涂料、有机与无机复合涂料、防指纹涂料之一或其组合;其中,防指纹涂料选自于氟化镁铝氧(MgAlOxFy)、氟硅氧烷、氟化碳氮(CXN(1-X)FY)、氟化非晶二氧化硅(SiOXFY)、氟化非晶氧化铝(AlOxFy)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、氯氟苯脲(cloflucarban)、金属氮氧化物(MeON)或商品ECC-4000、UM-6211之一或其组合所构成的涂料;其中X、Y为数字;其中,金属氮氧化物的金属Me为钛、铝、硅、铬及锆其中一种或其组合。
又更进一步,对于不同应用,对于非限制性地,可在第一金属层披覆第二金属层,该第二金属层披覆于该第一金属层上全部或一部分;该第二金属层以无电电镀方法、电镀方法或蒸镀方法所形成的镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、金金属层、铹金属层、金属化陶瓷层之一或其相互组成的多层;其中,金属化陶瓷层由金属与非金属共构形成非晶相的共构物堆积所形成,其中,金属为钼、铬、钒、镍之一或其组合,非金属为氮、氧或碳之一或其组合。
同样的,对于不同应用,对于非限制性地,可在第二金属层进一步涂布涂料层,该涂料层披覆于该第一金属层上全部或依据设计需求披覆于该第一金属层一部分,例如形成设计的图案;该涂料层选自于有机高分子涂料、无机硅涂料、有机与无机复合涂料、防指纹涂料之一或其组合;其中,防指纹涂料选自于氟化镁铝氧(MgAlOxFy)、氟硅氧烷、氟化碳氮(CXN(1-X)FY)、氟化非晶二氧化硅(SiOXFY)、氟化非晶氧化铝(AlOxFy)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、氯氟苯脲(cloflucarban)、金属氮氧化物(MeON)或商品ECC-4000、UM-6211之一或其组合所构成的涂料;其中X、Y为数字;其中,金属氮氧化物的金属Me为钛、铝、硅、铬及锆其中一种或其组合。
承上所述,依本发明的一种在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层,其可具有一或多个下述优点:
(1)本发明在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层,采用在镁合金的基材表面经由如阳极处理方法、微弧氧化方法或电浆处理方法等形成的结晶状多孔陶瓷的氧化保护层上,再以浸渍、喷涂、刷涂、印制等方法披覆上纳米贵金属螯合剂,由于纳米贵金属螯合剂为附着有催化性金属粒子的温度敏感聚合物,催化性金属粒子为金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)或钌(Ru)等;本发明使用的纳米贵金属螯合剂具有金属态且纳米化的贵金属,具有很好的触媒活性,可以将披覆在上面的第一金属层的金属产生极佳的结合,使第一金属层更为均匀与致密,减少受外界水气、氧气、离子等腐蚀因子因腐蚀而穿过第一金属层造成镁合金基材的快速腐蚀。
(2)本发明在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层,采用在镁合金的基材表面经由如阳极处理方法、微弧氧化方法或电浆处理方法等形成的结晶状多孔陶瓷的氧化保护层上,再以浸渍、喷涂、刷涂、印制等方法披覆上很薄的高分子硅烷聚合物,藉由高分子硅烷聚合物与氧化保护层的表面产生化学键结后形成的基材表面改质层,如此可利用化学键的结合力将表面改质层与基材的氧化保护层抓紧形成较佳的附着力,更藉由高分子硅烷聚合物可使喷涂在表面改质层的纳米贵金属螯合剂相结合,使纳米贵金属螯合剂分布均匀,所形成的纳米贵金属螯合层可以提供更佳的触媒活性。
(3)本发明在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层,采用纳米贵金属螯合剂形成的纳米贵金属螯合层,由于纳米贵金属螯合剂使用的高分子螯合剂为具有温度变性特性,在所设定的温度区间为亲水性,可使高分子硅烷聚合物与喷涂在表面改质层的纳米贵金属螯合剂相结合良好,但当进行无电电镀时,如无电电镀镍金属,无电电镀液的温度高于亲水性的温度区间,如无电电镀镍金属的无电电镀液操作温度为80℃,此时高分子螯合剂转变为疏水性,使纳米贵金属螯合剂形成的纳米贵金属螯合层不会被无电电镀液所破坏,而形成在纳米贵金属螯合层的第一金属层良好的致密性与更佳的附着性;藉此所形成的第一金属层除提供具有金属光泽的表面外,更可以提供更佳的耐蚀性,例如可以通过ASTM B117的盐雾试验24小时不生锈的规范要求,更可达到通过72小时以上的不生锈的耐候性商规规格,符合工业产品使用。
(4)例如,对于很多实用需求,如需要更为光亮的金属色泽的外观、金色闪耀的外观、极佳的耐腐蚀能力、更佳的导电导热效果等,本发明在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层,在形成第一金属层后,可进一步使用电镀方法或蒸镀方法,在第一金属层上形成第二金属层的镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、金金属层、铹金属层、金属化陶瓷层等,也可形成多层的第二金属层;例如,需要金色高贵的色泽,可以电镀银金属或金金属;对于需要高度耐腐蚀可以无电镀、电镀或蒸镀一层金属化陶瓷,金属化陶瓷是由金属与非金属共构形成非晶相的共构物堆积所形成,具有极佳的导电与耐腐蚀特性;对于需要传导热的需求,可以披覆镍金属、铜金属、银金属、锡金属、金金属、金属化陶瓷等。
(5)本发明在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层,由于第一金属层或甚至第二金属层已有良好的致密性、防蚀性与功能性,依据外观需求、防蚀功能需求、防指纹需求、不导电性需求等,可在第一金属层或第二金属层上披覆涂料形成涂料层,藉由有机高分子涂料、无机硅涂料、防指纹涂料等可以达到前述的需求。
(6)本发明在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层,若在第二金属层披覆时,采取图案化的部分披覆,可以使第二金属层具有图案化的功能,可在镁合金的基材上形成电路线路、金属光泽的商标、字样、图形等,可扩大镁合金在通讯基地台、LED散热装置、汽机车的方向盘、装饰件或轮毂、医疗器材、电子产品外壳、手机产品的外壳与内构件等的应用。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,然而所附图式仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制者。
图式简单说明
图1为现有的镁合金机壳的表面处理示意图;
图2为本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法步骤图;
图3为本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法的示意图;
图4为本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层第一组实施例示意图;
图5为本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层第二组实施例示意图;
图6为本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层第三组实施例示意图;
图7为本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层第四组实施例示意图;
图8为本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层第六组实施例示意图;
图9为本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层第七组实施例示意图;以及
图10为本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法及其保护披覆层第八组实施例示意图;
图11为本发明的第一组实施例的氧化保护层的衰减全反射(ATR)图;
图12A为本发明的第一组实施例的披覆表面改质层与纳米贵金属螯合层的基板的照片;
图12B为本发明的第一组实施例的披覆表面改质层与纳米贵金属螯合层的基板的截面照片;
图13A为本发明的第一组实施例的披覆第一金属层的基板的照片;
图13B为本发明的第一组实施例的披覆第一金属层的基板的截面照片;以及
图14为本发明的第一组实施例的披覆第一金属层的基板的X光光电子能谱仪(XPS)图。
附图标记说明:1:基板;2:保护披覆层;21:氧化保护层;211:微弧氧化设备;22:表面改质层;221:高分子硅烷聚合物;23:纳米贵金属螯合层;231:纳米贵金属螯合剂;24:第一金属层;241:化学电镀槽;25:第二金属层;251:电镀槽;26:涂料层;261:喷漆设备;3:行动电话;31:外壳;32:内构件;321:导电接点;4:服务器架;41:机架板;5:计算机;51:壳体;511:图样;6:相机;61:机身;7:线路板;71:导电线路;8:LED散热鳍片;90:机壳;92:金属基板;94:微弧氧化层;96:外保护膜;962:覆盖层;964:金属层;9642:铜金属层;9644:铬金属层。
实施方式
经由许多学者及本发明人的研究发现,镁合金是由镁金属添加不同的金属元素形成的镁合金,加入的金属元素形成结构的第二相,此对镁合金腐蚀有很大的影响。前述的,虽然镁合金表面的Mg17Al12在含有氯离子的环境下是惰性的,但镁合金表面的Mg17Al12与富铝-α(Al-rich-α)相之间,会引起伽凡尼效应,在潮湿空气中容易氧化和腐蚀;在Mg17Al12与富铝-α(Al-rich-α)相之间因两者的电溶压(Electrolytic Solutional tension)不同,造成伽凡尼电位(Galvanic Potential,或是称为电解电位)差形成电池效应而产生腐蚀电流,这种电池效应的结果,因电流的通过(从阳极流向阴极),使较高电位金属发生阳极消溶腐蚀。当电位差愈大,产生的电流愈强,腐蚀损耗率就愈大。尤其,在具有离子的环境中(如接触到水气)腐蚀电流就会移动传递而加速腐蚀。
在现有技术上,镁合金可用阳极处理方法、微弧氧化方法或电浆处理方法在表面形成结晶状多孔陶瓷的镁的氧化合物、磷酸化合物、硼酸化合物或硅酸化合物等,这些镁合金的化合物在镁合金的表面形成的保护层本就具有相当的耐腐蚀性,用于涂料层的打底为现有的做法。然而,这些镁的氧化合物、磷酸化合物、硼酸化合物或硅酸化合物的陶瓷结构欠缺平整性、金属色泽与光泽性,除丧失外观外,也欠缺导热、导电或金属的质感。在另一些现有的技术结合应用,例如在这些镁的氧化合物、磷酸化合物、硼酸化合物或硅酸化合物的表面进行金属化的电镀或无电电镀,虽为可选择的表面处理方法,然而,当镁的氧化合物、磷酸化合物、硼酸化合物或硅酸化合物的表面一但接触到电镀溶液的酸、碱、阴离子或阳离子时,这些酸、碱、阴离子或阳离子会被包覆在电镀金属层与结晶状多孔陶瓷层之间,一但有外界腐蚀因子渗透进入,就会产生加速镁合金的腐蚀,致使原可以承受96小时或更高时数的盐雾试验的结晶状多孔陶瓷层,一但披覆上电镀金属后将快速降低至只能承受4-12小时的盐雾试验。
另外一个重要的腐蚀机制来自于电镀金属与镁合金基材之间的腐蚀电位差,虽然电镀金属与镁合金基材之间以镁的氧化合物、磷酸化合物、硼酸化合物或硅酸化合物结晶状多孔陶瓷层相间隔,但镁合金受腐蚀电位差的影响,镁合金的电子会快速流动造成快速腐蚀,致原可以承受96小时或更高时数的盐雾试验的结晶状多孔陶瓷层,一但披覆上电镀金属后将快速降低至只能承受4-12小时的盐雾试验。
对于如何减低镁合金伽凡尼腐蚀、阻绝镁合金与外界的水气、氧气与离子接触而产生的反应腐蚀及使电镀金属结合性优良,使披覆上电镀金属的结晶状多孔陶瓷层可以提升至工业上盐雾试验24小时以上甚至高达72小时以上需求,为本发明的动机之一。
请参见图2及3,图2为本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的之方法的方法步骤流程图、图3为本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法的示意图:
对于镁、镁铝合金、镁锂合金或镁铝锌合金材质的工件,通常为使用压铸或模造等方法制成毛胚,再由毛胚经过加工后制成工件所需的尺寸的基板1,此基板1常见于电子产品、汽机车零组件、光学产品等;在基板1的保护披覆层2可使用下列方法形成:
在此基板1上先使用阳极处理方法、微弧氧化方法或电浆处理方法形成一层氧化保护层21,在后续的实施例则使用微弧氧化方法利用微弧氧化设备211形成氧化保护层21,对于其它的阳极处理方法、电浆处理方法或等离子阳极氧化方法亦为相类似,不为所限;在不同的微弧氧化溶液,可形成不同成份的:(1)氧化镁、氢氧化镁、氧化铝、与氢氧化铝,(2)磷酸铝、磷酸镁、磷酸钙,(3)硼酸铝、硼酸镁,(4)硅酸铝、硅酸镁,(5)铝酸镁、钨酸镁、钒酸镁、偏钒酸镁、硫酸镁之一或其组合的氧化保护层21。
若采用阳极处理方法,将基板1放入电解液中,以基板1为阳极、以钛合金或铅板为阴极,使用整流器通以电流密度3至10A/dm2的电流处理5-120分钟(视膜厚的需求),其中,电解液通常采用碱性溶液,为氢氧化物、磷酸三钠、偏硅酸钠、草酸或其盐类、脂酸或其盐类等,可在基板1形成致密更微细孔洞的氧化镁与硅酸镁形成的结晶状多孔陶瓷层。
若采用微弧氧化方法,包括如下步骤:将基板1入碱性脱脂剂(或有机溶剂)进行脱脂处理约10分钟,用以清除基板1上的油脂及其它附着物,基板1脱脂处理后水洗,复将水洗后的基板1置入微弧氧化设备211的电解溶液中进行微弧氧化处理;电解溶液可为草酸盐(氢氧化物)溶液系统的溶液、磷酸盐系统的溶液、硼酸盐系统的溶液、硅酸盐系统的溶液、铝酸盐系统的溶液之一或这些的混合,电解溶液中可含有添加剂,如钨酸盐、钒酸盐、偏钒酸铵盐、硫酸盐、氟化钠盐、钴盐、有机醇类或酯类的润湿剂等。
微弧氧化处理时以基板1为阳极,钛合金、不锈钢或铅板阴极,以正负双向脉冲电压对基板1产生交换电场,通常正负双向脉冲电压为+400V-+600V、-30V--200V,微弧氧化处理之时间为30-120分钟(视厚度需求调整)。在电场中,基板1会溶出镁或镁与铝等,因电解溶液盐类的转换与堆积,可在基板1形成这些镁与铝与盐类的结晶状多孔陶瓷层,如氧化镁、氢氧化镁、氧化铝、氢氧化铝、磷酸铝、磷酸镁、磷酸钙、硼酸铝、硼酸镁、硅酸铝、硅酸镁、铝酸镁、钨酸镁、钒酸镁、偏钒酸镁、硫酸镁等。
接着在氧化保护层21上以喷涂、浸渍、印刷等不限制的方法,在全部表面或一部分的表面喷涂(或涂布、印刷、浸渍等)纳米贵金属螯合剂231的溶液(水溶液或溶剂溶液),若对于全面或特定较大面积的部位,可以使用喷涂或浸渍使全面或设定较大面积的部位披覆有纳米贵金属螯合剂231的溶液;若为设定的图案或细小的局部,可使用盖印方式、喷印方式、喷墨方式以及刷印方式等不限制的印刷方式,将特定的图案或细小的局部披覆有纳米贵金属螯合剂231;再利用烘箱或吹干或自然干燥等方式,在氧化保护层21上形成纳米贵金属螯合层23。
前述在氧化保护层21所印刷的图案或细小的局部,可为商标图案、美化图案、符号图案、文字图案或电路图案等,印刷的方式可以采用制版印刷机进行印刷、移印机进行盖印、胶印机进行注胶或喷印机进行喷墨印刷等方式不为所限,其目的为利用纳米贵金属螯合剂231的溶液转印于氧化保护层21表面;在后续图式或实施例是以喷印机进行喷墨印刷说明,但不以此为限制。
纳米贵金属螯合剂231的溶液为纳米贵金属螯合剂的水溶液或分散于溶剂中的溶液;纳米贵金属螯合剂231为金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)或钌(Ru)的贵金属粒子附着于一高分子螯合剂所构成,纳米贵金属螯合剂231的一端为高分子螯合剂,可在氧化保护层21上覆盖良好并附着在氧化保护层21上,该纳米贵金属螯合剂231的另一端为金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)或钌(Ru)的贵金属粒子,利用具有催化活性的贵金属粒子可结合后续步骤的金属电镀层,使金属电镀层可以藉由纳米贵金属螯合剂231与披覆有氧化保护层21的基材1产生良好的覆盖。
纳米贵金属螯合剂231的高分子螯合剂经本发明人长期研究,较佳的可为下列之一或其组合:A(高分子单体(P)与N-异丙基丙烯酰胺单体的共聚物(Poly(P-Co-NIPAAmb)))、B(高分子单体(P)与羟丙基纤维素的共聚物(Poly(P-hydroxypropylcellulose)))、C(高分子单体(P)与聚乙烯基己内酰胺的共聚物(Poly(P-poly(vinylcaprolactame)))、D(高分子单体(P)与聚乙烯基甲醚的共聚物(Poly(P-poly(vinyl methyl ether))),但不限制仅为前述的高分子螯合剂,其它高分子共聚物也可以轻易的转换使用;其中高分子单体(P)可选用下列的单体分子,如苯乙烯(P1)(Styrene)、丙烯酸(P2)(Acrylic acid)、甲基丙烯酸(P3)(Methacrylic acid)、丙烯酸甲酯(P4)(Methylacrylate)或甲基丙烯酸甲酯(P5)(Methyl methacrylate)单体、乙烯(P6)(Ethylene)单体、丙烯(P7)(Propylene)单体、氯乙烯(P8)(Vinyl chloride)单体,但不限制仅为前述的高分子单体,其它高分子单体也可以轻易的转换使用。
对于其它的纳米贵金属螯合剂231,贵金属可选用具有催化活性的金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)、铂(Pt)或钌(Ru),若贵金属选用金属钯、高分子单体(P)选用苯乙烯(P1)(Styrene)单体,则纳米贵金属螯合剂231为利用钯(Pd)附着在高分子螯合剂可形成如:Pd-Poly(Styrene-Co-NIPAAmb)、Pd-Poly(Styrene-hydroxypropylcellulose)、Pd-Poly(Styrene-Poly(vinylcaprolactame))、Pd-Poly(Styrene-Poly(vinyl methyl ether))。
对于附着有纳米贵金属钯的苯乙烯单体与N-异丙基丙烯酰胺单体的共聚物(Pd-Poly(Styrene-Co-NIPAAmb)),(Pd-Poly(Styrene-Co-NIPAAmb))的制备与特性可参见”Wen-Ding Chen et.al.,The preparation of thermo-responsive palladium catalystwith high activity for electroless nickel deposition,Surface and CoatingTechnology 204(2010)P.2130-2135”与中国台湾专利I324616,羟丙基纤维素(hydroxypropylcellulose)的制备与特性可参见"A.Kagemoto,Y.Baba,Kobunshi Kagaku,1971,Volume 28,p784.";聚乙烯基己内酰胺(Poly(vinylcaprolactame))的制备与特性可参见"Y.Maeda,T.Nakamura,I.Ikeda,Hydration and Phase Behavior of Poly(N-vinylcaprolactam)and Poly(N-vinylpyrrolidone)in Water,Macromolecules,2002,Volume 35,pp 217-222.";聚乙烯基甲醚(Poly(vinyl methyl ether))的制备与特性可参见"H.G.Schild,D.A.Tirrell,Microcalorimetric Detection of Lower CriticalSolution Temperatures in Aqueous Polymer Solutions,Journal of PhysicalChemistry,1990,Volume 94,pp 4352-4356."。
前述的纳米贵金属螯合剂231的高分子螯合剂为具有温度变性特性,温度变性特性为在设定的纳米贵金属螯合剂231温度区间为亲水性,当温度高于或低于该纳米贵金属螯合剂231温度区间时,高分子螯合剂转变为疏水性;以Pd-Poly(Styrene-Co-NIPAAmb)的纳米贵金属螯合剂231为说明,Pd-Poly(Styrene-Co-NIPAAmb)在常温为亲水性,在33℃以上渐渐转变为疏水性。当纳米贵金属螯合剂231喷涂在氧化保护层21上,纳米贵金属螯合剂231可与氧化保护层21相结合,但当进行无电电镀镍金属时,无电电镀镍金属的无电电镀液操作温度为80℃,此时高分子螯合剂转变为疏水性,使纳米贵金属螯合剂231形成的纳米贵金属螯合层23不会被无电电镀液所破坏,而使第一金属层24有良好的致密性与更佳的附着性;藉此所形成的第一金属层24除提供具有金属光泽的表面外,更可以提供更佳的耐蚀性,符合工业产品使用。
将涂布有纳米贵金属螯合剂231的氧化保护层21的镁合金基材1,放入化学电镀槽241的无电电镀电镀处理溶液中,以无电电镀方法形成第一金属层24,第一金属层24可为镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、钯金属层、金金属层等,或者可以无电电镀方法先形成前述的金属层,再利用无电电镀方法、电镀方法或蒸镀方法其一或其组合形成第二层或二层以上的多层的镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、钯金属层、金金属层。在后续实施例中,为利于比较则采用无电镀镍及无电镀铜,但不以此为限。至此,基板1上的保护披覆层2包含了氧化保护层21、纳米贵金属螯合层23、第一金属层24。
由于披覆了第一金属层24,可在镁合金的基板1上形成了具有第一金属层24特性的表面,使基板1披覆了保护披覆层2可以呈现出良好附着力、耐蚀能力、光泽性的金属特性。
对于更厚的防护需求或外观、防指纹的表面需求,可在第一金属层24上以喷涂、浸渍或印刷方法,如利用喷漆设备261将有机高分子涂料、无机硅涂料、有机与无机复合涂料、防指纹涂料喷涂后形成涂料层26,藉由披覆的涂料层26,可进一步使披覆有第一金属层24的镁合金基板1,更具有涂料层26的特性,如防蚀性、色彩性、美观性与防指纹的功能;至此,基板1上的保护披覆层2则包含了氧化保护层21、纳米贵金属螯合层23、第一金属层24与进一步的涂料层26。
进一步说明,前述的喷漆设备261可为常用的喷枪式(如图所绘示),对于细微图案化的涂料层26,可采用印刷的喷印、刷涂、转印、胶注等方式,不为所限。
涂料层26可选用有机高分子涂料、无机硅涂料、有机与无机复合涂料、防指纹涂料等;其中有机高分子涂料如醋酸乙烯树脂涂料、丙烯酸树脂涂料(俗称压克力树脂涂料)、环氧树脂涂料、聚氨酯树脂涂料、有机硅树脂涂料(如聚硅氧烷-氨基树脂涂料)等不为所限;其中无机硅涂料如无机硅酸树脂涂料、SiO2凝胶(so-gel)等不为所限;其中有机与无机复合涂料如掺铝氧化锌涂料、锌铝粉与有机树脂混合的涂料(如威而锌850、wellzinc 850)等不为所限,其耐蚀性是来自于铝的遮蔽保护功能与锌的牺牲保护功能。
尤其对于例如手机或平板计算机等的电子产品,防指纹的表面需求为业界开始导入的功能之一,防指纹涂料可使用氟化镁铝氧(MgAlOxFy)、氟硅氧烷、氟化碳氮(CXN(1-X)FY)、氟化非晶二氧化硅(SiOXFY)、氟化非晶氧化铝(AlOxFy)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、氯氟苯脲(cloflucarban)、金属氮氧化物(MeON)或商品ECC-4000、UM-6211之一或其组合所构成的涂料;其中下标X、Y为数字;其中,金属氮氧化物的金属Me为钛、铝、硅、铬及锆其中一种或其组合。
在许多产品的防腐蚀要求较高,例如要求通过ASTM B117的盐雾试验24~72小时以上不生锈的规范要求,可在阳极处理方法、微弧氧化方法或电浆处理方法形成结晶状多孔陶瓷的氧化保护层21之后,在氧化保护层21披覆上表面改质层22。表面改质层22是以高分子硅烷聚合物221涂布在氧化保护层21所形成,表面改质层22的高分子硅烷聚合物221可与氧化保护层21的表面产生键结力,并使表面改质层22的高分子硅烷聚合物221可以与后续步骤的纳米贵金属螯合剂231也产生键结力,经由表面改质层22的高分子硅烷聚合物可使纳米贵金属螯合层23产生优良的附着,更可使披覆在纳米贵金属螯合层23上的第一金属层24更容易的均匀形成,使第一金属层24更为致密,增加第一金属层24的耐蚀力,减少外界腐蚀因子的穿透及阻挡基材1损失电子。
高分子硅烷聚合物221为具有硅烷基的高分子与选用的单体所聚合而成的聚合物,经长期研究可得,可以在氧化保护层21上形成键结力良好的表面改质层22,且能与纳米贵金属螯合层23产生优良的附着,较佳的可使用3-氨丙基三乙氧基硅烷((3-Aminopropyl)triethoxysilane、APTES)、乙烯基三甲氧基硅烷(vinyltrimethoxysilane、VTMS)、3-氨丙基三甲氧基硅烷(3-Aminopropyltrimethoxysilane、APTMS)、4-氨丁基三乙氧基硅烷(4-Aminobutyltrirthoxysilane、ABTS)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(N-(2-Aminorthyl)-3-aminopropylmethyldi-methoxysilane、NAAPMDMS)、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(3-Aminopropylmethyldiethoxysilane、APMDES)、3-氨基丙基二异丙基乙氧基硅烷(3-Aminopropyldiisopropylethoxysilane、APDIPES)、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(3-(Methacryloyloxy)propyltrimethoxysilane、MPS),经干燥形成表面改质层22。
同样如前述的方法,可在表面改质层22上以喷涂、浸渍、印刷等不限制的方法,在全部表面或一部分的表面喷涂上纳米贵金属螯合剂231的溶液形成纳米贵金属螯合层23;再于纳米贵金属螯合层23,进行无电电镀,形成镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、钯金属层、金金属层或其多层的第一金属层24。至此,基板1上的保护披覆层2包含了氧化保护层21、表面改质层22、纳米贵金属螯合层23与第一金属层24。
在第一金属层24上可如前述的,在第一金属层24上以喷涂、浸渍或印刷方法,用有机高分子涂料、无机硅涂料、有机与无机复合涂料、防指纹涂料形成涂料层26,至此,基板1上的保护披覆层2包含了氧化保护层21、表面改质层22、纳米贵金属螯合层23、第一金属层24与涂料层26;或在第一金属层上以无电电镀方法、电镀方法或蒸镀方法,形成第二金属层25。
第二金属层25为镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、金金属层、铹金属层、金属化陶瓷层之一或其相互组成的多层,可为全表面形成第二金属层25,或者使用选择性电镀,使第二金属层25具有图案化或线路,如后续的实施例;其中,镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、金金属层常使用电镀槽251之电化学电镀,或可使用无电电镀、物理性的电浆辅助化学沉积法、气相沉积法(CVD)、高能量微弧技术、高温碳化、低温碳化、物理气相沉积(PVD)、粉浴等方法所形成。藉此,使披覆第二金属层25的镁合金基板1可以呈现出良好附着力、耐蚀能力、光泽性的金属特性。至此,基板1上的保护披覆层2包含了氧化保护层21、表面改质层22、纳米贵金属螯合层23、第一金属层24与第二金属层25。
对于金属化陶瓷层,则可使用中国台湾专利公开号TW201339373揭露的形成碳化铬类金属陶瓷层的电化学方法,以电镀方法将钼、铬、钒、镍的金属与氮、氧或碳的非金属共构形成非晶相的共构物堆积所形成,其中碳与铬的共构物的金属化陶瓷层具有金属光泽性、高度耐腐蚀特性与高导电性,可增强镁合金保护披覆层的应用。
同样的,对于更厚的防护需求或外观、防指纹的表面需求,如前所述,可在第二金属层25上以喷涂、浸渍或印刷方法,如使用喷漆设备261将有机高分子涂料、无机硅涂料、有机与无机复合涂料、防指纹涂料涂布形成涂料层26,藉由披覆的涂料层26,可进一步使披覆有第二金属层25的镁合金的基板1,更具有涂料层26的特性,如防蚀性、色彩性、美观性与防指纹的功能。至此,基板1上的保护披覆层2包含了氧化保护层21、表面改质层22、纳米贵金属螯合层23、第一金属层24、第二金属层25与涂料层26。
后续将列举多组实施例,每组实施例尚有数个不同组合,以进一步说明本发明的应用。
<第一组实施例>
请参见图4,图4为本发明的第一组实施例是利用本发明的方法形成镁合金的基板上保护披覆层应用在行动电话外壳的示意图;在本组实施例是在行动电话3的外壳31上构成保护披覆层2,外壳31的材质为镁铝合金(AZ91D),利用模造的方法制成镁铝合金的基板1。行动电话3的外壳31的主要工艺要求要有金属光泽的质感、未涂装前耐腐蚀要求要通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈腐蚀、表面先涂装有机涂料或可以再涂装防指纹涂料。
在本组实施例基板1上的保护披覆层2是由下列所构成,先在基板1以微弧氧化设备211或其它设备形成一层氧化保护层21,氧化保护层21的主要成份为氧化镁,并含有氧化铝、氢氧化镁及氢氧化铝等的结晶状多孔陶瓷,其厚度为8-10μm。
将附着有氧化保护层21的基板1浸入高分子硅烷聚合物221的乙醇溶液中,取出以50℃烘干形成表面改质层22,请参见图11,图11为本组实施例的氧化保护层的衰减全反射(ATR)图,由图中可示,高分子硅烷聚合物221(在图上简写为silane)披覆在基板1(在图上简写为base)上。
再用喷涂方式在附着有表面改质层22及氧化保护层21的基板1上涂布纳米贵金属螯合剂231的水溶液,经以35℃烘干形成纳米贵金属螯合层23;请参见图12A和12B,图12A与图12B分别为披覆有表面改质层22及纳米贵金属螯合层23的基板1的照片及截面照片,由照片可见氧化保护层21的结晶状多孔及截面厚度标示为9.11μm,在氧化保护层21上的高分子硅烷聚合物221与纳米贵金属螯合剂231则因厚度太薄,无法由此二张照片显示。
接着再将附着有纳米贵金属螯合层23、表面改质层22及氧化保护层21的基板1上浸入化学电镀槽241中,进行无电电镀反应,例如本实施例的无电电镀镍或无电电镀铜,形成第一金属层24;请参见图13A与图13B,图13A与图13B分别为披覆第一金属层24的基板1的照片与截面照片,由照片可见,第一金属层24均匀致密的披覆在表面改质层22及纳米贵金属螯合层23上的基板1,第一金属层24照片上标示为11.68μm。请参见图14,图14为本发明的第三组实施例的披覆第一金属层24的基板的X光光电子能谱仪(XPS)图,由图可见,第一金属层24为镍层厚度约10-12μm;圖中單位μm記為um。
为有更平整光滑的金属表面,于披覆有第一金属层24的前述的基板1(附着有纳米贵金属螯合层23、表面改质层22及氧化保护层21)上放入电镀槽251中进行电镀(或如浸入化学电镀槽241中进行无电电镀),形成第二金属层25。对于进一步的外观需求,以喷漆设备261在第二金属层25的表面喷涂有机涂料经烘干后形成一层涂料层26,且更进一步,将防指纹涂料再喷涂在涂料层26的表面。
表一、第一组实施例的操作条件
在本组实施例中,利用本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法,在行动电话3的镁铝合金材质的外壳31上形成的第一金属层24的保护披覆层2,除具有5B(ASTM-3359)的附着力外,至少能通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈的要求,更进一步,在第一金属层24上电镀形成的第二金属层25的保护披覆层2,可具有铬金属的光亮质感、金属化陶瓷CrC的低调金属质感或金金属的黄金高贵质感,并可通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈的防腐蚀要求(本实施例至少可达72小时),另外在第二金属层25可再涂装各种色彩的有机涂料,或者又可再涂装防指纹涂料。
本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法及利用此方法在行动电话3的镁铝合金材质的外壳31上所形成的保护披覆层2,具有甚佳的耐腐蚀特性,并可超出使用的基本需求。
<第二组实施例>
请参见图5,图5为本发明的第二组实施例是利用本发明的方法形成镁合金的基板上保护披覆层应用在行动电话内构件的示意图;在本组实施例是在行动电话3的内构件32上构成保护披覆层2,内构件32的材质为镁锂合金(LZ91),利用模造的方法制成镁铝合金的基板1。行动电话3的内构件32的主要工艺要求为未涂装前耐腐蚀要求要通过ASTM B1175%盐雾试验36小时以上不生锈腐蚀、有导电接点、表面涂装绝缘的有机涂料。
在本组实施例基板1上的保护披覆层2先由氧化保护层21、表面改质层22、纳米贵金属螯合层23、第一金属层24所构成,其形成的方法如第一实施例,在此不再赘述。
将第一金属层24进行选择性遮蔽,只留下相对于导电接点321的部位不遮蔽,将披覆有第一金属层24的前述的基板1(附着有纳米贵金属螯合层23、表面改质层22、氧化保护层21及选择性遮蔽的第一金属层24)上浸入如化学电镀槽241中,进行无电电镀反应,形成第二金属层25;再将前述的第一金属层24行选择性遮蔽部分去除,且对相对于导电接点321的部位进行遮蔽,以喷漆设备261在第一金属层24的表面喷涂有机涂料经烘干后形成一层涂料层26,撕去相对于导电接点321的部位的遮蔽物,形成本实施例具有局部第二金属层25的导电接点321的内构件32。
表二、第二组实施例的操作条件
在本组实施例中,利用本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法,在行动电话3的镁铝合金材质的内构件32上形成的第一金属层24的保护披覆层2,除具有5B(ASTM-3359)的附着力外,至少能通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈的要求,更进一步,在第一金属层24上电镀形成局部的第二金属层25的保护披覆层2,可使用于导电接点321达到接点的电性导通、其它部分则绝缘,并可通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈的防腐蚀要求。
<第三组实施例>
请参见图6,图6为本发明的第三组实施例是利用本发明的方法形成镁合金的基板上保护披覆层应用在服务器的机架板的示意图;在本组实施例是在服务器架4的机架板41上构成保护披覆层2,机架板41的材质为镁铝合金(AZ31B),利用模造的方法制成镁铝合金的基板1。服务器架4的机架板41的主要工艺要求为表面导热的功能可将服务器的产生的热量迅速导出、未涂装前耐腐蚀要求要通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈腐蚀。
在本组实施例基板1上的保护披覆层2是由下列所构成,先在基板1以微弧氧化设备211或其它设备形成一层氧化保护层21,将附着有氧化保护层21的基板1浸入高分子硅烷聚合物221的乙醇溶液中,取出以50℃烘干形成表面改质层22,再用喷涂方式在附着有表面改质层22及氧化保护层21的基板1上涂布纳米贵金属螯合剂231的水溶液,经以35℃烘干形成纳米贵金属螯合层23;接着再将附着有纳米贵金属螯合层23、表面改质层22及氧化保护层21的基板1上浸入化学电镀槽241中,进行第一次无电电镀反应,例如本实施例的无电电镀镍或无电电镀铜,接着再进行第一次无电电镀反应(或使用电镀的方法)加厚无电电镀镍或无电电镀铜,形成第一金属层24。
表三、第三组实施例的操作条件
在本组实施例中,利用本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法,在服务器架4镁铝合金材质的机架板41上构成第一金属层24的保护披覆层2,除具有5B(ASTM-3359)的附着力外,至少能通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈的要求,更进一步,镁铝合金材质的机架板41具有金属的外层,具有良好的导热性质,符合使用需求。
又对于其它需求,可在机架板41保护披覆层2的第一金属层24表面,再涂布无机硅涂料的涂料层26(未于图上绘示),该无机硅涂料可选用氧化硅的胶凝体(SiO2so-gel),不为所限。
<第四组实施例>
请参见图7,图7本发明的第四组实施例是利用本发明的方法形成镁合金的基板上保护披覆层应用在笔记计算机壳体的示意图;在本组实施例是在计算机5的壳体51上构成具有图案化的保护披覆层2,壳体51的材质为镁铝合金(AZ91D),利用模造的方法制成镁铝合金的基板1。计算机5的壳体51的主要工艺要求为在壳体51上有一个图样511,为涂料层中有金属的色泽质感的图样、未涂装前耐腐蚀要求要通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈腐蚀、其它表面为金属的色泽质感或可以再涂装防指纹涂料。
在本组实施例基板1上的保护披覆层2先由氧化保护层21、表面改质层22、纳米贵金属螯合层23、第一金属层24所构成,其形成的方法如第一实施例,在此不再赘述。
将披覆有第一金属层24的前述的基板1(附着有纳米贵金属螯合层23、表面改质层22及氧化保护层21)在图案部分进行遮蔽,放入电镀槽251中进行电镀(或化学电镀槽241中进行无电电镀),形成第二金属层25;去除前述图案部分的遮蔽,以喷漆设备261在遮蔽部分的第一金属层24的表面喷涂有机涂料经烘干后形成一层涂料层26;接着,以雷射雕刻设备(未于图上绘示),对涂料层26进行雕刻去除图样511的涂料层26,去除图样511的涂料层26的部分则裸露出第一金属层24,复在裸露出第一金属层24的部分,以电镀(放入电镀槽251中进行电镀)、或无电电镀(于化学电镀槽241中进行无电电镀)或刷镀等不限制的方法,形成第二次的第二金属层25;于进一步的外观需求,且更进一步,将防指纹涂料再喷涂在涂料层26及第二次的第二金属层25的表面。
表四、第四组实施例的操作条件
在本组实施例中,利用本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法,在计算机5的壳体51上构成具有图案化的保护披覆层2,除具有5B(ASTM-3359)的附着力外,至少能通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈的要求,更进一步,在第一金属层24上电镀形成的第二金属层25的保护披覆层2,可具有铬金属的光亮质感、金属化陶瓷CrC的低调金属质感,并可通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈的防腐蚀要求(本实施例至少可达48小时),另外在图样511部分涂装鲜艳色彩的有机涂料,及金色的第二次第二金属层25,使图样511具有金色闪亮的色泽质感,或者又可再涂装防指纹涂料。
<第五组实施例>
本发明的第五组实施例是利用本发明的方法形成镁合金的基板上保护披覆层应用在汽车的方向盘立体传感器上,并在汽车的方向盘上构成立体传感器电路,利用立体传感器的电路连接各种控制开关,如方向灯、雨刷、空调、视听装置或行车导航记录器等,此种组件称为3D-MID(3D moulded interconnected device,模塑互连组件);在本组实施例是在汽车的方向盘组件上构成具有图案化的保护披覆层2,方向盘组件的材质为镁铝合金(AZ31),利用锻造的方法制成镁铝合金的基板1。方向盘组件的主要工艺要求为在方向盘组件有一个立体传感器的电路图样,未涂装前耐腐蚀要求要通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈腐蚀,电路图样的一部分及非导通的电路图样外则涂装保护涂料,用以电绝缘及美观保护使用。
在本组实施例基板1上的保护披覆层2先由氧化保护层21、表面改质层22、纳米贵金属螯合层23所构成,其中纳米贵金属螯合层23的纳米贵金属螯合剂231溶液系以3D印刷机,将电路图案印刷在方向盘组件基板1上,形成具有纳米贵金属螯合层23的3D电路图案;将具有3D电路图案的方向盘组件基板1浸入化学电镀槽241中,进行无电电镀反应形成无电电镀镍后再形成无电电镀铜,形成第一金属层24,该第一金属层24则为金属化的电路图案;利用该金属化的方法可使用台湾专利TW I361208所揭露的于一基材形成金属图案的方法,但不为所限。
类似第四组实施例,将披覆有第一金属层24的方向盘组件基板1,放入电镀槽251中进行电镀(或化学电镀槽241中进行无电电镀),形成第二金属层25,第二金属层25则在第一金属层24上增加厚度形成图案化的电路;为进行图案化电路的绝缘,可先将图案化电路需要与各种控制开关连接的接触点遮蔽,以喷漆设备261在第二金属层25及其它所须要的部分喷涂有机涂料,经烘干后形成一层涂料层26。
藉此,可利用镁合金的轻量及耐震特性,且在镁合金的方向盘组件上形成图案化的立体传感器电路,构成方向盘的模塑互连组件,如此可以大幅减少汽车的电线连接,提高汽车可靠度与维修性。
<第六组实施例>
请参见图8,图8为本发明的第六组实施例是利用本发明的方法形成镁合金的基板上保护披覆层应用在相机的镁合金机身的示意图;在本组实施例是在相机6的机身61上构成保护披覆层2,机身61的材质为镁铝合金(AZ31),利用锻造的方法制成镁铝合金的基板1。相机6的机身61的主要工艺要求为未涂装任何涂料前耐腐蚀要求要通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈腐蚀。
在本组实施例基板1上的保护披覆层2是由下列所构成,先在基板1以微弧氧化设备211或其它设备形成一层氧化保护层21,将附着有氧化保护层21的基板1浸入高分子硅烷聚合物221的乙醇溶液中,取出以50℃烘干形成表面改质层22,再用喷涂方式在附着有表面改质层22及氧化保护层21的基板1上涂布纳米贵金属螯合剂231的水溶液,经以35℃烘干形成纳米贵金属螯合层23;
接着再将附着有纳米贵金属螯合层23、表面改质层22及氧化保护层21的基板1上浸入化学电镀槽241中,进行无电电镀反应,例如本实施例的无电电镀铜及无电电镀镍,形成第一金属层24;再以喷漆设备261在第二金属层25的表面喷涂无机硅涂料经烘干后形成一层涂料层26。
表五、第六组实施例的操作条件
在本组实施例中,利用本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法,在相机6的镁铝合金材质的的机身61上形成的第一金属层24的保护披覆层2,除具有5B(ASTM-3359)的附着力外,至少能通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈的要求。
<第七组实施例>
请参见图9,图9为本发明的第七组实施例是利用本发明的方法形成镁合金的基板上保护披覆层应用在线路板的示意图;在镁合金的基板制成线路首先由美国专利US5236772所揭露其应用,在本组实施例系在镁锂合金的线路板7上以保护披覆层2构成具有图案化的导电线路71,线路板7的材质为LZ91,利用模造的方法制成镁铝合金的基板1。线路板7的主要工艺要求为在线路板7上有一个图样化的导电线路71,线路板7要求要通过ASTMB117 5%盐雾试验48小时以上不生锈腐蚀。
在本组实施例基板1上的保护披覆层2先由氧化保护层21、表面改质层22、纳米贵金属螯合层23、第一金属层24所构成,其形成的方法如第一实施例,在此不再赘述。
将披覆有第一金属层24的前述的基板1(附着有纳米贵金属螯合层23、表面改质层22及氧化保护层21)在导电线路71图案部分之外进行遮蔽,放入电镀槽251中进行电镀,形成第二金属层25的导电线路71;再去除前述图案部分的遮蔽形成具有图案化的导电线路71。
表六、第七组实施例的操作条件
<第八组实施例>
请参见图10,图10为本发明的第八组实施例是利用本发明的方法形成镁合金的基板上保护披覆层应用在LED散热鳍片的示意图;在本组实施例系在镁铝合金(AZ31)材质的LED散热鳍片8上构成保护披覆层2,LED散热鳍片8为利用挤出成型的方法制成镁铝合金的基板1。LED散热鳍片8的主要工艺要求为表面导热的功能可将LED的产生的热量迅速导出、未涂装前耐腐蚀要求要通过ASTM B117 5%盐雾试验36小时以上不生锈腐蚀。
在本组实施例基板1上的保护披覆层2是由下列所构成,先在基板1以微弧氧化设备211或其它设备形成一层氧化保护层21,将附着有氧化保护层21的基板1浸入高分子硅烷聚合物221的乙醇溶液中,取出以50℃烘干形成表面改质层22,再用喷涂方式在附着有表面改质层22及氧化保护层21的基板1上涂布纳米贵金属螯合剂231的水溶液,经以35℃烘干形成纳米贵金属螯合层23;接着再将附着有纳米贵金属螯合层23、表面改质层22及氧化保护层21的基板1上浸入化学电镀槽241中,进行第一次无电电镀反应,例如本实施例之无电电镀镍或无电电镀铜,接着再进行第一次无电电镀反应(或使用电镀的方法)加厚无电电镀镍或无电电镀铜,形成第一金属层24。
表七、第八组实施例的操作条件
在本组实施例中,利用本发明的在镁合金表面形成保护披覆层的方法,在镁铝合金材质的LED散热鳍片8上构成第一金属层24的保护披覆层2,除具有5B(ASTM-3359)的附着力外,至少能通过ASTM B117 5%盐雾试验24小时以上不生锈的要求,更进一步,镁铝合金材质的LED散热鳍片8具有金属的外层,具有良好的导热性质,符合使用需求。
以上所述仅为举例性,而非为限制性的。任何未脱离本发明的精神与范畴,而对其进行的等效修改或变更,均应包含于后附的申请专利范围中。
Claims (13)
1.一种在镁合金表面形成保护披覆层的方法,其特征在于其包含下列步骤:
提供一基板,该基板为选自镁、镁铝合金、镁锂合金或镁铝锌合金其中一种或其组合;于该基板上形成一氧化保护层,该氧化保护层由结晶状多孔陶瓷所构成;
于该氧化保护层上披覆一纳米贵金属螯合层,该纳米贵金属螯合层以喷涂、浸渍或印刷方法之一涂布一纳米贵金属螯合剂溶液,经干燥所形成;
其中,该纳米贵金属螯合剂溶液为一纳米贵金属螯合剂的水溶液、溶剂溶液;该纳米贵金属螯合剂为金、银、钯、铂或钌的贵金属粒子附着于一高分子螯合剂所构成,该纳米贵金属螯合剂具有金属催化活性;
其中,该纳米贵金属螯合剂的该高分子螯合剂为具有温度变性特性;其中,温度变性特性为在设定的该纳米贵金属螯合剂溶液温度区间为亲水性,当温度高于或低于该纳米贵金属螯合剂溶液温度区间时,该高分子螯合剂转变为疏水性;
其中,该纳米贵金属螯合剂的该高分子螯合剂系为:A、B、C、D其中一种或其组合,其中,A为高分子单体(P)与N-异丙基丙烯酰胺单体的共聚物(Poly(P-Co-NIPAAmb))、B为高分子单体(P)与羟丙基纤维素的共聚物(Poly(P-hydroxypropylcellulose))、C为高分子单体(P)与聚乙烯基己内酰胺的共聚物(Poly(P-poly(vinylcaprolactame))、D为高分子单体(P)与聚乙烯基甲醚的共聚物(Poly(P-poly(vinyl methyl ether))其中一种或其组合;其中高分子单体(P)可选用下列的单体分子:苯乙烯(P1)(Styrene)、丙烯酸(P2)(Acrylicacid)、甲基丙烯酸(P3)(Methacrylic acid)、丙烯酸甲酯(P4)(Methyl acrylate)或甲基丙烯酸甲酯(P5)(Methyl methacrylate)单体、乙烯(P6)(Ethylene)单体、丙烯(P7)(Propylene)单体、氯乙烯(P8)(Vinyl chloride)单体其中一种或其组合;
于该纳米贵金属螯合层上形成一第一金属层,该第一金属层为以无电电镀方法所形成的镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、钯金属层、金金属层其中一种或其相互组成的多层。
2.如权利要求1所述的在镁合金表面形成保护披覆层的方法,其中该氧化保护层由阳极处理方法、微弧氧化方法或电浆处理方法其中一种所形成,其成份为由下列群组其中一种或其组合所组成:(1)氧化镁、氢氧化镁、氧化铝、与氢氧化铝其中一种或其组合,(2)磷酸铝、磷酸镁、磷酸钙其中一种或其组合,(3)硼酸铝、硼酸镁其中一种或其组合,(4)硅酸铝、硅酸镁其中一种或其组合,(5)铝酸镁、钨酸镁、钒酸镁、偏钒酸镁、硫酸镁其中一种或其组合。
3.如权利要求1所述的在镁合金表面形成保护披覆层的方法,其中进一步先于该氧化保护层上先披覆一表面改质层,于该表面改质层上再披覆该纳米贵金属螯合层;其中,该表面改质层涂布一高分子硅烷聚合物,该高分子硅烷聚合物为具有硅烷基的高分子与单体所聚合而成,该高分子硅烷聚合物选自于3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、4-氨丁基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨基丙基二异丙基乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷其中一种或其组合的溶液。
4.如权利要求1所述的在镁合金表面形成保护披覆层的方法,其中进一步于该第一金属层上以喷涂、浸渍或印刷其中一种或组合的方法,形成一涂料层,该涂料层选自于有机高分子涂料、无机硅涂料、有机与无机复合涂料、防指纹涂料其中一种或其组合;其中,防指纹涂料选自于氟化镁铝氧MgAlOXFY、氟硅氧烷、氟化碳氮CXN(1-X)FY、氟化非晶二氧化硅SiOXFY、氟化非晶氧化铝AlOXFY、聚四氟乙烯、氯氟苯脲、金属氮氧化物MeON或商品ECC-4000、UM-6211其中一种或其组合所构成的涂料;其中下标X、Y为数字;其中,金属氮氧化物的金属Me为钛、铝、硅、铬及锆其中一种或其组合。
5.如权利要求1所述的在镁合金表面形成保护披覆层的方法,其中进一步于该第一金属层上形成一第二金属层,该第二金属层以无电电镀方法、电镀方法或蒸镀方法其一或其组合所形成的镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、金金属层、铹金属层、金属化陶瓷层其中一种或其相互组成的多层;其中,金属化陶瓷层由金属与非金属共构形成非晶相的共构物堆积所形成,其中,金属为钼、铬、钒、镍其中一种或其组合,非金属为氮、氧或碳其中一种或其组合。
6.如权利要求5所述的在镁合金表面形成保护披覆层的方法,其中进一步于该第二金属层上以喷涂、浸渍或印刷其中一种或组合的方法,形成一涂料层,该涂料层选自于有机高分子涂料、无机硅涂料、防指纹涂料其中一种或其组合;其中,防指纹涂料选自于氟化镁铝氧MgAlOXFY、氟硅氧烷、氟化碳氮CXN(1-X)FY、氟化非晶二氧化硅SiOXFY、氟化非晶氧化铝AlOXFY、聚四氟乙烯、氯氟苯脲、金属氮氧化物MeON或商品ECC-4000、UM-6211其中一种或其组合所构成的涂料;其中下标X、Y为数字;其中,金属氮氧化物的金属Me为钛、铝、硅、铬及锆其中一种或其组合。
7.一种保护披覆层,其披覆在一基板上,该保护披覆层由底部至表面依序包含:一氧化保护层、一纳米贵金属螯合层及一第一金属层;
其中,该基板为选自镁、镁铝合金、镁锂合金或镁铝锌合金其中一种或其组合;
其中,该氧化保护层由结晶状多孔陶瓷所构成;
其中,该纳米贵金属螯合层由一纳米贵金属螯合剂形成,该纳米贵金属螯合剂为金、银、钯、铂或钌的贵金属粒子附着于一高分子螯合剂所构成;
其中,该纳米贵金属螯合剂的该高分子螯合剂系为:A、B、C、D其中一种或其组合,其中,A为高分子单体(P)与N-异丙基丙烯酰胺单体的共聚物(Poly(P-Co-NIPAAmb))、B为高分子单体(P)与羟丙基纤维素的共聚物(Poly(P-hydroxypropylcellulose))、C为高分子单体(P)与聚乙烯基己内酰胺的共聚物(Poly(P-poly(vinylcaprolactame))、D为高分子单体(P)与聚乙烯基甲醚的共聚物(Poly(P-poly(vinyl methyl ether));
其中,该第一金属层以无电电镀所形成的镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、钯金属层、金金属层其中一种或其相互组成的多层。
8.如权利要求7所述的保护披覆层,该保护披覆层进一步包含一表面改质层,系介于该氧化保护层与该纳米贵金属螯合层之间;
其中,该表面改质层由一高分子硅烷聚合物所形成,该高分子硅烷聚合物为具有硅烷基的高分子与单体所聚合而成。
9.如权利要求8所述的保护披覆层,其中,该高分子硅烷聚合物选自于3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、4-氨丁基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨基丙基二异丙基乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷其中一种或其组合。
10.如权利要求7所述的保护披覆层,其中,该氧化保护层是由下列群组其中一种或其组合所形成的结晶状多孔陶瓷:(1)氧化镁、氢氧化镁、氧化铝、与氢氧化铝其中一种或其组合,(2)磷酸铝、磷酸镁、磷酸钙其中一种或其组合,(3)硼酸铝、硼酸镁其中一种或其组合,(4)硅酸铝、硅酸镁其中一种或其组合,(5)铝酸镁、钨酸镁、钒酸镁、偏钒酸镁、硫酸镁其中一种或其组合。
11.如权利要求7所述的保护披覆层,其中进一步包含一涂料层,该涂料层披覆于该第一金属层上全部或一部分;该涂料层选自于有机高分子涂料、无机硅涂料、有机与无机复合涂料、防指纹涂料其中一种或其组合;其中,防指纹涂料选自于氟化镁铝氧MgAlOXFY、氟硅氧烷、氟化碳氮CXN(1-X)FY、氟化非晶二氧化硅SiOXFY、氟化非晶氧化铝AlOXFY、聚四氟乙烯、氯氟苯脲、金属氮氧化物MeON或商品ECC-4000、UM-6211其中一种或其组合所构成的涂料;其中下标X、Y为数字;其中,金属氮氧化物的金属Me为钛、铝、硅、铬及锆其中一种或其组合。
12.如权利要求7或8所述的保护披覆层,其中进一步包含一第二金属层,该第二金属层披覆于该第一金属层上全部或一部分;该第二金属层以无电电镀方法、电镀方法或蒸镀方法其中一种或其组合所形成的镍金属层、铜金属层、银金属层、锡金属层、金金属层、铹金属层、金属化陶瓷层其中一种或其相互组成的多层;其中,金属化陶瓷层由金属与非金属共构形成非晶相的共构物堆积所形成,其中,金属为钼、铬、钒、镍其中一种或其组合,非金属为氮、氧或碳其中一种或其组合。
13.如权利要求12所述的保护披覆层,其中进一步包含一涂料层,该涂料层披覆于第二金属层上全部或一部分,该涂料层选自于有机高分子涂料、无机硅涂料、有机与无机复合涂料、防指纹涂料其中一种或其组合;其中,防指纹涂料选自于氟化镁铝氧MgAlOXFY、氟硅氧烷、氟化碳氮CXN(1-X)FY、氟化非晶二氧化硅SiOXFY、氟化非晶氧化铝AlOXFY、聚四氟乙烯、氯氟苯脲、金属氮氧化物MeON或商品ECC-4000、UM-6211其中一种或其组合所构成的涂料;其中下标X、Y为数字;其中,金属氮氧化物的金属Me为钛、铝、硅、铬及锆其中一种或其组合。
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