CN105350053A

CN105350053A - 金属外壳表面预处理方法

Info

Publication number: CN105350053A
Application number: CN201510762036.8A
Authority: CN
Inventors: 王天宇; 邱乐; 张建民
Original assignee: Guangdong Evenwin Precision Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Evenwin Precision Technology Co Ltd
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2035-11-09
Also published as: CN105350053B

Abstract

一种金属外壳表面预处理方法，所述金属外壳的材质包括压铸铝及纯铝，包括如下步骤：将金属外壳的表面进行清洗；将清洗后的所述金属外壳置于碱液中进行碱蚀处理；将碱蚀处理后的金属外壳置于除灰水溶液中进行除灰处理；其中，所述除灰处理在超声条件下进行，并且，所述除灰水溶液包括如下质量分数的各组分：乙二酸：3％～8％；乙酸：2％～5％；氟化物：20％～30％。上述金属外壳表面预处理方法，通过控制除灰工艺参数，能够快速有效地去除金属外壳表面的挂灰膜层，确保金属外壳在进入阳极氧化之前表面的清洁，同时可以避免对纯铝造成腐蚀而使其出现消光现象，提高金属外壳的外观效果。

Description

金属外壳表面预处理方法

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术，特别是涉及一种金属外壳表面预处理方法。

背景技术

目前，现有的手机壳体大部分是采用塑料制作而成。塑料手机壳耐磨性差，使用一段时间后会出现划痕甚至掉色等状况。因此，现有的中高端手机开始使用金属外壳，手机使用金属外壳不仅具有精美的外观，而且具有手感细腻、耐磨、防摔、抗腐蚀等优点，因而倍受到消费者的喜爱。

目前，手机金属外壳一般采用压铸铝中框及纯铝外框。为了提高手机金属外壳的硬度、耐腐蚀性能及美观程度，需要对手机金属外壳进行表面处理。目前，工业上普遍采用阳极氧化进行表面处理。铝及其合金的阳极氧化同时包含金属铝从表面溶解和氧化铝在表面生成两个过程，最终结果是在材料表面生成一层微米级的三氧化二铝薄膜，起到提高硬度和耐蚀性的作用。在阳极氧化过程前，需要对金属外壳表面的氧化膜及污物。由于压铸铝表面中含有大量的硅，在这些过程中压铸铝表面会出现硅等为主的黑灰色腐蚀产物膜层，即挂灰现象。因此，在阳极氧化前，需要对金属外壳进行除灰处理。常规的压铸铝除灰工艺中，通常利用无机酸进行处理，然而对于手机金属外壳，由于无机酸酸性较强，除灰过程对纯铝制成的外框的腐蚀性较大，容易造成外框出现消光现象，不能达到金属外壳的外观要求。而采用有机酸则很难彻底清除金属外壳表面的挂灰膜层，影响阳极氧化过程。因此，传统工艺不能同时对纯铝及压铸铝进行表面预处理。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种金属外壳表面预处理方法，可以确保金属外壳在进入阳极氧化之前表面的清洁，同时避免纯铝出现消光现象。

一种金属外壳表面预处理方法，所述金属外壳的材质包括压铸铝及纯铝，包括如下步骤：

将金属外壳的表面进行清洗；

将清洗后的所述金属外壳置于碱液中进行碱蚀处理；

将碱蚀处理后的金属外壳置于除灰水溶液中进行除灰处理；

其中，所述除灰处理在超声条件下进行，并且，所述除灰水溶液包括如下质量分数的各组分：乙二酸：3％～8％；乙酸：2％～5％；氟化物：20％～30％。

上述金属外壳表面预处理方法，通过控制除灰工艺参数，能够快速有效地去除金属外壳表面的挂灰膜层，确保金属外壳在进入阳极氧化之前表面的清洁，同时可以避免对纯铝造成腐蚀而使其出现消光现象，提高金属外壳的外观效果。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种金属外壳表面预处理方法，即，进入阳极氧化前的处理方法，所述金属外壳的材质包括压铸铝及纯铝，包括如下步骤：

S101、将所述金属外壳进行表面清洗，以除去金属外壳表面的油脂及污物。

进一步的，其包括具体如下步骤：将金属外壳进行除油脱脂处理；具体的，将所述金属外壳置于温度为30～60℃的除油液中进行超声处理3～5min，其中，超声功率为2.0～3.0KW。除油液为酸液、碱液或有机溶剂，例如，除油液为丙酮。又如，除油液为浓度为100～300g/L的有机酸液或碱液。金属外壳包括由压铸铝制成的中框及纯铝制成的外框结构，金属外壳可以为手机壳或其他具有压铸铝制成的内构件及纯铝制成的外构件的壳体。

需要说明的是，此步骤主要是为了除去金属外壳表面的油脂及污物，除油脱脂还可以在其他条件下进行，超声功率、时间及除油液并不限于此，在保证不腐蚀金属外壳的前提下，尽可能的除掉金属外壳表面上的油脂及污物，为下一步处理做准备。

又如，还包括步骤：将除油脱脂后的金属外壳进行二次水洗；例如，将除油脱脂后的金属外壳置于水中进行两次超声清洗。例如，超声功率为2.0～3.0KW，每次持续时间为2～3min。

S102、将清洗后的所述金属外壳置于碱液中进行碱蚀处理。

在本实施例中，碱蚀处理采用现有的碱蚀处理技术，根据不同材质选取不同碱液，其目的主要是除去金属外壳表面与空气接触所形成的自然氧化层。例如，所述碱蚀处理的条件具体为，将清洗处理后的金属外壳置于温度为40～60℃的碱液中蚀刻20～100s，所述碱液为质量分数为5％～10％的氢氧化钠与质量分数为5％～10％的硝酸钠形成的混合水溶液。

S103、将碱蚀处理后的所述金属外壳进行中和处理。

例如，将碱蚀处理后的金属外壳置于有机酸水溶液中进行中和处理，中和处理的时间为60～120s。又如，有机酸为柠檬酸、酒石酸、乙二酸及乙酸等。例如，有机酸水溶液的pH为1.0～5.0。又如，有机酸为质量分数为3％～8％的乙二酸与质量分数为2％～5％的乙酸形成的混合水溶液。

S104、将碱蚀处理后的金属外壳置于除灰水溶液中进行除灰处理，其中，所述除灰处理在超声条件下进行，所述除灰水溶液包括如下质量分数的各组分：乙二酸：3％～8％；乙酸：2％～5％；氟化物：20％～30％。例如，所述氟化物为氟化铵、氟化钠或氟化钾中的至少一种。又如，除灰水溶液的pH为1.0～5.0。

具体的，除灰处理在温度为50～60℃，超声功率为1.0～4.0KW的条件下进行，除灰时间为100～360s。

通过控制超声功率、时间及除灰水溶液的酸度，可以使得压铸铝表面的硅及二氧化硅与氢氟酸反应，同时压铸铝的金属氧化物及纯铝表面的三氧化二铝在酸性条件下溶解。在除灰处理中，主要涉及的反应有：

Si+4HF＝SiF₄+2H₂

SiO₂+6HF＝H₂SiF₆+2H₂O

MO+2H⁺＝M²⁺+H₂O

Al₂O₃+6H⁺＝2Al³⁺+3H₂O

MO代表压铸铝中镁、锰、锌及铜等氧化物，其中，乙酸及乙二酸的作用是提供酸性环境、溶解三氧化二铝及其他金属氧化物。氟化物的作用主要是与乙酸或乙二酸作用生成氢氟酸而溶解压铸铝表面的硅及二氧化硅。

需要说明的是，当乙二酸及乙酸浓度较小时，溶液的酸性较弱，压铸铝表面的硅、二氧化硅及其他金属氧化物的溶解速率较慢，很难除去压铸铝表面的挂灰膜层，而当乙二酸及乙酸浓度较大时，纯铝表面的三氧化二铝的速率较快，使纯铝发生腐蚀而失去金属光泽，而当超声时间过长时，纯铝表面的三氧化二铝全部溶解后，溶液中的氢离子可以与纯铝发生反应而使纯铝失去金属光泽，而超声时间过短时，则不能彻底除去压铸铝表面的挂灰膜层。

又如，还包括步骤S105、将除灰处理后的所述金属外壳进行水洗处理。

例如，水洗处理在超声条件下进行，其中，超声功率为2.0～3.0KW，温度为35～50℃，水洗次数为2次，每次持续时间为2～3min。

需要说明的是，对于有盲孔的金属外壳，可以适当增加水洗次数或水洗时间，使盲孔中不残存酸液。

上述金属外壳表面预处理方法，通过控制除灰处理的工艺参数，能够快速有效地去除金属外壳表面的挂灰膜层，确保金属外壳在进入阳极氧化之前表面的清洁，同时可以避免对纯铝造成腐蚀而使其出现消光现象，提高金属外壳的外观效果。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，以便于本领域技术人员充分理解本发明。

实施例1

将具有由压铸铝制成的中框及纯铝制成的外框结构的金属外壳置于温度为30～60℃的浓度为200g/L的有机酸中进行超声处理3～5min，超声功率为2.0～3.0KW；超声处理后将金属外壳置于水中进行两次超声清洗；将清洗处理后的金属外壳置于温度为40～60℃、质量分数为5％～10％的氢氧化钠、5％～10％的硝酸钠形成的碱液中蚀刻20～100s；将碱蚀处理后的金属外壳置于pH为2.0的有机酸水溶液中进行浸泡60～120s；将中和处理后的金属外壳置于温度为50℃，质量分数为3％的乙二酸、5％的乙酸及20％的氟化钠水溶液中，在超声功率为1.0KW的条件下超声360s；将除灰处理后的金属外壳在超声功率为2.0～3.0KW，温度为35～50℃的条件下超声2～3min，次数为两次。所得的金属外壳表面平滑平整，纯铝外框呈银灰色，光泽度较好。

实施例2

将具有由压铸铝制成的中框及纯铝制成的外框结构的金属外壳置于温度为30～60℃的浓度为200g/L的有机酸中进行超声处理3～5min，超声功率为2.0～3.0KW；超声处理后将金属外壳置于水中进行两次超声清洗；将清洗处理后的金属外壳置于温度为40～60℃、质量分数为5％～10％的氢氧化钠、5％～10％的硝酸钠的形成的碱液中蚀刻20～100s；将碱蚀处理后的金属外壳置于pH为1.0的有机酸水溶液中进行浸泡60～120s；将中和处理后的金属外壳置于温度为55℃，质量分数为4％的乙二酸、4％的乙酸及25％的氟化铵水溶液中，在超声功率为2.0KW的条件下超声100s；将除灰处理后的金属外壳在超声功率为2.0～3.0KW，温度为35～50℃的条件下超声2～3min，次数为两次。所得的金属外壳表面平滑平整，纯铝外框呈银灰色，光泽度较好。

实施例3

将具有由压铸铝制成的中框及纯铝制成的外框结构的金属外壳置于温度为30～60℃的浓度为200g/L的有机酸中进行超声处理3～5min，超声功率为2.0～3.0KW；超声处理后将金属外壳置于水中进行两次超声清洗；将清洗处理后的金属外壳置于温度为40～60℃、质量分数为5％～10％的氢氧化钠、5％～10％的硝酸钠形成的碱液中蚀刻20～100s；将碱蚀处理后的金属外壳置于pH为3.0的有机酸水溶液中进行浸泡60～120s；将中和处理后的金属外壳置于温度为60℃，质量分数为6％的乙二酸、3％的乙酸及30％的氟化钾水溶液中，在超声功率为3.0KW的条件下超声240s；将除灰处理后的金属外壳在超声功率为2.0～3.0KW，温度为35～50℃的条件下超声2～3min，次数为两次。所得的金属外壳表面平滑平整，纯铝外框呈银灰色，光泽度较好。

实施例4

将具有由压铸铝制成的中框及纯铝制成的外框结构的金属外壳置于温度为30～60℃的浓度为300g/L的有机酸中进行超声处理3～5min，超声功率为2.0～3.0KW；超声处理后将金属外壳置于水中进行两次超声清洗；将清洗处理后的金属外壳置于温度为40～60℃、质量分数为5％～10％的氢氧化钠、5％～10％的硝酸钠形成的碱液中蚀刻20～100s；将碱蚀处理后的金属外壳置于pH为4.0的有机酸水溶液中进行浸泡60～120s；将中和处理后的金属外壳置于温度为60℃，质量分数为8％的乙二酸、2％的乙酸及28％的氟化钾水溶液中，在超声功率为4.0KW的条件下超声180s；将除灰处理后的金属外壳在超声功率为2.0～3.0KW，温度为35～50℃的条件下超声2～3min，次数为两次。所得的金属外壳表面平滑平整，纯铝外框呈银灰色，光泽度较好。

实施例5

将具有由压铸铝制成的中框及纯铝制成的外框结构的金属外壳置于温度为30～60℃的浓度为300g/L的有机酸中进行超声处理3～5min，超声功率为2.0～3.0KW；超声处理后将金属外壳置于水中进行两次超声清洗；将清洗处理后的金属外壳置于温度为40～60℃、质量分数为5％～10％的氢氧化钠、5％～10％的硝酸钠形成的碱液中蚀刻20～100s；将碱蚀处理后的金属外壳置于pH为5.0的有机酸水溶液中进行浸泡60～120s；将中和处理后的金属外壳置于温度为60℃，质量分数为7％的乙二酸、4％的乙酸及26％的氟化铵水溶液中，在超声功率为3.5KW的条件下超声300s；将除灰处理后的金属外壳在超声功率为2.0～3.0KW，温度为35～50℃的条件下超声2～3min，次数为两次。所得的金属外壳表面平滑平整，纯铝外框呈银灰色，光泽度较好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种金属外壳表面预处理方法，所述金属外壳的材质包括压铸铝及纯铝，其特征在于，包括如下步骤：

将金属外壳的表面进行清洗；

将清洗后的所述金属外壳置于碱液中进行碱蚀处理；

将碱蚀处理后的金属外壳置于除灰水溶液中进行除灰处理；

2.根据权利要求1所述的金属外壳表面预处理方法，其特征在于，所述除灰水溶液的pH为1.0～5.0。

3.根据权利要求1所述的金属外壳表面预处理方法，其特征在于，所述除灰处理采用的温度为50～60℃。

4.根据权利要求3所述的金属外壳表面预处理方法，其特征在于，所述除灰处理在超声功率为1.0～4.0KW的条件下进行。

5.根据权利要求4所述的金属外壳表面预处理方法，其特征在于，所述除灰处理的时间为100～360秒。

6.根据权利要求1所述的金属外壳表面预处理方法，其特征在于，所述氟化物为氟化铵、氟化钠或氟化钾中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的金属外壳表面预处理方法，其特征在于，还包括步骤：将除灰处理后的所述金属外壳进行水洗处理。

8.根据权利要求7所述的金属外壳表面预处理方法，其特征在于，所述水洗处理在超声条件下进行。

9.根据权利要求8所述的金属外壳表面预处理方法，其特征在于，所述水洗处理在超声功率为2.0～3.0KW的条件下进行。

10.根据权利要求9所述的金属外壳表面预处理方法，其特征在于，所述水洗处理为两次，每次持续时间为2～3min。