CN105874100A

CN105874100A - 表面处理的基材及用于其的基材表面处理方法

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Publication number: CN105874100A
Application number: CN201480071130.2A
Authority: CN
Inventors: 郑铉珠; 金庆保; 朴河善; 金武镇; 金庆式; 李睍英
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: WO2015099496A1; US20160319437A1; WO2015099501A1; JP2017503077A; WO2015099505A1; US20160326655A1; JP6286561B2; JP6286562B2; CN105849316B; US20160326654A1; JP2017508070A; WO2015099498A1; WO2015099503A1; US20160319438A1; JP6286560B2; JP6240788B2; CN105874100B; JP2017505381A; JP2017503076A; US20160326656A1

Abstract

本发明涉及一种耐腐蚀性优异、能够在表面显示颜色的表面处理的基材及用于其的基材表面处理方法。本发明的表面处理的基材，在金属材料基体上包括均匀厚度的薄膜，不仅能够提高耐腐蚀性，还能够在表面均匀显示颜色。此外，所述薄膜上依次包括波长变换层和面漆，从而具有在不发生通过薄膜显示的颜色的变色的情况下，能够提高基材的耐刮性和耐磨性的优点。

Description

表面处理的基材及用于其的基材表面处理方法

技术领域

本发明涉及一种耐腐蚀性优异，且能够在表面显示颜色的表面处理的基材及用于其的基材表面处理方法。

背景技术

镁作为实用金属中属于超轻金属的金属，其耐磨性优异，抗日光性强，且环保，但是存在无法表现多种颜色的问题。此外，作为电化学性非常活泼的金属，极具活性，因此在显色处理没有进行时，在空气或溶液中非常迅速地腐蚀，因此在工业应用方面存在很多困难。

近年来，随着工业整体方面的轻量化趋势，镁产业受到瞩目，随着在移动电话壳体部件等电器、电子部件材料领域中，金属质感的外包装材料成为趋势，从而积极开展改善镁的上述问题的研究。

结果，韩国公开专利第2011-0016750号公开了一种在由镁合金形成的基材表面干式涂覆含金属物质后进行溶胶凝胶涂覆来实现金属质感和确保耐腐蚀性的PVD-溶胶凝胶法，韩国公开专利第2011-0134768号中公开了一种利用化学研磨给含有镁的基材表面赋予光泽，在溶解有颜料的碱性电解液中氧化上述基材，从而使表面显色的阳极氧化法。

但是，所述PVD-溶胶凝胶法虽然在基材表面实现金属质感，但是存在难以显示各种颜色的问题。此外，利用阳极氧化法进行显色处理时，不仅会在基材表面形成不透明的氧化膜，而且难以实现金属固有的金属质感。

从而，为了含有镁的基材的实用化，迫切需要一种能够将上述基材的表面进行化学、电化学或物理处理，从而提高耐腐蚀性的同时，在其表面能够显示所需的颜色的技术。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供一种耐腐蚀性优异，在表面显示颜色的表面处理的基材。

本发明的另一目的在于，提供一种用于制造上述基材的基材表面处理方法。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明的一个实施例提供一种表面处理的基材，其包括：金属材料基体；薄膜，形成在所述金属材料基体上，且含有以下化学式1所示的化合物；波长变换层，形成在上述薄膜上；以及面漆，形成在所述波长变化层上，

化学式1

M(OH)_m

所述化学式1中，M包括选自由Na、K、Mg、Ca及Ba组成的组的1种以上，m为1或2。

此外，本发明另一个实施例中提供一种基材表面处理方法，该方法包括：在金属材料基体上形成薄膜的步骤；在所述薄膜上形成波长变换层的步骤；以及在所述波长变换层上形成面漆的步骤。

(三)有益效果

本发明的表面处理的基材在金属材料基体上包括均匀厚度的薄膜，不仅提高耐腐蚀性，还能够在表面均匀显示颜色。此外，在上述薄膜上依次包括波长变换层和面漆，因此具有通过薄膜显示的颜色不发生变色的情况下，提高耐刮性和耐磨性的优点。

附图说明

图1是在一个实施例中利用透射电子显微镜测量随着浸渍时间的薄膜厚度的图像；其中，A是浸渍时间为10分钟的基材，B是浸渍时间为170分钟的基材，C是浸渍时间为240分钟的基材。

图2是在一个实施例中利用透射电子显微镜拍摄的包括铬(Cr)层的经过表面处理的基材的图像；其中，D1表示铬层厚度，其值约为10nm。

图3是在一个实施例中利用透射电子显微镜拍摄的包括铝(Al)层的经过表面处理的基材的照片；其中，D2表示铝层厚度，其值约为13nm。

最佳实施方式

本发明可以进行多种变形，而且可以具有多种不同实施例，在附图中例示特定实施例，并对其进行详细说明。

但是，本发明并不限定于这些特定的实施例，应理解为包括在本发明的思想及技术范围内的所有变更、等同物以及替代物均包括在本发明。

在本发明中，“包括”或“具有”等术语应当理解为，仅仅是想要指出说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、组成要素、部件或它们的组合的存在，并不事先排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、组成要素、部件或它们的组合的存在或附加的可能性。

此外，应理解为，本发明的附图是为了便于说明放大或缩小示出的。

下面，参照附图对本发明进行详细说明，与附图的符号无关地，相同或对应的组成要素使用相同的附图标记，并省略了对其的重复说明。

在本发明中，“色坐标”是指国际照明委员会(CommossionInternational de 1’Eclairage，CIE)规定的颜色值CIE色空间的坐标，CIE色空间中的任意位置可以用L*、a*、b*3种坐标值来表示。

其中，L*值表示明度，L*＝0表示黑色(black)，L*＝100表示白色(white)。此外，a*值表示具有该色坐标的颜色偏向于纯红色(puremagenta)或纯绿色(pure green)中的哪一个颜色，b*表示具有该色坐标的颜色偏向于纯黄色(pure yellow)和纯蓝色(pure blue)中的哪一个颜色。

具体地，所述a*值具有-a至+a的范围，a*的最大值(a*max)表示纯红色(pure magenta)，a*的最小值(a*min)表示纯绿色(puregreen)。例如，a*值为负数时为偏向于纯绿色的颜色，a*值为正数时为偏向于纯红色的颜色。比较a*＝80和a*＝50时，表示a*＝80相比a*＝50位于更接近纯红色的位子。此外，所述b*具有-b至+b的范围。b*的最大值(b*max)表示纯黄色(pure yellow)，b*的最小值(b*min)表示纯蓝色(pure blue)。例如，a*值为负数时为偏向于纯黄色的颜色，正数时为偏向于纯蓝色的颜色。比较b*＝80和b*＝50时，表示b*＝80相比b*＝50位于更接近纯黄色的位置。

进一步地，在本发明中，“色差”或“色坐标差”是指在CIE色度空间中两个颜色之间的距离。即，距离远颜色差异大，距离越近颜色几乎没有差异，这可以通过以下数学式3的ΔE*表示。

数学式3

Δ E * = \sqrt{{(Δ L *)}^{2} + {(Δ a *)}^{2} + {(Δ b *)}^{2}}

与此同时，在本发明中，“波长变换层”是指通过调节光反射、折射、散射、衍射等，从而控制入射光波长的层，具有使在薄膜折射和/或散射的光在面漆中的进一步折射和散射最小化的同时进行反射的作用。

最后，在本发明中，单位“T”是表示包括镁的基材厚度，可以与单位“mm”相同。

本发明提供表面处理的基材及用于其的基材表面处理方法。

以往，已知的在金属材料上显示颜色的方法有利用含金属物质或颜料等在镁表面进行涂覆的PVD-溶胶凝胶法、阳极氧化法等。但上述方法可能会降低镁的耐磨性，且难以实现多种颜色。此外，还有涂覆的薄膜层容易剥离而无法满足可靠性的问题。

为了克服上述问题，本发明提供在氢氧化物溶液中浸渍金属材料基体后，依次层压波长变换层和面漆来制造的表面处理的基材。本发明的上述基材在金属材料基体上依次包括薄膜、波长变换层及面漆，从而具有能够在基材表面均匀显示颜色的同时，能够提高基材的耐刮性和耐磨性的优点。

下面详细说明本发明。

本发明第一实施例中提供一种表面处理的基材，其包括：金属材料基体；薄膜，形成在所述金属材料基体上，且含有以下化学式1所示的化合物；波长变换层，形成在所述述薄膜上；以及面漆，形成在所述波长变化层上，

化学式1

M(OH)_m

本发明的表面处理的基材可以具有在金属材料基体上包括薄膜，在所述薄膜上依次层压波长变换层和面漆的结构，这种层压结构可以在金属材料基体的一面或两面形成。此时，所述薄膜位于所述金属材料基体上，起到显示颜色的作用，所述最外层面漆可以起到提高基材的耐刮性和耐磨性的作用，仅在金属材料基体上形成薄膜和面漆时，会存在通过薄膜显示的颜色因为面漆而发生变色的问题。但是本发明的表面处理的基材，在薄膜和面漆之间形成波长变换层，从而能够防止面漆引起的变色。

此时，所述波长变换层只要是能够使在薄膜折射和/或散射的光在面漆中的进一步的折射和散射最小化，诱导光反射从而能够维持通过薄膜显示的颜色，对其种类或形态不受特别地限制而使用。具体地，所述波长变换层可以包括选自由铝(Al)、铬(Cr)、钛(Ti)、金(Au)、钼(Mo)、银(Ag)、锰(Mn)、锆(Zr)、钯(Pd)、铂(Pt)、钴(Co)、镉(Cd)或铜(Cu)和上述金属的离子组成的组的1种以上，具体地，可以包括铬(Cr)。此外所述金属可以具有金属粒子形态，也可以是在波长变换层的形成过程中与氮气、乙烷气体、氧气等反应而包括金属氮化物、金属氧化物、金属碳化物等多种形态。进一步，所述波长变化层可以是金属在薄膜上紧密层压而覆盖所有表面的连续层，或在薄膜上抛洒金属的形态的不连续层。

此外，所述波长变换层的平均厚度只要是能够防止通过薄膜而显示的颜色的变色，就不受特别的限制。具体地，所述平均厚度可以满足5nm至200nm的条件。更具体地，所述平均厚度可以是5nm至150nm，10nm至100nm，5nm至20nm，10nm至15nm，20nm至40nm，10nm至30nm或30nm至50nm。

参照图2和图3，用透射电子显微镜对具有在金属材料基体上依次层压薄膜、波长变换层和面漆的层压结构、所述波长变换层含有铬(Cr)或铝(Al)的本发明的表面处理的基材进行拍摄的结果，可以确认各波长变换层的平均厚度分别约为10nm和13nm。

进一步地，本发明的表面处理的基材，包括在面漆上的任意区域(横1cm和纵1cm)的任意3个点，各点之间的平均色坐标偏差(ΔL*、Δa*、Δb*)可以满足ΔL*＜0.5、Δa*＜0.7和Δb*＜0.6中的1个以上的条件。

具体地，本发明的表面处理的基材可以满足上述条件中的2种以上，更具体而言，可以满足上述所有条件。

在一个实施例中，将金属材料基体1cm×1cm的试片在100℃、10重量％的NaOH水溶液中浸渍85分钟，依次形成波长变换层和面漆后，对试片中的任意3个点测量了CIE色空间中的色坐标。结果，试片的平均色坐标差为0.14≤ΔL*＜0.34、0.02≤Δa*＜0.34和0.34≤Δb*＜0.40，满足上述所有条件。此外，由测量值导出的ΔE*为0.424≤ΔE*＜0.578，可以确认色坐标的平均差显著小。这表示本发明的表面处理的基材的颜色均匀(参照试验例3)。

此外，所述表面处理的基材的薄膜只要是能够将入射到表面的光散射和折射的，就不受特别限制。具体地，所述薄膜可以包括氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化镁(Mg(OH)₂)、氢氧化钙(Ca(OH)₂)和氢氧化钡(Ba(OH)₂)中的任意一种以上，更具体地，可以包括氢氧化镁(Mg(OH)₂)(参照试验例2)。

此外，所述薄膜的平均厚度不受特别限制，具体地，所述平均厚度可以是50nm至2μm，更具体地，所述平均厚度可以是100nm至1μm。本发明的表面处理的基材显示的颜色是利用入射到基材表面的光的性质，在基材表面均匀形成将入射光进行散射和折射的薄膜，从而显示均匀的颜色。此时，本发明能够在上述厚度范围内，在不损失基材所具有的金属固有的质感的情况下，显示颜色。

进一步地，所述表面处理的基材的金属材料基体的种类或形态不受特别的限制。具体地，可以使用由镁形成的镁基材，此外还可以使用在表面分散镁的形态的不锈钢或钛(Ti)基材等。

此外，所述表面处理的基材的面漆只要是能够适用于金属、金属氧化物或金属氢氧化物上的涂覆的透明涂料就可以不受特别限制而使用。更具体地，所述透明涂料可以是能够适用于金属涂覆的无光透明涂料或有光/无光透明涂料等。

本发明的另一个实施例中，提供一种基材表面处理方法，该方法包括：在金属材料基体上形成薄膜的步骤；在所述薄膜上形成波长变换层的步骤；以及在所述波长变换层上形成面漆的步骤。

下面，按照各个步骤进一步详细说明本发明的上述表面处理方法。

首先，在金属材料基体上形成薄膜的步骤是在金属材料基体上显示颜色的步骤，所述颜色通过金属材料基体上形成的薄膜来实现，所述薄膜可以通过将金属材料基体浸渍于氢氧化物溶液中而均匀形成。

此时，所述氢氧化物溶液只要是含有氢氧根(-OH)的溶液就不受特别限制而使用。具体地，可以使用选自由NaOH、KOH、Mg(OH)₂、Ca(OH)₂和Ba(OH)₂组成的组中的1种以上所溶解的水溶液。

在一个实施例中，以含有镁的金属材料基体为对象，评价了根据氢氧化物溶液的显色速度、显色力和颜色均匀度。结果，使用溶解NaOH的氢氧化物溶液时，相比使用蒸馏水的情况，显色速度快4倍以上。此外，在表面显示的颜色显色力优异，显示的颜色均匀。从该结果可以知道，使用溶解NaOH等金属氢氧化物的溶液作为氢氧化物溶液时，在金属材料基体上快速均匀形成薄膜，从而能够以卓越的显色力均匀显示颜色(参照实验例1)。

此外，本发明的制造方法能够通过浸渍条件来控制在基体表面形成薄膜的厚度。此时，根据所述基体的厚度导热量不同，因此基体的厚度不同时，即使在相同条件下浸渍的基体在表面形成的薄膜厚度也可能不同。从而，优选通过含有镁的基体的厚度，调节浸渍条件，从而控制薄膜的厚度。

作为一个实施例，含有镁的基体厚度为0.4至0.7T的情况下，所述氢氧化物溶液的浓度为1重量％至80重量％，更具体地，所述氢氧化物溶液的浓度为1重量％至70重量％，5重量％至50重量％，10重量％至20重量％，1重量％至40重量％，30重量％至60重量％，15重量％至45重量％或5重量％至20重量％。与此同时，所述氢氧化物溶液的温度可以为90℃至200℃，更具体地，可以为100℃至150℃，再进一步地，可以为95℃至110℃。同时，浸渍时间可以为1分钟至500分钟，具体地，可以实施10分钟至90分钟。在本发明中，在上述条件范围内能够以经济的方法在基材表面显示不同颜色。

参照图1，可以确认在相同条件下随着金属材料基体的浸渍时间，表面形成的薄膜的平均厚度增加，显色的颜色转换。这表示在表面显示的颜色根据薄膜的厚度转换。从而可以知道，在基材表面显示的颜色可以通过调节浸渍金属材料基体的氢氧化物溶液的浓度、温度和浸渍时间，控制薄膜的形成速度和平均厚度，从而能够调节(参照实验例2)

进一步地，本发明的基材表面处理方法中，在金属材料基体上形成薄膜的步骤包括：将金属材料基体在N₁浓度的氢氧化物溶液中浸渍的第一浸渍步骤；以及将金属材料至在N_n浓度的氢氧化物溶液中浸渍的第n浸渍步骤，在所述第一浸渍步骤和所述第n浸渍步骤中，氢氧化物溶液的浓度各自独立地满足以下数学式1和2的条件，n为2以上6以下的正数，

数学式1

8≤N₁≤25

数学式2

∣N_n-1-N_n∣＞3

在上述数学式1和2中，N₁和N_n表示各步骤的氢氧化物溶液浓度，单位为重量％。

如上所述，在金属材料基体上形成薄膜的步骤是在金属材料基体表面显示颜色的步骤，通过调节所形成的薄膜的厚度，能够调节显示的颜色。此时，所述薄膜的厚度能够通过氢氧化物溶液的浓度控制，从而将浸渍金属材料基体的氢氧化物溶液浓度细分为N₁至N_n，具体地，细分为N₁至N₆，N₁至N₅，N₁至N₄，N₁至N₃或N₁至N₂来依次进行浸渍时，能够调节表面显示的颜色的细微的色差。

此外，本发明的基材表面处理方法可以进一步包括：在金属材料基体上形成薄膜的步骤之前表面进行预处理的步骤；以及在金属材料基体上形成薄膜的步骤之后冲洗的步骤中的任意一个以上的步骤。此时，对所述表面进行预处理的步骤是，在将金属材料基体浸渍于氢氧化物溶液中之前，将表面用碱性洗涤剂进行处理，从而去除表面残留的污染物质，或进行研磨的步骤。此时，所述碱性洗涤剂只要是本领域通常适用于金属、金属氧化物或金属氢氧化物表面洗涤的就不受特别限制。此外，所述研磨可以是通过抛光(buffing)、磨光(polishing)、喷砂打磨(blasting)或电解研磨等方法而实施，但并不限定于此。在本步骤中，不仅能够去除含有镁的基体表面存在的污染物质或氧化皮(scale)等，还能够通过改变表面的表面能和/或表面状态，具体地，通过表面的微观结构变化，控制薄膜形成速度。即，实施研磨的基体上形成的薄膜厚度可以不同于在相同条件下但没有实施研磨的基体上形成的薄膜的厚度，由此在表面显示的颜色可能会不同。

与此同时，所述冲洗的步骤是在将金属材料基体浸渍于氢氧化物溶液中的步骤之后，将表面冲洗从而去除表面残留的氢氧化物溶液的步骤。在该步骤中，去除基体表面残留的氢氧化物溶液，从而防止残留氢氧化物溶液引起的额外的薄膜的形成。

然后，在薄膜上形成波长变换层的步骤是形成能够防止通过薄膜显示的颜色由于面漆而变色的波长变换层的步骤。

在金属基体材料上仅依次形成薄膜和面漆时，显示颜色的显色光在面漆中可能会再折射和散射，从而表面显示的颜色可能会变色，变色程度根据面漆的平均厚度可能会不同。例如，面漆具有5μm至20μm的平均厚度时，可能会变色为褐色，具有30μm以上的平均厚度时可能会变色为黑色。但是，根据本发明在薄膜和面漆之间引入波长变换层时，波长变换层能够使由面漆引起的显色光的折射和散射最小化，诱导光反射，从而能够防止通过薄膜显示的颜色的变色。

此时，为了形成所述波长变换层，可以使用本领域常用的方法。具体地，可以使用真空沉积法、溅射法、离子镀膜或离子束沉积等方法形成。

此时，所述波长变换层只要是能够使面漆引起的显色光的再折射和散射最小化，诱导光反射，能够维持通过薄膜显示的颜色，对其种类或形态不受特别地限制而使用。作为一个例子，所述波长变换层可以包括选自由铝(Al)、铬(Cr)、钛(Ti)、金(Au)、钼(Mo)、银(Ag)、锰(Mn)、锆(Zr)、钯(Pd)、铂(Pt)、钴(Co)、镉(Cd)或铜(Cu)和上述金属的离子组成的组的1种以上金属。

然后，在波长变换层上形成面漆的步骤是为了提高基材的耐刮性及耐磨性，在波长变换层上利用无光或有光/无光透明涂覆剂导入面漆的步骤。

此时，为了在波长变换层上形成面漆，所述面漆可以通过本领域常用的方法形成。

具体实施方式

下面，通过实施例和实验例进一步详细说明本发明。

但是，以下实施例和实验例仅仅是例示本发明，本发明的内容并不限定于以下实施例和实验例。

实施例1

将作为金属材料基体的含镁的试片(横1cm×纵1cm×0.4T)浸渍于碱性洗涤剂进行脱脂，将脱脂的试片在100℃、10重量％的NaOH水溶液中浸渍50分钟。然后，用蒸馏水冲洗上述试片，在干燥箱中进行干燥，接着利用溅射法形成厚度为10nm至20nm的铬(Cr)层。在上述铬(Cr)层上涂覆液态的无光透明涂料，在120℃-150℃的干燥箱中进行干燥，制造了红色的表面处理的试片。此时，涂覆的无光透明涂料的平均厚度为25μm。

实施例2

除了在所述实施例1中将试片在氢氧化物溶液中浸渍50分钟替代为浸渍85分钟之外，按照同实施例1相同的方法实施来制造绿色的表面处理的试片。

实施例3

除了在所述实施例1中将试片在氢氧化物溶液中浸渍50分钟替代为浸渍10分钟之外，按照同实施例1相同的方法实施来制造银色的表面处理的试片。制造的试片用透射电子显微镜进行拍摄，并将其结果表示在图2中。如图2所示，确认所述试片上形成的铬层的平均厚度(D1)为约10nm。

实施例4

除了在所述实施例1中将试片在氢氧化物溶液中浸渍50分钟替代为浸渍10分钟，且形成铬(Cr)层替代为形成铝(Al)层之外，按照同实施例1相同的方法实施来制造银色的表面处理的试片。制造的试片用透射电子显微镜进行拍摄，并将其结果表示在图3中。如图3所示，确认所述试片上形成的铝层的平均厚度(D2)为约13nm。

比较例1

将作为金属材料基体的含镁的试片(横1cm×纵1cm×0.4T)浸渍于碱性洗涤剂进行脱脂，将脱脂的试片在100℃、10重量％的NaOH水溶液中浸渍85分钟。然后，用蒸馏水冲洗上述试片，在干燥箱中进行干燥，接着涂覆液态无光透明涂料，在120℃-150℃的干燥箱中进行干燥，制造了红色的表面处理的试片。此时，涂覆的无光透明涂料的平均厚度为5μm。

比较例2

除了在所述比较例1中涂覆无光透明涂料的平均厚度为5μm替代为涂覆平均厚度为30μm以上之外，按照同比较例1相同的方法实施来制造了表面处理的试片，。

实验例1：评价根据氢氧化物溶液种类的基材的显色效率

为了评价根据氢氧化物溶液种类的显色处理的基材的显色速度和显色力，进行了如下的实验。

将作为金属材料基体的含镁的试片(横1cm×纵1cm×0.4T)浸渍于碱性洗涤剂进行脱脂，将脱脂的试片在100℃、10重量％的NaOH水溶液或蒸馏水中分别浸渍40分钟、1小时和2小时。然后，用蒸馏水冲洗上述试片，在干燥箱中进行干燥，用肉眼观察表面显示的颜色。

结果，浸渍于10重量％的NaOH水溶液的试片相比浸渍于蒸馏水的试片，确认为显色速度快。更具体地，浸渍于10重量％的NaOH水溶液的试片在经过浸渍10分钟的时间点，显示银色，然后经过黄色，在40分钟以内显示为橙色。但是，在蒸馏水中浸渍40分钟的试片，表面颜色变化很小，与没有进行显色处理的基材相比，几乎没有颜色差，浸渍1小时的试片慢慢显示黄色。此外，浸渍2小时的试片虽然显示黄色，但与浸渍于10重量％的NaOH水溶液的试片相比，显色力显著降低。

从上述结果可以知道，基材的表面处理使用含有NaOH、KOH、Mg(OH)₂、Ca(OH)₂和Ba(OH)₂等的氢氧化物溶液进行，不仅工艺效率显著，而且显色力也优异。

实验例2：评价根据氢氧化物溶液浸渍时间的基材的显色

为了评价金属材料基体的根据氢氧化物溶液浸渍时间的显色程度，进行了如下的实验。

将作为金属材料基体的含镁的试片(横1cm×纵1cm×0.4T)浸渍于碱性洗涤剂进行脱脂，将脱脂的试片在100℃、10重量％的NaOH水溶液或蒸馏水中浸渍240分钟。此时，肉眼观察将上述试片浸渍于NaOH水溶液中后，刚放进去开始以5分钟至10分钟的间隔观察显示的颜色。此外，为了确认试片表面生成的薄膜的成分及厚度，在以经过浸渍10分钟、170分钟及240分钟的时间点的试片为对象，进行了薄膜的X射线衍射分析及透射电子显微镜(TEM)的拍摄。上述结果表示在图1。

本发明的表面处理的基材，根据氢氧化物溶液中浸渍的时间而显示不同颜色。更具体地，没有进行显色处理的银色试片浸渍于氢氧化物溶液中时，经过30分钟以后，依次显示黄色、橙色、红色、紫色、蓝色和绿色，这种颜色变化随着时间的经过，具有一定的周期，反复出现。

此外，对薄膜进行X射线衍射分析的结果，三个试片的薄膜均显示出以2θ表示的18.5±1.0°、38.0±1.0°、50.5±1.0°、58.5±1.0°、62.0±1.0°和68.5±1.0°的衍射峰值，确认含有氢氧镁石(brucite)晶型的镁氢氧化物(Ma(OH)₂)。

进一步地，如图1所示，薄膜的平均厚度随着时间的经过，确认为分别增加至约200nm、600nm及900nm。

从上述结果可以知道，本发明的表面处理的基材包括含有镁氢氧化物(Ma(OH)₂)的薄膜而显色。

此外，含有镁的金属材料基体根据浸渍时间可以控制形成于表面的薄膜厚度，通过此也可以调节显示的颜色。

实验例3：评价表面处理的基材的颜色及颜色均匀度

为了评价本发明的表面处理的基材的颜色和颜色均匀度，进行了如下试验。

肉眼评价实施例1、实施例2、比较例1和比较例2的表面处理的试片颜色。此外，在实施例2制造的试片上选定任意3个点A至C，对选定的点测量CIE色空间的色坐标，由测量的色坐标求出色坐标差，在下表1中示出。此时，色坐标差(ΔE*)利用以下数学式3导出。

数学式3

Δ E * = \sqrt{{(Δ L *)}^{2} + {(Δ a *)}^{2} + {(Δ b *)}^{2}}

表1

3点	L*	a*	b*	ΔL*	Δa*	Δb*	ΔE*
								A	61.15	-12.20	5.24	-	-	-	-
B	61.01	-12.18	5.64	0.14	0.02	0.40	0.424264
								C	60.80	-12.52	5.58	0.34	0.32	0.34	0.577581

结果，可以知道，本发明的表面处理的基材包括波长变换层，从而通过薄膜显示的颜色在形成面漆之后也维持。更具体地，在实施例1和实施例2中形成波长变换层之前，通过薄膜在表面显示的颜色，分别为红色和绿色，之后即使在薄膜上依次形成波长变换层和面漆，表面的颜色不变色。与此相反，比较例1和比较例2的情况，在形成面漆之前，在表面显示的颜色分别为红色和绿色，但在薄膜上形成面漆后，表面显示的颜色变色。此时，变色的颜色根据面漆的厚度变色为褐色或黑色。

这表明，入射到金属材料基体表面的光通过薄膜折射和散射转换为显色光，比较例的试片的情况时，所述显色光接着通过面漆发生再折射和散射而发生变色，相反，实施例的试片的情况时，在薄膜和面漆之间形成波长变换层，波长变换层使显色光的再折射和散射最小化，进行光反射，从而防止颜色的变色。

此外，如图1所示，可以知道本发明的表面处理的基材显示的颜色均匀。更具体地，包括波长变换层的实施例2的试片，在试片上存在的任意的3点的平均色坐标差为0.14≤ΔL*＜0.34、0.02≤Δa*＜0.34、0.34≤Δb*＜0.40和0.424≤ΔE*＜0.587。这表明本发明的显色处理的镁的颜色显示均匀。

从上述结果可以知道，为了提高基材的耐刮性和耐磨性，在薄膜上形成面漆时，需要在薄膜和面漆之间形成能够防止颜色变色的波长变换层，包括波长变换层的表面处理的基材能够均匀地显示颜色。

因此，本发明的表面处理的基材在金属材料基体上包括均匀厚度的薄膜，从而能够均匀显示颜色。此外，所述薄膜上依次包括波长变换层和面漆，具有在不发生通过薄膜显示的颜色的变色的情况下，能够提高基材的耐刮性和耐磨性的优点。

工业适用性

本发明的表面处理的基材在金属材料基体上包括均匀厚度的薄膜，不仅能够提高耐腐蚀性，还能够在表面均匀显示颜色。此外，所述薄膜上依次包括波长变换层和面漆，在不发生通过薄膜显示的颜色的变色的情况下，能够提高基材的耐刮性和耐磨性，因此在使用镁材料的建筑外装材料、汽车装饰，尤其是移动电话壳体部件等电器、电子部件材料领域中，能够有效地使用。

Claims

1.一种表面处理的基材，其特征在于，其包括：

金属材料基体；

薄膜，形成在所述金属材料基体上，且含有以下化学式1所示的化合物；

波长变换层，形成在上述薄膜上；以及

面漆，形成在所述波长变化层上，

化学式1

M(OH)_m

2.根据权利要求1所述的表面处理的基材，其中，所述波长变换层包括选自由铝(Al)、铬(Cr)、钛(Ti)、金(Au)、钼(Mo)、银(Ag)、锰(Mn)、锆(Zr)、钯(Pd)铂(Pt)、钴(Co)、镉(Cd)或铜(Cu)和所述金属离子组成的组的1种以上。

3.根据权利要求1所述的表面处理的基材，其中，所述波长变换层的平均厚度为5nm至200nm。

4.根据权利要求1所述的表面处理的基材，其中，包括在面漆上的任意区域(横1cm和纵1cm)的任意3个点，各点之间的平均色坐标差(ΔL*、Δa*、Δb*)满足ΔL*＜0.5、Δa*＜0.7和Δb*＜0.6中的1个以上的条件。

5.根据权利要求1所述的表面处理的基材，其中，所述薄膜的平均厚度为50nm至2μm。

6.根据权利要求1所述的表面处理的基材，其中，所述金属材料基体进一步包括不锈钢或钛。

7.一种基材表面处理方法，其包括：

在金属材料基体上形成薄膜的步骤；

在所述薄膜上形成波长变换层的步骤；及

在所述波长变换层上形成面漆的步骤。

8.根据权利要求7所述的基材表面处理方法，其中，在所述金属材料基体上形成薄膜的步骤中，薄膜是通过将金属材料基体浸渍于氢氧化物溶液中而形成。

9.根据权利要求8所述的基材表面处理方法，其中，所述氢氧化物溶液包括选自由NaOH、KOH、Mg(OH)₂、Ca(OH)₂和Ba(OH)₂组成的组中的1种以上。

10.根据权利要求9所述的基材表面处理方法，其中，所述氢氧化物溶液的浓度为1重量％至80重量％。

11.根据权利要求8所述的基材表面处理方法，其中，所述在金属材料基体上形成薄膜的步骤包括：

将金属材料基体在N₁浓度的氢氧化物溶液中浸渍的第一浸渍步骤；以及

将金属材料基体在N_n浓度的氢氧化物溶液中浸渍的第n浸渍步骤，

在所述第一浸渍步骤和所述第n浸渍步骤中，氢氧化物溶液的浓度各自独立地满足以下数学式1和2的条件，n为2以上6以下的正数，

数学式1

8≤N₁≤25

数学式2

∣N_n-1-N_n∣＞3

12.根据权利要求7所述的基材表面处理方法，其中，所述形成波长变换层的步骤使用真空沉积、溅射、离子镀膜或离子束沉积等方法实施。

13.根据权利要求7所述的基材表面处理方法，其中，在所述形成波长变换层的步骤中，所述波长变换层包括选自由铝(Al)、铬(Cr)、钛(Ti)、金(Au)、钼(Mo)、银(Ag)、锰(Mn)、锆(Zr)、钯(Pd)铂(Pt)、钴(Co)、镉(Cd)或铜(Cu)和上述金属的离子组成的组的1种以上的金属。

14.根据权利要求7所述的基材表面处理方法，其中，该方法进一步包括在金属材料基体上形成薄膜的步骤之前，表面进行预处理的步骤；以及在金属材料基体上形成薄膜的步骤之后冲洗的步骤中的任意一个以上的步骤。