CN106544711A - 结合异质材料的金属工件的阳极处理方法 - Google Patents

结合异质材料的金属工件的阳极处理方法 Download PDF

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Abstract

一种结合异质材料的金属工件的阳极处理方法，包括下列流程：前处理该金属工件；阳极氧化该金属工件；水洗该金属工件；将该金属工件置于一真空环境，以挥发该金属工件的金属与异质材料之间的残留化学剂；水洗该金属工件；活化该金属工件；染色该金属工件；及封孔该金属工件。本发明通过将金属工件置于真空环境的方法，通过抽真空的方式降低化学药剂沸点，因此金属工件的金属区与异质材料结合的间的缝隙内的残留化学剂在室温即可挥发。因此达到移除残留的化学剂的清洁效果，并减少化学药剂侵蚀于金属工件表面的影响，以提升金属工件的良率。

Description

结合异质材料的金属工件的阳极处理方法
技术领域
本发明涉及一种结合异质材料的金属工件的阳极处理方法，特别涉及一种通过阳极氧化方式处理金属工件表面以产生彩色外观的制造方法。
背景技术
由于金属工艺的进步，愈来愈多的电子产品配备有金属材质的壳体，例如手机或笔记型电脑的金属背壳。然而金属壳体会影响通讯信号的接收，因而导致信号接收不良。
为着改善金属壳体信号接收不良的问题，已经发展出金属与塑胶结合的一体成型技术。通过塑胶区域以供无线信号通过而达到最佳通信品质。
在生产工艺上，金属与塑胶结合后的金属壳体经过阳极处理后，金属与塑胶缝隙容易出现不均匀异色斑点，导致产品外观良率降低。为着去除上述斑点，一种可行的的方法是在阳极处理后，利用硝酸酸洗、商用表面调整剂及水洗以移除金属与塑胶之间缝隙残留的酸剂。然而，金属壳体的清洗次数或时间控制不当，容易造成产品相关环境测试失效，例如。冷热冲击测试、盐雾测试、人工汗液等。
发明内容
本发明的一目的在于，提供一种结合异质材料的金属工件阳极处理后清洁方法，减少金属工件经过阳极氧化后产生异常颜色的斑点，以提升金属工件的良率。
为了解决上述技术问题，根据本发明的其中一种方案，提供一种结合异质材料的金属工件的阳极处理方法，依次包括下列流程：
前处理该金属工件；
阳极氧化该金属工件；
水洗该金属工件；
还依次包括：
将该金属工件置于一真空环境，以挥发该金属工件的金属与异质材料之间的残留化学剂；
水洗该金属工件；
活化该金属工件；
染色该金属工件；及
封孔该金属工件。
在本发明的一个实施例中，前处理的流程包括至少一个下列程序：脱酯、碱洗、酸洗、水洗或烘干。
在本发明的一个实施例中，将金属工件置于一真空环境的流程，包括将金属工件置于一封闭空间，并将封闭空间抽真空，以移除金属工件的金属与异质材料之间的残留化学剂；然后，将金属工件移出封闭空间的步骤。
在本发明的一个实施例中，将封闭空间抽真空的步骤的压力为1至100托(Torr)。
在本发明的一个实施例中，进一步包括升高封闭空间内的温度至50摄氏50度的步骤。
在本发明的一个实施例中，包括升高封闭空间内的温度至低于异质材料的熔点以下的步骤。
在本发明的一个实施例中，包括重复将金属工件置于真空环境、以及水洗金属工件的步骤，然后再进行活化金属工件的步骤。
在本发明的一个实施例中，在活化该金属工件之前，还包括一脱酯步骤，使金属工件进行脱酯。
在本发明的一个实施例中，包括重复将金属工件置于该真空环境、水洗金属工件、以及使金属工件进行脱酯的步骤，然后再进行活化金属工件的步骤。
本发明具有以下有益效果：本发明通过将金属工件置于真空环境的方法，通过抽真空的方式降低化学药剂沸点，因此金属工件的金属区与异质材料(如塑胶)结合之间的缝隙内的残留化学剂在室温即可挥发。因此达到移除残留的化学剂的清洁效果，并减少化学药剂侵蚀于金属工件表面的影响，以提升金属工件的良率。
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为本发明的结合异质材料的金属工件的示意图。
图2为本发明的结合异质材料的金属工件的阳极处理的流程图。
图3为本发明的结合异质材料的金属工件的阳极处理另一实施例的流程图。
其中，附图标记说明如下：
金属工件 10
缝隙 101
金属区 12
塑胶 14
具体实施方式
第一实施例
请参考图1及图2，分别为本发明的结合异质材料的金属工件的示意图，以及结合异质材料的金属工件的阳极处理(anodizing treatment)流程图。本发明针对一种结合异质材料的金属工件10提供一种阳极处理方法，以避免在金属工件10的金属区12与异质材料(本实施例为塑胶14)之间的缝隙101产生异样颜色的斑点。上述金属工件10结合异质材质，可以利用金属塑胶异质接合成型技术(Plastic Clad on Metal)，通过射出成型(injection molding)技术将工程塑胶，例如聚苯硫醚树酯(PolyPhenylene Sulfide，简称PPS)、聚对苯二甲酸二丁酯(Polybutylene Terephtthalate，简称PBT)、或聚酰胺(Polyamide，简称PA)，直接结合于金属表面。本发明的上述阳极处理意指由前处理到染色，并最后封孔完成的全部流程。
请参阅图2，本发明的结合异质材料的金属工件的阳极处理方法，简要的说包括下列流程：
首先，流程S10，前处理(pretreatment)该金属工件10。
流程S20，阳极氧化(anodic oxidation)该金属工件10。
流程S30，水洗该金属工件10。本申请中所指“水洗该金属工件”是指，在蒸馏水/纯净水/去离子水中浸泡/冲洗/喷淋10s～60s，本领域技术人员可根据金属工件10的品质要求而决定采用哪种条件。下述水洗流程与此相同，不再赘述。
流程S40，去除残留化学剂，此流程S40又可分为步骤S41，抽真空，亦即，将该金属工件10置于一真空环境，以挥发该金属工件的金属与塑胶之间的残留化学剂；以及步骤S42，水洗该金属工件。步骤S41主要是通过降低气压，使得在上述阳极氧化的流程S20中残留的化学剂，例如硫酸、草酸…等的沸点降低，以使残留在金属(金属区12)与塑胶14之间的化学剂得以从金属区12与塑胶14之间的缝隙101挥发出来。然后，再利用水洗的步骤S42，将挥发出来的化学剂洗掉。
流程S50，活化(activating treatment)该金属工件10，为着活化金属工件10表面，以利后续表面处理，例如提升染色效果。
流程S60，染色该金属工件10。
最后，流程S70，封孔该金属工件。以下分别再详细上述各流程的细节。
关于前处理(pretreatment)该金属工件10的流程S10，目的是清洁及预备金属工件10以适合阳极处理。前处理程序可以是包括脱酯(degreasing)、碱洗(alkaline etching)、酸洗(pickling)、及化学抛光(chemical polishing)、水洗及烘干等子流程。根据金属工件10的品质要求而决定须要进行哪些子流程、以及子流程的处理次数。下列举例说明一些子流程的相关参数。
脱酯(degreasing)目的是用以清除金属工件10表面的加工油污，清除表面油污的方式可以将金属工件10浸泡在脱酯溶液以去除油污。每一子流程之后包括至少一道水洗流程，水洗流程可以是一至五道，较佳是二道即可，以除去前一道子流程残留的化学剂或杂质。
碱洗(alkaline etching)可以视金属工件10的需要，不一定要进行此子流程。碱洗程序的参数，概略的说，可以是将金属工件10浸浴在摄氏温度10～90度的碱性剂50～500g/L。具体举例而言，可以是以氢氧化钠(NaOH)220g/L；温度约25度(本发明的温度均为摄氏单位)。
酸洗(pickling)可以视金属工件10的需要，不一定要进行此子流程。酸洗程序的参数，概略的说，可以是将金属工件10浸浴在温度10～90度的酸性剂50～500g/L。具体举例而言，可以是以硝酸5ml/L，温度约25摄氏度。
化学抛光(简称化抛)程序的参数，概略的说，可以是以酸性剂1～85％(体积百分比)，温度10～90摄氏度进行处理。具体举例而言，可以是磷酸，温度90～93摄氏度。
关于阳极处理的流程S20，处理参数依据金属工件10所要产生颜色而异。阳极处理是将金属工件10置于电解槽中并连接于阳极，阴极连接碳板或是铅板，然后施加一预定的电压与电流。对该金属工件10进行阳极处理，使该金属工件10表面形成一氧化膜。举例可行的参数如下，使用的液体可以为硫酸、或草酸、或磷酸、或硼酸、或酒石酸1～95％(体积百分比)。温度5～50摄氏度；电流密度0.2～3.0A/dm2(安培/每平方分米)；处理时间为10～60min(分钟)。
一种可行的具体实施例，阳极处理可以于温度为摄氏15至25摄氏度，将该工件10浸泡于含有浓度15％至25％(体积百分比)的硫酸浓度的阳极处理溶液中，电压为8至16伏特之间，电流密度为0.8至2.0A/dm2(安培/每平方分米)之间，处理时间少于45分钟。较佳处理时间为至少30分钟。在阳极处理之后，进行至少一道水流的流程S30。
关于去除残留化学剂的流程S40，在抽真空的步骤S41，将该金属工件10置于一真空环境，以挥发该金属工件10的金属与塑胶之间的残留化学剂。在本实施例中，包括将该金属工件10置于一封闭空间，并将该封闭空间抽真空，使得残留化学剂在室温即可挥发，借此以移除该金属工件10的金属(金属区12)与塑胶14之间的残留化学剂；然后，将该金属工件10移出该封闭空间。本实施例中，将该封闭空间抽真空的压力可以为1至100托(Torr,一个标准大气压的760分之一，约等于1mmHg(毫米汞柱)，又约等于1.333mbar(毫巴))。此外，较佳地，可以进一步包括升高该封闭空间内的温度至摄氏50度。
本发明通过真空抽气的方式，可以将金属工件10表面或是缝隙101内的残留化学酸剂挥发，放在真空1～100托(Torr)状态下，水及浓度20％(体积百分比)硫酸的沸点都低于20度。因此达到移除酸液的清洁效果，并且真空抽气方式较化学药品影响阳极膜的品质更小。
然而，本发明并不限制于上述的参数，只要在金属工件10可以承受的温度范围内，特别是在异质材料的熔点下，配合中度真空(Medium Vacuum，25至1×10-3托)，或粗略真空(Rough Vacuum，25～760托)，借此使残留化学剂得以挥发即可。
补充说明，本发明可以应用于不同厚度的金属工件10，金属区12与塑胶14之间的缝隙101深度有变化。因此上述去除残留的化学剂的流程S40可以重复进行，以更彻底去除残留的化学剂。
关于活化该金属工件10的流程S50，目的是为着经过阳极处理的金属工件10表面以提升染色效果；活化剂可充分活化金属工件表面，以利后续表面处理。活化的参数可以是酸性溶液1-50ml/L，温度5-95摄氏度，时间5-90分钟。之后水洗1-5道。本实施例较佳的参数为，浓度20ml/L硝酸，温度在25摄氏度左右，之后进行两道水洗，温度25摄氏度。活化的功用在于移除阳极氧化所形成硅灰杂质，以提升整体的染色性。
活化之后为流程S60，染色该金属工件10的表面。例如，可以是利用一般商用铝合金染料，温度5-50摄氏度，处理时间0.1-10分钟。较佳的参数建议为温度40摄氏度，处理时间1-6分钟。之后以温度25摄氏度左右，进行两道水洗。
为加强氧化膜的结构抗污性及抗腐蚀性能，本发明最后进行封孔(Sealing)流程S70，以封孔剂封孔处理该金属工件10的表面微孔洞。阳极处理后的封孔操作方式可以使用商用型醋酸镍封孔剂。本发明的封孔为商用型醋酸镍封孔剂1-15g/L，温度为5-95摄氏度，时间为5-90分钟。上述商用型醋酸镍封孔剂是指目前现有以醋酸镍盐为主的封孔剂。
上述封孔建议较佳的参数为，将该金属工件10浸泡于浓度为7g/L的商用型醋酸镍封孔剂，温度为摄氏90±5度，时间30分钟。
第二实施例
请参阅图3，为本发明的结合异质材料的金属工件的阳极处理另一实施例的流程图。本实施例与第一实施例的差异在于，去除残留化学剂的流程S40中，还包括脱酯步骤S43，脱酯的实施参数，可以是利用浓度1-50％(体积百分比)的脱酯剂(Degreasing agent)，在温度10-90摄氏度之下进行。脱酯剂的浓度视金属工件10应用的场合而定。本实施例以电子产品金属壳体为例，较佳参数为3-5％(体积百分比)的脱酯剂，温度为50摄氏度左右。
脱酯之后进行水洗步骤S44，用以洗去残留的脱酯剂，水洗流程可以是一至五道，温度可以是5-95摄氏度，较佳是温度为25摄氏度左右，次数为二道即可。
本发明的特点及功能在于，通过真空抽气的方式，可以将金属工件10的金属区与异质材料(如塑胶)结合之间的缝隙内的残留化学剂挥发。因此达到移除残留的化学剂的清洁效果，并且真空抽气方式较化学药品影响阳极氧化膜的品质较小，以提升金属工件的良率。借此，本发明可以提高通过成品环境测试(冷热冲击/人工汗液/盐雾测试)的测试比例，不仅可以减少瑕疵的产品、并且可以减少测试失效的产品。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，凡依本发明权利要求所做的等效变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种结合异质材料的金属工件的阳极处理方法，依次包括至少下列流程：
前处理该金属工件；
阳极氧化该金属工件；及
水洗该金属工件；
其特征在于，还依次包括：
将该金属工件置于一真空环境，以挥发该金属工件的金属与异质材料之间的残留化学剂；
水洗该金属工件；
活化该金属工件；
染色该金属工件；及
封孔该金属工件。
2.如权利要求1所述的结合异质材料的金属工件的阳极处理方法，其中该前处理的流程包括至少一个下列程序：脱酯、碱洗、酸洗、水洗或烘干。
3.如权利要求1所述的结合异质材料的金属工件的阳极处理方法，其中所述将该金属工件置于一真空环境的流程，包括将该金属工件置于一封闭空间，并将该封闭空间抽真空，以移除该金属工件的金属与异质材料之间的残留化学剂；然后，将该金属工件移出该封闭空间。
4.如权利要求3所述的结合异质材料的金属工件的阳极处理方法，其中所述将该封闭空间抽真空的步骤的压力为1至100托。
5.如权利要求4所述的结合异质材料的金属工件的阳极处理方法，其中进一步包括升高封闭空间内的温度至50摄氏度的步骤。
6.如权利要求3所述的结合异质材料的金属工件的阳极处理方法，其中包括升高该封闭空间内的温度至低于该异质材料的熔点以下的步骤。
7.如权利要求1所述的结合异质材料的金属工件的阳极处理方法，其中包括重复将该金属工件置于该真空环境、以及水洗该金属工件的步骤，然后再进行活化该金属工件的步骤。
8.如权利要求1所述的结合异质材料的金属工件的阳极处理方法，其中在活化该金属工件之前，还包括一脱酯步骤，使该金属工件进行脱酯。
9.如权利要求8所述的结合异质材料的金属工件的阳极处理方法，其中包括重复将该金属工件置于该真空环境、水洗该金属工件、以及使该金属工件进行脱酯的步骤，然后再进行活化该金属工件的步骤。
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