CN107745334B - 铝合金加工方法、铝合金外壳和移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金加工方法、铝合金外壳和移动终端，该铝合金加工方法包括：用多棱角磨料对铝合金进行第一次喷砂处理；利用化学方法去除所述铝合金表面的所述多棱角磨料；用氧化锆对去除了所述多棱角磨料的所述铝合金表面进行第二次喷砂处理。通过本发明的铝合金加工方法获得的铝合金外壳的砂感效果更加细腻，而且提高了良率、降低了成本。

Description

铝合金加工方法、铝合金外壳和移动终端

技术领域

本发明涉及一种金属加工技术，具体而言，涉及一种铝合金加工方法、铝合金外壳和移动终端。

背景技术

现代的日常生活已经越来越离不开电子设备，例如平板电脑、智能手机、电子书、便携式笔记本等。随着人们对电子产品的外观要求越来越高，对于电子产品外壳的材料、加工工艺也提出了更高的要求。

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。由于铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，所以也被用于手机等电子产品的外壳。

铝合金喷砂处理因其特有的细腻砂感，在手机外壳上的运用得到了快速的发展。

目前手机外壳用到的铝合金主要为型材铝(有的需要CNC加工外观面，有的不需要CNC加工外观面)和冲压铝，例如，冲压铝和不需要CNC加工外观面的型材铝的喷砂阳极处理方法一般流程为打磨、一次喷砂和阳极氧化，或者为直接一次喷砂和阳极氧化。

然而，本发明的发明人发现这两种流程都有其特定的不足，对于第一种流程，打磨容易导致产品结构产生变形(如平面度变差)、边缘塌边(尤其是孔边缘)及其他缺陷，造成较高的良率损失。

例如，图1中左侧的铝合金材料在打磨后，铝合金材料出现了塌边的情形(图1中右侧的铝合金材料)，由此，导致产率的良率损失，损失可能高达3-5％，由此导致生产成本提高。此外，通过此方法获得的铝合金外壳的砂感细腻度也还有提升空间。

对于第二种流程，如果要得到细腻砂感的效果，则喷砂很难遮盖铝材的瑕疵(如摩擦纹，打磨痕)，若要遮盖，则需采用较大颗粒的砂材(如80#的铁砂)，但这样很难得到砂感细腻的外观面。

因此，目前迫切需要一种新的铝合金材料加工方法，以提高良率并获得具有细腻砂感的铝合金外壳产品。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种新的铝合金材料加工方法，其可以提高良率并获得具有细腻砂感的铝合金外壳产品，并且还提供该方法制作的铝合金外壳和包括该铝合金外壳的移动终端。

本发明的一个实施方式，提供一种铝合金加工方法，包括：

用多棱角磨料对铝合金进行第一次喷砂处理；

利用化学方法去除所述铝合金表面的所述多棱角磨料；

用氧化锆对去除了所述多棱角磨料的所述铝合金表面进行第二次喷砂处理。

在上述的铝合金加工方法中，所述化学方法为碱洗和/或化抛。

在上述的铝合金加工方法中，使用氢氧化钠溶液进行所述碱洗，使用基于磷酸的抛光液进行所述化抛。

在上述的铝合金加工方法中，所述多棱角磨料选自氧化铝、石英砂、金刚石和金刚砂中的至少一种。

在上述的铝合金加工方法中，所述多棱角磨料为氧化铝。

在上述的铝合金加工方法中，在所述第二次喷砂处理之后，对所述铝合金表面进行正常的一次阳极氧化加工。

在上述的铝合金加工方法中，在所述第一次喷砂处理之前，对所述铝合金进行相关结构加工。

在上述的铝合金加工方法中，所述相关结构加工包括冲压和CNC加工。

本发明的另一实施方式提供一种铝合金外壳，所述铝合金外壳通过上述的铝合金加工方法制作。

本发明的又一实施方式提供一种移动终端，所述移动终端包括上述的铝合金外壳。

通过本发明的技术方案获得的铝合金外壳的喷砂砂感效果比现有技术更加细腻。而且，本发明的铝合金加工方法可以解决现有打磨喷砂氧化方案良率低成本高的问题，同时喷砂代替打磨能够有效提高工厂的产能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。

图1示出了一种现有的铝合金加工方法获得的产品的示意图。

图2示出了根据本发明的铝合金加工方法的获得的产品的示意图。

图3示出了本发明的铝合金加工方法的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图3示出了本发明的铝合金加工方法的一个实施例的流程示意图。

本发明的一个实施方式，提供一种铝合金加工方法，包括：

步骤S110，用多棱角磨料对铝合金进行第一次喷砂处理。

通过用多棱角强磨削性磨料对铝合金进行第一次喷砂处理，多棱角强磨削性磨料能够去除铝合金表面的缺陷，起到打磨的效果，同时能避免打磨带来的塌边、变形等问题，提高了良率，降低了成本。

如图2所示，通过使用多棱角的磨削性磨料进行喷砂处理，没有出现边缘塌边等现象。

喷砂处理是利用高速砂流的冲击作用清理基体表面的过程。采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料(例如氧化铝、金刚石、金刚砂、石英砂等)高速喷射到需要处理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度，并且去掉材料的纹路如摩擦纹，使得铝合金变得平整。

磨料是锐利、坚硬的材料，用以磨削较软的材料表面。磨料的重要性能之一是它的硬度，它必须比待加工材料更硬，常用莫氏硬度计测定各种磨料的硬度。磨料的另一重要性能是韧性或体积强度，可改变原料的混合量、纯度、粒度和晶体结构等来控制这一性能，以适合于各种应用。

本发明中磨料可以选择多棱角的磨料，由此容易消除材料上的诸如摩擦纹的缺陷。例如，多棱角磨料可以氧化铝、石英砂、金刚石和金刚砂中的至少一种，优选使用氧化铝。

氧化铝俗称刚玉，是白色固体，无臭、无味、质极硬，莫氏硬度9。氧化铝磨料硬度很高，与被抛光材料一般不发生化学反应。氧化铝磨料是一般钢铁试样常用的抛光磨料，但它通常不用于抛光铝及铝合金，因为氧化铝磨料容易使铝表面晦暗。

然而，在本发明中，将氧化铝用于第一次喷砂，尽管可能出现表面晦暗的影响，但是可以在第二次喷砂之前通过碱洗/化抛等程序来消除该影响。而且，综合性能、成本等因素，优选使用氧化铝。

石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒。石英石是一种非金属矿物质，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO₂。石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，莫氏硬度7。

金刚石具有极高的硬度，莫氏硬度为10，颗粒外形尖锐锋利，对于不同硬度的材料都具有很好的磨削作用，对于存在软硬相差悬殊的不同相的合金试样抛光效果较好。此外，金刚石抛光磨料磨削寿命长，切削能力高，因而磨料消耗少，同时还可以使试样表面基本不产生形变扰乱层。

金刚砂又名碳化硅(SiC)，是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。金刚砂的化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好。碳化硅的硬度很大，莫氏硬度为9.5，仅次于最硬的金刚石。

步骤S120，利用化学方法去除所述铝合金表面的所述多棱角磨料。可以通过化学方法去除铝合金表面的多棱角磨料。在除去表面残留的磨料后，可以使得铝合金表面达到一定光泽。

例如，可以通过碱洗的方法除去磨料，或者可以通过化抛的方法除去磨料，或者同时使用碱洗和化抛。优选使用碱洗和化抛两种方式。

碱洗通常也称为碱蚀洗或碱浸蚀，通过该工艺处理可以去除表面的脏物，也可以彻底去除铝表面的自然氧化膜，消除铝表面轻微缺陷，较长时间碱洗，可以获得没有强烈反光的均匀柔和的漫反射表面，即砂面。铝材表面自然形成的氧化膜是不均匀非连续薄膜，需在涂装前彻底清除。

碱洗可以使用例如氢氧化钠、硝酸钠、碳酸钠和/或磷酸三钠，优选使用氢氧化钠溶液。

化抛，即化学抛光，是将铝制品浸在一定成分的化学抛光液内，在一定温度下进行化学反应，经过一段时间后得到光亮而平滑的铝表面。在较高温度、粘度的溶液中发生化学反应，使铝件表面逐渐平整，获得光亮平滑的表面。

抛光液可以使用基于磷酸的抛光液，分为磷酸-硫酸(无黄烟化学抛光)、磷酸-硫酸-硝酸(三酸抛光)、磷酸-乙酸-硝酸等体系。

由磷酸-硫酸基础液中添加复合添加所构成的无烟化学抛光剂，基本含有腐蚀剂、缓蚀剂、表面活性剂、光亮剂等组分。这些成分整体起到了对铝材光亮整平的增光作用，其中含硫的有机物部分起到吸附、加速粘性液膜形成、改善铝表面性能的作用、加快气体从表面脱附、减少麻点和抑制酸雾的作用。

步骤S130，用氧化锆对去除了所述多棱角磨料的所述铝合金表面进行第二次喷砂处理。

由于金属外壳最终要的并不是全光面的效果，而是呈现出磨砂一样的表面，这就需要对经过抛光的表面进行第二次喷砂处理，将其呈现出磨砂效果。

锆砂可经过高温炉3000度定相方法制成，具有良好好的抗冲击强度和韧性，具有特别高的硬度和表面光滑性。在用氧化锆进行第二次喷砂处理后，使得铝合金表面获得了比现有技术更加细腻的砂感，保证了良好的外观品质。

实施例2

实施例2提供一种铝合金手机外壳的加工方法。

首先，将以冲压铝或不需加工外观面的型材铝为原材料的铝合金手机外壳工件进行相关结构加工(不涉及表面加工)，工件依次经过冲压(型材铝有时用CNC代替此步骤)、CNC加工，待表面处理。

其次，用多棱角磨料对经CNC加工后的铝合金工件进行第一次喷砂处理；利用化学方法去除铝合金工件表面的所述多棱角磨料；用氧化锆对去除了所述多棱角磨料的铝合金工件表面进行第二次喷砂处理。上述工艺流程可以参考实施例1的步骤S110至步骤S130的详细描述。

在所述第二次喷砂处理之后，对所述铝合金工件表面进行正常的一次阳极氧化加工。阳极氧化使得铝合金工件表面被氧化，形成致密、坚硬的氧化膜，让其更加耐磨且不易沾污。

上述的正常的一次阳极氧化加工可以包括脱脂、碱洗、除灰、化抛、除灰、阳极氧化、表调、染色、封孔、烘干等工序。正常的一次阳极氧化加工中的各个工序可以根据需要进行选择使用。下面介绍一次阳极氧化加工中的部分工序。

脱脂的目的是清除表面的油脂和灰尘等污染物，使碱洗比较均匀，以提高阳极氧化膜的质量，铝材脱脂可以分为三种类型，即酸性脱脂、碱性脱脂和有机溶剂脱脂，碱洗脱脂是传统工艺。

碱洗可将铝表面的一层自然氧化膜溶解，可以参看实施例1中的相关描述。

除灰也称为剥黑膜或中和。铝材经过碱洗化抛后，表面往往会附着一层灰褐色或灰黑色的挂灰，挂灰的具体成分因铝合金材质不同而异，主要由不溶于碱洗槽液的铜、铁、硅等金属间化合物及其碱洗产物组成。

除灰就是要除去这层不溶在碱液的挂灰，以防止阳极氧化槽的污染，使阳极氧化后获得外表面干净的阳极氧化膜。通常采用酸性溶液将挂灰溶解除去，例如使用一定浓度的硝酸溶液作为除灰槽液。硝酸是具有强氧化性的强酸，其溶液的溶解能力很强，几乎能够除去碱洗后的残留在铝材表面上的各种挂灰，又不会损伤铝基体。

阳极氧化就是将铝合金制品置于硫酸、磷酸等电解液中作为阳极，在特定条件和电流作用下，进行电解，阳极的铝或其合金氧化，表面上形成氧化铝膜的这个过程称为电解氧化，就是阳极氧化。

表调，氧化铝膜生成后，并不宜立刻染色，因为氧化铝为无机物质，而染料为有机物质，两者之间不宜结合，所以必须于染色前在工件表面覆盖一层兼具无机和有机物质性质的界面活性剂，使氧化膜孔隙率增加，提高吸附力，以利于氧化铝膜与染料的结合。

染色一般分为有机染料染色和无机染料染色两种，这是两种截然不同的染色方法。常用的是有机染料，有机染料的染色基于物质的吸附理论。吸附又分为物理吸附和化学吸附。分子或离子以静电力方式的吸附为物理吸附；以化学力方式吸附叫化学吸附。

染色的目的在于提高产品的装饰性和耐蚀性，同时给铝制品表面以各种功能特性。染色过程一般包括三个阶段，第一阶段是染料在溶液中迁移，第二阶段是染料在膜外表面吸附，第三阶段是染料分子在氧化铝孔隙内扩散。

封孔：氧化铝孔隙中填充过染料后，如不加以处理，放置一段时间后，孔隙中的染料会逐渐析出或变色，为避免此现象发生，染色后需要将氧化铝孔隙加以封闭，即为封孔。

封孔主要分为水合反应、无机物填充或有机物填充三类。一般使用的是热封孔，热封孔是在接近沸点的纯水中，通过氧化铝的水合反应，将非晶态氧化铝转化成勃姆体的水合氧化铝，由于水合氧化铝比原阳极氧化膜的分子体积大了30％，体积膨胀使得阳极氧化膜的微孔填充封闭，阳极氧化膜的抗污性和耐腐蚀性随之提高，同时导纳降低(即阻抗增加)，阳极氧化膜的介电常数也随之变大。

在以上的实施例中，描述了铝合金手机外壳的加工方法，当然，上述的方法也可以应用于制作其他的电子设备的外壳。

本发明利多棱角磨料的强磨削性来去除铝合金表面的缺陷，起到了打磨的效果，同时能避免打磨带来的边缘塌边、产品结构变形等问题，提高了良率(提高3-5％)，降低了成本。

此外，本发明利用碱洗(或化抛、或碱洗和化抛)来清洗铝合金表面残留的氧化铝砂，确保喷锆砂时表面是干净的。利用锆砂的特性来获得砂感效果更加细腻的外观，保证了良好的外观品质。

而且，本发明解决了现有打磨喷砂氧化方案良率低成本高的问题，同时喷砂代替打磨能够有效提高工厂的产能。

此外，与现有技术相比，本发明的铝合金外壳具有更加细腻的砂感，从而具有更加优异的外观品质。而装配有该铝合金外壳的移动终端在外观、手感上都更加细腻，不仅提升了产品的档次，而且大大提升了用户的使用体验。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铝合金加工方法，其特征在于，包括：

用多棱角磨料对铝合金进行第一次喷砂处理；

利用化学方法去除铝合金表面的所述多棱角磨料；所述化学方法为碱洗和/或化抛，使用基于磷酸的抛光液进行所述化抛，其中所述基于磷酸的抛光液复合添加有腐蚀剂、缓蚀剂、表面活性剂以及光亮剂；

用氧化锆对去除了所述多棱角磨料的所述铝合金表面进行第二次喷砂处理，其中所述氧化锆用于在利用化学方法去除铝合金表面的多棱角磨料之后，在进行阳极氧化加工之前，使所述铝合金表面获得砂感;

在所述第二次喷砂处理之后，对所述铝合金表面进行正常的一次阳极氧化加工，所述正常的一次阳极氧化加工包括脱脂、碱洗、除灰、化抛、除灰、阳极氧化、表调、染色、封孔以及烘干；

其中，所述除灰包括，采用酸性溶液将经过碱洗化抛后附着在铝材表面的挂灰溶解除去，防止阳极氧化槽的污染，使阳极氧化后获得外表面干净的阳极氧化膜；

所述表调包括，在氧化铝膜生成后，在染色前在工件表面覆盖一层兼具无机和有机物质性质的界面活性剂，增加氧化铝膜孔隙率提高吸附力；

所述封孔包括，在接近沸点的纯水中，通过氧化铝的水合反应，将非晶态氧化铝转化成勃姆体的水合氧化铝，所述水合氧化铝使得阳极氧化膜的微孔填充封闭。

2.根据权利要求1所述的铝合金加工方法，其特征在于，使用氢氧化钠溶液进行所述碱洗。

3.根据权利要求1所述的铝合金加工方法，其特征在于，所述多棱角磨料选自氧化铝、石英砂、金刚石和金刚砂中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的铝合金加工方法，其特征在于，所述多棱角磨料为氧化铝。

5.根据权利要求1所述的铝合金加工方法，其特征在于，在所述第一次喷砂处理之前，对所述铝合金进行相关结构加工。

6.根据权利要求5所述的铝合金加工方法，其特征在于，所述相关结构加工包括冲压和CNC加工。

7.一种铝合金外壳，其特征在于，所述铝合金外壳通过权利要求1-6中任一项所述的铝合金加工方法制作。

8.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括根据权利要求7所述的铝合金外壳。

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