CN107841776A - 一种金属表面处理方法、金属壳体及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种金属表面处理方法、金属壳体及电子设备。该方法包括：对金属工件进行阳极氧化处理，在所述金属工件的表面形成氧化膜；采用第一颜色对应的染料为具有氧化膜的金属工件染色；采用热压印染工艺为具有第一颜色的金属工件的设定区域染至少一种第二颜色，在所述金属工件的表面呈现至少两种颜色；对具有至少两种颜色的金属工件进行封孔处理；从而，实现在同一氧化膜上实现多种颜色撞色的效果，可以在减少加工工序的情况下精确控制染色区域的位置，改善相关技术中存在的工序复杂、工艺条件难实现及颜色区域形状受限的问题。

Description

一种金属表面处理方法、金属壳体及电子设备

技术领域

本申请实施例涉及壳体制备技术，尤其涉及一种金属表面处理方法、金属壳体及电子设备。

背景技术

随着电子设备的普及，用户越来越注重电子设备的外观及握持手感。因此，金属板材被越来越多的应用到电子设备外壳制备中。

为了克服金属外壳颜色比较单调的缺陷，相关技术中提出多色阳极氧化工艺，即通过阳极氧化及染色方式在同一金属外壳基体上实现多种颜色效果。然而，相关技术中的表面处理方式具有工序复杂、工艺条件较难实现且颜色区域的形状受限等问题。

发明内容

本申请实施例提供一种金属表面处理方法、金属壳体及电子设备，可以有效地提高颜色区域的位置精度，以使金属壳体表面较好的呈现撞色效果。

第一方面，本申请实施例提供了一种金属表面处理方法，包括：

对金属工件进行阳极氧化处理，在所述金属工件的表面形成氧化膜；

采用第一颜色对应的染料为具有氧化膜的金属工件染色；

采用热压印染工艺为具有第一颜色的金属工件的设定区域染至少一种第二颜色，在所述金属工件的表面呈现至少两种颜色，其中，第一颜色与第二颜色为不同颜色；

对具有至少两种颜色的金属工件进行封孔处理。

第二方面，本申请实施例还提供了一种金属壳体，该金属壳体采用如上述第一方面所述的金属表面处理方法制备。

第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括如上述第二方面所述的金属壳体。

本申请实施例提供一种金属表面处理方案，通过对准备好的具有设定结构的金属工件进行阳极氧化处理，在该金属工件的表面形成氧化膜；采用第一颜色对应的染料为该具有第一颜色的金属工件染色；采用热压印染工艺为染色后的金属工件的设定区域染至少一种第二颜色，由于第一颜色与第二颜色是不同颜色，因此，在该金属工件的表面呈现至少两种颜色；然后，对具有至少两种颜色的金属工件进行封孔处理，从而，在同一氧化膜上实现多种颜色撞色的效果。采用上述技术方案，对具有设定结构的金属工件进行一次阳极氧化，并在同一氧化膜上实现多种颜色撞色的效果，具有工序少、操作简单、可以精确控制染色区域的位置的特点，改善相关技术中存在的工序复杂、工艺条件难实现及颜色区域形状受限的问题。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种金属表面处理方法的流程图；

图2是本申请实施例提供的一种阳极氧化前后的金属工件的示意图；

图3是本申请实施例提供的一种首次染色前后的金属工件的示意图；

图4是本申请实施例提供的一种热压印染前后的金属工件的示意图；

图5是本申请实施例提供的另一种金属表面处理方法的流程图；

图6是本申请实施例提供的一种金属壳体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、规程等等。

相关技术中，为了在铝基材(或铝合金基材)表面形成多种颜色，可以采用多色阳极氧化工艺。示例性的，多色阳极氧化工艺的实现方法主要包括以下几种方案：

方案一、对铝材基材进行一次阳极氧化处理，为一次阳极氧化处理后的铝材基材染颜色A；然后，采用CNC(精密机械加工)加工方式去除欲染颜色B的第二区域内的氧化膜，保留氧化膜的区域称为第一区域；接下来，采用遮蔽保护膜覆盖于已染好颜色A的区域(即第一区域)，对第一区域进行保护；最后，对上述处理后的铝材基材进行二次阳极氧化处理，在铝材基材的第二区域的表面形成氧化膜，为第二区域染颜色B，从而，得到具有两种颜色的铝材基材。然而，上述方案中颜色区域的形状受限于CNC加工的精度，较难呈现出不规则的形状。同时，CNC加工的精度较难保证。此外，方案一需要移除氧化膜，可能会导致在两种颜色的分界线处形成一个台阶，使两个颜色面存在高度差，并且还进行二次阳极氧化等步骤，导致工序复杂。

方案二、在铝材基材的表面欲染颜色B的第二区域形成油墨层，采用油墨遮蔽第二区域，其中，该油墨具有阻止在第二区域通过阳极氧化方式形成氧化膜的特性；然后，对铝材基材(即第一区域)进行一次阳极氧化处理，在第一区域表面形成氧化膜，并为第一区域染颜色A；接下来，执行退遮蔽油墨操作，对第二区域进行二次阳极氧化处理，在第二区域表面形成氧化膜，为第二区域染颜色B，从而，得到具有两种颜色的铝材基材。然而，方案二对遮蔽油墨的耐酸碱、耐高温性能要求较高，实现较困难，并且，由于需要执行加遮蔽油墨及退遮蔽油墨、二次阳极氧化等步骤，导致工序复杂。

方案三、对铝材基材进行一次阳极氧化处理，在铝材基材的表面形成氧化膜，并为一次阳极氧化处理后的铝材基材染颜色A；然后，采用油墨遮蔽欲保留颜色A的第一区域；接下来，对未被油墨遮蔽的第二区域进行退氧化膜处理；然后，对第一区域进行退遮蔽油墨处理；接下来，对第二区域进行二次阳极氧化处理，最后，为形成氧化膜的第二区域染颜色B，从而，得到具有两种颜色的铝材基材。然而，方案三由于去除氧化膜工序会导致在两种颜色的分界线处形成一个台阶，使两个颜色面存在高度差，影响电子产品外观。

方案四、对铝材基材进行一次阳极氧化处理，在铝材基材的表面形成氧化膜，并为一次阳极氧化处理后的铝材基材染颜色A；然后，采用镭雕氧化膜的方式去除待染颜色B的第二区域的氧化膜；接下来，对第二区域对应的铝材基材进行二次阳极氧化处理，并为二次阳极氧化后的第二区域染颜色B，从而，得到具有两种颜色的铝材基材。然而，方案四由于采用镭雕方式处理铝材基材表面的氧化膜，加工工序复杂，要求精度高，容易在两种颜色的分界线处形成一个台阶，导致两个颜色面存在高度差。

为了解决上述问题，本申请实施例提供一种金属表面处理方案，可以有效地提高颜色区域的位置精度，实现在同一氧化膜上实现多种颜色的撞色效果。

图1为本申请实施例提供的一种金属表面处理方法的流程图，本实施例可适用于在金属表面呈现撞色效果的情况，该方法包括：

步骤110、对金属工件进行阳极氧化处理，在所述金属工件的表面形成氧化膜。

其中，金属工件可以是预先准备好的具有设定结构的加工件，还可以是自行设计由金属板材加工制成的。该金属工件的材料包括铝材或铝合金。示例性的，铝材及铝合金可以是常用于制备智能手机、笔记本电脑、个人电脑(iPad)等移动终端壳体的金属材料，其中，壳体可以是后盖。可选的，铝材及铝合金还可以是用于制备移动电源外壳或智能手环配件(如壳体或腕带)的金属材料。

铝合金阳极氧化可以理解为，铝或其合金在预设的电解液和特定的工艺条件下，由于外加电流的作用下，在铝制品(铝或其合金)上形成一层氧化膜的过程。在铝及铝合金表面形成的氧化膜与一般的氧化膜不同，阳极氧化铝可以电解着色加以染色。在进行阳极氧化之前，需要对具有设定结构的铝或铝合金加工件进行预处理。其中，预处理包括机械表面加工。还可以包括化学处理，以去掉铝及其合金表面的杂质。接下来进行清洗去油处理。然后，将上述处理后的铝或铝合金放入电解槽中，电解槽中充入预设电解液，并将铝及铝合金作为阳极，通电预设时间，在铝或铝合金表面生产氧化膜。其中，该氧化膜具有多孔性，多为白色半透明薄膜。其中，预设电解液可以采用硫酸或硫酸与草酸混合的溶液，以增加氧化膜中的孔隙，提高氧化膜对颜色的吸附能力。

图2是本申请实施例提供的一种阳极氧化前后的金属工件的示意图，如图2所示，在经过阳极氧化之前，铝合金后盖210表面为金属铝。经过阳极氧化后，在铝合金后盖210的表面形成一层氧化铝薄膜，即氧化膜220。

步骤120、采用第一颜色对应的染料为具有氧化膜的金属工件染色。

其中，第一颜色对应的染料可以是有机染料，也可以是无机染料，发色体沉积在氧化膜孔隙的上部。氧化膜的膜层厚度由与待染的第一颜色的深浅有关，可选的，氧化膜的厚度控制在8～15微米，如果要染深色，则需要增加氧化膜的厚度。

在阳极氧化处理后，将具有氧化膜的金属工件浸泡于盛有第一颜色对应的染料溶液的染色槽中。根据要染的颜色不同，可以选择不同的浸渍时间。在达到浸渍时间后，取出该金属工件进行干燥处理。示例性的，可以采用晾干的方式或低温烘干的方式进行干燥处理。其中，晾干可以是将染第一颜色后的金属工件在室温下静止预设时间实现自然风干的干燥方式。低温烘干可以是采用不超过50摄氏度的温度对染第一颜色后的金属工件进行加温干燥。

图3是本申请实施例提供的一种首次染色前后的金属工件的示意图。如图3所示，为具有氧化膜220的铝合金后盖210染第一颜色后，该第一颜色沉积在氧化膜220的孔隙中，形成具有第一颜色的彩色氧化膜230。

步骤130、采用热压印染工艺为具有第一颜色的金属工件的设定区域染至少一种第二颜色，在所述金属工件的表面呈现至少两种颜色。

其中，热压印染工艺包括采用加热加压的方式使印染膜片上的染料升华成气体转移到氧化膜的微孔中进而为氧化膜染色的过程。

获取预先制备的彩色印染膜片，该彩色印染膜片上具有第二颜色对应的染料，该第二颜色与第一颜色叠加后可以得到预期颜色，该第二颜色对应的染料附着于转印纸(或称为升华纸)上。其中，第二颜色与第一颜色为不同颜色，并且第二颜色对应的染料可以是分散性染料，并且其对转印纸的依赖性不高，可以在设定温度下升华成气体，并由转印纸脱离，复制到氧化膜中。由于分散性染料可以通过印刷、喷涂等方式形成于转印纸上，同时转印纸可以被裁剪成任意形状，可以在金属工件上做出形状不规则的撞色效果。

示例性的，根据电子产品的壳体设计要求，在预设位置上反覆彩色印染膜片。其中，反覆的含义是使具有第二颜色对应的分散性染料的一面接触氧化膜。例如，可以根据设计要求需要得知在壳体下半部(下半部可以理解为壳体上远离摄像头对应的开孔的一侧)染与第一颜色不同的颜色，则将该彩色印染膜片反覆在壳体下半部分的阳极氧化膜的表面。通过热压设备为彩色印染膜片进行加热加压处理，预设时间后，彩色印染膜片上的分散性染料升华成气体转移到氧化膜的孔隙(也可以称为微孔)中而为氧化膜染色。图4是本申请实施例提供的一种热压印染前后的金属工件的示意图。如图4所示，由于为具有氧化膜220的铝合金后盖210染第一颜色得到具有第一颜色的彩色氧化膜230，在铝合金后盖210的下半部分的彩色氧化膜230的表面叠放彩色印染膜片240，通过热压使彩色印染膜片240上的分散性染料升华成气体并转移至氧化膜的孔隙中，从而，在铝合金后盖210的下半部分的第二区域252进行二次染色(即在已有第一颜色的基础上，染上第二颜色)，在热压预设时间后，移除所述彩色印染膜片，第二区域252的最终颜色为第一颜色与第二颜色混合叠加得到的颜色。在铝合金后盖210除第二区域252之外的第一区域251呈现第一颜色，从而，在铝合金后盖210呈现两种颜色撞色的外观效果。

可以理解的是，可以通过制备多张不同颜色的彩色印染膜片，在铝合金后盖的不同位置为彩色氧化膜再次染其它颜色，从而呈现多种颜色撞色的外观效果。还可以制备不同形状的彩色印染膜片，在彩色氧化膜上形成规则形状或不规则形状的其它颜色的图案。

步骤140、对具有至少两种颜色的金属工件进行封孔处理。

其中，封孔处理是对铝(或铝合金)加工件表面的阳极氧化膜进行物理或化学处理以降低氧化膜的孔隙率和吸附能力，以便把染料密封在微孔中，同时提高氧化膜的耐蚀性、耐磨性等性能的过程。

示例性的，将上述具有至少两种颜色的金属工件放置于温度为95～100度的去离子水中，通过氧化铝的水合反应将非晶态的氧化铝转化成水合氧化铝，由于水合氧化铝比原来的体积膨胀了30％，体积膨胀使得氧化膜的微孔填充封闭。

可选的，还可以采用铬酸盐封孔，即将具有至少两种颜色的金属工件放置于体积百分比为5％～10％的铬酸盐封孔液中，封孔操作的温度为95～100度，封闭时间为25min～35min，沉淀中不得有氯化物或硫酸。

封孔处理完成后，如图4所示，在金属工件的第一区域呈现第一颜色，第二区域呈现第二颜色与第一颜色叠加而成的第三颜色，达到撞色效果。

本实施例的技术方案，通过对准备好的具有设定结构的金属工件进行阳极氧化处理，在该金属工件的表面形成氧化膜；采用第一颜色对应的染料为该具有第一颜色的金属工件染色；采用热压印染工艺为染色后的金属工件的设定区域染至少一种第二颜色，在该金属工件的表面呈现至少两种颜色；然后，对具有至少两种颜色的金属工件进行封孔处理，从而，在同一氧化膜上实现多种颜色撞色的效果。采用上述技术方案，对具有设定结构的金属工件进行一次阳极氧化，并在同一氧化膜上实现多种颜色撞色的效果，具有工序少、操作简单、可以精确控制染色区域的位置等特点，改善相关技术中存在的工序复杂、工艺条件难实现及颜色区域形状受限的问题。

图5是本申请实施例提供的另一种金属表面处理方法的流程图。如图5所示，该方法包括：

步骤510、对金属板材进行预处理。

以金属板材为铝材或铝合金板材为例，对铝合金板材进行抛光处理，以消除板材表面的机械缺陷，减小表面粗糙度，并提高其表面光泽。然后，采用脱脂棉沾湿溶剂擦拭抛光处理后的铝合金板材，可以除去铝合金板材表面的油污，再以干净的无尘布擦拭铝合金板材，去除铝合金表面的溶剂，使金属板材表面干燥。其中，对铝合金板材进行抛光处理可以采用化学抛光方式，即将铝合金板材浸泡于酸性溶液中。

步骤520、对预处理后的金属板材进行热压成型，形成具有设定结构的金属工件。

其中，热压是使铝合金板材加热到可塑软化温度时，在高压与真空环境下，使铝合金板材热弯成型形成一个立体形态壳体的过程。

示例性的，通过模具采用热压成型方式将上述预处理后的铝合金板材加工成具有预设结构的金属工件。例如，根据手机后盖的设计要求，通过相应的模具采用热压方式将铝(或铝合金)板材加工成满足设计要求的手机后盖。

步骤530、对金属工件进行机械表面加工。

根据手机后盖的加工工艺要求，对铝合金后盖进行机械表面加工。例如，对铝合金后盖进行高光CNC处理，以美化手机外观效果。

步骤540、对机械表面加工后的金属工件进行阳极氧化处理，在所述金属工件表面形成氧化膜。

示例性的，将铝合金作为阳极，采用硫酸作为电解液，温度为15～25℃，通电预设时间，其中，电流密度可以为0.8～1.5A.dm^-2，电压可以为12～22V，在铝或铝合金表面生产氧化膜。其中，通电时间(即氧化时间)视膜层厚度确定，与电流密度和温度均相关。例如，可以选择通电30～40min。

步骤550、采用第一颜色对应的染料为具有氧化膜的金属工件染色。

预先由第一颜色对应的染料制备第一染色剂，并盛放于第一染色槽中。在阳极氧化后，将具有氧化膜的铝合金工件浸泡于第一染色槽内，通过液态浸染方式为铝合金工件的氧化膜染上第一颜色。

示例性的，为了避免阳极氧化后的铝合金工件上残留有酸性溶液，采用清水冲洗铝合金工件，应该注意的是，冲洗用清水的温度不应超过50℃，避免出现高温使氧化膜的孔隙封闭而影响染色效果的情况。可选的，还可以将阳极氧化后的铝合金工件放在体积分数1～2％的稀氨水中进行中和0.5～1分钟，然后，经冷水洗净后再放入第一染色槽。将具有氧化膜的铝合金工件浸渍于由所述第一颜色对应的染料形成的染色溶液(即第一染色剂)，得到具有第一颜色的铝合金工件；浸渍设定时间后，取出具有第一颜色的该铝合金工件，进行晾干处理或低温烘干处理。

步骤560、采用热压印染工艺为具有第一颜色的金属工件的设定区域染至少一种第二颜色，在所述金属工件的表面呈现至少两种颜色。

获取至少一片预先采用分散性染料制备的彩色印染膜片，其中，所述彩色印染膜片的颜色与所述第一颜色不同，并且，彩色印染膜片的形状包括规则形状及不规则形状。其中，该彩色印染膜片包括转印纸和分散性染料形成的颜色层。示例性的，以分散性染料作为颜料，采用印刷方式在转印纸上印上不规则形状的图案，然后，沿各个不规则图案的边界进行裁剪，得到彩色印染膜片。为了实现撞色效果，彩色印染膜片上染料的颜色与第一颜色不同。可以理解的是，还可以在转印纸上印刷矩形、圆形等规则图形，沿规则图形的边界进行裁剪，可以得到具有规则形状的彩色印染膜片。另外，如果未了实现拼色效果，可以采用与第一颜色接近的其它颜色的分散性染料制作彩色印染膜片。

将该彩色印染膜片叠放于具有第一颜色的铝合金工件表面的设定区域。示例性的，将所述彩色印染膜片以该颜色层接触具有第一颜色的金属工件表面的方式，叠放于所述金属工件表面的设定区域。采用热压工艺使分散性染料由该彩色印染膜片转移至该设定区域的氧化膜中，以为该金属工件表面的设定区域再次染色；热压设定时间(根据分散性染料升华成气体转移进入氧化膜的微孔并与氧化膜紧密结合所需的时间确定，分散性染料与氧化膜紧密结合避免出现浮色问题)后，移除该彩色印染膜片。示例性的，上述热压工艺参数包括热压压力6kg/cm2～9kg/cm2，热压温度160～200度，以及热压时间60～90秒。

步骤570、对具有至少两种颜色的金属工件进行封孔处理。

本实施例的技术方案，通过印刷方式制备彩色印染膜片，并沿印刷图案的边界剪裁转印纸，将转印纸叠放于彩色氧化膜上设定区域，且具有分散性染料构成的图案的一面接触彩色氧化膜，通过热压使分散性染料升华成气体转移至彩色氧化膜的微孔，并与第一颜色进行叠加呈现第三颜色，从而，使金属工件呈现多种颜色撞色的外观效果。可以精确的控制形成第三颜色的位置，并精确控制第三颜色的形状，改善相关技术中存在的工序复杂、工艺条件难实现及颜色区域形状受限的问题，丰富了外观效果。

图6是本申请实施例提供的一种金属壳体的结构示意图，如图6所示，该金属壳体可以是手机后盖，该手机后盖采用上述实施例记载的金属表面处理方法制备，在手机后盖呈现至少两种颜色撞色的外观效果。该金属壳体包括智能手机、笔记本电脑、个人电脑(iPad)或移动电源等移动终端的壳体，或者智能穿戴设备的框架，例如，智能手环的腕带等。

本申请实施例还提供一种电子设备，该电子设备具有上述记载的金属壳体，该金属壳体采用上述实施例记载的金属表面处理方法制备。该电子设备包括智能手机、笔记本电脑、个人电脑(iPad)、移动电源或智能穿戴设备等。

本实施例的技术方案提供一种金属壳体及具有该金属壳体的电子设备，可以精确的控制形成撞色效果的第三颜色的位置范围，并精确控制第三颜色的形状，改善相关技术中存在的工序复杂、工艺条件难实现及颜色区域形状受限的问题，丰富了壳体及电子设备的外观效果。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种金属表面处理方法，其特征在于，包括：

对金属工件进行阳极氧化处理，在所述金属工件的表面形成氧化膜；

采用第一颜色对应的染料为具有氧化膜的金属工件染色；

采用热压印染工艺为具有第一颜色的金属工件的设定区域染至少一种第二颜色，在所述金属工件的表面呈现至少两种颜色，其中，第一颜色与第二颜色为不同颜色；

对具有至少两种颜色的金属工件进行封孔处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属工件的材料包括铝或铝合金。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用第一颜色对应的染料为具有氧化膜的金属工件染色，包括：

将所述具有氧化膜的金属工件浸渍于由所述第一颜色对应的染料形成的染色溶液，得到具有第一颜色的所述金属工件；

取出具有第一颜色的所述金属工件，进行晾干处理或低温烘干处理。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用热压印染工艺为具有第一颜色的金属工件的设定区域染至少一种第二颜色，包括：

获取至少一片预先采用分散性染料制备的彩色印染膜片；

将所述彩色印染膜片叠放于具有第一颜色的金属工件表面的设定区域，并采用热压工艺使所述分散性染料由所述彩色印染膜片转移至所述设定区域的氧化膜中，以为所述金属工件表面的设定区域再次染色；

移除所述彩色印染膜片。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述热压工艺的工艺参数包括：热压压力6kg/cm²～9kg/cm²，热压温度160～200度，以及热压时间60～90秒。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述彩色印染膜片包括转印纸和分散性染料形成的颜色层；

以及，将所述彩色印染膜片叠放于具有第一颜色的金属工件表面的设定区域，包括：

将所述彩色印染膜片以所述颜色层接触所述具有第一颜色的金属工件表面的方式，叠放于所述金属工件表面的设定区域。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述彩色印染膜片的形状包括不规则形状。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，对具有至少两种颜色的金属工件进行封孔处理，包括：

采用温度为95～100度的封孔液对具有至少两种颜色的金属工件进行封孔处理。

9.一种金属壳体，其特征在于，所述金属壳体采用如权利要求1至8中任一所述的金属表面处理方法制备。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求9所述的金属壳体。