CN107949658A - 经过显色处理的基板及该基板的显色处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括镁的经过显色处理的基板及该基板的显色处理方法。本发明的经过显色处理的基板具有在镁基材上依次层压包括金属氧化物的薄膜和波长转换层的结构，从而可以保持金属固有的质感和光泽性的同时，通过控制薄膜的平均厚度，使表面均匀显现多种颜色。

Description

经过显色处理的基板及该基板的显色处理方法
技术领域
本发明涉及一种包括镁的经过显色处理的基板及该基板的显色处理方法。
背景技术
镁是实用金属中属于超轻金属的金属，其耐磨性优异、耐阳光照射、而且环保，但是难以体现金属的质感和显现多种颜色。并且，镁是电化学性最低的金属，在大气中或者溶液中很快腐蚀，因此难以应用在工业上。
近年来，随着工业整体的轻量化趋势，镁工业备受瞩目，尤其在手机壳部件等电气、电子部件材料领域，金属质感外包装材料成为趋势，从而正在积极开展用于改进镁的上述问题的研究。
结果，韩国公开专利第2011-0016759号公开了一种在由镁合金构成的基材表面干式涂覆含金属的物质后进行溶胶凝胶涂覆以体现金属质感和确保耐蚀性的物理气相沉积(PVD)-溶胶凝胶法，美国公开专利第2011-0303545号公开了一种阳极氧化法，该方法利用化学研磨使包括镁的基材表面具有光泽，在溶解有颜料的碱性电解液中对所述基材进行阳极氧化以使表面显色。
但是，PVD-溶胶凝胶法虽然可以使基材的表面体现出金属质感，但该质感并不是镁固有的金属质感，并且难以显现多种颜色。并且，利用阳极氧化法进行显色处理时，基材的表面会形成不透明的氧化膜，而且难以体现金属固有的金属质感。
因此，为了包括镁的基材的实用化，迫切需要开发一种技术，其通过对所述基材的表面进行化学、电化学或者物理处理，在不使用颜料的情况下也可以在表面上显现所需的颜色，同时体现金属固有的质感。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种包括镁的经过显色处理的基板，该基板在保持金属的质感和光泽的同时，可以均匀显现多种颜色。
本发明的另一个目的在于提供一种所述基板的显色处理方法。
(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经过显色处理的基板，其包括：镁基材；薄膜，配置在所述基材上，并且包括金属氧化物；波长转换层，配置在所述薄膜上。
此外，本发明的一个实施例提供一种基板的显色处理方法，其包括以下步骤：在镁基材上形成薄膜；在所述薄膜上形成波长转换层，所述薄膜包括金属氧化物。
(三)有益效果
根据本发明的经过显色处理的基板具有在镁基材上依次层压包括金属氧化物的薄膜和波长转换层的结构，从而能够保持金属固有的质感和光泽性的同时，通过控制薄膜的平均厚度使表面均匀显现多种颜色。
附图说明
图1是示出国际照明委员会(CIE)颜色空间的图像。
图2是示出本发明的在基材的一面进行显色处理的基板的结构的截面图：此时，10表示波长转换层，20表示薄膜，30表示镁基材。
图3是示出进行50N负载的耐磨性评价时，产生划痕后的表面形成平均厚度为2μm的薄膜的镁基材的表面和截面的图像。
图4是示出进行50N负载的耐磨性评价时，产生划痕后的表面形成平均厚度为5μm的薄膜的镁基材的表面和截面的图像。
图5是示出进行5N负载的耐磨性评价时，产生划痕后的表面没有形成薄膜的镁基材的表面和截面的图像。
图6是拍摄另一实施例的经过显色处理的基板的72小时盐水喷雾后的表面状态的图像。
图7是又一实施例的浸渍在95℃的热水中后对经过显色处理的基板进行划格法胶带测试的图像。
图8是拍摄一个实施例的在50℃、95％的恒温恒湿条件下进行耐湿性评价后的经过显色处理的基板的表面状态的图像。
图9至图11是一个实施例的在经过显色处理的基板的耐磨性评价时，测量划痕(scratch)的平均深度D的图表。
最佳实施方式
本发明可以进行多种变更并且可以具有多种实施例，下面将在附图中例示特定实施例并进行详细说明。
但是，这并不是为了将本发明限定为特定的实施形式，应理解为包括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。
在本发明中，“包括”或者“具有”等术语是用于说明存在说明书中所记载的特征、数字、步骤、操作、组件、部件或者它们的组合，而不是预先排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、操作、组件、部件或者它们的组合的存在或者附加的可能性。
并且，为了便于说明，本发明中的附图被放大或者缩小示出。
下面，参照附图对本发明进行详细说明，在所有附图中，相同的附图标记表示相同或者对应的组件，并且省略对此的重复说明。
在本发明中，“色坐标”是指国际照明委员会(CommossionInternationaldel’Eclairage，CIE)规定的颜色值，即，CIE Lab颜色空间中的坐标，在CIE颜色空间中的任意位置可以通过L*、a*、b*三种坐标值表示。
其中，L*值表示亮度，L*＝0表示黑色(black)，L*＝100表示白色(white)。并且，a*值表示具有该色坐标的颜色在纯红色(pure magenta)和纯绿色(pure green)中倾向于哪种颜色，b*值表示具有该色坐标的颜色在纯黄色pure yellow)和纯蓝色(pure blue)中倾向于哪种颜色。
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(puremagenta)，a*的最小值(a*min)表示纯绿色(pure green)。例如，a*值为负数是指倾向于纯绿色的颜色，a*值为正数是指倾向于纯红色的颜色。比较a*＝80与a*＝50时，表示a*＝80相比a*＝50位于更靠近纯红色的位置。与此同时，所述b*值具有-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，b*值为负数是指倾向于纯黄色的颜色，b*值为正数是指倾向于纯蓝色的颜色。比较b*＝50与b*＝20时，表示b*＝80相比b*＝50位于更靠近纯黄色的位置。
并且，在本发明中“颜色偏差”或者“色坐标偏差”是指在CIE Lab颜色空间中两个颜色之间的距离。即，距离越远颜色差异越大，距离越近几乎没有颜色差异，这可以通过由以下数学式1表示的ΔE*表示：
[数学式1]
另外，在本发明中单位“T”表示包括镁的基材的厚度，可以与单位“mm”相同。
并且，在本发明中单位“N”为表示力的大小的单位，1N是指与作用在重量约为0.1kg的物体的重力(重量)对应的力(1kgf≒9.9N)。
进一步地，在本发明中“磨损”是指用包括其他组成成分的材料按压镁基板时减损的性质，所述磨损可受镁基板的硬度、弹性系数、屈服应力等影响。
与此同时，在本发明中“镁基材”是指进行表面处理之前的包含镁的母材，“镁基板”是指对包含镁的母材进行表面处理。
本发明涉及一种包括镁的经过显色处理的基板及该基板的显色处理方法。
以往，作为在包括镁的材料上显现颜色的方法，已知的有利用含金属的物质或颜料等对材料表面进行涂覆的PVD-溶胶凝胶法、阳极氧化法等。但是，上述方法会降低基材的耐久性。并且，难以在材料表面均匀显现颜色，涂覆的薄膜层容易剥离，从而难以满足可靠性。尤其，上述方法无法体现金属固有的金属质感，因此难以应用在建筑外装材料、汽车装饰，尤其是移动产品框架等电气、电子部件材料领域。
为了解决这种问题，本发明提供一种包括镁的经过显色处理的基板及该基板的显色处理方法。
根据本发明的经过显色处理的基板具有在镁基材上依次层压包括金属氧化物的薄膜和波长转换层的结构，从而能够保持金属固有的质感和光泽性的同时，通过控制薄膜的平均厚度使表面均匀显现多种颜色，因此可适用于使用金属材料的建筑外装材料、汽车装饰，尤其是移动产品框架等电气、电子部件材料领域。
下面，对本发明进行更加具体的说明。
本发明的一个实施例提供一种经过显色处理的基板，其包括：镁基材；薄膜，配置在所述基材上，并且包括金属氧化物；波长转换层，配置在所述薄膜上。
根据本发明的经过显色处理的基板可以具有在镁基材上依次层压包括金属氧化物的薄膜和波长转换层的结构，这种层压结构可以形成在镁基材的一面或者两面。
包括金属氧化物的本发明的薄膜单独形成在钛或者不锈钢等基材上时可以显现颜色，但是单独形成在镁基材上时难以显现颜色，因此，在现有技术中，为了对镁基材的表面进行显色，利用混合金属氧化物和颜料的涂覆剂来形成显色层。但是，本发明的经过显色处理的基板，在镁基材上依次均匀地层压包括金属氧化物的薄膜和波长转换层，从而引导入射至表面的光的干涉，由此可以在基板表面上均匀地显现颜色。
例如，根据本发明的经过显色处理的基板，对存在于波长转换层上的任意区域(横向1cm和纵向1cm)中的任意三点测量CIE色坐标，结果可以确认各点之间的平均色坐标偏差(ΔL*、Δa*、Δb*)满足ΔL*＜0.5、Δa*＜0.6及Δb*＜0.6中的一个以上的条件。具体地，根据本发明的经过显色处理的基板可以满足上述条件中的两个以上条件，更加具体地，可以满足上述所有条件。
在本发明的一个实施例中，测量存在于经过显色处理的基板上的任意区域中的任意三点的CIE色坐标。测量结果，色坐标偏差显示为0.05＜ΔL*＜0.25、0.01＜Δa*＜0.3及0.2＜Δb*＜0.5。并且，经过显色处理的所述基板显示0.15＜ΔE*≤0.55的色坐标偏差，从而确认颜色之间的偏差小。
从这样的结果可知，根据本发明的经过显色处理的基板结构为，在仅由包括金属氧化物的薄膜无法显色的镁基材上，依次层压包括金属氧化物的薄膜和波长转换层，从而可以均匀地显现颜色。
下面，按本发明的经过显色处理的基板的各组成成分进行更加详细的说明。
首先，所述镁基材起到决定基材基本框架和物理性质的作用，可以是显色处理的基板的显色处理之前的状态。
此时，作为所述镁基材，只要能够在电气、电子产品材料领域中用作框架，则对其类型或者形态不作特别的限制。作为一例，作为所述基材，可以使用由镁构成的镁基材；添加铝、锰等的镁合金；表面上分散有镁的形态的不锈钢或者钛(Ti)基材等。
接着，所述薄膜可以起到改变入射到镁基材上的光的性质，根据平均厚度来显现多种颜色的作用。并且，具有在形成波长转换层之前改善镁基材自身的耐磨性、耐蚀性、耐湿性等可靠性的功能。
例如，对形成有薄膜的镁基材表面进行耐磨性评价时，可以满足以下的一般式1的条件：
[一般式1]
0.3≤400/π·W2≤20
在所述一般式1中，W表示利用平均直径为6mm的球(ball)以50N的负载、3cm/s的速度来划一次薄膜表面时表面产生的划痕(scratch)的平均宽度，单位为GPa。
具体地，所述镁基材以0.3至19GPa、0.34至15GPa、0.38至10GPa、0.4至5GPa、0.3至1GPa、0.3至0.6GPa、1至5GPa、5至10GPa、10至15GPa、15至20GPa或者12至13GPa来满足一般式1的条件。
本发明中，以在镁基材上具有薄膜的经过表面处理的基板和没有经过表面处理的基板为对象，利用摩擦系数测量仪(tribometer)进行了耐磨性评价。结果，包括薄膜的经过表面处理的基板在5N的低负载下不产生划痕(scratch)。并且，包括薄膜的经过表面处理的基板在50N的高负载下虽然产生薄膜表面被按压的形态的划痕，但划痕的深度很小，没有暴露镁基材，并且一般式1的条件显示为0.3Gpa至0.6Gpa的值。其中，一般式1是关于产生划痕时每单位面积的作用于球的垂直负载的公式，表示基于球的负载的划痕的宽度与薄膜的弹性恢复力的相关关系。这样的结果表示形成在镁基材上的薄膜可缓冲在表面产生的磨损，从而可以保护作为母材的镁材料。
此时，作为所述薄膜，只要是包括金属氧化物的可透光的透明薄膜，则不作特定的限制。例如，所述薄膜可以包括选自由氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)及氧化铝(Al2O3)组成的组中的一种金属氧化物。
并且，所述薄膜具有特定厚度，可以与形成在薄膜上的波长转换层一起引导入射光的干涉，以显现颜色。其中，所述薄膜的平均厚度可以是1nm至6μm，具体地，可以是1nm至2μm、10nm至1μm、20nm至1.5μm、10nm至500nm、500nm至2μm、3μm至5μm、4μm至6μm、10nm至200nm、100nm至1μm或者1μm至6μm。本发明通过将薄膜的平均厚度调节在所述范围内，从而能够防止镁基材变色，并且使表面均匀显现颜色。
其次，所述波长转换层形成在薄膜上，与薄膜一起引导光干涉，从而起到在表面上显现金属质感的颜色的作用。
此时，所述波长转换层具有与薄膜不同的折射率，只要可以体现金属质感，则不作特别的限制。例如，所述波长转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)、铂金(Pt)、钴(Co)、镉(Cd)、镍(Ni)及铜(Cu)组成的组中的一种以上的金属或者金属离子，更加具体地，可以包括铬(Cr)金属、铝(Al)金属、铬(Cr)离子或者铝(Al)离子。
并且，所述金属可以以金属粒子、金属氧化物等多种形态被包含，可以是所述金属紧密地层压在薄膜上并完全覆盖表面的连续层，或者可以是所述金属散布在薄膜上的不连续层，但并不限定于此。
进一步地，所述波长转换层的平均厚度可以是5nm至200nm，优选为5nm至150nm、10nm至100nm或者10nm至60nm。本发明中，通过将波长转换层的平均厚度调节在所述范围内，从而可以充分引导入射光的光干涉，而且还可以防止波长转换层的透光度降低。
另外，根据本发明的经过显色处理的基板还可以包括形成在波长转换层上的表面涂层。所述表面涂层形成在波长转换层上，可提高经过显色处理的基板表面的耐划性、耐久性、耐蚀性等可靠性。
作为一例，本发明中，分别利用盐水喷雾试验法(Salt Spray Tester，SST)，对经过显色处理的基板均匀喷射35℃、5重量％的盐水后，在35℃的温度下放置72小时，并且每隔24小时用肉眼进行评价。结果可知，所述基板即使在盐水喷雾之后放置72小时也可以防止腐蚀，表面没有变化。这表示形成在波长转换层上的表面涂层提高了经过显色处理的基板的耐蚀性，并改善了对于盐水的耐腐蚀性。
并且，作为另一个例子，本发明中，利用球盘(ball on plate)形态的摩擦系数测量仪(tribometer)，分别在波长转换层上形成有表面涂层的经过显色处理的基板和没有形成表面涂层的经过显色处理的基板表面产生划痕(scratch)后，确认产生的划痕(scratch)的平均深度D和由划痕导致的作为母材的镁基材的暴露与否。结果，波长转换层上不包括表面涂层的经过显色处理的基板在5N的低负载下也产生约为1μm的划痕，并暴露了镁基材，而波长转换层上包括表面涂层的经过显色处理的基板在50N和70N的高负载下也没有暴露母材。这表示形成在波长转换层上的表面涂层能够缓冲从外部施加的外力并防止在50N至70N的高负载下的磨损。
从这样的结果可知，根据本发明的经过显色处理的基板在镁基材上依次层压包括金属氧化物的薄膜和波长转换层，从而可以在表面均匀显现颜色，并且在波长转换层上形成表面涂层时，可以提高经过显色处理的基板的耐蚀性、耐久性、耐湿性等可靠性。
此时，所述表面涂层只要可以涂覆由金属、金属氧化物或者金属氢氧化物组成的表面，则不作特别的限定。作为一例，所述表面涂层可以是选自由氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)及氧化铝(Al2O3)组成的组中的一种以上的金属氧化物沉积而形成的透明薄膜，根据不同的情况，可以使用可进行金属类涂覆的无光泽/有光泽透明涂覆剂、透明陶瓷涂覆剂或者玻璃涂覆剂等来进行涂覆。
并且，所述表面涂层的平均厚度可以是1μm至10μm。
并且，本发明的一个实施例提供一种基板的显色处理方法，其包括以下步骤：在镁基材上形成薄膜；在所述薄膜上形成波长转换层，所述薄膜包括金属氧化物。
根据本发明的基板的显色处理方法包括在镁基材上依次均匀层压薄膜和波长转换层的步骤，因此通过层压的薄膜和波长转换层引导入射光的光干涉，从而可使基板表面显色。
其中，对于形成所述薄膜和波长转换层的步骤，只要是在本领域中形成薄膜时通常使用的方法，则不作特别的限制。例如，形成薄膜和波长转换层的步骤可以通过化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)等沉积方法来执行。具体地，根据本发明的薄膜和波长转换层可以通过化学气相沉积(CVD)之一的等离子体化学气相沉积(PECVD)或者大气压等离子体来执行。所述沉积具有可以在镁基材上均匀形成薄膜的优点。
此时，等离子体化学气相沉积的执行温度可以是能够均匀形成薄膜的温度，具体地，可以是100℃至500℃，更加具体地，可以是200℃至500℃或者200℃至400℃。
并且，所述等离子体化学气相沉积的执行速度可以是0.5nm/min至1500nm/min，具体地，可以是0.5nm/min至10nm/min、10nm/min至100nm/min、50nm/min至150nm/min、100nm/min至500nm/min、500nm/min至1000nm/min、750nm/min至1000nm/min或者900nm/min至1500nm/min。本发明中，通过将等离子体化学气相沉积的温度和沉积速度调节在所述范围内，优化沉积在镁基材上的薄膜的密度，从而可以在镁基材的固有质感和光泽没有降低的情况下，使表面显现颜色。
另外，根据本发明的基材的显色处理方法还可以包括以下步骤中的任意一个以上的步骤：在形成薄膜的步骤之前，对镁基材的表面进行预处理；及在形成波长转换层的步骤之后，在波长转换层上形成表面涂层。
所述预处理步骤是在镁基材上形成薄膜之前，用碱性清洗液清洗表面以去除残留污染物质或者进行研磨的步骤。此时，作为所述碱性清洗液，只要是本领域中通常用于清洗金属、金属氧化物或者金属氢氧化物的表面的碱性清洗液，则不作特别的限制。并且，所述研磨可以通过抛光(buffing)、打磨(polishing)、喷砂(blasting)或者电解抛光等来执行，但是并不限定于此。在本步骤中，不仅可以去除镁基材表面上存在的污染物质或氧化皮，而且还可以通过表面的表面能量及/或表面状态，具体地，通过表面微细结构的变化来提高镁基材与形成在基材上的薄膜的粘附力。
所述形成表面涂层的步骤是通过在波长转换层上形成表面涂层来提高经过显色处理的基板的可靠性，例如，耐划性、耐久性、耐蚀性等的步骤。此时，作为所述表面涂层，只要可以涂覆由金属、金属氧化物或者金属氢氧化物构成的表面，则可以不作特别的限定。例如，所述表面涂层可以是选自由氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)及氧化铝(Al2O3)组成的组中的一种以上的金属氧化物沉积在波长转换层上而形成的透明薄膜，根据不同的情况，可以使用可进行金属类涂覆的无光泽/有光泽透明涂覆剂、透明陶瓷涂覆剂或者玻璃涂覆剂等来进行涂覆。并且，形成表面涂层的步骤可以通过可沉积氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)及氧化铝(Al2O3)等金属氧化物的真空沉积，如热CVD、等离子体CVD、蒸发法、溅射、离子镀覆等；等离子体喷涂；电镀或者无电解镀覆来执行。根据不同的情况，也可以通过溶液涂覆，如浸涂、旋涂、印刷、喷雾法等来执行，但并不限定于此。
具体实施方式
下面，通过实施例和实验例来对本发明进行更加详细的说明。
但是，以下实施例和实验例仅用于例示本发明，本发明的内容并不限定于以下实施例和实验例。
实施例1
将横向6cm×纵向6cm×0.4T的镁基材浸渍在碱性清洗液中进行脱脂，将脱脂的试片固定在干式沉积机上。然后，在300℃的温度下执行原子层沉积法(ALD)，以在镁基材上形成包括氧化铝(Al2O3)的薄膜(平均厚度：20±2nm)。之后，连续通过RF/DC溅射法形成包括铝(Al)的波长转换层(平均厚度：10±2nm)，获得经过显色处理的基板。
实施例2至4
将横向6cm×纵向6cm×0.4T的镁基材浸渍在碱性清洗液中进行脱脂，将脱脂的试片固定在干式沉积机上。然后，在300℃的温度下执行等离子体化学气相沉积法(PECVD)来形成薄膜，并连续使用电子束(E-beam)来获得形成波长转换层的经过显色处理的基板。此时，薄膜和波长转换层的组成成分和平均厚度表示在以下表1中。
[表1]
实施例5至8
将在所述实施例1至4中获得的经过显色处理的基板固定在干式沉积机上，在300℃的温度下执行等离子体化学气相沉积法(PECVD)，制造在波长转换层上形成有包括氧化硅(SiO2)的透明表面涂层的显色试片。此时，透明表面涂层的平均厚度为5±0.1μm。
比较例1至6
将横向6cm×纵向6cm×0.4T的镁基材浸渍在碱性清洗液中进行脱脂，将脱脂的试片固定在干式沉积机上。然后，如以下表2所示，在300℃温度下,通过RF/DC溅射法在镁基材上沉积薄，获得仅单独形成薄膜的基板。
[表2]
成分 平均厚度
比较例1 氧化铝(Al2O3) 10±5nm
比较例2 氧化铝(Al2O3) 300±5nm
比较例3 氧化铝(Al2O3) 5±0.1μm
比较例4 氧化硅(SiO2) 10±5nm
比较例5 氧化硅(SiO2) 300±5nm
比较例6 氧化硅(SiO2) 5±0.1μm
比较例7
将横向6cm×纵向6cm×0.4T的钛基材浸渍在碱性清洗液中进行脱脂，将脱脂的试片固定在干式沉积机上。然后，在300℃温度下,通过RF/DC溅射法在钛基材上沉积包括氧化硅(Al2O3)的薄膜，获得经过显色处理的钛基板。
实验例1
为了评价形成在镁基材上的薄膜引起的镁基材自身的耐磨性变化,进行了如下的实验。
准备没有进行表面处理而不包括薄膜的镁基材和表面上分别形成平均厚度为2±0.1μm和5±0.2μm的薄膜的镁基材。然后，利用球盘(ball on plate)形态的摩擦系数测量仪(tribometer)在所述基材的表面产生划痕(scratch)后，测量产生的划痕(scratch)的平均宽度和平均深度D，并且确认由划痕导致的作为母材的镁基材的暴露与否。此时，所述划痕(scratch)是利用球(ball，直径：6mm)在20±2℃温度下以5N或者50N的负载、3cm/s的速度对镁基板的表面产生划痕，并且原则上在相同的位置划一次。在五个镁基板上反复执行上述一系列过程并导出平均值，并利用以下一般式2，从平均值导出经过表面处理的基板的耐磨度HS。其结果表示在以下表3和图3至图5中。
[一般式2]
HS＝8·L/π·W2
在所述一般式2中，W表示利用平均直径为6mm的球(ball)以3cm/s的速度划一次薄膜表面时，表面产生的划痕(scratch)的平均宽度(单位：μm)，L表示产生划痕(scratch)时的球的负载(单位：N)
[表3]
如所述表3和图3至图5所示，可知形成有薄膜的镁基材的耐磨性得以提高。
具体地，以5N的负载产生划痕时，在形成平均厚度为1nm至6μm的包括金属氧化物的薄膜的基板上不产生划痕。尤其，所述基板在50N的负载下产生薄膜被按压的形态的划痕，但是该划痕的深度很小。并且，根据一般式2的所述基板的耐磨度HS在球的负载为50N时显示为0.3Gpa至0.6Gpa的值。相比之下，没有形成薄膜的镁基板在以5N的负载产生划痕时，划痕的平均宽度和平均厚度分别为0.5±0.05μm和350±15μm，划痕较深。
从这样的结果可知，包括金属氧化物的薄膜以1nm至6μm的平均厚度形成在镁基材上，缓冲在镁基材表面上产生的磨损，从而能够保护作为母材的镁材料。
实验例2
为了评价本发明的经过显色处理的基板的颜色和颜色均匀度，进行如下实验。
用肉眼评价通过实施例1至3和比较例1至6所获得的经过显色处理的基板的颜色。并且，以通过实施例1至3获得的基板为对象，选定存在于各表面的任意的三个点A至C，对选定的点测量在CIE颜色空间中的色坐标，并求出平均色坐标偏差。此时，利用数学式1求出色坐标偏差ΔE*，并将结果表示在以下表4中。
[表4]
首先，用肉眼评价实施例1至3中制造的基板的颜色，结果为薄膜上形成有波长转换层的实施例1至3中分别显色为灰色、青绿色及红色，另一方面，没有形成波长转换层的比较例1至6的表面没有显色。并且，包括钛基材而不是镁基材的比较例7的基板由于根据基材成分的表面显色原理不同，因此即使不包括波长转换层也可以显色为黄色。
另外，观察所述表3可知，实施例1至3中制造的基板显现的颜色均匀。更加具体地，实施例1至3制造的基板的试片上存在的任意三点的色坐标偏差为0.05＜ΔL*＜0.25、0.01＜Δa*＜0.3及0.2＜Δb*＜0.5。并且，所述经过显色处理的基板显示出0.15＜ΔE*≤0.55的色坐标偏差，从而可以确认显现的颜色之间的偏差小。
通过这样的结果可知，根据本发明的经过显色处理的基板的结构为，在仅由包括金属氧化物的薄膜无法显色的镁基材上，依次层压包括金属氧化物的薄膜和波长转换层，从而可以均匀地显现颜色。
实验例3
为了评价形成表面涂层的本发明的经过显色处理的基板的耐蚀性、耐久性、耐湿性及耐磨性等可靠性而进行如下实验。
1.关于盐水的耐湿性评价
分别利用盐水喷雾试验法(SST，Salt Spray Tester)对在实施例5和7中获得的经过显色处理的基板均匀喷射35℃、5重量％的盐水后，在35℃下放置72小时，并且每隔24小时用肉眼进行评价，并将结果表示在图6中。
参照图6可知，在波长转换层上形成有表面涂层的实施例5至7的基板即使在盐水喷雾之后放置72小时，也可以防止腐蚀，表面没有变化。这表示形成在波长转换层上的表面涂层提高了经过显色处理的基板的耐蚀性，并改善了对于盐水的耐蚀性。
2.耐久性评价
将在实施例5和7中获得的经过显色处理的基板在装有95℃的蒸馏水的耐热水测试仪中浸渍30分钟，然后用肉眼确认是否变色，通过划格法胶带测试测量镁基材表面上的波长转换层和表面涂层的剥离程度。此时，划格法胶带测试通过以下方式执行，即，利用刀在经过显色处理的基板表面上以1mm的间隔交叉切割横向6条线和纵向6条线。之后，在横线和纵线的交叉点上牢固地粘贴胶带后迅速撕下来时，确认针对试片整体面积的薄膜的剥离面积，并将结果表示在图7中。
参照图7可知，实施例5和7的基板浸渍在高温的蒸馏水后，也可以防止形成在镁基材上的波长转换层和表面涂层的剥离和表面变色，从而在整个面积中，波长转换层和表面涂层剥离或者变色的面积为1％以下。这表示波长转换层和表面涂层以高粘附力均匀地形成在镁基材上。
3.耐湿性评价
将在实施例5中获得的经过显色处理的基板投入50℃、95％条件的恒温恒湿测试仪中放置72小时后，用肉眼评价表面状态，并将结果表示在图8中。
参照图8可知，在实施例5中获得的经过显色处理的基板即使在高温高湿条件下也不发生变色等表面变化。这样的结果表示波长转换层和表面涂层具有高粘附力，提高了经过显色处理的基板的耐湿性，从而在高温高湿条件下也不发生表面变形。
4.耐磨性评价
利用球盘(ball on plate)形态的摩擦系数测量仪(tribometer)分别在实施例3和8中获得的经过显色处理的基板表面产生划痕(scratch)后，确认产生的划痕(scratch)的平均深度D和由划痕导致的作为母材的镁基材的暴露与否。此时，所述划痕(scratch)是利用球(ball，直径：6mm)在20±2℃温度、5N、50N或者70N的负载、3cm/s的速度下对镁基板的表面产生划痕，并且原则上在相同的位置划一次。在三个镁基板上反复执行三次上述一系列的过程并导出平均值，并将结果表示在图9至11中。
首先，观察图9，可以确认在波长转换层上不包括表面涂层的实施例3的经过显色处理的基板在5N的低负载下也产生约为1μm的划痕，镁基材暴露。相比之下，观察图10和11，可以确认在波长转换层上包括表面涂层的实施例8的经过显色处理的基板即使在50N和70N的高负载下母材也没有暴露。这表示形成在波长转换层上的表面涂层可以缓冲从外部施加的外力，可以防止对于50N至70N的高负载的磨损。
从这样的结果可知，根据本发明的经过显色处理的基板通过在镁基材上依次层压包括金属氧化物的薄膜和波长转换层，从而可以均匀地显现颜色，并且在波长转换层上形成表面涂层时，可以提高经过显色处理的基板的耐蚀性、耐久性、耐湿性等可靠性。
工业实用性
根据本发明的经过显色处理的基板具有在镁基材上依次层压包括金属氧化物的薄膜和波长转换层的结构，从而可以保持金属固有的质感和光泽性，并且还可以通过控制薄膜的平均厚度来均匀地显现多种颜色。因此，经过显色处理的基材可以在使用镁材料的建筑外装材料、汽车装饰，尤其是手机壳部件等电气、电子部件材料领域中使用。

Claims (15)

1.一种经过显色处理的基板，其包括：
镁基材；
薄膜，配置在所述基材上，并且包括金属氧化物；及
波长转换层，配置在所述薄膜上。
2.根据权利要求1所述的经过显色处理的基板，其特征在于，
金属氧化物是选自由氧化硅、氧化钛及氧化铝组成的组中的一种。
3.根据权利要求1所述的经过显色处理的基板，其中，
所述波长转换层包括选自由铝(Al)、铬(Cr)、钛(Ti)、金(Au)、钼(Mo)、银(Ag)、锰(Mn)、锆(Zr)、钯(Pd)、铂金(Pt)、钴(Co)、镉(Cd)、镍(Ni)及铜(Cu)组成的组中的一种以上的金属或者金属离子。
4.根据权利要求1所述的经过显色处理的基板，其中，
所述波长转换层的平均厚度为5nm至200nm。
5.根据权利要求1所述的经过显色处理的基板，其中，
薄膜的平均厚度为1nm至6μm。
6.根据权利要求1所述的经过显色处理的基板，其中，
存在于波长转换层上的任意区域，即横向1cm和纵向1cm的区域中的任意三点的各点之间的平均色坐标偏差ΔL*、Δa*、Δb*满足ΔL*＜0.5、Δa*＜0.6及Δb*＜0.6中的一个以上的条件。
7.根据权利要求1所述的经过显色处理的基板，其特征在于，
所述基板还包括形成在波长转换层上的表面涂层。
8.根据权利要求7所述的经过显色处理的基板，其中，
表面涂层包括选自由氧化硅、氧化钛及氧化铝组成的组中的一种以上的金属氧化物。
9.根据权利要求1所述的经过显色处理的基板，其中，
对形成有薄膜的镁基材表面进行耐磨性评价时，满足以下的一般式1的条件，
[一般式1]
0.3≤400/π·W2≤20
在所述一般式1中，W表示利用平均直径为6mm的球以50N的负载、3cm/s的速度来划一次薄膜表面时表面产生的划痕的平均宽度，单位为Gpa。
10.一种基板的显色处理方法，其包括以下步骤：
在镁基材上形成薄膜；及
在所述薄膜上形成波长转换层，
所述薄膜包括金属氧化物。
11.根据权利要求10所述的基板的显色处理方法，其中，
形成薄膜和波长转换层的步骤通过化学气相沉积、物理气相沉积或者原子层沉积来执行。
12.根据权利要求11所述的基板的显色处理方法，其中，
化学气相沉积包括等离子体化学气相沉积。
13.根据权利要求12所述的基板的显色处理方法，其特征在于，
等离子体化学气相沉积温度为100至500℃。
14.根据权利要求12所述的基板的显色处理方法，其特征在于，
等离子体化学气相沉积速度为0.5至1500nm/min。
15.根据权利要求10所述的基板的显色处理方法，其特征在于，
所述方法还包括以下步骤中的任意一个以上的步骤：
在形成薄膜的步骤之前，对镁基材的表面进行预处理；及
在形成波长转换层的步骤之后，在波长转换层上形成表面涂层。
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