CN112004669B - 阳极处理的金属基板的无镍密封 - Google Patents

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Abstract

本主题涉及阳极处理的金属基板的无镍（无Ni）密封。在本主题的示例性实施方式中，阳极处理的金属基板在该阳极处理的金属基板的表面上方设置有无Ni密封材料的第一层。此外，第二密封材料的第二层被设置在该第一层顶上，以将无Ni密封材料的第一层夹在该阳极处理的金属基板的表面与该第二层之间，以形成密封金属基板。

Description

阳极处理的金属基板的无镍密封
背景技术
诸如膝上型计算机和移动电话之类的各种设备和装置包括外部主体，该外部主体由诸如镁、铝及其合金之类的不同金属基板制成。某些装置包括由这样的金属基板制成的壳体，在该壳体内收容有该装置的不同部件。金属基板通常经阳极处理，以在金属基板的表面上方形成氧化物层，来提供耐腐蚀性及耐磨损性。
附图说明
下面的详细描述参照附图，其中：
图1图示了根据本主题的示例性实施方式的具有密封金属基板的装置；
图2图示了根据本主题的示例性实施方式的密封金属基板；
图3图示了根据本主题的示例性实施方式的密封金属基板的制备的不同阶段；
图4图示了根据本主题的示例性实施方式的密封金属基板的制备的不同阶段；
图5图示了根据本主题的示例性实施方式的密封金属基板的制备的不同阶段；以及
图6图示了根据本主题的示例性实施方式的制造密封金属基板的方法。
具体实施方式
金属基板通常经阳极处理，以在该金属基板的表面上方形成氧化物层。阳极处理允许该金属基板变得耐腐蚀且耐磨损，从而提高该金属基板的寿命。然而，阳极处理导致在阳极处理的金属基板的表面上形成微孔和纳米孔。这样的表面孔允许腐蚀性材料渗入到阳极处理的金属基板中，从而降低其耐腐蚀性和耐磨损性。因此，形成在该阳极处理的金属基板的表面上的表面孔通过密封过程来密封，以增加该阳极处理的金属基板的耐用性和耐腐蚀性。
在该密封过程中，该阳极处理的金属基板的表面用密封材料涂覆，以形成密封层。一般已知的密封材料利用镍化合物，当在该密封过程中使用时，该镍化合物可能会对使用者造成有害和有毒的影响，例如接触性皮炎、肺、喉、胃、鼻子和鼻窦的癌症。虽然在某些密封过程中使用无镍（无Ni）密封材料，但无Ni密封材料不形成耐用的密封层，并且因此，无法为该阳极处理的金属基板提供有效的耐腐蚀性。
根据本主题的示例，描述了提供对阳极处理的金属基板的耐用的无Ni密封的技术。所述技术允许通过无害的无Ni密封层来密封阳极处理的金属基板内的表面孔，并且还提供对该阳极处理的金属基板的表面的耐用且耐腐蚀的密封。在本主题的一示例性实施方式中，执行对阳极处理的金属基板的两层密封。无Ni密封材料的第一层被设置在该阳极处理的金属基板的表面上方，以密封该阳极处理的金属基板的表面孔。此外，第二密封材料的第二层被设置在无Ni密封层上方，以形成密封金属基板。该第二层增强该第一层的粘着性，以提供耐用的密封金属基板。
在一个示例中，该无Ni密封材料可包括无Ni酰胺，以密封该阳极处理的金属基板的表面孔。该无Ni酰胺可通过所选择的乙酸、丙酸、丁酸和戊酸连同氨、甲胺、乙胺和丙胺的组合形成。该第二层可包括四乙氧基硅烷（Si(OC2H5)4）与长链硅烷聚合物溶液的组合，以增强该无Ni酰胺的粘着性，并且还提供耐用的第二层。
因此，所述技术允许将无Ni密封层沉积到阳极处理的金属基板上，同时为该阳极处理的金属基板提供耐用性和耐腐蚀性，同时还避免对使用者的有害和有毒的影响。
参照图1-6来进一步描述上述技术。应当注意的是，该描述和附图仅说明了本主题的原理以及本文所述的示例，并且不应被视为对本主题的限制。因此，要理解的是，可设计出各种布置结构，尽管本文中未明确地描述或示出，但这些布置结构体现了本主题的原理。此外，本文中记载本主题的原理、方面和实施方式的所有陈述以及其具体示例都旨在涵盖其等同物。
图1图示了根据本主题的示例性实施方式的具有密封金属基板的装置100。该装置100可包括部件，例如由密封金属基板102形成的机壳或壳体。在本主题的一个示例中，该密封金属基板102包括阳极处理的金属基板104，该阳极处理的金属基板104覆盖有无Ni密封材料的第一层106和第二密封材料的第二层108，使得无Ni密封材料的第一层106夹在阳极处理的金属基板104的表面与第二层108之间。
在本主题的一个示例中，密封金属基板102为装置100提供耐腐蚀且耐磨损的耐用表面。该无Ni密封材料的第一层106密封该阳极处理的金属基板104的表面孔，而该第二密封材料的第二层108形成耐用层，以将该无Ni密封材料与阳极处理的金属基板104结合，并且保护密封金属基板102免受腐蚀影响。
包括密封金属基板102的装置100可被实施为以下任何一者但不限于：膝上型计算机、桌面计算机、移动电话、智能电话、平板计算机、平板手机或利用密封金属基板102的任何其他装置，例如键盘、鼠标、打印机和液晶显示监视器。此外，密封金属基板102可用于形成装置100的不同结构，例如壳体、机壳、覆盖物、主体保护装置、盖、外壳、框架和防护件。
在一个示例中，阳极处理的金属基板104通过对任何金属进行阳极处理形成，所述金属包括但不限于：铝、镁、钛、锌、铌、锆、铪、钽及其合金。
在本主题的一个示例中，该无Ni密封材料的第一层106为无Ni酰胺，以密封该阳极处理的金属基板104的表面孔。该无Ni酰胺可通过乙酸、丙酸、丁酸和戊酸连同氨、甲胺、乙胺和丙胺中的一种或多种的组合形成。将注意到的是，乙酸、丙酸、丁酸和戊酸连同氨、甲胺、乙胺和丙胺中的一种或多种的该组合可形成酰胺，该酰胺用作该无Ni密封材料以形成第一层106。该酰胺密封材料可密封阳极处理的金属基板104的表面孔，同时与阳极处理的金属基板104的表面粘附。
在另一示例中，形成第二层108的第二密封材料可包括四乙氧基硅烷（Si(OC2H5)4）与长链硅烷聚合物溶液的组合。四乙氧基硅烷（Si(OC2H5)4）与长链硅烷聚合物溶液的该组合增强无Ni酰胺与阳极处理的金属基板104的粘着性，并且因此，可允许第一层106与阳极处理的金属基板104的表面的有效粘附。
图2描绘了根据本主题的示例性实施方式的密封金属基板102。在该示例性实施方式中，密封金属基板102包括阳极处理的金属基板104，其涂覆有着色剂层和密封材料层。在一个示例中，该阳极处理的金属基板104涂覆有一层着色剂202，其沉积在阳极处理的金属基板104的表面上。该层着色剂202可将颜色赋予阳极处理的金属基板104。将注意到的是，着色剂202可被沉积到阳极处理的金属基板104的表面孔中，并且可为阳极处理的金属基板104提供颜色。
此外，密封金属基板102还包括涂覆在该层着色剂202上方的无Ni密封材料的第一层106。该无Ni密封材料的第一层106可密封阳极处理的金属基板104的表面上的表面孔。在一个示例中，该无Ni密封材料的第一层106为无Ni酰胺，以密封阳极处理的金属基板104的表面孔。该无Ni酰胺可通过乙酸、丙酸、丁酸和戊酸连同氨、甲胺、乙胺和丙胺中的一种或多种的组合形成。将注意到的是，乙酸、丙酸、丁酸和戊酸连同氨、甲胺、乙胺和丙胺中的一种或多种的该组合可形成酰胺，该酰胺用作该无Ni密封材料以形成第一层106。例如，乙酸可与甲胺组合以形成酰胺。如此形成的酰胺可密封阳极处理的金属基板104的表面孔，同时与阳极处理的金属基板104的表面粘附。
密封金属基板102还包括涂覆在无Ni密封材料的第一层106上方的第二密封材料的第二层108。该第二层108可为密封金属基板102提供耐用且耐腐蚀的层。在本主题的一个示例中，形成第二层108的第二密封材料可包括四乙氧基硅烷（Si(OC2H5)4）与长链硅烷聚合物溶液的组合，其中，该长链硅烷聚合物溶液由乙醇与水的共溶剂中的大约0.1%至5%的硅烷聚合物构成。
图3图示了根据本主题的示例性实施方式的密封金属基板102的制备的不同阶段。在一个示例中，阳极处理的金属基板104被用于形成该密封金属基板102。该密封金属基板的制造的不同阶段被标记为从阶段1至阶段3。
在阶段1处，获得阳极处理的金属基板104。诸如铝、镁、钛、锌、铌、锆、铪、钽及其合金的金属基板或金属合金基板可经阳极处理，以形成阳极处理的金属基板104。在该阳极处理过程期间，该金属基板可在阳极处理之前通过抛光、脱脂、活化和中和过程来处理。
该金属基板的表面可使用诸如研磨剂之类的抛光剂来抛光，以去除表面不规则性，例如处于该金属基板的表面上的毛边。在一示例性实施方式中，该金属基板的表面可通过电抛光、机械抛光和擦光中的一种来抛光。
在抛光时，该金属基板的表面可经脱脂，以去除诸如脂肪、油脂和油之类的杂质。在一示例性实施方式中，该金属基板的表面可借助使用碱性清洁剂通过超声脱脂来脱脂。该金属基板的表面还可通过使热水越过该金属基板来脱脂。
在脱脂时，可使金属基板的表面活化，以去除可能由于暴露于大气而形成在该金属基板上的任何天然氧化物层。在一示例性实施方式中，可通过酸活化来活化金属基板的表面。可将诸如硝酸、乙酸和硫酸之类的酸用于酸活化。酸活化还去除碱性溶液，该碱性溶液可在该金属基板使用碱性清洁剂来脱脂时被粘到该金属基板。
在活化时，该金属基板的表面可被中和。在一示例性实施方式中，该金属基板的表面可通过使用弱碱性溶液的碱中和来中和，所述弱碱性溶液例如碳酸钠、氢氧化钠、氨和六偏磷酸钠中的一者的碱性溶液。
一旦该金属基板被处理且准备好阳极处理，该金属基板就可经阳极处理，以在该金属基板上形成氧化物层并产生阳极处理的金属基板104。此外，该阳极处理的金属基板104经受无Ni密封材料的第一层106的沉积302，以形成中间密封金属基板304。该中间密封金属基板304可包括该第一层106，其沉积到该阳极处理的金属基板104的至少一个表面上，以覆盖该阳极处理的金属基板104的表面孔。
第一层106沉积到该阳极处理的金属基板104的表面上的沉积302可由沉积薄层的各种已知机制中的任何一种完成，所述机制例如化学沉积、物理沉积等。该第一层106的化学沉积的过程可包括植入、化学溶液沉积、Langmuir-Blodgett方法、旋涂、浸涂以及化学气相沉积中的任何一者。类似地，可将诸如物理气相沉积、喷涂以及电喷射沉积之类的物理沉积过程中的任何一者用于该第一层106的沉积。
在阶段2处，中间密封金属基板304经受沉积306，以在该第一层106上方形成第二密封材料的第二层108。
该第二密封材料的沉积也可基于以下技术，即：所述技术包括但不限于化学沉积技术和物理沉积技术。因此，该第二层108的沉积可产生密封金属基板102，其中该阳极处理的金属基板104的表面孔利用无Ni耐用密封层来密封。
在本主题的一个示例中，该密封金属基板102还可进一步经受烘烤或固化过程，其中该密封金属基板102被加热至大约50℃至100℃持续大约15至60分钟。
通过图4和图5进一步描述通过该密封过程来填充该阳极处理的金属基板104的表面孔。
图4图示了根据本主题的示例性实施方式的密封金属基板的制备的不同阶段。该密封金属基板的制造的不同阶段被标记为从阶段1至阶段4。
在阶段1处，获得金属基板402或金属合金基板。该金属基板402或金属合金基板可包括任何金属，包括但不限于铝、镁、钛、锌、铌、锆、铪、钽及其合金。
在阶段2处，通过使金属基板402经受阳极处理过程来获得阳极处理的金属基板104。如先前解释的，在该阳极处理过程之前，可通过抛光、脱脂、活化和中和过程来处理该金属基板402。
该金属基板402的阳极处理可包括电解质溶液的电解，其中该金属基板402浸入该电解质溶液中。该电解质溶液可为硫酸、铬酸、硝酸和磷酸中的一者的酸性溶液。在一示例性实施方式中，该电解质溶液可包括按体积处于大约3%至大约15%的范围内的浓度，并且具有处于大约3至大约5的范围内的pH。
在一示例性实施方式中，该电解质溶液可被保持在电解槽内并且维持在处于大约10℃至大约45℃的范围内的温度下。金属基板402被浸入该电解槽内的电解质溶液中。在该电解质溶液的电解期间，金属基板402作为电极。为了电解，处于大约60伏特至大约250伏特的范围内的电压下的电信号可周期性地通过该电解质溶液。在一示例性实施方式中，使该电信号周期性地通过包括使该电信号通过该电解质溶液持续处于大约2分钟至大约3分钟的范围内的持续时间，并且随后，中断该电信号持续处于大约5秒至大约20秒的范围内的持续时间。使该电信号通过该电解质溶液以及中断该电信号的该过程可被重复地执行例如20分钟的确定的时间段。在该电解结束时，氧化物层可形成在金属基板402上。
该氧化物层的厚度可取决于执行该电解的确定的时间段。在一示例性实施方式中，该氧化物层具有处于大约3 µm至大约15 µm的范围内的厚度。该氧化物层可由金属氧化物或金属氧化物的组合形成。例如，当金属基板402为铝时，该氧化物层由氧化铝（Al2O3）形成。在另一示例中，当该金属基板为镁、铝和锌的合金时，则该氧化物层由氧化镁、氧化铝和氧化锌的组合形成。
在本主题的一示例性实施方式中，阳极处理的金属基板104可在处于60℃至80℃的范围内的温度下被加热处于10分钟至30分钟的范围内的持续时间，以干燥该氧化物层。在该氧化物层形成在金属基板402上之后，可在阶段2处形成阳极处理的金属基板104。
如图4中所描绘的，金属基板402的阳极处理可造成在阳极处理的金属基板104的表面上形成表面孔404。然后，通过密封材料层的沉积来密封表面孔404。在本主题的一个示例中，在阶段3处，无Ni密封材料的第一层106被沉积到阳极处理的金属基板104的表面上，以覆盖表面孔404。
在一个示例中，该无Ni密封材料的第一层106为无Ni酰胺，以密封阳极处理的金属基板104的表面孔。该无Ni酰胺可通过乙酸、丙酸、丁酸和戊酸连同氨、甲胺、乙胺和丙胺中的一种或多种的组合形成。将注意到的是，乙酸、丙酸、丁酸和戊酸连同氨、甲胺、乙胺和丙胺中的一种或多种的该组合可形成酰胺，该酰胺用作该无Ni密封材料以形成第一层106。例如，在其中阳极处理的铝基板包括一层氧化铝（Al2O3）的铝基板中，该无Ni酰胺化合物可包括胺基（-NH2）和羟基（-OH）。该胺基（-NH2）和羟基（-OH）可提供与该阳极处理的铝基板的表面上的铝离子（Al3+）的结合力。
此外，该第一层106覆盖并涂覆有该第二密封材料的第二层108。该第二层108可在第一层106上方提供耐用且耐腐蚀的层。在本主题的一个示例中，形成第二层108的第二密封材料可包括四乙氧基硅烷（Si(OC2H5)4）与长链硅烷聚合物溶液的组合，其中，该长链硅烷聚合物溶液由乙醇与水的共溶剂中的大约0.1%至5%的硅烷聚合物构成。因此，通过将该第二层108涂覆到该第一层106上，形成该密封金属基板102。
图5图示了根据本主题的示例性实施方式的密封金属基板的制备的不同阶段。该密封金属基板的制造的不同阶段被标记为从阶段1至阶段5。在阶段1处，获得金属基板402。如先前所述，该金属基板402可为铝基板或镁基板。此外，在阶段2处，该金属基板402经阳极处理，以产生阳极处理的金属基板104。该阳极处理的金属基板104包括由于该阳极处理过程而形成的表面孔404。
在本主题的一个示例中，该阳极处理的金属基板104随后在阶段3处用着色剂202染色，以将颜色赋予该阳极处理的金属基板104。该着色剂202可被填充到该阳极处理的金属基板104的表面孔404中。该着色剂202可在该阳极处理的金属基板104的表面孔上方形成层502。此外，经染色的阳极处理的金属基板104可相应地在阶段4和阶段5处经受第一层106和第二层108的沉积。无Ni密封材料的第一层106的沉积可填充该阳极处理的金属基板104的表面上的表面孔404，并且还将着色剂202密封到该阳极处理的金属基板104的表面上。因此，层504可形成在阳极处理的金属基板104上方，其包括着色剂202和该无Ni密封材料。
此外，该第二密封材料的第二层108可使该层504粘附到该阳极处理的金属基板104的表面，并且还可为所产生的密封金属基板102提供耐用性。
图6图示了根据本主题的示例性实施方式的制造密封金属基板的方法600。描述该方法600的顺序不意在被解释为限制，并且可按照任何顺序组合任何数量的所述方法框来实施该方法600或任何替代方法。此外，该方法600可通过任何合适的硬件、程序或其组合利用自动化计算机驱动的装置来实施。
参照图6，在框602处，无Ni密封材料的第一层被设置在阳极处理的金属基板的表面上方。在本主题的一个示例中，该无Ni密封材料的第一层为无Ni酰胺化合物，其通过乙酸、丙酸、丁酸和戊酸连同氨、甲胺、乙胺和丙胺中的一种或多种的组合形成。该无Ni酰胺化合物可密封该阳极处理的金属基板的表面孔，并且由此，在该阳极处理的金属基板的表面上形成密封层。
在框604处，第二密封材料的第二层被设置在该第一层顶上，以将无Ni密封材料的第一层夹在该阳极处理的金属基板的表面与该第二层之间，以形成密封金属基板。
在本主题的一个示例中，形成该第二层的第二密封材料可包括四乙氧基硅烷（Si(OC2H5)4）与长链硅烷聚合物溶液的组合。四乙氧基硅烷（Si(OC2H5)4）与长链硅烷聚合物溶液的该组合增强无Ni酰胺与该阳极处理的金属基板的粘着性，并且因此，可允许该第一层与该阳极处理的金属基板的表面的有效粘附。
尽管已用特定于结构特征和/或方法的语言描述了本公开的示例，但应理解的是，所附权利要求不必限于所描述的特定特征或方法。相反，这些特定特征和方法作为本公开的示例来公开和解释。

Claims (15)

1.一种无Ni密封的方法，包括：
将无Ni密封材料的第一层设置在阳极处理的金属基板的表面上方；以及
将第二密封材料的第二层设置在所述第一层顶上，以将无Ni密封材料的所述第一层夹在所述阳极处理的金属基板的所述表面与所述第二层之间，以形成密封金属基板，所述第二密封材料通过组合四乙氧基硅烷(Si(OC2H5)4)与长链硅烷聚合物溶液而形成。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括将乙酸、丙酸、丁酸和戊酸中的一种与氨、甲胺、乙胺和丙胺中的一种组合，以形成所述无Ni密封材料。
3.如权利要求2所述的方法，其中，无Ni密封材料包括-NH2和-OH。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述长链硅烷聚合物溶液由乙醇与水的共溶剂中的0.1％至5％的硅烷聚合物构成。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括将所述阳极处理的金属基板烘烤至50℃至100℃持续15分钟至60分钟。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括将所述阳极处理的金属基板染色，以便设置所述无Ni密封材料。
7.一种密封金属基板，包括：
阳极处理的金属基板，其用着色剂染色，以将颜色赋予所述阳极处理的金属基板；
无Ni密封材料的第一层，其设置在所述阳极处理的金属基板上方，以密封所述阳极处理的金属基板的表面孔；以及
第二密封材料的第二层，其设置在所述无Ni密封材料的所述第一层上方，所述第二密封材料通过组合四乙氧基硅烷(Si(OC2H5)4)与长链硅烷聚合物溶液而形成。
8.如权利要求7所述的密封金属基板，其中，所述无Ni密封材料为酰胺，所述酰胺通过将乙酸、丙酸、丁酸和戊酸中的一种与氨、甲胺、乙胺和丙胺中的一种组合而形成。
9.如权利要求8所述的密封金属基板，其中，无Ni密封材料包括-NH2和-OH。
10.如权利要求7所述的密封金属基板，其中，所述长链硅烷聚合物溶液由乙醇与水的共溶剂中的0.1％至5％的硅烷聚合物构成。
11.一种无Ni密封的装置，包括：
壳体，其中，所述壳体包括：
阳极处理的金属基板；
无Ni密封材料的第一层，其设置在所述阳极处理的金属基板上方，以密封所述阳极处理的金属基板的表面孔；以及
第二密封材料的第二层，其设置在所述无Ni密封材料的所述第一层上方，所述第二密封材料通过组合四乙氧基硅烷(Si(OC2H5)4)与长链硅烷聚合物溶液而形成。
12.如权利要求11所述的装置，其中，所述阳极处理的金属基板用着色剂染色，以将颜色赋予所述阳极处理的金属基板。
13.如权利要求11所述的装置，其中，所述无Ni密封材料为酰胺，所述酰胺通过将乙酸、丙酸、丁酸和戊酸中的一种与氨、甲胺、乙胺和丙胺中的一种组合而形成。
14.如权利要求13所述的装置，其中，无Ni密封材料包括-NH2和-OH。
15.如权利要求11所述的装置，其中，所述长链硅烷聚合物溶液由乙醇与水的共溶剂中的0.1％至5％的硅烷聚合物构成。
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