CN115341169A - 表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本公开是关于一种表面处理方法。所述表面处理方法包括获取金属基材;针对所述金属基材进行处理,以在所述金属基材的至少一侧形成多孔层,所述多孔层包括多个微孔;形成覆盖所述多孔层背离所述金属基材的表面并填充所述微孔的附着层;在所述附着层的表面形成装饰层,所述装饰层位于所述附着层远离所述多孔层的一侧。本公开中可以先在金属基材的表面形成多孔层,而后在该多孔层的表面形成附着层,通过该附着层与多孔层的结合以及附着层与装饰层的结合来提高装饰层的附着强度,避免脱落,而且通过装饰层可以在起到颜色装饰作用,提升用户体验。

Description

表面处理方法
技术领域
本公开涉及终端技术领域,尤其涉及一种表面处理方法。
背景技术
为了满足用户的对终端设备的美观需求,提升终端设备的市场竞争力,各大厂商纷纷对终端设备的金属表面处理,处理后的金属表面可以呈现出不同的颜色。
在一相关技术中,可以将金属制品放置于电镀溶液中进行水电镀形成水镀层,而后沉积颜色装饰层。但是,在该工艺过程中,由于金属制品在水溶液和空气中容易被氧化而形成氧化膜,导致后续水镀层的结合性差以及附着能力差,使得颜色装饰层容易随水镀层脱落。
发明内容
本公开提供一种表面处理方法,以解决颜色装饰层附着能力差的问题。
根据本公开的实施例,提供一种表面处理方法,包括:
获取金属基材;
针对所述金属基材进行处理,以在所述金属基材的至少一侧形成多孔层,所述多孔层包括多个微孔;
形成覆盖所述多孔层背离所述金属基材的表面并填充所述微孔的附着层;
在所述附着层的表面形成装饰层,所述装饰层位于所述附着层远离所述多孔层的一侧。
可选的,所述形成覆盖所述多孔层背离所述金属基材的表面并填充所述微孔的附着层,包括:
在所述多孔层的表面沉积渗氮前驱体,通过所述渗氮前驱体填充所述微孔;
对所述渗氮前驱体进行渗氮处理或者碳氮共渗处理,得到所述附着层。
可选的,所述在所述多孔层的表面沉积渗氮前驱体,通过所述渗氮前驱体填充所述微孔,包括:
采用真空镀膜法在所述多孔层的表面以及微孔内形成所述渗氮前驱体;
采用等离子体辅助沉积法辅助沉积所述渗氮前驱体。
可选的,所述渗氮前驱体包括下述之一:
铬镀膜、铬和铬的氮化物结合镀膜、铬的氮化物镀膜。
可选的,所述渗氮前驱体包括金属氮化物镀膜,或者金属和金属的氮化物结合镀膜;
所述真空镀膜法的处理工艺中氮气流量大于或者等于10标准毫升每分钟,且小于或者等于30标准毫升每分钟。
可选的,所述真空镀膜法工艺中轰击金属靶材的功率大于或者等于45千瓦,且小于或者等于2000千瓦。
可选的,所述真空镀膜法工艺中轰击金属靶材的功率大于或者等于60千瓦、且小于或者等于80千瓦。
可选的,所述等离子体辅助沉积法的处理工艺中充入氩气,且所述氩气的流量大于或者等于10标准毫升每分钟,且小于或者等于100标准毫升每分钟。
可选的,所述等离子体辅助沉积法的处理工艺中的本底真空度大于或者等于0.001帕、且小于或者等于0.1帕。
可选的,所述对所述渗氮前驱体进行渗氮处理或者碳氮共渗处理,得到所述附着层,包括:
在380摄氏度-460摄氏度的温度环境中对所述渗氮前驱体进行渗氮处理或者碳氮共渗处理,得到所述附着层。
可选的,所述附着层的厚度大于或者等于1纳米、且小于或者等于200纳米。
可选的,所述在所述附着层的表面形成装饰层包括:
采用物理气相沉积法在所述附着层的表面形成所述装饰层。
可选的,针对所述金属基材进行处理,以在所述金属基材的至少一侧形成多孔层,所述多孔层包括多个微孔包括:
采用酸性的电解液对所述金属基材进行阳极氧化处理,以在所述金属基材的表面形成多孔层和阻挡层,所述阻挡层位于所述多孔层和所述金属基材之间。
可选的,所述电解液至少包括以下任意一种:草酸、硫酸、磷酸或者铬酸。
可选的,所述微孔的直径大于或者等于10纳米。
可选的,所述金属基材包括铝基材、铝合金基材、镁合金基材和钛合金基材。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
由上述实施例可知,在本公开的技术方案中,可以先在金属基材的表面形成多孔层,而后在该多孔层的表面形成附着层,通过该附着层与多孔层的结合以及附着层与装饰层的结合来提高装饰层的附着强度,避免脱落,而且通过装饰层可以在起到颜色装饰作用,提升用户体验。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种表面处理方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的另一种表面处理方法的流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种金属制品的截面示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解,尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本公开范围的情况下,第一信息也可以被称为第二信息,类似地,第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
基于上述相关技术中存在的技术问题,本公开提供一种如图1所示的表面处理方法,该表面处理方法可以应用于金属制品上,该金属制品可以为金属制品和/或边框等,该金属制品作为终端设备的外观壳体。具体的,如图1所示,该表面处理方法可以包括:
在步骤101中,获取金属基材。
在该实施例中,该金属基材可以包括铝基材或者铝合金基材,有利于实现金属制品的轻量化,为配置该金属制品的终端设备进行减重。可以是机械加工原材料得到该金属基材,例如可以经CNC加工、抛光工艺、喷砂工艺以及拉丝工艺中一种或者多种工艺后,得到该金属基材,后续可以利用纯水清洗机械加工完成后的金属基材,并在烘干后进行后续处理。在此仅以金属基材包括铝基材或者铝合金基材为例进行说明,在其他实施例中,该金属基材还可以包括镁合金基材或者是钛合金基材或者其他金属材质基材,本公开对此并不进行限制。
在步骤102中,针对金属基材进行处理,以在金属基材的至少一侧形成多孔层,所述多孔层包括多个微孔。
在一实施例中,可以采用酸性的电解液对金属基材进行阳剂氧化处理,以在金属基材的表面形成阻挡层和多孔层,该阻挡层位于多孔层和金属基材之间,而且阻挡层的密实度大于多孔层的密实度,以阻隔后续沉积在多孔层的微孔内的着色层。其中,该阳极氧化处理的电解液可以为酸性电解液,例如该酸性电解液可以包括草酸、硫酸、铬酸和磷酸中的一种酸或者多种酸。举例而言,该酸性电解液可以包括硫酸溶液,其中,该硫酸溶液中硫酸的浓度可以大于或者等于150g/L(克每升),且小于或者等于220g/L(克每升),铝理子的浓度可以大于或者等于5mg/L(毫克每升),且小于或者等于15mg/L(毫克每升),氧化电压可以为12.5V(伏),阳极氧化电解液的温度可以大于或者等于10℃,且小于或者等于14℃,氧化时长为30-60分钟。通过该酸性电解液对金属基材的表面进行处理,可以形成包括阻挡层和多孔层的氧化层,通过该氧化层可以提升后续金属制品的耐磨度和硬度。当然,在此仅以针对金属基材进行阳极氧化处理以形成多孔层为例进行说明,其他实施例中,也可以通过其他工艺形成该多孔层,例如可以针对金属基材进行蚀刻工艺或者是腐蚀工艺形成该多孔层,该多孔层可以直接形成在金属基材的表面,本公开对此并不进行限制。
在步骤103中,形成覆盖多孔层背离所述金属基材的表面并填充微孔的附着层。
在该实施例中,可以在多孔层的表面形成附着层,同时通过该附着层来填充多孔层的多个微孔,以此一方面可以通过附着层与多孔层之间的结合来提升附着层的附着强度,而进一步通过附着层来提升附着层与装饰层之间的结合强度。
针对该附着层,在一实施例中,可以在多孔层3的表面先沉积形成渗氮前驱体,该渗氮前驱体可以填充多孔层3的微孔31,而后对该渗氮前驱体进行渗氮处理或者碳氮共渗处理得到附着层4,该附着层4可以包括金属氮化物层或者金属碳氮化物层,利用金属氮化物或者金属碳氮化物良好的耐磨性和耐腐蚀性,可以提高附着层4的抗腐蚀性能,提高金属制品100的耐磨性能和抗腐蚀性能。其中,可以在380℃-460℃的温度环境中进行渗氮处理或者碳氮共渗处理,以得到致密度良好的附着层4。该附着层4的厚度大于或者等于1纳米、且小于或者等于200纳米,避免附着层4的厚度过小引起附着力差的情况,避免附着层4的厚度过厚,增加了金属制品100的整体厚度。
其中,可以采用真空镀膜法在多孔层3的表面形成渗氮前驱体,同步可以采用等离子体辅助沉积法来沉积该渗氮前驱体,从而在多孔层3表面得到紧密、连续的渗氮前驱体,可以提高后续形成的附着层4的强度和致密性。其中,为了提高渗氮的效率和附着层的结合能力,在真空镀膜法的工艺过程中,可以朝真空室中充入氮气,且氮气流量可以大于或者等于10标准毫升每分钟,且小于或者等于30标准毫升每分钟,充入的氮气和金属靶材溅射出来的金属离子结合,从而可以在多孔层3的表面形成一层金属氮化物薄膜,后续可以针对该金属氮化物薄膜进行渗氮处理,相对于相关技术中常规的直接对金属材料进行渗氮处理的工艺,本公开中形成的附着层4的膜基结合度更高,薄膜致密度更高,可以提高附着层4与多孔层3和装饰层5的结合强度,同时提高金属制品100的耐磨性和耐腐蚀性。在该实施例中,以在多孔层3的表面形成一层金属氮化物薄膜为例进行说明,在其他实施例中,该可以是在多孔层3的表面形成金属氮化物和单质金属的结合层,或者也可以是形成单质金属层,本公开对此并不进行限制。
其中,在真空镀膜工艺中采用的金属靶材不同,从而形成的渗氮前驱体的材质也不同。例如,该金属靶材可以包括金属铬,在真空室中通过轰击金属铬同时充入氮气,可以在多孔层3的表面形成氮化铬镀膜,同步采用等离子体辅助沉积法可以沉积该氮化铬镀膜,以提高氮化铬镀膜的致密度,后续针对氮化铬层薄膜进行渗氮处理或者碳氮共渗处理后,可以形成氮化铬层或者碳氮化铬层作为附着层。在此仅以渗氮前驱体包括氮化铬镀膜为例进行说明,在其他实施例中,该渗氮前驱体也可以包括铬镀膜,或者,渗氮前驱体可以包括铬和铬的氮化物结合镀膜,本公开对此并不进行限制。其中,采用金属铬作为金属靶材,可以利用金属铬自身硬度高的特点,来提高渗氮处理或者碳氮共渗处理形成的附着层4的硬度。其中,在真空室中进行真空镀膜的工艺过程中,轰击金属靶材的功率可以大于或者等于45千瓦、且小于或者等于2000千瓦,更优的,轰击金属靶材的功率可以大于或者等于60千瓦、且小于或者等于80千瓦。
在上述实施例中,为了提升附着层4的致密度,在真空镀渗氮前驱体的同时,采用等离子体辅助沉积法同步沉积该渗氮前驱体。其中,在等离子体辅助沉积法的工艺过程中可以充入氩气,且氩气的流量大于或者等于10标准毫升每分钟,且小于或者等于100标准毫升每分钟,氩气在该范围内可以实现良好的沉积效果。等离子体辅助沉积法的处理工艺中的本底真空度大于或者等于0.001Pa、且小于或者等于0.1Pa。
在步骤104中,在附着层的表面形成装饰层。
在该实施例中,可以采用物理气相沉积法在附着层的表面形成该装饰层。该装饰层可以位于附着层远离多孔层的一侧。其中,
具体地,可以采用物理气相沉积法在附着层4的表面形成该装饰层5。其中,该装饰层5可以根据金属制品100的颜色需求而采用不同的金属元素。例如,金属制品100需要呈金色时,可以通过轰击钛钯在附着层4上沉积钛化物层,再比如,金属制品100需要呈蓝色时,可以通过轰击钨钯在附着层4上沉积钨化物层,还比如,金属制品100需要呈黑色时,可以通过轰击铬钯在附着层上沉积铬化物层。在其他实施例中,该装饰层5还可以包括钨的化合物层或者钛的化合物层或者钛的化合物层。在还一些实施例中,该装饰层5也可以包括钛层、钛的化合物层、钨层、钨的化合物层、铬层或者铬的化合物层中的多层,本公开对此并不进行限制。
在还一些实施例中,该装饰层可以包括非致敏装饰层,该非致敏装饰层可以采用非人体致敏材质制成,以此形成的装饰层可以在起到装饰作用的同时防止用户过敏,提升用户体验。
由上述实施例可知,在本公开的技术方案中,可以先在金属基材的表面形成多孔层,而后在该多孔层的表面形成附着层,通过该附着层与多孔层的结合以及附着层与装饰层的结合来提高装饰层的附着强度,避免脱落,而且通过装饰层可以在起到颜色装饰作用,提升用户体验。
为了对本公开的技术方案进行详细阐述,如图2所示,该表面处理方法可以包括:
在步骤201中,获取金属基材。
在步骤202中,纯水清洗后烘干金属基材。
在该实施例中,通过纯水清洁金属基材,可以对金属基材的表面进行清洁,有利于后续工艺中对金属基材进行氧化。在清洁完成后可以烘干金属基材,避免残留的水渍对后续工艺造成影响。
在步骤203中,在酸性电解液中氧化金属基材,形成阻挡层和多孔层,阻挡层位于金属基材和多孔层之间。
在该实施例中,在通过酸性电解液氧化金属基材的初期,由于电压的快速上升,可以在表面形成连续的、无孔的阻挡层;后续随着电化学反应的进行以及电压的缓慢变化,可以在阻挡层上形成多孔层,多孔层所包括的微孔的直径可以大于或者等于10纳米,优选的,该微孔的直径可以小于或者等于80纳米,在该直径范围内有利于实现后续的着色层的沉积。
在步骤204中,纯水清洁形成了多孔层的金属基材。
在该实施例中,可以通过纯水清洁形成了多孔层的金属基材,避免金属基材的表面残留的氧化电解液,避免影响后续的加工工艺。
在步骤205中,在多孔层的表面加工形成渗氮前驱体。
在该实施例中,可以同步采用真空镀膜法和等离子体辅助沉积法在多孔层的表面形成连续、致密性高的渗氮前驱体。而且可以在真空室中充入氮气,从而使得该渗氮前驱体中可以包括氮化物,从而有利于后续的渗氮工艺,进一步提高渗氮工艺或者碳氮共渗工艺后,形成的附着层的膜基结合性以及致密性。其中,渗氮前驱体包括金属氮化物镀膜,或者金属和金属的氮化物结合镀膜。
在步骤206中,针对渗氮前驱体进行渗氮工艺或者碳氮共渗工艺,得到附着层。
在该实施例中,可以针对形成了渗氮前驱体的金属基材进行渗氮工艺或者碳氮共渗的工艺,氮离子或者氮离子和碳离子可以填充附着层中的缺陷,得到金属氮化物或者金属碳氮化物,可以提高附着层的致密性。例如,该附着层可以包括氮化铬层或者碳氮话铬层。
在步骤207中,在附着层上形成非致敏装饰层。
在该实施例中,可以通过物理气相沉积法在附着层上形成非致敏装饰层,通过非致敏装饰层一方面可以防止用户与金属制品接触时过敏,另一方面可以对金属制品进行颜色装饰。
在步骤208中,清洁金属制品。
基于上述实施例,如图3所示,本公开还提供一种金属制品100,该金属制品100可以包括金属基材1、阻挡层2、多孔层3、附着层4和装饰层5。其中,该阻挡层2设置于金属基材1的表面,多孔层3设置于阻挡层2的表面,附着层4可以设置于多孔层3背离金属基材1的表面,并且该附着层4可以填充多孔层3所包括的微孔31,装饰层5可以设置于附着层4的表面,并且该装饰层5位于附着层4远离多孔层3的一侧。基于此,在本公开的技术方案中,可以先在金属基材1的表面形成多孔层3,而后在该多孔层3的表面形成附着层4,通过该附着层4提高装饰层5的附着强度,避免脱落,而且通过装饰层5可以在起到颜色装饰作用,提升用户体验。多孔层3的微孔31的开口方向朝向背离金属基材1一侧。该实施例中金属制品100的其他结构参数可以参考上述工艺实施例,此处不再一一赘述。
在一些实施例中,该金属制品100可以单独制造成型零件,例如可以通过机械加工成型所需零件。在其他实施例中,该金属制品100可以被配置到终端设备。即该终端设备可以包括金属制品100,该金属制品100可以作为终端设备的外观壳体或边框等,解决终端设备的外观壳体装饰层附着力差的问题,尤其在装饰层5包括非致敏装饰层时,可以解决用户过敏的问题,提升用户体验。该终端设备可以包括手机终端或者其他可穿戴设备,例如眼镜、手表、手环、颈椎按摩仪等。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后,将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是,本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (16)

1.一种表面处理方法,其特征在于,所述表面处理方法包括:
获取金属基材;
针对所述金属基材进行处理,以在所述金属基材的至少一侧形成多孔层,所述多孔层包括多个微孔;
形成覆盖所述多孔层背离所述金属基材的表面并填充所述微孔的附着层;
在所述附着层的表面形成装饰层,所述装饰层位于所述附着层远离所述多孔层的一侧。
2.根据权利要求1所述的表面处理方法,其特征在于,所述形成覆盖所述多孔层背离所述金属基材的表面并填充所述微孔的附着层,包括:
在所述多孔层的表面沉积渗氮前驱体,通过所述渗氮前驱体填充所述微孔;
对所述渗氮前驱体进行渗氮处理或者碳氮共渗处理,得到所述附着层。
3.根据权利要求2所述的表面处理方法,其特征在于,所述在所述多孔层的表面沉积渗氮前驱体,通过所述渗氮前驱体填充所述微孔,包括:
采用真空镀膜法在所述多孔层的表面以及微孔内形成所述渗氮前驱体;
采用等离子体辅助沉积法辅助沉积所述渗氮前驱体。
4.根据权利要求3所述的表面处理方法,其特征在于,所述渗氮前驱体包括下述之一:
铬镀膜、铬和铬的氮化物结合镀膜、铬的氮化物镀膜。
5.根据权利要求4所述的表面处理方法,其特征在于,所述渗氮前驱体包括金属氮化物镀膜,或者金属和金属的氮化物结合镀膜;
所述真空镀膜法的处理工艺中氮气流量大于或者等于10标准毫升每分钟,且小于或者等于30标准毫升每分钟。
6.根据权利要求3或5所述的表面处理方法,其特征在于,所述真空镀膜法工艺中轰击金属靶材的功率大于或者等于45千瓦,且小于或者等于2000千瓦。
7.根据权利要求6所述的表面处理方法,其特征在于,所述真空镀膜法工艺中轰击金属靶材的功率大于或者等于60千瓦、且小于或者等于80千瓦。
8.根据权利要求3所述的表面处理方法,其特征在于,所述等离子体辅助沉积法的处理工艺中充入氩气,且所述氩气的流量大于或者等于10标准毫升每分钟,且小于或者等于100标准毫升每分钟。
9.根据权利要求3所述的表面处理方法,其特征在于,所述等离子体辅助沉积法的处理工艺中的本底真空度大于或者等于0.001帕、且小于或者等于0.1帕。
10.根据权利要求2所述的表面处理方法,其特征在于,所述对所述渗氮前驱体进行渗氮处理或者碳氮共渗处理,得到所述附着层,包括:
在380摄氏度-460摄氏度的温度环境中对所述渗氮前驱体进行渗氮处理或者碳氮共渗处理,得到所述附着层。
11.根据权利要求1所述的表面处理方法,其特征在于,所述附着层的厚度大于或者等于1纳米、且小于或者等于200纳米。
12.根据权利要求1所述的表面处理方法,其特征在于,所述在所述附着层的表面形成装饰层包括:
采用物理气相沉积法在所述附着层的表面形成所述装饰层。
13.根据权利要求1所述的表面处理方法,其特征在于,针对所述金属基材进行处理,以在所述金属基材的至少一侧形成多孔层,所述多孔层包括多个微孔包括:
采用酸性的电解液对所述金属基材进行阳极氧化处理,以在所述金属基材的表面形成多孔层和阻挡层,所述阻挡层位于所述多孔层和所述金属基材之间。
14.根据权利要求13所述的表面处理方法,其特征在于,所述电解液至少包括以下任意一种:草酸、硫酸、磷酸或者铬酸。
15.根据权利要求1所述的表面处理方法,其特征在于,所述微孔的直径大于或者等于10纳米。
16.根据权利要求1所述的表面处理方法,其特征在于,所述金属基材包括铝基材、铝合金基材、镁合金基材和钛合金基材。
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