CN115896731A - 电子设备金属外壳的制备工艺及其加工设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电子设备金属外壳的制备工艺及其加工设备，所述制备工艺包括：将熔融金属液在高压高速下浇铸入外壳模具的压室内铸型，并在高压下结晶凝固成型得到电子设备的金属外壳铸件；将金属外壳铸件放入真空腔室，采用PVD镀膜方式在金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜；从真空腔室中取出已镀膜的金属外壳铸件，对金属外壳铸件上的纯金属膜进行阳极氧化形成金属氧化膜层；该技术方案，利用压铸替代高成本的CNC技术，通过PVD镀膜代替污染严重的电镀技术，遮盖了压铸过程的偏析问题，通过阳极氧化形成耐磨和高质量的氧化膜层，在减少了环境污染和降低制备成本的前提下，制备出具有更高品质的电子设备金属外壳。
Description
技术领域
本申请涉及真空度膜技术领域，尤其是涉及一种电子设备金属外壳的制备工艺及其加工设备。
背景技术
一般的电子设备，外壳材料可划分为塑料、金属、复合材料三大类，大部分的笔记本电脑和部分手机等，主要采用金属外壳，金属外壳主要有铝镁合金、镁铝合金、钛合金等，其中铝镁合金成本低，是目前大部分厂商优选的方案。
常见的金属外壳加工方法，可以通过各种技术手段制作出铝镁合金金属外壳基体，采用计算机数字化控制精密机械加工（CNC）技术在铝镁合金金属基体上进行车削与精雕，最终获得具有固定外形的外壳壳体；但是CNC技术使用原料较多、加工效率低、加工成本高，难以适合高产量产品的生产，而且通过CNC工艺制备的外壳硬度和耐磨性能较差，当被尖锐的物体划过同样会出现明显的痕迹，可以在CNC加工出来的金属表面再覆盖耐磨涂层以改善金属外壳的性能。为了对合金外壳进行表面改性处理以获得优质的产品，还可以通过采用电镀等表面处理工艺，但是电镀是一种成本高且污染大的工艺手段，导致无法更好地加工制造出优质的金属外壳。
发明内容
基于此，本申请提供一种电子设备金属外壳的制备工艺及其加工设备，以实现降低制备成本和减少环境污染的情况下，提升电子设备金属外壳的性能和品质。
一种电子设备金属外壳的制备工艺，包括：
（1）将熔融金属液在高压高速下浇铸入外壳模具的压室内铸型，并在高压下结晶凝固成型得到电子设备的金属外壳铸件；
（2）将所述金属外壳铸件放入真空腔室，采用PVD镀膜方式在所述金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜；
（3）从真空腔室中取出已镀膜的金属外壳铸件，对所述金属外壳铸件上的纯金属膜进行阳极氧化形成金属氧化膜层。
在一个实施例中，所述纯金属包括钛、铝或锌。
在一个实施例中，所述步骤（2）的采用PVD镀膜方式在所述金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜的过程包括：
根据镀膜工艺需求选择镀膜材料；
利用所述镀膜材料并采用PVD镀膜方式在金属外壳铸件表面上沉积设定厚度的金属薄膜；
所述步骤（3）的对所述金属外壳铸件上的纯金属膜进行阳极氧化形成金属氧化膜层的过程包括：
将金属外壳铸件放入阳极氧化溶液中反应形成金属氧化膜层，并进行染色和封孔，使得金属外壳铸件的表面呈现出特定颜色。
在一个实施例中，所述步骤（2）还包括：
在镀膜过程中，检测所述金属外壳铸件多个不同位置的膜层厚度；
根据所述膜层厚度计算膜厚平均值及方差值，并根据所述膜厚平均值及方差值计算当前的膜厚均匀度；
将所述膜厚均匀度与均匀度标准值进行比对，若超出均匀度标准值，调整调整镀膜工艺及参数。
在一个实施例中，所述步骤（2）的PVD镀膜过程包括：
将金属外壳铸件安装到真空腔室的工件架上；
开启真空泵对真空腔室进行抽真空，真空度不高于6×10-3Pa；
对真空腔室进行加热，直至达到工作温度160-200℃，对所述金属外壳铸件进行等离子体清洗；
调节偏压电源，向真空腔室内通入氩气，调节氩气气体流量，范围为50-1000sccm，镀膜时保持真空腔室内压强为0.05-10Pa；
启动镀膜电源开始镀膜，利用多对溅射靶和/或多弧靶对所述金属外壳铸件进行镀膜，获得膜厚为小于200um的纯金属膜层。
在一个实施例中，所述步骤（2）的采用PVD镀膜方式在所述金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜，包括：
根据电子设备外壳外表面上需要印制图案的形状及其颜色，分别设计不同颜色下各个部分对应的多个掩膜；
根据所述图案的颜色计算各个掩膜使用时所对应的目标厚度；
在所述金属外壳铸件的外表面沉积钛金属膜，并在镀膜过程中对所述镀膜厚度进行实时监测，并在所述镀膜厚度达到目标厚度时，在所述金属外壳铸件表面上覆盖对应的掩膜；
继续在所述金属外壳铸件的外表面沉积钛金属膜，并在镀膜完成后去除所述掩膜得到同一面上厚度不同的钛金属膜；
所述步骤（3）的对所述金属外壳铸件上的纯金属膜进行阳极氧化形成金属氧化膜层，包括：
对所述金属外壳铸件上的钛金属膜进行阳极氧化形成不同厚度的二氧化钛膜层并进行封孔；其中，不同厚度的二氧化钛膜层呈现不同的颜色而形成印制图案对应的形状及其颜色。
一种电子设备金属外壳的加工设备，应用上述的制备工艺来加工电子设备金属外壳，该加工设备包括：
压铸设备，用于在高压高速下，将浇铸入外壳模具的压室内的熔融金属液铸型，并在高压下结晶凝固成型得到金属外壳铸件；
真空度膜机，用于采用PVD镀膜方式，在放入的真空腔室的金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜；
阳极氧化设备，用于对已镀膜的金属外壳铸件上的纯金属膜进行阳极氧化形成金属氧化膜层。
在一个实施例中，所述真空度膜机中设置有多对溅射靶和/或多弧靶；其中，所述溅射靶和/或多弧靶以分布式安装在真空腔室内，用于在所述金属外壳铸件表面镀上纯金属膜；
所述真空度膜机中设有实时监测装置，用于在镀膜时实时监测金属外壳铸件表面上已沉积的纯金属膜的厚度和真空腔室内的各个部件的工作状态。
在一个实施例中，所述实时监测装置包括支撑架、开合挡板以及监测组件；其中，所述支撑架用于支撑开合挡板和监测组件，所述监测组件置于开合挡板后部；
在镀膜监测时段，所述开合挡板处于打开状态，露出所述监测组件对相应位置进行监测；
在非镀膜时段，所述开合挡板处于闭合状态，对所述监测组件进行屏蔽保护。
在一个实施例中，所述开合挡板包括分别设于滑块上的两个挡板；所述滑块套设在双螺纹丝杆上，所述双螺纹丝杆由第一电机进行驱动；
所述监测组件通过第二电机连接至伸缩杆的一端上，所述伸缩杆的另一端连接支撑架；其中，所述监测组件通过第二电机驱动转动，调整监测组件的检测角度，所述伸缩杆通过第三电机驱动，用于调整所述监测组件的前进距离。
在一个实施例中，所述监测组件包括测厚仪和/或摄像头；其中，
所述测厚仪用于检测膜层厚度，以对金属外壳铸件表面的膜厚进行实时监测；
所述摄像头用于拍摄真空腔室内的各个部件的工作状态，以对真空腔室内的异常进行报警。
在一个实施例中，所述的电子设备金属外壳的加工设备，还包括：掩膜布设设备，用于在镀膜过程中，根据所述实时监测装置对所述镀膜厚度实时监测的厚度，在镀膜厚度达到目标厚度时，在金属外壳铸件表面上覆盖对应的掩膜。
上述电子设备金属外壳的制备工艺及其加工设备，首先通过压铸工艺制备电子设备的金属外壳铸件，然后采用PVD镀膜方式在金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜，最后对金属外壳铸件上的纯金属膜进行阳极氧化形成金属氧化膜层；该技术方案，利用压铸替代高成本的CNC技术，通过PVD镀膜代替污染严重的电镀技术，并且遮盖了压铸过程的偏析问题，最后通过对纯金属膜进行阳极氧化形成耐磨和高质量的氧化膜层，由此在减少了环境污染和降低制备成本的前提下，制备出性能优越，表面光滑、耐磨耐腐蚀，具有更高品质的电子设备金属外壳。
进一步的，根据镀膜工艺需求选择镀膜材料，并采用PVD镀膜方式在金属外壳铸件表面上沉积设定厚度的金属薄膜，然后放入阳极氧化溶液中反应并进行染色和封孔后使得金属外壳铸件的表面呈现出特定颜色，可以在金属外壳表面获得具有特定色彩效果的氧化膜层。
进一步的，通过在金属外壳表面上镀上不同厚度的钛金属膜并进行阳极氧化后产生不同颜色的图案，可以直接制备出自带logo的电子设备金属外壳，节省logo图案的制备工序进行制备，极大提升了加工效率。
进一步的，通过对真空腔室内多个位点的实时监测，结合监测数据的处理与统计，实现更好优化镀膜工艺的效果，并更快更精确获得优越的镀膜工艺。
进一步的，实时监测装置实现真空腔室内多个位置点的监测，达到更好优化镀膜工艺的效果；同时，通过开合挡板的开合运动，可以保护监测部件不受污染，从而降低清洗成本与难度，延长设备寿命。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是一个实施例的电子设备金属外壳的制备工艺流程图；
图2是一个示例的制备图案示意图；
图3是一个实施例的电子设备金属外壳的加工设备结构示意图；
图4是一个示例的实时监测装置结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请的技术方案，主要是应用于笔记本电脑的金属外壳的制备，也可以应用于手机/平板的中框、后盖等多种3C盖板的制备，为了实现制备出成本低、性能优越的金属外壳，据此，参考图1所示，图1是一个实施例的电子设备金属外壳的制备工艺流程图，该工艺过程包括：
步骤（1），将熔融金属液在高压高速下浇铸入外壳模具的压室内铸型，并在高压下结晶凝固成型得到电子设备的金属外壳铸件。
此步骤中，采用压铸的金属铸造工艺来制造出金属外壳铸件，替代常规的CNC技术对金属外壳进行加工成型，具体的，在高压高速下将熔融合金（如镁铝合金、铝合金等）液浇铸入压室内充填铸型，并在高压下结晶凝固形成金属外壳铸件。
压铸过程可以采用常规工艺实现，作为实施例，其中压力可以为10-100MPa，填充速度可以为20-60m/s，熔融金属液的温度范围为550-700℃之间，金属液填充外壳模具时间为0.01-0.2s，高压持续时间为1-10s，成型时间可以为5-30s。
上述技术方案中，采用压铸法制备外壳基体，相对于采用CNC技术对金属外壳表面进行精雕打磨的工艺，避免了材料碎屑和残留物难以进行清洁或回收利用的情况，极大减少原材料的浪费，降低制备成本，减少污染。
步骤（2），将所述金属外壳铸件放入真空腔室，采用PVD（Physical VaporDeposition，物理气相沉积）镀膜方式在所述金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜。
此步骤中，采用PVD镀膜方式在金属外壳铸件表面镀上纯金属膜，通过镀膜工艺在金属外壳铸件表面镀上纯金属膜的方式，避免了采用传统电镀方式的表面处理工艺所带来的成本较高和环境污染问题。而且通过PVD镀膜可以完美地解决通过压铸方式制作的金属外壳铸件在成型过程中会产生偏析现象，覆盖在外壳表面上出现的“花纹”。
相对于电镀工艺，由于金属活泼性的影响，金属外壳铸件无法实现水溶液中的电镀金属材料；如果采用阳极氧化直接对金属外壳铸件进行阳极氧化，由于材料表面存在电势差，会导致局部无氧化膜或黑色斑点和条纹，影响金属外壳的外观。
因此，采用PVD镀膜的方式对金属外壳铸件表面进行镀膜，利用具有一定厚度的膜层可完美遮蔽压铸过程中产生的“花纹”，在金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜，明显提高膜层品质，使其表面更加光滑，具有更佳的性能。
作为实施例，在纯金属材料选择方面，可以选择钛、铝或锌等。
在一个实施例中，为了更好地在在金属外壳铸件表面镀上纯金属膜，对镀膜厚度进行精确监测；在镀膜过程中，可以进行如下膜厚监测方案，具体包括：
1）在镀膜过程中，检测所述金属外壳铸件多个不同位置的膜层厚度。
例如：采集一块金属外壳铸件上个位置的数据，通过计算得到不同位置的膜层厚度，表示为。
2）根据所述膜层厚度计算膜厚平均值及方差值，并根据所述膜厚平均值及方差值计算当前的膜厚均匀度。
膜厚平均值为：
方差为：
膜厚均匀度为：
3）将所述膜厚均匀度与均匀度标准值进行比对，若超出均匀度标准值，调整调整镀膜工艺及参数。
将膜厚均匀度Φ与均匀度标准值进行对比，若膜厚均匀度Φ超出了均匀度标准值范围，说明均匀性较差，需要及时调整镀膜工艺及参数，进而使得均匀性达到标准值。
上述实施例的技术方案，通过对真空腔室内多个位点的实时监测，结合监测数据的处理与统计，实现更好优化镀膜工艺的效果，并更快更精确获得优越的镀膜工艺。
在一个实施例中，为了形成更好的膜层效果，本申请的技术方案在镀膜时，可以在金属外壳铸件表面镀上纯金属厚膜，从而提升金属膜层质量。
据此，对于步骤（2）的镀膜过程，可以包括如下：
s201，将金属外壳铸件安装到真空腔室的工件架上。
s202，开启真空泵对真空腔室进行抽真空，真空度不高于6×10-3Pa。
s203，对真空腔室进行加热，可以加热直至工作温度为160-200℃，对所述金属外壳铸件进行等离子体清洗；具体的，通过等离子体清洗可以将杂质清除干净。
s205，调节偏压电源，向真空腔室内通入氩气，调节氩气气体流量，范围可以为50-1000sccm，镀膜时保持真空腔室内的气压，气压压强可以为0.05-10Pa。
s206，启动镀膜电源开始镀膜，利用多对溅射靶和/或多弧靶对金属外壳铸件进行镀膜，获得纯金属膜层，膜厚可以为小于200um。
上述实施例的技术方案，采用PVD镀膜方式在金属外壳铸件表面上镀上金属厚膜，为了实现厚膜镀膜，可以在真空腔室内置多对靶材，从而实现快速和镀厚膜功能，可以实现微米级膜层的制备。
步骤（3），从真空腔室中取出已镀膜的金属外壳铸件，对所述金属外壳铸件上的纯金属膜进行阳极氧化形成金属氧化膜层。
此步骤中，在通过PVD镀上纯金属膜膜层后，通过阳极氧化的工艺在外壳上形成氧化膜层，由于纯金属比较活泼，标准电位比氢的负值还低，难以在水溶液中电镀形成较好的纯金属膜；另外，如果采用阳极氧化直接对金属外壳铸件进行阳极氧化，由于材料表面存在电势差，会导致局部无氧化膜或黑色斑点和条纹，影响金属外壳的外观。而通过对纯金属进行阳极氧化，则可以在金属外壳铸件的表面形成更加光滑、耐磨、耐腐蚀的金属氧化膜层，以此提升金属外壳的品质。
在一个实施例中，本申请可以通过在纯金属膜层表面获得具有不同色彩效果的阳极氧化膜层，相应的，制备工艺可以包括如下：
在步骤（1）中，基于压铸方式制备金属外壳铸件。
在步骤（2）中，首先根据镀膜工艺需求选择镀膜材料（如钛、铝或锌）；利用所选择的镀膜材料，采用PVD镀膜方式在金属外壳铸件表面上沉积金属薄膜。
在步骤（3）中，将金属外壳铸件放入阳极氧化溶液中反应形成金属氧化膜层，当选择的镀膜材料是钛时，在氧化后进行封孔操作，由于不同厚度的二氧化钛具有不同颜色，因此，采用钛金属进行镀膜时不需要额外染色操作即可在获得颜色丰富多彩的金属外壳；当选择的镀膜材料是铝或者锌时，在氧化后还要进行染色和封孔操作，从而得到不同颜色的金属外壳。
上述实施例的技术方案，通过在金属外壳铸件的表面镀上设定厚度的金属膜层，然后对纯金属膜进行阳极氧化反应形成金属氧化膜层，即使得金属外壳铸件的表面更加耐磨、耐腐蚀，而且通过纯金属膜阳极氧化和染色功能，可以制备不同色彩效果的金属外壳，极大提升了金属外壳的性能品质。
可选的，对于步骤（3）的阳极氧化过程，可以包括如下：
s301，对所述金属外壳铸件进行清洗；
例如，可以在温度范围为60-80℃和超声波条件下，将已镀膜的金属外壳铸件在碱洗溶液中漂洗5-20min（碱洗溶液由碳酸钠、磷酸钠和硅酸钠组成）；在碱洗溶液中漂洗后，将金属外壳铸件放入酸洗溶液中处理0.5-1min（酸洗溶液由氢氟酸和硝酸组成）。
s302，将清洗后的金属外壳铸件放入阳极氧化溶液中反应；
具体的，在酸洗溶液中漂洗后，将金属外壳铸件放入温度范围为10-40℃、电流密度为1-10A/dm2、电压为5-90V的条件下在阳极氧化溶液中反应0.5-60min。
s303，将金属外壳铸件放置于染色溶液中进行染色和封孔处理；
其中，染色时可以根据不同的颜色需求选择的染色溶液，当金属外壳铸件是镀钛膜时，则阳极氧化形成二氧化钛膜层之后不需要染色处理。
s304，将金属外壳铸件进行烘干；具体的，可以将具有不同颜色的金属外壳铸件放入去离子水中封闭处理15-30min，然后在温度范围为110-130°C下烘干处理30-60min。
上述实施例的技术方案，在金属外壳铸件上表面镀上不同厚度金属膜层后，对其进行阳极氧化反应，反应生成金属氧化膜层，然后进行染色和封孔操作后得到所需要的颜色效果的金属外壳。
同时，当采用镀钛膜，钛膜层结构由于具有干涉色效果，无需进行染色操作，通过钛膜层的阳极氧化过程就可以实现染色功能，还可以减少一道染色操作工序。另外，如果在金属外壳铸件表面上镀上区域厚度不同的钛金属膜，还可以利用阳极氧化后产生的二氧化钛膜层对光具有吸收、反射、干涉、衍射等特性，获得五颜六色的膜层，如蓝色、金色、粉色、黄色等多种颜色效果，可以得到性能优越和品质更高的金属外壳膜层。
在一个实施例中，本申请的技术方案还可以通过控制不同膜层厚度形式在金属外壳表面上自定义图案，即可以提升图案印制效率，又可以图案质感。
通常电子设备都需要在金属外壳表面打上logo图案或者其他标记图案等；常规的做法一般是在制备了金属外壳后，再在表面上雕刻出图案，或者通过CNC技术在合金金属基体上进行车削与精雕图案，显然这些技术方案的既增加了加工复杂性，又会提升加工成本。
为了解决上述技术问题，本申请采用钛金属为镀膜材料，在电子设备金属外壳的制备工艺中通过掩膜遮盖金属外壳铸件，精准控制钛金属膜厚度的厚度，实现图案印制，从而取代制备电子设备外壳上的图案的工序，其制备工艺可以如下：
在步骤（2）的镀膜过程中：
a、根据电子设备外壳外表面上需要印制图案的形状及其颜色，分别设计不同颜色下各个部分对应的多个掩膜。
b、根据所述图案的颜色计算各个掩膜使用时所对应的目标厚度。
c、在所述金属外壳铸件的外表面沉积钛金属膜，并在镀膜过程中对所述镀膜厚度进行实时监测，并在所述镀膜厚度达到目标厚度时，在所述金属外壳铸件表面上覆盖对应的掩膜；。
d、继续在所述金属外壳铸件的外表面沉积钛金属膜，并在镀膜完成后去除掩膜得到厚度不同的钛金属膜。
在步骤（3）的阳极氧化过程中：
e、在阳极氧化过程中，对所述金属外壳铸件上的钛金属膜进行阳极氧化形成不同厚度的二氧化钛膜层，不同厚度的二氧化钛膜呈现不同的颜色，从而使得金属外壳铸件表面形成所需的印制图案对应的形状及其颜色需求。
参考图2所示，图2是一个示例的制备图案示意图，首先需要根据电子设备外壳外表面上需要印制图案的形状及其颜色来制备相应的掩膜，例如图中所示的电子设备外壳，矩形的为制备的金属外壳铸件，当需要在表面上印制“logo”文字以及“◇”图案，金属外壳铸件表面、“logo”文字以及“◇”图案显示颜色均不相同，此时，分别对应制备图中①、②、③三个掩膜，假设通过计算目标厚度可知，“logo”文字（对应掩膜②）的目标厚度最小，金属外壳铸件表面（对应掩膜①）次之，“◇”图案（掩膜③）的目标厚度最大；在镀膜过程中，当对金属外壳铸件进行镀膜时，在镀膜进行N分钟后，通过实时监测到镀膜厚度首先达到“logo”文字的目标厚度时，在“logo”文字出覆盖掩膜②，在镀膜进行M分钟后，当达到金属外壳铸件表面的目标厚度时，在金属外壳铸件表面上覆盖掩膜①，在镀膜进行L分钟后，当达到“◇”图案的目标厚度时，“◇”图案上面覆盖掩膜③；依次类推，直至镀膜完成，如果是最后一个，则可以不需要覆盖掩膜，如上述示例的掩膜③，在镀膜完成后，去除各个掩膜即可得到厚度不同钛金属膜，再通过阳极氧化后就可以形成不同颜色的印制图案。
上述实施例的技术方案，在镀膜过程中，同时实现在电子设备金属外壳上产生设定图案功能，结合膜层厚度的实时监测，更好地控制钛金属沉积的厚度；对纯金属膜进行阳极氧化后获得不同厚度的二氧化钛膜层，同一平面不同位置会显示不同颜色，由此可以设计出不同图案以及显示出不同颜色，特别是可以直接制备出自带logo的电子设备金属外壳，既丰富了电子设备金属外壳的样式，又可以节省logo图案的制备工序进行制备，极大提升了加工效率。
下面阐述电子设备金属外壳的加工设备的实施例。
参考图3所示，图3是一个实施例的电子设备金属外壳的加工设备结构示意图，该加工设备主要包括压铸设备、真空度膜机和阳极氧化设备三个部分，其中：
压铸设备，用于在高压高速下，将浇铸入外壳模具的压室内的熔融金属液铸型，并在高压下结晶凝固成型得到金属外壳铸件。
真空度膜机，用于采用PVD镀膜方式，在放入的真空腔室的金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜。
阳极氧化设备，用于对已镀膜的金属外壳铸件上的纯金属膜进行阳极氧化形成金属氧化膜层。
上述实施例的加工设备，可以应用前面任意实施例的电子设备金属外壳的制备工艺来加工电子设备金属外壳，该加工设备包括：
在一个实施例中，本申请的压铸设备用于压铸工艺时，将熔融的镁铝合金、铝合金等金属液浇铸入压室内，在高压高速下充填铸型得到金属外壳铸件；采用压铸设备，相对于传统的CNC车铣雕刻来说，可以减少原材料的浪费，降低制备成本，减少环境污染。对于压铸设备所采用的详细工艺，可以参考前述实施例的电子设备金属外壳的制备工艺相关内容，在此不再赘述。
在一个实施例中，本申请的真空度膜机中，可以设置有多对溅射靶或多弧靶；例如，在真空腔室内置至少6对多弧靶和6对溅射靶；其中，所述溅射靶或多弧靶以分布式安装在真空腔室内，用于在所述金属外壳铸件表面镀上纯金属膜。另外，真空度膜机的真空腔室内还可以预留多个靶材安装口，可以根据实际需求增加更多的靶材，更快、更好地获得不同厚度的膜层，同时可以实现更短时间内制备厚膜。
在一个实施例中，真空度膜机中还设有实时监测装置，用于在镀膜时实时监测金属外壳铸件表面上已沉积的纯金属膜的厚度。由于本申请的制备工艺中，需要在金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜，因此，必须要对镀膜过程中膜层厚度进行准确的实时监测，为此，本实施例提供了一种优化设计的实时监测装置，以对镀膜厚度进行更加准确的监测。
参考图4所示，图4是一个示例的实时监测装置结构示意图，该实时监测装置40包括支撑架43、开合挡板41以及监测组件42；其中，所述支撑架43用于支撑开合挡板41和监测组件42，所述监测组件42置于开合挡板41后部；在镀膜监测时段，所述开合挡板41处于打开状态，露出所述监测组件42对相应位置进行监测；在非镀膜时段，所述开合挡板41处于闭合状态，对所述监测组件42进行屏蔽保护。
上述实施例的技术方案，基于真空度膜机的镀膜需求，采用新的实时监测装置对镀膜过程进行记录，由于采用多对靶材设计，镀膜过程单位体积内飞溅粒子极多，同开合挡板及其选择性开合遮蔽的功能实现，从而降低镀膜过程飞溅离子的对监测组件的污染，以更准确地监测膜厚厚度和真空腔室内各个部件的工作状态。
优选的，对于实时监测装置40的结构设计，可以继续参考图4所示，在真空腔室100的内壁上设置一个可开合的多轴运动的实时监测装置40，开合挡板41包括分别设于滑块411上的两个挡板412；垂直于内壁方向上，滑块411套设在双螺纹丝杆413上，所述双螺纹丝杆413由第一电机414进行驱动转动，实现监测的伸缩运动；由于双螺纹丝杆413两端上是具有反向的双螺纹，因此，在旋转时滑块411运动方向是相反的，从而实现打开闭合功能。
监测组件42通过第二电机422连接至伸缩杆421的一端上，所述伸缩杆421的另一端连接支撑架43；其中，所述监测组件42通过第二电机422驱动转动，调整监测组件42的检测角度，可以实现360度全方位监测；优选的，监测组件42可以包括测厚仪、摄像头等，其中，测厚仪用于检测膜层厚度，以对金属外壳铸件表面的膜厚进行实时监测，测厚仪可以采用光学探头，采用光学探头时，其连接的主机和显示器设置在真空腔室100外部。摄像头用于拍摄真空腔室内的各个部件的工作状态，以对真空腔室内的异常进行报警，摄像头可以采用红外线摄像头。
所述伸缩杆421通过第三电机424驱动，用于调整监测组件42的前进距离。
上述实施例的技术方案，实时监测装置通过监测组件的位置及角度的调整，可实现真空腔室内多个位置点的监测，实现了对真空腔室内大面积、多数量、多角度的金属外壳铸件镀膜时的监测需求，通过监测数据处理与统计，达到更好优化镀膜工艺的效果。
同时，通过开合挡板的开合运动，可以对镀膜过程产生的离子的选择性遮挡，极大程度保护测厚仪不受污染，从而降低测厚仪的清洗成本与难度，并且能有效延长测厚仪的寿命。
在一个实施例中，本申请的的电子设备金属外壳的加工设备还可以包括掩膜布设设备，用于在镀膜过程中，根据所述实时监测装置对所述镀膜厚度实时监测的厚度，在镀膜厚度达到目标厚度时，在金属外壳铸件表面上覆盖对应的掩膜。对于掩膜布设设备，其主要是实现了在金属外壳铸件表面上布设掩膜的功能，对于所使用的掩膜，可以采用薄膜，也可以采用遮挡板等，具体在实现中不做限定。
综合上述电子设备金属外壳的制备工艺及其加工设备，采用压铸法制备金属外壳铸件，可以降低制造成本，减少环境污染；在制备金属外壳铸件之后，采用PVD真空度膜工艺，使用多个溅射靶和/或多弧靶，在金属外壳铸件镀上纯金属膜，对金属外壳铸件表面产生偏析现象进行遮盖，获得表面光滑的金属外壳，实现快速厚膜的制备，实现微米级膜层的制备，工艺更环保；对PVD镀膜的纯金属膜膜层进行阳极氧化反应，获得表面更加耐磨、耐腐蚀的金属外壳。
进一步的，根据镀膜工艺需求选择镀膜材料，并采用PVD镀膜方式在金属外壳铸件表面上沉积设定厚度的金属薄膜，然后放入阳极氧化溶液中氧化反应，并进行染色和封孔操作，使得金属外壳铸件的表面呈现出特定颜色，可以在金属外壳铸件表面获得不同色彩效果；而且，当采用镀钛膜，无需进行染色操作，通过钛膜层的阳极氧化过程就可以实现染色功能，还可以减少一道染色操作工序。
另外，通过对制备工艺过程进行掩膜遮挡处理，得到同一平面具有不同厚度膜层的金属外壳，再经过阳极氧化获得不同厚度的二氧化钛膜层，呈现出不同图案以及显示出不同颜色，可以通过镀膜方式直接在金属外壳上制备出自带logo的电子设备的金属外壳，减少了制备图案的工序，提高了金属外壳制备效率。
而且，根据本PVD镀膜设备的特点及工艺需求，设计了在真空腔室内应用的实时监测装置，不仅达到高效、低污染探测，还能够多轴转动，收集多角度多位点的数据进行整理分析，以达到更快更好优化镀膜工艺的效果，还可以精准控制薄膜厚度的作用。
以上仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种电子设备金属外壳的制备工艺，其特征在于，包括：
（1）将熔融金属液在高压高速下浇铸入外壳模具的压室内铸型，并在高压下结晶凝固成型得到电子设备的金属外壳铸件；
（2）将所述金属外壳铸件放入真空腔室，采用PVD镀膜方式在所述金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜；
（3）从真空腔室中取出已镀膜的金属外壳铸件，对所述金属外壳铸件上的纯金属膜进行阳极氧化形成金属氧化膜层。
2.根据权利要求1所述的电子设备金属外壳的制备工艺，其特征在于，所述步骤（2）的采用PVD镀膜方式在所述金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜的过程包括：
根据镀膜工艺需求选择镀膜材料；
利用所述镀膜材料并采用PVD镀膜方式在金属外壳铸件表面上沉积设定厚度的金属薄膜；
所述步骤（3）的对所述金属外壳铸件上的纯金属膜进行阳极氧化形成金属氧化膜层的过程包括：
将金属外壳铸件放入阳极氧化溶液中反应形成金属氧化膜层，并进行染色和封孔，使得金属外壳铸件的表面呈现出特定颜色。
3.根据权利要求2所述的电子设备金属外壳的制备工艺，其特征在于，所述步骤（2）还包括：
在镀膜过程中，检测所述金属外壳铸件多个不同位置的膜层厚度；
根据所述膜层厚度计算膜厚平均值及方差值，并根据所述膜厚平均值及方差值计算当前的膜厚均匀度；
将所述膜厚均匀度与均匀度标准值进行比对，若超出均匀度标准值，调整调整镀膜工艺及参数。
4.根据权利要求1所述的电子设备金属外壳的制备工艺，其特征在于，所述步骤（2）的PVD镀膜过程包括：
将金属外壳铸件安装到真空腔室的工件架上；
开启真空泵对真空腔室进行抽真空，真空度不高于6×10-3Pa；
对真空腔室进行加热，直至达到工作温度160-200℃，对所述金属外壳铸件进行等离子体清洗；
调节偏压电源，向真空腔室内通入氩气，调节氩气气体流量，范围为50-1000sccm，镀膜时保持真空腔室内压强为0.05-10Pa；
启动镀膜电源开始镀膜，利用多对溅射靶和/或多弧靶对所述金属外壳铸件进行镀膜，获得膜厚为小于200um的纯金属膜层。
5.根据权利要求1所述的电子设备金属外壳的制备工艺，其特征在于，所述步骤（2）的采用PVD镀膜方式在所述金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜，包括：
根据电子设备外壳外表面上需要印制图案的形状及其颜色，分别设计不同颜色下各个部分对应的多个掩膜；
根据所述图案的颜色计算各个掩膜使用时所对应的目标厚度；
在所述金属外壳铸件的外表面沉积钛金属膜，并在镀膜过程中对所述镀膜厚度进行实时监测，并在所述镀膜厚度达到目标厚度时，在所述金属外壳铸件表面上覆盖对应的掩膜；
继续在所述金属外壳铸件的外表面沉积钛金属膜，并在镀膜完成后去除所述掩膜得到同一面上厚度不同的钛金属膜；
所述步骤（3）的对所述金属外壳铸件上的纯金属膜进行阳极氧化形成金属氧化膜层，包括：
对所述金属外壳铸件上的钛金属膜进行阳极氧化形成不同厚度的二氧化钛膜层并进行封孔；其中，不同厚度的二氧化钛膜呈现不同的颜色而形成印制图案对应的形状及其颜色。
6.一种电子设备金属外壳的加工设备，其特征在于，应用权利要求1-5任一项所述的制备工艺来加工电子设备金属外壳，该加工设备包括：
压铸设备，用于在高压高速下，将浇铸入外壳模具的压室内的熔融金属液铸型，并在高压下结晶凝固成型得到金属外壳铸件；
真空度膜机，用于采用PVD镀膜方式，在放入的真空腔室的金属外壳铸件的外表面镀上纯金属膜；
阳极氧化设备，用于对已镀膜的金属外壳铸件上的纯金属膜进行阳极氧化形成金属氧化膜层。
7.根据权利要求6所述的电子设备金属外壳的加工设备，其特征在于，所述真空度膜机中设置有多对溅射靶和/或多弧靶；其中，所述溅射靶和/或多弧靶以分布式安装在真空腔室内，用于在所述金属外壳铸件表面镀上纯金属膜；
所述真空度膜机中设有实时监测装置，用于在镀膜时实时监测金属外壳铸件表面上已沉积的纯金属膜的厚度和真空腔室内的各个部件的工作状态。
8.根据权利要求7所述的电子设备金属外壳的加工设备，其特征在于，所述实时监测装置包括支撑架、开合挡板以及监测组件；其中，所述支撑架用于支撑开合挡板和监测组件，所述监测组件置于开合挡板后部；
在镀膜监测时段，所述开合挡板处于打开状态，露出所述监测组件对相应位置进行监测；
在非镀膜时段，所述开合挡板处于闭合状态，对所述监测组件进行屏蔽保护。
9.根据权利要求8所述的电子设备金属外壳的加工设备，其特征在于，所述开合挡板包括分别设于滑块上的两个挡板；所述滑块套设在双螺纹丝杆上，所述双螺纹丝杆由第一电机进行驱动；
所述监测组件通过第二电机连接至伸缩杆的一端上，所述伸缩杆的另一端连接支撑架；其中，所述监测组件通过第二电机驱动转动，调整监测组件的检测角度，所述伸缩杆通过第三电机驱动，用于调整所述监测组件的前进距离。
10.根据权利要求8所述的电子设备金属外壳的加工设备，其特征在于，所述监测组件包括测厚仪和/或摄像头；其中，
所述测厚仪用于检测膜层厚度，以对金属外壳铸件表面的膜厚进行实时监测；
所述摄像头用于拍摄真空腔室内的各个部件的工作状态，以对真空腔室内的异常进行报警。
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