CN203215244U

CN203215244U - 一种凸凹阵列纹理表面金属制品

Info

Publication number: CN203215244U
Application number: CN 201320142108
Authority: CN
Inventors: 郭钟宁; 黄红光; 宋卿; 张永俊; 唐勇军; 王冠
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2023-03-26

Abstract

本实用新型公开一种凸凹阵列纹理表面金属制品，所述金属制品包括金属板，所述金属板表面具有多个平滑圆锥形微凸起和微凹坑。本实用新型所述金属制品，其表面具有凸凹阵列纹理，可作为模具用于注塑加工电脑、手机、电子产品、汽车内饰等所有可以用模具注塑加工出的产品，可在这些产品表面加工出具有平滑过渡效果、圆锥形凸凹结构的阵列微结构，表面截面呈正弦曲线形，不仅增加美观，为人们的视觉带来丰富性和多样性，而且具有防滑效果。

Description

一种凸凹阵列纹理表面金属制品

技术领域

本实用新型涉及一种用于电脑、手机、电子产品等可注塑加工产品的模具、金属产品等金属制品，尤其是一种表面具有平滑过渡效果、断面呈凸凹状圆锥形的阵列微结构的金属制品。

背景技术

在模具和金属产品等金属制品制造领域中，在模具和产品等金属制品表面加工出微米级的阵列微凸或者微凹结构可以增加注塑加工出的产品的美观性、防滑效果及保洁效果等。现有在模具等金属制品表面加工出微米级阵列微凸或者微凹结构的方法主要有机械微铣加工、激光加工、电火花加工、电化学加工和化学蚀刻法，其中，化学蚀刻法因其具有加工方法简单、快速成型效果好、可以显著降低生产成本、对设备要求低等优点而受到广泛应用。

化学蚀刻法的原理是利用金属与蚀刻剂（化学药品）进行化学反应形成可溶物体而进行去除反应部分，通过控制希望被去除部分和被保护部分来达到加工的目的。通常在模具钢等金属制品进行表面微结构的蚀刻加工时，要对模具钢等金属制品表面进行掩膜处理，即在被加工金属制品表面涂覆一层绝缘胶，未涂覆绝缘胶的部分与蚀刻液进行化学反应。采用现有所述化学蚀刻法加工出的金属制品，往往存在表面开口大，内部开口小的形状，其断面如梯形。模具钢等金属制品表面被去除形成的凹坑和凸起之间因为有棱边和棱角而不能很好的平滑过渡，不仅摸起来手感不好，同时也影响视觉效果。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种表面具有平滑过渡效果、具有凸凹状圆锥形阵列微结构、表面截面呈正弦曲线的金属制品。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种金属制品，包括金属板，所述金属板表面具有多个平滑圆锥形微凸起和微凹坑。

本实用新型所述凸凹阵列纹理表面金属制品采用化学蚀刻法制备而成，所述化学蚀刻法包括以下步骤：

（1）对金属制品进行掩膜处理；

（2）将掩膜处理后的金属制品放到蚀刻机中进行初次蚀刻，从蚀刻机喷嘴中喷出的蚀刻液a的压力为0.3～1.8psi，蚀刻时间3～10min；

（3）对初次蚀刻后的金属制品进行脱膜处理；

（4）将脱膜处理后的金属制品再放到蚀刻机中进行再次蚀刻，从蚀刻机喷嘴中喷出的蚀刻液a的压力为0.1～0.8psi，蚀刻时间2～6min；

（5）对再次蚀刻后的金属制品进行清洗，然后放到蚀刻液b中浸泡，浸泡时间0.5～2min；

（6）将经过步骤（5）处理后的金属制品清洗，并去除金属制品表面杂质。

作为上述所述化学蚀刻法的优选实施方式，所述步骤（1）对金属制品进行掩膜处理是在金属制品表面涂覆多个耐腐蚀胶，所述耐腐蚀胶为厚度10～40μm的正方形结构，相邻两个耐腐蚀胶之间的间隙宽度为所述耐腐蚀胶边长的1/4～1/3。所述掩膜处理时在模具刚等金属材料制品表面涂覆耐腐蚀胶，从而有选择的保护模具钢等金属制品表面。一般地，是在金属表面涂覆耐腐蚀胶，所述耐腐蚀胶呈正方形结构，耐腐蚀胶的厚度为10～40μm。正方形耐腐蚀胶和正方形耐腐蚀胶之间留有未涂覆耐腐蚀胶的间隙，所述间隙的宽度为所述正方形耐腐蚀胶边长的1/4～1/3。在发生化学反应时，涂覆有耐腐蚀胶的部分被保护起来，未涂覆有耐腐蚀胶的部分产生化学反应而被去除形成微凹坑。

优选地，上述所述化学蚀刻法中，所述步骤（2）中从蚀刻机喷嘴中喷出的蚀刻液a的压力为0.6～1.2psi，蚀刻时间4～8min。一般地，蚀刻液从蚀刻机的喷嘴中喷出，所述喷出的蚀刻液的形状优选扇形，可以均匀喷洒，蚀刻部分为正方形耐腐蚀胶和正方形耐腐蚀胶之间留有未涂覆耐腐蚀胶的间隙。更优选地，所述步骤（2）初次蚀刻后金属制品表面蚀刻宽度为蚀刻前未掩膜宽度的1.5～2倍。在掩膜后的金属制品上喷洒蚀刻液后，蚀刻液对金属制品上掩膜之间的间隙部分进行蚀刻，由于侧蚀的作用，蚀刻液在对掩膜之间的空隙部分进行蚀刻的同时，对掩膜覆盖部位的金属制品也进行一定的侧蚀，使得金属制品表面的蚀刻宽度增大为蚀刻前未掩膜宽度的1.5～2倍，而由于掩膜覆盖部位有一定宽度的金属制品也被蚀刻，因此掩膜下方的金属制品宽度与蚀刻前相比缩小，最终使得经过初次蚀刻后，被蚀刻部分与被保护部分的宽度呈现出2:3～1:1的比例。本申请发明人通过摸索发现，当所述步骤（2）初次蚀刻后金属制品表面蚀刻宽度为蚀刻前未掩膜宽度的1.5～2倍时，最终所得金属制品表面形成的具有平滑过度效果、断面呈凸凹状圆锥形的阵列微结构的均匀性较好。

优选地，上述所述化学蚀刻法中，所述步骤（3）采用碱性溶液对初次蚀刻后的金属制品进行脱膜处理。更优选地，所述碱性溶液为NaOH溶液。所述脱膜就是将涂覆有耐腐蚀胶的模具钢等金属制品放在如NaOH等碱性溶液中，将耐腐蚀胶从模具钢等金属制品表面去掉。

优选地，上述所述化学蚀刻法中，所述步骤（4）中从蚀刻机喷嘴中喷出的蚀刻液a的压力为0.3～0.6psi，蚀刻时间2～4min。

优选地，上述所述化学蚀刻法中，所述步骤（2）和（4）中的蚀刻液a含有FeCl₃、水和NaCl，其中FeCl₃、水和NaCl的质量比为5～35:35:1。

优选地，上述所述化学蚀刻法中，所述步骤（5）中的蚀刻液b含有HNO₃、FeCl₃、水和NaCl，其中HNO₃、FeCl₃、水和NaCl的质量比为5～35:5～35:35:1。步骤（5）中的蚀刻液b一定要含有HNO₃，且HNO₃与水的重量比为1:9～9:1，优选地为1:4～3:7；更优选地，所述蚀刻液蚀刻液b含有HNO₃、FeCl₃、水和NaCl，且其中HNO₃、FeCl₃、水和NaCl的质量比为5～35:5～35:35:1。所述蚀刻液b在传统采用三氯化铁为蚀刻液主要成分的基础上，加入了氯化钠，增加了溶液中Cl^- ¹的浓度，将所蚀刻金属成分中离子状态易结合生成难容物质的镍、硅等离子转化生成可溶性盐，增强了蚀刻液对金属的蚀除能力，增加了反应速率，便于形成一定的侧蚀量，同时蚀刻液中含有的硝酸具有一定的氧化能力，能够去除金属制品表面因氧化反应而生成的暗黑色氧化铁成分，去除氧化层，起到了抛光作用，增加了金属制品表面的光洁度。

作为上述技术方案的改进，所述微凸起和微凹坑在金属板表面均匀阵列排布。

作为上述技术方案的改进，所述金属板表面截面呈正弦曲线形结构。

作为上述技术方案的改进，所述金属板表面的圆锥形微凸起的高度与微凹坑的深度和为30～130μm。

本实用新型所述金属制品为不锈钢、模具钢等金属材料制品，包括金属板及各种形状的立体结构金属制品。

本实用新型所述一种凸凹阵列纹理表面金属制品，可作为模具用于注塑加工电脑、手机、电子产品、汽车内饰等所有可以用模具注塑加工出的产品，可在这些产品表面加工出具有平滑过渡效果、圆锥形凸凹结构的阵列微结构，不仅增加美观，为人们的视觉带来丰富性和多样性，而且具有防滑效果。

附图说明

图1为本实用新型所述一种凸凹阵列纹理表面金属制品的金属板的一种实施例的结构示意图。

图2为本实用新型所述一种凸凹阵列纹理表面金属制品的金属板的另一种实施例的结构示意图。

图3为图2所示金属制品的金属板表面的断面结构示意图。

图4为本实用新型所述一种凸凹阵列纹理表面金属制品在蚀刻加工过程中经过初次蚀刻后的结构示意图。

图中，10为金属板、12为微凸起、14为微凹坑、16为耐腐蚀胶。

具体实施方式

为更好的说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

一种凸凹阵列纹理表面金属制品，如附图1和2所示，所述金属制品包括金属板10，所述金属板10表面具有多个平滑圆锥形微凸起12和微凹坑14。所述金属制品可采用以下方法制备所得：

（1）对金属制品进行掩膜处理；

（3）对初次蚀刻后的金属制品进行脱膜处理；

较佳地，所述步骤（1）对金属制品进行掩膜处理是在金属制品表面涂覆多个耐腐蚀胶，所述耐腐蚀胶为厚度10～40μm的正方形结构，相邻两个耐腐蚀胶之间的间隙宽度为所述耐腐蚀胶边长的1/4～1/3。所述掩膜处理时在模具刚等金属材料制品表面涂覆耐腐蚀胶，从而有选择的保护模具钢等金属制品表面。一般地，是在金属表面涂覆耐腐蚀胶，所述耐腐蚀胶呈正方形结构，耐腐蚀胶的厚度为10～40μm。正方形耐腐蚀胶和正方形耐腐蚀胶之间留有未涂覆耐腐蚀胶的间隙，所述间隙的宽度为所述正方形耐腐蚀胶边长的1/4～1/3。在发生化学反应时，涂覆有耐腐蚀胶的部分被保护起来，未涂覆有耐腐蚀胶的部分产生化学反应而被去除形成微凹坑。

较佳地，所述步骤（2）中从蚀刻机喷嘴中喷出的蚀刻液a的压力为0.6～1.2psi，蚀刻时间4～8min。一般地，蚀刻液从蚀刻机的喷嘴中喷出，所述喷出的蚀刻液的形状优选扇形，可以均匀喷洒，蚀刻部分为正方形耐腐蚀胶和正方形耐腐蚀胶之间留有未涂覆耐腐蚀胶的间隙。

较佳地，如附图4所示，所述步骤（2）初次蚀刻后金属制品表面蚀刻宽度B为蚀刻前未掩膜宽度A的1.5～2倍。在掩膜后的金属制品上喷洒蚀刻液后，蚀刻液对金属制品上耐腐蚀胶16之间的间隙部分A进行蚀刻，由于侧蚀的作用，蚀刻液在对耐腐蚀胶16之间的空隙部分A进行蚀刻的同时，对耐腐蚀胶16下方覆盖的金属制品也进行一定的侧蚀，使得金属制品表面的蚀刻宽度B增大为蚀刻前未掩膜宽度A的1.5～2倍，而由于耐腐蚀胶16覆盖部位有一定宽度的金属制品也被蚀刻，因此耐腐蚀胶16覆盖部位的金属制品宽度与蚀刻前相比减小，最终使得经过初次蚀刻后，被蚀刻部分与被保护部分的宽度呈现出2:3～1:1的比例。本申请发明人通过摸索发现，当所述步骤（2）初次蚀刻后金属制品表面蚀刻宽度为蚀刻前未掩膜宽度的1.5～2倍时，最终所得金属制品表面形成的具有平滑过度效果、断面呈凸凹状圆锥形的阵列微结构的均匀性较好。

较佳地，所述步骤（3）采用碱性溶液对初次蚀刻后的金属制品进行脱膜处理。更佳地，所述碱性溶液为NaOH溶液。所述脱膜就是将涂覆有耐腐蚀胶的模具钢等金属制品放在如NaOH等碱性溶液中，将耐腐蚀胶从模具钢等金属制品表面去掉。

较佳地，所述步骤（4）中从蚀刻机喷嘴中喷出的蚀刻液a的压力为0.3～0.6psi，蚀刻时间2～4min。

较佳地，所述步骤（2）和（4）中的蚀刻液a含有FeCl₃、水和NaCl，其中FeCl₃、水和NaCl的质量比为5～35:35:1。

较佳地，所述步骤（5）中的蚀刻液b含有HNO₃、FeCl₃、水和NaCl，其中HNO₃、FeCl₃、水和NaCl的质量比为5～35:5～35:35:1。步骤（5）中的蚀刻液b一定要含有HNO₃，且HNO₃与水的重量比为1:9～9:1，优选地为1:4～3:7；更优选地，所述蚀刻液b含有HNO₃、FeCl₃、水和NaCl，且其中HNO₃、FeCl₃、水和NaCl的质量比为5～35:5～35:35:1。所述蚀刻液b在传统采用三氯化铁为蚀刻液主要成分的基础上，加入了氯化钠，增加了溶液中Cl^-1的浓度，将所蚀刻金属成分中离子状态易结合生成难容物质的镍、硅等离子转化生成可溶性盐，增强了蚀刻液对金属的蚀除能力，增加了反应速率，便于形成一定的侧蚀量，同时蚀刻液中含有的硝酸具有一定的氧化能力，能够去除金属制品表面因氧化反应而生成的暗黑色氧化铁成分，去除氧化层，起到了抛光作用，增加了金属制品表面的光洁度。

较佳地，如附图1和2所示，所述微凸起12和微凹坑14在金属板10表面均匀阵列排布。当所述微凸起12和微凹坑14在金属板10表面均匀阵列排布时，可在电脑、手机、电子产品、汽车内饰等所有可以用模具注塑加工出的产品表面加工出均匀阵列排布的、具有平滑过渡效果的圆锥形凸凹结构花纹，美观性和防滑性更佳。

更佳地，如附图3所示，所述金属板10表面截面呈正弦曲线形结构。当所述微凸起12和微凹坑14在金属板10表面均匀地规律排布时，所述金属板10表面的断面上，相连的微凸起12和微凹坑14连接一起呈现出正弦曲线形结构，此种结构使得所述金属制品作为模具用于注塑加工电脑、手机、电子产品、汽车内饰等所有可以用模具注塑加工出的产品时，可在这些产品表面加工更加均匀美观的花纹。

较佳地，所述金属板10表面的圆锥形微凸起12的高度与微凹坑14的深度的和为30～130μm，相邻两个微凸起12之间的两峰宽为600μm左右，所述微凸起12的高度为峰尖到微凸起12底部之间的高度，所述微凹坑14的深度为微凹坑14底部到顶部之间的高度。当然，所述微凸起12的高度、相邻两微凸起12之间的两峰宽以及所述微凹坑14的深度也可根据需要选择在其他尺寸范围。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种金属制品，包括金属板，其特征在于，所述金属板表面具有多个平滑圆锥形微凸起和微凹坑。

2.如权利要求1所述的金属制品，其特征在于，所述微凸起和微凹坑在金属板表面均匀阵列排布。

3.如权利要求1或2所述的金属制品，其特征在于，所述金属板表面截面呈正弦曲线形结构。

4.如权利要求1所述的金属制品，其特征在于，所述金属板表面的圆锥形微凸起的高度与微凹坑的深度和为30～130μm。