JP2015502458A - 金属表面及び金属表面の処理プロセス - Google Patents

Abstract

機能的、触感的、又は装飾的効果等の、１つ以上の所望の効果を生み出すために、金属表面の表面処理を用いることができる。一実施形態では、処理は、フォトリソグラフィプロセスを用いて表面の一部分を選択的にマスクすることを伴う。マスクは、テクスチャ加工及び陽極酸化等の後続の処理プロセス中に、表面のマスクされた部分を保護することができる。マスクにより、対照的な効果を有する表面を生じさせることができる。パターンは、ロゴ又は文字等の、目立つ図形の形状の対照的な効果によって、形成することができる。

Description

本発明は、物品の金属表面の処理、及びかかる金属表面を有する物品に関する。

民生品及び消費財産業の製品は、機能的、触感的、又は装飾的表面効果等の、１つ以上の所望の表面効果を生み出すために、任意の数のプロセスによって処理することができる。このようなプロセスの一例は陽極酸化である。陽極酸化は金属表面の一部を金属酸化物に変化させ、金属酸化物層を作り出す。陽極酸化金属表面は、耐腐食性及び耐摩耗性の向上をもたらすことができ、所望の装飾効果を達成するために用いることもできる。

表面の粗面化、表面の成形、表面汚染物の除去、又はその他の所望の効果のために、表面をテクスチャ加工することもできる。このテクスチャ加工プロセスは、機械加工、ブラッシング、又は研磨ブラストによるなど、１つ以上の機械プロセスを経て達成することができる。代替的に、化学エッチング等の化学プロセスを通じて表面をテクスチャ加工することもできる。

表面処理の効果は非常に重要なものであり得る。エレクトロニクス産業等の消費者製品産業では、見た目の美しさは、消費者が、一方の製品の方が他方の製品よりもよいと購入を決める際の決定的要因となり得る。したがって、所望の効果を有する表面を提供するために、新しい表面処理、又は表面処理の組み合わせの必要性が常にある。

広義では、物品の金属表面を、機能的、触感的、又は装飾的効果等の、１つ以上の所望の効果を生み出すように処理することができる。物品の表面の処理方法は、フォトリソグラフィプロセスを用いて表面の一部分を選択的にマスクすることによってマスクを形成することを含み得る。マスクは、テクスチャ加工及び陽極酸化等の後続の処理プロセス中に、表面の一部分を被覆し、それにより、対照的な効果を有する表面が生じる。例えば、対照的な効果によって形成されたパターンは、ロゴ又は文字等の目立つ図形を形成することができる。

フォトリソグラフィプロセスは、表面にフォトレジストを塗布することを含む場合がある。一例では、フォトレジストの一部分が被覆され、フォトレジストの非被覆部分は、この非被覆部分を現像するために光に露出される。被覆部分は現像されないまま残される。次に、フォトレジストの未現像部分が表面から除去され、現像された部分は、加熱され、フォトレジストをマスクへと硬化させる。所望の表面効果を得るための後続の処理、例えばテクスチャ加工、陽極酸化、染色、密封、及び研磨の前又は後に、マスクは除去されてもよい。

以下の説明に本発明の追加の特徴が記載され、一部は説明より明らかとなるか、又は本発明の実施によって理解されてよい。上述の全般的な説明及び以下の詳細な説明はいずれも例示及び説明のためのものであり、本発明の更なる説明を提供するように意図されている。
添付の図は、本明細書に組み込まれ、明細書の一部をなし、本発明の例示的な実施形態を図示する。説明と併せ、図は、本明細書に記載されている例示的な実施形態の原理を説明し、当業者がそれらを製作し、利用することを可能にする役目を更に果たす。

本出願の一実施形態に係る表面処理プロセスのフローチャートである。 図１のプロセスによって処理された表面の平面図を示す。 本出願の一実施形態に係る表面処理プロセスのフローチャートである。 図３のプロセスによって処理された表面の平面図を示す。 本出願の一実施形態に係る表面処理プロセスのフローチャートである。 本出願の一実施形態に係る表面処理プロセスのフローチャートである。 本出願の一実施形態に係る表面処理プロセスのフローチャートである。 本出願の一実施形態に係る表面処理プロセスのフローチャートである。

以下の詳細な説明は、例示的な実施形態を示す添付の図を参照する。その他の実施形態が可能である。本明細書に記載されている例示的な実施形態には、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、変更がなされてよい。したがって、以下の詳細な説明は限定を意図するものではない。提示されている実施形態の動作及び挙動は、変更及び変形は発明の範囲内であってよいとの了解の下で記載されている。

図１は、例示的な表面処理プロセス１０の高レベルフローチャートである。プロセス１０は、金属表面を有する金属部品など、金属表面を有する物品を提供する工程１２を含む。本明細書に記載されているプロセスはいずれも、限定されるものではないが、ポット及び鍋等の家庭用具及び調理器具；自動車部品；自転車等の運動用器材；並びにラップトップコンピュータ用の筐体若しくは他の構成要素、タブレットコンピュータ、メディアプレーヤ及び電話等のハンドヘルド電子装置用の筐体又はその他の構成要素、並びにデスクトップコンピュータ等の他の電子装置用の筐体若しくは他の構成要素等の電子構成要素に用いるための部品を含む、幅広い金属部品に適用することができる。実施形態によっては、本プロセスは、Ａｐｐｌｅ Ｉｎｃ．（Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）によって製造されているメディアプレーヤ又はラップトップコンピュータ用の筐体上に実施することができる。

好適な金属表面としては、アルミニウム、チタン、タンタル、マグネシウム、ニオブ、ステンレス鋼等が挙げられる。金属表面を含む金属部品は様々な技法を用いて形成することができ、様々な形状、形態及び材料でもたらすことができる。例えば、金属部品は、あらかじめ形成されたシートとして提供することができる。別の例では、金属部品は、金属部品が所望の形状に形成されるように、押出成形することができる。押出成形は不定の長さの所望の形状を作り出すことができ、そのため、材料は後で所望の長さに切断することができる。一実施形態では、金属部品は、とりわけ、ダイカスト又は永久鋳型鋳造プロセス等の、任意の適当な鋳造プロセスによって成形鋳造することができる。一実施形態では、金属部品は、例えば、押出成形された６０６３グレードのアルミニウム等のアルミニウムで形成することができる。実施形態によっては、金属部品は、アルミニウム−ニッケル又はアルミニウム−ニッケル−マンガン鋳造合金、あるいは鋳造に適したその他のアルミニウム合金で作られる。

実施形態によっては、金属部品は、プラスチック等の非金属基板であって、金属の表面層がそこに接合された、非金属基板を含み得る。本明細書に記載の任意の材料の選択は、機械的特性、感温性、又は当業者に明らかないずれか他の因子によって知らされる場合がある。

プロセス１０は、表面の一部分にマスクを適用する工程１４を更に含む。一実施形態では、マスクは、マスクされた部分を形成するためにフォトリソグラフィプロセスを用いて適用することができる。他の実施形態では、マスクは、スクリーン印刷、パッド印刷等の、他の方法を用いて、又は金属パッチ、プラスチックラベルなど等の、あらかじめ形成されたマスクの適用によって、適用することができる。表面の別の部分はマスクされないまま残り、マスクされていない部分を形成することができる。以下に更に詳細に説明するように、フォトリソグラフィプロセスを用いてマスクされる実施形態では、フォトレジストは表面に塗布される。フォトレジストはエポキシベースのポリマーであってもよい。フォトレジストはエポキシベースのポリマーとし得る。例えば、フォトレジストは、ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ Ｉｎｃ．（Ｎｅｗｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）によって製造されているＳＵ−８ネガ型フォトレジストとしてもよい。フォトレジストは任意の他の好適なポジ型又はネガ型レジストとしてもよい。フォトレジストの一部分は被覆され、フォトレジストの非被覆部分は、フォトレジストを所望に応じて、可溶性又は不溶性のいずれかにするように構成される光源に露出される。残りの可溶性フォトレジストは表面から除去される。得られるマスクは、テクスチャ加工、陽極酸化及び研磨等の本明細書に記載の通りの、１つ以上の後続の工程の最中に、表面のその部分を保護する役割を果たすことができる。これは、機能的、触感的、又は装飾的効果等の異なる効果を有する同じ表面の２つの部分を生じさせることができる。

次に、フォトレジストの一部は、例えば光が定義されたパターンで通過できるように構成された穴又は透明材を備えた不透明プレートを有するフォトマスクを用いて被覆される。一実施形態では、穴又は透明材は、表面上にロゴ又は文字等のパターンを形成するように構成される。一実施形態では、フォトマスクを用いることなく、フォトレジストの特定の部分を現像するために、レーザビームを用いてもよい。

次に、表面は、フォトレジストの一部分をマスクに現像するために、特定のパターンの強い光に露出される。光は深紫外光（deep ultraviolet light、ＤＵＶ）レーザ等の紫外レーザの形態としてもよい。次に、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）又は水酸化テトラメチルアンモニウム（tetramethylammonium hydroxide、ＴＭＡＨ）を含有するフォトレジスト現像液を用いて、未現像部分を除去することができる。次に、表面上にマスクを形成するために、残りのフォトレジストをハードベークして固化させることができる。単なる１つの非限定例として、フォトレジストは、約１２０℃〜約１８０℃の温度で約２０分〜約３０分間ベークすることができる。このプロセスは、マスクされた表面を後続の処理プロセスの最中に完全又は部分的に保護するのに適した耐久性のあるマスクを作製するために、フォトレジストを固化させ、表面へのフォトレジストの接着を向上させる役割を果たすことができる。

プロセス１０は、表面をテクスチャ加工する工程１６を更に含む。工程１６は、表面のマスクされていない部分にわたってテクスチャ加工パターンを作り出すために、表面上のテクスチャ加工処理を実行することを含み得る。これは、表面上に１つ以上の機能的、触感的、装飾的、又はその他の効果をもたらすことができる。１つのこうしたプロセスでは、マスクされていない表面は、表面の粗面化、表面の成形、表面汚染物の除去、又はその他の効果のために、テクスチャ加工してもよい。例えば、テクスチャ加工する工程は、所望の触感効果を生みだし、小さな表面欠陥の出現を軽減し、かつ／又は指紋若しくは汚れの出現を軽減することができる。加えて、テクスチャ加工する工程は、一連の小さな山及び谷を作り出すために用いることができる。これらの山及び谷は、表面にきらきら輝く効果を付与することができ、それは、場合によっては、マスクされていない表面をより明るく見せることができる。

マスクの厚さ及びその他の特性は、テクスチャ加工する工程の後、又は本明細書に記載されている他の処理工程のいずれかの後に、マスクされた部分が実質的に影響を受けないように調整することができる。あるいは、マスクは、マスクされた部分の下の表面に対するいずれかの処理工程の効果を、表面のマスクされていない部分と比較して低減することもできる。例えば、マスクされた部分は、テクスチャ加工する工程１６の後に、マスクされていない部分と比較して、より小さい一連の山及び谷を生じさせることができる。

テクスチャ加工プロセスは、機械加工、ブラッシング、又は研磨ブラストによるなど、１つ以上の機械プロセスによって達成することができる。研磨ブラストは、例えば、ビード、砂、及び／又はガラス等の研磨材の流れを強制的に推進させ、表面に当てることを含む。実施形態によっては、所望の表面仕上げを達成するために、好適なジルコニア又は鉄ビーズを用いることができる。代替的に、表面は、化学エッチング等の化学プロセスを通じてテクスチャ加工することもできる。このプロセスは、アルカリ性エッチング液等の、エッチング液の使用を伴ってもよい。

アルカリ性エッチング液は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液としてもよい。ＮａＯＨ溶液の濃度は、約５０〜約６０ｇ／Ｌ、約５１〜約５９ｇ／Ｌ、約５２〜約５８ｇ／Ｌ、約５３〜約５７ｇ／Ｌ、又は約５４〜約５６ｇ／Ｌの範囲としてもよく、あるいは約５５ｇ／Ｌとしてもよい。ＮａＯＨ溶液は摂氏約５０度の温度を有してもよい。表面は、約５〜約３０秒、約１０〜約２５秒、又は約１５〜約２０秒の範囲の期間、ＮａＯＨ溶液に露出させることができる。これらのパラメータは単なる例示に過ぎず、変更してもよい。限定されるものではないが、重フッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ₂）を含む、その他の好適なアルカリ性エッチング液を用いることもできる。

プロセス１０は、金属表面からマスクを除去する工程１７を更に含む。例として、マスクは、表面にもはや接着しなくなるようにレジストを化学的に変質させることができる液体レジスト剥離剤の塗布によって、表面から除去することができる。マスクは、本明細書に記載されている所望の効果を得るための任意の処理プロセスの前又は後に除去することができる。例えば、マスクは、テクスチャ加工、陽極酸化、染色、又は研磨の前又は後に除去することができる。マスクは、個別の除去工程を実行することなく、部分的又は完全に除去されるように構成することができる。例えば、マスクは、テクスチャ加工プロセスそのものを受けて、部分的又は完全に除去されるように構成することができる。同様に、マスクは、陽極酸化又は研磨プロセス中に、部分的又は完全に除去されるように構成されてもよい。

プロセス１０は、金属表面上で陽極酸化プロセスを実行する工程１８を追加的に含む。金属表面の陽極酸化は金属表面の一部分を金属酸化物に変化させ、それにより、金属酸化物層を作り出す。陽極酸化金属表面は、耐腐食性及び耐摩耗性の向上をもたらすことができ、装飾効果を得るために用いられてもよい。例えば、陽極酸化プロセス中に形成された酸化物層は、陽極酸化金属表面に所望の色を付与するための染料又は金属の吸収を促進するために用いることができる。

例示的な陽極酸化プロセスは、金属表面を、摂氏約１８〜約２２度の範囲の温度を有する電解槽中に配置することを含む。硬質陽極酸化は、金属表面を、摂氏約０〜約５度の範囲の温度を有する電解槽中に配置することによって達成することができる。

一実施形態では、陽極酸化する工程１８は金属表面に透明効果を生み出すことができる。本実施形態では、金属表面は、酸化物層の透明効果を高めるように最適化されている電解槽中に配置することができる。電解槽は、約１５０〜約２１０ｇ／Ｌ、約１６０〜約２００ｇ／Ｌ、約１７０〜約１９０ｇ／Ｌの範囲を有する濃度、又は約１８０ｇ／Ｌの濃度の硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）を含み得る。電解槽は、金属表面を形成するものと同じ金属である金属イオンを含むこともできる。例えば、金属表面はアルミニウムで形成することができ、電解槽は、約１５ｇ／Ｌ未満、又は約４〜約１０ｇ／Ｌ、約５〜約９ｇ／Ｌ、若しくは約６〜約８ｇ／Ｌの範囲の濃度のアルミニウムイオンを含み得るか、あるいは約７ｇ／Ｌであり得る。物品を陽極酸化するために、溶液に電流を流す。陽極酸化は、約１．０〜約２．０アンペア毎平方デシメートルの範囲の電流密度で行うことができる。陽極酸化は、約３０分〜約６０分、又は約３５〜約５５分、又は約４０〜約５０分の範囲の継続時間を有し得るか、あるいは約４５分であってもよい。酸化物層の厚さは、部分的には陽極酸化プロセスの持続時間によって制御することができる。

所望の透明度を有する酸化物層を達成するために、酸化物層の厚さは、約１０ミクロン〜約２０ミクロン、又は約１１〜約１９ミクロン、又は約１２ミクロン〜約１８ミクロン、又は約１３〜約１７ミクロン、又は約１４ミクロン〜約１６ミクロンの範囲にあり得、又は約１５ミクロンであり得る。細孔は陽極酸化プロセス中に酸化物層内に形成され、一実施形態では、およそ１０ミクロン離間している。細孔のそれぞれの直径は、０．００５〜約０．０５ミクロン、又は０．０１〜約０．０３ミクロンの範囲とし得る。上記の寸法は限定を意図するものではない。

図２は、プロセス１０によって処理される例示的な物品２０を示す。表面２２は、異なる機能的、触感的、装飾的、又はその他の効果を呈する第１の部分２４及び第２の部分２６を含む。例えば、一実施形態では、第１の部分２４はマスクされていない部分とすることができ、本明細書に記載されているテクスチャ加工する工程１６によって処理することができ、第２の部分２６はマスクされた部分とすることができ、テクスチャ加工する工程１６を受けない。別の実施形態では、第１の部分２４がマスクされた部分であり、第２の部分２６がマスクされていない部分である。

別の実施形態では、第１の部分２４及び第２の部分２６は異なる技法によって処理することができる。例えば、本明細書に記載されているように、所望の対照的な効果を達成するために、一部分にわたって１つ以上の処理を反復することができる。別の例として、第１の部分２４には研磨ブラスト又は化学エッチングを行なうことができ、第２の部分２６には、本明細書に記載されているその他のテクスチャ加工処理を行なうことができる。表面部分２４及び２６は、程度の異なる引っかき又は摩耗抵抗性を有するように処理することができる。例えば、一方の技法は表面の一方の部分上における標準陽極酸化を含むことができ、他方の技法は表面の他方の部分上における硬質陽極酸化を含むことができる。別の例として、一方の技法は、表面の一方の部分を、表面の他方の部分上で実行される他方の技法と比較して、異なる表面粗さに研磨することができる。生み出される表面２２上の異なるパターン又は視覚効果は、限定されるものではないが、縞、点、又はロゴの形状を含み得る。一実施形態では、表面２２はロゴを含む。この例では、第１の部分２４はロゴを包含し、第２の部分２６はロゴを包含しない。他の実施形態では、技法の違いがロゴ又はラベルの外観を作り出すことができ、そのため、個別のロゴ又はラベルを表面２２に貼り付ける必要がなくなる。一実施形態では、物品の第１の部分上の酸化物層の細孔内に（金属堆積プロセスによって）第１の金属が堆積され、物品の第２の部分上の酸化物層の細孔内に（金属堆積プロセスによって）第２の金属が堆積される。第２のマスクを有する部分は、第１のマスクを適用した表面部分と重なるか又はそれとは完全に異なってもよい。

実施形態によっては、表面２２のために所望の機能的、触感的、装飾的、又は別の効果を得るために、プロセス１０による最初の表面処理、あるいは本明細書に記載されている別の表面処理プロセス（例えば、図１、３又は５〜８に関して説明されているプロセス）のいずれかの後に、表面の一部分にマスクを適用する工程１４を、表面２２の同じ又は別の部分上で繰り返すことができる。

図３は、例示的な表面処理プロセス３５の高レベルフローチャートである。プロセス３５は、上記の金属表面２２を有する物品を提供する工程（工程１２）、フォトリソグラフィプロセスを用いて表面２２の一部分にマスクを適用する工程（工程１４）、表面２２をテクスチャ加工する工程（工程１６）、表面２２からマスクを除去する工程（工程１７）、及び表面２２を陽極酸化させる工程（工程１８）を含む。プロセス３５は、表面２２の一部分に第２のマスクを適用する工程３７を更に含む。

図４は、プロセス３５によって処理される例示的な物品２０を示す。表面２２は、異なる機能的、触感的、装飾的、又はその他の効果をそれぞれ呈する、第１の部分２４、第２の部分２６、第３の部分２７、及び第４の部分２９を含む。第３の部分２７及び第４の部分２９は、上述したように、表面２２から第１のマスクが除去された後に第２のマスキングプロセスを実行することによって形成することができる。第２のマスクされた部分（第３の部分２７及び第４の部分２９を含む）は第１のマスクされた部分（第２の部分２６及び第４の部分２９を含む）と部分的に重なり得る。このプロセスは、異なる機能的、触感的、装飾的、又はその他の効果をそれぞれ有する、表面２２の４つの別個の部分を作り出すことができる。

図５は、例示的な表面処理プロセス２８の高レベルフローチャートである。プロセス２８は、上記の金属表面２２を有する物品を提供する工程（工程１２）、フォトリソグラフィプロセスを用いて表面２２の一部分にマスクを適用する工程（工程１４）、表面をテクスチャ加工する工程（工程１６）、及び表面２２を陽極酸化させる工程（工程１８）を含む。プロセス２８は、表面２２を研磨する工程３０を更に含む。

表面２２を研磨する工程３０は、バフ研磨又はがら研磨等の、任意の好適な研磨方法を通じて達成することができる。この工程は、手動で実行することもでき、又は機械の補助を受けて実行することもできる。一実施形態では、バフ研磨は、研磨面を有するワークホイールを用いて表面２２を研磨することによって達成することができる。一実施形態では、表面２２はがら研磨によって研磨することができ、がら研磨は、メディアを充填したタンブリングバレル内に物品を配置し、次に、バレルをその内部の対象物と一緒に回転させることを含む。研磨工程３０は、滑らかなガラスのような外観を表面２２に付与することができる。例えば、研磨工程３０は、バレル内において約１４０ＲＰＭの回転速度で約２時間、物品をがら研磨することを含み得る。実施形態によっては、バレルの容積は約６０％充填することができ、メディアは、クリーム等の潤滑剤中に懸濁された切削メディアと混合された粉砕クルミ殻とし得る。

実施形態によっては、研磨工程３０は、多段式（マルチステージ）プロセスであり得る自動バフ研磨プロセスを含む。自動バフ研磨のための例示的な多段式プロセスは４つのステージを含み得る。第１ステージでは、表面は、粗い酸化アルミニウム粒子を内部に懸濁させたオイルでコーティングされたひだ付きサイザルホイールを用いて、約１７秒間バフ研磨することができる。第２ステージでは、表面は、粗い酸化アルミニウム粒子を内部に懸濁させたオイルでコーティングされたひだ付きサイザルホイールを用いて、第１ステージのバフ研磨と交差する方向に約１７秒間バフ研磨することができる。第３ステージでは、表面は、第１及び第２ステージにおいて利用された粗い酸化アルミニウム粒子よりも微細な酸化アルミニウム粒子を内部に懸濁させたオイルでコーティングされた無補強コットンホイールを用いて、約１７秒間バフ研磨することができる。第４ステージでは、表面は、第１〜第３ステージにおいて利用された粗い酸化アルミニウム粒子よりも微細な酸化アルミニウム粒子を内部に懸濁させたオイルでコーティングされたフランネルホイールを用いて、約１７秒間バフ研磨することができる。それぞれのステージのための上述の研磨材粒子の種類、研磨材粒子のサイズ、ステージの継続時間、及びホイールの材料、並びにステージの数は単なる例示に過ぎず、変更し得る。

研磨工程３０は、化学研磨溶液の使用を追加的又は代替的に含み得る。化学研磨溶液は酸性溶液としてもよい。溶液中に含むことができる酸としては、限定されるものではないが、リン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）、硝酸（ＨＮＯ₃）、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。酸は、リン酸、リン酸及び硝酸の組み合わせ、リン酸及び硫酸の組み合わせ、あるいはリン酸、硝酸及び硫酸の組み合わせであり得る。化学研磨溶液のためのその他の添加剤としては、硫酸銅（ＣｕＳＯ₄）及び水を挙げることができる。一実施形態では、８５％リン酸溶液は摂氏約９５度の温度に維持される。化学研磨工程の処理時間は所望の目標光沢値に応じて調整することができる。一実施形態では、処理時間は約４０秒〜約６０秒の範囲内となり得る。加えて、研磨工程３０は、表面の光沢を高める表面研磨をもたらすであろうその他の方法を利用して達成することができる。

実施形態によっては、研磨工程３０は、オレンジピールも、うねりも、疵もない高品質表面をもたらす。ダイライン、スタンピングマーク、ドローイングマーク、ショックライン、カッターマーク、ざらつき、うねり、及び／又はオイル及びグリースは全て表面から除去される。実施形態によっては、上述の陽極酸化工程１８の前に同様の研磨処理を実行することができる。

図６は、例示的な表面処理プロセス３２の高レベルフローチャートである。プロセス３２は、上記の金属表面２２を有する物品を提供する工程（工程１２）、フォトリソグラフィプロセスを用いて表面２２の一部分にマスクを適用する工程（工程１４）、表面をテクスチャ加工する工程（工程１６）、及び表面２２を陽極酸化させる工程（工程１８）を含む。プロセス３２は、表面２２の酸化物層の細孔内に金属を堆積させる工程３４を更に含む。

例として、プロセス３２は、表面の下方及び酸化物層の細孔内に所望の色を付与するために、陽極酸化中に形成された酸化物層の細孔内部に金属を堆積させる工程３８を更に含み得る。一実施形態では、陽極酸化に続いて、溶液中に金属塩を含む電解槽中に物品２０が浸漬される。例えば、金属塩は、ニッケル、スズ、コバルト、銅、又はいずれか他の好適な金属の塩を含み得る。次に、塩の金属イオンが溶液から出て金属として酸化物層の細孔の底部内に堆積するように、交流又は直流電流が電解槽に印加される。堆積金属は、金属表面２２又は酸化物層と同じ色又は異なる色であってもよい。色を組み合わせることで、所望の色を有する表面２２をもたらすことができる。一実施形態では、堆積金属はそれぞれの細孔の容積の半分未満を満たす。

図７は、例示的な表面処理プロセス３６の高レベルフローチャートである。プロセス３６は、上述した、金属表面２２を有する物品を提供する工程（工程１２）、フォトリソグラフィプロセスを用いて表面２２の一部分にマスクを適用する工程（工程１４）、表面をテクスチャ加工する工程（工程１６）、及び表面２２を陽極酸化させる工程（工程１８）を含む。プロセス３６は、表面２２を染色する工程３８を更に含む。

例として、表面２２を染色する工程３８は、表面２２に色を付与するために、表面２２、又は物品２０全体を染料溶液内に浸す（dipping）又は浸漬する（immersing）ことを含み得る。一実施形態では、染料は、陽極酸化工程１８中に形成された酸化物層の細孔内部に吸収させることができる。実施形態によっては、染料分子の粒子サイズは、約５ｎｍ〜約６０ｎｍ、又は約１５ｎｍ〜約３０ｎｍである。酸化物層を染色する工程は、酸化物層、及び／又は酸化物層の細孔内の全ての堆積金属を染色することを含み得る。一実施形態では、酸化物層を染色するために、有機染料が用いられる。酸化物層を染色するために、好適な無機染料を用いることもできる。有機及び無機染料の任意の好適な組み合わせを用いることができる。一実施形態では、染料の色は、酸化物層の細孔内部に堆積された金属の色と異なる。

一実施形態では、染料溶液は、摂氏約５０〜約５５度の範囲の温度に維持することができ、染料溶液のｐＨを制御するための安定剤を包含することができる。特定の染料組成、染料濃度、及び／又は染色の継続時間に応じて、様々な色を達成することができる。視覚化及び／又は実験に基づき、染料組成、染料の濃度及び染色継続時間を変化させることによって、表面のための様々な色を達成することができる。色の制御は、分光測光器を用いて表面を測定し、その値を、確立された基準と比較することによって達成することができる。

図８は、例示的な表面処理プロセス４０の高レベルフローチャートである。プロセス４０は、上述した、金属表面２２を有する物品を提供する工程（工程１２）、フォトリソグラフィプロセスを用いて表面２２の一部分にマスクを適用する工程（工程１４）、表面２２をテクスチャ加工する工程（工程１６）、表面２２を陽極酸化する工程（工程１８）、及び表面２２を染色する工程（工程３８）を含む。プロセス４０は、表面２２を密封する工程４２を更に含む。

例として、表面を密封する工程４２は、酸化物層の細孔を密封することを含み得る。これは、酸化物層内の細孔を密封するために、表面２２を密封用溶液内に浸漬することを含み得る。密封プロセスは、細孔を密封する密封材層を作るために表面を溶液内に十分な量の時間配置することを含み得る。密封用溶液は、限定されるものではないが、酢酸ニッケルを含んでもよい。密封用溶液は、摂氏約９０〜約９５度の範囲の温度に保つことができる。表面は、少なくとも１５分の期間、溶液内に浸漬され得る。実施形態によっては、密封は、酸化物層の一部分をその水和物の形に変化させるために、温水又は蒸気を用いて実行される。この変化により、酸化物層を膨張させることができ、それゆえ細孔のサイズを減少させることができる。

追加的に、上記の方法はいずれも、洗浄、脱脂、デスマット、染色、密封、研磨、テクスチャ加工、光沢処理、又は陽極酸化等の、表面２２上への１つ以上の更なる処理を含み得る。

図１、３、及び５〜８のフローチャートに示されている上述の工程は説明の目的のためのものであり、単なる例示に過ぎないことに留意されたい。所望の効果を有する表面２２を作り出すには、当業者には明らかであろうように、全ての工程が実行される必要はなく、追加の工程も含み得る。工程は所望に応じて順序を変更し得る。例えば、金属表面を研磨する工程３０は、テクスチャ加工する工程１６の前又は後、並びに陽極酸化する工程１８の前又は後に実行することができる。

（実施例１）
１つの予想実施例では、本出願の一実施形態に係る表面処理プロセスがポータブルメディアプレーヤ用のアルミニウム筐体に適用される。筐体はまず、残屑を全て除去するために洗浄する。次に、筐体の表面にＳＵ−８ネガ型フォトレジストを均一に塗布する。フォトレジストの一部は、光が、ロゴの形状の定義されたパターンで通過できるようにする穴を有する、不透明プレートを含むフォトマスクで被覆される。

次に、表面を紫外光ビームに露出し、非被覆部分をフォトレジスト現像液に可溶にする。次に、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含有するフォトレジスト現像液を用いて可溶性フォトレジストを除去する。次に、マスクを形成するために、残りのフォトレジストを１５０℃で２０分間ハードベークする。

マスクを冷却した後、筐体は、ＮａＯＨを含有する化学エッチング溶液中におよそ２０秒間配置する。このプロセスの後、筐体を溶液から取り出し、清浄水で洗浄する。化学エッチングプロセスに続き、液体レジスト剥離剤を用いてマスクを表面から除去する。

次に、筐体が陽極酸化し、酸化物層を作り出す。このプロセスでは、筐体を、摂氏約２０度の温度を有する電解槽中に配置する。溶液中のカソードと物品との間に、約１．５アンペア毎平方デシメートルの電流密度を有する電流を流し、物品上に酸化アルミニウムの沈着層を作り出す。このプロセスをおよそ４０分間実行し、筐体の表面上における酸化物層の形成をもたらすことができる。このプロセスの後、筐体を槽から取り出し、清浄水で洗浄する。

次に、筐体は、物品を８５％リン酸溶液中に約４０秒間配置することによって、化学研磨される。このプロセスに続いて、筐体を清浄水で洗浄し、粗い酸化アルミニウム粒子を内部に懸濁させたオイルでコーティングされたひだ付きサイザルホイールを用いて、約２０秒間バフ研磨する。

この表面処理プロセスの例は、例えば、部分２４はマスクされた部分及びマスクされていない部分の一方に対応し、部分２６はマスクされていない部分及びマスクされた部分の他方に対応する、図２の表面２２の効果を得るために用いることができる。

上述のプロセスは、機能特性又は装飾外観（例えば、所望のパターン）等の、所望の効果を有する表面を提供することができる。例えば、実施形態によっては、このプロセスにより耐腐食性を得ることができ、対照的な効果によって形成された表面内にパターンを追加的に提供することができる。本明細書に記載されているプロセスは、多様な効果を表面に付与することも可能にする。

特定の実施形態の上述の説明は本発明の一般的特質を十分に明らかにするであろうから、他者は、当技術分野のスキルの範囲内の知識を適用することによって、必要以上の実験を行うことなく、本発明の一般概念から逸脱することなく、こうした特定の実施形態を種々の用途のために容易に変更及び／又は適合させることができる。したがって、このような適合及び変更は、本明細書に提示されている教示及び手引きに基づき、開示されている実施形態の等価物の意味及び範囲の内に入ることが意図されている。本明細書における表現又は用語は説明の目的のためのものであって、限定の目的のためのものではなく、そのため、本明細書の用語又は表現は、当業者によって教示及び手引きを考慮して解釈されるべきであることを理解されたい。

加えて、本発明の広さ及び範囲は上述の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、添付の請求項及びそれらの等価物によってのみ定義されるべきである。

Claims (20)

1. 物品の金属表面の処理方法であって、
   金属表面を有する物品を受け取る工程と、
   マスクされた部分及びマスクされていない部分を形成するために、フォトリソグラフィプロセスを用いて前記金属表面の一部分にマスクを適用する工程と、
   前記金属表面の前記マスクされた部分及びマスクされていない部分が対照的な効果を有するように、前記金属表面をテクスチャ加工する工程と、
   前記金属表面の上に酸化物層を形成するために、前記金属表面を陽極酸化させる工程であって、前記酸化物層は複数の細孔を有し、前記表面の下方及び前記酸化物層の前記細孔内に所望の色を付与するために前記酸化物層の前記複数の細孔内部に金属が堆積される、前記金属表面を陽極酸化させる工程と、
   を含む、方法。
2. 前記陽極酸化プロセス中に前記金属が前記酸化物層内の前記複数の細孔内部に堆積される、請求項１に記載の方法。
3. 溶液中に金属塩を含む電解槽内に前記物品を浸漬することによって、前記金属が前記酸化物層内の前記複数の細孔内部に堆積される、請求項１に記載の方法。
4. フォトリソグラフィプロセスを用いて前記金属表面の一部分にマスクを適用する前記工程が、
   前記金属表面にフォトレジストを塗布すること、
   被覆されたフォトレジスト部分及び被覆されていないフォトレジスト部分を形成するために、前記フォトレジストの一部分を被覆すること、
   前記被覆されていないフォトレジスト部分を現像し、現像されたフォトレジスト部分及び現像されていないフォトレジスト部分を形成するために、前記被覆されていないフォトレジスト部分を光源に露出させること、
   前記金属表面から前記現像されていないフォトレジスト部分を除去すること、及び
   フォトレジストマスクを形成するために、前記現像されたフォトレジスト部分を加熱すること、
   を含む、請求項１に記載の方法。
5. フォトリソグラフィプロセスを用いて前記金属表面の一部分にマスクを適用する前記工程が、
   前記金属表面にフォトレジストを塗布すること、
   被覆されたフォトレジスト部分及び被覆されていないフォトレジスト部分を形成するために、前記フォトレジストの一部分を被覆すること、
   前記被覆されていないフォトレジスト部分を現像液に可溶にし、可溶性フォトレジスト部分及び不溶性フォトレジスト部分を形成するために、前記被覆されていないフォトレジスト部分を光源に露出させること、
   前記現像液を用いて前記金属表面から前記可溶性フォトレジスト部分を除去すること、及び
   フォトレジストマスクを形成するために前記不溶性フォトレジスト部分を加熱すること、
   を含む、請求項１に記載の方法。
6. フォトリソグラフィプロセスを用いて前記金属表面の一部分をマスクする前記工程が、
   前記金属表面にフォトレジストを塗布すること、
   現像された部分及び現像されていないフォトレジスト部分を形成するために、レーザビームを用いて前記フォトレジストの一部分をマスクに現像すること、及び
   前記金属表面から前記現像されていないフォトレジスト部分を除去すること、
   を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記金属表面をテクスチャ加工する前記工程が、研磨材の流れを強制的に推進させ、前記金属表面に当てることを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記金属表面をテクスチャ加工する前記工程が、前記金属表面をサンドブラスト処理することを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記金属表面をテクスチャ加工する前記工程が、前記金属表面を化学エッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記金属表面を陽極酸化させる前に前記金属表面から前記マスクを除去することを更に含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記金属表面を陽極酸化させた後に、前記金属表面から前記マスクを除去することを更に含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記金属表面から前記マスクを除去することと、
    前記マスクが除去された後に、前記金属表面に２回目のテクスチャ加工を行うことを更に含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記金属表面が陽極酸化された後に、前記金属表面を研磨することを更に含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記金属表面が陽極酸化された後に、フォトリソグラフィプロセスを用いて前記金属表面の一部分に第２のマスクを適用することを更に含む、請求項１に記載の方法。
15. 前記物品がハンドヘルド電子装置の筐体である、請求項１に記載の方法。
16. 前記金属表面を陽極酸化させる前記工程時に酸化物層が形成され、前記方法が、
    前記酸化物層内部に金属を堆積させるように、金属堆積プロセスを実行すること、
    を更に含む、請求項１に記載の方法。
17. 金属表面を有する製造物品であって、前記金属表面は、
    一連の小さな山及び谷を有するテクスチャ加工された部分であって、前記テクスチャ加工された部分は、テクスチャ加工プロセスを用いて形成される、テクスチャ加工された部分と、
    前記テクスチャ加工された表面よりも表面品質を有するテクスチャ加工されていない部分であって、前記テクスチャ加工されていない部分は、フォトレジストマスクによって前記テクスチャ加工プロセスから保護される、テクスチャ加工されていない部分と、
    少なくとも前記テクスチャ加工された部分上に形成される酸化物層であって、前記酸化物層は複数の細孔を有し、前記酸化物層の前記複数の細孔内部に金属が堆積され、前記酸化物層の所望の色を付与する、酸化物層と、
    を含む、製造物品。
18. 前記酸化物層が前記テクスチャ加工されていない部分上に形成される、請求項１７に記載の物品。
19. 電子装置用の構成要素のアルミニウム表面の処理方法であって、
    アルミニウム表面を有する電子装置用の構成要素を提供する工程と、
    フォトリソグラフィプロセスを用いることによって前記アルミニウム表面の一部分を選択的にマスクする工程であって、
    前記フォトリソグラフィプロセスは、
    前記アルミニウム表面にフォトレジストを塗布すること、
    被覆されたフォトレジスト部分及び被覆されていないフォトレジスト部分を形成するために、前記フォトレジストの一部分を被覆すること、
    現像されたフォトレジスト部分及び現像されていないフォトレジスト部分を形成するために、前記被覆されていないフォトレジスト部分を紫外光源に露出し、前記被覆されていないフォトレジスト部分を現像すること、
    前記アルミニウム表面から前記現像されていないフォトレジスト部分を除去すること、及び
    マスクされた部分及びマスクされていない部分を形成するために、前記現像されたフォトレジスト部分をフォトレジストマスクにするよう加熱すること、
    を含む、選択的にマスクする工程と、
    前記アルミニウム表面の前記マスクされた部分と前記マスクされていない部分との間にパターンが形成されるように、前記アルミニウム表面を研磨ブラストする工程と、
    前記マスクを除去する工程と、
    前記アルミニウム表面を陽極酸化させる工程と、
    を含む、方法。
20. 前記アルミニウム表面を陽極酸化させる前記工程時に酸化物層が形成され、前記方法が、
    前記酸化物層内部に金属を堆積させるために、金属堆積プロセスを実行すること
    を更に含む、請求項１９に記載の方法。

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