TW201326410A - 於金屬外殼上製作圖案的方法及由該方法製得的金屬外殼 - Google Patents

於金屬外殼上製作圖案的方法及由該方法製得的金屬外殼 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種於金屬外殼上製作圖案的方法，包括如下步驟：提供金屬基體，該金屬基體為含碳鐵合金，其包括一外表面；於該外表面設定淬火區，並於該淬火區塗覆一吸光塗層；對塗覆有吸光塗層的淬火區進行鐳射淬火處理，使淬火區的金屬基體表面硬化；對經鐳射淬火處理的外表面進行噴砂處理，使該外表面除淬火區域以外的部分的表面粗糙度大於淬火區的表面粗糙度。本發明還提供一種由上述方法製得的金屬外殼。

Description

於金屬外殼上製作圖案的方法及由該方法製得的金屬外殼
本發明係關於一種於金屬外殼上製作圖案的方法及由該方法製得的金屬外殼。
近年來，手機、mp3等消費性電子產品大量採用金屬外殼，如不鏽鋼。該等電子裝置外殼表面的顯著位置，通常都設有設備標識（LOGO），比如商標、型號或特別的圖形或字元，以便用戶識別或作為廣告宣傳用途。隨著金屬表面處理色彩多樣化、個性化發展的趨勢，具有金屬質感的標識不僅可以提升產品的外觀效果，而且其獨特的質感可以提升產品的檔次及品味。
目前，常用的不鏽鋼產品表面金屬質感標識的加工方法，係先對不鏽鋼表面需要形成標識圖案的區域進行油墨遮蔽，然後對其他表面區域進行噴砂處理，使標識圖案區域為光滑面，標識圖案區域以外的部分為噴砂面，具有較大的表面粗糙度，由此於不鏽鋼表面製得標識圖案。然，該方法由於其遮蔽過程製程較長，成本較高，同時遮蔽所用油墨環保性也較差。
有鑒於此，本發明提供一種製程簡單環保的於金屬外殼上製作圖案的方法。
另外，提供一種由上述方法製得的金屬外殼。
一種於金屬外殼上製作圖案的方法，包括如下步驟：
提供金屬基體，該金屬基體為含碳鐵合金，其包括一外表面；
於該外表面設定淬火區，並於該淬火區塗覆一吸光塗層；
對塗覆有吸光塗層的淬火區進行鐳射淬火處理，使淬火區的金屬基體表面硬化；
對經鐳射淬火處理的外表面進行噴砂處理，使該外表面除淬火區域以外的部分的表面粗糙度大於淬火區的表面粗糙度。
一種金屬外殼，包括金屬基體，該金屬基體包括一外表面，該外表面包括淬火區及與該淬火區連接的非淬火區，該淬火區為經過鐳射淬火處理的表面，該非淬火區為經噴砂處理的表面，該淬火區的表面硬度大於該非淬火區的表面硬度，該非淬火區的表面粗糙度大於該淬火區的表面粗糙度。
上述於金屬外殼上製作圖案的方法藉由對金屬基體表面欲形成圖案的部分進行鐳射淬火處理，使該部分金屬表面硬度提高，然後對金屬基體整個外表面進行噴砂，使外表面除淬火區以外的部分形成粗糙度較大的表面，而淬火區由於具有較高的表面硬度，未受到噴砂處理的影響，其表面粗糙度明顯小於較淬火區的表面粗糙度，由此，使淬火區於外表面形成明顯的圖案。另外，淬火區域硬度大大提升，圖案耐磨性也隨之提高。上述於金屬外殼上製作圖案的方法製程簡單環保。
本發明較佳實施方式的於金屬外殼上製作圖案的方法，包括如下步驟：
請參閱圖1，提供金屬基體11。該金屬基體11可具有所需的形狀。該金屬基體為含碳鐵合金，比如不鏽鋼。該金屬基體11包括一外表面110。
對金屬基體11進行除油清洗。該步驟可採用常規金屬除油清洗劑對金屬基體11進行清洗。
於金屬基體11的外表面110設定淬火區112，並於該淬火區112塗覆吸光塗層15。該淬火區112具有所需圖案的形狀。吸光塗層15主要包括石墨粉、黏結劑以及稀釋劑。吸光塗層15主要用於降低金屬表面對鐳射的反射率，提高金屬對鐳射能量的吸收，提高升溫速率，提高後續金屬表面的鐳射淬火效果。經過鐳射淬火後，該吸光塗層15將會隨之消失。
所述吸光塗層15乾燥後，對塗覆有吸光塗層15的淬火區112進行鐳射淬火處理，使淬火區112的金屬基體表面硬化。
鐳射淬火處理係用鐳射掃描淬火區112，使鐳射作用區急速升溫，同時將氣體吹到金屬表面鐳射作用區，使鐳射作用區迅速冷卻，控制鐳射作用區不熔或微熔。藉由使金屬基體11的鐳射作用區（即淬火區112）急速的升溫及冷卻，金屬內部組織發生重結晶，但由於急冷，金屬晶粒來不及長大，使金屬晶粒得到細化，晶粒與晶粒之間存在大量的晶界，由於細晶強化作用導致淬火區112的表面硬度及其它相關機械性能得到提升（耐磨性等）。這種鐳射表面淬火工藝基本沒有改變金屬表面的化學組成，而係藉由改變金屬表面的晶體結構來實現強化。而且，根據其鐳射淬火工藝的不同，其淬火深度也隨之不同。本實施例中，鐳射淬火工藝參數為：鐳射功率：2-3kW；掃描速率：20-50mm/s；光斑直徑：5-10mm；淬火深度：0.2-1mm；鐳射功率密度：1×103W·cm-2- 9×105W·cm-2。
經上述鐳射淬火後，淬火區112的表面硬度明顯大於鐳射淬火處理前的表面硬度，大約為鐳射淬火處理前的2-3倍。
鐳射淬火區的表面硬度與基體的材質以及碳含量有較大關係。以45#鋼為例：45#鋼的硬度約為300HV左右，而經過淬火後的，其硬度可以達到800HV左右。
請參閱圖2，對經上述鐳射淬火處理後的金屬基體11的外表面110進行噴砂處理，使該外表面除淬火區域以外的部分形成噴砂面。所述淬火區域由於硬度較大，在噴砂處理中其表面形貌沒有發生明顯變化，基本保持原有的粗糙度。經噴砂處理後，外表面110未經鐳射淬火部分的輪廓算術平均偏差（Ra）為淬火區112的2-3倍，外表面110未經鐳射淬火部分的輪廓最大高度（Rz）為淬火區112的3-4倍，使得外表面110未經鐳射淬火部分的粗糙度明顯大於淬火區域的粗糙度，從而使淬火區域於金屬基體11的外表面110形成醒目的圖案。
本實施例中，噴砂工藝參數如下：金屬基體11：45#鋼；砂材：240#陶瓷砂；噴砂壓力：2.0kg/cm2；噴槍角度：45°；噴砂時間：10s左右。藉由上述噴砂工藝處理後的未淬火區域，其粗糙度約為：Ra=0.2-0.3μm，Rz=0.3-0.35μm；而淬火區域，其粗糙度約為：Ra=0.1-0.15μm，Rz=0.08-0.1μm。
請參閱圖1，由上述方法製得的金屬外殼10，包括該金屬基體11，該金屬基體11的外表面110包括淬火區112及與該淬火區112連接的非淬火區114。該淬火區112具有所需圖案的形狀。該淬火區112為經過鐳射淬火處理的表面，該非淬火區114為經噴砂處理的表面。該淬火區112的表面硬度為該非淬火區114表面硬度的2-3倍。該非淬火區114的輪廓算術平均偏差（Ra）為淬火區112的2-3倍，該非淬火區114的輪廓最大高度（Rz）為淬火區112的3-4倍，即該非淬火區114的表面粗糙度明顯大於該淬火區112的表面粗糙度，使該淬火區112於外表面110上形成所需的圖案。該金屬基體11於淬火區112與該非淬火區114具有相同的化學組成。
本發明的金屬外殼10可應用於手機、音樂播放器、電腦等電子裝置。
上述於金屬外殼上製作圖案的方法藉由對金屬基體表面欲形成圖案的部分進行鐳射淬火處理，使該部分金屬表面硬度提高，然後對金屬基體整個外表面110進行噴砂，使外表面除淬火區112以外的部分形成粗糙度較大的表面，而淬火區112由於具有較高的表面硬度，未受到噴砂處理的影響，其表面粗糙度明顯小於較淬火區112的表面粗糙度，由此，使淬火區112於外表面110形成明顯的圖案。與習知之藉由遮蔽基材後再噴砂製作圖案的方法相比，上述於金屬外殼上製作圖案的方法具有如下優點：
1.製程簡單環保。省去了複雜且定位困難的遮蔽過程，大大簡化了製程，縮短了製程週期，提升了生產效率，降低了成本。
2.淬火區域硬度大大提升，圖案耐磨性也隨之提高，提升了產品壽命。
10．．．金屬外殼
11．．．金屬基體
110．．．外表面
112．．．淬火區
114．．．非淬火區
15．．．吸光塗層
圖1係本發明較佳實施方式於金屬外殼上製作圖案的方法中於金屬基體表面的淬火區形成吸光塗層的示意圖。
圖2係由本發明較佳實施方式於金屬外殼上製作圖案的方法所製得的外殼的示意圖。
10．．．金屬外殼
11．．．金屬基體
110．．．外表面
112．．．淬火區
114．．．非淬火區

Claims (10)

  1. 一種於金屬外殼上製作圖案的方法，包括如下步驟：
    提供金屬基體，該金屬基體為含碳鐵合金，其包括一外表面；
    於該外表面設定淬火區，並於該淬火區塗覆一吸光塗層；
    對塗覆有吸光塗層的淬火區進行鐳射淬火處理，使淬火區的
    金屬基體表面硬化；
    對經鐳射淬火處理的外表面進行噴砂處理，使該外表面除淬火區域以外的部分的表面粗糙度大於淬火區的表面粗糙度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之於金屬外殼上製作圖案的方法，其中所述吸光塗層包括石墨粉、黏結劑以及稀釋劑。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之於金屬外殼上製作圖案的方法，其中所述鐳射淬火處理係用鐳射掃描所述淬火區，使鐳射淬火區急速升溫，同時將氣體吹到鐳射作用的淬火區，使淬火區迅速冷卻，控制淬火區不熔或微熔。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之於金屬外殼上製作圖案的方法，其中經該鐳射淬火後，淬火區的表面硬度為鐳射淬火處理前的2-3倍。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之於金屬外殼上製作圖案的方法，其中經該噴砂處理後，外表面未經鐳射淬火部分的輪廓算術平均偏差Ra為淬火區的2-3倍，外表面未經鐳射淬火部分的輪廓最大高度Rz為淬火區的3-4倍。
  6. 一種金屬外殼，包括金屬基體，該金屬基體包括一外表面，其改良在於：該外表面包括淬火區及與該淬火區連接的非淬火區，該淬火區為經過鐳射淬火處理的表面，該非淬火區為經噴砂處理的表面，該淬火區的表面硬度大於該非淬火區的表面硬度，該非淬火區的表面粗糙度大於該淬火區的表面粗糙度。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之金屬外殼，其中所述金屬基體於淬火區與該非淬火區具有相同的化學組成。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之金屬外殼，其中所述金屬基體為含碳鐵合金。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之金屬外殼，其中所述淬火區的表面硬度為該非淬火區表面硬度的2-3倍。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之金屬外殼，其中所述非淬火區的輪廓算術平均偏差Ra為淬火區的2-3倍，該非淬火區的輪廓最大高度Rz為淬火區的3-4倍。
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