TW201326441A - 殼體及其製作方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種殼體，包括鋁或鋁鎂合金基體，形成於該鋁或鋁鎂合金基體表面的過渡層，該過渡層為金屬鉻或鎳或鉻和鎳混合的金屬層，在該過渡層上形成有一硬質層，該硬質層為鉻、鎳中的一種或兩種與二硼化鈦的混合。另，本發明還提供了一種殼體的製作方法。該殼體的硬度與耐磨性均很高，且製作方法簡單。

Description

殼體及其製作方法

本發明係關於一種殼體及該殼體的製作方法，尤其係關於一種具有硬質塗層的殼體。

不銹鋼作為可攜式電子產品外殼較為普遍，主要係因為不銹鋼加工比較方便，但不銹鋼外殼比重較大，不符合現代電子產品輕便的要求，因此目前只應用於一部份電子產品上。鈦合金價格較貴，主要應用於高端電子產品外殼。而鋁合金、鋁鎂合金等材料的表面硬度較低，如6063-O鋁合金的表面硬度僅有26HV。由於表面硬度較低，使用時表面極易劃傷從而影響產品外觀。為增加鋁合金表面的抗腐蝕能力和硬度，習知的做法係對鋁合金進行表面陽極氧化處理。具體方法係將鋁或鋁製品作為陽極置於電解質溶液中，利用電解作用，在鋁或鋁合金表面上生成氧化鋁薄膜的過程。陽極氧化處理雖然能提高鋁或鋁合金表面的硬度和耐腐蝕性能，但陽極氧化處理過程中需要使用大量的電解液、水、著色鹽、塗料等原料，陽極氧化過程中會產生危害環境的污染物，如若電解液採用的係含重金屬物質，如鉻的電解液，會對環境和人身帶來極大的安全隱患。

鑒於上述內容，有必要提供一種高硬度、高耐磨損性的殼體。

一種殼體，包括鋁或鋁鎂合金基體，形成於該鋁或鋁鎂合金基體表面的過渡層，該過渡層為金屬鉻、鎳或鉻和鎳混合的金屬層，在該過渡層上形成有一硬質層，該硬質層為鉻、鎳中的一種或兩種與二硼化鈦的硬質層。

此外，有必要提供一種上述殼體的製作方法。

提供鋁或鋁鎂合金基體；

在該鋁或鋁鎂合金基體上磁控濺射過渡層，所述過渡層為藉由磁控濺射形成的鉻或鎳或鉻和鎳混合的金屬層；

在該過渡層上磁控濺射硬質層，所述硬質層為藉由蒸鍍形成於該過渡層上的鉻、鎳中的一種或兩種與二硼化鈦的硬質層。

與習知技術相比，本發明的殼體採用在質地較軟的鋁合金或鎂鋁合金上沉積一層鉻或鎳金屬層及鉻或鎳或鉻和鎳與二硼化鈦陶瓷的硬質層，來大幅提高表面硬度和表面質感。鉻或鎳過渡層位於基體和硬質層之間，使得硬質層與基體之間的結合力增強，如此可進一步提高硬質薄膜的硬度。

請參閱圖1，本發明一較佳實施例的殼體10，包括基體11、及依次形成於基體11上的過渡層13和硬質層15。所述殼體10可為電子產品外殼，該基體11的材質為鋁或鋁鎂合金。

所述過渡層13藉由PVD(物理氣相沉積)鍍膜形成在該基體11的表面，該過渡層13為鉻、鎳、或鉻鎳兩種金屬的混合膜層，其與基體11直接相結合為了使硬質層15能更好地與基體11結合。

該硬質層15為含有鉻、鎳、或鉻和鎳與二硼化鈦的混合物的膜層。

該過渡層13的厚度在1~2.5μm之間。

所述硬質層15的厚度為0.5~1.0μm之間。

殼體10的製作方法包括以下步驟：

請參閱圖1，提供一基體11，該基體11材質為鋁或鋁鎂合金，將該基體11表面進行超聲波清洗，如採用無水乙醇或丙酮對基體進行超聲波清洗，以除去基體11表面的油污。

結合參閱圖2，提供一真空鍍膜機20，該真空鍍膜機20包括一鍍膜室21及連接於鍍膜室21的一真空泵30，真空泵30用以對鍍膜室21抽真空。該鍍膜室21內設有轉架(未圖示)和相對設置的鉻、鎳靶22圖中未標示和鎳靶23。轉架帶動基體11沿圓形的軌跡25公轉，且基體11在沿軌跡25公轉時亦自轉。

對基體11進行電漿清洗，該電漿體清洗,的具體操作及工藝參數為：基體11固定於轉架上，將該鍍膜室21抽真空至3.0～5.0×10^-8上標Pa，然後向鍍膜室21內通入流量為200～400sccm(標準狀態毫升/分鐘)的氬氣，並施加-200～-300V的偏壓於基體11，對基體11的表面進行氬氣電漿體清洗，清洗時間為10～20min。

形成所述過渡層13的步驟如下：開啟鉻靶22或鎳靶23，在基體11表面沉積鉻層或鎳層，或交替沉積鉻與鎳。調節氬氣流量為300cm³/s；調節靶材22電流為10～25A，調節轉架速度為2-5r/min（轉/分鐘），沉積時間為30~120min。

在本發明一優選的實施例中，該硬質層15藉由蒸鍍的方法製作，具體的步驟如下：提供鎳粉末和二硼化鈦粉末，將兩者充分混合後形成的蒸料置於蒸鍍機(未圖示)的坩堝中，該蒸料中鎳粉質量百分比為45%～85%。待設備達到預定真空度後，開啟電子束加熱系統,將電子束聚焦後直接打在坩堝中的蒸料上進行加熱，使蒸料蒸發並飛出坩堝，開啟離子源輔助沉積系統，蒸料飛向懸置於轉架上的工件表面並沉積成膜。

在本發明另一優選的實施例中，製作該硬質層15的蒸料中，可以選用鉻粉代替鎳，或採用鎳和鉻粉的混合粉末，蒸料中鉻粉或鎳、鉻混合粉末質量百分比為45%～85%，餘量為二硼化鈦粉末。

所述的硬質層15所用蒸料可分別選為鎳或鉻或鎳和鉻與二硼化鈦的混合物。該蒸料被電子束加熱至蒸發狀態，以分子或離子形式從坩堝中飛出，在離子源輔助沉積系統作用下，飛向基體11並沉積成膜。因此，在該硬質層15中，二硼化鈦粒子均勻彌散在鎳、鉻或鎳和鉻的混合物中。由於二硼化鈦具有高熔點（3225℃），低密度（4.53g/cm³），高硬度（僅次於金剛石和立方氮化硼），大量的二硼化鈦離子彌散於合金中，起到很好的彌散強化作用，使得硬質層15比單純的合金層有較高的硬度和耐磨性能。此外，硬質層15採用鎳或鉻或鎳和鉻與二硼化鈦共蒸鍍的方法製作，膜層顏色呈現亮黑色，有極強的金屬質感，可使採用該技術方案的殼體10具有較好的視覺效果。

與習知技術相比，本發明的殼體10採用在質地較軟的鋁合金或鎂鋁合金的基體11上沉積一層鉻或鎳或鉻和鎳混合的過渡層13及鉻或鎳或鉻和鎳與二硼化鈦陶瓷的硬質層15，來大幅提高表面硬度和表面質感。該過渡層13位於基體11和硬質層15之間，使得硬質層15與基體11之間的結合力增強，如此可進一步提高殼體10的硬度。

10．．．殼體

11．．．基體

13．．．過渡層

15．．．硬質層

20．．．真空鍍膜機

21．．．鍍膜室

23．．．鉻、鎳靶

25．．．軌跡

30．．．真空泵

圖1係本發明較佳實施例的殼體剖視示意圖；

圖2係本發明較佳實施例的鍍膜機的俯視示意圖。

10．．．殼體

11．．．基體

13．．．過渡層

15．．．硬質層

Claims (9)

1. 一種殼體，包括鋁或鋁鎂合金基體，其改良在於：該殼體還包括形成於該鋁或鋁鎂合金基體表面的過渡層，該過渡層為鉻、鎳或鉻和鎳混合的金屬層，在該過渡層上形成有一硬質層，該硬質層為鉻、鎳中的一種或兩種與二硼化鈦的硬質層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之殼體，所述過渡層的厚度為1.0~2.5μm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之殼體，所述硬質層的厚度為0.5~1.0μm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之殼體，所述過渡層以磁控濺射鍍膜法形成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之殼體，所述硬質層以蒸鍍的法形成。
6. 一種殼體的製作方法，包括以下步驟：
   提供鋁或鋁鎂合金基體；
   在該鋁或鋁鎂合金基體上磁控濺射過渡層，所述過渡層為藉由磁控濺射形成的鉻或鎳或鉻和鎳混合的金屬層；
   在該過渡層上磁控濺射硬質層，所述硬質層為藉由蒸鍍形成於該過渡層上的鉻、鎳中的一種或兩種與二硼化鈦的硬質層。
7. 如申請專利範圍第6項所述之殼體的製作方法，磁控濺射所述過渡層的工藝參數為：開啟鉻靶或鎳靶，在基體表面沉積鉻層或鎳層，或交替沉積鉻與鎳，調節氬氣流量為300cm³/s，調節靶材電流為10～25A，調節轉架速度為2-5r/min，沉積時間為30~120min。
8. 如申請專利範圍第6項所述之殼體的製作方法，蒸鍍形成所述硬質層的工藝參數為：提供金屬鎳粉末和二硼化鈦粉末，將兩者充分混合後形成的蒸料置於蒸鍍機的坩堝中，該蒸料中鎳粉質量百分比為45%～85%，開啟電子束加熱系統,將電子束聚焦後直接打在坩堝中的蒸料上進行加熱，蒸料飛向懸置於轉架上的工件表面並沉積成膜。
9. 如申請專利範圍第8項所述之殼體的製作方法，蒸鍍所選用鉻粉或採用鎳和鉻粉的混合粉末，蒸料中鉻粉或鎳、鉻混合粉末質量百分比為45%～85%，餘量為二硼化鈦粉末。