TW201908540A - 工件表面之緻密度處理及漸層染色方法 - Google Patents

Abstract

本發明旨在揭露一種工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其利用一陽極載具承載一工件，使工件與一陰極棒傾斜相對進行陽極氧化處理。並且於陽極氧化處理過程中，藉由工件與陰極棒之傾斜角度關係，致使工件之各個部位與陰極棒之距離差以產生不同導電率，進而於工件之表面形成一氧化層，更將氧化層形成一複數個孔徑、深淺不一之孔洞所構成之多孔結構。爾後，將工件進行染色處理，使至少一染料附著於多孔結構，並且依據多孔結構之該些孔洞分佈關係，而於工件之表面形成一漸層色澤。

Description

工件表面之緻密度處理及漸層染色方法

本發明係有關於一種工件表面之染色方法，其尤指一種可對工件之表面進行緻密度處理，而得以於表面進行漸層染色。

經查，為了充分發揮工件(如金屬材質)於正常工作情況下所應具備之機械性能，抑或於加工過程中保持、提升其工藝性能，一般會將工件表面進行處理(或稱為表面加工)，其主要目的係為了改善本身之物理、機械或/及化學性質而衍生之加工技術。透過加工完成之工件能夠提升耐腐蝕性、耐磨耗、耐熱、延長材料壽命等改善材料性質之優點，更可用於增加外觀之光澤、色彩度以強化產品的附加價值，如陽極氧化處理即為其中之一針對工件(鋁)表面進行加工處理之技術。

陽極氧化處理(Anodizing)為透過化學或者是電化學方法，將工件之表面生成一種具有該工件成分之皮膜層。以電化學加工方式進行鋁材陽極氧化處理為例，係將加工材料與陰極連接，鋁作為一工件與陽極連接，並且放置於電解質溶液中通電施以一定電壓、電流進行電解氧化處理，而於鋁材表面形成一氧化鋁膜層。該氧化鋁膜層相較於一般鋁材本身所自行氧化之氧化層係有所區隔。一般鋁材因天然氧化所生成之氧化層，容易受到各種因素影響而導致剝落，諸如長期曝曬、外力碰撞、環境之濕氣、酸鹼值等原因，進而降低鋁材本身之性能。

然而，經由陽極氧化處理後之鋁材，其耐腐蝕性、耐磨性乃至於裝飾性都有顯著之提升與改善。藉由陽極氧化處理之鋁材所形成之氧化鋁皮膜層包含優秀的滲透性，可對鋁材進行染色處理，並且依據使用者之需求，而於鋁材之氧化鋁皮膜層進行著色，俾使鋁材之表面形成各式顏色及花樣。

又，參酌一般工件進行陽極氧化處理搭配染色程序，係有教示選用具有不同比例成分之工件進行陽極氧化處理，而於該工件之表面形成深淺不一的氧化皮膜層，再透過染色處理於工件表面形成漸層色彩之態樣。或者是將工件陽極氧化處理後，透過一噴墨設備之噴墨頭，並依照使用者之需求於特定位置注入單一或複數個顏色混合，以於工件之表面形成具有漸層、花樣或複數個顏色表現之樣式。

惟，前段揭示之該些技術手段的方法繁複，亦即需要選用不同比例成分之相同工件進行陽極氧化處理方可據以實現。或者是利用噴墨設備噴塗於工件之表面特定位置，乃尚須仰賴噴墨設備之搭配，以及經由使用者之需求訂定參數方可實行漸層染色。有鑑於此，本發明人遂針對無須選用不同成分比例之工件，以及不用搭配噴墨設備設定噴塗特定樣式，即可於其表面實施漸層染色進行改良，並且強化工件染色後之色彩固著度，以期解決先前技術手段之待改進缺失。

本發明之一目的係提供一種工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其係提供一工件承載於一陽極載具上，並與一陰極棒傾斜相對進行陽極氧化處理，而依據工件之各個部位與陰極棒之一距離差，產生若干相異之導電率，於工件之表面形成一具有多孔結構之氧化層，爾後將工件進行染色處理，以於工件之表面形成一漸層色澤。

本發明之一目的係提供一種工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其係提供一曲狀陰極棒與一工件相對進行陽極氧化處理，而依據工件之各個部位與曲狀陰極棒之一距離差，產生若干相異之導電率，於工件之表面形成一具有多孔結構之氧化層，爾後將工件進行染色處理，以於工件之表面形成一漸層色澤。

本發明為一種工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其包含以下步驟: 提供一工件； 提供一陽極載具承載該工件，使該工件傾斜一角度； 陽極氧化處理該工件，而形成一氧化層於該工件之表面，該工件與一陰極棒傾斜相對，而於各個部位具有一距離差以產生不同導電率；以及 將該工件進行染色處理，使至少一染料附著於該氧化層之一多孔結構，而於該工件之表面形成一漸層色澤。

本發明為一種工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其包含以下步驟: 提供一工件； 提供一曲狀陰極棒與該工件相對； 陽極氧化處理該工件，而形成一氧化層於該工件之表面，該工件之各個部位與該曲狀陰極棒具有一距離差而產生不同導電率；以及 將該工件進行染色處理，使至少一染料附著於該氧化層之一多孔結構，而於該工件之表面形成一漸層色澤。

為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，僅佐以實施例及配合詳細之說明，說明如後:

請參閱第一圖，其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第一實施例的流程圖。如圖所示，本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，如下所述: 首先如步驟S20所示，提供一工件； 之後如步驟S40所示，提供一陽極載具承載該工件，使該工件傾斜一角度； 接續如步驟S60所示，陽極氧化處理該工件，而形成一氧化層於該工件之表面，該工件與一陰極棒傾斜相對，而於各個部位具有一距離差以產生不同導電率；以及 如步驟S80所示，將該工件進行染色處理，使至少一染料附著於該氧化層之一多孔結構，而於該工件之表面形成一漸層色澤。

請一併參閱第二A、B圖，其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第一實施例的加工示意圖一、二。本發明對工件1進行陽極氧化處理，係可利用化學或者是電化學方法施行，於本發明之第一實施例中，係採用鋁材作為一工件1，且以電化學加工方式進行說明。如圖所示，將一陽極載具2與一電源供應器5之正極電性連接，工件1與陽極載具2電性耦接，並承載於陽極載具2上傾斜一角度而置放於一電解槽4中。電解槽4中放置電解溶液40，電源供應器5之負極與一陰極棒3電性連接，而將陰極棒3置放於電解溶液40中與工件1相對，陰極棒3可為一鉛板；其中，工件1之材質可為金屬單質、金屬合金、金屬化合物、金屬氧化物，或者是上述任一組合之群組之一者，更可以是其他可以被氧化並且符合陽極氧化處理作業之材料亦可為之，並不以此為限。

請一併參閱第四A圖、第四B圖，其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之氧化層示意圖一以及氧化層示意圖二。如圖所示，本發明對工件1進行陽極氧化處理時，使用者係可依據訴求而操控電解氧化過程中工件1之各個部位的導電率大小以決定氧化層10成型之態樣。例如可以先行操作陽極載具2傾斜工件1維持一第一傾斜角度(如第二A圖所示)進行電解氧化至一定時間，之後再操作陽極載具2傾斜工件1維持一第二傾斜角度(如第二B圖所示)進行相同作業，因此於電解氧化過程中皆可根據使用者之操控而改變工件1之傾斜角度，以決定工件1電解氧化後之成形態樣。

詳言之，於陽極氧化處理過程中係將陽極載具2與電源供應器5之正極電性連接呈現導通狀態，陰極棒3和電源供應器5之負極電性連接呈現導通狀態，而將工件1處於電解槽4之電解溶液40中進行電解氧化作業。此時，透過陽極載具2承載工件1維持一傾斜角度與陰極棒3相對，工件1之各個部位與陰極棒3分別具有一距離差D1、D2、D3，D1、D2、D3分別代表工件1之該部位與陰極棒3之間的距離；其中，D1＜D2＜D3。由於工件1與陰極棒3之距離D1較短，因此工件1之該部位與陰極棒3進行電解氧化所獲取之導電率較高，而於工件1之表面形成氧化層10後，係表現出複數個孔徑、深淺不一之孔洞100結構(如第四A圖所示)。

反觀，由於工件1與陰極棒3之距離D3較長，因此工件1之該部位與陰極棒3進行電解氧化所獲取之導電率較低，而於工件1之表面形成氧化層10後，大致上呈現為一較均勻之孔洞100結構(如第四B圖所示)。此外，工件1與陰極棒3之距離D2介於D1以及D3之間，因此工件1之該部位與陰極棒3進行電解氧化後，於工件1之表面形成氧化層10之孔洞100結構為第四A圖以及第四B圖混合呈現之樣式。

再者，使用者亦可先行操作陽極載具2傾斜工件1維持一第一傾斜角度(如第二A圖所示，即為傾斜30度角之表現)進行電解氧化至一定時間，之後再操作陽極載具2傾斜工件1維持一第二傾斜角度(如第二B圖示，即為傾斜150度角之表現)進行相同作業。如此一來，工件1經電解氧化完成後之氧化層10，其兩相對端之孔洞100表現將如第四A圖所示之結構態樣，而位於兩相對端之中央區域則呈現如第四A圖加上第四B圖所示之混合結構樣貌。

本發明對工件1進行陽極氧化處理時，工件1因電解氧化關係而於各個部位開始溶解出鋁離子，加上受到陽極載具2承載工件1之傾斜角度設計，俾使工件1之各個部位與陰極棒3於電解氧化過程中之不同導電率影響，造成工件1之溶解速率不一致，導致工件1於各個部位之溶解程度不同而形成凹凸不平之表面，此凹凸不平之結構即為鋁離子所沉積組成，而從工件1之各個部位建構出複數個孔徑、深淺不一之孔洞100結構。

當工件1經陽極氧化處理完成後，即接續對工件1進行染色處理，染色處理之染料可選用有機染料、無機染料，或者是上述兩者所組合之染料。染料之顏色選擇為至少一種以上，例如可於工件1之一端(如左半部)採用一種顏色進行漸層染色，工件1之另一端(如右半部)選用另一種顏色進行漸層染色，俾使工件1之色彩表現並非僅能為單一顏色之漸層色澤。由於氧化層10之多孔結構乃為孔徑、深淺不一之孔洞100所分布，因此當染料附著於工件1之表面時，將形成一具有漸層色澤之成品。本發明之工件1經陽極氧化處理過程中控制各個部位之導電率大小，係為了取得氧化層10之多孔結構，而利於後續進行染色處理工序時，能夠透過多孔結構表現出漸層色澤。

一般工件1未進行陽極氧化處理之前，無論採用何種染色方法，皆無法有效將染料附著於工件1上，茲因工件1不具有氧化層10之多孔結構，而無法將染料附著於孔洞100中。於此，經由陽極氧化處理後之工件1，能夠利用氧化層10多孔結構之孔徑、深淺的排列落差呈現一高精度之漸層色澤、有效提升色彩之固著性，並且藉由本發明之處理方法所得之多孔結構，即得以實現工件1之表面染色後具有漸層色澤表現，而毋須搭配其他噴墨設備輔以參數設定於工件1之特定位置噴塗色彩，抑或選用不同成分比例之工件1進行陽極氧化處理，方可據以實施。

請參閱第三圖，其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第二實施例的加工示意圖。如圖所示，本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其第二實施例與第一實施例之差異，在於陰極棒3’為一曲狀結構，因此除了陽極載具2承載工件1傾斜一角度之外，亦加入了曲狀陰極棒3’相對工件1，俾使工件1之各個部位與曲狀陰極棒3’之間的距離差更為相近或/及相遠；惟，其餘結構設置以及實施方法係與第一實施例相同，而茲不再贅述。

請參閱第五圖，其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第三實施例的流程圖。如圖所示，本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其第三實施例與第一實施例之差異，在於工件進行陽極氧化處理之前，更包含一步驟S30，其係於提供工件之後，先行對工件進行諸如拋光、脫脂、鹼洗、酸洗、除油、蠟或/及其他雜質與清洗等前處理作業，以符合工件實施陽極氧化處理之加工要件。此外，針對不同物理/化學性質之工件，本領域技術人員能夠依據需求優選增、減前處理之步驟流程，並不以本發明所揭示為限，此為習知技藝而茲不再詳述。

請參閱第六圖，其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第四實施例的流程圖。如圖所示，本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其第四實施例與第一實施例之差異，在於工件進行染色處理之後，更包含一步驟S100，即將工件進行封孔處理。為了使染色完成之工件的色彩固著、防汙以及抗腐蝕性提升，需要將氧化層之多孔結構予以封閉，以提升工件之質量與致密性。經查，陽極氧化皮膜的封孔技術有採用熱封孔、冷封孔以及電泳塗裝等方法，本發明之封孔處理係可根據操作者之訴求而採用上述任一方法，或者是以組合方式於工件之表面進行封孔作業。

請參閱第七圖，其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第五實施例的流程圖。如圖所示，本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，如下所述: 首先如步驟S20所示，提供一工件； 之後如步驟S40所示，提供一曲狀陰極棒與該工件相對； 接續如步驟S60所示，陽極氧化處理該工件，而形成一氧化層於該工件之表面，該工件之各個部位與該曲狀陰極棒具有一距離差而產生不同導電率；以及 如步驟S80所示，將該工件進行染色處理，使至少一染料附著於該氧化層之一多孔結構，而於該工件之表面形成一漸層色澤。

請一併參閱第八圖，其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第五實施例的加工示意圖，本發明之第五實施例係將一陽極2’與一電源供應器5之正極電性連接，工件1與陽極2’電性耦接並置放於一電解槽4中，電解槽4中放置電解溶液40，電源供應器5之負極與一曲狀陰極棒3’電性連接，而將曲狀陰極棒3’置放於電解溶液40中與工件1相對。

進一步說明，於陽極氧化處理過程中係將陽極2’與電源供應器5之正極電性連接呈現導通狀態，曲狀陰極棒3’和電源供應器5之負極電性連接呈現導通狀態，而將工件1處於電解槽4之電解溶液40中進行電解氧化作業。此時，工件1之各個部位與曲狀陰極棒3’分別具有一距離差D1’、D2’、D3’，D1’、D2’、D3’分別代表工件1之該部位與曲狀陰極棒3’之間的距離；其中，D1’＜D2’＜D3’。由於工件1與曲狀陰極棒3’之距離D1’較短，因此工件1之該部位與曲狀陰極棒3’進行電解氧化所獲取之導電率較高，而於工件1之表面形成氧化層10後，係表現出複數個孔徑、深淺不一之孔洞100結構(如第四A圖所示)。

反觀，由於工件1與曲狀陰極棒3’之距離D3’較長，因此工件1之該部位與曲狀陰極棒3’進行電解氧化所獲取之導電率較低，而於工件1之表面形成氧化層10後，大致上呈現為一較均勻之孔洞100結構(如第四B圖所示)。此外，工件1與曲狀陰極棒3’之距離D2’介於D1’以及D3’之間，因此工件1之該部位與曲狀陰極棒3’進行電解氧化後，於工件1之表面形成氧化層10之孔洞100結構為第四A圖以及第四B圖混合呈現之樣式。

綜上所述，本發明教示之處理方法所取得之多孔結構，可於工件進行染色處理後表現出一高精度之漸層色澤，該多孔結構係透過陽極載具操控工件之傾斜角度與陰極棒相對，抑或是藉由一曲狀陰極棒與工件相對，而於陽極氧化處理過程中經由工件之各個部位的不同導電率，藉以控制電解氧化之電流大小，而於工件之表面形成複數個孔徑、深淺不一之孔洞所組成的氧化層結構。同時亦可加入前處理步驟以使工件符合陽極氧化處理之加工要件，以及利用封孔處理步驟強化染色完成之工件的色彩固著度、防汙、抗腐蝕性等優化工件成品之精度。

S20~S100‧‧‧步驟

1‧‧‧工件

10‧‧‧氧化層

100‧‧‧孔洞

2‧‧‧陽極載具

2’‧‧‧陽極

3‧‧‧陰極棒

3’‧‧‧曲狀陰極棒

4‧‧‧電解槽

40‧‧‧電解溶液

5‧‧‧電源供應器

D1、D1’‧‧‧距離

D2、D2’‧‧‧距離

D3、D3’‧‧‧距離

第一圖:其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第一實施例的流程圖； 第二A圖:其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第一實施例的加工示意圖一； 第二B圖:其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第一實施例的加工示意圖二； 第三圖:其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第二實施例的加工示意圖； 第四A圖:其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之氧化層示意圖一； 第四B圖:其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之氧化層示意圖二； 第五圖:其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第三實施例的流程圖； 第六圖:其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第四實施例的流程圖； 第七圖:其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第五實施例的流程圖；以及 第八圖:其為本發明之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法之第五實施例的加工示意圖。

Claims (10)

1. 一種工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其包含以下步驟: 提供一工件； 提供一陽極載具承載該工件，使該工件傾斜一角度； 陽極氧化處理該工件，而形成一氧化層於該工件之表面，該工件與一陰極棒傾斜相對，使該工件與該陰極棒具有不同距離差以產生不同導電率；以及 將該工件進行染色處理，使至少一染料附著於該氧化層之一多孔結構，而於該工件之表面形成一漸層色澤。
2. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其中該工件之材質為金屬單質、金屬合金、金屬氧化物、金屬化合物或上述任一組合之群組之一者。
3. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其中該工件為鋁。
4. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其中該陰極棒為曲狀。
5. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其中更包含一封孔步驟，其於染色處理步驟之後，將該工件進行封孔處理。
6. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其中更包含一前處理步驟，其於提供該工件步驟之後，將該工件進行清洗作業。
7. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其中該染料為有機染料、無機染料或上述兩者組合之群組。
8. 一種工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其包含以下步驟: 提供一工件； 提供一曲狀陰極棒與該工件相對； 陽極氧化處理該工件，而形成一氧化層於該工件之表面，該工件之各個部位與該曲狀陰極棒具有一距離差而產生不同導電率；以及 將該工件進行染色處理，使至少一染料附著於該氧化層之一多孔結構，而於該工件之表面形成一漸層色澤。
9. 如申請專利範圍第8項所述之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其中更包含一封孔步驟，其於染色處理步驟之後，將該工件進行封孔處理。
10. 如申請專利範圍第8項所述之工件表面之緻密度處理及漸層染色方法，其中更包含一前處理步驟，其於提供該工件步驟之後，將該工件進行清洗作業。