TWI413484B - 殼體及其製造方法 - Google Patents

Description

殼體及其製造方法

本發明涉及一種殼體及其製造方法。

真空鍍膜技術（PVD）係一個非常環保的成膜技術。以真空鍍膜的方式所形成的膜層具有高硬度、高耐磨性、良好的化學穩定性、與基體結合牢固以及亮麗的金屬外觀等優點，因此真空鍍膜在鋁、鋁合金、鎂、鎂合金及不銹鋼等金屬基材表面裝飾性處理領域的應用越來越廣。

然而，由於鎂或鎂合金最明顯的缺點係耐腐蝕差，且PVD裝飾性塗層本身不可避免的會存在微小的孔隙，因此，直接於鎂或鎂合金基體表面鍍覆諸如TiN層、TiNO層、TiCN層、CrN層、CrNO層、CrCN層或其他具有耐腐蝕性的PVD裝飾性塗層，不能有效防止所述鎂或鎂合金基體發生電化學腐蝕，同時該PVD裝飾性塗層本身亦會發生異色、脫落等現象。

鑒於此，提供一種具有良好的耐腐蝕性及裝飾性外觀的殼體。

另外，還提供一種上述殼體的製造方法。

一種殼體，包括鎂或鎂合金基體、依次形成於該鎂或鎂合金基體上的矽化鎂層及顏色層，該顏色層為具有防腐蝕性能的電絕緣層。

一種殼體的製造方法，包括以下步驟：

提供鎂或鎂合金基體；

於該鎂或鎂合金基體上磁控濺射形成矽化鎂層；

於該矽化鎂層上磁控濺射形成顏色層，該顏色層為具有防腐蝕性能的電絕緣層。

經上述製造方法形成的殼體具有良好的耐腐蝕性，主要原因有如下三點：（1）由於所述顏色層為電絕緣層，使殼體不易形成發生電化學腐蝕所需要的陰極與陽極，從而提高了殼體的耐腐蝕性；（2）所述矽化鎂層中的Mg-Si相與金屬鎂之間具有良好的互擴散性，不僅可增強矽化鎂層與鎂或鎂合金基體之間的結合力，還可提高所述矽化鎂層的緻密性，如此可阻礙腐蝕性氣體/液體向矽化鎂層內部擴散，從而提高所述殼體的耐腐蝕性；（3）由於Mg-Si相本身具有較好的耐腐蝕性，可進一步提高所述殼體的耐腐蝕性。

此外，由於所述殼體耐腐蝕性能的提高，且該顏色層本身具有防腐蝕性能，因此可避免顏色層異色、脫落等失效現象的發生，從而使該殼體經長時間使用後仍具有較好的裝飾性外觀。

請參閱圖1，本發明一較佳實施例的殼體10包括鎂或鎂合金基體11、依次形成於該鎂或鎂合金基體11上的矽化鎂(Mg₂ Si)層13及顏色層15。該殼體10可為3C電子產品的殼體，亦可為眼鏡邊框、建築用件及汽車等交通工具的零部件等。

所述Mg₂ Si層13的厚度為300~1000nm。

所述顏色層15為具有防腐蝕性能的電絕緣層。該顏色層包括依次形成於Mg₂ Si層13上的二氧化鈦(TiO₂ )層151及二氧化矽（SiO₂ ）層153。該TiO₂ 層151的厚度為50~150nm，該SiO₂ 層153的厚度為50~150nm。

所述Mg₂ Si層13及顏色層15均可藉由磁控濺射法沉積形成。可以理解，所述Mg₂ Si層13及顏色層15還可藉由電弧離子鍍膜法、蒸發鍍膜法等鍍膜法形成。

本發明一較佳實施例的製造所述殼體10的方法主要包括如下步驟：

提供鎂或鎂合金基體11，並對鎂或鎂合金基體11依次進行研磨及電解拋光。電解拋光後，再依次用去離子水和無水乙醇對該鎂或鎂合金基體11表面進行擦拭。再將擦拭後的鎂或鎂合金基體11放入盛裝有丙酮溶液的超聲波清洗器中進行震動清洗，以除去鎂或鎂合金基體11表面的雜質和油污等。清洗完畢後吹幹備用。

對經上述處理後的鎂或鎂合金基體11的表面進行電漿清洗，進一步去除鎂或鎂合金基體11表面的油污，以改善鎂或鎂合金基體11表面與後續塗層的結合力。該電漿清洗的具體操作及工藝參數可為：採用一中頻磁控濺射鍍膜機（圖未示），將鎂或鎂合金基體11放入該鍍膜機的鍍膜室內的工件架上，對該鍍膜室進行抽真空處理至真空度為8.0×10^-3 Pa，以250~500sccm（標準狀態毫升/分鐘）的流量向鍍膜室中通入純度為99.999%的氬氣，於鎂或鎂合金基體11上施加-500~-800V的偏壓，對鎂或鎂合金基體11表面進行電漿清洗，清洗時間為3~10min。

在對鎂或鎂合金基體11進行電漿清洗後，於該鎂或鎂合金基體11上形成Mg₂ Si層13。形成該Mg₂ Si層13的具體操作及工藝參數如下：以氬氣為工作氣體，調節氬氣流量為150~300sccm，設置佔空比為30%~70%，於鎂或鎂合金基體11上施加-50~-300V的偏壓，並加熱鍍膜室至50~150℃（即濺射溫度為50~150℃）；開啟已安裝於該鍍膜機內的矽化鎂（Mg₂ Si）靶材的電源，設置其功率為5~10kw，沉積Mg₂ Si層13。沉積該Mg₂ Si層13的時間為30~120min。

形成所述Mg₂ Si層13後，於該鎂或鎂合金基體11上形成顏色層15，該顏色層15包括依次形成於該Mg₂ Si層13上的TiO₂ 層151及SiO₂ 層153。形成所述顏色層15的的具體操作及工藝參數如下：

關閉所述矽化鎂靶材的電源，以氧氣為反應氣體，向鍍膜室內通入流量為10~80sccm的氧氣，保持所述氬氣的流量、施加於鎂或鎂合金基體11的偏壓及濺射溫度不變，開啟已安裝於所述鍍膜室內鈦（Ti）靶的電源，設置其功率為5~10kw，於所述Mg₂ Si層13上沉積TiO₂ 層151。沉積該TiO₂ 層151的時間為2~30min。

形成該TiO₂ 層151後，保持所述氬氣的流量、氧氣的流量、施加於鎂或鎂合金基體11的偏壓及濺射溫度不變，開啟已安裝於鍍膜室內的矽（Si）靶的電源，設置其功率為5~10kw，於所述TiO₂ 層151上沉積SiO₂ 層153。沉積該SiO₂ 層153的時間為2~30min。

經上述製造方法形成的殼體10具有良好的耐腐蝕性，主要原因有如下三點：（1）由於所述TiO₂ 層151及SiO₂ 層153為絕緣層，使殼體10不易形成發生電化學腐蝕所需要的陰極與陽極，從而提高了殼體10的耐腐蝕性；（2）所述Mg₂ Si層13中的Mg-Si相與金屬鎂之間具有良好的互擴散性，不僅可增強Mg₂ Si層13與鎂或鎂合金基體11之間的結合力，還可提高所述Mg₂ Si層13的緻密性，如此可阻礙腐蝕性氣體/液體向Mg₂ Si層13內部擴散，從而提高所述殼體10的耐腐蝕性；（3）所述Mg-Si相本身具有較好的耐腐蝕性，可進一步提高所述殼體10的耐腐蝕性。

此外，由於所述殼體10耐腐蝕性能的提高，且該顏色層15本身具有防腐蝕性，因此可避免顏色層15異色、脫落等失效現象的發生，從而使該殼體10經長時間使用後仍具有較好的裝飾性外觀。

另外，在保證具有較好的結合力、耐腐蝕性的同時，還可藉由對反應氣體氧氣的流量及沉積時間的控制來改變顏色層15的成分，從而使顏色層15呈現出綠色、藍色、黃色及紅色等顏色以及上述顏色的過渡色，以豐富所述殼體10的裝飾性外觀。

10‧‧‧殼體

11‧‧‧鎂或鎂合金基體

13‧‧‧矽化鎂層

15‧‧‧顏色層

151‧‧‧二氧化鈦層

153‧‧‧二氧化矽層

圖1為本發明較佳實施例的殼體的剖視圖。

10‧‧‧殼體

11‧‧‧鎂或鎂合金基體

13‧‧‧矽化鎂層

15‧‧‧顏色層

151‧‧‧二氧化鈦層

153‧‧‧二氧化矽層

Claims (10)

1. 一種殼體，包括鎂或鎂合金基體及形成於該鎂或鎂合金基體上的顏色層，其改良在於：該顏色層為具有防腐蝕性能的電絕緣層，該殼體還包括形成於所述鎂或鎂合金基體與顏色層之間的矽化鎂層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之殼體，其中所述矽化鎂層的厚度為300~1000nm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之殼體，其中所述顏色層包括依次形成於矽化鎂層上的二氧化鈦層及二氧化矽層。
4. 如申請專利範圍第3項所述之殼體，其中二氧化鈦層的厚度為50~150nm，所述二氧化矽層的厚度為50~150nm。
5. 如申請專利範圍第1項所述之殼體，其中所述矽化鎂層及顏色層以磁控濺射鍍膜法、電弧離子鍍膜法或蒸發鍍膜法形成。
6. 一種殼體的製造方法，包括以下步驟：
   提供鎂或鎂合金基體；
   於該鎂或鎂合金基體上磁控濺射形成矽化鎂層；
   於該矽化鎂層上磁控濺射形成顏色層，該顏色層為具有防腐蝕性能的電絕緣層。
7. 如申請專利範圍第6項所述之殼體的製造方法，其中磁控濺射所述矽化鎂層以如下方式實現：以氬氣為工作氣體，其流量為150~300sccm，設置佔空比為30%~70%，於鎂或鎂合金基體上施加-50~-300V的偏壓，以矽化鎂靶為靶材，設置其電源功率為5~10kw，濺射溫度為50~150℃，濺射時間為30~120min。
8. 如申請專利範圍第6項所述之殼體的製造方法，其中磁控濺射所述顏色層包括依次濺射二氧化鈦層及二氧化矽層的步驟。
9. 如申請專利範圍第8項所述之殼體的製造方法，其中磁控濺射形成所述二氧化鈦層以如下方式實現：以氬氣為工作氣體，其流量為150~300sccm，以氧氣為反應氣體，其流量為10~80sccm，於鎂或鎂合金基體施加-50~-180V的偏壓，以鈦靶為靶材，設置其電源功率為5~10kw，濺射溫度為50~150℃，濺射時間為2~30min。
10. 如申請專利範圍第9項所述之殼體的製造方法，其中磁控濺射形成所述二氧化矽層以如下方式實現：以氬氣為工作氣體，氬氣流量為150~300sccm，以氧氣為反應氣體，氧氣流量為10~80sccm，於鎂或鎂合金基體施加-50~-180V的偏壓，以矽靶為靶材，設置矽靶電源功率為5~10kw，濺射溫度為50~150℃，濺射時間為2~30min。