TWI444508B - 具止滑皮革質感表面之金屬工件製造方法 - Google Patents
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Description
本發明為一種具止滑皮革質感表面之金屬工件製造方法,特別是指一種利用金屬表面加工技術在金屬工件表面形成具有止滑皮革觸感。
金屬表面處理技術通常是指金屬經初步加工成型後,經修飾或美化金屬表面,再進一步以化學或是機加工方式改變金屬表面的材料性質。或稱金屬表面加工(metal surface finishing)。
愈來愈多的電子產品金屬殼體或金屬零件透過金屬表面處理,以充份發揮或提高製品的特性及價值,例如應用電鍍(plating)、陽極處理(anodizing)、塗裝(coating)等工業技術,達到各種的目的。
針對產品週期短的電子產品,金屬殼體尤其扮演關鍵的角色,製造業者更是不斷的推陳出新,以期在最短的時間內能吸引使用者的注意力。然而,經過金屬表面加工後的金屬殼體的表面通常偏向光滑,使用者握持時可能產生滑溜的感覺,本發明人有感上述問題之可改善,乃潛心研究並配合學理之運用,而提出一種具止滑皮革質感表面之金屬工件的製造方法。
本發明所要解決的技術問題,在於提供一種具止滑皮革質感表面之金屬工件製造方法,在金屬工件表面形成細
緻的微粒結構,以改變一般金屬工件的表面過於光滑的情形,提供使用者在觸摸時具止滑皮革的觸感。
為了解決上述技術問題,根據本發明之其中一種方案,提供一種具止滑皮革質感表面之金屬工件的製造方法,包括下列的步驟:提供一金屬工件;第一次前處理以清潔金屬工件表面;在攝氏40±5度的溫度下以蝕刻劑對該金屬工件表面進行蝕刻1至15分鐘,並搭配緩蝕劑以緩和蝕刻程度,其中,該蝕刻劑包括3.2g/L的氯化鐵及0.6g/L的硫酸銅,該緩蝕劑為50PPM的十二烷基苯環酸鈉;第二次前處理以化學拋光該金屬工件的表面,其中,該化學拋光之光澤度為小於6;陽極處理該金屬工件的表面以形成具微孔洞的氧化膜;活化該金屬工件經過陽極處理的表面;染色該金屬工件的表面;以封孔劑封閉該金屬工件表面形成的微孔洞;及以除灰劑清潔該金屬工件表面。
依據本發明的一種實施例,其中上述第一次前處理該金屬工件的步驟包括對該金屬工件的表面進行脫脂及水洗的子步驟。
依據本發明的一種實施例,其中第二次前處理該金屬工件的表面包括:酸洗及化學拋光該金屬工件表面以產生霧化效果。
本發明具有以下有益效果:本發明藉由蝕刻所形成的
紋路較類似於皮革表面不規則的凹凸紋路結構,再加上對凹凸結構再進行陽極處理後,更形成細緻的微粒結構觸感。
為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效,請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式,相信本發明之目的、特徵與特點,當可由此得以深入且具體之瞭解,然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用,並非用來對本發明加以限制者。
請參考圖1,為本發明具止滑皮革質感表面的金屬工件製造流程示意圖。首先,本發明具止滑皮革質感表面的金屬工件製造方法,提供一金屬工件。本實施例以電子產品金屬殼體為例,為配合後續相關步驟,其適合的金屬材料為鋁合金金屬工件,較佳為依據美國鋁業協會(Aluminium Association)編號,鋁合金6000系及5000系,其中5000系指的是鋁鎂合金,6000系指的是鋁鎂矽合金。
金屬工件可以依據所需要的外形,進行機械加工。在某些的需求情況下,也可以針對金屬工件先加以噴砂。這些成形的部份屬習知技術,本發明不予以詳細介紹。以下分別描述本發明所利用之金屬表面加工的步驟、可行的參數,以及較佳參數。
由於鋁合金工件經過機械成形加工,通常殘留一些油脂或污垢。首先需要先清潔該鋁合金工件的表面,以適合後面的步驟,在本實施例中,如圖1所示的,包括步驟P1
的脫脂(degreasing)以去除附著在金屬工件表面的油脂或污垢。此步驟可視為第一次前處理(pretreatment)步驟。
脫脂的實施參數,可以是利用濃度1-50%的脫脂劑(Degreasing agent),在溫度攝氏10-90度之下進行。脫脂劑的濃度視金屬工件應用的場合而定。本實施例以電子產品金屬殼體為例,較佳參數為3-5%的脫脂劑,溫度為50度左右(註:本發明的溫度單位均為攝氏)。
脫脂之後需要至少一道的水洗,以洗去殘留的脫脂劑,水洗流程可以是一至五道,溫度可以是5-95度,較佳是溫度為25度左右,次數為二道即可。在後續的步驟中,需要水洗,以洗去前一道步驟之後殘留的化學溶液,其參數如同上述的,後面不再針對水洗予以贅述。
接著為步驟S2的蝕刻,以化學藥劑蝕刻該金屬工件的表面,包括用蝕刻劑以蝕刻該金屬工件表面、以及用緩蝕劑(也可以稱為腐蝕抑制劑)以減緩蝕刻速度。本發明在陽極處理之前,將金屬工件加以蝕刻,特別是配合緩蝕劑,藉此可以使金屬工件表面產生如同皮革觸感的凹凸結構,如圖2及圖2A所示的。圖2表示金屬工件100的剖視示意圖,包括基層101及表層102。圖2A為圖2中A部份的放大圖,圖2A與圖3作為對照,圖2A表示未加入緩蝕劑的蝕刻後金屬工件表面。圖3表示本發明經過配合緩蝕劑蝕刻後的表層103形成凹凸結構104。此圖僅是示意表達,實際上經過蝕刻後,將產生略為弧形,不規則的凹凸結構,類似於紋路的結構。
本實施例中,蝕刻劑為含有至少一種過渡金屬鹽類的溶液。舉例來說,該蝕刻劑可以是選自鐵、銅及鎳金屬鹽
類的其中一種或多種混合搭配的溶液,如氯化鐵、硫酸銅、硫酸鎳,溶液的濃度可以是0.1-10g/L。緩蝕劑可以為長鏈型界面活性劑,該緩蝕劑為陽離子、陰離子及非離子長鏈型界面活性劑各別或多種混合搭配,濃度可以是1-500 PPM(part per million,百萬分之一)。
本實施例蝕刻的較佳參數為,蝕刻劑包括有3.2g/L的氯化鐵(FeCl3
)及0.6g/L的硫酸銅(CuSO4
),緩蝕劑為50 PPM的十二烷基苯環酸鈉,溫度為攝氏40±5度。蝕刻時間為1-15分鐘,可以視金屬工件需要蝕刻的程度而決定。以硫酸銅溶液與鋁合金工件經過蝕刻後的過程來說,其化學反應表示為:3Cu+2
+2Al → 3Cu+2Al+3
。
刻蝕之後,進行以化學拋光為主的第二次前處理步驟P2,亦即利用化學拋光該金屬工件的表面以產生霧化效果,或簡稱化拋。前處理步驟P2包括步驟P21第一次酸洗(first pickling)該金屬工件、步驟P22化學拋光該金屬工件的,以及步驟P23第二次酸洗(second pickling)該金屬工件。每一步驟之後包括至少一道水洗流程,水洗流程可以是一至五道,較佳是二道即可。
酸洗可以利用1-50ml/L的酸性溶液,在溫度10-90度之下進行;本實施例酸洗較佳的參數為20ml/L的硝酸溶液,溫度25度左右。
化拋可以是1-85%的一種或多種酸性溶液,例如磷酸、硫酸等,溫度為10-90度;本實施例較佳的參數為85%磷酸溶液,溫度90-93度左右,時間為1-10秒。特別說明的,為配合本發明能產生具止滑皮革質感表面,化拋的光澤度(gloss)建議小於6。
接著為步驟S3的陽極處理,亦即陽極處理該金屬工件的表面以形成具微孔洞氧化膜。本發明之陽極處理可行的參數範圍如下面表1。
本發明經測試後,陽極處理的較佳參數包括浸泡於濃度為20wt%至25wt%的硫酸溶液,溫度為攝氏15至25度,電流密度1.4安培(A)/每平方公尺(dm2
),處理時間為至少30分鐘。水洗的溫度較佳約為25度,次數二道。
經過陽極處理後,接著為步驟S4,活化該金屬工件經過陽極處理的表面以提升染色效果;活化劑可充分活化金屬工件表面,以利後續表面處理。活化的參數可以是酸性溶液1-50ml/L,溫度5-95度,時間5-90分鐘。之後水洗1-5道。本實施例較佳的參數為,20ml/L硝酸,溫度在25度左右,之後進行兩道水洗,溫度25度。活化的功用在於移除陽極氧化所形成矽灰雜質,以提升整體的染色性。
活化之後為步驟S5,染色該金屬工件的表面。此步驟利用一般商用鋁合金染料,溫度5-50度,處理時間0.1-10分鐘。較佳的參數建議為溫度40度,處理時間1-6分鐘。之後以溫度25度左右,進行兩道水洗。
為加強氧化膜的結構抗污性,本發明進行步驟S6的封孔(Sealing)流程,以封孔劑封孔處理該金屬工件之表面微孔洞,一般陽極處理後的封孔操作方式為使用商用型醋酸鎳封孔劑。本發明的封孔為商用型醋酸鎳封孔劑1-15g/L,溫度為5-95度,時間為5-90分鐘。上述商用型醋酸鎳封孔劑是指目前現有以醋酸鎳鹽為主的封孔劑。
上述封孔建議較佳的參數為,將該鋁合金工件浸泡於濃度為7g/L的商用型醋酸鎳封孔劑,溫度為攝氏90±5度,時間30分鐘。
最後,本發明為除灰的流程,步驟S7,以清除鋁合金工件表面附著灰狀物,通常是以酸性溶液作為除灰劑清洗該金屬工件,再水洗該金屬工件。本發明之除灰流程參數可以是酸性溶液1-50ml/L,溫度5~95度。之後進行1-5道的水洗,溫度可為5-95度。
本發明為適合於電子產品的殼體特性,其中除灰流程較佳是以濃度20ml/L的硝酸作為除灰劑,溫度約25度處理。之後仍是以溫度約25度的水洗至少二道。
請參考圖4,經過本發明之具止滑皮革質感表面之金屬工件製造方法,本發明提供一種具止滑皮革質感表面的鋁合金工件。原來經過蝕刻後的金屬工件表面,形成凹凸結構104,然後再經過化學拋光、酸洗及陽極處理等後續步驟,在圖3之凹凸結構104的基礎下,再形成更細緻的微粒結構105,此種蝕刻配合陽極處理後微粒結構105的表面,觸摸時具有止滑皮革質感的感覺,給予使用者有皮革質感的錯覺。
本發明藉由蝕刻所形成的紋路較類似於皮革表面不規
則的凹凸紋路結構,再加上對凹凸結構再進行陽極處理後,更形成細緻的微粒結構觸感。與單純經過噴砂處理的表面並不相同,噴砂後的表面為圓形坑洞或角形坑洞,所產生的高低粗糙度也與本發明蝕刻加上陽極處理後的細緻程度不同。
一般的電子產品的金屬殼體經過表面加工處理後,其表面偏於光滑,對有些使用者在觸摸時的感覺,可能產生滑溜之感。透過本發明之製造方法,產生的具止滑皮革質感表面之金屬工件,可以特別地在金屬表面形成細緻的微粒結構,配合蝕刻形成的紋路,如同具有止滑皮革質感的觸感,在使用者握持電子產品時,可提供一些止滑的功能。
以上所述僅為本發明之較佳可行實施例,凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧金屬工件
101‧‧‧基層
102‧‧‧表層
103‧‧‧表層細部結構
104‧‧‧蝕刻後凹凸結構
105‧‧‧陽極處理後微粒結構
圖1為本發明之具止滑皮革質感表面之金屬工件的製造流程示意圖。
圖2為本發明之金屬工件的結構示意圖。
圖2A為圖2中A部份的放大示意圖。
圖3為利用本發明之製造方法所產生的金屬工件表面經蝕刻放大後的結構示意圖。
圖4為利用本發明之製造方法所產生的金屬工件表面完成後的結構放大示意圖。
本案指定代表圖為流程圖,故無元件符號。
Claims (9)
- 一種具止滑皮革質感表面之金屬工件製造方法,包括下列的步驟:提供一金屬工件;第一次前處理以清潔該金屬工件表面;在攝氏40±5度的溫度下以蝕刻劑對該金屬工件表面進行蝕刻1至15分鐘,並搭配緩蝕劑以緩和蝕刻程度,其中,該蝕刻劑包括3.2g/L的氯化鐵及0.6g/L的硫酸銅,該緩蝕劑為50PPM的十二烷基苯環酸鈉;第二次前處理以化學拋光該金屬工件的表面,其中,該化學拋光之光澤度為小於6;陽極處理該金屬工件的表面以形成具微孔洞的氧化膜;活化該金屬工件經過陽極處理的表面;染色該金屬工件的表面;封孔處理該金屬工件表面形成的該些微孔洞;及除灰以清潔該金屬工件完成後的表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之具止滑皮革質感表面之金屬工件製造方法,其中上述第一次前處理該金屬工件的步驟包括對該金屬工件表面進行脫脂及水洗的子步驟。
- 如申請專利範圍第1項所述之具止滑皮革質感表面之金屬工件製造方法,其中第二次前處理以化學拋光該金屬工件表面包括對該金屬工件表面進行酸洗的子步驟。
- 如申請專利範圍第3項所述之具止滑皮革質感表面之 金屬工件製造方法,其中上述酸洗步驟較佳參數為5ml/L的硝酸溶液,溫度25度。
- 如申請專利範圍第1項所述之具止滑皮革質感表面之金屬工件製造方法,其中上述化學拋光該金屬工件的表面的參數為85%磷酸溶液,溫度90-93度,時間為1-10秒。
- 如申請專利範圍第1項所述之具止滑皮革質感表面之金屬工件製造方法,其中該陽極處理的步驟包括浸泡於濃度為20wt%至25wt%的硫酸溶液,溫度為攝氏15至25度,電流密度1.4安培/每平方公尺,處理時間為至少30分鐘。
- 如申請專利範圍第1項所述之具止滑皮革質感表面之金屬工件製造方法,其中活化該金屬工件包括浸泡於20ml/L的硝酸溶液,溫度為攝氏25±5度。
- 如申請專利範圍第1項所述之具止滑皮革質感表面之金屬工件製造方法,其中上述封孔步驟包括將該鋁合金工件浸泡於7g/L的醋酸鎳封孔劑,溫度為攝氏90±5度,時間為30分鐘。
- 如申請專利範圍第1項所述之具止滑皮革質感表面之金屬工件製造方法,其中該除灰步驟包括以20ml/L的硝酸溶液處理,溫度為攝氏25±5度。
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