TWI537426B - 用於藉由形成分枝孔結構形成白色陽極化薄膜之方法 - Google Patents

Description

用於藉由形成分枝孔結構形成白色陽極化薄膜之方法

所描述實施例係關於陽極化薄膜及用於形成陽極化薄膜之方法。更特定言之，描述用於提供具有不透明且白色的外觀之陽極化薄膜之方法。

陽極化為加厚並韌化金屬表面上之天然存在之保護性氧化物的電化學程序。陽極化程序涉及將金屬表面之部分轉換成陽極薄膜。因此，陽極薄膜變成金屬表面之整合部分。陽極薄膜由於其硬度可為底層金屬提供耐腐蝕性及表面硬度。另外，陽極薄膜可增強金屬表面之裝飾外觀。陽極薄膜具有可注入有染料之多孔微結構。如自陽極薄膜之頂表面所觀察，染料可添加特定色彩。可在陽極薄膜之孔內注入(例如)有機染料以將多種色彩中之任一者添加至陽極薄膜。可藉由調諧染色程序來選擇色彩。舉例而言，可控制染料之類型及量以將特定色彩及暗度提供至陽極薄膜。

然而，用於對陽極薄膜上色之習知方法尚未能夠達成具有清晰且看起來飽和之白色的陽極薄膜。實情為，習知技術產生看上去為灰白色、柔灰色、乳白色或略透明白色的薄膜。在一些應用中，此等接近白色之陽極薄膜可顯得單調且在外觀上並無裝飾吸引力。

本文描述關於陽極薄膜或陽極化薄膜及用於在一基板上形成陽極薄膜之方法的各種實施例。實施例描述用於產生視覺上不透明且白色之保護性陽極薄膜之方法。

根據一項實施例，描述一種用於在一金屬零件上形成一保護薄膜之方法。該方法涉及將該金屬零件之一第一部分轉換成一障壁層。該障壁層具有對應於該金屬零件之一頂表面的一頂表面且實質上不具有孔。該方法亦涉及在該障壁層之至少一頂部部分內形成數個分枝結構。該等分枝結構以一分枝圖案配置於該障壁層內。該等分枝結構提供漫反射入射於該頂表面上的幾乎所有可見波長之光且將一白色外觀賦予該障壁層的一光散射介質。該方法亦涉及將在該障壁層下的該金屬零件之一第二部分轉換成一多孔陽極層。該多孔陽極層為該障壁層提供結構性支撐。

根據另一實施例，描述一種金屬零件。一金屬零件包括安置於該金屬零件之一底層金屬表面上的一保護薄膜。該保護薄膜包括具有對應於該金屬零件之一頂表面的一頂表面之一障壁層。該障壁層具有安置於其中的數個分枝結構。該等分枝結構以一分枝圖案配置於該障壁層內，其中每一分枝結構具有一細長形狀。該等分枝結構提供漫反射入射於該頂表面上的幾乎所有可見波長之光且將一白色外觀賦予該障壁層的一光散射介質。該金屬零件亦包括安置於該障壁層下且具有數個孔之一多孔陽極層。該多孔陽極層為該障壁層提供結構性支撐。該等孔中之每一者實質上相對於該頂表面垂直且實質上相對於其他孔中之每一者平行。

根據一額外實施例，描述一種金屬基板。該金屬基板包括一體式形成於一底層金屬表面上方之一陽極薄膜。該陽極薄膜包括具有對應於該金屬基板之一頂表面的一頂表面之一障壁層。該障壁層包括一氧化物基質內的不規則定向之分枝結構之一組合。分枝結構之該組合 漫反射入射於該頂表面上的幾乎所有可見波長之光，且將一白色外觀賦予該障壁層。該陽極薄膜亦包括安置於該障壁層與該底層金屬表面之間的一結構性陽極層。該結構性陽極層具有足以為該障壁層提供結構性支撐之一厚度。

100‧‧‧零件

102‧‧‧陽極薄膜

104‧‧‧金屬基板

106‧‧‧孔

108‧‧‧頂表面

200‧‧‧金屬零件

202‧‧‧金屬基板

204‧‧‧頂表面

206‧‧‧障壁層

208‧‧‧凹入部分

210‧‧‧分枝結構

212‧‧‧多孔陽極層

214‧‧‧孔

216‧‧‧保護層

218‧‧‧球形形狀之底部部分

220‧‧‧孔之剩餘部分

232‧‧‧孔壁

240‧‧‧光線

242‧‧‧光線

244‧‧‧光線

246‧‧‧光線

248‧‧‧光線

250‧‧‧光線

300‧‧‧流程圖

302‧‧‧程序

304‧‧‧程序

306‧‧‧程序

400‧‧‧零件

402‧‧‧底層金屬/基板

404‧‧‧頂表面

412‧‧‧多孔陽極層

414‧‧‧孔

424‧‧‧金屬複合物

430‧‧‧平均直徑

434‧‧‧金屬氧化物化合物/金屬氧化物化合物之粒子

444‧‧‧光線

446‧‧‧光線

500‧‧‧流程圖

506‧‧‧後續程序

600‧‧‧零件

602‧‧‧基板

604‧‧‧頂部表面

606‧‧‧障壁層

610‧‧‧分枝結構

612‧‧‧多孔陽極層

614‧‧‧孔

628‧‧‧金屬複合物

630‧‧‧金屬氧化物粒子

644‧‧‧光線

646‧‧‧光線

700‧‧‧流程圖

藉由參考以下描述及隨附圖式，可較好地理解所描述實施例。另外，藉由參考以下描述及隨附圖式，可較好地理解所描述實施例的優勢。

圖1A及圖1B分別說明使用傳統陽極化技術形成之陽極化薄膜之一部分的透視圖及截面圖。

圖2A至圖2E說明經歷用於提供具有分枝孔之陽極化薄膜的陽極化程序之金屬基板之截面圖。

圖3說明指示用於提供具有分枝孔之陽極化薄膜的陽極化程序的流程圖。

圖4A至圖4E說明經歷用於提供具有注入之金屬氧化物粒子之陽極化薄膜的陽極化程序之金屬基板的截面圖。

圖5說明描述用於提供具有注入之金屬複合物之陽極化薄膜的陽極化程序之流程圖。

圖6A及圖6B說明經歷用於提供具有具注入之金屬氧化物粒子之分枝孔結構之陽極化薄膜的陽極化程序的金屬基板之截面圖。

圖7說明指示用於提供具有分枝孔且具有注入之金屬複合物之陽極化薄膜的陽極化程序之流程圖。

以下揭示內容描述陽極薄膜及用於形成陽極薄膜之方法的各種實施例。在以下描述及諸圖中闡述某些細節以提供對本發明技術之各種實施例的透徹理解。此外，本發明技術之各種特徵、結構及/或特 性在其他合適結構及環境中可加以組合。在其他情況下，在以下揭示內容中未詳細地展示或描述熟知結構、材料、操作及/或系統以避免不必要地混淆技術之各種實施例的描述。然而，一般技術者將認識到，可在無本文中所闡述之細節中之一或多者之情況下或在具有其他結構、方法、組件等之情況下實踐本發明技術。

本申請案論述白色外觀之陽極薄膜及用於形成此等陽極薄膜之方法。大體而言，白色為漫反射幾乎所有可見波長之光的物件之色彩。本文中所描述之方法提供陽極薄膜內之內表面，該等內表面可漫反射穿過陽極薄膜之外表面的實質上所有波長之可見光，藉此賦予陽極薄膜白色外觀。陽極薄膜可充當保護層，此係因為陽極薄膜可為底層基板提供耐腐蝕性及表面硬度。白色陽極薄膜相當適於為消費型產品之可見部分提供保護性且吸引性之表面。舉例而言，本文中所描述之方法可用於提供電子裝置之金屬罩殼及外殼之保護性且裝飾上吸引人之外部部分。

用於形成白色陽極薄膜之一種技術涉及光學方法，其中修改薄膜之多孔微結構以提供光散射介質。此技術涉及在陽極薄膜內形成分枝或不規則配置之孔。如自基板之頂表面所檢視，分枝孔之系統可散射或漫射來自基板之頂表面的入射可見光，從而給予陽極薄膜白色外觀。

另一技術涉及化學方法，其中在陽極薄膜之孔內注入金屬複合物。為金屬氧化物之離子形式的金屬複合物係提供於電解溶液中。當將電壓施加至電解溶液時，可將金屬複合物拉至陽極薄膜之孔中。一旦在孔中，金屬複合物即可經歷化學反應以形成金屬氧化物。在一些實施例中，金屬氧化物為白色的，藉此賦予陽極薄膜白色外觀，自基板之頂表面可觀察到此外觀。

如本文中所使用，術語陽極薄膜、陽極化薄膜、陽極層、陽極 化層、氧化物薄膜及氧化物層可互換使用且係指任何適當氧化物薄膜。陽極薄膜形成於金屬基板之金屬表面上。金屬基板可包括數個合適金屬中之任一者。在一些實施例中，金屬基板包括純鋁或鋁合金。在一些實施例中，合適之鋁合金包括1000、2000、5000、6000及7000系列鋁合金。

圖1A及圖1B分別說明使用傳統陽極化技術形成之陽極化薄膜之一部分的透視圖及截面圖。圖1A及圖1B展示具有安置於金屬基板104上方之陽極薄膜102的零件100。大體而言，陽極薄膜係藉由將金屬基板之頂部部分轉換成氧化物而生長於金屬基板上。因此，陽極薄膜變成金屬表面之整合部分。如所展示，陽極薄膜102具有數個孔106，該等孔為相對於基板104之表面實質上垂直地形成之細長開口。孔106遍及陽極薄膜102均勻地形成，並相對於彼此平行且相對於頂表面108及金屬基板104垂直。孔106中之每一者具有在陽極薄膜102之頂表面108處的開放末端及接近金屬基板104之閉合末端。陽極薄膜102大體上具有半透明特性。亦即，入射於頂表面108之可見光中的很大部分可穿透陽極薄膜102並反射離開金屬基板104。結果，具有陽極薄膜102之金屬零件將大體上具有略柔和之金屬感。

形成分枝孔結構

用於在基板上提供白色陽極薄膜之一種方法涉及在陽極薄膜內形成分枝孔結構。圖2A至圖2E說明經歷用於提供具有分枝孔之陽極薄膜的陽極化程序之金屬零件200的表面之截面圖。在圖2A處，將基板202之頂部部分轉換成障壁層206。因而，障壁層206之頂表面對應於零件200之頂表面204。障壁層206通常為均勻厚度之薄的相對緻密之障壁氧化物，因為實質上不存在孔(諸如零件100之孔106)，所以障壁層為無孔層。在一些實施例中，形成障壁層206可涉及在含有中性至弱鹼性溶液之電解槽中陽極化零件200。在一項實施例中，使用包 括單乙醇胺及硫酸之弱鹼性槽。在一些實施例中，障壁層206具有在頂表面204處之凹入部分208。相比於典型多孔陽極薄膜之孔，凹入部分208在形狀上通常寬且淺。障壁層206通常生長至小於約1微米之厚度。

在圖2B處，分枝結構210形成於障壁層206內。在一些實施例中，凹入部分208可促進分枝結構210之形成。可藉由將零件200曝露於類似於陽極化程序的使用弱酸性槽之電解程序而在障壁層206內形成分枝結構210。在一些實施例中，在形成分枝結構210期間施加恆定電壓。表1提供適合於在障壁層206內形成分枝結構210之電解程序條件範圍。

由於障壁層206大體上不導電且緻密，因此相比於使用典型陽極化程序形成孔，在障壁層206內形成分枝結構210之電解程序大體上較慢。此程序期間的電流密度值大體上較低，此係由於電解程序較慢。分枝結構210以與較慢分枝結構210形成相稱之分枝圖案向下生長，而非長平行孔(諸如，圖1A及圖1B之孔106)。分枝結構210大體上相對於彼此並不平行，且相比於典型陽極孔大體上長度較短。如所展示，分枝結構210相對於表面204以不規則且非平行之定向配置。因此，自頂表面204進入之光可散射或漫反射離開分枝結構210之壁。舉例而言，光線240可自頂表面204進入，並以第一角度反射離開分枝結構210之一部分。光線242可進入頂表面204，並以不同於第一角度之第二角度反射離開分枝結構208之不同部分。以此方式，障壁層206內的分枝結構210之組合可充當用於漫射自頂表面204進入之入射可見光的光散射 介質，從而給予障壁層206及部分200不透明且白色的外觀。障壁層206之不透明度的量將取決於反射離開分枝結構210之壁而非穿過障壁層206之光的量。

當分枝結構210已完成貫穿障壁層206之厚度之形成時，電流密度到達可被稱作恢復電流值之程度。在彼點處，電流密度上升且電解程序繼續將金屬基板202轉換成多孔陽極氧化物。圖2C展示轉換成多孔陽極層212的在障壁層206下的金屬基板202之一部分。一獲得電流恢復值，孔214即開始形成，並著手形成並轉換金屬基板202之一部分，直至達成所要厚度為止。在一些實施例中，到達電流恢復值所花費之時間介於約10分鐘至25分鐘之間。在一些實施例中，在到達電流恢復值之後，使用恆定電流密度陽極化程序。隨著多孔陽極層212繼續累積，可增加電壓以保持恆定電流密度。多孔陽極層212大體上生長至比障壁層206大之厚度，且可為障壁層206提供結構性支撐。在一些實施例中，多孔陽極層212生長至厚度介於約5微米與30微米之間。

孔214實際上繼續或自分枝結構210向外分枝。亦即，酸性電解溶液可貫穿行進至孔214開始形成所在的分枝結構210之底部。如所展示，孔214形成為實質上相對於彼此平行定向，且實質上相對於頂表面204垂直，較類似於標準陽極化程序。孔214具有自分枝結構210繼續之頂部末端，及鄰近於底層金屬基板202之表面的底部末端。在形成多孔陽極層212之後，基板202具有包括分枝結構210之系統的保護層216，從而賦予零件200不透明且白色之品質並支撐多孔陽極層212。

在一些實施例中，亦可將不透明且白色之品質賦予多孔陽極層212。圖2D展示已處理多孔陽極層212以具有不透明且白色之外觀之後的零件200。可藉由將零件200曝露於具有具相對較弱電壓之酸性槽的電解程序來達成不透明且白色的外觀。在一些實施例中，電解槽溶 液含有磷酸。表2提供適合於形成球形形狀之底部部分218之陽極化程序條件範圍。

如所展示，孔214之底部部分218的形狀已經修改以具有球形形狀。球形形狀之底部部分218之平均寬度寬於孔214之剩餘部分220的平均寬度。球形形狀之底部部分218具有相對於孔214之剩餘部分220向外延伸的圓化側壁。光線244可自頂表面204進入，並以第一角度反射離開球形形狀之底部部分218之一部分。光線246可進入頂表面204，並以不同於第一角度之第二角度反射離開球形形狀之底部部分218之不同部分。以此方式，多孔陽極層212內的球形形狀之底部部分218之組合可充當用於漫射自頂表面204進入之入射可見光的光散射介質，從而將不透明且白色的外觀添加至多孔陽極層212及零件200。多孔陽極層212之不透明度的量可取決於反射離開球形形狀之底部部分218而非穿過多孔陽極層212之光的量。

在一些實施例中，可將額外處理應用於多孔陽極層212。圖2E展示在多孔陽極層212已經歷額外處理之後的零件200。如所展示，粗糙化孔214之壁232以具有波紋或不規則形狀。在一些實施例中，用於產生不規則孔壁232之程序亦可涉及加寬孔214。可藉由將零件200曝露於弱鹼性溶液來達成不規則孔壁232之形成。在一些實施例中，溶液包括金屬鹽。表3提供適合於粗糙化孔壁232之典型溶液條件範圍。

不規則塑形之孔壁232之部分相對於孔214之剩餘部分220向外延伸，從而產生進入光可散射離開之表面。光線248可自頂表面204進入，並以第一角度反射離開不規則塑形之孔壁232。光線250可進入頂表面204，並以不同於第一角度之第二角度反射離開不規則塑形之孔壁232之不同部分。以此方式，多孔陽極層212內的不規則塑形之孔壁232之組合可充當用於漫射自頂表面204進入之入射可見光的光散射介質，藉此添加多孔陽極層212及零件200之不透明且白色的外觀。

圖3根據所描述實施例展示指示用於在一基板上形成具有一分枝孔系統之一陽極化薄膜的陽極化程序之流程圖300。在流程圖300之陽極化程序之前，可使用(例如)拋光或紋理化程序來加工該基板之表面。在一些實施例中，該基板經歷一或多個預陽極化程序以清潔該表面。在302處，將該基板之一第一部分轉換成一障壁層。在一些實施例中，該障壁層具有一頂表面，該頂表面具有相比於陽極孔寬且淺之凹入部分。此等凹入部分可促進分枝結構之形成。在304處，在該障壁層內形成分枝結構。相比於典型陽極化程序，可藉由在較低電壓或電流密度下將該基板曝露於酸性電解槽而形成該等分枝結構。分枝結構在形狀上為細長的，並以與在陽極化程序期間所施加的減少之電壓或電流密度相稱的分枝圖案生長。分枝結構之分枝或不規則配置可漫射入射可見光，從而給予障壁層不透明且白色的外觀。在306處，將在障壁層下的基板之第二部分轉換成多孔陽極層。多孔陽極層可為障壁層添加結構性支撐。可藉由繼續用於形成分枝結構之陽極化程序直至電流到達恢復電流值為止，接著繼續陽極化程序直至達成目標陽極層厚度為止而形成多孔陽極層。在程序302、304及306之後，所得之陽極薄膜可具有可充分厚以為底層基板提供保護之不透明且白色的外觀。

在308處，視情況修改孔之底部的形狀以具有球形形狀。多孔陽 極層內之孔底部的球形形狀可充當用於將不透明且白色的品質添加至基板之第二光散射介質。在310處，視情況加寬孔且視情況粗糙化孔壁。經粗糙化的不規則塑形之壁可增加自多孔陽極層散射之光的量並添加基板之白色及不透明度。

注入金屬複合物

用於在基板上提供白色陽極薄膜之另一方法涉及在陽極薄膜之孔內注入金屬複合物。色彩為白色之標準染料通常不能夠配合於陽極薄膜之孔內。舉例而言，一些白色染料含有二氧化鈦(TiO₂)粒子。二氧化鈦通常形成為具有2微米至3微米之尺度之直徑的粒子。然而，典型鋁氧化薄膜之孔通常具有10奈米至20奈米之尺度之直徑。本文中所描述之方法涉及將金屬複合物注入至陽極薄膜之孔中，其中一旦金屬複合物嵌入於孔內，金屬複合物即經歷化學反應以形成金屬氧化物粒子。以此方式，可在陽極孔內形成以其他方式不能夠配合於陽極孔內的金屬氧化物粒子。

圖4A至圖4E說明經歷用於使用注入金屬複合物提供陽極薄膜之陽極化程序的金屬基板之表面的截面圖。在圖4A處，將包括頂表面404之一部分轉換成多孔陽極層412。因而，多孔陽極層412之頂表面對應於零件400之頂表面404。多孔陽極層412具有形狀上細長且實質上相對於彼此平行且實質上相對於頂表面404垂直之孔414。孔414具有頂表面404處之頂部末端，及鄰近於底層金屬402之表面的底部末端。可使用用於形成多孔陽極層212之任何合適陽極化條件。多孔陽極層412大體上為半透明外觀。因而，可通過多孔陽極層412部分地可見底層金屬402之表面，如自頂表面404檢視，從而給予零件400柔和金屬色彩及外觀。在一些實施例中，陽極層412生長至厚度介於約5微米與30微米之間。

在圖4B處，視情況將陽極層412之孔414加寬至寬於孔414在加寬 之前的平均直徑之平均直徑430。可加寬孔414以適應後續程序中的金屬複合物之注入。孔414之加寬量可取決於特定應用要求。大體而言，較寬之孔414為注入於其中之金屬複合物留出較多空間。在一項實施例中，藉由將零件400曝露於具有具相對較弱電壓之酸性槽的電解程序而達成對孔414之加寬。在一些實施例中，溶液包括金屬鹽。在一些狀況下，加寬程序亦粗糙化孔414之壁及/或修改孔414之底部部分。

在圖4C處，用金屬複合物424注入孔414，金屬複合物為含金屬之化合物。在一些實施例中，金屬複合物424為呈離子形式之金屬氧化物化合物。在存在或不存在孔加寬程序之情況下，金屬複合物424具有小於典型鋁氧化薄膜之平均孔徑的平均直徑。因此，金屬複合物424可容易地配合於陽極層412之孔414內。另外，在金屬複合物424呈陰離子形式之實施例中，當將電壓施加至電解程序中之溶液時，金屬複合物424係朝向基板402電極被吸引且經驅使至孔414之底部中。在一些實施例中，添加金屬複合物424直至孔414實質上填充有金屬複合物424為止，如圖4C中所展示。在一項實施例中，金屬複合物424包括氧化鈦陰離子。可藉由在含水電解溶液中提供硫酸氧鈦(TiOSO₄)及草酸(C₂H₂O₄)來形成氧化鈦陰離子。在溶液中，硫酸氧鈦形成氧化鈦(IV)複合物([TiO(C₂O₄)₂]^2-)。在一項實施例中，藉由在含水電解溶液中提供Ti(OH)₂[OCH(CH₃)COOH]₂+C₃H₈O來形成氧化鈦(IV)陰離子。表4提供適合於用氧化鈦金屬複合物注入孔414之典型電解程序條件範圍。

在圖4D處，一旦在孔414內部，金屬氧化物複合物424可經歷化學反應以形成金屬氧化物化合物434。舉例而言，氧化鈦複合物([TiO(C₂O₄)₂]^2-)可在孔414內經歷以下反應。

[TiO(C₂O₄)₂]^2-+2OH^- → TiO₂‧H₂O+2C₂O₄ ^2-

因此，一旦在孔414內部，氧化鈦(IV)複合物即可轉換成氧化鈦化合物。一旦在孔414內部，金屬氧化物化合物之粒子434大體上具有大於金屬複合物424之大小，且藉此截留於孔414內。在一些實施例中，金屬氧化物粒子434符合根據孔414之形狀及大小。在本文中所描述之實施例中，金屬氧化物粒子434大體上為白色色彩，此係因為其實質上漫反射光之所有可見波長。舉例而言，光線444可自頂表面404進入，並以第一角度反射離開金屬氧化物粒子434之一部分。光線446可進入頂表面404，並以不同於第一角度之第二角度反射離開金屬氧化物粒子434之不同部分。以此方式，多孔陽極層412內之金屬氧化物粒子434可充當用於漫射自頂表面404進入之入射可見光的光散射介質，從而給予多孔陽極層412及零件400不透明且白色的外觀。可藉由調整注入於孔414內並轉換成金屬氧化物粒子434之金屬複合物424的量控制多孔陽極層412之白度。大體而言，孔414內之金屬氧化物粒子434愈多，多孔陽極層412及零件400之白色將顯得較飽和。

在圖4E處，視情況使用密封程序密封孔414。密封閉合孔414，使得孔414可幫助保留金屬氧化物粒子434。密封程序可使多孔陽極層412之孔壁膨脹並閉合孔414之頂部末端。可使用任何合適之密封程序。在一項實施例中，密封程序包括將零件400曝露於具有乙酸鎳的含有熱水之溶液。在一些實施例中，密封程序迫使金屬氧化物粒子434中之一些自孔414之頂部部分移位。如所展示，在圖4D中，在孔414之頂部部分處的金屬氧化物粒子434之部分已在密封程序期間移位。在一些實施例中，金屬氧化物粒子434駐留於孔414之底部部分 內。因此，即使在密封程序之後，金屬氧化物粒子434之部分仍殘留於孔內。

圖5根據所描述實施例展示指示用於形成具有注入金屬氧化物粒子之一陽極化薄膜的陽極化程序之流程圖500。在流程圖500之陽極化程序之前，可使用(例如)拋光或紋理化程序來加工一基板之表面。在一些實施例中，該基板經歷一或多個預陽極化程序以清潔該表面。在502處，在該基板中形成一多孔陽極薄膜。該多孔陽極薄膜具有相對於彼此以平行定向形成之細長孔。此時，該多孔陽極薄膜大體上具有半透明外觀。在504處，視情況加寬該等孔以容納後續程序506中之較多金屬複合物。在506處，用金屬複合物注入該等孔。電解程序可用以驅使陰離子金屬複合物朝向基板電極，並驅使至該等孔之底部中。一旦在該等孔內，該等金屬複合物即可經歷一化學反應以形成將不透明且白色的外觀賦予該多孔陽極薄膜及該基板之金屬氧化物粒子。在一項實施例中，該等金屬氧化物粒子包括具有白色外觀之氧化鈦。在508處，視情況使用密封程序密封該多孔陽極薄膜之該等孔。在陽極化及白化程序之後，密封程序將該等金屬氧化物粒子保留於該等孔內。

在一些實施例中，可組合上文所描述的形成分枝孔結構之方法及注入金屬複合物之方法的態樣。圖6A展示具有形成於基板602上方之障壁層606及多孔陽極層612的零件600。障壁層606具有與多孔陽極層612內之孔614連續的分枝結構610。如所展示，金屬複合物628被注入於分枝結構610及孔614內，類似於圖4C之金屬複合物。在圖6B處，金屬複合物628已經化學變更以形成金屬氧化物粒子630，類似於圖4D之金屬氧化物粒子。金屬氧化物粒子630大體上符合根據分枝結構610及孔614之形狀及大小。金屬氧化物粒子630大體上為白色的，此係由於該等金屬氧化物粒子可漫反射實質上所有波長之可見光。舉 例而言，光線644可自頂表面604進入，並以第一角度反射離開金屬氧化物粒子630之一部分。光線646可進入頂表面604，並以不同於第一角度之第二角度反射離開金屬氧化物粒子630之不同部分。以此方式，障壁層606及多孔陽極層612內之金屬氧化物粒子630可充當用於漫射自頂表面604進入之入射可見光的光散射介質，從而給予障壁層606及多孔陽極層612以及零件400不透明且白色的外觀。

流程圖700指示用於形成具有分枝孔及注入金屬複合物之陽極化薄膜的陽極化程序，諸如圖6中所展示。在流程圖700之陽極化程序之前，可使用(例如)拋光或紋理化程序來加工一基板之表面。在一些實施例中，該基板經歷一或多個預陽極化程序以清潔該表面。在702處，在一基板上方之一保護性陽極層內形成分枝結構及孔。在704處，用金屬複合物注入該等分枝結構及該等孔。一旦在該等孔內，在706處，該等金屬複合物即可經歷一化學反應以形成可漫射入射可見光之金屬氧化物粒子，藉此賦予該多孔陽極薄膜及該基板不透明且白色的外觀。在708處，視情況使用密封程序密封該多孔陽極薄膜之該等分枝結構及該等孔。

應注意，在完成流程圖300、500及700之程序中之任一者之後，可藉由一或多個合適的後陽極化程序來進一步處理基板。在一些實施例中，使用染料或電化學著色程序對多孔陽極薄膜進一步著色。在一些實施例中，使用諸如擦光或研光之機械方法來拋光多孔陽極薄膜之表面。

在一些實施例中，可在上文所描述之白化程序中之一或多者之前遮蔽零件之部分，使得零件之經遮蔽部分不曝露於該等白化程序。舉例而言，可使用光阻材料來遮蔽零件之多個部分。以此方式，零件之多個部分可具有白色陽極薄膜，而其他部分可具有標準半透明陽極薄膜。

出於解釋之目的，前述描述使用特定術語以提供對所描述實施例之透徹理解。然而，熟習此項技術者將瞭解，不要求特定細節以便實踐所描述實施例。因此，出於說明及描述之目的而提供特定實施例的前述描述。該等描述不欲為窮盡性的或將所描述實施例限於所揭示之精確形式。一般技術者將顯而易見，鑒於上文教示，許多修改及變化係可能的。

200‧‧‧金屬零件

202‧‧‧金屬基板

204‧‧‧頂表面

206‧‧‧障壁層

208‧‧‧凹入部分

210‧‧‧分枝結構

212‧‧‧多孔陽極層

214‧‧‧孔

216‧‧‧保護層

Claims (20)

1. 一種用於在一金屬零件上形成一保護薄膜之方法，其包含：將該金屬零件之一第一部分轉換成一障壁層，該障壁層具有對應於該金屬零件之一頂表面的一頂表面，其中該障壁層實質上不具有孔；在該障壁層之至少一頂部部分內形成複數個分枝結構，該複數個分枝結構以一分枝圖案配置於該障壁層內，其中該複數個分枝結構提供漫反射入射於該頂表面上的幾乎所有可見波長之光且將一白色外觀賦予該障壁層的一光散射介質；及將在該障壁層下的該金屬零件之一第二部分轉換成一多孔陽極層，該多孔陽極層為該障壁層提供結構性支撐。
2. 如請求項1之方法，其中該多孔陽極層包含平行配置之孔，該等孔具有鄰近於該複數個分枝結構之頂部末端及鄰近於該金屬零件之一底層金屬表面的底部末端。
3. 如請求項2之方法，其進一步包含：修改該等孔之底部末端以具有球形形狀，其中該等球形形狀之底部末端提供用於反射自該頂表面接收之入射可見光的一第二光散射介質且將額外白色品質添加至該保護薄膜。
4. 如請求項2之方法，其進一步包含：粗糙化該等孔之壁以具有不規則形狀，其中該等不規則塑形之孔壁增加離開該保護薄膜之光的散射且將額外白色品質添加至該保護薄膜。
5. 如請求項1之方法，其中該障壁層具有在該障壁層之該頂表面處的複數個凹入部分，其中該複數個凹入部分促進該複數個分枝結構之該形成。
6. 如請求項1之方法，其中轉換該第一部分包含：在一電解程序期間將該零件曝露於一弱鹼性電解槽中。
7. 如請求項6之方法，其中該弱鹼性槽包含單乙醇胺及硫酸。
8. 如請求項1之方法，其中形成該複數個分枝結構包含：將該零件曝露於使用一恆定電壓之一電解程序。
9. 如請求項8之方法，其中轉換該第二部分包含：繼續形成該等分枝結構之一陽極化程序直至獲得一電流恢復值為止，接著繼續該陽極化程序直至達成該多孔陽極層之一目標厚度為止。
10. 一種金屬零件，其包含：一保護薄膜，其安置於該金屬零件之一底層金屬表面上方，該保護薄膜包含：一障壁層，其具有對應於該金屬零件之一頂表面的一頂表面，該障壁層具有安置於其中之複數個分枝結構，該等分枝結構以一分枝圖案配置於該障壁層內，其中每一分枝結構具有一細長形狀，其中該複數個分枝結構提供漫反射入射於該頂表面上的幾乎所有可見波長之光且將一白色外觀賦予該障壁層的一光散射介質；及一多孔陽極層，其安置於該障壁層下且具有複數個孔，該多孔陽極層為該障壁層提供結構性支撐，其中該等孔中之每一者實質上相對於該頂表面垂直且實質上相對於彼此平行。
11. 如請求項10之金屬零件，其中該多孔陽極層具有比該障壁層大之一厚度。
12. 如請求項10之金屬零件，其中該等孔具有鄰近於該等分枝結構的頂部末端及鄰近於該金屬零件之一底層金屬表面的底部末端。
13. 如請求項12之金屬零件，其中該底部末端具有球形形狀，其中 該複數個球形底部末端提供用於反射自該頂表面接收之入射可見光且進一步將一白色品質添加至該保護薄膜的一第二光散射介質。
14. 如請求項13之金屬零件，其中該等球形底部末端之一平均直徑大於該等孔之剩餘部分的一平均直徑。
15. 如請求項10之金屬零件，其中該等孔具有散射自該頂表面接收之光且將又一白色品質添加至該保護薄膜的不規則塑形之孔壁。
16. 如請求項10之金屬零件，其中該金屬零件包含鋁。
17. 如請求項10之金屬零件，其中該等分枝結構之一平均長度小於該複數個孔之一平均長度。
18. 一種金屬基板，其包含：一陽極薄膜，其一體式形成於一底層金屬表面上方，該陽極薄膜包含：一障壁層，其具有對應於該金屬基板之一頂表面的一頂表面，該障壁層包含在一氧化物基質內的不規則定向之分枝結構之一組合，其中分枝結構之該組合漫反射入射於該頂表面上的幾乎所有可見波長之光，且將一白色外觀賦予該障壁層；及一結構性陽極層，其安置於該障壁層與該底層金屬表面之間，該結構性陽極層具有足以為該障壁層提供結構性支撐之一厚度。
19. 如請求項18之金屬基板，其中該結構性層包含複數個孔，且其中該等孔中之每一者實質上垂直於該頂表面且實質上彼此平行。
20. 如請求項18之金屬基板，其中該障壁層具有一第一厚度且該結 構性陽極層具有一第二厚度，其中該第二厚度大於該第一厚度。