TWI542738B - 導電基材之表面處理方法 - Google Patents

Description

導電基材之表面處理方法

本發明系有關於一種在導電基材表面處理的方法，特別是指一種電泳塗裝後以雷射雕刻進行表面處理的方法。

電泳塗裝技術具有易於自動控制、無毒、環保、塗層豐滿、均勻、平整、光滑等諸多優點，且電泳塗層的硬度、附著力、耐腐蝕、耐衝擊性能等明顯優於其它塗裝技術，因此，電泳塗裝技術被廣泛應用於工件表面的塗裝處理。

之前，在電泳塗裝技術中，只能生產出單種顏色效果的產品外觀，不能滿足于產品表面形成不同顏色的外觀效果，後來，業內對此作了研究及改進，如中國申請號分別為201110406662.5的專利文獻中所公開的塗裝方法，其系通過於導電基材表面進行第一次彩色電泳形成第一塗裝層。電泳電壓為150~340V，2~3分鐘。然後，進行第一次雷射雕刻，其雕刻部位去除第一塗裝層以裸露出導電層，然後，再進行第二次電泳塗裝於所述裸露的導電層區域。第二次電泳塗裝層顏色不同於第一次電泳塗裝層的顏色。如此，在基材表面獲得不同的顏色，使得基材表面呈現雙色外觀效果。上述製程可以處理的金屬基材包括不銹鋼、鋁或鋁合金。

另一習知的電泳塗裝技術，例如申請號CN201210413241.X獻中，其所公開的塗裝方法是在不銹鋼的表面進行多次電泳塗裝。第一 次彩色電泳是形成一塗裝基底顏色的絕緣塗裝層。接著，第一次雷射雕刻形成第一圖案，去除對應的塗裝層，以裸露出不銹鋼底材。隨後，進行第二次彩色電泳，為第一圖案塗裝顏色。其中，第一次彩色電泳與第二次彩色電泳的塗裝顏色不同。在另一實施例中，再進行第二次雷射雕刻形成第二圖案，去除對應的塗裝層，隨後，進行第三次彩色電泳，為第二圖案塗裝顏色。其中，第三次彩色電泳與第二次彩色電泳的塗裝顏色不同。並且，第二圖案和第一圖案沒有重壘的部分，以免損傷了第一次彩色電泳層的效果。上述第一次彩色電泳技術前，還包括化學去油脂及/或電解除油步驟、5~8%硫酸中和及自來水洗及/或純水洗等步驟。每次電泳塗裝後，還包括脫水，烘乾的步驟。進行第二次、第三次電泳前也包含若干次的純水洗步驟。

上述的第一次雷射雕刻步驟是使第一次的電泳塗裝層預定區域被完全雕穿，裸露出導電層後，再進行第二次電泳製程。儘管，第一次電射雕刻的雷射功率調整為85%~95%，速率1000±150mm/s，填充線間距0.05~0.08mm.第二次雷射雕刻的雷射功率調整為60%~70%。第二次雷射雕刻的區域都是完全雕穿。

上述習知電泳塗裝技術，呈現的多色彩是建立於電泳塗裝的次數，二次電泳塗裝，可呈現兩色。而且第二次電泳層只限於第一次雷射雕刻雕穿的導電區域。愈多次電泳塗裝及愈多次的雷射雕刻，並且每次電泳塗裝色料不同，才能顯現出多色彩。

再一者，第二次電泳層塗裝的位置是在第一次電泳層後雕穿區補上另一顏色。因此，整體工件表面不會有色彩層次變化，更不會有立體感。有鑒於此，本發明之一目的便是提供另一技術來改善上述製程。

本發明之一目的是藉由一次的電泳塗佈層及進行第一次雷雕或鑽雕處理形成裸露導電性基材底色的第一圖案及電泳漆層厚度減薄的第二圖案來產生多色彩層次甚至立體的塗佈層。

本發明揭露一種導電性基材表面處理方法，包含以下步驟：對導電性基材表面進行拉絲、噴砂或拋光的前處理其中之一種或二種；接著，進行拉絲、噴砂或拋光的前處理其中之一種或二種；緊接著，第一次電泳塗佈或噴塗處理以形成一層帶色彩且不同於導電性基材原色的第一次電泳漆或噴塗漆；隨後，進行第一次雷雕或鑽雕處理，以形成裸露該導電性基材底色的第一圖案及第二圖案。緊接著，進行粗化處理，包含化學粗化(弱酸或弱鹹、或形成一皮膜)、物理粗化(電漿轟擊或噴砂)，然後，進行第二次電泳塗佈層或噴塗處理，以形成帶色高透明度的電泳(或噴塗)漆，或完全不帶色的極高透明度的電泳(或噴塗)漆。

當，上述導電性基材是鋁材或鋁鎂合金時，更包含在表面進行拉絲、噴砂或拋光的前處理之後，第一次電泳處理之前，先進行陽極著色處理。

第一圖案及第一次電泳漆厚度減薄的第二圖案係依據程式規劃一次性雷雕或鑽雕處理完成，以產生層次色差所帶來的立體視覺效果。在另一實施例中，是以傾斜的雷射刀，楔形”減薄，依據程式規劃分次雷雕或鑽雕處理完成，以產生多層次色彩立體效果。

10‧‧‧導電性基材

20‧‧‧陽極氧化著色

30‧‧‧電泳漆

41‧‧‧第一圖案

42、42’‧‧‧第二圖案

43‧‧‧第三圖案

50‧‧‧透明不帶色彩的電泳漆(或漆)

51‧‧‧透明不帶色彩的噴塗漆

V‧‧‧還不是成品

X‧‧‧不進行此步驟

◎‧‧‧表示該步驟為止，可以是成品

為更清楚地闡述本發明的結構特徵、技術手段及其所達到的具體目的和功能，下面結合附圖與具體實施例來對本發明作進一步詳細說明： 圖1是本發明之較佳實施例的表面處理方法流程示意圖；圖2A是本發明之一實施例，於第一次電泳(或噴塗)後的橫截面示意圖；圖2B是本發明之第一實施例，於第一次電泳(或噴塗)後及雷雕的橫截面示意圖；圖2C是本發明之第二實施例，於第一次電泳(或噴塗)後及雷雕減薄區是以傾斜雷射刀的橫截面示意圖；圖2D是本發明之第一實施例，於第一次電泳(或噴塗)後及雷雕，再進行第二次電泳塗層後的橫截面示意圖；圖2E是本發明之第一實施例，於第一次電泳(或噴塗)後及雷雕，再進行噴塗層後的橫截面示意圖；圖2F是本發明之第二實施例，於第一次電泳(或噴塗)後及雷雕，再進行第二次電泳塗層後的橫截面示意圖；圖2G是本發明之第二實施例，於第一次電泳(或噴塗)後及雷雕，再進行噴塗層後的橫截面示意圖；圖2H是本發明之再一實施例，於第一次電泳(或噴塗)前先進行陽極氧化著色處理的橫截面示意圖；圖2I是本發明之第一實施例，於第一次電泳(或噴塗)及雷雕前先進行陽極氧化著色處理的橫截面示意圖。

圖3A是本發明之電泳及雷雕的真實照片呈現多層次色彩；圖3B是圖3A說明雷雕圖案的示意圖；圖4是本發明之電泳及雷雕的真實照片二呈現多層次色彩。

請參照圖1，其顯示了本發明之多種導電性基材，例如，不銹鋼、碳鋼、鐵、鋁、鋁鎂合金等工件的表面處理流程。其中，記號“×”表示該步驟跳過。記號”◎”表示該步驟為止，可以選擇再繼續下一步驟，或該步驟就是成品，可以中止再一步。記號”V”表示該步驟不是終點，得再進行再一步。首先，在導電性基材，例如，不銹鋼、碳鋼、鐵、鋁、鋁鎂合金等工件進行第一次表面前處理，第一次表面前處理是指先對導電性基材表面進行拉絲、噴砂或拋光處理等處理，依據客制化要求而定。在導電性基材表面拉絲，電泳塗佈後可以產生髮絲紋的效果。拉絲也不限定於直線，曲線也可，依據客制化要求而定。噴砂處理，則可以使後續的表面處理層被雷射雕刻過程時或製程後更加穩固。

隨後，進行第二次表面前處理。第二次表面前處理是指對上述工件的表面進行去表面油脂、水洗、烘乾等製程，以去除工件表面上的污染顆粒。一如習知技術，以避免油脂或雜質顆粒影響電泳漆層的附著力。

請同時參照圖2A的橫截面示意圖。緊接著，進行第一次電泳塗佈處理，以鍍上一層帶色彩且不同於導電性基材10顏色厚度約15~30μm的電泳漆30。鋁或鋁鎂合金可選擇在第一次電泳塗佈處理前先進行陽極著色處理(請同時參照圖2H)。上述的鋁或鋁鎂合金進行陽極著色處理後，會形成一導電率差的鋁氧化層或鋁鎂氧化層20，厚度約2~10μm。此時，第一次電泳塗佈處理時，要加大電泳時的工作電壓約20-50%，或減少陽極和陰極的距離，以增加電場強度。電場強度增加時除可加速電泳漆離子遷移速率，減少電泳塗佈時間外，電場強度增加也可穿透導電性基材10表面弱導電率的鋁氧化層或鋁鎂氧化層，而使後續的進行電泳塗佈處理得以順利進行。

電泳後烘乾、一如習知技術。隨後，進行第一次的雷射雕刻 (簡稱雷雕)或鑽雕。以下依據本發明的一實施例，雷雕過程包含形成預定之第一圖案41及厚度減薄的第二圖案42，結果，如圖2B或圖2I(包含陽極著色層20)所示。第一圖案41係將圖案中對應的電泳漆雕穿，以裸露出導電性基材底色。或如圖2I所示裸露出陽極著色層20。第二圖案42則圖案中對應的電泳漆不雕穿，而是減薄，例如，厚度20μm的電泳漆減薄為5μm~16μm。減薄區內同一區塊減薄程度是相等的。不同的區塊，則減薄的程度也可以不同，例如，第二圖案中的42’減的較少。

在另一實施例中，減薄區是變化的，圖案的減薄，並不限定於“等厚”減薄，它也可以是“楔形”減薄。即，雷雕時，雷射刀傾斜一角度的方式來減薄，這様可以使雕刻出來的圖案更顯得立體感，如圖2C所示。

對於工件表面為平面時，例如，電視邊框，或手機機殼等，工件表面每個區塊之第一次電泳漆的厚度大致相同，因此，控制電泳漆厚度局部減薄相對容易。當電泳漆局部減薄而不是雕穿時，將因此產生色彩層次的視覺效果，或立體圖案效果(當電泳漆被局部減薄時，光的穿透率不同於原厚度(未雕刻區)，或零厚度(電泳漆全部雕穿)，特別是當第二圖案就是第一圖案線條有関係時，例如葉片的葉肉位置是減薄區，而枝、梗則是雕穿，如圖3A所示的相片所示。圖3B是用以說明圖3A雷雕圖案的示意圖。圖3C則是由側面觀察雷雕圖案的照片，明顯顯示立體圖案。

電泳漆雕穿或厚度局部減薄是以雷射功率調整能量來達成。在另一實施例中，也可以控制雷射的脈衝寬度的變化來達成或同時以傾斜角的雷射刀來達成。亦即，本發明中，雷雕過程雷射功率不是固定的(或者，脈衝寬度不是固定的)它依據雷雕圖案的位置而變化。而這變化由程式規劃控制。

依據本發明的再一實施例，第一圖案只是第一次電泳塗層的邊框時)請參照圖4，這可以使得僅有一次的電泳塗層，進行雷雕後即可產生二種以上的色彩。特別是，以如上所述之“楔形”減薄時，它會顯示更多的色彩與立體感。即雷雕時有別於習知技術得至少二次電泳塗佈層及二次的雷雕才能產生二種色彩。

依據本發明的實施例，一次電泳塗塗加上一次或多次的厚度減薄雷雕製程，就可以產生多色彩層次。例如，雷雕第二圖案時42同時或分開進行第三圖案43，即，第三圖案減薄程度不同於第二圖案43(請參見圖2A至圖2C)。

上述的導電性基材工件，可以在第一次雷雕後即可以成為成品，除了碳鋼、鐵例外。碳鋼或鐵電泳塗層形成第一圖案(雕穿)後就沒有保護層，因此會有生銹之慮。因此，對於碳鋼或鐵的導電性基材，一定得再做第二次電泳塗佈，或噴塗處理。其它的導電性基材則可選擇性的進行第二次電泳塗佈。

依據本發明的一實施例，第二次電泳塗佈，或噴塗處理前之較佳實施例是先進行第三次的前處理。第三次的前處理是將前述已完成第一次雷雕後的工件進行化學粗化、皮膜處理或物理粗化如噴砂或電漿處理。第三次的前處理可增加第二次電泳塗佈層，或噴塗層的附著性。上述的第三次的前處理以不破壞先前的雷雕圖案為原則。因此，噴砂時顆粒要微細，例如噴砂的顆粒為200號的玻璃砂。壓力介於2-4公斤/。化學粗化是指用弱酸擦拭或沾(dip)工件表面(鐵或鋼材)或弱鹼擦拭或沾濕工件(鋁或鋁鎂合金)，或產生一皮膜於工件表面上，以在工件表面產生一極薄的皮膜，而電漿是以惰性氣體高壓下產生的電漿直接轟擊工件表面。上述的第三次的前處理以不破壞先前的雷雕圖案為原則。

第二次電泳塗佈，或噴塗處理的結果請參照圖2D~圖2G。其中，形成帶色但高透明二次電泳塗層50係形成於第一圖案及厚度減薄的第二42,42’及第三圖案上43，請參考圖2C或圖2F，其中，第一次電泳厚度減薄的第二42,42’及第三圖案上43，導電性不如第一圖案(裸露出基材10的表面)，因此，電場(或陽極電壓)要加大。但，在本發明中，並不希望未被雷雕的第一次電泳塗層上有第二次電泳塗層，以避免其上的第二次電泳塗層厚度不均，例如尖端，特別厚。另一方面是為了第二次電泳塗層避免第二次電泳塗層破壞了原有色彩。因此，電場要適當的調整與控制。在一實施例中，電壓約比第一次電泳處理時高約30~50%。

要完全覆蓋於第一圖案及厚度減薄的第二42,42’及第三圖案上43，及沒有任何厚度減薄區時較佳的選擇是以無選擇性的噴塗處理，請參照圖2D或圖2G。

本發明具有以下優點：

(1)不限於不銹鋼，鐵或碳鋼也可以處理，雕穿的第一圖案被後續的高透明第二次電泳塗佈層或高透明噴塗層所覆蓋，具有防蝕效果。

(2)雷雕圖案中包含了第一圖案(雕穿區)及第二圖案(減薄之電泳塗佈層。可以在僅有一次電泳塗佈層就產生多色彩層次感。

(3)此外，先進行陽極著色處理後的鋁、或鋁鎂合金也可以處理。

(4)雷雕圖案中包含了第一圖案(雕穿區)及第二圖案(減薄之電泳塗佈層是相鄰圖案時可產生立體圖案感。

以上所述僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

V‧‧‧還不是成品

X‧‧‧不進行此步驟

◎‧‧‧表示該步驟為止，可以是成品

Claims (10)

1. 一種導電性基材表面處理方法，至少包含以下步驟：進行第一次電泳處理，用以在該導電性基材表面鍍上一層帶色彩且不同於該導電性基材原色的第一次電泳漆；進行第一次雷雕或鑽雕處理，以形成去除第一次電泳漆裸露該導電性基材底色的第一圖案及第一次電泳漆厚度減薄的第二圖案。
2. 如申請專利範圍第1項所述的導電性基材表面處理方法，在進行第一次電泳處理前，更包含對該導電性基材表面進行拉絲、噴砂或拋光的前處理其中之一種或二種。
3. 如申請專利範圍第1項所述的導電性基材表面處理方法，在進行第一次電泳處理前，當導電性基材為鋁或鋁合金時，更包含陽極著色處理。
4. 如申請專利範圍第1項所述的導電性基材表面處理方法，其中上述之第一圖案及第一次電泳漆厚度減薄的第二圖案是依據程式規劃一次性雷雕或鑽雕處理完成。
5. 如申請專利範圍第1項所述的導電性基材表面處理方法，其中上述之第一次電泳漆厚度減薄的第二圖案是以傾斜一預定角度之雷射刀的技術依據程式規劃一次性雷雕或鑽雕處理完成。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的導電性基材表面處理方法，在進行第一次雷雕或鑽雕處理後，更包含以下步驟：進行噴砂、化學粗化、形成皮膜、或電漿處理其中至少一種的前處理；進行第二次電泳處理，以形成帶色透明或不帶色的完全透明第二次電泳漆層，其中上述的第二電泳塗層係形成於第一圖案及第二圖案上。
7. 一種導電性基材表面處理方法，至少包含以下步驟： 對該導電性基材表面進行拉絲、噴砂或拋光的前處理其中之一種或二種；進行第一次電泳處理，用以在該導電性基材表面鍍上一層帶色彩且不同於該導電性基材原色的第一次電泳漆；進行第一次雷雕或鑽雕處理，以形成去除第一次電泳漆裸露該導電性基材底色的第一圖案及第一次電泳漆厚度減薄的第二圖案。
8. 如申請專利範圍第7項所述的導電性基材表面處理方法，在進行第一次電泳處理前，當導電性基材為鋁或鋁合金時，更包含陽極著色處理。
9. 如申請專利範圍第7項所述的導電性基材表面處理方法，其中上述之第一圖案及第一次電泳漆厚度減薄的第二圖案是依據程式規劃一次性雷雕或鑽雕處理完成。
10. 一種導電性基材表面處理方法，至少包含以下步驟：對該導電性基材表面進行拉絲、噴砂或拋光的前處理其中之一種或二種；進行第一次噴塗處理，用以在該導電性基材表面鍍上一層帶色彩且不同於該導電性基材原色的第一次噴塗漆；進行第一次雷雕或鑽雕處理，以形成去除第一次噴塗漆，以裸露該導電性基材底色的第一圖案及噴塗漆層厚度減薄的第二圖案；進行噴砂、化學粗化、形成皮膜、或電漿處理其中至少一種的前處理；進行第二次噴塗處理，以形成不帶色的完全透明塗層，無選擇性的形成於上述結果之表面上。