TWI575113B - Methods of white coloring on the surface of metallic materials - Google Patents

Description

金屬材料表面白色著色之方法

本發明係為一種金屬材料表面著色之方法，尤指一種將金屬材料表面形成白色之方法。

金屬材料表面的染色方法常利用陽極氧化處理(anodizing)與染色的技術，該陽極氧化處理係利用電化學原理在一金屬材料表面生成一具有一定厚度的多孔性的氧化物層，該金屬材料再接著進行染色處理，所述之技術具有許多優點，例如：有效抗氧化、容易清洗、不易刮花、耐蝕、表面光滑等。因此陽極處理被廣泛用在裝飾用途上又可美化外觀，獲得絢麗多彩的裝飾效果，增加產品的附加值。市面上所販售的3C產品的金屬外殼，已可以見到豐富的色彩，例如：棕色、綠色、黑色、銀灰色等，甚至有多層次像彩虹般的色彩，然而市場接受度高的白色的3C產品金屬外殼卻是極為少見。現階段業界製作白色金屬材料，係使用白色油墨噴塗或是電泳塗裝的方法，該等方法實施於鋁合金工件表面上，往往使鋁合金工件表面失去金屬質感而具塑膠質感，無法滿足對質感及外觀越來越苛求的大眾。

有鑒於現今缺乏一有效將金屬材料的表面具金屬質感白色外觀處理技術，本發明係提供一種金屬材料表面著色之方法，藉由特定組成的電解液於陰極著色處理的方式，將白色材料沉積於鋁陽極孔洞內，使金屬材料表面其具金屬質感白色外觀，以解決現有技術之缺陷。

為達到上述的目的，本發明提供一種金屬材料表面白色著色之方法，其係包括下列步驟：提供一金屬材料；對該金屬材料進行前處理，對該經前處理的金屬材料進行陽極處理；對該經陽極處理的金屬材料進行陰極著色處理，藉以使該金屬材料之表面形成一色彩層。

較佳的，其中該陰極著色處理步驟之電解液係為硫酸溶液、磷酸溶液、鈦金屬鹽類、鋇金屬鹽類、鋅金屬鹽類或其等之組合。

依據本發明，本案的色彩層係呈現前述電解液經過陰極著色處理步驟而附著於該經過陽極處理的金屬材料表面所呈現的顏色，該色彩層係呈現白色，所述的白色，係指任何明度相對較高，色相接近為零的色彩，諸如但不限於：乳白、月白、象牙白、蘋果白等顏色。

較佳的，其中該陰極著色處理步驟之電解液係為每一公升含有1至10 g硫酸鈦之20%至25%的硫酸水溶液。

較佳的，其中該陰極著色處理步驟之溫度環境條件係介於5℃至50℃之間。

較佳的，其中該陰極著色處理步驟係以0.5至20 A/dm²的電流密度對該金屬材料進行陰極著色處理。

較佳的，其中該陽極處理步驟與該陰極著色處理步驟之間更具有一表面擴孔處理步驟，該表面擴孔處理步驟係將該陽極處理後的金屬材料浸泡於酸液中，使該金屬材料之表面孔洞變大。

較佳的，其中於該陰極著色處理步驟之後更包含有一乾燥步驟，其係將該金屬材料進行脫水及風乾，使該金屬材料表面乾燥。

較佳的，其中於該陰極著色處理步驟與該乾燥步驟之間更包含有一封孔步驟。

較佳的，其中於封孔步驟與該乾燥步驟之間更包含有一除灰步驟。

本發明的優點在於，利用特定組成的電解液於陰極著色處理的方式，使金屬材料表面形成一白色色彩層，使其金屬材料之外觀符合市場上消費者對3C產品外觀的需求。

為能詳細了解本發明的技術特徵與實用功效，並可依照說明書的內容來實施，請進一步配合圖式及較佳實施例，以闡述本發明為達目的所使用的技術手段。

於本發明中，請參考圖1所示，係提供一金屬材料S1後，藉由前處理S2、陽極處理S3以及陰極著色處理S4等步驟，達到使該金屬材料的表面形成一白色色彩層的功效。其中該金屬材料系為鋁合金、銅合金、鎂合金、錳合金、鋅合金、鈦合金、鐵、鋼、其他利用化學法或電化學法使其產生多孔性膜層之材料，且該金屬材料係經由適當加工方式如擠型、鍛燒或壓鑄製作成型；

請進一步參考圖2所示，係對該金屬材料進行前處理S2，以增加金屬材料的表面的可加工性以及改變其表面的特性；該前處理S2步驟係包括脫脂S21、鹼洗S22、化拋S23以及酸洗S24等次步驟，其中：

脫脂S21：其係將該金屬材料置於含有體積百分比濃度為1%至50%之脫脂劑的溶液中，並於溫度介於10℃及90℃之間的環境下進行脫脂，以去除該金屬材料表面的油脂或有機化合物；

鹼洗S22：其係將脫脂後的該金屬材料置於酸鹼值高於7.0(pH>7.0)的鹼性溶液之中，並於溫度介於10℃及90℃之間的環境下進行鹼洗，以清除金屬材料表面上的污染物(例如有機或無機物)；

化拋S23：其係將鹼洗後的金屬材料置於體積百分比濃度為1%至85%的酸性溶液中，並於溫度介於10℃至90℃之間的環境下進行化拋；以及

酸洗S24：其係將化拋後的金屬材料置於酸鹼值小於7(pH<7.0)的酸性溶液中，並於溫度介於10℃至90℃之間的環境下進行酸洗，以去除金屬材料表面上析出的不純物或氧化物。

該前處理S2步驟中，可依據製程需求，於脫脂S21、鹼洗S22、化拋S23以及酸洗S24的次步驟之後分別再對金屬材料進行水洗處理。經前處理S2後的金屬材料，再進行陽極處理S3，該陽極處理S3係以體積百分比濃度為0.1%至95%的硫酸溶液、草酸溶液、磷酸溶液、硼酸溶液、酒石酸溶液或其等之組合所組成的電解液，並將該金屬材料置於電解液中，且溫度介於5℃至50℃之間的環境下，以0.2至3安培/平方分米(A/dm²)的電流密度對該金屬材料進行陽極處理S3，處理時間歷經10至60分鐘，以使該金屬材料表面經過氧化反應而形成一多孔性膜層，於此，可依據製程需求，在陽極處理S3之後分別再對該金屬材料進行水洗處理。經陽極處理S3後的金屬材料，再進行陰極著色處理S4，該陰極著色處理S4係以硫酸溶液、磷酸溶液、鈦金屬鹽類、鋇金屬鹽類、鋅金屬鹽類或其等之組合所組成的電解液，並將該金屬材料置於電解液中，且於溫度介於5℃至50℃之間的環境下以及以0.5至20 A/dm²的電流密度對該金屬材料進行陰極著色處理S4，利用所述之金屬鹽類與酸液之組合使該金屬材料表面形成一白色色彩層。於此，可依據製程需求，在陰極著色處理S4步驟之後分別再對該金屬材料進行水洗處理。

於較佳實施例中，請參閱圖3所示，可於陽極處理S3步驟與陰極著色處理S4步驟之間再包含有一表面擴孔處理S5步驟以及於陰極著色處理S4步驟之後可再包含有一乾燥S6步驟；其中該表面擴孔處理S5係將該經陽極處理S3的金屬材料浸泡於濃度為0.5%至85%的酸性溶液中，並於溫度為10℃至60℃之間的環境下浸泡30秒至30分鐘，藉以使該陽極處理後的金屬材料之表面孔洞擴大，之後再對該金屬材料進行水洗處理，並接續進行陰極著色處理S4步驟以對該金屬材料進行著色。

該乾燥S6步驟係將該經著色後的金屬材料置於醚類、醇類、芳香烴類的有機溶劑或其等之組合的溶劑中脫水30至60分鐘，再於溫度為5℃至95℃之間的環境下風乾30秒至60分鐘，以使該金屬材料表面呈現乾燥狀態。

於另一較佳實施例中，請參閱圖4所示，係於陰極著色處理S4步驟之後再包含有一封孔S7步驟，其中該封孔S7係將該經著色後的金屬材料置於濃度為7克/升(g/L)的醋酸鎳型式封孔劑，並使該金屬材料於溫度為5℃至95℃之間的環境下進行封孔處理，於此，可依據製程需求，在封孔S7步驟之後分別再對該金屬材料進行水洗處理。

於另一更佳實施例中，亦可於封孔S7步驟與乾燥S6步驟之間更包含有一除灰S8步驟，其中該除灰S8係將經封孔處理後的金屬材料置於酸鹼值小於7(pH<7.0)的酸性溶液中，並於溫度為5℃至95℃之間的環境下進行除灰S8處理，於此，可依據製程需求，在除灰S8步驟之後分別再對該金屬材料進行1至5次且溫度介於5℃至95℃之間的水洗處理。

以下藉由較佳實施例進一步具體例示說明本發明。應注意的是該等實施例係用以說明本發明者，而非藉以在任何方面限制本發明的範圍。

實施例：

準備一鋁合金材料，將該鋁合金材料進行前處理S2，其係包括脫脂S21、鹼洗S22、化拋S23、酸洗S24等方式；先將該鋁合金材料置於含有3%至5%的脫脂劑溶液中，於溫度為50℃環境下進行脫脂S21後，以純水於室溫下對該金屬材料進行2次水洗處理。接著，將該鋁合金材料置於200 g/L之氫氧化鈉水溶液中，於室溫環境下進行鹼洗S22，再以純水於室溫下對該金屬材料進行2次水洗處理。於此，將鋁合金材料置於磷酸水溶液中，於溫度為85℃至93℃環境下進行化拋S23，再以純水於室溫下對該金屬材料進行3次水洗處理。最後將該化拋S23後的鋁合金材料置於20毫升/升(mL/L)的硝酸水溶液中，於室溫環境下進行酸洗S24，再以純水於室溫下對該金屬材料進行4次水洗處理。此時便完成該鋁合金材料之前處理S2的流程。

該鋁合金材料於前處理S2之後，此時對該鋁合金材料進行陽極處理S3；以20%至25%的硫酸水溶液作為電解液，將鋁合金材料置於該電解液中，於溫度介於15℃至25℃之間的環境下，以1.4 A/dm²的電流密度對該金屬材料進行陽極處理，處理時間歷經30分鐘，經過陽極處理S3後的該鋁合金材料表面經過氧化反應而形成一多孔性膜層，此時，以純水於室溫下對該金屬材料進行水洗處理。隨後可將鋁合金材料浸泡於磷酸水溶液中且於室溫下進行表面擴孔處理，處理時間歷經7分鐘。

經表面擴孔處理後的鋁合金材料再置入每一公升含有5 g硫酸鈦之20%至25%的硫酸水溶液中且於室溫下以9.0~12A/dm²的電流密度對該金屬材料進行陰極著色處理S4，藉以使該鋁合金材料表面具有一白色色彩，此時再以純水於室溫下對該金屬材料進行水洗處理。之後，將該鋁合金材料之多孔性膜層置於7 g/L封孔劑溶液中且於溫度為70℃至95℃環境下進行封孔S7，前述之封孔劑為醋酸鎳型式封孔劑，此時再以純水於室溫下對該金屬材料進行水洗處理。於此，將封孔後的鋁合金材料置於20 mL/L的硝酸水溶液中且於室溫下進行除灰S8，再接著以純水於室溫下對該金屬材料進行水洗處理。最後，將除灰後的鋁合金材料進行乾燥S6，其係將該合金材料置於95%的酒精溶液中浸泡30秒進行脫水，再於溫度為95℃的環境下進行風乾，以使該鋁合金材料表面呈現乾燥狀態。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明有任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

S1．．．提供一金屬材料

S2．．．前處理

S21．．．脫脂

S22．．．鹼洗

S23．．．化拋

S24．．．酸洗

S3．．．陽極處理

S4．．．陰極著色處理

S5．．．表面擴孔處理

S6．．．乾燥

S7．．．封孔

S8．．．除灰

圖1為本發明之一較佳實施例的流程圖。

圖2為本發明之前處理步驟之次步驟的流程圖。

圖3為本發明之另一較佳實施例的流程圖。

圖4為本發明之一較佳實施例的流程圖。

S1．．．提供一金屬材料

S2．．．前處理

S3．．．陽極處理

S4．．．陰極著色處理

Claims (4)

1. 一種金屬材料表面白色著色之方法，其係包括下列步驟：提供一經陽極處理的金屬材料，先經一表面擴孔處理步驟，該表面擴孔處理步驟係將該陽極處理的金屬材料浸泡於濃度為0.5%至85%的酸液中，使該金屬材料之孔洞變大，再進行陰極著色處理，所述陰極著色處理係將該金屬材料置於一電解液中藉以使該金屬材料之表面形成一具金屬質感的白色色彩層，其中該陰極著色處理步驟之電解液係為每一公升含有1g至10g硫酸鈦之20%至25%的硫酸水溶液；其中該電解液係為硫酸鈦溶液；該陰極著色處理步驟之後得到經陰極著色的金屬材料，並且還依序包含有一封孔步驟、一除灰步驟及一乾燥步驟；其中該封孔步驟是將該經陰極著色後的金屬材料置於濃度為7克/升的醋酸鎳型式封孔劑中，並使該經陰極著色的金屬材料於溫度為70℃至95℃之間的環境下進行封孔處理；該乾燥步驟係將該經陰極著色的金屬材料進行脫水及風乾，使該經陰極著色的金屬材料表面乾燥。
2. 如請求項1所述之金屬材料表面白色著色之方法，其中該陰極著色處理步驟之溫度環境條件係介於5℃至50℃之間。
3. 如請求項1所述之金屬材料表面白色著色之方法，其中該陰極著色處理步驟係以0.5至20A/dm²的電流密度對該金屬材料進行陰極著色處理。
4. 如請求項1所述之金屬材料表面白色著色之方法，其 於進行陰極著色處理前，更包括對一金屬材料進行前處理；並且對該經前處理的金屬材料進行陽極處理，以取得該經陽極處理的金屬材料。