專利名稱：物理氣相沉積(pvd)及冷陽極氧化金屬著色的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及著色的金屬制品和關(guān)于和/或用于提供著色的金屬制品的方法。
背景技術(shù)：
本部分提供關(guān)于本發(fā)明的背景信息，這些背景信息并非一定是現(xiàn)有技術(shù)。便攜式終端(例如手機(jī)等)是流行的通訊方式。對于消費(fèi)者而言，在選擇和購買 便攜式終端時，便攜式終端的如顏色等美感外觀通常是一個重要因素。另一重要因素經(jīng)常 是便攜式終端的耐用性。

發(fā)明內(nèi)容
本部分提供本發(fā)明的主要內(nèi)容，這些內(nèi)容不是對本發(fā)明的全部范圍或所有特征的 綜合描述。本發(fā)明的示例性實施方式包括著色的金屬制品，所述著色的金屬制品可包括經(jīng)冷 陽極氧化的鈮被覆金屬基板。此處還公開了關(guān)于和/或用于提供著色的金屬制品的方法的 示例性實施方式，所述金屬制品可包括經(jīng)冷陽極氧化的鈮被覆金屬基板。在一個示例性實施方式中，制品主要包括硬度大于或等于約350HV(維氏金剛石 棱錐硬度數(shù))的經(jīng)陽極氧化的鈮被覆金屬基板。方法的一個示例性實施方式主要包括利用下述電流和溫度陽極氧化鈮被覆金屬 基板，使其硬度大于或等于約350HV (維氏金剛石棱錐硬度數(shù))，所述電流和溫度分別處于 有助于提高鈮被覆金屬基板的硬度的電流范圍和溫度范圍內(nèi)。方法的另一示例性實施方式主要包括，在約0攝氏度 約5攝氏度的溫度范圍內(nèi) 的溫度下，使用在不超過約1. 5安培的電流范圍內(nèi)的電流來陽極氧化鈮被覆金屬基板。通過此處所提供的描述，其它適用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。本發(fā)明內(nèi)容中的描述和 具體實例僅出于說明的目的，并不意在限制本發(fā)明的范圍。


此處所描述的附圖僅出于說明所選定的實施方式的目的，而非為了說明所有可能 的實施，這些附圖并不意在限制本發(fā)明的范圍。圖1說明的是包括或包含經(jīng)冷陽極氧化的鈮被覆不銹鋼基板的制品的示例性實 施方式；圖2是說明關(guān)于和/或用于提供著色的金屬制品的方法的示例性實施方式的工藝 流程圖，所述著色的金屬制品包括經(jīng)冷陽極氧化的鈮被覆金屬基板；圖3是表示可用于控制冷陽極氧化鈮被覆金屬基板時的電流的示例性電路的電 路圖；并且圖4是關(guān)于和/或用于提供著色的金屬制品的方法的另一示例性實施方式的工藝 流程圖，所述著色的金屬制品包括經(jīng)冷陽極氧化的鈮被覆金屬基板。
具體實施例方式下面將參照附圖更加全面地描述示例性實施方式。本發(fā)明的示例性實施方式包括著色的金屬制品，所述著色的金屬制品可包括經(jīng)冷 陽極氧化的鈮被覆金屬基板。此處還公開了關(guān)于和/或用于提供著色的金屬制品的方法的 示例性實施方式，所述金屬制品可包括經(jīng)冷陽極氧化的鈮被覆金屬基板。在一個示例性實施方式中，制品包括硬度大于或等于約350HV(維氏金剛石棱錐 硬度數(shù))的經(jīng)陽極氧化的鈮被覆金屬基板。所述經(jīng)陽極氧化的鈮被覆金屬基板可包括硬度 小于350HV的金屬基板(例如，不銹鋼基板、鈦基板、由其它金屬或合金制成的基板等)和 一個或多個鈮涂層。僅作為實例，所述金屬基板可由起始硬度為200HV的鈦或不銹鋼制成。 在一些實例中，金屬基板可包括具有一個或多個層或涂層(例如，鈦層或涂層、一個或多個 由其它金屬、合金等形成的涂層或?qū)?的基板(例如，由金屬、合金、塑料等形成的基板)。 在一個特定的示例性實施方式中，金屬基板包括具有厚度大于1微米的鈦層的不銹鋼，這 使得鈦由此形成不銹鋼與鈮之間的插入層。為提高硬度，可以對鈮被覆金屬基板進(jìn)行冷陽極氧化(例如，在0攝氏度 約5攝 氏度的溫度范圍內(nèi)的溫度等)，直至其硬度至少為350HV以上。提高硬度可以改善耐刮擦 性、耐用性和耐磨性等。僅作為實例，經(jīng)陽極氧化的鈮被覆金屬基板在一些實施方式中可 具有等于約350HV的硬度，或者在另一些實施方式中可具有約400HV 約800HV的硬度， 或者在另一些實施方式中具有等于約400HV的硬度，或者在另一些實施方式中具有等于約 800HV的硬度。在一些實施方式中，可根據(jù)終端用戶或消費(fèi)者的需要而調(diào)整硬度，例如可通 過改變一個或多個鈮涂層的厚度和/或改變陽極氧化過程的一個或多個參數(shù)(例如，持續(xù) 時間等)來進(jìn)行。在一些實施方式中，通過物理氣相沉積(PVD)將鈮沉積在基板上?？捎糜诔练e鈮 的示例性PVD過程包括磁控濺射、電弧蒸發(fā)、蒸發(fā)和/或鐵濺射。另外，一些實施方式可包 括多于一次的鈮被覆或沉積。例如，一些示例性實施方式包括第一次和第二次鈮的物理氣 相沉積。另外，一些示例性實施方式可包括位于鈮與基板的一種或多種基材(例如，不銹 鋼、鈦基板、其它金屬、合金、非金屬、塑料、其它基材、等等)之間的一個或多個插入材料層 或涂層(例如，鈦層或涂層、碳化鉻層或涂層、氮化鉻層或涂層、碳化鈦層或涂層、氮化鈦層 或涂層、一個或多個由其它金屬、合金等制成的涂層或?qū)?。在一個特定的示例性實施方式 中，金屬基板包括具有厚度大于1微米的鈦層或涂層的不銹鋼。在該示例性實施方式中，鈮 被沉積在鈦上。在各種示例性實施方式中，金屬基板包括被覆有鈮的上側(cè)和下側(cè)或者平坦表面。 金屬基板的上側(cè)和下側(cè)均可包括至少一個厚度為約0. 1微米 約3微米(例如，0. 1微米 厚、1微米厚、2微米厚、3微米厚等)的鈮涂層。替代性的實施方式可包括上側(cè)和下側(cè)中僅 有一側(cè)具有厚度為約0. 1微米 約3微米的鈮涂層的金屬基板。其它實施方式可包括金屬 基板的邊緣被覆有鈮。另外一些實施方式可包括一個或多個厚度未落入0. 1微米 3微米 的范圍內(nèi)(例如厚度大于3微米)的鈮涂層。如上所述，可以對鈮被覆金屬基板進(jìn)行冷陽極氧化以提高硬度。除了提高硬度之 外，冷陽極氧化還可實現(xiàn)選擇性著色或顏色選擇。在陽極氧化過程中，陽極氧化電壓決定氧化層的厚度。氧化層的厚度又決定產(chǎn)生什么顏色。形成的顏色取決于氧化層的厚度，且產(chǎn) 生于氧化表面反射的光線與穿過氧化表面并由下面的金屬表面反射的光線的干涉。因此， 可以通過控制陽極氧化電壓來選擇顏色。在一些示例性實施方式中，陽極氧化電壓可以例 如至少部分地根據(jù)選擇的顏色而落在約20伏 約120伏的范圍內(nèi)。利用此處所公開的示例性過程和方法，本發(fā)明的示例性實施方式能夠在整個二維 和三維表面上實現(xiàn)豐富、均勻和/或穩(wěn)定的著色?？梢赃x擇、調(diào)整和/或設(shè)計著色，以滿足 某些終端用戶或消費(fèi)者的需求。此選擇性著色可實現(xiàn)通過色彩設(shè)計進(jìn)行定制、個性化和局 部標(biāo)識、改進(jìn)美感外觀和/或增加包含選擇性著色的金屬制品(例如，外殼和電池蓋等)的 產(chǎn)品對消費(fèi)者的吸引力，或者增加電子設(shè)備(例如，膝上型計算機(jī)、電腦游戲機(jī)等)或便攜 式終端(例如，手機(jī)等)的其它外部特征對消費(fèi)者的吸引力。另外，各種示例性實施方式中的著色也可以是可再現(xiàn)的，例如規(guī)格為小于百分之 一。陽極氧化過程可產(chǎn)生大范圍的不同的顏色，包括白色、黑色、灰色、金色、銀色、香檳色、 棕色、玫瑰紅色、紅色、橙色、黃色、綠色、青色、藍(lán)色、靛藍(lán)色和紫色。一些示例性實施方式包括在經(jīng)陽極氧化的鈮被覆金屬基板的至少一部分(例如， 在頂部上等等)上有至少一個樹脂涂層(例如，聚氨酯樹脂、紫外線固化樹脂、其它適宜的 聚合物、等等)。樹脂涂層可對制品提供防指紋保護(hù)。此外，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，樹脂涂層還會 提供一個出乎意料的結(jié)果，即，提高耐用性。提高的耐用性又可以提高制品(例如，電池蓋、 電子設(shè)備外殼、手持裝置或便攜式終端外部元件等)或包含該制品的產(chǎn)品(例如，手機(jī)或其 它便攜式終端等)的使用期或壽命，并改善其耐磨性。樹脂涂層還可以改善強(qiáng)度和硬度。此處還公開了例如關(guān)于和/或用于提供著色的金屬制品的方法等方法的示例性 實施方式。在示例性實施方式中，方法包括利用下述電流和溫度，陽極氧化鈮被覆金屬基板 (例如，硬度為約270HV的鈦被覆不銹鋼基板等)，使其硬度大于或等于約350HV (維氏金剛 石棱錐硬度數(shù))，所述電流和溫度分別處于有助于提高鈮被覆金屬基板的硬度的電流范圍 (例如，不超過約1.5安培的電流范圍等)和溫度范圍(例如，約0攝氏度 約5攝氏度等) 內(nèi)。在另一示例性實施方式中，方法包括，在約0攝氏度 約5攝氏度的溫度范圍內(nèi)的溫度 下，使用在不超過約1. 5安培的電流范圍內(nèi)的電流來陽極氧化鈮被覆金屬基板。作為實例，陽極氧化溫度可以為0攝氏度、5攝氏度或者為二者之間的某些溫度 (例如，2攝氏度、2. 5攝氏度、3攝氏度、4攝氏度、等等)。另外，在整個陽極氧化過程中，陽 極氧化不必在恒溫下發(fā)生。相反，在一些實施方式中，陽極氧化過程中的陽極氧化溫度可以 波動，例如0°C 5°C。在其它實施方式中，在整個或部分的陽極氧化過程中，陽極氧化溫度 可以超過5攝氏度和/或低于0度。如此處所公開的，陽極氧化溫度優(yōu)選足夠低或保持足 夠低，以使作為陽極氧化的結(jié)果，鈮被覆金屬基板的硬度得到提高。相比之下，在室溫(20 攝氏度 25攝氏度)下的陽極氧化通常不會使材料的起始硬度得到任何提高。在各種示 例性實施方式中，可以利用冷陽極氧化將鈮被覆金屬基板(例如，陽極氧化之前起始硬度 為約270HV并具有10微米以上厚度的鈦層/涂層的鈦被覆不銹鋼基板等等)的硬度提高 至!350HV以上的硬度(例如，350HV、400HV、800HV、400HV 800HV范圍內(nèi)的硬度值、等等)。溫度范圍和電流范圍可實現(xiàn)較慢的沉積、較高的涂層密度、避免電流完全穿透金 屬基板上的鈮涂層和/或更均勻的著色。例如，利用較低的陽極氧化溫度(例如，在0攝氏 度 5攝氏度的范圍內(nèi)等)有助于防止陽極氧化溶液的溫度變得過高和防止電流穿透鈮涂層。這還可以提高涂層密度。為保持電流不超過1. 5安培，在至少陽極氧化的早期階段，可以控制或抑制電流。 在陽極氧化的早期階段中，如果未得到控制或抑制，起始電流傾向于較高。在示例性實施方 式中，可以控制或抑制電流，使得在陽極氧化開始時或早期階段中，電流可為約1安培 約 1. 5安培。接近陽極氧化結(jié)束時，電流可能為約0. 01安培 約0. 10安培，因為在已產(chǎn)生著 色層之后(如此處所公開的)，表面將實質(zhì)上作為較大的電阻工作或運(yùn)行。在各種示例性實施方式中，通過使用串聯(lián)的10歐姆 500歐姆的電阻(例如，具 有隨時間而變的電阻的電阻器或具有恒定電阻的電阻器)控制或抑制電流。工作中，串聯(lián) 的10歐姆 500歐姆的電阻可以降低回路電流，將陽極氧化過程中的電流保持為1. 5安培 以下。這一點又有助于防止電流穿透鈮涂層。另外，較低的電流可以減緩沉積速率和降低 陽極氧化速度，這會使陽極氧化過程更易于控制和/或可實現(xiàn)將顏色制作得更加均勻。陽極氧化溶液可包含磷酸(H3PO4)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、水(H2O)和三乙醇胺 (TEA)。在一個示例性實施方式中，陽極氧化溶液包含1份磷酸(H3PO4)、2份硝酸(HNO3)、4 份硫酸(H2SO4)、9份水(H2O)和1份三乙醇胺(TEA)。在其它實施方式中也可以使用替代性 陽極氧化溶液。如上所述，陽極氧化可實現(xiàn)選擇性著色或顏色選擇。原因在于，陽極氧化處理可產(chǎn) 生大范圍的不同的顏色，包括白色、黑色、灰色、金色、銀色、香檳色、棕色、玫瑰紅色、紅色、 橙色、黃色、綠色、青色、藍(lán)色、靛藍(lán)色和紫色。因此，方法的各種示例性實施方式包括控制陽 極氧化電壓，以有選擇地確定氧化物厚度，由此從可通過所述陽極氧化獲得的下述多種顏 色中選擇顏色，所述多種顏色包括白色、黑色、灰色、金色、銀色、香檳色、棕色、玫瑰紅色、紅 色、橙色、黃色、綠色、青色、藍(lán)色、靛藍(lán)色和紫色，以使經(jīng)陽極氧化的鈮被覆金屬基板包含選 擇的顏色。在一些示例性實施方式中，陽極氧化電壓可例如至少部分地根據(jù)顏色選擇而落 在約20伏 約120伏的范圍內(nèi)。在一些實施方式中，方法包括，陽極氧化以使氧化物厚度在約0. 3微米 約2微米 的范圍內(nèi)。在一些實施方式中，方法包括，陽極氧化約0. 50分鐘 約1分鐘(例如，30秒、 40秒、60秒、等等)。替代實施方式可包括更長或更短的陽極氧化持續(xù)時間和/或不同的陽 極氧化的氧化物厚度。在陽極氧化之前，此處所公開的示例性方法可包括將鈮沉積或被覆在至少部分的 金屬基板上(例如，不銹鋼、鈦、具有鈦涂層或?qū)拥牟讳P鋼、具有一個或多個碳化鉻、氮化 鉻、碳化鈦和/或氮化鈦的涂層或?qū)拥牟讳P鋼等等)。這可能需要例如通過執(zhí)行一次或多次 物理氣相沉積過程(例如，磁控濺射、電弧蒸發(fā)、蒸發(fā)和/或鐵濺射)將鈮完全被覆或沉積 在金屬基板的所有面上。另外，一些示例性實施方式可包括，在將鈮被覆或沉積在金屬基板 上之前，對至少部分的金屬基板進(jìn)行沖壓、表面處理和/或電拋光中的一種或多種。一些示例性實施方式包括在至少金屬基板(例如，鈦被覆不銹鋼基板、其上具有 鈦層的不銹鋼基板等)的上下兩個平坦表面或側(cè)面(例如，整個產(chǎn)品表面等)上進(jìn)行第一 次鈮的物理氣相沉積(PVD)(例如，磁控濺射、電弧蒸發(fā)、蒸發(fā)、鐵濺射等等)。在第一次PVD 鈮被覆過程中，一些顆?？赡軙侣浠虻袈湓诨宓谋砻嫔稀ｊ枠O氧化過程中，掉落的一個 或多個顆粒的位置將暴露。為避免此情況，一些示例性實施方式包括在陽極氧化過程之前 的鈮再被覆(例如，PVD等)。此外，一些示例性實施方式還包括在鈮再被覆之前的超聲洗滌，在此，所述超聲洗滌有助于為鈮再被覆過程暴露和準(zhǔn)備不穩(wěn)定的被覆位置。超聲洗滌之 后，可以再次被覆或沉積(例如，PVD等)鈮，以幫助確保金屬基板的上側(cè)和下側(cè)完全為鈮所 被覆，以及第一次被覆或沉積過程中暴露的位置已為鈮再被覆。在完成被覆或沉積過程之 后，鈮涂層厚度可落在約0. 1微米 約3微米的范圍內(nèi)。例如，鈮涂層厚度可為0. 1微米、 1微米、2微米、3微米?；蛘?，例如鈮涂層厚度可小于約0.1微米或大于約3微米。替代實 施方式可包括僅有一次PVD過程，該P(yáng)VD過程提供了足夠好的鈮沉積，因而可以省略超聲洗 滌和鈮再被覆過程。一些示例性實施方式也可以包括在陽極氧化之前或陽極氧化之后涂布、沉積或被 覆樹脂(例如，聚氨酯樹脂、紫外線固化樹脂、其它適宜的聚合物、等等)。如上所述，樹脂 涂層可對制品提供防指紋保護(hù)，但本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，樹脂涂層還提供了一個出乎意料的結(jié)果， 即，提高耐用性。提高的耐用性又可以提高制品(例如，電池蓋、電子設(shè)備外殼、手持裝置或 便攜式終端外部元件等)或包含該制品的產(chǎn)品(例如，手機(jī)或其它便攜式終端等)的使用 期或壽命，并改善其耐磨性。樹脂涂層還可以改善強(qiáng)度和硬度?，F(xiàn)在參照圖1說明體現(xiàn)本發(fā)明的一個或多個方面的制品100的示例性實施方式， 所述制品100包括經(jīng)冷陽極氧化的鈮被覆不銹鋼基板。如圖所示，制品100包括被覆或沉 積在金屬基板112上的第一層或上層104和第二層或下層108。金屬基板112可包括不銹 鋼、鈦或其它適宜的材料。在此實例中，上層104可包括形成厚度為0. 6微米+/-0. 1微米 的著色頂層的鈮。下層108可包括形成厚度為2微米+/-0. 3微米的硬化層的碳化鉻、氮化 鉻、碳化鈦、氮化鈦和/或鈦。另外，此部分所明確的具體尺寸、數(shù)值和材料(如本文所述的 所有尺寸、數(shù)值和材料)僅出于說明的目的而不具限制性，因為可對本文所公開的實施方 式進(jìn)行不同的構(gòu)造以使其具有不同的尺寸、形狀和材料(例如，其它基板材料、其它被覆或 沉積、等等)。例如，其它實施方式可包括僅具有著色層而非這兩層的基板。其它實例可包 括形成著色頂層和/或硬化層的鈮。圖2是說明方法200的示例性實施方式的各種過程、操作或步驟(由框204 框 2 表示)的工藝流程圖。如圖所示，方法200包括框204處的沖壓和/或表面處理基板 (例如，鈦被覆的不銹鋼基板等)。例如，根據(jù)特定的最終用途(例如，電池蓋、電子設(shè)備外 殼、手持裝置或便攜式終端外部元件、等等)，在金屬基板上沖壓出一個或多個開口、窗口、 孔或其它表面特征。基板可進(jìn)行拋光或去毛刺過程等表面處理，以除去毛刺或銳邊，不然它 們可能會產(chǎn)生尖端放電。在框208處，出于使基板的一個或多個銳邊或切割邊平滑的目的，可以對基板進(jìn) 行電拋光。電拋光通過使銳邊平滑而有助于避免電流釋放，否則在陽極氧化過程中銳邊處 則可能發(fā)生這種電流釋放。在框212處，通過物理氣相沉積(例如，磁控濺射、電弧蒸發(fā)、蒸發(fā)、鐵濺射、等等) 可在基板的上側(cè)和/或下側(cè)或者平坦表面上被覆或沉積鈮?？?16包括超聲洗滌，以有助于為框220處的鈮再被覆過程暴露和準(zhǔn)備不穩(wěn)定的 被覆位置。在框212處的第一次PVD鈮被覆過程中，一些顆?？赡軙侣浠虻袈湓诨宓?表面上。在框2M處的陽極氧化過程中，掉落的顆粒的位置將暴露。為避免此情況，方法 200包括框216處的超聲洗滌及其后的框220處的第二次鈮被覆或沉積過程。這有助于確 ?；宓纳蟼?cè)和下側(cè)完全為鈮所被覆，以及第一次被覆或沉積過程中所暴露的位置得到再被覆?？?20處的第二次被覆或沉積過程完成后，鈮涂層的厚度可為約0. 10微米 3微米寸。框2 包括在約0攝氏度 約5攝氏度的溫度范圍內(nèi)的溫度下，利用例如不超過 約1. 5安培的電流，來冷陽極氧化鈮被覆金屬基板，使其硬度大于或等于約350HV(維氏金 剛石棱錐硬度數(shù))。采用0攝氏度 5攝氏度的陽極氧化溫度，有助于防止陽極氧化溶液的 溫度變得過高和防止電流穿透鈮涂層。還可以提高涂層密度。可以控制或抑制電流，使得 在陽極氧化開始時或早期階段中，電流可為約1安培 約1. 5安培。接近陽極氧化結(jié)束時， 電流可能為約0. 01安培 約0. 10安培，因為在已產(chǎn)生著色層之后(如此處所公開的)，表 面將實質(zhì)上作為較大的電阻工作或運(yùn)行。陽極氧化溶液可包含磷酸(H3PO4)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、水(H2O)和三乙醇胺 (TEA)。在一個示例性實施方式中，陽極氧化溶液包含1份磷酸(H3PO4)、2份硝酸(HNO3)、4 份硫酸(H2SO4)、9份水(H2O)和1份三乙醇胺(TEA)。在其它實施方式中也可以使用替代性 陽極氧化溶液。如上所述，陽極氧化可實現(xiàn)選擇性著色或顏色選擇。因此，框2 還可包括控制陽 極氧化電壓，以有選擇地確定氧化物厚度，由此從可通過所述陽極氧化獲得的下述多種顏 色中選擇顏色，所述多種顏色包括白色、黑色、灰色、金色、銀色、香檳色、棕色、玫瑰紅色、紅 色、橙色、黃色、綠色、青色、藍(lán)色、靛藍(lán)色和紫色。在一些示例性實施方式中，陽極氧化電壓 可例如至少部分地根據(jù)選擇的顏色而落在約20伏 約120伏的范圍內(nèi)。在框2 處，可涂布諸如聚氨酯樹脂、紫外線固化樹脂、其它適宜的聚合物等樹脂 涂層。樹脂涂層可對制品提供防指紋保護(hù)。此外，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，樹脂涂層還會提供一個 出乎意料的結(jié)果，即，提高耐用性。提高的耐用性又可以提高制品(例如，電池蓋、電子設(shè)備 外殼、手持裝置或便攜式終端外部元件等)或包含該制品的產(chǎn)品(例如，手機(jī)或其它便攜式 終端等)的使用期或壽命，并改善其耐磨性。樹脂涂層還可以改善強(qiáng)度和硬度。圖3是表示可用于控制陽極氧化時的電流的示例性電路300的電路圖，所述陽極 氧化例如是在方法200的框2 處的冷陽極氧化(圖幻或在方法400的框416處的冷陽 極氧化(圖4)等。如圖所示，電路300包括直流(DC)電源304和串聯(lián)的10歐姆 500歐 姆的電阻308，電阻308可以是具有隨時間而變的電阻的電阻器或者具有恒定電阻的電阻 器)。圖3中還顯示了電極312和316，以及陽極氧化槽或容器320。工作中，串聯(lián)的10歐 姆 500歐姆的電阻308可以降低回路電流，從而將陽極氧化過程中的電流保持為1. 5安 培以下。這一點又有助于防止更高的電流穿透鈮涂層。另外，較低的電流可以減緩沉積速 率和降低陽極氧化速度，這會使陽極氧化過程更易于控制和/或可實現(xiàn)將顏色制作得更加 均勻。在示例性實施方式中，可以控制或抑制電流，使得在陽極氧化開始時或早期階段中， 電流可為約1安培 約1. 5安培。接近陽極氧化結(jié)束時，電流可能為約0. 01安培 約0. 10 安培，因為在已產(chǎn)生著色層之后(如此處所公開的)，表面將實質(zhì)上作為較大的電阻工作或 運(yùn)行。圖4是說明方法400的示例性實施方式的各種過程、操作或步驟(由框404 框 420表示)的工藝流程圖。如圖所示，方法400僅包括框412處的一次鈮物理氣相沉積，并 且不包括超聲洗滌。這不同于上述已說明的方法200，方法200中包括框216處的超聲洗滌 及框220處的第二次鈮被覆或沉積過程。利用方法400，框412處的鈮被覆或沉積過程提供了較好的鈮沉積(無掉落的顆粒)，因而不必進(jìn)行超聲洗滌和第二次鈮被覆或沉積過程。方 法400的框404、408、416和420處的其它過程、操作或步驟可與對應(yīng)的框204、208、2M和 2 相同或相似。示例性實施方式的提供使得本發(fā)明更為詳盡，并可將其范圍充分傳達(dá)給本領(lǐng)域技 術(shù)人員。為使本發(fā)明的實施方式得到全面了解，本說明書描述了大量具體細(xì)節(jié)，例如具體成 分、設(shè)備和方法的實例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，不必采用具體細(xì)節(jié)，示例 性實施方式可以以不同形式體現(xiàn)，并且不應(yīng)將其理解為是對本發(fā)明范圍的限制。在一些示 例性實施方式中，對于公知的方法、公知的設(shè)備結(jié)構(gòu)和公知的技術(shù)沒有詳細(xì)描述。此處所使用的術(shù)語僅出于描述特定示例性實施方式的目的，并非旨在作出限制。 此處所用的單數(shù)形式也意在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地表明了并非如此。術(shù)語“包 含”、“包括”和“具有”是開放性的，因此是指存在所述的特征、整體、步驟、操作、要素和/或 成分，但也不排除一種或多種其它特征、整體、步驟、操作、要素、成分和/或它們的集合的 存在或加入。此處所述的方法步驟、過程和操作不應(yīng)被理解為必須按照所討論或說明的順 序來執(zhí)行，除非特別指定了它們的執(zhí)行順序。還應(yīng)知道，可以采用另外的或替代的步驟。當(dāng)要素或?qū)颖幻枋鰹樵谄渌鼗驅(qū)印吧稀?、“接合到”、“連接到”或“偶聯(lián)到”其它 要素或?qū)訒r，它可以直接地在其它要素或?qū)由?、接合到、連接到或偶聯(lián)到其它要素或?qū)?，?可以在二者之間存在插入要素或?qū)?。相反，?dāng)要素被描述為“直接在”其它要素或?qū)印吧稀薄?“直接接合到”、“直接連接到”或“直接偶聯(lián)到”其它要素或?qū)訒r，則不存在插入要素或?qū)印?應(yīng)以相似方式理解用于描述要素之間的關(guān)系的其它詞語(例如，“位于...之間”與“直接 位于...之間”、“相鄰”與“直接相鄰”、等等)。如此處所用，詞語“和/或”包括相關(guān)列出 項目的一種或多種的任何以及全部組合。雖然詞語“第一”、“第二” “第三”等可用于此處描述各種要素、成分、區(qū)域、層和/ 或部分，但是這些要素、成分、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些詞語的限制。這些詞語可能僅 用于將一種要素、成分、區(qū)域、層或部分與另一區(qū)域、層或部分區(qū)分開來。此處所用的諸如 “第一”、“第二”和其它數(shù)字詞語等詞語并不暗含順序或次序，除非上下文清楚指出。因此， 下面所討論的第一要素、成分、區(qū)域、層或部分可以稱作第二要素、成分、區(qū)域、層或部分，而 不脫離示例性實施方式的教導(dǎo)。為便于描述，此處可使用空間相關(guān)的詞語，例如“內(nèi)”、“外”、“之下”、“下”、“下部”、
“上方”、“上部”等，其用于描述附圖中所示的一種要素或特征相對于其他的一種或多種要 素或特征的關(guān)系。除了圖中所示的方向之外，空間相關(guān)的詞語還旨在涵蓋使用或工作中的 設(shè)備的不同方向。例如，如果圖中的設(shè)備被翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其它要素或特征“下”或“之 下”的要素將被定向為在其它要素或特征的“上方”。因此，示例性的詞語“下”可以涵蓋上 和下兩個方向。設(shè)備可以被另外定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其它方向上)，此處所用的空間相關(guān) 的描述詞應(yīng)據(jù)此進(jìn)行理解。此處所公開的給定參數(shù)的特定值和值的特定范圍，并不將可用在此處所公開的一 個或多個實例中的其它值和值的范圍排除在外。此外，可以設(shè)想，此處所述的具體參數(shù)的任 何兩個特定值都可定義適用于給定的參數(shù)的值的范圍的端點(即，公開給定的參數(shù)的第一 個值和第二個值可以解釋為公開了第一個值與第二個值之間的任意值也都可用于該給定 的參數(shù))。類似地，可以設(shè)想，參數(shù)的值的兩個以上范圍的公開(無論這些范圍是否嵌套、重疊或不同)包括利用公開的范圍的端點所能主張的值的范圍的所有可能組合。
實施方式的上述描述出于說明和描述的目的而提供。這些描述并不意在窮舉或限 制本發(fā)明。特定實施方式的各要素或特征通常不限于該特定實施方式，適用時可以互換，并 可用在選定的實施方式中，即使沒有具體顯示或描述。同一實施方式也可以以許多方式變 化。不應(yīng)認(rèn)為這些變化脫離了本發(fā)明，所有這些修改都包含于本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，所述方法包括以下述電流和溫度陽極氧化鈮被覆金屬基板，使其硬度 大于或等于約350HV(維氏金剛石棱錐硬度數(shù))，所述電流和溫度分別處于有助于提高所述 鈮被覆金屬基板的硬度的電流范圍和溫度范圍內(nèi)。
2.一種方法，所述方法包括在約0攝氏度 約5攝氏度的溫度范圍內(nèi)的溫度下，使用 在不超過約1. 5安培的電流范圍內(nèi)的電流來陽極氧化鈮被覆金屬基板。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述陽極氧化包括陽極氧化所述鈮被覆金屬基板， 使其硬度大于或等于約350HV (維氏金剛石棱錐硬度數(shù))。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述溫度范圍為約0攝氏度 約5攝氏度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電流范圍不超過約1.5安培。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，預(yù)先確定所述溫度范圍和/或所述電流范圍中 的至少一個，以實現(xiàn)較慢的沉積、較高的涂層密度、避免電流穿透鈮涂層和/或更均勻的著 色。
7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述陽極氧化包括使用包含磷酸(H3PO4)、硝酸 (HNO3)、硫酸(H2SO4)、7jC (H2O)和三乙醇胺(TEA)的陽極氧化溶液。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述陽極氧化溶液包含1份磷酸(H3PO4)、2份硝酸 (HNO3)、4份硫酸(H2SO4)、9份水(H2O)和1份三乙醇胺(TEA)。
9.如權(quán)利要求1或2所述的方法，所述方法還包括使用鈮被覆至少一部分金屬基板，由 此提供所述鈮被覆金屬基板。
10.如權(quán)利要求1或2所述的方法，所述方法還包括使用鈮完全被覆至少金屬基板的上 側(cè)和下側(cè)，由此提供所述鈮被覆金屬基板。
11.如權(quán)利要求1或2所述的方法，所述方法還包括在至少一部分金屬基板上沉積鈮， 由此提供所述鈮被覆金屬基板。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述沉積鈮包括至少一次鈮的物理氣相沉積。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述沉積鈮包括在至少所述金屬基板的上側(cè)和 下側(cè)上沉積鈮。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述沉積鈮包括磁控濺射、電弧蒸發(fā)、蒸發(fā)和/或 鐵濺射。
15.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述方法包括鈮的第一次物理氣相沉積；在所述鈮的第一次物理氣相沉積之后的超聲洗滌；在所述超聲洗滌之后的鈮的第二次物理氣相沉積。
16.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述鈮被覆金屬基板包括厚度在約0.1微 米 約3微米范圍內(nèi)的鈮涂層。
17.如權(quán)利要求1或2所述的方法，所述方法還包括在陽極氧化之前使用樹脂被覆至少一部分所述鈮被覆金屬基板；和/或在陽極氧化之后使用樹脂被覆至少一部分經(jīng)陽極氧化的所述鈮被覆金屬基板。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述樹脂涂層提高了所述鈮被覆金屬基板的耐 用性。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述樹脂包括聚氨酯樹脂和/或紫外線固化樹脂。
20.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述陽極氧化包括使用串聯(lián)的10歐姆 500 歐姆的電阻控制電流。
21.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述陽極氧化包括使用具有隨時間而變的電 阻的電阻器或具有恒定電阻的電阻器控制電流。
22.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述陽極氧化包括在至少所述陽極氧化的早 期階段中抑制起始電流。
23.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述鈮被覆金屬基板包括含有以下成分的金 屬基板不銹鋼；和/或鈦；和/或不銹鋼和厚度為約0.10微米以上的鈦層；和/或硬度小于350HV的金屬；和/或硬度小于350HV的金屬合金。
24.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述陽極氧化能實現(xiàn)經(jīng)陽極氧化的所述鈮被 覆金屬基板的選擇性著色。
25.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述陽極氧化包括從能夠通過所述陽極氧 化獲得的多種顏色中選擇顏色，所述多種顏色包括白色、黑色、灰色、金色、銀色、香檳色、棕 色、玫瑰紅色、紅色、橙色、黃色、綠色、青色、藍(lán)色、靛藍(lán)色和紫色，以使經(jīng)陽極氧化的所述鈮 被覆金屬基板包含所述選擇的顏色。
26.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述陽極氧化包括控制所述陽極氧化電壓，以 有選擇地確定氧化物厚度和顏色。
27.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述方法包括陽極氧化所述鈮被覆金屬基板， 使其硬度處于約400HV 約800HV的范圍內(nèi)。
28.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述方法包括陽極氧化以使氧化物厚度處于約0. 30微米 約2微米的范圍內(nèi)；和/或陽極氧化約0. 5分鐘 約1分鐘。
29.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述金屬基板包括不銹鋼和厚度為0.10微米 以上的鈦層，以使所述金屬基板在陽極氧化之前的硬度為約270HV。
30.如權(quán)利要求1或2所述的方法，所述方法還包括在將鈮被覆或沉積在所述金屬基 板上之前，對至少一部分所述金屬基板進(jìn)行沖壓、表面處理和/或電拋光中的一種或多種。
31.一種制品，所述制品包含硬度大于或等于約350HV(維氏金剛石棱錐硬度數(shù))的經(jīng) 陽極氧化的鈮被覆金屬基板，所述經(jīng)陽極氧化的鈮被覆金屬基板包含硬度小于350HV的金 屬基板和一個或多個厚度為約0. 1微米 3微米的鈮涂層。
32.如權(quán)利要求31所述的制品，其中，所述金屬基板包括一個或多個完全被覆有鈮的 側(cè)面。
33.如權(quán)利要求31所述的制品，其中，所述金屬基板包括一個或多個側(cè)面，各側(cè)面包括 至少一個厚度為約0. 1微米 3微米的鈮涂層。
34.如權(quán)利要求31所述的制品，其中，所述鈮涂層包括至少一次鈮的物理氣相沉積。
35.如權(quán)利要求31所述的制品，其中，所述鈮涂層包括鈮的第一次和第二次物理氣相 沉積。
36.如權(quán)利要求31所述的制品，所述制品還包括在至少一部分所述經(jīng)陽極氧化的鈮被 覆金屬基板上的一個或多個樹脂涂層。
37.如權(quán)利要求36所述的制品，其中，所述一個或多個樹脂涂層被構(gòu)造為使得所述制 品的耐用性得到提高。
38.如權(quán)利要求37所述的制品，其中，所述一個或多個樹脂涂層包括聚氨酯樹脂和/或 紫外線固化樹脂。
39.如權(quán)利要求31所述的制品，其中，所述金屬基板包括不銹鋼和/或鈦。
40.如權(quán)利要求31所述的制品，其中，所述金屬基板包括一種或多種金屬和/或一種或多種金屬合金。
41.如權(quán)利要求31所述的制品，其中，所述金屬基板包括不銹鋼和鈦層，使得所述鈦層 設(shè)置在所述鈮和不銹鋼之間。
42.如權(quán)利要求31所述的制品，其中，所述制品包括為白色、黑色、灰色、金色、銀色、香 檳色、棕色、玫瑰紅色、紅色、橙色、黃色、綠色、青色、藍(lán)色、靛藍(lán)色和紫色之一的顏色。
43.如權(quán)利要求31所述的制品，其中，所述經(jīng)陽極氧化的鈮被覆金屬基板具有處于約 400HV 約800HV的范圍內(nèi)的硬度。
44.如權(quán)利要求31所述的制品，其中，所述經(jīng)陽極氧化的鈮被覆金屬基板包括厚度為 約0. 3微米 約2微米的陽極氧化的氧化物。
45.一種便攜式終端，所述終端包含權(quán)利要求31 44的任一項所述的制品。
46.如權(quán)利要求45所述的便攜式終端，其中，所述經(jīng)陽極氧化的鈮被覆金屬基板包括 電池蓋和/或至少一部分外殼。
全文摘要
本發(fā)明的示例性實施方式包括著色的金屬制品，所述著色的金屬制品可包括經(jīng)冷陽極氧化的鈮被覆金屬基板。本發(fā)明還公開了關(guān)于和/或用于提供著色的金屬制品的方法的示例性實施方式，所述金屬制品可包括經(jīng)冷陽極氧化的鈮被覆金屬基板。在示例性實施方式中，制品主要包括硬度大于或等于約350HV(維氏金剛石棱錐硬度數(shù))的經(jīng)陽極氧化的鈮被覆金屬基板。方法的示例性實施方式主要包括陽極氧化鈮被覆金屬基板，使其硬度大于或等于約350HV(維氏金剛石棱錐硬度數(shù))，和/或在約0攝氏度～約5攝氏度的溫度范圍內(nèi)的溫度下，使用在不超過約1.5安培的電流范圍內(nèi)的電流來陽極氧化鈮被覆金屬基板。
文檔編號B32B15/01GK102071448SQ200910224
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者劉憲秋, 汪軍, 瑞德·尼德爾科恩, 肇睿, 鄭侃 申請人:萊爾德電子材料(深圳)有限公司