專利名稱：一種復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料及其制備方法，尤其涉及一種具有漸變色的復(fù)合材料及 其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，在金屬表面只能形成單一的顏色，不能滿足人們對于多色彩的需求。目前在 金屬表面漸變色的氧化物膜層的制備主要通過噴涂或者印刷來實現(xiàn)，對于高檔數(shù)碼外殼的 漸變色裝飾，又以噴涂最為常見。通過使用漸變色噴涂設(shè)備，得到一種或幾種顏色的漸變。 漸變過程的實現(xiàn)，可以通過控制油墨的厚薄來控制，但是這樣會使表面膜層不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中金屬表面的漸變的多色彩效果存在的表 面膜層不均勻的缺陷，從而提供一種表面膜層均勻的且具有漸變的多色彩效果的復(fù)合材料 及其制備方法。本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括至少一個表面為金屬層的基材，所 述金屬層上具有深度不均勻的紋路，在所述紋路上形成色層。本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料的制備方法，該方法包括在基材的金屬表面上形成 深度不均勻的紋路，然后在深度不均勻的紋路上形成色層。根據(jù)本發(fā)明提供的復(fù)合材料及其制備方法，由于金屬表面的紋路的深度是不均勻 的，經(jīng)過化學(xué)的或物理的處理在金屬表面的紋路上形成色層，雖然最終得到的色層表面是 均勻的，但是由于紋路的深度是不均勻的，導(dǎo)致色層所呈現(xiàn)的顏色是多色的。即色層的顏色 是隨著金屬表面的紋路的深度的不同而不同，因此可以使該復(fù)合材料表面獲得具有變化的 多色彩的效果且表面膜層均勻，從而使復(fù)合材料獲得了美觀的裝飾效果，并提高了產(chǎn)品的 價值。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括至少一個表面為金屬層的基材，所 述金屬層上具有深度不均勻的紋路，在所述紋路上形成色層。在深度不同的紋路上形成色層，由于形成條件相同，所以最終會使色層的表面均 勻，但是由于紋路的深度不同，所以會形成多色的效果。根據(jù)本發(fā)明提供的復(fù)合材料，在優(yōu)選情況下，所述金屬包括多個深度不同的紋路 區(qū)域，所述色層隨著多個深度不同的紋路區(qū)域形成圖案。所述圖案沒有特別的限制，可以 為各種圖案或圖形，例如根據(jù)需要可以為條形、三角形、四邊形、五邊以上的多邊形、動物形 狀、植物形狀、建筑物形狀和藝術(shù)圖形中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明提供的復(fù)合材料，所述色層沒有特別的限制，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員 所公知的各種可以在金屬基材上得到顏色的方法，在優(yōu)選情況下，所述色層為電鍍層、陽極氧化層、物理氣相沉積層、電泳層、油墨填充層、噴涂層及微弧氧化層中的一種。根據(jù)本發(fā)明所述的復(fù)合材料，為了使色層的顏色豐富而漂亮，在優(yōu)選情況下，所述 的金屬表面的紋理的深度為25 μ m-250 μ m。本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料的制備方法，該方法包括在基材的金屬表面上形成 深度不均勻的紋路，然后在深度不均勻的紋路上形成色層。根據(jù)本發(fā)明提供的復(fù)合材料的制備方法，在金屬表面上深度不均勻的紋路的方法 可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的各種方法，本發(fā)明優(yōu)選為對金屬表面進(jìn)行激光加工，并改 變激光加工的條件。激光加工的方法可以是激光雕刻或激光蝕刻。根據(jù)本發(fā)明所述的復(fù)合材料的制備方法，在優(yōu)選情況下，所述改變激光加工的條 件為改變激光加工的功率、頻率和速度。所述改變激光加工的條件包括使所述激光加工 的功率在5-100W的范圍內(nèi)改變，使所述頻率在20-80HZ的范圍內(nèi)改變，使所述速度在在 1000-3000毫米/秒的范圍內(nèi)改變。根據(jù)本發(fā)明提供的復(fù)合材料的制備方法，在優(yōu)選情況下，所述改變激光加工的條 件使在金屬表面上得到多個深度不同的紋路區(qū)域，所述多個深度不同的紋路區(qū)域經(jīng)過處理 后形成具有至少一個圖案的色層。所述圖案可以為各種圖案或圖形，例如根據(jù)需要可以為 條形、三角形、四邊形、五邊以上的多邊形、動物形狀、植物形狀、建筑物形狀和藝術(shù)圖形中 的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明提供的復(fù)合材料的制備方法，在優(yōu)選情況下，所述的在深度不均勻的 紋路形成色層的方法可以根據(jù)金屬材料的不同選擇性地在深度不均勻的紋路表面進(jìn)行電 鍍、陽極氧化、物理氣相沉積、電泳、油墨填充、噴涂及微弧氧化。例如，可以對鋁合金進(jìn)行陽 極氧化，對不銹鋼進(jìn)行物理氣相沉積等。對不同的金屬進(jìn)行不同的表面處理時本領(lǐng)域技術(shù) 人員所公知的技術(shù)，在此不再一一例舉。下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實施例1采用已沖壓好的厚度為0. 5mm的8800不銹鋼手機(jī)外殼，將其劃分為5個銜接的區(qū) 域。激光加工(華工激光生產(chǎn)的型號為LSF20激光機(jī))。第一個區(qū)域激光加工的參數(shù)為功 率35W，頻率為20赫茲，速度3000毫米/秒，激光加工的深度為60微米；第二個區(qū)域激光加 工的參數(shù)為功率40W，頻率為25赫茲，速度2500毫米/秒，激光加工的深度為80微米；第三 個區(qū)域激光加工參數(shù)為功率45W，頻率為30赫茲，速度為2000毫米/秒，激光加工的深度為 100微米；第四個區(qū)域激光加工的參數(shù)為功率50W，頻率為35赫茲，速度為1500毫米/秒， 激光加工的深度為120微米；第五個區(qū)域激光加工的參數(shù)為功率55W，頻率為40赫茲，速度 為1000毫米/秒，激光加工的深度為140微米。激光加工完后，用氣槍吹走表面的金屬屑， 再通過物理氣相沉積(PVD)形成色層，即可得到從淺灰到黑色的漸變效果的不銹鋼手機(jī)外殼。物理氣相沉積的方法采用磁控濺射離子鍍設(shè)備(磁控濺射離子鍍膜機(jī)，北京北 儀創(chuàng)新真空技術(shù)有限責(zé)任公司制造，型號為JP-700)，該磁控濺射離子鍍設(shè)備包括真空室、 加熱裝置、工件架、磁控靶和偏壓裝置，加熱裝置、工件架和磁控靶位于真空室中。磁控靶為 對靶結(jié)構(gòu)，包括一對鉻靶和一對不銹鋼靶。一對鉻靶的兩個靶之間的距離為18厘米，兩個 靶與一個頻率為40千赫的電源的正負(fù)極相連；不銹鋼靶的兩個靶之間的距離為18厘米，兩個靶與另一個頻率為40千赫的電源的正 負(fù)極相連。不銹鋼基材固定在工件架上，不銹鋼基 材位于對靶之間，與一對靶的兩個靶之間的距離相等。偏壓裝置為偏壓電源，偏壓電源的正 極與真空室的殼體相連，負(fù)極與工件架相連。將真空室中壓力調(diào)至0. 5帕，溫度調(diào)至150°C，啟動不銹鋼靶(即打開與不銹鋼靶 連接的電源)進(jìn)行磁控濺射離子鍍，與不銹鋼靶連接的電源的功率為15千瓦，同時打開所 述偏壓電源，偏壓電源的偏壓為200伏，占空比為55%，工件架的轉(zhuǎn)速為2轉(zhuǎn)/分鐘，在不銹 鋼基材上形成不銹鋼鍍層。6分鐘后，啟動鉻靶(即打開與鉻靶連接的電源)，與鉻靶連接的電源的功率為12 千瓦，在上述不銹鋼鍍層上形成不銹鋼和鉻的合金鍍層。10分鐘后，通入乙炔氣體，乙炔氣體的初始用量為50sCCm，在15分鐘內(nèi)乙炔氣體 流量遞增到lOOsccm，同時將所述偏壓電源的偏壓和占空比分別調(diào)整為120伏和30%，在上 述不銹鋼和鉻的合金鍍層上形成不銹鋼和鉻的合金的碳化物鍍層。100分鐘后，關(guān)閉不銹鋼靶、鉻靶、偏壓電源并停止通入乙炔氣體，自然冷卻至 80°C時，取出不銹鋼制手機(jī)外殼。實施例2采用已沖壓好的厚度為0. 6mm的6061鋁合金手機(jī)外殼，將其劃分成4個銜接的區(qū) 域。激光加工(華工激光生產(chǎn)的型號為LSF20激光機(jī))。第一個區(qū)域激光加工的參數(shù)為功 率30W，頻率為25赫茲，速度3000毫米/秒，激光加工的深度為55微米；第二個區(qū)域激光 加工的參數(shù)為功率40W，頻率為35赫茲，速度2500毫米/秒，激光加工的深度為70微米； 第三個區(qū)域激光加工參數(shù)為功率50W，頻率為45赫茲，速度為2000毫米/秒，激光加工的深 度為90微米；第四個區(qū)域激光加工的參數(shù)為功率60W，頻率為55赫茲，速度為1500毫米/ 秒，激光加工的深度為110微米。激光加工完后，用氣槍吹走表面的金屬屑，再通過陽極氧 化形成色層，即可得到顏色從淺綠逐漸加深的漸變效果的鋁合金手機(jī)外殼。陽極氧化的步驟如下(1)除油除蠟將激光加工后6061的鋁合金手機(jī)外殼浸漬在40克/升、溫度為60°C的合金除油 粉(購于深圳市德盛化工有限公司的LD-208合金除油粉)溶液中5分鐘后取出，用水清洗 基材表面的合金除油粉。(2)化學(xué)拋光將上述進(jìn)行除油除蠟后的鋁合金基材浸漬于由濃度為700克/升的磷酸和濃度為 200克/升的硫酸組成的溶液中化學(xué)拋光5秒后，立即浸漬于水中以清洗基材表面的殘留的 酸，然后將基材浸漬于10克/升的氫氧化鈉溶液中10秒后，立即浸漬于水中清洗基材表面 的殘留的堿。2、陽極氧化將上述進(jìn)行前處理后的鋁合金手機(jī)外殼作為陽極浸入電解液中，同時將不銹鋼作 為陰極，使陰極和陽極分別與電源的正極和負(fù)極電連接。采用由180克/升的硫酸、8克/ 升的硫酸鋁組成的溶液作為電解液，調(diào)節(jié)直流電壓為13伏特，進(jìn)行陽極氧化25分鐘。(3)染色將陽極氧化后的鋁合金手機(jī)外殼浸入已配制好的綠色染液濃度為5g/L(臺灣永光化學(xué)股份有限公司，K160)中染色10分鐘，該酸性染料溶液的濃度為5克/升，PH值為 5.6，所述染液的溫度為501。完成后取出并清洗干凈。(4)封孔、烘干 將染色后的鋁合金手機(jī)外殼在封孔劑(硫酸鎳水溶液，濃度為10克/升)中浸漬 15分鐘，溫度為85°C，完成封孔后用90°C的純水清洗干凈，并在60°C條件下烘烤15分鐘。實施例3采用已沖壓好的厚度為0. 5mm的鎂合金手機(jī)外殼，將其劃分為6個銜接的區(qū)域。激 光加工(華工激光生產(chǎn)的型號為LSF20激光機(jī))。第一個區(qū)域激光加工的參數(shù)為功率10W， 頻率為20赫茲，速度3000毫米/秒，激光加工的深度為28微米；第二個區(qū)域激光加工的參 數(shù)為功率20W，頻率為30赫茲，速度2500毫米/秒，激光加工的深度為50微米；第三個區(qū)域 激光加工參數(shù)為功率25W，頻率為40赫茲，速度為2000毫米/秒，激光加工的深度為60微 米；第四個區(qū)域激光加工的參數(shù)為功率30W，頻率為50赫茲，速度為1800毫米/秒，激光加 工的深度為80微米；第五個區(qū)域激光加工的參數(shù)為功率40W，頻率為70赫茲，速度為1500 毫米/秒，激光加工的深度為90微米；第六個區(qū)域激光加工的參數(shù)為功率50W，頻率為80赫 茲，速度為1000毫米/秒，激光加工的深度為108微米。激光加工完后，用氣槍吹走表面的 金屬屑，再通過微弧氧化進(jìn)行染色，即可得到顏色從淺紅到紅到黑的漸變效果的鎂合金手 機(jī)外殼。微弧氧化的條件為對鎂合金手機(jī)外殼進(jìn)行脫脂處理后，浸入含有硅酸鈉5g/ L，氟化鉀5g/L，氫氧化鉀5g/L，硫酸鈉0. 15g/L，焦磷酸銅0. 34g/L，硫酸銅0. 08g/L, EDTAO. 05g/L，酒石酸鉀鈉0. 28g/L的溶液中，以鎂合金為陽極，以不銹鋼板為陰極，在25°C 條件下微弧氧化10分鐘，然后水洗烘干。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括至少一個表面為金屬層的基材，其特征在于，所述金 屬層上具有深度不均勻的紋路，在所述紋路上形成色層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述金屬層包括多個深度不同的紋 路區(qū)域，所述色層隨著多個深度不同的紋路區(qū)域形成圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述色層為電鍍層、陽極氧化層、物 理氣相沉積層、電泳層、油墨填充層、噴涂層及微弧氧化層中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述的金屬表面的紋路的深度為 25 μ m-250 μ m。
5.一種復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括在基材的金屬表面上形成深度 不均勻的紋路，然后在深度不均勻的紋路上形成色層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述在金屬表面上形成 深度不均勻的紋路的方法為對金屬表面進(jìn)行激光加工，并改變激光加工的條件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，改變激光加工的條件為 改變激光加工的功率、頻率和速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述改變激光加工的條件包括使所述激光加工 的功率在5-100W的范圍內(nèi)改變，使所述頻率在20-80HZ的范圍內(nèi)改變，使所述速度在在 1000-3000毫米/秒的范圍內(nèi)改變。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任意一項所述的復(fù)合材料的制備方法，其中，所述改變激光加 工的條件使在金屬表面上得到多個深度不同的紋路區(qū)域，所述多個深度不同的紋路區(qū)域經(jīng) 過處理后形成具有至少一個圖案的色層。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料的制備方法，其中，所述的在深度不均勻的紋路形 成色層的方法為在深度不均勻的紋路表面進(jìn)行電鍍、陽極氧化、物理氣相沉積、電泳、油墨 填充、噴涂及微弧氧化。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括基材，至少所述基材的一個表面為金屬，其特征在于，所述金屬表面具有深度不均勻的紋路，在所述紋路的表面形成色層。本發(fā)明還提供了該復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的復(fù)合材料表面獲得具有變化的多色彩的效果且表面膜層均勻，從而使復(fù)合材料獲得了美觀的裝飾效果，并提高了產(chǎn)品的價值。
文檔編號B44C1/22GK102039775SQ20091011032
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者張燦燦 申請人:比亞迪股份有限公司